Nghiên cứu, đề xuất giải pháp công trình nhằm tăng khả năng thoát lũ và ổn định lòng dẫn của cầu khe trí khi xả lũ từ hồ ngàn trươi

LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu, đề xuất giải pháp cơng trình nhằm tăng khả lũ ổn định lịng dẫn cầu Khe Trí xả lũ từ Hồ Ngàn Trươi” hoàn thành với cố gắng thân giúp đỡ nhiệt tình phịng đào tạo Đại học sau Đại học, khoa Cơng trình, thầy cô giáo trường Đại học Thủy lợi Trong trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn tác giả nhận nhiều giúp đỡ thầy cô đồng nghiệp Trước hết tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS TS Lê Văn Nghị trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình trình thực luận văn Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới cán làm việc Trung tâm nghiên cứu Thủy lực – Phịng TNTĐ Quốc gia động lực học sơng biển – Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, bạn bè lớp CH18C11 hỗ trợ thu thập tài liệu, chun mơn, góp ý để luận văn hồn thành Trong khn khổ luận văn, trình độ điều kiện thời gian có hạn nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp quý báu thầy cô người quan tâm TÁC GIẢ BẢN CAM KẾT Tôi là: Văn Thị Kim Chung Học viên lớp Cao học: CH18C11 Tôi xin cam đoan luận văn Thạc sĩ với đề tài: “Nghiên cứu, đề xuất giải pháp cơng trình nhằm tăng khả lũ ổn định lịng dẫn cầu Khe Trí xả lũ từ Hồ Ngàn Trươi” cơng trình nghiên cứu thân Các thông tin, tài liệu, bảng biểu, hình vẽ… lấy từ nguồn khác trích dẫn nguồn đầy đủ theo quy định Nếu có sai trái tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm theo quy định nhà trường Hà Nội, ngày 20 tháng 11 năm 2013 Học viên Văn Thị Kim Chung MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN - MỤC LỤC - Chương TỔNG QUAN - - 1.1 Tổng quan tình hình xây dựng cầu hạ lưu tràn xả lũ - 1.2 Diễn biến dòng chảy lũ khu bị thu hẹp - 1.3 Các cơng trình nghiên cứu tương tự kết - 1.4 Giới thiệu cầu Khe Trí hệ thống Thủy lợi Ngàn Trươi – Cẩm Trang - 1.4.1 Tên dự án - 1.4.2 Địa điểm xây dựng - 1.4.3 Cấp cơng trình tần suất thiết kế - 16 Chương KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM MƠ HÌNH THỦY LỰC CẦU KHE TRÍ HIỆN TRẠNG - 18 - 2.1 Mơ hình hóa thí nghiệm - 18 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu thí nghiệm mơ hình - 18 2.1.2 Nội dung nghiên cứu thí nghiệm: - 18 2.1.3 Mơ hình xây dựng - 19 2.1.4 Trình tự thí nghiệm mơ hình - 22 2.1.5 Bố trí mặt cắt đo - 22 2.1.6 Đánh giá sai số kết đo - 26 2.1.7 Số liệu phục vụ thí nghiệm mơ hình - 28 2.2 Khái quát chung phương án trạng - 29 2.3 Kết thí nghiệm khả thoát lũ qua cầu - 30 2.4 Tình hình thủy lực dọc tuyến khu vực cầu .