8
THÔNG TIN KHCN S& HOT ĐỘNGs TP CHÍ KHOA HC VÀ CÔNG NGHTHY LI S12/2012 33 KT QUNghiªn cøu thùc nghiÖm chän kÕt cÊu tiªu n¨ng hîp lý cho tuynel x¶ lò thi c«ng vμ cÇu Ngμn Tr¬i. PGS.TS Lê Văn NghThS. Đặng ThHng HuKS. Nguyn Vit Hùng Phßng Thí nghim trng đim quc gia vĐLHSB Tóm tt: Bài báo trình bày tóm tt mt skết qunghiên cu thí nghim trên mô hình thy lc xác định gii pháp tiêu năng hp lý cho tuynel xlũ thi công và bo vcu Ngàn Trươi (Công trình đầu mi Hcha nước Ngàn Trươi thuc Hthng thy li Ngàn Trươi - Cm Trang, tnh Hà Tĩnh). Summary: The article presents some briefly research results of physical hydraulic model test to determine suitable energy dissipating approach for Ngan-Truoi discharge tunnel and protection of Ngan-Truoi bridge located at downstream (this bridge across the Ngan-Truoi river along national way named Ho-Chi-Minh) that is one of the composents of Ngan-Truoi reseroir, Cam Trang, Ha Tinh province. I. §ÆT VÊN §Ò Công trình đầu mi Ngàn Trươi thuc xã Hương Đại huyn Vũ Quang, tnh Hà Tĩnh. Nhim vchính: cp nước cho khu công nghip mst Thch Khê; cp nước tưới cho 32.585 ha đất canh tác, nước sinh hot và chăn nuôi cho các huyn Đức Th, thtrn Hng Lĩnh, Can Lc, Thch Hà, Nghi Xuân, Vũ Quang, Hương Sơn; cp nước mùa cn cho hlưu sông Ngàn Sâu và sông La, nuôi trng thy sn, kết hp phát đin công sut 15 MW, ct gim lũ và ci to môi trường sinh thái hdu, phát trin du lch. - Tuynel xlũ thi công TN1 (công trình ly nước s1) đặt ti vai trái đập chính, nơi ca vào vi nhim vdn dòng thi công cao độ +10m, đường kính đường hm D=7m. Sau khi dn dòng kết thúc, đường hm có nhim vdn nước vào nhà máy thy đin và dn nước vhdu, cao độ ngưỡng khi vn hành +19,0m. Có 2 ca vào vi kích thước tng dn dòng thi công B×H=(4×6)m và ca vn hành B×H=(2,6×4,0)m. Tng chiu dài toàn bca đon đường hm là 272,0m, cao độ đáy là +10m. - Ni tiếp sau tuynel là kênh xhlưu tính tming ca ra ti bsông dài 183m, cao trình đáy +10m, độ dc i=0, mái kênh m=1,5. Kênh gm hai đon: đon đầu dài 95m được bo vbng bê tông ct thép M200 vi b=30m, đon kênh tiếp theo tim tuyến lch vbên trái tim tuynel vi b=38m được bo vbng rđá kích thước 2×1×0.5m, ni tiếp ngay sau kênh xlà sông Ngàn Trươi. - Cu Ngàn Trươi nm trên đường HChí Minh tuyến Bc - Nam, cu bc qua sông Ngàn Trươi cách kênh xhlưu sau tuynel khong 150m, có 4 nhp, mt cu cao trình 21,60m đến 22,60m. Mc đích thí nghim mô hình: xác định khnăng xlũ ca tuynel, chế độ thy lc, phân báp sut, ranh gii các chế độ chy trong tuynel; xác định kích thước hp lý ca công trình tiêu năng và tình hình xói lhdu ... đánh giá mc độ chu được lũ ca cu Ngàn Trươi khi tuynel xlũ thi công và vn hành. Mô hình thí nghim tng thlòng cng tl1/40 gm: mt phn lòng h, tuynel, kênh xhlưu, cu Ngàn Trươi và lòng dn hlưu vi kích thước mô hình là L×B×H=(28×13×1.6)m - mô phng phm vi nghiên cu như nh 1.

