Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu, đề xuất giải pháp công trình nhằm tăng khả năng thoát lũ và ổn định lòng dẫn của cầu Khe Trí khi xả lũ từ hồ Ngàn Trươi

LỜI CẢM ƠN

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu, đề xuất giải pháp công trình nhăm tăng khả năng thoát lũ và ôn định lòng dẫn của cầu Khe Trí khi xả lũ từ Hồ Ngàn Trươi” đã được hoàn thành với sự cô gang của bản thân va sự giúp đỡ nhiệt tình của phòng đảo tạo Đại học và sau Đại học, khoa Công trình, các thầy cô giáo trường Đại học Thủy lợi Trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn tác

giả đã nhận được nhiều sự giúp đỡ của thầy cô và đồng nghiệp.

Trước hết tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS TS Lê Văn Nghị đã trực tiếp hướng dẫn chỉ bảo tận tình trong quá trình thực hiện luận văn này.

Tác giả cũng xin gửi lời cảm on tới các cán bộ làm việc tại Trung tâm nghiên

cứu Thủy lực - Phòng TNTĐ Quốc gia về động lực học sông biển - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, các bạn bè lớp CH18C11 đã hỗ trợ thu thập tài liệu, chuyên

môn, góp ý dé luận văn được hoàn thành.

Trong khuôn khổ luận văn, do trình độ và điều kiện thời gian có hạn nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của thầy cô và những người quan tâm.

TÁC GIÁ

BAN CAM KET

‘Toi là: Văn Thị Kim ChungHọc viên lớp Cao học: CHISCII

Tôi xin cam đoan luận văn Thạc sĩ với dé tài: “Nghiên cứu, đề xuất giải pháp công trình nhằm tăng khả năng thoát lã và 6n định lòng dẫn của cầu Khe

‘Tri khí xã lũ từ Hồ Ngàn Trươi” là công tỉnh nghiên cứu của bản thân tôi Các

lá nguồ xin hoàn toàn chịu trách nhiệm theo quythông tin, tài liệu, bảng biểu, hình vi từ nguồn khác đều được trích di

đầy đủ theo quy định Nếu có gì sai trait

MỤC LỤCLỜI CẢM ON,

MỤC Luc

“Chương 1 TONG QUAN -4~

1.1 Tổng quan về tình hình xây dựng cầu ở hạ lưu tein xã lũ c4» 1.2 Diễn biến dòng chảy lũ ở khu bị thu hẹp cŸ-1.3 Các công trình ngh ên cứu tương tự và kết quả ¬ 1.4 Giới thiệu về cầu Khe Trí và hệ thống Thủy lợi Ngàn Trươi Cẩm Trang 7 -4.1 Tên dự ân <1.1.42 Địa điểm xây dựng -1-1.43 Cấp công trình và tin suit

-16-Chương 2 KET QUA THÍ NGHIỆM MÔ HINH THỦY LUC CÂU KHE TRÍ HIEN

TRẠNG "

2.1 Mô hình hỏa thí nghiệm

-18-2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu thí nghiệm mô hình

~18-2.1.2, Nội dung nghiên cứu thí nghiệm “182.13 Mô hình được xây dựng -10-2.14 Trình t thí nghiệm mô hình -32-2.15 Bố tí mặt cắt đo

»-2.1.6 Đánh giá sai số kết qua đo -

26-2.1.7 Sổ liệu phục vụ thi nghiệm mô hình

-38-2.2 Khái quát chung các phương án hiện trạng

-29-2.3 Két quả thí nghiệm khả năng thoát lũ qua cầu -30-2.4 Tình hình thủy lực đọc tuyển và khu vue cầu -31-3.5 Đường mực nước dọc uyễn -33-2.6 Xác định sóng hai bên bờ va khu vực cầu

-34-2.7 Lưu tốc trung bình và mạch đồng lưu tốc C

~36-2.8 Dinh giá tình bình xói lở khu vực cầu va hai bên bờ

-37-2.9 Nhận xét và kiến nghị -38-2.10 Một số hình ảnh thí nghiệm

-39-Chương 3 NGHIÊN COU ĐÁNH GIÁ CHE ĐỘ THỦY LUC CUA CÂU KHE TRÍ

BANG MÔ HÌNH TOÁN, 44

3.1 Đặc điểm long dẫn Khe Tri

-44-3.1.1, Điều kiện định bình, địa mạo khu vực Khe T -44~3.1.2 Điều kiện địa chat vùng nghiên cứu

_47-3.1.3, Điều kiện dân sinh, kinh ế, xã hội

-48-3.2 Thiết lập mô hình thủy lực mạng sông —50-~

-50-3.2.2 Tinh toán thủy lực của dòng chảy khu vực cầu Khe Trí biện trạng 53.1 So sinh kết quả tinh toán và thí nghiệm mổ hình -59-4.3 Két qui tỉnh toán thấy lực khi loại bo mom dé (PAI) -60-44, Kết quả tính toán thấy lực khí loại bd mm đá và ngo vét đầy cầu (PA2) 64+ 4.5 Kết quả tinh toán thủy lực khi mở rộng nhịp cầu (PA3+4) ~68~4.6 So sánh kết quả tính toán và lựa chọn giải pháp -7§-KẾT LUẬN VA KIÊN NGHỊ -8

TẢI LIỆU THAM KHẢO -86

PHY LUC BANG

Bảng 2.1 Các lệ dẫn trên mô bình

-20-Bảng 2.2 -20-Bảng vị tri các mặt cắt và số thủy rực rên mỗi mặt cắt -25-Bảng 2.3 Lan lượng trên các nhánh sông lại ngã 3 Ngàn Trươi Khe Trí (o/s)

-38-Bảng 24 Quan hệ Q-Z trên sông Ngân Trươi _¬Bảng 25 Kết quả thí nghiệm cao tinh mặt nước tai mặt cắt trước và sau cầu 30

Bảng 2.6 Kết quả thi nghiệm cao tinh mặt nước tại mặt cắt trước và sau cầu 31Bảng 2.7 Đường mat nước trung bình dạc tuyển công trình 33Bảng 2.8 Biên độ dao động sông tai hai bên bờ (hs) 34Bảng 2.9 Giá tr nu tốc trung bình mat cắt trên các mặt cắt do 36Bảng 2.10 Giá tị lưu tốc tung binh và ltée thủy động các vùng đọc tuyển 37Bảng 3.1 Cao độ đường mặt nước (m) khu vực cầu Khe Trí với các ưu lượng, sẽBảng 3.2 So sánh Cao độ đường mặt nước (m) tính toán và thí nghiệm mô bình 58Bảng 3.3 So sánh chénh lệch cột nước (m) trước, sau ci tinh toán và thi nghiệm, 56Bảng 3.4 So sánh chênh lệch cột nước (m) trước, sau cầu tính toán và thí nghiệm 56~Bảng 4.1 Tổng hop giá ị ao độ dòng chiy (m) các ấp lưu lượng khi loi bỏ mom đã ~62

Bảng 4.2 Tổng hợp vận tốc ding chiy (ms) các cắp lưu lượng kh loại bỗ mim Bi 63

Bảng 4.3 Tổng hợp cúc tổn thất cục bộ(m) khu vực cầu Khe Tí kh loại bo mom đí ~ 63 ~

Băng 4.4 Tổng hợp giả bỉ cao độ dòng chảy (m) các cấp lưu lượng khỉ nạo vét đấy cầu 66 ~

-67-Bảng 4.5 Tổng hợp vận tốc dong chấy (ms) các cắp lưu lượng kh nạo vet đầy cả

Bảng 4.6 Ting hợp các tin thất cục bộ(m) ại khu vue cầu Khe Trí nạo vết đây cn ~ 67 ~

Bảng 4.7 Tổng hợp giá tri cao độ dòng chấy (m) các cắp lưu lượng khi m rộng 1 Khoang

Băng 4.10 Tổng hợp giá tị cao độ ding chiy (m) các cắp lưu lượng khi mở rộng 2 khoang:Bing 4.13 So sảnh cao độ đường mặt nước (m) lưu lượng lớn nhất các phương án 79Bing 4.14 So sinh cao độ đường mặt nước (m) lưu lượng thiết kể các phương n 79Bảng 4.15 So sinh vận ốc ding chiy (ms) lưu lượng lớn nhất các phương án 80Bảng 4.16 So sinh vin th ding chay (mv) lưu lượng thiết kể các phường én 2

PHY LỤC HÌNH

Hình 1.1 Các thông vỗ kỹ thuật công hình chính

-12-in 2.1 Mat bằng bổ tr mồ hình và vị trí các mặt et do

-34-Hình 2.2 Quan hệ Q-Z trên sing Ngân Trưi, cách ngã 3 với Khe Trí 150m

-39-Hình 3.3 Đường biểu diễn quan hệ Qr~Z„„„ trước Clu -31-inh 3.1 Khe Vang, Khe Trí và mang lưới sông subi trong vùng dự ân “

