1. Triệt để lợi dụng điều kiện địa hỡnh, địa chất để chọn vị trớ bố trớ tràn sự cố:
Thường bố trớ tràn sự cốở yờn ngựa hoặc vai đập chớnh. Cú thể hoàn toàn là tự
nhiờn hoặc đặt ởđập phụ. Nước qua tràn sự cố cú thể về lũng sụng cũ hoặc xả sang sụng khỏc, lưu vực khỏc. Địa chất tuyến tràn đủ tốt để khụng phải gia cố. Trong một số trường hợp ngưỡng tràn cú thểđược gia cố bằng đỏ xõy, đỏ xếp, bờ tụng, bờ tụng cốt thộp.
Hạ lưu thuận lợi cho việc tạo lũng dẫn khi cú sự cố xảy ra (khụng cú khu đụng dõn cư, khụng cú cơ sở kinh tế quan trọng, khụng cú tài nguyờn quan trọng cần bảo vệ v.v...).
2. Vận hành chủđộng và thuận tiện:
Tràn sự cố ớt khi dựng, nhưng khi dựng lại đũi hỏi dựng khẩn cấp. Do vậy, nếu dựng hỡnh thức phức tạp thỡ khú vận hành khi cần. Mặt khỏc dễ vận hành cũng bao hàm cả nghĩa chủđộng vận hành được, trỏnh rủi ro (trỏnh khi cần xả lũ thỡ lại khụng xảđược).
Đểđảm bảo yờu cầu này thường dựng tràn xả mặt, ớt dựng tràn xả sõu trong tràn sự
cố. Để tăng lưu lượng thường chọn bề rộng tràn lớn và đụi khi tăng cột nước tràn H một cỏch hợp lý (khi điều kiện địa chất cho phộp như nền đỏ hoặc nền đất đắp...).
3. Đảm bảo những yờu cầu kỹ thuật cần thiết:
Đối với tràn sự cố tuy quy mụ khụng lớn, cột nước tỏc dụng nhỏ, tần suất sử dụng nhỏ, nhưng những vấn đề kỹ thuật cũng cần được đảm bảo. Đú là:
- Cụng trỡnh tràn sự cốđảm bảo đủđộ bền, đảm bảo ổn định trong mọi điều kiện. - Thấm qua cụng trỡnh khụng gõy mất nước, xúi ngầm; nước thoỏt ra ở hạ lưu khụng gõy nguy hại đập.
- Đỉnh đủ cao để thực thi được nhiệm vụ.
- Cỏc thiết bị gia cố phải bảo vệ cụng trỡnh trỏnh những tỏc hại do súng, giú, mưa, thay đổi nhiệt độ... nhưng khi cần phỏ vỡ (nếu cú) thỡ cỏc thiết bị bảo vệ này khụng gõy cản trở.
- Hài hũa chung về mặt kiến trỳc và giao thụng phục vụ cỏc yờu cầu khỏc nhau.
4. Phục hồi tràn sự cố (nếu cú) sau mỗi lần xả lũ khẩn cấp được thực hiện thuận lợi:
Một số loại tràn sự cố hoạt động tựđộng, nước trong hồ vượt qua mực nước lũ nào
đú thỡ tràn sự cố làm việc. Mực nước lũ trong hồ rỳt xuống, tràn sự cố ngừng làm việc. Trong trường hợp này nội dung cụng tỏc quản lý khụng bao gồm việc phục hồi tràn sự cố
về trạng thỏi trước khi xả lũ khẩn cấp.
Nhiều loại tràn sự cố, khi thỏo lũ khẩn cấp đó chủđộng phỏ vỡ kết cấu hoặc đập tạm trờn ngưỡng tràn sự cố. Sau khi thỏo lũ, cần phục hồi trạng thỏi ban đầu để sẵn sàng tiếp tục thực thi nhiệm vụ. Cụng việc phục hồi này là một bước, một khõu thao tỏc trong cả quy trỡnh làm việc của tràn sự cố. Nú cần được thực hiện một cỏch đơn giản nhất, ớt tốn kộm. Lực lượng, vật tư và phương phỏp phục hồi được chuẩn bịđầy đủ và chu đỏo theo phương ỏn phổ thụng nhất.
