2.4.1. Mục đớch tớnh toỏn
Khi đập đó lờn cao, hồ cú khả năng điều tiết thỡ phải tớnh toỏn điều tiết lũ để xỏc định lưu lượng xả lớn nhất qua cỏc cụng trỡnh dẫn dũng qxả max. Cụng việc tớnh toỏn điều tiết lũ qua cỏc cụng trỡnh dẫn dũng cụ thể gồm ba phần như sau:
- Điều tiết lũ tiểu món P = 5% qua tuy nen TN2.
- Điều tiết lũ chớnh vụ P = 1% qua hai tuy nen TN1, TN2 và đập đỏ đổ xõy dở. - Điều tiết lũ chớnh vụ P = 1% qua tuy nen TN2 và bản đỏy tràn xõy dở.
2.4.2. Tài liệu tớnh toỏn :
- Đường quỏ trỡnh lũ tiểu món tần suất P = 5% cú Qmax = 1230m3/s. - Đường quỏ trỡnh lũ chớnh vụ tần suất P = 5% cú Qmax = 5050m3/s. - Đường quỏ trỡnh lũ chớnh vụ tần suất P = 1% cú Qmax = 7520m3/s. - Đường quan hệ Z ~ W của hồ chứa.
- Đường quan hệ QTN2 ~ ZTL (hỡnh 2.5).
- Đường quan hệ QTN1 + TN2 + Đập xõy dở ~ ZTL (hỡnh 2.10). - Đường quan hệ QTN2 + Bản đỏy tràn ~ Z TL (hỡnh 2.11).
2.4.3. Nội dung tớnh toỏn
Theo tài liệu thuỷ văn thỡ đường quỏ trỡnh lũ Cửa Đạt cú dạng khỏ phức tạp, vỡ vậy ta sử dụng phương phỏp điều tiết lũ Pụtapốp để tớnh toỏn.
2.4.3.1 Phương phỏp Pụtapốp
1 2 2 1 2 1 ( ) 2 1 ) ( 2 1 V V t q q t Q Q + ∆ − + ∆ = − ⇒ ( 2 1 2 1 2 1 1 1 1 ) ( ) ( ) 2 2 2 V V q Q Q q t+ = + + t− ∆ ∆ hay f2(q2) = Q + f1(q1) Với: f1(q1) = 1 1 1 ( ) 2 V q t− ∆ ; f2(q2) = 2 2 1 ( ) 2 V q t+ ∆
Nhận thấy trong bất cứ thời đoạn nào thỡ f1(q1) và Q đều đó biết nờn sẽ biết được f2(q2), nếu cú đường qua hệ q ~ f2(q), tra trờn đường quan hệ đú ta sẽ tỡm được q2. Như vậy để giải bài toỏn điều tiết ta cần xõy dựng quan hệ (qxả ~ f1,f2).
Trỡnh tự giải bài toỏn điều tiết theo phương phỏp Pụtapốp như sau:
• Xõy dựng biểu đồ phụ trợ (qxả ~ f1,f2). - Chọn thời đoạn tớnh toỏn ∆t.
- Giả thiết cỏc ZTL, từ đú tra ra qxả và dung tớch kho Vk → V = Vk – Vtl với Vtl là dung tớch kho nước trước khi lũ về.
- Tớnh cỏc giỏ trị f1, f2 ứng với qxả.
• Sử dụng biểu đồ phụ trợ (qxả ~ f1,f2) để tớnh điều tiết. - Với mỗi ∆t tớnh QTB = (Q1 + Q2)/2.
- Từ q1 đó biết tra ra f1. - Tớnh f2 = QTB + f1. - Từ f2 tra ra q2.
- Coi q2 là q1’ tớnh toỏn tương tư.
- Liờn tục làm như trờn ta sẽ vẽ được đường quan hệ (qxả ~ t).
2.4.3.2 Tớnh toỏn điều tiết lũ tiểu món qua tuy nen TN2
• Tớnh toỏn điều tiết lũ tiểu món qua tuy nen TN2 khi cho biết: - P = 5% , Qmax = 1230 m3/s.
- Tại thời điểm lũ về, tuy nen TN2 duy trỡ chế độ xả q = 100,5 m3/s phục vụ yờu cầu dựng nước ở hạ lưu.
- Tra quan hệ qxả ~ ZTL tuynen ta cú Ztrước lũ = +35,5 m - Tra quan hệ Z ~ Whồ ta cú Vtrước lũ = 14,93.106 m3
- Tổng thời gian quỏ trỡnh lũ theo tài liệu thuỷ văn là 72h. - Chọn thời đoạn tớnh toỏn ∆t = 1h.
