ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP
THI CONG DAP BE TONG DAM LAN SON LA VA CONG TAC VÁN KHUÔN
MO DAU
Cùng với sự phát triển ngày càng lớn mạnh của đất nước, thuỷ điện Sơn La sau khi hoàn thành xây dựng sẽ góp phần không nhỏ vào sản lượng điện ở Việt Nam Việc dam bao cho công trình hoàn thành đúng và vượt tiền độ không những củng có về vấn đề an ninh năng
lượng mà còn sớm mang lại lợi ích kinh tế to lớn
Được thực tập và tham gia tìm hiểu tại công trường thuý điện Sơn La 1a dip dé ban thân em trau dồi kiến thức đã học và có cái nhìn thực tế về công trường Thuỷ Lợi Sau khi thực tập tốt nghiệp em được giao đề tài tốt nghiệp:
” Thi công đập bê tông đầm lăn và công tác ván khuôn” Đồ án gồm 7 chương:
Chương 1 Giới thiệu chung về công trình Sơn La Chương 2 Dẫn dòng thi công
Chương 3 Thi công đập bê tông đầm lăn và công tác ván khuôn Chương 4 Kế hoạch tiến độ thi công
Chương 5 Bố trí mặt bằng công trường Chương 6 Dự toán
Trang 2Chương 1 Giới thiệu chung về công trình thuỷ điện Sơn La 1.1 - Vị trí công trình
Tuyến bồ trí công trình đầu mối Sơn La tại tuyến Pa Vinh II nằm trên sông Đà, thuộc
tỉnh Sơn La cách đầu mối thủy điện Hòa Bình về phía thượng lưu khoảng 215km Bờ phải công trình đầu mối là huyện Thuận Châu, bờ trái là huyện Mường La
Tọa độ phạm vi xây dựng công trình: X: 2377100m - 2379000m
Y: 498600m — 501000m 1.2 Nhiệm vụ công trình
Công trình thủy điện Sơn La là một công trình đặc biệt quan trọng đói với nền kinh tế
quốc dân Khi đi vào hoạt động nó thực hiện 3 nhiệm vụ sau:
Một là, Cung cấp điện năng đề phát triển kinh tế- xã hội, phục vụ sự nghiệp công
nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước
Khi hoạt động với 6 tổ máy, nhà máy sẽ phát điện với công suất 2400MW ( trong khi đó
thủy điện Hòa Bình là 1900Mw), cung cấp 10 tỷ Kwh/năm, phục vụ đắc lực công cuộc
CNH-HDH đất nước
Hai là, Góp phần chống lũ về mùa mưa và cung cấp nước về mùa kiệt cho đồng bằng
Bắc Bộ
Hồ Sơn La với dung tích điều tiết 6 tỷ mỶ, cung cấp nước tưới về mùa khô cho đồng bằng Bắc Bộ, mặt khác nó cùng với hồ Hòa Bình tạo dung tích phòng lũ 7 tỷ mỶ ( trong đó hé Son La 1a 4 ty m’)
Ba là, Góp phần thúc đây phát triển kinh tế - xã hội vùng Tây Bắc
Sự ra đời của công trình thủy điện Sơn La đã góp phần thúc đây sự phát triển của cơ sở
hạ tầng như hệ thống điện, đường, cầu cống, trường học, bệnh viện , qua đó góp phần cải
thiện, nâng cao đời sống kinh tế, văn hóa, giáo dục cho các dân tộc vùng Tây Bắc 1.3 Quy mô, kết cấu các hạng mục công trình
1.3.1 Cấp công trình
Theo TCXDVN 315-2004, cap công trình được xác định như sau:
+ Các hạng mục công trình chủ yếu:
Đập tràn, đập không tràn, đập- cửa lấy nước: xếp cấp đặc biệt Nhà máy thuỷ điện, trạm phân phối điện ngoài trời: xếp cấp I
Trang 3+ Các công trình thứ yếu:
Tường biên, tường chắn không nằm trên tuyến chịu áp; công trình gia cố bờ nằm ngồi cụm cơng trình đầu mối; nhà quản lý hành chính: xếp cấp Il
1.3.2 Các hạng mục công trình chính
Công trình đầu mối thủy điện Sơn La gồm các hạng mục: đập dâng, công trình xả lũ, tuyến năng lượng
1.3.2.1 Đập dâng
Là đập bê tông trọng lực, một phần áp dụng công nghệ thi công đầm lăn (RCC) Các thông số chính của đập dâng:
+Cao trình đỉnh đập: 228,Im
+Chiéu cao đập lớn nhất: 138,Im
+Chiéu dài đập theo đỉnh: 961,6m
1.3.2.2 Công trình xả lũ
Gồm các cửa xả sâu và đập tràn xả mặt điều tiết bằng các cửa van cung, tiếp nối với hạ lưu bằng dốc nước thắng có tường phân dòng và mũi phóng kiểu đơn giản (không có mố tiêu năng) Bang 1-1 Các thông số chính của đập tràn STT Các thông số chính Xả mặt Xa sau 1 Kích thước các lỗ xả, (bxh)m 15,0x11,2 6,0x9,6 2 Cao trình ngưỡng, m 197,8 145,0 3 Số lượng lỗ xả 6 12 Bang 1-2 Cac thông số chính của đốc nước 1 Chiéu dai 285,08 2 Chiêu rộng đâu dốc 115,5 3 Chiều rộng cuối dốc 177,66 4 Độ dôc 4,6% 5 Cao trình mũi phóng 133,14
1.3.2.3 Tuyên năng lượng
Bao gồm cửa lây nước, đường ống áp lực dẫn nước và nhà máy thủy điện sau đập bồ trí tại lòng sông
Trang 4- Đường ống áp lực dẫn nước vào tuabin được bồ trí riêng cho từng tổ máy và được đặt
trên mái hạ lưu đập
- Nhà máy thủy điện: là nhà máy kiêu hở sau đập, tổ máy trục đứng, lưu lượng lớn nhất qua nhà máy thủy điện 3.462m°/s
1.4 - Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình 1.4.1 Điều kiện địa hình
Tuyến công trình đầu mối có bờ trái đốc đứng đạt cao độ 400 — 500m và bờ phải thoải
hơn đạt cao độ khoảng 300m Ven bờ phải có một đoạn thêm khá thoải đài 400m có cao độ
115- 125m
Đáy sông trong vùng tuyến có cao độ khoảng 108 — 111m, khoảng cách giữa hai bờ theo mép sông dao động từ 120 đến 270m
1.4.2 Điều kiện khí hậu, thúy văn và đặc trưng dòng chảy
1.4.2.1 Điều kiện khí hậu
a Nhiệt độ
Khí hậu vùng xây dựng công trình thuộc nhiệt đới gió mùa Mùa đông lạnh và khô, mùa hè nóng và mưa nhiều Vùng công trình chịu ảnh hưởng của gió mùa đông bắc, mùa hè gió Tây Nam và bão từ biển Đông Phân chia mùa đông từ tháng 11 đến tháng 3, mùa hè từ tháng 5 đến tháng 9
Bang 1-3 Nhiệt độ không khí trung bình tại tuyến công trình
Thang | I II II |IV |V VỊ |VII|VIHI|IX |X XI |XII |TB TC 15,5} 17 20,1|23,5|25,5|26.1|26 | 25,8 | 24,8 | 22,7 | 19,1 | 15,9 | 21,8
Bảng I-4 Nhiệt độ trung bình của nước sông Đà
Tháng | I II II |IV V VI |VI |VIHI|IX x XI|XI TB TC 19,3 | 20,3 | 22,5 | 25,2 26,9 | 26,3 | 25,7 | 25,7 | 25,4 24,2 | 22 | 19,9 23,6 b Độ âm
Độ ẩm tuyệt đối trung bình nhiều năm, theo trạm khí tượng Lai Châu và Sơn La được xác định vào khoảng 20 — 23,3mb Độ ẩm tương đối dao động từ 81-83%, lớn nhất đạt
100%, nhỏ nhất là 12%
c Mua
Mưa trên lưu vực sông Đà phân bố không đều theo không gian và thời gian, và phụ thuộc vào nhiều yếu tố tác động:
+ Theo không gian: chủ yếu phụ thuộc vào cao độ địa hình và hướng núi
Trang 5+ Theo thời gian: lượng mưa phân bố theo hai mùa rõ rệt Mùa mưa (từ tháng 5 — 9) chiếm tới 85 — 88% tổng lượng mưa cả năm
Thời gian mưa liên tục dài nhất là 67 giờ, ít nhất là 11 giờ 30 phút Trong thời kỳ mùa lũ số ngày mưa có thé đạt tới 90 — 120 ngày và chủ yếu tập trung vào hai tháng 7 và 8 Trung bình mỗi tháng đạt khoảng 24 —- 25 ngày (tại Lai Châu và Mường Tè) Số ngày mưa nhiều nhất thường xảy ra vào tháng 7 và đạt tới 30 ngày
