Nghiên cứu hiện trạng xói cục bộ sau các cống vùng triều của tỉnh nghệ an và các giải pháp khắc phục

LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập nghiên cứu trường Đại học Thủy lợi với giúp đỡ quý báu thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp gia đình nỗ lực thân đến tơi hồn thành luận văn thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành Quản lý xây dựng đề tài "Nghiên cứu trạng xói cục sau cống vùng triều tỉnh Nghệ An giải pháp khắc phục" Trước hết, xin chân thành cảm ơn thầy cô trường Đại học Thủy lợi đặc biệt thầy khoa Cơng trình nhiệt tình giảng dạy, tạo điều kiện tốt cho tơi suốt thời gian học tập, nghiên cứu trường Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo GS.TS Phạm Ngọc Quý thầy giáo PGS.TS Đỗ Tất Túc hướng dẫn tận tình giúp tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Đồng thời, xin cảm ơn ban lãnh đạo anh, chị ban quản hệ thống Bắc Nghệ An tạo điều kiện cho thu thập liệu, để thực luận văn Tôi xin gửi lời cảm đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp người hỗ trợ, chia sẻ, động viên suốt trình học tập, nghiên cứu thực luận văn Do trình độ, kinh nghiệm thời gian nghiên cứu hạn chế nên luận văn khó tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, tơi mong nhận ý kiến đóng góp quý báu thầy cô bạn bè Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng8 năm 2013 Tác giả luận văn Bạch Thị Thúy Hoa LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn sản phẩm nghiên cứu riêng cá nhân Các số liệu kết luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố tất cơng trình nghiên cứu trước Tất trích dẫn ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, tháng năm 2013 Tác giả luận văn Bạch Thị Thúy Hoa MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN CHUNG VỀ XÓI SAU CỐNG 1.1 Khái niệm chung xói lở hạ lưu cơng trình 1.1.1 Khái quát chung tiêu 1.1.2 Các hình thức tiêu 1.1.3 Nghiên cứu xói cục hạ lưu cơng trình 1.2 Đặc điểm cống vùng triều .10 1.2.1 Đặc điểm cống vùng triều 10 1.2.2 Các dạng đặc trưng xói hạ lưu cống vùng triều 12 1.3 Tổng quan chung tình hình thiết kế kết cấu tiêu cống vùng triều 13 1.4 Những kết nghiên cứu xói nước nước .15 1.4.1 Những kết nghiên cứu xói ngồi nước 15 1.4.2 Những kết nghiên cứu xói nước 21 CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG XÓI SAU CÁC CỐNG TỈNH NGHỆ AN 25 2.1 Điều kiện tự nhiên dân sinh kinh tế tỉnh Nghệ An .25 2.1.1 Điều kiện tự nhiên 25 2.1.2 Tình hình kinh tế xã hội 26 2.1.3 Tình hình thiên tai .27 2.2 Hiện trạng xói phân loại xói sau cống vùng triều tỉnh Nghệ An 30 2.2.1 Hiện trạng cống vùng triều tỉnh Nghệ An 30 2.2.2 Phân loại hình thức xói sau cống vùng triều 31 2.3 Đánh giá xói sau cống vùng triều 33 2.3.1 Đánh giá thực tế số cống bị xói lở bất lợi 33 2.3.2 Đánh giá nguyên nhân giải pháp khắc phục .36 2.3.3 Biện pháp khắc phục: 43 2.3.4 Các vấn đề tồn hướng giải 44 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG XÓI HẠ LƯU 45 CỐNG VÙNG TRIỀU 45 3.1 Phân tích đặc thù cống vùng triều tỉnh Nghệ An 45 3.1.1 Đặc điểm thủy triều 45 3.1.2 Đặc điểm địa chất .46 3.1.3 Đặc điểm kết cấu cống 47 3.2 Nguyên tắc chung giải pháp phịng chống xói .48 3.2.1 Giải pháp chống xói phải xuất phát từ nguyên nhân gây xói .48 3.2.2 Tăng cường gia cố, bảo vệ hạ lưu cống 50 3.2.3 Rà soát, bổ sung, thay đổi quy trình vận hành .50 3.3 Các giải pháp phịng chống xói 51 3.3.1 Các giải pháp cơng trình 51 3.3.2 Các giải pháp phi cơng trình .64 CHƯƠNG LỰA CHỌN GIẢI PHÁP PHỊNG CHỐNG XĨI .66 CHO CỐNG DIỄN THÀNH 66 4.1Giới thiệu chung cơng trình 66 4.1.1 Vị trí cơng trình 66 4.1.2 Nhiệm vụ cơng trình 66 4.1.3 Các tiêu thiết kế trước cống Diễn Thành 67 4.1.4 Quy mơ cơng trình: 67 4.2 Quá trình xây dựng trạng cống Diễn Thành 68 4.2.1 Tiêu năng, phịng xói 68 4.2.2 Kênh dẫn thượng hạ lưu cống: .68 4.2.3 Đánh giá trạng cống: 70 4.3 Phân tích trạng đề xuất phương án phịng chống xói 71 4.3.1 Sự cần thiết phải khắc phục xói .71 4.3.2Các phương án phịng chống xói cho cống Diễn Thành 72 4.4 Chọn phương án phòng chống xói cho cống Diễn Thành 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ tính tốn độ sâu đào bể tiêu Hình 1.2: Sơ đồ tính tốn chiều cao tường tiêu Hình 1.3: Sơ đồ tính tốn bể tường kết hợp Hình 1.4: Bể tiêu kiểu III Hình 1.5: Bể tiêu kiểu II Hình 1.6: Sơ đồ tính tốn tiêu mặt Hình 1.7: Sơ đồ cống hố xói 11 Hình 1.8: Hình thành hố xói sau bể tiêu 13 Hình 1.9: Sơ đồ tính tốn đập xả mặt kết hợp xả đáy 16 Hình 1.10: Đường quan hệ chiều sâu hố xói mực nước hạ lưu đập xả mặt kết hợp xả đáy 16 Hình 1.11: Sơ đồ tính tốn xói sau tràn qua đập có cột nước tràn tự 17 Hình 1.12: Đường quan hệ tính tốn theo cơng thức 19 đo đạc thực nghiệm 17 Hình 1.13: Hố xói sau cơng trình có mái dốc 18 Hình 1.14: Đường quan hệ Arun Goel dung tích hố xói chiều sâu mực nước hạ lưu 20 Hình 2.1: Bình đồ vị trí cống vùng triều tỉnh Nghệ An 29 Hình 2.2: Đồ thị biểu diễn loại cống cơng trình thuỷ lợi Nghệ An 30 Hình 2.3: Đồ thị biểu diễn phân loại cống vùng triều theo trạng sử dụng 30 Hình 2.4: Cắt dọc cống Rào Đừng 34 Hình 2.5: Ảnh hưởng dịng thấm đến xói lở hạ lưu cơng trình 37 Hình 2.6:.Dịng chảy ngoằn ngoèo sau cống 38 Hình 2.7: Dịng chảy sau cống 40 Hình 2.8: Ảnh hưởng độ mở cửa van 42 Hình 2.9: Khắc phục xói sau cống 43 Hình 3.1: Các dạng đường thuỷ triều tỉnh Nghệ An 45 Hình 3.2: Mặt cắt địa chất cống vùng triêu 46 Hình 3.3: Mặt cắt dọc cống 47 Hình 3.4: Cửa van mở chưa hết - gây lệch dòng chảy 49 Hình 3.5: Kích thước bể tiêu khơng đảm bảo 51 Hình 3.6: Kích thước bể tiêu đảm bảo 51 Hình 3.7: Bể tiêu cũ 59 Hình 3.8: Bể tiêu sau tăng chiều dài 59 Hình 3.9: Cửa van cung cống Rào Đừng 60 Hình 3.10: Sửa