Luận văn thạc sĩ Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy: Đánh giá ổn định đập Định Bình khi gặp lũ cực hạn và giải pháp đảm bảo an toàn khi công trình gặp sự cố

LỜI CẢM ƠNLuận văn “Đánh giá 6n định đập Dinh Bình khi gặp lũ cực hạn và giải pháp đảm bảo an toàn khi công trình gặp sự cố” được hoàn thành với sự giúp đỡ nhiệt tình của các Thay, Cô, c

LỜI CẢM ƠN

Luận văn “Đánh giá 6n định đập Dinh Bình khi gặp lũ cực hạn và

giải pháp đảm bảo an toàn khi công trình gặp sự cố” được hoàn thành với

sự giúp đỡ nhiệt tình của các Thay, Cô, cơ quan, bạn bẻ va gia đình.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới:Thầy giáo hướng dan 1: GS.TS Phạm Ngọc Quý và Thay giáo hướng dẫn 2: TS Nguyễn Mai Đăng đã tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho luận văn.

Tác giả xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo Phong dao tao dai học

và Sau đại hoc, khoa Công trình - Trường Đại hoc Thuy Loi đã tận tình giảng

dạy và giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập, cũng như quá trình thực hiện luận văn này.

Đề hoàn thành luận văn, tác giả còn được sự cô vũ, động viên khích lệ

và giúp đỡ vê nhiêu mặt của gia đình và bạn bè.

Hà Nội, ngày 19 tháng 08 năm 2013

Tác giả luận văn

Lê Nguyên Trung

“Tên tôi là: Lê Nguyên Trung,

Học viên lớp: 19C12.

“Tôi xin cam đoan day là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những nội

dung và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công

bố trong bắt kỳ công trình khoa học nào

“Tác giả

Lê Nguyên Trung

MỤC LUC

MỞ DAU 1

1 TINH CAP THIET CUA ĐÈ TÀI a al

2 MỤC TIEU CUA BE TAL _ : "

3 CÁCH TIẾP CAN VA PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU

4 KET QUA DỰ KIÊN ĐẠT DUOC.

CHUONG 1 TONG QUAN ÔN ĐỊNH VA AN TOAN DAP

1.1 Khái quát về đập và hồ chứa

1.1.1 Khái quất về đập.

1.1.2 Khai quát về hồ chứa, 41.2 Lũ cực hạn và sự cổ công trình os ond1.2.1, Khai quát về lũ cực han 5

1.2.2 Khái quát về sự cố công trình .7

1.2.3 Tông quan việc sử dụng lũ cực hạn dé đánh giá ôn định đập 9

1.3 Tổng quan ôn định và an toàn đập trên thể giới và Việt Nam 10

1.3.1 Tổng quan ôn định và an toàn đập ở Việt Nam 101.3.2 Tông quan ôn định và an toàn đập trên thé giới «ae 13

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ ON ĐỊNH DAP ĐỊNH BÌNH KHI

GAP LŨ CỰC HAN 21

2.1 Tổng quan về hồ Dinh Binh .21

2.2 Tính toán lũ cực hạn đến đập Định Bình : on 2.2.1 Các dit liệu đầu vào 25

28

2.3 Tỉnh toán điều tiết lũ qua công trình : „31

2.3.1 Cơ sở lý thuyết, 3123.2 Xây dựng phần mềm tính toán điều tết lũ với mực nước vượt dinđập chắn 32

2.4.1 Mặt cất va trường hợp tính toán : wl2.4.2 Các tai liệu cơ bản của công trình se oe)

2.4.3 Trình tự và kết quả tinh toán 442.4.4 Phân tích đánh giá kết qua tính toán ổn định 552.5 Phân tích đánh giá kết quả %6CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU DE XUẤT CÁC GIẢI PHÁP DAM BAO ANTOAN DAP ĐỊNH BÌNH 58

3.1, Đánh giá ngập lụt khi công trình gặp sự cổ 583,1,1 Đánh giá ngập lụt ngay sau tuyển đập - sen SB3.1.2 Đánh giá ngập lụt hạ du khí đập Định Binh bị vỡ 60

3.2 Nghiên cứu tính toán va dé xuất các giải pháp đảm bảo an toàn đập 65

3.2.1 Giải pháp công trình oe oe -65 3.2.2 Giải pháp phi công trình : -.853.3 Phân tích đánh giá kết quả 86KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ „ 87

"Hình 1.4 Các đặc trưng hình thái kho nước[7] 5Hình 1.5 Một số bản vẽ vé sự cổ lần 1 đập Suối Trầu (6) 12

Hình 1.6 Một số bản vẽ về sự cố đập Suối Hành [6]

Hình 1.7 Sơ dé tính ôn định với mặt trượt phẳng[16]

Hình 1.8 Sơ đồ tính ôn định dang mặt trượt gay phức hgp[16]

Hình 1.9 Vị trí của hợp lực trong các trường hợp tính én định lậ( 16]

Hình 2.2 Vị trí các tram khí tượng thủy văn trên lưu vực sông Côn[5]

Hình 2.3 Phân phối mưa điển hình của trạm Quy Nhơn

Hình 2.4 Phân phối mưa PMP hỗ Định Bình

Hình 2.5 Đường quá trình lũ PMF đến đập Định Binh

Hình 2.6 Sơ đỏ khối tính toán điều tiết lũ theo phương pháp lặp

Hình 2.7 Giao diện chính của phần mém.,

Hình 2.8 Giao diện nhập dữ liệu thủy văn và hỗ chứa

Tình 2.9 Giao diện nhập dữ liệu công trình

Hình 2.10 Giao điện kết quả tính toán điều tiết lũ của chương trình

Hình 2.11 Đường quan hệ Z~V hồ Định Bình

Hình 2.12 Đường quan hệ Q~Zhạ lưu đập Định Bình.

Hình 2.13 Quan hệ Z„¡~Q của đập Định Binh(Phan định đập không tràn)

Hình 2.14 Kết quả tính toán điều tiết lũ PMF hỗ Định Bình

Hình 2.15 Mặt cắt tính toán ôn định của đập tràn Định Binh

Hình 2.16 Mặt cắt tính toán ôn định của đập dâng chắn Định Bình

40

Hình 2.19. th toán lực cho mặt cắt đập dâng chắn TH2.

