Tóm tắt 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

pdf
Số trang Tóm tắt 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 14 Cỡ tệp Tóm tắt 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 1 MB Lượt tải Tóm tắt 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 0 Lượt đọc Tóm tắt 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 0
Đánh giá Tóm tắt 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
4.2 ( 15 lượt)
Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu
Đang xem trước 10 trên tổng 14 trang, để tải xuống xem đầy đủ hãy nhấn vào bên trên
Chủ đề liên quan

Nội dung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi 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 Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS. Nguyễn Quang Cường Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS. Lê Văn Hùng Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: GS.TS. Hồ Sĩ Minh - Hội Thủy lợi Việt Nam PGS.TS. Vũ Hữu Hải - Trường Đại học Xây Dựng PGS.TS. Nguyễn Thu Hiền - Trường Đại học Thủy Lợi Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy Mã số chuyên ngành: 9 58 02 02 Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại Room 5 - K1 Trường Đại học Thủy Lợi vào lúc 08 giờ 30 ngày 03 tháng 05 năm 2019 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2019 Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: - Thư viện Quốc gia - Thư viện Trường Đại học Thủy lợi MỞ ĐẦU 4. Nội dung nghiên cứu 1. Tính cấp thiết của luận án Tổng quan về công tác dẫn dòng thi công các công trình đầu mối thủy lợi, thủy Khi thiết kế dẫn dòng thi công, việc chọn tần suất thiết kế dẫn dòng, đặc biệt là điện; Cơ sở khoa học và thực tiễn về lựa chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi khi công trình chính tham gia dẫn dòng còn nhiều vấn đề cần bàn luận. công; Xây dựng thuật toán và chương trình tính toán thủy lực dẫn dòng; Lựa chọn Dẫn dòng qua đập đang xây dựng giúp tiết kiệm chi phí cho công trình dẫn dòng hợp lý quy mô công trình dẫn dòng qua đập đá đổ đang đang xây dựng. vào mùa lũ, lựa chọn quy mô của công trình dẫn dòng như thế nào, gia cố đập 5. Phương pháp nghiên cứu đang xây dựng như thế nào cần phải có cơ sở tính toán các phương án khác nhau, Nghiên cứu tổng quan về các phương pháp dẫn dòng thi công; Nghiên cứu kế thừa từ đó lựa chọn ra phương án có hiệu quả nhất về mặt kinh tế và kỹ thuật. và thực tiễn về chọn lưu lượng lớn nhất thiết kế dẫn dòng thi công; Thu thập tài liệu Đề tài “Nghiên cứu lựa chọn quy mô công trình dẫn dòng thi công trong xây và phân tích tổng hợp; Ứng dụng tin học ứng dụng trong tính toán và phân tích. dựng công trình thủy lợi thủy điện ở Việt Nam” là rất cần thiết, có ý nghĩa lớn 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đối với việc thiết kế và thi công các công trình thủy lợi, thủy điện. Tổng hợp phương pháp phân tích và tính toán thủy lực cho phương án dẫn dòng; 2. Mục tiêu nghiên cứu Đóng góp vào cơ sở khoa học lựa chọn hợp lý quy mô của công trình dẫn dòng. Tổng quan về dẫn dòng khi xây dựng công trình đầu mối thủy lợi thủy điện; Bổ Lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công phù hợp với điều kiện làm việc của sung và hoàn thiện phương pháp lựa chọn tần suất và lưu lượng thiết kế dẫn công trình; Đề xuất trình tự tính toán và lựa chọn quy mô của công trình dẫn dòng dòng; Phân tích các yếu tố công trình phục vụ lựa chọn hợp lý quy mô công trình thi công, xác định quy mô công trình dẫn dòng hợp lý về kinh tế và kỹ thuật. 