Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu tràn sự cố kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập đất tạm trong đầu mối hồ chứa nước và áp dụng cho hồ chứa nước Vực Mấu, tỉnh Nghệ An

LỜI CẢM ONVới sự giúp đỡ của GS.TS Phạm Ngọc Quý, phòng Đảo tạo Đại học va Sau Đại học, Khoa Công tinh tường Dai học thu lợi, bạn bẻ, đồng nghiệp, đến nay Luận văn “Thạc sĩ kỹ thuật chuy

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là : BÙI VĂN HIỆU

Học viên lớp : 21C21

Mã số học viên : 138580202053

Tôi xin cam đoan luận văn Thạc sĩ với đề tài: “ Nghiên cứu tràn sự cố kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập đất tạm trong đầu mối hồ chứa nước và áp dụng cho hồ

chứa nước Vực Mau, tỉnh nghệ an” là công trình nghiên cứu của bản thân tôi Tôi

xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Hà Nội, tháng 02 năm 2017

Tác giả luận văn

Bùi Văn Hiệu

LỜI CẢM ON

Với sự giúp đỡ của GS.TS Phạm Ngọc Quý, phòng Đảo tạo Đại học va Sau Đại học,

Khoa Công tinh tường Dai học thu lợi, bạn bẻ, đồng nghiệp, đến nay Luận văn

“Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với đề tài: “Nghiên cứu tràn

sự cố kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập đất tạm trong đầu mối hồ chứa nước và

áp dụng cho hồ chứa nước Vực Mau, tỉnh nghệ an” đã được hoàn thành

“ác giả xin cảm ơn chân thành đến, Công ty TNHH MTV thủy lợi bắc Nghệ An, đơn

vị trve tiếp quản lý đầu tư xây dựng và khai thác công trình hd chưa nước Vực Mẫu đã

two điều kiện giúp đỡ trong quá trình thục hiện luận văn này, cũng các cơ quan đơn vị

và các cá nhân đã truyền đạt kiến thức, cho phép sử dụng tải liệu đã công bé cũng như

sự giúp đỡ cho tác giả trong quá trình học tập, nghiên cứu vừa qua.

ắc đến GS.TS Phạm Ngọc Quý, người datrực tiếp hướng din, giúp đỡ tận tinh cho tác giả trong quá trình thực hiện luận van này,Đặc biệt tác giả xin được t6 lòng biết ơn sâu

Xi thời gian và trình độ còn hạn chế, luận văn không th tránh khỏi những thiểu sót

Tie giả rất mong nhận được sy chỉ bảo và đồng góp ý kiến của các thiy cô giáo, của

các Quý vị quan tâm và bạn bè đồng nghiệp

Hà Nội, tháng 02 năm 2017

MỤC LỤCPHAN MỞ DAU 1

1 Tính cấp thiết của để tài 1

TL Mục dich ea đề tà 2IIL Cách tip cận và phương pháp nghiên cứu 2

TY, Kết quả dt được 2CHƯƠNG 1: TONG QUAN ĐÁNH GIÁ VE AN TOÀN HO CHUA TẠI VIỆT NAM

4

1.1 Thực trang an toàn hỗ chứa nước tai Việt Nam, 41.2 Lũ vượt thiết kế, nguyên nhân và giải pháp đảm bảo an toàn "1.3 Khai quất về trần sự cổ 161.4 Hình thức két clu các loại trần sự cổ 201.5 Vấn để đặt ra và hướng nghiên cứu 25

1.6 Kết luận chương 1 26

'CHƯƠNG 2: NGHIÊN CUU TRAN SỰ CÓ KIÊU GIA TAI BANG NƯỚC:

VÕ ĐẬP DÁT TẠM m2.1, Giới thiệu tran sự cố kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập đất tạm m2.2 Sơ đồ bổ trí tần sự cổ kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập đắt tạm mr

2.3 Nguyên lý làm việc 28

2.4, Xây dựng mat ci tràn sự cố kiễu gia ải bằng nước gây vỡ đập đắt tạm, 30

2.5 Tính toán thủy lực trần 46

2.6 Tinh toán điều tiết lũ tràn sự cố kiểu gia tai bằng nước gây vỡ đập dat tạm 50

2.7 Quy tình vận hình, bảo dưỡng trần sự cổ kiễu gia ti bằng nước gây vỡ dip đắt

3.1 Giới thiệu về công trình hồ chúa nước Vực Mắu 6

3.2 Đặc điểm tự nhiên vùng hỗ Vie Mẫu “3.3 Tính toán điều tết lũ và đánh giá hiện trang hỗ chứa nước Vục Mẫu “

cứu cho hỗ chứa nước Vực Mắt

3.5 Thiết kế tần sự cổ kúễu gia ti bằng nước gây vỡ dip đắt tạm cho công tình hồ

chứa nước Vue Miu.

36, Tinh toán thủy lục tần sự cổ

3.7 Kết luận chương 3.

KÉT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ

1 Các kết quả đạt được của luận văn

TT Một s điểm tổn gi

IL Kiến nghị hướng tiếp tye nghiên cứu

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHY LUC 1: BANG THONG SỐ KỸ THUẬT HO CHUA VỰC MAU

PHY LUC 2: TÌM HỆ SO MAI HẠ LƯU (m,) DAP DAT TAM

PHY LUC 3: TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC BE GIA TAL

PHU LUC 4: TINH TOÁN KHẢ NANG TỰ VO CUA DAP DAT

PHY LUC 5: TINH TOÁN ĐIỀU TIẾT LO

1 KET QUA TÍNH TOÁN DIEU TIẾT TRAN HIỆN TRẠNG

UL KET QUÁ TÍNH TOÁN DIEU TIẾT LŨ KHI CÓ TRAN SỰ CÓ

PHY LUC 6: TÍNH TOÁN XI PHONG DẪN NƯỚC GIA TAI

68 7

79

$0

$0 81 sl 82

4

$6

$8

$0 90 90 H5 120

DANH MỤC CÁC HÌNH VE

Hình 1.1 St trượt sâu mái đập

Hình 1.2 Vo đập dạng vết vỡ hin thang

Hình 1.3 Võ đạp đắt hồ Ding Dáng tính Thanh Hóa

Hình 1.4 Vo đập phụ 2 hồ Dim Ha Động tỉnh Quảng Ninh,

Hình L.5 Sự cổ trần xã lũ

Hình 1.6 Sự cổ trim tích bin cát đến mở cửa van sập tự động

khống chế bằng thủy lực.

Hình 1.7 Lũ trần qua định dip Hồ Hô

Hình 1.8 Tường cánh tran xả lũ đập Yang Kang Thượng (ở xã Yang Kang, huyện

Krông Bông, Dik Lik) bị vỡ

Hình 1.9 Sự có thắm, hang ngằm mang cổng.

Hình 1.10 đắt đã vũilấp khiển cổng bị túc, Không thể điễu tết nước

Hình 1.11 Trụ giữa của cầu ra cổng My nước có hiện tượng sụt lún

Hình 1.12 hề chứa nước Hồ Hô xả lũ.

Hình 1.13 Ngập lụt ở hạ lưu hỗ Hỗ

Hình 1.14 Nâng cao chidu cao đập đất hỗ chứa nước Bà Tùy, tinh Nghệ An

ình Định Hình 1.16 Mé rộng cửa tràn xả lũ hồ chứa nước Khe Xiêm, tinh Nghệ An,

Hình 1.15 Nang cao chiều cao đập đất hd chứa nước Đại Sơn, tỉnh 15

15

Mình 1.17 Mở rộng, hạ cao độ ngưỡng tràn xa lũ hỗ chứa nước Bà Tùy, tỉnh Nghệ An

Hình 1.20 Trần sự cổ ngưỡng thực dụng, cửa van cung

Hình 1.21 Trần sự cổ

Hình 1.22 Mặt cắt tràn được

cửa van tự động

6 bằng đã xây (hồ Thanh Lanh = Vĩnh Phúc)

Hình 1.23 Ngường tran dich đắc

Hình 1.24 Train sự cổ kiểu nước trần qua đỉnh đập đất gây vỡ (cao hơn Sm),

Hình 1.25 Trin sự cổ kiểu nước tràn qua đỉnh đập đắt gây vỡ (thấp hơn Sm)

ình 1.26 Trần sự cổ kiểu vỡ đập đất bằng năng lượng thuốc nổ

Hình 1.27 Trần sự cổ kidu dẫn xói gây vỡ địp đắt

Hình L28 Tran sự cổ kiểu cầu chỉ

Hình 2.1 Cấu tạo tràn sự cổ kiểu gia ải bằng nước gây vỡ đập đất

15 20 20 21 2 23 23 24 24 25 2ï

bing tràn sự cổ vi trí trên đập phụ

Hình 2.3 Mặt bằng trần sự cổ vị trí sườn đồi

Hình 24 mặt bằng bổ tí tàn sự cổ vịt vai đập chính và tràn xã lũ chính

Hình 2.5 Mực nước trong hi chứa ting, nước bất đầu vào bể gia tải

Hinh 2.6 Gia thiết cung trượt xuất hiện trong đập đắt

Tình 2.7 Đập đt tam vỡ mát hạ lưu

Hình 2.8 Nước lũ xả qua ngưỡng tran sự cổ

Hinh 2.9 Cắt dọc ngường trần đính rộng gia cổ đầu ngưỡng

Hình 2.10 Cắt doe ngưỡng trần dinh rộng gia cổ toàn ngường.

