Nghiên cứu ứng dụng hình thức tràn mỏ vịt cho hồ chứa nước loại vừa và nhỏ, áp dụng cho hồ đăk trít, kon tum

LỜI CAM ĐOAN Tên là: Dư Thị Thanh Tươi Học viên lớp: 23C11 Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các thơng tin tài liệu trích dẫn Luận văn ghi rõ nguồn gốc, nội dung kết trình bày Luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khoa học Tác giả Dƣ Thị Thanh Tƣơi i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu Khoa Cơng trình trường Đại học Thủy lợi Hà Nội, dạy bảo, giúp đỡ tận tình thầy cô giáo môn trường, cộng tác quan chuyên môn bạn bè cộng sự, đồng nghiệp với nỗ lực phấn đấu thân, tác giả hoàn thành Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật, chuyên ngành kỹ thuật xây dựng Cơng trình thủy với nội dung: “Nghiên cứu ứng dụng hình thức tràn mỏ vịt cho hồ chứa nước loại vừa nhỏ, áp dụng cho hồ Đăk Trít, Kon Tum” Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo GS.TS Nguyễn Chiến, cán hướng dẫn khoa học, tận tình hướng dẫn, bảo cho tác giả kiến thức qúy báu để tác giả hoàn thành Luận văn Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy cô giáo Khoa Cơng trình trường Đại học Thủy lợi bạn đồng nghiệp nhiều lĩnh vực chuyên môn khác nhau, quan, đơn vị cung cấp tài liệu tạo điều kiện thuận lợi giúp tác giả hoàn thành Luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn người thân, gia đình, quan tác giả công tác tạo điều kiện suốt trình học tập nghiên cứu đề tài Do điều kiện thời gian trình độ cịn hạn chế nên q trình làm Luận văn khơng tránh khỏi khiếm khuyết, tác giả mong đóng góp ý kiến, bảo thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp để Luận văn hoàn chỉnh trọn vẹn Hà Nội, tháng năm 2016 Tác giả Dƣ Thị Thanh Tƣơi ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU VIII CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG ĐƢỜNG TRÀN Ở HỒ CHỨA NƢỚC 1.1 Xây dựng Hồ chứa nước Việt Nam 1.1.1 Mục đích nhiệm vụ việc xây dựng hồ chứa 1.1.2 Quá trình xây dựng, phát triển hồ đập Việt Nam 1.1.3 Vấn đề quản lý, khai thác an toàn hồ đập 1.2 Nhiệm vụ hình thức bố trí cơng trình tháo lũ hồ chứa nước 1.2.1 Nhiệm vụ cơng trình tháo lũ hồ chứa nước 1.2.2 Hình thức bố trí cơng trình tháo lũ hồ chứa nước 1.3 u cầu đặc điểm bố trí cơng trình tháo lũ hồ chứa nước loại vừa nhỏ 11 1.3.1 u cầu bố trí cơng trình tháo lũ hồ chứa 11 1.3.2 Khả điều tiết lưu lượng cơng trình tháo lũ 12 1.3.3 Lựa chọn bố trí cơng trình tháo lũ hồ chứa nước vừa nhỏ 13 1.4 Đặt nhiệm vụ nghiên cứu 15 1.5 Kết luận chương 15 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG QT VỀ BỐ TRÍ VÀ TÍNH TỐN THỦY LỰC MÁNG THU NƢỚC CỦA TRÀN MỎ VỊT 17 2.1 Bố trí cơng trình tràn tự động hồ chứa vừa nhỏ 17 2.1.1 Yêu cầu chung bố trí tràn hồ chứa nước .17 2.1.2 Các hình thức điều tiết lưu lượng