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:
• Đờ quai ngang thượng lưu:
- Kết cấu đờ quai được đắp bằng hỗn hợp đất đỏ đào múng, dựng loại đờ quai bằng đỏ đổ cú tường nghiờng là đất ỏ sột.
- Bề rộng đỉnh đờ quai lấy theo kinh nghiệm Liờn Xụ: B = 4 m. - Hệ số mỏi thượng lưu : m1 = 1,5.
- Hệ số mỏi hạ lưu : m2 = 2.
- Lớp chuyển tiếp giữa đỏ đổ và tường nghiờng ỏ sột bố trớ theo kiểu tầng lọc ngược gồm 3 lớp: dăm lớn, sỏi và cỏt. Chiều dày chọn bằng 0,3 m.
- Lớp chuyển tiếp giữa lớp cỏt sỏi bảo vệ tường nghiờng và tường nghiờng ỏ sột bố trớ theo kiểu tầng lọc ngược gồm 2 lớp: cỏt, sỏi. Chiều dày chọn bằng 0,3 m.
- Mặt cắt đờ quai thượng lưu được thể hiện cụ thể trong hỡnh vẽ sau:
H ỡnh 2.18: Mặt cắt minh họa đờ quai ngang thượng lưu
- Đờ quai được đắp lấn dần từ bờ ra lũng sụng. Phần dưới mực nước khi đắp đất đỏ bị nộn chặt do cỏc phương tiện đi lại trờn bề mặt khối đắp. Phần trờn mực nước thi cụng theo phương phỏp đầm nộn.
• Đờ quai ngang hạ lưu:
- Kết cấu đờ quai được đắp bằng đất.
- Bề rộng đỉnh đờ quai lấy theo yờu cầu làm đường vận chuyển vật liệu cho hai làn xe chạy, chọn B = 10m.
- Hệ số mỏi thượng lưu : m1 = 2. - Hệ số mỏi hạ lưu : m2 = 2.
- Sử dụng thảm rọ đỏ (2x2x1,5)m để bảo vệ hạ lưu đờ quai. - Mặt cắt đờ quai hạ lưu được thể hiện cụ thể trong hỡnh vẽ sau:
H ỡnh 2.19: Mặt cắt minh họa đờ quai ngang hạ lưu
• Đờ quai dọc:
- Bề rộng đỉnh đờ quai lấy theo yờu cầu làm đường vận chuyển vật liệu với một làn xe chạy, chọn B = 6m.
- Hệ số mỏi thượng lưu : m1 = 2. - Hệ số mỏi hạ lưu : m2 = 1,5.
- Kết cấu đờ quai bao gồm lớp đất tự nhiờn ở thềm sụng bờ phải và phần đắp tường nghiờng chống thấm bằng đất ỏ sột lớp 4a, 5a tận dụng từ việc đào múng tràn.
Hỡnh 2.20: Mặt cắt minh hoạ đờ quai dọc
2.5.2. Thiết kế gia cố ngưỡng tràn thõn đập đỏ đổ và dốc nước sau đập phục vụ dẫn dũng thi cụng năm thứ 3.
Mựa lũ năm thứ 3 tiến hành dẫn dũng qua hai tuy nen TN1, TN2 và đập đỏ đổ xõy dở. Đoạn đập đỏ đổ coi như một đập tràn đỉnh rộng khi dẫn dũng. Để cú thể dẫn dũng được ta cần phải gia cố phần mặt đập và đoạn dốc nước sau đập tràn, đờ quai hạ lưu. Ở đõy ta tớnh toỏn gia cố cho mặt đập và đoạn dốc nước sau đập tràn.
* Bài toỏn: Xỏc định gia cố mỏi hạ lưu đờ quai hạ lưu và gia cố mặt đập khi cho biết cỏc thụng số sau:
- Cao trỡnh đỉnh đờ quai thượng, hạ lưu: ∇TL = 41,3 m ; ∇HL = 38,9 m. - Chiều rộng tràn: B = 200m.
- Qp tràn: qua kết quả điều tiết ta cú ZTL max = 61,57 m.