Hình 3.2 Bản đồ cao độ địa hình lòng din Khe Trí 45

Hình 3.3 Phạm vi nghiên cứu bi hình lòng dẫn của nhiệm vụ tư vn 31

Hinh 3.5 Quá trình mye nước, lưu lượng tại cầu Khe Tr+ phương án hiện trang 33Hình 3.6 Quá trình mực nước, lưu lượng tại edu mom đá eubi Khe Tri phương án hiện

trang 5

Hình 3.7 Đường mực nước tinh toán và thí nghiệm với các cắp lưu lượng 37Hin 4.1 Mặt cắt mim dé cuỗi Khe Tri hiện trang và nạo vét ~60-Hình 4.2 Mặt cắt đoạn lòng dẫn sau cd hiện trang và nạo vết

-61-Hình 4.3 Quá trình mục nước, lưu lượng tại cầu Khe Trí khi loại bỏ mom đá Hình 4.4 Quá trình mục nước, lưu lượng tại mbm đá khi loại bỏ mim đá -64-inh 4.5 Mặt cắt cầu Khe Trí hiện trang Và nạo vết

-65-Hình 4.6 Quá trình mực nước, lưu lượng tại cầu Khe Trí khi nạo vết đây cầuHình 4.7 Quá trình mực nước, lưu lượng tại mom đá khi nạo vết diy cầuHình 4.8 Mặt cắt cầu Khe Trí hiện trang và mở rồng 1 khoang

iu Khe Trí hiện trang và mỡ rộng 2 khoang,

lưu lượng tại cầu Khe Thí khí mỡ rộng thêm 1 nhịplưu lượng tại mm đá khí khi mổ rộng thêm I nhịp

lưu lượng tại clu Khe Thí khi mé rộng thêm 2 nhịplưu lượng tại mom đá khi khi mỡ rộng thêm 2 nhịp

MỞ ĐẦU

1 Tỉnh cấp thiết của đề

“Cầu Khe Trí nằm trên đường Hồ Chí Minh, cách thị trắn Vũ Quang tỉnh Hà ‘Tinh về phía nam 5km, được bắc qua Khe Trí , cách hợp lưu Khe Trí và sông Ngàn “mươi 100m Khe Trí có diện ích lm vực khoảng 15km” tỉnh đến cầu Khe Trí, lưu

lượng ứng với tin suất P=0.1% là 900 mÏ/s, Cầu hiện trang có khẩu độ là 2 nhịmỗi nhịp dải 33m, mặt cầu cổ cao trình 19.2m, đây dim cầu ở cao trình 175m, cao

độ đây sông khu vực cầu biển đội 6 + 9m

§ chứa nước Ngàn Trươi, tinh Hà Tĩnh được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn phê duyệt điều chỉnh, bồ sung Dự án đầu r xây đựng công tỉnh ại quyết định số 424/QĐ-BNN-XD ngày 25/02/2010 và đang được thiết kết

trình thủy loi lớn nhất Bắc Trung bộ có dung tích hữu ich 750 triệu mÌ nước với

ÿ thuật là công

nhiệm vụ cung cấp nước tưới cho khoảng 32585ha đất canh tác nông nghiệp, nuôi trồng 5991ha thủy sản kết hợp phát điện, cắp nước cho các ngành công nghiệp khác và dân sinh, giảm 1d và cải tạo môi trường sinh thái hạ du Trin xà lũ Ngàn Trươi được đặt trên tuyển đập phụ của hỗ Nein Trươi, là vị tí phân thủy của lòng hồ Ngân Trươi và lưu vực Khe Trí

Khi tràn Ngàn Trươi làm nhiệm vụ xã lũ sẽ làm tăng lưu lượng qua cầu Khe

‘Tri từ 900 m's lên 3147 mvs Điều này gây nguy hiểm cho công trình do vậy cần

có biện pháp công trình nhằm đảm báo khả năng thoát lũ, én định lòng dẫn và antoàn công tinh tại khu vực cầu Khe Trí

Bộ Nông nghiệp & PTNT phê duyệt điều chỉnh bổ sung Dự án đầu tư xây dựng công trình tiểu dự án công trình đầu mỗi Hồ chứa nước Ngàn Trươi - Dự án hệt ig Thủy lợi Ngàn Troi - Cẳm Trang, tỉnh Hà Tinh theo Quyết định số

424/QĐ-BNN-XD ngày 25/02/2010 đã xác định:

- Xây mới cầu Khe Trí với quy mô 3 nhịp mỗi nhịp đãi 33m, thí nghiệm mô.hình thủy lự cầu; tính toán mạng sông dé xée định quy mô cd

- Dự ân Hồ chứa nước Ngân Trươi đang trong giai đoạn Thiết kế kỹ thuật bản vẽ thi công, tuy nhiên việc thết kế cầu chưa được thực hiện BE phục vụ cho việc

xác định khẩu độ cầu, mô hinh vật ý cầu Khe Trí đã được thế lập và thí nghiệm với phương án hiện trạng Qua kết quả nghiên cứu cho thấy, n thiết phải mở rộng

và nghiên cứu giải pháp khắc phục và dam bảo an toàn cho công trình

Việc Nghiên cứu xác định chính xác khẩu độ cầu Khe Trí nhằm đưa ra cácgiải pháp hiệu quả nhằm đảm bảo khả năng thoát lũ, 6n định lông dẫn và an toànsino thông là cd thiết và vin đề có tinh thực tiễn và Khoa học cao.

`Với mong muốn nâng cao trin độ và tp cận các vẫn để thực tẾ của công tác xây dựng thủy lợi, học viên lựa chọn đề tài “Nghiên cứu, đề xuất giải pháp công trình nhằm ting khả năng thoát ivi én định lồng din của cầu Khe Trí khi xã lũ từ Hỗ Ngàn Trươi",

Mục đích và nhiệm vụ của để tài:

- Nghiên cứu quy luật, động lực học dòng chảy của đoạn sông khi có vàkhông có cầu giao thông:

- Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của việc xa 1a từ Hồ Ngân Trươi đến cầu

Khe Trí hiện trang

= Xác định khẩu độ cầu hợp lý để đảm bảo thoát lũ khi xã lũ từ hồ Ngân

- ĐỀ xuất các giải phip nâng cao khả năng thoát lũ, én định lông dẫn và an

toàn công tinh

IIL Cách tếp cận và phương pháp nghiên cứu: + Cỉch tiếp en:

- Tiếp cf hbin đổi đồng chạy tại khu vực cầu trêntổng thể: xem xết quá trì tổng thể về mặt không gian và thời gian khi xem xét trên mô hình toán học.

-Tiếp cận chỉ tết: Thông qua nghiên cứu thí thực nghiệm nhằm đánh giá các

die trưng thủy động học tại khu vực cầu,

- Tiếp cận từ các nghiên cứu trước đó: Thông qua các tài liệu, Giáo trinh các

tải liệu chuyên ngành.

- Tiếp cận da ngành: vi cầu Khe Trí là công trình giao thông quan trọng trên đường Hồ Chí Minh được thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế cầu, lũ được xã qua hồ

Nein Troi được tính toán theo tiêu chuẳn của ngành thuỷ lợi do vậy cần có tiếp sân đa ngành để giải quyết bài toán hợp lý phục vue ốt nhất cho lợi ích xã hội

+ Phương pháp nghiên cửu:

~ Phương pháp nghiên cứu thực địa: nắm bắt tính hình thực tế, địa hình, thế sông vùng nghiễn cứn:

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình vật lý;

~ Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình toán, thiết lập bài toán mạng sông vùng cầu Khe Trí và sông Ngân Tro

IV Kết quả dự kiến đạt được:

~ Xây dựng được mô hình thủy văn thủy lực mạng sông vùng nghiên cứu;- Sit dụng các kết qua thí nghiệm vật lý đ kiểm định lạ kết quả tinh tin của

mô hình toán học;

- Xác định được ảnh hưởng của việc xã lĩ từ hồ Ngin Traci đến cầu Khe Trí ~ Các đặc trưng thuỷ động lực học của khu vực cầu hiện trạng và các phươngán ải tg, sửa đối, tt kế.

- Xée định được khẩu độ cầu và đề xuất các giả pháp cải tạo lòng dẫn và bảo đảm ổn định lòng dẫn khu vực edu Khe Trí

Chương 1 TONG QUAN

1.1 Tổng quan về tình hình xây dựng cầu ở hạ lưu tràn xả lũ.

Hỗ chứa nước là công trình thủy lợi với mục đích sử dụng tổng hợp nguồn

nước phục vụ các mục tiêu phát triển bén vững về kinh tế xã hội, cải thiện giao thông thủy và môi trường Do đó, ở nước ta cũng như nhiều nước trên thé giới đều chủ trọng tận dụng các điều kiện địa hình, địa chất thủy văn cho phép để xây dựng hồ chứa Tính đến nay ở nước ta đã có hơn 500 hỗ chứa nước có dung ích tử 1 triệu mỗ trở lên với các mục đích phát điện, điều tiết lũ giảm ngập lụt ở ha lưu, cấp nước tưới, cắp nước sinh hoại, nuôi trông thủy sản.

