Tài liệu Nghiên cứu khả năng điều tiết của đập dâng tà pao tỉnh bình thuận

LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định ./. Tác giả luận văn Huỳnh Thị Thiên Hương i LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ chuyên ngành Xây dựng công trình thủy với đề tài “Nghiên cứu khả năng điều tiết của đập dâng Tà Pao tỉnh Bình Thuận“ được hoàn thành với sự giúp đỡ nhiệt tình, hiệu quả của các thầy cô giáo Khoa Công trình, cán bộ Phòng đào tạo Đại học và Sau đại học trường Đại học Thủy lợi. Tác giả xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến các cơ quan đơn vị và các cá nhân đã hết lòng giúp đỡ, cho phép sử dụng tài liệu đã công bố cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành luận văn. Đặc biệt, tác giả xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS. Phạm Ngọc Quý, là người thầy đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tác giả trong quá trình thực hiện luận văn này. Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn tới lãnh đạo Công ty TNHH MTV KTCTTL Bình Thuận đã tạo mọi điều kiện, giúp đỡ tác giả có thể hoàn thành khóa học và luận văn một cách tốt nhất. Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè và người thân đã động viên tinh thần, khích lệ để tác giả hoàn thành tốt luận văn. Với thời gian và trình độ còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các chuyên gia và bạn bè đồng nghiệp để hoàn thiện luận văn./. ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐẬP DÂNG VÀ NÂNG CAO NĂNG LỰC ĐIỀU TIẾT CHO ĐẬP DÂNG .................................................................................................3 1.1 Khái niệm, nhiệm vụ và điều kiện áp dụng của đập dâng .................................3 1.1.1 Khái niệm, nhiệm vụ .................................................................................3 1.1.2 Ưu, nhược điểm .........................................................................................3 1.1.3 Điều kiện áp dụng ......................................................................................4 1.2 Phân loại đập dâng ............................................................................................4 1.2.1 Theo vật liệu làm đập ................................................................................4 1.2.1.1 Đập gỗ .................................................................................................4 1.2.1.2 Đập đá tràn nước .................................................................................4 1.2.1.3 Đập bằng rọ đá ....................................................................................5 1.2.1.4 Đập hỗn hợp bê tông, bê tông cốt thép - vật liệu địa phương .............5 1.2.1.5 Đập cao su ...........................................................................................6 1.2.2 Theo hình thức ngưỡng tràn ......................................................................7 1.2.3 Theo hình thức tháo xả lũ ..........................................................................8 1.2.4 Theo giải pháp tiêu năng ...........................................................................8 1.2.4.1 Tiêu năng đáy ......................................................................................8 1.2.4.2 Tiêu năng mặt ......................................................................................9 1.2.4.3 Tiêu năng phóng xa .............................................................................9 1.2.5 Theo điều tiết lưu lượng có cửa van hay không có cửa van ....................10 1.2.6 Theo hình thức giữa ổn định ....................................................................11 1.3 Tổng quan các loại đập dâng đã được ứng dụng trên thế giới và Việt Nam ....12 1.3.1 Tình hình xây dựng đập dâng trên thế giới..............................................12 1.3.2 Tình hình xây dựng đập dâng ở Việt Nam ..............................................15 1.4 Tổng quan các loại đập dâng đã xây dựng trên địa bàn tỉnh Bình Thuận ........17 1.4.1 Hiện trạng các công trình đập dâng .........................................................17 1.4.2 Những vấn đề đặt ra cần giải quyết .........................................................21 iii 1.5 Những nghiên cứu trong và ngoài nước về nâng cao năng lực điều tiết của đập dâng 22 1.5.1 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp mở rộng khẩu diện tràn:......................... 