• Quỏ trỡnh tớnh toỏn được trỡnh bày trong cỏc bảng tớnh trong phụ lục: - Bảng 2.13 : Quan hệ (qxả ~ f1,f2) khi dẫn dũng qua tuy nen TN2.
- Bảng 2.14 : Bảng tớnh toỏn điều tiết lũ khi dẫn dũng qua tuy nen TN2.
• Để minh họa cụ thể trỡnh tự tớnh toỏn em xin trỡnh bày tớnh toỏn cho một trường hợp ở mỗi bảng tớnh. Cỏc trường hợp khỏc tớnh toỏn tương tự.
- Tớnh toỏn bảng 2.13 với trường hợp cao trỡnh mực nước thượng lưu ZTL = +40 m. ZTL = +40 m → tra quan hệ qxả ~ ZTL tuynen ta cú qxả = 295,57 m3/s
ZTL = +40 m → tra quan hệ Z ~ Whồ ta cú Vk = 27,1.106 m3 → V = Vk – Vtl = (27,1 – 14,93).106 = 12,17.106 m3 → f1 = 6 12,17.10 295,57 2 3600 2 − = − ∆ V q t = 3232,77 → f2 = 6 12,17.10 295,57 2 3600 2 + = + ∆ V q t = 3528,34
Từ cỏc kết quả lập trong bảng 2.13 ta vẽ được biểu đồ quan hệ phụ trợ (qxả ~ f1,f2).
H ỡnh 2.12: Biểu đồ quan hệ (qxả ~ f1,f2) khi dẫn dũng qua tuy nen TN2
- Tớnh toỏn bảng 2.14: tớnh với thời điểm giờ thứ 10.
Từ quan hệ (Qđến ~ t) tra được lưu lượng đến đầu giờ thứ 10 là: Qđến = 932 m3/s; và lưu lượng đến cuối giờ thứ 10 là: Qđến = 1026 m3/s. Từ đú tớnh được lưu lượng đến trung bỡnh trong giờ thứ 10 là QTB = (932 + 1026)/2 = 979 m3/s.
Lưu lượng xả đầu giờ thứ 10 lấy bằng lưu lượng xả cuối giờ thứ 9 và bằng: qxả = 330,1 m3/s.
Từ qxả = 330,1 m3/s tra quan hệ (qxả ~ f1) ta được f1 = 4459,97.
→ f2 = f1 + QTB = 4459,97 + 979 = 5438,97. Từ đú tra quan hệ (qxả ~ f2) ta được lưu lượng xả cuối giờ thứ 10 bằng: qxả = 335,98 m3/s.
H ỡnh 2.13: Biểu đồ kết quả điều tiết lũ qua tuy nen TN2
2.4.3.2 Tớnh toỏn điều tiết lũ chớnh vụ qua hai tuy nen TN1, TN2 và đập đỏ đổ xõy dở
• Tớnh toỏn điều tiết lũ chớnh vụ qua hai tuy nen TN2, TN1 và đập đỏ đổ xõy dở khi cho biết:
- P = 1% , Qmax = 7520 m3/s.
- Tại thời điểm lũ về ta cú ZTL = +55 m.
- Tra quan hệ Z ~ Whồ ta cú Vtrước lũ = 96,35.106 m3
- Tổng thời gian quỏ trỡnh lũ theo tài liệu thuỷ văn là 115h. - Chọn thời đoạn tớnh toỏn ∆t = 1h.
• Quỏ trỡnh tớnh toỏn được trỡnh bày trong cỏc bảng tớnh trong phụ lục:
- Bảng 2.15 : Quan hệ (qxả ~ f1,f2) khi dẫn dũng qua hai tuy nen TN1, TN2 và đập đỏ đổ xõy dở.
- Bảng 2.16 : Bảng tớnh toỏn điều tiết lũ chớnh vụ mựa lũ năm thứ 3.
• Để minh họa cụ thể trỡnh tự tớnh toỏn em xin trỡnh bày tớnh toỏn cho một trường hợp ở mỗi bảng tớnh. Cỏc trường hợp khỏc tớnh toỏn tương tự.