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. 7. Cấu trúc luận án Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án bao gồm: 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Chương 1: Tổng quan các nghiên cứu về dẫn dòng thi công trong xây dựng công 3.1. Đối tượng nghiên cứu trình thủy lợi, thủy điện Đối tượng nghiên cứu là công tác dẫn dòng thi công trong xây dựng công trình đầu mối thủy lợi, thủy điện, trọng tâm là xác định qui mô công trình dẫn dòng. 3.2. Phạm vi nghiên cứu 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 Công tác dẫn dòng thi công có ứng dụng nhiều công trình cùng đồng thời tham gia dẫn dòng; 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. Không đi sâu nghiên cứu ảnh Chương 4: Ứng dụng kết quả nghiên cứu cho một số công trình thủy lợi, thủy điện ở Việt Nam hưởng của thấm rối, mạch động và tiêu năng hạ lưu. 1 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ DẪN DÒNG THI CÔNG TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN Luận án phân tích các đặc điểm dòng chảy liên quan đến việc chọn thời đoạn dẫn 1.1. Tầm quan trọng của công tác dẫn dòng thi công chảy các vùng miền ở Việt Nam. Lựa chọn phương án dẫn dòng thi công ảnh hưởng đến tiến độ thi công, thời gian 1.2.3. Tính toán thủy lực dẫn dòng ngăn sông, đắp đập vượt lũ, chi phí cho công tác dẫn dòng. Lựa chọn phương án Các phần mềm tính toán thủy lực, các tài liệu về tính toán thủy lực chỉ tính toán dẫn dòng thi công hợp lý sẽ giúp tiết kiệm chi phí, giảm thời gian thi công mà đối với công trình dẫn dòng độc lập, chưa đề cập cụ thể đến việc tính toán thủy vẫn đảm bảo chất lượng công trình. lực dẫn dòng khi sử dụng đồng thời hai hoặc nhiều công trình dẫn dòng. Khi thiết kế dẫn dòng thi công, cần phải phân tích các điều kiện cụ thể và đề xuất Luận án nghiên cứu lập chương trình tính toán thủy lực dẫn dòng đồng thời qua một số phương án khả thi nhất, thông qua tính toán kinh tế kỹ thuật của từng đập đang xây dựng và cống, xây dựng biểu đồ diễn biến lưu tốc dọc theo chiều phương án và so sánh lựa chọn phương án tối ưu nhất. dài dòng chảy qua công trình đập đang xây dựng, làm cơ sở xác định quy mô 1.2. Lựa chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng và tính toán thủy lực dẫn dòng công trình dẫn dòng và biện pháp gia cố khi dẫn dòng qua đập đang xây dựng. 1.2.1. Tần suất thiết kế dẫn dòng thi công 1.3. Dẫn dòng thi công qua cống, đường hầm Trong các tiêu chuẩn, quy chuẩn của Việt Nam, việc chọn tần suất thiết kế dẫn 1.3.1. Dẫn dòng thi công qua cống dòng chỉ phụ thuộc vào cấp công trình, chưa đề cập cụ thể đến chiều cao cột Nên lợi dụng cống lâu dài để tháo nước thi công, khi đó công tác thi công công nước, dung tích lòng hồ khi đang dẫn dòng, việc kiến nghị nâng hạ cấp tần suất trình dẫn dòng sẽ đơn giản đi nhiều, tránh được những khó khăn, phức tạp trong là chưa có cơ sở khoa học rõ ràng. Điều này gây ra khó khăn cho người thiết kế công tác hoành triệt cống, đồng thời giảm bớt được các phí tổn về dẫn dòng. và phê duyệt thiết kế, chưa xác định đúng tần suất thiết kế dẫn dòng. dòng thi công, đưa ra biện pháp xử lý các trường hợp đặc biệt liên quan đến dòng Cống dẫn dòng được sử dụng tháo lũ lớn trong điều kiện cột nước cao như các Trong thực tế dẫn dòng, trường hợp có nhiều công trình cùng tham gia dẫn dòng công trình Sơn La (2.568 m3/s), Lai Châu (1.837 m3/s), Bắc Hà (1.134 m3/s). đồng thời thì quy mô của từng công trình như thế nào để đảm bảo điều kiện kinh 1.3.2. Dẫn dòng thi công qua đường hầm 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. 