- 31 2.5 Đường mực nước dọc tuyến - 33 2.6 Xác định sóng hai bên bờ khu vực cầu - 34 - 2.7 Lưu tốc trung bình mạch đơng lưu tốc C - 36 2.8 Đánh giá tình hình xói lở khu vực cầu va hai bên bờ - 37 2.9 Nhận xét kiến nghị - 38 2.10 Một số hình ảnh thí nghiệm - 39 Chương NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẾ ĐỘ THỦY LỰC CỦA CẦU KHE TRÍ BẰNG MƠ HÌNH TỐN - 44 - 3.1 Đặc điểm lòng dẫn Khe Trí - 44 3.1.1 Điều kiện định hình, địa mạo khu vực Khe Trí - 44 3.1.2 Điều kiện địa chất vùng nghiên cứu - 47 3.1.3 Điều kiện dân sinh, kinh tế, xã hội - 48 3.2 Thiết lập mơ hình thủy lực mạng sông - 50 3.2.1 Phạm vi mô - 50 3.2.2 Tính tốn thủy lực dịng chảy khu vực cầu Khe Trí trạng - 52 3.3 So sánh kết tính tốn thí nghiệm mơ hình - 55 3.4 Kế luận chương - 58 Chương PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO CẦU KHE TRÍ BẢO DẢM THỐT LŨ KHI XẢ TỪ HỒ NGÀN TRƯƠI - 59 - 4.1 Định hướng giải pháp - 59 4.2 Các phương án, giải pháp đề xuất nghiên cứu giảm mực nước thượng lưu cầu Khe Trí - 59 4.3 Kết tính tốn thủy lực loại bỏ mỏm đá (PA1) - 60 4.4 Kết tính tốn thủy lực loại bỏ mỏm đá nạo vét đáy cầu (PA2) - 64 4.5 Kết tính tốn thủy lực mở rộng nhịp cầu (PA3+4) - 68 4.6 So sánh kết tính tốn lựa chọn giải pháp - 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO - 86 - PHỤ LỤC BẢNG Bảng 2.1 Các tỉ lệ dẫn mơ hình - 20 Bảng 2.2 Bảng vị trí mặt cắt số thủy trực mặt cắt - 25 Bảng 2.3 Lưu lượng nhánh sơng ngã Ngàn Trươi Khe Trí (m3/s) - 28 Bảng 2.4 Quan hệ Q~Z sông Ngàn Trươi - 28 Bảng 2.5 Kết thí nghiệm cao trình mặt nước mặt cắt trước sau cầu - 30 Bảng 2.6 Kết thí nghiệm cao trình mặt nước mặt cắt trước sau cầu - 31 Bảng 2.7 Đường mặt nước trung bình dọc tuyến cơng trình - 33 Bảng 2.8 Biên độ dao động sóng hai bên bờ (hs) - 34 Bảng 2.9 Giá trị lưu tốc trung bình mặt cắt mặt cắt đo - 36 Bảng 2.10 Giá trị lưu tốc trung bình lưu tốc thủy động vùng dọc tuyến - 37 Bảng 3.1 Cao độ đường mặt nước (m) khu vực cầu Khe Trí với lưu lượng - 54 Bảng 3.2 So sánh Cao độ đường mặt nước (m) tính tốn thí nghiệm mơ hình - 55 Bảng 3.3 So sánh chênh lệch cột nước (m) trước, sau cầu tính tốn thí nghiệm - 56 Bảng 3.4 So sánh chênh lệch cột nước (m) trước, sau cầu tính tốn thí nghiệm - 56 Bảng 4.1 Tổng hợp giá trị cao độ dòng chảy (m) cấp lưu lượng loại bỏ mỏm đá - 62 Bảng 4.2 Tổng hợp vận tốc dòng chảy (m/s) cấp lưu lượng loại bỏ mỏm đá - 62 Bảng 4.3 Tổng hợp tổn thất cục (m) khu vực cầu Khe Trí loại bỏ mỏm đá - 63 Bảng 4.4 Tổng hợp giá trị cao độ dòng chảy (m) cấp lưu lượng nạo vét đáy cầu - 66 Bảng 4.5 Tổng hợp vận tốc dòng chảy (m/s) cấp lưu lượng nạo vét đáy cầu - 67 Bảng 4.6 Tổng hợp tổn thất cục (m) khu vực cầu Khe Trí nạo vét đáy cầu - 67 Bảng 4.7 Tổng hợp giá trị cao độ dòng chảy (m) cấp lưu lượng mở rộng khoang cầu - 70 Bảng 4.8 Tổng hợp giá trị vận tốc dòng chảy (m/s) cấp lưu lượng mở rộng khoang cầu - 71 Bảng 4.9 Tổng hợp tổn thất cục (m) khu vực cầu Khe Trí mở rộng khoang cầu - 72 - Bảng 4.10 Tổng