Bài viết Lựa chọn kích thước mặt cắt ngang hợp lý của cống dẫn dòng cho đập bê tông trọng lực trình bày tính toán các kích thước khẩu độ cống ứng với các giá trị lưu lượng khác nhau, phục vụ thuận tiện cho người thiết kế để đưa ra phương án dẫn dòng cho công tác thi công đập bê tông nhanh và hiệu quả nhất.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC MẶT CẮT NGANG HỢP LÝ CỦA CỐNG DẪN DỊNG CHO ĐẬP BÊ TƠNG TRỌNG LỰC Mai Lâm Tuấn Trường Đại học Thủy lợi, email: maituanyb@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Cơng trình cống dẫn dịng sử dụng phổ biến dẫn dịng thi cơng cơng trình đập đầu mối thủy lợi thủy điện Việc chọn kích thước cống hợp lý tập trung chủ yếu vào giai đoạn sau ngăn dòng, cống làm việc độc lập Lựa chọn hợp lý kích thước cơng trình cống dẫn dịng giúp tiết kiệm chi phí cho cơng trình dẫn dịng, đồng thời đảm bảo thi cơng đập an tồn, hiệu Bài báo tính tốn kích thước độ cống ứng với giá trị lưu lượng khác nhau, phục vụ thuận tiện cho người thiết kế để đưa phương án dẫn dòng cho công tác thi công đập bê tông nhanh hiệu Hình Tương quan chi phí với kích thước cơng trình dẫn dịng: Đường diễn biến chi phí đê quai phương án; Đường diễn biến chi phí cống phương án; Đường diễn biến tổng chi phí phương án; ,5, Giá trị chi phí phương án 1, 2, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Cơ sở lựa chọn thông số cống dẫn dòng 2.2 Phạm vi làm việc hiệu cống dẫn dịng Các thơng số cơng trình dẫn dịng qua cống gồm: Tuyến cống, cao trình đáy cống, chiều rộng cống, chiều cao cống, chiều dài cống, độ dốc cống độ nhám cống [1] Khi đề xuất số phương án tương đối hợp lý định tính, xây dựng tương quan chi phí cơng trình tháo cống với chi phí đê quai Giả thiết phương án với kích thước cống tăng dần, tính khối lượng thi cơng chi phí dành cho đê quai, cống dẫn dịng, từ lập nên tương quan chi phí với kích thước cơng trình dẫn dịng Khi kích thước cống tăng chi phí cho đê quai giảm, chi phí cho cống tăng lên, từ tính tổng chi phí cho phương án Trên Hình [2], điểm A có tổng chi phí dành cho cống đê quai nhỏ nhất, ta có phương án hợp lý chi phí phương án Sau tính tốn thủy lực dẫn dịng qua cống xác định quan hệ Q~H0 Quan hệ Q~H0 biểu diễn tổng quát dạng quan hệ q ~ H0 /HC (Hình 2) Trong Q q lưu lượng lưu lượng đơn vị dẫn qua cống, H0 cột nước trước cống, HC chiều cao cống Hình Biểu đồ quan hệ q ~ H0 /HC cống Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Trường hợp cống không chịu ảnh hưởng mực nước hạ lưu, cống có kích thước khác biểu đồ có dạng Hình Khi H0 /HC > 2, lưu lượng tháo qua cống không tăng nhiều cột nước trước cống tăng nhanh, thiết kế không nên lựa chọn phạm vi Nên lựa chọn kích thước cống cho tỷ số H0 /HC nằm khoảng 1,5 - 1,8 để tận dụng khả làm việc hiệu cống Đối với cống có