d Bốc hơi
Theo tài liệu quan trắc các yêu tố khí tượng trên lưu vực sông Đà cho thấy lượng bốc hơi trong điều kiện khí hậu ẩm không lớn Lượng bốc hơi lớn nhất thường từ tháng 2 — 5 với bốc hơi trung bình tháng thường lớn hơn 100mm Từ tháng 6 đến tháng 8 là thời gian có lượng mưa lớn, độ âm cao nên lượng bốc hơi trung bình tháng giảm xuống chỉ còn 40 — 80mm
Theo tài liệu quan trắc của trạm khí tượng Sơn La tổng lượng bốc hơi năm đạt khoảng
936mm, lớn nhất vào tháng 3 đạt 123mm và nhỏ nhất vào thang 8 dat 55,4mm
Lượng bốc hơi mặt nước trung bình nhiều năm có xét tới kích thước hồ chứa Pa Vinh được xác định theo công thức của viện KTTV Quốc gia Nga bằng 1192mm
e Gió
Hướng gió thịnh hành thay đồi theo mùa: + Mùa đông: hướng Đông Bắc
+ Mùa hè: hướng Tây Nam
Tốc độ gió trung bình hàng năm trên lưu vực sông Đà theo tài liệu khí tượng của trạm khí tượng Sơn La và Lai Châu là 1 - 2 m⁄s Đà gió dùng để tính chiều cao sóng D = 1000m
Bảng 1-5 Vận tốc gió lớn nhất ứng với các tần suất
Tân suât thiết kê (%) | 2 4 50 Vận tốc gió (m/s) 40 35 20
1.4.2.2 Đặc trưng thủy văn sông Đà trong vùng xây dựng
Chế độ nước sông Đà chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa Phù hợp với chế độ mưa vùng núi, chế độ sông chia thành 2 mùa rõ rệt: mùa lũ và mùa kiệt Mùa lũ xảy ra đồng
Trang 6Độ đục của nước sông trong thời kỳ mùa lũ thông thường là 2.0 — 3.0 Kg/mỶ, đôi khi đạt 12Kg/mỶ Nước sông không ăn mòn bê tông
Lượng mưa và số ngày mưa của từng tháng trong năm có ảnh hưởng đáng kể đến thi công công trình
Các đặc tài liệu thủy văn và đặc trưng dòng chảy thể hiện trong các bảng sau:
Trang 727 3250 117.84 55 14790 | 126.37 83 42189 | 138.32 28 3500 118.14 56 15620 | 126.79 84 43111 138.65 Z(m) Quan hệ Q~ Z_ 145.00 140.00 135.00 130.00 125.00 120.00 115.00 110.00 105.00 100.00 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 Q (nls) Hinh 1-1 Quan hệ Q~Z Bang 1-7 Lưu lượng lũ thiết kế tại tuyến công trình thủy điện Pa Vinh II Tần suất thiết kế P( % ) Lưu lượng lũ Q (m⁄s” ) 0,01 % 47200 0,1% 28200 1% 19046 3% 16044 5% 14500 10 % 12600
Lũ lớn nhất có thê xảy ra PMF (Probable Maximum Flood) có lưu lượng Q= 60.000 m*/s
Trang 860 4090 312 10000.00 564 9500 72 4140 324 9500.00 576 9000 84 4610 336 1000.00 588 8000 96 5000 348 11000.00 600 6000 108 5330 360 12000.00 612 5500 120 5850 372 15000.00 624 5000 132 6210 384 19046.00 636 4900 144 5640 396 15000.00 648 4800 156 5000 408 14000.00 660 4700 168 4900 420 14500.00 672 4000 180 4800 432 14700.00 684 3000 192 4700 444 15000.00 696 2800 204 4900 456 16000.00 708 2700 216 4950 468 17000.00 720 2600 228 5000 480 15340.00 240 5050 492 14000.00 Q(m3/s) Đường quá trình lũ đến 25000 20000 15000 Le NN 10000 pe KI \ 5000 Pa EM / Mache Hy T t(h) 0 † 1 0 100 200 300 400 500 600 700 800
1.4.3.1 Điều kiện địa chất
Hình 1-2 Biểu đồ đường quá trình lũ đến 1.4.3 Điều kiện địa chất, địa chất thủy văn
Lưu Văn Quyết, 46TNC, Hà Nội 5/2009
Trang 9Lớp mặt ở 2 bờ là sản phẩm phong hoá của 1 phần đá gốc, dày 2,5m Ở lòng sông nơi có công trình chính có tram tích cuội tảng dày 1,5 — 8,6 m Các công trình chính nằm trên khối Bazan foócphirit, đê quai thượng lưu và đê quai hạ lưu nằm trên đá trầm tích lục nguyên
Tại vùng xây dựng công trình xuất hiện nhiều đứt gãy kiến tạo, trong đó có những vết nứt kiến tạo sâu Dọc thung lũng sông Đà còn có những đứt gãy nhỏ, ảnh hưởng cục bộ tới lòng hồ
Tại đây cũng xảy ra các hiện tượng: Cáctơ, xói ngầm cáctơ, xâm thực, phong hoá đất đá, và đặc biệt tại vùng xây dựng công trình và hồ chứa có động đất ở cấp 7-9
1.4.3.2 Địa chất thủy văn
Ở vùng công trình chính phát hiện 2 hệ thống nước ngầm:
+ Tầng nước ngầm Aluvi phát triển ở vùng Aluvi lòng sông Đà và trong tầng cát giáp bờ
+ Hệ thống nước khe nứt và nước mặt
Nước ngầm chứa ít khống và khơng ăn mòn bê tông 1.4.4 Điều kiện dân sinh, kinh tế khu vực
Kinh tế của vùng xây dựng công trình chủ yếu là nông nghiệp, chỉ có một vài xưởng sản xuất thủ công nhằm đáp ứng nhu cầu của người dân trong vùng, công nghiệp không phát triển Huyện Mường La có khoảng 55 nghìn dân, trong đó khoảng 14 nghìn người sống trong vùng lòng hồ, chủ yếu là người dân tộc Thái
Đến cuối năm 2004, giao thông khu vực đã được cải tạo, nâng cấp và làm mới, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đi lại, vận chuyên từ các trung tâm kinh tế chính trị đến công trường
Hơn nữa, hệ thống điện cũng được xây dựng và hoàn thành, góp phần tạo điều kiện thi công bằng các phương tiện hiện đại có năng suất cao
Hiện nay tỉnh Sơn La đã có nhà máy xi măng năng suất 80000 T/năm và nhà máy sản xuất gạch tuynen năng suất 20 Triệu viên /năm Trong mặt bằng công trường đã tiến hành xây dựng trạm nghiền clinke công suất 100 T/năm phục vụ công tac thi công bê tông trên công trường
1.5 Điều kiện giao thông
Trang 10
Hình 1-3 Sơ đồ giao thông vùng xây dựng công trình
Hàng hố đến cơng trường xây dựng công trình đầu mối sẽ được vận chuyên bằng đường bộ và đường thuỷ
+ Đường thuỷ: Hải Phòng- Hà Nội- Hồ Bình- Cơng trình đầu mối, dài khoảng 500km + Đường bộ: Hải Phòng- Hà Nội- Hoà Bình- Hát Lót- Công trình đầu mối, dài khoảng
450km
Do thiết bị vận chuyển đến công trường chủ yếu là các thiết bị có chiều đài và khối lượng siêu trường, siêu trọng nhập từ nước ngoài Vì vậy phương thức vận chuyền chủ yếu là bằng đường thuỷ
1.5.2 Giao thông trong nội bộ công trường
Có 2 tuyến đường chính dọc hai bên bờ sông phải và trái bắt đầu từ cầu vĩnh cửu đến tuyến công trình đầu mối và 1 tuyến đường từ cầu vĩnh cửu đến sân bay Tổng chiều dài khoảng 25km
1.6 Nguồn cung cấp vật liệu, điện, nước 1.6.1 Điều kiện vật liệu xây dựng công trình
Tại xung quanh vùng xây dựng, các mỏ vật liệu địa phương sau có thể khai thác phục vụ sản xuất
1.6.1.1 Mỏ cát
Các mỏ cát dọc sông từ tuyến công trình xuống dưới hạ lưu khoảng 5km có chỉ tiêu không phù hợp với yêu cầu xây dựng bê tông công trình chính Đã xem xét và đề nghị sử