Hình 2.20 inh toán lực cho mặt cắt đập tràn TH2

Tình 3.1 Nhà máy thủy điện Định Bình nhìn từ hạ lưu :

Hình 3.2 Mặt bằng khu vực cống xả sâu và nhà máy thủy điện Định Bình.Hình 3.3 Khu vực đất đắp hạ lưu đập Định Bình tại mặt cắt 18

Hình 3.4: Minh họa vết vỡ tại tuyển đập hé Định Bình

Hình 3.5 Mực nước Hồ Định Bình và sông Côn trước khi bat đầu vỡ đập.Hình 3.6 Mực nước hồ Định Bình và sông Côn sau khi đập chính vỡ hết.Hình 3.7 Ban đồ ngập lụt lớn nhất khi vờ đập Định Bình do lũ PMF

Hình 3.8 Gia cố mái dat đắp hạ lưu đập Định Bình (mặt cắt 18)

Hình 3.9 Mặt cit ngang mái gia cố của mặt cắt 18

Hình 3.10 Kết qua tính toán điều tiết lũ hỗ khi có tràn sự cố PAL

"Hình 3.11 Mặt bằng tổng thể đập Định Binh có bé trí đập tran sự có PAL

Hình 3.12 Mat bằng đập trân sự cố PAL

Hình 3.13 Mat cắt dọc tim trin sự cỗ PAL

Hình 3.14 Mặt cắt II-II của đập tràn sự cổ PAL,

Hình 3.15 Kết quả tinh toán điều tiết lũ hỗ khi có tran sự cổ PA2

Hình 3.16 Mặt bằng tổng thé đập Định Bình có bé trí đập trin sự có PA2Hình 3.17 Sơ đỗ tính toán hồ xói sau máng phun của đốc nước

Hình 3.18 Mặt bằng tràn sự cỗ PA2

Hình 3.19 Mặt c đọc tìm tràn và đốc nước đập tràn sự cổ PA2

Hình 3.20 Mặt cắt 1-1 của đập tran sự cổ PA2

Hình 3.21 Mat cắt 2-2 của đập tràn sự có PA2

70

7I

72

73 14 82

83 84

-84 84

DANH MỤC CÁC BANG BIÊUBang 1.1 Tổng hợp các loại sự cố công trình ở hồ chứa nước[9] 8

Bang 1.2 Tiêu chuẩn lũ thi heo hội đập lớn thé giới ICOLD)[I] 9Bảng 2.1 Danh sách các trạm khí tượng thủy văn trên lưu vực sông Côn .25

Bang 2.2 Lượng mưa 1 ngày lớn nhất trạm Vĩnh Kim 27Bảng 2.3 Phân phối mưa PMP khu vực hỗ chứa Dinh Bình 28Bang 2.4 Đường quá trình lũ PMF đến đập Định Bình 29

Bang 2.5 Kết quả tính toán lũ PMF của một số công trình thủy điện 30 Bảng 2.6, Kết qua tinh toán én định cho mặt cắt đập dâng ~ trường hợp 1 49 Bang 2.7 Kết quả tính toán én định cho mặt cắt đập tràn - trường hợp I 51Bang 2.8, Kết qua tính toán ôn định cho mặt cắt đập dâng - trường hợp 2 53

Bang 2.9 Kết quả tinh toán én định cho mặt cắt đập tràn — trường hợp 2 55

Bang 2.10 Tổng hợp kết qua tính toán dn định cho đập Định Bình 5Š Bang 3.1 Diện tích ngập va độ sâu ngập khi vỡ đập Định Binh do lũ PMF 64

Bảng 3.2 Kết quả tính toán đường mặt nước trên đốc nước của đập tran sự cố

PA2 7

Bang 3.3, Kết qua kiếm tra khả năng khí hóa trên dốc nước của đập tran sự cố

ĐA2 -79

1 TINH CAP THIẾT CUA ĐÈ TÀI

Hiện nay ngành công nghiệp trên thé giới đang phát triển rit nhanh,

kèm theo đó là các hoạt động tạo ra khí nhà kính và sự khai thác quá mức các

thành phần hấp thụ khí nhà kính như: rừng, hệ sinh thái biển đã làm biển đổi

của trái đất Sự biến đổi nảy đã làm thiên tai bit thường xây ra ở

thi

nơi trên trái đất Nếu sự biển đổi khí hậu này không được kiểm s

còn nl

khả năng thiên tai bắt thường xay ra s hon, Trong những thiên tai

này có sự xuất hiện của dòng chảy vượt lũ thiết kế và lũ kiểm tra, vi vậy việc

nghiên cứu tính toán én định của đập khi gặp lũ cực hạn, xây dựng bản đồngập lụt khi công trình gặp sự cố và dé xuất giải pháp ứng phó là rit cần thiết

2 MỤC TIÊU CUA ĐÈ TÀI

- Đánh giá tổng quan về ổn định va an toàn đập.

- Nghiên cứu tính toán én định của đập Định Bình khi gặp lũ cực han.

~ Nghiên cứu dé xuất giải pháp đảm bảo an toàn đập

3 CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Cách tiếp cận: thu thập, tổng hợp, phân tích và đánh giá tài liệu thực

tế về sự cố công trình, tinh toán ổn định đập, dự kiến kịch bản vỡ đập có théxây ra, xây dựng bản đồ ngập lụt hạ du và đề xuất giải pháp ứng phó

- Phương pháp nghiên cứu: phương pháp thống kê, phương pháp kế thửa, phương pháp chuyên gia, phương pháp mô phỏng, mô hình toán.

4 KET QUA DỰ KIÊN ĐẠT ĐƯỢC

“Trên cơ sở các cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu đã đề ra, tác

giả dự kiến luận văn đạt được một số kết quả sau:

- Tính toán ôn định của đập Định Bình khi gặp lũ cực hạn.

-Đi giải pháp đảm bảo an toàn đập.

CHUONG 1 TONG QUAN ON ĐỊNH VA AN TOAN DAP

1.1 Khái quát về đập và hồ chứa

đất tạo thành đồng thấm Giới hạn trên cùng của đồng thẩm là đường bão hòa

thấm (đường abe cia hình 1.1a) Nêu đất đắp đập có hệ số thắm quá lớn làm.tổn thất nước trong hồ nhiều thì cần có biện pháp chống thắm như tườngnghiêng hay tường lõi làm bằng vật liệu ít thắm nước như đất sét hoặc dat á

sét, bê tông [14].

a Dap đất đồng chất

b, Đập dit có thiết bi chống thắm tưởng nghiêng;

©, Đập có tưởng tâm;

4 Đập đất hai khối

Hình 1.1.Các loại đập đắt

“Thân đập được đắp bằng nữa đất nữa đá được gọi lä đập hỗn hợp đắt đá (hình

mat cắt đập vòm được thu nhỏ nên tiết kiệm được vật liệu bê tông so với đập

bê tông trọng lực Đập vom trọng lực được xây dựng bằng công nghệ thi công

'bê tông truyền thống và cả bằng công nghệ bê tông đầm lăn Đập vòm thườngđược sử dụng để xây dựng ở vị trí lòng sông có mặt cắt ngang lòng sông dạng

có chất nền đá tốt thì mới kinh tế Trongchit V hoặc chữ U, đồng thời ph:

những điều kiện thích hợp, loại đập này có thé đạt đến những độ cao lớn(14]