KẾT QUẢ Nghiªn cøu thùc nghiÖm chän kÕt cÊu tiªu n¨ng hîp ... a. Nghi(1).pdf · du, phát triển du lịch. - Tuynel xả lũ thi công TN1 (công trình lấy nước

  • Upload
    others

  • View
    18

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: KẾT QUẢ Nghiªn cøu thùc nghiÖm chän kÕt cÊu tiªu n¨ng hîp ... a. Nghi(1).pdf · du, phát triển du lịch. - Tuynel xả lũ thi công TN1 (công trình lấy nước

THÔNG TIN KHCN S& HOẠT ĐỘNGs

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 12/2012 33

KẾT QUẢ Nghiªn cøu thùc nghiÖm chän kÕt cÊu tiªu n¨ng hîp lý cho tuynel x¶ lò thi c«ng vμ

cÇu Ngμn Tr−¬i.

PGS.TS Lê Văn Nghị

ThS. Đặng Thị Hồng Huệ

KS. Nguyễn Việt Hùng

Phßng Thí nghiệm trọng điểm quốc gia về ĐLHSB

Tóm tắt: Bài báo trình bày tóm tắt một số kết quả nghiên cứu thí nghiệm trên mô hình thủy lực xác định giải pháp tiêu năng hợp lý cho tuynel xả lũ thi công và bảo vệ cầu Ngàn Trươi (Công trình đầu mối Hồ chứa nước Ngàn Trươi thuộc Hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi - Cẩm Trang, tỉnh Hà Tĩnh). Summary: The article presents some briefly research results of physical hydraulic model test to determine suitable energy dissipating approach for Ngan-Truoi discharge tunnel and protection of Ngan-Truoi bridge located at downstream (this bridge across the Ngan-Truoi river along national way named Ho-Chi-Minh) that is one of the composents of Ngan-Truoi reseroir, Cam Trang, Ha Tinh province.

I. §ÆT VÊN §Ò

Công trình đầu mối Ngàn Trươi thuộc xã Hương Đại huyện Vũ Quang, tỉnh Hà Tĩnh. Nhiệm vụ chính: cấp nước cho khu công nghiệp mỏ sắt Thạch Khê; cấp nước tưới cho 32.585 ha đất canh tác, nước sinh hoạt và chăn nuôi cho các huyện Đức Thọ, thị trấn Hồng Lĩnh, Can Lộc, Thạch Hà, Nghi Xuân, Vũ Quang, Hương Sơn; cấp nước mùa cạn cho hạ lưu sông Ngàn Sâu và sông La, nuôi trồng thủy sản, kết hợp phát điện công suất 15 MW, cắt giảm lũ và cải tạo môi trường sinh thái hạ du, phát triển du lịch.

- Tuynel xả lũ thi công TN1 (công trình lấy nước số 1) đặt tại vai trái đập chính, nơi cửa vào với nhiệm vụ dẫn dòng thi công cao độ +10m, đường kính đường hầm D=7m. Sau khi dẫn dòng kết thúc, đường hầm có nhiệm vụ dẫn nước vào nhà máy thủy điện và dẫn nước về hạ du, cao độ ngưỡng khi vận hành +19,0m. Có 2 cửa vào với kích thước tầng dẫn dòng thi công B×H=(4×6)m và cửa vận hành B×H=(2,6×4,0)m. Tổng chiều dài toàn bộ của đoạn đường hầm là 272,0m, cao độ đáy là +10m.

- Nối tiếp sau tuynel là kênh xả hạ lưu tính từ miệng cửa ra tới bờ sông dài 183m, cao trình đáy +10m, độ dốc i=0, mái kênh m=1,5. Kênh gồm hai đoạn: đoạn đầu dài 95m được bảo vệ bằng bê tông cốt thép M200 với b=30m, đoạn kênh tiếp theo tim tuyến lệch về bên trái tim tuynel với b=38m được bảo vệ bằng rọ đá kích thước 2×1×0.5m, nối tiếp ngay sau kênh xả là sông Ngàn Trươi. - Cầu Ngàn Trươi nằm trên đường Hồ Chí Minh tuyến Bắc - Nam, cầu bắc qua sông Ngàn Trươi cách kênh xả hạ lưu sau tuynel khoảng 150m, có 4 nhịp, mặt cầu ở cao trình 21,60m đến 22,60m. Mục đích thí nghiệm mô hình: xác định khả năng xả lũ của tuynel, chế độ thủy lực, phân bố áp suất, ranh giới các chế độ chảy trong tuynel; xác định kích thước hợp lý của công trình tiêu năng và tình hình xói lở hạ du ... đánh giá mức độ chịu được lũ của cầu Ngàn Trươi khi tuynel xả lũ thi công và vận hành. Mô hình thí nghiệm tổng thể lòng cứng tỷ lệ 1/40 gồm: một phần lòng hồ, tuynel, kênh xả hạ lưu, cầu Ngàn Trươi và lòng dẫn hạ lưu với kích thước mô hình là L×B×H=(28×13×1.6)m - mô phỏng phạm vi nghiên cứu như ảnh 1.

