Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu lựa chọn quy mô công trình dẫn dòng thi công trong xây dựng công trình thủy lợi thủy điện ở Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

MAI LÂM TUẤN

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN QUY MÔ CÔNG TRÌNH

DẪN DÒNG THI CÔNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI THỦY ĐIỆN Ở VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2019

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

MAI LÂM TUẤN

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN QUY MÔ CÔNG TRÌNH

DẪN DÒNG THI CÔNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI THỦY ĐIỆN Ở VIỆT NAM

Chuyên ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY

Mã số: 9 58 02 02

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS NGUYỄN QUANG CƯỜNG

2. PGS.TS LÊ VĂN HÙNG

HÀ NỘI, NĂM 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả cam đoan luận án là công trình nghiên cứu của tác giả. Các kết quả nghiên cứu

và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ nguồn nào và dưới

bất kỳ hình thức nào. Nguồn tài liệu tham khảo được trích dẫn theo đúng quy định.

Tác giả luận án

Mai Lâm Tuấn

i

LỜI CÁM ƠN

Sau thời gian thực hiện luận án, với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình

của tập thể hướng dẫn, các nhà khoa học, luận án tiến sĩ “Nghiên cứu lựa chọn quy mô

công trình dẫn dòng thi công trong xây dựng công trình thủy lợi thủy điện ở Việt Nam”

được hoàn thành.

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Nguyễn Quang Cường; PGS.TS. Lê

Văn Hùng đã dành nhiều công sức giúp đỡ và tận tình hướng dẫn tác giả hoàn thành

luận án.

Tác giả trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và cán bộ của Trường Đại học Thủy

Lợi, đặc biệt là Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng, Khoa Công trình, Phòng Đào

tạo đại học và sau đại học, các nhà khoa học từ các đơn vị trong và ngoài trường Đại

học Thủy Lợi có nhiều đóng góp quý báu và đã giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình

nghiên cứu và hoàn thành luận án.

Tác giả cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình đã động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện

để tác giả hoàn thành luận án này.

ii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i LỜI CÁM ƠN ................................................................................................................. ii MỤC LỤC .................................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ...................................................................................... v DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH CÁC THUẬT NGỮ ............. viii ...................................................................................................................... 1 MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ DẪN DÒNG THI CÔNG TRONG XÂY DỰNG CHƯƠNG 1 CÔNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN ..................................................................... 6 1.1 Tầm quan trọng của công tác dẫn dòng thi công .................................................... 6 1.2 Lựa chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng và tính toán thủy lực dẫn dòng .................. 8 1.2.1 Tần suất thiết kế dẫn dòng thi công .................................................................. 8 1.2.2 Thời đoạn dẫn dòng thi công .......................................................................... 10 1.2.3 Tính toán thủy lực dẫn dòng ........................................................................... 11 1.3 Dẫn dòng thi công qua cống, đường hầm ............................................................. 12 1.3.1 Dẫn dòng thi công qua cống ........................................................................... 12 1.3.2 Dẫn dòng thi công qua đường hầm ................................................................. 15 1.4 Dẫn dòng thi công qua đập đang xây dựng .......................................................... 17 1.4.1 Dẫn dòng thi công qua đập đá đổ đang xây dựng .......................................... 17 1.4.2 Dẫn dòng thi công qua đập bê tông đang xây dựng ....................................... 22 1.4.3 Dẫn dòng thi công qua đập đất đang xây dựng .............................................. 24 1.4.4 Dẫn dòng thi công đồng thời qua đập đang xây dựng và cống, đường hầm .. 25 1.5 Kết luận chương 1 ................................................................................................. 27 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN LƯU LƯỢNG THIẾT KẾ DẪN DÒNG THI CÔNG VÀ TÍNH TOÁN THỦY LỰC DẪN DÒNG ................................. 29 2.1 Phân tích lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công ........................................ 29 2.1.1 Cơ sở lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công ........................................ 29 2.1.2 Cơ sở khoa học để nâng hoặc hạ cấp tần suất thiết kế dẫn dòng .................... 30 2.2 Xác định thời đoạn dẫn dòng thi công .................................................................. 33 2.2.1 Nhân tố ảnh hưởng đến việc chọn thời đoạn dẫn dòng thi công .................... 33 2.2.2 Điều kiện khí hậu và dòng chảy các vùng của Việt Nam ............................... 34 2.3 Cơ sở lựa chọn quy mô công trình dẫn dòng ........................................................ 37 2.3.1 Dẫn dòng qua công trình độc lập .................................................................... 37 2.3.2 Dẫn dòng đồng thời qua cống và đập đang xây dựng .................................... 40 2.4 Cơ sở lý thuyết tính toán thủy lực dẫn dòng thi công và điều tiết lũ .................... 41 2.4.1 Tính toán thủy lực qua đập đang xây dựng .................................................... 41 2.4.2 Tính toán thủy lực dẫn dòng qua cống ........................................................... 44 2.4.3 Tính toán thủy lực dẫn dòng đồng thời qua hai hoặc nhiều công trình dẫn dòng ...................................................................................................................... 47

iii

2.4.4 Điều tiết lũ trong dẫn dòng thi công ............................................................... 47 2.5 Tính toán lưu tốc lớn nhất khi dẫn dòng qua đập đá đổ, đá đắp đang xây dựng .. 48 2.6 Kết luận chương 2 ................................................................................................. 51 NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH LỰA CHỌN HỢP LÝ QUY MÔ CÔNG CHƯƠNG 3 TRÌNH DẪN DÒNG THI CÔNG ................................................................................. 52 3.1 Nghiên cứu lựa chọn tần suất lưu lượng và thời đoạn thiết kế dẫn dòng ............. 52 3.1.1 Chọn tần suất lưu lượng thiết kế dẫn dòng theo tiêu chuẩn các quốc gia ...... 52 3.1.2 Lựa chọn thời đoạn dẫn dòng trong điều kiện khí hậu Việt Nam .................. 55 3.1.3 Xác định lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công .............................................. 58 3.2 Lập chương trình tính toán thủy lực dẫn dòng thi công và điều tiết lũ ................ 59 3.2.1 Lập chương trình tính toán thủy lực dẫn dòng thi công qua cống .................. 59 3.2.2 Lập chương trình tính toán thủy lực dẫn dòng thi công đồng thời qua đập đang xây dựng và cống ...................................................................................................... 64 3.2.3 Lập chương trình tính toán điều tiết lũ ........................................................... 65 3.2.4 Kiểm định chương trình tính toán thủy lực .................................................... 69 3.3 Lựa chọn các thông số khi dẫn dòng qua đập đá đổ đang xây dựng .................... 70 3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công trình đến lưu tốc lớn nhất ............ 70 3.3.2 Gia cố bề mặt đập khi dẫn dòng qua đập đang xây dựng ............................... 82 3.4 Kết luận chương 3 ................................................................................................. 83 CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHO MỘT SỐ CÔNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN Ở VIỆT NAM ....................................................... 85 4.1 Phân tích việc lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng ............................................... 85 4.1.1 Giới thiệu công trình ....................................................................................... 85 4.1.2 Sử dụng công trình chính để dẫn dòng thi công ............................................. 90 4.1.3 Sử dụng công trình chính tham gia dẫn dòng ................................................. 91 4.1.4 Đề xuất chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công ........................................... 92 4.2 Lựa chọn thông số dẫn dòng qua đập xây dựng dở cho công trình hồ chứa nước Cửa Đạt .......................................................................................................................... 93 4.2.1 Số liệu đầu vào................................................................................................ 93 4.2.2 Tính cường độ thi công và chi phí gia cố ....................................................... 95 4.2.3 Kết quả tính toán ............................................................................................. 97 4.2.4 Phân tích lựa chọn thông số dẫn dòng .......................................................... 100 4.2.5 Kiểm chứng bằng phương pháp số tính thủy lực.......................................... 102 4.3 Kết luận chương 4 ............................................................................................... 109 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 110 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ............................................................ 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 114 PHỤ LỤC

iv

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1. Công trình thủy điện Sơn La - Mặt cắt dọc cống dẫn dòng .......................... 14 Hình 1.2. Công trình thủy điện Tuyên Quang - Mặt cắt ngang cống dẫn dòng thi công ....................................................................................................................................... 14 Hình 1.3. Công trình thủy điện Bình Điền - Mặt cắt dọc cống dẫn dòng thi công ....... 14 Hình 1.4. Công trình Cửa Đạt - Đường hầm dẫn dòng TN2 ......................................... 15 Hình 1.5. Công trình thủy điện Huội Quảng - Mặt cắt dọc hầm dẫn dòng thi công ..... 16 Hình 1.6. Hồ chứa Mao Gia Thôn - Bố trí kết hợp đường hầm dẫn dòng, đường hầm tháo lũ và đường hầm tháo nước ................................................................................... 16 Hình 1.7. Công trình Toktogunskia - Tháo lũ tràn qua đê quai giai đoạn 1 .................. 18 Hình 1.8. Công trình Ust-Khantaiska - Sơ đồ dẫn dòng tràn qua đê quai giai đoạn 1 và hố móng; tràn qua đập đá đổ đang xây dựng ................................................................. 18 Hình 1.9. Công trình Braunla - Mặt cắt ngang đập ....................................................... 19 Hình 1.10. Đập Ord - Dẫn dòng qua đập đá đổ đang xây dựng và phương án gia cố .. 20 Hình 1.11. Công trình thủy điện Tuyên Quang - Đê quai thượng lưu được phủ bê tông cốt thép để cho lũ tràn qua trong quá trình thi công ...................................................... 21 Hình 1.12. Công trình thủy điện Hòa Bình - Mặt cắt đập ở vùng kênh thi công trong giai đoạn tháo lũ 1986 .......................................................................................................... 21 Hình 1.13. Công trình Cửa Đạt - Dẫn dòng qua đập đang xây dựng năm 2007 ........... 22 Hình 1.14. Công trình thủy điện Sơn La - Dẫn dòng qua cống và đập đang xây dựng mùa lũ 2009 ............................................................................................................................ 23 Hình 1.15. Công trình Sê San 4 - Chuẩn bị tháo lũ qua đập đang xây dựng 5/2007 .... 23 Hình 1.16. Gia cố đập đất khi cho nước tràn qua .......................................................... 24 Hình 2.1. Tương quan chi phí với kích thước công trình dẫn dòng .............................. 38 Hình 2.2. Các thông số thủy lực của đập tràn ............................................................... 41 Hình 2.3. Đập tràn đỉnh rộng chảy không ngập và chảy ngập ...................................... 43 Hình 2.4. Đường quan hệ lưu lượng với mực nước thượng lưu của cống .................... 44 Hình 2.5. Sơ đồ các chế độ chảy qua cống .................................................................... 44 Hình 2.6. Sơ đồ tính toán thủy lực dẫn dòng qua kênh ................................................. 45 Hình 2.7. Sơ đồ thủy lực cống chảy có áp ..................................................................... 46 Hình 2.8. Biến thiên năng lượng dòng chảy ổn định khi viết phương trình Bernoulli . 49 Hình 2.9. Sơ đồ tính toán thủy lực qua đập đá đổ đang xây dựng ................................ 50 Hình 3.1. Đường quá trình mực nước thượng lưu và chiều cao đập khi dẫn dòng ....... 57 Hình 3.2. Đắp đập chính theo mặt cắt kinh tế ............................................................... 57 Hình 3.3. Tương quan Q~H khi chuyển tiếp chảy ngập sang chảy không ngập ........... 59 Hình 3.4. Tương quan Q~H0 khi chuyển tiếp chảy không áp sang chảy có áp ............. 60 Hình 3.5. Sơ đồ khối tính thủy lực dẫn dòng qua cống ................................................. 63 Hình 3.6. Sơ đồ khối tính thủy lực dẫn dòng qua đập đang xây dựng và cống ............ 66 Hình 3.7. Sơ đồ khối tính điều tiết lũ ............................................................................ 68

v

Hình 3.8. Đường mặt nước và diễn biến lưu tốc trên bề mặt đập đá đổ đang xây dựng khi dẫn dòng .................................................................................................................. 71 Hình 3.9. Kiểm định chương trình tính lưu tốc trên dốc nước TH1 .............................. 74 Hình 3.10. Kiểm định chương trình tính lưu tốc trên dốc nước TH2 ............................ 75 Hình 3.11. Kiểm định chương trình tính lưu tốc trên dốc nước TH3 ............................ 75 Hình 3.12. Quan hệ Q ~ Vmax trường hợp L = 150m, H2 = 0m ..................................... 76 Hình 3.13. Quan hệ Q ~ Vmax trường hợp m = 8, H2 = 0m ........................................... 77 Hình 3.14. Quan hệ Q ~ Vmax trường hợp m = 8, L = 150m ......................................... 78 Hình 3.15. Ảnh hưởng của thông số m, H2 đến lưu tốc lớn nhất .................................. 79 Hình 3.16. Ảnh hưởng của thông số L, H2 đến lưu tốc lớn nhất ................................... 80 Hình 3.17. Lựa chọn thông số đập đá đổ đang xây dựng phục vụ dẫn dòng ................ 81 Hình 3.18. Bố trí gia cố dốc nước bằng tấm bê tông ..................................................... 82 Hình 3.19. Xác định chiều dày trung bình của tấm bê tông .......................................... 82 Hình 3.20. Gia cố bề mặt cho nước tràn qua đập đá đổ đang xây dựng........................ 83 Hình 4.1. Mặt cắt ngang đập đắp đập vượt lũ giai đoạn 2 ............................................ 95 Hình 4.2. Mặt cắt ngang đập tính khối lượng giai đoạn 1 và giai đoạn 2 ..................... 95 Hình 4.3. Mặt cắt dọc đập tính khối lượng giai đoạn 1 và giai đoạn 2 ......................... 96 Hình 4.4. Lưu tốc lớn nhất các phương án .................................................................. 100 Hình 4.5. Chi phí vật liệu gia cố đập cho các phương án ............................................ 100 Hình 4.6. Khối lượng thi công giai đoạn 1 và giai đoạn 2 các phương án .................. 101 Hình 4.7. Cường độ thi công giai đoạn 1 và giai đoạn 2 các phương án .................... 101 Hình 4.8. Mô hình tính toán dòng chảy trên bề mặt đập đang xây dựng 2 chiều ....... 103 Hình 4.9. Kết quả tính toán 2 chiều dòng chảy trên bề mặt đập đang xây dựng ........ 103 Hình 4.10. Cao trình mực nước thượng lưu tại TT1 ................................................... 104 Hình 4.11. Lưu tốc dòng chảy tại TT1 ........................................................................ 104 Hình 4.12. Lưu tốc dòng chảy tại TT2 ........................................................................ 104 Hình 4.13. Lưu tốc dòng chảy tại TT3 ........................................................................ 104 Hình 4.14. Mô hình dẫn dòng qua đập đang xây dựng và đường hầm ....................... 105 Hình 4.15. Điều kiện ban đầu dẫn dòng qua đập đang xây dựng và đường hầm ........ 105 Hình 4.16. Kết quả phân bố dòng chảy qua đập đang xây dựng và đường hầm ......... 106 Hình 4.17. Kết quả phân bố dòng chảy cắt qua tim đường hầm ................................. 106 Hình 4.18. Lưu tốc dòng chảy tại cửa vào đường hầm ............................................... 107 Hình 4.19. Lưu tốc dòng chảy tại cửa ra đường hầm .................................................. 107 Hình 4.20. Lưu tốc dòng chảy tại TT4 ........................................................................ 107 Hình 4.21. Lưu tốc dòng chảy tại TT7 ........................................................................ 107 Hình 4.22. Lưu tốc dòng chảy tại TT5 ........................................................................ 108 Hình 4.23. Lưu tốc dòng chảy tại TT8 ........................................................................ 108 Hình 4.24. Lưu tốc dòng chảy tại TT6 ........................................................................ 108 Hình 4.25. Lưu tốc dòng chảy tại TT9 ........................................................................ 108

vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1. Phân chia mùa kiệt và mùa lũ 5 vùng của Việt Nam .................................... 36 Bảng 3.1. Tần suất lưu lượng thiết kế của công trình dẫn dòng .................................... 52 Bảng 3.2. Tần suất lưu lượng thiết kế dẫn dòng khi cho nước tràn qua đập đang xây dựng ....................................................................................................................................... 52 Bảng 3.3. Tần suất thiết kế dẫn dòng thi công khi công trình chính tham gia phục vụ dẫn dòng thi công ................................................................................................................. 53 Bảng 3.4. Tần suất lưu lượng và mực nước lớn nhất để thiết kế các công trình tạm thời phục vụ công tác dẫn dòng thi công .............................................................................. 54 Bảng 3.5. Bảng tính toán điều tiết lũ ............................................................................. 67 Bảng 3.6. Dẫn dòng thi công qua cống - So sánh kết quả thí nghiệm mô hình với tính toán bằng chương trình .................................................................................................. 69 Bảng 3.7. Dẫn dòng thi công qua đập đang xây dựng và cống - So sánh kết quả thí nghiệm mô hình với tính toán bằng chương trình ......................................................... 70 Bảng 3.8. Thông số đầu vào tính toán Vmax ................................................................... 71 Bảng 3.9. Kết quả tính lưu tốc lớn nhất trên bề mặt đập đá đổ đang xây dựng khi dẫn dòng ............................................................................................................................... 72 Bảng 3.10. Các trường hợp tính kiểm định chương trình.............................................. 74 Bảng 3.11. Kết quả tính lưu tốc lớn nhất trường hợp L = 150m, H2 = 0m ................... 76 Bảng 3.12. Kết quả tính lưu tốc lớn nhất trường hợp m = 8, H2 = 0m .......................... 77 Bảng 3.13. Kết quả tính lưu tốc lớn nhất trường hợp m = 8, L = 150m ....................... 78 Bảng 4.1. Thông số kỹ thuật của công trình thủy điện Tuyên Quang ........................... 85 Bảng 4.2. Các thông số kỹ thuật công trình Cửa Đạt .................................................... 87 Bảng 4.3. Các thông số kỹ thuật công trình thủy điện Sơn La ...................................... 88 Bảng 4.4. Các thông số kỹ thuật công trình thủy điện Lai Châu................................... 89 Bảng 4.5. Tần suất thiết kế dẫn dòng khi dẫn dòng qua đập đang xây dựng ................ 90 Bảng 4.6. Tần suất thiết kế dẫn dòng khi công trình chính tham gia dẫn dòng ............ 91 Bảng 4.7. Tần suất lưu lượng thiết kế dẫn dòng khi cho nước tràn qua đập đang xây dựng ....................................................................................................................................... 93 Bảng 4.8. Thông số đập đá đổ xây dựng dở .................................................................. 94 Bảng 4.9. Kết quả tính toán thủy lực dẫn dòng kết hợp đập đang xây dựng (tràn) và đường hầm ..................................................................................................................... 98 Bảng 4.10. Kết quả tính toán cường độ thi công và chi phí gia cố các phương án ....... 99

vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH CÁC THUẬT NGỮ

1. Danh mục các từ viết tắt

Đập đá đổ bản mặt bê tông (Concrete Face Rockfill Dam – CFRD) Lòng sông thu hẹp Lòng sông tự nhiên Mực nước hạ lưu Mực nước thượng lưu Quy chuẩn Quốc gia Việt Nam Bê tông đầm lăn (Roller Compacted Concrete – RCC) Tiêu chuẩn Quốc gia Việt Nam Thí nghiệm mô hình Lưu lượng thiết kế dẫn dòng Lưu lượng thiết kế công trình dẫn dòng

CFRD LSTH LSTN MNHL MNTL QCVN RCC TCVN TNMH QP% Qtk

2. Giải thích các thuật ngữ

Công trình dẫn dòng: Gồm công trình dẫn nước và công trình ngăn nước. Công trình dẫn nước có thể là kênh, cống, đường hầm, đập đang xây dựng, tràn đang xây dựng, tràn xả lũ... có nhiệm vụ dẫn nước từ thượng lưu về hạ lưu. Công trình ngăn nước có thể là đê quai, đập tạm, đập chính đang xây dưng, đập chính... có nhiệm vụ chắn nước bảo vệ hố móng, hướng dòng chảy theo công trình dẫn nước về hạ lưu.

Tần suất thiết kế dẫn dòng: Tần suất lưu lượng và mực nước lớn nhất để thiết kế các công trình phục vụ dẫn dòng thi công.

Thời đoạn dẫn dòng: Khi thiết kế dẫn dòng, người ta chia quá trình dẫn dòng ra một hoặc nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn có thể chia ra một hoặc nhiều thời đoạn trong toàn bộ thời hạn xây dựng. Một thời đoạn có thể là một vài tháng hay một mùa, một năm hoặc nhiều năm. Khi thiết kế, ở mỗi thời đoạn dẫn dòng thì tần suất thiết kế phải phù hợp tương ứng đối với công trình dẫn dòng.

Lưu lượng thiết kế dẫn dòng (QP%): Lưu lượng dòng chảy lớn nhất trong thời đoạn dẫn dòng ứng với tần suất thiết kế dẫn dòng.

Lưu lượng thiết kế công trình dẫn dòng (Qtk): Lưu lượng dòng chảy qua công trình dẫn dòng để thiết kế công trình dẫn nước. Lưu lượng này dùng để thiết kế cho hạng mục công trình dẫn dòng được xác định trên cơ sở lưu lượng thiết kế dẫn dòng và tính toán cân bằng nước.

viii

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của luận án

Hầu hết các công trình thủy lợi, thủy điện xây dựng trên sông, suối đều phải dẫn dòng

thi công. Trong quá trình xây dựng, nhiều công trình do lựa chọn qui mô công trình dẫn

dòng chưa hợp lý dẫn đến sự cố như đê quai hoặc đập chính bị vỡ... gây thiệt hại nhiều

mặt, thời hạn thi công bị kéo dài.

Công tác dẫn dòng thi công là một trong những nội dung quan trọng có tính chất quyết

định thành công trong xây dựng các công trình đầu mối thủy lợi, thủy điện. Ở Việt Nam

đã thực hiện xây dựng thành công nhiều công trình đầu mối thủy lợi, thủy điện lớn nhỏ

khác nhau. Trong đó, có những công trình điển hình như Thác Bà, Hòa Bình, Tuyên

Quang, Cửa Đạt, Sơn La, Bản Chát, Nậm Chiến… Các phương án dẫn dòng và các

thông số của công trình dẫn dòng đã được lựa chọn và thiết kế hợp lý góp phần xây dựng

công trình đầu mối đúng tiến độ, an toàn và tiết kiệm chi phí.

Việc lựa chọn phương án và quy mô của công trình dẫn dòng gắn liền với các bước thiết

kế. Công tác dẫn dòng có tính chất quyết định đến lựa chọn kết cấu các hạng mục công

trình trong hệ thống, đến trình tự xây dựng, tiến độ, an toàn và chi phí xây dựng. Thông

thường, khi thiết kế cần đề xuất một số phương án và khi lựa chọn phương án hợp lý

phải thông qua phân tích kinh tế - kỹ thuật, trong đó có việc lựa chọn sơ đồ dẫn dòng,

chủng loại và qui mô công trình dẫn dòng thông qua các bước như: chọn lưu lượng thiết

kế, tính toán thủy lực và thí nghiệm mô hình, xác định các thông số cơ bản của công

trình dẫn dòng, tính toán ổn định, thiết kế gia cố…

Quy mô của công trình dẫn dòng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: chi phí xây dựng

công trình dẫn dòng và tiêu năng ở hạ lưu, chi phí đắp đê quai, trình tự và tiến độ thi

công, khối lượng thi công công trình chính và công trình tạm trong các giai đoạn, chi

phí ngập lụt, phòng tránh hay chấp nhận rủi ro... Để có thể xác định quy mô công trình

dẫn dòng và đánh giá hiệu quả công tác dẫn dòng, người thiết kế phải đủ năng lực cũng

như phải tính toán công phu với khối lượng công việc tính toán rất lớn.

1

Việc xác định thông số thủy lực công trình dẫn dòng là một trong những nội dung tốn

nhiều công sức và trí tuệ của kỹ sư thiết kế. Vấn đề đặt ra là làm sao tính toán thủy lực

dẫn dòng thi công được nhanh và thuận tiện giúp cho việc sơ bộ xác định phương án

dẫn dòng hợp lý cùng với quy mô của công trình dẫn dòng trước khi thiết kế chi tiết.

Những bài toán cơ bản về tính toán thủy lực dẫn dòng thi công cũng đã được nhiều tác

giả hoặc tài liệu, hồ sơ thiết kế đề cập nhưng chưa khái quát hóa việc ứng dụng cũng

như quy trình tính toán cụ thể nhằm giúp những người thiết kế sau này thực hiện hiệu

quả hơn.

Ở Việt Nam và trên thế giới đã xây dựng thành công rất nhiều công trình đầu mối thủy

lợi, thủy điện, nhưng công tác tổng kết đúc rút kinh nghiệm cũng như quy trình tính toán

được công bố đối với mỗi công trình cũng chưa thật đầy đủ và toàn diện. Việc xác định

sơ đồ tính và thiết lập chương trình tính toán thủy lực ứng với từng sơ đồ một cách khoa

học lại càng cần thiết.

Khi thiết kế dẫn dòng thi công, việc chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng, đặc biệt là lũ thiết

kế khi công trình chính tham gia dẫn dòng còn nhiều vấn đề cần bàn luận. Mặc dù tiêu

chuẩn của Việt Nam và các nước cũng đề cập khá kỹ, nhưng các qui định hiện tại của

chúng ta vẫn cần phải nghiên cứu làm rõ thêm trong luận án.

Dẫn dòng qua đập đang xây dựng giúp tiết kiệm chi phí cho công trình dẫn dòng vào

mùa lũ, lựa chọn quy mô của công trình dẫn dòng như thế nào, gia cố đập đang xây dựng

như thế nào cần phải có cơ sở tính toán các phương án khác nhau, từ đó lựa chọn ra

phương án có hiệu quả nhất về mặt kinh tế và kỹ thuật.

Đề tài “Nghiên cứu lựa chọn quy mô công trình dẫn dòng thi công trong xây dựng

công trình thủy lợi thủy điện ở Việt Nam” là rất cần thiết, có ý nghĩa lớn đối với việc

thiết kế và thi công các công trình thủy lợi, thủy điện.

2. Mục tiêu nghiên cứu

- Tổng quan các phương án dẫn dòng khi xây dựng công trình đầu mối thủy lợi, thủy

điện, xác định những vấn đề còn tồn tại chưa được nghiên cứu thấu đáo khi lựa chọn qui

mô công trình dẫn dòng xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện;

2

- Bổ sung và hoàn thiện phương pháp lựa chọn tần suất và lưu lượng thiết kế dẫn dòng

trên cơ sở tổng hợp và phân tích có tính kế thừa và cập nhật những thành tựu xây dựng

công trình thủy lợi, thủy điện những năm gần đây ở Việt Nam và trên thế giới;

- Phân tích các yếu tố công trình phục vụ lựa chọn hợp lý quy mô công trình dẫn dòng

qua đập đá đổ, đá đắp đang xây dựng;

- Hoàn thiện phương pháp tính toán và thuật toán phục vụ thiết kế và lựa chọn quy mô

của công trình dẫn dòng.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1. Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là công tác dẫn dòng thi công trong xây dựng công trình đầu mối

thủy lợi, thủy điện và trọng tâm là nội dung xác định qui mô công trình dẫn dòng.

3.2. Phạm vi nghiên cứu

- Công tác dẫn dòng thi công trong xây dựng các công trình thủy lợi, thủy điện có ứng

dụng nhiều công trình cùng đồng thời tham gia dẫn dòng;

- Phương pháp chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng, tính toán thủy lực dẫn dòng thi công

và lựa chọn quy mô các công trình dẫn dòng. Trong đó, không đi sâu nghiên cứu ảnh

hưởng của thấm rối, mạch động và tiêu năng hạ lưu.

4. Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về công tác dẫn dòng thi công các công trình đầu mối thủy lợi,

thủy điện. Phân tích các sơ đồ dẫn dòng, sơ đồ tính toán thủy lực dẫn dòng của những

công trình tiêu biểu trên thế giới và Việt Nam;

- Cơ sở khoa học và thực tiễn về lựa chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công;

- Xây dựng thuật toán và chương trình tính toán thủy lực dẫn dòng;

- Lựa chọn hợp lý quy mô công trình dẫn dòng qua đập đá đổ đang đang xây dựng.

3

5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

5.1. Cách tiếp cận

Trong quá trình nghiên cứu, tác giả sử dụng cách tiếp cận lý thuyết cơ bản về thủy lực

công trình và tiếp cận các ứng dụng thực tế trên thế giới và Việt Nam về phương pháp

dẫn dòng thi công, tiếp cận có chọn lọc kinh nghiệm thực tiễn về thành công và thất bại

trong nước và thế giới.

5.2. Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về các phương pháp dẫn dòng thi công cho công trình đầu mối

thủy lợi, thủy điện trên thế giới và Việt Nam;

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tính toán thủy lực công trình ứng dụng trong dẫn dòng thi công;

- Nghiên cứu kế thừa và thực tiễn về chọn lưu lượng lớn nhất thiết kế dẫn dòng thi công;

- Phương pháp thu thập tài liệu và phân tích tổng hợp;

- Ứng dụng tiến bộ về tin học ứng dụng trong tính toán và phân tích.

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

6.1. Ý nghĩa khoa học

- Tổng hợp được phương pháp phân tích và tính toán thủy lực cho các phương án dẫn

dòng thi công;

- Đóng góp vào cơ sở khoa học để lựa chọn hợp lý quy mô của công trình dẫn dòng

trong xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện.

6.2. Ý nghĩa thực tiễn

- Lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công phù hợp với điều kiện làm việc của công

trình.

- Đề xuất trình tự tính toán và lựa chọn quy mô của công trình dẫn dòng thi công, xác định

quy mô công trình dẫn dòng hợp lý về kinh tế và kỹ thuật.

4

7. Cấu trúc luận án

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án bao gồm:

Chương 1: Tổng quan các nghiên cứu về dẫn dòng thi công trong xây dựng công trình thủy

lợi, thủy điện

Chương 2: Cơ sở khoa học lựa chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công và tính toán thủy

lực dẫn dòng

Chương 3: Nghiên cứu phân tích lựa chọn hợp lý quy mô công trình dẫn dòng thi công

Chương 4: Ứng dụng kết quả nghiên cứu cho một số công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt

Nam

5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ DẪN DÒNG THI CÔNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN

1.1 Tầm quan trọng của công tác dẫn dòng thi công

Khi xây dựng các công trình đầu mối thủy lợi, thủy điện phải có những giải pháp để dẫn

nước từ thượng lưu về hạ lưu công trình, đảm bảo hố móng khô ráo để thi công công

trình, được gọi là dẫn dòng thi công [1]. Dẫn dòng thi công nhằm hai mục đích cơ bản

sau đây:

- Ngăn chặn những ảnh hưởng bất lợi của dòng chảy trong quá trình thi công, làm cho

công tác thi công được tiến hành trong môi trường khô ráo một cách thuận lợi.

- Dẫn dòng chảy về hạ lưu để đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp dòng nước trong quá

trình thi công như tưới ruộng, phát điện, nuôi cá, vận tải, nước dùng trong công nghiệp

và sinh hoạt v.v...

Công tác dẫn dòng chịu ảnh hưởng của rất nhiều nhân tố như thủy văn, địa hình, địa

chất, đặc điểm kết cấu và sự bố trí công trình thủy công, điều kiện lợi dụng dòng nước

và điều kiện thi công... Phương án dẫn dòng thi công hợp lý liên quan mật thiết với tiến

độ thi công toàn bộ công trình, thức kết cấu và bố trí công trình thủy công, bố trí mặt

bằng công trường, chi phí xây dựng, an toàn lao động v.v... Thực tiễn xây dựng thủy lợi,

thủy điện của nhiều nước đã cho thấy rằng khi không giải quyết đúng đắn vấn đề dẫn

dòng thi công đã gây nên tình trạng nửa chừng phải thay đổi phương pháp thi công, đảo

lộn thứ tự xây dựng công trình, kéo dài thời gian thi công và tăng chi phí xây dựng.

Thậm chí, gây hư hỏng nghiêm trọng đối với công trình và tăng chi phí rất lớn như công

trình Mammoth [2], đập Short Creek ở Mỹ ; công trình đập Köprü ở Thổ Nhĩ Kỳ [3];

công trình Cửa Đạt [4], Sông Mực, IaKrêl 2 ở Việt Nam.

Khi thiết kế dẫn dòng thi công thường phải thông qua phân tích và lựa chọn sơ bộ một

số phương án dẫn dòng. Sau đó, thông qua tính toán thiết kế định lượng và tìm ra phương

án phù hợp nhất. Thiết kế dẫn dòng thi công gắn liền với nội dung thiết kế ở các bước

thiết kế, từ bước thiết kế cơ sở đến bản vẽ thi công. Thiết kế dẫn dòng thi công phải đảm

bảo các nguyên tắc cơ bản [5] [6]:

6

- Tiến độ thi công toàn bộ hệ thống công trình với thời gian ngắn, giá thành hạ; rút

ngắn thời gian đầu tư ban đầu, phát huy nhanh hiệu quả đầu tư.

- Thi công công trình chính an toàn, cân bằng cường độ thi công, tránh chồng chéo,

bảo đảm tính chủ động trong thi công.

- Công trình dẫn dòng đơn giản, khối lượng công trình nhỏ, giá thành hạ, thi công

thuận tiện, tốc độ nhanh.

- Thỏa mãn yêu cầu các thành phần kinh tế.

Khi chọn phương án dẫn dòng thi công phải xem xét toàn diện tới các điều kiện thủy

văn, khí tượng, địa hình, địa chất, dân sinh kinh tế của vùng xây dựng, sử dụng tổng hợp

dòng sông của các ngành kinh tế khác và hình thức kết cấu, bố trí không gian và khối

lượng công trình xây dựng, năng lực thi công [1], [7], [8]. Nội dung chính của thiết kế

dẫn dòng thi công:

- Chọn được phương pháp dẫn dòng thích hợp trong từng giai đoạn thi công;

- Chọn được tần suất thiết kế và thời đoạn dẫn dòng thi công phù hợp. Từ đó xác

định được lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công;

- Tính toán thủy lực và điều tiết dòng chảy, xác định được quy mô công trình tháo

nước và ngăn nước cho phương án dẫn dòng;

- Xác định trình tự thi công các hạng mục công trình và tiến độ khống chế theo

phương án dẫn dòng đã chọn, đáp ứng đúng thời hạn xây dựng.

Lựa chọn phương án dẫn dòng thi công sẽ ảnh hưởng đến tiến độ thi công, thời gian

ngăn sông, đắp đập vượt lũ. Lựa chọn phương án dẫn dòng thi công hợp lý sẽ giúp tiết

kiệm chi phí, giảm thời gian thi công mà vẫn đảm bảo chất lượng công trình.

Cho đến nay, việc xây dựng đập lớn trên thế giới rất phát triển, nhiều đập cao với hình

thức kết cấu khác nhau đã được xây dựng. Điển hình như đập vòm bê tông Kim Bình -

I của Trung Quốc là đập cao nhất thế giới với chiều cao 305m [9], đập Nurek ở Tat-gi-

kis-tan là đập đất đá cao thứ hai thế giới (cao 300m), đập Grande Dixence ở Thụy sĩ là

đập bê tông trọng lực cao nhất thế giới, với chiều cao 285m [10]. Ngoài ra còn có nhiều

đập cao điển hình khác ở trên thế giới được trình bày trong Phụ lục 1-1. Trong quá trình

7

xây dựng, công tác dẫn dòng thi công được ứng dụng rất đa dạng, sử dụng nhiều dạng

công trình dẫn dòng khác nhau gồm cống, đường hầm, kênh, lòng sông thu hẹp, đập

đang xây dựng, tràn đang xây dựng, tràn xả lũ. Công trình dẫn dòng thi công ở các giai

đoạn của một số công trình tiêu biểu trên thế giới được trình bày ở Phụ lục 1-2 và Phụ

lục 1-3.

Khi thiết kế dẫn dòng thi công, cần phải phân tích các điều kiện cụ thể và đề xuất một

số phương án khả thi nhất, thông qua tính toán kinh tế kỹ thuật của từng phương án và

so sánh lựa chọn phương án tối ưu nhất.

1.2 Lựa chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng và tính toán thủy lực dẫn dòng

1.2.1 Tần suất thiết kế dẫn dòng thi công

Tần suất thiết kế dẫn dòng là thông số đầu tiên cần quan tâm khi giải quyết bài toán thủy

lực dẫn dòng thi công nhằm xác định quy mô của công trình dẫn dòng. Nếu lựa chọn

được tần suất phù hợp, không những đảm bảo an toàn cho công trình trong quá trình thi

công mà còn giúp giảm nhỏ quy mô công trình dẫn dòng, tiết kiệm chi phí cho công tác

dẫn dòng thi công.

Ở Việt Nam cũng có nhiều công trình lớn, thời gian thi công dài như thủy điện Hòa

Bình, thủy điện Tuyên Quang, thủy lợi thủy điện Cửa Đạt, thủy điện Sơn La, thủy điện

Lai Châu, thủy lợi thủy điện Tả Trạch... Phương án dẫn dòng và tần suất thiết kế dẫn

dòng cho các giai đoạn của những công trình này được trình bày trong Phụ lục 2-1 đến

Phụ lục 2-6. Tần suất thiết kế dẫn dòng của các công trình này được lấy khác nhau tùy

từng loại hình công trình dẫn dòng, số năm sử dụng công trình dẫn dòng và thay đổi

theo trình tự xây dựng công trình.

Ở Trung Quốc sử dụng khá nhiều loại hình đập đá đổ chống thấm bằng tường lõi hoặc

chống thấm bằng bản mặt bê tông. Đập đá đổ có khả năng chống xói khi cho nước tràn

qua trong thời kỳ thi công để tiết kiệm thời gian và chi phí cho công trình dẫn dòng nên

đã được ứng dụng khá nhiều.

Đập đá đổ bản mặt bê tông nhà máy thủy điện Thiên Sinh Kiều có chiều cao 178m, sử

dụng đường hầm dẫn dòng về mùa kiệt tần suất 5%, mùa lũ dẫn dòng với tần suất 3,3%

8

với lưu lượng Q = 10.800 m3/s. Năm 1995 tháo lũ qua đê quai, thân đập chưa đắp, lưu

lượng lớn nhất 4.750 m3/s. Năm 1996 mặt đập chừa lại rộng 120m để xả lũ qua đập đang

xây dựng, lưu lượng xả lớn nhất 3.790 m3/s. Năm 1997 sử dụng tần suất 0,33%, năm

1998 sử dụng tần suất 0,2% để thiết kế dẫn dòng.

Phụ lục 2-7 đến Phụ lục 2-9 giới thiệu tần suất dẫn dòng thi công đập đá đổ bản mặt bê

tông công trình hồ Sách Khê có chiều cao đập 132,5m và Bạch Khê có chiều cao đập

124,4m, thủy điện Thủy Bố Á có chiều cao 233m [11]. Ngoài ra còn có các công trình

khác ở Trung Quốc sử dụng hình thức dẫn dòng qua đập đá đổ đang xây dựng với tần

suất và lưu lượng như Phụ lục 2-10 [11]. Bênh cạnh đó, tần suất lũ thi công của một số

đập đã xây dựng khác ở Trung Quốc được trình bày trong Phụ lục 2-11 [12]. Đặc điểm

chung của các công trình này khi dẫn dòng là sử dụng tần suất thiết kế dẫn dòng thi công

khác nhau cho các giai đoạn thi công khác nhau, tùy thuộc vào mức độ quan trọng của

công trình chính, chiều cao công trình chắn nước và dung tích lòng hồ tại thời điểm dẫn

dòng thi công.

Hiện nay ở Việt Nam đang sử dụng QCVN 04-05:2012/BNN&PTNT [13] và TCVN

9160:2012 - Công trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế dẫn dòng trong xây dựng [14] để lựa

chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công. Tuy nhiên các tiêu chuẩn này chưa phản ánh

đúng và đầy đủ tình trạng làm việc của công trình chính khi tham gia vào công tác dẫn

dòng, chưa quy định lựa chọn tần suất dẫn dòng cụ thể như thế nào khi công trình chính

tham gia dẫn dòng (chắn nước) hoặc khi sử dụng công trình chính để dẫn dòng thi công

cho nước tràn qua.

Trong các tài liệu, quy chuẩn, giáo trình, việc chọn tần suất thiết kế dẫn dòng chỉ phụ

thuộc vào cấp công trình, chưa đề cập cụ thể đến chiều cao cột nước, dung tích lòng hồ

khi đang dẫn dòng, nếu xảy ra sự cố thì việc ngập lụt hạ lưu bị ảnh hưởng như thế nào,

thiệt hại về kinh tế sẽ diễn ra như thế nào, việc kiến nghị nâng hạ cấp tần suất là chưa

có cơ sở khoa học rõ ràng.

Khi công trình chính tham gia vào công tác dẫn dòng, đặc biệt là khi cho nước tràn qua

đập đang xây dựng thì chưa có quy định cụ thể. Điều này gây ra khó khăn cho người

thiết kế và phê duyệt thiết kế, chưa xác định đúng tần suất thiết kế dẫn dòng.

9

Trong thực tế dẫn dòng, trường hợp có nhiều công trình cùng tham gia dẫn dòng đồng

thời thì quy mô của từng công trình như thế nào để đảm bảo điều kiện kinh tế kỹ thuật

là bài toán thường gặp đối với những công trình có lưu lượng dẫn dòng lớn và thi công

trong nhiều năm.

Như vậy việc lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng ở Việt Nam cần điều chỉnh bổ sung

cho rõ ràng hơn, phù hợp với thực tế thi công. Vấn đề đầu tiên luận án cần nghiên cứu

là công tác lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công, đề xuất điều chỉnh bổ sung vào

tiêu chuẩn của Việt Nam về lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công.

1.2.2 Thời đoạn dẫn dòng thi công

Việt nam là nước có đặc điểm địa lý khí tượng thay đổi mạnh theo các miền. Các đặc

trưng lưu lượng theo mùa kiệt và mùa lũ rất rõ rệt, thời gian diễn ra của các mùa cũng

thay đổi dọc theo các miền và phụ thuộc vào vĩ độ. Khi vận dụng khoa học kỹ thuật của

thế giới vào Việt Nam cũng cần phải phân tích kỹ yếu tố thời gian diễn ra của mùa cũng

như đặc điểm dòng chảy trong các tháng của từng mùa ở từng miền Bắc, Trung, Nam

để chọn được phương án dẫn dòng cũng như thiết kế các thông số cụ thể của công trình

dẫn dòng phù hợp nhất.

Việc lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng và thời đoạn dẫn dòng quyết định đến lưu lượng

thiết kế dẫn dòng, ảnh hưởng trực tiếp đến quy mô công trình dẫn dòng thi công. Các

công trình ở Việt Nam và trên thế giới mới đưa ra kiến nghị mà chưa lý giải một cách

đầy đủ và toàn diện cơ sở khoa học để nâng hoặc hạ cấp tần suất thiết kế dẫn dòng thi

công. Đây là một trong nhưng nội dung đặt ra cần nghiên cứu để có cơ sở khi áp dụng

vào Việt Nam. Trong điều kiện biến đổi khí hậu hiện nay, việc lựa chọn thời đoạn dẫn

dòng sao cho phù hợp với từng khu vực, từng lưu vực sông ở nước ta là những nội dung

trong thực tế đang đặt ra cần được giải quyết.

Luận án tổng hợp các đặc điểm khí tượng thủy văn từng vùng miền của Việt Nam, phân

tích các đặc điểm dòng chảy liên quan đến việc chọn thời đoạn dẫn dòng thi công, đồng

thời đưa ra biện pháp xử lý các trường hợp đặc biệt liên quan đến dòng chảy các vùng

miền ở Việt Nam.

