LỜI CẢM ƠN Đây dịp cho xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Ngô Trí Viềng, người hướng dẫn khoa học, giúp đỡ động viên suốt thời gian làm luận văn Thầy gương sáng tinh thần trách nhiệm, lòng tận tụy, tình yêu nghề ý thức nghiên cứu khoa học nghiêm túc Thầy để lại kích phục tri thức khoa học, lối sống yêu thương, độc lập thẳng thắn Cho phép trân trọng gửi lời cám ơn đến thầy cô giáo Bộ môn Thủy công, Khoa Công trình, Phòng Đào tạo Đại học Sau Đại học, Trường Đại học Thủy Lợi, Lãnh đạo Ban Quản lý Đầu tư Xây dựng Thủy lợi bạn bè đồng nghiệp gia đình giúp đỡ, động viên suốt trình học tập hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 18 tháng 11 năm 2013 Tác giả Phan Đình Hậu LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực Tôi không chép luận văn đề tài nghiên cứu trước Các thông tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày 18 tháng 11 năm 2013 Tác giả Phan Đình Hậu MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐẬP TRÀN THỰC DỤNG 1.1 Các loại đập tràn 1.1.1 Đập tràn thành mỏng 1.1.2 Đập tràn đỉnh rộng 1.1.3 Đập tràn mặt cắt thực dụng 1.2 Đập tràn mặt cắt thực dụng không chân không kiểu Creager – Ophixerov 1.3 Đập tràn mặt cắt thực dụng có chân không kiểu Rodanop [3][4] 1.4 Đập tràn mặt cắt thực dụng không chân không dạng WES 11 1.5 Các loại đập tràn khác [13] 12 1.5.1 Đập vòm tràn nước 12 1.5.2 Đập chống 13 1.5.3 Đập cao su 13 1.5.4 Đập tràn phím đàn 14 1.6 Đập tràn xây dựng giới Việt Nam 14 1.7 Kết luận Chương 16 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ THỦY LỰC ĐẬP TRÀN 18 2.1 Khả tháo đập tràn thực dụng 18 2.2 Khả tháo đập tràn dạng WES 27 2.2.1 Theo tài liệu nghiên cứu đập tràn dạng WES nhà khoa học Mỹ 27 2.2.2 Theo tài liệu nghiên cứu đập tràn dạng WES Trung Quốc 29 2.3 Trạng thái dòng chảy 33 2.3.1 Tính toán thủy lực xác định đường mặt nước [4] 33 2.3.2 Phân bố áp suất mặt tràn 36 2.4 Phương pháp xác định mặt cắt tràn 37 2.4.1 Phương pháp xác định mặt cắt tràn dạng Creager - Ophixerov 37 2.4.2 Phương pháp xác định mặt cắt tràn có chân không, đỉnh dạng elip 40 2.4.3 Phương pháp xác định mặt cắt đập tràn dạng WES 41 2.4.3.1 Đoạn thân tràn phía hạ lưu 41 2.4.3.2 Đoạn đầu tràn 43 2.5 So sánh đập tràn mặt cắt dạng WES mặt cắt Ophixerov 44 2.5.1 Diện tích mặt cắt ngang 44 2.5.2 Khả tháo 45 2.6 Kết luận Chương 46 CHƯƠNG ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 47 VÀO CÔNG TRÌNH HỒ CHỨA NƯỚC BẢN MÒNG 47 3.1 Các thông số hồ Bản Mòng 47 3.1.1 Địa điểm xây dựng 47 3.1.2 Nhiệm vụ công trình 47 3.1.3 Quy mô công trình 48 3.2 Tràn xả lũ 50 3.2.1 Nhiệm vụ 50 3.2.2 Các phương án tràn xả lũ 50 3.2.3 Tính toán tọa độ mặt tràn 50 3.2.4 Vẽ đường cong mặt tràn 54 3.3 Tính toán khả tháo 56 3.3.1 Trường hợp đập tràn mặt cắt Ophixerov 56 3.3.2 Trường hợp đập tràn mặt cắt elip 57 3.3.3 Trường hợp đập tràn mặt cắt WES 57 3.4 So sánh ba phương án 59 3.4.1 Về mặt cắt đập 59 3.4.2 Về khả tháo 62 3.5 Kết luận chương 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1-1 Đập tràn thành mỏng Hình 1-2 Sơ đồ tính toán đập tràn đỉnh rộng chảy không ngập Hình 1-3 Mặt cắt đập tràn có chân không Hình 1-4 Mặt cắt đập tràn không chân không Hình 1-5: Đường cong đầu tràn mặt cắt WES phía thượng lưu có bán kính 12 Hình 2-1: Mặt cắt đập có cửa van 19 Hình 2-2: Các dạng mép vào trụ biên 24 Hình 2-3: Các dạng trụ pin 24 Hình 2-4 Các đường cong để xác định σn đập tràn mặt cắt thực dụng 25 Hình 2-5: Đồ thị tra trị số C 28 Hình 2-6: Hệ số hình dạng trụ bên 30 Hình 2-7: Hình dạng trụ pin 30 Hình 2-8 Sơ đồ tính đường mặt nước đập tràn 33 Hình 2-9 Phương trình Bernouilli với mặt cắt 1-1 2-2 37 Hình 2-10 Các dạng mặt cắt đập tràn không chân không 38 Hình 2-11 Cách vẽ mặt cắt đập tràn có chân không 41 Hình 2-12: Sơ đồ mặt cắt WES có độ dốc mặt thượng lưu đập khác 42 43 Hình 2-13a: Đầu tràn phía thượng lưu dùng bán kính cong R1 R2 với mái xiên 43 Hình 2-13b: Mặt thượng lưu thẳng đứng đoạn cong đầu tràn phía thượng lưu dùng bán kính cong R1, R2 R3 43 Hình 2-14: Đầu tràn có đoạn nhô cong phía thượng lưu dùng đường cong elíp 44 Hình 2-15: Đỉnh tràn thực dụng có tường ngực 44 Hình 2-16: Biểu đồ quan hệ Htk ∼ F đập tràn WES Ophixerov 45 Hình 2-17: Biểu đồ quan hệ Htk ∼ Q đập tràn WES Ophixerov 45 Hình 3-1: Sơ họa cụm công trình đầu mối hồ chứa nước Nước Bản Mòng 47 Hình 3-2: Đường cong mặt tràn Ophixerov 54 Hình 3-3: Đường cong mặt tràn Elip 55 Hình 3-4: Đường cong mặt tràn dạng WES 56 Hình 3-5: Đường cong mặt tràn hồ chứa nước Bản Mòng thiết kế theo mặt cắt WES mặt cắt Ophixerov 62 Hình 3-6: Hệ số lưu lượng cột nước đập tràn Bản Mòng 63 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1-1: Tọa độ đường cong mặt đập chân không theo phương pháp Creager – Ophixerov [3] Bảng 1-2: Trị số bán kính nối tiếp R chân đập [3] Bảng 1-3: Tọa độ đường cong mặt tràn có chân không đỉnh elip ( rϕ = )[4] 10 Bảng 2-1: Hệ số co hẹp đứng α nước chảy cửa [13] 18 Bảng 2-2: Bảng tra trị số σhd phụ thuộc vào góc αB αH tỷ số a/CB [3][4] 20 Bảng 2-3 Hệ số hiệu chỉnh cột nước σH đập tràn không chân không [3][4] 22 Bảng 2-4: Hệ số lưu lượng m đập chân không, đỉnh elip (theo Rodanop) 23 Z Bảng 2-5 Trị số   xác định trạng thái phân giới chảy ngập đập tràn  P k thành mỏng đập tràn có mặt cắt thực dụng 26 Bảng 2-6 Hệ số ngập σn đập tràn có mặt cắt thực dụng không chân không 26 Bảng 2-7: Bảng hệ số hiệu chỉnh C 30 Bảng 2-8: Bảng hệ số lưu lượng m 31 Bảng 2-9: Bảng hệ số hình dạng trụ pin ξo 31 Bảng 2-10 Toạ độ điểm đường biên mặt tràn không chân không Creager – Ophixerov 39 Bảng 2-11: Tham số đường cong mặt tràn [15] 42 Bảng 3-1: Quy mô công trình 48 Bảng 3-2: Tọa độ đường cong mặt tràn WES Ophixerov 51 Bảng 3-3: Tọa độ đường cong mặt tràn WES Elip 53 Bảng 3-4: Tọa độ đường cong mặt tràn WES so sánh với Ophixerov 60 thiết kế theo mặt cắt WES mặt cắt Ophixerov 62 Bảng 3-5: Kết tính toán khả tháo đập tràn Bản Mòng 62 Bảng 3-6: Hệ số lưu lượng cột nước đập tràn Bản Mòng 62 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT WES Waterways Expriment Station; Q Lưu lượng xả qua đập tràn (khả tháo nước), thứ nguyên m3/s; m Hệ số lưu lượng đập tràn; mtc Hệ số lưu lượng xác định theo đập tiêu chuẩn; σH Hệ số sửa chữa cột nước; σhd Hệ số sửa chữa thay đổi hình dạng; ε Hệ số co hẹp bên; ξm.b Hệ số hình dạng mố biên; ξm.t Hệ số hình dạng mố trụ; Ho Cột nước đỉnh đập tràn có kể đến lưu tốc tới gần (m); H Cột nước đỉnh đập tràn không kể cột nước lưu tốc (m); b Chiều rộng khoang tràn (m); n Số khoang tràn; σn Hệ số ngập; P1 Chiều cao đập so với đáy thượng lưu (m); P Chiều cao đập so với đáy lòng dẫn hạ lưu (m); C Hệ số hiệu chỉnh xét đến ảnh hưởng độ dốc