Hình 1.3 Đập bé tông và bê tông cốt thép

a dip bê ông trong lực; b.đập bản chống phẳng; e đập vom;

1 chân răng;2 màng ximang; 3 thiết bj iều nước; mỗi ghép nhiệt độ;

5 mỗi nỗi gia cỗ; 6 bản chin nước 7 trụ chống;

d Một số các loại đập khác như: đá đỏ bọc bê tông, đập cao su, đập.

gỗ Nhưng các loại đập này không được sử dụng rỗng rãi trên thị

1.1.2 Khái quát về hồ chứa

1.1.2.1 Khai niệm về

Hỗ chứa nước gồm có hồ tự nhỉ:

chứa,

và hồ nhân tạo Hồ nhân tạođược

hình thành một cách nhân tạo hoặc bin nhân tạo Hồ chứa được tạo ra nhằm.

chống lũ lụt Cac hồ chứa lớn trên thé giới và ở Việt Namdéu được xây dung

theo phương thức đắp đập ngăn sông

1.1.2.2 Các bộ phận của hỗ chứa

a Lưu vực: là phần điện tích hứng nước cho hỗ chứa

b Lòng hồ: là một phần diện tích lưu vực, dùng để chứa nước Lòng hd

là nơi tích trữ nước và cung cấp nước theo nhiệm vụ của hồ Lòng hồ càng

Jom thi khả năng trữ, khả năng điều tiết và cấp nước của hồ cảng lớn

e Đầu môi công trình thường gồm có: đập chắn dâng nước (đập chính

và có thể có một hay nhiều đập phy), tràn xả lữ (tran chính, trản bé sung, tràn

sự cổ ), công trình lấy nước và có thể có: nhà máy thủy điện, âu tầu, đường

chuyển bè gỗ, đường cá đi 9]

1.1.2.3 Các đặc trưng hình thái của hỗ chứa

Hồ chứa dang nước bởi đập dâng và nó có các đặc trưng hình thái:dung tích chết và mực nước chết; dung tích hiệu dụng và mực nước dang bìnhthường; dung tích siêu cao va mực nước siéu cao; dung tích kết hợp và mựcnước trước lũ.

Mie nước siêu cao Fh)

Mực nuớc dng bình thường (Hy) Mực nước trước lũ (Ha).

La cực hạn hay lũ lớn nhất khả năng (PME-Probable Maximum Flood)

là trận lũ lớn nhất được hình thành từ sự tổ hợp bat lợi nhất của các điều kiện

khí tượng thủy văn xảy ra trên lưu vực có độ âm đã bão hòa Như vậy trận lũ

lớn nhất khả năng được hình thành từ trận mưa lớn nhất khả năng

(PMP-Probable Maximum Precipitation) của lưu vực.

“Tính toán lũ lớn nhất khả năng phải qua hai giai đoạn :

(1)- Tinh toán mưa lớn nhất khả năng PMP (cả lượng và phân bố theo

thời khoảng ngắn)

(2)- Tinh chuyển mưa lớn nhất khả năng PMP sang lũ lớn nhất khảnăng PMF bằng mô hình mca dòng chảy

Hiện nay ở Việt Nam, các lưu vực vừa và lớn thường có khá day đủ các

tài liệu khí tượng, thủy văn đáp ứng cho việc tính toán mưa lớn nhất kha năng

PMP theo phương pháp cực đại hoá trận mưa lớn thực do.

1.2.1.1 Tinh toán mưa lớn nhất khả năng PMP theo phương pháp cực đại hod trận mưa lớn thực đo[7l-

ố liệu khí tượng thủy

văn oi n trên lưu vực, các bước tính toán mưa lớn nhất khả năng cho lưu

vực như sau.

1 Xác định hệ số hiệu chính cực đại được thực hiện qua các bước:

Bước 1: Chọn trận mưa lũ đại biểu.

Bước 2: Chọn thời khoảng trận mưa tinh toán hiệu chỉnh.

Bước 3: Xây dựng bản đồ đẳng tri lượng mưa thời khoảng và quan hệ

lượng mưa với thời khoảng,

Bước 4:Xác định các hệ số hiệu chỉnh cực đại

Bước 5: Hệ số hiệu chỉnh tông hợp

Buse! Tinh lượng mưa PMP 1 ngày.

Bước2:Tính lượng mưa PMP các th khoảng khác nhau (2,3 ngày).

'Bước3: Xác định phân bố mua PMP theo thời khoảng ngắn(h)

1.2.1.2 Tính chuyển mưa PMP sang lũ PMF'

Sau khi có phân bố mưa PMP theo thời khoảng ngắn như trình bày ở

trên, việc tính chuyển sang lũ PMF có thé ding một trong các mô hình don

giản như: Mô hình tập trung nước tổng hợp (MHTTNTH); mô hình đườnglưu lượng đơn vị (Unit Hydrograph); mô hình Nash; mô hình truyền lũ

MUSKINGUM [7]

1.2.2 Khái quát về sự cỗ công trình

Sự cổ các công trình thủy lợi có những đặc điểm sau đây:

1 Do một hoặc nhiều nguyên nhân gây ra,trong đó có khảo sát(địa

hình địa chất công trình,địa chất thủy văn,thủy văn công trinh),thiét kế (thủy.công, cơ khí,điện),chế tạo,lắp đặt thi công và quản lí khai thác.Thực tế về sur

cố đã xảy ra ở các công trình thủy lợi ở nước ta cho thấy rằng trong cácnguyên nhân đó các nguyên nhân phổ biển là:khảo sát thiết ké,thi công vả chế

tạo lắp đặt,

2 Các hạng mục công trình xẩy ra sự cố có cả các công trình đầumối hệ thống kênh,công trình thủy công cũng như cơ điện Sự cố lớn thường

xây ra với các công trình thủy công,

3 Sự cố xảy không phải chỉ có ngay sau khí hoàn thành công trình mithường là nhiều năm.Tuy nhiên sự cỗ lớn và nghiêm trọng thường xảy ra ngaykhi gặp lũ cực lớn(như vỡ đập Vệ Vimg ở tỉnh Nghệ An va rit nhiều đập nhỏkhác) và trong quá trình thi công (như sự cổ cổng Hiệp Hòa ở hệ thống thủy

nông Đô Lương ở tỉnh Nghệ An,sự cổ sat kênh din và vỡ đập ở sông Mực

tỉnh Thanh Hóa,sự cố lần thứ 3 đập suối Trầu ở tỉnh Khánh Hòa,sự cố đập Cà.