hợp giá trị cao độ dòng chảy (m) cấp lưu lượng mở rộng khoang cầu - 74 Bảng 4.11 Tổng hợp giá trị vận tốc dòng chảy (m/s) cấp lưu lượng mở rộng khoang cầu - 75 Bảng 4.12 Tổng hợp tổn thất cục (m) khu vực cầu Khe Trí mở rộng khoang cầu - 76 Bảng 4.13 So sánh cao độ đường mặt nước (m) lưu lượng lớn phương án - 79 Bảng 4.14 So sánh cao độ đường mặt nước (m) lưu lượng thiết kế phương án - 79 Bảng 4.15 So sánh vận tốc dòng chảy (m/s) lưu lượng lớn phương án - 80 Bảng 4.16 So sánh vận tốc dòng chảy (m/s) lưu lượng thiết kế phương án - 82 - PHỤ LỤC HÌNH Hình 1.1 Các thơng số kỹ thuật cơng trình - 12 Hình 2.1 Mặt bố trí mơ hình vị trí mặt cắt đo - 24 Hình 2.2 Quan hệ Q~Z sơng Ngàn Trươi, cách ngã với Khe Trí 150m - 29 Hình 2.3 Đường biểu diễn quan hệ QTr~Zmax trước Cầu - 31 Hình 3.1 Khe Vang, Khe Trí mạng lưới sông suối vùng dự án - 44 Hình 3.2 Bản đồ cao độ địa hình lịng dẫn Khe Trí - 45 Hình 3.3 Phạm vi nghiên cứu biến hình lịng dẫn nhiệm vụ tư vấn - 51 Hình 3.4 Mạng sơng tính tốn - 51 Hình 3.5 Quá trình mực nước, lưu lượng cầu Khe Trí , phương án trạng - 53 Hình 3.6 Quá trình mực nước, lưu lượng cầu mỏm đá cuối Khe Trí phương án trạng - 53 Hình 3.7 Đường mực nước tính tốn thí nghiệm với cấp lưu lượng - 57 Hình 4.1 Mặt cắt mỏm đá cuối Khe Trí trạng nạo vét - 60 Hình 4.2 Mặt cắt đoạn lòng dẫn sau cầu trạng nạo vét - 61 Hình 4.3 Quá trình mực nước, lưu lượng cầu Khe Trí loại bỏ mỏm đá - 64 Hình 4.4 Quá trình mực nước, lưu lượng mỏm đá loại bỏ mỏm đá - 64 Hình 4.5 Mặt cắt cầu Khe Trí trạng nạo vét - 65 - Hình 4.6 Quá trình mực nước, lưu lượng cầu Khe Trí nạo vét đáy cầu - 68 Hình 4.7 Quá trình mực nước, lưu lượng mỏm đá nạo vét đáy cầu - 68 Hình 4.8 Mặt cắt cầu Khe Trí trạng mở rộng khoang - 69 Hình 4.9 Mặt cắt cầu Khe Trí trạng mở rộng khoang - 69 Hình 4.10 Mực nước, lưu lượng cầu Khe Trí mở rộng thêm nhịp - 73 Hình 4.11 Mực nước, lưu lượng mỏm đá khi mở rộng thêm nhịp - 73 Hình 4.12 Mực nước, lưu lượng cầu Khe Trí mở rộng thêm nhịp - 77 Hình 4.13 Mực nước, lưu lượng mỏm đá khi mở rộng thêm nhịp - 77 - -1- MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài: Cầu Khe Trí nằm đường Hồ Chí Minh, cách thị trấn Vũ Quang tỉnh Hà Tĩnh phía nam 5km, bắc qua Khe Trí , cách hợp lưu Khe Trí sơng Ngàn Trươi 100m Khe Trí có diện tích lưu vực khoảng 15km2 tính đến cầu Khe Trí , lưu lượng ứng với tần suất P=0.1% 900 m3/s Cầu trạng có độ nhịp, nhịp dài 33m, mặt cầu có cao trình 19.2m, đáy dầm cầu cao18 0.05 0.05 0.02 0.05 0.13 0.03 0.07 0.03 0.03 0.05 0.948 0.766 0.661 0.667 2.872 0.16 0.349 0.71 0.696 2.17 0.396 0.336 0.404 0.03 0.31 0.09 0.11 0.23 0.17 0.11 0.04 0.03 0.04 0.16 0.04 0.31 5.327 1.115 5.038 0.327 5.271 7.105 5.891 6.154 4.84 5.379 6.471 0.147 0.478 0.211 3.637 4.016 3.323 0.18 0.02 2.765 0.3 0.61 0.23 0.32 0.75 0.27 0.35 0.06 0.06 