NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP DẪN DÒNG THI CÔNG CHO CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN HẠ SÊ SAN 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI NGUYỄN TRÍ BỘ NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP DẪN DỊNG THI CƠNG CHO CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN HẠ SÊ SAN Chun ngành: Xây dựng cơng trình thủy Mã số : 60-58-40 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Quang Cường Hà Nội - 2013 LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu lựa chọn giải pháp dẫn dòng thi cơng cho cơng trình thủy điện Hạ Sê san 2” tác giả hoàn thành thời hạn quy định đảm bảo đầy đủ yêu cầu đề cương phê duyệt Trước hết tác giả xin chân thành cảm ơn Phòng Đào tạo Đại học Sau Đại học, Khoa cơng trình, Trường Đại học Thuỷ lợi toàn thể thầy, cô giáo giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thời gian học tập thực luận văn Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Nguyễn Quang Cường tận tình hướng dẫn cung cấp thông tin khoa học cần thiết trình thực luận văn Cuối tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến lãnh đạo Chi cục Đê điều PCLB Bắc Ninh - nơi tác giả công tác người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp khích lệ, ủng hộ, động viên mặt cho tác giả hoàn thành luận văn Do hạn chế mặt thời gian, kiến thức khoa học kinh nghiệm thực tế nên trình nghiên cứu để hồn thành luận văn, chắn khó tránh khỏi thiếu sót định Tác giả mong muốn nhận góp ý, bảo tận tình Thầy, Cô giáo cán đồng nghiệp luận văn Hà Nội, ngày 15 tháng năm 2013 HỌC VIÊN Nguyễn Trí Bộ MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠNG TÁC DẪN DỊNG 1.1 Các nhân tố ảnh hưởng tới việc lựa chọn phương án dẫn dòng 1.1.1 Điều kiện địa hình 1.1.2 Điều kiện địa chất 1.1.3 Điều kiện thủy văn dòng chảy 1.1.4 Điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy 1.1.5 Điều kiện dân sinh kinh tế, môi trường xã hội 1.1.6 Cấu tạo bố trí cơng trình thủy lợi, thủy điện 1.1.7 Điều kiện khả thi công 1.2 Những nguyên tắc chọn phương án dẫn đòng 1.3 Phân tích lựa chọn cấp cơng trình, tần suất thiết kế phương án dẫn dòng thi cơng 1.3.1 Cấp thiết kế cơng trình dẫn dòng 1.3.2 Chọn tần suất thiết kế 10 1.3.3 Chọn thời điểm dẫn dòng lưu lượng thiết kê 11 1.3.3.1 Những kinh nghiệm chung để chọn thời đoạn dẫn dòng ………………….11 11 1.3.3.2 Cơ sở lý luận để tính tốn kinh tế kỹ thuật chọn QTK………………………… 1.3.3.3 Trình tự tính tốn kinh tế kỹ thuật để xác định QTK…………………………………… 12 1.4 Dẫn dòng thi cơng qua cống (hầm) đập bê tông xây dở 13 Kết luận chương I 15 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN THỦY LỰC DẪN DỊNG THI CƠNG 16 2.1 Cơ sở tính tốn dẫn dòng thi cơng cơng trình thủy lợi 16 2.2 Dẫn dòng thi cơng qua lòng sơng thu hẹp 17 2.2.1 Phương pháp thứ 17 2.2.2 Phương pháp thứ hai 18 2.3 Dẫn dòng thi cơng qua cống sâu 20 2.3.1 Trường hợp cống ngầm chảy không áp 21 2.3.2 Trường hợp cống ngầm chảy bán áp 22 2.3.3 Trường hợp cống ngầm chảy có áp 22 2.4 Tính tốn dẫn dòng thi cơng qua đập bê tơng xây dở 22 2.4.1 Dẫn dòng thi công qua khe lược 23 2.4.2 Dẫn dòng thi cơng qua đập bê tông xây dở 25 2.4.3 Dẫn dòng thi cơng qua đập bê tông xây dở kết hợp với cống 26 Kết luận chương 2………………………………… …………………………27 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THỦY LỰC DẪN DỊNG THI CƠNG CHO CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN HẠ SÊ SAN 28 3.1 Giới thiệu chung cơng trình thủy điện Hạ Sê San 28 3.1.1 Các thông số cơng trình thủy điện Hạ Sê San 28 3.1.2 Lưu lượng dẫn dòng thi cơng 34 3.1.3 Các