Trang 11dụng mỏ cát Kỳ Sơn ( Hoà Bình) nằm ở xa hơn 200km làm cát chế tạo bê tông cống dẫn dòng, gia có kênh và bê tông truyền thống Ngoài ra, sử dụng thêm cát vàng từ các mỏ cát Việt Trì và cát Sông Mã để hỗ trợ cho lượng cát thiên nhiên lấy từ Kỳ Sơn Hơn nữa, công trình còn sử dụng cát nghiền từ đá để chế tạo bê tông đầm lăn
1.6.1.2 Mỏ đá
Qua khảo sát đã chọn mỏ đá Bản Pểnh cung cấp đá làm cốt liệu dăm, cát cho công trình chính Mỏ đá này với trữ lượng khoảng 3,2 triệu mỶ, cùng với khoảng I triệu m” đất đá từ hồ móng sẽ đáp ứng được nhu cầu khai thác 4.2 triệu mỶ
1.6.1.3 Mỏ đất
Đã tìm ra các mỏ đất số I, số II, mỏ đất Bản Rạng ( mỏ số III) có các chỉ tiêu cơ lý phù hợp với yêu cầu làm lớp chống thám cho đê quai
1.6.2 Khá năng cung cấp điện thi công trong công trường
Trong thời kỳ chuẩn bị, xây dựng trạm biến áp 110/35/6KV và lắp đặt một máy phát công suất 25MVA tại công trường, cùng với đoạn đường dây II0KV Sơn La - Mường La để tải điện 35KV và 6KV từ trạm 110/35/6KV đến các cơ sở sản xuất của công trường
Tiếp đó sẽ lắp đặt thêm một máy công suất 25MVA tại trạm 110/35/6KV nâng công suất toàn trạm lên 500MVA, xây dựng đường dây 220KV từ Sơn La đi Việt Trì và dùng toàn bộ tuyến đường 220KV này để chuyên tải điện áp 110KV Cũng trong thời gian đó tiến hành xây dựng trạm hạ áp 35/0.4 và 6/0.4KV cùng hệ thống đường dây tại công trường phục vụ thi công
1.7 _ Điều kiện cung cấp vật tư, thiết bị, nhân lực 1.7.1 Điều kiện cung cấp vật tư
Khối lượng chủ yếu của công trình đầu mối chủ yếu là bê tông và bê tông cốt thép Để làm ra bê tông và bê tông cốt thép chúng ta cần có: Xi măng, thép, phụ gia , các vật tư này trong nước đều có sẵn
+ Xi măng có thê được cung cấp từ các nhà máy xi măng lớn trong nước, ví dụ như xi
măng Hoàng Thạch, Bỉm Sơn, Bút Sơn, Nghi Sơn
+ Tro bay có thể mua từ nhà máy nhiệt điện Phả Lại, hoặc có thể nhập khẩu từ nước
ngoài
Trang 121.7.2 Điều kiện cung cấp thiết bị, nhân lực
Nước ta có nhiều tổng công ty lớn như tổng công ty Sông Đà, tổng công ty lắp máy Việt Nam LILAMA, công ty tư vấn xây dựng Điện I , đây là những tổ chức có đủ năng lực,
trình độ, máy móc, kỹ thuật hiện đại, nhân lực trình độ cao, để thực hiện công việc thiết kế
cũng như thi công các hạng mục của công trình này 1.8 Thời gian thi công được phê duyệt
Thời gian thi công được phê duyệt như sau: + Khởi công xây dựng công trình: 2/12/2005 + Hồn thành cơng trình: năm 2012
Trong thời gian được phê duyệt có I số mốc khống chế sau: + Ngan song da dot 1: Thang 12/2005
+ Tích nước hồ chứa: Tháng 7/2010 + Phát điện tổ máy 1: Cuối 2010
1.9 Những khó khăn và thuận lợi trong quá trình thi công 1.9.1 Thuận lợi
Lòng sông rộng nên thuận lợi cho việc bồ trí các công trình dẫn dòng, địa hình bờ trái
cụm công trình đầu mối khá rộng thuận lợi cho bố trí các hạng mục phụ trợ thi công
Nguồn vật liệu địa phương (chủ yêu là đá) khá phong phú với chất lượng tốt, trữ lượng lớn, đảm bảo cung cấp cho quá trình thi công
Yêu cầu nhân lực, vật tư, thiết bị thi công của công trình được đáp ứng thuận lợi Dân cư thưa thớt, thuận lợi cho công tác phóng mặt bằng và đi dân tái định cư
1.9.2 Khó khăn
Vùng xây dựng công trình là vùng kinh tế kém phát triển, cơ sở vật chất nghèo nàn.Do
đó phải xây mới hoàn toàn các cơ sở vật chất cần thiết như điện, nước, giao thông và thông tin liên lạc
Vật liệu đá trữ lượng lớn nhưng vật liệu cát khan hiếm, không đủ đáp ứng yêu cầu về trữ
lượng và chất lượng Vì vậy, ta phải sử dụng cát nhân tạo được xay từ đá bazan với yêu cầu
phải xây dựng trạm nghiền sàng liên hợp công suất lớn Lực lượng lao động địa phương ít, trình độ thấp
Trang 13Chương 2 Dẫn dòng thi công 2.1 Dẫn dòng
2.1.1 Đề xuất phương án dẫn dòng
2.1.1.1 Phan tich cac yếu tô ảnh hưởng đến công tác dẫn dòng
Đối với công trình thuỷ lợi, công tác dẫn dòng phụ thuộc điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình (điều kiện địa hình, địa chất, địa chất thuỷ văn), kết cầu công trình và tiến
độ yêu cầu vv
a Địa hình
Tuyến công trình đầu mối có bờ trái đốc đứng đạt cao độ 400 — 500m và bờ phải thoải
hơn đạt cao độ khoảng 300m Ven bờ phải có một đoạn thềm khá thoải dài 400m có cao độ
115- 125m Dây là điều kiện thuận lợi đề xây dựng kênh dẫn dòng bên bờ phải và đường hầm dẫn dòng bên bờ trái
b Địa chất
Bên sườn bờ phải, lớp bồi tích phủ trực tiếp lên đá nền nứt nẻ mạnh nên thích hợp cho việc sử dụng kênh dẫn đòng (Đào để) Mặt khác, khu vực xây dựng công trình nằm trong vùng đá vôi, hiện tượng các tơ phát triển mạnh nên không thê xây dựng đường hầm dẫn dòng
c Địa chất thuỷ văn
Mực nước ngầm thay đồi lớn và dâng cao vào mùa mưa nên phải có biện pháp tiêu nước thích hợp làm kho hố móng trong quá trình thi công
d Kết cấu công trình và tiến độ yêu cầu
Sơn La là đập bê tông lớn, do đó có thể chia làm từng đoạn, từng đợt đề thi công Do đó có thể đắp đê quai ngăn dòng nhiều đợt, đồng thời trong thi công có thê cho nước tràn qua l phần đập xây dở
2.1.1.2 Đề xuất phương án dẫn dòng
Sau khi phân tích các điều kiện về địa hình, địa chất, địa chất thuỷ văn , em xin đề xuất 2 phương án dẫn dòng, nội dung của hai phương án được tóm tắt trong các bảng 2.1 và 2.2
Phuong an dan dong 1:
Số năm thi công: 8 năm, thời gian từ mùa kiệt 2003 đến hết mùa lũ 2011
Phương án dẫn dòng thứ 2:
Trang 14Bang 2-1 Tóm tắt phương án dẫn dong thứ nhất
Giai Các công việc phải làm
Năm Thời gian Công trình dân dòng , ,
doan và các môc không chê
/ - Đào kênh dẫn dòng, đắp đê
Mùa kiệt 2003 | Lòng sông tự nhiên
1 quai giai doan I
I Mùa lũ 2004 Hồn thiện việc xây cơng
Mùa kiệt 2004 _ | Thi công tràn bờ phải Lòng sông co hẹp bờ trái | _—————————————— 2 Cuôi mùa lũ phá đê quai GD Mùa lũ 2005 I Mùa kiệt 2005 | Dan dong qua cong 3 Dẫn dòng qua công và Mùa lũ 2006 64 6 `
đập xây dở T12-2005 ngăn dòng lân II Mùa kiệt 2006 | Dẫn dòng qua cống Thi công tuyến năng lượng
4 Dẫn dòng qua công và bờ trái
Mùa lũ 2007 A
II đập xây dở Tiệp tục thi công bê tông
Mùa kiệt 2007 | Dan dong qua cống tràn
5 Dẫn dòng qua công và
Mùa lũ 2008
đập xây dở
Cuỗi mùa kiệt nút cống tích
Mùa kiệt 2008 | Dân dòng qua công nước hô chứa
Trang 15
Bảng 2-2 Tóm tắt phương án dẫn dòng thứ hai
Giai Công trình Tần suất Lưu lượng Các công việc phải làm đoạn Năm Thời gian dẫn dòng dan dong dan dong (m*/s) và các mốc khống chế