10

1.2.3 Tính toán thủy lực dẫn dòng

Trong các bước thiết kế dẫn dòng thi công, việc chọn phương án dẫn dòng, thời đoạn

dẫn dòng và tần suất thiết kế dẫn dòng thi công liên quan mật thiết với nhau. Kết quả

của việc lựa chọn này là xác định được lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công. Từ đó, tính

toán thủy lực và tính toán điều tiết dòng chảy để xác định mực nước thượng lưu và lưu

tốc dòng chảy qua công trình dẫn dòng.

Karen Fisher và David Ramsbottom hướng dẫn các bước để tính toán dẫn dòng thi công

qua kênh gồm tính toán lưu lượng, lựa chọn và tính toán kết cấu kênh dẫn [15], các nghiên

cứu này chỉ áp dụng cho các công trình nhỏ, chiều cao đập không lớn. Sổ tay tính toán

thủy lực của Nga [16] cũng hướng dẫn tính toán thủy lực qua nhiều dạng công trình khác

nhau, là một tài liệu có giá trị trong tính toán thủy lực dẫn dòng. Tuy nhiên sổ tay này chỉ

hướng dẫn tính toán đối với công trình dẫn dòng độc lập, chưa đề cập cụ thể đến việc tính

toán thủy lực dẫn dòng khi sử dụng đồng thời hai hoặc nhiều công trình dẫn dòng.

TCVN 9160:2012 - Công trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế dẫn dòng trong xây dựng [14]

đề cập đến tính toán thủy lực qua lòng sông thu hẹp, kênh dẫn, đường hầm và cống, cửa

tràn răng lược, đập đá đổ đang xây dựng. Nhược điểm của tiêu chuẩn này là chưa đề cập

đến phương pháp tính toán thủy lực khi kết hợp dẫn dòng đồng thời qua nhiều công trình

tháo khác nhau mà thực tế xây dựng rất hay gặp như: Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp

đồng thời với dẫn qua cống/đường hầm; Dẫn dòng qua đập đang xây dựng đồng thời với

dẫn qua cống/đường hầm; Dẫn dòng qua tràn đồng thời với dẫn qua cống/đường hầm…

Hiện nay có các mô hình tính toán thủy lực động lực sông, hệ thống kênh, vận chuyển bùn

cát trên thế giới và Việt Nam như MIKE, HEC-RAS, TELEMAC, VRSAP... tuy nhiên việc

sử dụng các mô hình này khá phức tạp. Bên cạnh đó nội dung thủy lực công trình trong tính

toán dẫn dòng xây dựng dựa trên cơ sở dòng chảy ổn định với 3 phương trình có bản là

phương trình động lượng, phương trình liên tục, phương trình Bernoully, trong khi các phần

mềm kể trên sử dụng hệ phương trình vi phân cơ bản là hệ phương trình Saint Venant gồm

phương trình liên tục và phương trình động lực của dòng chảy một chiều. Các phần mềm

này không phù hợp cho tính toán thủy lực dẫn dòng.

11

Phần mềm tính toán thủy lực Flow 3D tính toán và mô phỏng rất chi tiết chế độ dòng chảy

qua các dạng công trình, để sử dụng phần mềm này cần đưa vào nhiều dữ liệu về điều kiện

biên, yêu cầu cấu hình máy tính cao, mỗi lần tính cho một trường hợp mất nhiều thời gian,

không thực sự phù hợp với việc tính toán để lựa chọn phương án. Phần mềm Flow 3D phù

hợp với việc dùng phương pháp số kiểm chứng lại kết quả tính toán lý thuyết.

Bên cạnh đó có phần mềm tính toán thủy lực Hydraulic Calculator của công ty Bentley

Systems, phần mềm Tính toán thủy lực công trình EHPro của Vũ Đại Nguyên, tuy nhiên

các phần mềm này tính cho công trình độc lập, chưa tính toán thủy lực đồng thời qua

đập đang xây dựng và cống, chưa kết hợp tính toán điều tiết lũ để phục vụ tính toán thủy

lực dẫn dòng. Ngoài ra chương trình tính toán thủy lực qua cống chưa có xử lý chuyển

tiếp giữa chế độ chảy ngập sang không ngập, chảy không áp sang có áp, làm cho kết quả

tính toán có bước nhảy về số học, chưa phù hợp với bài toán tính thử dần khi xả kết hợp

cống và đập đang xây dựng để xả lũ.

Những phân tích trên đặt ra cho luận án cần phải nghiên cứu lập chương trình tính toán

thủy lực dẫn dòng đồng thời qua cống và đập đang xây dựng, xây dựng biểu đồ diễn

biến lưu tốc dọc theo chiều dài dòng chảy qua công trình đập đang xây dựng. Nghiên

cứu của luận án sẽ giúp các kỹ sư tính toán thủy lực nhanh và hiệu quả nhất làm cơ sở

xác định quy mô công trình dẫn dòng và biện pháp gia cố công trình dẫn dòng qua đập

đang xây dựng.

1.3 Dẫn dòng thi công qua cống, đường hầm

Sử dụng cống và đường hầm để dẫn dòng có ưu điểm nổi bật là giao thông được hai bờ,

vừa dẫn dòng vừa thi công được phần đập lòng sông, có khả năng thi công với cường

độ cao, đảm bảo tiến độ thi công.

1.3.1 Dẫn dòng thi công qua cống

Trường hợp phổ biến nhất là lợi dụng cống lâu dài để tháo nước thi công, khi đó công

tác thi công công trình dẫn dòng sẽ đơn giản đi nhiều, tránh được những khó khăn, phức

tạp trong công tác hoành triệt cống, đồng thời giảm bớt được các phí tổn về dẫn dòng

như công trình Núi Cốc (1973), Kẻ Gỗ (1976), Yên Lập (1977), Đầm Hà Động (2005)...

12

Cống dẫn dòng được sử dụng tháo lũ hàng trăm m3/s, trong điều kiện cột nước hàng vài

chục mét như các công trình Sơn La, Lai Châu, Tuyên Quang [17], [18], [19]. Để giảm

bớt khó khăn khi hoành triệt cống và cải thiện điều kiện chịu lực của cống, thường dùng

cống có mặt cắt chữ nhật và các góc lượn cong, đồng thời bố trí cống ở các độ cao khác

nhau. Khi hoành triệt cống thì tiến hành đối với các cống theo trình tự từ thấp lên cao

để giảm bớt khó khăn do cột nước dâng cao ở thượng lưu đập.

Phương pháp dẫn dòng qua cống không cản trở quá trình thi công các hạng mục khác, đặc

biệt đối với việc xây dựng đập cao mà có cống lâu dài thì càng có lợi cả về kỹ thuật và

kinh tế. Dẫn dòng qua cống có khuyết điểm là hoành triệt cống khó khăn, ít nhiều có ảnh

hưởng đến tính hoàn chỉnh của công trình, khi tháo nước dễ bị vật nổi chắn ngang cống.

Công trình thủy điện Sơn La (Hình 1.1) dùng cống kích thước nxbxh = 2x12mx12m,

cao trình đáy cống +108,0m. Cống dẫn dòng được sử dụng để dẫn dòng kết hợp với

kênh dẫn dòng thi công chiều rộng đáy B = 90m, cao trình đáy kênh +110,0m trong năm

thi công thứ 3, 4, 5 với lưu lượng thiết kế dẫn dòng lớn nhất là 14.642 m3/s; dẫn dòng

kết hợp với đập đang xây dựng dở vào mùa lũ năm thi công thứ 6 với lưu lượng thiết kế

dẫn dòng là 16.044 m3/s; dẫn dòng độc lập vào mùa kiệt năm thi công thứ 6 và năm thi

công thứ 7 với lưu lượng dẫn dòng thiết kế là 2.568 m3/s. Công tác dẫn dòng thi công

qua cống của công trình này đã diễn ra an toàn.

Công trình thủy điện Lai Châu sử dụng cống dẫn dòng kích thước nxbxh = 2x10mx16m,

cao độ cửa vào +199,0m. Cũng tương tự như công trình thủy điện Sơn La, cống dẫn

dòng công trình thủy điện Lai Châu được sử dụng dẫn dòng kết hợp với kênh dẫn dòng

thi công có chiều rộng đáy B = 35m, cao trình đáy +200,0m ở năm thứ 3, 4, 5 với lưu

lượng thiết kế dẫn dòng lớn nhất là 10.388 m3/s; dẫn dòng độc lập qua cống dẫn dòng

với lưu lượng thiết kế dẫn dòng là 1.837 m3/s. Thực tế dẫn dòng thi công, lưu lượng đến

lớn nhất trong giai đoạn cống làm việc độc lập là 924 m3/s, dẫn dòng qua cống trong

giai đoạn thi công an toàn.

Công trình thủy điện Bắc Hà sử dụng cống dẫn dòng với kích thước nxbxh = 3x5mx9m

với tần suất 5%, lưu lượng thiết kế dẫn dòng là 1.134 m3/s vào mùa kiệt năm 2006 và

2007. Cống dẫn dòng này cũng được sử dụng để dẫn dòng kết hợp vào mùa lũ năm 2006

13

với tần suất 5% với lưu lượng thiết kế dẫn dòng là 2.530 m3/s. Quá trình dẫn dòng diễn

ra đúng với tính toán thiết kế, dẫn dòng thi công công trình an toàn, hiệu quả.

Ngoài ra còn nhiều công trình khác ở Việt Nam dùng hình thức cống dẫn dòng như

Tuyên Quang (Hình 1.2), Bình Điền (Hình 1.3 [20]), Bản Chát, Bản Vẽ. Ở Trung Quốc

có trạm thủy điện Giá Lâm, Bạch Liên Hà [6].

Hình 1.1. Công trình thủy điện Sơn La - Mặt cắt dọc cống dẫn dòng

Hình 1.2. Công trình thủy điện Tuyên Quang - Mặt cắt ngang cống dẫn dòng thi công

11.00

3.50

3.50

2.70

1.002.00

1.00

®o¹n 3

11.00

18.50

20.00

20.00

®o¹n 1

®o¹n 4

®o¹n 2

®Æt s½n L100x50x8

1.00

6.50

4.50

3.50

15.00

20.00

11.00

58.50

Hình 1.3. Công trình thủy điện Bình Điền - Mặt cắt dọc cống dẫn dòng thi công

14

1.3.2 Dẫn dòng thi công qua đường hầm

Luận án tiến sĩ của Nguyễn Danh Oanh (2003) nghiên cứu lựa chọn hợp lý chế độ thuỷ

lực ở cửa vào đường hầm dẫn dòng thi công trong xây dựng công trình thuỷ lợi và thuỷ

điện. Luận án đã xây dựng được mô hình lý thuyết để giải bài toán động - động lực học

ở cửa vào đường hầm, tính được các đặc trưng thủy động lực học ở cửa vào đường hầm

với bài toán phẳng. Luận án cũng lập được công thức gần đúng tính hệ số giảm áp dọc

theo trần cửa vào không gian, từ đó đề xuất biện pháp công trình cửa vào có trụ nhô để

giảm chân không trên trần cửa vào đường hầm [21]. Nghiên cứu này góp phần hoàn chỉnh

tính toán thủy lực đường hầm, giúp cho việc dẫn dòng qua đường hầm được ứng dụng rộng

rãi hơn trong thực tế.

Đường hầm dẫn dòng có thể sử dụng để dẫn dòng trong cả mùa lũ và mùa kiệt như công

trình Hòa Bình [22], Cửa Đạt [4]. Trung Quốc có công trình trạm thủy điện Long Dương

Hiệp, Ô Giang Độ, Đông Giang, ở Ấn Độ có công trình Si-li-sa-lam, ở Mỹ có công trình

Devosik, Paoerth (Phụ lục 1-4) [6]. Các đường hầm này có kích thước lớn, với diện tích

mặt cắt từ 28,3 m2 đến 254 m2, dẫn lưu lượng 196 m3/s đến 3.340 m3/s.

Công trình Cửa Đạt dùng đường hầm TN2 dẫn dòng có đường kính trung bình 9m, dài

820m, đáy cửa vào ở cao trình +30,0m (Hình 1.4) để dẫn dòng vào mùa kiệt với lưu

lượng thiết kế dẫn dòng là 1.250 m3/s, đường hầm này cũng dùng để dẫn dòng đồng thời

với đập đang xây dựng vào mùa lũ năm thi công thứ 3, dẫn dòng đồng thời với tràn vào

mùa lũ năm thi công thứ 4. Đường hầm TN2 được hoành triệt sau khi xây dựng xong

đập chính.

tim ®Ëp chÝnh

4a

5a

4b

6

6

5a

5a

7

7

8

5b

6

9

5b

6

7

8

8

5a

9

6

9

8

8

8

4/1/04

7

9

9

9

453.983 m

366.017 m

820.00 m

Hình 1.4. Công trình Cửa Đạt - Đường hầm dẫn dòng TN2

Công trình thủy điện Huội Quảng sử dụng hầm dẫn dòng thi công tiết diện móng ngựa BxH

= (10x10)m, cao độ đáy +286,0m, chiều dài hầm khoảng 250m, kết cấu bê tông cốt thép

15

dày 0,5m (Hình 1.5). Đường hầm dẫn lưu lượng thiết kế 915 m3/s trong mùa kiệt, dẫn dòng

đồng thời với 4 lỗ xả thi công trong thân đập nxbxh = 4x5x6m với lưu lượng thiết kế 3.422

m3/s. Hầm dẫn dòng được hoành triệt sau khi hoàn thành xây dựng đập chính.

Hình 1.5. Công trình thủy điện Huội Quảng - Mặt cắt dọc hầm dẫn dòng thi công

Đường hầm lâu dài thường được lợi dụng để dẫn dòng để tiết kiệm chi phí cho công

trình dẫn dòng. Ở Việt Nam có công trình thủy điện Hòa Bình kết hợp đường hầm tháo

nước sau nhà máy thủy điện làm đường hầm dẫn dòng. Công trình này sử dụng 2 đường

hầm dẫn dòng đường kính 12m dài trên 1000m được sử dụng trong giai đoạn 1986 -

1988, sau đó sau đó tận dụng làm hầm dẫn nước ra sau nhà máy thủy điện [22].

Ở Trung Quốc có hồ chứa nước Mao Gia Thôn sử dụng kết hợp đường hầm dẫn dòng

và đường hầm tháo lũ (Hình 1.6). Ngoài ra còn có rất nhiều công trình khác của Trung

Quốc sử dụng đường hầm lâu dài kết hợp để dẫn dòng (Phụ lục 1-5, [6]).

Hình 1.6. Hồ chứa Mao Gia Thôn - Bố trí kết hợp đường hầm dẫn dòng, đường hầm tháo lũ và đường hầm tháo nước

1. Đường hầm dẫn dòng; 2. Đường hầm tháo nước; 3. Đường hầm tháo lũ

16

1.4 Dẫn dòng thi công qua đập đang xây dựng

Dẫn dòng thi công qua đập đang xây dựng thường được ứng dụng đối với các đập đá đổ,

đập đá đắp đầm nén bản mặt bê tông, đập bê tông, đập tràn xả lũ. Công trình tháo lũ dạng

này có ưu điểm khả năng thoát lũ tốt mà không gây ra dâng nước nhiều ở thượng lưu.

1.4.1 Dẫn dòng thi công qua đập đá đổ đang xây dựng

Henry Olivier xây dựng mối quan hệ giữa lưu lượng đơn vị, độ dốc của mái và đường

kính hòn đá [23]. Phương pháp này áp dụng đối với trường hợp dẫn dòng qua đập đá đổ

đang xây dựng chỉ sử dụng đá có đường kính lớn để gia cố khi dẫn dòng.

Luận án tiến sĩ của Vũ Trọng Hồng (1972) đã nghiên cứu dẫn dòng thi công qua đập đá

đổ đang xây dựng rút ra được kết luận là khi mái hạ lưu đập đá đổ đang xây dựng dốc

hơn mái 1:3 thì phải gia cố đặc biệt mái hạ lưu đập mới cho phép nước tràn qua, loại gia

cố hiệu quả là sử dụng neo với các kết cấu khác nhau [24].

Đề tài cấp nhà nước của Trần Quốc Thưởng (2016) nghiên cứu giải pháp gia cố cho đập

đá đổ khi cho nước tràn qua phục vụ dẫn dòng. Đề tài xác định được kết cấu gia cố bảo

vệ mái đê quai bằng tấm bê tông cốt thép và gia cố mái hạ lưu đập đá đổ bằng các khung

thép bỏ đá [25]. Đây là hình thức gia cố phổ biến đối với việc bảo vệ bề mặt đập đang

xây dựng khi cho nước tràn qua. Sử dụng hình thức gia cố bằng rọ đá hoặc khung thép

bỏ đá giúp giảm chi phí gia cố bề mặt tràn nước, tuy nhiên lưu tốc lớn nhất trên bề mặt

không cao bằng gia cố bằng tấm bê tông kết hợp với neo thép.

Phương pháp dẫn dòng qua đập đá đổ đang xây dựng được ứng dụng nhiều ở trên thế

giới như đập Toktogunskia, Nurek, Braunla... và ở Việt Nam như công trình Tuyên

Quang, Hòa Bình, Cửa Đạt.

Đập Toktogunskia (1966) xây dựng trên sông Narưn, đê quai cao 45m được chia 2 giai

đoạn, giai đoạn 1 cao 28m và sau đó, giai đoạn 2 tôn cao 45m. Đê quai giai đoạn 1 đã

được xây dựng có đỉnh tràn và dốc nước bằng bê tông (Hình 1.7). Đặc biệt là khối thoát

nước thấm bằng lớp lọc ngược dày 8m ở mái hạ lưu đê quai cùng với phần bê tông cốt thép

gia cố là 20.000 m3. Chiều dài đoạn tràn nước qua đỉnh đê quai là 50m, chiều sâu lớp

nước tràn là 3,5m, lưu tốc 12 m/s. Thời gian tràn nước là 15 ngày, trong đó có 2 ngày

lưu tốc đạt lớn nhất.

17

Hình 1.7. Công trình Toktogunskia - Tháo lũ tràn qua đê quai giai đoạn 1

1. Đất lẫn sỏi sạn hỗn hợp; 2. Bê tông dốc nước; 3. Bể tiêu năng; 4. Đá gia cố; 5. Khối bê tông tetrapod; 6. Sỏi cuội thoát nước có d=40-100mm; 7. Lọc ngược 3 lớp; 8. Màng polyetylen; 9. Đống đá ngăn sông; 10. Đá gia tải; 11. Mặt cắt đê quai thiết kế năm sau.

Khi xây dựng đập Nurek trên sông Vakhs (1966), đê quai cao khoảng 20m được đắp

từ đá đào đường hầm. Kè đá ngăn dòng cao 5,45m, lưu lượng khi ngăn sông 120m3/s.

Đê quai có mái hạ lưu m=10, đắp bằng cát sỏi hỗn hợp và đất lẫn đá sạn, mặt mái đê

quai gia cố bằng tấm bê tông cốt thép 1,5x1,5x0,8m. Độ sâu tràn nước qua đê quai từ

9,0m về 2,0m qua ngưỡng, chế độ chảy là đập tràn đỉnh rộng chảy ngập, thời gian từ

04/05/1966 đến hết 07/09/1966. Khi lưu lượng tràn qua đê quai là 40m3/s thì chiều sâu

nước trên đỉnh đê quai từ 5m và khi qua ngưỡng là 1m, gia cố mái hạ lưu an toàn.

Hình 1.8. Công trình Ust-Khantaiska - Sơ đồ dẫn dòng tràn qua đê quai giai đoạn 1 và hố móng; tràn qua đập đá đổ đang xây dựng

a) Năm thi công thứ 1; b) Năm thi công thứ 2 1. Chân đanh và khoan phụt xi măng; 2. Đá đổ; 3. Đất chống thấm; 4. Vùng chuyển tiếp; 5. Kết cấu khung gỗ; 6. Tường lõi chống thấm; 7. Aluvi; 8. Đá gốc.

18

Ở công trình đầu mối Ust-Khantaiska, khi xây dựng đã ứng dụng sơ đồ dẫn dòng sau

(Hình 1.8, [26]): Mùa lũ năm 1968 tháo nước qua đường hầm có mặt cắt ngang 10x10m,

đồng thời cho tràn qua đê quai, qua hố móng chân khay và phần khoan phụt xi măng

màn chống thấm; Mùa lũ năm 1969 tháo nước qua đường hầm đồng thời cho tràn qua

mặt đập đá đổ được đầm chặt, phía mái hạ lưu gia cố bằng kết cấu khung giá cao 16m.

Đập Braunla trên sông Sneik (Mỹ) cao 88,5m, dòng chảy mùa kiệt 225 - 565m3/s, dòng

chảy lũ thiết kế 1.400 - 2.000m3/s. Mùa kiệt dẫn dòng qua đường hầm đường kính 11,6m,

mùa lũ dẫn dòng qua đường hầm và tràn qua đập đá đổ đang xây dựng. Bề mặt tràn nước

của đập được gia cố bằng đá đầm nén dày 2,4m, mỗi lớp đầm khoảng 0,9m. Để quyết

định dẫn dòng qua đập, người thiết kế đã phải cân nhắc về kinh tế kỹ thuật với việc đào

thêm đường hầm thứ 2.

Theo tính toán đập cho tràn nước ở cao trình +560,0m nhưng theo tiến độ thực tế đã cho

nước tràn qua vào mùa lũ năm 1957 ở cao trình +552,0m (Hình 1.9, [26]), chiều rộng

tràn nước là 75m, cao trình đắp đập hai phía bờ khi đó là +565,0m, màn chống thấm khi đó thi công đến cao trình +549,0m. Lưu lượng đến lớn nhất thực tế là 2.000m3/s, trong đó chảy qua đập là 1.100 - 1.400 m3/s, lớp nước tràn qua đập là 6,1m. Tiếp sau đó là 4 tháng nước lớn với lưu lượng dao động trong khoảng 850 - 2.000 m3/s. Việc đắp màn

chống thấm thấp hơn ngưỡng tràn qua đập 3m đủ để đập tràn chảy ngập không gây xói

lở bề mặt.

Hình 1.9. Công trình Braunla - Mặt cắt ngang đập

1. Đá đổ; 2. Đê quai; 3. Đắp đá biến chất; 4. Đá tuyển chọn lớn gia cố mái; 6. Đắp đá hỗn hợp; 7. Mặt đất tự nhiên; 8. Màn chống thấm; 9. Lọc 3 lớp; 10. Lọc 2 lớp; 11. Bề mặt xi măng hóa; 12. Màn khoan phụt xi măng; 13. Đá đổ; 14. Bề mặt đầm chặt 24/12/1957; 15. Aluvi; 16. Đá gốc.

19

Công trình đập Ord (Hình 1.10, [16]), có kết cấu là đập đá đổ lõi giữa, chiều cao 98m,

phần gia cố trên đỉnh là bê tông chiều dày 1m, phía dưới là lớp đá dày 1,8m, mái hạ lưu

đã gia cố bằng neo thép 25mm với mật độ 1,3x0,45 m cho 1 neo thép, mắt lưới của rọ

đá là 152 x 152 mm, đặc biệt là phần neo thép gia cố có chỗ lên tới 10m. Công trình này có lưu lượng đơn vị 46 m3/s.m, lưu tốc đạt gần 4,5 m/s, phần gia cố làm việc hiệu quả.

Hình 1.10. Đập Ord - Dẫn dòng qua đập đá đổ đang xây dựng và phương án gia cố

a) Mặt cắt ngang đập; b) Gia cố mái hạ lưu cho nước tràn qua ở cao trình +48,8m 1. Lõi đập; 2. Vùng chuyển tiếp (lớp lọc); 3. Đá đổ; 4. Bề mặt khi cho nước tràn qua ở cao trình 41,0; 5. Neo thép; 6. Hệ neo trên mái; 7. Vùng khoan phụt xi măng gia cố; 8.Chiều sâu khoan phụt chống thấm; 9. Neo thép dài 4,2m; 10. Neo thép dài 10m.

Công trình thủy điện Tuyên Quang sử dụng phương pháp dẫn dòng qua đê quai và một

phần thân đập đang xây dựng ở cao trình +48,0m có cột nước thấp (4m) và thành công

với đê quai được gia cố bằng bê tông, phần đập đang xây dựng nằm thấp hơn cao trình

đỉnh đê quai thượng lưu và hạ lưu (Hình 1.11) [27]. Lưu lượng thiết kế khi dẫn dòng là 5.036 m3/s ứng với tần suất 5%. Việc dẫn dòng qua đập đang xây dựng ở cao trình thấp

giúp giảm lưu tốc lớn nhất chảy trên bề mặt đập đang xây dựng, giảm yêu cầu về tiêu

năng phía hạ lưu công trình.

20

Hình 1.11. Công trình thủy điện Tuyên Quang - Đê quai thượng lưu được phủ bê tông cốt thép để cho lũ tràn qua trong quá trình thi công

Công trình thủy điện Hòa Bình thành công khi sử dụng phương án dẫn dòng qua đập

đang xây dựng tại cao trình +25,0m có cột nước cao hơn (9,5m), phía hạ lưu gia cố bằng

đập tràn với bể tiêu năng bằng bê tông (Hình 1.12) [22]. Lưu lượng thiết kế dẫn dòng là

14.690 m3/s, lưu lượng đến thực tế lớn nhất trong quá trình thi công là 14.200 m3/s.

Công trình này đã sử dụng đập tràn tạm có ngưỡng ở cao trình +30,0m giúp giảm nhẹ

yêu cầu gia cố bề mặt đập ở cao trình +25,0m vì lưu tốc dòng chảy lớn tập trung chủ

yếu bên trên cao trình +30,0m.

Hình 1.12. Công trình thủy điện Hòa Bình - Mặt cắt đập ở vùng kênh thi công trong giai đoạn tháo lũ 1986

Công trình Cửa Đạt đã gặp thất bại khi chọn cao trình phần chừa lại là +50,0m, chênh

lệch cột nước lớn (17,5m) với gia cố phần tràn nước bằng thảm rọ đá dày 0,5m, gia cố

ở hạ lưu là rọ đá 2x2m và sử dụng đê quai hạ lưu làm tường tiêu năng (Hình 1.13).

21

Nguyên nhân do chủ quan và khách quan, một trong những nguyên nhân là đặt cao trình

tràn qua đập đang xây dựng quá cao, cột nước đổ sau đập lớn. Mặt khác, trong quá trình

thiết kế thiếu chú ý đến thấm rối qua đập đá, thiếu thí nghiệm mô hình thủy lực mà chỉ thí

nghiệm trong máng kính [4], [28].

Gia cố thượng lưu

Gia cố bề mặt

Gia cố hạ lưu

Hình 1.13. Công trình Cửa Đạt - Dẫn dòng qua đập đang xây dựng năm 2007

Dẫn dòng qua đập đá đổ đang xây dựng là một hình thức giúp tiết kiệm chi phí cho công

tác dẫn dòng vào mùa lũ nhờ khả năng tháo với lưu lượng lớn. Cần áp dụng hình thức

dẫn dòng này đối với các công trình đá đổ, đá đắp, lưu ý chọn cao trình tràn nước và

chiều rộng tràn nước cho phù hợp với điều kiện của từng công trình, từ đó có phương

án gia cố bề mặt tràn nước, đảm bảo công tác dẫn dòng được an toàn, hiệu quả. Khi tính

toán gia cố bằng các tấm bê tông kết hợp neo cần tính thêm lực tác động do mạch động

của lưu tốc dòng chảy [29].

1.4.2 Dẫn dòng thi công qua đập bê tông đang xây dựng

Dẫn dòng thi công qua đập bê tông đang xây dựng được áp dụng nhiều đối với đập bê

tông trọng lực do đặc điểm của bê tông là khả năng chịu mài mòn cao trước lưu tốc lớn

của dòng nước. Ở Trung Quốc có công trình Tam Hiệp, Đơn Giang Khẩu..., ở Việt Nam

có công trình Sơn La, Sê San 4 và nhiều công trình khác đã áp dụng phương pháp này.

Dẫn dòng qua đập bê tông đang xây dựng thường kết hợp với cống dẫn dòng đặt trong

thân đập.

Công trình thủy điện Sơn La dẫn dòng thi công đồng thời qua đập đang xây dựng ở cao

trình +126,0m, chiều rộng tràn Btràn = 98m và cống dẫn dòng kích thước nxbxh =

2x12x12m, lưu lượng thiết kế dẫn dòng với tần suất 3% là 16.044 m3/s (Hình 1.14).

22

Hình 1.14. Công trình thủy điện Sơn La - Dẫn dòng qua cống và đập đang xây dựng mùa lũ 2009

1. Đập tràn đã xây dựng; 2. Phần đập đang xây dựng dùng để dẫn dòng; 3. Cống ngầm dẫn dòng; 4. Nhà máy thủy điện

Đập Sê San 4, đắp đê quai ngăn toàn bộ lòng sông vào đầu mùa kiệt sau khi đã chuẩn bị

cống dẫn dòng thi công bên bờ trái. Toàn bộ móng đập được xây dựng trong mùa kiệt,

đập được chừa lại một phần ở cao trình +166,00m, chiều rộng tràn Btràn = 178m kết hợp

với cống dẫn dòng có kích thước nxbxh = 3x5mx7m (Hình 1.15) để tháo lũ thi công năm 2007 với lưu lượng thiết kế 8.140 m3/s [30]. Qua mùa lũ, đập được tiếp tục xây

dựng đến cao trình thiết kế, mùa lũ năm sau tràn chính làm việc.

Hình 1.15. Công trình Sê San 4 - Chuẩn bị tháo lũ qua đập đang xây dựng 5/2007

1. Phần đập đang xây dựng chừa lại để dẫn dòng; 2. Cống dẫn dòng; 3. Phần đập ở trên cao thi công bình thường trong mùa lũ

23

Khi dẫn dòng qua đập bê tông đang xây dựng, cần chú ý hai vấn đề là đảm bảo bề mặt

đập dùng để dẫn dòng không bị ăn mòn khi do khí thực và tiêu năng ở hạ lưu.

1.4.3 Dẫn dòng thi công qua đập đất đang xây dựng

Khi cho nước tràn qua đập đất có thể gia cố theo sơ đồ Hình 1.16 [16]. Sử dụng đá đổ

có khả năng thấm mạnh nhằm giảm lưu tốc ban đầu trước khi tràn trên mái hạ lưu đập,

mái hạ lưu được gia cố bằng vải địa kỹ thuật để chống xói cho mái. Tuy nhiên hình thức

này áp dụng đối với trường hợp chiều cao đập không lớn lắm và lưu lượng đơn vị chảy

qua đập không lớn.

Hình 1.16. Gia cố đập đất khi cho nước tràn qua

1. Bề mặt gia cố; 2. Đá đổ có khả năng thấm mạnh; 3. Gia cố vải địa kỹ thuật trên mái; 4. Mũi phóng; 5. Đường bão hòa

Trường hợp cần dẫn dòng qua đập đất đang xây dựng với lưu lượng lớn, có thể áp dụng

đối với phần chân khay của công trình. Mùa kiệt năm trước đào móng và đắp chân khay,

xử lý chống thấm cho nền công trình. Kết thúc mùa kiệt tiến hành lấp phủ phần chân khay

đã thi công xong và gia cố bề mặt, sẵn sàng dẫn dòng cho mùa lũ.

Sau khi kết thúc mùa lũ, bóc bỏ bùn đất và lớp phủ bề mặt, tiếp tục thi công đắp đập.

Phương án này giúp đẩy nhanh tiến độ thi công đập của mùa kiệt sau vì thời gian thi công

chân khay và xử lý chống thấm cho nền mất khá nhiều thời gian, nếu chỉ làm trong một

mùa kiệt thì tiến độ đắp đập vượt lũ rất gấp, thậm chí không kịp đắp đập tới cao trình vượt

lũ cho mùa lũ năm sau. Ở Việt Nam có công trình Hà Động và Tả Trạch áp dụng phương

pháp này.

24

1.4.4 Dẫn dòng thi công đồng thời qua đập đang xây dựng và cống, đường hầm

Dẫn dòng thi công đồng thời qua nhiều công trình tháo nước về mùa lũ (còn gọi là dẫn

dòng kết hợp) thường ứng dụng đối với các công trình đầu mối thủy lợi, thủy điện có

thời gian xây dựng trong nhiều năm [31].

Trong những phương án dẫn dòng kết hợp thì phương án dẫn dòng kết hợp qua cống với

đập bê tông đang xây dựng là một giải pháp rất dễ áp dụng, mang lại hiệu quả kinh tế cao.

Phương pháp này có ưu điểm nổi bật là có thể tháo lũ lớn, mực nước thượng lưu không cao,

ít ảnh hưởng tới công trình chính, giảm ngập lụt thượng lưu. Mùa kiệt, khi lưu lượng nhỏ,

toàn bộ lưu lượng được xả về hạ lưu qua cống. Mùa lũ, một phần lưu lượng được xả qua

cống, lưu lượng chủ yếu được xả qua đập đang xây dựng. Ở Việt Nam có Hoàng Văn Tần

và Lê Bá Sơn đã nghiên cứu về vấn đề thủy lực của dạng công trình này.

Luận án tiến sĩ của Hoàng Văn Tần (1999) nghiên cứu tổng quan về công trình tháo lũ,

nghiên cứu thực nghiệm về khả năng tháo lũ, cơ chế dòng chảy và phương pháp tính

khả năng tháo kết hợp. Luận án tiến hành thí nghiệm trên mô hình vật lý của hai sơ đồ

công trình tháo kết hợp thường dùng là tràn đỉnh rộng và cống đáy và tràn thực dụng và

cống đáy. Theo kết quả nghiên cứu của luận án, cơ chế dòng chảy ở thượng lưu là yếu

tố làm cho khả năng tháo của công trình thay đổi khi tháo kết hợp giữa hai dòng tràn

mặt và tháo sâu. Khả năng tháo của công trình tháo lũ kết hợp tăng hoặc giảm so với

trường hợp coi như hai dòng tháo độc lập là do tương quan về lưu lượng giữa hai dòng

tràn mặt và dòng tháo sâu trong quá trình tháo kết hợp [32].

Luận án tiến sĩ của Lê Bá Sơn (1994) dựa trên cơ sở phân loại dòng xả để đề xuất các

dòng thuộc hình thức xả giữa tràn mặt và tháo sâu, nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng

đến dạng tổn thất năng lượng do sự tương tác dòng phun tự do và dòng tháo sâu tạo ra.

So sánh với dạng xả riêng rẽ, việc sử dụng xả kết hợp giữa dòng phun tự do và dòng

tháo sâu làm xuất hiện thêm một dạng tổn thất năng lượng do sự tương tác giữa hai dòng

tạo ra. Lượng tổn thất này chiếm 20% - 50% tổng tổn thất của dòng xả từ thượng lưu

đến hạ lưu [33].

Hai nghiên cứu trên áp dụng đối với công trình xả hoàn thiện, dòng chảy là dòng phun

tự do, tương tác trực tiếp với dòng tháo đáy, chưa hoàn toàn phù hợp với điều kiện dẫn

dòng thi công của các công trình.

25

Khi có nhiều công trình cùng tham gia dẫn dòng thì xác định lưu lượng thiết kế cho từng

công trình là bao nhiêu m3/s, đây là vấn đề cần nhiều công sức tính toán đối với mỗi

phương án dẫn dòng khác nhau. Bên cạnh đó còn phải xác định lưu tốc dòng chảy tại

các vị trí khác nhau nhằm đề ra biện pháp gia cố phù hợp. Cần có nghiên cứu thêm về

diễn biến lưu tốc trên bề mặt công trình dẫn dòng khi dẫn dòng kết hợp qua đập đang

xây dựng và cống, đường hầm.

Lựa chọn sơ đồ dẫn dòng thi công kết hợp qua cống, đường hầm và công trình đang xây

dựng tiết kiệm đáng kể kinh phí xây dựng công trình dẫn dòng và công trình chính [34].

Tuy nhiên, chế độ thủy lực khi xả lũ thi công qua các công trình trên rất phức tạp, cần tính

toán xem xét các yếu tố thủy lực ảnh hưởng đến công trình và thường thông qua thí nghiệm

mô hình thủy lực để đề xuất những biện pháp hợp lý hạn chế những bất lợi của dòng chảy,

đảm bảo hiệu quả cao nhất của công trình dẫn dòng thi công cũng như an toàn cho công

trình chính.

Ở Việt Nam, chênh lệch dòng chảy về mùa kiệt và mùa lũ rất cao, các công trình dẫn

dòng phải chia ra mỗi mùa một dạng công trình dẫn dòng khác nhau. Với lưu lượng lớn

như vậy, nếu thiết kế công trình dẫn dòng cho cả mùa kiệt và mùa lũ thì chi phí sẽ rất

cao, sau này phải lấp công trình dẫn dòng sẽ rất phức tạp. Vì vậy để đảm bảo điều kiện

kinh tế và kỹ thuật, mùa kiệt sử dụng công trình dẫn dòng với lưu lượng nhỏ, mùa lũ sử

dụng công trình có khả năng tháo lớn để dẫn dòng.

Mùa kiệt ở giai đoạn sau khi ngăn dòng có thể dùng cống hoặc đường hầm để dẫn dòng,

về mùa lũ dùng phương pháp dẫn dòng kết hợp cống hoặc đường hầm với đập đang xây

dựng để tháo nước về hạ lưu. Biện pháp dẫn dòng đồng thời này có thể áp dụng với đập

đá đổ, đá đắp, đập bê tông. Việc xác định hợp lý quy mô công trình dẫn dòng là rất cần

thiết để giảm chi phí dành cho công tác dẫn dòng.

Về cơ bản các công trình của Việt Nam đã xây dựng đã ứng dụng các sơ đồ dẫn dòng

phổ biến trên thế giới, thích ứng và phù hợp với điều kiện tự nhiên và kinh tế kỹ thuật

của Việt Nam qua các thời kỳ. Các công trình đầu mối thủy lợi, thủy điện lớn ở Việt Nam

như Hòa Bình [22], Tuyên Quang [27], Sông Tranh 2, Bản Chát, Cửa Đạt [4], Sơn La, Lai

Châu... đã sử dụng phương pháp dẫn dòng kết hợp. Chi tiết về phương pháp dẫn dòng

kết hợp của một số công trình đã xây dựng ở Việt Nam xem Phụ lục 1-6 [25].

26

Sử dụng phương án dẫn dòng qua đập đang xây dựng, khi cao trình phần đập chừa lại

thấp, chế độ chảy là chảy ngập, nói chung không phá hoại công trình. Khi cao trình phần

đập chừa lại tương đối cao, chế độ chảy là chảy tự do, lưu tốc dòng chảy lớn, có thể phá

hoại bề mặt đập dùng để dẫn dòng hoặc phá hoại nền móng phía hạ lưu, trường hợp

nguy hiểm có thể làm vỡ đập đang xây dựng.

Trong trường hợp lưu lượng lớn, cao trình đập chừa lại cao so với đáy đập, cần phải tiến

hành thí nghiệm mô hình với các thông số mô hình phù hợp để kiểm chứng lại các thông

số tính toán, đảm bảo dẫn dòng an toàn. Do đó, khi quyết định lựa chọn thông số chừa

lại ở thân đập, cần nghiên cứu, phân tích, so sánh tính toán cụ thể để quyết định.

Đối với đập đá đổ, đá đắp, khả năng đập bị phá hoại của dòng chảy khi dẫn dòng qua

đập đang xây dựng là lớn, việc lựa chọn hợp lý quyết định nhiều đến sự thành công hay

thất bại của công tác dẫn dòng.

Đối với đập bê tông thường, lựa chọn thông số công trình dẫn dòng qua đập đang xây

dựng gặp ít rủi ro hơn so với đập đá đổ, đá đắp do đập có khả năng chịu lực tốt, chỉ cần

quan tâm đến vấn đề khối lượng thi công trước và sau mùa lũ và công tác tiêu năng ở

sau công trình. Đối với đập bê tông đầm lăn thì cần quan tâm đến cường độ của bê tông

trên bề mặt phải đảm bảo bê tông không bị xói khi dẫn dòng qua đập bê tông đầm lăn

đang xây dựng do cường độ chịu kéo ban đầu của bê tông đầm lăn phát triển chậm [35].

Bên cạnh các thông số về mặt thủy lực công trình dẫn dòng, gia cố bề mặt dẫn dòng đối

với sử dụng đập đang xây dựng để dẫn dòng, cần chú ý đến việc cân đối khối lượng và

cường độ thi công giữa giai đoạn trước và sau khi dẫn dòng qua đập đang xây dựng.

1.5 Kết luận chương 1

Dẫn dòng thi công là công tác quan trọng, xuyên suốt quá trình thi công, có tính chất

quyết định sự thành bại khi xây dựng công trình đầu mối thủy lợi, thủy điện. Để lựa

chọn được phương án dẫn dòng cũng như quy mô của công trình dẫn dòng phải tuân thủ

theo các nguyên tắc cơ bản, phù hợp với điều kiện tự nhiên, dân sinh, kinh tế và đáp ứng

các nhiệm vụ của dự án.

27

Đối với những công trình lớn, thời gian thi công dài, thường sử dụng nhiều dạng công

trình dẫn dòng và kết hợp nhiều công trình tháo với nhau. Trên thế giới và ở Việt Nam

đã có nhiều thành công cũng như bài học kinh nghiệm về vấn đề này. Tuy vậy, các

nghiên cứu của các tác giả chủ yếu tập trung vào thông số tối ưu về thủy lực công trình

và các giải pháp tiêu năng, gia cố đối với công trình tháo nước thi công nhưng chưa có

đề xuất nào một cách bài bản để giải quyết bài toán thủy lực dẫn dòng thi công tổng quát.

Dẫn dòng thi công qua đập đang xây dựng là giải pháp giúp tháo được lưu lượng lũ lớn,

việc xác định chế độ thủy lực và biện pháp gia cố công trình đập đang xây dựng khi cho

nước tràn qua cần nghiên cứu cụ thể hơn, phục vụ công tác lựa chọn quy mô công trình

dẫn dòng.

Các mô hình tính toán thủy động lực sông, hệ thống kênh tưới không phù hợp với tính

toán thủy lực dẫn dòng, phần mềm Flow 3D cần đưa vào điều kiện biên khá phức tạp, yêu

cầu cấu hình máy tính cao, mỗi lần tính cho một trường hợp mất nhiều thời gian, các

chương trình tính toán thương mại chưa giải quyết triệt để việc tính toán thủy lực dẫn

dòng và điều tiết lũ. Yêu cầu đặt ra cần phải lập chương trình tính toán thủy lực dẫn dòng

để phục vụ lựa chọn quy mô công trình dẫn dòng nhanh chóng, hiệu quả.

Để lựa chọn hợp lý quy mô công trình dẫn dòng, luận án nghiên cứu các nội dung sau:

- Nghiên cứu cơ sở khoa học để lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công, xác định

thời đoạn dẫn dòng thi công trong điều kiện khí hậu Việt Nam để làm cơ sở cho việc lựa

chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công;

- Nghiên cứu mối quan hệ giữa các yếu tố hình dạng công trình dẫn dòng ảnh hưởng

đến chế độ thủy lực khi dẫn dòng qua đập đá đổ, đá đắp đang xây dựng và đề ra biện

pháp gia cố;

- Lập chương trình tính toán thủy lực dẫn dòng khi kết hợp hai công trình dẫn dòng đồng

thời phục vụ lựa chọn quy mô của công trình dẫn dòng thi công.

Kết quả nghiên cứu giúp ích cho việc xác định các thông số thủy lực cơ bản phục vụ lựa

chọn phương án dẫn dòng, quy mô công trình dẫn dòng nhằm đảm bảo công tác dẫn

dòng được thực hiện an toàn, hiệu quả, kinh tế.

