Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình Thủy: Nghiên cứu sự xuất hiện xói hạ lưu đập dâng tràn tỉnh Sơn La và giải pháp khắc phục

LỜI CẢM ON

Tác giải xin bảy tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Phạm Ngọc Quy đã tận tinh giúp đỡ để tác giả hoàn thành luận văn này,

‘Tac giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Sở Nông nghiệp và PTNN Sơn La,

Công ty cỗ phần tư vấn xây dựng thủy lợi Sơn La và Trường Cao đẳng Sơn

La đã tạo điều kiện thuận lợi dé tác giả nghiên cứu và thu thập tải liệu phục vụ cho luận văn này.

Tác giả xin lòng biết ơn đến gia đình và bạn bẻ đã ủng hộ, khuyến khích và chia sẻ mọi khó khăn để tác giả hoàn thành tốt chương trình học tập và nghiên cứu.

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô phòng Đảo tạo đại học và sau đại

học đã tạo điều kiện thuận lợi dé tác giả được trình bày luận văn này.

Tác giảLường Khắc Kiên

BAN CAM KET

Học viên Lường Khắc Kiên cam kết rằng Luận văn Thạc sỹ kỹ thuậtvới tên đề tài: “Nghiên cứu sự xuất hiện xói hạ lưu đập dâng tràn tỉnh Sơn.La và giải pháp khắc phục” được học viên lựa chọn và nghiên cứu là côngtrình của cá nhân học viên.

MỤC LỤC

Mỡ dầu 1

'CHƯƠNG 1 TONG QUAN VỀ XÓI 6 HẠ LƯU DAP DANG TRAN 3

1.1 Tổng quan về đập đãng trần 3 1.1.1 Khái quit về dip ding trần 3 1.1.2 Phân loại đập dang tràn 3

1.1.3 Tình hình xây dụng đặp ding trần hiện nay ở Việt Nam 6 1.2 Tiêu năng sau đập dng tràn 1

1.2.1 Khái quit chung vé tiêu năng 7 1.2.2 Các hình hie tiêu năng 7 1.2.3 Đoạn sau sân tiêu năng “ 1.2.4 Với các đập không có thiết bị tiều năng 16 1.3 X6i sau đập đăng trần l6 1.3.1 Khải niệm, 16

1.3.2 Quá trình xói có thé chia làm ba giai đoạn 7

1.3.3 Nguyên nhân xối sau đập đâng trin l 1.4 Những kết quả nghiền cứu về x6i ở trong nước và ở ngoài nước 19 1.4.1 Những kết quả nghiên cứu về xôi ngoài nước » 1.4.2 Những kết quả nghiên cứu véx6i tong nước 3 1.4.3 Đánh giá và nhận xét chúng về tính bình nghiền cứu xi 26 CHUONG 3: HIỆN TRANG DAP DANG TRAN VA XÓI HẠ LƯU DAP DA ‘TRAN Ở TINH SON LA 28 2.1 Điều kigm tw nhiên, dn sinh kính t 2 3.11 Viiđịylý 3

3:12 Đặc diém địa hình 2

3.13 Đặc diém dia chất 2» 2.1.4 Thâm phủ thực vật »

2.1.8 Bie điểm khí hậu 2

3.16 Đặc diém thủy văn a1 3.1.7 Điều kiện dan sinh kinh tế 3

2.2 Hiện trang thuỷ lợi và đập ding tân 3

2.2.1 Hiện trang thủy lợi 3

2.2.2 Hiện trang đập ding 35

2.3 Phân loại hình thức x6i sau dập đãng tràn 36

2.4 Sự xuất hiện xói sau đập dâng trin 3 2.5 Đánh gid xối sau đập đăng tràn 40

2.5.1 VỀ ảnh hưởng của x6i đến hiệu quả sử dụng 40 3.5.2, VỀ ảnh hưởng của x6i đến an toàn đập, 4

3.2 Tinh toán, đánh giá hả năng xuất hiện sốï theo ác yếu tổ khác nhan 2 3.2.1 Khả năng xuất hiện xôi từ các yếu tổ đị hình 2

3.2.2 Kha năng xuất hiện xói từ các yếu tổ thủy văn 53 3.23 Khả năng xu hiện x6i từ các yếu tổ thủy lục 3

3.24 Khả năng xuất hig xôi từ yếu tổ địa chất nền “

3.25 Khả năng xuất hiện xó từ biện pháp công trình 55 3.3 Nguyên ắc chung của các giải pháp phòng x6i 56

3.4 Che giải php phòng chống xói 7

3.4.1 Giải pháp giảm chênh lệch mực nước thượng hạ lưu 37

3.4.2 Sử dung các bậc nước ty nhiên để nỗi tiếp và tiêu năng phòng xói 6 3.4.3 Gia cố cứng hoa sin sa tăng khả năng phòng xối của nền 66 3⁄44 Kéo dài tường bên phông xó cho hình thức tri qua cả vai đặp “ 3⁄45 Tang cường quan rắc và quản lý công inh n CHUONG 4 ĐÁNH GIÁ XÓI VA BIEN PHÁP KHÁC PHỤC XÓI SAU DAP DANG TRAN NA NGỰU 2

4.1 Giới thiệu chung về công hình kì

441,1 Vị rítrí công trình n 4.1.2 Các thông số cơ bản theo thông số xây dung năm 1994 T2

4.1.3 Các hang mục công trình n

42 Điều kiện tự nid

4.2.1 Đặc điểm địa hình 4.2.2 Đặc điểm địa chất

4.2.3 Đặc điểm khí lượng thủy văn

{din sinh kinh tẾ ving công tình

4.24 Điều kiện xã hội, dân sinh kinh tế vùng dự án

43 Quá trình xây đựng và hiện trạng thủy lợi Nà Ngựu 43.1 Quả trình xây dựng

43.2 Hiện trang công trình,

44 Các phương án sửa chữa và ning cắp đập Nà Ngựu

48 BE xuất và tinh toán khắc phục x6i 43.1 Sự thi khốc phục xói -452 Các phương ân phòng chống xối 4.5.3 Tinh toán cho ác phương án

46 Phân tích và lựa chọn phương án khắc phục xôi

4.6.1 Phương an 4.62 Phương án2

4.7 Kết luận lựa chọn phương ân KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ

1, Những kết qua đạt được của luận văn

3 Những tint của luận văn

3 Các hướng nghiên cứu giải quyết tint

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ink 11: Đập có lưu lượng trăn qua vai

Hình 1.2: Đập có lưu lượng trân toàn bộ qua phẳn tràn 10 Hình 1.10: Dip tin ZicZđc

11 Hình 1.11: Sơ đỗ tinh toán độ sâu đào bể tiêu năng 12.Hình 1.12: Sơ đồ tinh toán chiều cao trởng iều năng T3,Hình 1.13: Sơ đồ tin oản bề tưởng kết hợp

14.Hình 1.14: BẺ tiêu năng kiểu I 15.Hình 1.15: Bé iêu năng kiể IL

16 Hinh 1.16: Sơ đồ tin tod gu năng mặt

17.Hình 1.17: Các dang phễu

18.Hình 1.18: Các dang mỗ nhám trong lòng máng dẫn

19.Hink 1.19: Các dang md tiga năng tong b và nghường tiga năng

20.Hinh 1.20: Dim tiêu nang

21.Hình 1.21: Thiết bị hướng đồng vio bé theo Fomitrev

# “ae

22 Hinh 1.22: Thiết bị hướng ding vào bé theo Karaulov

23.Hình 1.23: Phân bổ lưu tốc và đồ thị lưu tốc cho phép không xói đoạn sau nước

24.nh 1.24: Đồ thị quy luật biến đồi của k

25-Hình 1.25: Phin bổ lu tắc ở chân công trình và sự hình thành xói

26.Hinh 1.26: Xói hạ lưu đập không có thiết bị tiêu năng. 21-Hình L27: Xói hình thành

‘x6 chưa ảnh hưởng đến sự an toàn của đập 28.Hình 1.28: Xói hình thành đối với đập.

