CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRÀN TỰ LẬT CHO HỒ CHỨA VỪA VÀ NHỎ
2.2 Lựa chọn hình thức tràn tự lật cầu trì cho hồ chứa vừa và nhỏ
Tràn tự lật với nguyên lý làm việc chung là khi mực nước đạt đến cao trình lật sẽ xảy ra việc mất ổn định lật mở rộng và tăng cột nước tháo tức thì cho tràn. Về mặt cấu tạo chung thì là các khối blog được đặt trên một ngưỡng tràn. Vì vậy việc phân loại tràn phụ thuộc và hình dạng kết cấu, vật liệu cấu thành nên các khối blog.
a. Kết cấu blog theo công nghệ của Pháp (hình 2.1 ÷ 2.3)
* Đặc điểm kết cấu:
Vật liệu được làm bằng thép hoặc các vật liệu khác tạo thành các khoang chứa.
Khoang chính lớn nhất có tác dụng chứa nước tạo ổn đỉnh cho tràn khi chưa đạt đến cao trình lật. Khoang lật là khoang nằm dưới bản đáy được thong với ống thu nước có tác dụng tạo áp lực đẩy ngược khi muốn tràn bị lật.
Ống thu nước được đặt ở cao trình thấp hơn hoặc bằng với MNLKC
* Nguyên lý hoạt động:
Khi nước tràn qua đỉnh tràn sự cố đến cao trình mực nước lũ khống chế, nước sẽ được dẫn vào ống thu nước dẫn đến khoang gây lật, khi đó sẽ tạo ra một áp lực đầy nổi lên bản đáy tạo lực gây lật.
* Ưu điểm:
- Tự động phá vỡ kết cấu tức thời ngay khi lũ xảy ra.
- Vận hành chính xác và sai số thấp giữa việc tính toán bằng đồ giải và thực tế.
- Việc phục hồi hiện trạng sau khi sử dụng dễ dàng.
- Khống chế cột nước trên tràn một cách dễ dàng. Dễ dàng gây lật cho cột nước lũ tương đối thấp.
* Nhược điểm:
- Kết cấu phức tạp.
- Công tác bảo trì kiểm tra phải thường xuyên.
- Chi phí xây dựng khá cao vì vật liệu làm các khối blog là khá đắt đỏ.
- Dễ bị lật khi có các vật cản va đập phía thượng lưu.
* Điều kiện áp dụng:
- Nên áp dụng được cho tất các các hồ chứa vừa và nhỏ vì cột nước làm việc của tràn được khống chế dễ dàng.
Hình 2.1: Cấu tạo các khối blog cầu chì theo công nghệ của Pháp
Hình 2.2: Cắt ngang khối blog cầu chì theo công nghệ của Pháp
Hình 2.3: Mặt bằng bố trí khối blog cầu chì theo công nghệ của Pháp b. Kết cấu blog bằng bê tông cốt thép (hình 2.4 ÷ 2.9)
* Đặc điểm kết cấu:
Vật liệu được làm bằng bê tông, là các khối hình đa giác được đặt trên ngưỡng tràn. Phía bên trong có thể rỗng để giảm khối lượng để tăng khả năng lật (hình 2.4 và 2.5).
Các khối blog được sắp xếp dọc theo ngưỡng tràn. Có hai hình thức sắp xếp là theo một chuỗi liên tiếp nhau (hình 2.4) hoặc tách riêng lẻ trong từng khoang riêng biệt (hình 2.7).
Hình 2.4: Mặt bằng bố trí các khối blog đặt liên tiếp nhau
Hình 2.5: Cấu tạo tràn tự lật với các khối blog bê tông được đặt liên tiếp nhau
a) b)
Hình 2.6: Cắt dọc và cắt ngang các khối blog
a- Cắt dọc theo chiều dòng chảy; b- Cắt ngang chiều dòng chảy* Nguyên lý hoạt động:
Khi nước tràn qua đỉnh tràn sự cố đến cao trình mực nước lũ khống chế (MNLKC) các khối blog sẽ bị mất ổn định lật dưới tác dụng đẩy ngang của áp lực nước thượng lưu.
Comment [THS7]: Ghi chú rõ a) cắt dọc chiều dòng chảy; b) cắt ngang chiều dòng chảy
Hình 2.7: Mặt bằng bố trí các khối blog phân trong các khoang
Hình 2.8: Hình ảnh 3D khối bê tông tự lật
a) b)
Hình 2.9: Cắt dọc và cắt ngang các khối blog
Comment [THS8]: Sắp xếp lại các h vẽ cho logich. Thầy đang làm dở phần n Thanh hoàn thiện nốt.
a- Cắt dọc theo chiều dòng chảy; b- Cắt ngang chiều dòng chảy* Ưu điểm:
- Tự động phá vỡ kết cấu tức thời ngay khi lũ xảy ra.
- Kết cấu đơn giản dễ thi công.
- Việc phục hồi hiện trạng sau khi sử dụng dễ dàng.
- Chi phí xây dựng thấp do sử dụng vật liệu rẻ và thông dụng.
- Vận hành, bảo trì bảo dưỡng dễ dàng.
* Nhược điểm:
- Dễ bị vỡ do va đập.
- Sai số giữa việc tính toán bằng phương pháp đồ giải và thực tế lớn.
- Nếu cột nước không đủ lớn khó gây lật do trọng lượng của bê tông khá nặng – trong trường hợp này nên làm rỗng khối bê tông.
- Nếu các khối blog được phân bố trong các khoang riêng biệt thì khi 1 khối bị lật các khối còn lại sẽ khó bị lật do cột nước bị giảm. Vì vậy nên bố trí các khối blog liên tiếp nhau khi một khối bị lật thì phần chiếm chỗ của khối vừa lật sẽ làm việc giống như một mặt cắt co hẹp có lưu tốc lớn cuốn các khối còn lại tạo khả năng gây lật lớn hơn.
* Điều kiện áp dụng:
Việc áp dụng tràn sự cố tự lật bằng các khối bê tông tự lật cần lưu ý 2 vấn đề:
- Không áp dụng được các hồ quá nhỏ vì cột nước tràn sẽ khó có khả năng gây lật bởi trong lượng các khối bê tông thường quá lớn.
- Không áp dụng cho các hồ chứa quá lớn vì khi đó cột nước lũ cần tháo thường khá cao dẫn đễn các khối blog thường lớn dẫn đến trọng lượng khối blog sẽ rất nặng khi làm việc thường dễ vỡ và gặp khó khăn trong công tác phục hồi.
- Nên áp dụng cho các hồ có cột nước lũ cần tháo qua tràn từ 0,5 đến 1,5m.
Đánh giá: Đối với điều kiện Việt Nam và quy mô hồ chứa vừa và nhỏ, nên chọn dạng tràn tự lật kiểu cầu chì với các khối blog là bê tông cốt thép bởi:
+ Dễ dàng trong việc thi công và đưa vào sử dụng bởi kết cấu đơn giản, vật liệu sẵn có.
+ Công tác bảo trì đơn giản, dễ dàng, bởi độ bền cao và kết cấu không phức tạp.
+ Vận hành, thay thế sửa chữa và phục hồi sau lậtđơn giản và nhanh chóng.
+ Nên chọn kết cấu các khối blog sắp xếp liên tiếp nhau theo một chuỗi để khả năng hiệu quả làm việc được nâng cao hơn hiệu quả khi làm việc.