28

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN LƯU LƯỢNG THIẾT KẾ DẪN DÒNG THI CÔNG VÀ TÍNH TOÁN THỦY LỰC DẪN DÒNG

2.1 Phân tích lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công

2.1.1 Cơ sở lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công

Khi thiết kế dẫn dòng thi công, việc chọn tần suất thiết kế dẫn dòng đóng vai trò quyết

định đến thành công của công tác dẫn dòng. Đối với mỗi phương án được đề xuất trên

cơ sở phân tích định tính các điều kiện thực tế, thông thường quá trình dẫn dòng được

chia ra một số giai đoạn. Mỗi giai đoạn dẫn dòng thiết kế sẽ có các công trình dẫn dòng

cụ thể, quy mô và thời gian dẫn dòng sẽ quyết định đến việc lựa chọn tần suất thiết kế

dẫn dòng [36].

Việc lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng, thời đoạn dẫn dòng và công trình dẫn dòng có

quan hệ mật thiết qua lại với nhau. Ba nhân tố này là cơ sở quyết định chọn lưu lượng

thiết kế dẫn dòng, thời gian làm việc của mỗi công trình dẫn dòng và sơ đồ tính toán

thủy lực dẫn dòng cũng như việc xác định lưu lượng tháo qua mỗi công trình.

Các giai đoạn dẫn dòng liên quan chặt chẽ với nhau, phải có quy hoạch thống nhất, sắp

xếp toàn diện mới có thể có được phương án dẫn dòng hợp lý về kinh tế, an toàn và đáng

tin cậy. Trong toàn bộ quá trình thi công công trình, phương pháp dẫn dòng chọn cho các

thời kỳ khác nhau có thể khác nhau, từ đó phân chia ra các giai đoạn thi công. Các cấp

của công trình dẫn dòng các giai đoạn thi công có thể xem tầm quan trọng của đối tượng

phục vụ để phân biệt. Các giai đoạn nên lấy tần suất thiết kế dẫn dòng khác nhau.

Thực tế cho thấy phân tích kinh tế gặp nhiều khó khăn, ứng với từng công trình sẽ khác

nhau, vì vậy lấy thời gian làm việc của công trình dẫn dòng, chiều cao công trình chắn

nước, dung tích lòng hồ lớn nhất tương ứng với từng giai đoạn dẫn dòng làm chỉ tiêu cơ

bản của lựa chọn tần suất lưu lượng thiết kế dẫn dòng sẽ tiện cho việc sử dụng khi thiết

kế dẫn dòng và thuận tiện cho phân tích rủi ro của phương án dẫn dòng.

Việc chọn tần suất thiết kế dẫn dòng càng nhỏ thì lưu lượng thiết kế dẫn dòng càng lớn,

tăng mức độ an toàn cho công trình dẫn dòng và thi công công trình chính, nhưng sẽ

làm tăng chi phí dẫn dòng thi công. Ngược lại, nếu chọn tần suất thiết kế lớn thì chi phí

29

dẫn dòng thấp nhưng rủi ro cao. Đây là vấn đề không đơn giản khi chọn tần suất thiết

kế, nó đòi hỏi phân tích toàn diện và kinh nghiệm của người thiết kế. Mặt khác, chúng

ta ngay nay đang đối mặt với biến đổi khí hậu toàn cầu thì phân tích vấn đề càng khó

khăn hơn. Do đó, lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng phù hợp với đặc điểm làm việc của

công trình khi dẫn dòng một cách hợp lý sẽ vừa đảm bảo thi công đúng tiến độ, an toàn

vừa tiết kiệm được chi phí.

Khi đề xuất phương án dẫn dòng đã phải đồng thời đề xuất phương án kết cấu, loại hình

công trình chính và loại hình công trình tạm. Vấn đề này cũng đã được đề cập trong

QCVN 04-05:2012, đồng thời thiết kế dẫn dòng thi công luôn là nội dung chính trong

thiết kế cơ sở của hồ sơ thiết kế giai đoạn nghiên cứu khả thi. Đối với công trình bê tông

có thể cho nước tràn qua mà không bị phá hoại, đối với công trình đất, đá đổ, đá đắp,

khi nước tràn qua có thể phá hoại đập, gây thiệt hại cho công trình và ở hạ du nếu không

có giải pháp công trình thích đáng.

2.1.2 Cơ sở khoa học để nâng hoặc hạ cấp tần suất thiết kế dẫn dòng

Khi thiết kế công trình thủy lợi, thủy điện, khái niệm chọn tần suất luôn gắn liền với lựa

chọn loại hình công trình, loại kết cấu áp dụng, qui mô công trình. Chọn tần suất càng

nhỏ thì lưu lượng thiết kế càng lớn. Đối với công trình dẫn dòng là loại công trình chỉ

sử dụng trong quá trình thi công, vấn đề tiết kiệm chi phí luôn mâu thuẫn với khả năng

xảy ra rủi ro.

Về mặt quản lý rủi ro, có bốn khả năng: Chấp nhận rủi ro; Giảm thiểu rủi ro; Phòng

tránh rủi ro; Loại trừ rủi ro. Như vậy, phương pháp chọn tần suất thiết kế chính là chấp

nhận rủi ro khi lưu lượng vượt thiết kế. Phương pháp thiết kế chọn tần suất dẫn đến cho

chúng ta hàng loạt các bài toán xác định thiệt hại do lũ vượt thiết kế: Vỡ đập, tràn qua

đê quai và hố móng, hư hỏng công trình chính và công trình tạm trong quá trình thi công,

ảnh hưởng hạ du nếu có sự cố...

Về mặt lựa chọn phương án kỹ thuật phù hợp với mỗi tần suất thì cho ra luận chứng

kinh tế kỹ thuật. Từ đó so chọn phương án an toàn cho công trình chính và những thiệt

hại nếu có rủi ro để quyết định việc nâng hạ tần suất như chú thích 6 của bảng 7 trong

QCVN 04-05:2012. Nhưng trong chú thích này có một số điểm rất khó vận dụng, đặc

biệt là dẫn dòng qua đập đang xây dựng.

30

Với phạm vi nghiên cứu của luận án sẽ không đề cập chi tiết các nội dung trên khi xảy

ra sự cố do lũ vượt thiết kế, dưới đây chỉ đề cập một số vấn đề chính.

2.1.2.1 Nâng hoặc hạ tần suất thiết kế dẫn dòng

Thực tế xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện hiện nay, việc chọn tần suất lưu lượng

thiết kế dẫn dòng được qui định cụ thể trong hệ thống tiêu chuẩn, qui chuẩn quốc gia.

Tuy nhiên, trong tiêu chuẩn, qui chuẩn luôn có nội dung về nâng hạ tần suất thiết kế dẫn

dòng. Việc nâng hạ tần suất cần phải có luận chứng kinh tế kỹ thuật để quyết định. Như

vậy sẽ không bao giờ có mức tăng giảm cụ thể mà phải dựa vào phân tích cụ thể cho

từng công trình và cuối cùng là quyết định của chủ đầu tư. Chấp nhận rủi ro đến mức độ

nào và vấn đề khó khăn nhất khi ra quyết định.

Thông thường vẫn là bài toán chi phí và chấp nhận mức độ rủi ro trong quá trình phân

tích phương án và lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng. Thay đổi tần suất thiết kế luôn

phải bảo đảm nguyên tắc thi công an toàn đúng tiến độ và bảo đảm chất lượng. Khi thay

đổi tần suất thiết kế có hai khả năng xảy ra: Lưu lượng thiết kế tăng dẫn đến chi phí dẫn

dòng tăng, rủi ro thấp đi và ngược lại lưu lượng thiết kế giảm thì chi phí dẫn dòng giảm

nhưng rủi ro cao.

Như vậy, khi sử dụng công trình chính làm công trình dẫn dòng cần phải chọn tần suất

thiết kế dẫn dòng như tần suất đối với công trình tạm hay như đối với công trình chính.

Hầu hết các công trình có sử dụng đập (không phải đập bê tông) tham gia chắn hoặc cho

nước tràn qua đều chọn tần suất thiết kế dẫn dòng nhỏ hơn tần suất thiết kế công trình

tạm và lớn hơn tần suất thiết kế công trình chính (đập), cá biệt có công trình lấy bằng

tần suất thiết kế đập.

2.1.2.2 Trường hợp cho nước tràn qua đê quai và hố móng về mùa lũ

Khi đề xuất phương án dẫn dòng cho một số công trình ở miền núi, lũ tập trung nhanh,

cột nước tăng cao, trong điều kiện đập không thể thi công vượt lũ thì đê quai bảo vệ hố

móng trong trường hợp này sẽ rất cao, có thể chấp nhận cho nước tràn qua đê quai và

hố móng đang thi công vào mùa lũ. Việc tính toán phí tổn để so sánh có thể theo trình

tự sau:

31

Phí tổn trực tiếp gồm: Chi phí bơm nước, nạo vét hố móng, di chuyển các thiết bị, sửa

chữa đê quai và các công trình khác bị hư hỏng, thi công lại đập phần bị hư hỏng...

Phí tổn gián tiếp gồm: chi phí lương cho công nhân chờ việc và chi phí về các công trình

phục vụ phải tăng thêm sau ngập lụt, chậm tiến độ thi công, chậm thời gian hoàn thành

công trình...

Chi phí bơm nước: Thể tích nước cần bơm được xác định từ phạm vi hố móng giữa đê

quai thượng lưu và hạ lưu, ứng với mực nước hạ lưu khi sau lũ. Từ đó tính số ca máy

bơm nước và chi phi bơm nước.

Chi phí nạo vét hố móng: Xác định lượng bùn đất nằm trong phạm vi đê quai thượng lưu

và hạ lưu, tính toán máy móc thi công nạo vét, từ đó tính chi phí cho việc nạo vét hố móng.

Chi phí di chuyển các thiết bị: Tại thời điểm thi công dự kiến, từ cường độ thi công yêu

cầu, tính toán số lượng máy móc đang làm việc, khi sự cố xảy ra, cần di chuyển số máy

móc đó ra khu vực an toàn. Từ định mức tiêu hao nhiên liệu cho các máy móc, xác định

chi phí cho công tác này.

Chi phí sửa chữa đê quai: Giả thiết phần đê quai bị hư hỏng, tính khối lượng đê quai cần

thi công lại, xác định chi phí cho phần đê quai cần sửa chữa.

Chi phí thi công lại đập phần bị hư hỏng: tùy theo địa hình, phần đập hư hỏng thường là

khu vực lòng sông, tính toán khối lượng tương ứng với phần lòng sông và cao trình đập

đã thi công, từ đó tính chi phí thi công lại phần đập hư hỏng.

Chi phí lương cho công nhân chờ việc: Tại thời điểm thi công, từ cường độ thi công dự

kiến, xác định số công nhân đang làm việc, giả thiết số ngày phải nghỉ thi công, tính

toán chi phí lương cho số công nhân phải chờ việc do mưa lũ.

Chi phí chi phí về các công trình phục vụ phải tăng thêm sau ngập lụt: Sau ngập lụt phải

tăng cường công nhân máy móc làm việc để hoàn thành công trình theo tiến độ. Do đó

cơ sở lán trại phục vụ cũng sẽ tăng thêm và tăng chi phí cho các hạng mục này.

Chi phí chậm thời gian hoàn thành công trình: Từ bảng tính toán kính tế của dự án, xác

định mức độ thiệt hại do việc chậm tiến độ hoàn thành công trình.

32

Kết quả so sánh trên cũng làm cơ sở cho việc nếu chấp nhận cho lũ tràn qua đê quai và

hố móng. Khi chấp nhận cho nước tràn qua hố móng thì khả năng chọn lưu lượng thiết

kế dẫn dòng nhỏ đi có thể giảm chi phí công trình dẫn dòng mà rủi ro thấp.

2.2 Xác định thời đoạn dẫn dòng thi công

2.2.1 Nhân tố ảnh hưởng đến việc chọn thời đoạn dẫn dòng thi công

Thời đoạn dẫn dòng là khoảng thời gian làm việc của công trình ngăn nước như đê quai

hoặc đập chính và công trình dẫn nước như kênh, cống, tràn. Việc chọn thời đoạn dẫn

dòng thi công ảnh hưởng trực tiếp đến lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công. Lựa chọn

thời đoạn dẫn dòng hợp lý sẽ làm giảm chi phí cho công tác dẫn dòng mà vẫn đảm bảo

công tác thi công an toàn.

Thời đoạn dẫn dòng phụ thuộc điều kiện thủy văn, đặc điểm kết cấu công trình, công

trình dẫn dòng, khả năng thi công vượt lũ. Cần phân tích một cách toàn diện các yếu tố

trên, từ đó lựa chọn thời đoạn dẫn dòng hợp lý, đảm bảo hoàn thành công trình đúng

thời hạn với chất lượng cao và giá thành rẻ.

Đặc điểm khí tượng thủy văn: trong điều kiện khí hậu Việt Nam, chia làm hai mùa rõ

rệt là mùa kiệt và mùa lũ. Trong mùa kiệt lưu lượng dòng chảy nhỏ hơn rất nhiều so với

mùa lũ, đối với công trình có thời gian thi công dài cần chia ra hai thời đoạn mùa kiệt

và mùa lũ. Đối với dòng chảy trong mùa kiệt biến động nhiều theo các tháng, có thể

chọn thời đoạn ngắn trong một số tháng kiệt nhất để công trình dẫn dòng có qui mô

không lớn và tổ chức thi công cho phù hợp. Thời đoạn dẫn dòng phụ thuộc nhiều vào

điều kiện thủy văn dòng chảy từng vùng miền được trình bày kỹ hơn ở mục 3.1.2 .

Đặc điểm kết cấu công trình: đối với công trình bê tông, đá đổ, đá đắp có thể cho nước

tràn qua mà ít ảnh hưởng đến phần công trình đã xây dựng. Đối với công trình đất, không

được cho nước tràn qua vì sẽ làm hỏng phần đập đã đắp. Như vậy đối với công trình bê

tông, đá đổ đá đắp có hố móng không phức tạp, có thể chọn thời đoạn dẫn dòng dài hơn,

chấp nhận cho nước tràn qua đê quai và hố móng khi lưu lượng đến vượt quá lưu lượng

thiết kế dẫn dòng.

Khả năng thi công: Đây là một trong những yếu tố quyết định đến việc lựa chọn phương án

dẫn dòng và thời đoạn dẫn dòng. Các phương án dẫn dòng đưa ra đều phải trên cơ sở khả thi

33

về tiến độ, đảm bảo sự ổn định của công trình. Khi đã quyết định lựa chọn phương án dẫn

dòng thì phải lựa chọn đơn vị thi công có năng lực đáp ứng được yêu cầu tiến độ đề ra.

2.2.2 Điều kiện khí hậu và dòng chảy các vùng của Việt Nam

Ở Việt Nam, do điều kiện khí hậu thủy văn các vùng khác nhau nên thời đoạn mùa kiệt

của các vùng cũng khác nhau, chia làm 5 khu vực: Trung du và miền núi phía Bắc, Bắc

Trung Bộ, Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ.

2.2.2.1 Khu vực Trung du và miền núi phía Bắc.

Các tỉnh Trung du và miền núi phía Bắc mùa kiệt thường từ tháng 12 năm trước đến

tháng 4 năm sau (Phụ lục 2-14), mùa lũ từ tháng 5 đến tháng 11. Phân phối dòng chảy

các tháng có đặc điểm là đối với những lưu vực lớn, dòng chảy nhỏ nhất tập trung vào

các tháng 1 đến tháng 3 nhưng nhỏ hơn không nhiều so với các tháng còn lại của mùa

kiệt. Đối với những lưu vực nhỏ, dòng chảy nhỏ nhất tập trung vào các tháng 12 đến

tháng 4 và có giá trị nhỏ hơn nhiều lần so với lưu lượng tháng 4.

Trên sông Đà, mùa lũ bắt đầu sớm hơn và kết thúc sớm hơn. Lượng mưa tháng 6, tháng

7 thường lớn hơn lượng mưa tháng 8. Ngược lại trên sông Lô, sông Hồng tháng 8 thường

có lượng mưa lớn nhất trong năm.

2.2.2.2 Khu vực Bắc Trung bộ

Khu vực bắc Trung Bộ bao gồm các tỉnh từ Thanh Hóa đến Thừa Thiên Huế, mang

kiểu khí hậu chuyển tiếp từ khí hậu miền Bắc sang kiểu khí hậu miền Đông Trường Sơn.

Đặc điểm khí hậu nổi bật ở vùng này là sự sai lệch so với qui luật vùng nhiệt đới gió

mùa, đó là mùa lũ ẩm dịch lệch về các tháng mùa đông.

Lượng mưa đầu mùa hè rất thấp, chẳng những không theo qui luật chung, mà thậm chí

lại tạo ra tình trạng khô hạn cục bộ rất đặc trưng. Cho tới giữa mùa hè, khi vùng hoạt

động của bão và dải hội tụ nhiệt đới dịch chuyển từ phía đồng bằng Bắc Bộ xuống, thì

lúc đó mới bắt đầu mùa lũ ở vùng này và kéo dài tới các tháng đầu mùa đông. Lượng

mưa thường tăng dần từ tháng 8, tăng vọt trong tháng 9, đạt cực đại vào tháng 9 - 10

(lượng mưa gấp 3 - 4 lần các tháng khác). Bão và áp thấp nhiệt đới hoạt động chủ yếu

vào tháng 9, tháng 10, muộn hơn 1-2 tháng so với khu vực Bắc Bộ.

34

Các tỉnh Bắc Trung bộ mùa kiệt thường ngắn hơn, phân phối dòng chảy các tháng có đặc

điểm: Do địa hình dốc, dòng chảy nhỏ nhất cũng tập trung vào các tháng 1 đến tháng 4

(Phụ lục 2-15) nhưng nhỏ hơn nhiều lần so với các tháng trước và sau mùa kiệt.

2.2.2.3 Khu vực Nam Trung bộ

Bao gồm các tỉnh từ Đà Nẵng đến Bình Thuận, mang đặc trưng của kiểu khí hậu Đông

Trường Sơn. Mùa lũ ở đây lệch hẳn so với các vùng khác ở nước ta, nó được bắt đầu từ

giữa mùa hạ và kéo dài đến giữa mùa đông, có khi tới tháng 1 năm sau. Nguyên do trong

nửa đầu mùa hạ, gió Tây Nam khi qua dãy Trường Sơn đã đem lại cho sườn đông và

vùng duyên hải một kiểu thời tiết khô nóng đặc trưng cùng với chế độ mưa ẩm thấp nhất

trong năm.

Mùa lũ bắt đầu khi bước vào mùa hoạt động của các nhiễu động khí quyển trên khu vực

Biển Đông - Tây Thái Bình Dương. Ở vùng này mùa lũ ngắn, chỉ khoảng 4 - 5 tháng.

Cũng vì sự sai lệch mùa lũ, nên đầu mùa đông ở đây là thời kỳ mưa nhiều, có độ ẩm cao

nhất trong năm (trong khi các miền khác là mùa kiệt).

Mùa kiệt của khu vực này bắt đầu từ tháng 1 đến tháng 8 (Phụ lục 2-16). Trong mùa kiệt

khu vực Nam Trung bộ thường có lũ tiểu mãn xuất hiện trong tháng 5 hoặc tháng 6 tuỳ

từng tỉnh từ Đà Nẵng tới Bình Thuận.

2.2.2.4 Khu vực Tây Nguyên

Khu vực Tây Nguyên gồm 5 tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Đăk Lăk, Đăk Nông, Lâm Đồng

có đặc điểm khí tượng, thuỷ văn của khu vực Tây Trường Sơn. Khí hậu Tây Nguyên có

hai mùa rõ rệt mùa kiệt và mùa lũ. Mùa kiệt nóng hạn, thiếu nước trầm trọng, mùa lũ

nóng ẩm, tập trung 85-90% lượng mưa của cả năm. Mùa lũ từ tháng 7 đến hết tháng 12

và mùa kiệt từ tháng 1 đến tháng 6, trong đó tháng 3 và tháng 4 là hai tháng nóng và khô

nhất (Phụ lục 2-17). Khu vực này cũng có lũ tiểu mãn, nhưng xuất hiện vào đầu mùa lũ.

2.2.2.5 Khu vực Đông Nam bộ

Khu vực Đông Nam Bộ mang đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa: nóng ẩm và mưa

nhiều, hàng năm khí hậu phân hóa thành 2 mùa rõ rệt, mùa lũ và mùa kiệt. Mùa lũ từ

tháng 5 đến tháng 10: ảnh hưởng chủ yếu là gió mùa Tây Nam mang nhiêu hơi ẩm gây

ra mưa nhiều. Lượng mưa mùa này chiếm tỷ lệ 85 - 90% lượng mưa cả năm. Đây cũng

35

là thời kỳ có những đợt mưa lớn do hoạt động của các dải hội tụ nhiệt đới, các vùng khí

áp thấp và ảnh hưởng của bão Biển Đông. Mùa kiệt từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau

chịu sự chi phối của gió mùa Đông khô, hanh. Lượng mưa trong mùa này chỉ chiếm 10-

15% lượng mưa cả năm. Thời tiết trong mùa này chủ yếu là nắng nóng, nhất là các tháng

cuối mùa (tháng 3, tháng 4).

Đối với công trình Sông Ray, mùa lũ từ tháng 7 đến tháng 11, lượng nước dồi dào, hay

xuất hiện lũ gây ngập lụt, mùa kiệt từ tháng 12 đến tháng 6 năm sau, dòng chảy được

lưu vực điều tiết trong mùa lũ chảy ra và giảm dần. Thường các tháng 3, tháng 4 là thời

kỳ kiệt nhất trong mùa.

2.2.2.6 Nhận xét chung

Thời kỳ nước lớn nhất trong năm kéo dài 3 tháng liên tục, xuất hiện lần lượt từ Bắc

xuống Nam theo các hệ thống sông: sông Đà vào tháng 6-7, sông Hồng, sông Lô tháng

7-8, sông Mã vào tháng 7-9, sông Chu và sông Cả tháng 8-10, từ sông La đến sông

Thạch Hãn vào tháng 9-11, khu vực sông Hương đến sông Cái Nha Trang từ tháng 10-

12. Các sông từ Quảng Ngãi đến Bình Định lũ có thể xảy ra nhiều đợt. Phân chia các

tháng mùa kiệt và mùa lũ các khu vực của Việt Nam được tổng hợp như Bảng 2.1.

Bảng 2.1. Phân chia mùa kiệt và mùa lũ 5 vùng của Việt Nam

Trung du và Bắc Trung Nam Tây Đông Nam Khu vực miền núi bộ Trung bộ Nguyên bộ [37] phía Bắc

Tháng mùa kiệt 12 - 4 1 - 5 1 - 8 1 - 6 12 - 5

Các yếu tố trên ảnh hưởng đến việc lựa chọn thời đoạn thi công theo các vùng miền của

Việt Nam. Đặc biệt cần có phương án chống lũ tiểu mãn vào thời điểm cuối mùa kiệt

của các công trình. Việc lựa chọn thời đoạn dẫn dòng và chống lũ tiểu mãn được trình

bày trong mục 3.1.2 .

36

Tháng mùa lũ 5 - 11 6 - 12 9 - 12 7 - 12 6 - 11

2.3 Cơ sở lựa chọn quy mô công trình dẫn dòng

2.3.1 Dẫn dòng qua công trình độc lập

Công trình dẫn dòng độc lập là trong thời đoạn dẫn dòng, chỉ sử dụng duy nhất một công

trình để dẫn nước từ thượng lưu về hạ lưu, phục vụ thi công công trình chính. Các công

trình dẫn dòng độc lập thường là cống/đường hầm, kênh, tràn xả lũ.

2.3.1.1 Cơ sở lựa chọn quy mô của cống/đường hầm

Tùy theo đặc điểm của từng công trình, có thể sử dụng cống hoặc đường hầm để dẫn

dòng thi công. Việc lựa chọn quy mô và tính toán thủy lực cho cống và đường hầm

tương tự nhau nên luận án chỉ trình bày cho cống. Đối với đường hầm có thể quy đổi

diện tích mặt cắt ngang cống sang diện tích mặt cắt ngang của đường hầm có đường

kính tương đương.

Quy mô của công trình dẫn dòng qua cống gồm: Cao trình đáy cống, chiều rộng cống,

chiều cao cống, số khoang cống, chiều dài cống. Ngoài ra còn có thông số độ dốc cống

và độ nhám cống.

Cao trình đáy cống, chiều rộng và chiều cao cống ảnh hưởng đến khả năng tháo của

cống, chi phí dành cho xây dựng cống và đắp đê quai.

Công việc đầu tiên khi thiết kế cống dẫn dòng là lựa chọn tuyến cống. Cần chọn tuyến

cống đảm bảo cho dòng chảy vào được xuôi thuận, hạn chế khối lượng đào, cống được

đặt trên nền đào, cửa vào và cửa ra cần được gia cố đảm bảo không bị xói khi dẫn nước.

Chọn cao trình đáy cống cần dựa vào đặc điểm kết cấu công trình và điều kiện địa hình,

cao trình đáy cống nên đặt thấp, như vậy sẽ hạn chế khối lượng đắp đê quai. Chiều rộng

cống càng lớn thì khả năng tháo càng tốt, nhưng sẽ làm tăng khối lượng đào móng, khối

lượng bê tông cống, sau khi sử dụng xong thì hoành triệt cống cũng là vấn đề cần chú ý

đến. Tuy nhiên có trường hợp mực nước hạ lưu cao, đặt cao trình đáy cống thấp dẫn đến

khả năng tháo của cống bị giảm.

Chiều cao cống ảnh hưởng lớn đến khả năng tháo và chế độ chảy trong cống. Khi chiều

cao cống lớn thì khả năng tháo của cống cao hơn. Về mặt kết cấu thì chiều cao cống lớn

không ảnh hưởng đến ứng suất thân đập, nhưng chọn chiều cao cống lớn không có lợi

về mặt thủy lực và bố trí kênh thượng lưu, hạ lưu, vì vậy không nên chọn kích thước

cống có chiều cao lớn hơn tổng chiều rộng các khoang.

37

Số lượng khoang cống quyết định bởi tổng chiều rộng cống và khả năng cung cấp lắp

đặt cửa van. Đối với công trình có tổng chiều rộng cống >5m có thể dùng nhiều khoang

cống, như vậy sẽ làm giảm khối lượng cửa van và thiết bị đóng mở, đồng thời cũng đảm

bảo an toàn hơn cho công trình.

Các thông số trên ảnh hưởng đến khối lượng bê tông, khối lượng đào móng cống, khối

lượng đắp đê quai. Cần đề xuất một số phương án cao trình đáy cống, chiều rộng cống

để tính toán so sánh về mặt kinh tế. Chiều cao cống và số khoang cống có thể cố định

một phương án để dễ so sánh. Sau khi tính toán được chi phí cho cống dẫn dòng và đê

quai, lập biểu đồ đường cong chi phí rồi phân tích lựa chọn phương án sử dụng.

Các thông số khác như chiều dài cống, độ dốc cống và độ nhám cống có ảnh hưởng

không nhiều đến việc lựa chọn các thông số cống. Chiều dài cống phụ thuộc vào chiều

rộng đáy đập tại vị trí đặt cống và cửa vào, cửa ra của cống. Độ dốc cống có thể lấy

trong khoảng 0 ÷ 0,01, độ nhám bê tông n = 0,014 ÷ 0,017.

Việc chọn kích thước cống hợp lý tập trung chủ yếu vào giai đoạn sau khi ngăn dòng, cống

dẫn dòng làm việc độc lập, còn khi dẫn dòng kết hợp, khả năng tháo của cống nhỏ hơn

nhiều so với khả năng tháo của các công trình kết hợp khác như kênh, đập đang xây dựng.

Hình 2.1. Tương quan chi phí với kích thước công trình dẫn dòng

1. Đường diễn biến chi phí đê quai của các phương án; 2. Đường diễn biến chi phí cống của các phương án; 3. Đường diễn biến tổng chi phí của các phương án; 4. Giá trị chi phí phương án 1; 5. Giá trị chi phí phương án 2; 6. Giá trị chi phí phương án 3

38

Khi đề xuất một số phương án tương đối hợp lý về định tính, có thể xây dựng tương quan

chi phí công trình tháo là cống với chi phí đê quai (có thể bao gồm một số hạng mục liên

quan). Trên Hình 2.1 ta có thể xác định phương án hợp lý về chi phí là phương án 2.

2.3.1.2 Cơ sở lựa chọn quy mô của đập đang xây dựng để dẫn dòng

Quy mô của công trình dẫn dòng qua đập đang xây dựng gồm: Cao trình cửa vào, chiều

rộng tràn nước, chiều dài tràn nước. Ngoài ra còn thông số độ dốc đáy, hệ số mái.

Khi dẫn dòng qua đập đang xây dựng, việc đầu tiên là chọn vị trí đập đang xây dựng để

dẫn dòng. Nên ưu tiên khu vực lòng sông hoặc vị trí tràn xả lũ, khi đó việc tiêu năng sẽ

thuận lợi hơn, đồng thời lòng sông ở vị trí đó có địa chất tốt hơn.

Cao trình tràn nước qua đập đang xây dựng liên quan mật thiết với công tác tiêu năng

sau tràn và tiến độ thi công. Nếu chọn cao trình này thấp thì rất thuận lợi cho công tác

tiêu năng vì chênh lệch cột nước thượng lưu, hạ lưu nhỏ, nhưng khối lượng và cường độ

thi công của giai đoạn sau sẽ lớn. Nếu chọn cao trình tràn nước cao thì tiêu năng phức

tạp, khối lượng và cường độ thi công giai đoạn đầu sẽ lớn hơn giai đoạn sau. Khi chọn

cao trình tràn nước qua đập đang xây dựng cần cân đối hai yếu tố tiêu năng và cường độ

thi công để lựa chọn phương án cho đạt hiệu quả cao nhất.

Chiều rộng tràn nước càng lớn thì lưu lượng đơn vị qua đập đang xây dựng càng nhỏ,

thuận lợi cho công tác tiêu năng ở hạ lưu, lưu tốc giảm và yêu cầu gia cố bề mặt tràn

nước cũng giảm. Việc chọn chiều rộng cũng chịu ảnh hưởng bởi tiến độ thi công của

giai đoạn sau. Nếu chọn chiều rộng lớn thì khối lượng thi công của giai đoạn sau lớn,

cường độ thi công căng thẳng, cần tính toán tiến độ thi công một cách cụ thể, đảm bảo

thi công vượt lũ an toàn.

Bên cạnh đó đối với đập bê tông trọng lực, chiều rộng tràn nước còn bị chi phối bởi đặc

điểm kết cấu và phân đoạn đập. Thường chọn chiều rộng tràn nước theo chiều rộng phân

đoạn đập, đảm bảo tính chỉnh thể của đập sau khi hoàn thành.

Với thiết bị và kỹ thuật thi công như hiện nay, có thể thi công đập ở giai đoạn sau khi

dẫn dòng qua đập đang xây dựng với cường độ cao. Khi lựa chọn cao trình và chiều rộng

phần đập chừa lại để dẫn dòng nên ưu tiên chọn cao trình đáy thấp và chiều rộng lớn để

39

giảm chi phí cho công tác tiêu năng hạ lưu. Tuy nhiên, cần có biện pháp thi công hợp lý

và lựa chọn nhà thầu thi công đủ năng lực để đảm bảo thi công vượt lũ ở giai đoạn sau.

Các thông số khác của đập đang xây dựng như hệ số mái, chiều dài tràn nước, độ dốc

đáy ảnh hưởng không nhiều. Đối với đập bê tông trọng lực, hệ số mái m = 0, đối với

đập đá đổ, đá đắp, hệ số mái tràn phải đảm bảo ổn định của phần khối đắp phía trên hai

bên vai đập, thường chọn m = 1,5 - 2. Chiều dài tràn nước tính theo mặt cắt đập và phụ

thuộc vào cao trình đáy tràn.

2.3.2 Dẫn dòng đồng thời qua cống và đập đang xây dựng

2.3.2.1 Xác định lưu lượng thiết kế công trình dẫn dòng

Lưu lượng thiết kế dẫn dòng là lưu lượng đến sẽ được dẫn qua một hoặc một số công

trình tháo nước và một phần tích lại ở thượng lưu. Lưu lượng tháo qua mỗi công trình

được gọi là lưu lượng thiết kế công trình tháo nước. Lưu lượng này phụ thuộc vào quy

mô của công trình dẫn dòng như kích thước hình học, cao trình bố trí, hình thức kết

cấu... Việc xác định giá trị lưu lượng thỏa mãn phương trình cân bằng nước:

(2-1)

QP% = Qa + QI + QII + … + Qi

Trong đó:

QP%: Lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công

Qa: Lưu lượng trữ lại ở hồ

QI, QII, ..., Qi: Lưu lượng thiết kế dẫn dòng qua các công trình I, II, ..., i.

Những nhân tố ảnh hưởng đến Qi gồm: Lưu lượng thiết kế dẫn dòng (QP%), quy mô các

công trình dẫn dòng cùng phối hợp, khả năng điều tiết của hồ (Qa).

Như vậy để xác định được quy mô công trình dẫn dòng cần phải lựa chọn được tần suất

thiết kế dẫn dòng, thời đoạn dẫn dòng, lưu lượng thiết kế dẫn dòng, các công trình đồng

thời tham gia tháo nước, cuối cùng là xác định lưu lượng thiết kế công trình dẫn dòng

và quy mô của công trình dẫn dòng.

40

2.3.2.2 Cơ sở lựa chọn quy mô công trình dẫn dòng khi đồng thời qua đập đang xây dựng và cống

Khi sử dụng đập đang xây dựng và cống để tháo nước thi công, các thông số về đập

đang xây dựng và cống như đối với sử dụng từng công trình độc lập để dẫn dòng. Các

thông số quan trọng là cao trình đáy cống, chiều rộng và chiều cao cống, cao trình tràn

nước và chiều rộng đập đang xây dựng. Việc lựa chọn các thông số này giống như đối

với từng công trình riêng lẻ. Bên cạnh đó cần chú ý một số vấn đề sau:

Khi sử dụng hình thức dẫn dòng kết hợp này, cần ưu tiên lựa chọn vị trí tuyến cống và

đập đang xây dựng tách xa nhau, khi đó dòng chảy qua tràn sẽ không ảnh hưởng nhiều

đến dòng chảy qua cống, chế độ thủy lực ở hạ lưu không phức tạp. Trường hợp hai tuyến

công trình này bố trí gần nhau, cần phải thí nghiệm mô hình để xem xét hết các yếu tố

thủy lực trong quá trình dẫn dòng, đồng thời có biện pháp gia cố vị trí xói lở nếu cần thiết.

Lựa chọn cao trình tràn nước qua đập đang xây dựng cần chú ý đến chế độ làm việc của

cống, cần khống chế lưu tốc trong cống để bê tông không bị hỏng do lưu tốc lớn.

2.4 Cơ sở lý thuyết tính toán thủy lực dẫn dòng thi công và điều tiết lũ

2.4.1 Tính toán thủy lực qua đập đang xây dựng

Dẫn dòng thi công qua đập tràn trong thực tế rất đa dạng: dẫn dòng qua móng đập tràn,

dẫn dòng qua ngưỡng tràn đang xây dựng, dẫn dòng qua đập bê tông hoặc đập đá đổ

đang xây dựng, dẫn dòng qua tràn lâu dài đã xây xong.

Hình 2.2. Các thông số thủy lực của đập tràn

Về mặt thủy lực công trình, có ba loại đập tràn sau: đập tràn thành mỏng, đập tràn thực

dụng, đập tràn đỉnh rộng. Việc phân loại đập tràn tham khảo [38]. Đập tràn thành mỏng

ít gặp trong thực tế dẫn dòng, trong luận án này không đề cập đến.

41

Công thức tổng quát tính thủy lực đập tràn:

(2-2)

(cid:2871)/(cid:2870)

Q = mb (cid:3493)2g H(cid:2868)

(2-3)

Với H(cid:2868) = H +

(cid:3118) (cid:2932)(cid:3116) (cid:2870)(cid:2917)

Trong đó: m - hệ số lưu lượng không thứ nguyên phụ thuộc vào loại đập tràn và điều

kiện thủy lực (độ co hẹp bên, dạng cửa vào thuận hay không thuận, chiều cao ngưỡng

PB so với cột nước H, độ ngập ở hạ lưu ...); b - chiều rộng tràn (theo phương vuông góc

với dòng chảy); g - hệ số gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2; H - cột nước trước tràn;

V0 - lưu tốc tới gần (Hình 2.2).

Trường hợp vận tốc đến không đáng kể v0 < (0,75÷1) m/s có thể coi H0 = H (theo

Kixeliev) [39]. Khi đó công thức tính lưu lượng như sau:

(2-4)

Q = mb (cid:3493)2g H(cid:2871)/(cid:2870)

2.4.1.2 Tính toán thủy lực qua đập tràn thực dụng

a. Tính toán thủy lực đập tràn thực dụng chảy không ngập

Công thức tính toán lưu lượng Q tính theo công thức (2-2).

(cid:2871)/(cid:2870)

Q = mb (cid:3493)2g H(cid:2868)

b. Tính toán thủy lực đập tràn thực dụng chảy ngập

Điều kiện chảy ngập khi thỏa mãn hai điều kiện sau:

 Mực nước hạ lưu cao hơn đỉnh đập: hh > P

 Dòng chảy ngay sau đập là dòng chảy êm, ngập đỉnh đập, nối tiếp với hạ lưu bằng

nước nhảy ngập hoặc không có nước nhảy: (z/P) < (z/P)pg  0,75.

Lưu lượng xác định theo công thức sau:

(2-5)

(cid:2871)/(cid:2870)

Q = mσ(cid:2924)(cid:2917)b (cid:3493)2g H(cid:2868)

Trong đó: σng - hệ số ảnh hưởng ngập, chọn theo [39].

42

2.4.1.3 Tính toán thủy lực đập tràn đỉnh rộng

Đập tràn đỉnh rộng có 2 chế độ chảy là chảy không ngập và chảy ngập (Hình 2.3).

Hình 2.3. Đập tràn đỉnh rộng chảy không ngập và chảy ngập

a. Tính toán thủy lực đập tràn đỉnh rộng chảy không ngập

Theo Kixeliev điều kiện đập tràn chảy không ngập khi hng ≤ 1,25hk và đập tràn chảy

ngập khi hng > 1,25hk.

Công thức tính lưu lượng như sau:

(2-6)

(cid:2871)/(cid:2870)

Q = mb (cid:3493)2g H(cid:2868)

(cid:2870)

(cid:3119)

(cid:4673)

, α = (1,0 ÷ 1,1) - hệ số Coriolis, gần đúng

Trong đó: hk - độ sâu phân giới h(cid:2921) = (cid:3495)(cid:2961)

(cid:4672)(cid:2901) (cid:2912)

(cid:2917)

lấy α=1; hng - chiều sâu ngập phía hạ lưu so với đỉnh tràn.

b. Tính toán thủy lực đập tràn đỉnh rộng chảy ngập

(2-7)

Q = bh(cid:2924)(cid:2917) (cid:3495)2g(cid:3435)H(cid:2868) − h(cid:2924)(cid:2917)(cid:3439) = bh(cid:2924)(cid:2917) (cid:3493)2gz(cid:2868)

Trong đó:  - hệ số lưu tốc; hng - chiều sâu ngập phía hạ lưu so với đỉnh tràn; z0 - chênh

lệch mực nước thượng hạ lưu.

Hệ số lưu lượng m và hệ số lưu tốc  đối với đập tràn đỉnh rộng chọn theo [39].

43

2.4.2 Tính toán thủy lực dẫn dòng qua cống

2.4.2.1 Các chế độ chảy qua cống

Khi tháo nước qua cống, đường quan hệ lưu lượng với mực nước thượng lưu của cống

như Hình 2.4, mực nước các trường hợp chảy qua cống như Hình 2.5 [40].

Hình 2.4. Đường quan hệ lưu lượng với mực nước thượng lưu của cống

1. Chảy không áp; 2. Chảy bán áp; 3. Chảy có áp.

Hình 2.5. Sơ đồ các chế độ chảy qua cống

1-1. chảy không áp; 2-2. chảy bán áp; 3-3. chảy có áp, cửa ra chảy tự do; 4-4. chảy có áp, cửa ra ngập.

Trường hợp 1: Chảy không áp khi H0 ≤ (1,2÷1,4)Hc, mặt nước thượng lưu hạ thấp khi

vào cống và không chạm trần miệng cống, đồng thời mực nước hạ lưu tại cửa ra của

cống thấp hơn trần cống, dòng chảy qua cống như qua kênh hở (đường 1-1, Hình 2.5).

Sơ đồ này có thể xem thêm ở Hình 2.6.

Trường hợp 2: Khi H0 > (1,2÷1,4)Hc, mực nước thượng lưu chạm trần miệng cống, có

hai khả năng xảy ra:

44

2a) Mặt nước trong cống không chạm trần cống, ta có chế độ chảy bán áp, sơ đồ

thủy lực tính như chảy dưới tấm chắn cửa cống (đường 2-2, Hình 2.5);

2b) Mặt nước trong cống chạm trần cống, ta có chế độ chảy có áp, sơ đồ tính toán

thủy lực là cống chảy có áp (đường 3-4, 4-4, Hình 2.5).

Trong nội dung trên H0, Hc như ở Hình 2.5. Trị số (1,2÷1,4)Hc được chọn như sau: Cửa

vào rất thuận thì chọn 1,4Hc; không thuận chọn 1,2Hc; nếu khác thì chọn trong khoảng

(1,2÷1,4)Hc [41].

2.4.2.2 Tính toán thủy lực dẫn dòng qua cống

a. Chảy không áp

Việc tính toán thủy lực theo sơ đồ đập tràn đỉnh rộng nối tiếp với kênh (Hình 2.6).

z

H

V0

V

k h

k ® h

i (%)

L=(8-10)H

Hình 2.6. Sơ đồ tính toán thủy lực dẫn dòng qua kênh

H. Cột nước đầu kênh; z. Chênh lệch mực nước tại cửa vào kênh; hng. độ ngập sâu của mực nước hạ lưu tại cửa ra; hk. độ sâu phân giới trong kênh; i. độ dốc kênh; V0. lưu tốc tới gần; V. lưu tốc trong kênh

Sử dụng phương pháp cộng trực tiếp để vẽ đường mặt nước từ cuối kênh lên đầu kênh

có được hđk.

Đoạn đầu kênh tính như đập tràn đỉnh rộng:

(cid:2871)/(cid:2870)

(2-6)

Chảy không ngập: Q = mb (cid:3493)2g H(cid:2868)

Q

H(g2



Chảy ngập:

(2-7)

 n

)h đk

o

Mực nước thượng lưu được tính theo công thức sau:

(2-8)

Ztl = Zđk+H0

Trong đó: Ztl - mực nước thượng lưu; Zđk - cao trình đáy cửa vào kênh; H0 - cột nước trước kênh.

45

b. Chảy bán áp.

Để khẳng định chảy bán áp hay có áp, thường phải tính và vẽ đường mặt nước như kênh

hở (coi như không có trần cống để tính). Nếu có nước nhảy trong cống và độ sâu liên

hiệp sau nước nhảy cao hơn trần cống thì khẳng định chảy có áp. Nếu là nước nhảy

phóng xa ra khỏi cống thì khẳng định chảy bán áp [38].

Cống chảy bán áp được tính thủy lực như chảy dưới cửa cống.

Cống dẫn dòng thường khá dài, cống chảy bán áp diễn ra trong khoảng biến thiên của

cột nước thượng lưu H không nhiều (Hình 2.4). Trong tính toán dẫn dòng thường bỏ qua

chế độ này và tính coi như chảy có áp và chấp nhận sai số nhất định [36].

c. Chảy có áp

Hình 2.7. Sơ đồ thủy lực cống chảy có áp

Lưu lượng chảy qua cống có áp được tính theo công thức 2-12 [38]:

(2-9)

Q = μω(cid:3493)2gz(cid:2868)

(2-10)

z(cid:2868) = z +

(cid:2870) αv(cid:2868) 2g

Trong đó:  - hệ số lưu lượng chảy có áp của cống tính theo công thức (2-10); ω - diện

tích mặt cắt cống; z - chênh lệch mực nước thượng hạ lưu khi mực nước hạ lưu cao hơn

46

tim mặt cắt cửa ra của cống (Hình 2.7-a) hoặc chênh lệch mực nước thượng lưu so với

tim mặt cắt cửa của ra cống khi mực nước hạ lưu thấp hơn tim cửa ra cống (Hình 2.7-b).