Từ ZTL = 61,57 m tra biểu đồ quan hệ Qđập ~ ZTL (hỡnh 2.10) ta cú: Qp tràn = 6016,4 m3/s. - Thụng số dốc nước: độ dốc dốc nước id = 66,7% hệ số mỏi lũng dẫn m1 = m2 = 1,5 ; hệ số nhỏm dốc nước n = 0,02 ; chiều dài dốc nước L = 50 m.
* Cỏc bước tớnh toỏn:
1) Tớnh toỏn gia cố mặt đập:
• Tớnh độ sõu phõn giới hk
Độ sõu phõn giới được tớnh theo cụng thức đối với mặt cắt kờnh hỡnh thang: hk = hKcn (1 0,105. 2) 3 N N σ σ − + Trong đú: hKcn = 2 2 3 3 2 2 6016, 4 . 200 .9,81 Q B g = = 4,52 m . 1,5.4,52 200 Kcn N m h b σ = = = 0,034. Thay số vào cụng thức ta cú: ⇒ hk = 4,52. 0, 034 2 (1 0,105.0,034 ) 3 − + = 4,47 m
• Tớnh đường kớnh viờn đỏ gia cố
Đối với đoạn tràn đỉnh rộng nhận thấy tại mặt cắt cuối đập độ sõu dũng chảy là nhỏ nhất, tại đú lưu tốc là lớn nhất. Độ sõu dũng chảy tại mặt cắt cuối đập là: h = hk = 4,47 m.
→ V = Qω =(200 1,5.4, 47).4, 47+6016, 4 = 6,51 m2/s
Áp dụng cụng thức Izobat về mối quan hệ giữa đường kớnh viờn đỏ gia cố và lưu tốc dũng nước (Sỏch “Sổ tay xõy dựng thuỷ điện”), ta cú:
Vgh =γc. 2. .g γ γ1 . D γ − Trong đú: c
γ - hệ số ổn định về chuyển dịch của vật liệu, γc= 086 ữ 1,2. Chọn γc= 1.
1,
γ γ - trọng lượng riờng của hũn đỏ và nước, γ1 = 2,6 T/m3 ; γ = 1 T/m3
D - đường kớnh viờn đỏ (m). Biến đổi ta cú: 2 2 2 1 6,51 (2,6 1) 1 .2.9,81. .2. . 1 gh c V D = g γ γ γ γ = − − = 1,35 m.
Theo kinh nghiệm gia cố đập Caborơ bas ơ Mụdămbich ta chọn phương ỏn gia cố đập đỏ đổ bằng cỏc rọ thộp đổ đầy đỏ với độ rỗng 45% kớch thước BxLxH = 2 x 1 x 0,5m được liờn kết với nhau thành một khối thống nhất. Đoạn ngưỡng tràn đầu dốc nước được gia cố như dốc nước.
2) Tớnh toỏn gia cố dốc nước
Trước hết ta đi tớnh độ sõu dũng đều trờn dốc nước h0
Độ sõu dũng đều được xỏc định bằng phương phỏp tớnh thử dần thụng qua cụng thức:
Q = ω.C.(R.i)1/2
Trong đú:
Q – lưu lượng xả qua đập, Q = 6016,4 (m3/s).
ω - diện tớch mặt cắt ướt, ω = (b + m.h0).h0 C - hệ số sờzi, C = 1 16 .R n R - bỏn kớnh thuỷ lực, R = ω χ χ - chu vi ướt, χ = b + 2h0.(1 + m2)1/2
Sử dụng bảng tớnh Excel để tớnh thử dần ta thu được kết quả độ sõu dũng đều h0 = 0,832 m.
Kiểm tra lại kết quả tớnh toỏn:
ω = (200 +1,5.0,832).0,832 = 167,44 m2 χ = 200 + 2.0,832. 2 (1 1,5 )+ = 203,0 m R = 167, 44 203,0 = 0,825 m. C = 1 16 .0,825 0,02 = 48,42. ⇒ Qtt = 167,44.48,42. 0,825.0,667 = 6013,5 m3/s ≈ Q = 6016,4 m3/s ( sai số ∆ = -0,05%).
Nhận thấy hk = 4,47 m > h0 = 0,832 m nờn đường mặt nước trờn dốc nước là đường nước hạ bII.
Ở đõy ta tiến hành tớnh toỏn cụ thể cho một trị số, cỏc trường hợp tớnh toỏn tương tự.