5. Tiện quản lý, duy tu, bảo dưỡng:
Sự xuất hiện thờm một hạng mục cụng trỡnh nữa trong cụm cụng trỡnh đầu mối là tăng thờm khối lượng cụng tỏc quản lý. Bởi vậy tràn sự cố cần được thiết kế, xõy dựng sao cho cụng việc quản lý, duy tu, bảo dưỡng được thuận tiện. Cụng việc này cần hướng tới mục tiờu sao cho tràn sự cố thực hiện được nhiệm vụ của mỡnh. Muốn vậy cụng trỡnh
đó xõy dựng phải sử dụng được trước và trong mựa lũ, cụng tỏc kiểm tra, quan trắc được thực hiện nhanh gọn và hiệu quả; tiến hành sửa chữa những sạt lở, hư hỏng một cỏch đơn giản; cỏc biện phỏp chống đỡ, chuẩn bị nguyờn vật liệu, phương ỏn ứng xử với những bất
trắc cú thể xảy ra trong mựa xả lũđược đề ra đồng bộ, khụng phức tạp và gắn kết thuận lợi với nội dung chung của cụng tỏc phũng chống bóo lụt ở toàn bộ cụm cụng trỡnh đầu mối.
6. Giỏ thành thấp:
Giỏ thành thấp ở đõy được hiểu là giỏ của riờng tràn sự cố (khi làm độc lập) và tổng giỏ thành của tràn sự cố với tràn chớnh (khi được xem xột đồng thời). Muốn vậy phải
đưa ra nhiều phương ỏn. Tiến hành phõn tớch kết hợp tớnh toỏn kinh tế, kỹ thuật để chọn ra phương ỏn hợp lý.
3.5. Phõn loại tràn sự cố
I. Theo thời điểm xõy dựng
Thời điểm xõy dựng ởđõy được hiểu là lỳc nào trong quỏ trỡnh thiết kế, thi cụng và sử dụng cụng trỡnh mà cú xõy dựng tràn sự cố. Theo cỏch phõn loại này cú:
1. Tràn sự cố cú ngay từ thiết kế ban đầu 2. Tràn sự cố cú trong quỏ trỡnh thiết kế
3. Tràn sự cố cú trong quỏ trỡnh thi cụng 4. Tràn sự cố cú trong quỏ trỡnh sử dụng
Theo kết quảđiều tra [1], [5], tớnh đến năm 2005 ở Việt Nam thỡ loại tràn sự cố cú ngay từ thiết kế ban đầu chiếm 24%; tràn sự cố cú trong quỏ trỡnh thiết kế chiếm 4%; tràn sự cố cú trong quỏ trỡnh thi cụng chiếm 24% và tràn sự cố cú trong quỏ trỡnh sử dụng chiếm 48%.
II. Theo vị trớ so với đập chớnh
1. Tràn sự cố nằm trong thõn đập chớnh:loại này ớt dựng, nếu cú, thường dựng ở đập bờ tụng. Theo kết quảđiều tra [1], [5] thỡ ở Việt nam loại này chiếm 4%.
2. Tràn sự cố nằm ngoài thõn đập chớnh: loại này hay dựng. Cú thể cỏch xa đập chắn, nằm xa tràn chớnh. Cũng cú thể bố trớ ở vai đập chớnh hoặc ởđập phụ. Loại này ở
Việt Nam chiếm 96%.
III. Theo hỡnh thức cú hay khụng cú cửa van
1. Tràn sự cố cú cửa van:loại này ớt dựng. Nếu dựng, thường được bố trớ gần tràn chớnh để tiện cho quản lý, vận hành.
Theo kết quảđiều tra [1], [5] thỡ ở Việt Nam loại tràn sự cố cú cửa van chiếm 12%, loại tràn tự do khụng cú cửa van chiếm 88%.
IV. Theo hỡnh thức ngưỡng tràn
1. Tràn sự cố cú ngưỡng thực dụng:Tựy theo địa hỡnh và yờu cầu khống chế mực nước trong hồđể xem xột sử dụng loại ngưỡng thực dụng. Núi chung loại này ớt dựng.