(cid:2869)

(cid:2869)

=

μ =

(2-11)

(cid:3495)(cid:2961)(cid:2878)(cid:2954)(cid:2974)(cid:3161)(cid:2878)

(cid:3495)(cid:2961)(cid:2878)(cid:2954)(cid:2974)(cid:3161)(cid:2878)

(cid:3219)(cid:3144) (cid:3120)(cid:3150)

(cid:3118)(cid:3165)(cid:3144) (cid:3135)(cid:3118)(cid:3150)

α - hệ số sửa chữa động năng lấy giá trị (1,05÷1,10);

- tổng hệ số tổn thất dọc đường;

(cid:2870)(cid:2917)(cid:2896) (cid:2887)(cid:3118)(cid:2902)

Σξc - tổng hệ số tổn thất cục bộ [38].

2.4.3 Tính toán thủy lực dẫn dòng đồng thời qua hai hoặc nhiều công trình dẫn dòng

Các công trình thường được sử dụng đồng thời để dẫn dòng như kênh, cống, đường hầm, tràn

tạm, tràn chính, tràn đang xây dựng, đập bê tông hoặc đập đá đổ đang xây dựng... Tùy từng

công trình có điều kiện cụ thể mà người ta có thể ứng dụng kết hợp một số công trình dẫn

dòng đồng thời. Khi tính toán, cần phải xác định các điều kiện biên của bài toán là:

- Lưu lượng tháo qua các công trình phải có điều kiện mực nước thượng lưu (Ztl) và hạ

lưu (Zhl) như nhau.

- Lưu lượng xả về hạ lưu bằng tổng lưu lượng xả qua các công trình tháo nước.

(2-12)

Q = Q1 + Q2 + ... + Qn

Trong đó:

Q: Lưu lượng xả về hạ lưu

Q1, Q2, ..., Qn: Lưu lượng xả qua các công trình tháo nước

Như vậy, chúng ta phải tính đúng dần hoặc đồ giải trên cơ sở xây dựng quan hệ lưu

lượng và mực nước thượng lưu (Q ~ Ztl) của các công trình tháo nước. Để xây dựng

được biểu đồ này, việc tính toán thủ công tốn rất nhiều thời gian và công sức. Ngày nay,

với sự trợ giúp của máy tính và thuật toán phù hợp có thể giải quyết bài toán này một

cách nhanh hơn nhiều.

2.4.4 Điều tiết lũ trong dẫn dòng thi công

Thông thường, khi mực nước ở dưới thấp, bụng hồ rất nhỏ hoặc chưa hình thành thì

trong tính toán thiết kế dẫn dòng không xem xét đến điều tiết lũ. Nhưng khi công trình

47

chắn nước lên cao và lòng hồ đủ lớn sẽ có tác dụng điều tiết lũ. Việc tính toán điều tiết

lũ dựa trên cơ sở phương trình cân bằng nước:

(2-13)

∗ ∆t −

∗ ∆t

V(cid:2870) = V(cid:2869) +

(Q(cid:2869) + Q(cid:2870)) 2

(q(cid:2869) + q(cid:2870)) 2

Để tính toán điều tiết lũ cần các tài liệu đầu vào như sau:

+ Khả năng xả của công trình tháo nước Q ~ Ztl

+ Quan hệ mực nước và dung tích lòng hồ Z ~ Vhồ

+ Đường quá trình lũ ứng với tần suất thiết kế Qlũ ~ t

Tính toán điều tiết lũ thường được thực hiện theo hai phương pháp: phương pháp giải

tích (phương pháp lặp trực tiếp) và phương pháp đồ giải (phương pháp Potapop) [42].

Ngoài ra có thể tính toán theo phương pháp đơn giản hóa (Kotrerin). Luận án sử dụng

phương pháp lặp giải tích để tính toán.

2.5 Tính toán lưu tốc lớn nhất khi dẫn dòng qua đập đá đổ, đá đắp đang xây dựng

Sau khi xác định được lưu lượng tháo qua đập đang xây dựng, việc xác định diễn biến

lưu tốc dọc theo dòng chảy và lưu tốc lớn nhất rất cần thiết đề có biện pháp gia cố đối

với đập đá đổ để đảm bảo dẫn dòng qua đập đang xây dựng được an toàn. Các giá trị lưu

tốc ở đây được tính toán trung bình cho toàn bộ mặt cắt, khái niệm lưu tốc lớn nhất được

dùng ở đây cũng được hiểu là lưu tốc trung bình lớn nhất.

Để tính toán được lưu tốc tại vị trí mặt cắt cuối dốc nước và mái hạ lưu đập, sử dụng

phương trình Bernoulli cho dòng nguyên tố chất lỏng thực chảy ổn định Hình 2.8 [38].

(2-14)

+

+

z(cid:2869) + h(cid:2869). cosθ +

= z(cid:2870) + h(cid:2870). cosθ +

+ h(cid:2933)

p(cid:2869) γ

(cid:2870) v(cid:2869) 2g

p(cid:2870) γ

(cid:2870) v(cid:2870) 2g

Giá trị p1 và p2 gần như nhau, nên phương trình Bernoulli được viết lại như sau:

(2-15)

z(cid:2869) + h(cid:2869). cosθ +

= z(cid:2870) + h(cid:2870). cosθ +

+ h(cid:2933)

(cid:2870) v(cid:2869) 2g

(cid:2870) v(cid:2870) 2g

48





Hình 2.8. Biến thiên năng lượng dòng chảy ổn định khi viết phương trình Bernoulli

Trong đó: z1, z2. Chênh cao từ mặt cơ sở đến đáy mặt cắt 1-1 và 2-2; h1, h2. Độ sâu dòng chảy tại mặt cắt 1-1 và 2-2; p1, p2. Áp suất tại mặt cắt 1-1 và 2-2; v1, v2. Lưu tốc tại mặt cắt 1-1 và 2-2; . góc giữa phương thẳng đứng và phương vuông góc với dốc nước; hw. tổn thất dọc đường

Lưu tốc v2 được xác định theo phương pháp vẽ đường mặt nước bằng phương pháp sai

phân theo phương trình (2-16)

(2-16)

= i − j(cid:2930)(cid:2912)

∆E ∆l

Trong đó:

l: Khoảng cách giữa hai mặt cắt i và i+1

E: Chênh lệch tỷ năng giữa 2 mặt cắt i và i+1

(2-17)

(cid:4679)

∆E = E(cid:2919)(cid:2878)(cid:2869) − E(cid:2919) = (cid:4678)h(cid:2919)(cid:2878)(cid:2869). cosθ +

(cid:4679) − (cid:4678)h(cid:2919). cosθ +

(cid:2870) v(cid:2919)(cid:2878)(cid:2869) 2g

(cid:2870) v(cid:2919) 2g

i: độ dốc của mặt tràn

jtb: giá trị trung bình của độ dốc ma sát trong đoạn i và i+1

(2-18)

(cid:4678)

(cid:4679)

+

j(cid:2930)(cid:2912) =

1 2

(cid:2870) v(cid:2919) (cid:2870)R(cid:2919) C(cid:2919)

(cid:2870) v(cid:2919)(cid:2878)(cid:2869) (cid:2870) R(cid:2919)(cid:2878)(cid:2869) C(cid:2919)(cid:2878)(cid:2869)

49

Giả thiết các giá trị hi+1 < hi, ta tìm được khoảng cách l giữa hai mặt cắt i và i +1, tiếp

tục tính toán đến khi ∑ l(cid:2919) bằng chiều dài dốc nước.

Khi dẫn dòng qua đập đá đổ đang xây dựng, các thông số ảnh hưởng lớn đến lưu tốc lớn

nhất Vmax là lưu lượng đơn vị chảy qua đập đang xây dựng (q), chiều dài dốc nước (L)

tính từ sau ngưỡng tràn, hệ số mái dốc của dốc nước (m), chênh lệch độ cao cuối dốc

nước so với mực nước hạ lưu (H2). Sơ đồ tính toán như Hình 2.9.

Hình 2.9. Sơ đồ tính toán thủy lực qua đập đá đổ đang xây dựng

Đối với dẫn dòng qua đập đá đổ đang xây dựng, tỷ lệ chiều rộng so với chiều sâu dòng

chảy ≥ 10 lần nên tính toán thủy lực quy về bài toán phẳng.

Giá trị cột nước đầu dốc nước lấy bằng hk khi chảy từ đỉnh đập tràn xuống dốc nước.

(cid:3119)

(2-19)

h(cid:2921) = (cid:3496)

α. q(cid:2870) g

Từ đó tính được lưu tốc đầu dốc nước

(2-20)

v =

q h(cid:2921)

Chia dốc nước ra thanh 20 đoạn, chia phần mái hạ lưu thành 5 đoạn để tính toán. Từ lưu

tốc và cột nước tại đầu dốc nước, vẽ đường mặt nước và tìm giá trị lưu tốc lớn nhất Vmax

ở mái hạ lưu.

Luận án lập chương trình tính toán lưu tốc lớn nhất khi dẫn dòng qua đập đá đổ đang

xây dựng, chi tiết được trình bày ở mục 3.3.1 .

50

2.6 Kết luận chương 2

Thiết kế dẫn dòng thi công là nội dung quan trọng, nó được thể hiện xuyên suốt trong

các bước thiết kế, từ thiết kế cơ sở đến bản vẽ thi công. Nói cách khác, thiết kế dẫn dòng

thi công gắn liền với quá trình thiết kế đầu mối công trình thủy lợi, thủy điện.

Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công liên quan mật thiết với chọn tần suất thiết kế,

chọn phương án dẫn dòng trong đó có chọn thời đoạn dẫn dòng thiết kế. Ràng buộc với

chúng là qui mô, kết cấu công trình chính và điều kiện tự nhiên nơi xây dựng. Cùng với

các công tác trên là tính toán thủy lực nhằm xác định qui mô công trình dẫn dòng.

Hiện nay, kinh nghiệm cũng như cơ sở khoa học về các nội dung này khá đầy đủ và

phong phú. Các qui định hay khuyên dùng trong các tiêu chuẩn, qui chuẩn, tài liệu khoa

học đề cập khá đầy đủ và chi tiết. Tuy vậy, vẫn còn những thách thức trong việc chọn

tần suất thiết kế và vấn đề chấp nhận rủi ro thiên tai, nhất là trong điều kiện biến đổi khí

hậu hiện nay. Đặc biệt là vấn đề tranh cãi nhiều nhất khi chọn tần suất thiết kế dẫn dòng

qua công trình chính của hầu hết các chuyên gia trong và ngoài nước.

Qui mô công trình dẫn dòng được xác định phụ thuộc vào tổng hợp nhiều yếu tố: qui

mô công trình chính, điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế - xã hội, năng lực thi công,

thời hạn xây dựng, phương án dẫn dòng... Phải thông qua tính toán so sánh kinh tế kỹ

thuật phù hợp với điều kiện cụ thể của từng phương án để lựa chọn qui mô công trình

dẫn dòng hợp lý.

Thời đoạn dẫn dòng thi công chịu ảnh hưởng nhiều của điều kiện khí tượng thủy văn,

đặc điểm kết cấu công trình, công trình dẫn dòng, năng lực thi công. Việc chọn thời

đoạn dẫn dòng hợp lý giúp giảm chi phí cho công tác dẫn dòng, thi công công trình an

toàn, đúng tiến độ.

Một trong những nội dung khó trong tính toán thiết kế dẫn dòng thi công là các bài toán

thủy lực dẫn dòng. Nội dung này cần được cụ thể và chi tiết các bước nhằm giúp cho

người thiết kế ít mắc sai lầm và tính toán nhanh đối với những công trình có khối lượng

tính đồ sộ. Trong đó, trọng tâm là các thông số thủy lực công trình bao gồm như: Lưu

lượng, mực nước, lưu tốc, các thông số hình học... đối với công trình tham gia dẫn dòng

thi công.

51

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH LỰA CHỌN HỢP LÝ QUY MÔ CÔNG TRÌNH DẪN DÒNG THI CÔNG

3.1 Nghiên cứu lựa chọn tần suất lưu lượng và thời đoạn thiết kế dẫn dòng

3.1.1 Chọn tần suất lưu lượng thiết kế dẫn dòng theo tiêu chuẩn các quốc gia

3.1.1.1 Tiêu chuẩn của Trung Quốc

Theo Quy phạm thiết kế tổ chức thi công công trình thủy lợi thủy điện SDJ 388-89 của

Trung Quốc, công trình dẫn dòng bao gồm công trình ngăn nước và xả nước, cấp của hai

công trình này là như nhau. Việc phân cấp công trình dẫn dòng được thực hiện theo Phụ

lục 2-12 [43]. Khi lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng được thực hiện theo Bảng 3.1 [43].

Bảng 3.1. Tần suất lưu lượng thiết kế của công trình dẫn dòng

Cấp công trình dẫn dòng

Loại công trình ngăn

nước

III

IV

V

Đất đá

2% - 5%

5% - 10%

10% - 20%

Bê tông

5% - 10%

10% - 20%

20% - 33%

Trường hợp sử dụng đập đang xây dựng để cho nước tràn qua mà không có đê quai bảo

vệ, tần suất thiết kế dẫn dòng cần căn cứ vào loại hình đập và dung tích trữ lũ trước đập

khi dẫn dòng theo Bảng 3.2 [43].

Bảng 3.2. Tần suất lưu lượng thiết kế dẫn dòng khi cho nước tràn qua đập đang xây dựng

Dung tích ngăn lũ (106m3)

Loại hình đập cho

nước tràn qua

> 100

100 - 10

< 10

Đất đá

< 1%

1% - 2%

2% - 5%

Bê tông

< 2%

2% - 5%

5% - 10%

Theo Phụ lục 2-12, việc phân cấp công trình dẫn dòng phụ thuộc vào cấp công trình

chính, mức độ ảnh hưởng khi xảy ra sự cố, số năm sử dụng công trình dẫn dòng và quy

mô công trình đê quai, việc tách 2 trường hợp công trình chính tham gia chắn nước

(Bảng 3.1) và công trình chính xả nước qua thân đập đang xây dựng (Bảng 3.2) là phù

hợp với điều kiện làm việc của công trình chính tham gia dẫn dòng.

52

3.1.1.2 Tiêu chuẩn của Nga

Theo Snhip 2.06.01-86 (CHИП 2.06.01-86), khi thiết kế công trình dẫn dòng cần phải

chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công. Trước hết cần phải biết yêu cầu về an toàn

của công trình dẫn dòng phụ thuộc vào qui mô cấp bậc của công trình dẫn dòng [44].

Thông thường cấp của công trình dẫn dòng tùy thuộc vào cấp của công trình chính. Nếu

công trình dẫn dòng thi công là công trình tạm thì lấy thấp hơn cấp của công trình chính

ít nhất 1 cấp. Nếu sử dụng công trình chính đang xây dựng phục vụ dẫn dòng thì không

lấy theo cấp công trình tạm. Tùy theo mức độ quan trọng và hậu quả nếu sự cố công

trình dẫn dòng để đề xuất chọn tần suất thỏa đáng. Việc lựa chọn tần suất thiết kế dẫn

dòng theo Bảng 3.3 [44].

Bảng 3.3. Tần suất thiết kế dẫn dòng thi công khi công trình chính tham gia phục vụ

dẫn dòng thi công

Tần suất theo cấp công trình chính (P)%

Thời gian sử dụng công trình

chính vào dẫn dòng (năm)

I

II

III

1

1

3

3

2

0,5

3

3

3

0,3

3

3

5

0,2

2

3

10

0,1

1

3

Theo Bảng 3.3, việc lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng phụ thuộc vào cấp của công

trình chính và thời gian sử dụng công trình chính vào dẫn dòng, tuy nhiên chưa nói rõ

công trình chính sử dụng vào việc chắn nước hay cho nước tràn qua.

3.1.1.3 Tiêu chuẩn của Việt Nam

Hiện nay việc lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng của Việt Nam được thực hiện theo

QCVN 04-05:2012/BNN&PTNT. Việc lựa chọn phụ thuộc vào cấp của công trình chính

và thời gian sử dụng công trình dẫn dòng (Bảng 3.4 [13]).

53

Bảng 3.4. Tần suất lưu lượng và mực nước lớn nhất để thiết kế các công trình tạm thời phục vụ công tác dẫn dòng thi công

Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để thiết kế công trình tạm thời phục vụ dẫn dòng thi công, không lớn hơn, %

Cấp công trình

Đặc biệt

Dẫn dòng trong một mùa kiệt 5

Dẫn dòng từ hai mùa kiệt trở lên 2

I

10

5

II, III, IV

10

10

Trong Bảng 3.4 còn có chú thích số 2 và số 4 kèm theo:

2) Những công trình phải dẫn dòng thi công từ hai năm trở lên, khi có luận cứ chắc chắn

nếu thiết kế xây dựng công trình tạm thời dẫn dòng thi công với tần suất quy định trong

bảng trên khi xảy ra sự cố có thể gây thiệt hại cho phần công trình chính đã xây dựng,

làm chậm tiến độ, gây tổn thất cho hạ lưu... lớn hơn nhiều so với đầu tư thêm cho công

trình dẫn dòng thì cơ quan tư vấn thiết kế phải kiến nghị tăng mức bảo đảm an toàn

tương ứng cho công trình này.

4) Khi bố trí tràn tạm xả lũ thi công qua thân đập đá đắp đang thi công phải có biện pháp

bảo đảm an toàn cho đập và công trình hồ chứa nước. Tần suất thiết kế tràn tạm trong

trường hợp này bằng tần suất thiết kế công trình.

Theo Bảng 3.4, việc lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng không đề cập đến việc công

trình chính có tham gia chắn nước hay không, việc lựa chọn tần suất này trong mùa lũ

chưa nói đến.

Chú thích số 2 của Bảng 3.4 không quy định rõ việc nâng cấp tần suất như thế nào. Tùy

theo mức độ quan trọng và hậu quả nếu sự cố công trình dẫn dòng để đề xuất chọn tần

suất thỏa đáng sẽ gây khó khăn cho người thiết kế và người phê duyệt thiết kế.

Chú thích số 4 của Bảng 3.4 đề cập đến vấn đề khi sử dụng thân đập đang xây dựng làm

tràn tạm. Theo chú thích này, tần suất thiết kế tràn tạm là quá an toàn, chưa phản ánh đúng

tình trạng làm việc của công trình dẫn dòng khi dẫn dòng qua đập đang xây dựng ở cao

trình thấp, dung tích lòng hồ không lớn. Có thể hiểu khi tháo nước qua đập đang xây dựng

phải chọn tần suất thiết kế theo cấp bậc thiết kế đập chính, điều này chưa hợp lý.

54

Ngoài ra, các chú thích khác của Bảng 3.4 cũng không nêu rõ ảnh hưởng của dung tích

hồ tương ứng với chiều cao đập đang xây dựng. Các nội dung trên không đề cập đến

ảnh hưởng của chiều cao thực tế dẫn dòng của đập đang xây dựng cũng như dung tích

hồ tương ứng với chiều cao đó. Đây chính là cơ sở quan trọng để người thiết kế và chủ

đầu tư đánh giá rủi ro cũng như hiệu ích kinh tế kỹ thuật và xã hội.

So sánh việc phân cấp công trình hồ đập như Bảng 1 của QCVN 04-05:2012 (Phụ lục

2-13); Bảng phân cấp công trình hồ đập của Nga Snhip 2.06.01-86 và của Trung Quốc

SDJ 388-89 (Phụ lục 2-12). Về cơ bản cấp bậc công trình là tương đồng, vì vậy khi so

sánh qui định chọn tần suất lưu lượng thiết kế dẫn dòng của các tiêu chuẩn ta thấy:

Snhip 2.06.01-86 qui định cụ thể hơn QCVN 04-05:2012 về sử dụng công trình chính

tham gia dẫn dòng;

SDJ 388-89 Qui định cụ thể hơn QCVN 04-05:2012 và Snhip 2.06.01-86 về sử dụng công

trình chính tham gia dẫn dòng. Đồng thời, SDJ 388-89 qui định phân biệt rõ công trình

chính tham gia dẫn dòng là chắn nước hay cho nước tràn qua khi đang xây dựng và độ

lớn của dung tích hồ khi đang dẫn dòng.

Trên đây là vấn đề lớn liên quan đến an toàn đập khi dẫn dòng thi công. Như vậy việc lựa

chọn tần suất thiết kế dẫn dòng theo tiêu chuẩn Việt Nam cần xem xét điều chỉnh bổ sung

cho rõ ràng hơn, phù hợp với thực tế thi công. Các phân tích chi tiết, dẫn chứng các công

trình thực tế ở các nước và Việt Nam, những đề xuất thay đổi được trình bày kỹ thêm

trong mục 4.1.4 .

3.1.2 Lựa chọn thời đoạn dẫn dòng trong điều kiện khí hậu Việt Nam

Đối với công trình có thời gian thi công lớn hơn 1 năm, cần chia làm thời đoạn mùa kiệt

và mùa lũ. Thời đoạn dẫn dòng mùa kiệt có thể không trùng với thời gian mùa kiệt của

tài liệu thủy văn. Việc lựa chọn thời đoạn mùa kiệt cần dựa vào giá trị lưu lượng lớn

nhất các tháng ứng với tần suất thiết kế, khối lượng công việc cần thực hiện, năng lực

thi công của đơn vị thi công, điều kiện tối thiểu để đảm bảo ổn định cho công trình trong

quá trình thi công.

55

Mùa lũ thường dùng công trình có khả năng tháo lớn, dùng để tháo nước trong cả mùa

lũ. Khi chọn thời đoạn, chú ý chọn thời đoạn mùa kiệt sao cho phù hợp, thời gian còn

lại trong năm sẽ là mùa lũ.

Thông thường dựa vào tài liệu thủy văn, người thiết kế sẽ chọn được thời đoạn mùa kiệt,

lưu lượng dẫn dòng thiết kế mùa kiệt là giá trị lưu lượng lớn nhất trong thời đoạn đó

ứng với tần suất thiết kế. Nếu chọn thời đoạn mùa kiệt dài, thời gian thi công sẽ nhiều,

nhưng lưu lượng thiết kế dẫn dòng sẽ lớn. Ngược lại, chọn thời đoạn mùa kiệt ngắn sẽ

cho lưu lượng thiết kế dẫn dòng nhỏ nhưng thời gian thi công mùa kiệt ít, trong khi đó

khối lượng công việc cho xử lý nền và thi công đập phần lòng sông rất lớn. Vì vậy khi

lựa chọn thời đoạn dẫn dòng mùa kiệt cần cân đối khả năng thi công và lưu lượng dẫn

dòng thiết kế mùa kiệt sao cho kinh tế nhất.

Bên cạnh đó giai đoạn gần cuối mùa kiệt thường có lũ tiểu mãn. Tùy thuộc vào từng khu

vực, có trường hợp lưu lượng lớn nhất trong tháng có lũ tiểu mãn có thể gấp 2 - 3 lần

lưu lượng lớn nhất các tháng mùa kiệt khác. Khi chọn thời đoạn dẫn dòng cần chú ý

những tháng có lũ tiểu mãn. VD: Thủy điện Hương Sơn - Hà Tĩnh, Thủy điện Bình Điền

- Thừa Thiên Huế (Phụ lục 2-15). Có 2 phương án đưa ra để xử lý trường hợp này:

Phương án 1: Lựa chọn lưu lượng lớn nhất của tháng có lũ tiểu mãn ứng với tần suất

thiết kế làm lưu lượng thiết kế dẫn dòng cho mùa kiệt. Phương án này có nhược điểm là

công trình dẫn dòng cho mùa kiệt lớn, đê quai cao, chi phí cho công tác dẫn dòng sẽ

tăng lên nhiều. Ưu điểm của phương án này là có thời gian mùa kiệt dài để thi công đập,

cường độ thi công không quá căng thẳng.

Phương án 2: Chia mùa kiệt làm 2 thời đoạn trước và sau lũ tiểu mãn. Giai đoạn 1 - Từ đầu

mùa kiệt đến trước lũ tiểu mãn chọn lưu lượng thiết kế là lớn nhất trong các tháng đó, sử

dụng để thiết kế công trình dẫn dòng. Giai đoạn 2 - Từ tháng có lũ tiểu mãn đến cuối mùa

kiệt chọn lưu lượng lớn nhất của tháng có lũ tiểu mãn làm lưu lượng thiết kế dẫn dòng.

Trong giai đoạn 2 sử dụng công trình dẫn dòng khác giai đoạn 1 (công trình dẫn nước khác,

hoặc công trình ngăn nước khác), có thể tháo được lưu lượng lớn hơn (Hình 3.1).

56

Hình 3.1. Đường quá trình mực nước thượng lưu và chiều cao đập khi dẫn dòng

Giai đoạn đầu (T1), khi lưu lượng đến nhỏ, dùng đê quai để chắn nước, giai đoạn sau

(T2) lưu lượng đến lớn thì dùng đập để chắn nước. Tiến độ thi công đập phải đảm bảo

cao hơn mực nước thượng lưu khi dùng đập chắn nước.

Phương án 2 có ưu điểm là tiết kiệm được chi phí cho công tác dẫn dòng, cống dẫn dòng

và đê quai cho giai đoạn 1 sẽ nhỏ hơn phương án 1. Nhược điểm của phương án 2 là đến

đầu giai đoạn 2 cần thi công đập đến một cao trình nhất định (sử dụng đập để chắn nước),

đảm bảo nước không tràn qua đập, việc này sẽ dẫn tới thi công đập trong giai đoạn 1

cần cường độ cao. Đối với đập có điều kiện địa chất phức tạp, khối lượng thi công trong

giai đoạn 1 nhiều thì khó có thể áp dụng phương án này.

Đối với phương án 2 có thể dùng đập chính có mặt cắt kinh tế (khi khả năng thi công

không đáp ứng được khối lượng để đạt được cao trình chống lũ thì người ta đắp một

phần đập phía thượng lưu đáp ứng yêu cầu chống lũ, phần còn lại sẽ được thi công vào

giai đoạn sau). Trường hợp này thường ứng dụng để chống lũ tiểu mãn (Hình 3.2).

Hình 3.2. Đắp đập chính theo mặt cắt kinh tế

1. Đê quai thượng lưu giai đoạn 1; 2. Đập chính chắn nước giai đoạn 2 theo dạng mặt cắt kinh tế; 3. Đê quai hạ lưu giai đoạn 1

57

Với phương án sử dụng đập chính chắn nước theo dạng mặt cắt kinh tế sẽ tiết kiệm chi

phí cho công trình dẫn dòng rất nhiều, đồng thời giảm được cường độ thi công đập ở

giai đoạn 1 của mùa kiệt khi ngăn dòng, thi công phần đập lòng sông.

Trường hợp khối lượng xử lý nền quá lớn, khối lượng đập thi công lớn, không kịp đắp đập

đến cao trình chống lũ trong một mùa kiệt thì có thể đắp phần đập lòng sông trong hai mùa

kiệt. Ở công trình Đầm Hà Động, phương án dẫn dòng không theo lối mòn dẫn dòng trong

một mùa kiệt mà thi công phần đập lòng sông trong hai mùa kiệt. Mùa kiệt năm trước tiến

hành ngăn dòng, đắp đê quai thượng hạ lưu, đào móng đập, đổ bê tông chân khay, xử lý

chống thấm, đắp đập đến cao trình lòng sông cũ, gia cố tạm bề mặt. Mùa lũ cho nước chảy

qua phần đập lòng sông đã thi công. Mùa kiệt năm sau lại đắp đê quai thượng hạ lưu, bóc

bỏ lớp gia cố bề mặt, thi công đập đến cao trình chống lũ cho năm đó.

Trường hợp này, nếu thi công trong 1 mùa kiệt dẫn đến cường độ thi công vượt lũ rất

căng thẳng, sẽ khó thực hiện hoặc không an toàn. Phương án dùng hai mùa kiệt để thi

công phần đập lòng sông giúp giảm cường độ thi công đắp đập, đồng thời chọn thời

đoạn dẫn dòng mùa kiệt ngắn hơn, vào những tháng có lưu lượng đến nhỏ, giúp tiết kiệm

rất nhiều chi phí dành cho công trình dẫn dòng.

Qua các phân tích ở trên cho thấy chế độ dòng chảy mùa kiệt ở Việt Nam theo các khu

vực vùng miền là khác nhau. Có thể sử dụng phương án chia mùa kiệt thành các thời

đoạn nhỏ, sử dụng cùng một công trình dẫn nước và giải quyết yêu cầu về công trình

chắn nước, cũng có thể dùng phương án thi công phần đập lòng sông trong hai mùa kiệt

như công trình Hà Động. Lựa chọn thời đoạn dẫn dòng hợp lý sẽ giúp tiết kiệm rất nhiều

chi phí dành cho công trình dẫn dòng mà vẫn đảm bảo thi công công trình an toàn, hiệu

quả.

3.1.3 Xác định lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công

Lưu lượng thiết kế dẫn dòng là lưu lượng lớn nhất trong thời đoạn dẫn dòng thi công

ứng với tần suất thiết kế dẫn dòng. Như ở Chương 2 đã phân tích, mỗi thời đoạn dẫn

dòng thi công sử dụng một sơ đồ dẫn dòng và qui mô công trình dẫn dòng. Do đó, mỗi

thời đoạn phải chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng. Đối với phương án dẫn dòng cho công

trình từ khi khởi công đến khi hoàn thành trong nhiều năm sẽ trải qua nhiều thời đoạn

58

dẫn dòng thi công. Lưu lượng thiết kế dẫn dòng, trong các thời đoạn cơ bản là khác

nhau, là cơ sở để xác định qui mô cũng như thiết kế các hạng mục công trình dẫn dòng.

Lưu lượng thiết kế dẫn dòng được xác định phụ thuộc vào tần suất thiết kế dẫn dòng và

thời đoạn dẫn dòng.

(3-1)

QP = f(P, T)

3.2 Lập chương trình tính toán thủy lực dẫn dòng thi công và điều tiết lũ

3.2.1 Lập chương trình tính toán thủy lực dẫn dòng thi công qua cống

Trong quá trình lập chương trình tính toán thủy lực, ứng với các chế độ chảy khác nhau

của công trình tháo sẽ sử dụng công thức tính lưu lượng khác nhau. Về bản chất thủy

lực thì dòng chảy không thay đổi chế độ đột ngột, trong khi đó, các công thức bán thực

nghiệm áp dụng tại các điểm chuyển tiếp cột nước sẽ cho hai kết quả khác nhau về giá

trị lưu lượng. Vì vậy cần xử lý về mặt thuật toán tại những vị trí này nhằm thuận lợi cho

tính toán nhưng không gây sai khác lớn đến kết quả [45]. Việc xử lý này đặc biệt cần

thiết phục vụ cho tính toán thử dần khi dẫn dòng đồng thời qua nhiều công trình tháo.

3.2.1.1 Xử lý thuật toán chuyển tiếp chảy ngập và chảy không ngập

Hình 3.3. Tương quan Q~H khi chuyển tiếp chảy ngập sang chảy không ngập

59

Sau khi vẽ đường mặt nước từ hạ lưu cống lên, tính được chiều sâu cột nước sau cửa

vào cống hđc. Theo [38] khi hđc ≥ 1,25hk, cống chảy ngập, khi hđc < 1,25hk cống chảy

không ngập. Trong khi tính toán cần có phạm vi chuyển tiếp giữa hai chế độ này (Hình

3.3).

Trong chương trình tính toán, chọn các chế độ chảy như sau:

hđc ≥ 1,3hk: chảy ngập.

1,2 hk < hđc < 1,3hk: chảy chuyển tiếp ngập

hđc ≤ 1,2hk: chảy không ngập

Khi cống chảy ở chế độ chuyển tiếp, lưu lượng và cột nước được tính nội suy với 2 điểm

A (HA, QA), B (HB, QB). Trong đó HA, QA được tính với công thức chảy ngập ứng với

trường hợp hđk = 1,3hk; HB, QB được tính với công thức chảy không ngập ứng với trường

hợp hđk = 1,2hk.

3.2.1.2 Xử lý thuật toán chuyển tiếp chảy không áp sang có áp

Hình 3.4. Tương quan Q~H0 khi chuyển tiếp chảy không áp sang chảy có áp

60

Theo mục 2.4.2.1 , khi H0 ≤ (1,2 ÷ 1,4)Hc cống chảy không áp (trong đó Hc là chiều cao

của cống), lựa chọn trị số 1,2 ÷ 1,4 tùy thuộc vào độ thuận của cửa vào. Khi cửa vào

không thuận chọn 1,2, khi cửa vào rất thuận chọn 1,4. Khi H0 ≥ (1,2 ÷ 1,4)Hc cống chảy

bán áp hoặc có áp, việc cống chảy bán áp hoặc có áp phụ thuộc vào độ dài của cống và

cột nước thượng lưu cống.

Đối với dẫn dòng thi công, phạm vi chảy bán áp của cống không lớn, trong tính toán có thể

bỏ qua giai đoạn chảy bán áp. Trong khi tính toán cần có phạm vi chuyển tiếp giữa hai chế

độ chảy không áp và có áp để đảm bảo tính liên tục của quan hệ Q~H0.

Giả sử chọn trị số 1,25Hc (Hình 3.4), khi H0 ≤ 1,25Hc lưu lượng chảy qua cống được tính

với chảy không áp (điểm D), khi H0 > 1,25Hc lưu lượng chảy qua cống được tính với chảy

có áp (điểm F). Như vậy có sự thay đổi lớn về lưu lượng khi cột nước H0 > 1,25Hc.

Tác giả đề xuất chọn vị trí giao nhau giữa biểu đồ cống chảy không áp và chảy có áp

(điểm E) làm giới hạn tính chuyển tiếp. Cách tính như sau:

Khi H0 ≤ (1,2 ÷ 1,4)Hc tính theo công thức chảy không áp. Việc chọn giá trị 1,2 ÷ 1,4

phụ thuộc vào độ thuận của cửa vào.

Khi HD < H0 < HE tính nội suy Q~H0 theo HD, QD, HE, QE

Khi H0 > HE tính theo công thức chảy có áp.

Về mặt lý thuyết, khi tính theo cách này chưa phù hợp với lý thuyết của Hứa Hạnh Đào,

tuy nhiên việc xử lý chuyển tiếp như thế này làm cho quan hệ Q~H0 được thay đổi liên

tục, thuận lợi cho tính toán thử dần bằng chương trình tính toán. Bên cạnh đó, trong

đoạn chuyển tiếp (DE), cột nước tính toán sẽ lớn hơn cột nước theo công thức tính chảy

có áp, như vậy sẽ an toàn hơn cho công tác dẫn dòng.

3.2.1.3 Tính thủy lực qua cống

Số liệu đầu vào:

c (m)

+ Quan hệ Q~Zhl

+ Cao trình cửa vào cống Zcv

dd (m3/s)

+ Lưu lượng thiết kế dẫn dòng Qtk

+ Chiều dài cống Lc (m)

61

+ Chiều rộng cống Bc (m)

+ Độ dốc cống ic

+ Chiều cao cống Hc (m)

+ Hệ số nhám cống nc

Các bước tính toán:

c

+ Tính cao trình cửa ra cống Zcr

dd;

+ Tính các giá trị lưu lượng chảy qua cống Q(i): 0,1Qtk

dd; 0,2Qtk

dd; …; Qtk

dd; 1,1Qtk

1,2Qtk

dd. (Việc tính các giá trị như thế này giúp vẽ được đường quan hệ Q(i) ~ Ztl(i) của

cống, phục vụ thuận tiện cho việc tra cứu sử dụng kết quả tính toán).

+ Ứng với mỗi giá trị Q(i), thực hiện các bước sau:

- Tìm phạm vi chảy ngập, chuyển tiếp ngập, không áp, chuyển tiếp có áp, có áp

- Nội suy mực nước hạ lưu ứng với từng lưu lượng (Zhl), từ đó tính độ sâu mực

nước hạ lưu so với đáy cửa ra cống (hn)

- Vẽ đường mặt nước từ cuối cống lên đầu cống

- Xác định chế độ chảy trong cống ứng với từng giá trị Qi, tính cột nước trước cống:

Chảy ngập: Dùng công thức tính lưu lượng chảy qua đập tràn đỉnh rộng chảy ngập (2-7)

Chuyển tiếp chảy ngập: nội suy tìm cột nước trong phạm vi chảy chuyển tiếp ngập.

Chảy không áp: Dùng công thức tính lưu lượng chảy qua đập tràn đỉnh rộng (2-6)

Chuyển tiếp có áp: nội suy tìm cột nước trong phạm vi chảy chuyển tiếp có áp

Chảy có áp: Dùng công thức tính lưu lượng chảy qua cống có áp (2-9)

- Tính mực nước thượng lưu Ztl(i) = Zcv

c + H0.

+ Xuất kết quả Q(i) ~ Ztl(i)

Sơ đồ khối tính toán thủy lực dẫn dòng qua cống như Hình 3.5. Giao diện của chương

trình tính trình bày trong Phụ lục 4-1.

62

Hình 3.5. Sơ đồ khối tính thủy lực dẫn dòng qua cống

63

3.2.2 Lập chương trình tính toán thủy lực dẫn dòng thi công đồng thời qua đập đang xây dựng và cống

Số liệu đầu vào:

+ Quan hệ Q~Zhl

+ Chiều rộng cống Bc (m)

dd (m3/s)

+ Lưu lượng thiết kế dẫn dòng Qtk

+ Chiều cao cống Hc (m)

+ Chiều rộng tràn Btr (m)

c (m)

+ Cao trình cửa vào cống Zcv

tr (m)

+ Cao trình ngưỡng tràn Zcv

+ Chiều dài cống Lc (m)

+ Độ dốc tràn itr

+ Độ dốc cống ic

+ Chiều dài tràn Ltr (m)

+ Hệ số nhám cống nc

Các bước tính toán:

+ Tính cao trình cửa ra của đập đang xây dựng (tràn), cao trình cửa ra của cống

dd;

+ Tính các giá trị lưu lượng chảy qua tràn và cống Q(i): 0,1Qtk

dd; 0,2Qtk

dd; …; Qtk

1,1Qtk

dd; 1,2Qtk

dd. (Việc tính các giá trị như thế này giúp vẽ được đường quan hệ Q(i) ~ Ztl(i),

phục vụ thuận tiện cho việc tra cứu sử dụng kết quả tính toán)

+ Ứng với mỗi giá trị Q(i), thực hiện các bước sau:

- Nội suy mực nước hạ lưu Zhl, từ đó tính độ sâu mực nước hạ lưu so với đáy cửa

tr

ra cống, tràn hn

c, hn

- Tìm khoảng chảy ngập, chuyển tiếp ngập, không áp, chuyển tiếp có áp, có áp của cống.

gt, kiểm tra chế độ chảy của cống, tính lưu

- Giả thiết mực nước thượng lưu Ztl

lượng chảy qua cống Qc:

Chảy ngập: Dùng công thức tính lưu lượng chảy qua đập tràn đỉnh rộng chảy ngập (2-7)

Chuyển tiếp chảy ngập: nội suy tìm cột nước trong phạm vi chảy chuyển tiếp ngập.

Chảy không áp: Dùng công thức tính lưu lượng chảy qua đập tràn đỉnh rộng (2-6)

64

Chuyển tiếp có áp: nội suy tìm cột nước trong phạm vi chảy chuyển tiếp có áp

Chảy có áp: Dùng công thức tính lưu lượng chảy qua cống có áp (2-9)

(Khi lưu lượng nhỏ, cống đủ dẫn hết lưu lượng mà mực nước thượng lưu chưa

dâng lên đến cao trình đáy tràn thì lưu lượng qua tràn = 0. Khi lưu lượng lớn, mực

nước thượng lưu cống dâng lên đến cao trình đáy tràn thì tràn bắt đầu làm việc).

tr và kiểm tra chế độ chảy ngập hay không ngập

- Tính độ sâu phân giới của tràn hk

của tràn.

- Tính lưu lượng chảy qua tràn Qtr:

Đập tràn thực dụng chảy không ngập: Tính theo công thức (2-4)

Đập tràn thực dụng chảy ngập: Tính theo công thức (2-5)

Đập tràn đỉnh rộng chảy không ngập: Tính theo công thức (2-6)

Đập tràn đỉnh rộng chảy ngập: Tính theo công thức (2-7)

- Tính thử dần cho đến khi Qc + Qtr  Q(i) thì dừng lại.

gt

- Mực nước thượng lưu Ztl(i) = Ztl

+ Xuất kết quả Q(i) ~ Ztl(i)

Sơ đồ khối tính toán thủy lực dẫn dòng qua đập đang xây dựng và cống như Hình 3.6. Giao

diện của chương trình tính trình bày trong Phụ lục 4-2.

3.2.3 Lập chương trình tính toán điều tiết lũ

Số liệu đầu vào:

+ Đường quan hệ lũ đến (Q~t)

+ Đường quan hệ Cao trình ~ Dung tích lòng hồ (Z~V)

+ Đường quan hệ Lưu lượng xả kết hợp ~ Mực nước thượng lưu (Qi~Ztl)

+ Cao trình ngưỡng cống, ngưỡng tràn.

65

Hình 3.6. Sơ đồ khối tính thủy lực dẫn dòng qua đập đang xây dựng và cống

66

Các bước tính toán:

Lập bảng tính như Bảng 3.5

+ Xác định thời đoạn tính toán (cột 2)

+ Xác định giá trị lũ đến bằng cách nội suy quan hệ Q~t (cột 3)

+ Giả thiết giá trị qgt2 (cột 4)

+ Tính giá trị dung tích hồ (cột 5) theo công thức:

∗ ∆t −

∗ ∆t

V(cid:2870) = V(cid:2869) +

(Q(cid:2869) + Q(cid:2870)) 2

(q(cid:2869) + q(cid:2870)) 2

+ Tìm mực nước thượng lưu bằng cách nội suy quan hệ Z~V hồ (cột 6)

+ Tìm lưu lượng xả qtt2 bằng cách nội suy quan hệ Qi~Ztl (cột 7)

+ Tính thử dần đến khi qgt2  qtt2 (sai số  0) (cột 8)

Lặp lại các bước trên đến khi tính toán hết các thời đoạn tính toán.

Chú ý: Thời đoạn đầu tiên có thông số dung tích và cao trình ứng với giá trị nhỏ nhất

của cao trình đáy cống (Zđáy cống) và cao trình đáy tràn (Zđáy tràn).

Từ bảng tính toán điều tiết xác định được Qmax, qmax, Vkh, Ztl

Bảng 3.5. Bảng tính toán điều tiết lũ

t Q V Z qgt qtt TT Sai số (h) (m3/s) (m3/s) (106 m3) (m) (m3/s)

( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) ( 8 )

0 0,00 0,00 0,00 3,01 222,00 0,00 0,00

1 2,50 10,32 0,61 3,06 222,03 0,61 0,00

2 5,00 26,86 2,73 3,21 222,16 2,73 0,00

Sơ đồ khối tính toán điều tiết lũ như Hình 3.7. Giao diện của chương trình tính trình bày

trong Phụ lục 4-4. Mã code chương trình tính trình bày trong Phụ lục 4-5.

67

… … … … … … … …

Hình 3.7. Sơ đồ khối tính điều tiết lũ

68

3.2.4 Kiểm định chương trình tính toán thủy lực

Với chương trình tính toán thủy lực lập được, tiến hành tính toán cho công trình thủy

điện Lai Châu, so sánh với kết quả thí nghiệm mô hình được lập bởi Viện Năng Lượng

[46] để kiểm định chương trình tính toán thủy lực.