yy tinh Bình Thuận,vv ) Hoặc ở năm tích nước đầu tiên,xả lũ đầu tiên(sự

lần thứ Liần thứ 2/vỡ đập Suối Hành,vỡ đập Am

Hà Tĩnh,vỡđập Đây

lập tran thủy điện Hỏa Binhvv ) Những sự cổ nghiêm trọng khác

jéu xảy ra tại tinh Khánh Hòa,vỡ đập Họ Võ ở

cũsự

là do sự cổ nhỏ xây ra từ từ nhưng không được xử lí để tiếp diễn lâu ngày tíchtiểu thành đại(công Trung Lương ở thành phổ Hải Phòng.công Cau Xe ở tỉnhHải Dương,cống lân 1 ở tinh Thái Bình cống Lach Bang ở tinh Thanh Hóa,

vỡ cổng Mai Lâm ở tỉnh ie Ninh,vv )

4, Những sự cổ lớn và nghiêm trọng thường xảy ra rất đột ngột trong,một thời gian rất ngắn ko kịp thời gian ứng phó(vỡ đập Suối Trầu lần 1, lẫn

2 vỡ đập Suối Hành,gẫy cửa đập tràn Diu Tiếng,vỡ đập họ Võ, vỡ cổng MaiLâm,sạt cống Hiệp Héa,sat kênh vào tràn Sông Mực,vỡ đập Vệ Vừng,vỡ đập

Day cũ sat đập Vue Tròn sạt đập Yên Mỹ,vv ).

5 Hậu quả do sự cố gây ra thường là nghiêm trọng,việc xử lí rất tốn

kêm,gây ra tổn thất lớn về tính mạng tài sản của nhân dân và tai sản quốcgia,có ảnh hưởng xấu về kinh tế và đối với những những sự cố lớn nghiêm

trọng còn ảnh hưởng xấu đến tinh hình xã hội

Những loại sự cổ phổ biến ở các hỗ chứa nước là:Thắm (ở nén,vai,thanđập); sat lở ở phần gia cố mái thượng lưu; nước lũ tràn qua đỉnh đập do lũ lớnhơn tần suất thiết kế hoặc mặt đập thấp hơn cao trình thiết kế; tiêu năng tran

xả lũ bị xói;cửa tràn bị gẫy,bị kẹtcống lấy nước bị lún,gäy,xói tim

đáyrần đội khớp nối bị hỏng hoặc đứt, cửa cống bi gẫy,bị kẹt

Bảng 1.1 Tổng hop các loại sự cổ công trình ở hỏ chứa nước |9]

TT “Các loại sự cỗ Số lượng hỗ | Tỷ lệ%

T | Thấm 67 15,65

3 | Mức nước là lớn, đập thấp 40 935

Tổng Ey 100

Tit số liệu thông kế ở bảng 1.1 cho thấy sự cỗ công trình thường xuất

hiện nhất là: Sạt gia cổ mái thượng lưu và thân của thiết bị tiêu năng của tràn

bị hỏng chiếm hơn 26% Sự cố mực nước lũ lớn, đập thấp chiếm 9,35%, trong.tương lai với sự điển biến của thời tiết ngày cảng phức tạp thì sự cố loại nảy

òn tăng thê

1.3.3 Tang quan việc sử dụng lũ cực han dé đánh giá bn định dap

“Trên thé giới, việc sử dụng lũ cực hạn (PMF) dé đánh giá ồn định đập.

đã được thực hiện ở một số nước như Anh, Mỹ Theo hội đồng đập lớn thégiới thì hồ chứa được chia thành 4 nhóm A, B, C, D và tiêu chuẩn thiết kế lũ

của hội đồng đập lớn th giới (Loold) như bảng 1.2[1]

Bảng 1.2 Tiêu chuẩn lũ thiết kế theo hội đập lớn thé giới (ICOLD)[1]

TẾ Nhóm Tĩnh kế

1 | Nhôm A: Hỗ chứa khibi sự cổ wy tổn thất về người và tôn thất PME

tải ân it nghigm trọng cho bạ lưu

Ề i sn nghiệm trọng cho hạ lưu P2001,

5 [NhữmG: Hỗ chứa Khi i sự cỗ gậy tin hi Không ding Ev] BSEMPdển

"người về ti sản cho hạ lưu P-0ds

ạ_ | Nhôm D-Hỗ chúa khi bị ự cổ Không g tổn thất vEngubi va Gi | 02PM đến

sản cho hạ hat P-0,66%

Tai Việt Nam có 2 công trình tiêu bigu đã sử dung lũ cực han là thủy điện Sơn La và thủy điện Trung Sơn Với thủy điện Sơn La lũ PMF đã được

sử dụng để làm tần suất lũ kiểm tra của công trình (tần suất thiết kế là 0,01%)

Khi tính toán én định của đập jon La 6 sử dựng mực nước lũ cực han để tỉnh toán én định theo tổ hợp đặc biệt 2 Với thủy điện Trung Sơn khi tính toán lũ

cực hạn có giá trị lớn gấp hơn 2 lần so với lũ thiết kế do đó thủy điện TrungSơn đã phải thiết ké thêm đập tran sự cố kiểu nước tràn qua đỉnh đập tự vỡ

cho nhiều loại công, h khác nhau, vi vậy trong luận văn nảy chị

van đề ôn định và an toàn đập cho đập bê tông trọng lực trên nền đá

Với đập bê tông trọng lực trên nên đá, các khả năng mắt ôn định có thể

* Lat theo trục nằm ngang dọc theo mép hạ lưu của một mặt cắt nào đó,

thường là mặt đáy đập, hay mặt cắt mà đập bị khoét lỗ, giảm yếu Khả năng,lật chỉ có thé xảy ra khi biểu đồ ứng suất trên mặt nằm ngang tính toán có giá

trị âm (trên một phan mặt tính toán có ứng suất kéo)

* Nền đập bị phá hoại khi trị số ứng suất từ đập truyền xuống vượt quásức chịu tải của nền Trong trường hợp này, cần phải thay đổi hình dạng mặtcắt đập, hoặc tăng bề rộng đáy đập để điều chỉnh lại phân bố ứng suất dưới

day đập.

1.3.1 Tống quan Ổn định và an toàn đập ở Việt Nam,

1.3.1.1 Tổng quan về on định

‘Theo quy chuẩn Việt Nam QCVN 04 - 05 : 2012/BNNPTNT: Khi tính

toán On định, độ bền, ứng suất, biến dạng chung và cục bộ cho các công trình

thủy lợi và nền của chúng, phải tiến hảnh theo phương pháp trạng thái giới hạn.

"Để đảm bảo an toàn kết cầu và nén của công trình, trong tính toán phảituân thủ điều kiện quy định trong công thức (1.3.1) hoặc (1.3.2):

a3) (132) trong đó:

ni - hệ số t6 hợp tải trọng, n, lấy theo [10],

k, - hệ số tin cậy, phụ thuộc vào cấp công trình, ky lấy theo [10]

m - hệ số kiện làm việc m lấy theo [10]

Kcạ- là hệ số an toàn chung của công trình.