mặt thượng lưu; PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Đập tràn hạng mục quan trọng mang tính chất then chốt công trình đầu mối thủy lợi, thủy điện; có nhiệm vụ xả lũ, điều tiết dòng chảy đảm bảo an toàn cho toàn công trình hạ du Đập tràn chiếm tỷ trọng vốn đáng kể chi phí xây dựng hệ thống công trình đầu mối Vì nghiên cứu chọn mặt cắt hợp lý đập tràn để tăng khả tháo, có chế độ thủy lực lợi nhằm giảm chi phí xây dựng có ý nghĩa lớn kinh tế có tính khoa học … nhiều nhà khoa học nghiên cứu Ở Việt Nam, hầu hết đập tràn xả lũ thuộc hệ thống đầu mối công trình thủy lợi, thủy điện xây dựng có dạng mặt cắt thực dụng Creager dạng Creager – Ophixerov Các đập tràn loại thiết kế theo quy phạm biên soạn từ tài liệu Liên Xô Trung Quốc, điển hình như: đập tràn thủy điện Hòa Bình, Thác Bà, sông Hinh, Yaly, Tân Giang, Định Bình Việc ứng dụng mặt cắt đập tràn dạng WES hay Ophixerov có ý nghĩa quan trọng nghiệp phát triển thủy lợi, thủy điện Việt Nam, góp phần không nhỏ vào thành tựu phát triển kinh tế, xã hội đất nước năm qua Vài chục năm trở lại đây, từ đập tràn có mặt cắt dạng WES (Waterways Expriment Station) Mỹ nghiên cứu ứng dụng, có ưu điểm nên nhiều nước áp dụng Trung Quốc quốc gia có nguồn tài nguyên nước phong phú chuyển hướng áp dụng mặt cắt tràn dạng WES từ năm 1975 Hồ chứa nước Bản Mòng tỉnh Sơn La đầu tư xây dựng với nhiệm vụ chống lũ quét, cắt giảm lũ cho thành phố Sơn La, tạo nguồn cấp nước cho công nghiệp sinh hoạt, kết hợp du lịch, cải thiện môi trường sinh thái Hồ chứa nước Bản Mòng có công trình đầu mối đập bê tông trọng lực, đập tràn cao 40m chiếm vị trí quan trọng lòng sông Nghiên cứu hình dạng hợp lý mặt cắt đập tràn có ý nghĩa quan trọng kinh tế kỹ thuật, định đời dự án Mục đích phạm vi nghiên cứu + Nghiên cứu khả tháo đập tràn dạng Ophixerov, đập tràn dạng WES; + Nghiên cứu trạng thái dòng chảy qua đập tràn dạng WES Ophixerov; + Nghiên cứu mặt cắt đập tràn dạng Ophixerov, đập tràn dạng WES; + Ứng dụng kết nghiên cứu chọn mặt cắt hợp lý cho đập tràn Bản Mòng; Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu + Áp dụng phương pháp lý thuyết phương pháp tính đại + Sử dụng phương pháp tổng hợp, thống kê tài liệu lý thuyết, thực nghiệm, thực tế để sâu nghiên cứu mặt cắt tràn dạng WES mặt cắt tràn dạng Ophixerov + Áp dụng phương pháp so sánh mặt kỹ thuật kinh tế lựa chọn mặt cắt hợp lý cho đập tràn hồ chứa nước Bản Mòng Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài + Nghiên cứu dạng mặt cắt đập tràn nhằm so sánh tính ưu việt dạng đập tràn; + Ứng dụng vào công trình thực tế để làm sáng tỏ tính thực tiễn loại đập Nội dung đề tài Đề tài “Nghiên cứu mặt cắt hợp lý đập tràn hồ chứa nước Bản Mòng’’ đưa số kết nghiên cứu để thông qua việc mô hình dạng mặt cắt, khả tháo đập tràn mặt cắt dạng WES Ophixerov 54 6,938 3,342 3,460 8,026 4,314 4,530 9,012 5,300 5,612 10 10,186 6,619 7,040 11 11,245 7,961 8,453 12 12,238 9,295 9,886 13 16,871 16,284 17,904 14 21,431 23,120 27,873 15 32,263 39,368 59,408 16 38,418 48,604 82,061 3.2.4 Vẽ đường cong mặt tràn 3.2.4.1 Vẽ đường cong mặt tràn Ophixerov Sau biết góc αB = 45o, tọa độ đường cong mặt tràn phía hạ lưu, góc βH, bán kính cong R = 16,5m (tra Bảng 2-9), vẽ mặt cắt ngang Hình 3-2 Hình 3-2: Đường cong mặt tràn Ophixerov 3.2.4.2 Vẽ đường cong mặt tràn elip 