3.2.4.1 Kiểm định chương trình tính toán thủy lực dẫn dòng thi công qua cống

Luận án tính toán với các thông số công trình như Phụ lục 3-1, n = 0,95; mc= 0,34; c=

0,81, kết quả tính toán như Bảng 3.6.

Bảng 3.6. Dẫn dòng thi công qua cống - So sánh kết quả thí nghiệm mô hình với tính toán bằng chương trình

TNMH

TT

TT

TNMH Ztl

TNMH

TNMH Tính toán Ztl TT - Q TT Ký hiệu Ztl Chế độ (m3/s) Zhl Zhl Ztl chảy

1 DD-C1-194 400 201,57 205,22 201,57 205,06 Không áp -0,16

2 DD-C2-194 1.500 202,02 213,47 202,02 213,57 Không áp 0,10

3 DD-C3-194 3.000 206,11 221,86 206,11 221,83 Ch. tiếp -0,03

4 DD-C4-194 4.500 209,38 229,34 209,38 229,09 Ch. tiếp -0,25

Kết quả tính toán bằng chương trình tính toán thủy lực sai khác không nhiều so với kết

quả thí nghiệm mô hình.

3.2.4.2 Kiểm định chương trình tính toán thủy lực dẫn dòng thi công qua đập đang xây dựng và cống

Luận án tính toán với các thông số công trình như Phụ lục 3-3, mc = 0,34; c= 0,81; nc

= 0,95; mtr = 0,32; tr = 0,90, kết quả tính toán như Bảng 3.7.

Kết quả tính toán bằng chương trình tính toán thủy lực sai khác không nhiều so với kết

quả thí nghiệm mô hình.

Chương trình tính toán thủy lực được lập có độ chính xác cao, có thể sử dụng để tính

toán ứng với các thông số khác của công trình nhằm xác định quan hệ Q ~ Ztl khi dẫn

dòng qua cống, đập đang xây dựng và cống, đồng thời xác định được lưu lượng tháo

qua từng công trình.

69

5 DD-C5-194 5.500 209,57 237,73 209,57 238,00 Có áp 0,27

Bảng 3.7. Dẫn dòng thi công qua đập đang xây dựng và cống - So sánh kết quả thí nghiệm mô hình với tính toán bằng chương trình

TT -

TT

TT

TNMH Ztl

TNMH Zhl

TT Qcống

TT QTràn

TNMH

Ztl TNMH Tính toán Q Ký hiệu Ztl TT (m3/s) Zhl Ztl

1 DD1-TR+C1-194 10.196 216,35 236,58 216,35 236,25 4.666 5.571 -0,33

2 DD1-TR+C2-194 10.690 216,54 236,80 216,54 237,03 4.735 5.977 0,23

3 DD1-TR+C3-215 10.196 217,31 236,62 217,31 236,62 4.540 5.760 0,00

3.3 Lựa chọn các thông số khi dẫn dòng qua đập đá đổ đang xây dựng

Đối với đập đá đổ đang xây dựng dở được sử dụng để tháo nước thi công, những nhân

tố chính đã được trình bày trong mục 2.3.2 gồm lưu lượng thiết kế công trình dẫn dòng,

cao trình cửa vào, chiều rộng tràn nước, chiều dài dốc nước, hệ số mái dốc của dốc nước,

chênh lệch độ cao cuối dốc nước so với mực nước hạ lưu và lưu lượng thiết kế công

trình dẫn dòng.

Để lựa chọn các thông số khi dẫn dòng qua đập đá đổ đang xây dựng, cần xác định mối

liên hệ giữa lưu lượng đơn vị, chiều dài dốc nước, hệ số mái dốc của dốc nước, chênh

lệch độ cao cuối dốc nước so với mực nước hạ lưu với lưu tốc lớn nhất trên bề mặt đập

đang xây dựng.

3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công trình đến lưu tốc lớn nhất

3.3.1.1 Xác định lưu tốc trên bề mặt đập đá đổ đang xây dựng khi dẫn dòng

Tính toán vận tốc lớn nhất trên bề mặt của đập đá đổ đang xây dựng khi dẫn dòng ứng

với các giá trị lưu lượng đơn vị (q), hệ số mái dốc của dốc nước (m, chiều dài dốc nước

(L) và chênh lệch độ cao cuối dốc nước so với mực nước hạ lưu (H2) như Bảng 3.8.

Các thông số khác được lấy như sau:

Hệ số mái hai bên dốc nước: mxd = 1,5

Độ nhám thủy lực của đá đổ:

n = 0,031

Chiều rộng tràn nước của đập: B = 100m

70

4 DD1-TR+C4-215 10.690 217,31 237,22 217,31 237,32 4.622 6.130 0,10

Bảng 3.8. Thông số đầu vào tính toán Vmax

q L H2 STT m (m3/s.m) (m) (m)

10 16 50 0 1

15 14 100 5 2

20 12 150 10 3

25 10 200 15 4

30 8 5

35 6 6

Tính toán mẫu cho trường hợp q = 30m3/s.m, m = 8, L = 100m, H2 = 5m. Kết quả tính

toán như Bảng 3.9 và Hình 3.8.

Hình 3.8. Đường mặt nước và diễn biến lưu tốc trên bề mặt đập đá đổ đang xây dựng khi dẫn dòng

71

40 4 7

Bảng 3.9. Kết quả tính lưu tốc lớn nhất trên bề mặt đập đá đổ đang xây dựng khi dẫn dòng

TT h R V V2/2g E C J L Jtb i - Jtb E L  

(m) ( m2) (m) (m) ( m/s) (m) (m) (m) (m) (m)

0 4,51 451,02 109,02 4,14 6,65 2,26 6,77 40,87 0,00640 0,00

1 3,42 342,42 106,85 3,20 8,76 3,91 7,34 39,17 0,01561 0,01101 0,11399 0,57127 5,01 5,01

2 3,10 310,22 106,20 2,92 9,67 4,77 7,87 38,57 0,02153 0,01857 0,10643 0,53235 5,00 10,01

3 2,89 289,32 105,79 2,73 10,37 5,48 8,37 38,15 0,02702 0,02427 0,10073 0,50456 5,01 15,02

4 2,74 273,92 105,48 2,60 10,95 6,11 8,85 37,82 0,03229 0,02966 0,09534 0,47954 5,03 20,05

5 2,62 261,92 105,24 2,49 11,45 6,69 9,31 37,55 0,03738 0,03484 0,09016 0,45306 5,02 25,08

6 2,52 252,22 105,04 2,40 11,89 7,21 9,73 37,33 0,04229 0,03984 0,08516 0,42723 5,02 30,09

7 2,44 244,12 104,88 2,33 12,29 7,70 10,14 37,14 0,04705 0,04467 0,08033 0,40548 5,05 35,14

8 2,37 237,32 104,75 2,27 12,64 8,15 10,52 36,97 0,05161 0,04933 0,07567 0,37945 5,01 40,16

9 2,31 231,42 104,63 2,21 12,96 8,57 10,88 36,82 0,05604 0,05383 0,07117 0,36161 5,08 45,24

10 2,26 226,32 104,53 2,17 13,26 8,96 11,22 36,69 0,06029 0,05817 0,06683 0,33940 5,08 50,31

11 2,22 221,92 104,44 2,12 13,52 9,31 11,53 36,58 0,06429 0,06229 0,06271 0,31467 5,02 55,33

12 2,18 218,02 104,36 2,09 13,76 9,65 11,83 36,47 0,06814 0,06621 0,05879 0,29724 5,06 60,39

13 2,15 214,52 104,29 2,06 13,99 9,97 12,11 36,38 0,07185 0,06999 0,05501 0,28250 5,14 65,52

14 2,11 211,42 104,23 2,03 14,19 10,26 12,38 36,29 0,07536 0,07361 0,05139 0,26348 5,13 70,65

72

15 2,09 208,72 104,17 2,00 14,37 10,53 12,62 36,22 0,07861 0,07699 0,04801 0,24025 5,00 75,66

TT h R V V2/2g E C J L Jtb i - Jtb E L  

(m) ( m2) (m) (m) ( m/s) (m) (m) (m) (m) (m)

16 2,06 206,22 104,12 1,98 14,55 10,79 12,85 36,15 0,08178 0,08019 0,04481 0,23187 5,17 80,83

17 2,04 204,02 104,08 1,96 14,70 11,02 13,06 36,09 0,08471 0,08324 0,04176 0,21190 5,07 85,90

18 2,02 202,02 104,04 1,94 14,85 11,24 13,26 36,03 0,08749 0,08610 0,03890 0,19930 5,12 91,03

19 2,00 200,22 104,00 1,93 14,98 11,44 13,45 35,98 0,09010 0,08879 0,03621 0,18502 5,11 96,14

20 1,99 198,62 103,97 1,91 15,10 11,63 13,61 35,93 0,09250 0,09130 0,03370 0,16911 101,16 5,02

21 1,91 191,12 103,82 1,84 15,70 12,56 14,47 35,71 0,10496 0,09873 0,56793 0,85558 1,51 102,66

22 1,85 184,62 103,69 1,78 16,25 13,46 15,31 35,51 0,11760 0,11128 0,55539 0,83493 1,50 104,17

23 1,79 178,92 103,58 1,73 16,77 14,33 16,12 35,33 0,13037 0,12398 0,54268 0,81422 1,50 105,67

24 1,74 173,82 103,48 1,68 17,26 15,18 16,92 35,17 0,14337 0,13687 0,52980 0,80227 1,51 107,18

Giá trị lưu tốc lớn nhất là 17,73 m/s.

73

25 1,69 169,22 103,38 1,64 17,71 35,02 0,15659 0,14998 0,51668 0,79072 1,53 108,71 17,73 16,02

3.3.1.2 Kiểm định chương trình tính lưu tốc lớn nhất trên bề mặt đập đá đổ đang xây dựng khi dẫn dòng

Tính toán so sánh kết quả của chương trình tính lưu tốc trên dốc nước với phần mềm

Flow 3D với 3 trường hợp như Bảng 3.10.

Bảng 3.10. Các trường hợp tính kiểm định chương trình

q L H2 TH m (m3/s.m) (m) (m)

TH1 25 4 100 15

TH2 30 8 150 0

Kết quả tính toán được trình bày trong Phụ lục 5-13, Phụ lục 5-14, Phụ lục 5-15. Tổng

hợp kết quả tính như Hình 3.9, Hình 3.10, Hình 3.11. Kết quả của chương trình tính lưu

tốc trên dốc nước sai khác so với tính toán bằng phần mềm Flow 3D nhỏ hơn 4% là chấp

nhận được. Chương trình tính đủ tin cậy để tính toán lưu tốc lớn nhất trên bề mặt đập đá

đổ đang xây dựng khi dẫn dòng.

Hình 3.9. Kiểm định chương trình tính lưu tốc trên dốc nước - TH1

74

TH3 35 10 200 5

Hình 3.10. Kiểm định chương trình tính lưu tốc trên dốc nước - TH2

Hình 3.11. Kiểm định chương trình tính lưu tốc trên dốc nước - TH3

75

3.3.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ số mái dốc của dốc nước đến lưu tốc lớn nhất

Chọn chiều dài dốc nước L = 150m, chênh lệch độ cao cuối dốc nước so với mực nước

hạ lưu H2 = 0m, thay đổi giá trị lưu lượng đơn vị (q), hệ số mái dốc của dốc nước (m

như Bảng 3.8, được kết quả tính toán như Bảng 3.11 và Hình 3.12.

Bảng 3.11. Kết quả tính lưu tốc lớn nhất trường hợp L = 150m, H2 = 0m

16 14 12 10 8 6 4 m q (m3/s.m)

8,7 9,1 9,5 10,1 10,8 11,8 13,4 10

10,1 10,6 11,1 11,7 12,6 13,7 15,6 15

11,2 11,7 12,2 13,0 13,9 15,2 17,3 20

12,1 12,6 13,2 14,0 15,0 16,5 18,8 25

12,8 13,3 14,0 14,8 15,9 17,5 20,0 30

13,4 13,9 14,6 15,5 16,7 18,3 21,0 35

Hình 3.12. Quan hệ Q ~ Vmax trường hợp L = 150m, H2 = 0m

76

13,9 14,5 15,2 16,1 17,3 19,1 21,8 40

Nhận xét: Khi thay đổi hệ số mái của dốc nước, lưu tốc lớn nhất tăng lên và tăng nhanh

khi m = 4. Với xu hướng tăng mạnh như vậy, đối với dốc nước có chiều dài lớn cần hạn

chế dùng hệ số mái của dốc nước nhỏ để hạn chế lưu tốc lớn nhất xuất hiện trên dốc nước.

3.3.1.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài dốc nước đến lưu tốc lớn nhất

Chọn hệ số mái dốc của dốc nước m, chênh lệch độ cao cuối dốc nước so với mực

nước hạ lưu H2 = 0m, thay đổi giá trị lưu lượng đơn vị (q), chiều dài dốc nước (L) như

Bảng 3.8, được kết quả tính toán như Bảng 3.12 và Hình 3.13.

Bảng 3.12. Kết quả tính lưu tốc lớn nhất trường hợp m = 8, H2 = 0m

L (m) 50 100 150 200 q (m3/s.m)

10,1 10,7 10,8 10,9 10

11,3 12,3 12,6 12,6 15

12,1 13,5 13,9 14,1 20

12,8 14,4 15,0 15,3 25

13,3 15,1 15,9 16,3 30

13,7 15,7 16,7 17,1 35

Hình 3.13. Quan hệ Q ~ Vmax trường hợp m = 8, H2 = 0m

77

14,1 16,2 17,3 17,9 40

Nhận xét: Khi lưu lượng đơn vị nhỏ, việc thay đổi chiều dài dốc nước ít ảnh hưởng đến

lưu tốc lớn nhất. Khi lưu lượng đơn vị lớn, chiều dài dốc nước ảnh hưởng nhiều hơn đến

lưu tốc lớn nhất. Việc kéo dài dốc nước có thể áp dụng với lưu lượng đơn vị q < 25 m3/s.m, với lưu lượng đơn vị lớn hơn nên mở rộng chiều rộng tràn nước để giảm lưu tốc

lớn nhất ở trên dốc nước.

3.3.1.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của chênh lệch độ cao cuối dốc nước so với mực nước hạ lưu đến lưu tốc lớn nhất

Chọn hệ số mái dốc của dốc nước m, chiều dài dốc nước L = 150, thay đổi giá trị

lưu lượng đơn vị (q), chênh lệch độ cao cuối dốc nước so với mực nước hạ lưu (H2) như

Bảng 3.8, được kết quả tính toán như Bảng 3.13 và Hình 3.14.

Bảng 3.13. Kết quả tính lưu tốc lớn nhất trường hợp m = 8, L = 150m

H2 (m) 0 5 10 15 q (m3/s.m)

10,8 13,7 15,4 16,4 10

12,6 15,3 17,1 18,3 15

13,9 16,5 18,4 19,7 20

15,0 17,5 19,4 20,7 25

15,9 18,3 20,2 21,6 30

16,7 19,0 20,9 22,3 35

Hình 3.14. Quan hệ Q ~ Vmax trường hợp m = 8, L = 150m

78

17,3 19,6 21,5 23,0 40

Nhận xét: Khi chênh lệch độ cao cuối dốc nước so với mực nước hạ lưu tăng lên thì lưu

tốc lớn nhất tăng lên với mức độ tương tự nhau ở cả cấp lưu lượng đơn vị nhỏ và cấp

lưu lượng đơn vị lớn. Cần giảm nhỏ chênh lệch độ cao cuối dốc nước so với mực nước

hạ lưu để hạn chế độ tăng thêm của lưu tốc lớn nhất.

3.3.1.6 Nhận xét chung

Khi lưu lượng đơn vị (q) tăng, lưu tốc lớn nhất (Vmax) trên mặt đập cũng tăng. Khi lưu

lượng đơn vị q tăng 5m3/s.m từ 5 m3/s.m lên đến 10 m3/s.m, mức độ thay đổi lưu tốc lớn

hơn so với các mức tăng 5m3/s.m ở các cấp sau. Nguyên nhân do ma sát giữa dòng chảy

với bề mặt của dốc nước ở cấp lưu lượng nhỏ thay đổi nhiều hơn ở cấp lưu lượng lớn.

a) L = 50m; H2 = 0m

b) L = 200m; H2 = 0m

c) L = 50m; H2 = 15m

d) L = 200m; H2 = 15m

Hình 3.15. Ảnh hưởng của thông số m, H2 đến lưu tốc lớn nhất

79

Với cùng một chiều dài dốc nước, lưu lượng đơn vị, lưu tốc lớn nhất Vmax phụ thuộc vào

hệ số mái dốc của dốc nước. Hệ số mái dốc của dốc nước càng nhỏ thì lưu tốc Vmax càng

lớn Hình 3.15 (a), (b). Khi m < 6, H2 = 0m, đường quan hệ lưu tốc lớn nhất với lưu

lượng đơn vị nằm tách hẳn so với các trường hợp khác. Vì vậy cần hạn chế sử dụng hệ

số mái dốc của dốc nước m < 6.

Xem xét mức độ ảnh hưởng của chiều cao H2 trên Hình 3.15 nhận thấy khi chiều dài

dốc nước nhỏ (L = 50m), chiều cao H2 ảnh hưởng rõ rệt đến lưu tốc lớn nhất (trường

hợp (a) Vmax = 17,5 m/s, trường hợp (c) Vmax = 23,1 m/s). Khi chiều dài dốc nước lớn

(L = 200m) thì chiều cao H2 ảnh hưởng ít hơn đối với lưu tốc lớn nhất (trường hợp (b)

Vmax = 22,4 m/s, trường hợp (d) Vmax = 25,9 m/s).

a) m = 16; H2 = 0m

b) m = 16; H2 = 0m

c) m = 4; H2 = 15m

d) m = 4; H2 = 15m

Hình 3.16. Ảnh hưởng của thông số L, H2 đến lưu tốc lớn nhất

80

Trong hình Hình 3.16, thông số chiều dài dốc nước ảnh hưởng tới lưu tốc lớn nhất khi H2 = 0 (trường hợp (a) Vmax ứng với q = 40 m3/s.m là 11,7 m/s; 14,3 m/s; trường hợp (b) Vmax ứng với q = 40 m3/s.m là 17,5 m/s; 22,4 m/s). Tuy nhiên khi H2 = 15m, chiều dài

này ảnh hưởng rất ít đến sự thay đổi của lưu tốc lớn nhất (trường hợp (c) Vmax ứng với q = 40 m3/s.m là 20,4 m/s; 21,5 m/s; trường hợp (d) Vmax ứng với q = 40 m3/s.m là 23,1

m/s; 25,9 m/s).

Từ Hình 3.15 và Hình 3.16 nhận thấy chiều cao H2 có ảnh hưởng mạnh đến lưu tốc lớn

nhất trên dốc nước, vì vậy khi lựa chọn thông số công trình đập đang xây dựng để dẫn

dòng cần hạn chế tăng cao H2, thậm chí để H2 < 0 (cửa ra của dốc nước thấp hơn mực

nước hạ lưu) như Hình 3.17 để thuận lợi cho nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu đập đá đổ

đang xây dựng phục vụ dẫn dòng.

Hình 3.17. Lựa chọn thông số đập đá đổ đang xây dựng phục vụ dẫn dòng

Qua Hình 3.15 và Hình 3.16, lựa chọn thông số lưu lượng đơn vị (q) nhỏ sẽ thuận lợi cho

việc gia cố vì lưu tốc lớn nhất không cao, tuy nhiên lựa chọn q nhỏ sẽ làm tăng chiều rộng công trình đập đang xây dựng lên rất nhiều. Tác giả đề xuất lựa chọn q = (20 - 35) m3/s.m

để từ đó lựa chọn chiều rộng công trình đập đang xây dựng để dẫn dòng cho phù hợp.

3.3.1.7 Tổng hợp các phương án tính toán lưu tốc lớn nhất

Với các số liệu trong Bảng 3.8, tính toán lần lượt các giá trị lưu tốc Vmax với chiều cao

H2 lần lượt từ 0m đến 15m, thay đổi chiều dài L từ 50m đến 200m, thay đổi các thông

sốm từ 16 đến 4, thay đổi thông số q từ 10 m3/s.m đến 40 m3/s.m.

Các kết quả tính lưu tốc lớn nhất được trình bày trong các bảng từ Phụ lục 5-1 đến Phụ

lục 5-4. Từ kết quả có được, vẽ biểu đồ quan hệ q ~ Vmax theo góc nghiêng  ứng với

các trường hợp H2 = 0m, 5m, 10m, 15m (Phụ lục 5-5 - Phụ lục 5-8)

Từ bảng kết quả tính toán lưu tốc Vmax, vẽ biểu đồ quan hệ q ~ Vmax theo chiều dài dốc

nước ứng với các trường hợp H2 = 0m, 5m, 10m, 15m (Phụ lục 5-9 - Phụ lục 5-12).

81

3.3.1.8 Sử dụng kết quả nghiên cứu

Kết quả này giúp người thiết kế xả lũ qua đập đá đổ để dẫn dòng thi công có thể tra cứu

Vmax, từ đó xác định được phương án phù hợp khi cho nước tràn qua, giảm chi phí gia

cố, giảm công sức tính toán và thí nghiệm mô hình.

Đối với trường hợp cần xác định lưu tốc Vmax, cần định trước lưu lượng đơn vị (q), hệ số

mái dốc của dốc nước (m, chiều dài dốc nước (L), chênh lệch độ cao cuối dốc nước so

với mực nước hạ lưu (H2) từ đó dùng các biểu đồ trên để tra lưu tốc Vmax. Ngoài ra cũng

có thể xác định 1 yếu tố từ việc định trước 4 thông số còn lại và tra bảng tính hoặc đồ thị.

3.3.2 Gia cố bề mặt đập khi dẫn dòng qua đập đang xây dựng

Có nhiều phương án gia cố bề mặt đập đang xây dựng để dẫn dòng như rọ đá, các tấm

bê tông. Luận án sử dụng phương án gia cố mặt đập bằng các tấm bê tông cốt thép như

Hình 3.18 [16].

Hình 3.18. Bố trí gia cố dốc nước bằng tấm bê tông

Hình 3.19. Xác định chiều dày trung bình của tấm bê tông

Trong đó li = (3,5 - 5).ttb; bi = (0,7 - 1,0).li;  = (0,15 - 0,2).li

Các tấm bê tông gia cố dốc nước có chiều dày ttb phụ thuộc vào lưu lượng đơn vị (q) và

độ dốc (i) của dốc nước, được lấy theo đồ thị Hình 3.19 [16].

82

Các tấm bê tông gia cố phần đỉnh tràn nằm ngang có chiều dày t = ttb. Hai bên mái dốc

nước và phần thân đập nằm ngang cũng được bảo vệ bằng các tấm bê tông chiều dày t

= ttb. Các tấm bê tông này được nối bằng khớp nối chống thấm, ngăn không cho nước

thấm vào thân đập đá đổ như Hình 3.20.

Hình 3.20. Gia cố bề mặt cho nước tràn qua đập đá đổ đang xây dựng

1. Thân đập đang xây dựng; 2. Lớp vữa bảo vệ mái thượng lưu; 3, 4. Lớp đệm chuyển tiếp; 5. Gia cố phần đỉnh tràn nằm ngang; 6. Gia cố dốc nước

So với phương án gia cố bằng rọ đá, phương án gia cố bằng tấm bê tông cốt thép như

trên tốn kém hơn, nhưng không có dòng thấm rối qua thân đập, sẽ bảo vệ được lớp đệm

chuyển tiếp không bị dòng nước phá hủy, đồng thời không có thấm rối ở hạ lưu, hạn chế

xói rỗng phần đá dưới các tấm bê tông, an toàn hơn cho các tấm bê tông gia cố dốc nước

mà không cần phải sử dụng neo thép.

3.4 Kết luận chương 3

Việc lựa chọn tần suất lưu lượng thiết kế công trình dẫn dòng cũng như cấp bậc các công

trình dẫn dòng đóng vai trò quyết định chi phí cũng như mức độ chấp nhận rủi ro trong

xây dựng công trình đầu mối thủy lợi, thủy điện.

Snhip 2.06.01-86 qui định cụ thể hơn QCVN 04-05:2012 về sử dụng công trình chính

tham gia dẫn dòng. SDJ 388-89 qui định cụ thể hơn QCVN 04-05:2012 và Snhip

2.06.01-86 về sử dụng công trình chính tham gia dẫn dòng. SDJ 388-89 qui định phân

biệt rõ công trình chính tham gia dẫn dòng là chắn nước hay cho nước tràn qua khi đang

xây dựng có xét tới độ lớn của dung tích hồ khi đang dẫn dòng.

Điều kiện dòng chảy mùa kiệt và mùa lũ ở Việt Nam khác nhau rất nhiều, thời gian mùa

kiệt và mùa lũ thay đổi theo vùng miền từ Bắc vào Nam. Cần phải lựa chọn thời đoạn

và phương án công trình dẫn dòng phù hợp với từng khu vực khác nhau, đặc biệt phải

xử lý được thời đoạn có lũ tiểu mãn, nhằm giảm chi phí dành cho công trình dẫn dòng.

83

Khi xây dựng chương trình tính toán, kết quả nghiên cứu đã xử lý thuật toán chuyển tiếp

chảy ngập sang không ngập, chuyển tiếp chảy không áp sang có áp đối với cống. Đây là

xử lý cần thiết để đảm bảo tính liên tục của đường quan hệ lưu lượng và mực nước, tránh

được các lỗi xảy ra trong quá trình tính toán thủy lực của chương trình tính. Kết quả tính

toán chấp nhận được trong tính toán xác định các thông số thủy lực cơ bản.

Chương trình tính toán thủy lực lập được trên nền ứng dụng Microsoft Excel kết hợp

với Visual Basic Application đã được tính toán kiểm nghiệm với nhiều trường hợp khác

nhau của lưu lượng và thông số công trình thủy điện Lai Châu. Kết quả tính toán phù

hợp với kết quả tính toán của đơn vị thiết kế và thí nghiệm mô hình.

Các nhân tố chính ảnh hưởng đến việc lựa chọn quy mô công trình dẫn dòng qua đập đá

đổ đang xây dựng gồm lưu lượng đơn vị, chiều dài dốc nước, hệ số mái dốc của dốc

nước, chênh lệch độ cao cuối dốc nước so với mực nước hạ lưu. Đề xuất lựa chọn lưu lượng đơn vị trong khoảng (20 - 35) m3/s.m giúp giảm nhỏ chiều rộng đập dùng để dẫn

dòng. Cần hạn chế tăng cao chênh lệch độ cao cuối dốc nước so với mực nước hạ lưu,

thậm chí bố trí cửa ra của dốc nước thấp hơn mực nước hạ lưu để thuận lợi cho nối tiếp

và tiêu năng.

Với kết quả nghiên cứu có được, người thiết kế có thể đưa ra nhiều phương án quy mô

công trình khác nhau để dẫn dòng qua đập đá đổ đang xây dựng, từ đó xác định lưu tốc

lớn nhất và hình thức gia cố. Phân tích trên cơ sở lưu tốc lớn nhất, chi phí cho công tác

gia cố, khối lượng đắp đập giai đoạn mùa kiệt trước mùa lũ và giai đoạn mùa kiệt năm

sau để lựa chọn phương án tối ưu nhất.

Phương án gia cố dùng tấm bê tông cốt thép cho toàn bộ mặt đập tốn kém hơn phương

án gia cố bằng rọ đá, tuy nhiên phương án này có ưu điểm nổi bật là không có dòng

thấm rối qua thân đập, dòng nước sẽ không phá hủy lớp đệm của bản mặt bê tông, hạn

chế xói rỗng đá dưới các tấm bê tông, an toàn hơn cho các tấm bê tông gia cố dốc nước

mà không cần phải sử dụng neo thép.

84

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHO MỘT SỐ CÔNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN Ở VIỆT NAM

4.1 Phân tích việc lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng

4.1.1 Giới thiệu công trình

4.1.1.1 Công trình thủy điện Tuyên Quang

Công trình thủy điện Tuyên Quang là một trong ba đập CFRD do chuyên gia Việt Nam

thiết kế và tổ chức thi công (cùng với đập Rào Quán - Quảng Trị, đập Cửa Đạt - Thanh

Hóa [27]). Đập cao 92m, hồ chứa dung tích hơn 2,2 tỷ m3, trong đó dung tích hữu ích là

1,6 tỷ m3, nhà máy thủy điện có công suất 342 MW. Hồ chứa có nhiệm vụ điều tiết nước

để chống lũ cho hạ du, phát điện và tạo nguồn cấp nước cho hạ du vào mùa kiệt. Thông

số kỹ thuật của công trình như Bảng 4.1.

Bảng 4.1. Thông số kỹ thuật của công trình thủy điện Tuyên Quang

Thông số Đơn vị Số lượng TT

I Hồ chứa

Diện tích lưu vực km2 14.972

Mực nước dâng bình thường m +120,0

Mực nước lũ 0,02% m +122,55

Dung tích toàn bộ 106m3 2.260

Dung tích hữu ích 106m3 1.699

II Đập đá đổ đầm nén bản mặt bê tông

Cao trình đỉnh tường chắn sóng m +125,7

Cao trình đỉnh đập m +124,5

Chiều rộng đỉnh đập m 10,0

Chiều cao lớn nhất m 92,2

Chiều dài theo đỉnh m 717,9

Độ dốc mái thượng lưu 1,4

Độ dốc mái hạ lưu 1,5

III Nhà máy thủy điện

Số tổ máy Tổ 3

85

Công suất lắp máy MW 432

Công trình thủy điện Tuyên Quang được khởi công xây dựng ngày 22/12/2002, ngăn

dòng lấp sông Gâm ngày 27/11/2003, đóng cống dẫn dòng vào ngày 15/05/2006, phát

điện tổ máy cuối cùng vào 15/12/2008.

Mùa lũ năm 2004 dẫn dòng qua cống dẫn dòng và qua phần thân đập đá đổ ở cao trình

+48,0m, lưu lượng dẫn dòng mùa lũ thiết kế với tần suất P = 5% có giá trị Q = 5.036

m3/s. Mùa lũ năm 2005 dẫn dòng qua cống dẫn dòng và các lỗ xả sâu của công trình tràn

xây dở tại cao trình +79,0m với tần suất P = 1%, lưu lượng Q = 6.960 m3/s.

Chi tiết phương án dẫn dòng thi công công trình thủy điện Tuyên Quang xem Phụ lục

2-2.

4.1.1.2 Công trình thủy lợi thủy điện Cửa Đạt

Công trình thủy lợi thủy điện Cửa Đạt là đập CFRD cao nhất Việt Nam có chiều cao

115,5m. Hồ chứa có dung tích toàn bộ 1,45 tỷ m3, đập tràn có 5 khoang, kích thước mỗi

cửa xả là 11x17m, có thể xả lũ lớn nhất tần suất P = 0,01% với lưu lượng Q = 11.594

m3/s. Nhà máy thủy điện gồm 2 tổ máy với tổng công suất 97MW. Thông số chính của

công trình Cửa Đạt như Bảng 4.2 [4].

Công trình thủy lợi thủy điện Cửa Đạt được xây dựng trong khoảng thời gian 2005-

2009, chặn dòng vào đầu tháng 12/2006, hoành triệt đường hầm dẫn dòng TN2 vào cuối

tháng 11/2009.

Mùa lũ năm 2007 dẫn dòng qua đường hầm TN2 và đoạn đập chính phần lòng sông đắp

dở đến cao trình +50,0m, chiều rộng B = 210m. Tuy nhiên trận lũ đặc biệt lớn trên sông

Chu từ ngày 04/10/2007 đến 05/10/2007 đã gây phá hủy một đoạn đập tràn tạm phần

lòng sông.

Mùa kiệt năm 2008 đã chặn dòng, khôi phục lại đê quai thượng lưu và hạ lưu, dẫn dòng

qua đường hầm TN2, tiến hành các công tác xử lý sự cố vỡ đập và đẩy nhanh tiến độ thi

công, đắp đập đến cao trình +100,0m để chống lũ năm 2008. Mùa lũ năm 2008 dẫn dòng

qua đường hầm TN2 và bản đáy tràn thi công dở đến cao trình +85,0m.

Chi tiết phương án dẫn dòng thi công công trình thủy lợi thủy điện Cửa Đạt xem Phụ

lục 2-3.

86

Bảng 4.2. Các thông số kỹ thuật công trình Cửa Đạt

Thông số Đơn vị Số lượng TT

I Hồ chứa

Diện tích lưu vực km2 5.938

Mực nước dâng bình thường m +110,0

Mực nước lũ 0,02% m +121,33

Dung tích toàn bộ 106m3 1.450

Dung tích hữu ích 106m3 793,7

II Đập đá đổ đầm nén bản mặt bê tông

Cao trình đỉnh tường chắn sóng m +122,5

Cao trình đỉnh đập m +121,3

Chiều rộng đỉnh đập m 10,0

Chiều cao lớn nhất m 115,5

Chiều dài theo đỉnh m 1.012

Độ dốc mái thượng lưu 1,4

Độ dốc mái hạ lưu 1,5

III Nhà máy thủy điện

Số tổ máy Tổ 2

4.1.1.3 Công trình thủy điện Sơn La

Công trình thủy điện Sơn La là đập bê tông đầm lăn, có chiều cao 138,1m, là đập bê

tông đầm lăn có chiều cao lớn nhất Việt Nam, dung tích hồ chứa 9,2 tỷ m3. Công trình

xả lũ vận hành gồm 12 cửa xả đáy 6x10m, 6 cửa xả mặt 15x13m. Các thông số kỹ thuật

của công trình thủy điện Sơn La xem Bảng 4.3. Công trình thủy điện Sơn La được khởi

công xây dựng đầu năm 2004, tháo nước vào cống dẫn dòng tháng 11/2005, phát điện

tổ máy cuối cùng vào cuối năm 2012.

Trong 2 năm 2004 và 2005 dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp bởi đê quây giai đoạn I, xây

dựng kênh thi công và cống dẫn dòng. Trong các năm 2006, 2007 dẫn dòng thi công

đồng thời qua kênh và cống dẫn dòng. Tháng 01/2008 lấp kênh dẫn dòng, dẫn dòng thi

công qua cống dẫn dòng.

87

Công suất lắp máy MW 97

Bảng 4.3. Các thông số kỹ thuật công trình thủy điện Sơn La

TT Thông số Đơn vị Số lượng

I Hồ chứa

Mực nước dâng bình thường m +215,0

Dung tích toàn bộ 106m3 9.260

Dung tích hữu ích 106m3 6.504

II Đập bê tông đầm lăn

Cao trình đỉnh đập m +228,1

Chiều rộng đỉnh đập m 10,0

Chiều cao lớn nhất m 138,1

Chiều dài theo đỉnh m 961,57

Độ dốc mái thượng lưu 0

Độ dốc mái hạ lưu 0,7275

III Nhà máy thủy điện

Số tổ máy Tổ 6

Mùa lũ năm 2008 dẫn dòng qua đập bê tông xây dở ở cao trình +126,0m và cống dẫn dòng

với tần suất P = 3%, Q = 16.044 m3/s. Mùa lũ năm 2009, sau khi nút các lỗ cống dẫn

dòng, dẫn dòng thi công qua 12 lỗ xả sau của tràn xả lũ vận hành với tần suất P = 0,5%,

Q = 21.947 m3/s, mùa lũ năm 2010 dẫn dòng thi công được xả theo chế độ vận hành.

Chi tiết phương án dẫn dòng thi công công trình thủy điện Sơn La xem Phụ lục 2-4.

4.1.1.4 Công trình thủy điện Lai Châu

Thủy điện Lai Châu là bậc thang trên cùng của dòng chính sông Đà, bậc trên của thủy

điện Sơn La, là đập bê tông đầm lăn có chiều cao 117,0m, dung tích hồ chứa 1,2 tỷ m3,

tràn xả lũ gồm 5 khoang kích thước 17,5x20m. Các thông số kỹ thuật của công trình

thủy điện Lai Châu xem Bảng 4.4.

Thủy điện Lai Châu được khởi công xây dựng năm 2010, ngăn sông Đà đợt 1 và 2 vào

ngày 24/04/2012 và 15/10/2014, phát điện tổ máy cuối cùng vào tháng 11/2016. Phương

án dẫn dòng thực tế được thực hiện qua 4 giai đoạn như sau:

88

Công suất lắp máy MW 2.400

Bảng 4.4. Các thông số kỹ thuật công trình thủy điện Lai Châu

Thông số Đơn vị Số lượng TT

I Hồ chứa

Diện tích lưu vực km2 26.000

Mực nước dâng bình thường m +295,0

Mực nước lũ 0,01% m +297,9

Dung tích toàn bộ 106m3 1.215

Dung tích hữu ích 106m3 799,7

II Đập bê tông đầm lăn

Cao trình đỉnh đập m +303,0

Chiều rộng đỉnh đập m 12,0

Chiều cao lớn nhất m 117,0

Chiều dài theo đỉnh m 498,5

Độ dốc mái thượng lưu 0

Độ dốc mái hạ lưu 0,75

III Nhà máy thủy điện

Số tổ máy Tổ 3

- Giai đoạn I (Năm 2010 đến tháng 04/2012): Năm 2010 dẫn dòng qua lòng sông tự

nhiên. Tháng 12/2010, đắp đê quây giai đoạn I dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp bên bờ

phải có đào mở rộng một phần bờ trái. Thi công đào hố móng công trình dẫn dòng và

đổ bê tông cống dẫn dòng, tường thượng, hạ lưu và bê tông kênh.

- Giai đoạn II (Tháng 04/2012 đến tháng 10/2014): Dẫn dòng thi công giai đoạn II được

kéo dài đến tháng 10 năm 2014, dẫn dòng thi công đồng thời qua cống và kênh dẫn dòng

bờ phải. 24/04/2012 tiến hành ngăn sông Đà đợt 1 bằng đê quây giai đoạn II, dẫn nước

qua kênh và cống dẫn dòng bờ phải. Thi công công trình chính gồm tuyến năng lượng

và đập dâng, đập tràn lòng sông.

- Giai đoạn III (Từ tháng 10/2014 đến giữa tháng 06/2015): Dẫn dòng qua cống dẫn

dòng thi công. 15/10/2014, tiến hành ngăn sông Đà lần 2 - ngăn kênh dẫn dòng bằng đê

quây giai đoạn III. Thi công đập dâng RCC bờ phải đoạn nằm trên kênh dẫn dòng đến

cao trình thiết kế.

89

Công suất lắp máy MW 1.200

- Giai đoạn IV (06/2015 – 2017): 20/06/2015 tiến hành đóng cống dẫn dòng sau đó đắp

đê quây giai đoạn IV và hoành triệt các lỗ cống dẫn dòng. Mùa lũ năm 2015 nước được

dẫn qua công trình xả vận hành. Cuối mùa lũ năm 2015 tích nước đến cao trình +275,0m.

Vận hành tổ máy số 1, 2, 3 vào 14/12/2015, 20/06/2016, 09/11/2016, đến năm 2017

hoàn thành công trình.

Chi tiết phương án dẫn dòng thi công công trình thủy điện Lai Châu xem Phụ lục 2-5.

4.1.2 Sử dụng công trình chính để dẫn dòng thi công

Bảng 4.5 tổng hợp tần suất thiết kế dẫn dòng của bốn công trình ở Việt Nam khi dẫn

dòng qua đập đang xây dựng [4], [27], [45].

Bảng 4.5. Tần suất thiết kế dẫn dòng khi dẫn dòng qua đập đang xây dựng

Cao

Đánh giá sự phù hợp

Tần

trình đập

Dung

với tiêu chuẩn

Tên

Năm

suất

Lưu

đang

tích lòng

Kết

STT

công

Loại hình đập

dẫn

LL lớn

lượng

xây

hồ (triệu

quả

Việt

Trung

trình

dòng

nhất

(m3/s)

Nga

dựng

m3)

Nam

Quốc

TKDD

(m)

Tuyên

Đập đá đắp Bản

Thành

2004

+48,0

3,1

5%

5.036

1

x

x

Quang

mặt bê tông

công

Cửa

Đập đá đắp Bản

Thất

2007

+50,0

67,8

5%

5.050

2

x

Đạt

mặt bê tông

bại

Đập bê tông

Thành

3

Sơn La

2009 +126,0

75,1

3%

16.044

x

x

trọng lực RCC

công

Lai

Đập bê tông

2014

4

+220

23,9

3%

10.388

x

x

Châu

trọng lực RCC

(*)

Ghi chú: (*) Phương án thiết kế trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật.

Nhận xét: Các công trình trên đều có tần suất thiết kế dẫn dòng lớn hơn tiêu chuẩn của

Nga. Như vậy tiêu chuẩn của Nga là an toàn hơn so với Việt Nam và Trung Quốc.

Công trình Cửa Đạt khi dẫn dòng với tần suất 5% đã gặp sự cố [28], đối với công trình

này theo tiêu chuẩn của Trung Quốc (Bảng 3.2) cần chọn tần suất thiết kế dẫn dòng là

(1 ÷ 2)% hoặc nhỏ hơn để đảm bảo an toàn cho công trình.

90

4.1.3 Sử dụng công trình chính tham gia dẫn dòng

Bảng 4.6 tổng hợp tần suất thiết kế dẫn dòng của bốn công trình ở Việt Nam khi công

trình chính tham gia dẫn dòng (chắn nước) [4], [27].

Bảng 4.6. Tần suất thiết kế dẫn dòng khi công trình chính tham gia dẫn dòng

Đánh giá sự phù hợp với tiêu chuẩn

STT

Loại hình đập

Kết quả

Tên công trình

Năm dẫn dòng

Cột nước trước đập (m)

Lưu lượng (m3/s)

Nga

Tần suất LL lớn nhất TKDD

Việt Nam

Trung Quốc

Cao trình tràn nước (m)

Đập đá đắp

Thành

Tuyên

Bản mặt bê

2005

+79,0

~62

1%

9.060

x

x

x

1

công

Quang

tông

Đập đá đắp

Thành

Cửa

2

Bản mặt bê

2008

+85,0

~65

1%

7.520

x

x

x

công

Đạt

tông

Đập bê tông

Thành

3

Sơn La

trọng lực

2010 +145,0

~75

0,5%

21.947

x

x

x

công

RCC

Đập bê tông

Thành

Lai

4

trọng lực

2015

+275

~ 80

0,5%

13.105

x

x

x

công

Châu

RCC

Nhận xét: Đối với các giai đoạn sau khi thi công công trình, các tần suất này không theo

các bảng Bảng 3.1 và Bảng 3.4 vì đơn vị thiết kế đã chủ động kiến nghị nâng cấp tần

suất để tăng mức bảo đảm an toàn cho công trình. Các tần suất này đã phù hợp với tiêu

chuẩn của Nga (theo Bảng 3.3).

Bản chất của vấn đề là mức độ thiệt hại khi xảy ra sự cố vỡ đập đang xây dựng hay vỡ

đập đang vận hành phụ thuộc vào hai yếu tố là chiều cao đập (cột nước) và dung tích hồ

tại thời điểm vỡ đập. Sẽ là thiếu sót nếu không xem xét đến hai yếu tố trên một cách

đúng đắn. Như đã phân tích ở trên, các tiêu chuẩn quy phạm của Việt Nam về lựa chọn

tần suất thiết kế dẫn dòng đều không đề cập rõ ràng đến vấn đề này.

Việc lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công phù hợp giúp cho công tác thi công

công trình được an toàn, thuận lợi, đồng thời tiết kiệm được chi phí dành cho công tác

dẫn dòng. Ở Việt Nam, các công trình lớn có thời gian thi công dài đã có sự chủ động

trong việc điều chỉnh tần suất trong quá trình thi công.

91

Công trình thủy điện Hòa Bình, trong 5 năm đầu sử dụng tần suất 10%, 3 năm tiếp theo

dùng tần suất 1% và 0,2%, những năm cuối khi đập đã hoàn thiện, dẫn dòng qua các cửa

xả và tổ máy thì dùng tần suất thiết kế 0,1% (Phụ lục 2-1).