Nụ - là tải trọng tính toán tổng quát (lực, mô men, ứng suit), biến dang

hoặc thông số khác mà nó là căn cứ để đánh giá trạng thái giới hạn Tải trọngtính toán bằng tai trọng tiêu chuẩn nhân với hệ số lệch tải n (lấy theo [10])

Tai trọng tiêu chuẩn có trong các tiêu chuẩn khảo sát thiết kế quy định riêng

cho mỗi loại công trình

Ny =n.Nw (133)

R - là sức chịu tải tính toán tổng quát, biến dạng hoặc thông

chuẩn thiết kế, được xác lập theo các tải liệu ti

1.3.1.2 An toàn đập ở Việt Nam.

Một số sự có đập ở V

1 Vỡ đập Suối Trầu ở Khánh Hoà

Đập Suỗi Trầu ở Khánh Hoà có dung tích 9,3wiệu m nước, chiều cao

t Nam được trình bày dưới day.

đập cao nhất: 19,6m, chiều dai thân đập: 240m Đập Suối Trầu bị sự cố 4 lần:

Lần thứ 1: năm 1977 vỡ đập chính lần 1 Lần thứ 2: năm 1978 vỡ đập chỉnh

lần 2 Lần thứ 3: năm 1980 xuất hiện lỗ rò qua đập chính Lần thứ 4: năm

1983 sụt mái thượng lưu nhiều chỗ, xuất hiện 7 lỗ rò ở đuôi cống

Về thiết kế: xác định sai dung trọng thiết kế Trong khi dung trọng khô

đất cần đạt y = 1,84T/m’ thi chọn dung trọng khô thiết kế yy = 1,5T/m’ cho

nên không cin dim, chỉ cin đỏ đất cho xe tải di qua đã có thé đạt dung trongyêu cầu, kết quả là đập hoàn toàn bị toi xốp

Về thi công: dao hỗ móng cổng quá hẹp không còn chỗ để người damđứng đầm đất ở mang cổng Dat dip không được chọn lọc, nhiều nơi chi datdung trọng khô % = 1,4T/mỶ, đồ đất các lớp quá dày, phía dưới mỗi lớp

không được đảm chặt

Về quản lý chất lượng:Không thấm định thiết kế.Giám sát thi côngkhông chặt chẽ, nhất là những chỗ quan trọng như mang cống, các phần tiếp.giáp giữa dat và bê tông, không kiểm tra dung trọng đầy đủ.Số lượng lấy mẫu

thí nghiệm dung trọng ít hơn quy định của tiêu chuẩn, thường chỉ đạt 10%.Không đánh dấu vị trí lầy mẫu

Nhu vậy, sự cổ vỡ đập Suối Trầu đều do lỗi của thiết kế, thi công và

quản lý,

it : mm ou i xấ tay in

Hình 1.5 Một số bản vẽ vẻ sự cổ lin 1 đập Suối Trâu [6]

03/12/1986, Nguyên nhân là do s

liệu thí nghiệm vật liệu đắp đập, thiết

‘Thigt hại do vỡ đập: Trên 100 ha cây lương thực bị phá hỏng, 20 ha dat

sót trong quá trình: khảo sit địa chất, số

à thi công công trình.

trồng trọt bị cát sỏi vai Lap, 20 ngôi nha bị cuốn trôi, 4 người bị nước cuốnchết

Kha se ech tp th aby

quan điểm giống nhau đều tính én định theo trang thái giới hạn Với tiêu các tiêu chuẩn Mỹ thì tinh toán én định theo trang thị -an bằng giới hạn Sau đâyluận văn sẽ trình bay tính toán én định theo trạng thái cân bằng giới hạn 16]

a, Mặt trượt phẳng,

"Với mặt trượt phẳng có các sơ đồ tính như hình 1.7.

==

fo ty b

+ So G5 tah với mặtượi |B, Serb tn voi mt wot | e SoS tn wi mat tet

nim ngang de phía thượng lưu dốc phía ha ew

Tình 1.7 Sơ đô tính 6n định với mặt trượt phiing 16]

* Với mặt trượt nim ngang (hình 1.7.a)

x (135)

trong đó:

H ~ tổng lực theo phương ngang tác dụng lên đập.

C - lực dính trên mặt trượt

L - Chiều dai mặt trượt

W ~ tổng các lực tác dụng thing đứng lên mặt trượt.

U - lực thủy đây ngược tác dụng lên mặt trượt

# ~ gÓc ma sắt trong của nén tại vị trí mặt trượt,

* Với mặt trượt nghiêng về thượng lưu hay hạ lưu (hình 1.7.b, )

(Woo -U +fsng}s#+ CL

£ 136)

trong đó:z - góc hợp giữa mặt trượt và phương ngang; các ký hiệu khác như công thức (1.3.10).

b Mặt trượt gây phức hop

Voi mặt trượt gầy phúc hợp sơ

«a Hình dang mật trượt b, Sơ đỗ tinh ôn định

Hình 1.8 Sơ dé tính ôn định dang mặt trượt gay phức hợp[ l6]

Công thức tính toán cho đạng mặt trượt này như công thức (1.3.7)

ẤM, + ese, (it, =H,)áng, ‡ÍP., E)dag, =U Jue +1)

Teta = His Jesa, xin, ~ Fes, (W.Va 37 trong đó:

1 ~ số thứ tự mặt trượt đang phân tích.

W, - tổng trọng lượng nước, đất, đá hay bê tông của khối thứ i,

'V, — Tổng các lực tác dụng phía trên khối nêm thứ i

Hy, ~ các lực tác dụng theo phương ngang ở trên hoặc dưới tác dung

bên phía trái khối trượt

Hạ, — các lực tác dung theo phương ngang ở trên hoặc dưới tác dungbên phía phải khối trượt

(P¿, — P,) — tổng các lực tác dụng phương ngang lên khối đá thứ

U, - lực thủy tĩnh day ngược tác dụng lên mặt trượt thứ i

.C, — lực dinh đơn vị tính tại mặt trượt thir,

1,~ chiều dai mặt trượt thir i

a, - gốc hợp giữa mặt trượt thứ i với phương nằm ngang

#, - góc ma sat trong của khối nêm thứ i

nh lãi

An toàn chồng lật căn cứ vào vị trí của hợp lực (R) như hình 1.9, chỉ số

2 Tính toá

tinh toán là tỷ số giữa tổng mô men YM của các lực thing đứng và nim

ngang lấy với chân đập trên tổng các lực thing đứng DV

E

Bin ey

SH

Hinh 1.9 Vị trí của hợp lực trong các trường hợp tính én định lật 16]

Khi chỉ số tính toán như công thức (1.3.8) nằm ngoài 1/3 phan giữa tiết

diện tính toán thì không thỏa mãn điều kiện chịu nén.

eee 138)

1.3.2.2 An toàn đập trên thé giới

1 Tổng quan đập trên thé gi

Theo báo cáo của Ủy ban thể giới về đập, tính đến năm 2000 có khoảng

45,000 đập lớn (Hyj,>15m) trên 140 quốc gia Phân bé đập lớn trên thé giới

như hình 1.10.

