Đồ án Thiết kế tổ chức thi công tuyến dẫn dòng – Cụm công trình đầu mối hồ chứa nước cửa đạt

ở cao trình +85, phương án dẫn dòng qua các năm như sau: Năm thi công Thời gian Công trình dẫn dòng Lưu lượng dẫn dòng Mực nước thượng lưu Công việc phải làm Sơ họa I Mùa khô từ tháng XII đến tháng V Lòng sông thu hẹp 1230 (m3/s) - Đào tuy nen TN1, TN2 - Đào móng đập chính vai phải - Đắp đập bên vai phải đến cao trình +35m Mùa lũ từ tháng VI đến tháng XI Lòng sông thu hẹp 5050 (m3/s) - Đào móng tràn - Đắp đập vai trái và vai phải - Khai thác đá, cát, sỏi làm lớp đệm cho đập. II Mùa khô từ tháng XII đến tháng V Lòng sông thu hẹp 1230 (m3/s) - Đắp đê quai dọc từ TL về HL, đào móng phần vai phải tiếp giáp với lòng sông, xử lý chống thấm và các đứt gẫy, thi công bản chân Mùa lũ từ tháng VI đến tháng XI Lòng sông thu hẹp 5050 (m3/s) - Tiếp tục đào và thi công hoàn chỉnh tuy nen TN2 để sẵn sàng dẫn dòng mùa kiệt vào đầu mùa khô năm thứ 3, tiếp tục thi công tuy nen TN1 và phần liên quan đến nhà máy thủy điện III Mùa khô từ tháng XII đến tháng V Tuy nen TN2 1230 (m3/s) - Đắp đê quai thượng hạ lưu (cao trình đỉnh đê quai thượng lưu là +41,3m, hạ lưu là +38,9 m) - Dọn lòng sông, đào móng, xử lý nền và đắp đập phần lòng sông, đến cuối mùa khô đạt cao trình +50m.Gia cố đoạn đập 220m ở lòng sông để chuẩn bị xả nước vào mùa lũ, tiếp tục đắp hai vai đập đến cao trình trên +75m. - Thi công hoàn chỉnh phần dưới cao trình +41,3m tuy nen TN1 - Đào móng và đổ bê tông đập tràn. Mùa lũ từ tháng VI đến tháng XI Tuy nen TN2 và phần đập chính đang thi công dở ở lòng sông dài 220m +50 5050 (m3/s) - Tiếp tục đắp đập, thi công bê tông bản chân, bản mặt và phần hai vai đập. IV Mùa khô từ tháng XII đến tháng V Tuy nen TN2 1230 (m3/s) - Tu sửa đê quai thượng hạ l,ưu, tiêu nước và dọn lòng sông trước và sau đập, đổ BT bản mặt đợt 1, đắp đập để đến cuối mùa khô đạt cao trình trên +90m, sẵn sàng chống lũ 1% - Thi công tràn xả lũ : đào móng, đổ BT - Thi công xây đúc phần tuy nen TN1 và lắp đặt thiết bị cho tuy nen TN2 Mùa lũ từ tháng VI đến tháng XI Tuy nen TN2 và 5 khoang tràn đang thi công dở ở cao trình +85 7520 (m3/s) - Tiếp tục đắp đập, thi công bê tông và lắp đặt thiết bị tràn xả lũ V Mùa khô từ tháng XII đến tháng V Tuy nen TN2 1230 (m3/s) -Tiếp tục đắp đập. -Thi công xong tràn chính. -Cuối mùa khô lấp tuy nen dẫn dòng TN2 vĩnh viễn. Mùa lũ từ tháng VI đến tháng XI 13200 (m3/s) -Thi công xong đập. -Hoàn thiện công trình. -Ngiệm thu và bàn giao công trình. Phương án II: Theo phương án này sử dụng cống xả đáy đặt trên nền đá gốc bên bờ phải để dẫn dòng cho mùa kiệt, kích thước 3x6x5m. Mùa lũ lợi dụng đập xây dở để tháo nước thi công. Công tác dẫn dòng thi công cụ thể như sau: Năm thi công Thời gian Công trình dẫn dòng Lưu lượng dẫn dòng Mực nước thượng lưu Công việc phải làm Sơ họa I Mùa khô từ tháng XII đến tháng V Lòng sông thu hẹp 1230 (m3/s) - Thời gian này ta sẽ làm các công tác chuẩn bị. Xây dựng đê quai thượng hạ lưu, đê quai dọc. Xây dựng cống xả đáy chuẩn bị cho công tác dẫn dòng. Thi công đào móng tràn. Mùa lũ từ tháng VI đến tháng XI Lòng sông thu hẹp 5050 (m3/s) - Đắp một phần đập bên vai phải sau khi thi công xong cống xả đáy. -Tiếp tục thi công đào móng tràn II Mùa khô từ tháng XII đến tháng V Lòng sông thu hẹp 1230 (m3/s) - Vẫn tiếp tục thi công đào móng tràn. - Thi công đắp một phần cả hai vai đập. Chuẩn bị cho công tác ngăn dòng cho mùa khô năm sau. Mùa lũ từ tháng VI đến tháng XI Lòng sông thu hẹp 5050 (m3/s) - Tiếp tục các công việc đang thực hiên trong mùa khô. III Mùa khô từ tháng XII đến tháng V Dẫn dòng qua cống xả đáy 1230 (m3/s) - Thi công ngăn dòng vào đầu tháng 12. Thực hiện công tác tiêu nước thu dọn hố móng. - Đắp đập lòng sông, xử lý mặt đập chuẩn bị cho công tác dẫn dòng thi công vào mùa lũ. - Đào xong móng và chuẩn bị đổ bê tông tràn xả lũ. Mùa lũ từ tháng VI đến tháng XI Dẫn dòng qua cống xả đáy và đập xây dở 5050 (m3/s) - Đổ bê tông tràn xả lũ. IV Mùa khô từ tháng XII đến tháng V Dẫn dòng qua cống xả đáy 1230 (m3/s) - Thi công đắp đập đến cao trình vượt lũ +95. - Đổ bê tông tràn đến cao trình +85 chuẩn bị cho dẫn dòng mùa lũ. Mùa lũ từ tháng VI đến tháng XI Dẫn dòng qua cống xả đáy và tràn xây dở ở Ñ+85 7520 (m3/s) - Thi công đắp đập và thi công kết thúc nhà máy thuỷ địên. V Mùa khô từ tháng XII đến tháng V Dẫn dòng qua tuy nen thuỷ điện 1230 (m3/s) - Thi công đắp đập, thi công xong tràn chính. - Tiến hành lấp cống xả đáy. Mùa lũ từ tháng VI đến tháng XI Dẫn dòng qua tràn chính 13200 (m3/s) - Thi công xong đập, hoàn thiện công trình và nghiệm thu bàn giao công trình. Phương án III: Phương án này sử dụng tuy nen dẫn dòng đường kính D = 7,5m; đáy đặt ở cao trình Ñ30m để dẫn dòng mùa kiệt. Lợi dụng đập đá đổ xây dở để tràn nước dẫn dòng mùa lũ. Công tác dẫn dòng cụ thể như sau: Năm thi công Thời gian Công trình dẫn dòng Lưu lượng dẫn dòng Mực nước thượng lưu Công việc phải làm Sơ họa I Mùa khô từ tháng XII đến tháng V Lòng sông thu hẹp 1230 (m3/s) - Thời gian này ta sẽ làm các công tác chuẩn bị. - Xây dựng đê quai thượng hạ lưu, đê quai dọc. - Thi công tuy nen dẫn dòng chuẩn bị cho công tác dẫn dòng. - Đào móng và thi công đập vai phải Mùa lũ từ tháng VI đến tháng XI Lòng sông thu hẹp 5050 (m3/s) - Thi công đập bên vai phải và một phần đập bên vai trái. - Thi công đào móng tràn. II Mùa khô từ tháng XII đến tháng V Lòng sông thu hẹp 1230 (m3/s) - Vẫn tiếp tục thi công đào móng tràn. - Thi công đắp một phần cả hai vai đập. - Chuẩn bị cho công tác ngăn dòng cho mùa khô năm sau. Mùa lũ từ tháng VI đến tháng XI Lòng sông thu hẹp 5050 (m3/s) - Tiếp tục các công việc đang thực hiên trong mùa khô. III Mùa khô từ tháng XII đến tháng V Dẫn dòng qua tuy nen dẫn dòng 1230 (m3/s) - Thi công ngăn dòng vào đầu tháng 12. - Thực hiện công tác tiêu nước thu dọn hố móng. - Đắp đập lòng sông, xử lý mặt đập chuẩn bị cho công tác dẫn dòng thi công vào mùa