Page 2: KẾT QUẢ Nghiªn cøu thùc nghiÖm chän kÕt cÊu tiªu n¨ng hîp ... a. Nghi(1).pdf · du, phát triển du lịch. - Tuynel xả lũ thi công TN1 (công trình lấy nước

THÔNG TIN KHCN S& HOẠT ĐỘNGs

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 12/2012 34

ii. kÕt qu¶ thÝ nghiÖm m« h×nh

2.1. Đối với tuynel xả lũ thi công (TN1) Khả năng xả và chế độ dòng chảy trong tuynel: Trong quá trình xả lũ thi công, dòng chảy trong tuynel thay đổi với ba trạng thái chảy: chảy không áp, bán áp cục bộ vµ ch¶y cã ¸p hoµn toµn. - Khi x¶ lò thi c«ng qua tuynel TN1 giai ®o¹n ®Çu Zhồ<19.0m chỉ dẫn dòng qua tầng dẫn dòng thi công, dòng chảy qua tuynel ở trạng thái chảy hở. - Khi 19.0m≤Zhồ<28.50m dẫn dòng qua tầng dẫn dòng thi công hoặc một phần qua cửa tuynel, khi đó dòng chảy ở trạng thái không áp và bán áp cục bộ. - Khi Zhồ ≥28,5m dòng chảy qua tuynel ở trạng thái có áp. Quan hệ giữa lưu lượng và mực nước thượng lưu như trong hình 1. Hệ số lưu lượng qua tuynel dẫn dòng khi ở trạng thái có áp hoàn toàn μ≈0.680.

Chế độ thủy lực dòng chảy trong tuynel: Khi ở trạng thái chảy không áp, trong tuynel dòng chảy như trên kênh hở. Ở trạng thái bán áp cục bộ có nhiều bọt khí trên đỉnh dọc theo tuyến tuynel đến

Quan hÖ thùc nghiÖm Q~ZTL

Tuy nen dÉn dßng thi c«ng Ngµn Trươi - PATK

10.0

13.0

16.0

19.0

22.0

25.0

28.0

31.0

34.0

37.0

40.0

0 100 200 300 400 500 600 700 800Q(m3/s)

ZTL (m)

Vùng chảy bán ápVùng chảy có áp

(III)

Vùng chảy hở

(I)

(II)

Hình 1: Quan hệ thực nghiệm Q~ZTL

cửa ra. Ở trạng thái chảy có áp hoàn toàn nước chảy đầy đến đỉnh tuynel không có bọt khí. Từ cửa ra tuynel dòng chảy đổ ra kênh xả hạ lưu hình thành sóng giao thoa và khuyếch tán chảy xô vào hai bờ kênh tạo ra sóng leo lên mái, chiều cao sóng leo lớn nhất gần 3,0m dòng chảy xiết mạnh đến cuối kênh xả nhập vào sông Ngàn Trươi tạo thành nước nhảy tại đuôi kênh. Chiều dài dòng nước rơi tại cửa ra tuynel và sóng hai bờ kênh qua thí nghiệm xác định được nêu trong bảng 1.

Tuy nel TN1

Hồ phía thượng lưu

Page 3: KẾT QUẢ Nghiªn cøu thùc nghiÖm chän kÕt cÊu tiªu n¨ng hîp ... a. Nghi(1).pdf · du, phát triển du lịch. - Tuynel xả lũ thi công TN1 (công trình lấy nước

THÔNG TIN KHCN S& HOẠT ĐỘNGs

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 12/2012 35

B¶ng 1: ChiÒu dµi n−íc r¬i tõ cöa tuynel, sãng kªnh x¶ h¹ l−u, trên sông và khu vực cầu Ngàn Trươi .