Khi xây dựng hồ chứa thì Tran xả 10 là hạng mục quan trọng không thé thiểu của cụm công trình đầu méi thủy lợi và thủy điện, nó có nhiệm vụ xã lượng nước thửa để khống chế mực nước cao nhất có thể chứa trong hồ để đảm bảo an toàn cho toàn bộ cụm công nh.

Đông chảy lũ sau khi điều tiết trữ lạ trong hỗ tạo ra chênh lệch lớn mực nước

thượng hạ lưu trên đoạn sông đó gọi là Az (Z,¿- Zag) khi gặp con lũ lớn hơn vượt

quả lưu lượng hồ chứa cần mở cửa đập trân để tháo lưu lượng du xuống lông sông

hạ lưu

Do đường tràn thường nhỏ hon rit nhiều so với lòng sông tự nhiền nên năng

lượng không rải đều trên bể mặt lòng sông mà tập trung ở phạm vi nhất định, năng

lượng của đồng chảy tử thượng lưu đồ xuống hạ lưu được chuyển hóa từ thể năng thành động năng lại tập trung, để nối tiếp với mặt nước ở hạ lưu phần dng chảy ing trình tiêu năng được thiết ké tốt thì

này đã cháy qua công trình tiêu năng Nếu

năng lượng được tiêu hao tốt, ối da cũng chỉ từ 60% =70% tổng năng lượng của

dòng chảy; phần năng lượng dư còn tới 30% + 40% sẽ được tiếp tục tiêu hao trong,

aqui tình chuyển động xuống đoạn lòng sông phía sau

Năng lượng dư của dòng chảy gây va dip và tạo thành sông, sẽ được tiêu hao dẫn trong quá trình lan truyễn sóng xuống hạ lưu, do đồ cầu gia thông cảng ở gin ‘Trin xa lũ lộ dénh cao mực nước cảng lớn, ở ch tin xã lĩ cảng xa thi độ dệnh

giảm di nhưng vin cao hơn mực nước tỉnh toán theo tà liệu thủy văn theo quan hệQ=f/,).

Giai đoạn vừa qua có nhiễu công,trần xà lũ vận hành đã cổ tác động xấu đến cầu giao thông ở hạ lưu, Như mùa lũ năm 2006, xả lũ đập tràn sông Hinh đã làm tri cầu giao thông trên đường vào khu vực công trình mà kết quả nghiền cứu thí nghiệm mô hình thủy lực đã cảnh báo Lại như năm 2007 xả lũ thỉ công củacông trình Cửa Đạt - Thanh Hóa di fim vỡ mé cầu bờ trái, mà điều này cũng đã.được cảnh bảo trong kết quả nghiên cứu thí nghiệm mô hình thủy lự tại viện Khoahọc Thủy lợi Việt Nam.

12 Diễn biến đồng chảy lũ ở khu bị thu hẹp

Dang chảy qua khu bị thủ hep sẽ tạo ra các xoáy nước lớn nhỏ chuyển động hỗn độn ở hai bên trước va sau đoạn bị thu hẹp, những xoáy nước nảy tác động đến vật cin gây xối lờ

Dòng chảy có tính liên tục nên khi giảm nhỏ tiết diện dòng chảy sẽ làm tăng lưu tốc trang bình và ứng su iẾp đáy tại khu vực bị thu hẹp,

Vi đồng chảy có tinh liên tục nên khi giảm nhỏ tiết diện dòng chảy, sẽ làmkhi cótăng lưu tốc trùng bình va ứng suất tiếp đáy trên đoạn sông bị thu hẹp.

sự gia tăng lực dio xói ở khu vực thu hep đồng chảy thi sẽ có các vật liệu đáy bị dong nước mang đi nhiều hơn là được mang tử thượng lưu về Khi cao độ đáy sông hạ xuống, điện tích thoát nước tăng lên, lưu tốc ding nước và ứng suất tiếp đáy sẽ

giảm đi cho đến khi đạt được sự cân bằng tương đối: lượng vật liệu đáy được dòng.

nước mang đến tương đương với lượng vật liệu day bj dòng nước mang di; hoặc ứng suất cắt day được giảm di tới trị số mà ở đó không có vật ligu đáy bị dòng nước mang đi

1.3 Các công trình nghiên cứu tương tự và kết qua

‘Trin lũ sông Hinh năm 2006 thực hiện xả lũ xuống hạ lưu đã xói tri cầu

giao thông bắc qua sông Hình cách vị trí tràn xa lũ khoảng 800m bị trồi: do cao.

trình mặt cd thấp hơn mục nước xã ĩ su tri

“Thí nghiệm mô hình đặp trần xả lũ Tuyên Quang năm 2003 đã cảnh báo cầu giao thông bắc qua sông Gâm ở hạ lưu công trình, khỉ thực hiện tràn vận hành xả lũ

1a P(1%) thi chân trụ

với lưu lượng xả lớn hon tin suất âu có khả năng bị xói sâu tới từ 8+10m và uy hiếp mồ cầu bở tái nổi với đường dẫn đi vào thị trin Na-Hang, bị ngập gây trở ngại cho việc di lại ở hai ba; cầu giao thông này cách công trình trànxã lũ gần 1500m về hạ lưu;

'Năm 1998 cũng dựa trên kết quả thí nghiệm mô hình thủy lực đã thấy rõ tình.hình thủy lực ở hạ lưu tran xa lũ Hòa Binh dira rt phúc tạp nếu lưu lượng xã lũ Q > 25000 mis xuống hổ tiêu năng thì ding phun phông xuống hổ xói tiêu năng và chảy ra khỏi hồ xói gây ra sóng lớn lan truyền xuống hạ lưu, sóng cao sẽ va đập vào sầu giao thông ở hạ lưu bắc qua sông Da, với ngọn sống cao tới Ï ẩm có khả

năng trăn nước lên mặt cằu gây nguy hiểm cho người và phương tiện qua cầu Mặtkhác lai tạo hành khu nước quỗn chảy ngược từ mỏ hàn về tường lái đồng bên bờphải ồi chảy thúc vào chân mái đã hạ lưu của đập Hòa Bình gây xối sat mái hạ lưu, đẳng thời tạo ra đồng quin ở chân đập, có sóng dao động cao từ 2.5-3 0m làm kéo tồi các tắm bê tông bảo vệ mặt mái nặng tới 24 tin; ngoài ra côn tạo mì độ dốc

ngang của mặt nước giữa hai bờ, mà độ chênh lệch mặt nước tới 7-8m, gây sat lở.

cho hai

Năm 2006 kết qua thí nghiệm mô hình thủy lực của tràn xả lũ Cửa Đạt đã cho thấy sau khi xã lũ lưu lượng xả Q > 3400m'/s chủ lưu đồng chảy đi lệch sang bở trải đâm vào mé cầu bir trái có thể phá hoại mé cầu bờ trái và xóiạt sâu vùng mồ cầu bờ trái tới gần 10m; đồng thời sóng dễnh cao hơn bờ phải từ 0.5z0.7m tràn lên đường dẫn vio cầu phia bờ trái Điều này đã được nghiên cứu thi nghiệm mô

hình thủy lực cảnh báo Song chưa chú ý gia cố, nên trận lũ năm 2007 thực hiện xả

lũ hi công với lưu lượng gin 7000m /snhịp dẫn bờ trái cầu sông Chu đã bị x6i sập Nhu vậy qua việc nghiên cứu mô hình thủy lực về tình hình thủy lực ở hạ lưu diễn ra phúc tạp làm đăng mực nước đoạn lòng sông có cầu giao thông Không ging như mực nước sông tự nhiên khi chưa xây đựng công trình tn xà lũ

Do vậy, vấn đề này cần được để cập để nghiên cứu.

14 Giới thiệu về cầu Khe Trí và hệ thống Thủy lợi Ngàn Trươi - Cẩm

1.4.1, Tên dự án

“Tên dự án: Hệ thống thủy lợi Ngắn Trươi - Cim Trang, tinh Hà Tình.“Tên tiểu dự án: Công trình đầu mồi Hồ chứa nước Ngàn Trươi

2 Địa điểm xây dựng.

