Nghiên cứu ứng dụng thiết bị tiêu năng phụ cho công trình có hình thức tiêu năng đáy ứng dụng cho tràn xả lũ hồi xuân

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI U NGUYỄN NHƯ VIÊN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ TIÊU NĂNG PHỤ CHO CƠNG TRÌNH CĨ HÌNH THỨC TIÊU NĂNG ĐÁY, ỨNG DỤNG CHO TRÀN XẢ LŨ HỒI XUÂN LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội – 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI U NGUYỄN NHƯ VIÊN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ TIÊU NĂNG PHỤ CHO CƠNG TRÌNH CĨ HÌNH THỨC TIÊU NĂNG ĐÁY, ỨNG DỤNG CHO TRÀN XẢ LŨ HỒI XUÂN Chuyên ngành : Xây dựng Cơng trình thủy Mã số : 60 - 58 - 40 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Văn Nghị Hà Nội - 2013 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ tên: Nguyễn Như Viên Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh: 02/05/1977 Nơi sinh : Hà Nam Quê quán: Nhật Tân - Kim Bảng - Hà Nam Dân tộc : Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trước học tập, nghiên cứu: Kỹ sư thi công - Công ty cổ phần Licogi 16.6 Chỗ địa liên lạc: 75/98, Nguyễn Trãi – Vị Hoàng – TP Nam Định Điện thoại quan: 043.8526276 Fax: 043.5639047 Email: Luulynd@gmail.com Di động: 0979 786 477 II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Trung học phổ thông Thời gian từ: 09/1993 đến 06/1996 Nơi học (trường, thành phố): Trường THPT Duy Tiên B – Hà Nam Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian từ: 09/1998 đến 06/2003 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Thủy Lợi -Hà Nội Ngành học: Máy xây dựng Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Thiết kế cửa van phẳng sâu Ngày nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 06/2003, Đại học Thủy lợi - Hà Nội Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đăng Cường Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian từ: 04/2011 đến 12/2014 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Thủy lợi - Hà Nội Ngành học: Xây dựng cơng trình thủy Tên luận văn: Nghiên cứu ứng dụng thiết bị tiêu phụ cho cơng trình có hình thức tiêu đáy, ứng dụng cho tràn xả lũ Hồi Xuân Ngày nơi bảo vệ: 03/2013 tại, Đại học Thủy lợi - Hà Nội Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Văn Nghị Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng anh Chuẩn B1 Chân Âu Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật thức cấp; số bằng, ngày cấp nơi cấp: Khơng III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUYÊN MÔN TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 07/2003-nay Công ty cổ phần Licogi 16.6 Kỹ sư thi công VI KHEN THƯỞNG VÀ KỶ LUẬT TRONG QUÁ TRÌNH HỌC CAO HỌC: Khơng V CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ: Không XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC (Ký tên, đóng dấu) Ngày 28 tháng 02 năm 2013 Người khai ký tên Nguyễn Như Viên DANH MỤC BẢN VẼ Bảng vẽ số 01: Mặt bố trí điểm đo lưu tốc đường mặt nước phương án 1…………………………………………………………………………………….54 Bảng vẽ số 02: Cắt dọc đường mặt nước xả qua tràn xả lũ phương án ứng với Q = 12368 (m3/s) Q = 12368 (m3/s) …………………………………….…… 54 P P P P Bảng vẽ số 03: Cắt dọc đường mặt nước xả qua tràn xả lũ phương án ứng với Q = 7592 (m3/s) Q = 5983 (m3/s) ……………………………………….…… 54 P P P P Bảng vẽ số 04: Cắt dọc đường mặt nước xả qua tràn xả lũ phương án ứng với Q = 3816 (m3/s) …………………………………………………………….