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. 1.2.2. Thời đoạn dẫn dòng thi công Đường hầm dẫn dòng có thể sử dụng để dẫn dòng trong cả mùa lũ và mùa kiệt như công trình Hòa Bình, Cửa Đạt ở Việt Nam. 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... 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. 3 Để giảm chi phí, thường lợi dụng đường hầm lâu dài để kết hợp dẫn dòng như Hòa Bình (Việt Nam), Mao Gia Thôn (Trung Quốc)… 4 1.4. Dẫn dòng thi công qua đập đang xây dựng lượng và cường độ thi công giữa giai đoạn trước và sau khi dẫn dòng qua đập 1.4.1. Dẫn dòng thi công qua đập đá đổ đang xây dựng đang xây dựng. Dẫn dòng qua đập đá đổ đang xây dựng là một hình thức giúp tiết kiệm chi phí 1.5. Kết luận chương 1 cho công tác dẫn dòng vào mùa lũ nhờ khả năng tháo với lưu lượng lớn. Có thể Dẫn dòng thi công là công tác quan trọng, xuyên suốt quá trình thi công, có tính áp dụng hình thức dẫn dòng này đối với các công trình đá đổ, đá đắp, lưu ý chọn chất quyết định sự thành bại khi xây dựng công trình đầu mối thủy lợi, thủy điện. cao trình tràn nước và chiều rộng tràn nước cho phù hợp với điều kiện của từng Để lựa chọn được phương án dẫn dòng cũng như quy mô của công trình dẫn dòng công trình, từ đó có phương án gia cố bề mặt tràn nước, đảm bảo công tác dẫn phải tuân thủ theo các nguyên tắc cơ bản, phù hợp với điều kiện tự nhiên, dân dòng được an toàn, hiệu quả. sinh, kinh tế và đáp ứng các nhiệm vụ của dự án. 1.4.2. Dẫn dòng thi công qua đập bê tông đang xây dựng Những công trình lớn, thời gian thi công dài, thường sử dụng nhiều dạng công Dẫn dòng thi công qua đập bê tông đang xây dựng được áp dụng nhiều đối với đập trình dẫn dòng và kết hợp nhiều công trình tháo với nhau. Trên thế giới và ở Việt bê tông trọng lực do đặc điểm của bê tông là khả năng chịu mài mòn cao trước lưu Nam đã có nhiều thành công cũng như bài học kinh nghiệm về vấn đề này. tốc lớn của dòng nước. Dẫn dòng qua đập bê tông đang xây dựng thường kết hợp với cống dẫn dòng đặt trong thân đập. 1.4.3. Dẫn dòng thi công qua đập đất đang xây dựng Khi 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 để 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. 1.4.4. Dẫn dòng thi công đồng thời qua đập đang xây dựng và cống, đường hầm 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 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 cống, đường hầm giúp thi công phần đập lòng sông thuận lợi. Cống trong thân đập bê tông và đường hầm có thể sử dụng dẫn dòng đồng thời với công trình tháo lũ khác để dẫn được lưu lượng lớn về mùa lũ. 