Mùa kiệt Lòng sông Đào kênh dân dòng TI-T5/2004 tự nhiên Đắp đê quai giai đoạn I 1
Mùa lũ
12380
T6-T10/2004
I Lòng sơng Hồn thiện việc đào kênh và
Mùa kiệt co he| P 10% ° 4587 xây công veers
2 T11/2004-T5/2005 | bo trai Thi công tràn bờ phải Mùa lũ 12380 T6-T10/2005 Mua kiét 5% 5625 T11/2005-T5/2006 3 Mùa lũ 5% 14402 T6-T 10/2006 v - T12/2005: Ngăn dòng lân một Mùa kiệt 5% 5625 T11/⁄2006-T5/2007 | Công và kênh I 4 x Thi công tuyên năng lượng bờ Mùa lũ dân dòng 5% 14402 trái Tiệp tục thi công bê tông T6-10/2007 tràn Mùa kiệt 5% 5625 T11/2007-T5/2008 5 Mùa lũ 3% 15850 T6-T10/2008
T12/2008: Lap kénh dan dong
- oo Thi công đập trên kênh, đầu
Mùa kiệt Công dân
5% 5625 mùa lũ 2009 phải đạt cao trình T11/2008-T5/2009 | dòng 6 126m m1 Tiếp tục thi công tràn Mùa lũ Công và đập 3% 15850
Trang 16So sánh chọn phương án dẫn dòng thì công:
Dé chon ra phương án hợp lý, ta đưa một số luận điểm sau để phân tích:
+ Về thời gian thi công: Phương án 1 có số năm thi công là 8 năm, nhanh hơn phương án 2 la 1 nam Như vậy theo phương án 1 sẽ đưa công trình vào khai thác sớm | năm, làm lợi
10 tỷ kWh điện
+ Về cường độ thi công: Do rút ngắn thời gian thi công nên cường độ thi công theo phương án I là cao hơn so với phương án 2 Vì vậy nêu chọn phương án I làm phương án thực hiện thì cần phải tổ chức thi công tot, néu không sé không đảm bảo tiến độ đề ra
+ Về chỉ phí cho công trình dẫn dòng: Phương án 1 tuy không tốn chi phí làm kênh dẫn dòng nhưng lại tốn kém cho việc sử lý đập làm dở do cho nước tràn qua nhiều lần
Qua những luận điểm trên, em kiến nghị chọn phương án 2 làm phương án dẫn dòng cho công trình thuỷ điện Sơn La
2.1.2 Chọn tần suất lưu lượng dẫn dòng
Tần suất dẫn dòng được xác định theo cấp của công trình dẫn dòng tương ứng Theo TCXDVN 315-2004, cấp của các công trình dẫn dòng xác định như sau:
+ Dé quai giai đoạn I: xếp cấp IV + Đê quai giai đoạn II & III: xếp cấp III + Kênh dẫn dòng thi công: xếp cấp III + Cống dẫn dòng thi công: xếp cấp I
Theo TCXDVN 285-2002, cap công trình ta xác định được tần suất dẫn dòng như sau:
+ Giai đoạn I, dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp: lấy tần suất p=10%
+ Giai đoạn II, dẫn dòng qua cống và kênh: lấy p=5%; mùa lũ 2008 đập đã lên cao, do phải đảm bảo an toàn nên tần suất được lấy tăng lên p=3%
+ Giai đoạn III, dẫn dòng qua cống và đập xây dở: mùa kiệt lấy p=5%, mùa lũ lấy p=3%
+ Giai đoạn IV:
Dẫn dòng qua 12 cửa xả sâu, lấy p=0,5%
Dẫn dòng qua công trình xả vận hành: mùa kiệt lắy p= 5%, mùa lũ lấy p=0,01% Từ tần suất dẫn dòng ta sẽ có được lưu lượng dẫn dòng tương ứng, các giá trị này thể hiện trong bảng 2.2
Trang 172.1.3 Tính toán thuỷ lực dẫn dòng
Tính toán thuỷ lực dẫn dong 1a nhằm xác định các cao trình mực nước thượng, hạ lưu
tương ứng với mỗi giai đoạn dẫn dòng Từ đó sẽ xác định được kích thước các công trình dẫn dòng cũng như cao trình các hạng mục công trình nhằm đảm bảo thi công an tồn 2.1.3.1 Tính tốn thủy lực dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp
a Xác định mức độ thu hẹp
Mức độ thu hẹp lòng sông được xác định theo công thức:
K=@ x100% (2-1)
a
Trong đó: K - là mức độ thu hẹp lòng sông
œ; - Diện tích ướt của phần đê quai và hỗ móng chiếm chỗ œ¡ - Diện tích ướt ban đầu của lòng sông
Dé tính K, từ lưu lượng dẫn dong Qua tra quan hé Q~Z,, ta được Z„¡ tương ứng Sau khi
Trang 18Hình 2-2 Mặt cắt đọc tim đập + Mùa kiệt Bảng 2-3 Các thông số dẫn dòng mùa kiệt qua lòng sông thu hẹp 5 Bê rộng lòng ` Tân suât Lưu lương Mực nước Bê rộng lòng sông x x sông tự nhiên dân dòng dân dòng hạ lưu thu hẹp By % (m*/s) (m) (m) (m) 10 4587 119,22 210 147 Với Zm = 119,22m; dựa vào mặt cắt địa hình dọc tim đập ta xác định được: ø¡= 2568m” @,= 610m? k ^ , 610 Áp dụng công thức (2.1) ta được: K = 2568 x100% =24% + Mùa lũ Bảng 2-4 Các thông số dẫn dòng mùa lũ qua lòng sông thu hẹp 5 Bê rộng lòng ` Tân suât Lưu lương Mực nước Bê rộng long sông x x sông tự nhiên dân dòng dân dòng hạ lưu B thu hẹp % (m) (m) (m) (m) 10 12380 125 250 164 Với Z4 = 125m; dựa vào mặt cắt địa hình dọc tim đập ta xác định được: ø¡= 3923m” øœ,= 1060m” ‘ ˆ , 1060 Áp dụng công thức (2.1) ta được: K = 3923 x100%=27% b Xác định khả năng xảy ra xói lở lòng sông
Vận tốc dòng nước tại mặt cắt thu hẹp được xác định theo công thức :
Vo= — Đu — (2-2)
aC) ~; )
Trong đó: Vẹ- Vận tốc dòng nước tại mặt cắt thu hẹp
e- Hệ số thu hep lòng sông, với thu hẹp một bên ¢=0,95
Lịng sơng không bị xói khi: Ve<[V,,]
Lưu Văn Quyết, 46TNC, Hà Nội 5/2009 18
Trang 19Với Vex | là vận tốc không xói cho phép của lòng sông Tra giáo trình thi công tập 1, voi dia chất lòng sông có nhiều cuội sỏi dăm sạn và đá tang ta c6 [Vx] = 2,5+3,4 m/s
+ Mùa kiệt: J„ =——— 0,95.(2568 - 610) ST =2 4m/s
+Mùa li: V, = ~ 0,95.(3923-1060) 1738 4 s/s
Như vậy, lòng sông bị xói vào mùa lũ Ta lợi dụng dòng chảy mùa lũ với lưu tốc lớn để cuốn đi lớp đất đá lòng sông, sau này đỡ tốn công đào hó móng Tuy nhiên phải có biện pháp chống xói mái và chân đê quai, ví dụ gia có bằng ro đá
c Xác định độ cao dâng nước ở thượng lưu Zn Vo 7177, 111177,
Hình 2-3 Sơ đồ dòng chảy qua lòng sông thu hẹp
Khi co hẹp lòng sông, mực nước thượng lưu sẽ dâng cao lên so với mực nước hạ lưu một đoạn Z,, độ cao dâng nước này được xác định theo công thức: z, =e Ø 2g 2g (2-3) Trong đó: ọ_ - hệ số lưu tốc — = 0,85+0,9; chọn ‹p=0,85 Vo - van tốc trung bình của dòng nước trước mặt cắt trước thu hẹp, Ứạ = Su TL @„„ - diện tích mặt cắt ướt của lòng sông trước thu hẹp Qn =0,+Z,.Bs
B;- Chiều rộng trung bình lịng sơng
Để tính tốn độ dâng mực nước thượng lưu ta sử dụng phương pháp thử dần, giá thiết
Trang 20+ Mùa kiệt Bảng 2-5 Bảng tính thử dần AZ cho mùa kiệt Zu Os Vy Z 0.2 2610.2 1.75 0.24 0.25 2620.8 1.75 0.25 0.3 2631.5 1.74 0.25
Từ kết quá tính toán theo bảng ta chọn giá trị Z =0,25m là hợp lý
Cao trình mực nước thượng lưu khi co hẹp :
Z4 =MNTN + Z, = 119,22 + 0,25 = 119,47m + Mùa lũ
Tiến hành tính toán tương tự mùa kiệt ta được, Z, =lm Cao trình mực nước thượng lưu khi co hẹp :
Zi = MNTN + Z, = 125+1 = 126m 2.1.3.2 Tính toán thủy lực dẫn dòng qua kênh và cống