Tình 2.11 Tương quan giữa chia đi ngưỡng trin và đầy đập đắt tạm

Hinh 2.12 Cit ngang đập dit tạm

inh 2.13 Xác định kích thước lớp cát kẹp,

Hình 2.14 Sơ đổ tính toán xác định hệ mái hạ lưu m,

Hình 2.15 Sơ đồ hóa các bude tính toán xác định my

Hình 2.16 Đập đất tạm trong trạng thái giới hạn

Hình 2.17 Đập dat tạm vượt trạng thái giới hạn.

Hinh 2.18 Sơ đồ hóa các bước tinh toán xác định Py

Hình 2.19 Bé gia tải và ống thoát nước mưa

Hình 2.20 Xi phông dẫn nước gia tải

Hình 2.21 Ranh thoát nước mưa mái hạ lưu

Hình 2.22 chỉ tiết cấu tạo bể gi di tưởng xây đã hoe

Hinh 2.23 Xi phông dẫn nước gia tải be ông cốt thép (dạng cổng)

Hình 2.24 Cắt ngang xi phông dẫn nước gia tải bê tông cốt thép.

Hinh 2.25 Xi phông dẫn nước gia tải bằng dng thép

Hình 2.26 Cit ngang xi phông dẫn nước gia tải bằng ống thep

Hình 2.27 Cắt ngang chỉ tiết đập đắt tạm

Hinh 2.28 Cit đọc chiết đập đắt tạm

Hình 229 Chính diện bạ lưu đập đất tạm

Hình 2.30 Chi tiết ngưỡng tràn sự cổ đá lát khan

Hình 2.31 Chỉ tiết ngưỡng tran sự cổ gia cổ đầu ngưỡng trần bằng bê tông

Hình 2.32 Đập tràn đình rộng.

28 28

29 29 29 30 31 31

33 3

Hình 2.33 Sơ đồ chảy của đập trân đình rộng không ngập 47 Hình 2.34 Sơ đồ chảy ngập cia dap tràn đình rộng 49

Hình 2.35 Đường quá trình lũ kết hợp tràn chính va tran sự cổ 52Hình 2.36 Sơ đồ tính tin điều tiết l bằng phương pháp lap trực tiếp s4

h 2.37 Quy trình thiết kế tràn sự cổ kiểu gia ti bằng nước gây vỡ đập đắt tạm cho

các công trình mới 58

Hình 2.38 Quy tinh thiết kế tần sự cổ kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập đất tam cho

sắc công tình sửa chữa nâng cắp 39

Hình 3.1 So đồ bổ trí đầu mỗi công trình hỗ chứa nước Vực miu 61

Hình 3.2 Cit dọc trần xã lĩ hỗ chứa Vue Mẫu hiện trang 6Hình 3.3 Mặt bằng tran xà là hồ chứa Vue Mẫu trước sửa chữa với 3 cửa trn 65

Hình 3.4 Mặt bằng tran xả lũ hỗ chứa Vực Mắu sau sửa chữa với 5 cửa tràn 66

fh 3.5 Hạ lưu trần xa là 67 Hình 3.6 Tháp van cống dưới đập 61

Hình 3.7 Mái thượng lưu đập chính 613.8 Hạ lưu cổng dưới đập or3.9 Vit tràn sự cổ kiểu gia ải bằng nước gây vỡ đập đấ tạm hd chứa nước Vực

Miu Cc)

Hình 3.10 Mat bằng tran sự cổ kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập dat tạm 7

Hinh 3.11 Cắt ngang trần sự cổ kiểu gia ti bằng nước gây vỡ đập đắt tạm, n

Hình 3.12: Cit dọc trần sự cổ kiểu gia ti bằng nước gây vỡ đập đắt tạm 1

Hình 3.13 Chính diện hạ lưu trin sự có kiểu gia tải bằng nước gây vờ đập dat tạm 72

Hình 3.14 Chỉ tiết xi phông dẫn nước gia tải B

inh 3.15 Chi tiết rảnh dẫn nước mưa 1

Hình PL2.1 Kết qua tính toán ôn định khi m, = 1.50 86 Hình PL2.2 Kết quả tính toán ôn định khí mạ = 1.25 87

Hình PL2.3 Kết qua tính toán én định khi m, = L0 87

Hình PL2.4 Kết qua tính toán ôn định khi m, = 0.75 87

PL3.1 Kết quả tinh toán ồn định tim kích thước bể gia tải 88Hình PL4.1 trường hợp 1, mực nước trong hồ +21.00 89Hình PL4.2 trường hợp 4, mực nước trong hồ +24.90 vượt MNLKC 89

DANH MỤC CÁC BANG BIẾU

DANH MỤC CAC BANG BIEU viii

Bảng 1.1 Số lượng hỗ chứa theo quy mô dung tích 4

Bảng 1.3 Mục nước vượt thất ké của một số hỗ chứa nước 2

Bảng 1.2 Tiêu chuẫn tính I tho các ti chudn, quy phạm qua các thời kỳ ụ

Bảng Lé Tần sut lũ tinh toán trn sự cổ của một sb hồ đã xây dựng „Băng 1.5 Tin suất tính toán thiết kế tràn sự cổ ở đầu mỗi hỗ chứa nước [1] ”Bang 2.1 Hệ số lưu tốc ¢, của đập trần đỉnh rộng chảy ngập theo trị số trung bình của

ĐI Kumin (Viện khoa học nghiên cứu thủy lợi toàn Liên Xô) [6] 49

Bang 3.1 Đặc trưng dia hình lòng hỗ _

Bảng 3.2 Mưa tiêu thết kế (71 ot

Bang 3.3 Dòng chảy lũ (thời kỳ chính vy) [7] 6Bảng 3.4 Kết quả kiểm tr đi tết It 66Bảng 3.5 kết qu tinh toán dn định đập đít tạm T4Bảng 36 Bảng tổng hợp kết qua tính toán khả năng thio của tần khi trần sự cổ và trần

chính làm việc đồng thời 19

Bang PL2.1 Kết quả tính toán hạ lưu my, $6

PHAN MỞ DAU

cp thiết của đề tài

“Công trình hỗ chứa nước là một loại công tình thủy lợi đặc biệt có nhiệm vụ biển đổi

và didu tiết nguồn nước phủ hợp với yêu cầu đồng nước khác nhau của các ngành kính,uti

tế, xã hội an ninh quốc phòng và phòng chống giám nhẹ thiền tai,

“Trong lich sử nhiều nước trên thể giới, bão lạt, động đắt đã gây thiệt hại lớn về người

và của, uy hiếp nghiêm trọng đến an toàn các công trình thủy lợi Ở Trung Quốc, trước.

năm 1980 chưa có trn sự cổ, thing 8 năm 1975 xuất hiện lũ lớn vượt thiết kế lâm hur

hại nhiều đập hỗ Từ đó người la đã đưa ra khái niệm mục nước lũ bảo vệ đập và cin

có tràn sự cố Từ năm 1980 đã thực hiện thiết kế, xây dựng bổ sung tràn sự cố cho các

hồ chứa đã có hoặc đang trong xây dựng mới.