giai đoạn dẫn dòng 34 3.2 Tính tốn thủy lực cho giai đoạn dẫn dòng 39 3.2.1 Các trường hợp tính tốn dẫn dòng cơng trình thủy điện Hạ Sê San 39 3.2.2 Số liệu thơng số cơng trình dẫn dòng 39 3.2.3 Dẫn dòng thi cơng qua cống kết hợp với đập bê tơng xây dở cao trình 55.00m mùa kiệt năm xây dựng thứ thứ 41 3.2.3.1 Tính tốn lưu lượng dẫn dòng qua cống……………………………… …42 3.2.3.2 Lưu lượng dẫn dòng qua đập tràn xây dở cao trình  55.00m …… 47 3.2.4 Tính tốn dẫn dòng thi cơng qua đập bê tông xây dở 55.00m cống mùa lũ năm xây dựng thứ 51 3.2.4.1 Tính tốn xả lũ thi cơng năm xây dựng thứ qua tuyến đập xây dở cao trình  55.00……………………………………………………………………… ……….52 3.2.4.2 Tính tốn xả lũ qua cống dẫn dòng mùa lũ năm xây dựng thứ … …….54 3.2.5 Tính tốn dẫn dòng thi cơng qua đập bê tông xây dở 55.00m cống mùa lũ năm xây dựng thứ 57 3.2.5.1 Tính tốn xả lũ thi cơng năm xây dựng thứ qua tuyến đập xây dở cao trình  55.00, 59.00…………………………………………………… ……………….59 3.2.5.2 Tính tốn xả lũ qua cống dẫn dòng mùa lũ năm xây dựng thứ 3……… 61 Kết luận chương III……………………………………………………………….66 CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH, SO SÁNH KẾT QUẢ TÍNH TỐN VỚI THI NGHIỆM MƠ HÌNH THỦY LỰC 67 4.1 Các mô hình nghiên cứu 67 4.1.1 Tiêu chuẩn nghiên cứu tỷ lệ mơ hình 67 4.1.2 Mơ hình cơng trình 68 4.1.3 Mơ hình thí nghiệm dẫn dòng thi cơng qua cống đập bê tông xây dở mùa kiệt năm xây dựng thứ 2, thứ 70 4.1.4 Mơ hình thí nghiệm dẫn dòng thi cơng qua cống tuyến đập bê tông xây dở 55.00 m mùa lũ năm xây dựng thứ 72 4.1.5 Mô hình thí nghiệm dẫn dòng thi cơng qua cống tuyến đập bê tông xây dở 55.00, 59.00 mùa lũ năm xây dựng thứ 73 4.2 Kết thí nghiệm mơ hình dẫn dòng qua cống kết hợp với tuyến đập bê tơng xây dở cơng trình thủy điện Hạ Sê San 73 4.2.1 Kết thí nghiệm dẫn dòng thi công qua cống tuyến đập bê tông xay dở cao trình 55.00m mùa kiệt năm xây dựng thứ 2, thứ 73 4.2.2 Kết thí nghiệm mơ hình dẫn dòng thi công qua cống đập tràn xây dở mùa lũ năm xây dựng thứ 75 4.2.3 Kết thí nghiệm mơ hình dẫn dòng thi công qua cống tuyến đập bê tông xây dở 55.00, 59.00, đập tràn 59.00 mùa lũ năm xây dựng thứ 78 4.3 Đánh giá kết tính tốn kết thí nghiệm mơ hình 80 4.3.1 Đánh giá kết cống dẫn dòng thi cơng mùa kiệt 80 4.3.2 Đánh giá kết dẫn dòng thi cơng mùa kiệt năm thứ 2, năm thứ ba 81 4.3.3 Đánh giá kết dẫn dòng thi cơng mùa lũ năm xây dựng thứ 82 4.3.4 Đánh giá kết dẫn dòng thi cơng mùa lũ năm xây dựng thứ 83 Kết luận chương IV 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Hình ảnh địa hình, địa chất cơng trình thuỷ điện H¹ Sê San Hình 1.2 Kênh dẫn dòng cơng trình Thuỷ điện A Vương Hình 1.3 Cơng trình dẫn dòng nhà máy Thuỷ điện Sơn La Hình 1.4 Chặn dòng cơng trình Thủy điện A Vương Hình 1.5 Hình ảnh địa hình cơng trình Thuỷ điện H¹ Sê San Hình 1.6 Sơ đồ dẫn dòng thi cơng qua cống (hầm) đập bê tơng xây dở 13 Hình 2.1 Sơ đồ tính tốn thuỷ lực dòng chảy qua lòng sơng thu hẹp 19 Hình 2.2 Sơ đồ tính tốn thuỷ lực qua cống đáy 20 Hình 2.3 Biểu thị thứ tự đổ bê tông lấp khe lược 23 Hình 2.4 Sơ đồ dẫn dòng thi cơng qua đập bê tơng xây dở 25 Hình 2.5 Sơ đồ dẫn dòng thi cơng qua cống đập xây dở 26 Hình 3.1 Mặt đầu cống dẫn dòng cơng trình thuỷ điện Hạ Sê San 39 Hình 3.2 Cắt dọc đầu cống dẫn dòng cơng trình thuỷ điện Hạ Sê San 40 Hình 3.3 Dẫn dòng thi cơng qua đập tràn xây dở cao trình 55.00 cống 42 Hình 3.4 Đường quan hệ lưu lượng qua cống mực nước thượng lưu 45 Hình 3.5 Đường quan hệ lưu lượng qua đập bê tông xây dở cao trình 55.00m mực nước thượng lưu 49 Hình 3.6 Đường qua hệ lưu lượng dẫn dòng qua cống qua đập bê tơng xây dở với mực nước