a Tính toán thuý lực qua kênh
s Cấu tạo kênh
Kênh dẫn dòng thi công bao gồm ba đoạn, cấu tạo các đoạn như sau:
Doan 1: kênh dẫn vào từ phía thượng lưu sông Đà đến phạm vi đập chính: + Chiều dài kênh L¡ = 286 m
+ Chiều rộng của kênh bị = 90m
+ Độ dốc đáy kênh i¡= 0
+ Mái bờ trái là tường bê tông cốt thép có hệ số mái m = 0,2 có hệ số nhám n = 0,016 + Mái bờ phải là mái đào đá có hệ số mái m = 0,5; hệ số nhám n = 0,033
+ Đáy kênh nằm ở cao trình 110, nằm trên lớp đá IIA và IB có hệ số nhám n = 0,033 Khi tính toán thủy lực ta chọn hệ số mái dốc tính toán là m=0,25; hệ số nhám là n = 0,03 Đoạn 2: kênh thuộc phạm vi đập chính
+ Chiều dài Lạ = 114m
+ Độ dốc đáy kênh : ¡; =0 + Bề rộng đáy kênh : bạ = 90 m
+ Mái kênh bờ trái là tường bê tông cốt thép có hệ số mái m = 0,2 hệ số nhám n = 0,016
Trang 21+ Mái bờ phải là mái đào đá có hệ số mái m = 0,5; hệ số nhám n = 0,033 + Đáy kênh nằm ở cao trình 110m, hệ số nhám của đáy kênh là n = 0,016
Khi tính toán thủy lực ta chọn hệ số mái dốc tính toán là m= 0,25; độ nhám là n = 0,03 Đoạn 3: kênh dẫn ra hạ lưu
+ Chiều dài kênh Lạ = 392 m + Bề rộng kênh bạ = 90 m + Độ dốc i;=0
+ Mái bờ trái kênh là tường bê tông cốt thép có hệ số mái m=0,2; hệ số nhám n=0,016 + Mái bờ phải là mái đá có hệ số mái m = 0,5; hệ số nhám mái kênh là n = 0,03
+ Đáy kênh ở cao độ 110, có hệ số nhám n= 0,033
Khi tính toán thủy lực ta chọn hệ số mái dốc tính toán m = 0,25; hệ số nhám n = 0,03
Từ đặc điểm cấu tạo của 3 đoạn kênh, khi tính toán thuỷ lực cho kênh ta có thể gần đúng coi kênh có: + Chiều dài: L= Lị+ Lạ+ Lạ= 286+114+392=792m + Hệ số mái: m= 0,25 + Độ đốc: i=0, hệ số nhám: n=0,03 + Bề rộng kênh: b=90m Zn AZ Za Fa Ho hac p —> hn Ị= 7 7 7 7 0 77777 8 792m
Hình 2-4 Sơ đồ tính toán thuỷ lực qua kênh * Tính toán thuỷ lực kênh
Tính toán thủy lực chảy qua kênh dẫn dòng được tính toán từ hạ lưu lên thượng lưu công trình, bằng cách vẽ đường mặt nước trong kênh Đường mặt nước được vẽ theo phương pháp cộng trực tiếp, nội dung phương pháp này như sau:
Khoảng cách giữa 2 mặt cắt có độ sâu h, va hy 1a: AL= > i— (2-4)
Trong đó: AU - chiều dài đoạn dòng chảy tính toán A ›- chênh lệch năng lượng giữa 2 mặt cắt
Trang 22J - độ dốc thủy lực trung bình giữa 2 mặt cắt Chênh lệch năng lượng giữa 2 mặt cắt: A3=3, —5/, (2-5) .VỆ V; Với: — ›=h,+ CC ;a=h +? 2g 28 a qh 2 › sm gốc 1 +]; Độ dôc thủy lực trung bình giữa 2 mặt cắt : j= 2 ^ 2 2 _{ Vv) ,_[ V, is Cyr} | is cự, 1 C— là hệ số SêZi C= LR° n Với: R, — ban kính thủy lực ở mặt cắt thứ ¡: R, =—* œ; = (b+m.h;) x h; : là diện tích mặt cắt ướt ở mặt cắt thứ ¡
Xi=b+ 2.m.h,: là chu vi ướt của mặt cắt thứ ¡
Dề tính mực nước thượng lưu ứng với các cấp lưu lượng khác nhau, ta giả thiết các cấp
lưu lượng Q Với mỗi Q, tra quan hệ Q ~ Z¡¡ tìm được mực nước hạ lưu cuối kênh, sau đó
tính toán đường mặt nước từ hạ lưu lên thượng lưu theo phương pháp cộng trực tiếp ta vẽ được đường mặt nước trong kênh từ đó tìm được mực nước thượng lưu tương ứng
Ví dụ, chọn lưu lượng Q = 400mỶ/s, Z¡¡ = 113,76m dé tính toán đường mặt nước trong các đoạn kênh, kết quả tính toán thể hiện trong bảng sau:
Trang 23Như vậy ứng với L= 792m, ta được độ sâu nước đầu kênh là hạ¿= 3,9m
Cột nước đầu kênh thượng lưu: Hạ= hạ¿+ AZ
Trong đó: AZ là tổng tổn thất cột nước từ sông vào kênh dẫn dòng 3 Q ] AZ =| ——*~—— (2-6) (ae ø- Hệ số lưu tốc, g=0,9 , 400 ,
V6i Q = 400 m/s, tacé Az =| —-2 —_] =| '09 | -0,0gm Q (ee [si] Cao trình mực nước thượng lưu ứng với Q= 400mŸ⁄s là:
Zu= Vy tHo=V y thact AZ = 110+ 3,9+0,08= 113,98m
V6iV ,,: Cao trinh day kénh phia thuong luu
Giả thiết các cấp lưu lượng khác nhau, ta được kết quả tính toán thể hiện trong bảng 2.6
Bảng 2-7 Kết quả tính toán thuỷ lực kênh với các cấp lưu lượng khác nhau O(m)| Zn(m)|[ ha(m) | AZ(m)| Z4@n| Q(m)|[ Zm(m)[ ham) | AZ(m)[ Za(m) 400) 113.76 3.9 0.08 | 113.98 7000 | 121.33 12.86 2.3 | 125.16 1000 | 114.75 5.24 0.28 | 115.52 8000 | 122.08 13.75 2.63 | 126.38 1500 | 115.49 6.12 0.47 | 116.59 9000 | 122.78 14.56 2.97 | 127.53 2000 | 116.22 6.97 0.64 | 117.61 | 10000) 123.49 15.39 3.28 | 128.67 3000 | 117.54 8.48 0.97} 119.45 | 11000} 124.14 16.15 3.6] 129.75 4000 | 118.69 9.78 1.3} 121.08} 14000] 126.01 18.33 4.53 | 132.86 5000 | 119.68 10.91 1.63 | 122.54] 16000} 127.04 19.62 5.17) 134.79 6000 | 120.53 11.92 1.97 | 123.89 | 18000 128.1 20.9 5.76 | 136.66
Trang 24Quan hệ Qk va Ztl 140 +; 1351: 130 4 125 4 Zt(m) 120 115 4, 110 + + + m————— + ———¬ | 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 Qk(m3/s) Hình 2-5 Quan hệ Qu~Zi
b Tính toán thuỷ lực qua cống * Cau tạo công
Cống dẫn dòng thi công có cấu tạo như sau: + Số cửa cống: 2 + Chiều đài cống: L= 323m + Kích thước công: bxh = 12x12m + Độ dốc đáy cống: ¡ = 0 + Cao trình đáy cống: 110m + hệ số nhám: n = 0,016 » Các chế độ thuỷ lực cống Dòng chảy trong cống có thể xảy ra các trường hợp sau: + Cống chảy có áp: i=0
Hình 2-6 Sơ đồ dòng chảy có áp trong céng
Khi: h, >Š thì Q=œ¿.o/2g(H, +iL—h, ) (2-7)
Khi: h, < thì Q=œ.o 4|, + =5] (2-8)
Trong đó: ¡, L- độ đốc và chiều dài công
Trang 25đd- chiêu cao công
h,- Chiêu sâu mực nước hạ lưu so với đáy công
øc- hệ số lưu tốc, ọ¿ =~————— (2-9)
146+ ZeL
C’R
3 ;¿ -Hệ số tổn thấy thủy, DE = Eoy +E cx +Exy
ế¿„ - Hệ số tôn thất cửa vào, lấy Écy = 0,15
ế,„- Hệ số tốn thất cửa ra, lấy Écạ = l ế„ - Hé sé ton that khe van, lay Exy = 0,1 Tu do: 2§ = 0,15 + 1+0,1 = 1,25
= : là tốn thất thủy lực dọc theo chiều dài cống 2
R- Bán kính thuỷ lực, R = 2 Do dòng chảy có áp là dòng chảy đầy cống nên: x w= 12x 12=144m?, y= 2x(12+12) = 48 m, R=“ 3m, , 1 1 C- Hé sé Sezi, C= —R'* = ——.3'° = 75,1 n 0,016 1 Từ đó ø, = =0,62 1+125+ 2.9 81.323 71,5°.3 + Céng chảy không áp: Chảy không áp bao gồm chảy ngập và chảy không ngập - Trường hợp chảy ngập: k TIVTTI/STT7TT TITISTISTITSTISTIAST ITT TT 44 he z i=0 d = thn 7 7 7 7 7 7 7 7777 77 7
Hình 2-7 Sơ đồ dòng chảy ngập không áp trong cống
Trang 26vuông góc, lấy m=0,33, với m = 0,33 ta có ø = 0,96 b- bề rộng lỗ xả b = 12m hc- độ sâu dòng tại mặt cắt co hep, hc = ¢.d aVo 2g
Hạ- Cột nước toàn phần ở thượng lưu cống, H, =H+
H- Cột nước thượng lưu so với đáy cống
ø - Hệ số sửa chữa động nang, a=1
