Bài giảng Thiết kế công trình thủy

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Bộ mơn: THỦY CƠNG BÀI GIẢNG: THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH THỦY CHƯƠNG 1: VAI TRỊ VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CƠNG TRÌNH THỦY LỢI CHƯƠNG 1: VAI TRÒ VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CƠNG TRÌNH THỦY LỢI §1-1: VAI TRỊ CỦA CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI §1-2: KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI CƠNG TRÌNH THỦY LỢI §1-3: ĐẦU MỐI CTTL VÀ HỆ THỐNG THỦY LỢI §1-4: ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CTTL CHƯƠNG 1: VAI TRÒ VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CƠNG TRÌNH THỦY LỢI §1-1: VAI TRỊ CỦA CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI I NGUỒN NƯỚC: - Nước yếu tố định tới sống người, động vật thực vật - Nước đóng vai trò đặc biệt quan trọng kinh tế sống tất quốc gia Trữ lượng nước trái đất: - Ước tính khoảng 1,5 tỷ km3, 90% nước đại dương, khoảng 10% nước lục địa - Lượng nước thích hợp cho sống người chiếm khoảng 20% lượng nước lục địa => Vậy nước có giá trị sử dụng hạn chế CHƯƠNG 1: VAI TRÒ VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CƠNG TRÌNH THỦY LỢI CHƯƠNG 1: VAI TRÒ VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CƠNG TRÌNH THỦY LỢI §1-1: VAI TRỊ CỦA CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI I NGUỒN NƯỚC (tiếp): - Dịng chảy bình quân năm giới khoảng 40 000 km3 - Nước phân bố không lục địa: + Châu Âu 3,8%, + Châu Á 26,6%, + Châu Phi 9,2%, + Bắc Mỹ 11,8%, + Nam Mỹ 47, 4%, + Châu Úc 1,2% CHƯƠNG 1: VAI TRÒ VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CƠNG TRÌNH THỦY LỢI §1-1: VAI TRỊ CỦA CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI I NGUỒN NƯỚC (tiếp): Trữ lượng nước Việt Nam: - Nước ta có lượng mưa dồi dào, mưa BQ năm X = 1.800 ÷ 2.500mm, 70 ÷ 80% vào tháng mùa mưa - Tổng lượng nước hàng năm 845km3 350 triệu m3 phù sa chuyển tải 2.360 sơng - Tổng lưu lượng bình qn hàng năm 27.500m3/s - Nguồn nước nước ta đủ cho nhu cầu sử dụng phải có kế hoạch quản lý, sử dụng nguồn nước hợp lý - Nước ta có 3.200km bờ biển, ảnh hưởng chế độ bão khu vực biển thái bình dương, hàng năm có khoảng 10 ÷ 12 bão CHƯƠNG 1: VAI TRỊ VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CƠNG TRÌNH THỦY LỢI §1-1: VAI TRỊ CỦA CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI II KỸ THUẬT KHAI THÁC NGUỒN NƯỚC: Sử dụng nguồn nước: - Lượng nước phân phối không theo thời gian (mùa lũ, mùa kiệt) không gian (Bắc, Trung, Nam; miền núi, trung du, đồng bằng) => Cần xây dựng CTTL để phân phối lại nguồn nước - Mục đích sử dụng nguồn nước: + Phịng chống bão lụt; + Phát điện; + Giao thông vận tải; + Cung cấp nước sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp; + Nuôi trồng thuỷ sản CHƯƠNG 1: VAI TRỊ VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CƠNG TRÌNH THỦY LỢI §1-1: VAI TRỊ CỦA CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI II KỸ THUẬT KHAI THÁC NGUỒN NƯỚC (tiếp): Các lĩnh vực khai thác nguồn nước: - Thủy năng: Sử dụng lượng nước để phát điện - Thủy nông: Dùng biện pháp thủy lợi để tưới tiêu, thau chua rửa mặn chống xói mịn - Cấp nước: Cung cấp nước nước sinh hoạt, cơng nghiệp, chăn ni - Giao thông thủy: Lợi dụng nước sông, hồ, biển để phát triển giao thông đường thủy - Thủy sản : Làm hồ nuôi cá, cấp nước nuôi trồng thủy sản - Mơi trường: Xây dựng cơng trình cải tạo mơi trường sinh thái, cơng trình phục vụ thể thao du lịch CHƯƠNG 1: VAI TRÒ VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CƠNG TRÌNH THỦY LỢI §1-1: VAI TRỊ CỦA CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI II KỸ THUẬT KHAI THÁC NGUỒN NƯỚC (tiếp): Sử dụng tổng hợp nguồn nước: - Sử dụng nguồn nước vào nhiều mục đích khác nhau: + Nguồn nước để phát điện đồng thời để tưới nông nghiệp, + Nguồn nước để tưới, cấp cho khu công nghiệp đồng thời dùng cho giao thông thủy, nuôi trồng thủy sản - Trong sử dụng tổng hợp ưu tiên cho ngành trọng điểm có ý thích đáng đến ngành khác - Lợi dụng tổng hợp nguồn nước mang lại hiệu kinh tế cao 10 Chương 9: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ QUẢN LÝ CTTL c Điều tra, khảo sát khí tượng, thuỷ văn: - Các trạm khí tượng, thuỷ văn cố định; trạm đo đạc vị trí tuyến công trình (nếu cần) để thu thập thêm số liệu - Tài liệu khí tượng gồm: nhiệt độ, độ ẩm, mưa, bốc hơi, tốc độ gió và hướng gió - Tài liệu thuỷ văn bao gồm liệt số lưu lượng, mực nước, lưu tốc, hàm lượng bùn cát - Các tài liệu lũ quét, lũ lịch sử, mực nước kiệt … 11 Chương 9: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ QUẢN LÝ CTTL d Khảo sát vật liệu xây dựng địa phương: - Xác định phân bố, trữ lượng, tính chất lý và chất lượng loại vật liệu - Trữ lượng và chất lượng vật liệu chỗ định hình thức, kết cấu và giá thành công trình đập - Việc khảo sát vật liệu xây dựng địa phương thường kết hợp trình khảo sát địa chất công trình 12 Chương 9: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ QUẢN LÝ CTTL Phương pháp khảo sát thiết kế: Thiết kế công trình thủy lợi thực theo phương pháp: a Thiết kế tất định: phương pháp thiết kế truyền thống Nội dung phương pháp thiết kế là: tải trọng định trước, người thiết kế lựa chọn sức chịu tải cho cơng trình Khi tính tốn khơng xét đến tính ngẫu nhiên biến tải trọng sức chịu tải b Thiết kế xác suất: phương pháp thiết kế theo xác suất, đó, tải trọng sức chịu tải hàm biến ngẫu nhiên Các tính tốn nhằm xác định xác suất an tồn cơng trình Mức độ xác suất thống kê thể thiết kế tùy thuộc vào khả cung cấp tài liệu cho tính tốn thiết kế 13 Chương 9: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ QUẢN LÝ CTTL §9-1 KHÁI QUÁT §9-2 KHẢO SÁT, THIẾT KẾ CTTL §9-3 QUẢN LÝ CƠNG TRÌNH THỦY LỢI 14 Chương 9: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ QUẢN LÝ CTTL §9-3 QUẢN LÝ CƠNG TRÌNH THỦY LỢI I MỤC ĐÍCH, U CẦU CỦA CƠNG TÁC QUẢN LÝ: Mục đích: - Khai thác phát huy hiệu hệ thống công trình - Quản lý nhân lao động, tài sản, thiết bị, vật tư,… - Tổ chức vận hành, khai thác công trình an toàn, hiệu - Duy tu, bảo dưỡng công trình thường xuyên; sửa chữa hư hỏng, cố; mở rộng, nâng cấp để đáp ứng yêu cầu khai thác hiệu hệ thống thủy lợi - Kiểm tra mức độ chính xác qui hoạch, chất lượng CT - Nghiên cứu thực tế để nâng cao trình độ qui hoạch, thiết kế, thi công và quản lý khai thác công trình thủy lợi 15 Chương 9: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ QUẢN LÝ CTTL Yêu cầu: - Đảm bảo an toàn, ổn định, độ bền và tuổi thọ công trình - Giám sát chất lượng kỹ thuật vận hành, khai thác - Quan trắc thông số kỹ thuật để phục vụ cho công tác tổng kết, nghiên cứu - Phòng và chống lũ cho công trình - Đánh giá lực, chất lượng công trình và hệ thống - Đề nhiệm vụ sửa chữa, nâng cấp, tôn cao, mở rộng công trình (khi cần thiết) 16 Chương 9: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ QUẢN LÝ CTTL II VẬN HÀNH, SỬ DỤNG CTTL: Lập quy trình vận hành: Cần nêu rõ - Đặc điểm, nhiệm vụ, mực nước, lưu lượng đặc trưng; (MN min, MNBT, MNL báo động cấp, MN max, lưu lượng tương ứng), biểu đồ độ mở ~ lưu lượng xả, thông số lực công trình - Chế độ đóng mở cửa van để tiêu tốt cho HL - Trình tự bước thao tác, tốc độ đóng mở cửa van, điều kiện đảm bảo an toàn cho máy móc thiết bị - Phương tiện thông tin và phương án xử lý cố… - Các phương án phòng chống bão lũ cho công trình 17 Chương 9: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ QUẢN LÝ CTTL - Các biện pháp phòng chống bùn cát bồi lấp cửa lấy nước và xói lở hạ lưu cơng trình, chế độ mở cống xói rửa bùn cát - Các qui định nghiêm cấm nổ mìn