2. Tràn sự cố cú ngưỡng đỉnh rộng:Loại này được dựng rộng rói.
V. Theo hỡnh thức nối tiếp và tiờu năng sau ngưỡng
1. Tràn sự cố cú nối tiếp và tiờu năng nhõn tạo:
Sau ngưỡng bố trớ cỏc hỡnh thức nối tiếp và tiờu năng chớnh tắc như ở tràn xả lũ
chớnh. Cỏc hỡnh thức này được gia cố chắc chắn bằng đỏ xõy, đỏ lỏt, bờ tụng, bờ tụng cốt thộp. Trong tràn sự cố loại nối tiếp và tiờu năng nhõn tạo ớt dựng.
2. Tràn sự cố cú nối tiếp và tiờu năng tự nhiờn:
Do đặc điểm thủy lực, vị trớ bố trớ tràn, mà nối tiếp sau ngưỡng là sườn dốc tự
nhiờn hoặc cỏc bậc, thỏc tự nhiờn xa ngưỡng. Năng lượng được tiờu hao bởi ma sỏt với cỏ
cõy hoặc cỏc bậc, hố tự nhiờn. Loại này được dựng rộng rói.
VI. Theo phương của dũng chảy vào ngưỡng tràn so với phương
dũng chảy trong sụng chớnh
1. Tràn sự cố kiểu tràn dọc:
Là loại cụng trỡnh thỏo lũ khẩn cấp cú phương chảy vào ngưỡng tràn gần như song song với phương của dũng chảy trong sụng chớnh.
2. Tràn sự cố kiểu tràn ngang:
Là loại cụng trỡnh thỏo lũ khẩn cấp cú phương chảy vào ngưỡng tràn gần như
vuụng gúc với phương của dũng chảy trong sụng chớnh.
VII. Theo đặc điểm làm việc
Hỡnh 3-5: Tràn sự cố kiểu tự do ở hồ An Mó (Quảng Bỡnh)
Tràn sự cố kiểu tràn tự do là loại kờnh đào trong nền đất đỏ tự nhiờn. Cao trỡnh ngưỡng tràn bằng hoặc gần bằng mực nước lũ thiết kế (MNLTK). Kết cấu tràn tự do là một kờnh hở. Đầu kờnh (phần ngưỡng tràn) cú thểđược gia cố một đoạn. Nối tiếp sau ngưỡng tràn thường là lợi dụng địa hỡnh tự nhiờn và tự tiờu năng. Loại này dựng khỏ nhiều ở Việt Nam.
Hỡnh 3-5 là đỉnh tràn sự cố của hồ An Mó (Quảng Bỡnh). Cao trỡnh ngưỡng tràn +24,0 m (cao hơn MNDBT là 2 m, thấp hơn mực nước lũ 0,6 m); bề rộng qua nước là 60 m, trờn ngưỡng cú bố trớ gia cố một đoạn bằng bờ tụng cốt thộp.
2. Tràn sự cố kiểu nước tràn qua đỉnh đập đất gõy vỡ (kiểu đập đất tự vỡ):
Trờn ngưỡng tràn đắp một đập đất tạm. Cao trỡnh đỉnh đập khụng lớn hơn mực nước lũ nào đấy (mực nước lũ khống chế) trong hồ chứa. Thõn đập cú thể là một khối hoặc gồm hai phần: phần hạ lưu là khối cỏt dễ vỡ, phần thượng lưu là đất chống thấm.
Khi mực nước trong hồđạt tới mực nước lũ nào đấy, nước tràn qua đỉnh đập đất, gõy xúi mỏi hạ lưu. Từđú gõy xúi thõn đập trờn ngưỡng và dần tới vỡ toàn bộđập.
Trờn ngưỡng tràn cú bố trớ đập vật liệu địa phương. Trong thõn đập bố trớ hệ thống lỗ mỡn hoặc buồng mỡn. Khi cần thỏo xả khẩn cấp sẽ nạp thuốc nổ, kớch nổ theo cỏc phương phỏp hiện đại để gõy vỡđập.
4. Tràn sự cố kiểu cú cửa van:
Loại này thường cú quy mụ, cấu tạo nhưđối với tràn chớnh. Nú được dựng khi cần thỏo lũ bổ sung, thỏo lũ vượt thiết kế (nếu chỉ cú tràn chớnh thỡ khụng xả hết theo yờu cầu). Cửa van dựng trong trường hợp này cú thể là cửa van cung, cửa van hỡnh quạt, cửa van tỳi (vớ dụ như cửa van tỳi bằng cao su thường được gọi là đập cao su) v.v...