lũ. - Đổ bê tông tràn, đào hầm dẫn nước vào nhà máy thủy điện. Mùa lũ từ tháng VI đến tháng XI Dẫn dòng qua tuy nen dẫn dòng và đập xây dở 5050 (m3/s) - Thi công hai vai đập, đổ bê tông tràn xả lũ. - Tiếp tục đào hầm và thi công nhà máy thủy điện. IV Mùa khô từ tháng XII đến tháng V Dẫn dòng qua tuy nen dẫn dòng 1230 (m3/s) - Thi công đắp đập đến cao trình vượt lũ +95. - Đổ bê tông tràn đến cao trình +85 chuẩn bị cho dẫn dòng mùa lũ. - Tiếp tục thi công nhà máy thủy điện. Mùa lũ từ tháng VI đến tháng XI Dẫn dòng qua tuy nen dẫn dòng và tràn xây dở 7520 (m3/s) - Thi công đắp đập, thi công và lắp đặt xong nhà máy thuỷ điện. Chuẩn bị cho phát điện sớm. V Mùa khô từ tháng XII đến tháng V Dẫn dòng qua tuy nen thuỷ điện 1230 (m3/s) - Thi công đắp đập, thi công xong tràn chính. - Tiến hành lấp tuy nen dẫn dòng. Mùa lũ từ tháng VI đến tháng XI Dẫn dòng qua tràn chính 13200 (m3/s) - Thi công xong đập, hoàn thiện công trình và nghiệm thu bàn giao công trình. Nhận xét lựa chon phương án Phương án I: Do tuyến tuynen được đặt ngay trên nền đá cứng nên khối lượng bóc móng yêu cầu ít địa chất tương đối ổn định , thuận lợi cho quá trình thiết kế. Mặc dù nằm trong nền đá cứng nên quá trình thi công đào hầm khó khăn nhưng bù lại phần gia cố tuynen lại không phức tạp ,cường độ thi công không lớn.Trong quá trình thi công có thể tận dụng kết hợp dẫn dòng qua thân đập đang xây dựng dở được gia cố bề mặt.Tuy nhiên trong phương án này không tận dụng được TN2 ,thi công xong tiến hành lấp bịt TN2 không có lợi về kinh tế. Mặc dù vậy với phương án này ta thi công được liên tục với cường độ cao mà vẫn đảm bảo chất lượng công trình. Phương án II: Cống xả đáy được thi công trên nền đá gốc, lớp cuội sỏi cần bóc bỏ khá dầy 12 ÷ 17m gây nhiều khó khăn cho thi công. Mặt khác cống xả đáy nằm ở đáy đập, chịu tải trọng lớn của đập, của áp lực nước nên khi thiết kế thi công cần đảm bảo tốt chất lượng. Như vậy việc thi công cống mang nhiều rủi ro có thể ảnh hưởng lớn đến tiến độ công trình. Phương án III: Tuy nen dẫn dòng được đặt trên nền đá tốt thuận lợi để thi công, mặt khác việc sử dụng công nghệ thi công mới NATM có thể đẩy nhanh tiến độ thi công tuy nen đảm bảo đưa vào dẫn dòng đúng thời hạn và an toàn khi dẫn dòng. Phương án này tận dụng được khả năng cho nước tràn qua của đập đá đổ đắp dở để xả lũ thi công, tuy nhiên lưu lượng lũ tại công trường Cửa Đạt khá lớn yêu cầu tính toán gia cố phải cẩn thận và giám sát thi công nghiêm ngặt. Mặc dù vậy yếu tố rủi ro vẫn rất lớn. KẾT LUẬN : Từ những so sánh trên để hạ thấp tính rủi ro của công tác dẫn dòng ta lựa chọn phương án I làm phương án dẫn dòng TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ DẪN DÒNG Tần suất lưu lượng thiết kế dẫn dòng Công trình đầu mối thủy lợi dự án Hồ chứa nước Cửa Đạt thuộc cấp I, tra bảng 4.6 trong Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXD VN 285:2002, chọn tần suất công trình tạm phục vụ dẫn dòng là p = 5%. Tại công trình Cửa Đạt sẽ lợi dụng công trình chính là tuy nen dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện và đập đá đổ, đập tràn xây dở để dẫn dòng, tần suất phục vụ dẫn dòng theo quy phạm là p = 0,1%. Tuy nhiên đập đá đổ và đập tràn xây dở là thấp, và khi tính với p = 0,1% thì lưu lượng tính toán là rất lớn khi đó kinh phí sẽ rất cao. Vì vậy khi dẫn dòng qua công trình chính là đập đá đổ đắp dở vào mùa lũ năm thứ 3 lấy với p = 5% và tràn xây dở vào mùa lũ năm thứ 4 đề nghị tính toán theo quy phạm của Liên Xô cũ (CHUp 206.01.86), khi đó tần suất đề nghị giảm xuống p = 1%. Điều này sẽ được trình cơ quan chủ quản duyệt. Trong đồ án này ta sẽ tính toán theo quy phạm của Liên Xô. Thời đoạn dẫn dòng Căn cứ vào đặc điểm thuỷ văn đã nêu ở chương 1 cụ thể trong bảng 1.2 ta thấy nên chọn thời đoạn dẫn dòng mùa khô từ tháng XII-V và mùa lũ từ tháng VI-XI. Lưu lượng thiết kế dẫn dòng Căn cứ vào tần suất và thời đoạn dẫn dòng nêu ở trên và theo tài liệu thủy văn ta có: Lưu lượng thiết kế dẫn dòng mùa khô: Qp=5%max = 1230 m3/s. Lưu lượng thiết kế dẫn dòng mùa lũ: Mùa lũ thứ nhất và mùa lũ thứ hai khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp, lưu lượng thiết kế dẫn dòng là Qp=5%max = 5050 m3/s. Mùa lũ thứ ba khi dẫn dòng qua tuy nen TN2 cùng đập xây dở, lưu lượng thiết kế dẫn dòng là Qp=5%max = 5050 m3/s. Mùa lũ thứ tư khi dẫn dòng qua tuy nen dẫn dòng TN2 và tràn xây dở, lưu lượng thiết kế dẫn dòng là Qp=1%max = 7520 m3/s. Mùa lũ thứ năm khi dẫn dòng qua tràn chính đã xây xong, lưu lượng thiết kế dẫn dòng là Qp=0,1%max = 13200 m3/s. TÍNH TOÁN THỦY LỰC PHƯƠNG ÁN DẪN DÒNG Tính toán thủy lực dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp (kết quả tính toán của Lưu Thanh Nghị). Mục đích Xác định cao trình cần phải đắp đê quai. Giao thông đường thuỷ tại đây được sử dụng nhiều vì vậy khi tính toán cần đáp ứng được yêu cầu vận chuyển đường thuỷ qua công trình dẫn dòng. Bảng 2.1: Bảng tính toán thu hẹp lòng sông mùa kiệt ZTL Vc V0 0.2 32.74 59.22 489.95 3.0059 2.5105 0.316 0.25 32.79 60.6 496 2.9737 2.4798 0.310 0.3 32.84 61.98 501.38 2.9466 2.4532 0.306 0.31 32.85 62.21 502.14 2.9431 2.4495 0.305 0.35 32.89 63.38 507.47 2.9155 2.4238 0.300 Bảng 2.2: Bảng tính toán thu hẹp lòng sông mùa lũ ZTL Vc V0 1 39.16 327.61 1368.52 5.1069 3.6901 1.146 1.05 39.21 330.18 1376.27 5.0816 3.6693 1.136 1.1 39.26 332.76 1384.04 5.0565 3.6487 1.125 1.13 39.29 334.3 1386.03 5.0543 3.6435 1.126 1.15 39.31 335.33 1391.82 5.0316 3.6283 1.115 Tính toán cao trình đỉnh đê quai Công trình Cửa Đạt là công trình cấp I, khi tính toán thiết kế cần đảm bảo an toàn tuyệt đối. Vì vậy khi tính toán cao trình đỉnh đê quai phải xét tới ảnh hưởng của chiều cao sóng leo hsl và độ dềnh do gió Dh. Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu được tính theo công thức: Zđq = ZTL + Dh + hsl + a Trong đó: + Dh : độ dềnh mực nước do gió. + hsl : chiều cao sóng leo ứng với tần suất bảo đảm, theo bảng P2-2 “ Giáo trình đồ án môn học thuỷ công ” tính toán sóng leo lấy tần suất bảo đảo 1%, Dh, hsl tính với vận tốc gió tính toán lớn nhất. + a : độ gia cao an toàn. Công trình cấp I ta có a = 0,7 m. Đê quai ngang thượng lưu Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu: ÑTL  = ZTL + Dh + hsl + a + Mùa kiệt: ta có ZTL = 32,85 m. => ÑTL  = 32,85 + 0,03 + 1,23 + 0,7 = 34,81 m. Chọn cao trình đỉnh đê quai thượng lưu mùa kiệt là ÑTL = 34,85 m Chiều cao đê quai lớn nhất là : h = 34,85 - 26 = 8,85 m + Mùa lũ: ta có ZTL = 39,29 m. => ÑTL  = 39,29 + 0,03 + 1,23 + 0,7 = 41,25 m Chọn cao trình đỉnh đê quai thượng lưu là ÑTL = 41,3 m Chiều cao đê quai lớn nhất là : h = 41,3 - 26 = 15,3 m Đê quai ngang hạ lưu Cao trình đỉnh đê quai hạ lưu: ÑHL  = ZHL + a + Mùa kiệt: ta có ZHL = 32,54 m => ÑTL  = 32,54 + 0,7 = 33,24 m Chọn cao trình đỉnh đê quai hạ lưu mùa kiệt là ÑTL = 33,25 m Chiều cao đê quai lớn nhất là : h = 33,25 - 26 = 7,25 m + Mùa lũ: ta có ZHL = 38,16 m => ÑTL  = 38,16 + 0,7 = 38,86 m Chọn cao trình đỉnh đê quai hạ lưu mùa lũ là ÑTL = 38,9 m Chiều cao đê quai lớn nhất là : h = 38,9 - 26 = 12,9 m Đê quai dọc Cao trình đỉnh thượng hạ lưu đê quai dọc xác định theo cao trình đỉnh của đê quai ngang: cao trình thượng lưu đê quai dọc lấy bằng cao trình của đê quai ngang thượng lưu, cao trình hạ lưu đê quai dọc lấy bằng cao trình của đê quai ngang hạ lưu. Tính toán thủy lực dẫn dòng qua tuynen TN2 Mục đích tính toán: xác định quan hệ Q~Ztl khi dẫn dòng qua tuynen TN2. Nội dung tính toán: Bài toán: Xác định mực nước đầu tuynel khi cho biết các thông số sau: + Lưu lượng dẫn dòng qua tuynel Qgt + Thông số của tuynel TN2: đường kính D = 9m; chiều dài L = 821,9m; hệ số nhám n = 0,017 (Tra phụ lục 4-3 bảng tra thuỷ lực); độ dốc i = 0,001. + Cao độ cửa vào tuynel Ñ = +30. + Cao độ cửa ra tuynel Ñ = 30 – 0,001.821,9 ≈ +29,2. Sơ đồ tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua tuynel: Hình 2.1: Sơ đồ thuỷ lực dòng chảy không áp trong tuynel TN2 * Trình tự tính toán: Giả thiết một số trị số lưu lượng Q qua tuynel, ứng với mỗi trị số lưu lượng Q dùng các công thức tính toán ra được trị số cột nước thượng lưu ZTL, từ đó vẽ được quan hệ Q~ZTL. Quá trình tính toán ZTL thực hiện qua các bước sau: - Ứng với mỗi trị số lưu lượng Q, giả thiết trạng thái chảy trong tuynel. Đưa bài toán về các sơ đồ sẵn có để tính toán. +Với trường hợp chảy không áp, ta có chiều dài tuynel L = 821,9m > 10.D Þ tuynel là dài. Theo giáo trình Thuỷ lực tập 3 (trang 44), đưa sơ đồ bài toán thuỷ lực qua tuynel về sơ đồ bài toán đập tràn đỉnh rộng nối tiếp với đoạn kênh để tính toán. Chiều dài đoạn đập tràn đỉnh rộng l = 10hx; chiều dài đoạn kênh l = 821,9 – 10hx. +Với trường hợp chảy có áp, sơ đồ bài toán có thể đưa về dạng thuỷ lực chảy qua vòi hoặc qua ống ngắn. +Với trường hợp chảy bán áp, sơ đồ bài toán đưa về bài toán chảy qua lỗ dưới cửa cống hở. - Áp dụng các công thức tương ứng với các sơ đồ để tính ra cột nước đầu tuynel H. - Kiểm tra lại trạng thái chảy: theo Hứa Hạnh Đào ta có H 1,3.D và hn < D Chảy không áp H 1,3.D Có thể xảy ra chảy có áp hoặc bán áp còn tùy thuộc vào độ dài của tuynel và mực nước hạ lưu tuynel. Trong đó: H : Cột nước trước tuynel tính từ cao trình đáy tuynel. D : Đường kính tuynel. Để xác định chính xác trạng thái chảy trong tuynel phải vẽ đường mặt nước trong tuynel. Nếu xuất hiện nước nhảy trong tuynel và chạm trần tuynel thì trạng thái chảy là có áp. Nếu nước nhảy trong tuynel không tới trần hoặc nước nhảy phóng xa ra sau tuynel thì trạng thái chảy là bán áp. Nếu trạng thái chảy giả thiết là đúng thì tính tiếp, trường hợp sai thì tính lại. - Từ H tính ZTL = ZĐTN + H = 30 + H - Vẽ quan hệ Q ~ ZTL * Tính toán chi tiết: Ta sẽ tiến hành tính cụ thể cho một số cấp lưu lượng cụ thể, với các cấp lưu lượng khác sẽ được tính tương tự. Kết quả tính toán cuối cùng sẽ được lập thành bảng, qua đó vẽ được quan hệ Q~ZTL. (1) Tính toán với cấp lưu lượng Q = 150 m3/s. Giả thiết chế độ chảy trong tuynel là không áp. Tính toán vẽ đường mặt nước cho đoạn kênh để xác định cột nước đầu kênh (cũng là cột nước cuối đập tràn đỉnh rộng). Ta có: Độ sâu phân giới hk, với mặt cắt tròn được tính theo công thức: hk = Sk D Trong đó : D : Đường kính tuynel D = 9 m Sk : Tra phụ lục 9-2 (Bảng tra thuỷ lực) từ giá trị : Hệ số cột nước lưu tốc, lấy = 1 g : Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2 Do đó: => Sk = 0,44 Þ Độ sâu phân giới : hk = 0,44.9 = 3,96 (m). Mặt khác từ Q = 150m3/s ta tra quan hệ Q ~ ZHL ta có ZHL= 28,7m. Với ZHL= 28,7m < Zcửa ra tuynel = 29,2m Þ Đường nước tại cửa ra là đường nước đổ b1 và ta lấy cột nước tại cửa ra là hra = hk = 3,96 m. Tiến hành lập bảng tính toán đường mặt nước. Các giá trị trong bảng được chọn và tính toán như sau: Cột 1: Giả thiết các giá trị cột nước của hx từ hra với thứ tự tăng dần: hi Cột 2: Xác định diện tích mặt cắt ướt qua tuynen ωi = (π - 2α).R2 + (hx - R).R.sinα với ; R = 4,5 m, là bán kính tuynel Cột 3: Vận tốc dòng chảy qua từng mặt cắt Vi = . Cột 4: Bán kính thuỷ lực qua từng mặt cắt Ri = 2*(p - 2.a)*R Cột 5: Tính giá trị Cột 6: Xác định hệ số Sedi Cột 7: Trị số độ dốc thuỷ lực Cột 8: Độ dốc trung bình: Cột 9: Năng lượng đơn vị của dòng chảy 'i = hi + Cột 10: Hiệu năng lượng giữa 2 mặt cắt ='i - 'i-1 Cột 11: Khoảng cách giữa 2 mặt cắt Cột 12: Khoảng cách cộng dồn å Cột 13: Khoảng cách tính từ cuối cống L = å + 10hx Từ bảng 2.3 ta có cột nước cuối đoạn đập tràn đỉnh rộng là hx = hn = 5.495m < D = 9m. Như vậy đường mặt nước không chạm trần tuynel. So sánh chỉ tiêu chảy ngập phân giới ta có: =1,38 ≈ ()pg = 1,4 Như vậy phần đầu tuynel l = 10hx = 10.5,495 = 54.95m làm việc như đập tràn đỉnh rộng chảy ngập. Công thức tính lưu lượng đối với đập tràn đỉnh rộng chảy ngập: Þ H ≈ Giả thiết cửa vào tương đối thuận theo bảng 14-12 bảng tra thuỷ lực ta có m = 0,35. Từ đó tra bảng 14-13 bảng tra thuỷ lực