Cũng với việc nghiên cứu về tein chính, người ta còn nghiên cứu kết hợp trần sự cổtháo kết hợp với trân chính dé giảm giá thành công tình tràn xả lũ Ở tỉnh Liêu Ninh

(Trung Quốc) làm tràn sự cố kiếu nước tran qua đình đập dit gay vỡ, kết hợp tràn

chính xã lũ đã giảm 40% + 60% giá thành công trình xã lũ Ở Australia so sánh 5 dp

có dùng tần sự cổ (kết hợp với tran chính) cho thấy vốn đầu tr giảm 209% + 30% so

với chỉ ding tràn cl

Mỹ, Mexico, Pháp Australia, Bồ Đảo Nha, Algeria người ta đã có những nghiên

“fu lý thuyết và mô bình thủy lục v hình thức kết cấu, khả năng tháo của tràn dich

đắc (trin Labyrinth) và đã xây đựng loại tràn phim dn piano, loại mỏ vịt loại ngưỡng

xiên để tăng chiều dai ngưỡng lên nhiều lần (mặc dù chiều rộng đường tần theo

"hướng thẳng không đổi, nghĩa là khoảng cách giữa 2 mé biên không thay đổi)

Đặc biệt Việt Nam nằm ở vàng nhiệt đới âm, gió mùa, sự khắc nghiệt về thd tế, nh

ác liệt của mưa to, ig này sang vùng khác lớn xây ra thường xuyên trong năm, tử vi

Những năm gin diy hiện tượng EENino và La-Nina xuất ra lũ quết, lũ lớn,

lũ đặc biệt lớn vượt tiêu chuẩn thiết kế ngày càng nhiều Vì vậy bên cạnh en có cảnh.báo, dự bo lũ tính toán lĩ vượt thiết kế, cũng cần có tran sự cổ

Vào đầu tháng 10 năm 2013, do lượng mưa cường độ lớn kéo dài trên địa bàn huyện

1

Quỳnh Lưu (Nghệ An), hd Vực Mẫu dat trong tình trạng bảo động nên địa phương đã

cho xa lũ làm cho hàng ngàn hộ dân ở hạ nguồn chìm trong biển nước Theo báo cáo

của Dai Khí tượng thủy văn khu vực Bắc Trung bộ thì trong thing 9 cỏ 5 đợt mưa vừa,

mưa to rên diện rộng vào các ngày 5.8; 11-13: 17-21; 24-27 và ngày 30, đc biệt ngày

17-21 do ảnh hưởng của cơn bdo số E kết hợp với gió đồng rên cao nên xây ra mưa

lồn tên diện rộng Vì vậy, khi mực nước trong hỗ vượt mực nước lũ thiết kế do biển

đổi khí hậu ngày một sâu sắc, giải pháp để đảm bảo an toàn đập khi tran chính không

đạt đủ lưu lượng xã khi mục nước trong hd vượt mực nước là thiết kế cẩn phải đượcđưa ra giải dip để đâm bảo an toàn cho hd Vực Mẫu

IL Mặc dich cia đề tài

Đánh giá tổng quan vé nguyên nhân mắt an toàn hồ chứa vừa và nhỏ tại Việt Nam và

tm quan trọng của trần sự cổ Nghiên cứu đề xuất giải pháp trần sự cổ kiểu ga ti

bing nước gây vỡ đập đất tạm đảm bảo an toàn hỗ chứa và áp dụng cho hd chứa nước

Vue Mẫu

II Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

ich tiếp cận: Từ những phân tích đặc điểm làm việc thực tế kết hợp với các nghiêncứu lý thuyết và thực tiễn về nguyên tắc làm việc của tràn kiểu gia tải bằng nước gây

vỡ đập đất

Phuong pháp nghiên cứu:

+ Thủ thập thống kê đựa trên các t liệu nghiên cửu khoa học vỀ an toàn hỗ chia đã

được công nhận

+ Phương pháp kế thừa : đựa trên các phương pháp tinh toán thủy lực tràn, tính toán

thủy văn điều tiết là khí trần sự cổ và trân chính làm việc đồng thỏi

+ Phương pháp tổng hợp: dựa trên kết quả tính toán xây dựng các quan hệ cột nước

trân và inh dang kích thước mặt cắt tràn sự cổ kiể gia tải bằng nước gây vỡ đập đá

TV Kết quả đạt được

~ Đảnh gi tổng quan về an toàn đập khi có trần sự cố;

- Nguyên lý làm việc, cách xác định kích thước của trăn sự cổ liễu gia tai bằng nước

gây vỡ đập đất tạm;

~ ĐỀ xuất được giải pháp trần sự cỗ kiểu gia ti bằng nước gây vỡ đập dit tam cho hồ

chứa Vực Mau.

CHUONG 1: TONG QUAN BAI

VIET NAM

H GIA VE AN TOAN HO CHUA TAL

1.1 Thực trạng an toàn hồ chứa nước tại Việt Nam.

LLL Thực trạng hồ chứa nước ở Việt Nam

đường bở biển thutúi an Kin ra biển Hệ thống sông dày đặc,

Việt Nam nằm ở cục đông nam bán đảo Đông Dương v

Tin đùi 5260 km, địa hình có nhiền 4

"Việt Nam có tới 2.360 con sông, kênh lớn nhỏ với tổng chiểu đài khoảng 41.900 km,

Nhu vậy, có thể nói với hệ thông sông va địa hình tại Việt Nam thuận loi cho việc xây

dựng hỗ chứa nước

Hồ chứa nước sớm được xây dựng ở Việt Nam vào những thập niên dầu th kỹ 20,

thời ky Pháp thuộc Trước năm 1964 việc xây dựng hồ chứa diễn ra cham, có ít hồ

được xây dưng trong giai đoạn này Sau năm 1964, đặc biệt từ khi Việt Nam thống

nhất

kế

i việc xây dựng hồ chứa nước phát triển mạnh Đến tháng 12/2013 theo thống

ia Tổng cục Thủy lợi, cả nước có 6.886 hồ chứa các loại, trong đó có 6.648 hd

chứa thủy lợi (hiếm 96,59) và 238 hỗ chữa thủy diện (chiếm 3.5%) với tổng dung

Miễn Trung là vùng chịu ảnh hưởng mưa bão nhiều nhất và có nền kinh té kém phát

triển hơn các vùng khác nên được đầu te xây dựng nhiễu hỗ chứa Nghề An là tỉnh cónhiều hd chứa nhất, 752 hỗ đập Thanh Hóa 524 hỗ, Hà Tĩnh 335 hd, Quảng Nam 73

hồ, Binh Định 160 hồ, Bình Thuận 64 hd

ồi núi thoảiMin Nam là vũng có địa hình phù hợp với điều kiện xây dụng hỗ

chứa chủ yế tập trung ở vũng Đông nam bộ Đông Nam bộ và TP Hỗ Chí Minh 86

hồ , Ding bằng sông Cứu Long 12 hỗ.

Tây nguyên có 1.069 hỗ chứa với 1389 triệu mỈ Điển hình như Dak Lak có 539 hồ,Gia Lai có 98 hỗ, Dak Nông 148 bổ, Lâm Đồng 213 hỗ,

Min bắc bao gm Đồng bing sông Hỗng 448 hồ, Trung du miễn núi phía bắc 2.169

hồ Điền hình như các tinh Sơn La 103 hỗ, Điện Biên 11 hd, Lio Cai 22 hồ, Lạng sơn

271 hỗ, Bắc Kạn 32 hỗ, Quảng Ninh 142 hồ, Bắc Giang 467 hd, Vĩnh Phúc 270 hỗ,

Cao Bằng 25 hồ

Hỗ thủy điện Sơn La là hỗ thay điện có dung tích (9,2610”mŸ) lớn nhất tại Việt Nam

tinh đến nay Đập chính của hồ chứa là đập bê tông trọng lực cao 138,Lm,

khởi công xây dựng từ năm 2005, hoàn thành năm 2012.

Do tinh chit phụ thuộc vio điều kiện địa hình, địa chất tại vị tí xây dựng nên sự phân

bổ về số lượng hồ chứa tại Việt Nam theo ving miỄn cũng ảnh hưởng rõ rt Thựctrạng, là điều kiện về địa bình địa chit ở vùng trung du miễn núi, đồng bing bắc bộ cóđịa hình đổi núi phù hợp với diều kiện xây đụng hỗ chứa, chiếm tỷ lệ % lớn hơn so với

đẳng bằng nên số lượng hd chứa được xây dựng tại vùng này lớn hơn so với các ving khi c Đi dẫn về vũng nam bộ, hình dBi ii giảm dẫn nén sé lượng hỗ chứa công giảm

an theo.

1.1.2 Tình hình các sự cỗ hồ chứa ở Việt Nam.

Biến đổi khí hậu đã và đang tác động trực tiếp đến an toàn hỗ chứa Trong những năm

aq, các sự cổ vỡ đập, vỡ trân, hư hông các công tình rên hỗ chứa do vượt thể

đã xây ra tương đối nhiều ở nước ta

11.2.1 Sự cổ đập đắc

Các sự cố đập đất thường xảy ra như: La tràn qua đỉnh đập, sat mái thượng hạ lưu,thấm mạnh hoặc sii nước nén đập, thân đập, vai đập, mang cổng léy nước, nứt ngangdap và nút dọc nén đập,

Chin - máu

See

<7Naat pat boat

Tình 1.1 Sạtrượt sâu mái đập

5

Dinh đập Tỉ

` anh

"`

- *%

Hinh 1.2 Vỡ dip dạng vết vỡ hình thang

"Một số nguyên nhân gây ra sự cổ nước tràn dip đất

= Do tinh toán thuỷ văn sai: Mưa gây ra lũ tính nhỏ, ưu lượng đình lũ nhỏ: Tổng lưu

Các dạng lũ thi dung tích hồ W= f(H) lệch về phía lớn, lập đườn

fH)s

lượng lũ nhỏ hơn thực kỂ không phi là bit ls Lập đường cong

cong khả năng xả của đập tràn Q=

lệch thực tế,

- Cửa tran bị kẹt;