- Tớnh toỏn bảng 2.15 với trường hợp cao trỡnh mực nước thượng lưu ZTL = +60 m. ZTL = +60 m → tra quan hệ qxả ~ ZTL tuynen ta cú qxả = 4353,19 m3/s
ZTL = +60 m → tra quan hệ Z ~ Whồ ta cú Vk = 132,7.106 m3 → V = Vk – Vtl = (132,7 – 96,35).106 = 36,35.106 m3 → f1 = 6 36,35.10 4353,19 2 3600 2 − = − ∆ V q t = 7920,63 → f2 = 6 12,17.10 295,57 2 3600 2 + = + ∆ V q t = 12273,82
H ỡnh 2.14: Biểu đồ quan hệ (qxả ~ f1,f2) khi dẫn dũng qua hai tuy nen TN1, TN2 và đập đỏ đổ xõy dở mựa lũ năm thứ 3
- Tớnh toỏn bảng 2.16: tớnh với thời điểm giờ thứ 15
Từ quan hệ (Qđến ~ t) tra được lưu lượng đến đầu giờ thứ 15 là: Qđến = 1986 m3/s; và lưu lượng đến cuối giờ thứ 15 là: Qđến = 2009 m3/s. Từ đú tớnh được lưu lượng đến trung bỡnh trong giờ thứ 15 là QTB = (1986 + 2009)/2 = 1997,5 m3/s.
Lưu lượng xả đầu giờ thứ 15 lấy bằng lưu lượng xả cuối giờ thứ 14, ta cú: qxả = 1895,94 m3/s.
Từ qxả = 1895,94 m3/s tra quan hệ (qxả ~ f1) ta được f1 = 2901,39.
→ f2 = f1 + QTB = 2901,39 + 1997,5 = 4898,89. Từ đú tra quan hệ (qxả ~ f2) ta được lưu lượng xả cuối giờ thứ 15 bằng: qxả = 1924,34 m3/s.
Từ cỏc kết quả lập trong bảng 2.16 ta vẽ được biểu đồ kết quả tớnh toỏn điều tiết lũ.
H ỡnh 2.15: Biểu đồ kết quả điều tiết lũ chớnh vụ dẫn dũng qua hai tuy nen TN1, TN2 và bản đỏy đập tràn xõy dỏ mựa lũ năm thứ 3
2.4.3.3. Tớnh toỏn điều tiết lũ chớnh vụ qua tuy nen TN2 và bản đỏy tràn xõy dở
• Tớnh toỏn điều tiết lũ chớnh vụ qua tuy nen TN2 bản đỏy tràn xõy dở khi cho biết: - P = 1% , Qmax = 7520 m3/s.
- Tại thời điểm lũ về ta cú ZTL = +85 m.
- Tra quan hệ Z ~ Whồ ta cú Vtrước lũ = 453,42.106 m3
- Tổng thời gian quỏ trỡnh lũ theo tài liệu thuỷ văn là 115h. - Chọn thời đoạn tớnh toỏn ∆t = 1h.
• Quỏ trỡnh tớnh toỏn được trỡnh bày trong cỏc bảng tớnh trong phụ lục:
- Bảng 2.17 : Quan hệ (qxả ~ f1,f2) khi dẫn dũng qua hai tuy nen TN1, TN2 và đập đỏ đổ xõy dở.
- Bảng 2.18 : Bảng tớnh toỏn điều tiết lũ chớnh vụ qua tuy nen TN2 và bản đỏy tràn xõy dở mựa lũ năm thứ 4.
• Để minh họa cụ thể trỡnh tự tớnh toỏn em xin trỡnh bày tớnh toỏn cho một trường hợp ở mỗi bảng tớnh. Cỏc trường hợp khỏc tớnh toỏn tương tự.
- Tớnh toỏn bảng 2.17 với trường hợp cao trỡnh mực nước thượng lưu ZTL = +95 m. ZTL = +95 m → tra quan hệ qxả ~ ZTL tuynen ta cú qxả = 4222,44 m3/s
ZTL = +95 m → tra quan hệ Z ~ Whồ ta cú Vk = 659,05.106 m3 → V = Vk – Vtl = (659,05 – 453,42).106 = 205,63.106 m3 → f1 = 205, 63.106 4222, 44 2 3600 2 − = − ∆ V q t = 55008,22 → f2 = 205,63.106 4222, 44 2 3600 2 + = + ∆ V q t = 59230,67
Từ cỏc kết quả lập trong bảng 2.17 ta vẽ được biểu đồ quan hệ phụ trợ (qxả ~ f1,f2).
H ỡnh 2.16: Biểu đồ quan hệ (qxả ~ f1,f2) khi dẫn dũng qua tuy nen TN2 và bản đỏy tràn xõy dở mựa lũ năm thứ 4
- Tớnh toỏn bảng 2.18: tớnh với thời điểm giờ thứ 20.
