Bài giảng Thủy năng - Thủy điện: Chương 5 - PGS.TS. Nguyễn Thống

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

46
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Thủy năng - Thủy điện - Chương 5: Đập dâng và công trình tháo lũ" trình bày các kiến thức cơ bản về đập dâng và công trình tháo lũ, ... Đây là tài liệu tham khảo hữu ích dành cho các bạn sinh viên ngành xây dựng và những ai quan tâm dùng làm tài liệu tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thủy năng - Thủy điện: Chương 5 - PGS.TS. Nguyễn Thống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY BÁCH NĂNG &KHOA THỦYTPỒ CHÍ MINH ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN ChươngKHOA KỸdâng 5: Đập THUẬT & XÂY CôngDỰNG trình tháo lũ THUỶ NĂNG & THUỶ ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ BỘ MÔN KỸ THUẬT & QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC Chương 1 : Tổng quan. Chương 2 : Tài nguyên nước và quy hoạch khai thác. Chương 3 : Các phương pháp khai thác năng lượng nước. Chương 4 : Điều tiết hồ chứa thuỷ điện. Chương 5 : Đập dâng & công trình tháo lũ. Chương 6 : Công trình lấy nước và dẫn nước. PGS. TS. NGUYỄN THỐNG Chương 7 : Tháp (giếng) điều áp. Email: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr Chương 8 : Đường ống áp lực & hiện tượng Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong/index nước va. 1 Chương 9 : Nhà máy Thuỷ điện. 2 PGS. TS. NguyễnTél. (08) Thống 38 691 592 - 098 99 66 719 PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ ĐẬP DÂNG & CÔNG TRÌNH THÁO LŨ 1. Tổng quát. ĐẬP DÂNG 2. Đập dâng. 3. Công trình tháo lũ. 3 1/12/2016 4 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ TAØI NGUYEÂN NÖÔÙC VIEÄT NAM TAØI NGUYEÂN NÖÔÙC VIEÄT NAM 5 6 PGS. Dr. PGS. TS.Nguyễn NguyễnThống Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 1
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ TAØI NGUYEÂN NÖÔÙC VIEÄT NAM TỖNG QUAN VỀ ĐẬP DÂNG Nhiệm vụ: Đập dâng là một công trình thuỷ được xây dựng nhằm để giữ nước nhằm mục đích:  Đổi hướng dòng chảy.  Nâng cao mực nước.  Tạo hồ chứa. 7 8 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ TỖNG QUAN VỀ ĐẬP DÂNG Đường nước dâng Hạ lưu sau NM:  Điều hoà dòng chảy.  Giảm lưu lượng đỉnh lũ.  Tăng cường lưu lượng mùa kiệt. Mực nước khi chưa có đập Hạ lưu đoạn sông sau đập  NM  Khúc sông chết (nếu không có lưu lượng hoàn trả ngay sau đập, nhất là về mùa khô). 9 10 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ CÁC ĐỊNH NGHĨA VỀ THÔNG SỐ CHỌN VỊ TRÍ ĐẬP DÂNG HỒ CHỨA Phụ thuộc vào: MNGC  Điều kiện địa hình; Wp.lũ MNDBT  Điều kiện địa chất; Whi MNC  Điều kiện thuỷ văn; MN KHI THÁO CẠN HỒ WCHẾT  Điều kiện dân sinh;  Điều kiện hiệu quả kinh tế-xã hội, tài chính. 11 12 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 2
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT  Ít hoặc không bị nứt nẻ, Thường sử dụng bản đồ tỷ lệ 1/10.000 (bản  Đàn hồi nhỏ, đồ không ảnh).  Chịu lực cao. Nguyên tắc chọn vị trí đập: Các bước nghiên cứu:  Tạo thành hồ chứa phía thượng lưu lớn  Đi thực địa quan sát trực giác (giai đoạn quy nhất có thể, hoạch),  Khảo sát thăm dò với mật độ hố khoan, hố đào  Tuyến công trình ngắn (kết hợp đủ chổ phù hợp với yêu cầu theo quy phạm theo từng để bố trí các công trình khác: tháo lũ, lấy giai đoạn, (giai đoạn Lập dự án đầu tư). nước,...).  Thí nghiệm trong phòng, hiện tường (thiết kế PGS. TS. Nguyễn Thống 13 kỹ thuật). PGS. TS. Nguyễn Thống 14 THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ ĐIỀU KIỆN THUỶ VĂN ĐIỀU KIỆN DÂN SINH  Lưu vực đủ lớn (càng lớn càng tốt về  Hiện tượng đường nước dâng khi có lũ mặt thu nước). kiểm tra  di dân.  