đổi kết cấu đáy cống- cửa van mở hết 63 Hình 3.11: Hệ thống phịng xói liên hồn 63 Hình 4.1 Vị trí cống Diễn Thành trạng nhìn từ Google Earth 69 Hình 4.2 Thượng lưu cống Diễn Thành 70 Hình 4.3 Mặt bằng, thượng lưu cống 69 Hình 4.4:Cắt dọc trạng cống Diễn Thành 71 Hình 4.5: Sơ đồ tính tốn tiêu cho cống Diễn Thành 74 Hình 4.6: Phương án tiêu phịng xói thứ hai 78 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Tình hình xói lở số cống vùng triều 13 Bảng 2.1: Hình thức trạng cống vùng triều tỉnh nghệ An 31 Bảng 2.2: Phân loại theo hình thức xói 32 Bảng 2.3: Phân loại theo chức năng, nhệm vụ,cấp cơng trình 32 Bảng 2.4: Phân loại theo hình thức, tiêu năng, cửa van 33 Bảng 2.5: Bảng tính tốn xói cho cống Diễn Thủy 34 Bảng 2.6: Bảng tính tốn xói cho cống Rào Đừng 35 Bảng 2.7: Bảng tính tốn xói cho cống Hói Cống 36 Bảng 3.1: Bảng tính tiêu trước xói hạ lưu 52 Bảng 3.2: Bảng tính tiêu sau xói hạ lưu 52 Bảng 4.1: Tính toán tiêu theo thiết kế theo trạng 70 Bảng 4.2: Bảng tính chiều sâu nước h1 74 Bảng 4.3: Bảng tính chiều sâu nước h2 75 Bảng 4.4: Tính h1với dgt=1,69 m 76 Bảng 4.5 Tính h2 với dgt=1,69 m 76 Bảng 4.6 So sánh kết tính kích thước bể 77 MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Trong năm qua công tác đầu tư xây dựng lĩnh vực nông nghiệp phát triển nông thôn Đảng, Nhà nước đặc biệt quan tâm, ưu tiên Nhờ hàng loạt cơng trình Thủy Lợi đầu tư xây dựng có bước tiến vượt bậc kỹ thuật Tuy nhiên đặc thù dòng chảy, nước chảy qua cơng trình tháo thường dịng chảy xiết có lưu tốc lớn, có lượng thừa lớn chảy xuống hạ lưu làm xói lở cơng trình Đây vấn đề nhiều chuyên gia ngành thủy lợi dày công nghiên cứu thực tế tồn chưa giải triệt để Trên vùng đất Nghệ An có bờ biển dài 200km, đặc biệt cửa sông có ảnh hưởng triều Các cống vùng triều hầu hết làm nhiệm vụ tiêu úng tiêu lũ, ngăn mặn, giữ Các cống xây dựng từ lâu xây dựng phát huy hiệu tốt Tuy nhiên qua khảo sát trạng cống vùng triều cho thấy vấn đề tiêu có nhiều tồn cần khắc phục Ví dụ: cống Diễn Thành, Diễn Thụy, Nghi Quang, Hói Cống…Các cống bị xói lở mạnh phần tiêu đặc biệt cống Diễn Thành, Hói Cống Để bảo đảm yêu cầu chống xói cho hạ lưu cống vùng triều nhằm tăng ổn định cho cơng trình vấn đề thiết đặt phải có tài liệu mang tính chất nghiên cứu, hướng dẫn thiết kế nhằm khắc phục tình trạng II Mục đích đề tài Đánh giá trạng cơng trình đập dâng tràn tượng xói hạ lưu cống vùng triều Nghệ An Đưa biện pháp khắc phục tượng xói, biện pháp cơng trình để giảm thiểu tượng xói III Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Tiếp cận tổng hợp: Tổng quan tình hình xây dựng cống vùng triều Nghệ An, yếu tố ảnh hưởng đến xói lở tiêu sau cống Tiếp cận kế thừa: Các kinh nghiệm phương pháp tính tốn xác định thơng số xói lở hạ lưu cống nghiên cứu trước tham khảo luận văn Phương pháp nghiên cứu lý luận: Các lý