thượng lưu 51 Hình 3.7 Sơ đồ dẫn dòng thi cơng qua đập bê tơng xây dở cống 52 Hình 3.8 Biểu đồ quan hệ lưu lượng qua tràn xây dở mực nước thượng lưu Qtr~f(Ztl) 54 Hình 3.9 Đường quan hệ lưu lượng xả qua cống mực nước thượng lưu 55 Hình 3.10 Đường qua hệ tổng hợp lưu lượng mực nước thượng lưu 57 Hình 3.11 Sơ đồ dẫn dòng thi cơng qua đập bê tông xây dở cống 58 Hình 3.12 Biểu đồ quan hệ lưu lượng qua tràn xây dở mực nước thượng lưu Qtr~f(Ztl) 61 Hình 3.13 Đường quan hệ lưu lượng xả qua cống mực nước thượng lưu 63 Hình 3.14 Đường qua hệ tổng hợp lưu lượng mực nước thượng lưu 65 Hình 4.1 Mơ hình tổng thể xả lũ thi công mùa kiệt 71 Hình 4.2 Mơ hình tổng thể xả lũ thi công mùa lũ năm xây dựng thứ 72 Hình 4.3 Mơ hình tổng thể xả lũ thi công mùa lũ năm xây dựng thứ 73 Hình 4.4 Chế độ thủy lực nối tiếp thượng hạ lưu - xả lũ thi cơng mùa kiệt 74 Hình 4.5 Đường quan hệ lưu lượng dẫn dòng mực nước thượng lưu 74 Hình 4.6 Chế độ thủy lực hạ lưu - dẫn dòng xả lũ thi cơng mùa lũ 2011 76 Hình 4.7 Biểu đồ quan hệ lưu lượng dẫn dòng mực nước thượng lưu 77 Hình 4.8 Chế độ thủy lực hạ lưu - dẫn dòng xả lũ thi cơng mùa lũ 2012 78 Hình 4.9 Biểu đồ quan hệ lưu lượng dẫn dòng mực nước thượng lưu 79 Hình 4.10 Đường so sánh khả tháo cống tính tốn thí nghiệm 80 Hình 4.11 Đường so sánh khả tháo tồn tuyến tràn+cống dẫn dòng tính tốn thí nghiệm 81 Hình 4.12 Đường so sánh khả tháo tuyến đập bê tơng xây dở + cống dẫn dòng tính tốn thí nghiệm 82 Hình 4.13 Đường so sánh khả tháo tuyến tràn tính tốn thí nghiệm 83 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Lưu lượng mực nước lớn để thiết kế cơng trình tạm thời phục vụ cơng tác dẫn dòng 10 Bảng 3.1 Các thông số cơng trình 29 Bảng 3.2 Tần suất lưu lượng tính tốn lớn mùa lũ 34 Bảng 3.3 Tần suất lưu lượng tính toán mùa kiệt 34 Bảng 3.4 Các thông số sơ đồ dẫn dòng 38 Bảng 3.5 Thơng số tính tốn qua cống dẫn dòng mùa kiệt 44 Bảng 3.6 Thơng số tính tốn qua đập bê tơng xây dở cao trình 55.00m 48 Bảng 3.7 Lưu lượng tháo qua tràn xây dở cống dẫn dòng mùa kiệt năm xây dựng thứ hai, thứ ba 50 Bảng 3.8 Kết tính tốn thuỷ lực qua tuyến đập bê tơng xây dở cao trình  55.00 53 Bảng 3.9 Kết tính tốn thuỷ lực dẫn dòng thi cơng qua cống 55 Bảng 3.10 Các thơng số tính tốn dẫn dòng thi cơng mùa lũ năm 56 Bảng 3.11 Kết tính tốn thuỷ lực qua tuyến đập bê tơng xây dở cao trình  55.00,  59.00 60 Bảng 3.12 Kết tính tốn thuỷ lực dẫn dòng thi cơng qua cống 62 Bảng 3.13 Các thơng số tính tốn dẫn dòng thi cơng mùa lũ năm 64 Bảng 4.1 Bảng quan hệ tỷ lệ mơ hình 69 Bảng 4.2 Các cấp lưu lượng thí nghiệm mơ hình 70 Bảng 4.3 Các cấp lưu lượng thí nghiệm 72 Bảng 4.4 Các cấp lưu lượng thí nghiệm 73 Bảng 4.5 Các thông số khả tháo mùa kiệt 74 Bảng 4.6 Ranh giới chảy trạng thái chảy qua cống mùa kiệt 75 Bảng 4.7 Các thơng số thí nghiệm khả tháo qua cống mùa lũ năm 76 Bảng 4.8 Các thơng số thí nghiệm khả tháo qua cống mùa lũ năm 79 Bảng 4.9 Kết so sánh lưu lượng tính tốn thí nghiệm 80 Bảng 4.10 Kết so sánh lưu lượng tính tốn thí nghiệm 81 Bảng 4.11 Kết so sánh lưu lượng tính tốn thí nghiệm 82 Bảng 4.12 Kết so sánh lưu lượng tính tốn thí nghiệm 83 MỞ ĐẦU Trong thời kỳ công nghiệp hóa – đại hóa phát triển kinh tế, nhu cầu dùng điện ngày tăng cao Nhưng nhìn chung nguồn điện đất nước bạn Campuchia thiếu trầm trọng, phải mua số nước xung quanh Trong Đất nước Campuchia có hệ thống sơng suối dày đặc, với trữ lý thuyết khoảng 300tỷ Kwh/năm trữ kinh tế-kỹ thuật từ 80 100 tỷ kwh/năm Tổng công suất lắp máy lên tới 18.000  20.000MW Do xây dựng cơng trình Thuỷ điện hướng ưu tin khai thác Việc thi cơng cơng trình Thuỷ điện vừa phải đảm bảo mặt tiến độ chất lượng cơng trình vừa phải bảo đảm lưu thơng dòng chảy cho lợi dụng tổng hợp ngành kinh tế phía hạ lưu Nên việc lựa chọn giải pháp dẫn dòng thi cơng hợp lý, an tồn vấn đề cấp thiết Đến xây dựng vận hành nhiều cơng trình Thuỷ điện có cơng suất lớn như: Hồ Bình, Na Hang ,Bình Điền, Sơn La, Bản Vẽ, Lai Châu …Riêng khu vực Tây Nguyên, sông Sê San sông SêrêPốc, nơi thuận lợi để xây dựng nhà máy Thuỷ điện với cơng trình như: Ialy, Sê San 3, Sê San 4, Sê San 4A…Đã đóng góp vào lưới điện quốc gia lượng điện đáng kể Từ kinh nghiệm thực tế qua cơng trình xây dựng rút học quý giá công tác xây dụng nói chung dẫn dòng thi cơng nói riêng cẩm nang cho cơng trình Ý nghĩa khoa học cần thiết đề tài luận văn Trong thiết kế thi công cơng trình Thuỷ điện - Thuỷ lợi, cơng tác dẫn dòng thi cơng có ý nghĩa định tới thành cơng cơng trình Có nhiều phương pháp dẫn dòng thi cơng khác Việc lựa chọn phương án dẫn dòng đắn hợp lý giúp q trình thi cơng liên tục thuận lợi, tiến độ thi cơng nhanh, chất lượng cơng trình tốt, thi cơng an tồn, chi phí giá thành xây dựng cơng trình giảm Ngược lại, cơng tác dẫn dòng khơng tốt gây trở ngại cho công tác thi công, chậm tiến độ cơng trình, thi cơng khơng an tồn, tăng giá thành chi phí khác, trí gây hư hỏng, phá huỷ cơng trình, thiệt hại tài sản tính mạng người Cơng trình Thuỷ điện Hạ Sê San cơng trình quan trọng, có quy mơ tương đối lớn Với thơng số sau: Cấp thiết kế cơng trình cấp I, tần suất lũ kiểm tra: 0,02%, lưu lượng lũ kiểm tra: 28470m3/s Đập đất có chiều cao 36m Cơng suất lắp máy: 400MW, điện lượng bình quân: 1953,9.106 KWh Đập tràn gồm 12 cửa kích thước (15x16)m Vì việc nghiên cứu tính tốn lựa chọn phương án dẫn dòng thi cơng mang ý nghĩa thực tiễn Để tạo phần giúp nhà chun mơn có đánh giá xác thực hợp lý việc áp dụng lý thuyết tính tốn dẫn dòng thi cơng vào xây dựng thực tế cơng trình Campuchia Mục đích đề tài luận văn 2.1 Nguyên cứu đặc điểm, chế độ thuỷ lực phương pháp dẫn dòng thi cơng qua đập xây dở qua cống Từ áp dụng để tính tốn cho cơng trình Thuỷ điện Hạ Sê San 2.2 Tính tốn thuỷ lực dẫn dòng kết hợp với kết thí nghiệm mơ hình có cơng trình để so sánh, đánh giá sai khác đưa kiến nghị Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 3.1 Cách tiếp cận - Thu thập tài liệu phương pháp dẫn dòng thi cơng qua đập xây dở như: đập đất đá hỗn hợp, đập đá đổ, đập đá đổ bê tông mặt, đập bê tông xây dở cống dẫn dòng từ cơng trình nước 3.2 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tài liệu hướng dẫn, phương pháp tính tốn dẫn dòng thi cơng qua đập xây dở cống từ tài liệu thu thập nước, kết hợp tài liệu thực nghiệm mơ hình thuỷ lực cơng trình tương tự Tính tốn thuỷ lực dẫn dòng thi cơng qua đập bê tơng xây dở cống, ứng dụng cho cơng trình thuỷ điện Hạ Sê San 73 4.1.5 Mơ hình thí nghiệm dẫn dòng thi cơng qua cống tuyến đập bê tông xây dở 55.00 , 59.00 mùa lũ năm xây dựng thứ ba (2011) Tỉ lệ mơ hình: l = b = h = 100 Các cấp lưu lượng dùng để tính tốn thí nghiệm mơ hình ghi bảng Bảng 4.4 Các cấp lưu lượng thí nghiệm Q(m3/s) 15000 12974.39 10000 8000 6000 Hình 4.3 Mơ hình tổng thể xả lũ thi cơng mùa lũ năm xây dựng thứ (Nhìn từ thượng lưu) 4.2 Kết thí nghiệm mơ hình dẫn dòng qua cống kết hợp với tuyến đập bê tông xây dở công trình Thuỷ điện Hạ Sê San 4.2.1 Kết thí nghiệm dẫn dòng thi cơng qua cống tuyến đập bê tơng xay dở cao trình 55.00m mùa kiệt năm xây dựng thứ 2, thứ Cống đập tràn bê tơng xây dở có nhiệm vụ dẫn dòng thi cơng mùa kiệt năm xây dựng thứ 2, thứ cơng trình, đảm bảo xả hết lưu lượng thiết kế hạ lưu tạo cho hố