“Công trình đầu mỗi Nein Troi được xây dựng trên sông Ngàn Trươi cách 1g Hồ Chí Minh khoi

xã Hương Đại huyện Vũ Quang, tinh Ha Tĩnh.

cầu Ngàn Trười trên đưở5 km về phía thượng lưu thuộc

1.4.2.1 Mục tiêu, nhiệm vụ của dự ám

‘Theo công văn số: 1037/UBND-NL2 ngày 26/5/2006 của Uy Ban Nhân Dân. tinh Hà Tĩnh, số: 1435/BCT-CLH ngày 25/9/2007 của Bộ Công Thương và Quyết định số 2919/QD-BNN-XD ngày 24/9/2008 của Bộ Trưởng Bộ NN&PTNT về việc phê duyệt Dự án đầu tư xây dựng, căn cứ Quyết định số 424/QD-BNN-XD ngày 25/02/2010 vé việc ph duyệt điều chỉnh, bổ sung dự án đầu te xây dựng công trình Tiểu dự án "Công trình đầu mối Hồ chứa nước Ngân Trươi” thuộc Dự án “Hệ th

thay lợi Ngân Trươi-Cảm Trang, tỉnh Hà Tin!thiệm vụ chính của công trình như.

Cấp nước cho khu công nghiệp (KCN) mỏ sắt Thạch Khê với lưu lượng

Q76ms và các KEN khác với diện tích là 1530 ha

Cấp nước tưới cho 32585 ha đất canh ác (rong đó vùng tuới trạm bom LinhCảm 21452 ha, ven Sông Nghền 3606 ha, huyện Vũ Quang 491 ha, huyện HươngSơn 4187 ha, huyện Nghỉ Xuân 2849 ha) thuộc các huyện Đức Thọ, TT Hồng

Lĩnh, Can Lộc, Thạch Hà, Nghỉ Xuâ

Cấp nước sinh hoại chăn nuối cho các huyện Thờ Trên

Vũ Quang, Huong Sơn tinh Hà Tinh,

Môi trường, cắp nước các tháng mùa cạn cho hạ lưu sông Ngàn Sâu và sông La,

“Cấp nước nuôi trồng thủy sản với diện tich nuôi trồng 5991 ha (rong đó 5831 ha thuộc các huyện Can Lộc, Thạch Ha, Nghỉ Xuân, Đức Tho, thị xã Hồng Lĩnh và 160 ha huyện Vũ Quang)

Hồ Ngàn Trươi kết hợp phát điện với công suất từ 15 MW.

(Cit giảm lũ và cải tạo môi trường sinh thái hạ du (với lưu lượng Q=4.0m)⁄5), phát triển du lịch

1.4.2.2 Cấp công trình:

Cong tình đầu mỗi : cắp 1 Hệ thống kênh — ; cắp Tin suit lũ thiết kế : P= 05% Tin sut lũ kiếm ta :P=01%

Dẫn đồng thi công mùa can công trình tạm, P = 596, 10%.

Dam bảo cấp nước tưới cho diện tích 32585 ha đất canh tác với tin suất, ấp nước sinh hoạt, chăn nuôi và công nghiệp, thủy sản, môi trường, đảm,

0%.báo tin suất P

Phát điện: theo tưới (không có dung tích dành cho phát điện, Wena 0).

1.4.2.3 Quy mô và giải pháp kỹ thuật công trình chính

8 Đập chính to hỗ

Xây dựng một đập bằng vật liệu địa phương ngăn sông dai 342 m đặt ti xã Hương Đại huyện Vũ Quang Cao độ định đập 37.8m

Ki sia tải ở thượng lưu, hạ lưu được đắp bing đả phong hóa hoàn toàn và tân dung sản phẩm dio móng các công trình

Mái thượng lưu đập được gia cố chồng sat lở bằng các tắm bê tông cốt thép M200 diy 30cm Nổi tiếp giữa lớp gia cổ và thân dip là lớp lọc bằng

cất, sôi

Mai hạ lưu đập được gia cổ bằng tring cỏ Nồi iếp giữa lớp gia cổ và thân đập là lớp lọc bằng cát sb, Tại chân mái đập và cơ dip xây dựng các rãnh thoát nước bằng đá xây

Tai cao độ 16.50m (cao hơn mức nước lũ thiết kế ở hạ lưu) bố trí đống đá tiêu nước hạ lưu bằng dhe.

Khối chống thắm được bổ trí ở giữa thân đập và đắp bằng lớp đắt 2A, có hệ

số thắm nhỏ

Nỗi tiếp giữa khối chống thắm với khối gia tả hạ lưu là thết bị tiêu nước bằng cát mọi là Sng khối iêu nước.

‘Ong khói cát day 3 00m, nghiêng một góc khoảng 640 so với phương ngang (mái dốc 1:0.5) Thảnh phần hạt của cát tiêu nước được thiết kế phù hợp với cúc chỉ tiêu cơ, lý đất đắp dip để đảm bảo an toàn khi thiết bị tiêu nước lâm

Bay ống khôi tiêu nước là thảm tnước, đây 7m, trong dé ở giữa là đá látkhan dày 2m, cuội soi dy 1.5m và cát day 1.0m bao bọc xung quanh để chuyển nước về bạ lưu,

Chân khay đập được cắm sâu vio đắt nền t thắm nước, chiều rộng chân khay

theo chiều cao đập từng vị trí được xác định theo điều kiện đảm bảo an toàn chống.

thắm cục bộ tai mặt tp xc giữa đập và nỀn, chiễu rộng chân khay lớn nhất là 16m,

b Bap phu

Vi tí đặt ở yên ngựa phân thuỷ giữa sông Ngàn Trươi và Khe Trí 6 bở phảisông Ngân Trươi,cách đường HCM khoảng 4 5 km và ở hai bên trăn xã I

Hình thức là đập bề tông trong lực, cao tình dp 56.5 m

Dap dai khoảng 120.0m, chiều cao lớn nhất khoảng H,„„ = 41.0 m Dinh đập rộng 7.0m Chống thấm qua nền bằng khoan phụt vữa xi ming

Đập được chia làm 6 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên dài 20m Cầu tạo của mộtdon nguyên:

Cao trình đáy móng 15.50mBề rộng day 42.0m

Bản day bằng BTCT M25, diy 2.0m

Mặt thượng lưu bằng BTCT M25 đến cao trình 40.0, tir cao trình 40 lên mặt đập (cao trình 56.5) bằng BTCT M20

‘Than đập bằng BT MI5 và được bé trí 2 hành lang kiểm tra b=2.5m, h=3.5m Nỗi tấp hai đầu đập không trin là đắt đắp có cao trinh đình 565m Mái

thượng lưu có m =3.5, bảo vệ mai bằng tắm BTCT M20 dé tại chỗ dày 20cm Mái

hạ lưu m=3.0, bảo vệ bằng trồng cỏ trong khung bề tông, e, Trần xả lữ

Hình thức và qui mô: Trin cô điều tiế, quy mô 7 cửa xả mặt (nxBxH.=7x12.0x3.4m) nỗi tiếp dang đốc nước với độ đốc.

tiêu năng bằng một đoạn bậc nước dai 23m có độ đốc mái

1%, chuyển tiếp xuống bể 3

Kênh, dẫn thượng lưu: dài hơn 200m, mật cắt ình thang kết hợp với lòng khe suis day ở cao độ 424 0m, +30.0m và +44 0m, bờ bên trái có m = 2, bở bênphải có m=2.5 Rộng 100.8m được gia có bằng BTCT và có độ dốc là 71%

Đầu tran: Dài 14.7m dang thực dung WES bằng BTCT, cao độ ngưng xã là -+Ä8.60m Chiều rộng ngưỡng tần là 100.8m, phan tein có nước là 4m chiara làm

7 khoang, kích thước mỗi khoang (bxh) là (12x3.4m) Cao trình đỉnh trụ pin là

Đốc nước: đài 140m, rong 100.8m, độ dốc I= 7.1%, bằng BTCT M250 day Im, Trên đốc có bổ trí các mổ nhám gia cường (Kt 0 35x0 3m) khoảng cách tim

siữa các mổ nhám là 2.8m Tường bên dốc nước là dạng tường bản chẳng chiều caolà 4.0m, được chia thành các đơn nguyễn, mỗi đơn nguyên đài 14.0m,

Đoạn chuyển tấp theo dạng thu hep din từ cao trình +36:-4m xuống cao trình +30m: Dài 23m, rộng 100.8m, độ dốc m = 3, kết cấu là BTCT M250 có chiều.

