Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu ảnh hưởng của đập dâng Văn Phong tới dòng chảy lũ ở hạ lưu đập Định Bình

cũng có đường tràn thật lớn đảm bảo thoát kịp nước khi lũ về Để giải quyết đượcbai toán da mục tiêu đó, vẫn đề quan trong nhất là đảm bảo được khả năng thoát lũ của trần, tôn trọng trang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIEN NÔNG THON

TRUONG ĐẠI HOC THUY LỢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIÊN NÔNG THÔN

TRUONG ĐẠI HỌC THUY LỢI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

"Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS Hồ Việt Hùng

HÀ NỘI, 2010

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1 DANH MỤC BANG BIEU 4

DANH MỤC HÌNH VE 5PHAN MỞ BAU 7

1 Ý nghĩa thực tiễn của luận văn 7

2 Nội dung nghiên cứu 8

3 Phương pháp nghiên cứu 8

4, Bổ cục của luận văn 9

CHƯƠNG 1 10

VAL TRO CUA DAP DANG TRAN TRONG VIỆC LAY NƯỚC VA ANH

HUONG CUA NÓ TRONG VIỆC THOÁT LO 101.1 Đập dâng phục vụ lấy nước và đâm bảo thoát lũ 101.1.1 Ưu nhược của hỗ chứa 101.1.2, Ưu nhược điểm của đập dâng 10

thống hỗ chứa vi đập dâng dé khắc phục nhược1.1.3 Kết hợp sử dụng hi

1.2 Giới thiệu chung vẻ đập tran ngưỡng kiểu phim piano l5

1.2.1, Ngưỡng trần zc ắc kiểu phim Piano: (Piano Keys Wei), 1s

1.2.2 Đặc điểm làm việ và các yêu tổ ảnh hưởng đến tin Piano " 1.2.3 Điều kiện thi công trằn Piano 18 1.2.4, Điều kiện ứng dung trần Piano 18

(CHUONG 2 19

KIEM TRA KHẢ NANG XA CUA BAP DANG VAN PHONG CÓ TRAN

NGƯỜNG PHIM PIANO »2.1 Các kết qua nghiên cứu về khả năng thio của trần phim dn PIANO 192.1.1 Nghiên cứu của nhóm E.Lemptriere 1» 2.1.2, Nghiên cứu của nhóm tác giả Trương Chi Hiền và Huỳnh Hùng [6| 28 2.2 Xác định khả năng tháo của đập dâng tràn Văn Phong 33

2.2.1, Các phương án thiết kể 332.2.2 Lựa chon loại phim đàn và xác định kích thước trin 45 2.2.3, Tinh toán thủy lực 35

CHƯƠNG3 40

MÔ HÌNH THUY LỰC HE THONG SONG KON KHI CHUA CÓ CÔNG TRÌNH

ĐỊNH BÌNH - VAN PHONG 403.1 Cơ sở ly thuyết tinh toán thủy lực dong chảy hở 40

3.1.1, Phương trình liên tye 40

3.1.2 Phương trình động lượng ái 3.2 Các mô hình toán - Thuỷ lực tính toán hệ thống sông, 44 3.2.1 Một số mô hình thường ứng dụng “ 3.2.2 Mô hình Hec-Ras 43.3 Đặc điểm của hệ thé

313.1 Đặc điểm địa hình khí tượng thuỷ văn hg thống s

1g sông Kon ““

ng Kôn - Hà thanh 543.3.2, Đặc điểm lũ trên sông Kôn và kế hoạch chồng lũ 573.3.3 Tài liệu khí tượng thuỷ văn oo 3.4 Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình thủy lực hệ thống sông Kôn khi chưa có

hồ chứa Định Bình ol3.4.1, Sơ đồ thủy lực hệ thẳng sông 61 3.4.2 Biên và nhập lưu 633.4.3, Hiệu chỉnh và kiểm định mô hình trong điều kiện chưa có hồ Định Bình

4

'CHƯƠNG 4 T3

TÍNH TOÁN LŨ TREN HỆ THONG SÔNG KON KHI CÓ HO CHUA ĐỊNH

BÌNH 74.1 Nhiệm vụ cấp nước của đập ding Văn Phong 7.4.2 Tinh toán truyền lũ trên sông Kôn khi có hồ Định Binh và chưa có đập dângVan Phong 154.2.1, Các điều kiện biên của mô hình 75

4.2.2 Kết qua tính toán ứng với tin suất thiết kế P=0,5% T64.2.3, Kết quả tính ton ứng với tin suất thiết kế P=10% n

443 Ảnh hưởng của đập ding Văn Phong đến khu vực Định Binh - Văn

Phong 29 4.3.1, Kết quả tính toán ứng với in suất thiết kế P=0,5% 80

4.3.2 Kết quả tinh toán ứng với tin suit thiết kể P=10% 82

'CHƯƠNG 5 89

KET LUẬN 89TÀI LIEU THAM KHẢO 9

DANH MỤC BANG BIEU

Bang 2.1, Thông số chính của các phương án 34Bảng 2.2 Tóm tắt công thức tính toán khả năng tháo của đập Ofixerop và đập phim

din 36

‘Bang 2.3 Quan hệ lưu lượng và mức nước ở hạ lưu tuyến đập 38

Bang 2.4 Trin phim din kết hợp với tràn có cửa gdm 10 khoang, mỗi khoang 15m

39 Bảng 3.1 Phân phối đồng chảy trong năm trung bình nhiều năm trạm Binh Tường -

s Kon 56Bang 3.2 Lưu lượng đỉnh năm tại tram Cây Muỗng (m'/s) 58Bang 3.3 Lưu lượng thực đo tại trạm Cây Mudng 59Bang 3.4 - Thống kế mục nước điều tra v tinh toán ti một s v tr trên hệ thống

song Kon Hà thanh năm 1999 6Bang 4.1, So sinh mực nước rên sông Kn ứng với tin suit P=0,5% 8Bảng 4.2 So sánh mực nước trên sông Kén đoạn thượng lưu đập dng Văn Phong

ứng với tần suất P=10% s4Bang 4.3 So sánh mực nước trên sông vùng hạ lưu đập dâng Văn Phong ứng với

tin suất P=10% 85

DANH MỤC HÌNH VẼ

"Hình 1.1 Đập tràn phim Piano Ghrib ở Algeria

Hình 1.2 Đập tràn phím Piano Goulou ở Pháp

Hình 1,3 Thi nghiệm dong chảy qua tràn phím din.

"Hình 1.4 Thi công trin phím đản- Ống dẫn khí đặt dưới console hạ lưu

Hình 2.1 Mat bằng, cắt ngang tràn PK-A (L+

Hình 22 Mat bing, cắt ngang trần PK-B (L=

Hình 2.3 Các đặc trưng hình học của một đơn vi tran phím dn

Hình 24 Mặt bằng một phân đoạn trăn phim đản

Hình 2.5 Hệ số lưu lượng phụ thuộc vào quan hệ W/H

Hình 2.6 Hệ số lưu lượng phụ thuộc vào quan hệ L/W

Hình 2.7 Hệ số lưu lượng phụ thuộc vào quan hệ bía

Hình 2.8 Hệ số lưu lượng phụ thuộc vào quan hệ dic.

Hình 2.9 Hệ số lưu lượng phụ thuộc vaohinh dạng cửa vào dưới công xôn.

"Hình 2.10 Vận hành của PKW với sự tie nghén của vật nồi

"Hình 2.11 Hệ số lưu lượng phụ thuộc vào sự có mat cũa vật

Hình 2.12 Các dạng mặt cắt thay th

16 16 7 18

20

20 2i

a

23 23 24 25 25 26 26 2Tình 2.13 Mô hình thi nghiệm mặt cắt trin loại PKB, ö ra có dang bậc thang áp,

dụng tại Thủy điện Dãk my2 - Quảng Nam.