~ Lũ vượt tn suất thiết kế, không có tràn xã lũ dự phòng;

Sự cố đập dit đã xây ra ở nước ta

ĩnh Gia,

Thanh Hóa: hé Đồng Đáng (có tổng dung tích 300.000 m3) đã bị vỡ đập 50m, ho

Sự cổ vỡ đập Đồng Đăng và Trung Cổi vào ngày 01/10/2013 tại huyện

‘Thung Céi (có dung tích 200.000 m3) bị vỡ đập 20m Nguyên nhân việc vỡ đập của 2

hỗ là do chất lượng của các hỗ nay đều xây dựng từ thập ky 70 ~ 80 với thiết kế dungtích không còn hợp với thực té khi khí hậu dang biển đổi phức tp Tan suất mưa thiết

kế của 2 hồ là 1,0% trong khi lũ thực tế là 0,5%, vượt quá tiêu chuẩn cho phép của hồ

Hình I.3 Vỡ đập đắt hồ Đồng Đảng tỉnh Hình 1.4 Vỡ đập phụ 2 hồ Đầm Hà

‘Thanh Hóa Động tỉnh Quảng Ninh

Sự có vỡ đập phụ hồ chứa nước Đầm Hà Động (Quảng Ninh) Nguyên nhân do mưalớn xảy ra trong ngày 29/10/2014, một trong ba cửa van của tràn xã lũ bị kẹt đã làmmực nước lòng hỗ Đầm Ha Động dang cao rất nhanh Đến 4 giờ ngày 30/10/2014,nước đã tràn đập Đền 6 giờ 30 cùng ngày, nước đã vượt đinh kè chắn sóng 0,35 m vađập phụ số 2 của hỗ đã bị vỡ gây lũ cục bộ, ngập lụt một số khu vực huyện Dim Hà.1.1.2.2 Sự cổ ở trần xả lữ

“Các sự cổ trin xã lũ thường xây ra như: Lũ vượt qua đình tran, thắm qua nền thân tràn,tràn bị trôi hoặc gẫy, xói tiêu năng và hạ lưu tran, gẫy cửa hoặc kẹt cửa, hư hỏng thiết

bị đồng mở cửa van đập trăn.

Một số nguyên nhân gây ra sự cố tran xả Ia:

- Cũng giống như sự cỗ dip đắt, do tính toán thủy văn sa làm lưu lũ về lớn hơn lưu

lượng lũ tính toán thiết kế,

~ Cửa van bị ri st không được duy tu bảo dưỡng dẫn đến cửa van không vận hình

được, bị kẹt:

~ Trin được thiết kế theo tiêu chuẩn cũ không đủ khả năng để xã lũ hiện tại, lũ về vượttần suất thiết kế;

~ Thiết kế chon sai sơ đồ hoặc phương pháp tính toán;

~ Vận hành đập trân sai quy trình.

1 - Hồ xối chân tưởng bờ bắc 2 ~ Day hỗ xói bờ bắc

3— Hồ xói ngưỡng và đốc nước _ 4~ Đáy hỗ xói ngường và dốc nước

5 — Tường chắn bị đổ 6 Rọ đã bị hư hong

` ~ Tắm bê tông bị gãy và cuốn trồi

Hình 17 La tràn qua đỉnh đập — Hình L8 Tường cánh tràn xã lũ đập

‘Yang Kang Thượng (ở xã Yang Kang,

Hồ Hô huyện Krông Bong, Đắk Lắk) bị vi

Ngày 19/07/2015, do mưa liên tục, lượng nước đổ về hồ lớn, nước đã thắm qua thân.

vùi lấp mặt trước và sau cổng lấy Trong khi đó mưa rừng ở thượng nguồn lớn, nước.

trong hồ dat đã 100% cao trình đập de dọa an toàn đập Nguyên nhân là do trong quả

tình thí công sửa chữa cổng lấy nước trước đồ, nhà thầu đã dip một quai sanh baoquanh tước miệng cổng và đảo đất ở mãi thượng lưu nhằm phục vụ cho việc sửachia, Tuy nhiên, sau kh sự cổ cổng dưới đập được khắc phục tì nhà thầu quên chưa

«quai sanh và tr lại mặt bằng cho mái thượng lưu Mưa lớn làm số vậtmúc hết đắt

liệu thừa nay đã bị tuổn vào lấp miệng công gây ra sự cổ cổng bị vùi lấp Bên cạnh đó.trụ ita của cura cổng lấy nước đã có hiện tượng sụt lần

Hình 1.10 đắt đá vùi lắp khiến cống bị _ Hình 1.11 Trụ giữa của cầu ra cống lấytắc, không thể digu tiết nước "nước có hiện tượng sụt lún

1.1.2.4 Sự cố thiệt hại hạ lưu ho chứa khi xả lũ.

Trong quá trình thiết kế đánh gid hoặc do qué tinh sử dụng tinh hình dân sinh phát

trig dẫn in in toán v thiệt hại hạ lưu kh xã lũ si

hai Khi x

F đã xây ra:

Hỗ chứa Hồ Hô (Hà Tĩnh) xã lũ với cường độ 500m`⁄s - 1.800mŸ⁄s trong 2 ngày từ 13đến 14/10/2016 cũng với mưa lớn khiến người din huyện Hương Khê (Hà Tinh) và |

số huyện, xã khác gin đó bị ngập, thiệt hai nặng Tuy nhiên, việc xã lũ của hỗ chứa

nước Hồ Hô được đánh giá là đúng quy trình

Hình 1.12 hồ chứa nước Hồ Hô xã lã _ Hình 1.13 Ngập lụt ở hạ lưu hồ Hồ Hô1.2 La vugt thiết kế, nguyên nhân và giải pháp đảm bão an toà

tương ứng với tin suất thiết kế công trình Mực nước lớn nhất thiết kế là mực nước cao.

nhất xuất hiện trong hỗ chứa nước khi trên lưu vực xây ra lũ thiết kế

Lũ vượt thiết kế là lĩ mã lâm cho mực nước trong hồ chứa lớn hơn mục nước lớn nhất

thiết kế, làm cho các công trình tên hỗ chia vận hành không theo như thiết kể ban đầu tinh toán, dẫn đến các sự cổ công tình

1.2.2 Nguyên nhân và tình hình lũ vượt thiết kề

1.2.2.1 Tình hình lũ vượi thiế kế tại các hỗ chứa

“Trong thực tẾ vận hành mực nước trong nhiều hỗ chia nước đã vượt mực nước lĩ thiết

kế Theo Bảng tổng hợp thông tin phục vụ chỉ đạo, điều hành hệ thống thủy lợi toàn.quốc của Tổng cục Thủy lợi, một số hồ chứa đã có mực nước lũ vượt thiết kế như

bảng 1.3,

Bảng 1.3 Mực nước vượt thiết kế của một số hỗ chứa nước.

5 Í Bãi Bông - Hòa Bình số 10.0 10 — |09262014

6 | Đồng Ben - Hòa Bình 10.2 10,5, 03 08/16/2016.

7ˆ Triệu Thượng | - Quảng Trị 15,5 15.83 01/1/2016

8 Ong Môi - TT Huế 331 39 12/27/2016

1.2.2.2 Nguyễn nhân lit vượt thiết

‘Tir những sự cố hư hỏng hồ chứa nước do lũ vượt thiết kế trong thực tế, rút ra lũ vượt

thi xây là do các nguyên nhân sau:

a Nguyên nhân khách quan:

1) La đến thực tế với tin suất vượt tin suất thiết kế Yếu tổ tác động dẫn đến hiệntượng này có thé là do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, ái đất ngày một nóng lên,băng tan, nước biển dâng, mưa lớn và tin suất mưa ngày cảng nhỏ nhơn Từ nhữngnguyên nhân này và nhiều yếu ổ khác tác động, tiêu chuẩn lũ thi

trình đầu mối hồ chứa cũng được thay đổi như bảng 1.2,

+ [SER [ow foal ot [0502| 1 fos fas |r [2

Ghi chú: KT — Kiểm tra; TK - Thiết kế

2) Qua thời gian dai sử dụng, công trình đầu mỗi của hỗ chứa xuống cấp, không được.duy tụ bio đưỡng thường xuyên din đến các sự cổ lâm giảm khả năng tho của trần xả

I hay cỏ mọc, rác vướng, bèo nở làm giảm bé rộng tràn.