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. đối với mỗi phương án dẫn dòng khác nhau. Bên cạnh đó còn phải xác định lưu tốc Các mô hình tính toán thủy động lực sông, hệ thống kênh tưới không phù hợp với dòng chảy tại các vị trí khác nhau nhằm đề ra biện pháp gia cố phù hợp. Cần có tính toán thủy lực dẫn dòng, các chương trình tính toán thương mại chưa giải quyết nghiên cứu thêm về diễn biến lưu tốc trên bề mặt công trình dẫn dòng khi dẫn triệt để việc tính toán thủy lực dẫn dòng và điều tiết lũ. Yêu cầu đặt ra cần phải lập dòng kết hợp qua đập đang xây dựng và cống, đường hầm. chương trình tính toán thủy lực dẫn dòng để phục vụ lựa chọn quy mô công trình Bên cạnh các thông số về mặt thủy lực công trình dẫn dòng, gia cố bề mặt dẫn dòng dẫn dòng nhanh chóng, hiệu quả. đối với sử dụng đập đang xây dựng để dẫn dòng, cần chú ý đến việc cân đối khối 5 6 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KHOA HỌC LỰA CHỌN LƯU LƯỢNG THIẾT KẾ DẪN DÒNG THI CÔNG VÀ TÍNH TOÁN THỦY LỰC DẪN DÒNG Khi sử dụng công trình chính làm công trình dẫn dòng cần phải chọn tần suất 2.1. Phân tích lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công chính sẽ ảnh hưởng đến chi phí cho công tác dẫn dòng. 2.1.1. Cơ sở lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công Khi đề xuất phương án dẫn dòng cho một số công trình ở miền núi, lũ tập trung Việc lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng, thời đoạn dẫn dòng và công trình dẫn nhanh, cột nước tăng cao, trong điều kiện đập không thể thi công vượt lũ thì đê dòng có quan hệ mật thiết qua lại với nhau. Ba nhân tố này là cơ sở quyết định quai bảo vệ hố móng trong trường hợp này sẽ rất cao, có thể chấp nhận cho nước chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng, thời gian làm việc của mỗi công trình dẫn dòng tràn qua đê quai và hố móng đang thi công vào mùa lũ. và sơ đồ tính toán thủy lực dẫn dòng cũng như việc xác định lưu lượng tháo qua Kết quả so sánh trên cũng làm cơ sở cho việc nếu chấp nhận cho lũ tràn qua đê mỗi công trình. thiết kế dẫn dòng như tần suất đối với công trình tạm hay như đối với công trình quai và hố móng. Khi chấp nhận cho nước tràn qua hố móng thì khả năng chọn Thực tế cho thấy phân tích kinh tế gặp nhiều khó khăn, ứng với từng công trình sẽ lưu lượng thiết nhỏ đi có thể giảm chi phí công trình dẫn dòng mà rủi ro thấp. khác nhau, vì vậy lấy thời gian làm việc của công trình dẫn dòng, chiều cao công 2.2. Xác định thời đoạn dẫn dòng thi công trình chắn nước, dung tích lòng hồ lớn nhất tương ứng với từng giai đoạn dẫn dòng 2.2.1. Nhân tố ảnh hưởng đến việc chọn thời đoạn dẫn dòng thi công 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. 2.1.2. Cơ sở khoa học để nâng hoặc hạ cấp tần suất thiết kế dẫn dòng 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. 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... 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. 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. 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. 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. 7 Các yếu tố về khí hậu, thủy văn 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. 