với m = 0,35 n = 0,93 = 40.59 m2 : Là diện tích mặt cắt ướt tại hx = hn = 5,495m. Vậy ta có : H== 6,3 m Kiểm tra lại điều kiện H = 6,3 m < 1,3D = 1,3.9= 11,27m. Vậy giả thiết tuynel chảy không áp là đúng. Từ đó tính được cao trình mực nước đầu cống ứng với lưu lượng dẫn qua tuynel Q=150 m3/s là : ZTL = ZĐTN + H = 30 + 6,3 = 36,3 (m). (2) Tính toán với cấp lưu lượng Q = 600 m3/s. Giả thiết chế độ chảy trong tuynel là không áp. Tính toán vẽ đường mặt nước cho đoạn kênh để xác định cột nước đầu kênh. Độ sâu phân giới hk, với mặt cắt tròn được tính theo công thức: hk = Sk D Trong đó : D : Đường kính tuynen D = 9 m Sk : Tra phụ lục 9-2 (Bảng tra thuỷ lực) từ giá trị : Hệ số cột nước lưu tốc, lấy = 1 g : Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2 Do đó ξ= => Tra bảng ta có Sk = 0,88 Þ Độ sâu phân giới : hk = 0,88.9 = 7,92 (m). Mặt khác từ Q = 600m3/s ta tra quan hệ Q ~ ZHL ta có ZHL= 30,9 m. Ta có cột nước hạ lưu là: hn = 30,9 – 29,2 = 1,7 (m). Ta thấy hn< hk nên tại cửa ra chọn hra = hk = 7,92m. Tương tự trường hợp trên ta lập được bảng tính toán đường mặt nước ứng với cấp lưu lượng Q = 600 (Bảng 2.4). Từ bảng 2.4 ta thấy đường mặt nước chạm trần tuynel. Như vậy trong trường hợp này chế độ chảy trong tuynel phải là chế độ chảy có áp hoặc bán áp. Tuynel có chiều dài khá lớn, kinh nghiệm cho thấy dòng chảy trong tuynel sẽ là dòng có áp. Ta có sơ đồ bài toán thuỷ lực dòng chảy có áp: Hình 2.2: Sơ đồ thuỷ lực dòng chảy có áp trong tuy nen TN2 khi hn < D/2 Công thức tính toán như trên đã trình bày, áp dụng theo công thức tính thuỷ lực qua vòi hoặc ống ngắn : Với hn > D/2 Với hn < D/2 Ta có: hn = 1,7m < D/2 = 4,5m. Vậy công thức được áp dụng là công thức thứ hai: Þ Trong đó : i : Độ dốc của tuynel i = 0,001 L : Chiều dài của tuynel L = 821,9(m) D : Đường kính của tuynel D = 9(m) : Tiết diện của tuynel (m2) : Hệ số lưu tốc, được tính bằng công thức: Với: R : Bán kính thuỷ lực của tuynel R = D/4 = 2,25 (m) C : Hệ số Sêdi xác định theo công thức Maninh α: Hệ số, lấy α = 1 :Tổng các hệ số tổn thất cục bộ :Tổn thất do thu hẹp ở cửa vào = 0,15 :Tổn thất khe van = 0,1 = + = 0,15 + 0,1 = 0,25 Þ Từ đó tính được cao trình mực nước đầu cống ứng với lưu lượng dẫn qua tuynel Q=600 m3/s là : ZTL = ZĐTN + H = 30 + 16,54 = 46,54 m Làm tương tự với các cấp lưu lượng khác ta lập được bảng quan hệ Q ~ ZTL và từ đó vẽ được quan hệ Q ~ ZTL của tuynel như sau: Bảng 2.5: Bảng quan hệ Q ~ ZTL khi dẫn dòng qua tuy nen TN2 Q (m3/s) ZTL (m) Trạng thái chảy Q (m3/s) ZTL (m) Trạng thái chảy 50 33.8 Không áp 800 56.5 Có áp 100 35.2 Không áp 900 62.6 Có áp 150 36.3 Không áp 1000 69.4 Có áp 200 37.3 Không áp 1100 76.9 Có áp 250 38.2 Không áp 1200 85.1 Có áp 300 39.1 Không áp 1230 87.7 Có áp 350 39.9 Không áp 1300 94.1 Có áp 400 40.8 Không áp 500 42.5 Không áp 600 46.5 Có áp 700 51.2 Có áp 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Ztl Q(m3/s) Hình 2.3: Đồ thị quan hệ Q ~ ZTL khi dẫn dòng qua tuy nen TN2 Bảng 2.3: tính toán đường mặt nước ứng với Q = 150 m3/s hx ωi Vi Ri V2/2g C Ji Jtb Э ΔЭ ΔL ∑ΔL L 3.96 26.957 5.5645 13.05 1.5781 90.258 0.000291 5.5381 39.6 4 27.338 5.487 13.14 1.5345 90.362 0.000281 0.00029 5.5345 -0.004 -5.109 -5.109 34.891 4.25 29.453 5.0929 13.59 1.322 90.87 0.000231 0.00026 5.572 0.0375 50.431 45.322 87.822 4.5 31.793 4.7181 14.13 1.1346 91.462 0.000188 0.00021 5.6346 0.0626 79.155 124.48 169.48 4.75 33.93 4.4209 14.58 0.9961 91.941 0.000159 0.00017 5.7461 0.1116 134.96 259.44 306.94 5 36.248 4.1382 15.12 0.8728 92.5 0.000132 0.00015 5.8728 0.1267 148.26 407.7 457.7 5.25 38.543 3.8918 15.66 0.772 93.043 0.000112 0.00012 6.022 0.1492 169.88 577.59 630.09 5.495 40.591 3.6954 16.11 0.696 93.483 0.000097 0.00010 6.191 0.1691 188.76 766.35 821.3 5.75 42.863 3.4996 16.65 0.6242 93.998 0.000083 0.00009 6.3742 0.1832 201.32 967.66 1025.2 Bảng 2.4: tính toán đường mặt nước ứng với Q = 600 m3/s hx ωi Vi Ri V2/2g C Ji Jtb Э ΔЭ ΔL ∑ΔL L 7.92 59.211 10.133 21.87 5.2336 98.369 0.0005 13.154 79.2 8 59.738 10.044 22.14 5.1417 98.571 0.0005 0.0005 13.142 -0.012 -22.65 -22.65 57.346 8.25 60.919 9.8492 22.95 4.9443 99.163 0.0004 0.0004 13.194 0.0525 95.408 72.753 155.25 8.5 62.145 9.6548 23.94 4.7511 99.863 0.0004 0.0004 13.251 0.0568 96.302 169.06 254.06 8.75 63.214 9.4916 25.29 4.5918 100.78 0.0004 0.0004 13.342 0.0907 144.11 313.17 400.67 9 63.585 9.4362 28.26 4.5383 102.66 0.0003 0.0003 13.538 0.1965 291.1 604.27 694.27 Tính toán thủy lực dẫn dòng qua đập đá xây dựng dở (kết quả tính toán của Trần Bá Nam + Nguyễn Quốc Ân) Bảng 2.6: Bảng quan hệ Q ~ ZTL khi dẫn dòng qua đập đá đổ xây dở Q H0 ω V0 H ZTL Q H0 ω V0 H ZTL (m3/s) (m) (m) (m2/s) (m) (m) (m3/s) (m) (m) (m2/s) (m) (m) 50 0.283 62.36 0.8018 0.251 50.25 2000 3.315 729.4 2.7421 2.932 52.93 200 0.714 157.1 1.2728 0.632 50.63 2500 3.847 846.3 2.9539 3.402 53.4 300 0.936 205.9 1.457 0.828 50.83 3000 4.344 955.7 3.139 3.842 53.84 500 1.316 289.4 1.7274 1.164 51.16 3500 4.814 1059 3.3045 4.258 54.26 600 1.486 326.9 1.8357 1.314 51.31 4000 5.263 1158 3.4549 4.654 54.65 800 1.8 396 2.0204 1.592 51.59 4500 5.693 1252 3.5932 5.034 55.03 1000 2.088 459.5 2.1764 1.847 51.85 5000 6.107 1343 3.7216 5.401 55.4 1400 2.614 575 2.4347 2.312 52.31 5050 6.147 1352 3.734 5.437 55.44 1500 2.737 602.1 2.4914 2.42 52.42 5550 6.547 1440 3.8534 5.79 55.79 Hình 2.4: Đồ thị quan hệ Q ~ ZTL khi dẫn dòng qua đập đá đổ xây dở Tính toán thủy lực dẫn dòng qua móng tràn (kết quả tính toán của Đinh Quang Khanh) Bảng 2.7 Bảng quan hệ Q ~ ZTL khi dẫn dòng qua tràn xây dở Q H0 ω V0 H ZTL (m3/s) (m) (m) (m2/s) (m) (m) 0 0 0 0 0 85 50 0.597 42.97 1.1635 0.528 85.53 100 0.947 68.22 1.4659 0.838 85.84 200 1.504 108.3 1.8469 1.33 86.33 600 3.128 225.2 2.6637 2.767 87.77 1000 4.398 316.6 3.1582 3.889 88.89 1500 5.763 414.9 3.6153 5.096 90.1 2000 6.981 502.6 3.9791 6.174 91.17 2500 8.101 583.2 4.2864 7.164 92.16 3000 9.148 658.6 