Công trình thủy điện Tuyên Quang, trong 2 năm đầu khi cột nước thấp sử dụng tần suất

10% và 5% để dẫn dòng. Giai đoạn cuối, khi đập đã lên cao thì dùng tần suất 1% và

0,1% (Phụ lục 2-2).

Công trình thủy lợi thủy điện Cửa Đạt sử dụng tần suất 5% cho 3 năm đầu, tuy nhiên

mùa lũ năm thứ 3 khi đập đã ở cao trình +50,0m (cao 26m) vẫn dùng tần suất 5% nên

đã gặp thất bại. Mùa lũ năm sau dẫn dòng với tần suất 1% thì thành công (Phụ lục 2-3).

Công trình thủy điện Sơn La và Lai Châu có khác nhau khi dẫn dòng qua cống dẫn dòng

và kênh với tần suất tương ứng là 5% và 3%, tuy nhiên khi đập đã lên cao, dẫn dòng qua

lỗ xả sâu cùng với tần suất 0,5% (Phụ lục 2-4, Phụ lục 2-5).

Công trình thủy lợi thủy điện Tả Trạch đã rất linh động trong việc lựa chọn tần suất,

mùa kiệt dẫn dòng với tần suất 5%, các mùa lũ đã có sự thay đổi về tần suất 1%, 0,5%

(Phụ lục 2-6).

Như vậy việc lựa chọn tần suất phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho công

trình, mặc dù tiêu chuẩn của Việt Nam chưa quy định cụ thể về vấn đề này nhưng các

công trình thực tế ở Việt Nam đã chủ động lựa chọn các tần suất thiết kế dẫn dòng khác

nhau trong các giai đoạn khác nhau.

4.1.4 Đề xuất chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công

Ở Việt Nam, các công trình lớn, thời gian thi công dài đã sử dụng tần suất lưu lượng

thiết kế dẫn dòng của các giai đoạn dẫn dòng là khác nhau, dựa trên cơ sở vật liệu của

công trình chắn nước, chiều cao công trình chắn nước và dung tích lòng hồ ở thượng

lưu tương ứng.

Qua phân tích tiêu chuẩn về thiết kế dẫn dòng của các nước và thực tế dẫn dòng của một

số công trình điển hình của Trung Quốc và Việt Nam, luận án đề xuất việc lựa chọn tần

suất thiết kế dẫn dòng của các thời đoạn cần phải căn cứ vào mức độ quan trọng của

công trình chính, thời gian sử dụng công trình tháo nước để dẫn dòng, chiều cao công

trình chắn nước và dung tích hồ chứa tương ứng.

92

Hiện nay các nghiên cứu ở Việt Nam về lựa chọn tần suất lưu lượng thiết kế dẫn dòng

khi cho nước tràn qua đập đang xây dựng còn hạn chế, nội dung này đã được trình bày

chi tiết trong quy phạm thiết kế tổ chức thi công công trình thủy lợi thủy điện SDJ 388-

89. Vì vậy, tác giả kiến nghị bổ sung nội dung này vào QCVN 04-05:2012/BNN&PTNT.

Khi sửa đổi QCVN 04-05:2012/BNN&PTNT cần bổ sung, điều chỉnh mục 5.2.8, bảng 7,

chú thích 4 “Khi bố trí tràn tạm xả lũ thi công qua thân đập đá đắp xây dở phải có biện

pháp bảo đảm an toàn cho đập và công trình hồ chứa nước. Tần suất thiết kế tràn tạm

trong trường hợp này bằng tần suất thiết kế công trình;” như sau:

“Khi xả lũ thi công qua thân đập đá đắp đang xây dựng phải có biện pháp công trình bảo

đảm an toàn cho đập và hồ chứa. Tần suất lưu lượng lũ thiết kế dẫn dòng thi công trong

trường hợp này phải căn cứ vào mức độ rủi ro phụ thuộc vào dung tích hồ ứng với mực

nước tháo lũ và thiệt hại ở hạ du nếu xảy ra sự cố vỡ đập;”. Cụ thể như bảng 4.7.

Bảng 4.7. Tần suất lưu lượng thiết kế dẫn dòng khi cho nước tràn qua đập đang xây dựng

Dung tích ngăn lũ (106m3)

Loại hình đập cho

nước tràn qua

> 100

100 - 10

< 10

Đất đá

< 1%

1% - 2%

2% - 5%

Bê tông

< 2%

2% - 5%

5% - 10%

4.2 Lựa chọn thông số dẫn dòng qua đập xây dựng dở cho công trình hồ chứa

nước Cửa Đạt

4.2.1 Số liệu đầu vào

4.2.1.1 Tần suất thiết kế và thời đoạn dẫn dòng

Vào mùa lũ năm 2007, phương án thiết kế là dẫn dòng là qua đập đá đổ đang xây dựng

và đường hầm dẫn dòng với tần suất P = 5%, lưu lượng thiết kế dẫn dòng Q = 5.050

m3/s, tuy nhiên trong quá trình dẫn dòng đã xảy ra sự cố vỡ đập. Luận án dựa trên cơ sở

cao trình và dung tích lòng hồ tương ứng, tham khảo tiêu chuẩn dẫn dòng của Trung

Quốc [43] lựa chọn phương án dẫn dòng qua đập đá đổ đang xây dựng và đường hầm

dẫn dòng với tần suất P = 2%, thời đoạn dẫn dòng là mùa lũ năm 2007, lưu lượng thiết

kế dẫn dòng Q = 6.660 m3/s, đường quá trình lũ như Phụ lục 6-1.

93

4.2.1.2 Hệ số chảy có áp của đường hầm

Xác định hệ số chảy có áp của đường hầm theo công thức (2-11):

1

1

1

μ =

=

=

(4-1)

α + Σξ(cid:2913) +

(cid:2872)/(cid:2871)

(cid:3495)α + Σξ(cid:2913) +

(cid:3495)α + Σξ(cid:2913) +

(cid:3496)

λL 4R

2g. L C(cid:2870). R

(cid:4673)

(cid:4672)

. (cid:4672)

2g. L (cid:2870) D 4

1 (cid:4673) n

Trong đó:

α - hệ số Coriolis (sửa chữa động năng) lấy giá trị  = 1,05; Σξc - tổng hệ số tổn thất

- tổng hệ số tổn thất dọc đường trong cống; g - gia tốc trọng

cục bộ (Σξc = 0,25);

(cid:2870)(cid:2917)(cid:2896) (cid:2887)(cid:3118)(cid:2902)

trường (g = 9,81m/s2); L - chiều dài đường hầm (L = 820m); n - hệ số nhám của đường

hầm (n = 0,014); D - đường kính đường hầm (D = 9m).

Thay các số trên vào công thức (4-1) được:

1

μ =

= 0,65

(4-2)

1,05 + 0,25 +

(cid:2872)/(cid:2871)

(cid:3497)

(cid:4673)

(cid:4672)

. (cid:4672)

2.9,81.820 (cid:2870) 9 1 (cid:4673) 4 0,014

4.2.1.3 Các thông số khác

Cao trình đáy cửa vào Zcv = +30, độ dốc i = 0,001, độ nhám n = 0,014.

Hệ số mái hai bên ngưỡng và dốc nước mmái = 1,5, độ dốc ngưỡng i = 0.

Luận án tính toán với các thông số đập xây dựng dở như Bảng 4.8.

Bảng 4.8. Thông số đập đá đổ xây dựng dở

Cao trình ngưỡng Chiều rộng tràn nước Hệ số mái dốc nước STT Zng (m) m B (m)

1 +30,0 12 180

2 +40,0 8 210

Giai đoạn 2 thi công đập tới cao trình chống lũ theo dạng mặt cắt kinh tế như Hình 4.1.

94

3 +50,0 6 240

140

140

130

130

120

120

tim tuyÕn ®Ëp

110

110

100

100

93.00

90

90

1:1.50

80

80

1:1.4 0

70

70

60.00

60

60

50.00

50

50

40.00

40

40

30.00

30

30

24.00

20

20

10

10

5 1 v-

v-4

7 iv-

6 v-

i

i

5 v-

0

0

-10

-10

-20

-20

-30

-30

Hình 4.1. Mặt cắt ngang đập đắp đập vượt lũ giai đoạn 2

Thời gian thi công mùa kiệt là 6 tháng, từ tháng 12 năm trước đến hết tháng 5 năm sau,

thời gian thi công mùa lũ là 6 tháng, từ tháng 7 đến hết tháng 11.

Đơn giá bê tông cốt thép M200 tạm tính là 0,8 triệu/m3 bê tông gia cố.

4.2.2 Tính cường độ thi công và chi phí gia cố

Cường độ thi công giữa các giai đoạn và chi phí gia cố của các phương án được tính

toán theo các công thức từ (4-3) đến (4-15). Cường độ và chi phí gia cố được tính toán

tự động bằng chương trình tính do tác giả lập. Người sử dụng có thể thay đổi thông số

đầu vào để tính toán cho các công trình khác nhau và các phương án khác nhau.

4.2.2.1 Tính cường độ thi công

Tính toán khối lượng thi công của giai đoạn 1 (trước khi xả lũ) và giai đoạn 2 (sau khi

xả lũ) được tính toán như Hình 4.2 và Hình 4.3.

Hình 4.2. Mặt cắt ngang đập tính khối lượng giai đoạn 1 và giai đoạn 2

95

Hình 4.3. Mặt cắt dọc đập tính khối lượng giai đoạn 1 và giai đoạn 2

Khối lượng thi công của giai đoạn 1 (V1) và giai đoạn 2 (V2) được tính theo các công

thức từ (4-3) đến (4-9).

V(cid:2869)(cid:2885) = (cid:3428)B(cid:2888) + (m(cid:2930)(cid:2922) + m(cid:2918)(cid:2922)). (cid:3436)Z(cid:2888) −

(cid:3440)(cid:3432) . (Z(cid:2886) − Z(cid:2885)). [(Z(cid:2887) − Z(cid:2886)). 2. m(cid:2934)(cid:2914)

Z(cid:2885) + Z(cid:2886) 2

(4-3)

+ B]

V(cid:2869)(cid:2886) = 2. (cid:3420)

. [(Z(cid:2887) − Z(cid:2886)). m(cid:2934)(cid:2914). (Z(cid:2887) − Z(cid:2886))]. [(Z(cid:2888) − Z(cid:2887)). (m(cid:2930)(cid:2922) + m(cid:2918)(cid:2922)) + B(cid:2888)]

1 2

(4-4)

+

. [(Z(cid:2887) − Z(cid:2886)). (m(cid:2930)(cid:2922) + m(cid:2918)(cid:2922)). (Z(cid:2887) − Z(cid:2886)). m(cid:2934)(cid:2914). (Z(cid:2887) − Z(cid:2886))](cid:3424)

1 3

− V(cid:2869)(cid:2887)

V(cid:2869)(cid:2887) = 2. (cid:3420)

. [(Z(cid:2887) − Z(cid:2886)(cid:4593)). m(cid:2934)(cid:2914). (Z(cid:2887) − Z(cid:2886)(cid:4593))]. [(Z(cid:2888) − Z(cid:2887)). (m(cid:2930)(cid:2922) + m(cid:2918)(cid:2922)) + B(cid:2888)]

1 2

(4-5)

+

. [(Z(cid:2887) − Z(cid:2886)(cid:4593)). (m(cid:2930)(cid:2922) + m(cid:2918)(cid:2922)). (Z(cid:2887) − Z(cid:2886)(cid:4593)). m(cid:2934)(cid:2914). (Z(cid:2887) − Z(cid:2886)(cid:4593))](cid:3424)

1 3

(4-6)

V(cid:2869) = V(cid:2869)(cid:2885) + V(cid:2869)(cid:2886) − V(cid:2888)(cid:2898)

V(cid:2895)(cid:2904) = [(Z(cid:2887) − Z(cid:2886)). m(cid:2934)(cid:2914) + B]. [(Z(cid:2888) − Z(cid:2887)). (m(cid:2930)(cid:2922) + m(cid:2918)(cid:2922)) + B(cid:2888) − B(cid:2888)(cid:2895)(cid:2904)]. (Z(cid:2887)

(4-7)

− Z(cid:2887)(cid:4593))

(4-8)

V(cid:2888)(cid:2898) =

[(Z(cid:2886) − Z(cid:2887)(cid:2902)). (Z(cid:2886) − Z(cid:2887)(cid:2902)). (m − m(cid:2918)(cid:2922))]. (cid:3428)B + 2.

. (Z(cid:2886) − Z(cid:2887)(cid:2902)). m(cid:2934)(cid:2914)(cid:3432)

1 2

2 3

V(cid:2870) = (cid:3428)B(cid:2888) + (m(cid:2930)(cid:2922) + m(cid:2918)(cid:2922)). (cid:3436)Z(cid:2888) −

(cid:3440)(cid:3432) . (Z(cid:2887) − Z(cid:2886)). [(Z(cid:2887) − Z(cid:2886)). 2. m(cid:2934)(cid:2914)

Z(cid:2886) + Z(cid:2887) 2

(4-9)

+ B] − V(cid:2869)(cid:2886) − V(cid:2895)(cid:2904) + V(cid:2888)(cid:2898)

96

Cường độ thi công của hai giai đoạn tính theo công thức (4-10) và (4-11)

(4-10)

Q(cid:2869) =

𝑉(cid:2869) 𝑇(cid:2869)

(4-11)

Q(cid:2870) =

𝑉(cid:2870) 𝑇(cid:2870)

Trong đó:

T1: thời gian thi công giai đoạn 1 (tháng)

T2: thời gian thi công giai đoạn 2 (tháng)

Khối lượng thi công giữa các giai đoạn tính toán đã được kiểm chứng bằng khối lượng

vẽ cho 1 trường hợp trong AutoCad 3D. Kết quả tính là chính xác.

4.2.2.2 Tính toán chi phí gia cố

(4-12)

L(cid:2869) = [(Z(cid:2888) − Z(cid:2886)). (m(cid:2930)(cid:2922) + m(cid:2918)(cid:2922)) + B(cid:2888) + (Z(cid:2886) − Z(cid:2887)(cid:2902)). m(cid:2918)(cid:2922)] − (Z(cid:2886) − Z(cid:2887)(cid:2902)). m

(4-13)

L(cid:2870) = (Z(cid:2886) − Z(cid:2887)(cid:2902))(cid:3493)1 + m(cid:2870)

(4-14)

(cid:2870) (cid:4679)

V(cid:2886)(cid:2904) = t(cid:2930)(cid:2912). (L(cid:2869) + L(cid:2870)). (cid:4678)B + 2. h. (cid:3495)1 + m(cid:2934)(cid:2914)

(4-15)

CP = V(cid:2886)(cid:2904). DG

Trong đó: DG là đơn giá tính cho 1 m3 bê tông cốt thép gia cố bề mặt.

ttb: chiều dày bê tông trung bình, xác định theo Hình 3.19. Trường hợp Zng = +30,0m

chọn ttb = 0,15m, trường hợp Zng = +40,0m; +50,0m chọn ttb = 0,20m. Kích thước tấm

bê tông cốt thép li x bi = 1x1m.

4.2.3 Kết quả tính toán

Kết quả tính toán thủy lực dẫn dòng kết hợp và điều tiết lũ như Bảng 4.9.

Các phương án ứng với cao trình ngưỡng Zng = +30,0m đều cho kết quả chảy qua đập

đang xây dựng là chảy ngập, tính toán với phương án bề mặt đập xây dựng dở nằm

ngang. Mặt cắt ngang đập xem Phụ lục 6-3.

97

Bảng 4.9. Kết quả tính toán thủy lực dẫn dòng kết hợp đập đang xây dựng (tràn) và đường hầm

Ký

hiệu Zng Btr Ztl H0 đh Htràn Qa Q đh Q tràn Q tổng phươn Chế độ chảy của tràn g án

Chế độ chảy của đường hầm (m) (m) (m) (m) (m) (m3/s) (m3/s) (m3/s) (m3/s)

Chảy TH1-1 30 180 39,90 9,90 Có áp 9,90 96 179 6.385 6.660 ngập

Chảy TH1-2 30 210 39,66 9,66 Có áp 9,66 95 153 6.412 6.660 ngập

Chảy TH1-3 30 240 39,49 9,49 Có áp 9,49 93 135 6.432 6.660 ngập

Không TH2-1 40 180 48,18 18,18 Có áp 8,18 142 557 5.961 6.660 ngập

Không TH2-2 40 210 47,41 17,41 Có áp 7,41 125 533 6.002 6.660 ngập

Không TH2-3 40 240 46,80 16,80 Có áp 6,80 109 514 6.037 6.660 ngập

Không TH3-1 50 180 57,79 27,79 Có áp 7,79 311 800 5.549 6.660 ngập

Không TH3-2 50 210 57,09 27,09 Có áp 7,09 263 783 5.614 6.660 ngập

Các phương án ứng với cao trình ngưỡng Zng = +40,0m và Zng = +50,0m tính toán với

các phương án m = 12, 8, 6. Mặt cắt ngang đập xem từ Phụ lục 6-4 đến Phụ lục 6-9.

Phương án gia cố này chỉ tập trung cho phần đập đang xây dựng để dẫn dòng, không

tính toán đến gia cố đê quai và tiêu năng phía sau đập.

Tính toán khối lượng và cường độ thi công cho các phương án, chi phí vật liệu cho công

tác gia cố bề mặt đập đang xây dựng để xả lũ như Bảng 4.10.

98

Không TH3-3 50 240 56,52 26,52 Có áp 6,52 229 770 5.661 6.660 ngập

Bảng 4.10. Kết quả tính toán cường độ thi công và chi phí gia cố các phương án

Đắp đập GĐ1

Đắp đập GĐ2 (m3) theo mặt cắt chống lũ (*)

Zng (m) B (m) Vmax (m/s) Ký hiệu phương án Hệ số mái dốc nước Thành tiền (tr đồng)

Lưu lượng đơn vị q (m3/s. m) Khối lượng (m3) Khối lượng (m3) Cường độ (m3/ tháng) Cường độ (m3/ tháng)

TH1-1 +30,0 180 35,5 7,1 7.648 1.589.184 264.864 3.424.379 570.730

TH1-2 +30,0 210 30,5 6,7 8.710 1.678.494 279.749 3.720.944 620.157

TH1-3 +30,0 240 26,8 6,4 9.772 1.767.804 294.634 4.017.509 669.585

Nằm ngang Nằm ngang Nằm ngang 12 TH2-1-1 +40,0 180 33,1 14,1 9.495 2.000.322 333.387 2.598.116 433.019

TH2-1-2 +40,0 180 33,1 15,0 9.506 2.108.866 351.478 2.489.572 414.929 8

TH2-1-3 +40,0 180 33,1 15,5 9.518 2.163.138 360.523 2.435.300 405.883 6

TH2-2-1 +40,0 210 12 28,6 13,5 10.813 2.128.002 354.667 2.856.311 476.052

TH2-2-2 +40,0 210 28,6 14,5 10.826 2.251.906 375.318 2.732.407 455.401 8

TH2-2-3 +40,0 210 28,6 15,0 10.839 2.313.858 385.643 2.670.455 445.076 6

TH2-3-1 +40,0 240 12 25,2 13,0 12.132 2.255.682 375.947 3.114.506 519.084

TH2-3-2 +40,0 240 25,2 14,0 12.146 2.394.946 399.158 2.975.242 495.874 8

TH2-3-3 +40,0 240 25,2 14,6 12.161 2.464.578 410.763 2.905.610 484.268 6

TH3-1-1 +50,0 180 12 30,8 14,7 8.991 1.927.632 321.272 2.255.681 375.947

TH3-1-2 +50,0 180 30,8 16,3 9.009 2.241.296 373.549 1.942.017 323.669 8

TH3-1-3 +50,0 180 30,8 17,3 9.028 2.398.128 399.688 1.785.185 297.531 6

TH3-2-1 +50,0 210 12 26,7 14,0 10.239 2.059.662 343.277 2.509.526 418.254

TH3-2-2 +50,0 210 26,7 15,5 10.260 2.413.886 402.314 2.155.302 359.217 8

TH3-2-3 +50,0 210 26,7 16,6 10.281 2.590.998 431.833 1.978.190 329.698 6

TH3-3-1 +50,0 240 12 23,6 13,4 11.488 2.191.692 365.282 2.763.371 460.562

TH3-3-2 +50,0 240 23,6 14,9 11.511 2.586.476 431.079 2.368.587 394.764 8

Ghi chú: (*) Đắp đập chống lũ thượng lưu cao trình +93, hạ lưu +60. Chi tiết mặt cắt

đập chống lũ xem Hình 4.1.

99

TH3-3-3 +50,0 240 23,6 16,0 11.535 2.783.868 463.978 2.171.195 361.866 6

4.2.4 Phân tích lựa chọn thông số dẫn dòng

Từ kết quả ở Bảng 4.10, vẽ được biểu đồ lưu tốc lớn nhất (Hình 4.4) và chi phí vật liệu

gia cố cho các phương án (Hình 4.5), khối lượng thi công giai đoạn 1 và giai đoạn 2

(Hình 4.6), cường độ thi công giai đoạn 1 và giai đoạn 2 (Hình 4.7).

Hình 4.4. Lưu tốc lớn nhất các phương án

Hình 4.5. Chi phí vật liệu gia cố đập cho các phương án

100

Từ Hình 4.4 nhận thấy khi thay đổi cao trình ngưỡng thì lưu tốc lớn nhất Vmax thay đổi

đáng kể. Với Zng = +30,0m, lưu tốc thay đổi 7,1m/s, 6,7m/s, 6,4m/s tương ứng với chiều

rộng tràn nước B = 180m, 210m, 240m. Với Zng = +40,0m, lưu tốc Vmax nằm trong

khoảng 13,0m/s đến 15,5 m/s; với Zng = +50,0m lưu tốc Vmax nằm trong khoảng 13,4m/s

đến 17,3 m/s.

Hình 4.6. Khối lượng thi công giai đoạn 1 và giai đoạn 2 các phương án

Hình 4.7. Cường độ thi công giai đoạn 1 và giai đoạn 2 các phương án

101

Kết quả từ Hình 4.5 cho thấy lựa chọn phương án chiều rộng tràn nước càng lớn thì chi

phí càng cao, ảnh hưởng rõ rệt đến chi phí vật liệu gia cố, hệ số mái dốc của dốc nước

cũng ảnh hưởng đến chi phí vật liệu nhưng không rõ ràng. Cao trình Zng = +50,0m cho

chi phí nhỏ hơn Zng = +40,0m khoảng 0,5 tỷ đối với các phương án có cùng thông số

chiều rộng tràn nước, hệ số mái dốc nước.

Từ Hình 4.6 và Hình 4.7 nhận thấy với 3 phương án cao trình ngưỡng Zng = +30,0m;

+40,0m, +50,0m cho ra tổng khối lượng thi công đập giai đoạn 1 và giai đoạn 2 khác

nhau.

Phương án Zng = +30,0m có cường độ đắp của giai đoạn sau rất cao, xấp xỉ 600.000

m3/tháng, để thi công được với cường độ này cần phải đảm bảo chuẩn bị đầy đủ về

phương tiện vận chuyển, đường thi công, thiết bị san, đầm trên mặt đập.

Phương án Zng = +40,0m cho khối lượng thi công đập của giai đoạn 1 và giai đoạn 2

tương đối đều nhau, cường độ khoảng 350.000 m3/tháng cho giai đoạn 1 và 410.000

m3/tháng cho giai đoạn 2. Với cường độ thi công như này hoàn toàn có thể đáp ứng được

yêu cầu thi công đắp đập vượt lũ.

Phương án Zng = +50,0m có giai đoạn đầu cường độ thi công khá cao, khoảng 400.000

m3/tháng, trong khi giai đoạn sau cường độ thi công lại nhỏ.

Dựa trên cơ sở phân tích lưu tốc lớn nhất, chi phí vật liệu gia cố, cân đối khối lượng thi

công giai đoạn 1 và giai đoạn 2, tác giả lựa chọn phương án TH2-1-3 có các thông số

Zng = +40,0, chiều rộng tràn nước B = 180m, hệ số mái dốc của dốc nước m = 6 để làm

phương án dẫn dòng thi công qua đập đang xây dựng và đường hầm.

4.2.5 Kiểm chứng bằng phương pháp số tính thủy lực

4.2.5.1 Giới thiệu phần mềm Flow3D

Việc thí nghiệm mô hình đối với thủy lực dẫn dòng nói riêng và thủy lực công trình nói

chung trong thực tế rất hạn chế do đòi hỏi chi phí cao và công sức dành cho thí nghiệm

mô hình thủy lực là nhiều.

Gần đây với sự phát triển của các phương pháp số, đặc biệt là sự ra đời của CFD

(Computiational Fluid Dynamic) - phương pháp số được sử dụng kết hợp với công nghệ

102

mô phỏng trên máy tính để giải quyết các bài toán về cơ học và môi trường, đã giúp các

nghiên cứu về dòng chảy qua công trình đạt được kết quả đáng kể.

Flow-3D là phần mềm thương mại mô phỏng dòng chảy, là công cụ hữu hiệu giúp cho

việc mô phỏng dòng chảy qua công trình tháo được chi tiết và chính xác hơn. Phần mềm

được phát triển bởi công ty Flow Science, Mỹ.

4.2.5.2 Mô hình 2 chiều dẫn dòng qua đập đá đổ đang xây dựng

Hình 4.8. Mô hình tính toán dòng chảy trên bề mặt đập đang xây dựng 2 chiều

1. Thượng lưu; 2. Hạ lưu; TT1, TT2, TT3. Vị trí các thủy trực 1, 2, 3

Tính toán cho dòng chảy có chiều rộng B = 1m; Lưu lượng đơn vị q = 33 m3/s.m; Cao

trình ngưỡng Zng = +40,0m; Mực nước hạ lưu Zhl = +39,0m. Điều kiện ban đầu: Mực

nước thượng lưu Ztl = +45,0m;

Hình 4.9. Kết quả tính toán 2 chiều dòng chảy trên bề mặt đập đang xây dựng

103

Hình 4.11. Lưu tốc dòng chảy tại TT1

Hình 4.10. Cao trình mực nước thượng lưu tại TT1

Hình 4.13. Lưu tốc dòng chảy tại TT3

Hình 4.12. Lưu tốc dòng chảy tại TT2

Phạm vi dòng chảy ổn định từ mốc thời gian 112 (s) trở đi (đường A-A). Lưu tốc lớn

nhất tại cuối dốc nước Vmax  15,0m/s. Kết quả tính toán mô hình 2 chiều phù hợp với

kết quả tính toán lý thuyết. Tuy nhiên lưu tốc ở cuối dốc nước có mạch động rất lớn, cần

tăng cường gia cố ở khu vực này.

104

4.2.5.3 Mô hình 3 chiều dẫn dòng qua đập đang xây dựng và đường hầm

Hình 4.14. Mô hình dẫn dòng qua đập đang xây dựng và đường hầm

1. Thượng lưu; 2. Hạ lưu; 3. Đập đá đổ đang xây dựng; 4. Đường hầm; TT4, TT5, TT6, TT7, TT8, TT9. Vị trí các thủy trực 4, 5, 6, 7, 8, 9

Hình 4.15. Điều kiện ban đầu dẫn dòng qua đập đang xây dựng và đường hầm

1. Mực nước thượng lưu; 2. Mực nước hạ lưu; 3. Đập đá đổ đang xây dựng; 4. Đường hầm

105

Tính toán với thông số mô hình: Lưu lượng Q = 6.518 m3/s; Cao trình ngưỡng Zng =

+40,0m; Chiều rộng tràn nước B = 180m; Cao trình cửa vào đường hầm Zcvđh = +30,0m;

Đường kính đường hầm D = 9,0m; Mực nước hạ lưu Zhl = +39,0m; Điều kiện ban đầu

Mực nước thượng lưu Ztl = +45,0m.

Hình 4.16. Kết quả phân bố dòng chảy qua đập đang xây dựng và đường hầm

1. Thượng lưu; 2. Hạ lưu

Hình 4.17. Kết quả phân bố dòng chảy cắt qua tim đường hầm

1. Thượng lưu; 2. Hạ lưu

106

Theo kết quả tính toán bằng phần mềm Flow 3D tính toán cho mô hình 3 chiều, dòng

chảy có sự xáo trộn theo phương ngang ở trên mặt đập đang xây dựng (Hình 4.16), tập

trung hơn ở hai bên dốc nước. Lưu tốc tại vào và cửa ra đường hầm khoảng 15 m/s, cao

hơn so với tính toán lý thuyết (Hình 4.18, Hình 4.19).

Hình 4.18. Lưu tốc dòng chảy tại cửa vào đường hầm

Hình 4.19. Lưu tốc dòng chảy tại cửa ra đường hầm

Lưu tốc dòng chảy tại các thủy trực TT4 đến TT9 như Hình 4.20 đến Hình 4.25

Hình 4.20. Lưu tốc dòng chảy tại TT4

Hình 4.21. Lưu tốc dòng chảy tại TT7

107

Hình 4.22. Lưu tốc dòng chảy tại TT5

Hình 4.23. Lưu tốc dòng chảy tại TT8

Hình 4.24. Lưu tốc dòng chảy tại TT6

Hình 4.25. Lưu tốc dòng chảy tại TT9

Phạm vi dòng chảy ổn định từ mốc thời gian 186 (s) trở đi (đường B-B). Ở khu vực giữa

dốc nước (thủy trực TT4, TT5, TT6), dòng chảy tập trung hơn ở hai bên, làm cho lưu

tốc tại khu vực này tăng lên  15,5 m/s, cao hơn khu vực ở giữa. Kết quả tính toán này

phù hợp với kết quả tính toán lý thuyết.

108

Cuối dốc nước (thủy trực TT7, TT8, TT9) do tác động của mực nước hạ lưu, dòng chảy

có lưu tốc nhỏ hơn giữa dốc nước nhưng mạch động lưu tốc khá lớn, cần chú ý tăng

cường gia cố ở khu vực này.

4.3 Kết luận chương 4

Khi sử dụng công trình chính để dẫn dòng, các công trình ở Việt Nam đều sử dụng tần

suất thiết kế dẫn dòng lớn hơn tiêu chuẩn của Nga. Tiêu chuẩn của Nga là an toàn hơn

so với Việt Nam và Trung Quốc.

Khi công trình chính tham gia dẫn dòng (chắn nước) ở giai đoạn sau, các công trình lớn

ở Việt Nam đã có sự chủ động trong việc điều chỉnh tần suất để đảm bảo an toàn cho

công trình trong quá trình thi công. Các tần suất này đã phù hợp với tiêu chuẩn của

Trung Quốc, Nga và Việt Nam.

Lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng của các giai đoạn cần phải dựa vào tầm quan trọng

của công trình chính, thời gian sử dụng công trình tháo để dẫn dòng, chiều cao và loại

hình công trình chắn nước công trình tháo nước, dung tích hồ chứa tương ứng với chiều

cao công trình chắn nước nhằm bảo đảm an toàn thi công và ít thiệt hại hạ du nếu sự cố

vỡ đập trong quá trình thi công.

Các giai đoạn dẫn dòng khác nhau cần phải chọn tần suất thiết kế dẫn dòng tương ứng

để giảm chi phí cho công trình dẫn dòng và an toàn trong thi công. Kết quả nghiên cứu

đã làm rõ một số điểm cần chú ý về lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng và đề xuất bổ

sung, điều chỉnh QCVN 04-05:2012/BNN&PTNT như mục 4.1.4 .

Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào công trình Cửa Đạt, dựa trên phân tích về lưu tốc lớn

nhất, chi phí dành cho gia cố bề mặt đập, cân đối khối lượng thi công giai đoạn trước

mùa lũ và sau mùa lũ, tác giả đề xuất lựa chọn phương án thông số đập đang xây dựng

để dẫn dòng: Zng = +40,0m, B = 180m, m = 6. Kết quả tính toán thủy lực cho phương

án này được kiểm chứng bằng phần mềm Flow3D, kết quả tính toán là phù hợp với

chương trình tính toán của luận án.

Đối với công trình lớn và quan trọng, việc sử dụng đập đang xây dựng để dẫn dòng thi

công vào mùa lũ cần phải được tính toán kỹ lưỡng và tiến hành thí nghiệm mô hình để

xác định chế độ chảy, phân bố lưu tốc, mạch động để có biện pháp gia cố thích hợp.

109

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết quả đạt được của luận án

Luận án đã tổng quan được các vấn đề về lựa chọn quy mô của công trình dẫn dòng

cũng như những thành tựu của công tác dẫn dòng thi công trong xây dựng công trình

thủy lợi, thủy điện trên thế giới và Việt Nam.

Luận án trình bày cơ sở lý thuyết cơ bản trong việc lựa chọn thông số thiết kế các công

trình dẫn dòng thi công và các phương pháp tính toán thủy lực dẫn dòng phục vụ cho

lựa chọn các thông số đó.

Việc chọn tần suất thiết kế dẫn dòng qua các giai đoạn nên chọn phụ thuộc vào tầm quan

trọng của công trình chính, thời gian sử dụng công trình tháo vào dẫn dòng, chiều cao

công trình chắn nước và dung tích hồ chứa tương ứng chiều cao đó nhằm bảo đảm an

toàn thi công và ít thiệt hại hạ du nếu sự cố vỡ đập đang xây dựng. Đề xuất sửa đổi tần

suất thiết kế dẫn dòng trong QCVN 04-05:2012/BNN&PTNT đối với trường hợp xả lũ

thi công qua thân đập đá đắp đang xây dựng.

Trong điều kiện khí hậu Việt Nam, cần lựa chọn thời đoạn dẫn dòng theo từng vùng

miền khác nhau, nên phân chia thành mùa kiệt và mùa lũ, đặc biệt chú ý xử lý chống lũ

tiểu mãn vào cuối mùa kiệt.

Luận án đã xây dựng được sơ đồ khối và chương trình tính toán thủy lực dẫn dòng cho

các dạng công trình tháo nước khác nhau. Chương trình tính toán đã được kiểm chứng

thông qua kết quả thí nghiệm mô hình và số liệu thực đo của công trình thủy điện Lai

Châu. Chương trình tính toán có độ tin cậy cao, có thể sử dụng phục vụ tính toán thủy

lực dẫn dòng thi công.

Các nhân tố chính ảnh hưởng đến việc lựa chọn quy mô công trình dẫn dòng qua đập đá

đổ, đá đắp đang xây dựng gồm lưu lượng đơn vị, chiều dài dốc nước, hệ số mái dốc của

dốc nước, chênh lệch độ cao cuối dốc nước so với mực nước hạ lưu. Đề xuất lựa chọn

lưu lượng đơn vị trong khoảng (20 - 35) m3/s.m giúp giảm nhỏ chiều rộng đập dùng để

dẫn dòng. Cần hạn chế tăng cao chênh lệch độ cao cuối dốc nước so với mực nước hạ

lưu, thậm chí bố trí cửa ra của dốc nước thấp hơn mực nước hạ lưu để thuận lợi cho nối

tiếp và tiêu năng.

110

Người thiết kế có thể đưa ra nhiều phương án công trình khác nhau để dẫn dòng qua đập

đá đổ đang xây dựng, từ đó xác định lưu tốc lớn nhất và hình thức gia cố. Phân tích trên

cơ sở lưu tốc lớn nhất, chi phí cho công tác gia cố, khối lượng đắp đập giai đoạn mùa

kiệt trước mùa lũ và giai đoạn mùa kiệt năm sau để lựa chọn phương án tối ưu nhất.

Đối với công trình Cửa Đạt, tác giả đề xuất lựa chọn phương án thông số đập đang xây

dựng để dẫn dòng: Zng = +40,0m, B = 180m, m = 6. Kết quả tính toán thủy lực cho

phương án này được kiểm chứng bằng phần mềm Flow3D, kết quả tính toán là phù hợp

với chương trình tính toán của luận án.

2. Những đóng góp mới của luận án

1) Đề xuất luận cứ khoa học để xác định lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công ứng với

tần suất và thời đoạn dẫn dòng là hợp lý;

2) Xây dựng quan hệ giữa hình dạng, kích thước của công trình đập đá đổ, đá đắp với

chế độ thủy lực khi cho nước tràn qua;

3) Xây dựng chương trình tính toán lựa chọn quy mô công trình dẫn dòng thi công khi

dẫn dòng đồng thời qua nhiều công trình dẫn dòng.

3. Những tồn tại và kiến nghị

3.1. Tồn tại

Chương trình tính toán phù hợp với sơ đồ tính chưa kể đến tổn thất thủy lực của kênh

dẫn vào, tác động qua lại ở cửa cống và đập đang xây dựng khi dẫn dòng. Ứng dụng

chương trình để xác định các thông số về mực nước và lưu lượng, xác định quy mô của

công trình dẫn dòng. Sau đó cần tính toán chi tiết cho một vài trường hợp có kể đến kênh

dẫn vào, kênh dẫn ra để hiệu chỉnh thông số công trình trước khi thí nghiệm mô hình.

Luận án không đề cập đến vấn đề tiêu năng ở hạ lưu công trình dẫn dòng. Khi áp dụng

vào thực tế, cần tính toán tiêu năng cho phương án chọn để có được phương án dẫn dòng

hoàn chỉnh.

111

3.2. Kiến nghị

Kết quả tính toán của luận án nhằm xác định nhanh quy mô của công trình dẫn dòng khi

đưa ra các phương án và so sánh ưu nhược điểm của các phương án. Sau khi lựa chọn

được quy mô công trình, cần tính toán chi tiết và đề xuất biện pháp gia cố bề mặt đập

phục vụ công tác dẫn dòng qua đập đang xây dựng.

Hướng nghiên cứu tiếp theo của luận án là xem xét bài toán không gian của các công

trình dẫn dòng, ảnh hưởng qua lại khi các công trình dẫn dòng cùng làm việc đồng thời,

diễn biến mạch động lưu tốc và áp suất trên dốc nước.

112

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

1. Mai Lâm Tuấn, "Lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công khi công trình chính

tham gia dẫn dòng", Tạp chí Khoa học kỹ thuật thủy lợi và môi trường, no. 60, pp. 89-

93, 2018.

2. Mai Lâm Tuấn, "Xác định quan hệ mực nước và lưu lượng khi dẫn dòng thi công qua

đập xây dựng dở và cống", Tạp chí Khoa học kỹ thuật thủy lợi và môi trường, no. 60,

pp. 83-88, 2018.

3. Mai Lâm Tuấn, "Dẫn dòng thi công qua đập xây dựng dở khi xây dựng công trình

thủy lợi - thủy điện", Hội nghị khoa học Thủy lợi toàn quốc, pp. 7-9, 2017.

4. Mai Lâm Tuấn, Lê Văn Hùng, "Dẫn dòng thi công Công trình Cửa Đạt 2005-2009 và

sự cố vỡ đập 04-10-2007", Tạp chí Khoa học kỹ thuật thủy lợi và môi trường, no. 48,

pp. 77-84, 2015.

113

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Bộ môn Thi Công, Thi công công trình thủy lợi tập 1, Hà Nội: NXB Xây dựng,

2004.

[2] State Engineer, "Report on the failure of the Mammoth Dam," Utah, 1917.

[3] Haberler, "Cover Kozan Dam Explosion," 2012.

[4] Hoàng Xuân Hồng và nnk, Thiết kế và thi công đập Cửa Đạt, Hà Nội: NXB Dân

trí, 2015.

[5] Vũ Trọng Hồng, Lê Đăng Nhàn, Tống Văn Hăng, Các sơ đồ dẫn dòng thi công và

nội dung tính toán, Hà Nội: Trường Đại học Thủy Lợi, 1975.

[6] Nguyễn Đức Khoan, Dẫn dòng thi công công trình thủy lợi thủy điện - Tài liệu

dịch, Hà Nội: NXB Xây dựng, 2009.

[7] Vũ Trọng Hồng, Công tác dẫn dòng thi công khi xây dựng các công trình thủy lợi,

Hà Nội: Trường Đại học Thủy Lợi, 1974.

[8] Vũ Trọng Hồng, Thủy lực trong xây dựng công trình thủy lợi, Hà Nội: Trường Đại

học Thủy Lợi, 1975.

[9] JIA Jinsheng, "Dam statistics, Progresses and concerned issues," Chinese National

Committee on Large Dams, 2006.

[10] Ljubomir Tanchev, Dams and Appurtenant Hydraulic Structures, CRC Press,

2014.

[11] 王柏乐, 中国当代土石坝工程 - 面板堆石坝, 水利水电出版社, 2004.

[12] 潘家铮 何璟 , 中国大坝 50 年, 中国水利水电出版社, 2000.

[13] QCVN 04-05:2012, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia - Công trình thủy lợi - các quy

định Chủ yếu về thiết kế, Hà Nội: BNN&PTNT, 2012.

[14] TCVN 9160-2012: Công trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế dẫn dòng trong xây dựng,

2012.

[15] Karen Fisher, David Ramsbottom, River Diversions: A Design Guide, London:

Thomas Telford, 2001.

114

[16] Гидравлические расчеты водосбросных гидротехнических сооружений,

Москва: Энергоатомиздат, 1988.

[17] Công ty Cổ phần tư vấn xây dựng điện 1, Tài liệu thiết kế công trình thủy điện Lai

Châu, Hà Nội, 2010.

[18] Công ty Cổ phần tư vấn xây dựng điện 1, Tài liệu thiết kế công trình thủy điện Sơn

La, Hà Nội, 2005.

[19] Công ty Cổ phần tư vấn xây dựng điện 1, Tài liệu thiết kế công trình thủy điện

Tuyên Quang, Hà Nội, 2002.

[20] Công ty tư vấn Sông Đà, Hồ sơ bản vẽ thiết kế thi công nút cống dẫn dòng - Công

trình thuỷ điện Bình Điền, Hà Nội, 2009.

[21] Nguyễn Danh Oanh, Nghiên cứu lựa chọn hợp lý chế độ thuỷ lực ở cửa vào tuy

nen dẫn dòng thi công trong xây dựng công trình thuỷ lợi và thuỷ điện, Hà Nội:

Luận án tiến sĩ - Trường Đại học Thủy Lợi, 2003.

[22] Phan Đình Đại, Thi công đập thủy điện Hòa Bình, Hà Nội: NXB Xây dựng, 1992.

[23] Henry Olivier, "Through and Overflow Rockfill Dams," in Proceedings of the

Institution of Civil Engineers; Volume 36 Issue 3, 1967.

[24] Ву Чонг Хонг, Исследование Условий Пропуска Сгроимьшх Раcодов Через

Недостроенные Каменно-Набросные Длотины, Mockba, 1972.

[25] Trần Quốc Thưởng, Nghiên cứu các giải pháp xả lũ thi công qua đập đang thi công,

phục vụ cho xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện, Hà Nội: Đề tài NCKH cấp

nhà nước, 2016.

[26] Moixeev, Каменно-Землярные И Каменнонабросные Плотины, Основы

Проектирования И Строительства, Москва: Энергия, 1970.

[27] Phan Đình Đại, Xây dựng đập đá đổ đầm nén bản mặt bê tông Tuyên Quang, Hà

Nội: NXB Xây dựng, 2011.

[28] Mai Lâm Tuấn, Lê Văn Hùng, "Dẫn dòng thi công Công trình Cửa Đạt 2005-2009

và sự cố vỡ đập 04-10-2007," Tạp chí Khoa học kỹ thuật thủy lợi và môi trường,

no. 48, pp. 77-84, 2015.

115

[29] Динамический расчет специальных инженерных сооружений и конструкций

- Справочник проектировщика, Москва: Стройиздат, 1986.

[30] Dương Đức Tiến, "Nghiên cứu thực nghiệm dẫn dòng qua đập bê tông đang thi

công Công trình thủy điện Sê San 4," Tạp chí Khoa học kỹ thuật thủy lợi và môi

trường, vol. Số 41, pp. 128-133, 06/2013.

