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 quỏ nguy hại cho phộp ở hạ lưu, khụng tạo nguy cơ làm mất an toàn cho cỏc cụng trỡnh khỏc.
2. Bố trớ liền kề với tràn chớnh trong từng trường hợp dựng tràn sự cố cú cửa van hoặc tràn tự do.
3. Bố trớ trờn đỉnh tràn xả lũ kiểu tràn tự do đó cú bằng cỏch hạ cao trỡnh ngưỡng tràn tự do và sau đú bố trớ thờm van hoặc làm ngưỡng tràn zớch zắc.
4. Bố trớ ngay trờn đỉnh đập chớnh nếu là đập tràn bờ tụng trọng lực, khi đú dựng loại tràn sự cố kiểu cầu chỡ hay kiểu tự do hoặc kiểu tràn zớch zắc.
5. Bố trớ ngay ởđập chớnh (khi sử dụng đập chớnh đó được gia cố cho nước tràn qua với lưu tốc và cột nước tràn nhỏ).
Ngoài ra khi chọn vị trớ xõy dựng tràn sự cố cũn cần chỳ ý tới:
- Chọn vựng cú địa chất tốt để chống xúi, cú khả năng tự tiờu năng và trỏnh hiện tượng bờ dốc mất ổn định.
- Thuận lợi trong việc khụi phục tràn sự cố sau khi đó xả lũ khẩn cấp để sẵn sàng
đún lũ vượt thiết kếđến tiếp theo. - Cụng tỏc bảo vệđược tiện lợi.
IV. Chọn loại tràn sự cố
Khi chọn loại tràn sự cố nào (như mục 3.5đó nờu)cần chỳ ý tới cỏc mặt.
- Địa hỡnh: rộng rói hay chật hẹp; eo nỳi hay đồi; dốc ớt hay dốc nhiều; gần hay xa
đập chớnh.
- Địa chất: nền tốt hay xấu, phức tạp hay đồng đều. - Quy mụ hồ chứa, cấp cụng trỡnh đầu mối. - Loại đập chắn chớnh, tràn chớnh.
- Tỡnh hỡnh mưa, lũ thực tế.
- Cụng tỏc quản lý, sử dụng, duy tu, bảo dưỡng. - Kinh tế hơn.
Từ ưu, nhược điểm của mỗi loại cho thấy thường dựng cỏc loại: kiểu tràn tự do, kiểu nước tràn qua đỉnh đập đất gõy vỡ (kiểu tự vỡ), kiểu gõy vỡ bằng năng lượng thuốc nổ (kiểu nổ mỡn gõy vỡ), kiểu cú cửa van tựđộng, kiểu zớch zắc, kiểu tràn qua đập chắn. Cỏc loại khỏc thế giới cú dựng, nhưng cũn ớt dựng ở Việt Nam.
V. Xỏc định cỏc kớch thước cơ bản
Cỏc kớch thước cơ bản được đề cập đến ởđõy bao gồm cao trỡnh ngưỡng tràn, mực nước lũ khống chế nào đú trong hồ mà vượt mực nước đú thỡ tràn sự cố làm việc, cao trỡnh đỉnh đập tạm trờn ngưỡng, chiều dài đập (chiều rộng qua nước khi tràn thỏo lũ), chiều rộng đỉnh đập, mỏi đập v.v... Giữa cỏc kớch thước này cú mối quan hệ qua lại với nhau. Vỡ vậy trong tớnh toỏn, đụi khi định tớnh chọn thụng số này, để làm cơ sở xỏc định định lượng thụng số khỏc. Sau đú cõn nhắc đỏnh giỏ chung để chọn cỏc kớch thước cơ bản. Thường phải tớnh nhiều phương ỏn khỏc nhau để so sỏnh chọn phương ỏn hợp lý.
Về chiều rộng đỉnh đập (b): Núi chung chiều rộng đỉnh đập đất trờn ngưỡng được xỏc định theo yờu cầu giao thụng (nếu cú), bố trớ thiết bị trờn đú (vớ dụ như bể gia tải, hoặc tường chắn, lỗ mỡn...) hoặc theo yờu cầu cấu tạo.
Thụng thường chọn b = 3 ữ 5 (m). Với những đập đất tạm cú chiều cao lớn trờn 10 một và cú yờu cầu giao thụng thỡ cú thể chọn bề rộng đỉnh đập từ 5 đến 7 một.
