2.3.1 Dẫn dũng qua cụng trỡnh độc lập
Cụng trỡnh dẫn dũng độc lập là trong thời đoạn dẫn dũng, chỉ sử dụng duy nhất một cụng trỡnh để dẫn nước từ thượng lưu về hạ lưu, phục vụ thi cụng cụng trỡnh chớnh. Cỏc cụng trỡnh dẫn dũng độc lập thường là cống/đường hầm, kờnh, tràn xả lũ.
2.3.1.1 Cơ sở lựa chọn quy mụ của cống/đường hầm
Tựy theo đặc điểm của từng cụng trỡnh, cú thể sử dụng cống hoặc đường hầm để dẫn dũng thi cụng. Việc lựa chọn quy mụ và tớnh toỏn thủy lực cho cống và đường hầm tương tự nhau nờn luận ỏn chỉ trỡnh bày cho cống. Đối với đường hầm cú thể quy đổi diện tớch mặt cắt ngang cống sang diện tớch mặt cắt ngang của đường hầm cú đường kớnh tương đương.
Quy mụ của cụng trỡnh dẫn dũng qua cống gồm: Cao trỡnh đỏy cống, chiều rộng cống, chiều cao cống, số khoang cống, chiều dài cống. Ngoài ra cũn cú thụng số độ dốc cống và độ nhỏm cống.
Cao trỡnh đỏy cống, chiều rộng và chiều cao cống ảnh hưởng đến khả năng thỏo của cống, chi phớ dành cho xõy dựng cống và đắp đờ quai.
Cụng việc đầu tiờn khi thiết kế cống dẫn dũng là lựa chọn tuyến cống. Cần chọn tuyến cống đảm bảo cho dũng chảy vào được xuụi thuận, hạn chế khối lượng đào, cống được đặt trờn nền đào, cửa vào và cửa ra cần được gia cố đảm bảo khụng bị xúi khi dẫn nước. Chọn cao trỡnh đỏy cống cần dựa vào đặc điểm kết cấu cụng trỡnh và điều kiện địa hỡnh, cao trỡnh đỏy cống nờn đặt thấp, như vậy sẽ hạn chế khối lượng đắp đờ quai. Chiều rộng cống càng lớn thỡ khả năng thỏo càng tốt, nhưng sẽ làm tăng khối lượng đào múng, khối lượng bờ tụng cống, sau khi sử dụng xong thỡ hoành triệt cống cũng là vấn đề cần chỳ ý đến. Tuy nhiờn cú trường hợp mực nước hạ lưu cao, đặt cao trỡnh đỏy cống thấp dẫn đến khả năng thỏo của cống bị giảm.
Chiều cao cống ảnh hưởng lớn đến khả năng thỏo và chế độ chảy trong cống. Khi chiều cao cống lớn thỡ khả năng thỏo của cống cao hơn. Về mặt kết cấu thỡ chiều cao cống lớn khụng ảnh hưởng đến ứng suất thõn đập, nhưng chọn chiều cao cống lớn khụng cú lợi về mặt thủy lực và bố trớ kờnh thượng lưu, hạ lưu, vỡ vậy khụng nờn chọn kớch thước cống cú chiều cao lớn hơn tổng chiều rộng cỏc khoang.
Số lượng khoang cống quyết định bởi tổng chiều rộng cống và khả năng cung cấp lắp đặt cửa van. Đối với cụng trỡnh cú tổng chiều rộng cống >5m cú thể dựng nhiều khoang cống, như vậy sẽ làm giảm khối lượng cửa van và thiết bị đúng mở, đồng thời cũng đảm bảo an toàn hơn cho cụng trỡnh.
Cỏc thụng số trờn ảnh hưởng đến khối lượng bờ tụng, khối lượng đào múng cống, khối lượng đắp đờ quai. Cần đề xuất một số phương ỏn cao trỡnh đỏy cống, chiều rộng cống để tớnh toỏn so sỏnh về mặt kinh tế. Chiều cao cống và số khoang cống cú thể cố định một phương ỏn để dễ so sỏnh. Sau khi tớnh toỏn được chi phớ cho cống dẫn dũng và đờ quai, lập biểu đồ đường cong chi phớ rồi phõn tớch lựa chọn phương ỏn sử dụng.
Cỏc thụng số khỏc như chiều dài cống, độ dốc cống và độ nhỏm cống cú ảnh hưởng khụng nhiều đến việc lựa chọn cỏc thụng số cống. Chiều dài cống phụ thuộc vào chiều rộng đỏy đập tại vị trớ đặt cống và cửa vào, cửa ra của cống. Độ dốc cống cú thể lấy trong khoảng 0 ữ 0,01, độ nhỏm bờ tụng n = 0,014 ữ 0,017.
Việc chọn kớch thước cống hợp lý tập trung chủ yếu vào giai đoạn sau khi ngăn dũng, cống dẫn dũng làm việc độc lập, cũn khi dẫn dũng kết hợp, khả năng thỏo của cống nhỏ hơn nhiều so với khả năng thỏo của cỏc cụng trỡnh kết hợp khỏc như kờnh, đập đang xõy dựng.
Hỡnh 2.1. Tương quan chi phớ với kớch thước cụng trỡnh dẫn dũng
1. Đường diễn biến chi phớ đờ quai của cỏc phương ỏn; 2. Đường diễn biến chi phớ cống của cỏc phương ỏn; 3. Đường diễn biến tổng chi phớ của cỏc phương ỏn; 4. Giỏ trị
Khi đề xuất một số phương ỏn tương đối hợp lý về định tớnh, cú thể xõy dựng tương quan chi phớ cụng trỡnh thỏo là cống với chi phớ đờ quai (cú thể bao gồm một số hạng mục liờn quan). Trờn Hỡnh 2.1 ta cú thể xỏc định phương ỏn hợp lý về chi phớ là phương ỏn 2.
2.3.1.2 Cơ sở lựa chọn quy mụ của đập đang xõy dựng để dẫn dũng
Quy mụ của cụng trỡnh dẫn dũng qua đập đang xõy dựng gồm: Cao trỡnh cửa vào, chiều rộng tràn nước, chiều dài tràn nước. Ngoài ra cũn thụng số độ dốc đỏy, hệ số mỏi. Khi dẫn dũng qua đập đang xõy dựng, việc đầu tiờn là chọn vị trớ đập đang xõy dựng để dẫn dũng. Nờn ưu tiờn khu vực lũng sụng hoặc vị trớ tràn xả lũ, khi đú việc tiờu năng sẽ thuận lợi hơn, đồng thời lũng sụng ở vị trớ đú cú địa chất tốt hơn.
Cao trỡnh tràn nước qua đập đang xõy dựng liờn quan mật thiết với cụng tỏc tiờu năng sau tràn và tiến độ thi cụng. Nếu chọn cao trỡnh này thấp thỡ rất thuận lợi cho cụng tỏc tiờu năng vỡ chờnh lệch cột nước thượng lưu, hạ lưu nhỏ, nhưng khối lượng và cường độ thi cụng của giai đoạn sau sẽ lớn. Nếu chọn cao trỡnh tràn nước cao thỡ tiờu năng phức tạp, khối lượng và cường độ thi cụng giai đoạn đầu sẽ lớn hơn giai đoạn sau. Khi chọn cao trỡnh tràn nước qua đập đang xõy dựng cần cõn đối hai yếu tố tiờu năng và cường độ thi cụng để lựa chọn phương ỏn cho đạt hiệu quả cao nhất.
Chiều rộng tràn nước càng lớn thỡ lưu lượng đơn vị qua đập đang xõy dựng càng nhỏ, thuận lợi cho cụng tỏc tiờu năng ở hạ lưu, lưu tốc giảm và yờu cầu gia cố bề mặt tràn nước cũng giảm. Việc chọn chiều rộng cũng chịu ảnh hưởng bởi tiến độ thi cụng của giai đoạn sau. Nếu chọn chiều rộng lớn thỡ khối lượng thi cụng của giai đoạn sau lớn, cường độ thi cụng căng thẳng, cần tớnh toỏn tiến độ thi cụng một cỏch cụ thể, đảm bảo thi cụng vượt lũ an toàn.
Bờn cạnh đú đối với đập bờ tụng trọng lực, chiều rộng tràn nước cũn bị chi phối bởi đặc điểm kết cấu và phõn đoạn đập. Thường chọn chiều rộng tràn nước theo chiều rộng phõn đoạn đập, đảm bảo tớnh chỉnh thể của đập sau khi hoàn thành.
Với thiết bị và kỹ thuật thi cụng như hiện nay, cú thể thi cụng đập ở giai đoạn sau khi dẫn dũng qua đập đang xõy dựng với cường độ cao. Khi lựa chọn cao trỡnh và chiều rộng phần đập chừa lại để dẫn dũng nờn ưu tiờn chọn cao trỡnh đỏy thấp và chiều rộng lớn để
giảm chi phớ cho cụng tỏc tiờu năng hạ lưu. Tuy nhiờn, cần cú biện phỏp thi cụng hợp lý và lựa chọn nhà thầu thi cụng đủ năng lực để đảm bảo thi cụng vượt lũ ở giai đoạn sau. Cỏc thụng số khỏc của đập đang xõy dựng như hệ số mỏi, chiều dài tràn nước, độ dốc đỏy ảnh hưởng khụng nhiều. Đối với đập bờ tụng trọng lực, hệ số mỏi m = 0, đối với đập đỏ đổ, đỏ đắp, hệ số mỏi tràn phải đảm bảo ổn định của phần khối đắp phớa trờn hai bờn vai đập, thường chọn m = 1,5 - 2. Chiều dài tràn nước tớnh theo mặt cắt đập và phụ thuộc vào cao trỡnh đỏy tràn.
2.3.2 Dẫn dũng đồng thời qua cống và đập đang xõy dựng
2.3.2.1 Xỏc định lưu lượng thiết kế cụng trỡnh dẫn dũng
Lưu lượng thiết kế dẫn dũng là lưu lượng đến sẽ được dẫn qua một hoặc một số cụng trỡnh thỏo nước và một phần tớch lại ở thượng lưu. Lưu lượng thỏo qua mỗi cụng trỡnh được gọi là lưu lượng thiết kế cụng trỡnh thỏo nước. Lưu lượng này phụ thuộc vào quy mụ của cụng trỡnh dẫn dũng như kớch thước hỡnh học, cao trỡnh bố trớ, hỡnh thức kết cấu... Việc xỏc định giỏ trị lưu lượng thỏa món phương trỡnh cõn bằng nước:
QP% = Qa + QI + QII + … + Qi (2-1)
Trong đú:
QP%: Lưu lượng thiết kế dẫn dũng thi cụng Qa: Lưu lượng trữ lại ở hồ
QI, QII, ..., Qi: Lưu lượng thiết kế dẫn dũng qua cỏc cụng trỡnh I, II, ..., i.
Những nhõn tố ảnh hưởng đến Qi gồm: Lưu lượng thiết kế dẫn dũng (QP%), quy mụ cỏc cụng trỡnh dẫn dũng cựng phối hợp, khả năng điều tiết của hồ (Qa).
Như vậy để xỏc định được quy mụ cụng trỡnh dẫn dũng cần phải lựa chọn được tần suất thiết kế dẫn dũng, thời đoạn dẫn dũng, lưu lượng thiết kế dẫn dũng, cỏc cụng trỡnh đồng thời tham gia thỏo nước, cuối cựng là xỏc định lưu lượng thiết kế cụng trỡnh dẫn dũng và quy mụ của cụng trỡnh dẫn dũng.
2.3.2.2 Cơ sở lựa chọn quy mụ cụng trỡnh dẫn dũng khi đồng thời qua đập đang xõy dựng và cống
Khi sử dụng đập đang xõy dựng và cống để thỏo nước thi cụng, cỏc thụng số về đập đang xõy dựng và cống như đối với sử dụng từng cụng trỡnh độc lập để dẫn dũng. Cỏc thụng số quan trọng là cao trỡnh đỏy cống, chiều rộng và chiều cao cống, cao trỡnh tràn nước và chiều rộng đập đang xõy dựng. Việc lựa chọn cỏc thụng số này giống như đối với từng cụng trỡnh riờng lẻ. Bờn cạnh đú cần chỳ ý một số vấn đề sau:
Khi sử dụng hỡnh thức dẫn dũng kết hợp này, cần ưu tiờn lựa chọn vị trớ tuyến cống và đập đang xõy dựng tỏch xa nhau, khi đú dũng chảy qua tràn sẽ khụng ảnh hưởng nhiều đến dũng chảy qua cống, chế độ thủy lực ở hạ lưu khụng phức tạp. Trường hợp hai tuyến cụng trỡnh này bố trớ gần nhau, cần phải thớ nghiệm mụ hỡnh để xem xột hết cỏc yếu tố thủy lực trong quỏ trỡnh dẫn dũng, đồng thời cú biện phỏp gia cố vị trớ xúi lở nếu cần thiết. Lựa chọn cao trỡnh tràn nước qua đập đang xõy dựng cần chỳ ý đến chế độ làm việc của cống, cần khống chế lưu tốc trong cống để bờ tụng khụng bị hỏng do lưu tốc lớn.