[31] Nguyễn Hữu Huế, "Dẫn dòng thi công về mùa lũ trong xây dựng các công trình

thủy lợi, thủy điện," Tạp chí Khoa học kỹ thuật thủy lợi và môi trường, no. 30, pp.

40-46, 2010.

[32] Hoàng Văn Tần, Nghiên cứu chế độ thủy lực thượng lưu công trình tháo lũ kết

hợp, Hà Nội: Luận án tiến sĩ - Đại học Xây dựng, 1999.

[33] Lê Bá Sơn, Nghiên cứu chế độ thủy lực hạ lưu công trình xả kết hợp, Hà Nội: Luận

án tiến sĩ khoa học kỹ thuật - Đại học Xây dựng, 1994.

[34] Giang Thư, Tô Vĩnh Cường, "Xả lũ thi công qua công trình xây dựng dở dang

trong xây dựng các công trình thủy lợi, thủy điện," Tạp chí Khoa học và Công

nghệ Thủy lợi, no. 4, 2011.

[35] Vũ Thanh Te, Nguyễn Quốc Toàn, "Một số kết quả nghiên cứu các chỉ tiêu ban

đầu của bê tông đầm lăn," Tuyển tập hội nghị khoa học thường niên, 2014.

[36] Lê Văn Hùng, Dẫn dòng thi công và tiêu nước hố móng, Bộ môn Công nghệ và

Quản lý xây dựng, Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội: NXB Bách Khoa, 2017.

[37] Trần Thanh Xuân, Đặc điểm thủy văn và nguồn nước sông Việt Nam, Hà Nội:

NXB Nông Nghiệp, 2007.

[38] Nguyễn Cảnh Cầm và nnk, Giáo trình thủy lực tập 1, Hà Nội: NXB Đại học và

Trung học chuyên nghiệp Hà Nội, 1987.

[39] Kixêliev, Sổ tay tính toán thủy lực (Nguyễn Tài và Lưu Công Đào dịch), 1984.

[40] Nguyễn Văn Cung, Lê Hòa Xướng, Sổ tay kỹ thuật thủy lợi tập 4, Hà Nội: NXB

Nông nghiệp Hà Nội, 1986.

[41] Lê Văn Hùng, Sổ tay thiết kế công trình tháo nước của hồ chứa loại vừa và nhỏ,

Hà Nội: NXB Xây dựng, 2008.

116

[42] Bộ môn Thủy văn công trình, Giáo trình Thủy văn công trình, Hà Nội: NXB Khoa

học tự nhiên và công nghệ, 2008.

[43] 原水利电力部成都勘测设计院, SDJ 338-89《水利水电工程施工组织 设计规

范》, 中华人民共和国能源部, 水利部, 1990.

[44] Снип 2.06.01-86, Основные положения проектирования, Национальный

комитет по стандартизации Советского Союза, 1988.

[45] Mai Lâm Tuấn, "Dẫn dòng thi công qua đập xây dựng dở khi xây dựng công trình

thủy lợi - thủy điện," Hội nghị khoa học thủy lợi toàn quốc, pp. 7-9, 2017.

[46] Viện năng lượng, Báo cáo kết quả thí nghiệm mô hình dẫn dòng thi công Công

trình thủy điện Lai Châu, Hà Nội, 2010.

117

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC 1. PHƯƠNG ÁN DẪN DÒNG THI CÔNG Ở MỘT SỐ ĐẬP TRÊN THẾ

GIỚI VÀ VIỆT NAM

PHỤ LỤC 2. TẦN SUẤT THIẾT KẾ VÀ LƯU LƯỢNG THIẾT KẾ DẪN DÒNG THI

CÔNG

PHỤ LỤC 3. TÍNH TOÁN THỦY LỰC DẪN DÒNG THI CÔNG THỦY ĐIỆN LAI

CHÂU

PHỤ LỤC 4. CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN THỦY LỰC DẪN DÒNG THI CÔNG

PHỤ LỤC 5. ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ CÔNG TRÌNH ĐẾN LƯU TỐC LỚN

NHẤT KHI DẪN DÒNG QUA ĐẬP ĐÁ ĐỔ ĐANG XÂY DỰNG

PHỤ LỤC 6. LỰA CHỌN QUY MÔ CÔNG TRÌNH DẪN DÒNG QUA ĐẬP ĐANG

XÂY DỰNG CHO CÔNG TRÌNH CỬA ĐẠT

PHỤ LỤC 1. PHƯƠNG ÁN DẪN DÒNG THI CÔNG Ở MỘT SỐ ĐẬP

TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

Phụ lục 1-1: Một số đập cao điển hình trên thế giới

STT Tên đập Loại đập Tên nước Sông Chiều cao (m) Năm xây dựng

Đập vòm bê 1 Kim Bình - I 305 Trung Quốc Á Long 2005-2012 tông

2 Nurek 300,0 m Đập đất đá Tát-gi-kis-tan Vakhsh 1961-1980

3 Tiểu Loan 292,0 m Đập vòm bê Trung Quốc Lan Thương 2002-2010 tông

4 Xiluodu 285,5 m Đập vòm bê Jinsha Jiang 2005-2014 Trung Quốc tông

Đập bê tông 5 Grande Dixence 285,0 m Thụy sĩ Dixence 1950-1964 trọng lực

6 Inguri 271,5 m Đập vòm bê Georgia Inguri 1961-1987 tông

7 Vajont 261,6 m Đập vòm bê Italy Vajont 1957-1960 tông

Manuel Moreno 8 261,0 m Đập đất đá Mexico Grijalva 1974-1980 Torres

9 Nọa Trát Độ 261,0 m Đập đất đá Trung Quốc Lan Thương 2004-2012

PL-2

Hoàn thành 10 Tehri 260.5 m Đập đất đá Ấn Độ Bhagirathi 2006

Phụ lục 1-2: Phương pháp dẫn dòng một số công trình trên thế giới

Lưu lượng Ngày bắt Quốc khi dẫn Công trình Trên sông Phương pháp dẫn dòng đầu dẫn gia dòng dòng (m3/s)

Xả qua lỗ xả đáy của đập Sviaskaia Svia Nga 6/1933 850 tràn

Xả qua 3 lỗ xả đáy của đập Vưbinskaia Vonga Nga 6/1940 500 tràn

Pharơkhátskaia Aradaria Nga 1/1944 350 Xả qua đỉnh đập tràn

Kaklopskaia Đơniốp Nga 8/1955 1.600 Xả qua đỉnh đập tràn

Xả qua các khoang chưa

Kairaskuraskaia Xưađaria Nga 4/1956 610 xây dựng xong của nhà

máy thủy điện

Xả qua các khoang chưa

Lairokutskaia Angara Nga 6/1956 1.830 xây dựng xong của nhà

máy thủy điện

Nôvôsibierskaia Obi Nga 10/1956 1.500 Xả qua đỉnh đập tràn

Xả qua lỗ xả đáy của đập Gratskaia Angara Nga 6/1959 3.200 tràn

Kratsaiaskaia Enixay Nga 3/1963 540 Xả qua đỉnh đập tràn

Xả qua 4 lỗ xả của nhà

Bonnhevin Columbia Mỹ 7/1936 2.200 máy và đỉnh đập tràn thời

kỳ đầu

Xả qua đập tràn bê tông David Colorado Mỹ 6/1948 510 chưa xây dựng xong

Xả qua đập tràn bê tông Mc Neri Columbia Mỹ 12/1950 3.920 chưa xây dựng xong

PL-3

Onbennhizone Pangomay Mỹ 3/1954 270 Xả qua đỉnh đập tràn

Lưu lượng Ngày bắt Quốc khi dẫn Công trình Trên sông Phương pháp dẫn dòng đầu dẫn gia dòng dòng (m3/s)

Xả qua 6 tổ máy chưa xây

Dabet Columbia Mỹ 10/1956 3.090 dựng xong của nhà máy

thủy điện

Xả qua các khoang chưa

Sông Sen Rôna Pháp 12/1948 1.200 xây dựng xong của nhà

máy thủy điện

PL-4

Xả qua 6 đường hầm dẫn Ai Atxuan Nin 5/1964 800 dòng và nhà máy thủy điện Cập chưa xây dựng xong

Phụ lục 1-3: Phương án dẫn dòng một số đập lớn ở Brazil

Chiều Thời gian Dẫn dòng thi công STT Tên đập Loại đập Trên sông cao xây dựng giai đoạn 2

1 Emborcacao 158 Paranaiba 1977- 1982 Đập đá đổ, lõi sét nghiêng

2 Foz do Areia 160 Iguacu 1975- 1980

Đập đá đổ bản mặt bê tông

3 Ilha Solteira 71 Parana 1969- 1974

Đập đất đá đổ và bê tông trọng lực

4 Itaipu 196 Parana Đập trọng lực rỗng 1975- 1984

5 Itumbiara 110 Paranaiba Đập đá đổ lõi đất 1974- 1980

6 Novaponte 142 Araguari Đập đất và đá đổ 1987- 1994

7 Salto Caxias 67 Iguacu 1995- 1998 Đập bê tông trọng lực

8 80 Iguacu Salto Santiago Đập đá đổ lõi đất 1976- 1980

9 Sao Simao 127 Paranaiba 1973- 1979

PL-5

Đập bê tông/Đất đổ và đá đổ 2 đường hầm hình móng ngựa, đường kính 14m Qxả = 5.000 m3/s 4 đường hầm hình món ngựa, đường kính mỗi hầm 12m. Qxả = 7.700 m3/s Các cửa của cống lấy nước và 16 tổ máy của nhà máy thủy điện Qxả = 23.000 m3/s Đào kênh dẫn dòng và xây dựng công trình kiểm soát dẫn dòng bằng đập trọng lực Qxả = 35.000 m3/s 8 hành lang xả đáy cao 7,7m, rộng 5,0m Qxả = 13.000 m3/s 2 đường hầm trong đá, đường kính 9,7m và 8,1m Qxả = 2.790 m3/s Dẫn qua 15 hành lang xả đáy 4,35x10,0m Qxả = 2.000 m3/s 4 đường hầm hình móng ngựa không lát đường kính 13,4m, dài 220m Qxả = 12.000 m3/s Kênh dẫn đào trong đá tới 8 hành lang xả đáy 13,4x4,9m Qxả = 14.000 m3/s

Chiều Thời gian Dẫn dòng thi công STT Tên đập Loại đập Trên sông cao xây dựng giai đoạn 2

10 Segredo 145 Iguacu 1987- 1992

Đập đá đổ bản mặt bê tông Dẫn dòng 1 giai đoạn qua 3 đường hầm đường kính 13,5m Qxả = 5.800 m3/s

11 154 Tocantins 1987- 1995 Serra Da Mesa 2 đường hầm rộng 12m, cao 18m Qxả = 6.350 m3/s Đập đá đổ lõi không thấm

12 Tucurui 95 Tocantins 1975- 1984 Đập đất đá đổ

Dẫn dòng qua 40 hành lang xả đáy 6,5x13m Qxả = 68.000 m3/s

13 Xingo 151 Sao Francisco 1987- 1994 4 đường hầm đường kính 16m

14 Ita 125 Uruguai 1995- 2000

Đập đá đổ bản mặt bê tông Đập đá đổ bản mặt bê tông

15 Itapebi 106 Jequitinhonha 1999- 2003

Đập đá đổ bản mặt bê tông

16 Machadinho 126 Pelotas 1998- 2002

PL-6

Đập đá đổ bản mặt bê tông 5 đường hầm móng ngựa không lát Qxả = 39.000 m3/s 3 đường hầm móng ngựa không lát kích thước 16x14m Qxả = 9.300 m3/s 4 đường hầm hình chữ nhật có vòm rộng 14m, cao 16m Qxả = 14.100 m3/s

Phụ lục 1-4: Thiết kế đường hầm của một số công trình

Lưu Kích thước mặt cắt Số Chiều dài Hình dạng lượng thứ Quốc gia Tên công trình đường Kích thước Diện tích mặt cắt thiết kế tự hầm (m) (m) (m2) (m3/s)

Móng 1 Trung Quốc Quan Ninh 502,1 8x8 50,3 350 ngựa

Thượng Do 2 Trung Quốc 209,5 Hình tròn D=7 38,5 300 Giang

3 Trung Quốc Mai Sơn Hình tròn D=6 295 28,3 670

4 Trung Quốc Lưu Khê Hà Hình tròn D=6,5 193 33,2 196

5 Trung Quốc Thăng Chung 532,5 Cổng vòm 5,5x10,5 55 199

6 Trung Quốc Giá Khê 436 Cổng vòm 13,6x12,0 164 850

7 Trung Quốc Kiến Khê 488,7 Cổng vòm 17x17 254 4.810

8 Trung Quốc Ô Giang Độ Cổng vòm 10x10 501 86 1.320

9 Trung Quốc Lưu Gia Hiệp Cổng vòm 13x13,5 683 174 1.610

10 Trung Quốc Bích Khẩu Cổng vòm 13x11,5 613 145 2.840

Long Dương 11 Trung Quốc 661 Cổng vòm 15x18 152÷199 3.340 Hiệp

12 Ấn Độ Si-li-sa-lam 686 Hình tròn D=9,14 65,6 849

Móng 13 Mỹ Devosik 525 12,2x12,2 118 1.930 ngựa

14 Mỹ Paoerth 4.940 Hình tròn D=15,2 118,5 2.500

PL-7

15 Nga Tuakturkul 796 Cổng vòm 11,6x4 150 2.200

Phụ lục 1-5: Kết hợp đường hầm dẫn dòng và đường hầm lâu dài của một số công

trình của Trung Quốc

Đường hầm dẫn dòng

Tình hình sửa đổi

Mực

Loại hình đập

Tên

Thứ

nước

công

tự

hồ

trình

Đập cao (m)

(m)

Chiều dài (m)

Dạng mặt cắt và kích thước (m)

Mục đích xây sửa đổi

Dạng mặt cắt và kích thước (m)

Cao trình đáy (m)

Cao trình cửa vào (m)

Chiều dài đoạn sử dụng (m)

Đập trọng

Lưu

Cổng vòm

Cổng vòm

lực

1.735,0 1.616,0 638

Tháo lũ 1.675,0

336

Gia

1

13 × 13,5

13×13,5

Hiệp

147

Đập đất đá

Cổng vòm

Cổng vòm

Bích

2

704,0

618,5

613

Tháo lũ 647,0

427

13 × 11,5

13 × 11,5

Khẩu

101

Thạch

Đập đất đá

Cổng vòm

Cổng vòm

3

Đầu

798,0

703,0

658

Tháo lũ 735,0

357

7,2 × 8,35

7,2 × 8,35

105

Hà

Đập đất đá

Cổng vòm

Cổng vòm

Lỗ Bố

4

1.130,0 1.052,0 795

Tháo lũ 1.080,0

169

12x15,47

12x15,47

Cách

97

Đá đổ

Đập vòm

Hình tròn

Nam

5

220,0

144,0

689

Tháo lũ 170,0

494

7 x9,6

D = 5,0

Thủy

80,2

Mao

Đập đất

Tháo lũ

Đập vòm

2.215,0

Cổng vòm

6

Gia

2.227,0 2.154,0 590

Tháo

489

7 x10,5

2.170,0

7 x 10,5

80,5

Thôn

nước

Trọng lực

Hướng

Hình tròn

Hình tròn

vòm

7

Hồng

139,1

73,0

314

Tháo lũ

93,0

266

D = 7,0

D = 7,0

Điện

87,5

Đá đổ

Phát

Hồng

Hình tròn

Hình tròn

450

điện

8

1.240,0 1.198,0 180

1.198,0

Cương

D = 5,0

Tháo

D = 5,0

180

52,5

cạn

Đập vòm

Thạch

Hình tròn

Hình tròn

Phát

9

618,0

540,0

306

590,0

280

Môn

D = 6,5

D = 6,5

điện

88

PL-8

Phụ lục 1-6: Phương án dẫn dòng kết hợp của một số công trình ở Việt Nam

Lưu lượng thi công Chênh Q (m3/s) TT Tên công trình Phương án xả lũ thi công lệch Mùa Mùa lũ (lần) kiệt

3,29 405 1 Đa M’Bri Cống DD + tràn đang xây dựng 1.331

10,76 581 2 Sông Tranh 2 Cống DD + tràn đang xây dựng 6.250

Cống DD + tràn đang xây dựng 14,98 333 3 Bản Chát 5.000

(PA hiệu chỉnh) Cống DD + đê quai + đập đá đổ 4 Tuyên Quang 5.036 938 5,37 đang xây dựng

5 Sơn La Cống DD + đập đang xây dựng 15.600 4.690 3,33

Đường hầm + đập đá đổ đang 6 Cửa Đạt 5.050 361 13,99 xây dựng

7 Khe Bố Cống DD + tràn đang xây dựng 4.674 769 6,08

8 Sông Bung 4 Cống DD + tràn đang xây dựng 5.450 558 9,77

Cống DD + đập đang xây dựng 9 Bản Vẽ 3.297 384 8,59

10 ĐakMi2 (PA hiệu chỉnh) Cống DD + tràn đang xây dựng 4.290 621 6,91

11 Sông Bung 4A Cống DD + tràn đang xây dựng 5.256 1.067 4,93

12 Serepok 3 Cống DD + tràn đang xây dựng 3.810 784 4,86

13 A Lưới Cống DD + tràn đang xây dựng 2.473 661 3,74

14 Đồng Nai 4 Cống DD + tràn đang xây dựng 2.670 521 5,12

15 Đaktih Cống DD + tràn đang xây dựng 1.190 200 5,95

16 Sê San 4 Cống DD + tràn đang xây dựng 8.140 1.019 7,99

PL-9

17 Hạ Sê San 2 Cống DD + đập đang xây dựng 18.720 6.298 2,97

PHỤ LỤC 2. TẦN SUẤT THIẾT KẾ VÀ LƯU LƯỢNG THIẾT KẾ DẪN

DÒNG THI CÔNG

Phụ lục 2-1: Phương án dẫn dòng công trình Thủy điện Hòa Bình

Đặc tính thủy văn Thời

TT gian Hình thức dẫn dòng Qtk Qthực tế Mùa P% (năm) (m3/s) (m3/s)

1 1981 Lòng sông tự nhiên Kiệt 10 2.040 Chênh lệch mực nước (m)

Lòng sông thu hẹp Lũ 10 14.690 7.330 3 2 1982 Lòng sông thu hẹp Kiệt 10 2.040 0,8

Ngăn sông Đà 3 1/1983 Kiệt 10 2.040 1.580 2,3 Dẫn dòng qua kênh

Kênh dẫn dòng Lũ 10 14.690 14.200 9,5 5/1983 - 4 12/1985 Kênh dẫn dòng Kiệt 10 2.040 2,3

1/1986 - Ngăn kênh thi công 5 Kiệt 10 1.600 14,2 5/1986 Dẫn dòng qua đường hầm

5/1986 - Dẫn dòng qua 2 đường 6 Lũ 1 18.600 13.600 23,7 11/1986 hầm

6/1987 - Dẫn dòng qua 2 đường hầm Lũ 0,2 23.400 54,6 12/1987 và các cửa xả đáy tràn 7

12/1987 Ngăn đường hầm số 1

5/1988 - Dẫn dòng qua 1 đường hầm 8 Lũ 0,2 23.400 11.000 67,9 9/1988 và các cửa xả đáy tràn

9 0,1

10/1988 - 12/1988

Ngăn đường hầm số 2 và tích nước đến cao trình +82 để chạy máy I Dẫn dòng qua cửa xả đáy 10 0,1 và tổ máy I

12/1988 - 10/1989 Từ Dẫn dòng qua 2 tổ máy và 11 0,1 11/1989 tràn vận hành

Đắp đập đến cao trình

12 6/1990 thiết kế +123, xả lũ qua 0,1

PL-10

đập tràn và các tổ máy

Phụ lục 2-2: Phương án dẫn dòng thi công công trình thủy điện Tuyên Quang

Lưu lượng tính toán Giai Năm Công trình xả đoạn XD Mùa P% Q(m3/s)

Xả qua lòng sông tự nhiên Kiệt 10% 780

Xả qua lòng sông tự nhiên Lũ 10% 4.205

1+2 I Lấp sông, xả nước qua 3 cống dẫn dòng thi công Kiệt 5% 251 nxbxh = 3x6,0x6,5m cao trình +42,0m

Xả nước qua 3 cống dẫn dòng thi công nxbxh = Kiệt 5% 1.042 3x6,0x6,5m cao trình +42,0m. 3

Xả qua đập đang xây dựng cao trình +48,0m, II Lũ 5% 5.036 B= 127,5m

Xả nước qua 3 cống dẫn dòng thi công nxbxh = Kiệt 5% 1.042 3x6,0x6,5m cao trình +42,0m.

4 Xả qua 8 lỗ xả sâu bxh = 4,5x6,0m cao trình

+79,0m và 60m tràn mặt của công trình xả vận Lũ 1% 6.960

hành, cuối lũ tích nước phát điện tổ máy số 1. III

PL-11

Xả nước qua công trình xả vận hành Kiệt 1% 3.888 5 Xả nước qua công trình xả vận hành Lũ 0,1% 11.985

Phụ lục 2-3: Phương án dẫn dòng thi công công trình thủy lợi thủy điện Cửa Đạt

Lưu lượng Cao trình Thời đoạn Tần suất thiết kế dẫn Công trình mực nước thiết kế dẫn Năm dẫn dòng trước đập dòng dòng Dẫn dòng Lấp dòng m3/s

Kiệt 1.250 33,13 5% Thứ nhất

Lũ 5.050 38,38 5% (2005-2006) LSTH Kiệt 1.250 32,97 5% Thứ hai

Lũ 5.050 38,38 5% (2006-2007)

Kiệt Tháng 12 1.250 43,20 TN2 5% Thứ ba

Lũ 5.050 TN2+đập 55,34 5% (2007-2008)

Kiệt 1.250 TN2 43,20 5% Thứ tư

Lũ 7.520 TN2+tràn 90,60 1% (2008-2009)

Kiệt 1.250 TN1 43,20 5% Thứ năm

PL-12

0.1% 13.200 Tràn 119,05 (2009-2010)

Phụ lục 2-4: Phương án dẫn dòng thi công công trình thủy điện Sơn La

Lưu lượng Thời đoạn Cao trình Tần suất thiết kế dẫn Công trình mực nước thiết kế dẫn dẫn dòng Năm dòng trước đập Dẫn dòng Lấp dòng dòng (m3/s) (m)

Kiệt 5.400 10% 119,68 Thứ nhất LSTN (2004) Lũ 12.713 10% 124,7

Kiệt 5.400 10% 120,26 Thứ hai LSTH (2004-2005) Lũ 12.713 10% 126,28

Kiệt 12/2005 6.400 5% 122,52 Thứ ba Cống dẫn

(2005-2006) Lũ 14.642 5% 131,15 dòng

Kiệt 5% 6.400 122,52 Thứ tư nxbxh =

(2006-2007) 2x12x12 + Lũ 5% 14.642 131,15

Kênh Kiệt 6.400 5% 122,52 Thứ năm

B=90m (2007-2008) Lũ 14.642 5% 131,15

Kiệt 1.888 5% Cống 122,8 Thứ sáu Cống + (2008-2009) Lũ 16.044 3% 143,08 Đập XD dở

Kiệt 01/2009 5% 2.568 Cống 125,27 Thứ bảy

(2009-2010) 183,6 Lũ 0,5% 21.947 12 lỗ xả

sâu 190,0 (2010-2011) Kiệt 5% 6.400

PL-13

Tràn vận 215,0 (2011-2013) hành

Phụ lục 2-5: Phương án dẫn dòng thi công công trình thủy điện Lai Châu

Lưu lượng Thời đoạn Cao trình Tần suất thiết kế dẫn Công trình mực nước thiết kế dẫn dẫn dòng Năm dòng trước đập Dẫn dòng Lấp dòng dòng (m3/s) (m)

Kiệt 4.345 208,79 10% Thứ nhất LSTN (2010) Lũ 8.597 214,26 10%

Kiệt 1.837 204,77 10% Thứ hai LSTH (2010-2011) Lũ 8.597 216,60 10%

Kiệt 04/2012 5.026 218,36 3% Thứ ba

(2011-2012) Lũ 10.388 225,53 3% Cống dẫn Kiệt 2.883 216,23 3% Thứ tư dòng + (2012-2013) Lũ 10.388 225,53 3% Kênh Kiệt 2.883 216,23 3% Thứ năm

(2013-2014) Lũ 10.388 225,53 3%

Thứ sáu Kiệt 11/2014 1.837 Cống DD 217,37 10%

(2014-2015) Lũ 13.105 291,92 0,5% 2 lỗ xả sâu

+ Tràn Thứ bảy Kiệt 5.279 282,42 5%

(2015-2016) Lũ 21.719 295,00 0,01% Công trình

Thứ tám Kiệt 21.719 xả vận 295,00 0,01%

PL-14

(2016-2017) hành Lũ 21.719 295,00 0,01%

Phụ lục 2-6: Phương án dẫn dòng thi công công trình thủy lợi thủy điện Tả Trạch

Thời đoạn

Năm Công trình dẫn dòng

Tần suất thiết kế dẫn dòng Lưu lượng thiết kế dẫn dòng (m3/s) Cao trình mực nước thượng lưu (m) Cao trình mực nước hạ lưu (m) Lấp dòng

5% 11,71 10,46 2.813

Thứ nhất 5% 17,13 15,85 7.550

5% 11,71 10,46 2.813

Thứ hai 1% 10.000 21,17 17,06

5% 10,94 3,31 858 Giữa tháng 01

Thứ ba 5% 11,38 9,28 2.813

0,5% 11.200 21,99 17,79 Lòng sông tự nhiên Lòng sông tự nhiên Lòng sông tự nhiên Lòng sông thu hẹp Đường hầm (*) Đường hầm và LSTH Đường hầm và LSTH

5% 858 Đường hầm 10,94 3,31 Dẫn dòng Kiệt (01-08) Lũ (09-12) Kiệt (01-08) Lũ (09-12) Kiệt (01-04) Kiệt (05-08) Lũ (09-12) Kiệt (01-04) Giữa tháng 01

1% 4.270 23,31 8,23 Kiệt (05-08) Thứ tư

1% 10.000 32,10 13,35 Lũ (09-12)

Đường hầm và Tràn đang xây dựng (**) Đường hầm và Tràn đang xây dựng

5% 858 Đường hầm 10,94 3,31

1% 4.270 Lỗ xả sâu 34,10 5,47 Thứ năm

Ghi chú:

(*) Cửa vào 2x3,5x4,5m, cao trình +5,0m; đường hầm đường kính D = 7m, cao trình

+2,0m; xả lưu lượng Q =150,1 m3/s.

(**) Tràn đang xây dựng cao trình ngưỡng +16,0m, Qxả = 2.213,1 m3/s, QTN=391,6 m3/s,

Qtràn = 1.821,5 m3/s.

PL-15

0,5% 11.200 Kiệt (01-04) Kiệt (05-08) Lũ (09-12) Tràn chính và lỗ xả sâu

Phụ lục 2-7: Tần suất dẫn dòng thi công công trình hồ Sách Khê

Mực nước (m) Cao trình Tần Lưu Thời đoạn thân đập suất lượng Ghi chú Thượng (tháng - năm) vượt lũ Hạ lưu (%) (m3/s) lưu (m)

Đê quai chắn nước Tháng 11/1997 - 10 1.100 61,65 49,10 dẫn dòng qua đường tháng 4/1998 hầm dẫn dòng số l

Nước chảy qua đê

quai. Đê quai, đập Tháng 5/1998 - 5 7.790 69,10 55,30 50,0 chính, hầm dẫn dòng tháng 9/1998 cả năm số 1 liên hợp dẫn

dòng vượt lũ

Tháng 5/1999 - 1 Đập chính chắn 4.890 80,80 51,04 82,5 tháng 6/1999 mùa lũ nước. Hầm dẫn dòng

số 1 và số 2 liên hợp Tháng 7/1999 - 1 11.500 101,16 51,93 102,5 dẫn dòng vượt lũ tháng 4/2000 Cả năm

Hầm dẫn dòng số 1

đóng cửa van tích Tháng 5/2000 - 1 16.700 127,65 50,08 129,0 nước. Hầm dẫn dòng tháng 4/2001 Cả năm số 2 khống chế mực

PL-16

nước hồ

Phụ lục 2-8: Tần suất lũ thiết kế các công trình dẫn dòng hồ chứa nước Bạch Khê

V - Dung tích hồ chứa (x 106 m3) Công trình chắn Thời đoạn nước V < 10 10 < V <1000 V > 1000

Hai năm mùa

Đê quai thuợng kiệt (16-10 năm P=10%

lưu trước đến 15-5 Q = 349 m3/s

năm sau)

Mặt cắt chắn P = 2% P = 0,5% nước tạm của Cả năm Q = 2.840 m3/s Q = 13.750 m3/s thân đập

Phụ lục 2-9: Tần suất dẫn dòng thủy điện Thủy Bố Á

P = 2% Thời gian lũ thứ Qvàohồ = 2.840 m3/s nhất Qxả = 1.605 m3/s Đê quai hạ lưu P = 0,5% Thời gian lũ thứ Qvàohồ = 3.750 m3/s hai Qxả = 1.831 m3/s

Lưu lượng STT Năm Mùa Tần suất Ghi chú (m3/s)

Dẫn dòng qua thân 3,3% 11.600 1 2003 Lũ đập đang xây dựng

0,5% 14.900 2 2004 Lũ

3 Lũ 2005-2006 0,33% 15.500

4 2006-2007 Kiệt 5% 6.030

5 2007 Lũ 0,2% 16.500

Phụ lục 2-10: Tần suất và lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công của một số công trình

đập đá đổ bản mặt bê tông của Trung Quốc

PL-17

6 2008 Lũ Tích nước bình thường

Lưu Chiều Công trình Công TT cao đập Mùa Năm Tần suất lượng chắn nước trình (m3/s) (m)

3.370 Kiệt 5% Tam Bản Thứ nhất 12.600 185,5 1 Lũ 1% Khê Thứ hai 0,5% 14.300

Đê quai 10% 1.260 Kiệt

Thứ nhất, Hồng Gia 179,5 Lũ Thân đập 1% 5.210 2 thứ hai Độ

Thứ ba Thân đập 0,2% 6.550

Kiệt Đê quai 10% 318 Điểu Ngư 133 3 Lũ 1998 Thân đập 1.510 2% Oa Lũ 1999 Thân đập 1.690 1%

Lũ 2002 Thân đập 5.780 2% Dẫn Tử 129,5 4 Độ Lũ 2003 Thân đập 6.390 1%

Kiệt Đê quai 10% 190 Đồng 68,25 5 Bách Lũ 2003 Thân đập 256 2%

PL-18

Kiệt Đê quai 46,5 5% Thái An 100,5 6 Lũ Thân đập 58,3 2%

Phụ lục 2-11: Tần suất thiết kế dẫn dòng thi công của một số đập điển hình ở Trung

Quốc

Đê quai thượng lưu

Tần suất

TT

Tên đập

Loại

Năm hoàn thành

Chiều cao (m)

Dung tích hồ (106m3)

Đường hầm dẫn dòng

Chiều cao (m)

Giai đoạn

Năm thứ hai sau khi chăn dòng

1

Guanmenshan

1988

58,5

81

6,5x6,5

7

Không tràn

Năm đầu tiên sau khi chặn dòng Cao 2m (tràn qua)

Kiệt 5% Lũ 2%

2

Chengpin

1989

74,6

52

10x10

10-12

Cao 6m Cao 25

Kiệt 5%

Bê tông vòm (tràn qua) Đất đá (không tràn)

3

20

Xibeikou

1990

95

210

8,8x13,2

Kiệt 5%

>100 Không tràn

Đất đá (không tràn)

23

4

Zhushaqiao

1990

78

278

Kiệt 5%

D5 & D5,2

>300 Không tràn

Đất đá (không tràn)

5

Xiaogangou

1990

55

10,1

4x4

5

Bê tông vòm (tràn qua)

Cao 31,5m tràn qua 20 Cao 61m không tràn 100 Tường không tràn

6

Huashan

1994

80,8

63

4,5x6,5

12,2

Lũ 2%

Không tràn 50

7

20

Wananxi

1995

93,8

228

9,4x11,6

Kiệt 5%

>100 Không tràn 50 Không tràn

Bê tông vòm (tràn qua) Đất đá (không tràn)

8

16

Dongjing

1995

85,5

798

D6

Kiệt 5%

>200 Không tràn

Đất đá (không tràn)

Cao 8m Không tràn 100 Cao 56,7m, không tràn 100

9

Baiyun

1998

120

3.600

7,5x9,2

20,5

Lũ 5%

Cao 3m tràn qua

Đất đá (tràn qua)

16

10

Tianhua

1997

71,8

4.180

2x12x14

Đất đá (tràn qua)

Cao 17m Tràn qua 30

100 Không tràn Cao 300 Không tràn

20

11

Tianshengqiao

178

10.260

2x13,5x1 3,5

Đất đá (tràn qua)

30 Tràn qua

300 Không tràn

Kiệt 5% Lũ 10% Kiệt 5% Lũ 10%

12

Gudongkou

121

138

8x12

38,5

Lũ 10%

Chỉ cao hơn mặt đất

Đất đá (không tràn)

Cao 90m Không tràn

PL-19

Phụ lục 2-12: Phân cấp công trình dẫn dòng theo tiêu chuẩn của Trung Quốc

Quy mô công trình ngăn nước Đối tượng Hạng Hậu quả khi xảy ra sự cố bảo vệ mục Số năm sử dụng Chiều cao Dung tích hồ (106m3)

(1) (2) (3) (4) Cấp

Ngập các thành phố, thị trấn

quan trọng, xí nghiệp hầm mỏ, Công trình đường trục giao thông chính cấp I có III hoặc làm lùi tổng tiến độ thi >3 >50 >100 yêu cầu công hoặc làm chậm thời gian đặc biệt tổ máy số 1, tạo ra thủy tai

nghiêm trọng và tổn thất to lớn

Ngập thành phố thị trấn bình

thường, nhà máy hầm mỏ, ảnh Công trình IV hưởng tổng tiến độ thi công và 1,5-3 15-50 10-100 cấp I, II tổ máy phát điện số 1 dẫn đến

tổn thất kinh tế tương đối lớn

Ngập móng, nhưng ảnh hưởng

Công trình không lớn tới tổng tiến độ thi V <1,5 <15 <10 cấp III, IV công và tổ máy số 1, tổn thất

PL-20

kinh tế nhỏ

Phụ lục 2-13: Phân cấp công trình thủy lợi theo QCVN 04-05:2012/BNN&PTNT

Cấp công trình Loại công trình và Loại Đặc năng lực phục vụ nền I II III IV biệt

1. Diện tích được tưới hoặc diện - > 50 >10  50 >2  10  2 tích tự nhiên khu tiêu, 103 ha

2. Hồ chứa nước có dung tích >200  >20  >1000  3  20 < 3 ứng với MNDBT, 106 m3 1000 200

3. Công trình cấp nguồn nước

chưa xử lý cho các ngành sử > 20 - >10  20 >2  10  2 dụng nước khác có lưu lượng,

m3/s

A > 100 >70  100 >25  70 >10  25  10 4. Đập vật liệu đất, đất - đá có B - > 35  75 >15  35 >8  15  8 chiều cao lớn nhất, m C - - >15  25 >5  15  5

A > 100 >60  100 >25  60 >10  25  10 5. Đập bê tông, bê tông cốt thép

B - các loại và các công trình thủy >25  50 >10  25 >5  10  5

lợi chịu áp khác có chiều cao, m C - - >10  20 >5  10  5

A - >25  40 >15  25 >8  15  8

6. Tường chắn có chiều cao, m B - - >12  20 >5  12  5

CHÚ THÍCH:

1) Đất nền chia thành 3 nhóm điển hình:

- Nhóm A: nền là đá ;

- Nhóm B: nền là đất cát, đất hòn thô, đất sét ở trạng thái cứng và nửa cứng;

- Nhóm C: nền là đất sét bão hòa nước ở trạng thái dẻo;

2) Chiều cao công trình được tính như sau:

- Với đập vật liệu đất, đất – đá: chiều cao tính từ mặt nền thấp nhất sau khi dọn móng (không kể phần chiều cao chân khay)

đến đỉnh đập;

- Với đập bê tông các loại và các công trình xây đúc chịu áp khác: chiều cao tính từ đáy chân khay thấp nhất đến đỉnh công

trình.

PL-21

C - - >10  15 >4  10  4

Phụ lục 2-14: Lưu lượng mùa kiệt của một số công trình khu vực trung du và miền núi

phía Bắc

Tháng Tần Công trình Tỉnh suất X XI XII I II III IV V

5315 2412 1325 915 958 939 4928 Q3% Thủy điện Lai 4443 2019 1117 969 941 976 4157 Q5% Lai Châu Châu 3385 1545 982 941 922 951 3187 Q10%

1061 914 341 306 219 329 717 2158 Q5% Thủy điện Lai

Huội Quảng Châu 841 597 233 198 164 209 539 1644 Q10%

Thủy điện Lai Q10% 102.5 51.24 30.10 18.04 14.23 17.02 35.25 150.8 Nậm Củm 4 Châu

288 134 86.7 57.1 88.5 114 436 255 Q5% Thủy điện Điện

Long Tạo Biên 192 96.2 66.3 48.3 67.1 89.9 314 208 Q10%

419 112 66.6 79.4 232 233 649 667 Q5% Thủy điện Hà

Nho Quế 1 Giang 487 289 82 51.4 58.5 144 159 502 Q10%

623,7 166,8 82,1 171,8 237,3 301,1 942,0 Q5% Thủy điện Lào Cai Bắc Hà 441,6 135,2 70,4 125,9 170,2 226,0 691,7 Q10%

PL-22

Đầm Hà Quảng 362 9,30 2,59 13,0 2,48 8,65 38,7 259 Q10% Động Ninh

Phụ lục 2-15: Lưu lượng mùa kiệt của một số công trình khu vực Bắc Trung Bộ

Tháng

Tần

Công trình

Tỉnh

suất

XI XII

I

II

III

IV

V

VI VII VIII

Hồ chứa nước

Thanh

Q5%

1680 211

110 87.4 196

377 1200 1210

Cửa Đạt

Hóa

Q5% 712.8 269.0 238.0 225.7 255.0 298.1 595.3

Thủy điện Hồi

Thanh

Xuân

Hóa

Q10% 569.0 230.6 198.4 187.2 211.4 247.1 489.6

Q5%

142

114

114

216

192

677

Hồ chứa nước

Nghệ

Bản Mồng

An

Q10%

121

97

97

144

161

534

Q5%

262 83,2 64,4 78,9 218

297 1137 987

Hồ chứa nước

Hà

Ngàn Trươi

Tĩnh

Q10%

203 71,0 49,4 62,3 140

218 532

572

Q5%

14,4 10,8 43,9 60,8 156,9 51,8 106,4

Thủy điện

Hà

Hương Sơn

Tĩnh

Q10%

11,64 8,71 32,3 38,69 102,8 35,03 70,72

Q3%

110

64

104

239

893 922

691 740

Thừa

Thủy điện

Thiên

Q5%

98

57

87

204

763 785

588 630

Bình Điền

- Huế

Q10%

82

46

66

156

585 569

426 479

Thừa

Q5%

1680 175

155

769

476 1870 2100 1510 2050

Hồ chứa nước

Thiên

Tả Trạch

Q10%

1220 144

110

458

338 1290 1450 962 1340

- Huế

PL-23

Phụ lục 2-16: Lưu lượng mùa kiệt của một số công trình khu vực Nam Trung Bộ

Tháng Công trình Tỉnh Tần suất I II III IV V VI VII VIII

Thủy điện Quảng Q10% 208 86 84,3 73 218 160 80,5 139 Đăk Di4 Nam

Phụ lục 2-17: Lưu lượng mùa kiệt của một số công trình khu vực Tây Nguyên

Tháng

Tần

Công trình

Tỉnh

suất

XII

I

II

III

IV

V

VI

VII

Thủy điện Ayun

Gia

31.2

14.0

16.1

26.6

153.7 160.4 97.5

Q10%

Thượng 1A

Lai

14.52 12.43 10.43

83.6

168.3 218.9

Q5%

Hồ chứa nước

Đăk

Krông Buk Hạ

Lăk

12.87

9.56

8.29

57.09 129.8 151.8

Q10%

361

115

67

61

139

284

672

Q5%

Thủy điện Đồng

Lâm

Nai 2

Đồng

95

56

51

105

228

554

Q10% 286

PL-24

Hồ chứa Ninh Q10% 2.14 0.95 1.52 0.76 37.1 23.5 nước Bà Thuận Râu

PHỤ LỤC 3. TÍNH TOÁN THỦY LỰC DẪN DÒNG THI CÔNG THỦY

ĐIỆN LAI CHÂU

Phụ lục 3-1: Số liệu tính toán thủy lực qua cống

dd

5.000 m3/s Lưu lượng thiết kế dẫn dòng Qtk

Chiều rộng cống 18 m Bc

Chiều cao cống 16 m Hc

Độ dốc cống 0 ic

0,014 Độ nhám cống nc

Chiều dài cống 335 m Lc

c Zcv

Cao trình cửa vào 199 m

Hệ số kiểm tra (1,2-1,4)Hc HS 1,25

Hệ số lưu lượng chảy ngập 0,9 n

Hệ số lưu lượng chảy không áp 0,35 mc

Phụ lục 3-2: Kết quả tính toán thủy lực qua cống

Hệ số lưu lượng chảy có áp 0,8 c

TT Qi Zhl hn H0 Ztl Chế độ chảy

(m3/s) (m) (m) (m) (m)

1 500 200,18 1,18 Không áp 6,85 205,85

2 1.000 202,11 3,11 Không áp 10,87 209,87

3 1.500 203,53 4,53 Không áp 14,24 213,24

4 2.000 204,70 5,70 Không áp 17,25 216,25

5 2.500 205,78 6,78 Chuyển tiếp 20,02 219,02

6 3.000 206,66 7,66 Chuyển tiếp 22,38 221,38

7 3.500 207,53 8,53 Chuyển tiếp 24,75 223,75

8 4.000 208,34 9,34 Chuyển tiếp 27,16 226,16

9 4.500 209,09 10,09 Chuyển tiếp 29,62 228,62

10 5.000 209,80 10,80 Có áp 34,81 233,81

11 5.500 210,49 11,49 Có áp 40,53 239,53

PL-25

12 6.000 211,13 12,13 Có áp 46,69 245,69

Phụ lục 3-3: Số liệu tính toán thủy lực qua đập đang xây dựng và cống

Q 12.000 m3/s Lưu lượng thiết kế dẫn dòng

THÔNG SỐ CỐNG

Bc

18 Chiều rộng cống m

Hc

16 Chiều cao cống m

ic

0 Độ dốc cống

nc

0,014 Độ nhám cống

Lc

335 Chiều dài cống m

c

Zcv

199 Cao trình cửa vào m

THÔNG SỐ ĐẬP ĐANG XÂY DỰNG

tr

60 Chiều rộng tràn m Btr

220 Cao trình ngưỡng tràn m Zcv

CÁC HỆ SỐ TÍNH TOÁN

1,25 Hệ số kiểm tra (1,2-1,4)D HS

nc 0,95 Hệ số lưu tốc chảy ngập cống

0,32 Hệ số lưu lượng đập tràn đỉnh rộng của cống mc

 0,80 Hệ số lưu lượng chảy có áp cống

tr 0,92 Hệ số lưu tốc chảy ngập tràn

0,32 Hệ số lưu lượng đập tràn đỉnh rộng của tràn mtr

PL-26

g 9,81

Phụ lục 3-4: Kết quả tính toán thủy lực qua đập đang xây dựng và cống

Chế độ

Chế độ

TT

chảy của

chảy của

Qi

Zhl

Ztl H0 cống

Q cống Htràn

Q tràn

Q tổng

Q

cống

tràn

(m3/s)