hợp, hỗ xôi ảnh hưởng dn bể te năng

29h 1.29: Sơ đồ tin toán đập xả mặt kết hợp xa đấy

30.Hinh 1.30: Đường quan hệ giữa chiề

kết hợp xã diy

với đập tính toán tiêu năng, tính toán xói phủ hợp,

toán tiêu năng, tính toán xói không phủ

u sâu hồ xói và mực nude hạ lưu đập xả mặt

31.Hình 1.31: Sơ đồ tính toán x6i sau tràn qua đập có cột nước trân tự do

32.Hình 1.32: Đường quan hệ giữa tinh toần theo công thức 19 và đo đạc thực nghiệm,

33.Hình 1.33: Đường quan hệ giữa dung ích hồ xói và chiều sâu mye nước hạ lưu

34.Hình 1.34: Hồ xi theo Khatsuria cho dip tiêu năng phễu mũi liên tục

35 Hình 2.1: Đồ thị biểu din phân loi đập hiện tang sử dụng đạp36.Hình 2:2: Đỗ thị biễu diễn phân loại theo kết cầu đập

3T-Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn phân loi dp theo hình thức tháo nước 38.Hinh 2.4: Đỗ thị biểu diễn phân loại đập bình thức tiêu năng

30:Hình 2.5: Sơ đồ hồ xôi su công trình tháo nước không có sân tiêu năng,

40.ttinh 2.6: Sơ đồ hồ xối sau công trình thio nước cổ bé du năng, với dO Z dx -41.Hình 27: So đồ hồ xối sau công tinh tháo nước có bs tiêu năng, với do = dy 42 Hình 3.3: Mặt bing đập cong

43 tin 3.4: Mặt bằng dip xiên

-44,Hình 3.5: Đập tin ngưỡng "phím piano”; loại A và loại B 45.Hình 16

-46,Hình 3.7: Dòng chy chuyển từ đồng xiế ở bậc sang bé tiêu năng tự nhiên

-4T.Hình 38: Chi tết kích thước bể tự nhiên

-48.Hình 3.9: Mặt cất đọc bậc nước và bé tự nhiền

-49 Hình 3.10: Hình thức gia cổ cứng sin sau 50.Hình 3.11: Hình thức gia cổ vật liệu nên

51.Hinh 3.12: Chính điện thượng lưu đập hình thức trăn qua vai

52.Hinh 4.1: Cit doc hiện tang đập đầu mối Na Ngựa

53.Hinh 42: Gia cổ sân sau đập Na Ngựu bằng ro thép xếp đã hoe

“54-Hình 43: Gia cổ tưởng sin sau và vai đập Nà Ngựa bằng 19 thp xếp đá hộc 55.Hinh 44: Đập ngưỡng Piano loại PK-A.

56.tlinh 4.5: Hình thie gia cổ tường và vai hạ lưu đập

DANH MỤC CÁC BANG BIEU

Bảng 1-1 So sảnh sự sai khác giữa thực té và tính toi Bảng 21: Lượng mưa 1 ngày lớn nhất

Bảng 22: Lưới tram thủy vin

Bảng 23: Đặc rừng thông đồng chảy lũ lớn nhất năm tạ các trạm,

Bảng 24: Bing phân loại theo hình thúc x6i Bảng 2.5: Bing phân lại xi theo độ đốc lưu vực

Bảng 2.6: Bang phân loại xsi theo độ đc lòng sông

Bảng 2-7: Bảng tinh kiểm triều năng trước kh bị ối bạ lưu Bảng 28: Bảng inh kiểm tr tiêu năng sau kh ị xố hạ lưu

Bảng 29: Tông hợp kết quả tinh toán ôn định Theo EM 1110-2-2200cho đập Nà Ngựu Trường hợp khỉ đập chư bị xôi

11 Bảng 2.10: Tong hợp kết quả tinh toán ổn định Theo EM 1110-2-2200 cho đặp Nà Ngựu Trường hợp khi đập đã bị xói

12, Bang 2.11: Bảng tính toán n định dip heo TCVN 285-2002 cho đập Nà Ngụu,

“Trường hợp khi đập chưa bị xói

13, Bảng 2.12: Bing tính toán ôn định đặp theo TCVN 285-2002 cho đập Na Ngưu,

“Trường hợp khi đập bị xsi

14, Bảng 2.13: Bảng tính toán xối cho đặp Nà Ngưu

15 Bảng 2.14: Bảng tính toán xói cho đập Nà Xá - Phù Yên.

16, Bảng 2.15: Bảng tính toán xó cho đập Co Muỗng - Bắc Yên 17 Bảng 2.16: Bảng tinh toán xói cho đập Hudi Tưng - Quỳnh Nha 1 Bảng 2.17: Bang tính toán xói cho đặp Nà Rin - Sép Cập

19, Bảng 3.1: Bảng tính toánxối khi tính đến ảnh hướng của độ đc lòng sông bạ lưu

20 Bảng 32: Bảng ính toán xó kh inh đn sự tăng của lưu lượng tháo qua dip

21, Bảng 33: Bảng inh toán xói kh inh đến sự tăng của cột nước trin 22: Bảng 34: Bing tính toán xói khi xét đến yêu tổ đắt nền

23, Bing 3.5: Bang tính toán xôi khi trân có hinh thức tho 1 qua cả rin và vai đập

24, Bảng 3.6: Bảng tinh toán x6i khi xét đến chieu di đoạn gia cổ

25, Bảng 3.7: Bảng inh toán kiểm trả khả năng tháo cho dp Na Ngựu theo phương én

đập cong so sinh với đập thing

26, Bing 38: Bảng tính toán so sinh xói theo hả năng tháo của đập cong vi đập thing

27 Bảng 3.9: Bang tính toán kiệm tra khả năng thảo cho đặp Nà Ngựu theo phương ân

đập xiên góc 25” so sánh với đập thẳng.

28 Bảng 3.10: Bảng tính toán so sánh x6i theo kha năng tháo của đập xiên với đập.

29, Bảng 3.11: Bảng tinh todnKiém tra khả năng tháo cho đập Nà Ngự theo phương án dip có ngưỡng PKA,và hình thức biện ti

30, Bảng 3.12: Bang tinh toán xôi theo khả nang tháo của đập có ngưỡng PKA và hình thức hiện ti

31 Bảng 313: Bang tinh toán phỏng x6i bằng bậc nước tiêu năng tự nhiễn cho đặp Bản Dâm

32 Bing 3.14 Bảng tinh toán Xét đến sự tng của kích hước vật iệu nỀn

33, Bảng 315: Kết quả tinh oán ác thông số cho dp bin Dâm ~ buyện Sip Cop

34, Bảng 3.16: Kết quả nh toán xói cho phần tháo qua tin của đập bản Ddm ~ huyện Sop Cập

35, Bing 3.17: Kết qua tinh toán xó cho phần tho qua vai eda đập bản Dm - huyện Sắp Cập

36 Bảng 4.1: Các hạng mục công trình Nà Ngựu (xây dựng năm 1994)

37, Bảng 42: Bang tinh thử dn lưu lượng que vai, lew lượng qua đập Nà Ngự hiện

38, Bing 43 Bảng tin toán chon lưu lượng tinh tiêu năng cho đặp Nà Ngưu hiện trạng

39, Bảng 44 Bảng nh on tinh iu năng cho dip Na Ngưu hiện trạng

40, Bảng 4.5 Bảng ket quả tính toán xối sau đặp ding Nà Ngựu

41, Bảng 46 Bảng ket qu tính toán xôi sau dip dng Nà Ngự sau gia cổ 42, Bảng 47 Bảng kết quả tính toán Xối vai đập ding Nà Ngưu sau gia có 443, Bang 48 Bảng tinh thi dẫn lưu lượng qua vai, gua đặp ngường Piano PK-A

“4, Bảng 4.10 Bảng kết qua tính toán xói vai đập ding Ni Ngựu sau gia cổ 45, Bảng 4.11 Bảng ông hợp các kết quả tính xói phương án |

46, Bảng 4.12 Bảng tổng hop các kế quả tính phương án 2

1 Tính cấp thiết của đề tài

Việc xây dựng công trình trên sông đã làm mắt cân bằng của lòng dẫn và có.

thể gây xói lở ở hạ lưu Xói xuất hiện ngay chân công trình, nơi có lưu tốc rất lớn lại phân bổ không đều, nơi có mạch động lưu tốc và áp lực lớn