5. Tràn sự cố kiểu cú cửa van tựđộng:
Trờn ngưỡng tràn bố trớ cửa van tựđộng. Cửa van gồm một tấm phẳng thường bố trớ quay xung quanh trục nằm ngang. Khi cú lũ vượt thiết kế, cửa van tự động lật và việc thỏo xả khẩn cấp được thực hiện.
Loại này về nguyờn lý thỡ rất hay, song cú nhiều nhược điểm về hoạt động, quản lý, bảo dưỡng nờn nú chưa được dựng nhiều.
6. Tràn sự cố kiểu gia tải bằng nước gõy vỡđập đất:
Trờn ngưỡng tràn sự cố cú đắp một đập nhỏ bằng vật liệu địa phương, thường là đập
đất. Phần hạ lưu của đỉnh đập cú tường chắn tạo bể chứa nước gia tải. Ởđỏy đập cú lớp kẹp cỏt tạo mặt trượt. Ởđỉnh cú bố trớ cỏc ống xiphụng ăn thụng với bể chứa nước gia tải. Khi mực nước trong hồ vượt miệng ống xi phụng, nước theo xiphụng chảy vào bể chứa nước gia tải. Bể gia tải đầy nước sẽ gõy mất ổn định mỏi hạ lưu. Từđú tạo vỡđập.
7. Tràn sự cố kiểu dẫn xúi gõy vỡđập đất:
Trờn ngưỡng tràn cú đập đất tạm, phớa hạ lưu đập cú khối đất dễ xúi trụi. Phớa trờn
đập cú bố trớ cỏc ống xiphụng. Miệng vào thượng lưu của ống ngang mực nước lũ nào đú (gọi là mực nước lũ khống chế). Cửa ra của ống ỏp vào mỏi đập thuộc khối đất dễ xúi trụi. Khi nước hồ vượt mực nước lũ khống chế, nước sẽ chảy qua cỏc ống gõy xúi mỏi hạ lưu
đập. Đến khi đập mất ổn định và vỡ, thỡ tràn sự cố bắt đầu hoạt động, việc thỏo xả lũ khẩn cấp với lưu lượng thỏo lớn nhất được thực hiện.
8. Tràn tự do kiểu zớch zắc(Kiểu tràn Labyrinth):
Trờn ngưỡng tràn đỉnh rộng hoặc trờn đập tràn bờ tụng trọng lực cú thể dựng hỡnh thức zớch zắc để tăng chiều rộng thực tế tràn nước. Vỡ vậy mà tăng khả năng thỏo, giảm mực nước trong hồ. Đụi khi cũng dựng hỡnh thức này để cải tạo tràn xả lũ tự do đó cú bề
rộng tràn cố định, yờu cầu nõng mực nước dõng bỡnh thường (cũng chớnh là nõng cao trỡnh ngưỡng tràn tự do) mà khụng muốn nõng cao đập.
9. Tràn sự cố kiểu cầu chỡ:
Trờn ngưỡng tràn bố trớ cỏc cấu kiện chắn nước rời rạc. Khi mực nước lũ trong hồ
vượt quỏ một giới hạn nào đấy, cấu kiện (cầu chỡ) này bị lật xuống nhờđú mà thỏo được lũ khẩn cấp.
Cầu chỡ cú thể là khối bờ tụng, bờ tụng cốt thộp hoặc cỏc thựng. 10. Tràn sự cố kiểu tấm gập mở nhanh:
Trờn ngưỡng tràn đặt cỏc tấm phẳng chắn nước cú chiều cao nhỏ. Khi mực nước lũ
trong hồ chứa vượt quỏ mực nước khống chế nào đú, hệ thống bản và cột đỡ sập xuống, nhờđú mà thỏo được lũ khẩn cấp.
11. Tràn sự cố kiểu tràn qua đập chắn:
Khi mực nước lũ vượt thiết kế, nước tràn qua đỉnh đập chắn chớnh.