3) Trong qué trình thu thập tải liệu tính toán, it thủy văn còn ít kh tính toán lồ thiếtlúc đầu xây dựng hỗ chứa Sau nhiều năm sự dụng công trình, tải liệu thủy vănthêm dải, tính lại lũ thiết kế sau khác so với ban đầu

b Nguyên nhân chủ quan:

1) Do hoạt động dan sinh kinh té của con người làm cho rừng đầu nguồn bị phá hủy,bạt núi, san đồi để thực hiện dự án, lập khu công nghiệp, khai khoáng làm cho diahình, tính chất lưu vực hi chứa thay đổi dẫn đến nước trong lưu vực tập trung vềchứa nhanh với lưu lượng lớn hơn, vẫn với tần suất ấy mà đỉnh lũ, tổng lượng lũ đã-vượt thiết kế ban đầu

2) Do năng lực của người tư vấn thiết kế khi tính toán toán thủy văn không đúngphương phip hay chưa tính tin ht các trường hợp có thể xây ra trong thực tế dẫn đến

1ñ về lớn hơn lũ thiết kế,

3) Qué trình vận hành sử dụng không đúng quy trình Dự báo lũ không chính

xung đột về lợi ích sử dụng nước, trình độ hay kỷ luật của người vận hành dẫn đến vận

"hành hỗ chứa sai quy trình,

4) Công tác duy tu bỏa dưỡng, don vệ sinh: rác , bèo, làm lưới ngăn cá di, không

được thực hiện thường xuyên làm công trình xuống cấp hư hỏng, vận hành không đạt

`Với những nguyên nhân trên cho thấy mục nước trong hỗ vượt mức lã thiết kế à luôn

số thể xay ra bất cứ úe nào vào mùa lũ, ở bắt kỳ hỗ chứa nào

1.2.3 Mật số giải pháp đâm bảo an toàn hồ chứa nước đối với lũ vege thất kế,

1.3.3.1 Giải pháp phi công trình

1) Nẵng cao nhận thức, tăng hiểu biết cho người quản lý hồ chứa đẻ vận hành hồ chứatheo đúng quy tình, kỹ thuật không để xây ra hiện tưởng mực nước trong hỒ vượt mực

kế

nước lũ thiết kế khi tin suất lũ chưa vượt tin suất lũ th

2) Hoàn thiện hệ thống pháp lý, các luật định, tiêu chuẳn, quy chuẩn về quản lý, đầu tưxây đựng hồ chữa nước nhằm xác định mực nước thết kế trên hỗ chứa chính xác, phihợp với điều kiện tự nhiên và hiện trạng.

3) Nâng cao chất lượng công tác tư vấn thiết kế đảm bảo tính toán đúng phương pháp

và chính xác các trường hợp lũ, bên cạnh đó công nghệ thi công xây dựng hồ đập phải

đảm bảo chit lượng tốt

4) Thường xuyên kiểm tra, duy tu, bảo dưỡng các công trình đập, tran, cổng, giảm

tối đa các sự cố công trình làm ảnh hưởng tới quá trình vận hành của hồ chứa khi lũ

Hình 1.15 Nâng cao chiều cao đập đất hồ chứa nước Dai Sơn, tinh Binh Định

2) Mở rộng cửa trần xà lũ, hạthấp cao trình ngưỡng nhằm đảm báo khả năng thoát Iikịp thời khi lũ vượt thiết kế xây ra,

Ñ

PATA M Paar TRAN

Hin 1.16 Mở rộng cửa trấn xa lũ hỗ chứa nước Khe Xiêm, tinh Nghệ An

12 Một số yêu cầu cia công trinh tháo lt vượt thide kỂ

Do công trình tháo lũ vượt th thời gian đài mới sử dụng một lần và là phương án

nhằm giảm quy mô ten chính nên công trình tháo lĩ vượt thiết kế thường phải

~ Kết cầu không phức tạp,

= Mở ca kip thời khi mực nước hỗ có nguy cơ vượt quá mục nước lũ kiém tra để thionước lũ khẩn cắp nhằm đảm bảo an toàn đập chắn

- Thảo nước tự động, hoặc dé ding vận hành.

~ Không gây ra sóng de doa an toàn đập chắn, đảm bảo an toàn cho hạ du

Chỉ phi đầu tư và chỉ phí vận hành thấp nhất có thể

= Có thể phải chấp nhận bản thân công trình tháo lũ vượt quá thiết kế bị hư hỏng một

phần mỗi khi hoạt động.

1.3 Khái quát về tràn sự cố

Định nghĩa tràn sự cổ

Đi định nghĩa được trên sự cổ th chúng ta hải phân biệt được tri sự cổ hân xã là

sự cổ) và tần chính (tran xả lũ chính)

‘Trin chính là tràn được thiết kế, xây dựng để xã phần chính chủ yêu của một trận lũ

hoặc xả lũ thiết kế hoặc xả lũ xuất hiện với thn suất lớn Phần xd lũ qua tràn chính

chiến tỷ lệ khá lớn Phin còn lại do các trản khác đảm nhận Vậy, phản lũ vượt thiết kế(vượt tiêu chấn thiết kế) mà tần chính không đảm nhận hay tân chính xả không kịp

thì được xả qua tràn sự cổ,

Trân sự cổ là công trình tháo lũ khẩn cấp khi tính toán với lĩ vượt tiều chuẩn thiết kếhoặc khi mực nước lũ tính toán trong hỗ vượt mực nước lũ thiết kế do nhiễu nguyênnhân Khác nhau nhằm đảm bảo an toàn, trính sự cỗ cho hỗ chứa, cũng như các công

trình trong cụm đầu mỗi công trình thủy lợi, thủy điện.

1.3.2, Tiêu chuẩn lũ tính toán tran cb

1.3.2.1 Tần suất lũ tính toán tràn sự cổ

Đăng I4 Tân su ũ nh toán trăn sự cổ cũa một số hỗ đã xây dựng

vt] mamam Tấnsấtàthiếtkế [Tu se

hồ chứa toần tin sự

1 Ì Kê Gỗ- Hà Tĩnh Bạ =015 Tũịch sử năm 1978

2 | Sông Hình - Phú Yên — |P.=05%,Pạ=01 1%

3 | Song Ti — TT Huế 55, Bụ=01 1%

4 | Thanh Lanh Vinh Phúc 0% 13%

5 | Easoup thượng ~ Đắk Lắk | Py=I,0%, Pạ=0,5 _| Lillich sử năm 1935

6 | An Mã Quảng Bình 0% P= 01%

7 | Nữi Cốc = Thái Nguyên 0%, Pụ=05%

| Vue Nỗi Quảng Binh [Pa=L05,Pu=02.

9 | Phú Ninh - Quảng Nam | P„=0,1%, P„=002%

Qua một số hồ chứa đã xây dựng, tin suất lũ tính toán tràn sự cổ có thé tính toán với lũ

lịch sử tin suất lũ kiểm tra, tin suất lồ cực hạn hoặc lớn hơn cắp so với cụm côngtrình đầu mối hồ chứa

Hiện nay, chưa có tiêu chuỖn, quy chuẩn nào quy định về lựa chọn tin suất lũ nh toántràn sự cố Theo điều kiện thực tế tràn sự cổ thiết kế phải đảm bảo cho hồ chứa nước.được an toàn về kỹ thuật trong bất kỳ tinh huồng nao, thỏa mãn yêu cầu kinh tế, phù

"hợp với điều kiện thực tế hiện trạng của hỗ chứa

Theo điều kiện thực tế các hồ chứa đã xây đựng, tiêu chun lũ sinh toán tin sự cổ có

thể được lựa chọn theo các phương ấn rong bảng 1.5

Bảng 1.5 Tin suất inh toán thiết kế trần sự cổ ở đầu mỗi hỗ chứa nước [1]Trị Cấp | TRĐQPVNDE052012 [Chon tin suit P96 Ta tinh toin tin sv ob

CT | Pe thiếtkế | P% kiểm tra | Cách thứ nhất [ Cách thứ hai | Cách thứ ba

1 [Die bgt | "01 003 PME 061 PME

BI: 05 Ol PME 002 PMF 3/0 1 02 PME 0 PME:0,1 +[ M 15 05 PME 02 — [ PME:02

sv 20 10 PME 05 | PME05

17

`Về lâu đãi chọn là tinh toán thiết kế trần sự cổ theo lũ lớn nhất khả năng PME (chon

theo phương án một) là đảm bảo an toàn nhất và yên tâm nhất Nếu chọn theo cách thứ:

ba, thì với công trình cấp II, III, IV, khi phê duyệt dự án, cắp có thảm quyền sẽ quyếtđịnh tin suất lũ tính toán thiết kế trin sự cố

1.3.2.2 Mục nước lĩ hông chế [1]

Mực nước lũ khống chế (MNLKC) là mực nước lũ nào đó giới hạn cao nhất mà các

sông trinh đầu mỗi hd chia làm việc trong trang thái an toàn, VỀ mặt lý thuyết, vượt

qua mức nước đó, nếu không có xả lũ khẩn cấp ngoài phần xa qua tran chính, thì an

toàn của hồ chứa có nguy cơ không đám bảo

'Về mặt lý luận: Khi tính toán thiết kế đã kiểm tra khả năng tháo, đảm bảo an toàn các

công trình với cả mye nước lũ kiểm tra (MNLKT) Do đó có thể chọn MNLKC

MNLKT Nhưng

ứng với các giai đoạn phát triển khác nhau của kinh tế xã hi

suất lũ kiểm tra theo quy định có khác nhau giữa các quy phạm

và sự tiến bộ của khoa

học công nghệ, giữa các công tình trong các thời kỹ xây dựng khác nhau Thực tếchọn MNLKC rit đa dang, da phần léy yêu cầu an toàn của cụm đầu mỗi la chính