4.5549 8.09 93.09 3500 10.14 729.9 4.7951 8.966 93.97 4000 11.08 797.9 5.0134 9.8 94.8 4500 11.99 863 5.2141 10.6 95.6 5000 12.86 925.8 5.4005 11.37 96.37 5500 13.7 986.6 5.5748 12.12 97.12 6000 14.52 1046 5.7389 12.84 97.84 6500 15.32 1103 5.894 13.55 98.55 7000 16.09 1159 6.0414 14.23 99.23 7500 16.85 1213 6.182 14.9 99.9 7520 16.88 1215 6.1875 14.93 99.93 Hình 2.5: Đồ thị quan hệ Q ~ ZTL khi dẫn dòng qua tràn đang xây dựng dở TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ Mục đích tính toán Khi đập đã lên cao, hồ có khả năng điều tiết thì phải tính toán điều tiết lũ để xác định lưu lượng xả lớn nhất qua các công trình dẫn dòng qxả max. Công việc tính toán điều tiết lũ qua các công trình dẫn dòng cụ thể gồm: Điều tiết lũ tiểu mãn P = 5% qua tuy nen TN2 và đập đá đổ xây dở. Điều tiết lũ chính vụ P = 1% qua tuy nen TN2 và bản đáy tràn xây dở. Tài liệu tính toán : Đường quá trình lũ tiểu mãn tần suất P = 5% có Qmax = 1230m3/s. Đường quá trình lũ chính vụ tần suất P = 5% có Qmax = 5050m3/s. Đường quá trình lũ chính vụ tần suất P = 1% có Qmax = 7520m3/s. Đường quan hệ Z ~ W của hồ chứa. Đường quan hệ QTN2 ~ ZTL (hình 2.5). Đường quan hệ Qđập xây dở ~ ZTL (hình 2.7). Đường quan hệ QTN2 + Đập xây dở ~ ZTL (hình 2.8). Nội dung tính toán Theo tài liệu thuỷ văn thì đường quá trình lũ Cửa Đạt có dạng khá phức tạp, vì vậy ta sử dụng phương pháp điều tiết lũ Pôtapốp để tính toán. Phương pháp Pôtapốp Theo phương trình cân bằng nước ta có: Þ ( hay f2(q2) = + f1(q1) Với: f1(q1) = ; f2(q2) = Nhận thấy trong bất cứ thời đoạn nào thì f1(q1) và đều đã biết nên sẽ biết được f2(q2), nếu có đường qua hệ q ~ f2(q), tra trên đường quan hệ đó ta sẽ tìm được q2. Như vậy để giải bài toán điều tiết ta cần xây dựng quan hệ (qxả ~ f1,f2). Trình tự giải bài toán điều tiết theo phương pháp Pôtapốp như sau: Xây dựng biểu đồ phụ trợ (qxả ~ f1,f2). Chọn thời đoạn tính toán ∆t. Giả thiết các ZTL, từ đó tra ra qxả và dung tích kho Vk → V = Vk – Vtl với Vtl là dung tích kho nước trước khi lũ về. Tính các giá trị f1, f2 ứng với qxả. Sử dụng biểu đồ phụ trợ (qxả ~ f1,f2) để tính điều tiết. Với mỗi ∆t tính QTB = (Q1 + Q2)/2. Từ q1 đã biết tra ra f1. Tính f2 = QTB + f1. Từ f2 tra ra q2. Coi q2 là q1’ tính toán tương tư. Liên tục làm như trên ta sẽ vẽ được đường quan hệ (qxả ~ t). Tính toán điều tiết lũ tiểu mãn qua tuy nen TN2 Tính toán điều tiết lũ tiểu mãn qua tuy nen TN2 khi cho biết: P = 5% , Qmax = 1230 m3/s. Tại thời điểm lũ về, tuy nen TN2 duy trì chế độ xả q = 100,5 m3/s phục vụ yêu cầu dùng nước ở hạ lưu. Tra quan hệ qxả ~ ZTL tuynen ta có Ztrước lũ = +35,21 m Tra quan hệ Z ~ Whồ ta có Vtrước lũ = 14,15.106 m3 Tổng thời gian quá trình lũ theo tài liệu thuỷ văn là 72h. Chọn thời đoạn tính toán ∆t = 1h. Quá trình tính toán được trình bày trong các bảng tính: Bảng 2.8: Quan hệ (qxả ~ f1,f2) khi dẫn dòng qua tuy nen TN2. Bảng 2.9: Bảng tính toán điều tiết lũ khi dẫn dòng qua tuy nen TN2. Để minh họa cụ thể trình tự tính toán em xin trình bày tính toán cho một trường hợp ở mỗi bảng tính. Các trường hợp khác tính toán tương tự. Tính toán bảng 2.8 với trường hợp cao trình mực nước thượng lưu ZTL = +40 m. ZTL = +40 m → tra quan hệ qxả ~ ZTL tuynen ta có qxả = 355.56 m3/s ZTL = +40 m → tra quan hệ Z ~ Whồ ta có Vk = 27,1.106 m3 → V = Vk – Vtl = (27,1 – 14,15).106 = 12,95.106 m3 → f1 = m3/s → f2 = m3/s Bảng 2.8.Quan hệ phụ trợ (qxả ~ f1,f2) mùa kiệt năm thứ 3 TT t(s) Ztl q V f1 f2 1 3600 36 136.36 2.13 523.49 659.85 2 3600 37 185 4.84 1251.9 1436.9 3 3600 38 238.89 7.54 1975 2213.9 4 3600 39 294.44 10.25 2700 2994.4 5 3600 40 355.56 12.95 3419.4 3775 6 3600 41 411.76 16.64 4416.3 4828.1 7 3600 42 470.59 20.32 5409.1 5879.7 8 3600 43 512.5 24.01 6413.2 6925.7 9 3600 44 537.5 27.69 7422.9 7960.4 10 3600 45 562.5 31.38 8435.4 8997.9 11 3600 46 587.5 35.84 9661.8 10249 12 3600 47 610.64 40.3 10889 11500 13 3600 48 631.92 44.77 12120 12752 14 3600 49 653.19 49.23 13348 14002 15 3600 50 674.47 53.69 14577 15251 Từ các kết quả lập trong bảng 2.8 ta vẽ được biểu đồ quan hệ phụ trợ (qxả ~ f1,f2). Hình 2.6: Biểu đồ quan hệ (qxả ~ f1,f2) khi dẫn dòng qua tuy nen TN2 Bảng2.9. Bảng điều tiết lũ tiểu mãn năm thứ3 t=1h Q1 Qtb q1 qtb f1 f2 W (m3/s) (m3/s) (m3/s) (m3/s) (m3/s) (m3/s) 106m3 1 287 288.5 100.5 106.44 -8.48 280.02 0.6554 2 290 293 112.39 118.09 167.71 460.71 0.6297 3 296 305.5 123.80 129.54 336.79 642.29 0.6334 4 315 335.5 135.29 141.55 507.42 842.92 0.6982 5 356 379 147.82 155.05 695.10 1074.1 0.8062 6 402 433.5 162.29 170.78 911.81 1345.3 0.9458 7 465 531 179.27 191.46 1174.97 1706 1.2223 8 597 675 203.66 219.69 1493.37 2168.4 1.6391 9 753 842.5 235.73 242.43 1515.23 2357.7 2.1603 10 932 979 249.13 268.38 1919.69 2898.7 2.5582 11 1026 1070.5 287.63 300.54 2166.65 3237.1 2.7719 12 1115 1172.5 313.45 335.18 2619.82 3792.3 3.0143 13 1230 1131.5 356.92 357 2671.19 3802.7 2.7882 14 1033 915 357.08 371.88 3442.35 4357.3 1.9552 15 797 718.5 386.68 381.51 3445.22 4163.7 1.2132 16 640 597 376.35 387.12 3970.38 4567.4 0.7556 17 554 537 397.89 391.4 3787.05 4324 0.5242 18 520 507.5 384.90 394.32 4169.24 4676.7 0.4075 19 495 488 403.73 397.06 3938.85 4426.8 0.3274 20 481 471.5 390.39 398.86 4272.78 4744.3 0.2615 21 462 455 407.33 400.58 4036.18 4491.2 0.1959 22 448 441.5 393.82 401.48 4336.73 4778.2 0.1441 23 435 431.5 409.14 402.48 4097.09 4528.6 0.1045 24 428 425 395.82 402.9 4368.88 4793.9 0.0796 25 422 419 409.98 403.51 4132.52 4551.5 0.0558 26 416 413.5 397.04 403.6 4383.69 4797.2 0.0356 27 411 409 410.16 403.91 4154.22 4563.2 0.0183 28 407 405.5 397.67 403.78 4386.83 4792.3 0.0062 29 404 400.5 409.90 403.85 4165.30 4565.8 -0.012 30 397 395.5 397.81 403.46 4382.23 4777.7 -0.029 31 394 393 409.12 403.33 4167.75 4560.7 -0.037 32 392 391 397.54 402.84 4368.40 4759.4 -0.043 33 390 388.5 408.14 402.59 4162.96 4551.5 -0.051 34 387 386 397.04 401.99 4351.05 4737.1 -0.058 35 385 