& có bố trí các bậc cao 0.75m,dày là 3m, trên mặt

Bé tiêu năng: Kết cấu là BT 0 dài 30m, rộng 100,8m, cao trình đáy là

430m Tường bên bé tiêu năng là tường bản chống cao 10m, chiều day bản đáy biếnđổi từ 1.5m + 0.8m

Đoạn kênh chuyển tiếp được nổi từ cuối bê tiêu năng đến đầu kênh xả: đã 310m, có mặt cắt hình thang; hệ số mái m = 2 được chia ra làm 4 đoạn Kết cấu bằng BTCT M200,

Kênh xả hạ lưu (có dạng thu hẹp dan - bề rộng mặt cắt tiếp giáp với phần đầu mỗi công ảnh là 100 ẩm, bé rộng mặt cắt cuối kênh là 53m): Nổi tiếp với đoạn kênh chuyển tiếp sau tiêu năng có chiều đài 12 700m; mặt cắt hình thang; đáy ở cao trình +30m, bé rộng 53m, hệ số mái m = 2 Gia cổ bằng BTCT M200 đến cơ +40m,

1.424 Công trình lắp nước số 1 ~ Tuynel xã lũ thi công.

Xây dựng một tuyến ống lấy nước phục vụ cho các nhu cầu ở hạ du,

Xây đựng đường him lấy nước đặt tại vai ái đập chính, tại cửa vào với

nhiệm vụ din đồng thi công có cao độ đáy là +10 m, đường him cổ đường kính

D=7 m Sau khi dẫn dòng kết t

thủy điện và dẫn nước về hạ du Cao độ ngưỡng khi vận hành + 19.0 m, Cửa vào có

ie, đường him có nhiệm vụ dẫn nước vào nha máy.

2 cửa với kích thước ting dẫn dòng thi công BxH=(4x6)m và kích thước cửa vận

hành BxiI=(26»4 0m, Cia vận hình thượng lưu chủ yêu là cửa sự cổ, cửa văn

phẳng Tại cuối đường him (cửa ra) bổ tr nhà có đường lên xuống để vio đường him (sau khi kết thúc dẫn dòng, đường him trở thành hành lang kiểm tra) Tại cửa ra đường ống thép được nối với đường din chính có kết cfu bằng BTCT M200 bên

trong lót thép day 10 ly va được chia kim 4 nhánh trong đó, 3 nhánh với đường kính.

mỗi ống D1=2.2 m dẫn vio nhà máy thủy điện còn 01 nhánh với đường kính

D2=3.0 m din thing ra hạ lưu nhà máy có nhiệm vụ dẫn nước về hạ du khi các tổé hạ dụ mấy thủy điện ngimg hoạt động để bảo dưỡng Cuối đường ống dẫn nước

.được lắp đạt một van côn điều tit và đồng mở bằng thủy lực

1.4.2.5 Nhà máy thấy điện

đặt sau đập, tại vai tdi đập chính có 3 16 máy ấp may là 15 MW.

Xây dựng nhà máy thủy di

sông suất mỗi tổ là 5.0 MW với tổng công suit

-I3-1.4.2.6, Công trình lấy mước số2

Cong tình lấy nước số 2, lấy nước tưới cho Hương sơn và Vũ Quang được

xây dựng một đường him lấy nước phục vụ tưới cho 4678 ha đất canh tác của huyện Vũ Quang và Hương Sơn Đặt tại eo núi bên vai trấi đập chính, hình thức

tròn có kích thước đường kính D=2 m, Cao trình ngường cửa vào +20m, thượng lưu.

công bổ ing van phẳng có kích thước BxH7(2x3) m, đồng ma bing thủy lực Cui đường ống được lắp đặt một van côn để điều tiết và đồng mở bằng thủy lực.

Xây dựng một tuyén kênh dã

kênh chữ nhật, kết cầu BTCT M200, kích thước kênh BxH1=(3 x3.1) m để đảm bảo tải lưu lượng thiết kế QTK = 8.86 m's, Chiễu dai kênh L = 250 m,

sau đường hằm lấy nước tưới với hình thức

1.4.2.7 Cầu giao thong

“Xây dựng mới một cầu giao thông trên đường Hồ Chi Minh tại vị trí Khe Trí,

cách cầu cũ 20m về thượng lưu Cầu có 3 nhịp, mỗi nhịp dai 33m, chiều rộng cầu B

=9.0 m, Cầu phải đảm bảo cho xe có tai trọng H30 và xe bánh xích 50T,

Hình 1.1 Các thông số kỹ thuật công trình chính.

Hang mục Don vị Quy mô công trìnhcanh tác nông nghiệp.

E Nhôi ông 3901ha thủy

~ Kết hợp phát điện với công|uất lắp máy khoảng 1SMW.

` Cấp nước cho ede nghành

sông nghiệp khác và dân| SH

(Cap công wink

Hang mye Don vi_| Quy m6 cdng trink

(Cong trình đầu moi Cap II

Diện tich lưu vực kant 408

Ting lượng ding chay dén 85% mộ 656.00x10”

Tong lượng nước ding m 75200410)

“Tổng lượng lũ TK p= 0.5% me 342.00x10°

Tong lượng lũ KT p=0,1% me 421.00x10°

Lau lượng lũ TK p =0,5 % ms 4880.0

Lưu lượng lũ KT p = 0,1 % mis 6,100.0

‘Lau lượng diđồng mùa lũ p=0.2 mĩ 55300 Lau lượng din dong mùa lũ p =1% | mis 4233.0 Law lượng dẫn dong mùa p= 5% | mis 2905.0 “Chế độ làm việc điều tiết nhiều năm

“Công trình đầu mồi

Dap chính

Nhiệm vụ đăng nước tạo hỗ

Kết cấu đập đập đất đá nhiều khối Cao trình dink " +518m

(Cao trình đình tường chân sông " +590m

Hang mye (Don yi Quy mô công trình

“Chiều đài định m 3450m

“Chiều rộng định Em 120m “Chiều cao lớn nhất Hue Lm 535m

Hệ số mái thượng lưu mì 3.0; 3.5;4.0 và 20,

Cao trình cơ thượng lưu 44.0 và 429.0“Chiều rộng cơ thượng lưu m 50mGia cổ bảo vệ mai thượng lưu BTCT"Hệ số mái hạ lưu m 25:30; 3.5 và20Cao trình cơ hạ lưu +440 và +290,“Chiều rộng cơ hạ lưu m 50mGia cổ bảo vệ mai hạ lưu trồng có

‘Dong đã chân mai thượng, hạ lưu đã đắp“Chiều cao lớn nhất Hoos m 243m

Hệ số mái thượng lưu mr 2/15; 30

“Cao tình ơ thượng lưu +440

“Chiêu rộng cơ thượng lưu m 5.0m

Gia cỗ bảo vệ mai thượng Taw BICT

-15-Hang mye Don vi_| — Quymôcôngtrình

Cao trình ngưỡng tràn 7 cửa Em 486mKiểu cửa bằng thép và đồng mời vancung ‘van cũng

bằng thủy lực |

Số lượngxkích thước cửa nx( BxH) 7x02x3⁄9 Cao tình đầy bể tiêu năng m +330 Chiu dai bê tiêu năng m 700

“Chiễu rộng bể tiêu năng m 530

Cong trình lấy nước số 1 (TNI)

Nhiệm vụ Din đồng + khai thie“Chế độ làm việc chay có áp Giai đoạn dẫn dòng thi công

= Lưu lượng dẫn đồng lồn nhất Qu | mỹ 558.0

= Cao trình eta vào tuy nen m +100= Chiều dai tuy nen " 3700~ Đường kính tuy nen m 70

Giai đoạn quản lý khai thác

~ Lưu lượng tưới thiết kế Qu mà 568~ Lưu lượng đảm bảo MT Qua mù 40

~ Cao trình cửa vào m +190~ Số lượng x kích thước cửa vào nx(

Ban m 2x(2.6x 4.0)= Chiều đài đường ống ấp lực " 3700

~ Đường kính đường ông áp lực m 70140

~ During kính bành lang quản lý m 70

~ Đikính van côn ha lưu ông ấp lực | —m 3.0

"Nhà máy thay điện

Hình thức Kiểu sau đập“Công su lấp mấy MW 15

Hang mye [Dom vj_| Quy ma công trình

Soi máy 03 tố

“Chế độ làm việc | phát điện theo tưới

Cong tình lấy nước số 2 (TN2)

“Chế độ làm việc chảy có ip

Lưu lượng thiết kế Qu mis 8.86

Cao trình của vào m $19.00Dudng kính tuy nen m 25Chiu đãi tuy nen _ 1560

“Cửa vận hành van côn

Cầu Khe Trí xây mới.

Số nhịp x chiều dai một nhịp m 03 x33.0=99.0Khổ cầu m 9.0

1.43 Cấp công trình và tin suất thiết kế 143.1 Cấp công trình

— Tan suất lũ kiểm tra P = 0,1% = Tin suất ta thiết kế, 0,584.

ran suất lũ thiết kế cầu, P = 1.0%.

~ Đẫn ding thi công mùa cạn công trình tạm, P = 5%, 10%.