8 2.3. Cơ sở lý thuyết tính toán thủy lực dẫn dòng thi công và điều tiết lũ 2.3.1. Tính toán thủy lực qua đập đang xây dựng Dẫn dòng thi công qua đập tràn trong thực tế rất đa dạng. Về mặt thủy lực công trình tương đương với đập tràn thực dụng hoặc đập tràn đỉnh rộng. Chế độ chảy gồm có chảy ngập và chảy không ngập. 2.3.2. Tính toán thủy lực dẫn dòng qua cống Hình 2.9. Sơ đồ tính toán thủy lực qua đập đá đổ đang xây dựng Lưu tốc Vmax được xác định theo phương pháp vẽ đường mặt nước bằng phương Các chế độ chảy gồm chảy hở khi H0 ≤ (1,2÷1,4)Hc; chảy bán áp hoặc chảy có pháp sai phân theo phương trình (2-16) áp khi H0 > (1,2÷1,4)Hc, tùy thuộc vào đường mặt nước. Trị số (1,2÷1,4)Hc được ∆E =i− j ∆l chọn như sau: Cửa vào rất thuận thì chọn 1,4Hc; không thuận chọn 1,2Hc. (2-16) 2.3.3. Tính toán thủy lực dẫn dòng đồng thời qua hai hoặc nhiều công trình dẫn dòng Từ lưu tốc và cột nước tại đầu dốc nước, vẽ đường mặt nước và tìm giá trị lưu Khi tính toán, cần phải xác định các điều kiện biên của bài toán là: 2.5. Kết luận chương 2 - Lưu lượng tháo qua các công trình phải có điều kiện mực nước thượng lưu (Ztl) Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công liên quan mật thiết với chọn tần suất và hạ lưu (Zhl) như nhau. thiết kế, chọn phương án dẫn dòng trong đó có chọn thời đoạn dẫn dòng thiết kế. - Lưu lượng xả về hạ lưu bằng tổng lưu lượng xả qua các công trình tháo nước. Ràng buộc với chúng là qui mô, kết cấu công trình chính và điều kiện tự nhiên Để giải bài toán này 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. 2.3.4. Điều tiết lũ trong dẫn dòng thi công 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 chắn nước lên cao và lòng hồ đủ lớn sẽ có tác dụng điều tiết lũ. Luận án sử dụng phương pháp lặp giải tích để tính toán. 2.4. Tính toán lưu tốc lớn nhất khi dẫn dòng qua đập đá đổ, đá đắp đang xây dựng 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. 9 tốc lớn nhất Vmax ở mái hạ lưu. nơi xây dựng. Cùng với các công tác trên là tính toán thủy lực nhằm xác định qui mô công trình dẫn dòng. 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. 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. 10 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 QCVN 04-05:2012 có một số nhược điểm sau: Việc lựa chọn tần suất thiết kế dẫn Hình 3.2. Đắp đập chính theo mặt cắt kinh tế dòng không đề cập đến việc công trình chính có tham gia chắn nước hay không, 3.2. Lập chương trình tính toán thủy lực dẫn dòng thi công và điều tiết lũ không nêu rõ ảnh hưởng của dung tích hồ tương ứng với chiều cao đập đang xây Trong quá trình lập chương trình tính toán thủy lực, ứng với các chế độ chảy khác dựng; Việc nâng hạ cập tần suất không quy định cụ thể như thế nào gây khó khăn nhau của công trình tháo, công thức tính thay đổi theo điều kiện biên. Tuy nhiên, cho người thiết kế và người phê duyệt thiết kế; Khi sử dụng thân đập đá đắp đang về bản chất thủy lực thì dòng chày không thay đổi chế độ đột ngột từ chảy hở xây dựng làm tràn tạm phải dùng tần suất thiết kế công trình là quá an toàn, chưa sang chảy có áp hoặc ngược lại. Trong khi đó, các công thức bán thực nghiệm áp phản ánh đúng tình trạng làm việc của công trình dẫn dòng khi dẫn dòng qua đập dụng tại các điểm chuyển tiếp cột nước sẽ cho hai kết quả khác nhau về giá trị đá đắp đang xây dựng ở cao trình thấp, dung tích lòng hồ không lớn. lưu lượng. Vì vậy cần xử lý về mặt thuật toán tại những vị trí này nhằm thuận lợi 3.1.2. Lựa chọn thời đoạn dẫn dòng trong điều kiện khí hậu Việt Nam cho tính toán nhưng không gây sai khác lớn đến kết quả. Đối với công trình có thời gian