55 Với số liệu tính toán rφ = e H = ; o =1,2 ; Ho = 8,70 f rφ 8,7 = 7,25 ; nhân rφ với Bảng 1-3, vẽ đường cong mặt tràn 1,2 O X e/f =2; rΦ = 7,25 m= 0,65 R = 16,5 Y Hình 3-3: Đường cong mặt tràn Elip 3.2.4.3 Vẽ đường cong mặt tràn WES Sau biết đoạn cong đầu tràn phía thượng lưu, tọa độ đường cong mặt tràn phía hạ lưu, đoạn thẳng tiếp tuyến với đường cong mặt tràn có hệ số mái m, bán kính cong R, vẽ mặt cắt ngang Hình 3-4 O X 1,85 x 0,85 = 13,92Hd y m= 0,65 R = 16,5 Y 56 Hình 3-4: Đường cong mặt tràn dạng WES 3.3 Tính toán khả tháo 3.3.1 Trường hợp đập tràn mặt cắt Ophixerov Lưu lượng tháo qua ngưỡng tràn mặt cắt thực dụng tính theo công thức: Q = σnεm Σb 2gH o2 Trong đó: B = Σb độ rộng thực ngưỡng tràn, B = 3x5 = 15m; H o cột nước tác dụng phía đỉnh ngưỡng; g gia tốc trọng trường; g = 9,81m/s ; m hệ số lưu lượng, xác định theo công thức (2-4): a Tính khả tháo cho trường hợp lũ thiết kế P = 1% H o = 8,70m; m tc = 0,504; σ H = 1,00 (vì H = 1,00 ); H tk α b = 45 o ; α H = 53 o ; α = 27,7 = 0,923 CB 30 σ hd = 0,9806; m = m tc σ H σ hd = 0,504x1,00x0,9806 = 0,494; ε hệ số co hẹp bên, xác định theo công thức (2-5): ε = - 0,2x 0,7 + (3 − 1)x0,45 x1,0 = 0,893; σ n hệ số ngập, trường hợp chảy không ngập σ n = 1; Thay thông số vào công thức tính lưu lượng tràn: Q = 1x0,893x0,494x15x 2x9,81 x 8,7 = 753 m3/s b Tính khả tháo cho trường hợp lũ kiểm tra P = 0,2% 57 Ho = 9,05m; m = 0,4955; ε = 0,893; σn = 1; Q = 1x0,893x0,4955x15x 2x9,81 x 9,05 = 801 m3/s 3.3.2 Trường hợp đập tràn mặt cắt elip Lưu lượng tháo qua ngưỡng tràn mặt cắt thực dụng tính theo công thức: Q = σnεm Σb 2gH o Trong đó: B = Σb độ rộng thực ngưỡng tràn, B = 3x5 = 15m; H o cột nước tác dụng phía đỉnh ngưỡng; g gia tốc trọng trường; g = 9,81m/s ; m hệ số lưu lượng, xác định theo Bảng 2-4 a Tính khả tháo cho trường hợp lũ thiết kế P = 1% Mục chọn e = ; H o =1,2 tra Bảng 2-4 m = 0,500 f rφ ε hệ số co hẹp bên, xác định theo công thức (2-5): ε = - 0,2x 0,7 + (3 − 1)x0,45 x1,0 = 0,893; σn hệ số ngập, trường hợp chảy không ngập σn = 1; Thay thông số vào công thức tính lưu lượng tràn: Q = 1x0,893x0,500x15x 2x9,81 x 8,7 = 767 m3/s b Tính khả tháo cho trường hợp lũ kiểm tra P = 0,2% Mục chọn e = ; Ho = 9,05m; rφ = 7,25 => H o =1,248 tra Bảng 2f rφ m = 0,503; Q = 1x0,893x0,503x15x 2x9,81 x 9,05 = 813 m3/s 3.3.3 Trường hợp đập tràn mặt cắt WES 58 Lưu lượng tháo qua ngưỡng tràn mặt cắt thực dụng tính theo công thức: Q = CσεmΣb 2gH o Trong đó: B = Σb chiều rộng thực ngưỡng tràn, B = 3x5 = 15m; H o cột nước tác dụng phía đỉnh ngưỡng, H o = 8,7m; g gia tốc trọng trường, g = 9,81m/s ; m hệ số lưu lượng; C hệ số điều chỉnh xét đến ảnh hưởng độ dốc mặt đập thượng lưu, độ dốc mặt đập thượng lưu thẳng đứng C = 1; ε hệ số co hẹp bên, xác định theo công thức (2-13): ε = - 0,2x 0,7 + (3 − 1)x0,45 x1,0= 0,893; σ hệ số ngập, trường hợp chảy không ngập σ = 1; a Tính khả tháo cho trường hợp lũ thiết kế P = 1% + Xác định hệ số lưu lượng m Căn vào số liệu thiết kế cấu tạo ngưỡng tràn: P = ∇ngưỡng - ∇Sân trước = 660 – 630 = 30m; H max = ∇MNDGC (1%) - ∇ngưỡng = 668,7 – 660,0 = 8,70m; => P > 3H Hệ số lưu lượng xác định [1] m = f(Hw/Hd; P/Hd) Trong đó: H w cột nước trước đập tràn; H w = 668,7 - 660,0 = 8,7m; H d cột nước thiết kế định hình; H d = (75% ÷ 95%)H max ; Lấy H d = 85%H max = 0,85x8,70 = 7,395m; 