móng ln khơ thi cơng an tồn 74 * Xác định khả tháo, đường mặt nước: Hình 4.4: Chế độ thủy lực nối tiếp thượng hạ lưu - xả lũ thi công mùa kiệt (Xả kết hợp qua đập xây dở 55.0m khoang cống; Q=6295,84m3/s) Bảng 4.5: Các thông số khả tháo mùa kiệt TT Q(tổng) Q(tràn) Q(cống) Ztl Zhl  Ghi 1100.00 53.75 50.02 0.5351 Chảy hở 1500.00 55.20 50.50 0.6230 Ranh giới 2000.00 156.64 1843.36 56.15 51.01 0.6936 Bán áp 4000.00 1540.92 2459.08 59.10 52.60 0.7702 Có áp cục 6295.84 3344.24 2951.60 61.80 54.27 0.8107 Có áp Qdd ~ f (Ztl) 62.00 61.00 60.00 Ztl (m) 59.00 58.00 57.00 56.00 55.00 54.00 53.00 500.00 1500.00 2500.00 3500.00 4500.00 Qdd (m3/s) 5500.00 6500.00 7500.00 Hình 4.5 Đường quan hệ lưu lượng dẫn dòng mực nước thượng lưu 75 * Xác định vận tốc trung bình dòng chảy: Từ số liệu đo cho thấy: Ứng với lưu lượng xả từ 1500m3/s đến 6295,84m3/s lưu tốc vào khoảng: - Lưu tốc đầu tường thi cơng: 0,80÷3,40m/s - Lưu tốc cửa vào cống: 1.00÷5,00m/s - Lưu tốc đỉnh đập xây dở: 0,60÷7,00m/s - Lưu tốc cửa cống: 1,20÷9,5m/s - Lưu tốc chân đập xây dở: 0,9÷8,10m/s - Hạ lưu cách tim đập 452m: 0,50÷7,20m/s Từ lưu tốc đo quan sát mơ hình phải ý số vị trí: + Tại vị trí tiếp giáp đầu đê quai thượng bên trái với tường thi công vận tốc 3,30m/s (chưa kể mạch động) nên phải lưu ý bảo vệ mái đê quai thượng lưu + Cửa cống vận tốc khoảng 9m/s nên gây xói sân sau cống, phải gia cố làm chân khay + Đầu đê quai hạ lưu bên trái tiếp giáp với cuối tường thi công vận tốc lớn khoảng 6,0m/s gây xói đê quai hạ lưu + Chân đập xây dở vận tốc khoảng 8m/s, gây xói lớp phủ chân đập xói vào chân đê quai thi công nhà máy thủy điện + Dọc đê quai dọc bên bờ trái (giáp nhà máy thủy điện) từ mặt cắt II-II đến IX-IX vận tốc khoảng 7,60m/s gây xói đê quai phải bảo vệ tốt * Xác định ranh giới trạng thái chảy: Bảng 4.6 Ranh giới chảy trạng thái chảy qua cống mùa kiệt TT Qxả lũ (m3/s) Zhồ (m) 500 51.10 1100 53.75 50.02 Chảy tự qua cống 1500 55.20 50.50 Chảy ranh giới 2000 56.15 51.01 Chảy kết hợp qua cống đập xây dở 4000 59.10 52.60 Chảy kết hợp qua cống đập xây dở 6295.84 61.80 54.27 Chảy kết hợp qua cống đập xây dở Zhạ (m) Ghi Chảy tự qua cống 76 4.2.2.Kết thí nghiệm mơ hình dẫn dòng thi cơng qua cống đập tràn xây dở mùa lũ năm xây dựng thứ Mùa lũ năm xây dựng thứ 2, toàn tuyến đập tràn xây dựng tới cao trình 55.00 , chiều rộng theo phương ngang dòng chảy tràn b = 511.59m Khi lũ tuyến đập bê tông xây dở cống tham gia xả lũ hạ lưu Cấp lưu lượng dung để tính tốn cho mùa lũ năm xây dựng thứ P = 5% tương ứng với Qdd = 13160.91 (m3/s) Kết thí nghiệm mơ hình ghi bảng Hình 4.6 Chế độ thủy lực hạ lưu - dẫn dòng xả lũ thi công mùa lũ 2011 (Xả kết hợp qua đập tràn xây dở, đập xây dở 55.0m khoang cống; Q=13160,91m3/s) * Xác định khả tháo, đường mặt nước, chế độ chảy: Bảng 4.7: Các thơng số thí nghiệm khả tháo qua cống mùa lũ năm TT Qxả lũ (m3/s) Zhồ (m) Zhạ (m) 6000 58.21 53.92 Chảy kết hợp 8000 59.30 55.25 Chảy kết hợp 10000 60.00 56.35 Chảy kết hợp 13160,91 61.35 57.90 Chảy kết hợp 15000 61.80 58.68 Chảy kết hợp Ghi 77 Q ~ f(Ztl) 62.0 Ztl (m) 61.5 61.0 60.5 60.0 59.5 59.0 58.5 58.0 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 Q (m/s) Hình 4.7 Biểu đồ quan hệ lưu lượng dẫn dòng mực nước thượng lưu * Xác định vận tốc trung bình dòng chảy: Từ số liệu đo cho thấy: Ứng với lưu lượng xả từ 8000m3/s đến 13160,91m3/s lưu tốc số vị trí vào khoảng: - Lưu tốc cửa vào cống: 2.30÷5,50m/s - Lưu tốc đỉnh đập xây dở: 3,30÷6,50m/s - Lưu tốc cửa cống: 4,50÷8,5m/s - Lưu tốc chân đập xây dở: 2,7÷7,50m/s - Lưu tốc đầu bể tiêu năng:3,10÷8,70m/s Từ lưu tốc đo quan sát