thi công lớn hơn 1 năm, cần chia làm thời đoạn mùa kiệt và 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. Giai đoạn gần cuối mùa kiệt một số khu vực có lũ tiểu mãn, 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 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, có thể tháo được lưu lượng lớn hơn. Khi áp dụng phương án này, có thể dùng đập chính có mặt cắt kinh tế để giảm cường độ thi công của giai đoạn thi công vượt lũ (Hình 3.2). Hình 3.3. Tương quan Q~H khi Hình 3.4. Tương quan Q~H0 khi chuyển tiếp chảy ngập sang chảy chuyển tiếp chảy không áp sang không ngập chảy có áp Luận án lập sơ đồ khối cho tính toán thủy lực qua cống, tính toán thủy lực kết hợp đập đang xây dựng và cống, tính toán điều tiết lũ. Kết quả tính toán đưa ra được lưu lượng chảy qua cống, đập đang xây dựng, lưu lượng tích lại trong lòng hồ. Từ lưu lượng chảy qua đập đang xây dựng, tính toán xây dựng đường mặt nước, chế độ thủy lực trên dốc nước ứng với các phương án khác nhau. Chương trình tính toán thủy lực đã được kiểm định đối chứng với kết quả thí nghiệm mô hình công trình thủy điện Lai Châu. 11 12 3.3. Lựa chọn các thông số khi dẫn dòng qua đập đá đổ đang xây dựng Khi chênh lệch độ cao cuối dốc nước so với mực nước hạ lưu tăng lên (Hình 3.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số công trình đến lưu tốc lớn nhất 3.14) thì lưu tốc lớn nhất tăng lên với mức độ tương tự nhau ở cả cấp lưu lượng 3.3.1.1. Ảnh hưởng của các thông số đến lưu tốc lớn nhất 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. 3.3.1.2. Nhận xét chung 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. Hình 3.8. Đường mặt nước và diễn Hình 3.12. Quan hệ Q ~ Vmax trường biến lưu tốc hợp L = 150m, H2 = 0m Hình 3.13. Quan hệ Q ~ Vmax trường Hình 3.14. Quan hệ Q ~ Vmax trường hợp m = 8, H2 = 0m hợp m = 8, L = 150m a) L = 50m; H2 = 0m b) L = 200m; H2 = 0m c) L = 50m; H2 = 15m d) L = 200m; H2 = 15m Khi thay đổi hệ số mái của dốc nước (Hình 3.12), 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. Khi lưu lượng đơn vị nhỏ, việc thay đổi chiều dài dốc nước ít ảnh hưởng đến lưu tốc lớn nhất (Hình 3.13). 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 3 lượng đơn vị q < 25 m /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. 13 Hình 3.15. Ảnh hưởng của thông số m, H2 đến lưu tốc lớn nhất 14 Xem xét mức độ ảnh hưởng của chiều cao H2 trên Hình 3.15 nhận thấy khi chiều Từ Hình 3.15 và Hình 3.16 nhận thấy chiều cao H2 có ảnh hưởng mạnh đến lưu dài dốc nước nhỏ (L = 50m), chiều cao H2 ảnh hưởng rõ rệt đến lưu tốc lớn nhất tốc lớn nhất trên dốc nước, vì vậy khi lựa chọn thông số công trình đập đang xây (trường hợp (a) Vmax = 17,5 m/s, trường hợp (c) Vmax = 23,1 m/s). Khi chiều dài dựng để dẫn dòng cần hạn chế tăng cao H2, thậm chí để H2 < 0 (cửa ra của dốc dốc nước lớn (L = 200m) thì chiều cao H2 ảnh hưởng ít hơn đối với lưu tốc lớn nước thấp hơn mực nước hạ lưu) như Hình 3.17 để thuận lợi cho nối tiếp và tiêu nhất (trường hợp (b) Vmax = 22,4 m/s, trường hợp (d) Vmax = 25,9 m/s). 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 a) m = 16; H2 = 0m b) m = 16; H2 = 0m 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. 3.3.2. Gia cố bề mặt đập khi dẫn dòng qua đập đang xây dựng Luận án sử dụng phương án gia cố mặt đập bằng các tấm bê tông cốt thép có chiều dày 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. 