Nghiên cứu đề xuất giải pháp tràn sự cố tự lật cho hồ chứa vừa và nhỏ tại việt nam

i LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ chuyên nghành xây dựng cơng trình thuỷ với đề tài “Nghiên cứu đề xuất giải pháp tràn cố tự lật cho hồ chứa vừa nhỏ Việt Nam” hoàn thành với cố gắng nỗ lực thân với giúp đỡ nhiệt tình Khoa Cơng trình, thầy giáo trường Đại học Thuỷ Lợi tạo điều kiện động viên giúp đỡ mặt Tác giả xin chân thành cảm ơn quan, đơn vị cá nhân nói Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn TS Hồ Sỹ Tâm trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ thời gian thực luận văn Sự thành cơng luận văn gắn liền với q trình giúp đỡ, động viên cổ vũ gia đình, bạn bè đồng nghiệp Tác giả xin chân thành cảm ơn Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, điều kiện thời gian có hạn nên khơng thể tránh khỏi khiếm khuyết, mong nhận ý kiến đóng góp quý báu thầy cô giáo, anh chị bạn bè đồng nghiệp Hà Nội, ngày 27 tháng 10 năm 2014 Tác giả Trịnh Duy Thanh ii LỜI CAM ĐOAN Tên Trịnh Duy Thanh, xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khoa học Tác giả Trịnh Duy Thanh iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ vi DANH MỤC BẢNG BIỂU x DANH MỤC BẢNG BIỂU x PHẦN MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ AN TOÀN HỒ CHỨA VỪA VÀ NHỎ TẠI VIỆT NAM VÀ GIẢI PHÁP AN TOÀN 1.1 Thực trạng an toàn hồ chứa nước Việt Nam 1.1.1 Thực trạng an toàn hồ chứa 1.1.2 Tình hình cố hồ chứa Việt Nam 1.2 Đặc điểm phân loại hồ chứa 10 1.2.1 Định nghĩa phân loại hồ chứa 10 1.2.2 Đặc điểm hồ chứa vừa nhỏ 14 1.3 Lũ vượt thiết kế, nguyên nhân giải pháp an toàn[10] .16 1.3.1 Lũ vượt tần xuất thiết kế 16 1.3.2 Tình hình nguyên nhân lũ vượt thiết kế 16 1.3.3 Một số biện pháp ứng xử với lũ vượt thiết kế 16 1.4 Khái quát tràn cố 18 1.4.1 Định nghĩa tràn cố 18 1.4.2 Tiêu chuẩn lũ tính tốn tràn cố 19 1.4.3 Các tiêu yêu cầu thiết kế tràn cố.[9] 20 1.5 Sự cần thiết vai trò tràn cố.[9] 24 1.6 Phân tích so sánh lựa chọn hình thức tràn cố cho hồ chứa vừa nhỏ .25 1.6.1 Tràn cố kiểu tràn Zíc zắc (labyrinth) [11] 25 1.6.2 Tràn cố kiểu tự [9] 27 1.6.3 Tràn cố kiểu nước tràn qua đỉnh đập đất gây vỡ [9] 28 iv 1.6.4 Tràn cố kiểu đập đất gây vỡ lượng thuốc nổ [9] 30 1.6.5 Tràn cố kiểu có cửa van [9] 32 1.6.6 Tràn cố kiểu có cửa van tự động [9] 32 1.6.7 Tràn cố kiểu gia tải nước gây vỡ đập đất [9] 33 1.6.8 Tràn cố kiểu dẫn xói gây vỡ đập đất [9] 34 1.6.9 Tràn cố tự lật (tràn cầu chì) [9] 35 1.6.10 Cơ sở đề xuất giải pháp tràn cố kiểu cầu chì cho hồ chứa vừa nhỏ 35 1.7 Kết luận chương 36 CHƯƠNG II TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRÀN TỰ LẬT CHO HỒ CHỨA