Nghiên cứu thực nghiệm chọn giải pháp dẫn dòng thi công công trình thủy điện đăkđrinh

Trường Đại học Thuỷ lợi Luận văn thạc sĩ LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy với đề tài: “Nghiên cứu thực nghiệm chọn giải pháp dẫn dịng thi cơng Cơng trình thủy điện Đắkđrinh ” đã hồn thành với giúp đỡ tận tình Thầy giáo , Cơ giáo Khoa Cơng trình, Khoa sau đại học, bạn bè đồng nghiệp Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Trần Quốc Thưởng, người dành nhiều tâm huyết, tận tình hướng dẫn, bảo cho tác giả trình thực luận văn Với tình cảm chân thành , tác giả xin trân trọng cảm ơn Viện Kỹ thuật tài nguyên nước, tạo điều kiện cho tác giả thời gian suốt trình học tập thực luận văn tốt nghiệp Sau cùng, tác giả xin cảm ơn Gia đình, Bạn bè & Đồng nghiệp đã có đóng góp quý báu, động viên vật chất tinh thần để tác giả hồn thành luận văn Tuy có cố gắng định, thời gian trình độ cịn nhiều hạn chế, luận văn cịn nhiều thiếu sót Tác giả kính mong Thầy giáo, Cơ giáo, Bạn bè & Đồng nghiệp góp ý để tác giả tiếp tục học tập nghiên cứu hồn thiện đề tài Hà Nội, tháng 02 năm 2011 Học viên Vũ Đức Hạnh Học viên: Vũ Đức Hạnh Lớp: 16C2 Trường Đại học Thuỷ lợi Luận văn thạc sĩ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CƠNG TÁC DẪN DỊNG THI CÔNG .6 T T 1.1 Tổng quan dẫn dịng thi cơng cơng trình đầu mối thuỷ lợi, thuỷ điện T T 1.1.1 Đặc điểm cơng trình thủy lợi T T 1.1.2 Nhiệm vụ dẫn dòng T T 1.1.3 Các tài liệu phục vụ thiết kế dẫn dòng T T 1.1.4 Trình tự thiết kế dẫn dòng T T 1.2 Các phương pháp dẫn dòng T T 1.2.1 Phương pháp đắp đê quai ngăn dòng đợt T T 1.2.2 Phương pháp đắp đê quai ngăn dòng nhiều đợt 15 T T 1.2.3 Một số phương pháp dẫn dòng đặc biệt khác 19 T T 1.2.4 Các phương pháp dẫn dòng kết hợp 21 T T 1.3 Tính tốn lựa chọn thơng số dẫn dịng thi cơng 30 T T 1.3.1 Chọn lưu lượng dẫn dòng thiết kế 30 T T 1.3.2 Chọn tần suất thiết kế dẫn dòng 31 T T 1.3.3 Chọn thời đoạn dẫn dòng 32 T T 1.3.4 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng 32 T T 1.3.5 Những học kinh nghiệm chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng 33 T T CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN ĐĂKĐRINH T T .34 2.1 Giới thiệu chung cơng trình 34 T T 2.2 Nhiệm vụ quy mô cấp công trình 34 T T 2.2.1 Nhiệm vụ 34 T T 2.2.2 Quy mô cấp công trình 35 T T 2.3 Các thơng số cơng trình 35 T T Nhà máy thủy điện 38 T T 2.4 Công tác dẫn dịng cơng trình thuỷ điện Đăkđrinh 39 T T 2.4.1 Tần suất, thời đoạn lưu lượng dẫn dịng thi cơng 39 T T 2.4.2 Thơng số sơ đồ dẫn dịng 41 T T 2.4.3 Tính tốn thủy lực cho giai đoạn dẫn dòng 42 T T 2.4.4 Các thơng số cơng trình dẫn dòng 42 T Học viên: Vũ Đức Hạnh T Lớp: 16C2 Trường Đại học Thuỷ lợi Luận văn thạc sĩ 2.4.5 Tính tốn qua cống dẫn dịng 45 T T 2.4.6 Dẫn dịng thi cơng qua cống kết hợp với đập bê tông xây dở 48 T T 2.4.7 Hạng mục dẫn dịng thi cơng 57 T T 2.5 Các giai đoạn xây dựng 59 T T 2.5.1 Năm chuẩn bị 59 T T 2.5.2 Năm thi công thứ 59 T T 2.5.3 Năm thi công thứ 59 T T 2.5.4 Năm thi công thứ 60 T T 2.5.5 Năm thi công thứ 61 T T 2.5.6 Năm thi công thứ 61 T T CHƯƠNG3 MƠ HÌNH HỐ VÀ XÂY DỰNG MƠ HÌNH 64 T T 3.1 Công thức tiêu chuẩn áp dụng 64 T T 3.1.1 Tiêu chuẩn tương tự 64 T T 3.2 Thiết kế mơ hình 66 T T 3.2.1 Mơ hình cống dẫn dịng 66 T T 3.2.2 Dẫn dịng thi cơng qua cống đập tràn xây dở cao trình ∇336,00 mùa lũ T năm xây dựng thứ ba (2011) 69 T 3.2.3 Dẫn dịng thi cơng qua cống đập tràn xây dở cao trình ∇385,50 T 381,00 mùa lũ năm xây dựng thứ tư (2012) 70 T 3.3 Xây dựng mơ hình 70 T T 3.3.1 Kích thước mơ hình 70 T T 3.3.2 Vật liệu xây dựng chế tạo mơ hình 71 T T 3.3.3 Bố trí mặt cắt đo đạc mơ hình 71 T T 3.4 Nội dung thí nghiệm dẫn dịng 80 T T 3.4.1 Thí nghiệm cho riêng cống 80 T T 3.4.2.Thí nghiệm xả kết hợp cống + tràn xây dở mùa lũ 2011 81 T T 3.4.3Thí nghiệm xả kết hợp cống + tràn xây dở mùa lũ 2012 81 T T CHƯƠNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM MƠ HÌNH DẪN DỊNG .83 T T A/ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM PHƯƠNG ÁN 83 T T 4.1 Sơ đồ dẫn dịng phương án thí nghiệm 83 T Học viên: Vũ Đức Hạnh T Lớp: 16C2 Trường Đại học Thuỷ lợi Luận văn thạc sĩ 4.2 Thí nghiệm xả riêng qua cống dẫn dịng 83 T T 4.3 Thí nghiệm xả kết hợp cống đập TXD cao trình 336m 85 T T 4.3.1 Mơ tả tình hình thủy lực 85 T T 4.3.2 Trạng thái chảy cống dẫn dòng 85 T T 4.3.3 Lưu tốc cống mặt đập tràn xây dở 86 T T 4.3.4 Áp suất cống mặt đập tràn xây dở 87 T T 4.4 Thí nghiệm xả kết hợp cống + đập tràn xây dở cao trình +385,5m 87 T T 4.4.1 Mơ tả tình hình thuỷ lực 87 T T 4.4.2 Trạng thái chảy cống dẫn dòng 88 T T 4.4.3 Lưu tốc mặt đập tràn xây dở mũi phun cống dẫn dòng 89 T T 4.4.4 Áp suất cống mặt đập tràn xây dở 89 T T 4.5 Đánh giá dẫn dòng phương án 89 T T 4.5.1 Nhận xét 89 T T 4.5.2 Kết luận 91 T T B/ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM PHƯƠNG ÁN 91 T T 4.6 Những thay đổi so với PA1 91 T T 4.7 Thí nghiệm xả kết hợp cống đập TXD ∇336m: 94 T T 4.7.1 Mô tả tình hình thủy lực 94 T T 4.7.2 Trạng thái chảy cống dẫn dòng 95 T T 4.7.3 Lưu tốc cống mặt đập tràn xây dở 95 T T 4.7.4 Áp suất cống mặt đập tràn xây dở 95 T T 4.8 Thí nghiệm xả kết hợp cống + đập tràn xây dở ∇381m 96 T T 4.8.1 Mơ tả tình hình thuỷ lực 96 T T 4.8.2 Khả xả qua đập xây dở cao trình 381m 96 T T 4.8.3 Lưu tốc mặt đập tràn xây dở mũi phun cống dẫn dòng 97 T T 4.8.4 Áp suất cống mặt đập tràn xây dở 97 T T 4.9 So sánh thơng số dẫn dịng hai phương án 97 T T 4.9.1 Về khả xả: 97 T T 4.9.2 Về mực nước hồ 98 T T 4.9.3 Về mực nước lưu tốc điểm quan tâm: 98 T Học viên: Vũ Đức Hạnh T Lớp: 16C2 Trường Đại học Thuỷ lợi