(m)

(m)

(m)

(m3/s)

(m)

(m3/s)

(m3/s)

(m3/s)

1

1.200 202,72 212,03 13,03 Kh.áp

1.200

-7,97

0

1.200

0

2

2.400 205,58 219,62 20,62 Ch.tiếp 2.406

-0,38

0

2.406

-6

3

3.600 207,70 223,20 24,20 Ch.tiếp 3.119

3,20 Kh.ngập

486

3.605

-5

4

4.800 209,52 225,81 26,81 Ch.tiếp 3.620

5,81 Kh.ngập 1.190

4.810

-10

5

6.000 211,13 228,11 29,11 Ch.tiếp 4.044

8,11 Kh.ngập 1.963

6.007

-7

6

7.200 212,69 230,52 31,52 Có áp

4.308 10,52 Kh.ngập 2.900

7.208

-8

7

8.400 214,15 232,99 33,99 Có áp

4.430 12,99 Kh.ngập 3.982

8.412

-12

8

9.600 215,46 235,25 36,25 Có áp

4.540 15,25 Kh.ngập 5.064

9.604

-4

9 10.800 216,74 237,40 38,40 Có áp

4.639 17,40 Kh.ngập 6.173

10.812

-12

10 12.000 217,94 239,41 40,41 Có áp

4.729 19,41 Kh.ngập 7.273

12.003

-3

11 13.200 219,05 241,34 42,34 Có áp

4.818 21,34 Kh.ngập 8.385

13.203

-3

12 14.400 220,16 243,21 44,21 Có áp

4.900 23,21 Kh.ngập 9.512

14.412

-12

Phụ lục 3-5: Quan hệ Q ~ Zhl công trình thủy điện Lai Châu

STT Q(m3/s) STT Q(m3/s) Zhl(m) Zhl(m)

1 197,00 0,00 11 208,90 4.364,40

2 198,40 175,40 12 210,30 5.351,20

3 199,90 432,50 13 211,80 6.530,50

4 201,30 775,30 14 213,30 7.653,00

5 202,40 1.082,10 15 214,70 8.890,00

6 203,40 1.447,80 16 217,40 11.420,10

7 204,30 1.821,20 17 220,80 15.088,90

8 205,70 2.452,00 18 224,20 19.098,80

9 206,80 3.080,50 19 227,40 23.885,20

PL-27

10 208,00 3.774,40 20 231,20 30.160,20

PHỤ LỤC 4. CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN THỦY LỰC DẪN DÒNG

THI CÔNG

Phụ lục 4-1: Giao diện chương trình tính toán thủy lực qua cống

Phụ lục 4-2: Giao diện chương trình tính toán thủy lực qua đập đang xây dựng và cống

PL-28

Phụ lục 4-3: Biểu đồ quan hệ Q~Ztl tính toán thủy lực qua đập đang xây dựng và cống

Phụ lục 4-4: Giao diện chương trình tính điều tiết lũ

PL-29

Phụ lục 4-5: Mã chương trình Visual Basic Application tính toán thủy lực dẫn dòng

Option Explicit Dim i As Integer Dim j As Integer Dim e As Integer Dim Sai_so As Double Dim Delta As Double 'Tinh thuy luc cong (Sheet2) Sub RunClick_Tinh_thu_luc_cong() Sai_so = 0.002 Delta = 0.001 For i = 1 To Sheet2.Range("B11") Step 1 If Sheet2.Range("E" & i + 12) < Sheet2.Range("B4") Then Sheet2.Range("T" & i + 12) = Sheet2.Range("S" & i + 12) + Delta j = 0 Do Until Sheet2.Range("Z" & i + 12) < Sai_so j = j + 1 Sheet2.Range("T" & i + 12) = Sheet2.Range("T" & i + 12) + j * Delta Loop End If Next End Sub 'Tinh thuy luc tran + cong (Sheet6) Sub RunClick_Tinh_thuy_luc_tran_va_cong() Sai_so = 0.002 Delta = 0.0001 For i = 1 To Sheet6.Range("B17") Step 1 Sheet6.Range("E" & i + 18) = Application.Max(Sheet6.Range("E" & i + 17), Sheet6.Range("D" & i + 18)) If (Sheet6.Range("F" & i + 18) < Sheet6.Range("B4")) Then Sheet6.Range("T" & i + 18) = Sheet6.Range("S" & i + 18) + Delta j = 0 Do Until Sheet6.Range("Z" & i + 18) < Sai_so j = j + 1 Sheet6.Range("T" & i + 18) = Sheet6.Range("T" & i + 18) + j * Delta Loop End If j = 0 Do Until Sheet6.Range("Q" & i + 18) < Sai_so j = j + 1 Sheet6.Range("E" & i + 18) = Sheet6.Range("E" & i + 18) + j * Delta Loop Next End Sub

PL-30

'Tinh dieu tiet lu thu dan (Sheet8) Sub RunClick_dieu_tiet_lu_thu_dan() Dim i As Integer Dim dem As Integer dem = Sheet8.Range("A1") For i = 1 To Sheet8.Range("H1") Step 1 Sheet8.Range("J" & 5 + i).Formula = "=noisuy(I" & 5 + i & ",$A$3:$A$" & dem & ",$B$3:$B$" & dem & ")" Sheet8.Range("K" & i + 5) = Sheet8.Range("J" & i + 5) / 2 j = 0 Do Until Sheet8.Range("O" & i + 5) < 1 j = j + 1 Sheet8.Range("K" & i + 5) = (Sheet8.Range("K" & i + 5) + Sheet8.Range("N" & i + 5)) / 2 Loop Next End Sub 'Chuong trinh tinh noi suy Public Function noisuy(x As Double, xb As Range, yb As Range) Dim y1 As Double Dim y2 As Double Dim hang As Double Dim cot As Double Dim demx As Double Dim demy As Double demx = 0 demy = 0 hang = xb.Rows.Count cot = xb.Columns.Count Dim i As Double Dim j As Double Dim n As Double Dim b1 As Double Dim b2 As Double ' Noi suy theo cot If cot = 1 Then For j = 1 To hang Step 1 If x = xb(1, 1) Then y1 = xb(j, 1) y2 = xb(j + 1, 1) b1 = yb(j, 1) b2 = yb(j, 1) Exit For End If If x <= xb(j, 1) Then y1 = xb(j - 1, 1)

PL-31

y2 = xb(j, 1) b1 = yb(j - 1, 1) b2 = yb(j, 1) Exit For End If Next If ((x < xb(1, 1)) Or (x > xb(hang, 1))) Then noisuy = 0 Else n = b1 + (b2 - b1) * ((x - y1) / (y2 - y1)) noisuy = n End If End If ' Noi suy theo hang If hang = 1 Then For i = 1 To cot Step 1 If x = xb(1, 1) Then y1 = xb(i, 1) y2 = xb(1, i + 1) b1 = yb(i, 1) b2 = yb(i, 1) Exit For End If If x <= xb(1, i) Then y1 = xb(1, i - 1) y2 = xb(1, i) b1 = yb(1, i - 1) b2 = yb(1, i) Exit For End If Next If ((x < xb(1, 1)) Or (x > xb(1, cot))) Then noisuy = 0 Else n = b1 + (b2 - b1) * ((x - y1) / (y2 - y1)) noisuy = n End If If x = xb(1, 1) Then noisuy = yb(1, 1) End If End If End Function

PL-32

PHỤ LỤC 5. ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ CÔNG TRÌNH ĐẾN LƯU

TỐC LỚN NHẤT KHI DẪN DÒNG QUA ĐẬP ĐÁ ĐỔ ĐANG XÂY DỰNG

Phụ lục 5-1: Kết quả tính toán lưu tốc lớn nhất (H2 = 0m)

L=50m

L=100m

16

14

12

10

8

6

4

16

14

12

10

8

6

4

m q

m q 10

8,2

8,5

8,9

9,4

10,1

11,1

12,7

10

8,6

9,0

9,4

10,0

10,7

11,7

13,2

15

9,2

9,5

10,0

10,6

11,3

12,4

14,2

15

9,9

10,3

10,8

11,5

12,3

13,5

15,4

20

9,9

10,3

10,7

11,3

12,1

13,3

15,3

20

10,8

11,3

11,8

12,5

13,5

14,8

16,9

25

10,5

10,8

11,3

11,9

12,8

14,0

16,0

25

11,6

12,0

12,6

13,4

14,4

15,8

18,1

30

10,9

11,3

11,8

12,4

13,3

14,5

16,6

30

12,2

12,7

13,3

14,1

15,1

16,6

19,1

35

11,3

11,7

12,2

12,8

13,7

15,0

17,1

35

12,7

13,2

13,8

14,6

15,7

17,3

19,8

40

11,7

12,1

12,6

13,2

14,1

15,3

17,5

40

13,1

13,6

14,3

15,1

16,2

17,8

20,5

L=150m

L=200m

16

14

12

10

8

6

4

16

14

12

10

8

6

4

m q

m q 10

8,7

9,1

9,5

10,1

10,8

11,8

13,4

10

8,7

9,1

9,5

10,1

10,9

12,1

13,4

15

10,1

10,6

11,1

11,7

12,6

13,7

15,6

15

10,2

10,6

11,1

11,8

12,6

13,8

15,7

20

11,2

11,7

12,2

13,0

13,9

15,2

17,3

20

11,4

11,8

12,4

13,1

14,1

15,4

17,4

25

12,1

12,6

13,2

14,0

15,0

16,5

18,8

25

12,3

12,8

13,5

14,2

15,3

16,7

19,0

30

12,8

13,3

14,0

14,8

15,9

17,5

20,0

30

13,1

13,6

14,3

15,2

16,3

17,8

20,3

35

13,4

13,9

14,6

15,5

16,7

18,3

21,0

35

13,8

14,3

15,1

16,0

17,1

18,8

21,4

40

13,9

14,5

15,2

16,1

17,3

19,1

21,8

40

14,3

15,0

15,7

16,6

17,9

19,6

22,4

Phụ lục 5-2: Kết quả tính toán lưu tốc lớn nhất (H2 = 5m)

L=50m

L=100m

16

14

12

10

8

6

4

16

14

12

10

8

6

4

m q

m q

10

12,5

12,6

12,8

13,1

13,4

13,9

14,9

10

12,7

12,8

13,1

13,3

13,7

14,2

15,1

15

13,4

13,5

13,8

14,1

14,6

15,2

16,4

15

13,7

14,0

14,3

14,6

15,2

15,9

17,2

20

14,0

14,2

14,5

14,8

15,3

16,1

17,5

20

14,5

14,8

15,2

15,6

16,2

17,1

18,7

25

14,5

14,7

15,0

15,4

15,9

16,8

18,2

25

15,2

15,5

15,9

16,4

17,1

18,1

19,8

30

14,9

15,2

15,5

15,9

16,4

17,3

18,9

30

15,7

16,0

16,4

17,0

17,7

18,9

20,8

35

15,3

15,6

15,9

16,3

16,8

17,7

19,4

35

16,1

16,5

16,9

17,5

18,3

19,5

21,5

40

15,7

15,9

16,2

16,6

17,2

18,1

19,8

40

16,5

16,9

17,3

17,9

18,8

20,1

22,2

L=150m

L=200m

16

14

12

10

8

6

4

16

14

12

10

8

6

4

m q

m q

10

12,7

12,9

13,1

13,4

13,7

14,3

15,2

10

12,7

12,9

13,1

13,4

13,8

14,5

15,1

15

13,9

14,1

14,4

14,8

15,3

16,1

17,3

15

13,9

14,1

14,4

14,8

15,3

16,1

17,4

20

14,8

15,0

15,4

15,9

16,5

17,5

19,0

20

14,8

15,1

15,5

16,0

16,6

17,5

19,0

25

15,5

15,8

16,2

16,8

17,5

18,6

20,3

25

15,6

16,0

16,4

16,9

17,7

18,8

20,5

30

16,1

16,5

16,9

17,5

18,3

19,5

21,5

30

16,3

16,7

17,2

17,8

18,6

19,8

21,8

35

16,6

17,0

17,5

18,1

19,0

20,3

22,5

35

16,9

17,3

17,8

18,5

19,4

20,7

22,8

40

17,1

17,5

18,0

18,7

19,6

21,0

23,3

40

17,4

17,8

18,4

19,1

20,1

21,5

23,8

PL-33

Phụ lục 5-3: Kết quả tính toán lưu tốc lớn nhất (H2 = 10m)

L=50m

L=100m

16

14

12

10

8

6

4

16

14

12

10

8

6

4

m q

m q

10

14,7 14,8 14,9

15,0

15,2

15,5

10

16,1

14,8 14,9

15,0

15,2

15,4

15,7

16,3

15

15,8 15,9 16,1

16,3

16,6

17,0

15

17,8

16,1 16,2

16,4

16,6

17,0

17,5

18,4

20

16,6 16,7 16,9

17,1

17,5

18,1

20

19,0

16,9 17,1

17,4

17,7

18,1

18,8

19,9

25

17,1 17,3 17,5

17,8

18,2

18,8

25

19,9

17,6 17,8

18,1

18,5

19,0

19,8

21,1

30

17,6 17,8 18,0

18,3

18,7

19,4

30

20,6

18,1 18,4

18,7

19,1

19,7

20,6

22,1

35

18,0 18,2 18,4

18,7

19,2

19,8

35

21,1

18,6 18,9

19,2

19,7

20,3

21,3

22,9

40

18,3 18,5 18,8

19,1

19,5

20,3

40

21,6

19,0 19,3

19,6

20,1

20,8

21,8

23,6

L=150m

L=200m

16

14

12

10

8

6

4

16

14

12

10

8

6

4

m q

m q

10

14,8 14,9 15,0

15,2

15,4

15,7

10

16,3

14,8 14,9

15,0

15,2

15,5

15,8

16,3

15

16,1 16,3 16,5

16,7

17,1

17,6

15

18,4

16,2 16,3

16,5

16,8

17,1

17,6

18,5

20

17,1 17,3 17,5

17,9

18,4

19,0

20

20,1

17,2 17,4

17,6

18,0

18,4

19,1

20,2

25

17,8 18,1 18,4

18,8

19,4

20,2

25

21,5

17,9 18,2

18,5

18,9

19,5

20,3

21,6

30

18,4 18,7 19,1

19,5

20,2

21,1

30

22,7

18,6 18,9

19,3

19,7

20,4

21,4

22,9

35

19,0 19,3 19,7

20,2

20,9

21,9

35

23,6

19,2 19,5

19,9

20,4

21,2

22,2

24,0

40

19,4 19,8 20,2

20,7

21,5

22,6

40

24,5

19,7 20,0

20,5

21,0

21,8

23,0

24,9

Phụ lục 5-4: Kết quả tính toán lưu tốc lớn nhất (H2 = 15m)

L=50m

L=100m

16

14

12

10

8

6

4

16

14

12

10

8

6

4

m q

m q

10

16,0

16,0

16,1

16,2

16,3

16,5

10

16,8

16,0

16,1

16,1

16,3

16,4

16,6

16,9

15

17,4

17,5

17,6

17,7

18,0

18,3

15

18,8

17,6

17,7

17,8

18,0

18,2

18,6

19,2

20

18,4

18,5

18,6

18,8

19,0

19,5

20

20,2

18,6

18,8

19,0

19,2

19,5

20,0

20,8

25

19,1

19,2

19,3

19,5

19,9

20,3

25

21,2

19,4

19,6

19,8

20,1

20,5

21,1

22,1

30

19,6

19,7

19,9

20,1

20,4

21,0

30

22,0

20,0

20,2

20,5

20,8

21,3

22,0

23,1

35

20,1

20,2

20,4

20,6

21,0

21,5

35

22,6

20,5

20,7

21,0

21,4

21,9

22,7

24,0

40

20,4

20,6

20,8

21,0

21,4

22,0

40

23,1

21,0

21,2

21,5

21,9

22,4

23,3

24,7

L=150m

L=200m

16

14

12

10

8

6

4

16

14

12

10

8

6

4

m q

m q

10

16,0

16,1

16,2

16,3

16,4

16,6

10

16,9

16,0

16,1

16,2

16,3

16,4

16,7

17,0

15

17,7

17,7

17,9

18,0

18,3

18,6

15

19,2

17,7

17,8

17,9

18,1

18,3

18,7

19,3

20

18,7

18,9

19,1

19,3

19,7

20,2

20

21,0

18,8

19,0

19,1

19,4

19,7

20,2

21,0

25

19,6

19,8

20,0

20,3

20,7

21,4

25

22,4

19,7

19,9

20,1

20,4

20,9

21,5

22,5

30

20,3

20,5

20,8

21,1

21,6

22,4

30

23,6

20,4

20,6

20,9

21,3

21,8

22,6

23,8

35

20,8

21,1

21,4

21,8

22,3

23,2

35

24,6

21,0

21,2

21,6

22,0

22,6

23,5

24,9

40

21,3

21,6

21,9

22,4

23,0

23,9

40

25,5

21,5

21,8

22,2

22,6

23,3

24,3

25,9

PL-34

Phụ lục 5-5: Tương quan q ~ Vmax theo mái dốc m (trường hợp H2 = 0m)

Phụ lục 5-6: Tương quan q ~ Vmax theo mái dốc m (trường hợp H2 = 5m)

PL-35

Phụ lục 5-7: Tương quan q ~ Vmax theo mái dốc m (trường hợp H2 = 10m)

Phụ lục 5-8: Tương quan q ~ Vmax theo mái dốc m (trường hợp H2 = 15m)

PL-36

Phụ lục 5-9: Tương quan q ~ Vmax theo chiều dài dốc nước (trường hợp H2 = 0m)

Phụ lục 5-10: Tương quan q ~ Vmax theo chiều dài dốc nước (trường hợp H2 = 5m)

PL-37

Phụ lục 5-11: Tương quan q ~ Vmax theo chiều dài dốc nước (trường hợp H2 = 10m)

Phụ lục 5-12: Tương quan q ~ Vmax theo chiều dài dốc nước (trường hợp H2 = 15m)

PL-38

Phụ lục 5-13: Tính toán kiểm định chương trình tính lưu tốc trên dốc nước - TH1

Lưu tốc (m/s)

STT L (m) Sai số Chương Flow 3D trình tính

1 0 6,26

2 20 12,73 0,9% 12,84

3 40 15,13 2,0% 15,44

4 60 16,85 1,2% 17,06

5 80 17,88 1,3% 18,12

6 100 18,80 0,1% 18,83

7 107,5 20,74 2,8% 20,16

8 115 22,42 3,8% 21,58

Phụ lục 5-14: Tính toán kiểm định chương trình tính lưu tốc trên dốc nước - TH2

9 122,5 23,41 3,1% 22,69

Lưu tốc (m/s)

STT L (m) Sai số Chương Flow 3D trình tính

1 0 6,65

2 20 11,16 0,7% 11,09

3 40 13,06 0,6% 12,97

4 60 14,28 0,2% 14,31

5 80 15,30 0,0% 15,30

6 100 16,09 0,1% 16,07

7 120 16,71 0,3% 16,67

8 140 17,01 0,7% 17,13

PL-39

9 150 17,46 0,8% 17,33

Phụ lục 5-15: Tính toán kiểm định chương trình tính lưu tốc trên dốc nước - TH3

Lưu tốc (m/s)

STT L (m) Sai số Chương Flow 3D trình tính

1 0 7,00

2 20 10,91 10,97 0,6%

3 40 12,56 12,65 0,7%

4 60 13,76 13,88 0,8%

5 80 14,69 14,88 1,3%

6 100 15,43 15,69 1,7%

7 120 16,02 16,33 1,9%

8 140 16,51 16,61 0,6%

9 160 16,90 17,04 0,8%

10 180 17,23 17,35 0,7%

11 200 17,49 18,05 3,1%

PL-40

12 207,5 19,11 19,69 2,9%

Phụ lục 5-16: Tính toán lưu tốc trên dốc nước bằng chương trình tính - TH1

TT

h

R

V

V2/2g

E

Jtb

i - Jtb

L

C

J

E

L





(m)

( m2)

(m)

(m)

( m/s)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

0

3,99

399,40

107,99

3,70

6,26

2,00

5,99

44,41

0,00537

0,00

1

2,65

265,30

105,31

2,52

9,42

4,53

7,18

41,66

0,02031

0,01284

0,23716

1,18807

5,01

5,01

2

2,30

230,50

104,61

2,20

10,85

6,00

8,30

40,74

0,03217

0,02624

0,22376

1,12185

5,01

10,02

3

2,09

209,30

104,19

2,01

11,94

7,27

9,37

40,12

0,04413

0,03815

0,21185

1,06419

5,02

15,05

4

1,94

194,50

103,89

1,87

12,85

8,42

10,37

39,65

0,05614

0,05013

0,19987

1,00083

5,01

20,05

5

1,83

183,30

103,67

1,77

13,64

9,48

11,31

39,27

0,06821

0,06218

0,18782

0,94853

5,05

25,10

6

1,75

174,60

103,49

1,69

14,32

10,45

12,20

38,97

0,08004

0,07413

0,17587

0,88145

5,01

30,12

7

1,68

167,60

103,35

1,62

14,92

11,34

13,02

38,71

0,09157

0,08580

0,16420

0,82116

5,00

35,12

8

1,62

161,80

103,24

1,57

15,45

12,17

13,79

38,49

0,10282

0,09719

0,15281

0,76967

5,04

40,15

9

1,57

156,90

103,14

1,52

15,93

12,94

14,51

38,30

0,11378

0,10830

0,14170

0,72295

5,10

45,26

10

1,53

152,80

103,06

1,48

16,36

13,64

15,17

38,14

0,12414

0,11896

0,13104

0,66280

5,06

50,31

11

1,49

149,30

102,99

1,45

16,75

14,29

15,78

37,99

0,13399

0,12907

0,12093

0,61224

5,06

55,38

12

1,46

146,30

102,93

1,42

17,09

14,88

16,35

37,87

0,14326

0,13862

0,11138

0,56215

5,05

60,42

13

1,44

143,70

102,87

1,40

17,40

15,43

16,86

37,76

0,15198

0,14762

0,10238

0,51748

5,05

65,48

14

1,41

141,40

102,83

1,38

17,68

15,93

17,35

37,66

0,16028

0,15613

0,09387

0,48298

5,15

70,62

15

1,39

139,40

102,79

1,36

17,93

16,39

17,79

37,57

0,16799

0,16414

0,08586

0,44049

5,13

75,75

16

1,38

137,60

102,75

1,34

18,17

16,83

18,20

37,50

0,17535

0,17167

0,07833

0,41373

5,28

81,04

17

1,36

136,10

102,72

1,32

18,37

17,20

18,56

37,43

0,18180

0,17857

0,07143

0,35793

5,01

86,05

18

1,35

134,70

102,69

1,31

18,56

17,56

18,90

37,37

0,18811

0,18495

0,06505

0,34537

5,31

91,36

19

1,33

133,50

102,67

1,30

18,73

17,87

19,21

37,31

0,19374

0,19093

0,05907

0,30508

5,16

96,52

20

1,32

132,40

102,65

1,29

18,88

18,17

19,50

37,26

0,19910

0,19642

0,05358

0,28726

5,36

101,88

21

1,25

125,30

102,51

1,22

19,95

20,29

21,54

36,93

0,23882

0,21896

0,44770

2,04695

4,57

106,45

22

1,20

119,80

102,40

1,17

20,87

22,20

23,40

36,66

0,27697

0,25789

0,40877

1,85096

4,53

110,98

23

1,15

115,40

102,31

1,13

21,66

23,92

25,08

36,44

0,31341

0,29519

0,37148

1,68101

4,53

115,51

24

1,12

111,80

102,24

1,09

22,36

25,49

26,61

36,25

0,34800

0,33070

0,33596

1,52946

4,55

120,06

25

1,09

108,80

102,18

1,06

22,98

26,91

28,00

36,09

0,38073

0,36437

0,30230

1,39500

4,61

124,67

PL-41

Phụ lục 5-17: Tính toán lưu tốc trên dốc nước bằng chương trình tính - TH2

TT

h

R

V

V2/2g

E

Jtb

i - Jtb

L

C

J

E

L





(m)

( m2)

(m)

(m)

( m/s)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

0

4,51

451,02

109,02

4,14

6,65

2,26

6,77

50,68

0,00416

0,00

1

3,22

322,12

106,44

3,03

9,31

4,42

7,64

48,11

0,01239

0,00827

0,11673

0,87693

7,51

7,51

2

2,86

286,02

105,72

2,71

10,49

5,61

8,47

47,22

0,01824

0,01531

0,10969

0,82544

7,53

15,04

3

2,63

263,32

105,27

2,50

11,39

6,62

9,25

46,60

0,02389

0,02107

0,10393

0,78149

7,52

22,56

4

2,47

247,02

104,94

2,35

12,15

7,52

9,99

46,13

0,02944

0,02667

0,09833

0,73895

7,51

30,07

5

2,35

234,52

104,69

2,24

12,79

8,34

10,69

45,75

0,03489

0,03217

0,09283

0,69779

7,52

37,59

6

2,25

224,52

104,49

2,15

13,36

9,10

11,35

45,44

0,04025

0,03757

0,08743

0,65954

7,54

45,13

7

2,16

216,32

104,33

2,07

13,87

9,80

11,97

45,17

0,04547

0,04286

0,08214

0,62101

7,56

52,69

8

2,10

209,52

104,19

2,01

14,32

10,45

12,55

44,94

0,05049

0,04798

0,07702

0,57867

7,51

60,21

9

2,04

203,72

104,07

1,96

14,73

11,05

13,09

44,74

0,05536

0,05292

0,07208

0,54551

7,57

67,77

10

1,99

198,72

103,97

1,91

15,10

11,62

13,60

44,56

0,06006

0,05771

0,06729

0,51324

7,63

75,40

11

1,94

194,42

103,89

1,87

15,43

12,14

14,08

44,40

0,06453

0,06230

0,06270

0,47655

7,60

83,00

12

1,91

190,72

103,81

1,84

15,73

12,61

14,52

44,27

0,06874

0,06663

0,05837

0,43847

7,51

90,51

13

1,87

187,42

103,75

1,81

16,01

13,06

14,93

44,14

0,07279

0,07076

0,05424

0,41504

7,65

98,17

14

1,85

184,52

103,69

1,78

16,26

13,47

15,32

44,03

0,07662

0,07470

0,05030

0,38474

7,65

105,82

15

1,82

181,92

103,64

1,76

16,49

13,86

15,68

43,93

0,08028

0,07845

0,04655

0,36189

7,77

113,59

16

1,80

179,62

103,59

1,73

16,70

14,22

16,01

43,84

0,08370

0,08199

0,04301

0,33427

7,77

121,36

17

1,78

177,62

103,55

1,72

16,89

14,54

16,32

43,76

0,08684

0,08527

0,03973

0,30201

7,60

128,96

18

1,76

175,82

103,52

1,70

17,06

14,84

16,60

43,69

0,08980

0,08832

0,03668

0,28126

7,67

136,63

19

1,74

174,22

103,48

1,68

17,22

15,11

16,86

43,63

0,09254

0,09117

0,03383

0,25783

7,62

144,25

20

1,73

172,72

103,45

1,67

17,37

15,38

17,10

43,57

0,09521

0,09388

0,03112

0,24866

7,99

152,24

21

1,73

172,72

103,45

1,67

17,37

15,38

17,10

43,57

0,09521

0,09521

0,57146

0,00000

0,00

152,24

22

1,73

172,72

103,45

1,67

17,37

15,38

17,10

43,57

0,09521

0,09521

0,57146

0,00000

0,00

152,24

23

1,73

172,72

103,45

1,67

17,37

15,38

17,10

43,57

0,09521

0,09521

0,57146

0,00000

0,00

152,24

24

1,73

172,72

103,45

1,67

17,37

15,38

17,10

43,57

0,09521

0,09521

0,57146

0,00000

0,00

152,24

25

1,73

172,72

103,45

1,67

17,37

15,38

17,10

43,57

0,09521

0,09521

0,57146

0,00000

0,00

152,24

PL-42

Phụ lục 5-18: Tính toán lưu tốc trên dốc nước bằng chương trình tính - TH3

TT

h

R

V

V2/2g

E

Jtb

i - Jtb

L

C

J

E

L





(m)

( m2)

(m)

(m)

( m/s)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

0

5,00

499,83

110,00

4,54

7,00

2,50

7,50

51,48

0,00407

0,00

1

3,60

359,93

107,20

3,36

9,72

4,82

8,42

48,95

0,01175

0,00791

0,09209

0,92134

10,01

10,01

2

3,21

320,73

106,41

3,01

10,91

6,07

9,28

48,07

0,01710

0,01443

0,08557

0,85808

10,03

20,03

3

2,96

296,13

105,92

2,80

11,82

7,12

10,08

47,48

0,02217

0,01963

0,08037

0,80430

10,01

30,04

4

2,78

278,43

105,57

2,64

12,57

8,05

10,84

47,02

0,02710

0,02464

0,07536

0,75700

10,04

40,08

5

2,65

264,93

105,30

2,52

13,21

8,90

11,54

46,65

0,03188

0,02949

0,07051

0,70671

10,02

50,11

6

2,54

254,13

105,08

2,42

13,77

9,67

12,21

46,34

0,03652

0,03420

0,06580

0,66415

10,09

60,20

7

2,45

245,33

104,91

2,34

14,27

10,37

12,83

46,08

0,04098

0,03875

0,06125

0,61800

10,09

70,29

8

2,38

238,03

104,76

2,27

14,70

11,02

13,40

45,86

0,04524

0,04311

0,05689

0,57305

10,07

80,36

9

2,32

231,83

104,64

2,22

15,10

11,62

13,94

45,67

0,04932

0,04728

0,05272

0,53530

10,15

90,52

10

2,27

226,53

104,53

2,17

15,45

12,17

14,43

45,50

0,05320

0,05126

0,04874

0,49696

10,20

100,71

11

2,22

222,03

104,44

2,13

15,76

12,67

14,89

45,36

0,05682

0,05501

0,04499

0,45319

10,07

110,79

12

2,18

218,13

104,36

2,09

16,05

13,12

15,30

45,23

0,06021

0,05851

0,04149

0,41794

10,07

120,86

13

2,15

214,73

104,29

2,06

16,30

13,54

15,69

45,12

0,06340

0,06180

0,03820

0,38484

10,08

130,94

14

2,12

211,73

104,23

2,03

16,53

13,93

16,04

45,01

0,06639

0,06489

0,03511

0,35644

10,15

141,09

15

2,09

209,13

104,18

2,01

16,74

14,28

16,37

44,93

0,06913

0,06776

0,03224

0,32246

10,00

151,09

16

2,07

206,83

104,14

1,99

16,92

14,60

16,66

44,85

0,07169

0,07041

0,02959

0,29627

10,01

161,10

17

2,05

204,73

104,09

1,97

17,10

14,90

16,94

44,77

0,07413

0,07291

0,02709

0,27995

10,33

171,44

18

2,03

202,83

104,06

1,95

17,26

15,18

17,20

44,71

0,07643

0,07528

0,02472

0,26138

10,57

182,01

19

2,01

201,23

104,02

1,93

17,39

15,42

17,43

44,65

0,07844

0,07744

0,02256

0,22630

10,03

192,04

20

2,00

199,73

103,99

1,92

17,52

15,65

17,65

44,60

0,08039

0,07942

0,02058

0,21746

10,57

202,61

21

1,94

194,03

103,88

1,87

18,04

16,58

18,52

44,39

0,08841

0,08440

0,58227

0,87608

1,50

204,11

22

1,89

188,83

103,78

1,82

18,54

17,51

19,40

44,20

0,09666

0,09253

0,57413

0,87398

1,52

205,63

23

1,84

184,13

103,68

1,78

19,01

18,42

20,26

44,02

0,10500

0,10083

0,56583

0,85833

1,52

207,15

24

1,80

179,83

103,60

1,74

19,46

19,31

21,11

43,85

0,11348

0,10924

0,55742

0,84822

1,52

208,67

25

1,76

175,93

103,52

1,70

19,89

20,17

21,93

43,70

0,12197

0,11773

0,54894

0,82647

1,51

210,18

PL-43

Phụ lục 5-19: Tính toán lưu tốc trên dốc nước bằng phần mềm Flow 3D - TH1

Phụ lục 5-20: Tính toán lưu tốc trên dốc nước bằng phần mềm Flow 3D - TH2

Phụ lục 5-21: Tính toán lưu tốc trên dốc nước bằng phần mềm Flow 3D - TH3

PL-44

Phụ lục 5-22: Kết quả tính toán lưu tốc trên dốc nước bằng phần mềm Flow 3D - TH1

Time

TT1

TT2

TT3

TT4

TT5

TT6

TTD1

TTD2

TTD3

1,410E+02 8,572E+00 1,273E+01 1,514E+01 1,685E+01 1,788E+01 1,880E+01 2,068E+01 2,243E+01 2,337E+01

1,425E+02 8,577E+00 1,273E+01 1,513E+01 1,685E+01 1,789E+01 1,880E+01 2,074E+01 2,241E+01 2,348E+01

1,440E+02 8,579E+00 1,273E+01 1,513E+01 1,685E+01 1,788E+01 1,881E+01 2,074E+01 2,242E+01 2,336E+01

1,455E+02 8,570E+00 1,273E+01 1,514E+01 1,685E+01 1,788E+01 1,880E+01 2,074E+01 2,242E+01 2,337E+01

1,470E+02 8,570E+00 1,273E+01 1,513E+01 1,685E+01 1,789E+01 1,880E+01 2,075E+01 2,242E+01 2,337E+01

1,485E+02 8,579E+00 1,273E+01 1,513E+01 1,685E+01 1,789E+01 1,881E+01 2,075E+01 2,241E+01 2,349E+01

1,500E+02 8,579E+00 1,273E+01 1,513E+01 1,684E+01 1,788E+01 1,880E+01 2,074E+01 2,242E+01 2,345E+01

8,575E+00 1,273E+01 1,513E+01 1,685E+01 1,788E+01 1,880E+01 2,074E+01 2,242E+01 2,341E+01

TRUNG BÌNH

Phụ lục 5-23: Kết quả tính toán lưu tốc trên dốc nước bằng phần mềm Flow 3D - TH2

Time

TT1

TT2

TT3

TT4

TT5

TT6

TT7

TT8

TT9

1,410E+02 8,452E+00 1,116E+01 1,305E+01 1,428E+01 1,530E+01 1,609E+01 1,671E+01 1,702E+01 1,746E+01

1,425E+02 8,445E+00 1,116E+01 1,306E+01 1,427E+01 1,529E+01 1,609E+01 1,671E+01 1,701E+01 1,746E+01

1,440E+02 8,448E+00 1,116E+01 1,306E+01 1,428E+01 1,529E+01 1,609E+01 1,671E+01 1,702E+01 1,746E+01

1,455E+02 8,447E+00 1,116E+01 1,306E+01 1,428E+01 1,530E+01 1,609E+01 1,671E+01 1,701E+01 1,746E+01

1,470E+02 8,445E+00 1,116E+01 1,306E+01 1,428E+01 1,529E+01 1,609E+01 1,671E+01 1,701E+01 1,746E+01

1,485E+02 8,449E+00 1,116E+01 1,305E+01 1,428E+01 1,530E+01 1,609E+01 1,671E+01 1,702E+01 1,747E+01

1,500E+02 8,447E+00 1,116E+01 1,305E+01 1,427E+01 1,529E+01 1,609E+01 1,671E+01 1,701E+01 1,747E+01

8,447E+00 1,116E+01 1,306E+01 1,428E+01 1,530E+01 1,609E+01 1,671E+01 1,701E+01 1,746E+01

TRUNG BÌNH

PL-45

Phụ lục 5-24: Kết quả tính toán lưu tốc trên dốc nước bằng phần mềm Flow 3D - TH3

Time

TT1

TT2

TT3

TT4

TT5

TT6

TT7

TT8

TT9

TT10

TT11

TTD1

1,410E+02 8,659E+00 1,097E+01 1,265E+01 1,388E+01 1,488E+01 1,569E+01 1,633E+01 1,661E+01 1,703E+01

1,805E+01

1,420E+02 8,652E+00 1,097E+01 1,265E+01 1,388E+01 1,488E+01 1,569E+01 1,633E+01 1,661E+01 1,703E+01

1,805E+01

1,430E+02 8,647E+00 1,097E+01 1,265E+01 1,388E+01 1,488E+01 1,569E+01 1,633E+01 1,661E+01 1,704E+01

1,805E+01

1,440E+02 8,656E+00 1,096E+01 1,265E+01 1,388E+01 1,488E+01 1,569E+01 1,633E+01 1,661E+01 1,704E+01 1,735E+01 1,803E+01 1,967E+01

1,450E+02 8,665E+00 1,097E+01 1,264E+01 1,388E+01 1,488E+01 1,569E+01 1,633E+01 1,661E+01 1,704E+01 1,735E+01 1,805E+01 1,968E+01

1,460E+02 8,667E+00 1,098E+01 1,264E+01 1,387E+01 1,488E+01 1,569E+01 1,633E+01 1,661E+01 1,704E+01 1,735E+01 1,805E+01 1,969E+01

1,470E+02 8,663E+00 1,098E+01 1,265E+01 1,387E+01 1,487E+01 1,569E+01 1,633E+01 1,661E+01 1,704E+01 1,736E+01 1,805E+01 1,963E+01

1,480E+02 8,662E+00 1,097E+01 1,265E+01 1,388E+01 1,487E+01 1,568E+01 1,633E+01 1,661E+01 1,704E+01 1,736E+01 1,805E+01 1,968E+01

1,490E+02 8,663E+00 1,097E+01 1,266E+01 1,388E+01 1,488E+01 1,568E+01 1,633E+01 1,661E+01 1,704E+01 1,735E+01 1,804E+01 1,969E+01

1,500E+02 8,659E+00 1,097E+01 1,265E+01 1,388E+01 1,488E+01 1,569E+01 1,632E+01 1,661E+01 1,704E+01 1,736E+01 1,804E+01 1,980E+01

8,659E+00 1,097E+01 1,265E+01 1,388E+01 1,488E+01 1,569E+01 1,633E+01 1,661E+01 1,704E+01 1,735E+01 1,805E+01 1,969E+01

TRUNG BÌNH

PL-46

PHỤ LỤC 6. LỰA CHỌN QUY MÔ CÔNG TRÌNH DẪN DÒNG QUA

ĐẬP ĐANG XÂY DỰNG CHO CÔNG TRÌNH CỬA ĐẠT

Phụ lục 6-1: Đường quá trình lũ ứng với tần suất 2%

Thời gian Lưu lượng Thời gian Lưu lượng Thời gian Lưu lượng

(giờ) (m3/s) (giờ) (m3/s) (giờ) (m3/s)

1 1.111 2.720 25 3.585 49

2 1.175 2.583 26 3.483 50

3 1.259 2.397 27 3.972 51

4 1.344 2.317 28 4.344 52

5 1.373 2.263 29 4.646 53

6 1.394 2.209 30 5.008 54

7 1.463 2.164 31 5.293 55

8 1.524 2.112 32 5.564 56

9 1.614 2.064 33 5.906 57

10 1.675 2.008 34 6.229 58

11 1.688 1.980 35 6.524 59

12 1.705 1.951 36 6.660 60

13 1.722 1.921 37 6.501 61

14 1.744 1.893 38 6.145 62

15 1.759 1.865 39 5.639 63

16 1.779 1.835 40 5.275 64

17 1.798 1.808 41 4.952 65

18 1.831 1.779 42 4.523 66

19 1.871 1.751 43 4.220 67

20 2.040 1.724 44 3.957 68

21 2.751 1.692 45 3.618 69

22 4.042 1.666 46 3.241 70

23 3.859 1.641 47 3.013 71

PL-47

24 3.717 1.615 48 2.848 72

Phụ lục 6-2: Quan hệ Q ~ Zhl công trình Cửa Đạt

STT Q(m3/s) STT Q(m3/s) Zhl(m) Zhl(m)

1 26,5 0 11 35,5 3.500

2 29,0 334 12 36,0 3.891

3 30,0 577 13 36,5 4.306

4 31,0 915 14 37,0 4.733

5 32,0 1.351 15 37,5 5.174

6 33,0 1.859 16 38,0 5.637

7 33,5 2.147 17 38,5 6.122

8 34,0 2.453 18 39,0 6.615

9 34,5 2.780 19 39,5 7.124

Phụ lục 6-3: Mặt cắt ngang đập dẫn dòng qua cao trình +30,0m

140

140

130

130

120

120

tim tuyÕn ®Ëp

110

110

100

100

90

90

1:1.50

80

80

1:1.4 0

70

70

60

60

50

50

40

40

30.00

30

30

24.00

20

20

10

10

7 - iv

-6 v

-4 iv

5 1 iv-

-5 v

0

0

-10

-10

-20

-20

-30

-30

PL-48

10 35,0 3.130 20 41,0 8.660

Phụ lục 6-4: Mặt cắt ngang đập giai đoạn 1 dẫn dòng qua cao trình +40,0m; m = 12

140

140

130

130

120

120

tim tuyÕn ®Ëp

110

110

100

100

90

90

1:1.50

80

80

1:1.4 0

70

70

60

60

50

50

40.00

153

120

40

40

m = 12

30

30

24.00

20

20

10

10

7 - iv

6 - v

4 - iv

5 1 - iv

5 - v

0

0

-10

-10

-20

-20

-30

-30

Phụ lục 6-5: Mặt cắt ngang đập giai đoạn 1 dẫn dòng qua cao trình +40,0m; m = 8

140

140

130

130

120

120

tim tuyÕn ®Ëp

110

110

100

100

90

90

1:1.50

80

80

1:1.4 0

70

70

60

60

50

50

40.00

193

81

40

40

m = 8

30

30

24.00

20

20

10

10

-7 v i

6 - v

4 - iv

5 1 - iv

5 - v

0

0

-10

-10

-20

-20

-30

-30

Phụ lục 6-6: Mặt cắt ngang đập giai đoạn 1 dẫn dòng qua cao trình +40,0m; m = 6

140

140

130

130

120

120

tim tuyÕn ®Ëp

110

110

100

100

90

90

1:1.50

80

80

1:1.4 0

70

70

60

60

50

50

40.00

213

61

40

40

m = 6

30

30

24.00

20

20

10

10

7 v-

i

6 - v

4 - iv

5 1 - iv

5 - v

0

0

-10

-10

-20

-20

-30

-30

PL-49

Phụ lục 6-7: Mặt cắt ngang đập giai đoạn 1 dẫn dòng qua cao trình +50,0m; m = 12

140

140

130

130

120

120

tim tuyÕn ®Ëp

110

110

100

100

90

90

1:1.50

80

80

1:1.4 0

70

70

60

60

19

50.00

50

50

241

40

40

m = 12

30

30

24.00

20

20

10

10

4 v-

5 1 v-

-7 iv

6 v-

i

i

-5 v

0

0

-10

-10

-20

-20

-30

-30

Phụ lục 6-8: Mặt cắt ngang đập giai đoạn 1 dẫn dòng qua cao trình +50,0m; m = 8

140

140

130

130

120

120

tim tuyÕn ®Ëp

110

110

100

100

90

90

1:1.50

80

80

1:1.4 0

70

70

60

60

50.00

99

50

50

161

40

40

m = 8

30

30

24.00

20

20

10

10

7 - iv

6 - v

4 - iv

5 1 - iv

5 - v

0

0

-10

-10

-20

-20

-30

-30

Phụ lục 6-9: Mặt cắt ngang đập giai đoạn 1 dẫn dòng qua cao trình +50,0m; m = 6

140

140

130

130

120

120

tim tuyÕn ®Ëp

110

110

100

100

90

90

1:1.50

80

80

1:1.4 0

70

70

60

60

50.00

139

50

50

122

40

40

m = 6

30

30

24.00

20

20

10

10

-6 v

-7 iv

5 -1 iv

-4 iv

5 - v

0

0

-10

-10

-20

-20

-30

-30

PL-50