kích thước lớn, nên chọn H0/HC thiên 1,5, cống có kích thước nhỏ nên chọn H0 /HC thiên 1,8, tường hướng dịng thượng lưu khơng q cao Với đồ thị Hình tìm cơng thức tính trị số BC, HC theo Q BC = HC = 0,5986.Q0,4142 (1) KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BC = HC 2,1 3,0 4,3 5,4 6,3 7,2 8,3 9,7 10,5 (m) 3.1 Đề xuất kích thước hợp lý cống dẫn dịng 3.1.2 Trường hợp BC = HC Khi chọn kích thước BC = HC xác định kích thước cống theo Bảng Hình Với đồ thị Hình tìm cơng thức tính trị số BC, HC theo Q BC = HC = 0,5986.Q0,4142 (2) Bảng Kích thước cống đề xuất ứng với lưu lượng thiết kế dẫn dòng Qdd 20 (m /s) 50 120 200 300 420 550 820 1000 H0 /HC 1,68 1,71 1,68 1,61 1,63 1,63 1,54 1,55 1,55 3.1.1 Thông số tính tốn Bài báo tính tốn tìm kích thước hợp lý cống dẫn dòng lưu lượng dẫn dòng Q = 20, 50, 120, 200, 300, 420, 550, 820, 1000 (m3/s) cho thông số đầu vào cao trình đáy, độ dốc cống, độ nhám cống, trường hợp mực nước hạ lưu thấp tim cống Các lưu lượng chia làm nhóm, tính tốn với giá trị hệ số lưu lượng chảy không ngập m, hệ số lưu lượng chảy có áp , thay đổi giá trị BC HC cho có tỷ số H0 /HC Bảng Bảng Các thơng số tính tốn kích thước cống dẫn dịng Nhóm Nhóm Nhóm Khi thay đổi chiều rộng cống lưu lượng đơn vị thay đổi theo Từ kết tính tốn Bảng BC = HC = 0,5986.Q0,4142 (1) xác định chiều cao cống theo lưu lượng đơn vị chảy qua cống (Bảng Hình 4) Qdd 20 50 120 200 300 420 550 820 1000 (m3/s) 0,32 0,32 0,32 0,72 0,76 0,80 1,60 - 1,65 1,50 - 1,55 H0/HC 1,65 - 1,72 Khi tính tốn kích thước cống ứng với giá trị lưu lượng dẫn dòng khác, sử dụng cơng thức (1) 3.1.3 Trường hợp BC khác HC Nhóm m Hình Biểu đồ xác định kích thước cống Q ~ B C, HC Bảng Kích thước cống đề xuất ứng với lưu lượng đơn vị chảy qua cống Kết tính tốn cho giá trị lưu lượng [3] tổng hợp kết tính Trường hợp BC = HC q (m3/s m) 10,0 17,2 29,3 38 ,5 49,2 60,0 67 ,9 86,3 95,2 Khi chọn kích thước BC = HC xác định kích thước cống theo Bảng Hình 10 H C (m) 2,0 2,9 4,1 5,2 6,1 7,0 8,1 9,5 10,5 H 0/H C 1,73 1,72 1,73 1,62 1,63 1,62 1,51 1,52 1,52 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Hình Biểu đồ xác định kích thước cống q ~ HC Với đồ thị Hình tìm cơng thức tính trị số HC theo q HC = 0,098.q + 1,49 (2) Khi tính tốn kích thước cống ứng với giá trị lưu lượng đơn vị qua cống khác, sử dụng cơng thức (2) 3.2 Đánh giá việc lựa chọn kích thước cống dẫn dịng số cơng trình Việt Nam Thơng số cống / đường hầm dẫn dịng số cơng trình Việt Nam tổng hợp Bảng (cột - cột 7) Bảng Thông số cống/ đường hầm dẫn dịng số cơng trình Việt Nam S T T (1) 10 11 12 13 14 15 Cơng trình thủy điện [4] (2) Sơ Vi n Xím Vàng Nậm Củm Can Hồ Khuổi Luông Đồng Nai Long T ạo Nho Quế Nho Quế Hồi Xuân Bản Chát Bắc Hà Sơ n La Huội Quảng Lai Châu Kíc h thước cống nxbxh (m) (3) (4) 4,0 1x1,5 18,1 2x2 58,9 4x5 23,4 1,5x2 77,5 4x4 232 2x4,5x6,5 232 6,5x6,5 267 2x4x5 269 2x4x5 489 2x5x6 718 2x5x9 1133 3x5x9 1888 2x12x12 915 10x10 1837 2x9x16 LL T KDD (m /s) H0 (m) HC (m) (5) 2,02 2,9 5,1 2,2 4,6 7,2 10,0 9,12 8,26 11,4 15,4 14,9 14,8 16,7 18,4 (6) 1,5 6,5 6,5 5 9 12 10 16 q (m /s H0 /HC m) (7) 15 16 19 26 36 33 34 49 72 76 86 92 102 (8) 1,35 1,45 1,02 1,10 1,16 1,12 1,55 1,82 1,65 1,90 1,71 1,65 1,23 1,67 1,15 * HC (*) (m) (9) 1,9 2,4 2,9 3,0 3,4 4,0 5,0 4,8 4,8 6,3 8,5 8,9 9,9 10,4 11,5 Từ Hình nhận thấy tỷ số H0/HC cơng trình nằm khoảng ÷ 2, phù hợp với quan điểm báo (mục 2.2) Bài báo so sánh kích thước cơng trình thực tế với kích thước tính toán theo kết nghiên cứu báo, áp dụng cơng thức (2) Kết trình bày Bảng (cột 8, cột 9) Theo kết này, Thủy điện Nậm Củm 4, Thủy điện Khuổi Luông, Thủy điện Long Tạo, Thủy điện Đồng Nai 2, Thủy điện Lai Châu, Thủy điện Sơn La có cống dẫn dịng lớn kết báo KẾT LUẬN Trị số H0 /HC định tương quan mực nước với lưu lượng tháo qua cơng trình dẫn dịng Kết thống kê Hình cho thấy tỷ số H0 /HC cơng trình khoảng 1,0 ÷ 2,0 Kết nghiên cứu giúp người thiết kế định hướng kích thước mặt cắt ngang hợp lý cống dẫn dịng, tiết kiệm thời gian tính tốn nhiều phương án, thuận tiện công tác thiết kế Khi thiết kế cống dẫn dịng cho cơng trình bê tơng trọng lực, sơ ban đầu chọn kích thước cống theo công thức (1) (2) theo lưu lượng thiết kế dẫn dòng lưu lượng đơn vị dẫn qua cống Từ đưa thêm số phương án, tính tốn so sánh chi phí phương án (theo Hình 1) định lựa chọn phương án có chi phí tối ưu TÀI LIỆU THAM KHẢO Ghi chú: - (*) HC*: Chiều cao cống tính tốn theo cơng thức (2) Từ bảng thể quan hệ lưu lượng đơn vị (cột 8) tỷ số H0 /HC (cột 9) Hình Hình Tương quan q ~ H0/HC số công trình 11 [1] Bộ mơn Thi Cơng, 2004, Thi cơng cơng trình thủy lợi tập 1, Hà Nội: NXB Xây dựng [2] Bộ môn Công nghệ Quản lý xây dựng, 2017, Dẫn dịng thi cơng cơng tác hố móng, NXB Bách khoa Hà Nội [3] Nguyễn Cảnh Cầm nnk, 1987, Giáo trình thủy lực tập 1, 2, Hà Nội: NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội [4] Công ty tư vấn xây dựng điện 1, Viện kỹ thuật cơng trình, Tài liệu thiết kế cơng trình ... hướng kích thước mặt cắt ngang hợp lý cống dẫn dòng, tiết kiệm thời gian tính tốn nhiều phương án, thuận tiện cơng tác thiết kế Khi thiết kế cống dẫn dòng cho cơng trình bê tơng trọng lực, sơ... lựa chọn phạm vi Nên lựa chọn kích thước cống cho tỷ số H0 /HC nằm khoảng 1,5 - 1,8 để tận dụng khả làm việc hiệu cống Đối với cống có kích thước lớn, nên chọn H0/HC thiên 1,5, cống có kích thước. .. 4,3 5,4 6,3 7,2 8,3 9,7 10,5 (m) 3.1 Đề xuất kích thước hợp lý cống dẫn dòng 3.1.2 Trường hợp BC = HC Khi chọn kích thước BC = HC xác định kích thước cống theo Bảng Hình Với đồ thị Hình tìm cơng