đập tràn hồ chứa 18 2.1.3 Các hình thức bố trí ngưỡng tràn tự động .18 2.2 Bố trí tràn tự động kiểu mỏ vịt 23 2.2.1 Bố trí mặt 23 2.2.2 Mặt cắt ngang ngưỡng tràn .25 2.3 Tính tốn thủy lực máng thu nước tràn mỏ vịt .26 2.3.1 u cầu tính tốn 26 2.3.2 Các phương pháp tính tốn thủy lực máng thu .26 2.3.3 Lựa chọn phương pháp tính tốn 31 2.4 Nghiên cứu tổng quát thông số thủy lực máng thu nước tràn mỏ vịt 32 iii 2.4.1 Giới hạn phạm vi biến đổi thông số 32 2.4.2 Quy trình tính tốn 34 2.4.3 Kết tính tốn 35 2.4.4 Nhận xét kết tính tốn 47 2.5 Kết luận chương 48 CHƢƠNG 3.1 ỨNG DỤNG TÍNH TỐN CHO TRÀN ĐĂK TRÍT 50 Giới thiệu chung hồ Đăk Trít 50 3.1.1 Tên dự án: 50 3.1.2 Địa điểm xây dựng: 50 3.1.3 Mục tiêu nhiệm vụ dự án: 50 3.1.4 Các hạng mục dự án 50 3.1.5 Điều kiện tự nhiên, xã hội 50 3.1.6 Giới thiệu Hồ Đăk Trít 52 3.2 Bố trí đường tràn phương án nâng cấp hồ Đăk Trít 55 3.3 Tính tốn điều tiết lũ cho phương án chọn 55 3.3.1 Mục đích tính tốn 55 3.3.2 Tài liệu tính toán 56 3.3.3 Lựa chọn phương án điều tiết lũ 57 3.3.4 Nội dung tính tốn 57 3.4 Tính tốn thủy lực máng thu nước tràn Đăk Trít 64 3.4.1 Các hình thức bố trí tràn 64 3.4.2 Tính tốn thủy lực máng thu nước cho phương án 66 3.4.3 Phân tích kết tính tốn 72 3.4.4 So sánh với kết nghiên cứu chương 72 3.4.5 Phân tích lựa chọn phương án 73 3.5 Kết luận chương 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC 79 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình - 1: Hồ Định Bình - Bình Định Hình - 2: Hồ Cửa Đạt- Thanh Hóa Hình - 3: Hồ Tả Trạch - Thừa thiên Huế Hình - 4: Hồ Hịa Bình - Hịa Bình Hình - 5: Đập hồ chứa Đầm Hà Động - Quảng Ninh vỡ ngày 30/10/2014 Hình 1- 6: Đường tràn dọc [1] Hình - 7: Đường tràn ngang [1] 10 Hình - 8: Tràn bổ sung hồ Núi Cốc - nhìn từ hạ lưu 12 Hình - 9: Tràn cố hồ Truồi nhìn từ hạ lưu .13 Hình - 10: Mơ hình 1/2 tràn Phước Hịa (nhìn từ thượng lưu) 14 Hình - 11: Tràn phím piano Đập dâng Văn Phong - Bình Định 14 Hình - 12: Ngưỡng tràn kiểu Zik zăc đập dâng Phước Hòa - Bình Dương 15 Hình - 1: Tràn ngang Hồ chứa nước Ơng Lành - Bình Định .20 Hình - 2: Tràn xả lũ tuyến cong Hồ Tuyền Lâm - Lâm Đồng 20 Hình - 3: Tràn xả lũ Sơng Móng - Bình Thuận 21 Hình - 4: Mặt dạng ngưỡng tràn zik zăc .21 Hình - 5: Mặt tràn mỏ vịt 22 Hình - 6: Máng thu mở rộng dần (Sơ đồ 1) 24 Hình - 7: Máng thu thu hẹp dần (Sơ đồ 2) 25 Hình - 8: Máng thu lăng trụ (Sơ đồ 3) 25 Hình - 9: Một số dạng đỉnh tràn [9] 26 Hình - 10: Hình minh họa tính diện tích gia cố máng thu 35 Hình - 11: Minh họa xác định trị số i hợp lý 35 Hình - 12: Quan hệ i ~ q, H, theo sơ đồ .42 Hình - 13: Quan hệ i ~ H, q, theo sơ đồ .43 Hình - 14: Quan hệ Fmin ~ q, H, theo sơ đồ 45 Hình - 15: Quan hệ Fmin ~ H, q, theo sơ đồ 46 Hình - 1: Mặt tổng thể khu vực hồ Đăk Trít [6] 54 Hình - 2: Biểu đồ điều tiết lũ tần suất Thiết kế P = 1% .63 Hình - 3: Biểu đồ điều tiết lũ tần suất lũ Kiểm tra P = 0,2% .63 v Hình - 4: Mằng bố trí máng thu mở rộng dần (Sơ đồ 1) 65 Hình - 5: Mằng bố trí máng thu thu hẹp dần (Sơ đồ 2) 65 Hình - 6: Mằng phân chia mặt cắt tính đường mặt nước (Sơ đồ 1) 68 Hình - 7: Minh họa đường mặt nước máng bên (Sơ đồ ) 68 Hình - 8: Mằng phân chia mặt cắt tính đường mặt nước (Sơ đồ 2) 68 Hình - 9: Minh họa đường mặt nước máng bên (Sơ đồ 2) 68 Hình - 10: Minh họa mặt bằng, cắt dọc, cắt ngang tràn (Sơ đồ 2) 75 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng - 1: Tính tốn đường mực nước máng cho trường hợp; hình thức mở rộng dần 36 Bảng - 2: Tính diện tích gia cố máng thu; hình thức mở rộng dần 37 Bảng - 3: Bảng tổng hợp kết tính diện tích gia cố máng thu .38 Bảng - 4: Quan hệ i, q, H, theo sơ đồ 41 Bảng - 5: Quan hệ i, H, q, theo sơ đồ 41 Bảng - 6: Quan hệ Fmin ~ q, H, theo sơ đồ 44 Bảng - 7: Quan hệ Fmin ~ H, q, theo sơ đồ 44 Bảng - 1: Quá trình lũ đến tuyến đập Đăk Trít 56 Bảng - 2: Quan hệ F ~ Z V ~ Z Hồ chứa Đăk Trít 56 Bảng - 3: Tính tốn điều tiết lũ Thiết kế Tần suất P = 1% Theo phương pháp thử dần 61 Bảng - 4: Tính tốn điều tiết lũ Kiểm tra Tần suất P = 0,2% Theo phương pháp thử dần.62 Bảng - 5: Tổng hợp kết tính tốn điều tiết lũ hồ chứa Đăk Trít 63 Bảng - 6: Bảng tính hệ số lưu lượng m 66 Bảng - 7: Tính tốn đường mực nước máng bên theo phương pháp thử dần, hình thức máng thu mở rộng dần 69 Bảng - 8: Tính tốn đường mực nước máng bên theo phương pháp thử dần, hình thức máng thu Thu hẹp dần 70 Bảng - 9: Bảng tính diện tích gia cố máng Mở rộng 71 Bảng - 10: Bảng tính diện tích gia cố máng Thu hẹp dần 71 Bảng - 11: Bảng tổng hợp, so sánh diện tích gia cố máng thu 71 vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT MNDBT : Mực nước dâng bình thường NN&PTNT : Nơng nghiệp phát triển nơng thơn QTLD : Q trình lũ đến QTXL : Quá trình xả lũ BNN & PTNT : Bộ nông nghiệp & phát triển nông thôn QCNV : Quy chuẩn Việt Nam TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam viii MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong thời gian qua, xây dựng thủy lợi thủy điện phát triển mạnh mẽ, đem lại thành tựu khoa học to lớn nghiệp đổi cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Do nhu cầu dùng nước, phát điện không ngừng tăng lên nên hồ chứa xây dựng ngày nhiều, phong phú hình thức khác biệt quy mô, hàng ngàn dự án Thủy lợi, thủy điện lớn nhỏ thực cho mục đích phát điện, tưới tiêu, cấp nước dân dụng, cơng nghiệp cải tạo mơi trường, phịng chống thiên tai… góp phần to lớn việc phát triển kinh tế đất nước, cải thiện đời sống nhân dân Do mức độ quan trọng đặc thù cơng trình Thủy lợi, yêu cầu đảm bảo an toàn kinh tế việc tính tốn thiết kế, thi cơng quản lý khai thác đặt ngày