VỪA VÀ NHỎ 37 2.1 Đặt vấn đề 37 2.2 Lựa chọn hình thức tràn tự lật cầu trì cho hồ chứa vừa nhỏ 38 2.3 Xây dựng hình dang kết cấu cho tràn 44 2.3.1 Giới thiệu tràn tự lật 44 2.3.2 Ngưỡng tràn 44 2.3.3 Các khối blog 46 2.3.4 Bể chứa khối blog 46 2.4 Nghiên cứu hình dạng khối tự lật bê tông cốt thép 46 2.4.1 Cơ sở lý thuyết tính tốn khả tự lật khối blog 46 2.4.2 Phương thức tính tốn 49 2.4.3 Nghiên cứu mối quan hệ cột nước tràn kích thước khối blog 55 2.4.4 Tính tốn thủy lực tràn tự lật 68 2.4.5 Tính tốn tiêu 72 2.5 Tính tốn điều tiết tràn tự lật .74 2.6 Chọn cấu tạo chi tiết 80 2.7 Tính tốn kinh tế 83 2.7.1 Mực nước lũ khống chế tự lật 84 2.7.2 Cao trình ngưỡng trước lật sau lật .84 2.7.3 Quy mô tràn tự lật 84 v 2.8 Lập quy trình vận hành tràn tự lật .85 2.9 Quy trình thiết kế tràn tự lật 85 2.10 Kết luận chương 88 CHƯƠNG III THIẾT KẾ TRÀN TỰ LẬT CHO HỒ CHỨA NƯỚC KHE LÀNG .89 3.1 Giới thiệu cơng trình[8] 89 3.1.1 Giới thiệu cơng trình 89 3.1.2 Các tài liệu tính toán thiết kế 92 3.2 Sự cần thiết có tràn cố 96 3.2.1 Đánh giá trạng cơng trình .96 3.2.2 Nhận xét đánh giá trạng cơng trình 103 3.2.3 Đưa giải pháp cơng trình cho hồ chứa nước Khe Làng 103 3.3 Lựa chọn vị trí tràn cố tự lật 104 3.4 Xác định kích thước quy mô tràn tự lật 106 3.5 Tính tốn thủy lực tràn 111 3.5.1 Trước tràn lật 111 3.5.2 Sau tràn lật 112 3.6 Tính tốn điều tiết lũ tràn tự lật tràn làm việc đồng thời 113 3.7 Tính tốn tiêu 113 3.8 Chọn cấu tạo chi tiết 115 3.9 Quy trình vận hành 118 CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 119 4.1 Kết đạt đề tài 119 4.2 Những tồn đề tài 119 4.3 Kiến nghị 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 PHỤ LỤC XÂY DỰNG MẶT CẮT CƠ BẢN TRÀN 122 PHỤ LỤC TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT LŨ TRÀN 126 vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Hình ảnh nước tràn qua đỉnh đập Hình 1.2 Hình ảnh sạt trượt mái thượng lưu Hình 1.3 Hình ảnh Hồ Móc Mít huyện Mơ Đức tỉnh Quảng Ngãi .9 Hình 1.4 Hình ảnh Vụ vỡ đập Ia Krel Hình 1.5: Đập Bê tơng trọng lực IaThul (Gia lai) .13 Hình 1.6: Đập đất Hồ Krơng Pách Thượng (Đăk Lăk) 13 Hình 1.7: Đập đá đổ bê tơng mặt 14 Hình 1.8: Dịng chảy tràn labyrinth 25 Hình 1.9: Mặt tràn labyrinth .26 Hình 1.10: Tràn cố kiểu tự .27 Hình 1.11: Tràn cố kiểu đập đất để gây vỡ 28 Hình 1.12 Tràn cố kiểu tự vỡ Hồ Nam Sơn – Triết Giang – Trung Quốc .30 Hình 2.1: Cấu tạo khối blog cầu chì theo cơng nghệ Pháp 39 Hình 2.2: Cắt ngang khối blog cầu chì theo cơng nghệ Pháp 39 Hình 2.3: Mặt bố trí khối blog cầu chì theo cơng nghệ Pháp 40 Hình 2.4: Mặt bố trí khối blog đặt liên tiếp 40 Hình 2.5: Cấu tạo tràn tự lật với khối