"Hình 2.22 Quan hệ (Q~Zin,) phương ẩn tính toán

"Hình 3.1 Bản đồ lưu vục sông Kôn - Hà Thanh

Hình 32 Sơ đồ tính toán thuỷ lực hệ thống sông Kôn - Hà Thanh

2

28 28

29 31 31 32 32 32 39 54 2

Hình 3.3, Đường quá trình mực nước va lưu lượng tại trạm Thạch Hòa (Tân An) tir

30/11/1999 đến 08/12/1999, 66

Hình 3.3a Đường quá trình mực nước và lưu lượng tại trạm Bình Tường (Cay

Muding) từ 30/11/1999 đến 08/12/1999, 66 Hình 3.4 Đường qué trình mực nước và lưu lượng tại tram Diêu Trì trên sông Hà

“Thanh từ 30/11/1999 đến 8/12/1999 orHình 3.5, So sánh mye nước đình lũ trên sông Kn và Gò Chim với vất lũ điều tra

năm 1999, or Hình 3.6 So sánh mực nước đỉnh lũ trên sông Kôn và Đập Đá với vết lũ điều tr.

năm 1999, 68Hình 3.7 So sánh mye nước đình lũ trên sông Kôn và sông Say với vết lũ điều tra

năm 1999, 68 Hình 3.8 Quá trình mực nước và Lưu lượng tại trạm Thạch Hoà (Tân An) từ

12/11/2000-16/11/2000 m1Hình 3.§a, Quá trình mực nước và Lưu lượng tại trạm Binh Tường(Cây Muông) tử

12/11/2000-16/11/2000 m1 Hình 3.9 Mực nước trên sông Côn và sông Sây trong trận lũ_ năm 2000 vào lúc

1400 ngày 15/11 n Hình 4.1 Mô tả đường mye nước và đường lưu lượng tại mặt cắt 1.22 sông Côn 16 Hình 4.2 Đường mye nước trên sông Kôn và sông Say với tin suất 0.5% n Hình 4.3: Mô tả đường MNTL và đường lưu lượng tại mặt cắt 1.22 sông Côn 78 Hình 4.4 Đường quá trình mực nước và lưu lượng tại trạm Thạch Hoà (Tân An) khi

có hồ Định Bình với lũ chính vụ tần suất 10% 78Hình 4.5 Đường mực nước trên sông Kôn va sông Say với tin suất 10% 79 Hình 4.6: Mô tả đường MNTL, MNHL và đường lưu lượng tại đập Văn Phong 80 Hinh 4.7 Đường mục nước trên sông Kôn và sông Say với tin suất 0.5% 81 Hình 4.8: Mô tả đường mực nước, đường lưu lượng tại ngay trước đập Văn Phong.

81

Hinh 4.9 Đường quá trình mực nước và lưu lượng tại tram Thạch Hoa (Tân An) khi

6 hệ thống Định Bình- Văn Phong với lũ tn suất 10 82

Tình 4.10, Dung mực nước trên sông Kôn và sông Say với tin suất 10% 82

PHAN MO BAU

1 Ý nghĩa thực tiễn của luận văn

Từ xa xưa, con người đã biết dùng vật liệ tại chỗ như đắt đá, cảnh cây, gỗ để chăn đồng chảy trên các sông suối dé ning cao mực nước, ấy nước vào các kênhđất tự nhiên và nhân tạo để phục vụ sản xuất va sinh hoạt Đập ding là loại hình

công trình thuỷ lợi thứ 2 được nhân loại phát minh sau kênh mương Ngày nay, với

sự phát triển như vũ bão của khoa học-kỹ thuật, cic công trinh thuỷ lợi cũng được chú trọng và có bước đột phá lớn về hình thức, vật liệu và thời gian thi công Trên

thé giới hing loạt dip được xây dựng để phục vụ tưới và phát điện Vi dụ như: ĐậpTumwater Canyon (Mỹ), dip Irwell Ramsbottom, Bury ở Anh, đập Mildura xây dựng trên sông Murray ở Mỹ.

Trên thé giới, vẫn đề xây dựng đập dâng được quan tâm từ

La Mã cổ đại, Trung Quốc, Án Độ,

sớm ở Hy lap Mỹ Các nghiên cứu đi sâu vào các khía cạnh.

hình thức „

ft, dn định trong thiết kế, vật

mặt cắt, hình thức tiêu nang, xử lý nền, phương pháp thi công

"Nhiều nước trên thể giới đã xây dựng và phát triển toàn dig

như thực nghiệm, tổng kết thành tiêu chuẳn thiết kế đập dâng tin Tuy hin với 1địa hình, địa chất eụ thể của lưu vực muỗn tăng khả năng tháo của trần để tránhgây ngập lạt của phía thượng lưu dip ding trần là vin dé đang được quan timnghiên cứu và ứng dung.

Trong kể hoạch sử dụng bền vững tai nguyên nước, việc xây đựng các côngtrình đầu mối nhằm sử dụng tổng hợp nguồn nước và phòng chống thiên tai đồngmột vai trò rất quan trọng Bên cạnh đó việc xây dựng các đập dâng trản phía hạ lưu.của hỗ chữa để ning cao dầu nước cung cắp nước cho các khu tưới cao phía ha lưucũng là một nhu cầu cần thiết

Nghiên cứu ảnh hưởng của đập dâng Văn Phong đến dòng chiy lũ ở hạ lưu dip Dinh Bình là mục iều của luận văn và từ kết quả nghiên cứu đó để xuấtphương án quy hoạch phòng tránh lũ cho nhân dân vùng hạ lưu đập Định Bình Từđây sẽ có hướng khắc phục tn ti và nâng cao hiệu qua của công trình

Hiện nay có nhiều công cụ tính toản khoa học và tiên tiễn nhằm nghiên cứu.

hoặc đánh giá ảnh hưởng của đập ding trần đến dòng chủy lũ phía hạ lưu hồ chứa,

nhất là việc ứng dụng các mô hình toán - thuỷ lực đã đóng góp nhiều kết qua tin cậy

‘cho việc thiết kế, xây dựng c¡ công trình phỏng chống lù vả dự báo là nhằm giảm nhẹ thiên tai do lũ lụt gây ra.

Nhằm phần nào đáp ứng vai trò to lớn trên, đề tài “Nghién cứu ảnh hướng của.đập dâng Văn Phong đến dòng chảy lũ ở hạ eu đập Định Bint

6 và hoàn thiện một phương pháp tính toán thuỷ lực hệ thống sông để giải quyết

sẽ gốp phần cing

những vẫn đề thực tẾ cấp bách Vì vậy đề ải không những có ý nghĩa thực in đốivới vùng hạ du sông Kôn tỉnh Bình Định mà còn có giá tr ứng dung cho các nghiêncứu phòng chống lũ của các hỗ chứa khác ở nước ta

Nghiên cứu các giải pháp công trình nhằm mục dich sử dụng kết hợp giữa hd chứa và đập dang tran để từ 46 có cơ sở áp dụng mô hình nảy cho những ving có.

đa hình tương tự từ đó sử dụng tổng hợp được nguồn nước do hồ chứa đi tiết mà

không gây ngập lụt phía thượng lưu dập dâng tràn.

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của các mô hình toán thuỷ lực phục vụ tính toán

dong chảy hở.

Ứng dung mô hình toán thuỷ lực tỉnh đồng chảy lĩ cho hệ thống sông Kôn

-Hà Thanh khi có hồ chứa Định

Dinh Binh

và khi kết hop đập dâng Văn Phong và hồ

3 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Khảo sit thực địa, đo đạc, thụ thập các tài

ag lưới sông ng, hệ thống thủy lợi, các công tình đầu mi rong khuvực nghiên cứu

Phuong pháp thống kê: Phân tích các tải liệu khí tượng, thủy văn, hải văn,diều kiện tự nhiên địa hình, ân sinh, kinh trong khu vực nghiên cứu

Phương pháp ứng dụng mô hình toán trong nghiên cứu và tính toán.