Hiện nay việc nghiên cứu về xói ở hạ lưu công trình đã được nhiều nhà. nghiên cấu thuỷ lự, thuỷ công ở trong nước và nước ngoài nghiên cứu đã thu được những kết quả nhất định Tuy nhiên việc nghiên cứu về xi ở sau công tein tháo nước là một hiện tượng phức tạp và phụ thuộc vào rt nhiễu yéu tổ về khách quan và cả chủ quan

Son La nơi có đị hình bị chia cắt rt sâu, sườn núi trở nên đốc lớn, Sông subi tại diy có có độ dốc lớn và lưu tốc dòng chảy lớn, lưu lượng có biên độ dao động

lớn, ị là vùng thường xuyên xuất hiện lũ ống, 18 quết Do những yếu tổ tự nhiên

như nên hiện tượng xói lỡ ở đây diễn ra thường xuyên va phức tạp, đặc biệt là Xói ở sau công trình tháo nước, Đặc biệt do nguồn kinh phí han hẹp bay kinh phi 'm tỷ trọng quá lớn làm công trình không hiệu quả nên nhiễu công trình đã sử dụng phương dn có xả một phần lũ qua vai, coi

phần vai tràn là một tràn sự cổ hay tràn phụ, tuy nhiên hình thức này sẽ dẫn đến.

hiện tượng x6i lờ mạnh cả phần hạ lưu đập và phần vai dip Tuy nhiên biện pháp công trình nay chưa được nghiên cứu cụ thé và chưa có những giải pháp mang tính khoa học toàn điện mã chỉ đựa vào kính nghiệm của người thiết k

“Chính vi vậy, đề ti: “Nghiên cứu sự xuất hiện x6i hạ lưu đập tỉnh Sơn La và gi pháp khắc phục” được học viên lựa chọn và nghiên

2 Mục đích của đề tài

"Đỉnh giá được hiện trang các công trình đập đăng tràn và hiện tượng xói hạ ưu công trình đập dâng tran ở tỉnh Sơn La.

"Đưa ra được các biện pháp khắc phục các hiện tượng sới, các bi pháp công trình mới để giảm thiểu hiện tượng xói.

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.

3.1 Phương pháp tiếp cận

Tiếp cận tổng hợp: Tổng quan về tình hình xây dựng đập trin ở Sơn La, các yếu tổ ảnh hưởng đến xối lở đặc bit là xó lở ở hạ lưu đập tr,

Tiếp cận ké thừa: Các kinh nghiệm và phương pháp tính toán xác định các

thông số trong x6i lở sau đập tràn trong các nghiên cứu trướciy cũng được tham, khảo trong luận văn.

3.2 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lý luận: Các lý thuyết về qué trình xôi và hình thức

xói được nghiên cứu một cách dy đủ, Phân tích các kết quả nghiên cứu có liên

quan về vẫn đễ xói ở hạ lưu đập tràn

Phương pháp so sánh thực tế: Thống kê các đập trần đã và đang xuất hiện

hiện tượng xói ở hạ lưu Phân tích các nguyên nhân và bản chất gây nên xói.

Phuong pháp điều tra: Khảo sit, điều tra đánh giá các đập dâng trăn trên toàn

tỉnh Son La nhằm phát hiện các quy luật, các đặc điểm về hiện tượng xôi.

4 BỔ cục của luận vấn

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VỀ XÓI Ở HẠ LƯU DAP DANG TRAN

CHƯƠNG 2: HIỆN TRANG DAP DANG TRAN VÀ XÓI HẠ LƯU DAP DANG, TRAN Ở TINH SƠN LA.

CHƯƠNG 3: BIEN PHÁP PHONG CHONG KHAC PHUC XÓI SAU DAP DANG TRAN

CHƯƠNG 4: DANH GIÁ XÓI VA BIEN PHAP KHAC PHUC XÓI SAU DAP.

DANG TRAN NA NGYU

KET LUẬN VA KIÊN NGHỊ

'CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE XÓI Ở HẠ LƯU DAP DANG TRAN

1.1 Tổng quan về đập dâng tràn 1.11 Khái quất vé đập dâng trần

ap ding trần là một kiễn trúc làm cho dng chảy bị thu hẹp đứng hoặc

ngang, chất lông bị ngân lại và ding cao rồi trần qua, đồng chảy qua vật kiến trúc

gi là lưu lượng tran Đập ding trần có thể là đập đầu mỗi độc lập hay là một bộ

phận quan trong trong hệ thống thủy lợi

Để lều tiết nước cho hạ du thường xây dựng hỗ chứa nước Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp khi so sánh về hiệu ích kinh tế hoặc khi thấy việc xây dựng hỗ chứa có vùng ngập lớn, gây mắt dit, phá vỡ cân bằng sinh thái và đặc biệt khi ưu lượng đến lớn hơn lưu lượng cin thương ấn xây dựng dập dâng tran là hop

lý hơn xây dựng hồ chứa

Nhiệm vụ cơ bản của đập ding là dâng cao mực nước thượng lưu để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau:

+ Với bãi tưới cao hơn mực nước sông, kênh khi đẳng cao mực nước có thể dua nước tưới vào bãi tưới.

+ Một số dap dâng tràn có thé tạo hd chứa để điều tiết nước cho hạ lưu.

+ Dâng cao mực nước để tạo cột nước cho nhà máy thủy điện

+ Đập ding tran cũng dùng để ngăn lũ, chậm lũ hay ngăn dòng chảy bùn cát Với kết cầu và hình thức phủ hợp nó có thể góp phần kim giảm x6i ngược lòng kênh hay phá hủy kênh tiêu thoát nước.

Một số trường hợp đập dâng còn được xây dựng để đưa nước sang lưu vực

ếp nước cho nhiều mục địch sử dụng khác nhau

1.1.2.1 Phân loại theo hình thức trần qua đập + Lưu lượng trần qua toàn bộ phần đập trân; + Lưu lượng train qua cả hai bên vai đập tràn.

"Hình 1.1: Đập có lưu lượng trân qua vai

MN ow

Hình 1 Đập có lưu lượng trần toàn bộ qua phần trần

1.1.2.2 Phân loại theo hình dang và mặt cắt ngang đập tran

+ Đập trin thành mong: khi chiều dy định đập 8 < 0,67 H: + Đập trần thực dung: 0,67H < ö £ (2-3)H;

+ Đập trần đỉnh rộng: (2 3)H ð < (§5-10)H.

1.1.2.3 Phân loại theo ngưỡng đập trân trên mặt bằng + Đập trin thẳng hoặc chính diện;

Hình 1.9: Đập tin gẫy khúc: Đập trin ZicZác 1.1.2.4 Phân loại theo ảnh hưởng của mực nước hạ lưu đối với đập tràn

+ Đập chảy ngậi

+ Đập chay không ngập,

1.1.2.5 Phân loi theo hình thức lấy nước + Ly nước ở hai bên vai đập;

+ Li nước ở định đập:

+ Lay nước day đập.

1.1.3 Tình hình xây dựng đập dâng tran hiện nay ở Việt Nam 1.1.3.1 Tỉnh hình chung

“Trước đây hầu hết các dip dâng ở Việt Nam đều được xây dựng theo quy

phạm cũ, phần đập tràn được thiết kế theo dạng Ophixerop; vật liệu xây dựng là bê

tông truyền thống, đá xây vữa hay ro thếp xếp đã hộc Trong những năm gin đây, sự phát triển mạnh mẽ của nén kinh té lim tăng như clu về sử dụng din, nước kém theo đó là sự biến đổi mạnh mé của khí hậu toàn cầu đã tạo nên sức ép phải có những tiến bộ v8 khoa học và công nghệ trong xây đựng công tình thủy lợi

Từ năm 1999 cùng với sự trao đối khoa học kỹ thuật và các chuyên gia tư ấn nước ngoài nên nước ta đã xây dựng được nhiều đập tran có mặt cắt dang WES như đập trăn Thủy điện Sơn La, dip trin Hỗ chứa nước Cửa Đạt, đập tin Thủy điện Se San 3 : đập trin ZieZđc bước đầu đang được nghi tu và ấp dụng như: trần xã lũ hd Tuyển Lâm, trăn xã lũ Phước Hòa, tran xã lũ sông Móng,

1.1.3.2 Một số vấn dé đặt ra 3) Hiệu quả sử dụng

Hiện nay do nhiều yêu tổ khách quan như biển đổi khí hậu làm cho tỷ số lưu lượng Q, /Q,., ngây công tăng, hay việc như cầu sử dụng nước tăng đột biến kim

cho việc cùng lúc đập phải tháo được lượng lũ lớn nhất và việc cung cấp nước cho

thi sắc hu cầu sử đụng là ỗi vụ ten í

Hiệu qui sử dụng phụ thuộc rất nhiễu vào công tác quan lý, tuy hiền chỉ có ở một sé công trình lớn có mục đích sử dụng tổng hợp thì công tác này mới được quan tâm đúng mức Còn đối với các công trình nhỏ, ở các vùng sâu vùng xa thì

công tác này rt hạn chế nên vige nâng cao hiệu quả sử dụng là ắt khó khăn

Đập ding ở Việt Nam đã xuất hiện tử lầu nên việc xuống cấp hay bị lạc hậu về công nghệ của một số đập nên không đáp ứng được như cầu dùng nước hiện tại

b) An toản đập và tinh toán an toàn đập.