Sóng trên kênh xả hạ lưu sau cửa ra tuynel

35m hs (m)

Chiều cao sóng hai bên bờ sông Ngàn Trươi hs(m) TT Qxả

(m3/s)

Chiều dài nước rơi từ cửa tuynel ra kênh hạ lưu

(m) Bờ trái Bờ phải Bờ trái Bờ phải Vị trí

1 715.0 17,2 2,60 2,88 1,60/ 1,00 2,40/ 1,80

2 610.0 15,8 2,92 2,80 1,50/

1,00 2,15/ 1,60

3 400.0 12,0 1,40 1,72 0,80/ 0,50 1,00/ 0,60

4 200.0 6,5 0,62 0,80 0,40/

0,30 0,60/ 0,50

trước cầu 50m /trước cầu 4m.

2.2. Ảnh hưởng của xả lũ thi công qua tuynel đến Cầu Ngàn Trươi

- Khi xả lũ thi công dòng chảy từ tuynel đổ ra kênh xả, đâm thẳng vào bờ bên phải sông Ngàn Trươi gây ra sóng cao vào bờ đến 2,5m và xuất hiện dòng quẩn tại khu vực này, nối tiếp với dòng chảy trên sông Ngàn Trươi đến vị trí cầu dòng còn xiết, vận tốc lớn Vtb≈7,0m/s, dòng chủ lưu đi lệch bên bờ phải tập trung ở khoang cầu số 2 và trụ cầu số 3 tạo nên nước dềnh trước trụ số 3 với hd=1,2m đồng thời gây ra xoáy nước lõm xuống ở hai bên trụ cầu với chênh

lệch mực nước Δh=2,5m. Bên trái trụ cầu số 2 có dòng quẩn ngược. Hai bên bờ tại vị trí cầu Ngàn Trươi sóng khá lớn với chiều cao sóng bờ trái hs=0,6m, bờ phải hs=1,0m. Ở hạ lưu cầu dòng chủ lưu đi lệch bên bờ trái còn xiết và sóng lớn với hs> 1,0m - ảnh 2.

- Giá trị vận tốc trung bình dòng chảy trên sông và khu vực cầu lớn có thể gây xói sạt bờ sông bên phải (xem bảng 2).

B¶ng 2: Vận tốc trung bình trên kênh xả, sông Ngàn Trươi và khu vực cầu Ngàn Trươi

Giá trị vận tốc trung bình (m/s)

TT Lưu luợng Q (m3/s) Kênh xả

hạ lưu Bờ phải sông Ngàn Trươi

Lòng sông trước cầu Ngàn Trươi 50m

Tại vị trí trụ cầu Ngàn Trươi

1 610 10,0÷15,5 5,8÷7,5 4,5÷7,0 4,2÷5,5

2 400 8,40÷13,4 4,8÷6,8 3,8÷6,4 3,0÷4,2

3 200 7,8÷10,0 2,6÷3,7 2,8÷3,5 2,5÷3,0

Qua kết quả thí nghiệm trên mô hình phương án thiết kế cho thấy:

Khi tuynel xả lũ thi công, dòng chảy đổ ra kênh xả hạ lưu với lưu tốc lớn Vtb=10m/s÷16,0m/s kết hợp với sóng leo cao lên hai bên mái kênh nên cần có

giải pháp phù hợp để giảm mức độ gia cố kênh. Nếu không có biện pháp tiêu năng thích hợp thì động năng của dòng chảy sẽ gây xói sạt kênh xả, đồng thời dòng chảy từ cuối kênh đâm thẳng vào bờ sông bên phải phía trước cầu với lưu tốc lớn trên 7,0m/s với sóng leo cao đến 2,5m. Khi tới vị

Page 4: KẾT QUẢ Nghiªn cøu thùc nghiÖm chän kÕt cÊu tiªu n¨ng hîp ... a. Nghi(1).pdf · du, phát triển du lịch. - Tuynel xả lũ thi công TN1 (công trình lấy nước

THÔNG TIN KHCN S& HOẠT ĐỘNGs

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 12/2012 36

trí cầu Ngàn Trươi dòng chủ lưu tập trung ở một khoang cầu (khoang số 3) với vận tốc lớn và tập trung cục bộ ở vùng cầu, tại trụ cầu số 3 còn có hiện tượng nước dềnh trước trụ và xoáy lõm xuống hai bên trụ, rất bất lợi về mặt thủy lực gây tốn kém về khối lượng gia cố bảo vệ hạ lưu, bảo vệ cầu khi tuynel xả lũ thi công. Như vậy cần phải có giải pháp để giảm vận tốc dòng chảy trên kênh, bờ sông và khu vực cầu Ngàn Trươi.