…… 54 P P Bảng vẽ số 05: Cắt dọc lưu tốc xả qua tràn xả lũ phương án ứng với Q = 12368 (m3/s) Q = 12368 (m3/s) ………… …………………………….…… 59 P P P P Bảng vẽ số 06: Cắt dọc lưu tốc xả qua tràn xả lũ phương án ứng với Q = 7592 (m3/s) Q = 5983 (m3/s) ………………………………………………….…… 59 P P P P Bảng vẽ số 07: Cắt dọc lưu tốc xả qua tràn xả lũ phương án ứng với Q = 3816 (m3/s) ……………………………………………………………………….…… 59 P P Bảng vẽ số 08: Mặt bố trí điểm đo lưu tốc đường mặt nước phương án 2…………………………………………………………………………………….65 Bảng vẽ số 09: Cắt dọc đường mặt nước xả qua tràn xả lũ phương án ứng với Q = 12368 (m3/s) Q = 12368 (m3/s) …………………………………….…… 65 P P P P Bảng vẽ số 10: Cắt dọc đường mặt nước xả qua tràn xả lũ phương án ứng với Q = 7592 (m3/s) Q = 5983 (m3/s) ……………………………………….…… 65 P P P P Bảng vẽ số 11: Cắt dọc đường mặt nước xả qua tràn xả lũ phương án ứng với Q = 3816 (m3/s) …………………………………………………………….…… 65 P P Bảng vẽ số 12: Cắt dọc lưu tốc xả qua tràn xả lũ phương án ứng với Q = 12368 (m3/s) Q = 12368 (m3/s) ………… …………………………….…… 70 P P P P Bảng vẽ số 13: Cắt dọc lưu tốc xả qua tràn xả lũ phương án ứng với Q = 7592 (m3/s) Q = 5983 (m3/s) ………………………………………………….…… 70 P P P P Bảng vẽ số 14: Cắt dọc lưu tốc xả qua tràn xả lũ phương án ứng với Q = 3816 (m3/s) . 70 P P Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Lớp CH13C1 - Chuyên ngành Xây dựng công trình thuỷ MC LC M U.1 T T I Tính cấp thiết đề tài T T II Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu .2 T T III Nội dung nghiên cứu T T IV Phạm vi nghiên cứu .3 T T V Phương pháp nghiên cứu T T VI Kết cấu luận văn: T T CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NỐI TIẾP TIÊU NĂNG DÒNG CHẢY SAU TU CƠNG TRÌNH THÁO NƯỚC…………………………………………………… T U 1.1 Đặc điểm chế độ thủy lực nối tiếp thượng hạ lưu cơng trình thóa nước T T 1.1.1 Khái quát chung: .5 T T 1.1.2 Một số kết nghiên cứu nước ngoài: T T 1.1.3 Mội số kết nghiên cứu Việt Nam: T T 1.2 Một số vấn đề cơng trình tháo nước tiêu hạ lưu T T 1.2.1 Tình hình xây dựng đập Việt Nam: .9 T T 1.2.2 Các loại đập tràn: 11 T T 1.2.3 Đặc điểm dòng chảy hạ lưu đập tràn: 12 T T 1.2.4 Tiêu hạ lưu đập tràn: 13 T T 1.2.4.1 Tiêu dòng đáy: 14 T T 1.2.4.2 Tiêu dòng mặt: 15 T T 1.2.4.3 Tiêu dịng phóng xa (tiêu phóng xa): 16 T T 1.3 Các phương pháp tính tốn tiêu cho cơng trình tháo nước 17 T T 1.3.1 Phương pháp lý luận: 17 T T 1.3.2 Phương pháp thực mơ hình: 18 T T 1.3.3 Phương pháp nghiên cứu nguyên hình: 19 T T 1.4 Một số giải pháp tiêu đáy hạ lưu công trình tháo nước 19 T T 1.4.1 Xác định lưu lượng tính tốn tiêu năng: 19 T T 1.4.2 Xác định hình thức nối tiếp chảy đáy: 20 T T 1.4.3 Các biện pháp tiêu chế độ chảy đáy: 22 T T 1.4.3.1 Tính bể tiêu năng: .22 T T 1.4.3.2 Tính tường tiêu năng: 23 T T 1.4.3.3 Tính bể tường kết hợp: 23 T T 1.4.3.4 Tính chiều dài bể tiêu năng: 25 T T 1.4.3.5 Tính sân sau: 26 T T 1.4.3.6 Các thiết bị tiêu phụ: 27 T T 1.5 Các đánh giá nhận xét chung 27 T T CHƯƠNG PHÂN TÍCH LÝ THUYẾT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU………….