Phương pháp thiết kế hiện nay được gọi là phương pháp tắt định, các tiêu chuẩn được xây đựng dựa trên trạng tái giới hạn của các cơ chế phá hông tong đócó kể đến số dự an toàn thông qua các hệ số an toàn Theo phương pháp này công

trình được coi là an toàn khi khoảng cách giữa tải trọng và sức chịu tải đủ lớn để đảm bảo thỏa mãn từng trạng thái giới hạn của cơ chế phá hỏng của tất cả các thành phần công trình Tuy nhiên phương pháp này có một số hạn ché như sau

+ Trên thực tế chưa xác định được xác suất phá hỏng của từng thành phần

cũng như của oàn công tình:

+ Chưa xét đến tính tổng thể của một hệ thống hoàn chính;

+ Chưa kể đến ảnh hưởng của quy mô hệ thông, chỉ tinh toán cho một mặt sắt đập rồi áp đụng cho toàn bộ chi đãi đập;

+ Không so sánh được độ bén tại các mặt cắt khác nhau;

+ Không đưa ra được xác suất thiệt hại và mức độ gây thiệt hại khi có sự cổ

"Đồi với một số đập dâng tràn nhỏ ở min núi, khi thiết kế để tàn có thé tháo

được toàn bộ lưu lượng ứng với tin suất thiết ế thì quy m kinh phí xây dựng đập là quá lớn so với mục tiêu phục vụ Trong trường hợp này có thé tính toán để tràn chính chi tháo một phần lưu lượng lũ, phn còn lại để tran qua hai bên vai đập từ đó giảm được kinh phí đầu tư xây dựng Tuy nhiên hiện tại vẫn chưa cô nghiên cứu cụ

thể nào về vin để này,

Sự hình thành hỗ xối có thé làm ảnh hưởng đến ổn định trượt vi lật của đập “Tuy nhiên hiện nay mới chỉ có những nghiên cứu ban đầu mà chưa có tiêu chuẩn và

hướng dẫn cụ thể trong tính toán và thiết kế đập.

1.2 Tiêu năng sau đập dang tràn 1.2.1 Khái quát chung về iêu năng

Là tim các biện pháp làm tiêu hao toàn bộ hay một phần năng lượng thửa của đồng chủy từ thượng lưu về hạ lưu khi di qua các công tình rên sông, trên kênh, điều chỉnh lại sự phân bổ lưu tốc và làm giảm mạch động để cho dòng chảy trở về trạng thải tự nhiên trên một đoạn ngắn nhất, rút ngắn đoạn gia cổ ở hạ lưu

Các hình thức tiêu năng thường được áp dụng là: tiêu năng đáy với các hình.

thức như đào bé, xây tường hoặc bể tưởng kết hợp: tiêu năng mặt tiêu năng phông xa và một số hình thức tiêu năng đặc biệt

VỀ lưu lượng tỉnh tiêu năng thi một số nước trên thể giới Ly lưu lượng ứng ới tin suất thiết kế dp trăn, một số nước lấy với một tin suất ụ thé, Ở Việt Nam thì chưa có quy định nào vé lưu lượng tính tiêu năng VỀ ý thuyết thi lưu lượng tính

tiêu năng chính à ưu lượng tạo ra năng lượng thừa lớn nhất Tuy nhién cơ chế tiêu

hao năng lượng dư ở hạ lưu là rit phức tạp nên tính toán theo tiêu chuẩn này thì cũng không thé tiêu hao hết năng lượng dư trong mọi tường hợp.

1.2.2 Các hình thức tiêu năng 1.2.2.1 Tiêu năng dang diy

a, Nguyên lý chung: là tim biện pháp công trình sao cho toàn bộ năng lượng thửa bị tiêu hao trong nước nhảy ngập với hệ số ngập 1,05-:-1,1 Nhóm giải pháp

này gồm: dio bé, xây tường, bể tường kết hợp, kết hợp với một số các thiết bị tiêu

năng phụ như mồ nhám, dim tiêu năng, tường hướng dòng, thay đổi độ dốc của bể tiêu năng Biện pháp tiêu năng đáy phủ hợp với các công trình tháo có cột nước thấp xà địa chất nền yếu, mực nước hạ lưu thay đổi.

Xác định độ sâu đào bể

Hình 1.11: Sơ dé tinh toán độ sâu đào bé tiều năng

Trong đó:

dye: chiều sâu đào bể,

hy: độ sâu cuối bé; hy= ø:h”; họ: độ sâu mực nước hạ lưu;

AZ: Độ ệnh mực nước cuỗi bể và hạ lưu

Xác định chiều cao tưởng.

Trong dé: C:chiều cao tường tiêu năng; hạ: độ sâu cudi be; hy= ơ.h”;

H,: cột nước trin của tường coi tường là đập thực dụng 4 Xác định

Nguyên tắc tính toán

+ Tìm độ sâu bể tối thiểu dụ để có nước nhảy tại chỗ trong sẵn tiêu năng + Tìm chiều cao bể tối đa Cy để có nước nhảy tại chỗ sau tường tiêu năng. + Chọn các giá trị đ = dụ + Ad để có nước nhảy ngập trong sân tiêu nã hệ số ngập ơ = I.05 1,1 và C= Co - AC để có nước nhảy ngập sau tường.

chiều dai bé tiêu năng.

ức chung: L=L,+Li (3)

Ls chiều đài nước rơi, được xác định theo một số công thức:

+ Với dap thực dung mat cắt hình thang: L, = 1,33 (H,[p+ 03H,} + Với đập tràn thực dung có cửa van: Lạ.

+ Véi đập tran mặt cắt hình cong: L,

Li: chiều dài nước nhảy, được xác định theo công thức: Hình thức tiêu năng của Cục khai hoang Hoa Ky

Theo xu bướng chung các công trình có thé áp dụng các tiêu chuỗn của Mỹ tiêu năng đã được tiêu chuẩn hóa.

hay các nước châu Âu khác như áp dung các

Nw h

L "

Hình 1.14: Bé tiêu năng kiểu II Hình 1.15: 1.2.2.2 Tiêu năng dòng mat

a, Điều kiện ấp dụng

lên công trình cấu tạo địa chất yêu, mm

~ Bậc thụt ở hạ lưu có đỉnh thấp hon mực nước hạ lưu, thỏa mãn điều kiện > dag = 02h, — 4.32h

chảy mặt Ổn định a/P > 0,2 4

- Điều kiện để nồi tig

Trong đó: hy: [a độ sâu phân giới t h là độ sâu mi P: chiều cao công trình tràn

- Lưu lượng qua công trình vừa và lớn, nhưng chênh lệch mực nước thượng hạ lưu không lớn lắm.

= Bờ hạ lưu công trình cần phải ôn định.