Luận văn thạc sĩ 4.9.4 Về áp suất cống: 99 T T 4.10 Kết luận chương 99 T T CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 101 T T 5.1 Kết luận 101 T T 5.2 Các tồn kiến nghị 102 T T 5.2.1 Các tồn 102 T T 5.2.2 kiến nghị 102 T T TÀI LIỆU THAM KHẢO .102 T T Phụ lục kết thí nghiệm dẫn dịng qua đập tràn xây dở PA1 104 T T Phụ lục kết thí nghiệm dẫn dịng qua đập tràn xây dở PA2 108 T T Hình ảnh thí nghiệm dẫn dịng 112 T Học viên: Vũ Đức Hạnh T Lớp: 16C2 Trường Đại học Thuỷ lợi Luận văn thạc sĩ Chương TỔNG QUAN VỀ CƠNG TÁC DẪN DỊNG THI CƠNG 1.1 Tổng quan dẫn dịng thi cơng cơng trình đầu mối thuỷ lợi, thuỷ điện Dẫn dịng thi cơng công tác quan trọng xây dựng cơng trình thuỷ lợi Xác định biện pháp dẫn dịng thi cơng hợp lý đảm bảo cho cơng tác thi cơng cơng trình tiến độ, an tồn giảm giá thành xây dựng Dẫn dịng thi cơng mùa kiệt lưu lượng nhỏ, dòng chảy thường dẫn qua lịng sơng thu hẹp, qua kênh Về mùa lũ dẫn dịng qua cống, kênh… Đó với cơng trình nhỏ Gần nước ta xây dựng nhiều cơng trình thuỷ lợi, thuỷ điện lớn : Sê San 3, Sê San 4, Bản vẽ, Tuyên Quang, Cửa Đạt… Nếu theo sơ đồ dẫn dịng thơng thường qui mơ cơng trình dẫn dịng lớn tốn nhiều kinh phí Do đó, lựa chọn sơ đồ xả lũ dẫn dịng thi cơng kết hợp qua cống đập tràn xây dở giảm đáng kể kinh phí xây dựng cơng trình dẫn dịng cơng trình Tuy nhiên, chế độ thuỷ lực xả lũ thi cơng qua cơng trình phức tạp, cần tính tốn hết yếu tố thuỷ lực ảnh hưởng đến cơng trình thường thơng qua thí nghiệm mơ hình thuỷ lực để đưa biện pháp hạn chế bất lợi dịng chảy, kiểm định thơng số tính tốn đảm bảo tính hiệu cao cơng trình dẫn dịng cơng trình 1.1.1 Đặc điểm cơng trình thủy lợi - Xây dựng sông suối, kênh rạch bãi bồi nên thi công thường chịu ảnh hưởng bất lợi nước mặt, nước ngầm, nước mưa ; - Khối lượng cơng trình lớn, thời gian thi cơng kéo dài, điều kiện thi cơng, địa hình, địa chất khơng thuận lợi; - Tuyệt đại đa số dùng vật liệu địa phương, vật liệu chỗ; - Q trình thi cơng địi hỏi hố móng khơ phải đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp dòng chảy hạ lưu 1.1.2 Nhiệm vụ dẫn dòng - Đắp đê quai bao quanh hố móng, bơm cạn nước tiến hành nạo vét, xử lý xây móng cơng trình; Học viên: Vũ Đức Hạnh Lớp: 16C2 Trường Đại học Thuỷ lợi Luận văn thạc sĩ - Dẫn nước sông từ thượng lưu hạ lưu qua công trình dẫn dịng xây dựng xong trước ngăn dòng 1.1.3 Các tài liệu phục vụ thiết kế dẫn dịng - Hồ sơ thiết kế cơng trình; - Tài liệu thủy văn, địa hình, địa chất địa chất thủy văn khu vực; - Năng lực đơn vị thi cơng; - Tình hình sử dụng nước phục vụ dân sinh, vận tải thủy ngành kinh tế 1.1.4 Trình tự thiết kế dẫn dịng - Tập hợp nghiên cứu tài liệu bản; - Đề xuất chọn phương pháp dẫn dòng; - Xác định lưu lượng thiết kế dẫn dòng; - Tính tốn thiết kế cơng trình dẫn dịng; 1.2 Các phương pháp