Phương pháp chuyên gia: Tranh thủ sự góp ý của các nhà khoa học có trình độ

chuyên môn cao và nhiễu kinh nghiệm thực tế trong quá tình thực hiện đ tải

Phương pháp kế thừa: Áp dụng có chọn lọc các nghiên cứu và sản phẩm khoa học công nghệ hiện có trên thé giới va trong nước

4 Bố cục của luận văn

Bồ cục của luận văn gồm các phần sau:

Phan mở đầu

“Chương |: Vai trồ của đập dang tản trong việc lấy nước và ảnh hưởng của nó

trong việc thoát lũ Chương2: — Kiểm tra khả năng xa của đập ding Văn Phong có trin ngưỡng

CHƯƠNG 1

VAL TRÒ CUA DAP DANG TRAN TRONG VIỆC LAY NƯỚC VÀ

ANH HUONG CUA NO TRONG VIEC THOAT LU

1.1 Đập dâng phục vụ lấy nước và đảm bảo thoát lũ

1.1.1 Ưu nhược điểm của hồ chứa

“Các hoạt động dan sinh kinh tế của của con người có những đòi hỏi khác nhau.

về nước, gọi chung là yêu cầu về nước Ở Việt Nam chia lim 2 mùa rõ rét, mia

mưa và mùa khô VỀ mùa mưa thì lượng nước thừa nhiễu, gây ngập ng, có khi gây

Hồ lụt de doa đến tải sản và tính mạng của nhân dân Về mia khô lại hạn hắn, không

6 đủ nước cung cấp cho nhân din sinh hoạt và những hoạt động khác Các trang thấi tự nhign của đồng chảy sông ngồi không dip ứng được các yêu

son người đã tìm ra các biện pháp làm thay đổi trang thé ự nhiền của nó cho phùhợp với yêu cầu ma họ cần có Một trong những biện pháp đó là tạo ra các hỏ chứa.nhằm khống chế sự thay đổi tự nhiên của đồng chảy Hỗ chứa là biện pháp quan

trọng nhất trong hệ thông các công tinh điều ti nó có khả năng làm thay đổi sâusắc về nguồn nước theo thời gian vã không gian Như vậy, một hỗ chứa được mồ tànhư một hệ thống ma sự trao dBi nước của nó với các hệ thống khác trong mỗi quan

hệ giữa lượng nước vào, lượng nước ra và dung tích chứa Vậy hỗ chứa ra đời đãcải thiện toàn bộ dân sinh kinh tế, tích nước mùa lũ để đành đến mùa kiệt xã ra cungcấp cho nhân dân, tránh được lũ cho nhân dân, va hoạt động theo sự vận hành củacon người Tuy nhiên với những vùng cao phía hạ lưu hỗ chứa, dưới sự điễu tit của

hồ chứa vẫn không thể tự lấy nước để dùng cho dân sinh Nên phải dùng những

biện pháp lấy nước như dùng bơm nước áp lực cao, đập dâng tràn, rồi dùng hệthống kênh mương dẫn nước,

1.1.2 Ưu nhược điể

Dap ding trin là Ì hạng mục trong hệ thống dầu mi công trình, chin ngang

của đập dang

sông vừa có tác dụng chắn nước vừa cho nước tràn qua để khai thác dong chảy tự.

én (lưu lượng cơ bản) và không có tác dụng điều tiết

Đập dâng trần được xây dựng khi

= Có nhủ cầu nâng cao mực nước

= Lưu lượng nước dùng nhỏ hơn lưu lượng nước đến tự nhiên hàng thang

- Khi địa hình không cho phép xây dựng hồ chứa do không tạo được bụng hd

Dap dâng trăn là biện pháp công trình để ning cao mực nước rong sông suối phục vụ tưới tự chảy cho khu vực nhỏ lân cận mà vốn đầu tr không cao, xây dựngkhông phức tạp như biện pháp hé đập

Hầu hét quy mô các công trình đập ding được nghiên cứu lựa chọn sao chothoả mãn các điều kiện về việc sử dụng tông hợp nguồn nước như sau:

- Xã li được thuận lợi, hạn chế đến mức thấp nhất các ảnh hướng xiu đến chế

độ thủy lực của dòng chảy ở hạ lưu.

+ Nâng cao vừa di đầu nước trước đập dẫn nước vào kênh đảm bảo Ttưới tự chủy cho phần lớn diện tích đất canh tác của khu tưới

~ Diện tích ngập lụt ít nhất.

- Thi công thuận lợi, quan lý vận hành dễ đàng,

- Có khối lượng xây dựng và giá thành hợp lý.

Phù hợp với cảnh quan mỗi trường

Trong thời gian gin đây, yêu cầu về hạn chế ngập lụt ở thượng lưu của các đập

dâng trở nên cấp thiết do yêu cầu canh tác của người din, qui mô của các công trình.

để bao Bên cạnh đó, việc xây dụng một đập dâng qua các con sông lớn côn cần

phủ hợp với cảnh quan, thân thiện với môi trưởng va quản lý vận hành dé dang

cũng là những yêu cầu quan trong cho người thiết kệ

1.L3 KẾ hợp sit dụng hệ thống hd chứa và đập dâng để khắc phục nhược

điểm của mỗi loại

Sau khi có hỒ chứa Dinh Bình cũng với sự điều tết của hỗ, thì khu vực Hà

‘Thanh, Văn Phong là những khu nông nghiệp chỉnh của vùng này lại không thể

tưới tự chảy, vây yêu cầu đặt ra là phải chặn dòng để ding đầu nước đảm bảo cho khu này có th tưới tự chiy Nhưng đồng thời với việc dâng đầu nước thi đập dângnày không được làm ảnh hưởng đến khả năng thoát Ii của hd Định Bình khi có lũ

vẻ Vi vậy cần nghiên cứu 1 loại đập ding tran có khả năng ting mực nước nhưng,

cũng có đường tràn thật lớn đảm bảo thoát kịp nước khi lũ về Để giải quyết đượcbai toán da mục tiêu đó, vẫn đề quan trong nhất là đảm bảo được khả năng thoát lũ của trần, tôn trọng trang thái tự nhiên của lòng sông tại vi tí đập dâng, hạn ch tối 4a các ảnh hưởng xấu đến dng chảy trong mùa mưa lũ

Các gti pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hệ thống thủy lợi bằng việc ning cao

hợp mở rộng khả năng tháo là vấn dé đang được nghiên cứu nhiều

mực nước

trên thé giới va trong nước,

Nhiều nước trên thé giới đã xây dựng và phát triển toàn diện lý thuyết cũngnhư thực nghiệm, tổng kết thành tiêu chuẩn thiết kế đập dâng Tuy nhiên, sự phát

triển của khoa học kỹ thuật dẫn đến sự thay thé các tiêu chuẩn cũ bằng tiêu chuẩn

cao hơn hay trước sự biển đổi khí hậu toàn cầu làm lũ đến vượt thí lo đótue nghiên cứu và thiết kế các dạng dập dâng trần có khả năng thio nước

cao,

Một số giải pháp đã được ứng dụng là

Mở rộng khẩu diện tràn: Nhằm tăng khả năng tháo mà không tăng tỷ lưu, giải

pháp này khác phục được nhược điểm của tăng cột nước trn không ảnh hưởng đếnkết cấu các bộ phận sau ngường tần Tuy nhiên cin căn cứ vào điều kiện địa chất,địa hình tuyến tràn có cho phép mở rộng hay không.

‘Thay tràn không có cửa van bằng tràn có cửa van: Khi cần ting khả năng antoàn về tháo trong điều kiện địa bình hẹp, địa chất tốt có thể hạ thấp cao trình.ngưỡng tran và lắp thêm cửa van Giải phip này cổ tu diém là khả năng tháo lớn,tinh chủ động cao, không làm tăng ngập lạt, khả năng vượt tải lớn, khả năng đảmbao an toàn cao, Đây là giải php tổng hợp ting khả năng tháo do nhiễu yêu cẫu và

lý do khác nhan Tuy vậy, giải pháp có nhược điểm là hình thức kết cấu phức tạp

hơn, kỹ thuật thi công khó hơn, vận hành sử dụng đòi hỏi tinh khoa học hơn, tính

chính xác cao hơn, chỉ phí đầu tơ, chi phí quân lý cao, có khả năng xây m sự

Lâm trần sự cố Tran sự cố đã được nghiên cứu và xiy dụng ở Việt Nam đểtăng khả năng tháo nước, tăng dung tích hữu ich ở các hỗ chứa và nâng cao mye

nước ở các đập dâng ma không ảnh hưởng đến kha năng tháo, Mỗi loại đã bước dwdua ra nguyên lý hoạt động, hình thức kết cầu, ưu nhược điểm và điều kiện sử dụng.