….29 T T 2.1 Đặc điểm thủy lực dòng chảy đáy sau đập tràn 29 T T 2.1.1 Đặc điểm dòng chảy đáy: 29 T T 2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu tiêu dòng đáy hạ lưu đập tràn: T T .30 2.2 Ý nghĩa việc áp dụng ngưỡng tiêu sân sau để giảm lượng T dòng chảy hạ lưu cơng trình 31 T 2.3 Mô hình vật lý lý thuyết tương tự 35 T T 2.4 Lý thuyết tương tự để thiết lập mơ hình nghiên cứu .36 T T 2.4.1 Tương tự hình học: 36 T T 2.4.2 Tương tự động học: 36 T T 2.4.3 Tương tự động lực học: 37 T T 2.5 Thiết lập sêry thí nghiệm 38 T T 2.5.1 Mục đích việc thiết lập sêry thí nghiệm: 38 T T 2.5.2 Thiết lập phương trình nghiên cứu thí nghiệm 38 T T CHƯƠNG MƠ HÌNH HỐ CƠNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN HỒI XUÂN VÀ THIẾT BỊ ĐO ĐẠC THÍ NGHIỆM……………………………………………….43 T T 3.1 Sơ lược quy mơ cơng trình thủy điện Hồi Xn 43 T T 3.1.1 Quy mơ cơng trình: 43 T T 3.1.2 Các thông số tiêu cơng trình TKKT: 44 T T 3.2 Công tác mơ hình hóa thí nghiệm 46 T T 3.2.1 Chọn loại mơ hình: 46 T T 3.2.2 Chọn tỷ lệ mô hình: 46 T T 3.2.3 Kiểm tra điều kiện làm việc tự động mô hình : 47 T T 3.2.4 Tỷ lệ đại lượng tương ứng mơ hình ngun hình: .47 T T 3.2.5 Phạm vi bố trí mơ hình: 48 T T 3.2.6 Vật liệu làm mơ hình: 49 T T 3.3 Các thiết bị đo đạc thu thập số liệu 49 T T CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TIÊU NĂNG PHỤ CHO TRÀN XẢ LŨ HỒI XUÂN………………………………… 51 T T 4.1 Các phương án nghiên cứu thí nghiệm mơ hình 51 T T 4.2 Các phương án cấp lưu lượng thí nghiệm mơ hình .53 T T 4.3 Thí nghiệm phương án .54 T T 4.3.1 Thí nghiệm xác định đường mặt nước phương án 1: 54 T T 4.3.2 Thí nghiệm chế độ thủy lực hạ lưu tràn phương án 1: 58 T T 4.3.3 Thí nghiệm xác định lưu tốc trung bình dịng chảy phương án 1: 59 T T 4.3.4 Thí nghiệm xác định mạch động lưu tốc phương án 1: 62 T T 4.3.5 Tính tốn hiệu tiêu qua cơng trình phương án 1: 63 T T 4.3.6 Đánh giá xói lở hạ lưu phương án 1: .64 T T 4.4 Thí nghiệm phương án .65 T T 4.4.1 Thí nghiệm xác định đường mặt nước phương án 2: 65 T T 4.4.2 Thí nghiệm chế độ thủy lực hạ lưu tràn phương án 2: 67 T T 4.4.3 Thí nghiệm xác định lưu tốc trung bình dịng chảy phương án 2: 70 T T 4.4.4 Tính tốn hiệu tiêu qua cơng trình phương án 2: 74 T T 4.4.5 Áp suất dòng chảy - đánh giá xâm thực mố tiêu phương án 2: 76 T T 4.4.6 Đánh giá xói lở hạ lưu phương án 2: .77 T T 4.5 So sánh hiệu tiêu hai phương án thí nghiệm 78 T T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………………………… 80 T T Đánh giá kết nghiên cứu 80 T T 2 Tồn hạn chế 80 T T Kiến nghị 81 T T Những vấn đề nghiên cứu tiếp 81 T T TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………….……83 T T 73 Vị trí Q (m3/s) Tên MC 12368 9193 7592 5983 3816 MC 12-12 8.87 6.15 5.09 4.66 2.56 Hạ lưu (cách tim đập tràn 127.9m) 13-13 6.34 4.63 3.78 3.21 2.81 HL, đoạn cuối mái gia cố bên NMTĐ (cách tim đập 175m) 14-14 5.99 4.96 4.94 4.03 3.93 Hạ lưu (cách tim đập tràn 244.5m) 15-15 5.87 4.69 4.31 3.56 2.95 Hạ lưu (cách tim đập tràn 337.0m) 16-16 6.75 5.44 5.03 4.48 3.23 Hạ lưu (cách tim đập tràn 503.6m) 17-17 6.97 5.26 4.13 3.64 Hạ lưu (cách tim đập tràn 675.0m) Qua số liệu đo đạc cho thấy: Tổng hợp giá trị vận tốc khu vực cơng trình cụ thể sau: - Lưu tốc dòng đến (Cách tim đập 145m) 2.30÷4.00 m/s - Lưu tốc ngang trụ pin 4.30÷7.30 m/s - Lưu tốc đỉnh đập tràn 5.45÷11.46 m/s - Lưu tốc trụ pin 11.36÷16.83 m/s - Đầu bể tiêu 9.07÷12.58 m/s - Cuối bể tiêu 8.48÷14.84 m/s - Đầu sân phủ hạ lưu 7.68÷13.99 m/s - Lịng sơng sau sân phủ 5.98÷9.18 m/s - Tại mặt cắt thủy văn 4.30÷6.30 m/s - Dịng quẩn bờ phải 4.20÷ 6.70 m/s - Dịng quẩn bờ trái 4.28÷7.32 m/s Từ số liệu bảng ta rút mạch động lưu tốc vị trí chủ yếu ứng với cấp lưu lượng thí nghiệm xả lũ tổng hợp bảng 4.13 74 Bảng 4.13 Giá trị mạch động lưu tốc ứng với lưu lượng xả lũ, σv (m/s) Giá