Hinh 1.10 Phân bồ đập lớn trên thé giới (tính đến năm 2000)[22].

Nhiều loại đập đã được xây dựng trên thé giới trong đó đập đắtchiếm

uu thếvới63% của tắt cả cácloại đậpđược báo cáo.Đây làloại đập lâu đời nhất

ip này có thể được đắp bằng các vật liệu khác nhau Tỷ lệ các

loại đập khác nhau đã được xây dựng như trong hình 1.11.

Dip ait điểm 63%

‘ip di db 8%, địp ong ue: 1%

Hinh 1.11 Tỷ lệ các loại đập đã được xây dựng trên thé giới25]

"Nguồn: htip-diwww icold-cigh.org/GB/World_register/general_synthesis.asp

2 Một số sự cổ đập trên thé giới

a Đập Francis (Mỹ)|23].

Day là đập bê tông trọng lực cao 62,5m, bắt

hoàn thành 1926, cách thành phố Los Angeles (Mj) khoảng 72km

Bic, Đến lúc 12h đêm ngày 12/3/1928 đập bị vỡ Trước khi bị vỡ đập không

có bắt cứ 1 dấu hiệu bắt thường nao Đập có chiều dài 213m, khi bị vỡ 2 bên

vai đập đều bị xói hỏng chỉ còn lại 23m đoạn đập ở giữa lòng sông Vào thời

điểm vỡ, gần như toản bộ dung tích nước trong hỗ chứa (47 trigu m) đồ về hạlưu Đỉnh sóng cao nhất lúc vỡ đập lên tới 38m trên đoạn dai 1,6km sau đậpNước lũ đã làm chết khoảng 450 người LO lớn gây thiệt hại nặng nể chođường giao thông, đường sắt nhưng may mắn là do đập vỡ vào ban đêm nên

cũng có it phuong tiện giao thông trên đường bộ nên cũng giảm nhẹ được thiệt hại về người Nước lũ còn ảnh hưởng đến tận thị trấn Santa Paula cách

Hình 1.12 Đập Francis hoàn thành, | _ Hình 1.13 Đập Francis sau khi bị vỡ

b.DapMalpasset (Pháp) [24]

Đập Malpasset là một đập vòm trên sông Reyran, miền nam nước Pháp.Dap nằm cách Fréjus khoảng 7 km về phía bắc Nó sụp dé tháng 2 năm 1959,khoảng 423 người thiệt mạng trong sự cổ.Đập được xây dựng dé cung cấp

nước và tưới tiêu cho khu vực Đập vòm Malpasset là đập vòm mỏng cong

hai chiều bán kính thay đổi, đập có chiều cao 60m, b rộng đáy đập 6.78m, be

rông đỉnh đập 1.5m, chiều dài đỉnh đập 223m, bề rộng trin xa lũ 30m Đập

được bắt đầu xây dựng vào năm 1951 và đến năm 1959 thì hoàn thảnh

Đập bi vỡ lúc 21:13 ngày 02 Thing Mười Hai năm 1959, Toàn bộ bite

tường sụp đỏ chỉ với một vài khối còn lại trên bờ phải Miếng đập vẫn nằm rải.rác khắp khu vực hạ lưu Sóng vỡ đập cao tới 40 mét di chuyên 70 km/h, phá

hủy hai ngôi làng nhỏ, Malpasset và Bozon, công trường xây dựng đường cao

tốc Nhiễu con đường nhỏ và đường ray xe lửa cũng đã bị phá hủy, nước ngập

nửa phía Tay của Fréjus.

Nguyên nhân:

- Các nghiên cứu địa chất của khu vực là không trệt để

~ Một số tiếng én và vết nứt đã được xác nhận, nhưng người có trách nhiệm đã không quan tâm và đập đã không được kim tra,

~ Vụ nỗ trong quá trình xây dựng đường cao tốc có thé gây ra thay đổicủa địa chất của khu vực đập,

~ Giữa 19 tháng 11 và 02 tháng 12 năm 1959, đã có 50cm lượng mưa,

và 13 em trong 24 giờ trước khi sự cố Mực nước trong hỗ chỉ cách đình đập

28 cm Mưa vẫn tiếp tục, và người giám hộ đập muốn mở các van xả, nhưng

các nhà chức trách từ chối, nói rằng các công trường xây dựng đường cao tốc

có nguy cơ lũ lụt 05 giờ trước khi vi phạm, lúc 18:00 giờ, các van xã nướcđược mỡ ra, nhưng với tốc độ xả 40 m* s, 46 là không đủ dé làm sạch các hỗ

chứa trong thoi gian.

Một số hình ảnh đập Malpasset sau khi hoàn thành va bị vỡ như hình

1.14 và hình 1.15 [24]

Hình 1.14 Đập Malpasset hoàn thành

© Đập Teton (Mỹ)JI23]

Hình 1.15 Đập Malpasset sau khi bị vỡ

Đập đất Teton được xây dưng trên sông Teton, bang Idaho, tây bicnước Mỹ Đập có chiều cao 93m, chiều đài ở đỉnh 940m, day rộng 520m, tạo

hồ chứa có dung tích 289 triệu m`.Đập được khởi công năm 1975 và hoàn

thành sau hơn I năm Khi hỗ day nước, Iti lớn về và ngày 5/6/1976, đập bi vỡ Các thị trấn Rexburg, SugarCity, Madison dưới hạ lưu bị ngập nặng Có 11 người chết Thiệt hại lên tới 2 tỷ USD (trong khi chỉ phí xây dựng đập chỉ 100

triệu USD) Nguyên nhân được xác định là nền rhyolite có nhiều nứt nẻ

nhưng khoan phụt không đạt y( au, nước hồ dâng cao tạo thành dng thắm.mạnh, đập bị xói ngầm nghiêm trọng rồi bị vỡ

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU DANH GIÁ ON ĐỊNH DAP ĐỊNH

BÌNH KHI GẶP LŨ CỰC HẠN

2.1, Tổng quan về hồ Định Bình

Cong trình đầu mỗi hồ chứa nước Định Bình được xây đựng ở thượng,

lưu sông Côn, thuộc xã Vĩnh Hao, huyện Vinh Thạnh, tỉnh Bình Định Hỗ

chứa nước Định Bình có nhiệm vụ đa mục tiêu

- Chống lũ tiểu mãn, lũ sớm, lũ muộn đều cùng tin suất P=10%, giảm

10 chính vụ cho dân sinh.

- Cấp nước tưới, trước mắt cho F,=15515 ha, sau này nâng lên từ 27660

ha đến 34000 ha.Cấp nước cho công nghiệp nông thôn và dân sinh, cắp nước

cho nuôi trồng thủy sản và kết hợp phát điện

- Xa về hạ du Q-3.0m’/s bảo vệ môi trường, chong cạn kiệt dòng chảy

và xâm nhập mặn ở cửa sông Mặt bằng tong thé đập Định Bình như hình 2

= :

LÍ 8

| i aan(1)- Đập tràn; (2) ~ Cổng xa sâu; (3) Nhà máy thủy điện.