mơ hình phải ý số vị trí: + Cửa cống vận tốc gần 9m/s nên gây xói sân sau cống, phải gia cố làm chân khay cống nằm lâu dài thân đập + Lưu tốc vùng chân đập xây dở đê quai nhà máy thủy điện 7,0m/s nên phải gia cố bảo vệ đê quai nhà máy đê quai làm nhiệm vụ dẫn dòng hết mùa kiệt năm xây dựng thứ tư 78 4.2.3 Kết thí nghiệm mơ hình dẫn dòng thi cơng qua cống tuyến đập bê tông xây dở 55.00, 59.00,đập tràn 59.00 mùa lũ năm xây dựng thứ Năm xây dựng thứ đập tràn xây dựng tới cao trình 59.00 , tuyến đập dâng bê tông xây dở đến cao trình 55.00, 59.00 cấp lưu lượng dung để tính tốn ứng với tần suất P=5% Khi lưu lượng lũ vượt qua cao trình 55.00 nước tràn qua đập dâng bê tông xây dở cống làm việc kết hợp tháo lũ hạ lưu Các kết thí nghiệm mơ hình dẫn dòng qua cống qua đập tràn ghi bảng Hình 4.8 Chế độ thủy lực hạ lưu - dẫn dòng xả lũ thi công mùa lũ 2012 (Xả kết hợp qua đập tràn xây dở59.0, đập xây dở 55.0m khoang cống; Q=12974,39m3/s) * Xác định khả tháo, đường mặt nước, chế độ chảy: 79 Bảng 4.8: Các thông số thí nghiệm khả tháo qua cống mùa lũ năm Ghi TT Qxả lũ (m3/s) Zhồ (m) Zhạ (m) 6000 60.40 53.92 Chảy kết hợp 8000 61.40 55.25 Chảy kết hợp 10000 62.20 56.35 Chảy kết hợp 12974,39 63.45 57.80 Chảy kết hợp 15000 63.90 58.68 Chảy kết hợp Ztl (m) Q ~ f(Ztl) 64.50 64.00 63.50 63.00 62.50 62.00 61.50 61.00 60.50 60.00 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 Q (m/s) Hình 4.9 Biểu đồ quan hệ lưu lượng dẫn dòng mực nước thượng lưu * Xác định vận tốc trung bình dòng chảy: Qua thí nghiệm mơ hình với cấp lưu lượng Q=12974,39m3/s cho thấy vận tốc số vị trí quan trọng khoảng: - Chân đê quai dọc bên phải: V=8.40m/s - Cửa cống: V=13,0m/s - Đỉnh tràn xây dở: V=7,50m/s - Cuối tràn xây dở: V=8,70m/s - Đầu bể tiêu năng:V=9,10m/s 80 Đặc biệt vận tốc dọc đê quai nhà máy thủy điện vận tốc từ 7,0÷9,0m/s mạch động vận tốc từ 0,30÷0,45m/s, gây xói chân mái đê quai phải gia cố 4.3 Đánh giá kết tính tốn kết thí nghiệm mơ hình 4.3.1 Đánh giá kết cống dẫn dòng thi cơng mùa kiệt Qc ~ f (Ztl) 64.00 62.00 Qctt~Z Ztl (m) 60.00 Qctn~Ztl 58.00 56.00 54.00 52.00 50.00 1000.00 1500.00 2000.00 2500.00 3000.00 3500.00 Qc (m3/s) Hình 4.10 Đường so sánh khả tháo cống tính tốn thí nghiệm Giữa lưu lượng tính tốn thí nghiệm với mực nước thượng lưu cống có chênh lệch -14.31% Nguyên nhân sai khác hệ số lưu lượng  cách chọn chênh lệch mực nước cửa kết tính tốn thí nghiệm có khác Kết so sánh ghi bảng 4.9 Bảng 4.9 Kết so sánh lưu lượng tính tốn thí nghiệm STT Ztl(m) Qctn(m3/s) Qctt(ms/s) Chênh lệch(%) TB (1) (2) 53.75 55.20 56.15 59.10 61.80 (3) 1100.00 1500.00 1843.36 2459.08 2951.60 (4) 1088.07 1456.61 1618.66 2106.08 2157.10 (5) -1.10 -2.98 -13.88 -16.76 -36.83 (6) -14.31% 81 4.3.2 Đánh giá kết dẫn dòng thi cơng mùa kiệt năm thứ 2, năm thứ ba So sánh kết thí nghiệm mơ hình tính tồn mùa kiệt năm xây dựng thứ Qc ~ f (Ztl) 64.00 62.00 Qtn~Ztl Ztl (m) 60.00 Qtt~Ztl 58.00 56.00 54.00 52.00 50.00 1000.00 2000.00 3000.00 4000.00 5000.00 6000.00 7000.00 8000.00 9000.00 Qc (m3/s) Hình 4.11 Đường so sánh khả tháo tồn tuyến tràn+cống dẫn dòng tính tốn thí nghiệm Bảng 4.10 Kết so sánh lưu lượng tính tốn thí nghiệm STT Ztl(m) Qtn(m3/s) Qtt(ms/s) Chênh lệch(%) TB (1) (2) 53.75 55.20 56.15 59.10 61.80 (3) 1100.00 1500.00 2000.00 4000.00 6295.84 (4) 1088.07 1481.11 1925.89 4322.19 7733.26 (5) -1.10 -1.28 -3.85 7.45 18.59 (6) 3.96% 82 Có khác lưu lượng tính tốn thực nghiệm ngun nhân lựa chọn hệ số lưu lượng qua tràn bê tông xây dở qua cống dẫn dòng 4.3.3 Đánh giá kết dẫn dòng thi công mùa lũ năm xây dựng thứ So sánh kết thí nghiệm mơ hình