22 1.5.2 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay tràn không có cửa van bằng tràn có cửa van ................................................................................................................. 23 1.5.3 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay đổi kiểu tràn thẳng sang zích zắc ... 23 1.5.3.1 Ngưỡng tràn Labyrinth .................................................................... 24 1.5.3.2 Ngưỡng tràn phím tràn Piano (PKW) .............................................. 27 1.6 Kết luận chương 1 ............................................................................................ 29 CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC ĐIỀU TIẾT CHO CÔNG TRÌNH ĐẬP DÂNG ............................................................................... 30 2.1 Đặt vấn đề ........................................................................................................ 30 2.2 Yêu cầu đặt ra .................................................................................................. 32 2.3 Nghiên cứu các giải pháp nâng cao năng lực điều tiết của đập dâng .............. 32 2.3.1 Tạo nguồn nước cân bằng cho đập dâng ................................................. 33 2.3.1.1 Làm ao, bàu nước tích nước dự trữ nước cho đập dâng ................... 33 2.3.1.2 Làm kênh chuyển nước lưu vực về cho đập dâng ............................ 33 2.3.2 Nâng cấp, mở rộng quy mô của đập dâng hiện có .................................. 34 2.3.2.1 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay tràn không có cửa van thành tràn có cửa van ........................................................................................................ 34 2.3.2.2 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp mở rộng khẩu độ tràn ...................... 40 2.3.2.3 Nâng cao một phầnngưỡng tràn, một phần làm cửa van điều tiết .... 41 2.3.2.4 Nâng cao ngưỡng tràn, mở rộng khả năng tháo của bãi ở hai bên để tháo một phần lưu lượng lũ .............................................................................. 42 2.3.2.5 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay đổi kiểu ngưỡng tràn ............... 42 2.4 Các tiêu chí đặt ra để lựa chọn giải pháp ......................................................... 48 2.5 Kết luận chương 2 ............................................................................................ 49 CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP HỢP LÝ NÂNG CAO NĂNG LỰC ĐIỀU TIẾT CHO CÔNG TRÌNH ĐẬP DÂNG TÀ PAO ...................................................... 50 3.1 Giới thiệu chung về công trình đập dâng Tà Pao ............................................. 50 3.1.1 Vị trí địa lý .............................................................................................. 50 iv 3.1.2 Nhiệm vụ công trình và các thông số chính ............................................50 3.1.3 Điều kiện tự nhiên ...................................................................................55 3.1.3.1 Điều kiện địa hình .............................................................................55 3.1.3.2 Điều kiện địa chất..............................................................................55 3.1.3.3 Đặc trưng dòng chảy lũ .....................................................................55 3.1.4 Điều kiện dân sinh, kinh tế, xã hội ..........................................................56 3.2 Sự cần thiết phải đầu tư nâng cao năng lực điều