Đó là các loại sau: Tran sự cổ kiểu tràn tự do, kiểu nỗ min gây vỡ, kiểu tự vỡ, kiểu

có cửa van Ở Trung Quốc, sau lì thing 8 năm 1975, ngườ ta đã đưa ra khái niệm.

It bio vệ đập, và thiết kế, xây dựng bỏ sung tran sự có cho các hỗ chứa đã có hoặc.trong xây dựng mới Hình thức, loại tràn sự cố hay dùng ở Trung Quốc là erin tự

do, tran sự cổ kiễu đập đắt tự vỡ, rin sự cổ liễu nỗ min gây vỡ Nói chung, trăn sự

cố đều dùng hình thức kết cấu đơn giản, chiều cao từ 2-5 mét và với chiều dai lớn

để giảm vận tốc và lưu lượng đơn vị và vẫn dỀ iêu năng không nặng n Cùng vớiviệc nghị n cứu vé tràn chỉnh, người ta còn nghiên cứu kết hợp tràn sự cổ tháo kết

hợp với trần chính để giảm giá thành công trình tràn xã lũ Ở tỉnh Liêu Ninh (Trung

'Quốc) làm tran sự cổ kiều nước tràn qua định đập gây vỡ, kết hợp tràn chính xả lã

đã giảm 40%-6

sự cổ (kết hợp với tràn chính) cho thấy vốn dau tư giảm 20%-30% so với chỉ dùngtrần chính.

tí phí công trình xã lũ Ở Australia so sánh 5 đập có dùng trin

Tuy nhiên, giải pháp trin sự cổ chỉ phủ hop với những hd chứa lớn hay vớinhững dip dâng lớn, còn với những đập ding tran quy mô nhỏ xây dựng trén sông,khi áp dụng cần cân nhắc đến hiệu ich kinh tế

Thay dị

Australia, Bồ Đào Nha, Algeria người ta đã có những nghiên cửu lý thuyết và mô

hình thức ngưỡng tran ting khả năng tháo: Ở Mỹ, Mexico, Pháp,

xây dựng các loại: Phim đản Piano, mỏ vịt, ngưỡng xiên để ting chiều dai ngưỡng,trần lên nhiề lần (mặc dit chiều rộng đường trăn thẳng không đổi)

Tran zich zie đầu tiên được xây dựng ở Australia vào năm 1941, có lưu lượng

xa lớn nhất Q=1020m3/, cột nước tràn H=1,36m, chiều cao ngưỡng trần P=2,13m,

số nhịp n=11 Những nghiên cấu sâu vé lý thuyết và mô hình có từ cuỗi những năm

60, đầu những năm 70 của thé ky XX Tran zich zắc lớn nhất hiện nay là đập Utetrên sông Canadian ở New Mexico có lưu lượng xi lớn nhất Q=15.100m3/s, cột

và ở Việt Nam nói tất phức tạp và có xu hướng ngày cảng bất lợi Mùa

dẫn đến lũ tập trung nhanh, mùa khô thì nắng hạn gay gắt lượng.cảng bị suy

dng chảy kit ngày cả mia khô không thể tạo ra ding

“chảy mặt Mặt khác nhu cầu dùng nước ngày cảng tăng, nhu cẩu dùng nước thay đổitim quả ti nding lực thết kế của đập dâng và hồ chúa đã xây dụng

Hiện nay ở nước ta những đập tự trần lòng sông thường có dạng đập trên thực dụng Creager hoặc Creag -Ophixerop.Dé tăng khả năng thoát lũ cho đập trinngười ta thường dùng cửa van dé hạ thấp cao tình ngưỡng trần (ting chiều cao lớpnước tràn) để chủ động dié

cdâng lớn, việc bổ trí nhiều khoang tran có cửa sẽ gây khó khăn cho việc vận hành, ít

ết lưu lượng Tuy nhiên với những công trình đập

an toàn (do kẹt cửa van), và giá trị xây lắp lớn.

Trong bài toán xác định khả năng tháo của trần tự do khi đã Không chế mựcnước thượng lưu thi yếu tố quan trong nhất là chiều rộng tràn Tuy nhiền, không

phải công trình nao cũng dap ứng được điều đó, một số công trình mặt bằng tràn do

sắc yêu cầu vé địa hình, giao thông dân ew không thé mở rộng Do đó gin đâymột số công trình đang được thiết kế đã đặt vẫn để nghiên cứu tăng cường khả năng.thoát lũ bằng việc áp dụng hình thức đường trin zicäc như trần Labyrinth, trầnngường phím Piano

Tình thúc tran có ngưỡng kiểu phim din Piano trong công trình đập đăng là mộtứng dụng rt mới, đặc biệt là ở Việt Nam Công trình đập dâng Văn Phong tỉnh Bình

Định đang được Tong công ty ty vấn xây dựng thủy lợi Việt Nam - CTCP (HEC1)

thấết kế là công trình đầu tên áp dung hình thức này nhằm giải uyết tiệt để bài toánngập lụt thượng lưu hồ Tuy nhiên khả năng tháo của trin Piano sẽ bị ảnh hưởng rấtlem bởi mực nước hạ ưu, đặc bit rong điều kiện chây ngập

Hing năm, ở nước ta vẫn xảy ra những trận lũ lụt ngoài tim kiểm soát của conngười và bên cạnh đó vẫn tôn tại những vũng thu nước cho sản xuất và sinh

hoạt Việc này anh hướng không nhỏ đến đời sống nhân dân và sự phát triển kinh.

xd hội Lâm thể nào để dung hòa hai yêu 6 này, đỏ là vẫn đề lớn cña ngành thủylợi với việc xây dựng các hỗ chứa và đạp dâng Hệ thống thu lợi Định Bình - VănPhong là một hệ thống dién bình, kết hợp giữa phòng lũ và các nhiệm vụ cấp nướctưới cho nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt, phát tiễn du lịch, cải tạo mỗi trường,nuôi trồng thủy hai sản, phát triển giao thông Để đảm bảo đập ding Văn Phongkhông gây ngập lụt khi hd Dinh Bình xa li, đập ding này đã được thiết kế theodang tràn có ngưỡng phím piano Tuy nhiên, hình thức trin có ngưỡng kiểu phím đản Piano trong công trình đập dng Văn Phong là một ứng dung rt mới ở Việt Namnhằm giải quyết iệt để vấn đề ngập lụt thuợng lưu hồ Vì vậy, việc nghiên cứu ảnhhưởng của đập ding Văn Phong tới mục tiêu phòng chống lũ của hỗ Định Binhkhông chi có ý nghĩa rất quan trọng với vùng hạ lưu đập Định bình mã côn tới toàn

bộ hạ du sông Kén tinh Bình Định, Nghiên cứu này còn có giá trị trong việc ứng

dụng mô hình thuỷ lợi hồ chứa - đập dâng cho các khu vục có địa bình tương tự.

“Tóm lại, việc tang khả năng thoát lũ, giảm tối da ngập lụt thượng lưu với công trìnhđập ding là một vấn để bức xúc hiện nay Vì vậy việc nghiên cứu ảnh hưởng củađập dâng văn phong đến khả na oát lũ của hồ chứa Định Bình là định hướng nội

đụng của luận văn này,

1.2 Giới thiệu chung về đập tràn ngưỡng kiểu phim piano

1.2.1 Ngưỡng tràn zie zắc kiểu phím Piano: (Piano Keys Weir)

"Nhóm nghiên cứu của ông F Lempériére (Hydrocoop- France) tìm ra kiểu đập,

tràn phim din này với kiểu thiết kế đầu tiên — được thử nghiệm vio năm 1999 6phòng thi nghiệm L N.H.E của Điện lực Pháp vả và o năm 2002 ở trường đại hocRoorke của An Độ cùng với trường đại học Biskra của Algeria,

Từ năm 2000, nhiều nghiên cứu và thí nghiệm mô bình về trên theo kiếu

labyrinth có thể bổ trí được trên đập trọng lực thông thường đã được thực hiện ở

Phép, Algeri, Trung Quốc, An Độ, Việt Nam và Thụy Sỹ Một số kiểu đã được cổ

gắng tối ưu về phương diện thủy lực cũng như về phương diện kết cấu và thi công.