Ở Trung Quốc ngoài MNLTK, MNLKT còn có mục nước lũ bảo vệ hd chia

(MNLBV) Có nước chọn MNLKC là MNLTK có nước chọn MNLKC trong khoảng

từ MNLTK đến MNLKT Ở Việt Nam nếu theo lý thuyết cũng có thé chon MNLKCtrong khoảng NMLTK đến MNLKT Chọn MNLKC tới MNLKT, nể

thiết kế đã để cập đến lũ kiếm tra Chon MNLKC là MNLTK, nếu trong tính toán thiết

trong tính toán

kế chưa để cập đến lũ kiểm tra

Bởi tính "đa dạng" trong quá tình xây dựng hồ chứa ở Việt Nam, lại đặt vẫn để an

toàn lên trên hết, nên tùy theo mức độ an toàn thực tế của hỗ và của hạ lưu, chúng ta

chọn cao trình MNLKC thấp hơn MNLKT một mức tương ứng h:

MNLKC=MNLKT-h (1.1)

Voi h chọn từ 0 đến gin bằng hiệu số (MNLKT = MNDBT), Nếu công tình mới xây

dung hoặc ngay từ thiết kế ban đầu đã có trản sự cổ, mức độ an toàn cao, có dự báo lũ

tốt thi chon h có giá trị nhỏ (có thé tới h = 0) iu công trình đã xây dựng lâu, an toàn

thực tế giảm hoặc công trình có quy mô lớn hoặc công trình có dự báo lù với độ chính xác chưa cao thì chọn h lớn.

Khi mực nước Ii trong hỗ vượt MNLKC thi tràn sự cổ làm việc để xã lũ khẩn c

bảo an toàn cho cụm công trình dầu mỗi và hỗ chứa

1.3.3 Cúc chỉ tiêu về yêu cầu tide ké tràn sự cổ

Chi làm việc khi mực nước trong hd vượt mực nước thiết kế, Mực nước lũ vượt thiết

do lũ vượt tin suất thiết kế: do sự cổ cửa van; do hep đường trăn qua nước;

do dự bio không chính xác dẫn đến vận hành hỗ chứa không phủ hợp,

Van hành chính xác, nhanh chóng, thuận lợi va đảm bảo an toàn cho các công trình khác.

Đảm bảo tính mỹ thuật và giao thông chung của cả cụm công trình đầu mỗi hỗ chứa

“Thiệt hại cho hạ lưu là ít nhất khi xả lũ

Phục bồi (nếu có) sau khi xả lũ vượt thiết kế thi đơn giản

“Chỉ phí đầu tr thấp, chỉ phí quả lý nhỏ

1.3.4 Vai tr cña tràn sự cổ trong đầu mỗi hỗ chứu nước

(Qua những nh hình và nguyên nhân như đã nói ở mục 1.22, cho thấy khả năng mụcnước trong hồ vượt mức nước lũ thiết kế là luôn có thể xảy ra bắt cứ lúc nảo vào mùa

lũ, ở bắt kỹ hỗ chứa nước nào

“Trong đầu mỗi công trình hé chứa, tin sự cố có những vai trò sau:

1) Xã là một phần cho tran chỉnh khi mục nước trong hỗ vượt mực nước là khổng chỗ:

2) Ngất phần trên của định 10 thiết kế (khi lũ đến gần hoặc bằng lũ thiết kế) góp phần

giảm quy mô tràn chính hoặc tng hiệu quả của tran chính;

3) Giảm chi phí xây dựng so với phương án xây dựng mở rộng trin chính;

4) Phục hồi tràn sự cổ làm việc bình thường đơn giản, không tốn kém,

1.4 Hình thức kết cầu các loại trần sự cỗ

Hiện nay, đ có rit nhiều kết quả nghiên cứu về tân sự cổ, Dưới đây, tác gi tập hợp

một số loại tràn sự cổ thông dụng trong thực tế

IAL Trầm sự cổ kiễu có cửa van

Tran sự cổ kiểu có cửa van thường có quy mô, cấu tạo giống với tran chính, Cửa van

thường được dùng là cửa van cung, cửa van hình quạt, cửa van túi,

Hình 1.18 Tran sự cỗ ngưỡng thực dụng, cửa van cung,

Loại trần này có đặc điểm kết cấu giống như một trần chính có ea van thông thường

nên nguyên lý hoạt động cũng giống như các loại tràn có cửa van khác Nó được sử

dụng xà lũ vượt tiêu chuẩn thiết kế, xã lã bổ sung, xa It khi trần chính có sự cổ,

14.2, Trần sự cố hidu có cửa van tự động

Trên ngưỡng tràn được bố trí cửa van tự động Cửa van tự động thường là tắm phẳng

quay xung quanh một trục Trục quay của cửa van tự động có thể bổ trí thẳng đứng

hoặc nằm ngang (ở trên, ở giữa hoặc ở ngưỡng) Vật liệu cửa van tự động trong trường.hợp này thường li kim loi, gỗ hay phối hop

Khi mục nước thượng lưu chưa dats mục nước Ii không chế, tổng mô men giữ cửa

van đóng (Mz) lớn hơn tổng mô men ma cứn van (M) lấy với trực quay và khi đồ cửa van đóng, Khi mực nước thượng lưu đạttới hoặc vượt MNLKC thì Mm > My thi cửa vvan tự động mớ, nước lũ được tháo xa khẩn cấp.

1.4.3 Tram sự cổ liễu tràn tự đo

Céng trình Tran sự cổ kiểu tran tự do là loại kênh tran đào trong nén đất đá tự nhiên.

Cao trình ngưỡng trần đặt trong khoảng từ MNDBT tới cao tình mực nước lũ khổngchế, Đầu ngưỡng tràn có thể được gia cổ bằng đá xây hoặc không gia cố để hoàn toànbing đất dé tự nhiên, hay cũng được làm kiên cổ

Hình 1.20 Mặt cắt tran được gia cổ bằng đá xây (hỗ Thanh Lanh ~ Vĩnh Phúc)

Đối với tran tự do thì tràn sự cổ đã tham gia tháo lũ Khi mực nước thượng lưu trần

chưa đạt mục nước thiết kế.

1.4.4, Trin sự cỗ kiểu tràn tự do dich dive (labyrinth)

‘Trin dich đắc thường được làm bằng bê tông Nó la loại trăn bê tông trong lực hay trầninh rộng mà trên ngường tran được làm theo hình gấp khúc (dich dic) nhằm kéo dài

đường tràn nước dài hơn tran thẳng có cũng khẩu độ,

Hình 1.21 Ngường trin dich dic

Đồng chảy qua đập tran labyrinth có những đặc điểm khác biệt so với đồng chiy qua

đập trần đỉnh thẳng Với trần đỉnh thẳng tat ca các đường dòng vuông góc với đỉnh

trần và là đồng chảy 2 chiễu, Với tần labyrinth được đặt không vuông góc với dong

chày, các đường dòng là 3 chiều (hình 1.23),

Đặc diém của đập tần abyrinh có dang phẳng, tuyễn tần không thẳng nhưng sự thay

đổi có tính chu kỳ theo dạng tam giác hoặc hình thang,

Chính những hình dang này to sự phức tạp cho chế độ thủy lục Lưu lượng tháo qua

đập tran labyrinth tăng tuyển tính với việc tăng chiều dài tràn khi cột nước thấp Ở

thượng lưu, khi cột nước tăng, kiểu dòng chảy tháo qua đập tràn bi¿ thiên theo 4 giải đoạn cơ bản sau: Không áp, bá „ chuyển tiếp, có ấp

1.4.5 Trần sự cỗ kiểu mước trần qua din đập đắt gây vỡ

Trên ngưỡng tran (có thể được gia cổ hoặc không gia cổ) có bổ trí một đập đắt tạm gọi

là đập dit tự vỡ Binh đập đắt tự vỡ không cao hơn cao trình mực nước là không chế

(MNLKC) ở thượng lưu

"Với đập đất trên ngưỡng tràn có quy mô lớn (cao hơn 5m) thi đập đắt bao.