— Dim bảo cấp nước tưới cho điện P~150,

32.585 ha đất canh tác với tần suất, “Cấp nước sinh hoạt, chăn nuôi và công nghiệp, thủy sản, môi trường, đảm báo tin suất P = 9094,

-17-Chương 2 KET QUA THÍ NGHIEM MÔ HÌNH THỦY LỰC CAU KHE TRÍ HIỆN TRANG

2.1 Mô hình hóa thí nghiệm

2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu thí nghiệm mô hình

Nghiên cứu th nghiệm mô hình cầu Khe Trí nhằm

~ Xem xét khả năng thoát lĩ của cầu khi lưu lượng trên Khe Trí tú

“Tr cổ xế đến quá tri xã lũ của trăn Ngân Trois

- Xác định các thông số thủy lực, nỗi tiếp tước và sau cầu đánh giá tinh

hình xói lở lồng sông, hai bên bở khu vực cầu; các v tri cầu;

- Diễn biển thuỷ lực dọc tuyn trên đoạn sông có cầu Khe Trí tương ứng với

ce chế độ lưu lượng về ác yếu tổ thủy le: Q,v,p, âm căn cứ cho việc đính gid mức độ thoát lũ, mức độ chịu được lũ của cầu theo hiện rạng, lim cơ sử cho giacỗ bảo vệ khu vực cầu, vị ti các trụ cầu; các vị tí xung yếu ở hai bd.

2.1.2 Nội dung nghiên cứu thí nghiệm:

“Cầu Khe Trí với kết cấu hiện trang kh chịu ảnh hưởng bởi quá tình xá lưulượng qua tràn, ứng với mỗi trường hợp mực nước thí nghiệm cho các phương ấn ta

tiến hành nghiên cứu các nội dung:

- Nghiên cứu đường mặt nước trên đoạn sông phía trước va sau cầu.

~ Xác định sóng trên sông và hai bờ ứng với các chế độ xả lũ khác nhau rong đoạn sông có cầu.

~ Xác định chế độ thuỷ lực dòng chảy trên đoạn sông, khu vực trước và sau.clu giao thông với các tổ hợp lưu lượng và mực nước khắc nhau

~ Xác định lưu tốc trung bình theo mặt cất đọc sông phia trước và sau cầu, ~ Xác định lưu tố

- Xác định áp s

mạch động dòng chảy tại các vị trí tương ứng.

dt động tại khu vực cầu, 2 bên bờ sông tai các vị trí xung

- Thí nghiệm nghiên cứu ch độ ni iếp dòng chủy ở hạ lưu và khu vực cầu.

-19-~ Đánh giá khả năng xi lờ hai bên bờ sông khu vực phía trước và sau cầu,

2.1.3 Mô hình được xây dựng213.1 Logi mô hình

“Căn cử yêu cầu mục đích thi nghiệm, căn cử vio bản đồ đo vẽ hiện trạng khu

vực lòng sông và khu vực cầu Khe Trí, mô hình được xây dựng là mô hình chínhthái, tổng th, lòng không xối

2.13.2 Tiêu chuẩm tương te

Bay là loại mô hình côngnên Ive tác dụng chủ yếu là trọng lực, tiêu chuẩn trơng tự mô bình được chon I kương tự rong lực, bay tiêu chun Froude

“Trong thực tẾ, người ta sử dụng tiêu chuẩn Froude để nghiên cứu mô hình các biện tượng thuỷ lực ở dòng chảy có áp Thông thường khi Re,y>10": 10 thì khi ấy có thể áp dụng tiêu chuẩn Froude cho đối tượng này Khi đó tiêu chuẩn Reynolkhông còn hiệu lực vì ding chiy đã ở tạng thái tự động mô hình

Như vậy: mô hình tổng thể cầu Khe Tr ¡ áp dụng tiêu chun Froude; Tỷ lệ mô hình 4,=50 là đảm bảo cho điều kiện dong chảy ở trạng thái tự động mô hình đồng thời đảm báo điều kiện lâm việc bình thường cho bổ trí các thiết bị đo ở moi vị tí, Với t lệ d6 ta có bang các ti lệ

3 |TyRthờigan Aaa TOT

4 [Ty Rap suit 500

5 jTyRnhẩm 191946 |Tyl§hiểueaosóng 50021.3.3 Phạm vi và vật liệu xây dựng mô hình:

a Pham vỉ xy (hưng mô hình

Mo bình cần thể hiện suốt chiều đài phần thượng lưu và hạ lưu cầu Khe Trí đảm bao mô phỏng tương tu thực t các hiện tượng trên mô hình; chiều cao địa hình cần thể hiện từ cao tình thấp hơn diy sông hạ lưu đến trên mực nước cần thí "nghiệm, với chiễu cao từ cao trình +5m đến +45.0m,

~ Chiểu dai mô hình: Phía thượng lưu cầu dài 980m, phía hạ lưu cầu (Kế cả phần bãi bỗi i điện cửa ra của Khe Trí ) 420m như vậy tổng el

đài mô hình là

BL 400m (L„.= atm+DL), với DL= 4m là tổng chiều dai tang thêm các đoạn quả độ lãng nước cửa vào, của ra hạ ưu, do đồ ong mô hình chọn chiều đài *L,„=32.0m.

= Chiểu rộng mồ hình: By

- Chiểu cao mô hình: Hạ sui+Dh (chọn Hyj=1.0m)

Như vậy mô hình tổng thé cầu Khe Tí có kích thước Chiều dài : 32m

Chiều rộng : 11m Chiều cao : 1m.

Để đảm bảo hướng dong chủ vào mô hình, đoạn đầu mô hình còn có đoạn qui độ để lặng nước, ở cuối mô hình sau cửa đ nước va Mặt bằng bố trí mô hình (Xem Hình 2.1)

còn có đoạn máng

bb, Var liệt xây dựng mổ hình

+ Phin địa hình lòng sông phía thượng, hạ lưu cầu (Khe Trí, sông Ngàn“Trươi), trong thực tế có độ nhám n=0.02:0.030 nên trong mô hình khu vực nàyvật liệu chọn có độ nhám là: „„ ~ 925 *Ÿ lộ 2 RES HOF -gorsos.vorses cho phép đừng„p gsps,ygsgx cho phép dùng vữa ximăng trét, xoa nhẫn và đánh bóng tuỳ từng vi tr.

+ Phần công trình như, cầu, trụ pin tong thực tế bằng bê tổng có độ nhằmn70.016:0.018, vi vậy trong mô hình các hang mục này chọn vật liệu có độ nhim

_ (0160018 _

las m

HT” TIM.000834 + 000938 cho phép dùng kính hữu cơ (kính mica) giacông chế tao và để thuận tiện cho việc quan sát đồng chảy

2.1.34 Các thiế ‘dung trong thí nghiệ

May thang bing độ chỉnh xác cao Ni-005.

Các kim đo mực nước độ chính xác cao HI-8, và HI-3 đi động, cố định, và hiện số do Amiicld - Anh sản xuất

Thiết bị đo chính:

- Thiết bị khoa học Hà Lan sản xuất

- Máy đo lưu tốc kiểu điện từ PEMS-E30, và E-40.

~ Đầu đo lưu tốc kiểu ống CM-108.0071

~ May do lưu tốc cánh quay WVM

~ Máy do mực nước thay đổi GHM.

- Thiết bị khoa học Mp sản xuất

~ Máy đo lưu tốc cực nhỏ kiểu 1205 (1,5 - 91 cm/s) ~ Đầu đo lưu tốc nhỏ kiểu 1210 (3 6 ems)

- Bộ lưu trữ và xử lý số liệu HYDRA-DATALOGGER (hãng Fluke).

Thiết bị Nhật sản suất:

-32-~ Bộ lưu trữ và xử lý số liệu TDS-303.

~ Máy tính, máy in

Thiết bị Anh, Mỹ, Nhật sản xuất:

~ Đầu đo áp lực, chuyển vị, áp suit, biển dạng và rung động

- Thiết bị thí nghiệm thắm (Drainage and seepage Tank)- Amfield - Anh sản

"Nhiễu thiết bị trên đây thuộc vào số hign đại hiện nay, có khả năng thu nhận tín hiệu, xử lý tự động, kết ni và xuất s liệu theo yêu cầu người sử dung một ích thuận lợi, có thể đo tr số tức thời và trung bình theo các khoảng thời gian bắt kỷ,

2.14 Trình tự thí nghiệm mô hình

‘Cong tác thí nghiệm được tiến hành trên mô hình lòng cứng theo các trình tự

‘Thi nghiệm kiểm nghiệm mô hình theo các phương án. Thi nghiệm kiểm tra các thông số theo đồ án

Thí nghiệm các phương én sửa đổi trên mô hình.

Thí nghiện khi có sự hiệu chỉnh các kết cầu, ỗ tr để đi đến hoàn thiệniệm trên sẽ út ra những kết luận và kiến nhị,

(Can cứ yêu cầu thí nghiệm, nội dung nghiên cứu, ngoài việc xác định ác nộidụng

- Nghiên cứu đường mat nước trên đoạn sông phía trước và sau cu.