trị mạch động lưu tốc σ v (m/s), ứng với lưu lượng xả lũ Q xả (m3/s) R Mặt cắt đo R R P R P 12368 9193 7592 5983 3816 MC 2-2 0.17 0.15 0.14 0.11 0.10 MC 3-3 0.42 0.36 0.35 0.25 0.25 MC 4-4 (đỉnh tràn) 0.46 0.45 0.44 0.43 0.35 MC 6-6 (đuôi trụ pin) 0.76 0.75 0.65 0.38 0.27 MC 7-7 (chân đập tràn) 0.85 0.84 0.80 0.53 0.49 MC 8-8 (hàng mố 2) 0.85 0.80 0.80 0.61 0.60 MC 9-9 (giữa bể tiêu năng) 0.75 0.70 0.56 0.49 0.36 MC 10-10 (cuối bể tiêu năng) 0.74 0.56 0.48 0.50 0.35 MC 11-11 (cuối tường phân dòng) 0.44 0.37 0.34 0.27 0.22 MC 12-12 (lịng sơng sau gia cố) 0.45 0.40 0.35 0.25 0.23 MC 13-13 (cuối mái gia cố) 0.28 0.30 0.25 0.23 0.21 MC 14-14 (cách tim đập 244m) 0.34 0.30 0.28 0.26 0.20 MC 15-15 (mặt cắt TV2) 0.39 0.26 0.25 0.25 0.20 Mái bờ trái 0.34 0.30 0.30 0.25 0.23 Mái bờ phải 0.37 0.28 0.25 0.25 0.23 4.4.4 Tính tốn hiệu tiêu qua cơng trình phương án 2: Như nêu, đập tràn thủy điện Hồi Xuân thuộc dạng đập thấp, cột nước đỉnh tràn tương đối lớn, với chế độ thí nghiệm xả lũ thể mơ hình dạng nước nhảy ngập đến chế độ chảy hỗn hợp Qua thí nghiệm đo đạc xác định yếu tố nước nhảy bảng 4.14 75 Bảng 4.14 Xác định yếu tố nước nhảy mơ hình tổng thể Q xả R Các yếu tố nước nhảy ứng với cấp lưu lượng xả R (m3/s) Ghi Z TL (m) Z HL (m) h c ’ (m) h c ’’ (m) L nn (m) 12368 83.35 74.63 9.50 27.50 71.50 Nước nhảy ngập 9193 80.16 72.78 8.20 26.00 67.50 Nước nhảy ngập 7592 78.68 71.77 7.70 25.00 63.50 Nước nhảy ngập 5983 76.76 69.23 6.80 23.30 59.50 Nước nhảy ngập 3816 73.74 65.93 5.50 20.00 50.00 Nước nhảy ngập P P R R R R R R R R R R Ghi Lnn chiều dài nước nhảy, mơ hình tổng thể đo yếu tố bề mặt xoáy nước nên, lớn nhiều so với chiều dài nước nhảy sát đáy mơ hình Trong mơ hình mặt cắt với cấp lưu lượng thí nghiệm chiều dài nước nhảy đo 30m với phương án bố trí hai hàng mố nhám Tuy nhiên chiều dài nước nhảy mặt dòng chảy quan sát mơ hình lớn nhiều chiều dài bể tiêu với chế độ chảy ngập lớn Thủy điện Hồi Xuân qua nghiên cứu thí nghiệm chiều dài bể định lấy 30m Để đánh giá hiệu tiêu phương án sửa đổi, ta thiết lập phương trình tính lượng cho hai mặt cắt : + Mặt cắt thứ chọn phía thượng lưu tràn (mặt cắt 2): E2 = Z +α V 2 (A) 2g + Mặt cắt thứ hai chọn cuối bể tiêu (mặt cắt 2):: V E10 = Z 10 + α g10 (B) Hiệu tiêu : ∆E = E − E10 Để tính hiệu tiêu ta sử dụng giá trị lưu tốc đường mặt nước đo ứng với chế độ lưu lượng xả nêu trên, thay vào hai biểu thức (A B) để tính giá trị chúng, xác định giá trị ∆E tỷ lệ % lượng tiêu hao cơng trình thủy điện Hồi Xn Kết tính tốn ghi bảng 4.15 76 Bảng 4.15 Xác định hiệu tiêu phương án Năng lượng mặt cắt Q xả R TT (m3/s) P P Z2 R V2 R V 2/2g R RP P Năng lượng mặt cắt 10 E4 R Z 10 R V 10 R V 10 2/2g R RP P E 10 R ∆E ∋ (m) (%) 12368 83.00 2.75 0.39 37.39 73.27 3.94 0.83 28.10 9.16 24.51 9193 80.20 2.37 0.29 34.49 71.99 2.61 0.36 26.36 8.23 23.87 7592 78.50 2.49 0.32 32.82 70.39 2.49 0.33 24.72 7.95 24.24 5983 76.51 2.01 0.21 30.72 68.80 2.35 0.30 23.10 7.50 24.40 3816 73.54 1.20 0.07 27.61 65.70 1.35 0.10 19.80 7.84 28.38 Ghi chú: mặt cắt giả định nằm ngang qua cao trình đáy bể tiêu (∇46.0m) để tính Z Từ số liệu tính bảng 4.15 cho thấy Tuy lượng tiêu hao dịng chảy có lớn so với phương án chế độ nước nhảy bể chảy ngập nên hiệu tiêu chưa cao, đạt từ 24% ÷ 28% lượng dòng chảy tiêu hao, giảm lớn 1% lượng mặt cắt thượng lưu tràn Tuy nhiên biện pháp dùng mố tiêu giúp cho giá trị sóng vỗ hai bờ sóng truyền xuống