tiết đập dâng Tà Pao ............56 3.2.1 Nhu cầu dùng nước tương lai ..................................................................57 3.2.1.1 Nhu cầu cấp nước hai huyện Tánh Linh và Đức Linh ......................58 3.2.1.2 Nhu cầu dùng nước các khu công nghiệp huyện Hàm Tân ..............60 3.2.1.3 Nhu cầu chuyển, cấp nước cho lưu vực sông Phan ..........................61 3.2.2 Xác định dung tích điều tiết và mực nước để nâng cao ngưỡng tràn ......61 3.3 Các giải pháp hợp lý để nâng cao năng lực điều tiết đập dâng ........................62 3.4 Tính toán và lựa chọn giải pháp hợp lý ............................................................62 3.4.1 Phương án 3: Thay tràn không có cửa van thành tràn có cửa van...........62 3.4.1.1 Tính toán điều tiết lũ ........................................................................62 3.4.1.2 Tính toán ổn định .............................................................................66 3.4.2 Phương án 4: Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay đổi một phần ngưỡng tràn thực dụng sang ngưỡng Piano .......................................................................69 3.4.2.1 Tính toán điều tiết lũ .........................................................................69 3.4.2.2 Tính toán ổn định ..............................................................................72 3.4.3 So sánh, lựa chọn phương án ...................................................................75 3.5 Kết luận chương 3 ............................................................................................76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................78 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Một số dạng đập gỗ .......................................................................................... 4 Hình 1.2 Một số dạng đập đá tràn nước .......................................................................... 5 Hình 1.3 Một số dạng đập bằng rọ đá ............................................................................. 5 Hình 1.4 Đập bê tông - vật liệu địa phương ................................................................... 5 Hình 1.5 Đập cao su trên sông vùng trung du ................................................................. 6 Hình 1.6 Đập cao su trên sông suối vùng núi ................................................................. 6 Hình 1.7 Đập cao su đặt trên ngưỡng tràn ...................................................................... 7 Hình 1.8 Một số hình thức ngưỡng tràn .......................................................................... 7 Hình 1.9 Một số hình thức tháo xả đập dâng .................................................................. 8 Hình 1.10 Các hình thức tiêu năng đáy ........................................................................... 8 Hình 1.11 Các hình thức tiêu năng mặt ........................................................................... 9 Hình 1.12 Các hình thức mũi phun trong tiêu năng phóng xa ...................................... 10 Hình 1.13 Một số loại van trên mặt thường được sử dụng ........................................... 10 Hình 1.14 Một số loại đập trong lực cải tiến ................................................................. 11 Hình 1.15 Các dạng mặt cắt đập trụ chống chắn nước ................................................. 11 Hình 1.16 Các dạng mặt cắt đập trụ chống tràn nước ................................................... 12 Hình 1.17 Các đập dâng trên thế giới ............................................................................ 13 Hình 1.18 Các dạng đập cao su ..................................................................................... 13 Hình 1.19 Đập cao su loại lá chắn (Shield type rubber dam) ....................................... 14 Hình 1.20 Đập tràn Labyrinth trên thế thới ................................................................... 