~ Xác định sóng trên sông và hai bờ ứng với các chế độ xả lũ khác nhau trong đoạn.

sông cổ cầu

- Xác định chế độ thuỷ lực đồng chảy trên đoạn sông, khu vực trước và sau cầu giaothông với các tổ hợp lưu lượng và mực nước khác nhau

~ Xác định lưu tốc trung bình theo mặt cắt đọc sông phia trước và sau cầu,

+ Xác định lưu tốc mạch động dòng chảy tại các vị tr tương ứng

- Xác định áp suất động tại khu vực cầu, 2 bên bờ sông ti các vị trí xung yé

-33-~ Thí nghiệm nghiên cứu chế độ nỗi tiếp đồng chảy ở hạ lưu và khu vực cầu

= Đánh giá khả năng xói lỡ hai bên bờ sông khu vực phía trước và sau cầu côn cần xác định

~ Ap lve tác dang lên hai mổ bên cũng như trụ cầu

- Nói lở ở chân cầu, mổ cầu

~ Đường mặt nước dọc ngang sông.

+ Xác định phạm vi ding chảy tại các khoang cầu, nên phải đo lưu hướng dinghay.

~ Xác định gi tr lr tốc trung bình thuỷ trực ti các mat cắt,

- Quan sit, so sánh tinh hình thuỷ lực trong các trường hợp nước trần qua cầu và

đường Hồ Chí Minh với trường hợp nước khoang tràn qua cầu và đường - Xác định khả năng xói bồi ở vũng cửa lấy nước.

"Để dip ứng các nội dung đo đạc đã nêu, trên mô hình đoạn sông từ thượng

lưu đến hạ lưu bổ tri 14 mặt cất ngang Khe Trí và 2 mặt cất ngang sông Ngân

‘Troi, ứng với mỗi mặt cắt tại tờng vị trí mã số thủy trực từ 3-9 thủy trực (Hình 2.1và Bảng 2.1)

"Hình 2.1 Mặt bằng bổ trí mô hình và vị trí các mặt cắt đo.

-25-Bảng 2.2 -25-Bảng vị tí các mặt cắt và số thủy trực trên mỗi mặt cắt

7 atl we rive] a

1 MCI Cách tim câu về thượng lưu Khe Trí -895.00 m 3 2 |MC2 Cách tim edu về thượng lưu Khe Trí -755.00 m 4

3 |MC3 Cách tim cẩu vé thượng lưu Khe Trí -675.00 m 4 4 |MC4 CáhtmchuvethượngMwuKheTd-4Ấ500m | 9 5 |MC§ âu về 9

6 |MC6 'C&htimcàuvethượmglwKheTr-40700m | &7 |MCT Cach timciu v8 throng hm Khe TH-363.80m | §$ [MCS Cach tim edu v8 thing hm Khe Tr'-22050m 7 9 |MC9 | Cachtim clu v8 thing hm Khe TH-12440m | §

0 [MC 10 | Céch im edu về thuong lưu KheTrí-9900m B

11 |MC 11 Cách tim cầu về thượng lưu Khe Trí -77.30 m 5 12 |MC 12 Cách tim edu về thượng lưu Khe Trí -16.20 m § 13 | MC 12A | Cách tim cầu về thượng lưu Khe Trí -4.25 m § 14 | MC LẠA Cách tim cầu về hạ lưu Khe Trí 44.25 m B

15 | MC 13 Cich tim bu vé ha lms Khe Tri 416.20 m 5

16 |MC14 lu Khe Trí 46840 m 5

17 | Me 148 la Khe Trí 443.30 m 5

18 | MC 148 | Cách tim cầu vé ha lưu Khe Tri 4121.70 m 5

19 [M18 Cach tim cdu vé TL song Ngin Troi -188.70m | 7 20 [MC 16 | Cach tim edu ve HL song Nein Trwoi 4147.70m | 7

1- Mặt cất đo vuông góc với đồng chiy, khoảng cách (xic định vị tí) các mặt tính theo đờng vuông góc được tính bởi đường thẳng qua tìm cầu vời đường thing qua điểm trang điểm mặt cắt và song song vớ tìm cầu.

do lưu tốc ding chảy và đường mặt nước

3 Giá tì mang dâu '+* là về Hạ lưu, mang dấu °-"là về phía thượng lưu.Khi tay cắp lưu lượng mà số thủy trực thay

=

26-đổi sao cho phủ hợp (lai đi những thủy trực không ngập nước) trên các mặt ct thi mỗi mặt cắt đo ứng với mỗi thuỷ trực đo các yếu tổ như nhau như

Khi xác định lưu hướng ding chảy: Đ xác định lưu hướng dòng chảy ta dùng các chất chỉ thị màu thả xuồng va quan sát, hoặc dùng hạt xốp nhỏ thả và quan sit, Để mô tà hiện trợng đồng quản, khu vực có thể gây bồi lắng đồng các chất chỉ

thị màu hoặc phao nỗi như giấy, xốp để xác định:

Khi đo sing đềnh: đo hai bên bờ ứng với mực nước thấp nhất vi cao nhất Khi đo lưu tốc ding chảy: 1 thủy trực đo 3 điểm (0.2H, 06H, 0.8H) Khi đo đường mực nướcin đo 1 điểm ứng với thủy trực

“Trong thí nghiệm mô hình để khống chế hai biên đầu vào và đầu rata bổ tí 2

trạm kim đo mực nước là:

Kim do số 1 đo mực nước ở đầu mô hình (Kiểm tra mực nước thượng lưu) Kim đo số 2: đo khống chế mực nước cuối mô hình (cách ngã ba Khe Trí — Ngân Trai về hạ lưu 150m),

21.6, Đánh giá sai số kết quả do

Mô hình tổng thé cầu Khe Trí được xây dựng theo dạng mô hình chính thái với ỷ lệ mô hình A.=50 Tuy nhiên, việc gia công đầu mỗi cũng như xây dựng mô hình không thé dim bảo chỉnh xác tuyệt đổi mà vẫn còn nhăng sai số Dánh giá sai số của công tác xây dựng và chế tạo cũng như si số các thiét bị quan tắc cho

người đọc thấy rõ hơn về mức độ chính xác của các tải liệu thí nghiệm.

Các đại lượng đặc trưng cho chuyển động dang rỗi ~ Lưu tốc mạch động và ấp suất mach động:

Pp-P “Trong đó:

U, P là tr số tức thời.

UP là số tung bình thời giam: 7.” ¡

= Chuẫn mạch động lư t và áp uất

= Cưởng độ rối, cường độ mạch động áp suất:

"Đánh giá sa số các kết quả do đạc:

~ Sai số về địa hình và các cao độ khác tại điểm khống chế: +0,3:10 8m quy đổi ra thực tế là 2+t2/0em Sai số về kích thước các bộ phận dầu mỗi: +0 3mm tương đương Ì.2em ngoài thie t& Như vậy, sơ sánh với thực tổ, si số độ nhảm cơ bản ngoài thực té là cho phép

= Sai số về cột nước do áp khi dùng ống đo áp +0.Imm tương đương 0,4em

ngoài thực tế

- Sai số về cột nước đo áp: +0 3mm đến 305mm quy đổi ra thực tế là từ #1.20em đến +2.0em.

~ Sai số v8 cao độ mặt nước của dòng chảy, độ sâu dòng chảy: +1,0mm tương ứng 40em thực tế (kim do cổ định có gắn duxich cho phép đọc phân biệt dén (0 mm); khi đo sông: +3.5mm đến 45mm

‘Van tốc mạch động, áp lực mạch động theo sai số của máy đo là 1%.

+ Salưu lượng: Sai số khi đo lưu lượng qua đập trần hình chữ

“Trên mô hình tuy nen sử dụng máng lường thành mong có B=100cm Sai số do chế tạo AB=0.5em Cột nước thí nghiệm trước máng trung bình là 10em, sai số AH=0.01em nên có sai số do chế tạo là

8AB 3AH_ 05, 3,001

"0/0075 = 001

[So] le»

+ Công sai số về lưu lượng 4 (001400100835.