384 406.95 401.64 4154.17 4538.2 -0.063 36 383 381.5 396.33 400.95 4329.89 4711.4 -0.07 37 380 379 405.58 400.48 4141.58 4520.6 -0.077 38 378 377 395.39 399.72 4305.59 4682.6 -0.082 39 376 374.5 404.04 399.15 4124.93 4499.4 -0.089 40 373 372 394.26 398.29 4278.32 4650.3 -0.095 41 371 370 402.32 397.64 4104.90 4474.9 -0.099 42 369 367.5 392.95 396.7 4247.77 4615.3 -0.105 43 366 365 400.45 395.95 4081.68 4446.7 -0.111 44 364 363 391.45 394.94 4214.58 4577.6 -0.115 45 362 361 398.44 394.12 4054.96 4416 -0.119 46 360 357.5 389.81 393.02 4178.90 4536.4 -0.128 47 355 352.5 396.24 392.02 4025.87 4378.4 -0.142 48 350 348.5 387.80 390.74 4139.91 4488.4 -0.152 49 347 345.5 393.68 389.6 3990.28 4335.8 -0.159 50 344 343 385.53 388.24 4094.47 4437.5 -0.163 51 342 340.5 390.96 387.03 3949.96 4290.5 -0.168 52 339 338 383.11 385.61 4046.24 4384.2 -0.171 53 337 335.5 388.12 380.42 3768.87 4104.4 -0.162 54 334 333 372.73 378.95 3995.84 4328.8 -0.165 55 332 330.5 385.16 378.02 3730.86 4061.4 -0.171 56 329 328 370.88 376.49 3943.38 4271.4 -0.175 57 327 326 382.09 375.28 3690.13 4016.1 -0.177 58 325 324 368.47 373.72 3888.99 4213 -0.179 59 323 322 378.98 372.47 3647.30 3969.3 -0.182 60 321 319 365.97 370.86 3833.69 4152.7 -0.187 61 317 316 375.76 369.52 3602.97 3919 -0.193 62 315 313.5 363.28 367.85 3776.61 4090.1 -0.196 63 312 311 372.42 366.45 3555.31 3866.3 -0.2 64 310 309 360.47 364.74 3717.35 4026.3 -0.201 65 308 306.5 369.01 363.29 3505.46 3812 -0.204 66 305 304 357.57 361.55 3656.98 3961 -0.207 67 303 302 365.53 360.06 3453.99 3756 -0.209 68 301 300 354.59 358.3 3595.09 3895.1 -0.21 69 299 298 362.01 356.08 3407.93 3705.9 -0.209 70 297 295.5 350.15 353.47 3495.31 3790.8 -0.209 71 294 293 356.80 351.24 3355.74 3648.7 -0.21 72 292 146 345.67 172.84 3433.97 3580 -0.097 20.528774 qxảmax = 410,16 m3/s tại thời điểm cuối giờ thứ 27.Tương ứng Qđến = 411 m3/s Tính toán bảng 2.9: tính với thời điểm giờ thứ 20. Từ quan hệ (Qđến ~ t) tra được lưu lượng đến đầu giờ thứ 20 là: Qđến = 495 m3/s; và lưu lượng đến cuối giờ thứ 20 là: Qđến = 481 m3/s. Từ đó tính được lưu lượng đến trung bình trong giờ thứ 10 là QTB = (495 + 481)/2 = 488 m3/s. Lưu lượng xả đầu giờ thứ 20 lấy bằng lưu lượng xả cuối giờ thứ 19 và bằng: qxả = 403 m3/s. Từ qxả = 403 m3/s tra quan hệ (qxả ~ f1) ta được f1 = 3938,85. → f2 = f1 + QTB = 3938,8 + 488 = 4426,8. Từ đó tra quan hệ (qxả ~ f2) ta được lưu lượng xả cuối giờ thứ 20 bằng: qxả = 390,39 m3/s. Từ các kết quả lập trong bảng 2.9 ta vẽ được biểu đồ kết quả tính toán điều tiết lũ. Hình 2.7: Biểu đồ kết quả điều tiết lũ qua tuy nen TN2 Tính toán điều tiết lũ chính vụ qua tuy nen TN2 và đập đá đổ xây dở (kết quả tính toán của Trần Bá Nam) Bảng 2.10: Quan hệ q~f TT Dt Ztl q V f1 f2 1 3600 50 0 0 0 0 2 3600 50.5 833.8 2.85 374.767 1208.6 3 3600 51 1098.8 5.7 1033.93 2132.7 4 3600 51.5 1441.4 8.55 1654.3 3095.7 5 3600 52 1845.5 11.4 2243.92 4089.4 6 3600 52.5 2303 14.26 2809.61 5112.6 7 3600 53 2808.4 17.11 3348.58 6157 8 3600 53.5 3357 19.96 3865.94 7222.9 9 3600 54 3943.3 22.81 4364.46 8307.8 10 3600 54.5 4570 25.66 4842.78 9412.8 11 3600 55 5232.2 28.51 5303.34 10536 12 3600 55.5 5916.8 32.145 5970.77 11888 Từ các kết quả lập trong bảng 2.10 ta vẽ được biểu đồ quan hệ phụ trợ (qxả ~ f1,f2). Hình 2.8: Biểu đồ quan hệ (qxả ~ f1,f2) khi dẫn dòng qua tuy nen TN2 và đập đá đổ xây dở mùa lũ năm thứ 3 Bảng2.11.Tính toán điều tiết lũ mùa lũ năm thứ 3 t=1h Q1 Qtb q1 qtb f1 f2 W (m3/s) (m3/s) (m3/s) (m3/s) (m3/s) (m3/s) 106m3 0 0 562.5 0 194.03 0 562.5 1.32649 1 1125 1141.5 388.06 626.245 174.42 1315.9 1.85492 2 1158 1168 864.43 907.96 450.96 1619 0.93614 3 1178 1193.5 951.49 986.19 667.5 1861 0.74632 4 1209 1222.5 1020.89 1049.8 840.11 2062.6 0.62174 5 1236 1265 1078.7 1109.39 983.71 2248.7 0.56021 6 1294 1325 1140.07 1172.96 1108.63 2433.6 0.54734 7 1356 1375.5 1205.85 1235.8 1226.5 2602 0.5029 8 1395 1408 1265.76 1291.06 1336.24 2744.2 0.42098 9 1421 1402 1316.36 1331.6 1427.88 2829.9 0.25345 10 1383 1376.5 1346.83 1352.11 1483.05 2859.5 0.08781 11 1370 1457.5 1357.39 1375.19 1502.16 2959.7 0.2963 12 1545 1896 1393.00 1491.82 1566.66 3462.7 1.45506 13 2247 2450.5 1590.63 1770.18 1872.03 4322.5 2.44914 14 2654 3056.5 1949.74 2203 2372.79 5429.3 3.07262 15 3459 3653.5 2456.25 2753.16 2973.04 6626.5 3.24123 16 3848 3992 3050.06 3296.91 3576.48 7568.5 2.50232 17 4136 4307.5 3543.76 3750.45 4024.72 8332.2 2.00537 18 4479 4557.5 3957.15 4127.39 4375.07 8932.6 1.54838 19 4636 4758 4297.64 4428.09 4634.60 9392.6 1.18767 20 4880 4965 4558.54 4678.13 4834.03 9799 1.03275 21 5050 4978.5 4797.71 4850.95 5001.15 9979.6 0.45918 22 4907 4778.5 4904.19 4866.68 5074.86 9853.4 -0.3175 23 4650 4526.5 4829.17 4739.47 5022.18 9548.7 -0.7667 24 4403 4295.5 4649.78 4547.28 4896.44 9191.9 -0.9064 25 4188 4057.5 4444.77 4334.75 4746.92 8804.4 -0.9981 26 3927 3827 4224.72 4111.57 4578.01 8405 -1.0245 27 3727 3650 3998.43 3902.22 4403.77 8053.8 -0.908 28 3573 3475 3806.02 3716.43 4247.75 7722.8 -0.8691 29 3377 3302 3626.84 3538.48 4094.92 7396.9 -0.8513 30 3227 3148 3450.13 3369.79 3943.67 7091.7 -0.7985 31 3069 2989 3289.46 3212.14 3802.21 6791.2 -0.8033 32 2909 2869 3134.82 3066.41 3656.39 6525.4 -0.7107 33 2829 2789.5 2998.01 2944.35 3527.39 6316.9 -0.5575 34 2750 2703 2890.69 2842.82 3426.20 6129.2 -0.5033 35 2656 2608.5 2794.95 2749.83 3334.25 5942.8 -0.5088 36 2561 2505.5 2704.72 2656.52 3238.03 5743.5 -0.5437 37 2450 2345 2608.32 2544.6 3135.21 5480.2 -0.7186 38 2240 2221.5 2480.89 2418.13 2999.32 5220.8 -0.7079 39 2203 2180.5 2355.37 2314.28 2865.45 5046 -0.4816 40 2158 2135 2273.20 2242.3 2772.75 4907.8 -0.3863 41 2112 2096.5 2211.41 2185.72 2696.34 4792.8 -0.3212 42 2081 2065.5 2160.03 2138.9 2632.82 4698.3 -0.2642 43 2050 2036.5 2117.76 2099.6 2580.55 4617.1 -0.2271 44 2023 2009 2081.43 2065.24 2535.63 4544.6 -0.2024 45 1995 1973 2049.04 2032.04 2495.58 