- Đối với những nơi có lưu lượng lớn thi nên chon tiêu năng dng phẫu và hy lớn sẽ có hiệu quả cao hơn,

Hình 1.16: Sơ toán tiêu năng mặt b Bổ trí và tinh toán tiêu năng đồng mặt

= Nguyên tắc bổ tí: hình dạng kích hước của bậc mũ phun sao cho dim bảo

hiệu quả tiêu năng, xung vỗ hạ lưu là nhỏ nhất và có giải pháp hữu hiệu bảo vệ hạ

Chiều cao nhỏ nhất của bậc khi trần không cổ cửa van + Không tạo dòng phun với lưu lượng nhỏ nhất + Không cổ dng hồi lưu với lưu lượng lớn nhất

+ Chi ‘cao bậc phải lớn hơn chiều cao nhỏ nhất agin

Agia =0/27h, —4.32h 4)

¿chiều diy lớp nước trên mũi phun bậc;

F oe với Vị là lưu tốc trên mãi bậc;

11= 04h + 8,4 với 6 là gốc giữa tiếp tuyển của đường cong tại chỗ dong chay đi qua mũi phun và phương ngang

~ Chiễu cao nhỏ nhất của bậc khi trăn của van: nguyên tắc thiết kế là phải căn lu mực nước hạ lưu hy,

+ h phải đảm bảo trong suốt quá trình vận hành sao cho ứng với mọi cấp lưu lượng đều có chế độ chảy mặt;

+ Khi mực nước hạ lưu nhỏ phai chon góc nghiêng cho hợp lý

- Góc nghiêng ở đình bậc 0: đối với tiêu năng dòng mặt thì định bậc nằm ngang, chỉ trong trường hợp hy nhỏ th thiết kế bậc có góc nghiêng nhỏ.

©.Tiêu năng dòng phễu

~ Khi bán kính cong của bậc lớn thi ding mặt chuyển thành dòng phẫu.

~ Hình dang và kết cấu phễu tiêu năng có các dang [8]

+ Phẫu có đoạn nằm ngang (hình 1.17 a) năng lượng đông chảy được

tiêu hao một phần trước khi xuống hạ lưu

+ Phu cố các đoạn cong (hinb 1.17 b) hình thức này làm giảm nhỏ

gốc phóng giảm được mức độ xô động ở hạ lưu.

+ Phéu có đoạn cong và đoạn đốc ngược (hình 1.17 ¢).

+ Phẫu có ngưỡng bậc không liên twe và ngưỡng ở cuối phẫu bổ tí

các mũi phóng ở các cao trình khác nhau (hình 1.17 d), Đây là hình thức tiêu năng có hiệu qua cao, nhanh chóng én định mục nước hạ lưu, tuy nhiên khỉ sử dụng hình thức này edn chú ý hiện tượng khí thực.

a) bì

- 489

Đ ®

Hình 1.17: Các dạng phêu.

~ Tính toán dòng phễu: Tính toán dng phễu rất phúc tạp, hiện tai nghiên cứu

về dong phễu chủ yếu là từ thực nghiệm và đưa ra các công thức hoặc các đường

quan hệ kinh nghiệm.

+ Viện nghiên cứu Thủy lợi, thủy điện Tây Bắc Trung Quốc đưa ra

“công thức tính toán [8]

“Trong đó: hy hy: độ sâu liên hiệp trước và sau nước nhảy trong phễu; E,¿ tị số Froud tại mat cắt có gi trị 1;

hy: độ sâu phân giới; Ñ: bán kính cong ngược; 6: góc nghiêng của mỗi bậc 1.2.2.3 Các thiết bị tiêu năng phụ

Trong tiêu năng hạ lưu các công trinh thủy lợi đ tăng cường hiệu quả còn dùng thêm các thit bị tiêu năng phụ Các thiết bị tiêu năng gồm một số hình thức:

~ Mồ nhám dùng trong lòng máng dẫn (hình 1.20, I.21;

~ M nhắm ding trong bỂ iêu năng hoặc ngưỡng tiêu năng (hình 1.22);

~ Logi dầm dan tiêu năng (hình 1.23);

= Các loại tường phân dòng (hình 1.24, 1.25, 1.26),

‘Am Ltt? 4

2 a ye

matin ld THỊ ]Ì

Tình 1.18: Các dang mé nhám trong lòng máng dẫn

Hình 1.19: Các dạng mổ tiêu năng trong, Hình 1.20: bể và ngưỡng tiêu năng

Mình 1.21: Thiết bi hướng ding vào bé Hình 1.22: Thiết bi hướng ding vào,

theo Fomitrev bể theo Karaulov

Trong tính toán các thiết bị tiêu năng phụ, đặc biệt đổi với dong chảy có lưu tốc cao cần chú ý đến hiện trong xâm thực, mii mồn quanh các thiết bị tiêu năng phy, cần chủ ý đến hiện tượng các vật nổi va đập và các thết bị này

1.2.3 Đoạn sau sân tiêu năng.

“Trong đoạn dang chảy sau nước nháy, tỉnh chất chuyển động của nó khác rất nhiều so với dòng chảy tự nhiên ở ha lưu Do vậy nó có tiềm năng gây x6i và bình thành các sóng ở hạ lưu, hơn nữa mặt cắt ngang ở hạ lưu lại thay đổi vi vậy dng chy ở đây thường không ôn định.

Nude nháy tiêu hao một năng lượng rất lớn nhưng sau nước nhảy vẫn còn năng lượng dư Năng lượng du này nhỏ so với năng lượng đã tiêu hao nhưng lại lớn so với động năng của dòng chiy ở hạ lưu Đoạn sau nước nhảy để tiêu hao hốt năng lượng dư này là rất đài

Dựa vào những đặc điểm trên ta xét khả năng gây xói lờ của đồng chảy trong doan sau nước nhây,

Tình 1.23: Phân bổ lưu ốc và đồ thị lưu tốc cho phép không xói đoạn sau nước nhây

- Giả sử ở trong đoạn sau nước nhiy Ly và ở đoạn dòng chảy tiếp sau d6 có độ sâu và lưu tốc trung bình giống nhau, và lòng dẫn cũng được phủ bằng một loại cát, đá có đường kính hạt như nhau Lay hai mặt cắt:

++ Mat cắt (m-m) nằm trong phạm vi đoạn sau nước nhày, cách mat cắt (2-2)

một khoảng x (bình 1.27): x < by

+ Mặt cit (5-5) nằm ngoài phạm vi đoạn sau nước nhảy, thực nghiệm thấy

ring lưu tốc trung bình lớn nhất cho phép không xói của dang chảy bình thường tại 5-5), ký

sau nước nhảy (Vp) Vụ < Woy

mặt là (vu),ạ, lớn hơn lưu tốc cho phép của đồng chảy trong đoạn

- Sự biến đổi của vụ, đoạn sau nước nhảy được biểu thị trên hình (1.27).

- Goi hệ số «=e 51 là hệ số khả năng gây x6i của dng chảy Hệ số k

đạt giá trị lớn nhất tại mặt cắt (2-2) và giảm dan cho đến mặt cắt (4-4) và bằng 1.

‘Cumin dựa vào thực nghiệm tim ra quy luật biển đổi của k và biểu thị trên đồthị hình (1.27), Từ biễu đồ trên sẽ xác định chiều di đoạn sau nước nhảy

Hình 1.24: Đồ thị quy luật biển đổi của k

ĐỂ sắc định chiều dài đoạn sau nước nhày ta cing có thể sử dụng công thức thực nghiệm sau

Le K|qẢNH (13)

Trong đó: q - Lưu lượng đơn vỉ ti cuỗi b iều năng; HH - Chênh lệch cột nước thượng hạ lưu; Tính toin tạo bể tiêu năng như đối với iêu năng đầy Trong đồ chỉ nước rơi được tinh toán tủy theo các hình thức của đập, phải tinh toán sao cho “không có nước nhảy phóng xa sau bé, móng đập phải đặt sâu hơn chiều sâu hồ x6i,

1.3 Xối sau đập dâng trần 1.3.1 Khái niệm.

Trong tự nhi, tt cả các dòng chày đều có xu hướng côn bằng Khi có điều kiện biên thay đổi như việc xây dựng công trình trên sông, kênh mye nước thượng lưu tăng kết hợp với năng lượng vốn có của dòng chảy, dong chảy tập trung.

lại tốc độ đồng chảy tăng lên, tạo nên động năng thừa gây xối lờ làm thay đổi kích thước hình học va hình dang của lòng dẫn ở hg lưu Xói xuất hiện ngay ở chân công trình, nơi cổ lưu tốc rit lớn và phân bổ không đều, noi cỏ mạch động lưu tốc và áp Ie rắtlớn

ø 04 os 05 07 (m)

Hình 1.25: Phân bổ lưu tốc ở chân công trình và sự hình thành xói

1.3.2 Quá trình xi có thé chia làm ba giai đoạn [8]

+ Giai đoạn đầu: x6i trong thai gian ngắn, hỗ xói được tạo nên rit nhanh.