gần công trình, ngăn ngừa vật nổi, phòng cháy và cứu hoả… => Dựa vào qui trình đã thiết lập để vận hành công trình cách an toàn và có hiệu nhất Lập quy định Đó quy định nghiêm cấm nổ mìn gần cơng trình; quy định ngăn ngừa vớt vật nổi; quy trình phịng cháy chữa cháy; quy định bảo vệ trật tự an toàn xã hội; quy định chức nhiệm vụ phận quản lý; quy định phối hợp quan đơn vị… 18 Chương 9: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ QUẢN LÝ CTTL III DUY TU, BẢO DƯỠNG CTTL Duy tu bảo dưỡng máy móc và kết cấu thép: - Thường xuyên lau chùi máy móc, làm vệ sinh tất phận kết cấu - Kiểm tra thường nhật và định kỳ để phát kịp thời sai lệch, khuyết thiếu, hư hỏng mức độ nhẹ máy móc - Thay dầu mỡ, chi tiết mau hỏng, đánh gỉ và sơn lại - Sửa chữa kịp thời hư hỏng nhẹ phận chuyển động, chịu lực xung kích dễ dẫn đến hư hỏng nặng, cố 19 Chương 9: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ QUẢN LÝ CTTL Duy tu bảo dưỡng công trình đất: - Diệt trừ mối và sinh vật hang, hốc thân đê, đập, sau đào rãnh, hoăc khoan vữa lấp lại - Tu bổ, sửa chữa thường xuyên rãnh thoát nước, lớp gia cố bảo vệ mái đập thượng lưu và hạ lưu - Các mái đê, đập bị bào mòn, sạt lở mưa lũ cần phải đắp lại, trồng cỏ và làm lại lớp gia cố bảo vệ mái - Sửa chữa mặt đê, đập bị nứt: + Với vết nứt nhỏ có thể đào hố hình nêm sâu đáy vết nứt 0,3 đến 0,5 m, rộng đáy  0,5 m rồi đắp đất đầm chặt + Với vết nứt lớn phải khoan phụt vữa đất-ximăng 20 Chương 9: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ QUẢN LÝ CTTL Duy tu bảo dưỡng công trình BT và BTCT: - Với vết nứt mặt ngoài, dùng vữa ximăng pha phụ gia cường độ cao để bịt lại (khi vết nứt nông) khoan (khi nhiều vết nứt lớn và sâu) - Khi lớp bê tông bề mặt bị xốp, nổ tróc cần đục bỏ, quét lớp vữa phụ gia cường độ cao, sau đổ bê tơng bù lại - Các khe co giãn phòng lún bị hở ra, cần đổ nhựa đường nóng chảy bịt kín để chống thấm, chống xâm thực bê tông - Trước tháo nước qua cống, cần dọn đá sỏi để tránh gây bào mòn sân tiêu 21 Chương 9: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ QUẢN LÝ CTTL Duy tu bảo dưỡng kết cấu gỗ: - Chống mục gỗ việc quét phủ lên lớp thuốc chống nấm - Kiểm tra, xiết chặt lại bu lông, giằng, tăng - Xiết chặt lại đai cột gỗ - Thay gỗ bị mục, mối, mọt 22 Chương 9: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ QUẢN LÝ CTTL IV SỬA CHỮA, CẢI TẠO, NÂNG CẤP VÀ MỞ RỘNG CTTL Mục đích, yêu cầu: Mục đích sửa chữa hư hỏng kết cấu phận công trình nhằm giữ cho công trình an toàn ổn định, khôi phục lại điều kiện làm việc, độ bền và trạng thái hoạt động bình thường chúng Yêu cầu tiến hành sửa chữa:      Xác định rõ nguyên nhân gây hư hỏng cố; Không làm hư hỏng mở rộng và trầm trọng hơn; Đảm bảo nối tiếp tốt phần công trình cũ và phần mới; Tận dụng vật liệu, thiết bị cũ còn tiếp tục sử dụng được; Cố gắng không ảnh hưởng ít ảnh hưởng đến điều kiện làm việc bình thường công trình 23 Chương 9: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ QUẢN LÝ CTTL Lý nâng cấp cơng trình: Trong q trình khai thác sử dụng cơng trình thủy lợi, nhiều trường hợp phải mở rộng cơng trình Đó cơng trình chia làm nhiều giai đoạn, tăng nhiệm vụ mà cơng trình đảm nhận; cần cải tiến, đại hóa áp dụng tiến khoa học công nghệ; phát hạn chế, thiếu sót xây dựng ban đầu Một số công việc cần làm thiết kế sửa chữa mở rộng cơng trình Ngồi việc tu bổ hàng năm, cơng trình thủy lợi cơng trình đầu mối hồ chứa cần kiểm định chất lượng theo định kì để ứng xử kịp thời đảm bảo an toàn cho hồ đập 24 Chương 9: KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ QUẢN LÝ CTTL ĐK tự nhiên Khảo sát Phân tích Phân tích hóa học Phân tích vật lý KS vật liệu Kinh tế, xã hội KS kết cấu KS vận hành Tính tốn theo trạng Kết luận an toàn chất lượng Giải pháp xử lý Phá bỏ hoàn toàn Phá – làm Nâng cấp, mở rộng 25