3.7. Tính toán điều tiết lũ
3.7.3. Tính toán lưu lượng lũ và tổng lũ
Qp = A.ϕ.Hn.F.δ1 (3-5) Trong đó:
Hn : Lượng mưa ngày ứng với tần suất kiểm tra (mm).
A : Mô đuyn đỉnh lũ ứng ứng với tần suất thiết kế.
ϕ : Hệ số dòng chảy lũ theo bảng (4 - 2) QPTL C6-77 và các điều kiện lưu vực, diện tích, loại đất phủvà lượng mưa ngày ... tra được ϕ = 0,75
F : Diện tích lưu vực ( km2 ).
δ1 : Hệ số giảm nhỏđỉnh lũ do ao, hồ, đầm lấy. Do tỷ lệ ao hồ trong khu vực khá nhỏ nên lấy δ1 =1
Kết quả tính toán ghi trong bảng sau:
Bảng 3.6 - Bảng kết quả tính lũ ứng với các tần suất thiết kế Đặc trưng Tần suất thiết kế P%
2% 1% 0,01
Hp 181 210 300
QmP 16,08 20,06 33,01
WmP 0,412x106 0,478 x106 0,683 x106 ( Chi tiết theo phụ lục 02 đính kèm luận văn)
3.7.4. Kiểm tra khả năng tháo lũ của tràn cũ:
- Trường hợp chỉ cải tạo lại nguyên trạng tràn cũ tương ứng với lưu lượng lũ đến theo tần suất tính toán thì công thức tính toán lưu lượng tháo như sau:
Qtháo= qtràn= (3-6)
𝐻 =�𝑚𝑄𝑡ℎá𝑜
1𝜀 ∑ 𝑏�2/3 (3-7)
Bảng 3.7- Bảng kết quả tính toán điều tiết lũ khi chỉ có tràn xả lũ độc lập ứng với tần suất ( P=2%)
TT B
(m)
Q tràn
(m3/s) m H
(m)
1 3 16,08 0,35 0,92 4,429 2,418
2 4 16,08 0,35 0,92 4,429 1,996
3 5 16,08 0,35 0,92 4,429 1,72
4 6 16,08 0,35 0,92 4,429 1,523
5 7 16,08 0,35 0,92 4,429 1,374
6 8 16,08 0,35 0,92 4,429 1,257
Bảng 3.8 - Bảng kết quả tính toán điều tiết lũ khi chỉ có tràn xả lũ độc lập ứng với tần suất ( P=1%)
TT B
(m)
Q tràn
(m3/s) m H
(m)
1 3 20,06 0,35 0,92 4,429 2,802
2 4 20,06 0,35 0,92 4,429 2,313
3 5 20,06 0,35 0,92 4,429 1,993
4 6 20,06 0,35 0,92 4,429 1,765
5 7 20,06 0,35 0,92 4,429 1,593
6 8 20,06 0,35 0,92 4,429 1,457
Bảng 3.9 - Bảng kết quả tính toán điều tiết lũ khi chỉ có tràn xả lũ độc lập ứng với tần suất ( P=0,01%)
TT B
(m)
Q tràn
(m3/s) m H
(m)
1 3 33,01 0,35 0,92 4,429 3,905
2 4 33,01 0,35 0,92 4,429 3,223
3 5 33,01 0,35 0,92 4,429 2,778
4 6 33,01 0,35 0,92 4,429 2,460
5 7 33,01 0,35 0,92 4,429 2,220
6 8 33,01 0,35 0,92 4,429 2,030
Căn cứ vào địa hình, địa chất tràn Trại Gạo hiện trạng ta thấy tràn được đặt trên nền đồi đất nửa phong hóa có đất nền tương đối tốt và ổn định, tương ứng với ngưỡng tràn hiện trạng (+39,0 m) thì hồ đảm bảo cung cấp nước nên không cần phải thay đổi cao trình ngưỡng tràn.Với ngưỡng tràn hiện trạng để tràn nằm trên nền đồng chất đã ổn định thì chỉ có thể mở rộng tràn thêm 2 m
so với thiết kế bề rộng tràn ban đầu là 4,0m. Do đó ta chọn bề rộng ngưỡng tràn tháo lũ mới để tính toán là Btràn =6,0m có kết quả tính toán tương ứng với tần suất như bảng sau:
Bảng 3.10- Bảng kết quả lựa chọn phương ántính toán lũvới tràn xả lũ hoạt động độc lập
TT P% B tràn
(m)
Bđ (m)
H tràn (m)
MNDBT (m)
MNL (m)
1 2% 6 15 1,442 +39,0 +40,442
2 1% 6 15 1,671 +39,0 +40,617
3 0,01% 6 15 2,329 +39,0 +41,329
Cao trình mực nước tràn tương ứng:
Ztràn max = Zngưỡng + Hmax= +39,0 m+ 2,46= +41,46m > Zđđ=41,0m Qua tính toán ta thấy với lũ P=0,01% thì nước tràn đỉnh đập dâng. Để tránh nước tràn đỉnh đập thì cần làm tràn sự cố, hoặc mở rộng tiếp tràn, tràn phụ,... Trong phân tích mục 3.6 đã đưa ra phân tích và lựa chọn giải pháp tháo lũ qua đỉnh đập dâng để tăng cường khả năng tháo lũ để đảm bảo an toàn hồ đập.
