Bài giảng thủy năng và thủy điện chương 5 PGS nguyễn thống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH TPỒ CHÍ MINH THỦY NĂNG &KHOA THỦY ĐIỆN KỸdâng THUẬT DỰNG ChươngKHOA 5: Đập & XÂY Cơng trình tháo lũ BỘ MƠN KỸ THUẬT TÀI NGUN NƯỚC PGS TS NGUYỄN THỐNG Email: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong/ (08) PGS TS NguyễnTél Thống 38 640 979 - 098 99 66 719 THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THUỶ NĂNG & THUỶ ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương : Tổng quan Chương : Tài ngun nước quy hoạch khai thác Chương : Các phương pháp khai thác lượng nước Chương : Điều tiết hồ chứa thuỷ điện Chương : Đập dâng & cơng trình tháo lũ Chương : Cơng trình lấy nước dẫn nước Chương : Tháp (giếng) điều áp Chương : Đường ống áp lực & tượng nước va Chương : Nhà máy Thuỷ điện PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ ĐẬP DÂNG & CƠNG TRÌNH THÁO LŨ ĐẬP DÂNG Tổng qt Đập dâng Cơng trình tháo lũ PGS TS Nguyễn Thống 4/4/2013 PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ TÀI NGUYÊN NƯỚC VIỆT NAM TÀI NGUYÊN NƯỚC VIỆT NAM PGS Dr Thống PGS TS.Nguyễn Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ TÀI NGUYÊN NƯỚC VIỆT NAM TỖNG QUAN VỀ ĐẬP DÂNG Nhiệm vụ: Đập dâng cơng trình thuỷ xây dựng nhằm để giữ nước nhằm mục đích:  Đổi hướng dòng chảy  Nâng cao mực nước  Tạo hồ chứa PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ TỖNG QUAN VỀ ĐẬP DÂNG Hạ lưu sau NM:  Điều hồ dòng chảy  Giảm lưu lượng đỉnh lũ  Tăng cường lưu lượng mùa kiệt Hạ lưu đoạn sơng sau đập  NM  Khúc sơng chết (nếu khơng có lưu lượng hồn trả sau đập, mùa khơ) PGS TS Nguyễn Thống Đường nước dâng Mực nước chưa có đập 10 PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ CHỌN VỊ TRÍ ĐẬP DÂNG CÁC ĐỊNH NGHĨA VỀ THƠNG SỐ HỒ CHỨA Wp.lũ Phụ thuộc vào:  Điều kiện địa hình;  Điều kiện địa chất;  Điều kiện thuỷ văn;  Điều kiện dân sinh;  Điều kiện hiệu kinh tế-xã hội, tài MNGC MNDBT Whi MNC MN KHI THÁO CẠN HỒ WCHẾT 11 PGS TS Nguyễn Thống 12 PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH Thường sử dụng đồ tỷ lệ 1/10.000 (bản đồ khơng ảnh) Ngun tắc chọn vị trí đập:  Tạo thành hồ chứa phía thượng lưu lớn có thể,  Tuyến cơng trình ngắn (kết hợp đủ chổ để bố trí cơng trình khác: tháo lũ, lấy nước, ) 13 PGS TS Nguyễn Thống ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT  Ít khơng bị nứt nẻ,  Đàn hồi nhỏ,  Chịu lực cao Các bước nghiên cứu:  Đi thực địa quan sát trực giác (giai đoạn quy hoạch),  Khảo sát thăm dò với mật độ hố khoan, hố đào phù hợp với u cầu theo quy phạm theo giai đoạn, (giai đoạn Lập dự án đầu tư)  Thí nghiệm phòng, tường (thiết kế 14 kỹ thuật) PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ ĐIỀU KIỆN THUỶ VĂN ĐIỀU KIỆN DÂN SINH  Lưu vực đủ lớn (càng lớn tốt mặt thu nước)  Lưu lượng bùn cát nhỏ (dung tích chết  MNC  cao trình cửa lấy nước)  Hiện tượng