14 Hình 1.21 Đập dâng ngưỡng tràn thực dụng, đỉnh rộng ở Việt Nam ........................... 16 Hình 1.22 Đập dâng cao su ở Việt Nam........................................................................ 16 Hình 1.23 Đập dâng Phước Hòa ở Bình Phước ............................................................ 17 Hình 1.24 Đập dâng Văn Phong ở Bình Định............................................................... 17 Hình 1.25 Đập dâng Đồng Mới, huyện Bắc Bình ......................................................... 19 Hình 1.26 Phía thượng lưu đập dâng Cô Kiều, huyện Hàm Tân .................................. 20 Hình 1.27 Hình thức tràn ngưỡng cong ( Hồ Tuyền Lâm – Đà Lạt) ............................ 23 vi Hình 1.28 Hình thức cấu tạo tràn labyrinth kiểu ngưỡng răng cưa ...............................24 Hình 1.29 Mặt bằng các dạng ngưỡng tràn zích zắc đặc biệt ........................................24 Hình 1.30 Các dạng đỉnh tràn zích zắc ..........................................................................25 Hình 1.31 Mô hình tràn Sông Móng .............................................................................26 Hình 1.32 Mô hình 1/2 tràn Phước Hòa .......................................................................27 Hình 1.33 Hai mô hình nghiên cứu đập tràn phím Piano của giáo sư F. Lempérière ...27 Hình 1.34 Mô hình đập tràn phím Piano Văn Phong ....................................................28 Hình 2.1 Sơ đồ cấp nước cho đập dâng bằng ao, bàu nước ..........................................33 Hình 2.3 Chuyển hình thức tràn tự do sang tràn có cửa van .........................................34 Hình 2.4 Đập cao su trên ngưỡng tràn cũ ......................................................................36 Hình 2.5 Hình dang khối blog tổng quát tính toán bằng bê tông cốt thép ....................37 Hình 2.6 Sơ đồ bố trí tràn cầu chì trên ngưỡng tràn cũ .................................................37 Hình 2.7 Đập Saloun (Bình Thuận) trước và sau lúc đặt tràn cầu chì ..........................38 Hình 2.9 Nâng cao mực nước bằng tấm gập mở nhanh ................................................38 Hình 2.8 Cửa van tự lật .................................................................................................39 Hình 2.10 Giải pháp nâng cao trình ngưỡng kết hợp mở rộng tuyến tràn ....................40 Hình 2.11 Giải pháp nâng cao trình ngưỡng kết hợp mở rộng tuyến tràn có phần tràn nước và không tràn nước ...............................................................................................40 Hình 2.12 Giải pháp nâng cao ngưỡng kết hợp dùng cửa van điều tiết ........................41 Hình 2.13 Giải pháp nâng cao trình ngưỡng kết hợp mở rộng tuyến tràn ....................42 Hình 2.14 Khả năng tháo của ngưỡng tràn đỉnh rộng ...................................................43 Hình 2.15 Khả năng tháo của ngưỡng tràn thực dụng Ôphixêrôp ................................43 Hình 2.16 Cắt ngang ngưỡng tràn thực dụng ................................................................44 Hình 2.17 Đập trước và sau cải tạo theo hình thức tràn phím đàn Piano ......................45 Hình 2.18 Đập trước và sau khi cải tạo theo hình thức tràn zíchzắc kiểu mỏ vịt .........46 Hình 2.19 Cấu tạo tràn mỏ vịt .......................................................................................47 Hình 3.1 Vị trí địa lý công trình đập dâng Tà Pao ........................................................50 Hình 3.2 Một số hình ảnh đập dâng tràn Tà Pao ...........................................................52 Hình 3.3 Mặt bằng bố trái tràn tự do và tràn xả sâu của đập dâng Tà Pao ...................53 Hình 3.4 Mặt cắt hiện trạng tràn tự do tại lòng sông của đập dâng Tà Pao ..................54 vii Hình 3.5 Mặt cắt hiện trạng tràn tự do tại thềm sông của đập dâng Tà Pao ................. 54 Hình 3.6 Sơ đồ quy hoạch nguồn nước La Ngà ............................................................ 