1.4 Dẫn dũng thi cụng qua đập đang xõy dựng
1.4.4 Dẫn dũng thi cụng đồng thời qua đập đang xõy dựng và cống, đường hầm
Dẫn dũng thi cụng đồng thời qua nhiều cụng trỡnh thỏo nước về mựa lũ (cũn gọi là dẫn dũng kết hợp) thường ứng dụng đối với cỏc cụng trỡnh đầu mối thủy lợi, thủy điện cú thời gian xõy dựng trong nhiều năm [31].
Trong những phương ỏn dẫn dũng kết hợp thỡ phương ỏn dẫn dũng kết hợp qua cống với đập bờ tụng đang xõy dựng là một giải phỏp rất dễ ỏp dụng, mang lại hiệu quả kinh tế cao. Phương phỏp này cú ưu điểm nổi bật là cú thể thỏo lũ lớn, mực nước thượng lưu khụng cao, ớt ảnh hưởng tới cụng trỡnh chớnh, giảm ngập lụt thượng lưu. Mựa kiệt, khi lưu lượng nhỏ, toàn bộ lưu lượng được xả về hạ lưu qua cống. Mựa lũ, một phần lưu lượng được xả qua cống, lưu lượng chủ yếu được xả qua đập đang xõy dựng. Ở Việt Nam cú Hoàng Văn Tần và Lờ Bỏ Sơn đó nghiờn cứu về vấn đề thủy lực của dạng cụng trỡnh này.
Luận ỏn tiến sĩ của Hoàng Văn Tần (1999) nghiờn cứu tổng quan về cụng trỡnh thỏo lũ, nghiờn cứu thực nghiệm về khả năng thỏo lũ, cơ chế dũng chảy và phương phỏp tớnh khả năng thỏo kết hợp. Luận ỏn tiến hành thớ nghiệm trờn mụ hỡnh vật lý của hai sơ đồ cụng trỡnh thỏo kết hợp thường dựng là tràn đỉnh rộng và cống đỏy và tràn thực dụng và cống đỏy. Theo kết quả nghiờn cứu của luận ỏn, cơ chế dũng chảy ở thượng lưu là yếu tố làm cho khả năng thỏo của cụng trỡnh thay đổi khi thỏo kết hợp giữa hai dũng tràn mặt và thỏo sõu. Khả năng thỏo của cụng trỡnh thỏo lũ kết hợp tăng hoặc giảm so với trường hợp coi như hai dũng thỏo độc lập là do tương quan về lưu lượng giữa hai dũng tràn mặt và dũng thỏo sõu trong quỏ trỡnh thỏo kết hợp [32].
Luận ỏn tiến sĩ của Lờ Bỏ Sơn (1994) dựa trờn cơ sở phõn loại dũng xả để đề xuất cỏc dũng thuộc hỡnh thức xả giữa tràn mặt và thỏo sõu, nghiờn cứu cỏc yếu tố ảnh hưởng đến dạng tổn thất năng lượng do sự tương tỏc dũng phun tự do và dũng thỏo sõu tạo ra. So sỏnh với dạng xả riờng rẽ, việc sử dụng xả kết hợp giữa dũng phun tự do và dũng thỏo sõu làm xuất hiện thờm một dạng tổn thất năng lượng do sự tương tỏc giữa hai dũng tạo ra. Lượng tổn thất này chiếm 20% - 50% tổng tổn thất của dũng xả từ thượng lưu đến hạ lưu [33].
Hai nghiờn cứu trờn ỏp dụng đối với cụng trỡnh xả hoàn thiện, dũng chảy là dũng phun tự do, tương tỏc trực tiếp với dũng thỏo đỏy, chưa hoàn toàn phự hợp với điều kiện dẫn dũng thi cụng của cỏc cụng trỡnh.
Khi cú nhiều cụng trỡnh cựng tham gia dẫn dũng thỡ xỏc định lưu lượng thiết kế cho từng cụng trỡnh là bao nhiờu m3/s, đõy là vấn đề cần nhiều cụng sức tớnh toỏn đối với mỗi phương ỏn dẫn dũng khỏc nhau. Bờn cạnh đú cũn phải xỏc định lưu tốc dũng chảy tại cỏc vị trớ khỏc nhau nhằm đề ra biện phỏp gia cố phự hợp. Cần cú nghiờn cứu thờm về diễn biến lưu tốc trờn bề mặt cụng trỡnh dẫn dũng khi dẫn dũng kết hợp qua đập đang xõy dựng và cống, đường hầm.
Lựa chọn sơ đồ dẫn dũng thi cụng kết hợp qua cống, đường hầm và cụng trỡnh đang xõy dựng tiết kiệm đỏng kể kinh phớ xõy dựng cụng trỡnh dẫn dũng và cụng trỡnh chớnh [34]. Tuy nhiờn, chế độ thủy lực khi xả lũ thi cụng qua cỏc cụng trỡnh trờn rất phức tạp, cần tớnh toỏn xem xột cỏc yếu tố thủy lực ảnh hưởng đến cụng trỡnh và thường thụng qua thớ nghiệm mụ hỡnh thủy lực để đề xuất những biện phỏp hợp lý hạn chế những bất lợi của dũng chảy, đảm bảo hiệu quả cao nhất của cụng trỡnh dẫn dũng thi cụng cũng như an toàn cho cụng trỡnh chớnh.
Ở Việt Nam, chờnh lệch dũng chảy về mựa kiệt và mựa lũ rất cao, cỏc cụng trỡnh dẫn dũng phải chia ra mỗi mựa một dạng cụng trỡnh dẫn dũng khỏc nhau. Với lưu lượng lớn như vậy, nếu thiết kế cụng trỡnh dẫn dũng cho cả mựa kiệt và mựa lũ thỡ chi phớ sẽ rất cao, sau này phải lấp cụng trỡnh dẫn dũng sẽ rất phức tạp. Vỡ vậy để đảm bảo điều kiện kinh tế và kỹ thuật, mựa kiệt sử dụng cụng trỡnh dẫn dũng với lưu lượng nhỏ, mựa lũ sử dụng cụng trỡnh cú khả năng thỏo lớn để dẫn dũng.
Mựa kiệt ở giai đoạn sau khi ngăn dũng cú thể dựng cống hoặc đường hầm để dẫn dũng, về mựa lũ dựng phương phỏp dẫn dũng kết hợp cống hoặc đường hầm với đập đang xõy dựng để thỏo nước về hạ lưu. Biện phỏp dẫn dũng đồng thời này cú thể ỏp dụng với đập đỏ đổ, đỏ đắp, đập bờ tụng. Việc xỏc định hợp lý quy mụ cụng trỡnh dẫn dũng là rất cần thiết để giảm chi phớ dành cho cụng tỏc dẫn dũng.
Về cơ bản cỏc cụng trỡnh của Việt Nam đó xõy dựng đó ứng dụng cỏc sơ đồ dẫn dũng phổ biến trờn thế giới, thớch ứng và phự hợp với điều kiện tự nhiờn và kinh tế kỹ thuật của Việt Nam qua cỏc thời kỳ. Cỏc cụng trỡnh đầu mối thủy lợi, thủy điện lớn ở Việt Nam như Hũa Bỡnh [22], Tuyờn Quang [27], Sụng Tranh 2, Bản Chỏt, Cửa Đạt [4], Sơn La, Lai Chõu... đó sử dụng phương phỏp dẫn dũng kết hợp. Chi tiết về phương phỏp dẫn dũng kết hợp của một số cụng trỡnh đó xõy dựng ở Việt Nam xem Phụ lục 1-6 [25].
Sử dụng phương ỏn dẫn dũng qua đập đang xõy dựng, khi cao trỡnh phần đập chừa lại thấp, chế độ chảy là chảy ngập, núi chung khụng phỏ hoại cụng trỡnh. Khi cao trỡnh phần đập chừa lại tương đối cao, chế độ chảy là chảy tự do, lưu tốc dũng chảy lớn, cú thể phỏ hoại bề mặt đập dựng để dẫn dũng hoặc phỏ hoại nền múng phớa hạ lưu, trường hợp nguy hiểm cú thể làm vỡ đập đang xõy dựng.
Trong trường hợp lưu lượng lớn, cao trỡnh đập chừa lại cao so với đỏy đập, cần phải tiến hành thớ nghiệm mụ hỡnh với cỏc thụng số mụ hỡnh phự hợp để kiểm chứng lại cỏc thụng số tớnh toỏn, đảm bảo dẫn dũng an toàn. Do đú, khi quyết định lựa chọn thụng số chừa lại ở thõn đập, cần nghiờn cứu, phõn tớch, so sỏnh tớnh toỏn cụ thể để quyết định. Đối với đập đỏ đổ, đỏ đắp, khả năng đập bị phỏ hoại của dũng chảy khi dẫn dũng qua đập đang xõy dựng là lớn, việc lựa chọn hợp lý quyết định nhiều đến sự thành cụng hay thất bại của cụng tỏc dẫn dũng.
Đối với đập bờ tụng thường, lựa chọn thụng số cụng trỡnh dẫn dũng qua đập đang xõy dựng gặp ớt rủi ro hơn so với đập đỏ đổ, đỏ đắp do đập cú khả năng chịu lực tốt, chỉ cần quan tõm đến vấn đề khối lượng thi cụng trước và sau mựa lũ và cụng tỏc tiờu năng ở sau cụng trỡnh. Đối với đập bờ tụng đầm lăn thỡ cần quan tõm đến cường độ của bờ tụng trờn bề mặt phải đảm bảo bờ tụng khụng bị xúi khi dẫn dũng qua đập bờ tụng đầm lăn đang xõy dựng do cường độ chịu kộo ban đầu của bờ tụng đầm lăn phỏt triển chậm [35]. Bờn cạnh cỏc thụng số về mặt thủy lực cụng trỡnh dẫn dũng, gia cố bề mặt dẫn dũng đối với sử dụng đập đang xõy dựng để dẫn dũng, cần chỳ ý đến việc cõn đối khối lượng và cường độ thi cụng giữa giai đoạn trước và sau khi dẫn dũng qua đập đang xõy dựng.