Hơn 100 kiểu dang trần đã được nghiên cứu vả thí nghiệm, nhiều giải pháp có tính

khả thi, Các kiểu thuận lợi nhất đã được xây dựng dựa trên hai nguyên lý sau:

= Các tường có dạng chữ nhật trên mặt bằng, tương tự như các phim dinpiano; cũng vi vậy kiểu trin này được đặt tên là tràn phim đàn piano, gọi tắt là trân

Anh là Piano Keys Weis, viết tắt là PAK Weirphím đàn, từ

- Các tường theo phương thing óc với dong chiy dầu được bố trí theo mặtdốc (nghiêng) Bố trí này tạo nên thuận lợi về phương diện thủy lực, nhất là trongtrường hợp lưu lượng xà lớn, đồng thờ li giảm được chiễu rộng đáy của kết ấn do

vây có thé bổ trí trần phim đản trên các đập tràn hay đập trong lực thông thường,

Hinh 1.1 Đập tràn phim Piano Ghrib ởAlgeria

~ Lớp thứ nhất đưới dạng ta đầy chảy theo mặt đầy nghiêng của ô thoát

~ Lớp thứ hai là dưới dạng dòng chảy qua tràn thành mỏng, chiều day lớp nước.trân thy thuộc vào chiều cao cột nước trên trăn, Lớp này chảy trên mặt rt thuận lợi

cho việc đưa không khí vào dưới lớp nước tràn do sự có mặt của công xôn hạ lưu + Sự giao thoa của dòng chiy ti các góc ngường trin cũng lâm ảnh hưởng đến

khả năng tháo của tran phím dan.

Hinh 1.3 Thi nghiệm dòng chảy qua trin phim đàm

Các yếu tổ ảnh hưởng dén khả năng tháo của tràn phím đàn piano:

Ngưỡng trần được xây dựng trên hai nguyên lý: Các tường có dạng chữ nhật

trên mặt bằng, tương tự như các phim đàn piano; các tường theo phương thing góc.

với dong chay đều được bổ tí theo mặt dốc (nghiêng) Bổ này tạo nên thuận lợi

về phương diện thủy lực, nhất là trong trường hợp lưu lượng xả lớn, đồng thời lại giảm được chiéu rộng day của kết cu.

khả năng tháo của tran phim dan chủ yết

Do đặc điểm cắt

phụ thuộc vio tỷ số giữa chiều dai, độ sâu, chiều rộng và hình dáng của các phim và

tạo như vậy niđặc biệtlà sự phụ thuộc vio tỷ số N bằng tổng chiều dài tường trần chia chiễu rồng

tràn chính diện Bên cạnh đó còn có ảnh hưởng của tác động va đập của dòng nước.

"khi chảy qua tràn; hình dang của ngưỡng cũng cũng làm cho phân bé lưu tốc và lưu.lượng đơn vị tiên ngưỡng trần không đồng đều

1.2.3, Điều kiện thi công tràn Piano

Cé thể xây đựng tràn phím dan bằng bê tông cốt thép đúc sẵn hoặc đỗ tai chỗ

“Trong trường hợp tường thấp, có thé chọn chiều dây tường từ yêu cầu sử dụng cốtthếp Trưởng hợp H< 2 m, có thể sử dụng tường thép có các dai tăng cứng Chi phi

xây dựng theo một mét chigu rộng tràn thường lệ với HL

Không nên bổ trí kết cầu gia cường hay các thanh ging tại các tường ở 6 vào

và 6 ra vì chúng có thé làm các vật nỗi mắc lại

phần console hạ lưu để trinh bị rung

động bing các ống dẫn khí giản đơn

Do xảy ra cuốn khí mạnh nên

dang chảy ra khỏi trăn phim din được

tiêu năng nhiễu hơn và x6i ở hạ lưu

giảm ding kể, nhất là với các lưu

P=,

lượng xã ừ trung bình trở xuống zs

Hình 1.4 Thi công tran phim đân- ng dẫn

khí đặt dưới console hạ lưu.

1.2.4, Điều kiện ứng dung trần Piano

Trong trường hợp xây mới, tràn phím din có thể giảm được ba lần chiều daitran hoặc giảm được hai lẫn chiều cao cột nước trin so với tràn mặt cắt Creager.C6 thể áp dụng trin phím din ở các trần mặt chảy tự do đã xây dựng dé tăng

độ an toàn hoặc tăng dung tích chứa với chỉ phí xây dựng thắp.

C6 thể xây dựng trần phim dan làm trần khẩn cấp kết hop với trân đã có hoặc.với tràn có cửa xây mới thông qua sử dụng phần dung tích trên mức nước đẳng bình.thường (MNDBT) dé xã một phần những con lũ đặc biệt lớn Vi dụ với chiều caotrên MNDBT là 4m có thể xa thêm được 40 đến 50 m'/s/m

CHƯƠNG2

KIEM TRA KHẢ NANG XA CUA DAP DANG VĂN PHONG CÓ

TRAN NGUONG PHIM PIANO

+

2.1.1 Nghiên cứu của nhóm F.Lemperiere

'ác kết quả nghiên cứu về khả năng tháo của tràn phím đàn PIANO

Có nhiễu nước trên thé giới, đã ứng dụng thành công hình thức tràn ngưỡng.phím Piano cho các công tình thiết kế mối và công trình nàng cấp năng lực làmviệc của hỗ chứa Các trin phím đàn khác nhau đã được Điện Lực Pháp (Electricitédle France) thiết kế và xây dụng Các trin phím din lớn đang được thiết kế và thicông ở châu A và châu Phi.

Ở Việt Nam, đập tràn phim din bước đầu đang được nghiên edu và áp dụng.Công trình đầu tiên ứng dụng bình thức trần này là Công trình đập ding Văn Phong

~ Binh Định đang được HECI thiết kế Tran phim đản áp dụng ở công trình VănPhong được đảnh giá là đập phim dan lớn nhất trên th giới hiện nay, với chiễu đãitràn nước theo phương vuông góc hướng ding chủy là 301.75m và tổng chiều dàitrần nước là 1728m, Đặc biệt trin kim việc trong chế độ chảy ngập Tigp theo VănPhong, hiện nay công trình Thủy điện Dak my 2 - Quảng Nam đang được thiết kế

áp dụng đập tràn phim đàn kiểu B với chế độ chảy tự do

Ngưỡng trần được xây dựng trên hai ng ên lý: Các tường có dạng chữ nhật

trên mặt bằng, tương tự như các phím din piano; các tường theo phương thẳng góc.

với dong chay đều được bổ tí theo mặt dốc (nghiêng) Bổ này tạo nên thuận lợi

về phương diện thủy lực, nhất là ong trường hợp lưu lượng xã lớn, đồng thi lạ

giảm được chiễu rộng day của kết cầu

Do đặc diém cấu tạo như vậy nên khả năng tháo của trần phim dn chi yếu

phụ thuộc vào tỷ số giữa chiều dài, độ sâu, chiều rộng và hình dáng của các phím và

đặc biệt là sự phụ thuộc vào tỷ số N bằng tổng chiều dải tường trần chia chiễu rộngtràn chính diện Bên cạnh đó còn có ảnh hưởng của tác động va đập của dòng nước.Khi chảy qua trần; hình dang của ngưỡng cũng cũng làm cho phân bổ lưu tốc và lưulượng đơn vi tiên ngưỡng tn không đồng đều

Nhóm của ông F, Lempérigre đã nghiên cứu 2 dạng tràn phím đàn:

~ Loại A (PKA): máng tran (thưởng đối xứng) ở cả 2 phía thượng và hạ lưu.