58 Hình 3.7 Mặt cắt tràn tự do tại lòng sông của đập dâng Tà Pao (PA3) ........................ 65 Hình 3.8 Mặt cắt tràn tự do tại thềm sông của đập dâng Tà Pao (PA3) ....................... 65 Hình 3.9 Sơ đồ lực tác dụng lên ngưỡng tràn lòng sông (PA3) .................................... 66 Hình 3.10 Sơ đồ lực tác dụng lên ngưỡng tràn thềm sông (PA3) ................................. 68 Hình 3.11 Mặt cắt tràn piano tại lòng sông của đập dâng Tà Pao (PA4) ...................... 71 Hình 3.12 Mặt bằng một đoạn tràn piano tại lòng sông của đập dâng Tà Pao (PA4)... 71 Hình 3.13 Mặt cắt tràn tự do tại thềm sông của đập dâng Tà Pao (PA4) ..................... 71 Hình 3.14 Sơ đồ lực tác dụng lên ngưỡng tràn lòng sông (PA4) .................................. 72 Hình 3.15 Sơ đồ lực tác dụng lên ngưỡng tràn thềm sông (PA4) ................................. 74 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thống kê một số đập dâng đã được xây dựng ở Việt Nam ........................... 15 Bảng 1.2 Thống kê các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo địa giới hành chính ............... 18 Bảng 1.3 Phân loại các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo mức độ kiên cố...................... 18 Bảng 1.4 Phân loại các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo hình thức xả lũ ...................... 19 Bảng 1.5 Phân loại các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo năng lực phục vụ ................... 19 Bảng 1.6 Bảng phân loại các đập dâng tỉnh Bình Thuận theo cấp công trình .............. 19 Bảng 1.7 Thông số cơ bản một số đập tràn labyrinth đã xây dựng trên thế giới. ......... 25 Bảng 2.1 Lượng mưa tại trạm quan trắc giai đoạn 2011-2015 ..................................... 30 Bảng 2.2 Mực nước và lưu lượng một số sông chính giai đoạn 2011-2015 ................. 30 Bảng 2.3 Diện tích thảm phủ (rừng) thay đổi theo thời gian ........................................ 31 Bảng 2.4 Diện tích trồng trọt giai đoạn 2011-2015 ...................................................... 31 Bảng 2.5 Hệ số tăng lưu lượng n cuả tràn piano key A so với tràn Creager ................ 45 Bảng 3.1 Lưu lượng đỉnh lũ .......................................................................................... 55 viii Bảng 3.2 Kết quả tính toán lượng nước cung cầu khu tưới Tà Pao ..............................56 Bảng 3.3 Nhu cầu nước sinh hoạt huyện Tánh Linh và Đức Linh ................................58 Bảng 3.4 Nhu cầu cấp nước ngành TTCN hai huyện Tánh Linh và Đức Linh.............59 Bảng 3.5 Nhu cầu nước trồng trọt hai huyện Tánh Linh và Đức Linh .........................59 Bảng 3.6 Nhu cầu cấp nước chăn nuôi hai huyện Tánh Linh và Đức Linh ..................59 Bảng 3.7 Nhu cầu cấp nước NTTS hai huyện Tánh Linh và Đức Linh ........................60 Bảng 3.8 Tổng hợp nhu cầu sử dụng nước khu vực Tánh Linh, Đức Linh ..................60 Bảng 3.9 Nhu cầu dùng nước các khu công nghiệp huyện Hàm Tân ...........................60 Bảng 3.10 Nhu cầu chuyển, cấp nước lưu vực sông Phan ............................................61 Bảng 3.11 Cân bằng nước nguồn nước La Ngà ............................................................61 Bảng 3.12 Kết quả điều tiết lũ P = 0.5% - Phương án tràn cửa van kết hợp hạ ngưỡng tràn (∆Z = 0.2, 0.4, 0.6m) ..............................................................................................64 Bảng 3.13 Kết quả điều tiết lũ P = 0.1% - Phương án tràn cửa van kết hợp hạ ngưỡng tràn (∆Z = 0.2, 0.4, 0.6m) ..............................................................................................64 Bảng 3.14 Kết quả điều tiết lũ - Phương án nâng cao ngưỡng kết hợp thay đổi ngưỡng tràn tự do sang tràn piano ..............................................................................................70 Bảng 3.15 Giá thành xây dựng nâng cấp đập dâng Tà Pao ...........................................75 