Vo- Luu téc tới gần 2_ 20.,Q° (h, =h¿) h;- Độ sâu mặt nước tại mặt cắt co hẹp h; = [hị —- gbˆ phe (2-11)
a,- Hệ số sửa chữa động lượng, ø„=l hạ - độ sâu nước hạ lưu
- Trường hợp chảy không ngập: TITTISTISTISITAST IST IST IST IST ITT ITT 7 ỳ ỳ The i=0 dl hh 7 7 7 7 7 7 7 7 144 Hình 2-8 Sơ đồ dòng chảy không ngập không áp trong cống
Lưu lượng dòng chảy xác định theo công thức :
Q=6J2.g(H, -h, ) (2-12)
+ Chảy bán áp:
Trường hợp cháy bán áp xảy ra khi mực nước thượng lưu ngập trên đỉnh cống va dong chảy trong cống thấp hơn đỉnh cống, có mặt thoáng
Các công thức tính cũng giống như trường hợp chảy không áp, tuy nhiên độ sâu hạ lưu
của cống hy dé tinh hz trong công thức (2-11) không phải độ sâu hị ở cuối cống mà là độ sâu
h, tai mat cắt co hẹp C — C ở sau cửa cống =1 Y ` LIISTISTISTISTLST IST IST IST IST IST IST IST ZS H 3 ANZ he z hx i=0 - thn ee A A A
Hình 2-9 Sơ đồ dòng chảy bán áp trong cống
Trang 27he 2a,Q” Ah, he) "gb? Ae (2-13) Độ sâu ở cửa ra cuối đường mặt nước đó được xác định như sau: h,= hụ nếu hụ > hạ h,=h, néu hy <h,
Mặt cắt co hẹp C— C ở cách cửa cống một đoạn Lẹ = I,4d
Độ sâu phân giới h, của dòng chảy trong cống : h, =,/22 ; (2-14) g.b° Trong đó: Q- lưu lượng xả qua 1 lỗ b- là bề rộng một cống, b=12m
@:hé s6 luu toc, laya =1
Độ sâu chảy ngập hạ = hạ — Zipp
Trong trường hop gan đúng có thé lay Z,, = 0 khi đó h„ = hị
h, = MNHL -Vđáy cống = MNHL - 110
« Xác định chế độ thuỷ lực cống ứng với các cấp lưu lượng + Xác định độ sâu phân giới ứng với các cấp lưu lượng
Giả thiết các cấp lưu lượng Q,;, áp dụng (2-14) ta xác định được các độ sâu h tương ứng
Bang 2-8 Độ sâu phân giới ứng với các cấp lưu lượng chảy qua công Q Zui hy h,=h, Q Zui hy h,=h, TTỊ ` TTỊ ` (m⁄s) | (m) (m) (m) (m⁄) (m) (m) (m) 1 500 113.97 | 3.54 3.97 7 4000 118.69 | 14.15 8.69 1000 114.75 | 5.61 4.75 8 5000 119.68 | 16.42 9.68 1500 | 115.49} 7.36 5.49 9 6000 | 120.43 | 18.54 10.43 2000 | 116.22} 8.91 6.22 10 7000 | 121.33 | 20.54 11.33 2500 116.9 | 10.34 6.9 11 8000 | 122.08 | 22.46 12.08 3000 | 117.54 | 11.68 7.54 12 9000 | 122.78 | 24.29 12.78 Di mm! +®ị G2Ỉ NV
Từ bảng 2-8 ta có nhận xét sơ bộ về trạng thái dong chảy trong cống như sau:
- Với các cấp lưu lượng Q< 8000mỶ⁄s thì độ sâu mực nước hạ lưu nằm phía dưới trần cống, do đó trạng thái cháy trong cống là chảy tự do hoặc là chảy bán áp
- Với các cấp lưu lượng Q> 8000m*/s thi độ sâu mực nước hạ lưu cao hơn trần cống do
Trang 28+ Xác định chế độ thuỷ lực ứng với các cấp lưu lượng Q< 8000mỶ/s
Ứng với các cấp lưu lượng Q.<8000mỶ/s và chiều dài cống Láng = 323m, với giả thiết
dong chảy trong cống là dòng không áp ta có thê xác định quan hệ giữa lưu lượng Q và độ sâu mực nước đầu cống hx dựa theo phương pháp vẽ đường mặt nước
Bảng 2-9 Độ sâu đầu công ứng với các cấp lưu lượng Q<8000mỶ/s Q(@n⁄s) | 500 | 750 | 1000 | 1500 | 2000 | 2250 | 3000 | 4000 | 5000 | 6000 | 7000 hx(m) 4.92 | 6.18 | 6.56 | 9.61 10.51 12 14.93 | 14.25 | 20.57 | 23.34 | 25.16
Dựa vào kết quả tính toán trong bảng 2.8 ta thấy rằng với các cấp lưu lượng Q <
2250mỶ/s thì mực nước đầu cống h, không chạm trần công, do đó đòng chảy là đòng không áp Với Q> 2250mỶ dòng chảy trong cống là dòng chảy bán áp
Bảng 2-10 Bảng tổng hợp chế độ chảy trong công Q (m*/s) Chế độ chảy | Công thức áp dụng <2250 Khôngáp | (2-10), (2-11), (2-12) 2250+8000 | Ban 4p (2-10), (2-12), (2-13) > 8000 Có áp (2-7), (2-8) + Xác định chỉ tiêu chảy ngập Theo số tay thủy lực Kixeliep thì dòng chảy trong cống là chảy ngập khi: (8) =1,25 h, (hy pm
Dựa vào kết quả tính toán trong bảng 2.7 và 2.8 ta xác định được chế độ chảy ứng với các cấp lưu lượng như sau:
Trang 29s Tính toán thuỷ lực
Giả thiết các cấp lưu lượng Q,„ dựa vào kết quả tổng hợp trong bảng 2-10 và 2-1 1 ta sẽ xác định được chế độ chảy trong cống và các công thức áp dụng
Sau khi tính toán cần kiểm tra lại điều kiện:
H <(1,2z1,4)D và h„<D thì cống chảy không áp;
H>(1,2z1,4)D có thể xảy ra chảy có áp hoặc bán áp (phụ thuộc độ dài của cống và mực nước hạ lưu cống)
Trong đó:
H - Cột nước trước công tính từ cao trình đáy công D - Chiều cao công ngay sau cửa vào
Ví dụ, với Q= 9000m ⁄s Dòng chảy trong cống là dong cé áp, công thức áp dụng là (2- 7) và (2-8) Từ Q= 9000mm ⁄s tra quan hệ Q~Z„¡ ta được Z„= 122,78m h,= Zm-l 0= 122,78-110= 12,78m Do h>Š =6 nên ta áp dụng công thức (2-7) Áp dụng (2-7) ta có: 77, =F = _ 0000/2) Q 0 2g e 0,62°.(12.12)°.2.9,81 +12,87=142,26m Zu= Hot 110= 142,26+110= 252,26m Bảng 2-12 Tổng hợp kết quả tính toán thuỷ lực cống ứng với các cap lưu lượng Q hn Ho Ztl Zhl Q hn Ho | Ztl Zhl 500 | 3.97} 5.57 116| 113.97 5000 9.68 | 47.25 157| 119.68 1000| 4.75| 877 I19| 114.75 6000| 10.53| 64.61 175 | 120.53 1500| 5449| 121 122| 115.49 7000 | 11.33 | 85.12 195| 121.33 2000 | 6.22| 13.9 124] 116.22 8000 | 12.08] 114.4 224 | 122.08 3000 | 7.54 22 132| 117.54 9000| 1278| 142.3 252| 122.78 4000| 8.69| 33.1 143| II8.69| 10000| 1348| 173.43 283 | 123.48
Từ số liệu tính toán trong bảng 2-12 ta vẽ được quan hệ giữa lưu lượng xả qua công Q
Trang 30Quan hé Qc va Ztl Ztl(m) 300 + 250 3 200 + 180 |; i io 100 + 50 + 0 —` 1 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Qc(m3/s) Hình 2-10 Quan hệ Q~Zạ c Tính toán thuý lực dẫn dòng đồng thời qua cống và kênh
Do Qya= Qeéng+Qkenh Vi Vay tir cdc đồ thị quan hệ Q~Z+¡ qua cống và qua kênh ta tìm được quan hệ Q.¿~Z+ị, bằng cách sau:
Trang 31Từ quan hệ Q.~Zạ, ứng với lưu lượng dẫn dòng ta sẽ có được mực nước thượng lưu
tương ứng
Bảng 2-13 Kết quả tính toán thuỷ lực đồng thời qua cống và kênh dẫn dòng
Tần suất Lưu lượng Lưu lượng Lưu lượng Mực nước Mực nước
Mùa dẫn dòng dẫn dòng qua cống qua kênh hạ lưu thượng lưu
Lai | 3% 15850m*/s | 2962m°/s 12888m*/s | 128,4m 131,6m Kiệt | 5% 5625m*/s | 1400m*/s 4225m/s | 120,22m 121,5m
2.1.3.3 Tinh todn thiy lực dẫn dòng qua công và đập đang xây dở a Tính toán thuỷ lực qua cống
Phần này đã được tính toán ở trên b Tính toán thuỷ lực qua tràn
Mùa lũ năm 2009 toàn bộ lưu lượng dẫn dòng được dẫn qua cống và đập xây dở, các thông của tràn xây dở như sau:
Bang 2-14 Các thông số của tràn xây dở Mặt cắt tràn Chữ nhật Chiều rộng B=110m Cao trình ngưỡng tràn ngưỡng tràn Độ nhám n=0,016 Độ dốc i=0 Chiéu dai L=98,8m Khi tràn làm việc:
+ Nếu L<3H thì đập làm việc như đập tràn thực dụng
+ Nếu 3H<L< 10H thì đập xây dở làm việc như một đập tràn đỉnh rộng
+ Nếu L> 10H thì đập xây dở làm việc như đập tràn nói tiếp kênh
126
Trang 32
*) Công thức tính toán thuỷ lực qua tràn đỉnh rộng: Khi tính toán thủy lực qua tràn tùy thuộc vào mực nước hạ lưu khi xả với các lưu lượng khác nhau mà ta có các trạng thái chảy qua tràn như sau:
+ Đập tràn đỉnh rộng chảy ngập : Q=o,.b.h./2.g(Hạ —=h) (2-15) + Đập tràn đỉnh rộng chảy không ngập: Q =m.b /2.gH}? (2-16)
Trong đó: m- hệ số lưu lượng, theo Cumin với cửa vào không thuận lấy m= 0,33
ø,- Hệ số chảy ngập
h- Độ sâu dòng chảy trên đập tràn
Hạ- Cột nước tồn phan
*) Cơng thức tính tính toán thuỷ lực qua đập tràn thực dụng:
O=ø,zmb.|2.gH}" (2-17)
Trong đó: m- hệ số lưu lượng
o,,- Hệ số ngập e- Hệ số co hẹp bên
*) Đối với đập tràn đỉnh rộng nối với kênh, đoạn đầu 10H tính toán thuỷ lực như đập tràn
đỉnh rộng còn đoạn sau tính như kênh
Các bước tính toán thuỷ lực qua tràn như sau:
Bước 1: Giả thiết tràn đã cho là tràn đỉnh rộng, ta sẽ xác định được cột nước ứng với các
cấp lưu lượng
Trang 33Bảng 2-15 Bảng xác định chỉ tiêu chảy ngập của tràn Q (m’/s) Zu (m) h, (m) hy, (m) K Kết luận 14790 126.37 0.37 12.2601 0.030179 Không ngập 16116 127.12 1.12 12.98235 0.086271 Không ngập 17988 128.1 2.1 13.96917 0.150331 Không ngập 20113 129.18 3.18 15.04873 0.211314 Không ngập 23043 130.58 4.58 16.47686 0.277966 Không ngập 26114 131.98 5.98 17.91008 0.33389 Không ngập 30194 133.71 771 19.73009 0.390774 Không ngập
Từ bảng 2-14 ta nhận thây rằng với các cấp lưu lượng khác nhau thì trạng thái chảy qua đập tràn đều là chảy không ngập
Tính toán thủy lực qua đập tràn đỉnh rộng chảy không ngập:
2
Từ công thức (2-16) ta có: ",*| Q J
mb./2
Cao trình mực nước thượng lưu được xác định theo công thức: Zrr= VN.uàntHọ
Bảng 2-16: Bảng tính toán cao trình mực nước thượng lưu tràn
str | Q(m*/s) | Ho(m) | Zam) | STT | Qm3⁄4) | Ho(m) | Zu(m) 1 500 2.13 | 128.13 9} 8000 13.53 | 139.53 2| 1000 3.38 | 129.38 10} 9000 14.63 | 140.63 3| 2000 5.37 | 131.37} 11} 10000 15.7} 141.7 4| 3000 7.03 | 133.03 12} 11000 16.73 | 142.73 5| 4000 8.52 | 134.52} 13} 12000 17.73 | 143.73 6| 5000 9.89 | 135.89) 14) 13000 18.7} 144.7 7| 6000 11.17} 137.17); 15] 14000 19.64 | 145.64 83 | 7000 12.38 | 138.38 16} 15000 20.57 | 146.57 Nhu vay với 5000 m/s <Q <15000mỶ⁄s thì cột nước H thoả mãn điều kiện 3H<L< 10H, đập tràn là đập tràn đỉnh rộng
Trang 34Với Q< 5000nỶ thì mực nước hạ lưu thấp hơn cao trình ngưỡng tràn, nên mực nước cuối
kênh lấy bằng mực nước phân giới hạ, he Hình 2-13 Sơ đồ tràn làm việc nói tiếp với kênh
Với mỗi giá trị của Q, ta giả thiết các giá trị của H, từ đó tính được hạ, , sau đó tính lại
giá trị Q° theo công thức (2-16), đến khi nào Q= Q° thì cột nước H đã giả thiết là đúng
Ví dụ với Q= 2000m ⁄s, ta có hự= 3,2m Ta lập bảng tính toán như sau:
Bang 2-17 Bảng tính thử dần cột nước đầu tràn ứng với lưu lượng Q= 2000mỶ/s H(m) | Chiêu dài kênh (m) | ha (m) | H(m) | Q (m*/s) 5 48.8 3.88 1.12 | 190.5826 5.4 44.8 3.85 1.55 |310.2799 5.8 40.8 3.82 1.98 | 447.9751 6.2 36.8 3.8 2.4 | 597.8235 6.6 32.8 3.75 2.85 | 773.6124 7 28.8 3.72 3.28 | 955.1397 7.4 24.8 3.68 3.72 | 1153.641 78 20.8 3.65 4.15 | 1359.341 8.2 16.8 3.61 4.59 | 1581.158 8.6 12.8 3.54 5.06 | 1830.13 9 §.8 3.5 5.5_ | 2073.959
Như vậy với Q= 2000mỶ⁄s thì cột nước đầu tràn là 9m Bước 3: Tông hợp kết quả tính toán
Sau khi tính với các trường hợp làm việc của đập tràn, ta được kết quả sau:
Trang 35Bảng 2-18 Bảng tổng hợp kết quả tính toán thuỷ lực qua tràn STT |Q(m3⁄s)| Hím) | Zu(m) |STT | Q(m3⁄4) | Ho(m) | Za(m) 1| 500 3.9| 129.9 9| 8000 | 13.53 | 139.53 2| 1000 5.9] 131.9 10| 9000 | 14.63 | 140.63 3| 2000 9 135 11 | 10000 15.7| 141.7 4| 3000 93| 135.3 12| 11000 | 16.73 | 142.73 5| 4000 9.5| 135.5 13| 12000 | 17.73 | 143.73 6| 5000 9.89 | 135.89 14| 13000 187| 144.7 7| 6000 | I1.17| 137.17 15| 14000 | 19.64 | 145.64 8| 7000 | 12.38 | 138.38 16| 15000 | 20.57 | 146.57 Quan hé Q~Ztl qua tran Ztl(m) 148 146 144 142 140 138 136 134 132 130 128 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 Q(m3/s) Hình 2-14 Quan hé Qu~Zu
c Tính toán thuỷ lực dẫn dòng đồng thời qua cống và tràn
Tương tự như phần dẫn dòng qua cống và kênh kết hợp, ta vẽ được quan hệ giữa lưu lượng xả qua công và tràn với mực nước thượng lưu như sau: Zum) 155 150 3 xo 138 130 125 120 us 10 Qe Qer Qx Q=Q4+Qe Q«m3/s)
Lưu Văn Quyét, 46TNC, Hà Nội 5/2009
3m AỐ0U SA CS 7“ S0 SƠ THƠ H0 LẤNG 130 HMƠm S50 KẾ TA
Hình 2-15 Quan hệ giữa lưu lượng xả qua tràn và cống Q, với Z„
Trang 36Sử dụng quan hệ hình 2-15 ta thu được kết quả tính toán thuỷ lực dẫn dòng như sau:
Bảng 2-19 Kết quả tính toán thuỷ lực dẫn dòng đồng thời qua công và tràn xây dở
Tần suất Lưu lượng Lưu lượng | Lưu lượng Mực nước Mực nước
Mùa dẫn dòng dẫn dòng qua cống qua tràn hạ lưu thượng lưu
La |3% 15850m”/s 4040m*/s 11810m*/s | 128,4m 143,53m
Kiệt | 5% 5625m'/s 3050m)/s | 2575m'⁄s | 120/22m 132,54m
2.1.3.4 Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua các công trình xả vận hành
Trong giai đoạn này, lưu lượng được xả qua các công trình xả vận hành với sự phối hợp của tràn mặt, cửa xả sâu, nhà máy thuỷ điện Giai đoạn này có thể lấy gần đúng mực nước thượng lưu ngang ngưỡng tràn
Z\E Zaguan= 197,8m
2.1.4 Tính toán điều tiết lũ
Mục đích tính toán điều tiết lũ: Trong năm 2008 khi dẫn dòng qua 2 cống và kênh, và năm 2009 khi dẫn dòng qua cống và tràn, có thời điểm gặp lũ chính vụ do đó ta cần tính toán điều tiết lũ qua công trình tháo nước đề xác định cao trình đắp đập vượt lũ trong mùa lũ năm 2008 và 2009 Tại các thời điểm này đập bê tông đã tương đối cao, để đảm bảo an toàn em đề xuất tính toán điều tiết lũ với tần suất p=1%, đỉnh lũ Q,„= 19046mỶ/s
Để xác định được cao trình đắp đập vượt lũ ta cần xác định lưu lượng xả lớn nhất, từ lưu
lượng xả lớn nhất đó tra quan hệ Q.~Z qua tràn và cống ta sẽ xác định được mực nước