Lưu lượng bùn cát nhỏ có thể (dung tích chết  MNC  cao trình cửa lấy nước). Mực nước khi chưa có đập 15 16 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Ví dụ: Sơ bộ với đập cao 60m, độ dốc mặt thoáng TB là 4m/km  chiều dài ảnh ĐẬP DÂNG hưởng về thượng lưu hồ là: Định nghĩa: Là một kiến trúc giới 60/4 = 15km. hạn bởi 2 mặt (thượng lưu và hạ  Mất đất ở và nông nghiệp lưu). Phía trên là kết cấu của một  Ngập đường giao thông  Ngập lòng hồ (môi trường) đường giao thông. Phía dưới là  Bảo đảm lưu lượng tối thiểu ở hạ lưu đập giới hạn nền và 2 bên bờ. nếu cần sau khi xây dựng hồ (tránh hiện tượng đoạn sông chết  môi trường!). 17 18 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 3
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Đê quay TL TL Đập dâng PHÂN LOẠI Kênh dẫn  ĐẬP TRỌNG LỰC nước  ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG NMTĐ  ĐẬP VÒM  ĐẬP DI ĐỘNG. HL BÌNH ĐỒ KHU ĐẦU MỐI 19 20 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ ĐẬP TRỌNG LỰC LỰC TÁC DỤNG Trọng lượng bản thân  Áp lực nước thượng (hạ) lưu  Áp lực khe rỗng (vật liệu sét, trong giai đoạn đầu xây dựng, khai thác)  Áp lực thấm (chênh lệch MN thượng & hạ lưu) P  Áp lực đẩy nổi (có MN hạ lưu) Wt  Ứng suất nhiệt Wn  Lực do động đất A’ ……….. G Biểu đồ thấm t/h có bố 21  PHẢN LỰC NỀN. 22 PGS. TS. Nguyễn Thống trí thoát nước TL PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG - Nền đá. - Tuyến đập ngắn. - Vật liệu xi măng đến hiện trường (điều kiện về vận chuyển vật liệu). 285m ! VẬT LIỆU Hàm lượng xi măng: từ 100 đến 250kg/m3  có thể thay đổi tùy vị trí trong thân đập. 23 24 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 4
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ TÍNH ỔN ĐỊNH MỘT SỐ KẾT CẤU KHÁC  Cân bằng (không bị trượt, lật dưới tác - Vật thoát nước nền  giảm áp lực thấm. dụng của nước và các lực khác) - Màng chống thấm  giảm lưu lượng thấm Thông thường: độ dốc TK là m1=0 và HL là qua nền (nứt nẻ, độ rổng lớn!). m2=0.85 - Thoát nước nền  lỗ khoang d=75mm, cự  Đảm bảo điều kiện chịu lực của thân đập ly 1,5m đến 3m. (không sinh ra ứng suất kéobê tông - Khe lún, khe nhiệt. không thiết kế để chịu kéo nếu có cục bộ  bố trí cốt thép chịu) và nền. 25 26 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Baøi taäp 1: Cho ñaäp beâ toâng nhö hình sau. Baøi taäp 2: Cho ñaäp beâ toâng coù H=15m, B=12m. H=20m, chieàu roäng ñænh B=4m, heä soá ma Heä soá ma saùt f=0.75, bt=2.5T/m3, heä soá saùt f=0.7, bt=2.5T/m3, heä soá giaûm aùp =0.6. giaûm aùp =0.8, [k]truot_phang=1.2. Tính heä soá oån ñònh tröôït phaúng. a. Kieåm tra oån ñònh theo ñieàu kieän tröôït (=pA/H,
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ ĐẬP ĐẤT 31 32 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ ĐIỀU KIỆN SỬ DỤNG Yêu cầu chất lượng nền thấp so với đập bê tông,  Vật liệu sự dụng có thể là đất, đá,  Có màng chống thấm trong thân đập (có thể ở thượng lưu),  Khối lượng đất đá sử dụng lớn (tiết diện lớn hơn đập bê tông cùng chiều cao). 33 34 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ TÍNH ỔN ĐỊNH ỔN ĐỊNH MÁI DỐC Khác với đập bê tông: - Tính ổn định trượt mái dốc cục bộ, - Tính ổn định không xói ngầm thân đập, SOFTWARE GEO-SLOPE - Hiện tượng đùn đất ở hạ lưu. 35 36 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 6