Hình 2.1 Mặt bằng tổng thé đập Định Bình

- Tân suất lũ th P=0,5%

+ Tân suất lũ kiểm tra P=0,1%

~ Tan suất thiết k dong thi công : P=10%

2) Các thông số kỹ thuật chủ yếu

- Diện tích lưu vực

+ Có kể đến lưu vực thủy điện Vĩnh Sơn: F,,=1040km?

+ Không kể đến lưu vực thủy điện Vĩnh Sơn :F,,=26km”

~ Lưu lượng trung bình nhiều năm (đã trừ TD Vĩnh Son): Q,=31,0m'/s

~ Tổng lượng dòng chảy năm (đã trừ TD Vinh Sơn):W„=979x 10” mỶ

- Luu lượng dòng chảy thiết kế

166.10" m's

130 mỲs

690mÏ/s

~ Tổng lượng dòng chảy thiết kế

~ Lưu lượng dong chảy lũ thiết kế

- Lưu lượng đồng chảy lũ kiểm tra:

3) Các thông số kỹ thuật của hỗ chứa

- Mực nước dâng bình thường (MNDBT) : 91,93m

- Mực nước dâng gia cường P=0,5% (MNDGC) : 93.27m

~ Mực nước chết (mực nước trước lũ) (NC): 6500m

= Dung tích toàn bộ EWrp, 227xI0°m”

~ Dung tích hữu ích Wy 210x10 mỶ

= Dung tích chết Was 16,3x10%m*

4) Đập ngăn sông tạo hồ chứa

- Loại đập: Bê tông trọng lực

- Chiều dai toàn bộ: SLu=571.0m.

= Chiều cao lớn nhất: ⁄4.30m

- Chiều dai phần đập không tràn: Lá¡=323,0m

- Số lượng cửa: 6 cửa

- Kích thước 1 cửa BxH=l4xIIm

- Chiều rộng xả mặt: B„,=84,0m

~ Lưu lượng xa thiết kế: Q,-sa=4400m)/s

~ Lưu lượng xả ứng với tần suất kiểm tra: Q;-sa=5530m)/s

b, Cửa xa đầy

- Cao trình ngưỡng xả: V,„.=58 0m.

= Số lượng cửa: n=6 cửa

- Kích thước 1 cửa: BxH=6x5m

- Chiều rộng xả đầy: Byy=36,0m

~ Lưu lượng xả thiết kế: Q;~;ss=2700m)/s

= Lưu lượng xã kiểm tra: Q,ss=2766m /s6) Nhà máy thấy điện

~ Lưu lượng nhỏ nhất qua 1 tổ máy : Qmin=9,78 m'/s

~ Lưu lượng lớn nhất qua 1 tổ máy : Qmax=12,5 mỶ/s

Nguyên Trung) thực hiện theo dự án "Nghiên cứu công nghệ cảnh báo, dự

báo lũ và tính toán lũ vượt thiết kế ở các hồ chứa vừa và nhỏ - Giải pháp tràn

sự cố" ~ Chú nhiệm dự án GS.TS Phạm Ngọc Quý tiến hành tính toán lũ cực

‘han đến đập Định Bình

2.2.1 Các dữ liệu đầu vào

‘a, Mang lưới các trạm Khí tượng thủy văn trong khu vực

Danh sách các trạm khí tượng thủy văn trên sông Côn như bảng 2.1 và

1ˆ Vinh Som con + + | 1995-860 nay

2 | VinhThạh Côn + | 1979480 nay

3 | VmhKim con + | 198t-téa nay

4 | Binh Tung Côn + | + | + | 19768 nay

5 | Tân An Côn + + 1976-đến nay

6 | PhhCát + | 1986-dễnmay

7 | vincanh HồThuh + + | 1976-dén nay

s | piewta HaThah | + + | 1997-tén nay

9 | uynnon | ĐầmTHNgH | + + | 1976-480 nay

“Chủ thính

© Tammave

Hình 3.2 Vị trí các tram khí tượng thủy vẫn trên lu vực xông Côn[5]

b Tài liệu mưa.

“Trên cơ sở bản đồ mạng lưới trạm khí tượng thủy văn trên lưu vực sông,

Côn nhận thấy: trên lưu vực của hồ Định Bình có 2 trạm đo mưanằm ở phía.

thượng lưu đập là Vĩnh Sơn và Vĩnh Kim, hai trạm đo mưa này khá gần nhau.

mặt khác trạm Vĩnh Sơn mới đo gần đây vì vậy lựa chọn mưa tại trạm Vĩnh

Kim làm mưa điển hình cho toàn lưu vực, từ đó tiến hành thu thập tai liệu

mưa của tram Vĩnh Kim Lượng mưa 1 ngày lớn nhất của trạm Vĩnh Kim như:

bảng 2.2.

Bảng 2.2, Lượng mua I ngày lớn nhất trạm Vĩnh Kim

Tr XIngày max n ingly max

TT Í Nm [gm inn Kim mm | TT | Nềh | am vin Kim mm)

‘Tram Vĩnh Kim không do lượng mưa giờ do đồ phải mượn phân phối

trận mưa giờ từ trạm khí tượng Quy Nhơn Theo thông kê nhận thấy mưa gây

lũ cho lưu vực là mưa 3 ngày (72 gid).Chon trận mưa 72 giờ bắt đầu từ

01h-ngày! 1 tháng 11 năm 2003 của trạm Quy Nhơn làm phân phối mưa điền hình như hình 2.3

mera gi trạm Quy aon (điện nen bắt đầu từ 0 ngiy 177112008)

Xem)x(n) §

Hình 2.3 Phân phối mưa điền hình của trạm Quy Nhơn

2.2.2 Kết quả tính toán

28

4 Kết quả tinh ton mưa cực han (PMP)

Sir dung chương trình LTK05 dé tinh toán mưa cực han 1 ngay sau đó

sử dụng phương pháp thu phóng dựa vào phân phối mưa điển hình để thuphóng trận mưa cực hạn 72 giờ, kết quả như bảng 2.3

Bang 2.3 Phân phối mưa PMP khu vực hé chứa Dinh Bình

Fa Xem) [TH [Ray [FO my [TO Kem [TOD | Kom [Fa Xem

Ting uựng mia PMP von Th 173 Lượng ia PMP gly Sn

Phân phối mưa cực hạn lưu vực Định Bình như hình 2.4.