Hỡnh 2.21: Sơ đồ tớnh toỏn thuỷ lực dốc nước
Tớnh toỏn với đoạn dốc nước từ mặt cắt cú h = 3,47m đến h = 3,27m. Ta cú: + ω1 = (200 +1,5.3,47).3,47 = 712,06 m2
χ1 = 200 + 2.3,47 . 2
→ R1 = 712,06212,51= 3,351 m. → C1 = 1 16 .3,351 0,02 = 61,164. → V1 = Qω =6016, 4712,06 = 8,45 m/s. → J1 = 2 2 2 2 8, 45 . 61,164 .3,351 V C R = = 0,0057. →Э1 = 2 8, 45 3, 47 2.9,81 + = 7,109 m. + ω2 = (200 +1,5.3,27).3,27 = 670,04 m2 χ2 = 200 + 2.3,27 . 2 (1 1,5 )+ = 211,79 m → R2 = 670,04211,79 = 3,164 m. → C2 = 1 16 .3,164 0,02 = 60,581. → V2 = Qω =6016, 4670,04 = 8,98 m/s. → J2 = 2 2 2 2 8,98 . 60,581 .3,164 V C R = = 0,0069. →Э2 = 2 9,98 3, 27 2.9,81 + = 7,379 m. → JTB = (0,0057 + 0,0069)/2 = 0,0063. → i - JTB = 0,667 - 0,0063 = 0,6607. →∆Э = 7,379 - 7,109 = 0,27 m. →∆L = 0, 27 0,6607 TB i J∆ ∋ = − = 0,41 m.
Tớnh toỏn tương tự cho cỏc đoạn khỏc trong dốc nước, tổng hợp kết quả lại ta được bảng tớnh toỏn đường mặt nước trờn dốc nước (bảng 2.20-phụ lục).
Nhận xột: Dũng chảy tại cuối chõn dốc cú lưu tốc rất lớn V = 20,5 m/s ; lưu tốc này rất lớn cú khả năng gõy xúi lớn và gõy ra hiện tượng mạch động gõy mất ổn định chõn dốc và đờ quai hạ lưu. Theo kinh nghiệm chọn phương ỏn gia cố dốc nước bằng cỏc rọ thộp đổ đầy đỏ với độ rỗng 45% kớch thước B x L x H = 4,5 x 10 x 1,5m; cỏc rọ thộp được liờn kết với nhau thành một khối thống nhất và được neo vào thõn đập bằng cỏc thanh thộp neo cú φ = 28mm và được mạ điện chống rỉ, thộp được neo sõu vào thõn đập 7m.
2.6.1. Chọn lưu lượng thiết kế ngăn dũng
2.6.1.1. Chọn thời điểm ngăn dũng
Theo tài liệu thuỷ văn về khu vực xõy dựng đó nờu ở chương I. Tham khảo cỏc cụng trỡnh đó thi cụng trước như Trị An, Hoà Bỡnh ta chọn thời gian chặn dũng vào 10 ngày đầu thỏng 12 năm thi cụng thứ 3.
2.6.1.2 Chọn tần suất lưu lượng thiết kế ngăn dũng
Tần suất lưu lượng thiết kế ngăn dũng lấy theo bảng 4.7 - TCVN 285-2002, cụng trỡnh đầu mối Cửa Đạt thuộc cụng trỡnh cấp I do đú tần suất thiết kế là P = 5%.
Theo bảng 1.4 ứng với thời đoạn 10 ngày đầu thỏng 12 và tần suất P = 5% ta cú lưu lượng thiết kế ngăn dũng là QTK = Qmax = 137 m3/s.
2.6.2. Phương ỏn ngăn dũng và tổ chức thi cụng ngăn dũng
Như trờn ta đó chọn lưu lượng ngăn dũng là 137 m3/s khụng phải là quỏ lớn, địa hỡnh hai bờ tương đối rộng rói thuận tiện cho việc tập kết vật liệu ngăn dũng, theo kinh nghiệm ta chọn phương phỏp lấp đứng, vật liệu sẽ được đổ lấn dần từ cả hai bờ. Cỏc cụng việc phải làm gồm cú:
• Đắp băng kột thu hẹp lũng sụng cho đến khi vận tốc dũng chảy tăng đến trị số giới hạn cho phộp.