0.17 0.04 0.03 0.17 1.1 0.1 0.47 0.39 0.41 0.2 1.14 1.33 0.97 5.18 5.02 4.93 0.2 0 0.4 0.1 0.1 0.1 0.1 - 15 - Phụ lục 2.5 Kết thí nghiệm lưu tốc dọc tuyến cơng trình phương án trạng: Q=737(m3/s) TT Mặt cắt MC MC MC MC MC MC MC MC T.Trực Điểm đo M G Đ M G Đ M G Đ M G Đ M G Đ M G Đ M G Đ M G Đ Vtb σv Vtb σv Vtb σv Vtb σv Vtb σv Vtb σv Vtb σv Vtb σv Vtb σv (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) 0.65 0.11 0.03 0.17 0.08 0.04 0.04 0.11 3.795 0.92 4.921 5.134 5.198 2.781 2.08 0.3 3.613 4.232 4.222 0.44 0.1 0.1 2.492 3.187 1.993 1.209 1.634 1.352 0.438 0.21 0.05 0.1 0.2 0.15 0.09 0.06 1.32 0.651 0.282 1.779 0.12 0.08 0.05 0.77 0.624 0.08 1.41 1.89 2.06 0.16 0.16 0.12 2.21 0.09 0.37 0.3 0.24 0.48 0.31 0.2 0.04 0.06 0.01 0.13 0.05 0.03 1.13 1.629 2.292 1.797 0.27 0.03 0.02 0.06 0.876 0.28 3.17 0.03 2.509 0.04 1.645 0.03 2.914 0.04 2.652 0.797 0.05 0.18 1.115 2.383 3.008 2.548 0.03 0.07 0.09 0.03 1.825 0.02 0.783 0.805 0.575 1.914 2.523 2.843 0.635 0.616 0.472 0.05 0.05 0.08 0.42 0.16 0.04 0.16 0.04 0.08 0.173 0.396 0.223 2.882 2.873 2.384 0.01 0.03 0.03 0.53 0.03 0.05 2.307 0.08 1.885 1.225 0.05 0.17 1.056 0.04 - 16 - TT 10 11 12 Mặt cắt MC MC 10 MC 11 MC 12 13 MC 13 14 MC 14 15 MC 14A 16 MC 15 T.Trực Điểm đo M G Đ M G Đ M G Đ M G Đ M G Đ M G Đ M G Đ M G Đ Vtb σv Vtb σv Vtb σv Vtb σv Vtb σv Vtb σv Vtb σv Vtb σv Vtb σv (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) 0.137 0.26 0.137 0.05 0.04 0.03 2.826 2.652 2.343 1.877 2.044 2.028 2.623 0.04 0.03 0.01 0.05 0.04 0.04 0.06 1.205 1.834 1.734 2.221 0.23 0.07 0.04 0.05 0.757 0.28 0.467 0.19 1.966 3.457 3.466 3.407 4.359 4.561 4.541 1.996 0.02 0.04 0.03 0.08 0.14 0.03 0.06 0.09 1.517 2.515 2.709 2.597 5.088 0.06 0.02 0.03 0.07 0.06 4.684 0.04 4.917 0.984 5.277 5.626 4.996 5.251 5.455 0.818 0.313 0.186 2.81 2.975 3.14 0.07 0.47 0.08 0.04 0.06 0.08 0.06 0.11 0.08 0.05 0.2 0.18 0.14 1.125 0.31 0.96 1.09 1.219 1.686 0.07 0.06 0.05 0.03 0.444 0.639 0.544 0.06 0.04 0.07 0.703 0.11 1.639 0.14 0.37 1.98 1.75 1.52 1.25 0.05 0.15 0.02 0.04 0.05 1.843 0.738 0.41 0.09 0.16 0.1 0.375 0.02 0.196 0.04 0.331 0.55 0.703 0.579 0.03 0.03 0.06 0.04 2.539 1.353 1.833 0.16 0.12 0.18 ... cam đoan luận văn Thạc sĩ với đề tài: ? ?Nghiên cứu, đề xuất giải pháp cơng trình nhằm tăng khả lũ ổn định lịng dẫn cầu Khe Trí xả lũ từ Hồ Ngàn Trươi? ?? cơng trình nghiên cứu thân Các thông tin,... vực cầu Khe Trí trạng - 52 3.3 So sánh kết tính tốn thí nghiệm mơ hình - 55 3.4 Kế luận chương - 58 Chương PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO CẦU KHE TRÍ BẢO DẢM THỐT LŨ KHI XẢ TỪ HỒ NGÀN TRƯƠI... I Tính cấp thiết đề tài: Cầu Khe Trí nằm đường Hồ Chí Minh, cách thị trấn Vũ Quang tỉnh Hà Tĩnh phía nam 5km, bắc qua Khe Trí , cách hợp lưu Khe Trí sơng Ngàn Trươi 100m Khe Trí có diện tích