Khối thượng lưu và khối hạ lưu Khối thượng lưu dim bảo điều điện c

định khi chưa có lũ vượt thiết kể, thường được đắp bing đắt sét thông thường như loại

kí đập đất thông thường Khối hạ lưu cũng đảm bảo fn định khi chưa có lũ

vượt th kể, nhưng khi có lũ vượt thiết kế, nước tràn qua đỉnh đập thì phần hạ lưu

phải xói dẫn và gây vỡ cho cả đập dit, vì thế phần hạ lưu thường được đắp bằng đất

nh 1.22 Tran sự cố ki nước tran qua định đập đất gây vỡ (cao hơn Sm)

"Với đập đất trên ngưỡng tran có quy mô nhỏ (chiéu cao nhỏ hơn Sm) thi đập chỉ là một

khối Khi nước trin qua định dip, sẽ gây xói dẫn mái dip và dẫn đến vỡ dip,

puss 0 pus

Hình 1.23 Tràn sự cố kiểu nước tran qua đình dp đắt gây vỡ (thấp hon Sm)

"Nước tần qua đình đập, gây xói mái bạ lưu Xói din ra từng bước din đến thân đạp

đất rên ngưỡng trần vỡ hoàn toàn và trần sự cổ làm việc với khả năng tháo lớn nhất

1-46 Trin sự cổ iẫu đập đắt gây vỡ bằng năng lượng thube nỗ

Đặc điểm kết cầu trần sự cổ kiểu dip đất gây vỡ bằng năng lượng thuốc nỗ về cơ bản

giống như các đập dit khác, Điễu khác là wong thân đập bổ tr hệ thống lỗ mìn hoặcbuồng min để khi cin thiết nạp thuốc nd, kích nổ theo phương pháp hiện đại gây ver

đập Thuốc nỗ có thé được nạp vào lỗ min từ trên mặt đập hoặc đi theo đường riêng

vào mái hạ lưu, đặt thu te min nỗ trong các bui ở thân đập.

gân hs

Hình 1.24 Tran sự cổ kiểu vỡ dip đắt bằng năng lượng thuốc nổ

Tran sự cổ kiểu đập đắt gây vỡ bing năng lượng thuốc nỗ hoạt động trên nguyên tắcsir dụng năng lượng thuốc nỗ bằng các phương pháp nỗ min hiện đại gây vỡ đập tam

trên ngưỡng tần.

1.4.7 Tran sự cé kiểu gia tái bằng nước gây vỡ đập đất tam

Trên ngưỡng có bố tr một đập tam bằng vật liệu địa phương, thưởng là đập dit Phinhha lưu của đính đập có tường chin tạo bể chứa nước gia tải Ở đáy đập có lớp kẹp cát

tạo mặt trượt Trên dinh có bổ trí ác ông xiphông ăn thông với bể chứa nước gi ải

6 chân tường chin phía ha lưu của bể gia ti cổ bổ tí lỗ thoát nước mưa

1.48 Trần sự cổ kiẫu dẫn xói gây vỡ đập đắt

Loại trần này trên ngưỡng có bổ tri một đập đất tạm thời bằng vật liệu dia phươngPhin hạ lưu được làm bằng vật liệu đễ gây xó tồi (hưởng là khổi cáo, phía rên giápđảnh đập có bổ trí các xi phông Miệng cửa vào xi phông đặt ngang với mực nước lũkhống chế

Khi mực nước thượng lưu vượt mực nước là không chế, nước chảy qua các

ra mái hạ lưu gây x6i mái đập hạ lưu đến khi đập mắt ôn định và phá vỡ kết cầu để xã

1.4.9, Trin sự cổ kiều cầu chỉ

“Trên ngưỡng tràn bé trí các cau kiện chắn nước rời rạc nhưng kín nước Các cấu kiện

này có kích thước như nhau hoặc khác nhau Giữa chúng với nhau và giữa chúng với

ngưỡng trần có thiết bị đệm kín nước.

Khi mye nước lũ trong hỗ đến mực nước lũ khống chế, cấu kiện (cầu chì) này bị lật

xuống nhờ đó mà tháo được Hi khẩn cấp Sau mỗi lần hoạt động cần khôi phục lạ khối

cầu chi nay.

1.3 Vấn đề đặt ra và hướng nghiên cứu

Với các dang kết cấu trân sự cổ đã nêu ở mục 14, nhiều kiểu trần đã được nghiên cứu

và ứng dụng vào thực tẾ ở nước ta Hiện ti, các trin sự cổ đã xây dựng hoạt độngđúng chức năng, nhiệm vụ đảm bảo an toản cho hồ chứa Đập dâng ở các hồ chứa chủ

ya là đập đất, địa hình ở các hỗ chia chủ yếu là đối núi, yên ngựa phù hợp với điều

kiện xây dựng đập trin sự cố kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập đất tạm Bên cạnh đó.

dập trin sự cổ loại này trong đầu mối hỗ chứa nước chưa được nghiền cứu nhiễu, chưa

ấp dung vào thực tế ở nước ta Trong luận văn này tic giả đề xuất nghiên cứu giải

pháp tràn sự cổ kiểu gia ti bing nước gây vỡ đập đắt tạm cho đầu mỗi hỗ chứa nước

da trên những nghiên cứu đã néu ở mục 1.4.7 Trong đó, cần chi trọng các vin db

25

1) Nguyên lý làm việc, tự vỡ của đập đất tạm trên trân khi mực nước lồ trong hồ chứa

vượt mức không chế, tập trung giải quyết những bài toán sau, Bài toán 1: tìm hệ số

mái hạ lưu my đảm báo đập đất tạm không vỡ khi chưa edn vỡ, Bài toán 2: xác định

thước bé gia tải, Bài toán 3: Tìm số lượng và đường kinh ống thoát nước mưa,

Bài toán 4: Xác định kích thước và số lượng ông Xi phông dẫn nước gia tải,

2) Khả năng thio của trên sự hop giữa tin sự cỗ và trần chính;

3) Quy trình vận hanh, bảo đưỡng tran sự cỗ kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập đất

tom:

4) Khả năng phục hồi sau lũ

1.6 Kết luận chương 1

1) Qua thực trang hồ chứa nước ở nước ta, nhận thấy sự cổ xảy ra đối với hồ chia

nước mà nguyên nhân do lũ vượt thiết kể ngày cảng nhiều Chủ yéu là trên các hồ

chứa đã xây dựng nhiều năm, xuống cấp, thiết kế theo tiêu chuẩn cũ không phủ hợp,

với đi kiện thời tiết hiện tại.

2) La vượt thiết kế xuất hiện trên nhiều hd chứa trong những năm gần đây với nhiễunguyên nhân khác nhau Xây dựng tràn sự cổ là một trong những giải pháp an toàn cho

thứa nước khi xây ra lũ vượt thiết

3) Tran sự cổ là một trong những biện pháp công trình chủ động nhằm đảm bảo an

toàn cho hỗ chứa, trình mọi khả năng làm mắt an toàn dip trin, cổng, nhà may thủy

điện, trong cụm công trình đầu mỗi và tránh thiệt hại cho hạ lưu Giải pháp đầu tư.

inh,

xây dựng tràn sự cỗ mang lại kinh tế hơn so với đầu tư xây dựng nâng cấp tran ct

at Kết qua nghiên cửu về trần sy cổ và được ứng dụng trên nhiềuchia ở nước ta Trong luận văn nay, tác giả nghiên cứu tràn sự cỗ kiểu gia tải bằng

mn nay, đã có nh

nước gây vỡ đập đất tạm Tran sự cổ kiễu gia ti bằng nước gây vỡ đập đất tạm hiện

nay chưa được nghiên cứu và áp dung vào thực tế nhiều Đây sẽ là cơ sở lý thuyết để

iễu gia tả bing nước gây vỡ đập đất tam cho các công

ấp dụng thiết kế trân sự cố

trình hồ chưa hiện nay.

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TRAN SỰ CÓ KIEU GIA TAI BẰNG NƯỚC

GAY VO DAP DAT TẠM

2.1 Giới thiệu tran sự cổ kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập đất tạm.

‘Trin sự cổ kiểu gia tai bằng nước gây vỡ đập đất tạm là kiểu trần mã trên ngưỡng có

bổ tf một đập đập đắt tạm, cao trình đình đập đắt tạm thường lớn hơn mực nước lũ

khống chế Phan hạ lưu của đỉnh đập có tường chắn tạo bể chứa nước gia tải Ở đáyđập hạ lưu có lớp kẹp cất ạo mặt trượt Trên đỉnh có bổ tr các ống xiphông ăn thôngvới bé chứa nước gia tải, cao độ miệng ống xi phông thường nhỏ hơn mực nước lũkhông ché, Ở chân tường chắn phía hạ lưu của bé ga tải có bổ trí lỗ thoát nước mưa để

thoát nước mưa đọng lại trong bé gia ti, tránh hiện tượng đập vỡ khí chưa edn thiết

Hình 2.1 Cấu ạo trăn sự cổ kiễu ga ti bằng nước gây vỡ đập đắt

Khi mực nước thượng lưu vượt miệng ống xi phông chảy vào bể gia tải Nước trong bể

gia ải dang tới một độ cao nào đó sẽ gây mất ôn định mái hạ lưu từ đồ gây vỡ đập.