Về mỏi đập trờn ngưỡng: Đập đất đắp trờn ngưỡng tràn cú chiều cao khụng lớn (ở
những hồ chứa vừa và nhỏ) nờn việc chọn hệ số m của mỏi đập cũng khụng phải là vấn đề
khú khăn. Nguyờn tắc chọn mỏi đập là đảm bảo ổn định khi chưa cú yờu cầu vỡ và vỡ được khi cần vỡ. Cũng vỡ đập thấp nờn cú thể chọn mỏi khụng đổi theo chiều cao đập và mỏi hạ lưu, mỏi thượng lưu thường chọn như nhau.
Thường chọn m1 = m2 = 1,5 ữ 2,5. Chọn bao nhiờu tựy theo chiều cao đập và cỏc chỉ tiờu cơ lý của đất đắp đập.
VI. Tớnh toỏn thấm, ổn định
Nội dung giải bài toỏn thấm, bài toỏn ổn định ởđõy về nguyờn tắc cũng giống như
trong cỏc cụng trỡnh khỏc song chỳ ý với tràn sự cố kiểu tự vỡ hay kiểu nổ mỡn gõy vỡ được phõn ra 2 trường hợp.
1. Trường hợp 1: Khi đập tạm trờn ngưỡng chưa vỡ
a) Tớnh thấm:
- Tớnh cho đập khi nền ngưỡng khụng thấm.
- Tớnh cho nền ngưỡng khi đập khụng thấm - nền ngưỡng cú thấm. - Tớnh cho cả nền ngưỡng và đập cựng thấm.
Khỏi niệm nền thấm hay khụng thấm, đập thấm hay khụng thấm là khỏi niệm tương đối trong sự so sỏnh hệ số thấm giữa đập và nền (nếu hệ số thấm chờnh nhau hơn 100 lần trở lờn thỡ đất cú hệ số thấm nhỏ hơn sẽđược coi là khụng thấm với đất cũn lại).
b) Tớnh ổn định:
- Ổn định riờng của phần đập trờn ngưỡng. - Ổn định tổng thể chung của cảđập và ngưỡng.
Khi tớnh toỏn thỡ tựy theo chiều cao của đập, địa chất nền, mức độ gia cố của ngưỡng tràn dưới đỏy đập tạm để chọn lựa sơđồ tớnh toỏn cho hợp lý.
2. Trường hợp 2: Khi đập tạm trờn ngưỡng đó vỡ
- Nếu vỡ toàn bộ: thỡ việc tớnh thấm, tớnh ổn định cho phần ngưỡng như ngưỡng tràn bỡnh thường.
- Nếu đập gồm nhiều đoạn mà chỉ cho vỡ một hoặc một sốđoạn thỡ phần ởđoạn khụng vỡ khi tớnh toỏn thấm, kiểm tra ổn định cần xột tới yếu tố nước chảy ảnh hưởng
đến mỏi đập và vựng tiếp giỏp giữa phần vỡ và phần khụng vỡ. Phần đoạn vỡđập tạm việc tớnh toỏn thấm và kiểm tra ổn định cho ngưỡng tràn nhưđối với ngưỡng tràn bỡnh thường.
Túm lại việc tớnh toỏn thấm, ổn định do đập thấp, cột nước nhỏ, ngưỡng tràn thường đặt ở nơi cú điều kiện địa chất tốt được thực hiện như với những bài toỏn bỡnh thường ở cỏc đập khỏc cựng loại, với chỳ ý đến đặc điểm làm việc của cụng trỡnh.
VII. Chọn cấu tạo chi tiết
1. Cấu tạo ngưỡng tràn:
Với ngưỡng tự do: khi cột nước tràn nhỏ, địa chất tốt thỡ trờn ngưỡng khụng cú gia cố mà hoàn toàn theo điều kiện tự nhiờn. Khi cột nước tràn lớn, địa chất khụng tốt, cần cú giao thụng bộ qua ngưỡng tràn, thỡ cần cú gia cố. Đú là ngưỡng bờ tụng, bờ tụng cốt thộp,
đỏ xõy, đỏ lỏt theo chiều dài dũng chảy dài từ 2 ữ 5 lần cột nước tràn.
Với ngưỡng cú bố trớ cửa van tựđộng: thỡ ngoài nhiệm vụ gia cố, phần ngưỡng cũn
đủ rộng để bố trớ cỏc cấu kiện của cửa van. Vỡ vậy cấu tạo của ngưỡng theo nhiệm vụ, cấu tạo và hoạt động của cửa van. Trong trường hợp này dựng ngưỡng bờ tụng cốt thộp.
Phớa thượng lưu ngưỡng, đỏy cú thể là bằng phẳng hoặc dốc ngược. Phớa hạ lưu ngưỡng hoặc cú dốc thuận hoặc theo địa hỡnh tự nhiờn. Hai vai ngưỡng mở mỏi cho phự hợp với điều kiện tự nhiờn. Theo chiều cao, cứ khoảng 5 ữ 6 (m) bố trớ cơ mỏi đập và cú bố trớ thoỏt nước. Hệ số mỏi đào được chọn sao cho mỏi đào ổn định.
Trờn ngưỡng bố trớ đập đất tự vỡ hay nổ mỡn gõy vỡ thỡ ngưỡng cần được gia cố
bằng bờ tụng, hoặc bờ tụng cốt thộp, đỏ xõy, đỏ lỏt. Phạm vi gia cố trong khoảng từ 2 ữ 5 lần cột nước tràn và cú thể nằm trong phần đỏy đập.
Trong trường hợp đập được chia làm nhiều khoang, giữa cỏc khoang cú tường chắn thỡ tường được chọn trong mối liờn quan về vật liệu, liờn kết liền với bản đỏy nhằm đỏp ứng
nhiệm vụđặt ra. Cao trỡnh đỉnh đập ở mỗi khoang thường được chọn khỏc nhau.
Hỡnh 3-6: Phõn khoang đập trờn ngưỡng
1. Ngưỡng tràn; 2. Tường phõn khoang; 3. Đập đất; 4. Rónh dẫn xúi.
Hỡnh 3-6 là một vớ dụ về bố trớ phõn khoang đập trờn ngưỡng. Bề rộng mỗi khoang b = 30 ữ 100 (m); Chiều dày tường phõn khoang d = 0,5 ữ 1,0 (m); Chiều cao đập h = 1 ữ 5 (m). Trờn
đỉnh đập bố trớ cỏc rónh dẫn xúi. 2. Cấu tạo đập:
a) Liờn kết giữa đập với ngưỡng tràn phần khụng gia cốđược xử lý bằng cỏc chõn khay cấu tạo nhằm trỏnh xúi tiếp xỳc khi mực nước trong hồ cao hơn đỉnh ngưỡng tràn và chưa cú xả lũ sự cố.
b) Bảo vệ mỏi đập thượng lưu được gia cố bằng đỏ lỏt hoặc cỏc tấm bờ tụng để
chống lại tỏc động của súng giú nhằm bảo vệđập trong khi chưa cú nhiệm vụ vỡ. Nhưng khi vỡ, thỡ cỏc thiết bị bảo vệ mỏi khụng cản việc vỡđập và khụng cản việc thỏo lũ vượt thiết kế. Như vậy cần lựa chọn hỡnh thức gia cố hợp lý và kớch thước mỗi phần tử gia cố
cũng cần được chọn cho phự hợp.
c) Đỉnh đập cú thể lỏt đỏ để phục vụ cho cỏc yờu cầu quản lý hoặc giao thụng và khi cần vỡđập thỡ khụng tạo ra trở ngại.
d) Mỏi hạ lưu: Việc bảo vệ mỏi hạ lưu đập đất đắp trờn ngưỡng tràn phải thỏa món hai nguyờn tắc. Một là bảo vệ mỏi trỏnh xúi mũn do mưa, thoỏt nước tốt, trỏnh tỏc động bất lợi của khớ hậu. Hai là khụng gõy cản trở cho việc vỡđập khi cần, nhất là với loại đập
đất tự vỡ. Vỡ vậy chỉ cú thể trồng cỏ phủ mỏi. Cỏc loại cỏ trồng trờn mỏi khụng cú nhiều rễ hoặc khụng cú rễăn sõu, khụng cú bụi cõy hoặc cõy lớn.
e) Rónh dẫn xúi: ởđập đất tự vỡ cú bố trớ rónh dẫn xúi trờn đỉnh và mỏi đập. Rónh dẫn xúi cú mặt cắt ngang hỡnh thang, sõu 7 cm ữ 10 cm, rộng 10 cm ữ 15 cm. Rónh chạy từ gần mộp thượng lưu đỉnh đập xuống mỏi hạ lưu. Mộp thượng lưu ngoài cựng ở đỉnh
đập cú thể khụng bị hạ thấp. Khi mức nước hồ chứa vượt mực nước lũ khống chế nào đú, nước hồ nhanh chúng tập trung vào rónh dẫn xúi để tạo vỡ mỏi hạ lưu dẫn đến vỡ toàn bộ đập.
g) Chõn hạ lưu đập: đối với đập đất trờn ngưỡng tràn cú chiều cao lớn hơn 2 m, chõn đập cú bố trớ khối đất dễ vỡ, thường là cỏt. Khối cỏt đảm bảo ổn định cho đập khi
chưa cú yờu cầu vỡđập, khi cần vỡ thỡ khối cỏt dễ xúi và gõy vỡđập. Khối cỏt cao từ (1/3 ữ1) h.