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ HIỆN TƯỢNG XÓI NGẦM HIỆN TƯỢNG XÓI NGẦM VÀ & ĐỀ PHÒNG Đề phòng xói ngầm: Tầng lọc ngược, vải địa chất 37 38 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ ĐẬP ĐÁ ĐỖ ĐẬP ĐÁ ĐỖ Hmax>(40-50)m 39 40 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ ĐẬP ĐẤT ĐÁ HỖN HỢP CÔNG TRÌNH THÁO LŨ 41 1/12/2016 42 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 7
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ CÔNG TRÌNH THÁO LŨ TỰ TRÀN NHIỆM VỤ Chủ động tháo nước ra khỏi hồ chứa khi cần (vào mùa lũ, hồ đã đầy nước (MNDBT) & nước trong sông từ thượng nguồn tiếp tục vào hồ với lưu lượng ‘lớn’). 43 44 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. Dr. PGS. TS.Nguyễn NguyễnThống Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ CÔNG TRÌNH THÁO LŨ TỰ TRÀN CÔNG TRÌNH THÁO LŨ CÓ CỬA VAN 45 46 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ COÂNG TRÌNH ĐẦU MỐI ĐƯỜNG ĐẬP H TL TRÀN DÂNG Đập tràn dạng Creager DỌC ĐƯỜNG Tiêu năng dạng phun HẦM DẪN (dòng nước khuếch tán vào DÒNG CT NỐI TIẾP- DỐC NƯỚC không khí để tiêu năng) HL 47 48 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 8
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ ĐẬP TRÀN THỰC DỤNG TL TIÊU NĂNG MŨI PHUN ĐẬP VÒM HỐ XÓI PGS. TS. Nguyễn Thống 49 PGS. TS. Nguyễn Thống HL 50 THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Tràn mặt Tràn dưới sâu NHÌN TỪ HẠ LƯU 51 52 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Mục đích: Tháo lưu lượng ra khỏi CHẢY TRÀN MẶT  Không áp hồ chứa khi cần thiết (mùa lũ &  Đập tràn thực dụng Creager (có hồ đã đầy nước). hoặc không có cửa van  tự tràn PHÂN LOẠI  cao trình ngưỡng tràn  Chảy tràn mặt (không áp) =MNDBT). Khả năng tháo lưu  Chảy dưới sâu (có áp) lượng tốt.  Đập tràn đỉnh rộng. Khả năng 53 tháo lưu lượng nhỏ hơn loại trên. 54 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 9
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ ĐẬP TRÀN THỰC DỤNG z h z1 Q   n mB 2g H 3/ 2 h2 V o Với m hệ số lưu lượng [0.35 0.45], B L chiều rộng tràn, H0=H+V2/2g với H chiều cao cột nước tràn, V vận tốc đến gần, n hệ số ngập [01], =1  chảy KHÔNG ngập ĐẬP TRÀN ĐỈNH RỘNG 55 56 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ ĐẬP TRÀN ĐỈNH RỘNG THÁO LŨ DƯỚI SÂU (CHẢY CÓ ÁP) 1  Q  hB 2gZ0 Q   2gZ 1   i i Với B chiều rộng tràn, h chiều sâu cột  tổng các tổn thất thủy lực dòng chảy i nước tràn (trên đập),  hệ số ngập [01], i qua cống. z chênh lệch mực nước thượng & hạ lưu Với  hệ số tổn thất,  tiết diện ướt, z & z0 = z + V2/2g, V vận tốc đến gần. chênh lệch mực nước thượng & hạ lưu. 57 58 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ  Xác định MNGC, XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TRÀN  Xác định cao trình đỉnh đập dâng   Giả thiết các tổ hợp (B,H)  quy quy mô đập, mô tràn,  Tổng đầu tư T ($) công trình đầu  Tính điều tiết lũ (lũ với tần suất mối (chú ý đến đập & tràn), thiết kế & kiểm tra),  Chọn tổ hợp (B,H) có T ($) min  (giả thiết tổng đầu tư vào các hạng mục CT khác: NM, đường dẫn,… đổi) 59 60 PGS. TS. Nguyễn Thống không PGS. TS. Nguyễn Thống 10
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ Bài tập 1: Một đập tràn thực dụng được xây  T ($) Tđập=f2(B,H) dựng để tháo lưu lượng lũ max là 1000m3/s. Cho biết cột nước tràn H=8m, Tđập+Ttràn=g(B,H) đập có m=0.4, chảy không ngập. Tính Tmin chiều rộng B tràn. Bỏ qua ảnh hưởng vận tốc đến gần. Bài tập 2: Một đập thực dụng cao H1=20m, Ttràn=f1(B,H) cột nước tràn H=6m, chiều rộng B=40m, hệ số lưu lượng m=0.4. Tính lưu lượng tháo lớn nhất với sai số 2 lần tính liên tiếp (Bop,Hop) (B,H) của Q là