hạ lưu giảm 2.0÷3.0m so với phương án 4.4.5 Áp suất dòng chảy - đánh giá xâm thực mố tiêu phương án 2: Để xem xét khả xâm thực mố tiêu đặt bể, giá trị áp suất dòng chảy khu vực bể tiêu năng, kết ghi bảng 4.16 Từ kết nhận thấy áp suất dịng chảy đỉnh mố, mặt mố phía thượng lưu, vị trí có nguy gây giảm áp mạnh khu vực bể tiêu ln dương, có giá trị tương đối lớn, cho thấy mố tiêu không gây tượng giảm áp mạnh dẫn đến xâm thực bề mặt mố 77 Bảng 4.16 Kết đo áp suất trung bình khu vực bể tiêu phương án TT Vị trí cao độ điểm đo áp suất trung bình Áp suất (mH2O) ứng với cấp lưu lượng xả Q (m3/s) P P Vị trí Cao độ (m) 12368 Đỉnh mố hàng 50.50 17.34 15.83 15.16 12.46 10.21 Vị trí 1/3 từ đỉnh mồ hàng 48.70 31.92 30.35 28.66 26.18 23.37 Chân mố hàng 47.35 32.71 31.13 30.12 28.32 25.51 Đỉnh mố hàng 50.50 13.09 14.60 14.71 13.81 13.40 Vị trí 1/3 từ đỉnh mồ hàng 48.70 30.30 27.60 26.68 23.71 19.88 Chân mố hàng 47.35 29.90 28.43 24.27 22.29 19.77 Đầu sân phủ 49.00 28.52 23.03 22.33 19.88 17.06 9193 7592 5983 3816 4.4.6 Đánh giá xói lở hạ lưu phương án 2: Từ số liệu thí nghiệm đo đạc lưu tốc, mạch động lưu tốc, quan sát chế độ thủy lực thượng hạ lưu cơng trình, xác định mạch động áp suất, xác định sóng ven hai bờ cơng trình, tư vấn thí nghiệm dựa vào kết thí nghiệm mơ hình xin phân tích khả xói lở vị trí cơng trình sau: - Về đập tràn: với lưu tốc dòng chảy lớn gần 18m/s nên chưa gây xói mặt bê tơng - Về mố tiêu năng: dịng chảy tác dụng vào mố có lưu tốc lớn xấp xỉ 16m/s nên chưa bào xói mố tiêu - Đối với đoạn sân phủ hạ lưu sau bể tiêu dài 17m bảo vệ bê tơng: lưu tốc dịng chảy từ 7.8÷11.5m/s nên chưa có khả xói mặt bê tơng bảo vệ, xói phần lịng sơng phía sau đoạn gia cố, dự kiến độ sâu xói đạt từ 4.0-5.0m; 78 - Đối với mái bờ phải bảo vệ bê tông lát mái dày 0.5m: với lưu tốc dòng quẩn chảy ngược đạt từ 3.5÷5.5m/s cộng với dao động sóng lớn từ 2.5÷3.5m gây ổn định cho bê tơng lát mái, tư vấn thiết kế cần phải có giải pháp neo giữ lát để đảm bảo ổn định - Đối với mái bờ kênh xả sau nhà máy thủy điện (mái bờ trái): lưu tốc dịng quẩn ngược đạt từ 3.0÷4.5m/s cộng với biên độ dao động sóng từ 2.0÷3.0m gây ổn định cho bê tông lát mái - Đối với phần bê tông đáy bể tiêu bê tông bảo vệ sau bể tiêu năng: áp lực mạch động thay đổi lớn, nên dễ làm mỏi phần cốt thép chịu lực, dễ gây nứt nẻ cho bê tơng đáy bể; Tư vân thí nghiệm đặc biệt lưu ý quan thiết kế điểm - Dòng quẩn phía bờ phải mạnh, quay vào đến đuôi trụ pin bên phải gặp vùng nước tĩnh tường biên phải mái bờ phải nên tạo thành dòng chảy quật ngang vào sau khoang tràn số 5, tạo nên chênh lệch cột áp động lớn, độ chênh áp đến 3.0÷3.0m, đo cần lưu ý để đuôi trụ pin bên bờ phải tránh va đập ổn định gây nứt nẻ - Do tượng sóng lan truyền xuống đoạn sơng Mã phía sau phạm vi cơng trình cịn lớn, biên độ dao động sóng xả lũ lớn đạt tới 4.5m, nên cảnh báo tồn tượng đá lăn sạt mái sau 4.5 So sánh hiệu tiêu hai phương án thí nghiệm Qua kết thí nghiệm 02 phương án trình bày cho thấy phương án có hiệu phương án mặt thủy lực Với tác dụng mố tiêu làm tăng hiệu tiêu hạ lưu cơng trình ghi nhận mặt; Hiệu tiêu tăng khoảng 1%, số khơng đáng kể thủy lực cơng trình; Chiều cao sóng hạ lưu cơng trình giảm rõ rệt với tất cấp lưu lượng, từ đến m, làm giảm đáng kể khả sạt lở hai bờ; Do tác động mố tiêu mà vận tốc dịng chảy hạ lưu cơng trình sau bể tiêu giảm đáng kể với cấp lưu lượng thiết kế mặt cắt cuối