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 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). 15 Hình 3.20. Gia cố bề mặt cho nước tràn qua đập đá đổ đang xây dựng 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. 16 3.4. Kết luận chương 3 Lựa chọn tần suất lưu lượng thiết kế công trình dẫn dòng cũng như cấp bậc các CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHO MỘT SỐ CÔNG TRÌNH THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN Ở VIỆT NAM công trình dẫn dòng đóng vai trò quyết định chi phí cũng như mức độ chấp nhận 4.1. Phân tích việc lựa chọn tần suất thiết kế dẫn dòng rủi ro trong xây dựng công trình đầu mối thủy lợi, thủy điện. 4.1.1. Sử dụng công trình chính để dẫn dòng thi công Bảng 4.5. Tần suất thiết kế dẫn dòng khi dẫn dòng qua đập đang xây dựng Điều kiện dòng chảy mùa kiệt và mùa lũ ở Việt Nam khác nhau rất nhiều. 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. Xử lý thuật toán chuyển tiếp là 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. Chương trình tính toán thủy lực đã được tính toán kiểm nghiệm với nhiều trường hợp khác nhau của lưu lượng và thông số công S T T 1 2 4 Loại hình đập Năm dẫn dòng Tuyên Đập đá đắp Bản 2004 Quang mặt bê tông Cửa Đạt 3 Sơn La 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. Tên công trình Lai Châu Dung Tần Cao trình tích suất LL Lưu đập đang lòng hồ lớn lượng xây dựng (triệu nhất (m3/s) (m) m3) TKDD Đánh giá sự phù hợp với tiêu chuẩn Việt Trung Nga Nam Quốc +48,0 3,1 5% 5.036 x Đập đá đắp Bản 2007 mặt bê tông +50,0 67,8 5% 5.050 x Đập bê tông trọng lực RCC 2009 +126,0 75,1 3% 16.044 x x Đập bê tông trọng lực RCC 2014 (*) +220 23,9 3% 10.388 x x Kết quả Thành công x Thất bại Thành công Các nhân tố chính ảnh hưởng đến việc lựa chọn quy mô công trình dẫn dòng qua Công trình Cửa Đạt khi dẫn dòng với tần suất 5% đã gặp sự cố, công trình này đập đá đổ đang xây dựng gồm lưu lượng đơn vị, chiều dài dốc nước, hệ số mái theo tiêu chuẩn của Trung Quốc cần chọn tần suất thiết kế dẫn dòng là (1 ÷ 2)% dốc của dốc nước, chênh lệch độ cao cuối dốc nước so với mực nước hạ lưu. Đề hoặc nhỏ hơn để đảm bảo an toàn cho công trình. 3 xuất lựa chọn lưu lượng đơn vị trong khoảng (20 - 35) m /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 4.1.2. Sử dụng công trình chính tham gia dẫn dòng Bảng 4.6. Tần suất thiết kế dẫn dòng khi công trình chính tham gia dẫn dòng nhất, chi phí cho công tác gia cố, khối lượng đắp đập giai đoạn mùa kiệt trước Đập đá đắp Bản mặt bê tông 2005 +79,0 ~62 1% Đập đá đắp Bản mặt bê tông 2008 +85,0 ~65 Đập bê tông trọng lực RCC 2010 +145,0 Đập bê tông trọng lực RCC 2015 Loại hình đập 1 Tuyên Quang 2 Cửa Đạt mùa lũ và giai đoạn mùa kiệt năm sau để lựa chọn phương án tối ưu nhất. 3 Sơn La 4 17 Cao trình tràn nước (m) Tên công trình 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 Năm dẫn dòng S T T Lai Châu +275 Cột Tần Lưu nước suất LL lượng trước lớn nhất (m3/s) đập (m) TKDD Đánh giá sự phù hợp với tiêu chuẩn Kết quả Việt Nam Trung Quốc Nga 9.060 x x x Thành công 1% 7.520 x x x Thành công ~75 0,5% 21.947 x x x Thành công ~ 80 0,5% 13.105 x x x Thành công 18
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.