4468.6 -0.2126 46 1951 1928.5 2015.04 1995.69 2453.54 4382 -0.2419 47 1906 1886 1976.35 1956.15 2405.69 4291.7 -0.2525 48 1866 1855.5 1935.95 1917.96 2355.74 4211.2 -0.2249 49 1845 1829.5 1899.98 1884.22 2311.26 4140.8 -0.197 50 1814 1799.5 1868.47 1853.4 2272.30 4071.8 -0.1941 51 1785 1769.5 1838.34 1824.34 2233.46 4003 -0.1974 52 1754 1739 1810.35 1795.84 2192.61 3931.6 -0.2046 53 1724 1709 1781.33 1766.63 2150.28 3859.3 -0.2075 54 1694 1679 1751.92 1737.09 2107.36 3786.4 -0.2091 55 1664 1649 1722.26 1707.37 2064.09 3713.1 -0.2101 56 1634 1619 1692.47 1677.53 2020.62 3639.6 -0.2107 57 1604 1589 1662.59 1647.63 1977.03 3566 -0.2111 58 1574 1559 1632.67 1617.69 1933.36 3492.4 -0.2113 59 1544 1528.5 1602.71 1587.62 1889.66 3418.2 -0.2128 60 1513 1497.5 1572.53 1557.27 1845.63 3343.1 -0.2152 61 1482 1467.5 1542.02 1526.87 1801.11 3268.6 -0.2137 62 1453 1437.5 1511.71 1496.62 1756.89 3194.4 -0.2128 63 1422 1407 1481.53 1466.38 1712.86 3119.9 -0.2138 64 1392 1377 1451.22 1437.41 1668.63 3045.6 -0.2175 65 1362 1347 1423.59 1409.96 1622.05 2969 -0.2267 66 1332 1317 1396.34 1382.23 1572.70 2889.7 -0.2348 67 1302 1293 1368.11 1354.75 1521.59 2814.6 -0.2223 68 1284 1273.5 1341.39 1329.31 1473.20 2746.7 -0.2009 69 1263 1254.5 1317.24 1306.08 1429.46 2684 -0.1857 70 1246 1237.5 1294.92 1284.7 1389.04 2626.5 -0.1699 71 1229 1218.5 1274.49 1264.53 1352.05 2570.6 -0.1657 72 1208 1201.5 1254.57 1245.13 1315.98 2517.5 -0.1571 73 1195 1174.5 1235.69 1224.81 1281.79 2456.3 -0.1811 74 1154 1148 1213.92 1202.2 1242.37 2390.4 -0.1951 75 1142 1138.5 1190.47 1181.22 1199.90 2338.4 -0.1538 76 1135 1130.5 1171.98 1164.6 1166.42 2296.9 -0.1228 77 1126 1125 1157.22 1151.49 1139.70 2264.7 -0.0954 78 1124 1122 1145.76 1141.53 1118.94 2240.9 -0.0703 79 1120 1119 1137.31 1134.05 1103.63 2222.6 -0.0542 80 1118 1114 1130.79 1127.81 1091.84 2205.8 -0.0497 81 1110 1105 1124.82 1121.29 1081.02 2186 -0.0587 82 1100 1093 1117.77 1113.36 1068.25 2161.2 -0.0733 83 1086 1084 1108.96 1104.52 1052.29 2136.3 -0.0739 84 1082 1075 1100.08 1096.36 1036.21 2111.2 -0.0769 85 1068 1067 1092.64 1038.62 667.50 1734.5 0.10215 86 1066 1065 984.61 984.323 667.50 1732.5 0.29044 87 1064 1063.5 984.04 983.821 667.50 1731 0.28684 88 1063 1060.5 983.61 983.176 667.50 1728 0.27837 89 1058 1055.5 982.75 982.029 667.50 1723 0.2645 90 1053 1050.5 981.31 980.595 667.50 1718 0.25166 91 1048 1041.5 979.88 978.587 667.50 1709 0.22649 92 1035 1029 977.30 975.505 667.50 1696.5 0.19258 93 1023 1016.5 973.71 971.92 667.50 1684 0.16049 94 1010 1005 970.13 968.479 667.50 1672.5 0.13148 95 1000 995.5 966.83 965.468 667.50 1663 0.10812 96 991 986 964.11 962.744 667.50 1653.5 0.08372 97 981 983 961.38 960.951 667.50 1650.5 0.07938 98 985 978 960.52 959.804 667.50 1645.5 0.0655 99 971 968.5 959.09 957.725 667.50 1636 0.03879 100 966 962 956.36 955.431 667.50 1629.5 0.02365 101 958 956.5 954.50 953.711 667.50 1624 0.01004 102 955 951 952.92 952.133 667.50 1618.5 -0.0041 103 947 943.5 951.34 950.269 667.50 1611 -0.0244 104 940 936 949.19 948.119 667.50 1603.5 -0.0436 105 932 927 947.04 945.753 667.50 1594.5 -0.0675 106 922 917 944.46 943.029 667.50 1584.5 -0.0937 107 912 907 941.59 940.161 667.50 1574.5 -0.1194 108 902 859 938.73 931.845 667.50 1526.5 -0.2622 109 816 803.5 924.96 917.005 667.50 1471 -0.4086 110 791 783 909.05 906.107 667.50 1450.5 -0.4432 111 775 759 903.17 899.727 667.50 1426.5 -0.5066 112 743 739.5 896.29 893.49 667.50 1407 -0.5544 113 736 733 890.69 889.762 667.50 1400.5 -0.5643 114 730 727.5 888.83 888.041 667.50 1395 -0.5779 115 725 362.5 887.25 443.626 667.50 1030 -0.2921 4.32508 qxảmax=4904,14 m3/s tại thời điểm cuối giờ thứ 22.Tương ứng Qđến = 4907 m3/s Từ các kết quả lập trong bảng 2.11 ta vẽ được biểu đồ kết quả tính toán điều tiết lũ. Hình 2.9: Biểu đồ kết quả điều tiết lũ chính vụ dẫn dòng qua tuy nen TN2 và đập xây dở mùa lũ năm thứ 3 Nhận xét: Khi tràn qua đập xây dở ở cao trình +50m khả năng điều tiết của hồ lúc này là rất nhỏ nên trị số lưu lượng xả không giảm được nhiều so với đỉnh lũ thiết kế. Tính toán điều tiết lũ chính vụ qua tuynel TN2 và tràn xây dựng dở ( kết quả tính toán của Đinh Quang Khanh) Bảng 2.12: quan hệ phụ trợ N Z Vk V q V/∆t-q/2 V/∆t+q/2 1 34.5 12.74 0 0.27 -0.14 0.14 2 40 27.1 14.36 1.28 6.54 7.82 3 50 67.84 55.1 2.4281 26.34 28.76 4 60 132.7 119.96 3.0866 58.44 61.52 5 65 177.34 164.6 3.367 80.62 83.98 6 70 230.75 218.01 3.6288 107.19 110.82 7 75 293.98 281.24 3.8688 138.69 142.55 8 80 368.14 355.4 4.0961 175.65 179.75 9 85 453.42 440.68 4.3157 218.18 222.50 10 87 492.05 479.31 6.4456 236.43 242.88 11 90 549.99 537.25 9.6404 263.80 273.45 12 92 593.61 580.87 13.063 283.90 296.97 13 94 637.24 624.5 16.996 303.75 320.75 14 96 683.61 670.87 21.387 324.74 346.13 15 98 732.72 719.98 26.211 346.88 373.10 16 100 781.83 769.09 31.325 368.88 400.21 Hình 2.10: biểu đồ quan hệ phụ trợ Bảng 2.13. bảng tính toán điều tiết lũ ∆T Q1 Q2 q1 f(q1) f(q2) q2 (Qtb-qtb).∆t 1 0.00 4.78 0 0 2.39 0.57 4.21 2 4.78 5.46 0.57 1.85 6.97 1.17 8.50 3 5.46 5.67 1.17 5.81 11.38 1.48 8.48 4 5.67 6.20 1.48 9.99 15.92 1.72 8.66 5 6.20 6.81 1.72 14.13 20.63 1.98 9.30 6 6.81 6.93 1.98 18.61 25.48 2.25 9.51 7 6.93 7.09 2.25 23.27 30.28 2.46 9.31 8 7.09 7.23 2.46 27.89 35.05 2.55 9.31 9 7.23 7.44 2.55 32.28 39.62 2.65 9.47 10 7.44 8.29 2.65 37.15 45.02 2.75 10.33 11 8.29 16.43 2.75 42.03 54.39 2.94 19.03 12 16.43 15.11 2.94 51.29 67.06 3.16 25.44 13 15.11 14.16 3.16 64.24 78.87 3.3 22.81 14 14.16 17.66 3.3 75.31 91.22 3.44 25.08 15 17.66 20.36 3.44 88.02 107.03 3.59 30.99 16 20.36 22.62 3.59 103.25 124.74 3.73 35.65 17 22.62 25.32 3.73 120.47 144.44 3.88 40.32 18 25.32 27.07 3.88 140.51 166.71 4.02 44.49 19 27.07 24.98 4.02 163.28 189.31 4.15 43.88 20 24.98 21.45 4.15 186.09 209.31 4.25 38.03 21 21.45 18.39 4.25 205.46 225.38 4.62 30.97 22 18.39 16.08 4.62 220.79 238.03 5.94 23.91 23 16.08 13.18 