tính tốn mùa lũ năm xây dựng thứ Q ~ f(Ztl) 62.0 Ztl (m) 61.5 Qtt~Ztl 61.0 60.5 Qtn~Z 60.0 59.5 59.0 58.5 58.0 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 Q (m/s) Hình 4.12 Đường so sánh khả tháo tuyến đập bê tông xây dở + cống dẫn dòng tính tốn thí nghiệm Nhận thấy hai đường quan hệ gần song song sát Vì với kích thước chiều cao cột nước nên khác giá trị hệ số lưu lượng m Sự chênh lệch lưu lượng tính tốn thí nghiệm mơ hình mùa lũ năm xây dựng thứ khơng lớn, trung bình -4.34% Kết so sánh ghi bảng 4.10 Bảng 4.11 Kết so sánh lưu lượng tính tốn thí nghiệm STT (1) Ztl(m) (2) 58.2 59.3 60.0 61.4 61.8 Qtrtn(m3/s) (3) 6000 8000 10000 13161 15000 Qtrtt(ms/s) (4) 5770.59 7864.461 9386.618 12805.1 14058.84 Chênh lệch(%) (5) -3.98 -1.72 -6.53 -2.78 -6.69 TB (6) -4.34% 83 4.3.4 Đánh giá kết dẫn dòng thi cơng mùa lũ năm xây dựng thứ So sánh kết thí nghiệm mơ hình kết tính tốn thuỷ lực dẫn dòng năm xây dựng thứ Với cao trình mực nước thượng lưu lưu lượng qua tuyến tràn tính tốn thí nghiệm mơ hình có chênh lệch tương đối lớn, kết so sánh ghi bảng 4.11 Bảng 4.12 Kết so sánh lưu lượng tính tốn thí nghiệm STT Ztl(m) Qtrtn(m3/s) Qtrtt(ms/s) Chênh lệch(%) TB (1) (2) (3) (4) (5) (6) 60.4 6000 5534.487 -8.41 61.4 8000 6974.756 -14.70 62.2 10000 8285.703 -20.69 63.5 12974 10574.14 -22.70 63.9 15000 11466.83 -30.81 -19.46% Ztl (m) Q ~ f(Ztl) 64.5 64.0 63.5 63.0 62.5 62.0 61.5 61.0 60.5 60.0 5000 Qtt~Ztl Qtn~Ztl 7000 9000 11000 13000 15000 17000 Q (m/s) Hình 4.13 Đường so sánh khả tháo tuyến tràn tính tốn thí nghiệm Sự sai khác lớn q trình tính toán thực nghiệm: Do cách chọn hệ số lưu lượng khác tính tốn thực nghiệm Cơng trình có nhiều phần làm việc khác nên chế độ thủy lực phức tạp, trình tính tốn khơng kể hết yếu tố bất lợi dẫn đến chọn giá trị lưu lượng chưa xác 84 Kết luận chương Thí nghiệm mơ hình thuỷ lực giúp kiểm chứng kết tính tốn thuỷ lực dẫn dòng cơng mùa lũ mùa kiệt năm thi công như: Tháo lưu lượng thi cơng mùa kiệt qua cống dẫn dòng tuyến tràn xây dở hạ lưu cơng trình Tháo lưu lượng lũ thi công qua đập tràn xây dở cống mùa lũ Trên sở tiến hành so sánh kết thí nghiệm mơ hình với kết tính tốn thiết kế thực tế Tìm khác biệt để thay đổi điều chỉnh cách phù hợp kịp thời phương án, thông số hay điều kiện cần thiết khác Đối với cống dẫn dòng, từ kết tính tốn kết thí nghiệm cho thấy có sai số Sự sai khác chủ yếu việc lựa chọn hệ số lưu lượng  Z tính tốn thiết kế thí nghiệm mơ hình có sai số Đối với tuyến đập bê tông đập tràn xây dở, với cấp lưu lượng khác năm thi cơng kết tính tốn thiết kế kết thí nghiệm có khác Nguyên nhân sai khác việc áp dụng chọn lựa giá trị hệ số lưu lượng m trình tính tốn thí nghiệm 85 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn trình bày cách tổng quan cơng tác dẫn dòng thi cơng, nhân tố ảnh hưởng tới q trình dẫn dòng, việc chọn tần suất thiết kế dẫn dòng lưu lượng dẫn dòng mùa kiệt mùa lũ Dẫn dòng thi công qua cống (hầm) đập bê tông xây dở ứng dụng phổ biến xây dựng công trình Thuỷ lợi Thuỷ điện với cơng trình đập bê tông, bê tông cốt thép, đập đá đổ…trong điều kiện địa hình lòng sơng hẹp, đồi núi nhiều, điều kiện địa chất tốt, lưu lượng lũ thi công lớn, thời gian thi cơng kéo dài việc tận dụng tháo lũ thi công qua đập xây dở kết hợp với cống (hầm) hiệu Trong tính tốn thuỷ lực dẫn dòng thi cơng qua cống (hầm) đập bê tông xây dở cần thiết phải phân tích, tính tốn cẩn thận cho trường hợp hạng mục cơng trình dẫn dòng làm việc mùa kiệt mùa lũ Phân tích trường hợp làm việc bất lợi hạng mục cơng trình dẫn dòng, cần phải đề xuất giải pháp bảo vệ hạng mục cơng trình