blog bê tông đặt liên tiếp 41 Hình 2.6: Cắt dọc cắt ngang khối blog 41 Hình 2.7: Mặt bố trí khối blog phân khoang 42 Hình 2.8: Hình ảnh 3D khối bê tông tự lật .42 Hình 2.9: Cắt dọc cắt ngang khối blog 42 Hình 2.10: Ngưỡng tràn mặt cắt đỉnh rộng trước sau lật .45 Hình 2.11: Ngưỡng tràn mặt cắt thực dụng trước sau lật 46 Hình 2.13: Sơ đồ tính tốn khả tự lật khối blog có kết cấu bê tơng .47 Hình 2.14: Hình dang khối blog tổng qt tính tốn 50 Hình 2.15: Mặt Bằng khối blog tổng qt tính tốn .50 Hình 2.16: Mặt cắt theo hướng A-A .51 vii Hình 2.17: Mặt cắt theo hướng B-B .51 Hình 2.18: Cách chia nhỏ để tính thể tích khối blog 53 Hình 2.19: Bảng tính tốn cho trường hợp cụ thể .54 Hình 2.20: Chi tiết hình học dạng blog số 55 Hình 2.21: Mặt cắt A-A, B-B dạng blog số .55 Hình 2.22: Chi tiết hình học dạng blog số 57 Hình 2.23: Mặt cắt A-A, B-B dạng blog số .57 Hình 2.24: Chi tiết hình học dạng blog số 58 Hình 2.25: Mặt cắt A-A, B-B dạng blog số .59 Hình 2.26: Chi tiết hình học dạng blog số 60 Hình 2.27: Mặt cắt A-A, B-B dạng blog số .60 Hình 2.28: Các đường mối quan hệ cột nước h lật chiều cao khối blog với trường hợp bề dày làm rỗng khối khác cho khối blog dạng 62 Hình 2.29: Các đường mối quan hệ cột nước h lật chiều cao khối blog với trường hợp bề dày làm rỗng khối khác cho khối blog dạng 63 Hình 2.30: Các đường mối quan hệ cột nước h lật chiều cao khối blog với trường hợp bề dày làm rỗng khối khác cho khối blog dạng 64 Hình 2.31: Các đường mối quan hệ cột nước h lật chiều cao khối blog với trường hợp bề dày làm rỗng khối khác cho khối blog dạng 65 Hình 2.32: Các đường mối quan hệ cột nước h lật trọng lượng thân khối blog a=0 .66 Hình 2.33: Các đường mối quan hệ cột nước h lật trọng lượng thân khối blog a=0,2*H 66 Hình 2.34: Các đường mối quan hệ cột nước h lật trọng lượng thân khối blog a=0,4*H 67 Hình 2.35: Các đường mối quan hệ cột nước h lật trọng lượng thân khối blog a=0,6*H 67 Hình 2.36: Sơ đồ tính tốn thủy lực trước lật với khối blog bê tơng cốt thép 69 Hình 2.37: Sơ đồ tính tốn thủy lực sau lật với ngưỡng thực dụng .70 viii Hình 2.38: Sơ đồ tính tốn thủy lực sau lật với ngưỡng đỉnh rộng chảy tự 71 Hình 2.39: Sơ đồ tính tốn thủy lực sau lật với ngưỡng đỉnh rộng chảy ngập .72 Hình 2.40: Sơ đồ xác định kích thước bể tiêu .73 Hình 2.41: Sơ đồ khối chương trình .79 Hình 2.42: Cấu tạo đỉnh ngưỡng blog xắp xếp liên tiếp 80 Hình 2.43: Cắt dọc đỉnh ngưỡng blog xắp xếp liên tiếp 80 Hình 2.44: Cắt ngang đỉnh ngưỡng blog xắp xếp liên tiếp .81 Hình 2.45: Cấu tạo đỉnh ngưỡng blog xắp xếp riêng biệt khoang 81 Hình 2.46: Cắt dọc đỉnh ngưỡng blog xếp riêng khoang 81 Hình 2.47: Cắt ngang đỉnh ngưỡng