59 P chiều cao ngưỡng thượng lưu, P = 30m; H Hd 8,70 7,395 P Hd w =>= = 1,1765 ;= 30 = 4,0568 ; 7,395 => m = 0,5093; + Thay thông số có vào công thức tính lưu lượng tràn: Q = 1x1x0,893x0,5093x15x 2x9,81 x 8,7 = 776 m3/s b Tính khả tháo cho trường hợp lũ kiểm tra P = 0,2% + Xác định hệ số lưu lượng m Căn vào số liệu thiết kế cấu tạo ngưỡng tràn: P = ∇ngưỡng - ∇Sân trước = 660 – 630 = 30m; Hmax = ∇MNDGC (0,2%) -∇ngưỡng = 669,05–660,0 = 9,05m; => P > 3H Hệ số lưu lượng xác định [1] m = f(Hw/Hd; P/Hd) Trong đó: Hw cột nước trước đập tràn; Hw = 669,05 - 660,0 = 9,05m; H d cột nước thiết kế định hình; H d = (75% ÷ 95%)H max ; Lấy H d = 80%H max = 0,8x9,05 = 7,24m; P chiều cao ngưỡng thượng lưu, P = 30m; H Hd 9,05 7,24 P Hd 30 7,24 w => = = 1,25 ; = = 4,144 ; => m = 0,5115; + Thay thông số có vào công thức tính lưu lượng tràn: Q = 1x1x0,893x0,5115x15x 2x9,81 x 9,05 = 827 m3/s 3.4 So sánh ba phương án 3.4.1 Về mặt cắt đập 60 Về mặt trực quan, để dễ so sánh trước tiên ta dịch đường cong mặt đập dạng WES sang bên phải đoạn hoành độ “x’’ mà giá trị hoành độ x tung độ y tương ứng đường cong mặt đập tràn dang Ophixerov (có nghĩa lúc đỉnh mặt đập WES Ophixerov trùng tọa độ (0;0) Từ Bảng 3-2 biến đổi thành bảng sau: Bảng 3-4: Tọa độ đường cong mặt tràn WES so sánh với Ophixerov STT Xtk (m) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 0,870 1,740 2,610 3,480 4,350 5,220 6,090 6,960 7,830 8,700 9,570 10,440 11,310 12,180 13,050 13,920 14,790 15,660 16,530 17,400 18,270 19,140 20,010 20,880 Ytk (m) Ophixerov 1,096 0,313 0,061 0,052 0,235 0,522 0,870 1,270 1,723 2,227 2,793 3,428 4,133 4,907 5,751 6,647 7,595 8,587 9,640 10,745 11,910 13,120 14,381 16,478 WES 0,074 0,268 0,567 0,965 1,459 2,044 2,718 3,480 4,327 5,259 6,272 7,368 8,544 9,799 11,133 12,545 14,034 15,600 17,241 18,957 20,748 61 STT 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 Xtk (m) 21,750 22,620 23,490 24,360 25,230 26,100 26,970 27,840 28,710 29,580 30,450 31,320 32,190 33,060 33,930 Ytk (m) Ophixerov 17,052 18,461 19,914 21,419 22,968 24,569 26,213 27,901 29,624 31,398 33,217 35,070 36,966 38,898 40,794 WES 22,612 24,550 26,562 28,645 30,801 33,028 35,327 37,696 40,136 42,646 45,226 47,876 50,594 53,381 56,237 Từ Bảng 3-4 trực quan Hình 3-5 nhận thấy: Mỗi giá trị hoành độ x tính tung độ y tương ứng cho trường hợp mặt cắt dạng WES mặt cắt dạng Ophixerov; giá trị tung độ mặt cắt WES lớn giá trị tung độ mặt cắt Ophixerov, điều có nghĩa đường cong mặt tràn thực dụng thiết kế mặt cắt theo dạng WES “gầy’’ so với mặt cắt Ophixerov Do diện tích mặt cắt ngang tràn thiết kế theo WES nhỏ diện tích mặt cắt ngang tràn thiết kế theo Ophixerov Từ Bảng 3-3 thấy hoành độ ‘’nhỏ’’ (điểm tọa độ đến điểm tọa độ 5) tung độ y Elip lớn WES; nhiên hoành độ lớn tung độ y WES lớn nhiều so với Elip Vậy đập cao mặt cắt dạng WES nhỏ mặt cắt dạng Elip 62 MÆt c¾t WES MÆt c¾t Ophicerop Hình 3-5: Đường cong mặt tràn hồ chứa nước Bản Mòng thiết kế theo mặt cắt WES mặt cắt Ophixerov 3.4.2 Về khả tháo Từ kết tính toán khả tháo qua đập tràn hồ chứa nước Bản Mòng với ba phương án mặt cắt dạng: WES; Elip Ophixerov tính cho hai trường hợp mực nước lũ thiết kế (P =1%) mực nước lũ kiểm tra (P = 0,2%) Bảng 3-5: Kết tính toán khả tháo đập tràn Bản Mòng Q (m3/s) H TT Trường hợp (m) WES Elip Ophixerov (Q1) (Q2) (Q3) Nhận xét Lũ thiết kế P = 1% 8,70 776 767 753 Q1 > Q2>Q3 Lũ kiểm tra P = 0,2% 9,05 827 813 801 Q1 > Q2>Q3 Từ kết tính toán trên, để thấy rõ khả tháo loại so sánh với cách dễ dàng; đưa bảng tổng hợp quan hệ hệ số lưu lượng m cột nước H sau: Bảng 3-6: Hệ số lưu lượng cột nước đập tràn Bản Mòng 63 H TT Trường hợp (m) m WES Elip Ophixerov (m1) (m2) (m3) Nhận xét Lũ thiết kế P = 1% 8,70 0,45497 0,44667 0,44150 m1 > m2>m3 Lũ kiểm tra P = 0,2% 9,05 0,45694 0,44935 0,44266 m1 > m2>m3 m m1 m2 m3 8,7 9,05 H Hình 3-6: Hệ số lưu lượng cột nước đập tràn Bản Mòng Trên hình 3-6 m1, m2, m3 đường biểu diễn quan hệ hệ số lưu lượng cột nước tương ứng với loại đập tràn mặt cắt dạng WES, Elip Ophixerov Căn vào Bảng 3-6 hình 3-6 rút nhận xét: Để đáp ứng nhiều tiêu chí thiết kế tràn xả lũ mặt cắt dạng WES vừa đáp ứng yêu cầu mặt kỹ thuật lại vừa có ưu điểm kinh tế so với mặt cắt dạng Ophixerov mặt cắt dạng Elip Một dự án đời phải đáp ứng nhiều tiêu chí, có hai tiêu chí quan trọng kỹ thật kinh tế, chọn mặt cắt tràn dạng WES để thiết kế đập tràn xả lũ hồ chứa nước Bản Mòng hoàn toàn hợp lý 3.5 Kết luận chương 64 Chọn mặt cắt dạng WES để thiết kế đập tràn hồ chứa nước Bản Mòng phù hợp kỹ thuật kinh tế: + Về kỹ thuật thể kết khả tháo đập tràn mặt cắt dạng WES lớn sơ với mặt cắt dạng Elip dạng Ophixerov Đây sở để giảm chiều cao đập chọn phương án mặt cắt dạng WES, cần tháo lưu lượng rõ ràng cột nước H ứng với mặt cắt tràn dạng WES thấp do, yếu tố để giảm chi phí đầu tư xây dựng + Về kinh tế thể mặt cắt ngang tràn: WES nhỏ Ophixerov; đập cao chênh lệch mặt cắt WES so với Ophixerov Elip đáng kể KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Những kết đạt Việt Nam nước nghèo, 70% dân số nông thôn; nghành nông nghiệp chiếm tỷ trọng lớn kinh tế quốc dân Đối với lĩnh vực thủy lợi cố gắng nỗ lực nhiều để xây dựng công trình tầm cỡ khu vực giới; nhiên dừng lại chưa đủ Thành tựu khoa học không ngừng phát triển nhiệm vụ người làm khoa học nói chung ngành thủy lợi nói riêng để góp phần đưa thành tựu khoa học áp dụng vào thực tiễn sống, góp phần xây dựng nên công trình chứa đựng nhiều hàm lượng khoa học tiên tiến để ngày nhiều công trình thủy lợi mọc lên 65 đất nước Đặc biệt giai đoạn nay, biến đổi khí hậu khó lường, phức tạp; quản lý chất lượng công trình lỏng lẻo, thi công ạt khó kiểm soát chất lượng công trình vai trò khoa học công nghệ lại trọng Trong phạm vi luận văn, cố gắng để nghiên cứu tìm tòi học hỏi, kết đạt chưa nhiều, xin giới thiệu số kết nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm để thông qua việc mô hình dạng mặt cắt, khả tháo đập tràn mặt cắt dạng WES Ophicerov nhằm phân tích ưu nhược điểm WES so với Ophixerov Elip Kết nghiên cứu áp dụng cho đập tràn hồ chứa nước Bản Mòng Từ kết đưa số kết luận sau đây: Đường cong mặt tràn thực dụng thiết kế mặt cắt theo dạng WES phù hợp với mép lưỡi nước chảy tự sức cản dòng chảy qua tràn tương đối nhỏ Trên chiều rộng tràn, đập tràn mặt cắt dạng WES có khả tháo lớn đập tràn Creager-Ophixerov đập tràn mặt cắt đỉnh Elip Đây điều kiện cần để lựa chọn loại mặt cắt đập dạng WES thiết kế Diện tích mặt cắt ngang WES nhỏ thể hai yếu tố: + Thứ chiều cao đập mặt cắt WES tính từ ngưỡng tràn trở lên thấp so với mặt cắt tràn dạng Elip hay Creager-Ophixerov; + Thứ hai măt cắt ngang WES từ ngưỡng tràn trở xuống nhỏ nhất; Nghĩa khối lượng xây dựng đập tràn dạng WES nhỏ Ophixerov hay Elip Đây điều kiện đủ để xem xét tính khả thi mặt cắt đập dạng WES dự án 66 Những kết luận cho thấy việc áp dụng mặt cắt dạng WES vào thiết kế đập tràn hồ chứa nước Bản Mòng hoàn toàn hợp lý mặt khoa học có tính khả thi mặt kinh tế Tồn Kết nghiên cứu luận văn bước đầu, kết dựa nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm để thông qua việc mô hình dạng mặt cắt, khả tháo đập tràn mặt cắt dạng WES; dạng Elip Ophicerov nhằm phân tích ưu nhược điểm WES so với Ophixerov; Elip Do thời gian lực có hạn nên nhiều vấn đề thủy lực đập tràn mặt cắt WES chưa giải Hướng phát triển cần sâu nghiên cứu ảnh hưởng mạch động áp suất đến ổn định đập tràn, vấn đề khí thực tiêu hạ lưu, vấn đề ổn định đập mặt cắt giảm so với Ophixerov Khi so sánh số kết nghiên cứu lý thuyết với kết thí nghiệm mô khả tháo, đường mặt nước ngưỡng tràn tồn sai số trình bày Những sai số tính toán mô toán hai chiều, kết thu từ thí nghiệm mô hình toán không gian Mặc dù sai số không nhiều để khắc phục, cần tham khảo thêm nhiều kết thí nghiệm mô hình thủy lực đập tràn mặt cắt WES để so sánh với kết tính toán Từ xây dựng hệ số hiệu chỉnh nhằm hạn chế sai số nêu Kiến nghị Do đập tràn mặt cắt dạng WES có nhiều ưu điểm so với đập tràn mặt cắt dạng Creager – Ophixerov Elip nên cần ứng dụng để thiết kế đập tràn xả lũ thuộc hệ thống đầu mối công trình thủy lợi, thủy 67 điện nước ta giai đoạn tương lai; giảm đáng kể chi phí đầu tư cho công trình mà đảm bảo điều kiện kỹ thuật Đặc biệt giai đoạn suy thoái kinh tế thắt chặt đầu tư công vấn đề chi phí xây dựng công trình phải tính toán cân nhắc kỹ lưỡng Không vậy, việc áp dụng đập tràn dạng WES nâng cao khả tháo nước điều kiện diễn biến bất lợi biến đổi khí hậu khó lường hay nạn chặt phá rừng đầu ngồn làm tăng lưu lượng lũ hồ chứa nhanh lớn Trong trình thiết kế nước ta chưa có quy phạm nên chưa có sở để vận dụng, thiết kế đập tràn mặt cắt dạng WES số công trình thời gian qua chưa thống Vì vậy, tác giả mong muốn Bộ, Ngành có thẩm quyền cần sớm ban hành qui phạm tính toán thuỷ lực đập tràn mặt cắt dạng WES TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn (2006), Quy phạm thiết kế đập bê tông trọng lực DL 5108-1999 (tài liệu dịch Trung - Việt) Bộ Thủy lợi (1977), Quy phạm tính toán thủy lực đập tràn QP.TL.C-8 -76 Nguyễn Cảnh Cầm, Nguyễn Văn Cung, Lưu Công Đào, Nguyễn Như Khuê, Võ Xuân Minh, Hoàng Văn Quý, Vũ Văn Tảo (2006), Giáo trình Thuỷ Lực tập I tập II, Nhà xuất Nông nghiệp Nguyễn Văn Cung, Nguyễn Xuân Đặng, Ngô Trí Viềng (2005), Công trình tháo lũ đầu mối hệ thống thủy lợi, Nhà xuất Xây dựng 68 Nguyễn Văn Mạo (2001), Tính toán thủy lực công trình tháo nước, Bài giảng cao học NCS, Trường Đại học Thủy lợi Hà Nội Phạm Ngọc Quý (1998), Mô hình toán mô hình vật lý công trình thủy lợi Phần mô hình thủy lực công trình, Bài giảng cao học Tổng công ty Tư vấn Xây dựng Thủy lợi Việt Nam - CTCP (2011), Phụ lục tính toán thủy lực tràn xả lũ Hồ chứa nước Bản Mòng Trần Quốc Thưởng (2005), Thí nghiệm mô hình thủy lực công trình, Nhà xuất Xây dựng Trần Quốc Thưởng, Vũ Thanh Te (2007), Đập tràn thực dụng, Nhà xuất Xây dựng 10 TCXDVN 285 - 2002: Công trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu thiết kế, Nhà xuất Xây dựng 11 