Vì mực nước hạ lưu tại sông Ngàn Trươi thấp hơn cao trình tim tuynel nên xem xét có thể bố trí bể tiêu năng, hoặc hạ thấp đáy kênh để nâng cao độ sâu mực nước trong kênh, triệt tiêu sóng giao thoa và nước nhảy thứ cấp ở cuối kênh, khắc phục sóng leo cao bên bờ phải sông Ngàn Trươi đồng thời phân bố lại dòng chảy trên sông trước cầu và khu vực cầu Ngàn Trươi mới có thể đảm bảo cho công trình xả lũ thi công an toàn.

Ảnh 2: Dòng chảy hạ lưu và khu vực cầu Ngàn Trươi– phương án thiết kế.

iii. KẾT QUẢ Nghiªn cøu c¸c ph−¬ng ¸n CHäN KÕT CÊU TI£U N¡NG SAU TUYNEL

3.1 Nghiên cứu đề xuất các phương án sửa đổi

Để giải quyết các tồn tại đã nêu trên, nhóm nghiên cứu mô hình đã đề xuất các phương án sửa đổi, nghiên cứu thí nghiệm để đưa ra phương án kiến nghị có hiệu quả về kinh tế, đảm bảo kỹ thuật.

Muốn giảm vận tốc dòng chảy trên kênh xả hạ lưu, bờ sông bên phải, lòng sông trước và sau cầu Ngàn Trươi có thể bằng một trong các biện pháp sau:

- Đào bể tiêu năng sau cửa ra tuynel (hình thức bể tường kết hợp).

- Bố trí các mố nhám gia cường sau cửa ra đường hầm.

- Đào sâu kênh xả hạ lưu đoạn gia cố bằng rọ đá bằng cao trình đáy sông.

* Phương án sửa đổi 1: Đào bể tiêu năng sau cửa ra tuynel, phương án này không khả thi vì sau giai đoạn dẫn dòng thi công, tuynel có nhiệm vụ

dẫn nước vào nhà máy thủy điện ở hạ du (nhà máy đặt sau cửa ra tuynel 200m), do vậy khi thi công nhà máy thủy điện phải phá bể tiêu năng và xử lý nền sẽ gây mất ổn định nền tại vị trí này và tốn kinh phí.

* Phương án sửa đổi 2: Đào sâu kênh xả hạ lưu đoạn gia cố bằng rọ đá bằng cao trình đáy sông. Kết quả thí nghiệm cho thấy: khi hạ thấp đáy kênh xả hạ lưu không có hiệu quả về tiêu năng vì nối tiếp với dòng chảy từ tuynel đổ ra kênh xả hạ lưu là dòng chảy xiết, độ dốc đường mặt nước lớn và sóng lớn hơn ngay cả trên đoạn kênh xả đã hạ thấp. Đến cuối kênh xả vẫn có nước nhảy thứ cấp, sau đó dòng chảy lao thẳng vào bờ sông bên phải với vận tốc và áp lực lớn gây ra sóng leo cao bên bờ phải. Dòng chảy trên sông xiết mạnh, chủ lưu tập trung chỉ một phần trên mặt cắt ngang sông do vậy ở hai bờ sông, lòng sông hạ lưu và vị trí cầu Ngàn Trươi cũng giống như phương án thiết kế đều có khả năng bị xói sạt, cầu Ngàn Trươi không đảm bảo an toàn khi tuynel xả lũ thi công - xem ảnh 3.