Bảng 3.16 So sánh lựa chọn phương án nâng cấp đập dâng Tà Pao .............................76 ix MỞ ĐẦU I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Bình Thuận là một trong những tỉnh khô hạn nhất cả nước với lượng mưa thấp và phân bố không đồng đều giữa các vùng. Về khí hậu chia làm hai vùng rõ rệt: các huyện phía Bắc mang đặc trưng khí hậu của vùng duyên hải miền Trung và các huyện phía Nam có ảnh hưởng của khí hậu vùng Đông Nam Bộ nên lượng mưa cao hơn các huyện phía Bắc. Do đặc điểm khí hậu nêu trên nên trong địa bàn của tỉnh có nơi mùa mưa đến sớm và cũng có nơi thì ngược lại, đặc biệt có những vùng thừa nước và cũng có những vùng thiếu nước trong cùng một địa bàn nên đã xảy ra hạn hán cục bộ. Ngoài yếu tố mưa lũ thì vấn đề hạn hán do biến động thời tiết, do nghèo thảm phủ thực vật tạo dòng chảy kiệt trên sông suối và nhu cầu dùng nước ngày càng tăng trên địa bàn dẫn đến sự thiếu hụt nghiêm trọng lượng nước tưới và sinh hoạt trên địa bàn tỉnh. Nhu cầu dùng nước thay đổi và sự diễn biến bất thường của thời tiết và khí hậu làm cho các đập dâng đã xây dựng trên địa bàn tỉnh không đáp ứng được yêu cầu thực tế. Ngoài ra các đập dâng nước hư hỏng, xuống cấp nhanh do chưa quan tâm đến việc quản lý vận hành và bảo dưỡng công trình sau đầu tư; không tuân thủ những qui định kỹ thuật, công nghệ; không phù hợp với quy hoạch thủy lợi của địa phương. Bởi vậy, việc đánh giá đúng hiện trạng và tìm được các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng đập dâng tràn, đảm bảo sự phát triển bền vững của hệ thống đầu mối công trình là vấn đề hết sức quan trọng và đặc biệt có ý nghĩa. Đập dâng Tà Pao được xây dựng trên sông La Ngà, được hưởng lợi từ nguồn nước của nhà máy thủy điện Hàm Thuận – Đa Mi có nhiệm vụ cấp tưới và cấp nước sinh hoạt cho khu vực huyện Tánh Linh, Đức Linh. Mặc dù đập dâng Tà Pao mới được thiết kế và xây dựng xong năm 2014 nhưng do chiều cao ngưỡng tràn thấp nên dung tích trữ chỉ khoảng 2.33 triệu m3. Việc nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật nhằm tăng dung tích trữ nước phía thượng lưu và điều tiết, cung cấp nước tưới cho hạ du đồng thời chuyển nước lưu vực nhằm mở rộng diện tích canh tác và nâng cao năng suất cây trồng trong 1 những tháng mùa khô cho các khu vực lân cận là rất cần thiết và sẽ mang lại hiệu quả kinh tế xã hội lớn. Vì vậy đề tài “ Nghiên cứu khả năng điều tiết của đập dâng Tà Pao tỉnh Bình Thuận ” ra đời là rất cần thiết. II. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI - Thu thập số liệu và đánh giá hiện trạng, khả năng điều tiết của các đập dâng. - Đề suất các giải pháp nâng cao năng lực điều tiết của đập dâng. - Áp dụng tính toán cho đập dâng Tà Pao. III. PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Phạm vi nghiên cứu về nội dung là đập dâng tràn - Phạm vi nghiên cứu về mặt địa lý là tỉnh Bình Thuận. IV. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp phân tích, thống kê: Thu thập, tổng hợp và phân tích số liệu. - Phương pháp kế thừa: Nghiên cứu có chọn lọc, kế thừa các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước. - Phương pháp mô hình toán học: Tính toán điều tiết hợp lý, ổn định công trình cho phương án chọn; đưa ra mô hình tràn Piano hợp lý tăng khả năng thoát nước, mở rộng diện tích tưới, tăng hiệu quả sử dụng của đập dâng. V. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN Luận văn bao gồm những phần sau: Mở đầu Chương 1: Tổng quan về đập dâng và nâng cao năng lực điều tiết cho đập dâng Chương 2 : Nghiên cứu giải pháp nâng cao năng lực điều tiết cho công trình đập dâng Chương 3 : Nghiên cứu giải pháp hợp lý nâng cao năng lực điều tiết cho công trình đập dâng Tà Pao Kết luận và kiến nghị Phụ lục 2 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐẬP DÂNG VÀ NÂNG CAO NĂNG LỰC ĐIỀU TIẾT CHO ĐẬP DÂNG 1.1 Khái niệm, nhiệm vụ và điều kiện áp dụng của đập dâng [1] 1.1.1 Khái niệm, nhiệm vụ Đập dâng là một hạng mục trong công trình đầu mối của hệ thống thủy