+ Giai đoạn bai: xối trong giai đoạn này diễn ra từ từ, sự hủy hoại lòng dẫn diễn ra tương đối chậm, thời gian di ra giai đoạn này là rất lớn

+ Giai đoạn ba: sự mở rộng của xói đến một chiều dài nhất định ở hạ lưu dẫn đến giảm cao trình đầy của lòng dẫn, giai đoạn này kéo dài bao lâu tủy thuộc vào độ

dốc của lòng dẫn

1.3.3 Nguyên nhân xói sau đập dang tràn

Đị với tiêu năng đấy không cổ thiết bị tiêu năng, hay có thiết bị tiêu năng

nhưng lại không iều hao hết năng lượng thừa của đồng chay từ thượng lưu về:

Véi tiêu năng mặt thì mục nước hạ lưu không đúng với tính tin ban đầu;

Việc co hep lòng dẫn làm tăng lên một cách đáng kể lưu lượng đơn vị và lưu

tốc dòng chảy sau công trình Do vậy hạ lưu công trình xuất hiện dòng chảy với mạch động lớn của lưu tốc và áp lực Chính mạch động này làm tăng khả năng xói của dòng chảy lên nhiều lần;

Do hình thúc, kich thước và vật liệu không hợp lý ở nhiều bộ phận kết cầu

công trình tạo nên những hiện tượng thủy lực có lợi cho sự xuất hiện xói;

“rong quả trình tinh toán thiết kể do chọn lưu lượng tiêu năng không phù

hợp din đến thết bị tiêu năng không đúng hoặc chiy ngập với hệ số ngập quá lớn;

Sit dung công trinh khong theo quy trình, cá biệt là không cổ quy trình Không kip thời bảo dưỡng, tu sửa công trình,

@ )

Hình 1.26: Xói hạ lưu đập không có thiết bị tiêu năng: a) hỗ xói chưa ảnh hưởng «dn sự an toàn của đập; b) hỗ xói phát tiên mạnh khoết sâu vào chân đập.

Hình 1.27: Xói hình thành đổ với đặp tính toán tiêu năng tính ton xôi ph hợp, hồ xi chưa nh hưởng đến san toàn của đập

Mình 1.28: Xói hình thành đối với đập tính toán tiêu năng, tinh toán x61 không phù hợp, hỗ xói anh hưởng đến be tiêu năng

1.4 Những kết quả nghiên cứu về xói 6 trong nước và ở ngoài nước.

1.4.1 Những i ngoài nước.

Nghiên cầu vỀ xói tức là tim các biện pháp không cho x6i xuất hiện hoặc quả nghiên cứu

khắc phục hồ xói không dự báo trước hay lựu chọn các kích thước, hình thức thích.

hợp khi chủ động cho xối xuất hiện Sự xuất hiện xối và hình thức x6i là rất phức tap nên việc nghiên cứu xói luôn phải kết hợp giữa lý luận và thực nghiệm,

1.4.1.1 Chiều sâu lớn nhất của hồ xói

ĐỂ nghiên cứu xối tai một thời nào đó thi công thức chung nhất đ xác định

của x6i có thể viết như sau

Zar = Hq H, hạ, Sas Pes Pye Vs đại, dạo, ø, k) (19) độ

“Trong đó: q; lưu lượng đơn vị:

H: chênh lệch mye nước thượng hạ lưu; hy: el

So: Chiều cao của ngưỡng so với đầy hạ lưu; xâu mye nước hạ lưu;

p‹: khối lượng riêng của vật liệu nền;

Pw: khối lượng riêng của nước;

V: lưu tốc trang bình mặt cit

‘dso: đường kính trung bình của vật liệu nên;

dg: đường kinh mà trọng lượng của các hạt không lớn hơn nó chiếm 30%

Bằng việc sử dụng phương pháp phân tích thứ nguyên xây dựng các quan hệ

giữa các đại lượng dé thiết lập các thí nghiệm Tử đó xây dựng các công thức thực. nghiệm để tinh toán chiễu sâu hồ x6:

a, Đối với công trình không có bể tiêu năng [8]

“Theo Schoklitsch: (15)

‘Theo Jaeger: (16)

“Các công thức trên thu được dựa trên kết qu thi nghiệm với dong chảy đưới cửa van phẳng và ngưỡng không phải là tròn [9]

Đối với cổng xã trăn kết hợp xã đầy Arun Goel đã thí nghiệm với quan điểm hồ xói là hình tam giác với dung tích hỗ xói Vs = 0,5x;d;, ông đã lập quan hệ giữa chiều sâu hồ xi, mực nước ha lưu tong lưu lượng qua cổng (ỉnh 1.33) [I6]

Hình 1.29: Sơ dé tinh toán đập xã mặt Hình 1.30: Dude quan hộ giữa chiều âu hồ xói kết hợp xa diy Và mực nước hạ lưu đập xã mật kết hợp xã đây

CCang xuất phát từ công thức chung (1.14) các the gi Masoud Ghodsian, Ardeshir Azar Faradonbeh và Ali Akbar Abbasi thiết lập công thức tinh toán chiều sâu hồ xói cho đập có cột nước tràn tự do [19]

Mình 1.31: Sơ đồ tính toán xói sau Mình 1.32: Đường quan hệ giữa tràn qua đập có cột nước tràn tự do theo công thức 19 và đo đạc thye nghiệm.

“Theo Vuzgô thí chidu sâu hồ sói ôn định gin đúng coi bằng chiều sâu bể tiêu

Ngoài két quả trên giáo sư Novak còn dưa ra một số kết luận [8]

1° Ung với một lưu lượng không đổi, khi tăng mực nước hạ lưu thì d, giảm. Khoảng cách từ cuối bể tiêu năng đến vị tí x6i sâu nhất là nhỏ nhất khi hy/p = 0.5 (với p là chiều cao ngưỡng tràn so với đáy bẻ tiêu năng);

2! Bằng việc tăng độ đốc của mái thượng lưu ngưỡng cudi bé, với bắt kỳ một lưu lượng nào đều cho thấy x6i ting lên và cảng day xéi ra xã ngưỡng;

3P Việc tang chiều sâu dio bể qui giới hạn cần thiết không làm giảm xôi Khi tăng chiều sâu đào bểtiều năng th xối giam và vi tí sâu nhất của hỗ x6i cảng gin ngưỡng:

4° Nếu tăng chiều cao ngưỡng của bể thi xối giảm (khỉ ứng với một mực

nước hạ lưu đã có) nhưng độ sấu rên ngường phải dâm bảo luôn luôn lớn hơn độ sâu phân giới trên ngưỡng.

1.4.1.2 Chiều dai của hé xói

“Cũng như việc tính toán chiều sâu lớn nhất của hỗ xéi, khi tính ton chiều

dài hỗ xối các nhà nghiên cứu cũng giới thiệu phương pháp xác địnhdu dài hồ

xôi đựa trên kết quả thực nghiệm Các kế quả này có th chim hai nhóm a, Nhóm thứ nhất: tinh toán hồ xói dựa trên chiều sâu hồ xói.

“Theo Yurixki, chiều dai hỗ xôi trên nền đá:

L=4.5d, + 2p (1-24)

Theo Damazin, chiều dài hồ xói trên nền đất:

L=b+4d, (1-25)

Trong đó: dy: chiều sâu lớn nhất hỗ xối:

hy: chiều sâu phân giới của đông chảy b: chiều rộng đây hồ xois b= s—

4: lưu lượng đơn vị:

Vax: lưu tốc cho phép không xôi.