blog xếp riêng khoang một82 Hình 2.48: Chi tiết cấu tạo đầy đủ cho khối blog đặt ngưỡng 82 Hình 2.49: Cắt ngang chi tiết khối blog 83 Hình 2.50: Cắt ngang chi tiết bể chứa khối blog .83 Hình 2.51: Quy trình thiết kế tràn tự lật cho cơng trình 86 Hình 2.52: Quy trình thiết kế tràn tự lật cho cơng trình sửa chữa nâng cấp 87 Hình 3.1: Sơ đồ bố trí đầu mối cơng trình hồ chứa nước Khe Làng 90 Hình 3.2: Hiện trạng đỉnh đập hồ 97 Hình 3.3: Hiện trạng mái thượng lưu .97 Hình 3.4: Hiện trạng mái hạ lưu .98 Hình 3.5: Hiện trạng tràn xả lũ .99 Hình 3.6: Bình đồ trạng tràn xả lũ hồ chứa nước Khe Làng 100 Hình 3.7: Hiện trạng cống lấy nước 101 Hình 3.8: Vị trí tràn cố tự lật hồ chứa nước Khe Làng 105 Hình 3.9: Chi tiết khối blog tràn tự lật hồ khe làng 107 Hình 3.10: Cắt dọc, cắt ngang khối blog 108 Hình 3.11: Cắt ngang tràn tự lật cho hồ chứa nước Khe Làng 109 Hình 3.12: Cắt dọc khoang tràn tự lật 110 Hình 3.13: Sơ đồ tính toán thủy lực tràn trước thời điểm lật 111 Hình 3.14: Sơ đồ tín.h tốn thủy lực tràn sau lật 112 ix Hình 3.15: Cắt ngang ngưỡng tràn 116 Hình 3.16: Mặt ngưỡng tràn 116 Hình 3.17: Cắt ngang rãnh phân khối blog 117 Hình 3.18: Chi tiết mơ hình khối tự lật 117 Hình 3.19: Cắt dọc cắt dọc, ngang khối blog 117 Hình 3.20: Chi tiết doăng cao su củ tỏi 118 Hình 3.21: Cắt dọc bể tiêu 118 x DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Mực nước vượt thiết kế số hồ chứa tháng 11, 12 năm 1999 Bảng 1.2 Tần suất lũ tính tốn thiết kế tràn cố đầu mối hồ chứa nước 20 Bảng 1.3 So sánh khác tràn tràn cố 21 Bảng 3.1 Các thông số Hồ chứa Khe Làng 90 Bảng 3.2: Đặc trưng địa hình 92 Bảng 3.3: tiêu lý lớp đất 94 Bảng 3.4: Nhiệt độ khơng khí 95 Bảng 3.5: Độ ẩm tương đối khơng khí (%) 95 Bảng 3.6: Lượng bốc trung bình tháng năm (mm) 96 Bảng 3.7: Tốc độ gió trung bình nhiều năm (m/s) 96 Bảng 3.8: Vận tốc gió ứng với tần suất thiết kế 96 Bảng 3.9: Tổng hợp kết tính tốn khả tháo tràn trạng 101 Bảng 3.10: Bảng tổng hợp kết tính toán khả tháo tràn tràn tự lật tràn làm việc đồng thời .113 Bảng 3.11: Tính tốn h h dốc sau tràn 115 ... toàn hồ chứa vừa nhỏ Việt Nam II Mục đích đề tài Đánh giá tổng quan nguyên nhân an toàn hồ chứa vừa nhỏ Việt Nam tầm quan trọng tràn cố Đề xuất giải pháp tràn cố tự lật đảm bảo an toàn hồ chứa vừa. .. TOÀN HỒ CHỨA VỪA VÀ NHỎ TẠI VIỆT NAM VÀ GIẢI PHÁP AN TOÀN 1.1 Thực trạng an toàn hồ chứa nước Việt Nam 1.1.1 Thực trạng an toàn hồ chứa 1.1.2 Tình hình cố hồ chứa Việt Nam. .. thể cho hồ cần xem xét, phân tích, đánh giá điều kiện đặc điểm hồ cho phù hợp kinh tế Trong luận văn tác gải muốn đề xuất áp dụng tràn cố tự lật cho hồ chứa vừa nhỏ Tràn cố tự lật chưa nghiên cứu