3.6. Cỏc bước thiết kế tràn sự cố và nội dung mỗi bước
I. Cỏc bước thiết kế tràn sự cố
1. Xỏc lập sự cần thiết cú tràn sự cố. 2. Chọn vị trớ tuyến tràn sự cố.
3. So sỏnh và lựa chọn hỡnh thức tràn sự cố. 4. Xỏc định kớch thước cơ bản.
5. Tớnh toỏn kiểm tra ổn định, tớnh toỏn kết cấu. 6. Chọn cấu tạo chi tiết.
7. Tớnh toỏn kinh tế. 8. Lập quy trỡnh vận hành.
II. Sự cần thiết cú tràn sự cố
Cú quyết định làm tràn sự cố hay khụng? Là một cõu hỏi cần phải trả lời đầu tiờn khi bắt tay vào thiết kế tràn sự cố. Cú thể qua tớnh toỏn thủy lực, thủy văn để khẳng định sự cần thiết cú tràn sự cố hoặc phõn tớch kinh tế kỹ thuật để kết luận. Cần làm tràn sự cố
1. Với nguồn số liệu, tài liệu thủy văn được cập nhật bổ sung sau một số năm hoạt
động của hồ chứa, lũ tớnh toỏn mới tăng lờn so với lũ tớnh toỏn thiết kế ban đầu. Tần suất tớnh toỏn lũứng với liệt số liệu thủy văn dài hơn vẫn khụng thay đổi.
2. Tiờu chuẩn tớnh toỏn lũ tăng lờn do quy phạm mới thay đổi so với quy định cũ. 3. Cấp cụng trỡnh tăng lờn do phải mở rộng nhiệm vụ cụng trỡnh, do tăng quy mụ cụng trỡnh hoặc do tăng yờu cầu phũng chống tai họa gõy ra cho hạ lưu.
4. Chỉ với tràn chớnh, khi tớnh toỏn điều tiết lũ với tần suất lũ tớnh toỏn thiết kế tràn sự cố (như bảng 3-10) mà mực nước cao nhất trong hồ vượt mực nước lũ thiết kế (quy
định cũ) hoặc vượt mực nước lũ kiểm tra thỡ cần phải cú tràn sự cố.
5. Lũ lịch sửđó xuất hiện lớn hơn lũ tớnh toỏn thiết kế và lũ kiểm tra. Ứng với lũ
lịch sử đú, mực nước lũ trong hồ cao hơn mực nước lũ cao nhất cú thể cú trong hồ mà cụm cụng trỡnh đầu mối của hồ vẫn an toàn.
6. Xột thờm trường hợp sự cố cú thể xảy ra ở tràn chớnh (cửa van bị kẹt, bề rộng tràn bị thu hẹp) với mức độ rủi ro chưa được đề cập đến trong thiết kế.
7. Xõy dựng tràn chớnh kết hợp cựng tràn sự cốđể thỏo lũ (theo cỏc phương ỏn phõn cụng nhiệm vụ khỏc nhau) là phương ỏn tối ưu hơn so với phương ỏn chỉ xõy dựng một tràn chớnh.
8. Trong mọi trường hợp khụng được để lũ gõy ra vỡ đập chớnh của hồ cú tầm quan trọng đối với một trong cỏc lĩnh vực kinh tế, xó hội, dõn sinh, an ninh, quốc phũng.
9. Xõy dựng tràn sự cố gúp phần nõng cao dung tớch hữu ớch của hồ, mở rộng nhiệm vụ cụng trỡnh hoặc tiện lợi cho quản lý, ỏp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật mới.
III. Chọn vị trớ tuyến tràn sự cố
Lựa chọn vị trớ tuyến tràn sự cố nhỡn chung đều dựa trờn cơ sở luận chứng kinh tế
kỹ thuật. Nú phụ thuộc vào điều kiện địa hỡnh, địa chất, loại tràn sự cố, quản lý khai thỏc và bố trớ tổng thể cụm cụng trỡnh đầu mối. Đồng thời cần phải xem xột ảnh hưởng ở hạ
lưu cụng trỡnh khi dũng lũ xả qua tràn sự cố. Cú thể tham khảo một số chỉ dẫn sau đõy. 1. Bố trớ tràn sự cốở yờn ngựa, hay tại đập phụ, hoặc sườn đồi gần khu đầu mối, khi dựng tràn sự cố kiểu: tràn tự do, kiểu nước tràn qua đỉnh đập đất gõy vỡ, kiểu nổ mỡn gõy vỡ, kiểu dẫn xúi gõy vỡ, kiểu cầu chỡ.
Nước xả qua tràn sự cố cú thể về sụng cũ hay sang lưu vực khỏc nhưng khụng vượt