“Trong đó: h cột nước, H - chiều cao lớn nhất của tường, tinh bằng m

+ Tỷ số giữa chiều dài phím đàn/chiều dài tràn

+ Phin công xôn thượng và hạ lưu có cùng độ dốc _2/1 (H/V) Chiều rộng của

phím vào (Inlet) bằng 1.2 lần chiều rộng phím ra (outlet)

bằng 1/2 chiều rộng đỉnh “a” Chiều cao lớn

+ Chiều rộng day phim đàn "

nhất của tường “H” bằng a/4.

~ Loại B (PKB): máng tràn chỉ ở phía thượng lưu nhưng dai hon,

+ Tỷ lưu của đập phim dan loại B là

q=4.5hVH mm (22)

+ Ty số giữa chiều dai phím dan/chiéu dai tràn

+ Phần công xôn thượng và hạ lưu có cùng độ dốc 2/1 (H/V) Chiều rộng của phím vào (inlet) bằng chiều rộng phim ra (outlet)

+ Chiều rộng đáy phím đàn “b” bằng _ 1⁄2 chiều rộng đỉnh “a” Chiều cao lớn nhất của tường bằng a/3.

= Đặc điểm cầu tạo : Máng tràn được làm bằng BTCT , mái được tạo nghiêng.với độ dốc 2:1 + 3:2 như hình 1-3, hình 1-4 Tuyển ngường tràn dạng răng cưa chit

nhật Ty số N=L/W nên được chọn vào khoảng 4+ 6 Khi ding PKA, ô đón nước

.có bé rộng lớn hơn ô thoát nước khoảng 20%

Các đặc trưng hình học của tràn phím đàn được thể hiện ở hình 2.3và hình 2.4,

Ổ se

i

Tình 2.3 Các đặc tung hình học của mit Hình 2.4 Mat bing một phn đoạn

đơn vị trân phim đàn trân phim din

“Trong đó;

H: Chiều cao tối đa của tràn phím đàn.

B: bu dai đính tran,

ác Chigurdng 6 đôn nước

bị Chiều rộng 6 thoát nước.

©: Chiều di nhô ra của công xôn thượng lưu,

dd: Chiều dai nhé ra của công xôn ha lưu

W¿- Chiu rộng một don vị tràn

1: Chiều dai trần nước một đơn vị ân

Để kiểm tra được mức độ ảnh hưởng của các thông số trên, từ năm 2002 nhóm.túc giả Ouamane và Lompérire đã tiễn hình rắt nhiề thí nghiệm chỉ tiết trên cácddang đã lựa chọn để tối ưu hóa năng lực xả của trì phím din

Khả năng tháo của một đập tràn không thẳng được biểu thị qua hệ số lưu.lượng được rit ra từ phương trình tông quát có công thức như sau:

QcCw=—

Với: Q: Lưu lượng qua tran (m3/s)

bh: Chiều cao lớp nước tràn (m)

ố cho mỗi kiểu thiết kế

do Q và h Các thông số còn lại trong phương trình là

~ Phan ánh ảnh hưởng của chiều rộng tràn với một cl

Đồ thị hình 2.5 cho thấy sự phụ thuộc của hệ số lưu lượng và tỷ số W/H Khi

tảng chiễu cao trà lên 25%, Khả năng tho của trin tăng lên 6%,

tổ +LW-4,WR=I,l1 16

14 tế 10 oe 06 of 02 00

Tỷ số này anh hưởng ding ké đến đồng chảy Khi tăng tỷ số L/W lên 2 lần thì

hệ số lưu lượng tăng lên 50% với những cột nước tương đối h/H<0,4 Tuy nhiên,

hiệu quả giảm đáng kể đối với cột nước tương đối hH>0,6 Như vậy, đối với những giá trị lớn của L/W và h'/H hiệu quả về khả năng thảo không cao, không kinh tế

Hình 2.6 Hệ số lưu lượng phụ thuộc vào quan hệ LW Anh hưởng của chiều rộng các khoang tràn a, b.

Ta biết độ dốc day khoang phụ thuộc vào chiều dai các công xôn thượng hạlưu và chiều cao đập Từ đó đồng chiy trong các khoang thượng và hạ lưu có thé sẽ

Khác nhau Kết qua thí nghiệm cho thấy việc chọn chiều rộng khoang thượng lưu @

lớn hơn khoang họ lưu b cho hiệu sư với cột nước tương đổi hỲ/H<0 5Khi cột nước tương đối h'/H>0,5 hiệu sult này nhỏ hơn Việc tăng chiều rộng mộtkhoang thượng lưu lên 20% và giảm chiều rộng khoang hạ lưu thì khả năng tháo.tăng 5% mà không ảnh hưởng đến quy mô công tình Từ đó cho thấy thiết kế vớichiều rộng a>b là có lợi nhất

"Hình 2.7 Hệ số lu lương phụ thuộc vào quan hệ blaAnh hưởng chiều dài của các công xôn thượng, hạ lưu

Với mô hình không có công xôn hạ lưu (d/e=0) thì hiệu suất của tràn cao hơn.

khi có công xôn hạ lưu Năng lục xã tăng khoảng 12% đối với cột nước tương đối

NẺ11.<0,4 và khoảng 9% đối với NT > 04,

Trường hợp công xôn đối xứng đe—I thi hiệu quả của trin cao hơn với côngxôn không đổi xứng Năng lực xa tăng 7% với h'/H < 0,4 và khoảng 2% đổi vớih/H>044,

Từ đổ ta thấy với đ€=0 có thé là một giải pháp cho trần có lưu lượng đơn vi

lớn, với đ/e=1 thì lại là giải pháp kinh tế vì sự đối xứng lim thuận lợi cho việc sir

dạng các cấu kiện chế tạo sẵn

Hinh 2.8, Hệ số lưu lượng phụ thuộc vào quan hệ đức

Anh hưởng của dạng cửa vào dưới công xôn thượng lưu.

“Xét hai trường hợp là dạng thing và dang trỏn cho thấy: thiết kế đảm bảo điềukiện tối wu về mặt thủy lực cho phần thẳng đứng đưới công xôn thượng lưu (như làđối với trụ pin của tràn có cửa) thi sẽ làm tăng hiệu suất của tràn phim đàn khoảng,1%.

zo Cửa vio phẳng

os] Cimsidtin

Hình 2.9 Hệ số lu lượng phụ thuộc vàohình dang của vào dưới công xânAnh hướng của vật nd

Kết qui thí nghiệm cho thấy

~ Không có vat nổi nà bị tắc lai dưới công xôn thượng lưu khi mực nước tăng

dẫn từ diy lên định trần

- Khi cột nước trung bình ~ 0.4H thi có một số ít vật nỗi được kéo theo trong

khoang hạ lưu và bị mắc lại

~ Khi cột nước trung bình > 0.4H thì các vật nỗi bắt đầu được tháo một cách hệthông về phía hạ lưu

~ Hình 1-40 cho thấy, te động của vật nội có thé làm giảm hệ số lưu lượng đối

với cột nước tương đối hỲH < 0.5, quả giả trì này thi ding chảy trở lại bình thường

và hệ số lư lượng có giá tr bằng gi tị đồng chây tự do

~ Tác động của vật nỗi có thể làm giảm lưu lượng ~ 10% khi chiều sâu của lớp.nước tràn từ 1 đến 2m (như là đối với Creager)

Nhu vậy, ảnh hưởng của vật nỗi tới khả năng tháo của tran phím dan cẩn phải.lưu ý khi cột nước tran thấp Tờ đó có biện pháp giải quyết để hạn chế ảnh hưởng

như làm lưới chấn hay chủ động trục vớt ngay khí có vật nỗi mắc lại trước ngưỡng,

7 Chin do

hy với sự số

mi ca vi nối

Hình 2.10 Vận hành của PKIW với sự tắc Hình 211 Hệ số lưu lượng phụ thuậc vào

nghễn của vật nỗi Sự Có mat của vật nồi

Véi cũng lưu lượng và bổ trí chung, cổ thể có những sửa đổi nhỏ về dạng trănnhư hình vẽ 2.12 Những sửa đổi này thuận lợi cho việc thảo các vật nỗi, ô ra cổ cácbậc thang ở diy có thé tiếp nổi với các bậc thang ở phần bên dưới của đập tràn

`Việc lựa chon cũng cần xét đến các thi công.