Đặng Quốc Tuấn (2009), Nghiên cứu khả tháo nước đập tràn mặt cắt dạng WES, Tạp chí khoa học công nghệ, Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn, Số 130, ISSN 0866-7020 12 Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam (2011), Báo cáo kết thí nghiệm mô hình thủy lực hồ chứa nước Bản mòng: N o455D-TH-BC-TL03 13 Ngô Trí Viềng, Nguyễn Chiến, Nguyễn Văn Mạo, Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Cảnh Thái (2004), Giáo trình Thuỷ công tập I tập II, Nhà xuất Xây dựng Tiếng Anh 14 C Y Wei and James E Lindell (2004), Hydraulic Design Handbook 15 USA Army corps of Engineers (1990), Hydraulics design of spillways, EM 1110-2-1603 [...]... 0,12 (2-11) 1.01 1.0 1.00 3:1 3:2 0.9 0.99 3 3: 0.8 0.98 0.2 0.4 0.6 0.6 0.8 1.0 h/Hd 1.2 1.4 1.00 0.7 3/2 Q = C.L.He Ha = Cột nước vận tốc Hd = Cột nước thiết kế trừ Ha Hd = cột nước tổng cộng trừ Ha 0.5 0.4 He/Hd 3o r gr eote r 1.1 3:1 1.3 3:2 Hệ số hiệu chỉnh 1.02 0.33 1.2 Bề mặt thượng lưu dốc 3:3 0.67 1.03 h/Hd = 0.20 1.3 He HaHd 0.3 0.2 h 0.1 0.0 0.70 0.70 0.80 0.85 0.90 0.95 C/Cd trong đó Cd =... Ophixerov Chng 3 ng dng kt qu nghiờn cu vo tớnh toỏn mt ct hp lý p trn h cha nc Bn Mũng ng dng kt qu nghiờn cu lý thuyt thụng qua tớnh toỏn so sỏnh vi kt qu thớ nghim mụ hỡnh thy lc p trn h cha nc Bn Mũng Kt lun kin ngh Trỡnh by mt s kt qu nghiờn cu t c cng nh nhng tn ti v hng phỏt trin cn c i sõu nghiờn cu T ú a ra nhng kin ngh v vic ỏp dng mt ct hp lý ca p trn 4 CHNG 1 TNG QUAN V P TRN THC DNG 1.1 Cỏc... 7,5 9,7 11,0 12,4 13,5 14,7 15,8 16,8 40 4,7 8,4 11,0 13,0 14,5 15,8 17,0 18,0 19,0 50 4,8 8,8 12,0 14,5 16,5 18,0 19,2 20,3 21,3 60 4,9 8,9 13,0 15,5 18,0 20,0 21,0 22,2 23,2 P(m) Phớa thng lu mt ct lý thuyt núi trờn, cú th lm thờm mt on dy (chiu bng ca on BC trờn Hỡnh 1-4), phn trờn cú mt dc mt gúc thỏo cỏc vt trụi ni trong nc Tr s on dy lm thờm ú v gúc tựy theo yờu cu kin trỳc ca thõn p Gúc ... cho thy mt ct WES cú nhiu u im hn nờn ó cú nhiu nc trờn th gii tip thu Trung Quc l mt quc gia cú ngun ti nguyờn nc phong phỳ ó chuyn hng ỏp dng mt ct trn dng WES t nm 1975 Sau khi tip thu, ng dng, bng lý lun v kinh nghim ca mỡnh thụng qua nhiu cụng trỡnh thc t v thớ nghim mụ hỡnh ó lm phong phỳ thờm loi p trn mt ct dng WES Cú th nờu ra in hỡnh mt s p trn mt ct WES c xõy dng Trung Quc sau õy: + p trn... ca nh p < 0,67H, ln nc trn ngay sau khi i qua mộp thng lu ca nh p thỡ tỏch khi nh p, khụng chm vo ton b mt nh p, do ú hỡnh dng v chiu dy ca p khụng nh hng n ln nc trn v lu lng trn [3] T Mép trên Làn nước Mép dưới T Hỡnh 1-1 p trn thnh mng 1.1.2 p trn nh rng p trn nh rng l loi p cú chiu rng nh ngng C theo chiu nc chy trong phm vi [2] [3]: 5 (8 ữ 10) H > C > (2 ữ 3)H + Nu C >> H thỡ dũng chy qua p ... Q = C.L.He Ha = Cột nước vận tốc Hd = Cột nước thiết kế trừ Ha Hd = cột nước tổng cộng trừ Ha 0.5 0.4 He/Hd 3o r gr eote r 1.1 3:1 1.3 3:2 Hệ số hiệu chỉnh 1.02 0.33 1.2 Bề mặt thượng lưu dốc... nghiờn cu chn mt ct hp lý cho p trn Bn Mũng; Cỏch tip cn v phng phỏp nghiờn cu + p dng phng phỏp lý thuyt v phng phỏp tớnh hin i + S dng phng phỏp tng hp, thng kờ cỏc ti liu lý thuyt, thc nghim,... ca WES so vi Ophixerov Chng ng dng kt qu nghiờn cu vo tớnh toỏn mt ct hp lý p trn h cha nc Bn Mũng ng dng kt qu nghiờn cu lý thuyt thụng qua tớnh toỏn so sỏnh vi kt qu thớ nghim mụ hỡnh thy lc