cao Theo thống kê Việt Nam nay, gần 50% cố hồ đập nước tràn đỉnh đập lý khác lũ vượt thiết kế, lũ tập trung nhanh, hay cố kẹt cửa van… Điều trở nên trầm trọng điều kiện biến đổi khí hậu, rừng phịng hộ bị phá hoại… Vì thiết kế hồ chứa, rà xoát lực xả lũ hồ xây dựng, cần xem xét phương án tràn có lực xả lũ cao làm việc tự động, để hạn chế thấp cố hồ lũ Sử dụng loại tràn tự động (tức cao trình ngưỡng tràn MNDBT) có bề rộng tràn lớn có ưu điểm bật như: - Tràn tự động làm việc có lũ về, loại trừ cố kẹt cửa van, bất cẩn người quản lý - Do Bt lớn nên giảm cột nước tràn; đặc biệt lũ đến vượt lưu lượng thiết kế độ gia tăng mực nước hồ nhỏ, tránh khả nước tràn đỉnh đập gây vỡ, đặc biệt đập vật liệu địa phương (đất đá) Về bố trí, tràn tự động có Bt lớn bố trí dạng tràn ngang bên bờ hồ, tràn dạng mỏ vịt phía trước đập có địa hình thích hợp Tuy nhiên loại tràn dạng mỏ vịt chưa nghiên cứu nhiều Một số vấn đề bố trí mặt máng thu nước sau ngưỡng tràn độ dốc máng, độ mở rộng theo chiều dòng chảy, chọn chiều rộng mặt cắt cuối máng… chưa làm rõ Vì luận văn chọn đề tài nghiên cứu bố trí dạng tràn mỏ vịt cho hồ chứa nước loại vừa nhỏ cần thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn Mục đích đề tài - Nghiên cứu phương pháp tính tốn Thủy lực máng thu nước, từ kiểm tra khả chảy ngập qua ngưỡng tràn mỏ vịt - Nghiên cứu thông số Thủy lực máng thu nước, đánh giá tính hợp lý phương án bố trí, lựa chọn phương án thích hợp để áp dụng - Áp dụng tính tốn cho cơng trình thực tế Cách tiếp cận phƣơng pháp nghiên cứu - Thu thập, thống kê tổng hợp tài liệu nghiên cứu liên quan đến đề tài - Tham khảo tài liệu lý thuyết có liên quan đến đề tài để phục vụ mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu ứng dụng: đề xuất tổ hợp bố trí, tính tốn phân tích - Áp dụng cho cơng trình thực tế Kết đạt đƣợc - Đề xuất quy trình bố trí tính tốn thủy lực ngưỡng tràn máng thu nước kiểu tràn mỏ vịt - Nghiên cứu tổng quát xác định thông số bố trí tràn mỏ vịt (độ dốc máng, độ mở rộng, bề rộng cuối máng … ) để làm tài liệu tham khảo thiết kế - Lựa chọn sơ đồ bố trí tràn mỏ vịt máng thu thích hợp với điều kiện hồ Đak Trít - Kon Tum ... thuật xây dựng Cơng trình thủy với nội dung: ? ?Nghiên cứu ứng dụng hình thức tràn mỏ vịt cho hồ chứa nước loại vừa nhỏ, áp dụng cho hồ Đăk Trít, Kon Tum? ?? Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc... Định 14 Hình - 12: Ngưỡng tràn kiểu Zik zăc đập dâng Phước Hịa - Bình Dương 1.4 Đặt nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Luận văn nghiên cứu hình thức tràn mỏ vịt cho hồ chứa nước vừa nhỏ, cần... hạ thấp mực nước hồ cần Hình - 9: Tràn cố hồ Truồi nhìn từ hạ lưu 1.3.3 Lựa chọn bố trí cơng trình tháo lũ hồ chứa nước vừa nhỏ Đối với hồ chứa nước loại vừa nhỏ, đặc điểm hồ có bụng chứa nhỏ nên