bể tiêu 79 vận tốc trung bình mặt cắt giảm 1,5m/s từ 3,89m/s xuống 2,45m/s, mặt cắt sau vận tốc trung bình dịng chảy giảm tối thiểu 0,5m/s Dưới tác động mố tiêu tình hình thủy lực hạ lưu tràn Hồi Xuân phương án cải thiện cách rõ rệt, vận tốc đáy giảm đến 3m/s hạn chế khả xói lở cục hạ lưu cơng trình Về sóng ven bờ giảm đến 2m, làm hạn chế sạt lở bờ sông Qua kiểm tra giá trị vận tốc cho phép khơng xói ổn định lát mái ven bờ cho thấy lịng sơng ổn định Do vậy, qua kết nghiên cứu phương án ứng dụng vào thực tế thiết kế thi cơng cơng trình thủy điện Hồi Xn 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đánh giá kết nghiên cứu a) Trên phương pháp phục vụ sản xuất: Luận văn tập hợp kiến thức tính tốn thủy lực cơng trình nối tiếp tiêu dịng đáy, chủ yếu phân tích, đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến dòng chảy hạ lưu tập hợp phương pháp tính tốn dùng giảng dạy sản xuất Đã thu thập số cơng trình có nối tiếp tiêu dịng đáy nước, cơng trình thi công trước để rút học kinh nghiệm cho thân Phân tích lý thuyết thí nghiệm mơ hình để đề xuất phương án nối tiếp tiêu hạ lưu cho tràn xả lũ Hồi Xuân Theo phương án chọn bố trí hai hàng mố tiêu bể tiêu nhằm tăng cường mức độ tiêu hao lượng chuyển phần lớn động thành tạo vận tốc dịng chảy nhỏ phía hạ lưu cơng trình giảm sóng bề mặt dịng chảy hạ lưu b) Trên phương diện nghiên cứu: Bằng số liệu thí nghiệm, bước đầu tập trung nghiên cứu phân tích để tìm quy luật ảnh hưởng mố sân tiêu đến dòng chảy hạ lưu trường hợp tiêu dịng đáy có độ ngập lớn Kết nghiên cứu luận văn khẳng định mức độ ảnh hưởng mố tiêu đến dịng chảy hạ lưu trường hợp có nước nhảy với độ ngập lớn tỷ lệ tiêu hao lượng tăng khơng đáng kể có tác dụng chuyển hóa động thành thể năng, giảm nhỏ vận tốc dòng chảy sau nước nhảy giảm sóng hai bờ Tồn hạn chế Trong luận văn nghiên cứu đoạn cơng trình nối tiếp dòng chảy đáy tràn xả lũ cụ thể, có xem xét đến ảnh hưởng loại mố cụ thể bể tiêu 81 Do điều kiện thời gian không cho phép nên phạm vi nghiên cứu luận văn chưa xét đến kích thước mố khác nhau, điều kiện chênh lệch mực nước thượng hạ lưu khac để đến kết khái quát Trong thí nghiệm nghiên cứu cơng trình cụ thể tràn xả lũ Hồi Xuân với nối tiếp tiêu hạ lưu dòng đáy sau thiết lập seri thí nghiệm bỏ qua nhiều yếu tố khơng xét đến để tính tốn phần sau Kiến nghị Giải tiêu cho công trình tháo nói riêng cơng trình thủy lợi nói chung vấn đề phức tạp, cơng trình có lưu lượng đơn vị lớn, cột nước cao Bài tốn giải cách triệt để làm tốt đồng thời cơng việc xử lý nối tiếp dịng chảy thượng hạ lưu cơng việc tiêu năng, phịng chống xói lở hạ lưu cơng trình Tuy nhiên, với dạng cơng trình nối tiếp dịng chảy qua cơng trình lại có đặc điểm khác Mặt khác, tương ứng với điều kiện địa hình, địa chất, v.v lại địi hỏi u cầu kết cấu khác tác động trở lại đến dịng chảy qua cơng trình Do đó, vấn đề tiêu năng, phịng chống xói lở lại trở nên phức tạp cần phải cân nhắc để có giải pháp cơng trình thích hợp Các cơng trình tháo nước xây dựng phổ biến nước ta, việc nghiên cứu nối tiếp tiêu hạ lưu cịn gặp nhiều khó khăn vấn đề cần thiết thực tế thiết kế Để giải vấn đề cần phải: Tiến hành tổng kết kĩ thuật cơng trình tháo nối tiếp tiêu dòng đáy xây dựng nước, tiến hành đo đạc yếu tố thủy văn, thủy lực, đo trạng xói lở,… số cơng trình đặc trưng để rút tiêu thiết kế, quy trình vận hành cho hợp lý Đồng thời cần nghiên cứu tìm phương pháp tính