thượng lưu, đó chính là cao trình đắp đập cần vượt qua trong mùa lũ 2008, 2009 Theo tài liệu thủy văn thì đường quá trình lũ đến có nhiều đỉnh lũ phức tạp nên ta sử dụng phương pháp Pơtapốp để tính tốn điều tiết lũ, kết quả điều tiết lũ như sau:
Trang 37Biểu đồ điều tiết lũ 1% Q(m3/s) PP A ca ca na 20000 Ệ 7000m3/s 15000 i a 10000 5000 jot VÀ = ° i i i i i Tín) 0 100 200 300 400 500 600 700 800
Hình 2-16 Biểu đồ đường quá trình điều tiết lũ Như vậy lưu lượng xả lớn nhất trong giai đoạn này là q=17000mŸs
- Dựa vào quan hệ lưu lượng xả qua cống và kênh với mực nước thượng lưu ta xác định được, Z„= 132,7m Vậy trong mùa lũ 2008 cần đắp đập vượt cao trình:
Vựy=Z„+a=132,7+0,7 =133,4m
Tuy nhiên cao trình này vẫn thấp hơn cao trình đỉnh đê quai thượng lưu là 135m
- Dựa vào quan hệ lưu lượng xả qua cống và tràn với mực nước thượng lưu ta xác định
được, Z„= 144,58m Vậy trong mùa lũ 2009 cần đắp đập vượt cao trình:
Vựy¿=Z„+a=144,58+ 0,7 = 145,28m
Trong đó a= 0,7m là độ cao an toàn
2.1.5 Thiết kế kích thước công trình dẫn dòng
Công trình đẫn dòng gồm có: Cống, kênh, đê quai thượng lưu, đê quai hạ lưu, đê quai dọc Trong các phần trên, từ kích thước của cống, kênh và lưu lượng dẫn dòng qua từng thời kỳ ta đã xác định được các cao trình mực nước thượng lưu, hạ lưu tương ứng Phần này sẽ đi vào tính toán kích thước của đê quai để đảm bảo an toàn cho hố móng trong các giai đoạn dẫn dòng đó
Trang 38a Thiết kế kích thước đê quai giai đoạn I
Theo TCXDVN 315-2004, cao trình đỉnh đê quai giai đoạn I được xác định như sau:
Vừ= Vự„ + (2-18)
Trong đó: V„- Cao độ đỉnh đê quai
V„„- Cao trình mực nước tính toán a- Độ cao an toàn, lấy a= 0,7m
+ Mua kiét: Qug= 4587mỶ/s, Z„= 119,47m; Z„= 119,22m
Cao trình đỉnh đê quai hạ lưu: Vg =Zy += 119,22+ 0,7= 119,92m; lay Vy, =120m Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu: Vựy=Z„+a=119,45+0,7=120,15m; lấy Vự„ =120,5m
+ Mùa lũ: Quạ= 12380mỶ/s, Z¿= 126m; Z¿= 125m
Cao trình dinh dé quai ha lu: V,, =Z,, + a= 125+ 0,7= 125,7m; lấy V„„ =126m
Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu: Vựy,=Z„+a= 126+ 0/7= 126,7m, lấy Vụ =127m
b Thiết kế kích thước đê quai giai đoạn II
Theo TCXDVN 315- 2004, đối với đê quai giai đoạn II và II: » Cao trình đỉnh đê quai hạ lưu được xác định theo công thức (2-18)
» Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu được xác định theo công thức sau:
Vừy = Vy + huy, + Ah + 4 (2-19) Trong đó: Az- Độ dénh mực nước thượng lưu do gió
h,yo,- Chiều cao sóng leo ứng với tần suất 1% * Cách xác dinh Ah: Ah = 2.10° VD cosa, (2-20) gH Trong đó: V- là vận tốc gió tính toán lớn nhất ứng với tan suat 1%, V=40m/s D- Đà sóng ứng với MNDBT, D= 1000m g- gia tốc trọng trường : g = 9,81 m/s”
H- Chiều sâu nước trước đập, lấy gần đúng: H= Z„- 110
œ; — góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió, coi œ0
» Cách xác định 7 „„,
hạiy= Kị.Kạ.Ky.K¿ hao, (2-21)
Với: K¡,Kạ — Các hệ số phụ thuộc vào tỷ số A/h¡s Với mái đê quai được gia có bang ro đá có A/h¡„= 0,005z0,01 thì K¡ = 0,95 và K; = 0,85
Trang 39K;- Hệ số phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái Với vận tốc gió > 20m/s, hệ số mái m= I,5 thì Kạ= 1,4 K¿- Hệ số phụ thuộc vào tỷ số Ay hệ số mái m 1% h;¡z- Chiều cao sóng ứng với tần suất 1%, h,¡z„ xác định theo QPTL C1-78 hy, = Kis h (2-22) g.D >
Kyy,- Hé sé phụ thuộc vào ty số
h, 4: Chiều cao và bước sóng trung bình + Mùa kiệt: Q= 5625mỶ⁄s, Z¿= 121,5m; Z„= 120,22m Áp dụng các công thức (2-18) đến (2-22) ta được:
Ah= 0,03m h„„„ =1,88m
Cao trình đỉnh dé quai ha luu (2-18): V,, = Z„ + a=120,22+0,7=120,92m;lay V,, =12Im
Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu (2-19):
Vựy =Z4 + huy, + AW + a=121,5+1,88+0.03+0,7= 124,11m; Lay V iq =124,5m
+ Mùa lũ: Q= 15850mỶ/s, Z„= 131,6m; Z„= 128,4m
Ah= 0,02m Joy, =1,88m
Cao trình đỉnh đê quai hạ lưu (2-18): V„„ = Z„ +øa=128,4+0,7= 129,1m; lay V gq = 130m Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu (2-29):
Vựy=Z4 + hú, + Ah+ a=131,6+1,88+0.02+0,7= 134,2m; lay V,, =135m
c Thiết kế kích thước đê quai giai đoạn III
+ Mùa kiệt: Q= 5625mỶ/s, Zy= 132,54m; Zy= 120,22m
Ah= 0,01m h„„ =1,88m
Cao trình đỉnh đê quai hạ lưu (2-18): V„„ = Z¿„ + z=120,22+0,7=120,92m; lấy V„„ = 12 lưn
Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu (2-19):
Trang 40+ Mùa lũ: nước được cho tràn qua đập xây dở cao trình 126m, vì vậy ta không cần tính cao trình đỉnh đê quai trong thời đoạn này Sau khi xây đập trên kênh đến cao trình 126m, ta tiến hành dỡ đê quai mùa kiệt xuống cao trình 126m để đảm bảo công tác dẫn dòng
Trên đây là các cao trình đỉnh của đê quai thượng lưu và đê quai hạ lưu, cao trình đỉnh đê quai dọc được xác định bằng cách nối hai đỉnh đê quai thượng lưu và đê quai hạ lưu
Đối với đê cao phải bố trí cơ đê ở thượng và hạ lưu đê quai, ta có thể kết hợp cơ đê đề làm đường công tác, chọn bề rong co dé la B= 10m
Bang 2-20 Bang tổng hợp kết quả tính toán kích thước đê quai các giai đoạn Cao trình cơ đê (m)
Cao trình đỉnh Dé quai Dé quai ha Giai Qaa Zu Zu đê quai (m) Hệ số mái thượng lưu lưu
đoạn | Mùa | (m3⁄s) (m) (m) [TL HL TL |HL TL |AL |TL [HL Kiệt 4587 119,47 11922 1205 120.0, 1:1,5 1:2,0 120.5 120,5 | 120 | 120 I Li 12380 126,00 125,00 | 127,0 126.0) 1:1,5 1:2,0 Kiệt 5625 121,50 12022 1245 121/0, 1:20 1:20 | { { 117 119 120 | 120 IL Li 15850 131,60 12840 1350 130.0, 1:2,5 1:15 II Kiệt 5625 132,54 12022 1355 121,0, 1:25 1:20 125 120 115 | 115 2.2 Ngăn dòng 2.2.1 Chọn lưu lượng thiết kế ngăn dòng 2.2.1.1 Chọn ngày ngăn dòng
Theo 14TCN 57-88, chọn thời điểm ngăn dòng cần chú ý:
+ Chọn thời điểm nước kiệt để có lưu lượng tính toán nhỏ ngăn dòng thuận lợi và nhanh
chóng, an toàn và giá thành hạ
+ Sau khi ngăn dòng nâng đê quai ngăn dòng lên tới cao trình thiết kế để đảm báo thi công các công trình chính, bảo đảm an toàn chống lũ tiểu mãn và lũ chính vụ của mùa mưa
kế đó
Qua phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ngăn dòng ta chọn thời điểm ngăn dong là vào ngày 01 thang 12 nam 2005
2.2.1.2 Chon tan suất lưu luong thiết kế ngăn dòng
Công trình thủy điện Sơn La là công trình cấp đặc biệt, theo TCXDVN 285- 2002 ta chọn tần suất tính toán ngăn dòng là P = 5%