thuyết q trình xói hình thức xói nghiên cứu cách đầy đủ Phân tích kết nghiên cứu có liên quan vấn đề xói hạ lưu cống Phương pháp so sánh thực tế: Thống kê cống vùng triều xuất hiện tượng xói hạ lưu Phân tích ngun nhân chất gây xói Phương pháp điều tra: Khảo sát, điều tra đánh giá cống vùng triều tỉnh Nghệ An nhằm phát quy luật tượng xói IV Kết dự kiến đạt - Phân tích rõ sỏ nghiên cứu lý thuyết nêu định hướng giải pháp phịng chống xói - Sử dụng kết nghiên cứu tài liệu thiết kế trạng để thiết kế cho cơng trình Cống Diễn Thành, Diễn Châu,Nghệ An - Kết luận kiến nghị V Nội dung luận văn: Ngoài phần mở đầu khẳng định tính cấp thiết đề tài, mục tiêu cần đạt thực đề tài, cách tiếp cận phương pháp thực để đạt mục tiêu Ngồi phần mở đầu, phần kết thúc phần phụ lục, danh mục tài liệu tham khảo, nội dung luận văn gồm chương CHƯƠNG TỔNG QUAN CHUNG VỀ XĨI SAU CỐNG 1.1 Khái niệm chung xói lở hạ lưu cơng trình 1.1.1 Khái qt chung tiêu Là tìm biện pháp làm tiêu hao tồn hay phần lượng thừa dòng chảy từ thượng lưu hạ lưu qua cơng trình sơng, kênh, điều chỉnh lại phân bố lưu tốc làm giảm mạch động dòng chảy trở trạng thái tự nhiên đoạn ngắn nhất, rút ngắn đoạn gia cố hạ lưu cơng trình Các hình thức tiêu thường áp dụng là: Tiêu đáy với hình thức đào bể, xây tường bể tường kết hợp; tiêu mặt; tiêu phóng xa số hình thức tiêu đặc biệt Về lưu lượng tính tiêu số nước giới lấy lưu lượng ứng với tần suất thiết kế đập tràn, số nước lấy với tần suất cụ thể Ở Việt Nam chưa có quy định lưu lượng tính tiêu Về lý thuyết lưu lượng tính tiêu lưu lượng tạo lượng thừa lớn Tuy nhiên chế tiêu hao lượng dư hạ lưu phức tạp nên tính tốn theo tiêu chuẩn tiêu hao hết lượng dư trường hợp 1.1.2 Các hình thức tiêu 1.1.2.1 Tiêu dòng đáy: a Nguyên lý chung: Tiêu dịng đáy hình thức lợi dụng nội ma sát để tiêu hao lượng thừa Tức tìm biện pháp cơng trình cho tồn lượng thừa bị tiêu hao nước nhảy ngập với hệ số ngập σ = 1,05-:-1,1 Nhóm giải pháp gồm: đào bể, xây tường bể tường kết hợp Ngoài ta kết hợp với số thiết bị tiêu phụ mố nhám, dầm tiêu năng, tường hướng dòng, thay đổi độ dốc bể cho phù hợp với mực nước hạ lưu Tiêu đáy phù hợp với cơng trình tháo có cột nước thấp địa chất yếu, mực nước hạ lưu thay đổi b Xác định độ sâu đào bể: ... vị trí cống vùng triều tỉnh Nghệ An m la 30 2.2 Hiện trạng xói phân loại xói sau cống vùng triều tỉnh Nghệ An 2.2.1 Hiện trạng cống vùng triều tỉnh Nghệ An Toàn tỉnh Nghệ An có khoảng 271 cống. .. 2.2 Hiện trạng xói phân loại xói sau cống vùng triều tỉnh Nghệ An 30 2.2.1 Hiện trạng cống vùng triều tỉnh Nghệ An 30 2.2.2 Phân loại hình thức xói sau cống vùng triều 31 2.3 Đánh giá xói. .. mang tính chất nghiên cứu, hướng dẫn thiết kế nhằm khắc phục tình trạng II Mục đích đề tài Đánh giá trạng cơng trình đập dâng tràn tượng xói hạ lưu cống vùng triều Nghệ An Đưa biện pháp khắc phục