tốn thủy lực tiêu hạ lưu cho cơng trình có bố trí ngưỡng tiêu cách hợp lý để áp dụng thực tế nhằm hạ giá thành xây dựng cơng trình Những vấn đề nghiên cứu tiếp Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố thủy lực, kết cấu cơng trình tới an tồn cơng trình có lưu lượng đơn vị lớn, chênh lệch mực nước thượng lưu lớn 82 đặc biệt quan tâm đến vấn đề xói lở hạ lưu, cần nghiên cứu đầy đủ trường hợp mà cơng trình phải làm việc tương ứng với loại đất khác qua tìm giải pháp cơng trình phù hợp Nghiên cứu mơ hình tốn thích hợp để xác định đặc trưng dịng chảy qua cơng trình làm sở cho việc xác định kết cấu cơng trình hợp lý kết cấu tiêu hạ lưu cơng trình Sau đó, kết hợp nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm để có kết định lượng mang tính tổng qt tốn tiêu phịng xói hạ lưu cơng trình thủy lợi, thủy điện có lưu lượng đơn vị lớn, cột nước cao 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Hoàng Tư An - Thủy lực cơng trình Bài giảng cho cao học nghiên cứu sinh Đại học Thủy lợi – Hà Nội, 1999 Báo cáo kết thí nghiệm mơ hình thủy lực cơng trình thủy điện Hối Xn – Phịng Thí nghiệm trọng điểm Quốc Gia động lực học sông biển Bộ môn thủy công - Trường Đại học Thủy lợi – Giáo trình thủy công tập I tập II – NXB Nông nghiệp – Hà Nội, 1998 Bộ môn thủy lực - Trường Đại học Thủy lợi – Giáo trình thủy lực tập I tập II – Hà Nội, 1978 Nguyễn Cảnh Cầm – Thủy lực dòng chảy hở, NXB Nông nghiệp – Hà Nội, 1998 Nguyễn Văn Cung, Nguyễn Văn Đặng, Ngơ Trí Viềng – Cơng trình tháo lũ đầu mối hệ thống thủy lợi NXB Khoa học kỹ thuật – Hà Nội, 1977 Phan Sỹ Kỳ - Sự cố số cơng trình thủy lợi Việt Nam biện pháp phòng tránh – NXB Nông nghiệp – Hà Nội, 2000 Nguyễn Văn Mạo – Tính tốn thủy lực cơng trình tháo nước – Giáo trình dùng cho cao chọc ngành cơng trình, lớp chuyên đề sau đại học cán nghiên cứu tham khảo – Đại học Thủy lợi – Hà Nội, 2001 Nguyễn Phương Mậu – Một số vấn đề thiết kế cơng trình tháo nước – Bài giảng cao học nghiên cứu sinh ngành cơng trình thủy lợi – Đại học Thủy lợi – Hà Nội, 1998 10 Lưu Như Phú – Tính đường mặt nước cơng trình tràn có độ dốc đáy lớn – Tuyển tập cơng trình hội nghị học thủy toàn quốc lần thứ tư – Hội học Việt Nam, 1995 11 Phạm Ngọc Quý – Một số vấn đề tính tốn thủy lợi nối tiếp hạ lưu xói sau cơng trình thủy lợi – Bài giảng cao học nghiên cứu sinh ngành cơng trình thủy lợi – Đại học Thủy lợi – Hà nội, 2003 84 12 Phạm Ngọc Quý – Nối tiếp tiêu hạ lưu cơng trình tháo nước – Nhà xuất xây dựng – Hà Nội, 2003 13 Phạm Ngọc Q – Mơ hình tốn mơ hình vật lý cơng trình thủy lợi – Phần Mơ hình thủy lực cơng trình – Bài giảng cao học nghiên cứu sinh ngành cơng trình thủy lợi – Đại học Thủy lợi – Hà Nội, 1998 14 Quy phạm tính tốn thủy lực đập tràn QP-TL.C-8-76 – Vụ kỹ thuật – Bộ Thủy lợi, Hà Nội 1977 15 Sổ tay kỹ thuật thủy lợi NXB Nông nghiệp – Hà Nội, 1979 P.G Kixelep số tác giả - Sổ tay tính tốn thủy lực (bản dịch tiếng việt) NXB “MIR” Matxcơva 16 Trần Quốc Thưởng – Tình hình thủy lực đập Thác Huống sau sửa chữa đầu mối – Tuyển tập kết khoa học công nghệ 1994-1999 - Viện Khoa học Thủy lợi, 1999 17 Trần Quốc Thưởng – Nghiên cứu tính tốn thủy lực bậc nước thấp với ngưỡng phân tán – Tạp chí thủy lợi số 337 – Hà Nội tháng 12/2000 18 Hàn Quốc Trinh – Tuyển tập kết đề tài “Tiêu phịng chống xói cho cống vùng triều” Năm 1994 - 2001 19 Tuyển tập kết khoa học công nghệ 1994-1999 – Viện khoa học Thủy lợi Nhà