đường nước dâng có lũ kiểm tra  di dân Mực nước chưa có đập 15 PGS TS Nguyễn Thống 16 PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Ví dụ: Sơ với đập cao 60m, độ dốc mặt thống TB 4m/km  chiều dài ảnh hưởng thượng lưu hồ là: 60/4 = 15km  Mất đất nơng nghiệp  Ngập đường giao thơng  Ngập lòng hồ (mơi trường)  Bảo đảm lưu lượng tối thiểu hạ lưu đập cần sau xây dựng hồ (hiện tượng đoạn sơng chết) ĐẬP DÂNG Định nghĩa: Là kiến trúc giới hạn mặt (thượng lưu hạ lưu) Phía kết cấu đường giao thơng Phía giới hạn bên bờ 17 PGS TS Nguyễn Thống 18 PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ TL Đê quay TL PHÂN LOẠI Đập dâng Kênh dẫn nước  ĐẬP TRỌNG LỰC  ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG  ĐẬP VỊM  ĐẬP DI ĐỘNG NMTĐ HL PGS TS Nguyễn Thống BÌNH ĐỒ KHU ĐẦU MỐI 19 THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ LỰC TÁC DỤNG ĐẬP TRỌNG LỰC P 20 PGS TS Nguyễn Thống Wn Wn A’ G Biểu đồ thấm t/h có bố trí nước TL 21 PGS TS Nguyễn Thống Trọng lượng thân  Áp lực nước thượng (hạ) lưu  Áp lực khe rỗng (vật liệu sét, giai đoạn đầu)  Áp lực thấm (chênh lệch MN thượng & hạ lưu)  Áp lực đẩy (có MN hạ lưu)  Ứng suất nhiệt  Lực động đất ………  PHẢN LỰC NỀN 22 PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG ĐẬP BÊ TƠNG TRỌNG LỰC - Nền đá - Tuyến đập ngắn - Vật liệu xi măng đến trường (điều kiện vận chuyển vật liệu) VẬT LIỆU Hàm lượng xi măng: từ 100 đến 250kg/m3  có thể thay đổi tùy vị trí thân đập 285m ! 23 PGS TS Nguyễn Thống 24 PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ TÍNH ỔN ĐỊNH Cân (khơng bị trượt, lật tác dụng nước lực khác) Thơng thường: độ dốc TK m=0 HL m=0.85 Đảm bảo điều kiện chịu lực thân đập (khơng sinh ứng suất kéobê tơng khơng thiết kế để chịu kéo có cục  bố trí cốt thép chịu) MỘT SỐ KẾT CẤU KHÁC - Vật nước  giảm áp lực thấm - Màng chống thấm  giảm lưu lượng thấm qua - Thốt nước  lỗ khoang d=75mm, cự ly 1,5m đến 3m - Khe lún, khe nhiệt 25 26 PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Bài tập 1: Cho đập bê tông hình sau H=20m, chiều rộng đỉnh b=4m, hệ số ma sát f=0.7, bt=2.5T/m3, hệ số giảm áp =0.6 Tính hệ số ổn đònh trượt phẳng (=pA/H, (40-50)m 39 PGS TS Nguyễn Thống 40 PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ ĐẬP ĐẤT ĐÁ HỖN HỢP CƠNG TRÌNH THÁO LŨ 41 PGS TS Nguyễn Thống 4/4/2013 42 PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ NHIỆM VỤ Chủ động tháo nước khỏi hồ chứa cần (vào mùa lũ, hồ đầy nước (MNDBT) & nước tiếp tục vào hồ với lưu lượng ‘lớn’) CƠNG TRÌNH THÁO LŨ TỰ TRÀN 43 44 PGS Dr Thống PGS TS.Nguyễn Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ CƠNG TRÌNH THÁO LŨ TỰ TRÀN CƠNG TRÌNH THÁO LŨ CĨ CỬA VAN 45 PGS TS Nguyễn Thống 46 PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ ĐẬP DÂNG CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI TL ĐƯỜNG HẦM DẪN DỊNG PGS TS Nguyễn Thống HL ĐƯỜNG TRÀN DỌC CT NỐI