2.2 Sơ đồ bỗ trí tràn sự cổ kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập đẤt tạm

Trong tổng thể đầu mồi hồ chứa có đập chính, công lay nước, tràn xả lũ thì cần tìm địabình vùng nào để bổ tí trần sự cổ mà khi vỡ đập đắt tạm thì ngưỡng tin côn lại không

thấp hơn mực nước dâng bình thường.

(Chia trần sự cổ i ing nước gây vỡ đập đất thành 2 phần: phin trần va phingia tải

dập đất tạm Để chọn vị tr trần sự cổ kiểu gi tả bằng nước gây vỡ dập đất tạm phù

"hợp thì phải thỏa mãn cả 2 phần đó (trin, đập đất tạm)

Đập đất tam thường bổ tí ở địa hình yên ngựa, địa hình cao so với long hỗ để giảm

khỏi lượng đắp đập, địa chit nén đập có khả năng chống thắm tốt, đảm bao điều kiện

én định cho đập.

bộ

“Trân nên đặt trực tiếp trên nén thiên nhiên én định, đảm bảo điều kiện địa hình không

qua cao, quả thấp hay quá hẹp, quả rộng để đảm bao điều kiện giảm tối thiểu khối

lượng thì công và tháo nước đạt yêu cầu theo thiết kế

[Nur vậy, để đảm bảo thuận lợi cho cả phần trin và phin đập đt thì Tran sự cổ kiểugia tải bằng nước gây vỡ đập tạm dat thường bố trí ở yên ngựa, hay tại đập phụ, hoặcsườn đồi gin khu đầu mỗi, Trong thực tẾ người ta côn ủi cả sườn đồi rộng lớn để làm

Nguyên lý làm việc chung của tn sự cổ trong đầu mỗi hỗ chứa nước là khỉ mực nước

trong hồ chứa vượt mye nước lũ thiết kế thì một phần nước trong hỗ chứa sẽ được xả

«qua trin sự cổ, Với trần sự cổ kiểu gia ti bằng nước gây vỡ dip đất tạm cổ các bước

làm việc như sau

1) Mực nước trong hỗ chứa tăng từ mục nước là thiết k lên mực nước lũ vượt thiết kế

dâng để thiết kế tr sự cổ tước ở hỗ chứa chảy qua xi phông vào bể gia tải

: LZ

4 aN

Hình 2.5 Mực nước trong hi chứa ting, nước bit đầu vào bể gia tải

2) Mực nước trong bé gia tải ạt đến mực nước thiết k, cung trượt trong đập đắt tạm

xuất hiện

Hình 2.6 Giả thiết cung trượt xuất hiện trong đập dat 3) Hur hỏng xuất phát từ cung trượt làm mái hạ lưu sat lở từ đó gây vỡ đập đắt tạm.

+

Hình 2.7 Đập đất tam vỡ mái hạ lưu

4) Khi đập đất tam bị vỡ và các vậtliệu kim đập bị nước cuốn trôi v8 hạ lưu thì tn sự

cổ làm việc xa nước lũ trong hỗ chứa

2»

Hình 2.8 Nước lũ xã qua ngường trăn sự cổ3.4 Xây dựng mặt cit trần sự cố kiễu gia tải bằng nước gây vỡ'

2.4.1 Chom mục nước lã khống chế cho tràn sự cổ kiễu gu

‘tip đắt tạm.

Nhu mục 1.3.3.2 đã nói, mực nước lũ khổng chế tinh theo công thức sau

MNLKC= INLKT = Với h phụ thuộc vào hiện trạng an toàn của hỗ chứa Không phụ thuộc vào hình thức.

loại trân sự cố, Nẵu công tình mới xây dựng hoặc ngay từ tht kế ban đầu đã có trần

).

"Nếu công trình đã xây dựng lâu, an toàn thực tẾ giảm hoặc công trình có quy mô lớn

sa cổ, mức độ an toàn cao, có dự báo lũ tốt thì chọn ho giá tí nhỏ (Có th tối h

hoặc công trình có dự báo lũ với độ chính xác chưa cao thi chọn h lớn

2.4.2, Xây dung mặt cắt cơ bài

Như trên đã nói, ta chia tràn sự cổ kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập đất làm 2 phần

chính là phần đập trần và phần đập đắt tạm Nên ta xây dựng mặt cắt cơ bản cho 2

thành phần này.

2.4.2.1 Xây dụng mặt cắt đập tràn

«a, Hình thức ngưỡng trần:

‘Vé cơ bản, dip tràn có 3 loại là: Đập trin thành mỏng, đập tràn mặt cắt thực dụng, đập

tràn đình rộng Tùy thuộc vào địa hình, địa chất xây dụng và yêu cầu xã lũ để lựa chọn

hình thức ngưỡng tràn hợp lý.

Để đảm bảo mặt bằng giảm diện tích xây dựng công trình, người ta thường, xây dựngđập đất tạm trên ngưỡng đập trăn luôn Nhu vay, ngưỡng trần thường có kết cấu bằng

phẳng Do đó, ip tran đình rộng thường được lựa chọn trong xây dựng trần sự cổ kiểu gia tải bằng nước gây vỡ đập đất tạm,

Với dip trăn được xây dựng trên nên đất cỏ khả năng chống xối tốt thi chỉ cin gia cổdầu ngưỡng, còn với đắt nền yếu dễ xi lờ thì phải gia cổ hết cả ngưỡng tr,

"Đập tràn dinh rộng có chiều dai L, nằm tong khoảng: (2+3)H <L, <(8+10H [3]

ĐEN 777

Hình 2.9 Cắt dọc nguéng tràn định rộng gia cổ đầu ngưỡng

Hình 2.10 Cắt dọc ngưỡng trin dinh rộng gia cổ toàn ngưỡng

ap trân đình rộng là đập tran có đỉnh nằm ngang với Lạ >(223)11 (đình 29 và hình

2.10) Trong thực té, tị số L, của đỉnh nằm ngang thường được lấy trong giới hạn (3=10)H Với trị số L, quá lớn (L, >> H) thì phải xem dòng chảy trên đỉnh đập, như chảy trong kênh đây nằm ngang,

© Chia rong ngưỡng tri sự cỗ (B)

Khi đã có tai liệu lũ ứng với tin suất 10 tinh toán tràn sự cổ, trên cơ sở chon cao trình

ngưỡng trin và MNLKC sẽ xác định được chiều rộng trin sự cổ, Có thể có những bài

toán sau [1]

ễt kế ban đầu cùng trin chính xả

li với PM% sự cố, lũ PMP)

Bài toán 1: Xác định el tông trần sự

lũ vượt thiết kế (là một trong số lũ kiểm tra, lũ lịch s

Giả thiết chiều rộng nước qua tràn sự cổ (Bx), h toán điều tiết 10 với sự kết hợp trànchính và tràn sự cổ Từ đó có được mực nước lũ trong hỗ tương ứng với B trằn sựgiả thiết Lập quan hệ giữa B, với MNL; ứng với MNL bằng MNLKC ta có chiều

rộng tran nước sự cổ (B ) cần tìm.

Bài toán 2: Xác định chiều rộng tràn sự cố ngay từ thiết

lath

kế ban đầu cùng tràn chính xa

kế, nhưng tràn chính có cửa van bị sự có.

ch giải bai toán này như đối với bài toán 1, với chú ý chiều rộng trần nước ở rằnchính thực tế để tinh toán là tổng chiều rộng của các cửa trần hoạt động bình thường(có trừ đi chiều rộng các cửa được giả thiết bị hư hing hoặc bị sự cố)

Bài toán 3: Xác định chiều rộng tran sự cổ, khi tràn chính đã xây dựng để cả hai ứ

vượt thiết kế (1

củng xa kiểm tra, lũ lịch sử, lũ với P% sự cổ, lũ PME)

\Vé nguyễn tic tính toán cũng như bãi toán 1 Sự khác nhau chi ở chỗ chọn trăn sự cổ

với nhiệm vụ như thé nào cho phủ hợp và chiễu rộng tin nước của tràn chính đã biết

Bài toán 4: Xác định chiều rộng tran sự cố, khi tràn chính đã xây dựng có cửa van bị

sự cổ, ứng với lũ

Cách giải các bài toán có dạng bai toán 4 như đổi với bai toán 2 kết hợp với bai toán 3,Đối với một công tình cụ th, bề rộng trần sự cổ được chọn là giá t lớn nhất trongkết quả của các bai toán trên tương ứng,

Bài toán 5: Bai toán kiểm tra, với tràn sự có, tràn chính đã có; với một con lũ nao đó

hoặc với một sự cổ nào đỗ của tràn chính, cần xá định mục nước lĩ trong hồ từ đồ kết