dẫn dòng 1.2.1 Phương pháp đắp đê quai ngăn dòng đợt Đắp đê quai ngăn dòng đợt đắp đê quai lần ngăn tồn lịng sơng, dịng chảy dẫn hạ lưu qua cơng trình tháo nước tạm thời lâu dài gọi cơng trình dẫn dịng Phương pháp thường áp dụng xây dựng công trình nhỏ, lịng sơng hẹp Trong đó, cơng trình dẫn dòng thường sử dụng máng, kênh, nen, cống, tràn tạm 1.2.1.1 Dẫn dòng qua máng a) Sơ đồ: a) b) Hình 1.1: Sơ đồ dẫn dịng qua máng a) Mặt b) Mặt cắt dọc máng Máng; Cơng trình chính; Đê quai thượng lưu; Đê quai hạ lưu Học viên: Vũ Đức Hạnh Lớp: 16C2 Trường Đại học Thuỷ lợi Luận văn thạc sĩ Máng gỗ, thép bê tông cốt thép… bắc qua đê quai thượng lưu hạ lưu để dẫn nước hạ lưu cơng trình (xem hình 1.1) b) Tổ chức thi công: - Đắp đê quai thượng hạ lưu; - Lắp đặt máng qua đê quai để dẫn nước hạ lưu; - Tiến hành thi cơng cơng trình chính; - Tháo dỡ máng hồn thành cơng trình c) Điều kiện áp dụng: - Lịng sơng hẹp, cơng trình nhỏ, thi cơng xong mùa khô; - Lưu lượng nhỏ: Q ≤ 2m3/s; - Khi cơng trình tháo nước có khơng thể lợi dụng để dẫn dòng P P P tháo khơng hết lưu lượng thiết kế dẫn dịng; - Các phương pháp tháo nước khác đắt Hiện nay, phương pháp dùng khả tháo nước máng nhỏ, giá chống đỡ rò rỉ nước xuống hố móng gây cản trở thi công Mặt khác, phương pháp khác dùng bơm, xi phông ngược ống cao su ống nhựa thay cho máng thuận tiện nhiều cơng trình có lưu lượng nhỏ 1.2.1.2 Dẫn dòng qua kênh a) Sơ đồ: Kênh đào bên bờ để dẫn dịng thi cơng (hình 1.2; 1.3 1.4) 120 115 110 105 105 110 115 120 125 Hình 1.2: Sơ đồ dẫn dịng qua kênh Tuyến cơng trình ch��u tạm, đoạn dòng chảy xiết, trụ cầu tạm chị tác động trục tiếp dòng chủ lưu sau tràn cống Sóng hạ lưu cao, dịng chảy hạ lưu bị xáo động mạnh 4.3.2 Trạng thái chảy cống dẫn dòng Trường Qxả tổng qua hợp TN cơng trình (m /s) TN1 4550 P Trạng thái chảy qua cống Hệ số µ cống chọn P Có áp hồn tồn; cửa đầy, khơng ngập nhưngbị dịng tràn rơi vào cửa cống 0,9203 + Tính khả xả qua đập tràn xây dở: Học viên: Vũ Đức Hạnh Lớp: 16C2 86 Trường Đại học Thuỷ lợi Luận văn thạc sĩ Với kết cấu tình hình dịng chảy qua đập TXD, đập tràn làm việc đập tràn hình thang chảy khơng ngập; Lưu lượng chảy qua TXD tính theo cơng thức: 3/ Qđập = m.b g H Trong đó: m: hệ số lưu lượng H cột nước trước đập ( lấy mặt cắt thuỷ trực 3): H = H + R R R α V R 2g V: vận tốc cửa vào đập ( lấy mặt cắt thuỷ trực 3): b: chiều dài đỉnh đập Như m= Qdap b g H 03 / Từ hệ số µ cống, tính lưu lượng qua cống dẫn dịng Lưu lượng qua đập tràn dở Q đập = Q xả – Q cống R R R R R Bảng 4.3: Kết thí nghiệm xả qua cống đập TXD cao trình 336m Trường hợp TN TN1 Qxả tổng Cột nước Dài đỉnh Hệ số lưu đập (m) lượng m 77,5 0,34 qua công Qxả cống Qxả đập H trước trình (m3/s) (m3/s) đập(m) 1054 3496 9,66 R R (m3/s) 4550 Bảng 4.4: Kết tính tốn xả qua cống đập TXD cao trình 336m Qxả tổng Cột nước Dài đỉnh Hệ số đập (m) lưu Trường qua công Qxả cống Qxả đập H trước hợp TN trình (m3/s) (m3/s) đập(m) 776,54 3783,46 9,97 R R lượng m (m3/s) TN1 4550 77,5 0,33 4.3.3 Lưu tốc cống mặt đập tràn xây dở Lưu tốc lớn mặt đập tràn xây dở v=12,43m/s Lưu tốc lớn mặt đập đo hạ lưu mặt đập Lưu tốc lớn cửa vào cống đo v c =14,4(m/s) cửa cống đo v c =20,11m/s ( Phụ lục bảng IV.1 Lưu tốc R R Học viên: Vũ Đức Hạnh R R Lớp: 16C2 87 Trường Đại học Thuỷ lợi Luận văn thạc sĩ mạch động lưu tốc Thí nghiệm xả kết hợp cống tràn tràn xây dở cao trình +336m) lưu tốc mặt đập tương đối lớn lớn đặc biệt cửa cống cột áp cao mặt đập xây dở va hạ lưu cống cần có biện pháp bảo vệ, gia cố giảm tác hại dòng chảy 4.3.4 Áp suất cống mặt đập tràn xây dở Cửa cống chảy xiết hạ thấp nhanh, áp suất cửa vào cống có giá trị âm, giá trị áp suất âm lớn đo cửa vào -0,68m, mặt cắt co hẹp cơng suất hiên áp suất có giá trị âm Trần thân cống đáy cống có áp suất dương xả lũ với lưu lượng thí nghiệm, giá trị áp suất lớn đo đáy cống 16,18m( Khi xả lũ qua tràn xây dở cột nước trước cống đo 24,16m) Trên toàn mặt đập tràn xây dở xả với lưu lượng thiết kế 4550 (m3/s) không xuất áp suất âm Áp suất lớn đo mặt đập tràn 7,83m áp xuất lớn xuất vị trí thượng lưu tràn, áp suất nhỏ mặt tràn đo 3,48m vị trí xuất áp suất nhỏ khu vực hạ lưu mặt tràn Như áp suất đáy cống giảm 67% so với cột nước trước cống 4.4 Thí nghiệm xả kết hợp cống + đập tràn xây dở cao trình +385,5m 4.4.1 Mơ tả tình hình thuỷ lực + TN2: lưu lượng xả kết hợp cống + đập tràn xây dở Q xảtổng = 3414m3/s; Z HL R R P P R R =329,16m Dòng chảy thượng lưu êm, thuận dòng Dòng chảy mặt tràn hạ thấp nhanh; hai bên mép trụ pin cửa vào dòng chảy bị co hẹp lớn, sau mép đỉnh 385,5m mặt tràn chuyển tiếp đột ngột từ mặt phẳng sang mặt cong nên dòng chảy mặt tràn tạo túi khí nằm dịng tràn mặt tràn, sau trụ pin xây dở dòng tràn tạo tia nước có tạo thành túi khí Dịng phun: bên bờ trái dịng phun rơi vào 328,5m toé lên cao trình 440m (đường thi cơng) Bên bờ phải lịng sơng chưa có hố xói nên dịng phun rơi xuống đáy lịng sơng tạo thành tia nước vọt nên cao Chiều dài dòng phun đo được: L = 53,6m; L max = 64m R R Học viên: Vũ Đức Hạnh R R Lớp: 16C2 ...ục đích nghiên cứu thực nghiệm chọn giải pháp dẫn dịng thi cơng cơng trình thủy điện Đăkđrinh để chọn giải pháp tối ưu cho cơng tác dẫn dịng thi cơng Kết luận văn đạt tóm tắt sau Luận văn trì... 1.3.1 Chọn lưu lượng dẫn dòng thi? ??t kế 30 T T 1.3.2 Chọn tần suất thi? ??t kế dẫn dòng 31 T T 1.3.3 Chọn thời đoạn dẫn dòng 32 T T 1.3.4 Chọn lưu lượng thi? ??t kế dẫn dòng. .. TÁC DẪN DỊNG THI CƠNG 1.1 Tổng quan dẫn dịng thi cơng cơng trình đầu mối thuỷ lợi, thuỷ điện Dẫn dịng thi cơng cơng tác quan trọng xây dựng công trình thuỷ lợi Xác định biện pháp dẫn dịng thi công