‘Theo Arun Goel, ông coi hình dạng hỗ xói là hình tam giác (hình 1.31) và

ông thiết lập mối qua hệ giữa dung tích hỗ x6i (V.), lưu lượng đồng chảy (Q) và mực nước hạ lưu (Y) trong hình 1.33 [16]

Deng endy rên‘ang chây dươi

Hình 1.33: Dường quan hệ giữa dung tích hỗ xối và chiều sâu mực nước hạ lưu

b Nhóm thứ bai tính toán hỗ xối theo các yếu tổ của đồng chay và của công trình

Lêvi cho rằng chiều dài hỗ xói là hiệu số giữa chiều dài diễn ra tiêu hao năng

lượng thừa (La) và chiều dai gia cổ tính từ chân hạ lưu trin (L,): L= Lo - Ly Bằng

thực nghiệm ông đưa ra công thức thực nghiệm [11]

Chiều đi hồ xối được tính như sau: L= 252 =7, (1-26)2,

-Các phương pháp xác định chiều đài hỗ xói theo chiều sâu lớn nhất có ưu điểm là đơn gián, nhanh: tuy nhiên không phải mọi loại nền đều có mái hồ xói như nhau Hơn nữa việc xác dịnh chiều đài hỗ xéi theo chiều sâu lớn nhất phải qua

nhiều bước tính trung gian nên có nhiều sai số Với phương pháp tính toán của Lêvi

là tinh toắn không thông qua chiễu sâu lớn nhất của hỗ xôi mã tinh đến ảnh hưởng trực tiếp của các yến tổ gây xối sẽ chính xác hơn Tuy nhiên với công thức trên thi không thể áp dụng cho mọi loại n

1.4.1.3 Vị tri sâu nhất của hỗ x6i [10]

“Xác định vị trí sâu nhất của hồ xói khá phức tạp và có nhiều quan điểm “Theo Lavi vị tí sâu nhất hỗ x6i ở ngày sau sân gia cố cứng tức li Lins “heo luixki Luu, = 324, và L=4.5/,u, + bị

Theo Damarin: Lyme = 3⁄Z4„x; Và = AZ + Bg; với by là bể rộng đầy hồ Ngoài ra cin một số tác giả cũng dựa trên thục nghiệm dựa vào các yếu tổ của đồng chảy và nin xây dung công thức để xác định các thông số cơ bản của hỗ xói bao gồm cả vị trí sâu nhất của hồ xó

1.4.14 Xối hạ lưu công tình có hình thức tiêu năng dang dòng phễu

Tiêu năng theo dạng đồng phẫu là hình thức khá hiệu quả nên đang được phd

biến rộng rãi

Để tính toán chiều sâu xối hạ lưu với hình thúc tiêu năng dạng phẫu Universiti Putra Malaysia đã đưa ra tập hợp một số công thức tính [20] như sau

Y, +Ý, =1.9/928% (27)

Y, +, =327H gy, ¢ 04,9! (1-28) ¥,+¥, =055(g/)” (1-29) ¥, +¥, =L.IRM nhạt (1-30)

Tir các công thúc trên các tác giá đã kiểm tra giữa tinh toán va khảo sắt thực tế và đưa ra kết quả trong bảng 1.1 và so sát nh kết quả tính toán với hình thức đập tràn có đồng chảy rơi tự do.

Bang 1.1: So sánh sự sai khác giữa thực tế và tính toán [20] [Lara lượn, Sự sai khác giữa thực tế va tính toán,

mis | Công thức -27 | Công thúc 1-28 | Côngthức 1-29 [Cong thúc 1-30] 250 86% 51% 80% 68%

750 83% 56% Te 56%.

“Tác giả Khatsuria (1975) [17] chỉ din tính toán với góc của phễu là 45, 6 < E,<18, 2/7<hj/R<3,0 và 1,0<h¿<2,3 Từ đó ông đưa ra đường quan hệ giữa các đại lượng F), hy, hạ, và ông cũng đưa ra sự so sánh giữa hồ xói dạng phễu có mũi liên

tục và phễu có mũi không liên tục, đặt ở các cao trình khác nhau:

Mình 1.34: Hồ xói theo Khatsuria cho đập tiêu năng phéu mũi liên tue 1.42 Những kết quả nghiên cứu vỀ x6i trong nước

Cũng như các nghiên cứu về xôi ở ngoài nước, các nhà nghiên cứu trong nước khi nghiên cứu về xói cũng luôn kết hợp giữa thực nghiệm và lý luận.

Xuất phát từ đặc điểm của các công tình thủy lợi "ước ta, các nghiên cứu

về xói tập rung vào các vấn dé như: xói ôn định sau đập trần ngường thấp; xói nền

đã dưới tác dụng của ding phun; nghiên cứu thực nghiệm xác định hình dạng của hồ xói sau trăn của các công trình thủy lợi, thủy điện,

Nghiên cứu về x6i ôn định sau đập trần ngường thấp GS.TS Phạm Ngọc Quý: đã đưa ra các kết luận như sau [9]

142.1 VỀ xác định chiễu sâu hỗ xôi ôn định: từ những nghiên cứu thí nghiệm làm. co sở lập các công thức thực nghiệm và được giải theo phương pháp bình phương nhỏ nhất đã đưa ra các công thức tính chiều sâu hồ x6i ồn định như sau:

+ Khi không chủ ý đến dạng nước nhây:

Để sing tò các kết quả nghiên cứu Giáo su đã so sinh với các tác giá khác và đưa ra kết luận: kết quả tính toán trên về định tính là giống với các kết quả khác "Những các công thức rên được biễu thị chỉ it hơn và phủ hợp với kết quả đo trên

mô hình, Chiều sâu hồ xói lớn nhất tính theo công thức (1-34 đến 1-35) là gần với.

những giá tị theo Jaeger và Veronese Vi vậy có thể sử dụng các công thức (1-34 di

nước thấp ở Việt Nam

1.4.2.2 Vị trí sâu nhất của hỗ xói dn định [10]

1-35) để tính toán thiết kế, xây dựng và sửa chữa cổng lộ thiên hoặc tràn cột

seses Zax có quan hệ tuyến tính

i qua gốc tọa độ có dang Linas = JŠZ„ và Lima = BL Với § được xác định trên kết quả thí nghiệm bằng cách sử dụng phương pháp tông bình phương nhỏ nhất, “được như sau:

1.4.2.3 Chiều dai hỗ xối dn định [11]: đựa vio số iệu thí nghiệm, cũng với áp dung

phương pháp tổng các bình phương nhỏ nhất với mô hình xắp xi tuyển tính Giáo sư

43 tim ra hai công thức sau để ác định chiều dài hồ xi:

40 mesz]" 1

Hai công thức 1-41, 1-42 ding dé tính chiều dai hổ xói én định sau đập tràn có chiều cao tương đối của ngường là thấp, phạm vi sử dụng là:

3 Đánh giá và nhận xét chung về tinh hình nghiên cứu sói

= Do yêu cầu của thực tẾ sản xuất đôi hỏi xây dưng ngây cing nhiều công trình thuỷ lại, thuỷ điện với các quy mô khác nhau; cùng với nó là sự đa dang của các công trình xả nước, tháo nước làm việc với cột nước trim khác nhau Vi vậy,

những nghiên cu trong và ngoài nước về x6i đã được nhiều nhà khoa học trên thé

giới quan tâm Các nghiên cứu hiện nay đã phát triển đồng bộ với sự phát triển của

các loại hình trân khác nhau.

- Bằng các phương pháp nghiên cứu là kết hợp gia lý luận và thục nghiệm

Do vậy việc nghiên cứu đã được kết hợp với đảnh giá hig

~ Đối với các nghiên cứu trong nước hiện nay, vẫn chưa có các công trình

nghiên cứu mang tính tổng thể trên cả nước để đưa ra được những nhìn nhận chung.về x6i, vé các biện pháp phòng xói hay các công thức tính toán về xôi

CHƯƠNG 2: HIỆN TRANG DAP DANG TRAN VÀ XÓI HẠ LƯU DAP DANG TRAN Ở TINH SƠN LA.

2.1 Điều kiện tự nhiên, dan sinh kinh té xã hội tỉnh Sơn La 2d {tri địa lý

Sơn La là tỉnh miền núi nằm ở phía Tây Bắc Việt Nam trong khoảng

2039!-2202 vĩ độ Bắc và 103°11'-105"02" kinh độ Đông Phía bắc giáp hai tỉnh Yên Bái, Lio Cai; phía đông giáp hai tỉnh Hỏa Binh, Phú Thọ; phía tây giáp hai tỉnh Điện Biên, Lai Châu và nước CHDCND Lào; phía nam giáp tinh Thanh Hóa Thành phd Sơn La cách thủ đô Hà Nội 320 km về phía Tây Bắc Diện tích tự nhiên là 14.055 km, chiếm 4,27% cả nước.