cho an tồn phù hợp Từ kết tính tốn thí nghiệm mơ hình có sai số việc áp dụng hệ số lưu lượng sai số mơ hình thuỷ lực Trong trường hợp sai số lớn cần kiểm tra lại kết tính tốn kết mơ hình Trong kết nghiên cứu mơ hình nhân tố định cho việc chọn lựa Theo QCVN 04-05/2012 cơng trình tương ứng với tần suất dẫn dòng cho suốt trình dẫn dòng Đối với cơng trình quan trọng, đề nghị thay đổi tần suất dẫn dòng theo mức độ xây dựng cơng trình cần bảo vệ để tăng tần suất cho phù hợp Với công trình Thuỷ điện Hạ Sê San 2, tần suất dẫn dòng thay đổi tăng theo năm thi công, cụ thể: Năm xây dựng thứ nhất, tần suất dẫn dòng P = 10% Năm xây dựng thứ hai, thứ ba, thứ 4, thứ tần suất dẫn dòng P = 5% 86 HẠN CHẾ VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU Trong phạm vi luận văn mình, học viên thực tính tốn thuỷ lực đối chứng kết tính tốn với thí nghiệm mơ hình cống đập tràn xây dở cao trình khác năm thi cơng cơng trình Thuỷ điện Hạ Sê San Luận văn chưa sâu vào tính tốn nghiên cứu chi tiết thông số thuỷ lực, chế độ chảy hạng mục cơng trình Đặc biệt chưa xác định xác đường mặt nước tràn xây dở, lưu tốc dòng chảy vị trí quan trọng tràn Chưa đề cập tới vấn đề xói lở lòng sơng, biện pháp gia cố đập, hai bên bờ kênh hạ lưu cơng trình Hướng tiếp tục cần phải sâu khai thác nghiên cứu q trình xói lở đập bê tơng xây dở độ tuổi nước tràn qua Q trình xói lở phía hạ lưu chân đập hai bên bờ tháo lũ thi công Tổng kết thực tiễn cơng tác dẫn dòng thi cơng cơng trình Thuỷ điện lớn để có kiến nghị cần thiết kinh nghiệm quý báu sống nhằm đảm bảo an tồn giảm chi phí xây dựng cơng trình 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ môn thi công trường Đại học Thuỷ Lợi (2004), “Thi cơng cơng trình thuỷ lợi-tập I”, Nhà xuất Xây dựng Nguyễn Cảnh Cầm, Nguyễn Văn Cung, Lưu Công Đào, Nguyễn Như Khuê, Võ Xuân Minh, Hoàng Văn Quý, Vũ Văn Tảo (1987), Giáo trình thuỷ lực tập 1, 2, 3, Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp Nguyễn Cảnh Cầm (1998), Thuỷ lực dòng chảy hở Nhà xuất Nông nghiệp, Hà Nội Nguyễn Chiến (11-1993), “Điều kiện thuỷ lực cống ngầm chuyển đổi chế độ chảy”, Nội san Khoa học-Đại học Thuỷ lợi, Hà Nội Nguyễn Văn Cung, Nguyễn Xn Đặng, Ngơ Trí Viềng (1977), Cơng trình tháo lũ đầu mối hệ thống Thuỷ lợi, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật P.G Kixêlep, A.D Ansun, N.V DANHINSENKÔ,…, Sổ tay tính tốn thuỷ lực, Lưu Cơng Đào, Nguyễn Tài dịch từ tiếng Nga, Nhà xuất Nông Nghiệp, Hà Nội Phạm Ngọc Q (1996), Thực nghiệm mơ hình thuỷ lực cơng trình thuỷ lợi – Bài giảng cao học, Khoa sau Đại học - Trường Đại học Thuỷ lợi, Hà Nội Phạm Ngọc Quý (2001), Nối tiếp tiêu hạ lưu cơng trình tháo nước, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Quy phạm tính tốn thuỷ lực cống sâu QP-TL-C-1-75 10 Quy phạm tính toán thuỷ lực đập tràn QP.TL.C-8-76 11 Viện khoa học thủy lực - Bộ Nông nghiệp PTNT (2009), Nghiên cứu mơ hình thuỷ lực đầu mối Thuỷ điện Hạ Sê San 2, Hà Nội ... chương 2 ……………………………… ……………………… 27 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THỦY LỰC DẪN DỊNG THI CƠNG CHO CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN HẠ SÊ SAN 28 3.1 Giới thi u chung cơng trình thủy điện Hạ Sê San 28 3.1.1... cống dẫn dòng cơng trình thuỷ điện Hạ Sê San 39 Hình 3 .2 Cắt dọc đầu cống dẫn dòng cơng trình thuỷ điện Hạ Sê San 40 Hình 3.3 Dẫn dòng thi cơng qua đập tràn xây dở cao trình 55.00 cống 42. ..LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu lựa chọn giải pháp dẫn dòng thi cơng cho cơng trình thủy điện Hạ Sê san 2 tác giả hoàn thành thời hạn quy định đảm bảo đầy đủ yêu cầu