2.1.7 Số liệu phục vụ thí nghiệm mô hình

‘Luu lượng đỉnh lũ (m’/s) trên các nhánh sông tại ngã 3 Ngàn Trươi, Khe Tri theo tần suất được ghỉ trong Bảng 2.3, Quan hệ mục nước lưu lượng tại hạ lưu cầu Khe

‘Nein Trươi (sau ngã ba) _ | 3557.60 | 2992.70 [2828.40 | 1412.80 | 931.70

Quan hệ Q-Z trên sông Ngàn Trươi, cách ngã 3 Ngàn Trươi ~ Khe Trí 150m, Khi có kể đến ảnh hưởng của lũ trên sông Ngàn Sâu

Bảng 2.4 Quan hệ Q~Z trên sông Ngân Trươi

-29-mm “QUANH Q-Z HA LUV SAU NGÃ BA KHE TRÍ SÔNG NGAN TRUOL

Hình 22 Quan hệ Q-Z trên sông Ngàn Truoi, cách ngã 3 với Khe Trí 150m

2.2 Khái quát chung các phương án hiện trạng.

Phương án hiện trạng là lòng suối với địa hình hiện trạng và cầu hiện trạng

với kích thước thông số: Số nhịp : 02

Chiều đài mỗi nhịp: 33m «Số trụ cầu: 01

+ Bề rộng mat edu: 10m

« ˆ Cao trình đáy dầm cầu : V17.55m; Cao trình mặt cầu : V19.40m

Khi mực nước hạ lưu cao - bất lợi về khả năng thoát lũ: nghiên cứu thí nghiệm với 05 cấp lưu lượng (mực nước hạ lưu tương ứng) xác định các yêu cầu sau:

- Xác định khả năng thoát lũ của cầu,

~ Xác định đường mực nước dọc tuyến sông phía trước và sau cầu.- Nghĩ

và hai bên bis trong phạm vỉ cầu

cứu xác định sóng tương ứng với các cấp lưu lượng khu vực sông

= Xác định chế độ thuỷ lực đồng chảy trên đoạn sông, khu vực trước và sau

clu Khe Trí với ắc ổ hợp lưu lượng và mục nước khắc nhnu;

- Xác định lưu tốc trung bình theo mặt cắt đọc sông phia trước và sau cầu

~ Xác định lưu tốc mạch động dòng chảy.

- Xác định áp suất động tại khu vục trụ cầu và 2 bên bở sông

- Thí nghiệm nghiên cứu chế độ nỗi tiếp đồng chảy ở hạ lưu và khu vực cầu

~ Đánh giả khả năng xó lỡ hai bên bờ sông khu vực phía trước và sau cầu. 2.3 Kết quả thí nghiệm khả năng thoát lũ qua cầu

"Để đánh giá khả năng thoát nước của cầu khi xả lũ qua trăn Ngân Trai, mô hin lược thí nghiệm với 05 cắp lư lượng, kết quả đo đạc mực nước trước và sau cầu tại điểm cao nhất vàthấp nhất ghỉ ở Bảng 2.5

Bảng 2.5 Kết qua thí nghiệm cao trình mặt nước tại mặt cắt trước và sau cầu

sr] 9 P Zan Zan “Chênh lệch(mÙS) | (%) | tướceäu(m) | sau edu (m)_| Thượng hạ lưuím)“Từ bảng số liệu trên ta vẽ được đường quan hệ Q-Z, trước cầu (Hình 2.3)

~ Qua số liệu và đường quan hệ ta thấy khả năng khi xả lũ với lưu lượng lớn.

hơn hoặc bing 1750 (mỬs) thì mục nước trên dng chính bit đầu có những diễm chạm day dim cầu (+17.S5m)

- Chênh lệch mực nước trước và sau cầu lên đến 1.4 m, nếu sơ sánh mực

nước lớn nhất tại mặt cắt thượng lưu và mực nước thấp nhất tại ha lưu thí chênh

lệ sn 4.14m (vị Khe “Trí phải chú ý đến tổn thất cục bộ tại khu vực cầu.

lên QE3147mŸ) Như vậy khi tính toán thủy lực qua cả

"Lưu Lượng ca)

Hình 23 Đường biểu diễn quan hệ Qr,~Z„„„ trước Chu

24 Tình hình thủy lực đọc tuyến và khu vực cầu.

(Qua thí nghiệm với 05 cấp lưu lượng qua cầu Khe Trí, thu được kết quả như.

Bảng 26

Bảng 2.6 Kết quả thí nghiệm cao trình mặt nước ại mặt cắt trước và sau cầu

Q “Mực nước trước câu (m) Mực nước sau cầu (m)

STE nis) P| Ze | Zain jMaeMm Zan | Z [MmcMm

- Với Q=3147 (m8) mực nước cao nhất trên dong chảy đạt V+21.46m, với

mực nước như thé đường Hỗ Chí Minh tại vi trí bên trái cầu ngập sâu trong nước từ 0.75 = 0.90m, còn tại bên bờ phải mực nước có thấp hơn nhưng cũng bị ngập sâu tir 0.50 + 0.75m Đặc biệt từ mặt cắt CN182 đến CN183, phía trước cầu 100m lòng

-33-chính thay đổi hưởng chảy đột ngột một góc 90° khiến dòng chảy đi thẳng vio mổ cầu bên phi ti dây dòng chảy bị chin ại bởi dim cẫu và mỗ cầu sinh ra sóng, làm đường ngập sâu trong nước I.0+ 1.20m, bên trái chảy mạnh và xiết hơn bên phải Củng với hiện tượng đó là khả năng thoát nước tại 2 khoang cầu có khác nhau, do

dong chảy lệch ding sang phải, nên nước chảy chủ yếu bên khoang phải và 1/3

khoang bên tri

-Với Q72680 (m5) mực nước cao nhất trên đồng chảy đạt tới cáo tình

V20 40m, với mực nước như thé đường Hỗ Chi Minh ti vị tri bên tái cẫu ngập sâu trong nước tử 0.50 + 0.75 m,còn tại bên phải mye nước dập dễnh lúc lê lúc xuống có thấp hơn đường nhưng cũng bị ngập sâu từ 0.50 + 075 m

Do mực nước trên Khe Trí tại mặt cát trước cầu (+20.4m) cao hơn cao triđầy dim cầu (17.55 m) nên làm cho mực nước trước và sau cầu chênh nhau khálớn

Do ảnh hướng của trụ cầu và bãi đất dưới chân cầu khiến dòng chay tại vị tí này bi hit lên cao tới 2.5m (ở cao trình 20.05m) so với đây dm cầu nên nước trần mạnh qua cầu.

VỀ phía hạ lưu cầu đồng chảy là khác hoàn toàn với dòng chảy mùa kiệt Khi

qua cầu do gặp địa hình ghénh, nhiều mô đất cao làm dòng chéo qua bên phải (tức.chéo về hạ lưu sông Ngàn Troi)

Dòng chảy chủ lưu bị lệch sang phải (nằm trong thủy trự 2-3 của mặt cắt I3 và mặt cắt 14) do tác động của lũ trên sông Ngàn Sâu.

~ Với Q=2549 mỲs Tại vị

mặt cắt

giữa mặt cắt mặt cit số 2 và mặt cắt số 3 (cách

3 khoảng 75m theo chiều dòng chảy) do địa hình nên sinh do một dốcnước tự nhiên chiễu rộng khoảng 40 đến 750 m,chiỀudãi khoảng 55-60m và sinh ràhiện tượng nước nhây sóng làm lưu tốc tg đầy khá lớn đt khoảng 6.066 (ms) và giảm nhanh sau (đồ xuống côn từ 13m) kh ding chảy gặp một vùng địa hình rộng lớn tương đổi bằng phẳng,

“Tại mat cất trước cầu (mat cắt 12), bên phải mực nước mip mé đường Hỗ Chi

Minh chỉ tràn qua khi có sóng, còn bên tricó hiện tượng tần qua đường nhưng

không nhiều từ $= 10em.

Tai cầu: Dòng chủ lưu có xu hưởng chay thing vào mổ bên phải, do ding chảy tới cầu có lưu tốc khá lớn (lên tới gần 7 m/s) gặp mé cầu tạo nên dòng xáo trộn khá mạnh Tại mô cầu bên tii do dng chảy lệch nên 1/3 khoang bên trải mực nước thấp hơn day dm cầu khoảng 4m (cao trình V13.35m) Cách vỉ tri m6 trái khoảng 758m do dia hình không bằng phẳng ở diy (bãi dit) và trụ cầu nên mực nước từ vị trí này đến mé phải dâng cao chạm dim câu và lên ới mật câu khi cổ sóng

= Với Q= 1214.8mÌ và Q= 737mŸs Đối với 2 cắp lưu lượng này do lưulượng khá thấp nên dng chảy phân bổ khá đều và không có hiện tượng gì đặc biệtbám sit lòng chính Không có hiện tượng dòng chảy ngập cầu hay tràn đường nhưng dòng chảy qua cầu vẫn mạnh và khá xiết và lệnh về bên khoang ri

2.5 Đường mực nước đọc tuyến.

Ứng với 5 cắp lưu lượng số ligu đường mặt nước được ghỉ trong Bảng 2.7, chỉ tiết xem phụ lục Tử kết quả cho thấy

lưu lượng kiểm ta và thiết kể, đồng chây trên Khe T

và đều gây ra hiện tượng trin bờ và cầu Tại hai bên cầu trên đường Hồ Chỉ Minh mặt đường gập sâu trong nước xap xi Im, nhưng bên phải cao hơn bên trái Trên. cầu do cao tình dim cầu VI7.5Sm nên tai đây nước bị chặn lại gây a sóng và kim ding cao trình mặt nước tai vị này có v tri cao hom mặt cầu lên đến 2m

Ha lưu sau cầu mực nước có những vị tr thấp hơn mực nước trước và sau cầu

chênh nhau lên đến 2.5m.

Bảng 2.7 Đường mặt nước trung bình đọc tuyển công trình.