Từ quan hệ (Qđến ~ t) tra được lưu lượng đến đầu giờ thứ 20 là: Qđến = 2303 m3/s; và lưu lượng đến cuối giờ thứ 20 là: Qđến = 3106 m3/s. Từ đú tớnh được lưu lượng đến trung bỡnh trong giờ thứ 20 là QTB = (2303 + 3106)/2 = 2704,5 m3/s.
Lưu lượng xả đầu giờ thứ 20 lấy bằng lưu lượng xả cuối giờ thứ 19, ta cú: qxả = 1636,66 m3/s.
Từ qxả = 1636,66 m3/s tra quan hệ (qxả ~ f1) ta được f1 = 19014,12.
→ f2 = f1 + QTB = 19014,12 + 2704,5 = 21718,62. Từ đú tra quan hệ (qxả ~ f2) ta được lưu lượng xả cuối giờ thứ 20 bằng: qxả = 1690,13 m3/s.
Từ cỏc kết quả lập trong bảng 2.18 ta vẽ được biểu đồ kết quả tớnh toỏn điều tiết lũ.
H ỡnh 2.17: Biểu đồ kết quả điều tiết lũ chớnh vụ mựa lũ năm thứ 4 khi dẫn dũng qua tuy nen TN2 và bản đỏy tràn xõy dở
2.4.4. Nhận xột và kết luận
Từ cú kết quả tớnh toỏn điều tiết lũ như sau:
• Lũ tiểu món 5% dẫn dũng qua tuy nen TN2: Qmax = 1230 m3/s, Qxảmax = 388,9 m3/s.
⇒ ZTLmax = +45,86 m. Nhận xột:
Thời điểm chặn dũng là 10 ngày đầu thỏng 12/2007, lũ tiểu món theo tài liệu thuỷ văn về vào cuối thỏng 4 như vậy là ta cú khoảng 4 thỏng rưỡi để thi cụng nạo vột, tiờu nước hố múng, đắp phần đập lũng sụng từ cao trỡnh đỏy thấp nhất ∇đđ = +25m đến cao trỡnh vượt lũ:
∇VL = ZTLmax + a = 45,86 + 0,7 = 46,56 ≈ +47m.
Thời gian nạo vột, tiờu nước hố múng dự tớnh dành khoảng hơn 1 thỏng, như vậy cũn khoảng 3 thỏng để đắp đập lờn cao H = 47 – 25 = 22m, tức là mỗi thỏng cần đắp đập lờn được 8m, theo kinh nghiệm điều này hoàn toàn cú thể đạt được.
• Lũ chớnh vụ 1% dẫn dũng qua hai tuy nen TN1, TN2 và đập đỏ đổ xõy dở mựa lũ năm thứ 3: Qmax = 7520 m3/s; Qxảmax = 7158,5 m3/s :
⇒ ZTLmax = +61,57 m. Cao trỡnh phũng chống lũ yờu cầu đối với hai vai đập là:
∇ = ZTLmax + a = 61,57 + 0,7 = +62,27 m.
Theo phương ỏn dẫn dũng thỡ lỳc này cao trỡnh hai vai đập đó vượt ngưỡng độ cao an toàn.
• Lũ chớnh vụ 1% dẫn dũng qua tuy nen TN2 và bản đỏy tràn xõy dở mựa lũ năm thứ 4: Qmax = 7520 m3/s; Qxảmax = 5089 m3/s
⇒ ZTLmax = +96,63 m
⇒ ∇VL = ZTLmax + a = 96,63 + 0,7 = +97,33m.
Theo phương ỏn dẫn dũng thỡ lỳc này cao trỡnh phần đập lũng sụng đó vượt ngưỡng độ cao an toàn.
2.4.5. Bảng thống kờ cỏc mốc khống chế thời gian và cao trỡnh
Ta cú bảng thống kờ cỏc mốc khống chế thời gian và cao trỡnh như sau:
Bảng 2.19: Cỏc mốc khống chế cao trỡnh trong quỏ trỡnh thi cụng
Năm thi
cụng Thời gian Cỏc mốc khống chế về cao trỡnh
I
Mựa khụ từ thỏng XII đến thỏng V
-Dẫn dũng qua lũng sụng thu hẹp.
-Đắp đờ quai thu hẹp lũng sụng: thượng lưu đến
∇+34,85 hạ lưu đến ∇+33,25.