2.1.2 Đặc điểm địa hình

Som La cổ dae điểm địa hình phân bổ rit phức tạp, có mức độ chin et sâu và ngang mạnh, độ cao bình quân 600-700m so với mye nước biển, trên 87% diện tích.

tự nhiên có độ đốc lớn hơn 23"

Dic điểm trung của địa hình cũng tương đồng với địa hình của vùng Tây Bắc.

là các nếp núi xếp theo hưởng Tây Bắc - Đông Nam Hệ thống núi này gồm diy Hoàng Liên Sơn nằm ở phía đông và day núi biên giới Việt Lao từ Pusilung -Pudendin - Pusamsao, nằm ở giữa là dãy núi kéo dai từ Thuận Châu vẻ đến Mộc. Châu

Day Hoàng Liên Sơn thuộc phạm vi tỉnh Sơn La có các đỉnh núi cao sản sản 2000 m, được bắt nguồn từ định Khaw Pim

Mường La, đình Giang Tơ thuộc huyện Bắc Yên có độ cao 2764m đến Phi Yên khu độ cao 1825m chạy qua huyện

vực déo Ling Lô và núi Nam Con có độ cao Ì 154m.

Day núi biên giới Việt Lao bắt đầu từ điểm giáp ranh giữa Điện Biên - Sơn La và Lào với các dãy núi có độ cao từ 1500-2000m đến địa phận thuộc xã Tân "Xuân huyện Mộc Châu,

Diy núi nằm xen giữa lưu vực sông Đà và sông Mã nằm chủ yếu dọc Quốc lộ 6 bất đầu từ đỉnh Tả Con thuộc huyện Thuận Châu có cao độ 1720m, đi qua huyện Mai Sơn, Yên Châu vi kết thúc & cao nguyễn Mộc Châu

Xen kep giữa các đầy ni là đãi cao sơn nguyên vừa đá vôi vit dip thịch Sơn La Mộc Châu với cao độ khoảng 800m-1000m.

2.1.3 Đặc điểm địa chất

Đặc trưng của vùng là đá vôi dang khối và phân lớp, xen kẹp là các đồi cát kết, bột kết, đá phiến sét, có đặc điểm là karst phát tiển mạnh, hig tượng này làm tăng khả năng mat nước Các loại dat đá có khả năng trữ nước tốt phân bổ trên diện hẹp và không tập trung.

2.1.4 Thám phủ thực vật

Rừng của Sơn La hiện nay chủ a là rừng nghèo và rừng non phục hồi Hiện nay rừng chỉ côn tập trung ở các vùng cao và xa Chính vì vậy nó làm ảnh hưởng mạnh đến sự hình thành dong chảy, làm tăng tốc độ tập trung dòng chảy, giảm trữ lượng nude, gây xói mon đắt trên bề mặt lưu vực, ting khả năng gây lũ qu và trượt lở đất

1.15 Đặc điểm khí hậu

2.1.3.1 Chế độ nắng: nắng là một yếu tổ khí hậu có quan hệ chặt chẽ với bức xạ mặt trời và bị chỉ phối bởi lượng mây trên khu vực Tại tỉnh Sơn La tổng số giờ nắng dao động trong khoảng từ 1744-1996 giờiăm Trong đó thắng có số giờ nắng thấp

nhất trong năm là tháng I và II, tháng có số giờ nắng nhiều nhất là tháng IV và V.

2.1.5.2 Chế lộ nhiệ: nhìn chung chế độ nhiệt ở đây có biểu đỗ nhiệt chung cho cả

vùng Tây Bắc Nhiệt độ không khí bình quân hàng năm đạt khoảng 19 23°C.

“Tháng of nhiệt độ trang bình cao nhất là các thing IV đến VII nhưng giá tối cao của nhiệt độ không khí là vào các thing IV và V là những tháng có hoạt động mạnh của gió mia Tây Nam khô nóng, nhiệt độ tối cao là 39,8°C Tháng là tháng.có nhiệt độ bình quân thấp nhất là 15,5°C, nhiệt độ thấp nhất là 0,8°C.

2.1.5.3 Độ ấm: độ âm trung bình tháng trong năm của không khí thay đổi không 85% Thing V đến thắng IX có

lớn, độ ẩm trung bình năm đạt khoảng từ 80%

độ âm cao, độ âm thấp nhất vào thing II, IV đây là thai điểm giỏ mia Tây Nam khô nóng hoạt động mạnh

2.1.54 Lượng bốc hơi: tổng lượng bốc hoi trung bình năm ở Sơn La vào khoảng từ 809 mm đến 1114 mmnam Trong đồ lượng bốc hơi lớn nhất vào thắng III và IV, lượng bốc hơi bình quân tháng đạt 100 mm đến 150 mm, vào các tháng VII đến IX lượng bốc hơi thấp chỉ đạt 50 mm đến 60 mm.

2.1.5.5 Lượng mưa năm: lượng mưa năm biển đổi từ 1.200mm đến 1.700mm, lượng,

mưa năm bình quân thấp nhất là 1157mm tại Sông Mã, cao nhất là 1920mm tại

Mường La Lượng mưa lớn nhất là 2255mm tại thành phổ Sơn La, nhỏ nhất là 100

mm lại Thuận Châu Hệ

Mùa mưa kéo đài từ tháng V đến tháng IX với lượng mưa chiếm tới 80% động Cy của mưa năm là thấp chỉ từ 0,14-0,19.

tổng lượng mưa năm, thing có lượng mưa lớn nhất là tháng VII và VIII bình quân đạt 260mm dén 270mmitháng Ma khô từ thắng X đến thing IV với tổng lượng mưa chiếm 20% lượng mưa năm, thắng có lượng mưa nhỏ nhất là thắng XII vả L

Số ngày mưa bình quân hàng năm là 125 ngày, thời gian không mưa dài nhất là 160 ngày

2.1.5.6 Lượng mưa ngày: Mưa 1 ngày max có ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ dòng, chy lũ hay tốc độ sới môn đất ting đột biến Với vũng Sơn La có thé coi Xin =

150 mm/ngày là ngưỡng mưa gây lũ qué,

Băng 2.1: Lượng mưa 1 ngày lớn nhất

21.6 Đặc điểm thủy văn

2.1.6.1 Mang lưới sông ngòi

Son La nằm trong lưu vực sông Ba và sông Mã với mật độ sông suối từ

1,2-1,8 km/km® Sông Đà đoạn qua Sơn La có tổng chiều dai 280 km bao gồm 15 phụ

ưu chính; sông Mã đoạn qua Sơn La có chiều dai 90 km với 19 phụ lưu chính 2.1.6.2 Mạng lưới trạm thủy van

Bảng 2.2: Lưới trạm thủy văn

tam | stag View tụy “Thời gian quan trắc

Kinhđộ | VIđộ | km | —H ° 8 NimTy | NimTy | I0356Đ | 21°08 | 744 [1961-1974] 1961-1974] 1961-1974 Nim Công | Nậm Công | 10341 | 2I'U2B | s6x | 1960-1980] 1960-1980 1960-1980 XãLà | XaLa | 1085p | 2056B | 6430 | 196Lmay | 196Lmay | 196Lmay

Bản Cuốn | NimCudn | 108'S1D | 2P15B | 60 | 1968-1974 | 1968-1974,

Thác Vai | NimBi | 108402 | 21°26B | 1360 | 1960-1980] 1960-1976] 1960-1976

2.1.6.3 Dong chảy năm,

“Tổng lượng nước trong 5 tháng mia lũ chiếm khoảng 80%

là thing VII Mùa kiệt kéo đài 7 tháng ông lượng dòng chảy cả năm, thắng có dòng chảy lớn nhấ

với thing có dòng chảy kiệt nt là vào tháng IIL 2.1.6.4 Dong chảy lũ

La tại Sơn La chủ yếu là 10 dng, 10 quét có thời gian tập trung lũ nhanh, chỉ

khoảng 2 - 3 giờ, mô đuyn đính lũ lớn.

Bang 2.3: Đặc trưng thống dòng chảy lũ lớn nhất năm tại các trạm