Dòng chảy tập trung ,xiết tại trụ cầu

Dòng chảy đâm thẳng vào bờ phải và sóng leo cao

Page 5: KẾT QUẢ Nghiªn cøu thùc nghiÖm chän kÕt cÊu tiªu n¨ng hîp ... a. Nghi(1).pdf · du, phát triển du lịch. - Tuynel xả lũ thi công TN1 (công trình lấy nước

THÔNG TIN KHCN S& HOẠT ĐỘNGs

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 12/2012 37

Ảnh 3: Dòng chảy hạ lưu với phương án 2

* Phương án sửa đổi 3: bố trí các mố nhám gia cường sau cửa ra đường hầm. Kết quả nghiên cứu cho thấy: Sử dụng các mố và ngưỡng trên kênh xả để tiêu hao năng lượng dòng chảy có hiệu quả rõ rệt đối với kênh xả sau tuynel: dòng chảy từ tuynel đổ ra kênh xả va đập vào các mố và ngưỡng khuyếch tán, tiêu hao năng lượng, triệt tiêu được giao thoa trên kênh xả, phân tán dòng chảy đều trên mặt cắt ngang kênh, giảm lưu tốc và chiều cao sóng leo hai bên mái kênh. Tuy nhiên sau kênh xả hạ lưu sẽ vẫn hình thành nước nhảy thứ cấp ở cuối kênh (vị trí tiếp giáp với lòng sông) và dòng chảy tập trung chỉ một phần của lòng dẫn với năng lượng dư vẫn còn khá lớn, do đó cần có giải pháp để phân tán đều dòng chảy trên mặt cắt ngang lòng dẫn, giảm các ảnh hưởng đến lòng dẫn, hai bờ sông và cầu Ngàn Trươi.

* Phương án kiến nghị: Từ các phương án sửa đổi và kết quả nghiên cứu mô hình đã chọn được giải pháp kiến nghị áp dụng như hình 2a, 2b:

- Bố trí 2 hàng mố cao 1.4m, rộng 1.6m đặt so le nhau: hàng thứ nhất gồm 6 mố cách cửa ra tuynel 14m; hàng thứ hai gồm 7 mố cách cửa ra tuynel 23.0m, mỗi mố trên các hàng cách nhau 1.6m.

- Tạo 01 ngưỡng cao 2.0m cách cửa ra tuynel 35m, ngưỡng khoét 5 lỗ ở đáy xen kẽ nhau với kích thước 2.0m×2.0m (để thoát nước khi dẫn dòng với lưu lượng mùa kiệt). - Đào rãnh tiêu năng đoạn cuối kênh xả hạ lưu đến cao trình +4.0m (chiều rộng rãnh 12.0m, chiều dài 42.0m, mái thượng m =4.0, mái hạ lưu m= 2.5). Để xác định vật liệu chống xói gia cố tạm phù hợp đối với rãnh tiêu năng xem xét thêm phương án so sánh: bố trí ngưỡng và mố như trên, còn rãnh tiêu năng đào tới cao trình +6.0m, rộng 20.0m, dài 42.0m, mái thượng lưu m=4 và mái hạ lưu m=2.5. 3.2. Kết quả nghiên cứu phương án kiến nghị - Khi bố trí thêm 2 hàng mố và ngưỡng trên kênh xả sau cửa ra tuynel không ảnh hưởng đến khả năng tháo, do vậy khả năng xả qua tuynel phương án kiến nghị giống như phương án thiết kế. - Đường mặt nước trên kênh xả hạ lưu: dòng chảy từ tuynel đổ ra kênh xả không còn xuất hiện các giao thoa, phân tán trên mặt cắt ngang lòng kênh, chiều dày mực nước trong kênh tăng lên và khá đều htb=1,8÷2,0m. Nhờ có các lỗ khoét ở đáy ngưỡng nên khi xả với lưu lượng nhỏ vẫn đảm bảo khả năng xả và phần dòng chảy qua các lỗ này tạo lớp nước đệm ở lòng kênh ngay sau tuynel.