TIẾPDỐC NƯỚC 47 H Đập tràn dạng Creager Tiêu dạng phun (dòng nước khuếch tán vào khơng khí để tiêu năng) 48 PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ TL ĐẬP TRÀN THỰC DỤNG TIÊU NĂNG MŨI PHUN ĐẬP VỊM HỐ XĨI 49 PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống HL 50 THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Tràn mặt Tràn sâu NHÌN TỪ HẠ LƯU 51 PGS TS Nguyễn Thống 52 PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Mục đích: Tháo lưu lượng khỏi hồ chứa cần thiết (mùa lũ & hồ đầy nước) PHÂN LOẠI  Chảy tràn mặt (khơng áp)  Chảy sâu (có áp) 53 PGS TS Nguyễn Thống CHẢY TRÀN MẶT  Khơng áp  Đập tràn thực dụng Creager (có khơng có cửa van  tự tràn  cao trình ngưỡng tràn =MNDBT) Khả tháo lưu lượng tốt  Đập tràn đỉnh rộng Khả tháo lưu lượng nhỏ loại 54 PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ ĐẬP TRÀN THỰC DỤNG Q   n mB 2g H z h 3/ o h2 V Với m hệ số lưu lượng [0.35 0.45], B chiều rộng tràn, H0=H+V2/2g với H chiều cao cột nước tràn, V vận tốc đến gần, n hệ số ngập [01], =1  chảy KHƠNG ngập L ĐẬP TRÀN ĐỈNH RỘNG 55 PGS TS Nguyễn Thống z1 56 PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ THÁO LŨ DƯỚI SÂU (CHẢY CĨ ÁP) ĐẬP TRÀN ĐỈNH RỘNG Q   2gZ Q  hB 2gZ0 Với B chiều rộng tràn, h chiều sâu cột nước tràn (trên đập),  hệ số ngập [01], z chênh lệch mực nước thượng & hạ lưu & z0 = z + V2/2g, V vận tốc đến gần   1   i i tổng tổn thất thủy lực dòng chảy i qua cống Với  hệ số tổn thất,  tiết diện ướt, z chênh lệch mực nước thượng & hạ lưu i 57 PGS TS Nguyễn Thống 58 PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TRÀN  Giả thiết tổ hợp (B,H)  quy mơ tràn,  Tính điều tiết lũ (lũ với tần suất thiết kế & kiểm tra),   Xác định MNGC,  Xác định cao trình đỉnh đập dâng  quy mơ đập,  Tổng đầu tư T ($) cơng trình đầu mối (chú ý đến đập & tràn),  Chọn tổ hợp (B,H) có T ($) 59 PGS TS Nguyễn Thống 60 PGS TS Nguyễn Thống 10 THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ  T ($) Tđập=f2(B,H) Tđập+Ttràn=g(B,H) Tmin Ttràn=f1(B,H) (Bop,Hop) (B,H) Bài tập 1: Một đập tràn thực dụng xây dựng để tháo lưu lượng lũ max 1000m3/s Cho biết cột nước tràn H=8m, đập có m=0.4, chảy khơng ngập Tính chiều rộng B tràn Bỏ qua ảnh hưởng vận tốc đến gần Bài tập 2: Một đập thực dụng cao H1=20m, cột nước tràn H=6m, chiều rộng B=40m, hệ số lưu lượng m=0.4 Tính lưu lượng tháo lớn với sai số lần tính liên tiếp Q [...]... chiều rộng B=40m, hệ số lưu lượng m=0.4 Tính lưu lượng tháo lớn nhất với sai số 2 lần tính liên tiếp của Q là ... khoang d=75mm, cự ly 1,5m đến 3m - Khe lún, khe nhiệt 25 26 PGS TS Nguyễn Thống PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập... TS Nguyễn Thống 29 30 PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ ĐẬP ĐẤT 31 PGS TS Nguyễn Thống. .. 35 PGS TS Nguyễn Thống 36 PGS TS Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ HIỆN TƯỢNG XĨI NGẦM VÀ