Dang mặt cắt ô ra có dang bậc thang đang được áp dụng thiết kế cho tràn phim đàn Thủy điện Đãkmy 2 tại Việt Nam (hình 2.13)

080, 18, 098m nh

Cit ngang 6 vào Cắt ngang 6 ra

Hình 2.13 M6 hình thí nghiệm mặt cắt tràn loại PKB, 6 ra có dang bậc thang áp,

dung tại Thủy điện Dak my2 - Quảng Nam

2.1.2 Nghiên cứu của nhóm tác gid Trương Chí Hiền và Huỳnh Hang [6]

“Tháng 2/2003, nhóm giảng viên Trương Chí Hiển và Huỳnh Hùng (DH Bách khoa TP HCM) đã nghiên cứu khả năng tháo của 3 dạng đập trin phim piano trên

mô hình vật lý nhằm tiếp tye bổ sung cho các kết quả đã nghiên cứu theo kiểu Iva1ï của F Lempirire & A.Oumane.

1 Đập tràn phím piano - phương án A (sau đây gọi tit là đập tràn PKA): có 5

phim tan, B= 15m, EL= 75m, tỷ số

tường trần bên IF 15m, dang mặt cắt ngang như hình 2.14

chiều cao đập tran PI = 5,5m, chiều dai

Hinh 2.14 Tran PK-A

2 Đập tràn phim piano - phương | =e

án B (sau đây gọi tit là đập tràn PKB): |

có 7 phím tràn (hình 2-15), B = 15m, —= a

SL= I0Sm, tỷ số N= 7, PI = S#m,chiều ~ = L1 -|** dài tường tràn bên I=lầm, dạng mặt cắt —= em

namgtwongurahedipuin PKA Em _ |}

Hình 2.15 Mặt bằng tran PK-B

3 Đập tran phim piano - phương án C (sau đây gọi tit là đập tein PKC): có 5

phím tràn (hình 2-16), B=15m, EL= 60m, tỷ số N=4, PI= 5,5m, chiểu dai tường

trần bên l=11.25m,

Hình 2.16, Tran PK-C

4 Khả năng tháo của đập trin phim Piano:

Cũng như các loại đập trần khác, công thức tỉnh lưu lượng của đập tràn phim Piano trong trường hợp chảy tự do, mye nước hạ lưu không ngập ngưỡng phím tran,

có thể được lấy như sau:

Trong đó:

mạ là hệ sổ ưu lượng (có kể đến cột nước lưu tốc tiến gần)

1, chiều đài trên tương ứng của đầu, cuối và thành bên của phim

“Trong đập tran phim Piano cỏ 3 loại ngưỡng trin: đầu phim là đập trần da giác (tam giác vuông, mái đập hạ lư nghiêng); thảnh bên phim là đập trăn bên dạng thành mỏng; cudi phím là đập tin đa giác (tam giác vuông, mái đập thượng lưunghiêng) Đối với gai đập tân đa giác (đầu và cuối phim), cũng như đập thành

mỏng tràn bên có chiễu cao đập thay đổi dẫn này thì chưa có các nghiê cứu về hệ

số lưu lượng Theo các nghiên cứu hiện có cho đập tin tam giác thì khi PH

5, hệ số mái dốc thượng và hạ lưu đập tir 1,5 đến 2,0, thi hệ số lưu lượng m thay đối

từ 0,40 ~ 0.45 điều kiện Dbi với dip trần thành mỏng, có Py không thay đổi với P,/H>2, theo [4] thi hệ số lưu lượng m = 0,40 ~ 0,41

Do thí nghiệm mô hình thủy lực chỉ đo đạc các thông số Q H của dip trănphím piano, là tổng hợp của 3 loại ngưỡng trăn trên, nên không thể xác định được

hệ số lưu lượng tran của từng loại ngưỡng Tuy nhiên, nếu tiếp cận vấn để theo

quan điểm gin đúng cho rằng hệ số lưu lượng là như nhau trên suốt chiều đài tràn

hiệu quả và ký hiệu là Mạ, thi ta có thể viết:

MušL = Sinai 5) Lượng tháo qua đập trin phim piano ở trang thái chảy tự do có thé viết như

Q=Emj.EL (2g HỶ? (2-6)

Khi mực nước hạ lưu cao hơn cao tình ngưỡng phim trin thi đập tin ở trang

thái chảy ngập So với trạng thái chảy tự do, khả năng tháo của đập sẽ giảm đi, công.

thức tinh lưu lượng có bổ sung hộ số higu chỉnh 6, gơilà hệ số ngập

Q=ø,Mu.EL G1)

5 Kết quả thí nghiệm:

- Trên cùng chiều rộng tràn chính điện đập tràn PK cho kha năng tháo lớn hơn.

đập trần mô vit, đập trần Creager Khi tết kể mới cũng như cải tạo các dp trăn hiện hữu, việc áp dụng đập tràn phim piano này sẽ giáp nâng cao khả năng tháonước trong điều kiện diễn biển bất lợi vẻ lưu lượng lồ ngây cảng tăng do môi trường

bị tổn hại như hiện nay:

~ Ngoài các thông số như tỉ số N, chiều cao đập tràn P;, cột nước trin H, thìchiều rộng phim cũng có ảnh hưởng trên khả năng thảo của đập trần PK.Trườnghợp mực nước hạ lưu thấp hơn ngưỡng tran, với một gi tị HUP, nhất định, có thể

áp dụng biểu đồ hình 2.17 và 2.18 để xác định khả năng tháo nước của đập tràn PK.(tinh trên chiều rộng trân chính diện B, qtính trên đơn v chi di ngường trhiệu quả EL).

+ Khi mực nước hạ I cao hơn ngường trần th các đập tin PK dạng A, B, C

6 trạng thi chảy ngập Hệ số ngập on của ác lạai đập trần PK, ứng với các tị số

bl, cổ the tr biểu đồ tên các bình 2.19, 220 và 221 tương ứng

- Các giá tri hệ số lưu lượng quy đổi Mụ; cho từng loại đập tràn PK-A, PKB,

PK-C, thông qua xử lý tương quan hồi quy các kết quả thực nghiệm, được xác định

theo các công thức (2-8), (2-9),2-10).

#kA= 0,357.6 ”P (2-8) Muge= 0,420, T5 (2-9)

_ (2-10) Muec=

m0

=—m

Hình 2.18 4=f[H)

~ Có thé xây đựng trên các đoạn đập mới hoặc hiện hữu.

- Lưu lượng đơn vị q có thé thảo lĩ đạt từ 5 đến 100 m'/s-m,

~ Trong cùng chiều rộng kênh tháo lũ B, lưu lượng thảo lũ tăng ít nhất là 4 lần

so với kiểu đập tin thực dung Creager.