xuất Nông nghiệp – Hà Nội, 1999 Tiếng Anh 20 D.C.J.D Hoyal, J.V Depinto, J.F Atkinson & S.W Taylor – Tubulent flow in smooth wall open channel – Journal of Hydraulic Research – Vol 33/1995 International Associatian for Hydraulic Research Delf – The Netherlands 21 D Husain, A.A Alhamina & Addel-Azim M.Negm – Length and Depth of hydraulic jump slopping channels-Journal of Hydraulic Research-Vol 32/1994 22 G.I Sukhomel – Những vấn đề thủy lực kênh hở cơng trình Kiev, 1969 85 23 Ir.A.Verworey – Mathermatical for Hydraulic Engineers and Hydrologits International Institute for Infrastructural, Hydraulic and Environmental Engineering Delt – The Netherlands 24 P Boreiu – Physical Models International Institute for Infrastructural, Hydraulic and Enviromental Engineering Delft – The Netherlands 25 R.I Nokes & G.O Hughes – Turbulent mixing in uniform channels of irregular channels – Journal of Hydraulic Research – Vol 32/1994 26 Willi H Hager, Markus Schwarlt, Oscal Jimener & M Hhanif Chandhry – Super critical flow near an abrupt wall deflection – Journal of Hydraulic Research – Vol 32/1994 27 Willi H.Hager – Hy Draulisc Jump and Stilling Basin – Kuwer Acadenmic Publisher – Dordrecht/Boston/London LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn tới thầy cô giáo Trường đại học Thủy Lợi, Phòng đào tạo Đại học sau Đại học, Trung tâm nghiên cứu Thủy lực - Phịng thí nghiệm trọng điểm Quốc gia động lực học sông biển giúp đỡ tác giả suốt thời gian học tập nghiên cứu trường Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Lê Văn Nghị vạch định hướng khoa học tận tình hướng dẫn tác giả suốt trình hoàn thành luận văn Xin cảm ơn anh chị em nhóm nghiên cứu thí nghiệm mơ hình thuỷ lực đập tràn Hồi Xuân giúp đỡ đóng góp nhiều ý kiến q báu cho việc hồn thành luận văn Cuối tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến người thân gia đình động viên tác giả suốt trình học tập hồn thành luận văn Trong khn khổ luận văn thạc sĩ, trình độ điều kiện thời gian có hạn nên luận văn khơng thể tránh khỏi tồn tại, khiếm khuyết, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp quý báu thầy cô, anh chị bạn bè đồng nghiệp Hà Nội, ngày 26 tháng 02 năm 2013 Tác giả Nguyễn Như Viên BẢN CAM KẾT Họ tên học viên: Nguyễn Như Viên Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy Tên đề tài luận văn: “Nghiên cứu ứng dụng thiết bị tiêu phụ cho cơng trình có hình thức tiêu đáy, ứng dụng cho tràn xả lũ Hồi Xuân” Tôi xin cam đoan đề tài luận văn tơi hồn tồn tơi làm Những kết nghiên cứu, tính tốn trung thực, không chép từ nguồn thông tin khác Nếu vi phạm tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật Khoa Nhà trường Hà Nội, ngày 26 tháng 02 năm 2013 Học viên cao học Nguyễn Như Viên ... LỢI U NGUYỄN NHƯ VIÊN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ TIÊU NĂNG PHỤ CHO CƠNG TRÌNH CĨ HÌNH THỨC TIÊU NĂNG ĐÁY, ỨNG DỤNG CHO TRÀN XẢ LŨ HỒI XUÂN Chuyên ngành : Xây dựng Cơng trình thủy Mã số : 60... Hà Nội Ngành học: Xây dựng cơng trình thủy Tên luận văn: Nghiên cứu ứng dụng thiết bị tiêu phụ cho cơng trình có hình thức tiêu đáy, ứng dụng cho tràn xả lũ Hồi Xuân Ngày nơi bảo vệ: 03/2013 tại,... cơng trình cần thiết có ý nghĩa mặt khoa học thực tiễn công tác thiết kế, xây dựng cơng trình Với lý kể tác giả chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu ứng dụng thiết bị tiêu phụ cho cơng trình có hình thức tiêu