Hạ thấp đáy kênh bằng đáy sông

Dòng chảy khu vực cầu Ngàn Trươi

Page 6: KẾT QUẢ Nghiªn cøu thùc nghiÖm chän kÕt cÊu tiªu n¨ng hîp ... a. Nghi(1).pdf · du, phát triển du lịch. - Tuynel xả lũ thi công TN1 (công trình lấy nước

THÔNG TIN KHCN S& HOẠT ĐỘNGs

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 12/2012 38

MÆt b»ng bè trÝ mè vµ ng−ìng -PA kiÕn nghÞ

KÝch th−íc ng−ìng -PA kiÕn nghÞ

KÝch th−íc mè -PA KiÕn nghÞ

Hình 2a: Bố trí mố và ngưỡng trên kênh- PAKN

CÇu Ngµn Tru¬i:Dµi:165mRéng:8.0m

TN1-4A

PH1TN1-4A12.541

7.96TN1-4

btctm20, dμy 0.3m

3

MÆt b»ng

C¾t däc

2a

2b

rä §¸ (0.5X1.0X2.0)M

TRång cá trong khung bª t«ng

Hình 2b: Mặt bằng đào rãnh tiêu năng và bố trí các mố và ngưỡng trên kênh xả hạ lưu.

- Chế độ thủy lực và nối tiếp dòng chảy: Dòng chảy từ tuynel đổ ra kênh xả hình thành nước nhảy trong bể tiêu năng (bể được hình thành từ 2 hàng mố và ngưỡng), sau ngưỡng là dòng đổ xuống kênh nối tiếp với lớp nước đệm (chảy qua các lỗ đáy của ngưỡng) nên lưu tốc nhỏ và phân tán đều trên mặt cắt ngang kênh, đến cuối kênh đổ vào rãnh tiêu năng hình thành nước nhảy trong rãnh tiêu năng, nối tiếp với dòng chảy trên sông dòng chủ lưu đi ở giữa lòng sông phân tán đều trên mặt cắt ngang. Tại khu vực cầu Ngàn Trươi dòng chảy

đều ở cả hai khoang cầu số 2 và số 3, mực nước dềnh trước các trụ cầu đã giảm chỉ còn xấp xỉ 0.4m (trụ cầu 3) với Qmax=610m3/s - ảnh 4.

- Phân bố vận tốc trung bình: Kết quả của phương án chọn và phương án so sánh trên kênh xả có giá trị vận tốc tương đương nhau, vận tốc ở đáy Vđáy=7.5m/s đối với rãnh tiêu năng đáy ở cao trình +6.0m và Vđáy ≈ 4.0m/s với rãnh ở cao trình đáy +4.0m. Giá trị vận tốc trên kênh xả hạ lưu và khu vực cầu Ngàn Trươi so sánh cho hai phương án như bảng 3a và bảng 3b.

Ghi chú: Kích thước là

Ghi chú: Kích thước và cao độ ghi là m

Page 7: KẾT QUẢ Nghiªn cøu thùc nghiÖm chän kÕt cÊu tiªu n¨ng hîp ... a. Nghi(1).pdf · du, phát triển du lịch. - Tuynel xả lũ thi công TN1 (công trình lấy nước

THÔNG TIN KHCN S& HOẠT ĐỘNGs

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 12/2012 39

Bảng 3a: Giá trị vận tốc trung bình trên kênh xả sau tuynel Vtb(m/s)

Vị trí đo Phương án

thiết kế P/án so sánh

(HTN ∇+ 6.0m)

P/án hoàn thiện (HTN ∇+ 4.0m) Ghi chú

Cửa ra tuynel 13.0÷15.8 10.0÷15.8 9.6÷16.0 Cửa ra tuynel

Đỉnh hàng mố 1 9.8÷16.7 9.7÷16.8 Đỉnh hàng mố 1

Đỉnh ngưỡng 13.4÷14.5 7.2÷9.2 6.9 ÷9.4

Kênh xả (sau cửa ra TN 60m)

13.7

(12.0)

5.2÷7.6

(7.6÷9.2)

6.6÷7.5

(6.6÷10.0)

Kênh bảo vệ bằng bê tông M200

Vmaxđáy-(Vmaxmái)

Kênh xả

(sau cửa ra TN 90m)

14.6 (11.8) 5.8÷8.7

(5.4÷9.0)

5.6÷7.5

(6.1÷8.5)

Tiếp giáp giữa BT và rọ đá Vmaxđáy

(Vmaxmái)

Cuối kênh - đầu rãnh tiêu năng

7.5÷11.8 5.3÷10.2 5.2 ÷8.9 Kênh bảo vệ bằng rọ đá Vmaxđáy

Đáy rãnh tiêu năng 6.4 ÷7.6 3.0 ÷4.1 Vmax đáy

Cuối rãnh tiêu năng 5.6 ÷7.1 3.10 ÷4.9 Vmax đáy - mái hạ lưu rãnh tiêu năng

Bảng 3b: Kết quả về vận tốc dòng chảy, chiều cao sóng hai bờ và khu vực cầu Ngàn Trươi