5.94 232.1 246.73 6.85 16.47 24 13.18 11.58 6.85 239.9 252.28 7.43 10.47 25 11.58 10.50 7.43 244.87 255.91 7.81 6.84 26 10.50 9.42 7.81 248.12 258.08 8.03 4.08 27 9.42 8.98 8.03 250.01 259.21 8.15 2.22 28 8.98 8.59 8.15 251.04 259.82 8.22 1.19 29 8.59 8.16 8.22 251.63 260.00 8.24 0.29 30 8.16 7.93 8.24 251.81 259.86 8.22 -0.37 Hình 2.11: Biểu đồ kết quả điều tiết lũ chính vụ dẫn dòng qua tuy nen TN2 và tràn xây dở mùa lũ năm thứ 3 Qxả max = 8,24.106 m3/h = 2289 m3/s Vsc = Vhồ = 509,25.106 + 12,74.106 = 521,99.106 m3, Ztl = 88,55 m. CÔNG TÁC NGĂN DÒNG Chọn lưu lượng thiết kế ngăn dòng Chọn thời điểm ngăn dòng: Theo tài liệu thuỷ văn về khu vực xây dựng đã nêu ở chương I. Tham khảo các công trình đã thi công trước như Trị An, Hoà Bình ta chọn thời gian chặn dòng vào 10 ngày đầu tháng 12 năm thi công thứ 3. Chọn tần suất lưu lượng thiết kế ngăn dòng Tần suất lưu lượng thiết kế ngăn dòng lấy theo bảng 4.7 - TCVN 285-2002, công trình đầu mối Cửa Đạt thuộc công trình cấp I do đó tần suất thiết kế là P = 5%. Theo bảng 1.4 ứng với thời đoạn 10 ngày đầu tháng 12 và tần suất P = 5% ta có lưu lượng thiết kế ngăn dòng là QTK = Qmax = 137 m3/s. Phương án ngăn dòng và tổ chức thi công ngăn dòng Như trên ta đã chọn lưu lượng ngăn dòng là 137 m3/s không phải là quá lớn, địa hình hai bờ tương đối rộng rãi thuận tiện cho việc tập kết vật liệu ngăn dòng, theo kinh nghiệm ta chọn phương pháp lấp đứng, vật liệu sẽ được đổ lấn dần từ cả hai bờ. Các công việc phải làm gồm có: Đắp băng két thu hẹp lòng sông cho đến khi vận tốc dòng chảy tăng đến trị số giới hạn cho phép. Gia cố cửa hạp long. Chuẩn bị mặt bằng ngăn dòng. Đắp băng két ngăn dòng bằng vật liệu cỡ lớn. Đắp đập ngăn dòng theo thiết kê. Chọn vị trí và độ rộng cửa ngăn dòng Vị trí cửa ngăn dòng chọn ở giữa sông đảm bảo thuận dòng chảy và khả năng tháo nước lớn. Tuyến băng két chọn cách tuyến đê quai thượng lưu 10 m, tại đây hai bờ trái và phải đều có vị trí tập kết vật liệu khá rộng. Tại công trường Cửa Đạt yêu cầu giao thông thuỷ là khá quan trọng, vì vậy khi chọn độ rộng cửa ngăn dòng phải chọn đảm bảo giao thông thuỷ trên sông và không gây xói lở ở lòng dẫn. Bề rộng cửa ngăn dòng chọn theo kinh nghiệm công trình Trị An: B = 40m. Thiết kế gia cố cửa ngăn dòng bằng các rọ đá lát ở mái, phạm vi gia cố lấy theo tiêu chuẩn ngành 14 TCN 57-88: gia cố về phía thượng lưu 5¸10m; về phía hạ lưu 40¸100m. Lòng sông được gia cố bằng đá hộc, được đổ bằng các xà lan. Tính toán thuỷ lực ngăn dòng Bài toán: Xác định quan hệ Qngd ~ ZTL và đường kính viên đá dùng để chặn dòng khi cho biết các số liệu sau: Lưu lượng thiết kế ngăn dòng: Qngd = 137 m3/s. Đường quan hệ Q ~ ZHL Tính toán: 1) Xác định quan hệ Qngd ~ ZTL Tính toán thuỷ lực ngăn dòng phương pháp lấp đứng theo phụ lục 5 – tiêu chuẩn ngành 14 TCN 57-88. Lưu lượng ngăn dòng được tính theo công thức sau: Qngd = = QC + QThấm + QTN2 + QTích Trong đó: Qngd - Lưu lượng thiết kế ngăn dòng (m3/s). QC - Lưu lượng qua cửa ngăn dòng (m3/s). QThấm - Lưu lượng thấm qua kè (m3/s). QTN2 - Lưu lượng xả qua Tuy nen 2 (m3/s). QTích - Lưu lượng tích lại ở thượng lưu (m3/s). Do QTích nhỏ, để thuận tiện tính toán ta coi QTích = 0. Giả thiết này chỉ làm tăng thêm tính an toàn cho công việc ngăn dòng. Khi đó ta có: Qnd = QC + QThấm + QTN2 +) Lưu tốc qua cửa ngăn dòng đạt giá trị lớn nhất khi 2 chân kè gặp nhau, khi đó chiều rộng trung bình của cửa ngăn dòng là: Btb = (H - DZ).mtb = mtb.H.(1 - ) Trong đó: mtb - hệ số mái dốc trung bình, mtb = 1,25. = f() xác định trong tiêu chuẩn ngành 14 TCN 57-88. +) Lưu lượng qua cửa ngăn dòng được tính theo công thức: QC = m.Btb. Trong đó : m - hệ số lưu lượng lấy như sau : m = (1 - ). khi < 0,35 m = 0,385 khi 0,35 Z - độ dâng mực nước thượng hạ lưu, Z = ZTL - ZHL H0 - Cột nước thượng lưu khi tính cả lưu tốc tới gần, H0 = H + Bỏ qua lưu tốc tới gần ta có : Ho » H = Ztl - Zđáy Với Zđáy = 26m. +) Lưu lượng qua tuy nen TN2 tra đồ thị hình 2.5 từ ZTL +) Lưu lượng thấm qua băng két được tính theo công thức : QThấm = K(Bs – Btb)(Hs + Z) Trong đó: K - hệ số thấm rối, tra bảng 1 (14 TCN 57-88). BS - bề rộng cửa ngăn dòng, BS = 40 m. Btb - bề rộng cửa trung bình sau khi đã đổ đá lấn dòng. Hs - cột nước sông hạ lưu. ith - độ dốc thuỷ lực trung bình dòng thấm itb = b - bề rộng đỉnh băng két, b = 10m. Phương pháp tính: Với Qngd = 137 m3/s tra biểu đồ quan hệ Q ~ ZHL ta được ZHL = 28,58 m. Þ Hs = ZHL – Zđs = 28,58 – 26 = 2,58 m. Sơ bộ chọn D = 1,3 m và vật liệu lấp là khối bê tông tứ diện Þ K = 1,2 m/s. Để giải bài toán ta giả thiết các giá trị Z, từ đó ta tính được các giá trị HTL, ZTL. Từ các công thức ta tính được Qc , Qthấm ; từ ZTL tra đồ thị hình 2.5 ta được QTN2 Þ Qngd. Ở đây em xin trình bày cách tính cho một giá trị Z = 2,5 m. Ta có : ZTL = ZHL + Z = 28,58 + 2,5 = 31,08 m. H0 » H = Hs + Z = 2,58 + 2,5 = 5,08 m. Þ = 0,492. Từ đó tra được : = 0,288 Þ Btb = 1,25.5,08.(1 – 0,288) = 4,52 m. Þ QC = 0,385.4,52. = 82,039 m3/s. Ta có : itb = = = 0,110 Þ QThấm = 1,2.(40 – 4,52).(2,58 + 2,5) = 71,780 m3/s. ZTL = 31,8 m tra đồ thị hình 2.5 ta được QTN2 = 3,024 m3/s. Vậy ta có: Qngd = 82,039 + 71,780 + 3,024 = 156,843 m3/s. Tương tự ta tính toán được với các giá trị khác, tổng hợp kết quả ta lập được thành bảng 2.21 và được trình bày trong phụ lục. Kết quả theo bảng tính trên là : Z = 2,18 m ; H = 4,76 m ; DZ/H = 0,2816 ; ZTL = 30,76 m ; Btb = 4,275 m ; QC = 70,393 m3/s. Từ bảng tính ta vẽ được quan hệ sau : Hình 2.12: Biểu đồ quan hệ Qnd ~ ZTL 2) Xác định đường kính viên đá lớn nhất dùng để chặn dòng: Vận tốc dòng nước lớn nhất khi ngăn dòng được tính theo công thức : Vmax = = 6,383 m/s. Đường kính viên đá lớn nhất dùng để chặn dòng được tính theo công thức : = 1,596 m. Khối lượng đá chặn dòng loại lớn nhất là G » 5 (T). Sử dụng vật liệu ngăn dòng là các cục bê tông tứ diện, có cạnh được tính đổi từ đường kính viên đá theo 14TCN 57-88 là : a = = 2,6 m.