-Cuối mựa khụ đắp bự đờ quai: thượng lưu đến
∇+41,3 ; hạ lưu đến ∇+38,9. Mựa lũ từ thỏng
VI đến thỏng XI -Dẫn dũng qua lũng sụng thu hẹp.
II
Mựa khụ từ thỏng
XII đến thỏng V -Dẫn dũng qua lũng sụng thu hẹp. Mựa lũ từ thỏng
VI đến thỏng XI
-Dẫn dũng qua lũng sụng thu hẹp. -Thi cụng xong tuy nen dẫn dũng TN2.
III Mựa khụ từ thỏng XII đến thỏng V
-Dẫn dũng qua tuy nen TN2 ở ∇+30. -Chặn dũng ngày 2/12/2007.
-Đến 22/4/2008 đắp đập lũng sụng đến ∇+47. -Cuối mựa đắp đập lũng sụng đến ∇+55 và xử lý để mặt đập để dẫn dũng vào mựa lũ.
-Đào xong múng tràn và bắt đầu đổ bờ tụng. Mựa lũ từ thỏng
VI đến thỏng XI
-Dẫn dũng qua hai tuy nen: TN2 ở ∇+30; TN1 ở
∇+55 và qua đập đỏ đổ xõy dở ở ∇+55. -Đắp hai vai đập đến ∇+80.
IV
Mựa khụ từ thỏng XII đến thỏng V
-Dẫn dũng qua tuy nen TN2 ở ∇+30. -Đắp đập qua cao trỡnh vượt lũ đến ∇+98. -Đổ bờ tụng tràn đến cao trỡnh +85.
Mựa lũ từ thỏng VI đến thỏng XI
-Dẫn dũng qua tuy nen TN2 ở ∇+30 và bản đỏy tràn xõy dở ở ∇+85.
-Thi cụng xong nhà mỏy thủy điện.
V
Mựa khụ từ thỏng XII đến thỏng V
-Dẫn dũng qua tuy nen TN1 ở ∇+55. -Thi cụng xong tràn chớnh.
-Lṍp tuy nen dõ̃n dòng. Mựa lũ từ thỏng VI đến thỏng XI -Dẫn dũng qua tràn chớnh. -Đắp đập đến cao trỡnh thiết kế ∇+121,3. -Hoàn thiện cụng trỡnh. 2.5. THIẾT KẾ CễNG TRèNH DẪN DềNG 2.5.1. Thiết kế đờ quai 2.5.1.1 Tuyến đờ quai:
• Cỏc yờu cầu cần thiết khi chọn tuyến đờ quai: - Chiều dài đờ quai là nhỏ nhất.
- Đờ quai phải thuận với dũng chảy.
- Phự hợp với kớch thước yờu cầu của cụng trỡnh dự định được đờ quai bảo vệ. Chỳ ý đoạn lưu khụng kể từ mộp ngoài rónh tiờu nước đến chõn đờ quai, theo kinh nghiệm phải lấy lớn hơn hoặc bằng 8 ữ 10m.
• Trờn cơ sở cỏc nguyờn tắc này, ta bố trớ tuyến đờ quai như sau: - Bố trớ đờ quai ngang thượng lưu cỏch tuyến đập chớnh 270m. - Bố trớ đờ quai ngang hạ lưu bố trớ cỏch tuyến đập chớnh 315m. - Bố trớ đờ quai dọc như trỡnh bày ở phần tớnh toỏn thu hẹp lũng sụng. Cụ thể bố trớ tuyến đờ quai xem trờn bản vẽ dẫn dũng.
2.5.1.2 Cao trỡnh đờ quai:
Theo phần 2.3.1 ta đó xỏc định được cao trỡnh đờ quai:
• Đờ quai ngang thượng lưu: - Mựa kiệt: ∇TL = 34,85 m - Mựa lũ: ∇TL = 41,3 m
- Mựa kiệt: ∇TL = 33,25 m - Mựa lũ: ∇TL = 38,9 m
• Đờ quai dọc:
Cao trỡnh đỉnh thượng hạ lưu đờ quai dọc xỏc định theo cao trỡnh đỉnh của đờ quai ngang: cao trỡnh thượng lưu đờ quai dọc lấy bằng cao trỡnh của đờ quai ngang thượng lưu, cao trỡnh hạ lưu đờ quai dọc lấy bằng cao trỡnh của đờ quai ngang hạ lưu.
2.5.1.3 Chọn kớch thước mặt cắt đờ quai:
Chọn kớch thước mặt cắt đờ quai theo tiờu chuẩn ngành 14 TCN 57-88: