0 P C) : 23,83 + Cao nhất (P 0 P C) : 41,1 + Thấp nhất (P 0 P C) : 5,0 - Độ ẩm: + Trung bỡnh (%) : 84,3 + Cao nhất (%) : 93,5 + Thấp nhất (%): 22 - Bốc hơi bỡnh quõn năm (mm): 831,9 - Mụ hỡnh lũ: Bảng 4-1: Mụ hỡnh lũ đến với tần suất P=1%, P=0.2% Thời đoạn (giờ) QRđếnR (mP 3 P /s) Thời đoạn (giờ) QRđếnR (mP 3 P /s) P=1% P=0.2% P=1% P=0.2% 1 145 180 26 330 430 2 155 200 27 305 410 3 170 230 28 300 380 4 200 280 29 275 360 5 280 390 30 270 340 6 380 510 31 245 320 7 500 640 32 230 300 8 650 820 33 220 290
9 850 1110 34 210 275 10 1080 1500 35 200 265 11 1320 1830 36 190 245 12 1650 2250 37 180 235 13 1950 2700 38 175 225 14 2250 3120 39 170 220 15 2436 3316 40 215 16 2320 3100 41 205 17 2000 2520 42 200 18 1510 2000 43 195 19 1260 1580 44 190 20 920 1220 45 185 21 700 860 46 180 22 550 660 47 175 23 480 560 48 170 24 400 490 49 165 25 355 460 50 155 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 T(h) Q (m 3/ s)
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 T(h) Q (m 3/ s)
Hỡnh 4-4: Đường quỏ trỡnh lũ đến (QRđếnR∼T), P=0,2% hồ Vực Mấu
- Quan hệ Z∼W
Bảng 4-2: Quan hệ mực nước và dung tớch hồ Vực Mấu
Z(m) -1 0 1 2 3 4 5 6 7 W(10P 6 P mP 3 P ) 0.09 0.21 0.36 0.58 0.87 1.26 1.77 2.45 3.34 Z(m) 8 9 10 11 12 13 14 15 16 W(10P 6 P mP 3 P ) 4.21 5.39 6.357 7.95 9.89 12.5 16.7 21.3 26.868 Z(m) 17 18 19 20 21 22 23 24 25 W(10P 6 P mP 3 P ) 33.44 41.63 52.16 61.94 74.1 89.513 106.215 125.06 144.70 0 20 40 60 80 100 120 140 160 -3 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 Z(m) W (t riệ u m 3)
4.2. Yờu cầu đặt ra
Cụng trỡnh đầu mối Vực Mấu là cụng trỡnh cấp 3. Tớnh toỏn điều tiết lũ trước đõy mới tớnh cho trường hợp lũ thiết kế P=1%. Theo quy phạm mới TCXDVN 285- 2002 quy định phải kiểm tra cho lũ vượt tần suất P=0.2%. Qua thực tế quản lý khai thỏc thấy rằng đập Vực Mấu khụng an toàn. Vỡ vậy thường mở cửa tràn sớm khi lũ về (khi mực nước trong hồ đạt đến cao trỡnh +18.50 là mở cửa tràn). Trong khi đú theo thiết kế tràn làm việc khi mực nước trong hồ đạt đến MNDBT=21.00 (khi cú lũ). Cụng tỏc dự bỏo khớ tượng thủy văn trong vựng cũn hạn chế lại mở cửa tràn sớm, nờn khụng chủ động điều tiết được nguồn nước tưới, dẫn đến thiếu nước.
Căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế, nhu cầu dựng nước đó được tớnh toỏn xỏc định lại theo số liệu thủy văn mới ứng với tần suất đảm bảo cấp nước P=85% (Theo tiờu chuẩn mới ban hành). Kết quả tớnh toỏn cõn bằng nước xỏc định được dung tớch yờu cầu cấp nước là 70,31 x 10P
6
P mP
3
Ptương ứng với MNDBT xấp xỉ là 21,50m. Như vậy cần phải nõng ngưỡng tràn lờn 0,5m, hiện nay trong lũng hồ Vực Mấu cú rất nhiều hộ dõn sinh sống, nếu nõng mực nước lờn 0,5m sẽ làm ngập lụt rất nhiều nhà cửa vỡ vậy cụng tỏc giải phúng mặt bằng gặp rất nhiều khú khăn. Yờu cầu đặt ra là nõng MNDBT lờn 0,5m và giữ MNGC là 23,80m.
Cỏc giải phỏp đưa ra để đỏp ứng yều cầu đặt ra ở trờn là: - Nõng ngưỡng tràn và mở thờm tràn cú cửa van bờn cạnh - Nõng ngưỡng tràn và làm thờm tràn tự do
- Nõng ngưỡng tràn và mở thờm tràn ngưỡng zớch zắc kiểu mỏ vịt
4.3. Tớnh toỏn cỏc giải phỏp
4.3.1. Nõng ngưỡng tràn và mở thờm tràn cú cửa van bờn cạnh
- Nõng ngưỡng tràn chớnh:
Tràn chớnh là tràn cú cửa van, cao trỡnh đỉnh cửa van +21,00, cao trỡnh đặt cửa van +15,50. Để nõng ngưỡng tràn lờn +21,50 cú ba cỏch sau:
+ Nõng cao ngưỡng đặt cửa van lờn 0,5m: bằng cỏch ỏp trỳc lờn ngưỡng tràn cũ thờm 0,5m. Việc này làm giảm khả năng thỏo của tràn chớnh.
+ Nõng chiều cao cửa van lờn 0,5m: bằng cỏch lắp thờm cửa phụ phớa trờn đỉnh cửa van cũ. Cần được tớnh toỏn kiểm tra lại khả năng chụi lực của cửa van khi chụi ỏp lực cao hơn.
+ Trường hợp cửa van đó bị xuống cấp thỡ nờn thay thế bằng cửa van mới cú chiều cao hơn 0,5m.
Xột thấy cửa van của Hồ Vực Mấu đang hoạt động tốt, kớn nước, khụng bị han rỉ, khả năng chụi lực cao. Nờn lựa chọn giải phỏp lắp thờm cửa phụ trờn đỉnh cửa van cũ.
- Tớnh toỏn xỏc định khẩu độ của tràn phụ là tràn cú cửa van. Số liệu tớnh toỏn:
+ Tràn chớnh: là tràn cú cửa van, 3 cửa mỗi cửa rộng 8m, cao trỡnh chõn cửa van 15,5, cao trỡnh đỉnh cửa van 21,5. Cửa van bắt đầu hoạt động khi mực nước trong hồ là 21,5m.
+ Tràn phụ: là tràn cú cửa van, cao trỡnh chõn cửa van 15,5. cao trỡnh đỉnh cửa van 21,5. Cửa van bắt đầu hoạt động khi mực nước trong hồ là 21,5m.
+ Mực nước gia cường khống chế là 23,8 + Tớnh toỏn với tần suất lũ PRktR=0,2%
Kết quả tớnh toỏn điều tiết lũ với tràn phụ là tràn cú cửa van rộng Btr=18m:
Diễn biến quỏ trỡnh điều tiết lũ p=0,2% Hồ Vực Mấu
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 T(giờ) Q (m 3/s) 20 20,5 21 21,5 22 22,5 23 23,5 24 H (m ) Quỏ trỡnh lũ đến Qđ~t Quỏ trỡnh xả tràn lũ P=0,2%
Diễn biến mực nước hồ điều tiết với lũ p=0,2%
- MNDGC = 23,75m - q xả max = 1560,36 mP
3
P /s
Như vậy ta thiết tràn phụ gồm 2 cửa van, mỗi cửa rộng 9m, cao trỡnh đặt cửa van là 15,5, cao trỡnh đỉnh cửa van là 21,5m.
Hỡnh 4-7: Bố trớ mặt bằng tràn xả lũ khi mở rộng
ch?nh diện hạ lưu ch?nh diện thượng lưu
4.3.2. Nõng ngưỡng tràn và mở thờm tràn tự do
Số liệu tớnh toỏn:
+ Tràn chớnh: là tràn cú cửa van, 3 cửa mỗi cửa rộng 8m, cao trỡnh chõn cửa van 15,5. cao trỡnh đỉnh cửa van 21,5. Cửa van bắt đầu hoạt động khi mực nước trong hồ là 21,5m.
+ Tràn phụ: tràn tự do (ngưỡng đỉnh rộng), cao trỡnh ngưỡng tràn là 21,5, hệ số lưu lượng: m=0,36m.
+ Mực nước gia cường khống chế là 23,8. + Tớnh toỏn với tần suất lũ PRktR=0,2%.
Kết quả tớnh toỏn điều tiết lũ với tràn sự cố tự do Btr=240m: - MNDGC = 23,65m
- q xả max = 2150,93 m3/s
Diễn biến quỏ trỡnh điều tiết lũ p=0,2% Hồ Vực Mấu
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 T(giờ) Q (m 3 /s) 20 20,5 21 21,5 22 22,5 23 23,5 24 H (m ) Quỏ trỡnh lũ đến Qđ~t Quỏ trỡnh xả tràn lũ P=0,2%
Diễn biến mực nước hồ điều tiết với lũ p=0,2%
Hỡnh 4-9: Biểu đồ quỏ trỡnh điều tiết lũ kết hợp tràn phụ là tràn tự do
4.3.3. Nõng ngưỡng tràn và mở thờm tràn ngưỡng zớch zắc kiểu mỏ vịt
+ Tràn chớnh: là tràn cú cửa van, 3 cửa mỗi cửa rộng 8m, cao trỡnh chõn cửa van 15,5. cao trỡnh đỉnh cửa van 21,5. Cửa van bắt đầu hoạt động khi mực nước trong hồ là 21,5m.
+ Tràn phụ: là tràn zớch zắc kiểu mỏ vịt, cao trỡnh ngưỡng tràn là 21,5 + Mực nước gia cường khống chế là 23,8
+ Tớnh toỏn với tần suất lũ PRktR=0,2%
Kết quả tớnh toỏn điều tiết lũ với tràn sự cố là tràn zớch zắc rộng Ws=60m: - Khẩu độ tràn zớch zắc Bz= 200m - MNDGC = 23,74m - q xả max = 2113,42 mP 3 P /s Thiết kế hỡnh thức tràn như sau:
Diễn biến quỏ trỡnh điều tiết lũ p=0,2% Hồ Vực Mấu
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 T(giờ) Q (m 3 /s) 20 20,5 21 21,5 22 22,5 23 23,5 24 H (m ) Quỏ trỡnh lũ đến Qđ~t Quỏ trỡnh xả tràn lũ P=0,2%
Diễn biến mực nước hồ điều tiết với lũ p=0,2%
cắt dọc tràn mặt bằng tràn
Hỡnh 4-11: Bố trớ tràn zớch zắc hồ Vực Mấu
Cỏc đặc trưng của tràn zớch zắc như sau:
- Chiều dài tràn dọc theo hướng dũng chảy: L=16,0m - Gúc hợp bởi tường nghiờng và phương dũng chảy: α=8P
0
- Bề rộng đỉnh răng tràn: 2a=3,0m - Chiều rộng một chõn răng: W=9,29m - Chiều dài một cỏnh tường bờn: B=15,55m - Chiều cao tràn: P=3,6m
- Chiều rộng một chõn răng: W=6,3m - Chiều dày tường tràn: t=P/6=0,6m - Bỏn kớnh đỉnh tràn: R=P/12=0,3m
4.4. Lựa chọn giải phỏp
Phương ỏn MNDBT MNDGC B Rtràn phụR(m) qRxả maxR(mP 3 P /s) 1 21,5 23,75 18 1560,36 2 21,5 23,65 240 2150,93 3 21,5 23,74 60 2133,7
Qua kết quả tớnh toỏn điều tiết lũ trờn ta thấy rằng:
Phương ỏn 1: Mở rộng tràn thờm 18m, tuy nhiờn lại phải đào sõu xuống cao trỡnh đặt cửa van +15,5m và lắp đặt 2 cửa van cung, mỗi cửa rộng 9m, chiều cao cửa van 6m và phải làm nhà vận hành phớa trờn.
Phương ỏn 2: Loại tràn này thực chất là loại kờnh đào trong nền đất tự nhiờn, nờn cú kết cấu đơn giản, dễ thi cụng, tiện quản lý, tự động vận hành. Tuy nhiờn kờnh đào rộng 240m và đào đến cao trỡnh 21,5m cú khối lượng đào lớn. Phương ỏn này thi cụng đơn gian nhưng điều kiện địa hỡnh, địa chất khụng thuận lợi.
Phương ỏn 3: Làm thờm tràn zớch zắc rộng 60m, cao trỡnh ngưỡng tràn bằng MNDBT 21,5m vỡ vậy khụng phải vận hành tràn khi lũ về.
Căn cứ vào điều kiện địa hỡnh, địa chất thấy rằng tràn Vực Mấu nằm giữa vai nỳi và nhà quản lý đầu mối. Do đú chỉ cú thể mở rộng tràn về phớa vai nỳi và chiều dài mở rộng khụng quỏ lớn (<30m). Vỡ vậy phương ỏn 1 đỏp ứng được yờu cầu đặt ra. Nờn chọn phương ỏn 1 để thiết kế cụng trỡnh là hợp lý hơn.
4.5. Kết luận
Để tớnh toỏn xỏc định được quy mụ tràn phụ trước hết ta phải lựa chọn được hỡnh thức tràn hợp lý phự hợp với yờu cầu, đặc điểm làm việc của từng cụng trỡnh cụ thể và phải cú luận chứng về mặt kinh tế và kỹ thuật.
Sau đú tỏc giả đưa ra cơ sở lý thuyết để giải bài toỏn xỏc định quy mụ tràn phụ làm việc với lũ vượt thiết kế với hồ chứa cú cụng trỡnh tràn chớnh. Đõy là bài toỏn thực tế đối với cỏc hồ chứa cú tràn chớnh cú cửa van điều tiết đó và cú nguy cơ xảy ra sự cố.
Để giải bài toỏn này tỏc giả tớnh toỏn điều tiết lũ trờn cơ sở phương phỏp thử dần với cỏc số liệu ban đầu và yờu cầu của hồ chứa.
Như vậy với một cụng trỡnh hồ chứa cú quy mụ và đặc điểm làm việc tương tự với cụng trỡnh đó nờu cú thể sử dụng kết quả nghiờn cứu để xỏc đinh quy mụ tràn phụ. Việc chọn phương ỏn loại tràn sự phụ nào phụ thuộc vào điều kiện của từng cụng trỡnh cụ thể.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết quả đạt được của luận văn.
- Trờn cở sở số liệu thống kờ, tổng kết về tỡnh hỡnh xõy dựng hồ chứa, phõn tớch một số ảnh hưởng của biến đổi khớ hậu, kinh tế xó hội phỏt triển đến sự làm việc an toàn và hiệu quả của hồ chứa nước ở Việt Nam. Luận văn đó đưa ra một số nguyờn nhõn gõy ảnh hưởng đến sự làm việc an toàn của hồ chứa nước, đặc biệt là về mựa lũ. Luận văn đó đưa ra cỏc số liệu về mức độ sự cố lũ vượt thiết kế của cỏc cụng trỡnh hồ chứa. Mặt khỏc luận văn đó phõn tớch nguyờn nhõn dẫn đến sự cố cụng trỡnh. Để từ đú tỡm hướng phũng trỏnh sự cố cho cỏc cụng trỡnh hồ chứa đó, đang và sẽ xõy dựng.
- Qua đỏnh giỏ, phõn tớch cỏc tỏc nhõn của biến đổi khớ hậu, sự phỏt triển kinh tế xó hội ảnh hưởng đến hồ chứa. Tỏc giả phõn tớch ảnh hưởng đến nhu cầu dựng nước đũi hỏi phải nõng cao dung tớch hữu ớch của cỏc hồ chứa nước ở Nghệ An. Từ đú đưa ra được cỏc giải phỏp cụng trỡnh phự hợp yờu cầu đặt ra của từng hồ chứa nước cụ thể.
Trong luận văn đó tớnh toỏn xỏc định quy mụ tràn phụ kết hợp với tràn chớnh cú cửa van. Bài toỏn đặt ra ở đõy là cấp cụng trỡnh khụng thay đổi, giữ nguyờn cao trỡnh đỉnh đập, tớnh toỏn quy mụ tràn phụ khi nõng cao trỡnh ngưỡng tràn lờn 0,5m đảm bảo thỏo lũ vượt thiết kế với tần suất P=0,2%.
Từ những số liệu cụ thể của cụng trỡnh hồ Vực Mấu - tỉnh Nghệ An. Áp dụng cỏc kết quả lý thuyết tỏc giả đó lựa chọn được hỡnh thức tràn hợp lý về kinh tế và kỹ thuật, xỏc định được quy mụ tràn, cỏc thụng số làm việc của tràn. Đưa ra một số biện phỏp cụng trỡnh nhằm đảm bảo an toàn cho hồ chứa.
2. Những tồn tại của luận văn
Luận văn đó đỏnh giỏ được những tỏc động của biến đổi khớ hậu và sự phỏt triển kinh tế xó hội dẫn đến đũi hỏi nõng cao dung tớch hữu ớch của cỏc hồ chứa nước. Từ đú đưa ra được cỏc giảp phỏp nõng cao dung tớch hữu ớch đối với hồ chứa nước ở Nghệ An. Trong khuụn khổ đề tài này, với phần nghiờn cứu cỏc hỡnh thức
tràn đó cú một số kết quả và đề xuất nhất định, nhưng vẫn cũn khỏ nhiều hạn chế và giới hạn. Đú là:
- Bài toỏn mới chỉ kiểm tra cho trường hợp tràn chớnh cú cửa van kết hợp xả lũ với tràn phụ là kiểu tràn đỉnh rộng, tràn zớch zắc, tràn cú cửa van . Cũn cỏc bài toỏn khỏc chưa được xột đến.
- Trong phạm vi luận văn đó bỏ qua ảnh hưởng của ma sỏt, súng giú trong quỏ trỡnh tỡnh toỏn
- Những nghiờn cứu chung chưa cú thực nghiệm kiểm chứng, hoặc để tỡm ra quy luật chung phục phụ cho việc xõy dựng tràn trong thời gian tới.
3. Kiến nghị
- Tràn sự cố ngày càng được xõy dựng nhiều đối với cỏc hồ chứa đó và đang cú nguy cơ xảy ra sự cố. Do đú nờn sớm cú quy phạm thiết kế tràn sự cố đối với cỏc hỡnh thức tràn sự cố.
- Cho rà soỏt với từng hồ chứa cụ thể trờn cơ sở tài liệu thuỷ văn và thực tế làm việc để xem cú cần làm tràn sự cố hay khụng. Nếu làm thỡ lựa chọn hỡnh thức hợp lý.
- Áp dụng kết quả nghiờn cứu về tràn sự cố (ngoài việc thỏo lũ vượt thiết kế) cũn để tăng dung tớch hữu ớch của hồ chứa đỏp ứng những yờu cầu dựng nước tăng lờn, mà khụng phải tăng hoặc tăng khụng đỏng kể quy mụ cỏc cụng trỡnh đầu mối.
Qua luận văn này, rất mong được tạo điều kiện để được tiếp tục tham gia nghiờn cứu phỏt triển thờm. Thực tế thiết kế và xõy dựng cụng trỡnh thủy lợi hiện nay luụn cần cú những đề tài nghiờn cứu sõu hơn về mặt lý luận để cú thể đưa ra những tiờu chuẩn và giải phỏp nõng cao dung tớch hữu ớch của cỏc hồ chứa.