• Gia cố cửa hạp long.
• Chuẩn bị mặt bằng ngăn dũng.
• Đắp băng kột ngăn dũng bằng vật liệu cỡ lớn.
• Đắp đập ngăn dũng theo thiết kờ.
2.6.3. Chọn vị trớ và độ rộng cửa ngăn dũng
• Vị trớ cửa ngăn dũng chọn ở giữa sụng đảm bảo thuận dũng chảy và khả năng thỏo nước lớn. Tuyến băng kột chọn cỏch tuyến đờ quai thượng lưu 10 m, tại đõy hai bờ trỏi và phải đều cú vị trớ tập kết vật liệu khỏ rộng.
• Tại cụng trường Cửa Đạt yờu cầu giao thụng thuỷ là khỏ quan trọng, vỡ vậy khi chọn độ rộng cửa ngăn dũng phải chọn đảm bảo giao thụng thuỷ trờn sụng và khụng gõy xúi lở ở lũng dẫn. Bề rộng cửa ngăn dũng chọn theo kinh nghiệm cụng trỡnh Trị An: B = 40m. Thiết kế gia cố cửa ngăn dũng bằng cỏc rọ đỏ lỏt ở mỏi, phạm vi gia cố lấy theo tiờu chuẩn ngành 14 TCN 57-88: gia cố về phớa thượng lưu 5ữ10m; về phớa hạ lưu 40ữ100m. Lũng sụng được gia cố bằng đỏ hộc, được đổ bằng cỏc xà lan.
2.6.4. Tớnh toỏn thuỷ lực ngăn dũng
• Bài toỏn: Xỏc định quan hệ Qngd ~ ZTL và đường kớnh viờn đỏ dựng để chặn dũng khi cho biết cỏc số liệu sau:
- Lưu lượng thiết kế ngăn dũng: Qngd = 137 m3/s. - Đường quan hệ Q ~ ZHL
• Tớnh toỏn:
1) Xỏc định quan hệ Qngd ~ ZTL
Tớnh toỏn thuỷ lực ngăn dũng phương phỏp lấp đứng theo phụ lục 5 – tiờu chuẩn ngành 14 TCN 57-88. Lưu lượng ngăn dũng được tớnh theo cụng thức sau:
Qngd = ∑Qi = QC + QThấm + QTN2 + QTớch
Trong đú:
Qngd - Lưu lượng thiết kế ngăn dũng (m3/s). QC - Lưu lượng qua cửa ngăn dũng (m3/s). QThấm - Lưu lượng thấm qua kố (m3/s).
QTN2 - Lưu lượng xả qua Tuy nen 2 (m3/s). QTớch - Lưu lượng tớch lại ở thượng lưu (m3/s).
Do QTớch nhỏ, để thuận tiện tớnh toỏn ta coi QTớch = 0. Giả thiết này chỉ làm tăng thờm tớnh an toàn cho cụng việc ngăn dũng.
Khi đú ta cú: Qnd = QC + QThấm + QTN2
+) Lưu tốc qua cửa ngăn dũng đạt giỏ trị lớn nhất khi 2 chõn kố gặp nhau, khi đú chiều rộng trung bỡnh của cửa ngăn dũng là:
Btb = (H - ∆Z).mtb = mtb.H.(1 - Z H ∆ ) Trong đú: mtb - hệ số mỏi dốc trung bỡnh, mtb = 1,25. Z H ∆ = f( 0 Z
H ) xỏc định trong tiờu chuẩn ngành 14 TCN 57-88. +) Lưu lượng qua cửa ngăn dũng được tớnh theo cụng thức:
QC = m.Btb. 3/2 0
. 2gH
Trong đú :
m - hệ số lưu lượng lấy như sau : m = (1 -
0 Z H ). Z H khi Z H < 0,35 m = 0,385 khi Z H ≥ 0,35 Z - độ dõng mực nước thượng hạ lưu, Z = ZTL - ZHL
H0 - Cột nước thượng lưu khi tớnh cả lưu tốc tới gần, H0 = H +
g
Vo
2
2
α
Bỏ qua lưu tốc tới gần ta cú : Ho≈ H = Ztl - Zđỏy Với Zđỏy = 26m.