Phan phối mưa cực hạn lưu vực Định Bình.

zm BPMPina)

Hình 2.4 Phân phối mưa PMP ho Định Binh

Kés quả tinh toán lĩ cực hạn (PME)

Sau khi tinh toán được phân phối mưa cực hạn trên lưu vực thì tiến

hành diễn toán từ mưa PMP sang dòng chảy lũ PME Sử dụng chương trình

é tinh toán chuyển đổi từ mưa cực han sang lũ cực han,

Bang 2.4 Đường quá trình lũ PMF đến đập Định Bình

Phân phối mua PMP và dường quá trình lũ PMF đến đập Dinh Binh

như hình 2.5

|

Hình 2.5 Đường quá trình lĩ PME dén đập Định Binh

á Nhận sốt kế quả tin toán

“Tổng hợp một số công trình đã tính toán lũ cực hạn như bảng 2.5 Qua bảng

này ta thấy tỷ lệ lưu lượng lũ PMF trên lưu lượng lũ P=0,1% của công trình

Bang 2.5 Kết quả tính toán lũ PMF của một số công trình thủy điện

TT | Nội dung Đơnv| |TamgSmmj Sơnla | Dinh Binh

1_| Dign tich ưu vực Km | 14660 | 43760 | 1.040

2 | TuulượngđínhlãvốiP-01% | mis | 13400 | 28600 | 9690

3_ | Lưu lượng định 1a vốïP=001% | m's | (8600 | 47200

4 | Lưu lượng định là PME mÙs | 31059 | 60.000 | 2121

TY 10 PMEIAP-02% 343 Ì 310 | 220 Git chú: Thông sf của thiy điện Trung Son và Som La được ích trong Bảo củ

Thiết thuật

2.3 Tinh toán điều tiết Ia qua công trình.

2.3.1 Cơ sở lý thuy

"Nguyên lý tính toán điều tiết lũ bằng hd chứa cl ih là sự hợp giải hệ

hai phương trình cơ bản sau:

* Phương trình cân bằng nước:

Trong đó:

Q,: lưu lượng đến hồ thời đoạn thứ i (mỶ/s)Q ¡: lưu lượng đến hồ thời đoạn thứ i+1 (mÌ/s)(qe: lưu lượng xả khỏi hỗ thời đoạn thứ i (mỶ/s)

cu: lưu lượng xả khỏi hồ thời đoạn thứ i+1(mÖ)

(m)

Vous dung tích hỗ ở thời đoạn thứ +1 (m”)

Vj: dung tích hỗ ở thời đoạn thứ

ar: khoảng thời gian giữa 2 thời đoạn (s)

* Phương trình động lực: q = [[A, Ze, Zal

Phương trình động lực thể hiện khả năng xả nước ra khỏi

trình, nó có dang cụ thé tùy theo hình thức công trình xả lũ

~ Đối với đập tràn: g = m8zơj2z h* (2.3.3)

Trong đó:

qr lưu lượng xả qua công trình (m`/s)

m: hệ số lưu lượng của công trình.

B: Tổng b rộng tràn nước (m),

HE số co hep bên,

: Hệ số chảy ngập

#: Gia tốc trọng trường

hạ; Cột nước trên đỉnh tràn có ké đến vận tốc tới gần,

- Đối với lỗ chảy tự đo: ø= wor) (23⁄4)

Trong đó:

q; lưu lượng xả qua công trình (m'/s)

„ : hệ số lưu lượng của công trình

W: Diện tích cửa ra công trình xa (mÔ)g: Gia tốc trọng trường

hạ: Cột nước thượng lưu công trình (có kể đến vận tốc tới gần)

tính đến tâm mặt cắt cửa ra

- Đối ới lỗ chảy ngập: g= /ue|2Œ/ =Z,) 235)

Trong đó:

4g: lưu lượng xa qua công trình (m'/s)

„ : hệ số lưu lượng của công trình

`W: Diện tích cửa ra công trình xả (m’),g: Gia tốc trọng trường

Z4: Cao độ mực nước thượng lưu có kể đến vận tốc tới gần

Zy: Cao độ mực nước hạ lưu công trình

* Các quan hệ phụ tro:Dudng quan hệ mực nước dung tích Z~V; đường quan hệ mực nước và lưu lượng hạ lưu: Q~Z¿; các thông số công trình.

3.3.2 Xây dựng phần mém tính toán điều tiết lũ với mye nước vượt đỉnhđập chắn

* Sự cần thiết:

- Hạn chế của các phần mềm điều tiết lũ hiện nay: Hiện nay các phimềm tính toán điều tiết lũ cho công trình là khá nhiều và dễ sử dụng.Tuy

nhiên đa số các phần mềm điều tiết lũ của Việt Nam chưa đề cập đến vấn đề

1 trin đình đập dâng chắn với chiều rộng B tăng din theo mực nước trên đỉnh

đập chắn Bên cạnh đó các phan mém đều sử dụng một công thức dé tính toán

hệ số lưu lượng (m) hay sử dụng hệ số m cố định Thực tế khi thí nghiệm mô

hình vat lý của công trình tràn tổng thé sẽ cho đường quan hệ Q-Z¿¡, đây là đường q bệ phân ánh sát thực tổ nhất trong quá tình vận hành sau này vì

donge chảy vào trân được mô phỏng ding với thự tế, Néu đưa được quan hệ

QZ), vào quá trình tính toán điều tiết lũ thì sẽ cho kết quả chính xác hơn

đối khí hậu hiện nay, tình hinh mưa lũ ngày cảng

phức tạp vì vậy khả năng xuất hiện dòng chảy lũ vượt thiết kế ngày càng.nhiều hơn Khi lũ đến hồ vượt thiết kế thì cũng có kha năng mực nước hd sẽ.tràn đỉnh đập gây nguy cơ mắt an toàn cho đập

- Ở hạ du các con đập lớn thường là các đô thị phát triển do vậy việc

im bảo an toàn đập là một yêu chu rất cấp thiết Và việc đánh giá các sự cổlầm giảm khả năng tháo của công trình nhự kẹt cửa van của đập trần dẫn đến

mực nước tràn đỉnh đập là một van dé can được nghiên cứu để có giải pháp

ứng phó.

~ Từ những nhận định trên cho thấy cần thiết có một phần mềm có tinhtiện dụng hơn: có thé đưa quan hệ Q~Zhé vào tinh toán; có thé tính toán lưu

lượng ứng với mực nước vượt đỉnh đập chin (với chiều rộng trên đỉnh đập

mở rộng dan) Tác giả luận văn đã xây dựng một phan mềm tính toán điều tiết

Tũ để giải quyết những vấn để trên

* Sơ đỗ khối tính toán

Nguyên lý chung của giải bai toán điều tiết lũ là dựa vào hệ phương

trình: phương trình cân bằng nước (2.3.1) và phương trình động lực (2.3.2).

“Tác giả sử dụng phương pháp lặp trực tiếp dé giải hệ phương trình này, sơ đồ

khối để giải hệ phương trình như hình 2.65 Ngôn ngữ sử dụng để lập trình là

Visual basic 6.0