ồn vật liệu có sẵn tại chỗ

~ Câu trúc đơn giản và đễ xây dựng với ng

Việc thiết kế tràn phim đàn phụ thug

như t lệ: HH, W/H, LAN, af cả và

quan trọng đối với hiệu qua lim việc của tran cũng như chi phí xây dựng công trình

chủ yếu vào các quan hệ hình học của tràn

nghĩa

ố khoang tràn n Các thông số này c

- Chiều cao tường tràn H là một yếu tổ quan trọng để quyết định hiệu qua của

việc tháo lưu lượng qua tran Nó là yếu tổ ban đầu để quyết định các kích thước

hình học khác của trần Chigu cao này được xác định từ yêu cầu về cột nước trần vàphủ hợp với điều kiện địa hình, địa chất và hiện trang công trình được xây dựng,

- Tỷ số W là một yếu tố quan trong ảnh hưởng rat lớn đến khả năng tháo.qua tràn, tỷ số này được đề nghị nằm trong khoảng từ 46, N=S là có hiệu quả vềkinh tế nhất, với N>5 thường không tăng hiệu quả về giá thành

- Các tỷ số afb, die là những yếu tổ cần thiết khi xác định dang mặt cắt Piano

có lợi nhất về thủy lực và kinh 6

2.2 Xác định khả năng tháo của đập dâng tràn Văn Phong.

2.2.1 Các phương án thiết kế

Đập dâng Văn Phong được xây dựng trên Sông Kohn thuộc xã Bình Tưởng, huyện Tây Sơn tinh Bình Dinh, cách đập Định Bình 34km

Phong có nhiệm vụ tiếp nhân nước từ bồ Định Bình ben trên xã xuống, nguồn nước

hía hạ lưu Đập Văn

.ở khu giữa và nước từ trạm thủy điện An Khê, Kanak chuyển sang đẻ cấp nước tướicho 28 060 hạ đất nông nghiệp, ấp nước công nghiệp, nước sinh hoại, chăn mi,

thủy sản, cải thiện môi trường, giảm xâm nhập mặn ving cửa sông, ven biển.

Ba phương án chính được nghiền cứu trong quá tỉnh thiết kế, trong đóphương én 1 và 2 áp dụng các giải pháp truyền thống và phương dn 3 kết hợp giữa

bộ mới là trin phim đàn như trình bày dưới đây.

= Phương án | áp dụng đập dâng không cửa trên toàn tuyến, dài 470m, vớidinh đập ngang bằng MNDBT Phương án 1 có tu điễm là quản lý, vận hành đơngiản song cao trình va diện tích ngập lụt ở thượng lưu khi xã lũ đều êm

Phương ấn 2 áp dụng trin cỏ cia trên toàn tuyén, gồm 26 của, mỗi cửa rồng15m, cao ấm với ngưỡng tràn ở cao trình 20,ĐÔm Do có của nên năng lực xã củaphương án 2 cao hơn phương án 1 và nhờ vậy giảm thiêu được di tích ngập lụt ở

thượng lưu Nhược điểm của phương án 2 là công tác quản lý, vận hành phức tạp vàtốn kém do số cửa quá lớn, đồng thời dễ xảy ra thiệt hại trong trường hợp kẹt một

số cửa hay mắt nguồn điện

= Phương án 3 kết hợp tràn phim đàn, định ở MNDBT, với 10 khoang tran có cửa, ngưỡng ở cao trình 20,00m Phương án này tận dụng được năng lực xã lớn của tràn phím đản va khả năng kiểm soát mức nước trong những trận lồ thường xuyên

và xả cát của trin có cửa, Vì vậy, diện tích ngập lụt thượng lưu được giảm thiểu,công tác quản lý, vận hành đơn giản, độ an toàn cao và chỉ phí xây dựng thấp.

Do có nhiều uu điểm nên phương án 3 là phương án được chọn.

Bảng 2.1 Thông số chính của các phương án

Thông số Phuong int | Phuong an? Phươngán3

Giảm diện tích, giảm chiễu siu và thời gian bi ngập do li li một yêu cầu quantrọng đối với đập dâng Văn Phong Với các kích thước chiều dài và chiều cao tương,

tự, trăn phim din loại B có năng lực xả lớn hơn trin loại A nên là loại trin được chọn

Chiều cao tường H là một trong những thông số ảnh hướng đến năng lực xáccủa trản phim din, Do vậy, ein tìm duge H hợp lý hay gin giá tối ưu để có lợi về

năng lực xã của trần và qua đó có tác dụng giảm mức độ ngập lạt thượng lưu trong

trường hợp xây ra ũ lớn

Phần lòng sông tạ vị trí tuyển đập có cao độ trong khoảng 19.0 đến 19.4m.

Nhằm đảm bảo điều kiện làm việc thuận lợi của trin, không bị ảnh hưởng của bùncất

cao độ lòng sông 1.6 đến 2m Từ 46, với MNDBT ở cao trình 25.0m, tinh các thông

ồi lắng thượng lr, chọn chân tường tại vị tí lớn nhất ở cao độ 2l 0m, cao hơn

- Chiều cao tường H H=25.0-21=4.0m

- Chiều rộng ngưỡng tran b: b=1.5H= 1.5 x 4.0=6.0m

~ Chiều dai đình tran a: a=3H x4= 120m

0 =mby2gh* Ký hiệu: h- cột nước trin kế cả cột nước lưu tốc

He: chiều cao tường phím din

1 Tính lưu lượng đơn vị q của tran phim dan loại B

Trân loại B có lưu lượng đơn vị q=4.5hVH (bing

phòng các yếu tố chưa lường hết khúc và thiên về an toàn,

4=4250 {HT mim

2.2) Với mục đích dự

thực hiện tính toán với

‘Vi các trận lũ tin suất trên 3% (33 năm xảy ra một lần) mức nước hạ lưu luônthấp hơn đình tràn (ở cao độ 25.00m) và chế độ dong chảy qua tràn là chẩy tự do,không ngập.

"Với các trận lũ có tn suất nhỏ hơn 3% dòng chảy quila tràn phim đản là dong

chiy ngập Hệ số ngập ơ, của trăn phim din ở dự án Văn Phong được lấy theo kết

Điều kiện long sông, thấm sing cùng các công trình giao thông, xây dựng đã

iu kiện giải phóng mặt bằng cho thấy ting chidu rộng tuyén đập Văn Phong

có thể lên đến 460m

XXết phương án chọn rên có cửa gồm 10 khoang: mỗi khoang rộng lãm Chiềurộng bổ trí tran phím đàn là phần chiều rộng tuyến đập còn lại sau khi đã trừ phầnchiều rộng trân có cửa cùng các try pin và chigu rộng các trụ cầu bổ tr ở phần trànphim dan,

3 Mite nước thượng lưu (MNTL)

Đập Văn Phong có chúc năng dâng cột nước và không tạo nên dung ích hỗdang kẻ, Tinh toán mức nước dâng thượng lưu với giả thiết toàn bộ lũ đến đều được

xa qua tuyển đập văn Phong, bỏ qua khả năng tích nước, cắt lĩ của Š trong tínhtoán truyền lũ.

Tit kích thus , số khoang tràn có cửa vả chí rộng tràn phim đàn như đã nêu:

6 các bước trên, bằng phương pháp thứ dần, ước tính được MNTL cùng lưu lượng

qua các khoang tràn có cửa theo các hệ thức thông thường và lưu lượng qua phần.

trần phim din theo các hệ thúc néu ở Bảng 1

4.86 liệu cơ sở

Quan hệ lưu lượng và mức nước ở hạ lưu tuyển đập được trình bảy ở Bảng 2.3

“Bảng 2.3 Quan hệ lưu lượng và mức nước ở ha hư tuyển đập,

Poa mis MNHL.m

mm 14443 2851 0s 1242 287

I 10039 77.06

Li lịch sử 60 2545

3 5202 2487 + s12 2488

5 3189 2368

10 3053 2358

5 Tính toán thay lực tràn có cửa.

"Những thông số chỉnh của trin cổ cửa gồm có:

Chiều rộng một khoang 5m

Dang mặt cắt tràn ‘Tran thực dụng hình cong Ofixerop

Tính toán trưởng hợp trin có cửa gồm 10 khoang ngưỡng trần ở cao trình20.0m Với những lưu lượng lũ có tần suất dưới 10% tràn có cửa luôn ở trạng tháichấy ngập với độ ngập đáng kể.

Kết quả tính toán được tình bày trong Bảng 2-4

6, Tính oán thủy lục tràn phím din

“Cấu tạo, kích thước tràn phim dan loại B được trình bày ở trên Đình trần

ở cao trình 25,0m, ngang bằng với cao trình MNDBT Lưu lượng đơn vj qua tràn.

được ước tinh theo hệ thức g=ơ,4.251ýH với hệ số ngập ơ, được ude định theohình 2.10 Tổng cột nước trần h (bao gồm cả cột nước lưu tốc) được tỉnh thir dintrong mối quan hệ với tràn có cửa Kết quả tính toán được tình bảy trong các bảng 24