3.7.5. Tính toán điều tiết lũ và phân tích lựa chọn bề rộng đỉnh đập cho nước tràn qua để hỗ trợ tràn chính điều tiết lũ lớn khẩn cấp
Nguyên tắc lựa chọn phần ngưỡng đỉnh đập dâng cho nước tràn đỉnh đập phải thỏa mãn điều kiện nước chỉ tràn đỉnh đập dâng khi tháo lũ lớn khẩn cấp tức là phần lũ tương ứng với mực nước lũ thiết kế và mực nước lũ kiểm tra phải được tháo qua tràn xả lũ chính của hồ. Xong để kinh tế và giảm bề rộng đỉnh đập phải gia cố tháo lũ thì cũng có thể thiết kế cho một phần mực nước tiệm cận lũ kiểm tra có thể tháo qua đỉnh đập dâng.
Dùng phương pháp lặp để tính toán điều tiết lũ, trong luận văn tác giả đã tham khảo và sử dụng phần mềm trên phần mềm điều tiết lũ TDL 2002 của trường Đại học thủy lợi do PGS. TS Nguyễn Cảnh Thái lập.
Các bước tính toán điều tiết lũ như sau:
- Bước 1: Nhập các thông số dữ liệu đầu vào phần mềm bao gồm bảng thông số quan hệ Z~V, Z~F, đường quá trình lũ, hệ số lưu lượng, co hẹp. Sau đó nhập các thông số các trường hợp tính toán gồm các giá trị B tràn, B đập và ngưỡng đỉnh đập dâng cho tràn nước sẽ tìm ra được mực nước lũ, lưu lượng tháo lớn nhất qua tràn và đập dâng, thời gian tháo nước.
- Bước 2: Giả định các giá trị ngưỡng tháo và bề rộng của tràn, đoạn đỉnh đập dâng cho phép tháo lũ và tính toán điều tiết lũ để tìm ra đường quá trình xả lũ qxả (lưu lượng, mực nước và thời gian xả lũ ) tương ứng với các tần suất lũ thiết kế, lũ kiểm tra và lũ lớn khẩn cấp.
- Bước 3: Xác định cao trình đập dâng sơ bộ là cao trình lớn nhất từ công thức tính từ mực nước dâng bình thường, mực nước lũ thiết kế, mực nước kiểm tra đã tính trong điều tiết lũ.
- Bước 4: So sánh cao trình đỉnh đập sơ bộ với giá trị mực nước lũ lớn khẩn cấp (P=0,01%), nếu cao trình đỉnh đập dâng lớn hơn thì cao trình đỉnh đập dâng đã tính là phù hợp, nếu ngược lại nhỏ hơn thì giá trị tràn, đập dâng giả định ở bước 2 không phù hợp, phải tính toán lại từ bước điều tiết lũ bằng cách mở rộng thêm bề rộng ngưỡng đập cho nước tràn qua, hoặc mở rộng tràn.
Căn cứ các kết quả tính toán cao trình đỉnh đập dâng từ điều tiết lũ, hiện trạng công trình tháo lũ, đập dâng, đánh giá khả năng ngập lụt thượng lưu, khả năng tháo kênh hạ lưu, tính ổn định của công trình, tính hiệu quả kinh tế... phân tích lựa chọn tìm ra được kết quả tính toán cao trình đỉnh đập dâng phù hợp nhất để thiết kế.