Thông số Phương án

thiết kế P/án so sánh

(HTN ∇+ 6.0m)

P/án hoàn thiện (HTN ∇+4.0m)

Ghi chú

Vđáymax 6.5 6.0 5.1 Lòng sông sau hố tiêu năng

Vmax 5.8÷7.5 1.6 1.4

Sóng bờ sông hs 1.8÷2.5m 0.6÷0.8m 0.25÷0.4m Bờ phải (đối diện với

kênh xả)

Vđáymax 7.3 4.0 3.5

Chiều cao sóng 2.0÷3.2m 0.25÷0.5m 0.15÷0.3m Lòng sông hạ lưu trước

cầu

Vđáymax (Vmaxbờ) 5.5 3.8 (3.6) 3.1 (3.5)

Sóng dềnh trước trụ lớn nhất hd max

1.2m 0.3÷0.6m 0.2÷0.4m Khu vực trụ cầu

Vđáymax 7.0 3.0 2.8

Chiều cao sóng 1.8÷2.5m 0.15÷0.28m 0.1÷0.2m Lòng sông ngay sau cầu

Page 8: KẾT QUẢ Nghiªn cøu thùc nghiÖm chän kÕt cÊu tiªu n¨ng hîp ... a. Nghi(1).pdf · du, phát triển du lịch. - Tuynel xả lũ thi công TN1 (công trình lấy nước

THÔNG TIN KHCN S& HOẠT ĐỘNGs

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 12/2012 40

Ảnh 4: Phương án kiến nghị và chế độ thủy lực dòng chảy ở hạ lưu và khu vực cầu Ngàn Trươi

Kết quả thí nghiệm cho thấy: phương án kiến nghị cho giá trị vận tốc dòng chảy ở đáy rãnh tiêu năng nhỏ hơn, thuận tiện cho việc sử dụng vật liệu gia cố tạm, đồng thời cũng có tác dụng phân bố lại dòng chảy và tiêu hao thêm phần năng lượng dư trước khi nhập vào sông Ngàn Trươi và khu vực cầu để giảm thiểu các ảnh hưởng đến cầu Ngàn Trươi cũng như lòng sông, hai bên bờ sông khi tuynel xả lũ thi công.

IV. KÕt luËn vμ kiÕn nghÞ chän ph−¬ng ¸n

Công trình tuynel xả lũ thi công với lưu lượng lớn, kết cấu tuynel và trạng thái chảy trong tuynel bình thường và khá ổn định, tuy nhiên dòng chảy từ tuynel đổ ra kênh xả hạ lưu với áp lực lớn và chế độ thủy lực bất lợi cho cả kênh xả hạ lưu cũng như với sông Ngàn Trươi và cầu Ngàn Trươi trên đường Hồ Chí Minh vì vậy nghiên cứu mô hình để đưa ra giải pháp tiêu năng phù hợp, đảm bảo an toàn cho công trình khi xả lũ đồng thời giữ ổn định cho cầu là vấn đề cần thiết.

Sau khi nghiên cứu thí nghiệm mô hình kết quả đã kiến nghị được giải pháp tiêu năng hạ lưu tuynel; kết cấu của phương án kiến nghị như đã nêu ở trên (hình 2a và 2b).

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm mô hình đã được đơn vị tư vấn thiết kế và chủ đầu tư chấp thuận áp dụng thiết kế tiêu năng hạ lưu tuynel xả lũ thi công (TN1) Tiểu dự án Công trình đầu mối hồ chứa nước Ngàn Trươi thuộc dự án Hệ thống Thủy lợi Ngàn Trươi - Cẩm Trang, tỉnh Hà Tĩnh.

Tμi liÖu tham kh¶o

1. Báo cáo kết quả thí nghiệm mô hình thuỷ lực tuynel xả lũ thi công và cầu Ngàn Trươi, tháng 7 năm 2009.

2. Thủy lực công trình tập 1,2 - Đại học Thủy lợi.

Người phản biện: PGS.TS Trần Quốc Thưởng