lợi, chắn ngang sông có tác dụng chắn nước vừa cho nước tràn qua để khai thác dòng chảy tự nhiên và rất ít có khả năng điều tiết dòng chảy. Đập dâng được xây dựng khi: - Có nhu cầu nâng cao mực nước. - Lưu lượng nước dùng nhỏ hơn lưu lượng nước đến tự nhiên trong từng tháng Q đi > Q yci (1.1) Q đi : lưu lượng nước đến từng tháng trong năm Q yci : lưu lượng nước cần từng tháng trong năm - Khi địa hình không cho phép xây dựng hồ chứa do không tạo được bụng hồ. Đập dâng được xây dựng ngang qua các con sông để làm tăng mực nước tới mức cần thiết và hướng một phần hoặc toàn bộ dòng chảy vào các kênh dẫn hoặc đường ống nhằm phục vụ mục đích tưới tiêu, phát điện, giao thông thủy, sử dụng cho các mục đích công nghiệp hoặc đời sống hàng ngày… Ngoài ra đập dâng còn được sử dụng để phân dòng lũ quét tới các vùng cần tưới tiêu hoặc với mục đích làm tăng mực nước ngầm. 1.1.2 Ưu, nhược điểm - Ưu điểm: Đập dâng thường có chiều cao thấp, có kết cấu tương đối đơn giản thi công dễ dàng, không đòi hỏi kỹ thuật cao, vốn đầu tư không cao, ngập lụt ít như biện pháp hồ. - Nhược điểm: Các đập tạm - hình thức đập có cột nước thấp có nhược điểm là về mùa lũ thường bị hư hỏng hoặc bị cuốn trôi và sau lũ phải khôi phục, sửa chữa. 3 1.1.3 Điều kiện áp dụng Đập dâng thường áp dụng cho các sông suối miền núi nơi có độ dốc lớn, địa hình chia cắt mạnh tạo nên độ chênh lệch mực nước thượng hạ lưu, làm chạy máy bơm, tuốc bin tự động, lấy nước tưới cho từng khu vực nhỏ, cấp nước dùng cho sinh hoạt, lợi dụng xây dựng các trạm thủy điện nhỏ… phù hợp với điều kiện địa lý tự nhiên, điều kiện sinh hoạt, canh tác, sử dụng nhân lực và phát triển kinh tế. 1.2 Phân loại đập dâng [2], [3] 1.2.1 Theo vật liệu làm đập 1.2.1.1 Đập gỗ - Đập cọc gỗ (hình 1.1a): Dùng cọc gỗ kết hợp với vật liệu đất đá. - Đập tường chống (hình 1.1c): Bản chắn nước và các tường chống đều bằng gỗ - Đập cũi gỗ (hình 1.1b): Dùng cũi gỗ, trong đó chứa đất cát, đá để tạo thành đập. Hiện nay giá thành gỗ xây dựng không phải là rẻ, nhất là trong tình hình hiện nay diện tích rừng ngày càng bị thu hẹp. Do đó các đập này hầu như không còn được xây dựng. a) b) Hình 1.1 Một số dạng đập gỗ 1.2.1.2 Đập đá tràn nước Sử dụng vật liệu đá kết hợp với một phần vật liệu khác như đất, bê tông để làm đập. - Đập trên nền đất (hình 1.2a): có mặt tràn nước thoải. 4 - Đập trên nền đá (hình 1.2b): có mặt tràn dốc hơn, ở đỉnh và chân mái hạ lưu có khối bê tông để giữ ổn định. Mặt tràn được xây bằng tấm bê tông hoặc đá có kích thước lớn. Do khối đá đổ thân đập có chuyển vị trên mặt tràn nên thường bị biến dạng sau mùa lũ, do đó công tác tu sửa phải được tiến hành nhiều năm. 16.82 a) 15.2 15.3 12.25 3.5 11.25 1:3 MNDBT 2.5 b) Hình 1.2 Một số dạng đập đá tràn nước 1.2.1.3 Đập bằng rọ đá Dùng dây thép đan thành rọ đá, trong bỏ đá để tạo thành đập. Ở nước ta đập rọ đá được áp dụng nhiều ở các sông suối miền núi. Hình 1.3 Một số dạng đập bằng rọ đá 1.2.1.4 Đập hỗn hợp bê tông, bê tông cốt thép - vật liệu địa phương Thân đập gồm vỏ bọc ngoài bằng bê tông, bê tông cốt thép và phần lõi bằng đất hay đá. §¸ x©y b) a) Hình 1.4 Đập bê tông - vật liệu địa phương 5 1.2.1.5 Đập cao su Thân đập là một túi cao su có thể bơm căng bằng nước hay không khí để tạo thành vật chắn nước, thành túi được gắn chặt với bản đáy bằng BTCT tiếp giáp với nền. Khi tháo lũ thì xả hết nước hay không khí để túi xẹp xuống bản đáy và nước chảy tràn tự do. - Đập cao su trên vùng trung du (hình 1.5): có mặt cắt tương đối rộng, dòng chảy êm thích hợp với khả năng mở rộng nhịp khi bố trí đập cao su. Trường hợp lòng sông quá rộng có thể bố trí một số trụ trung gian. Hình 1.5 Đập cao su trên sông vùng trung du 1- Túi đập; 2- Buồng bơm; 3- Buồng quản lý; 4- Ống bơm, tháo nước; 5- Ống xả an toàn; 6- Ống thoát khí; 7- Ống quan trắc mực nước; 8- Cửa nước vào, ra. - Đập cao su trên sông suối vùng núi (hình 1.6): Sông suối vùng núi thường dốc, dòng chảy siết, lượng bùn cát lớn và dòng chảy qua đập dễ sinh rung động làm bào mòm, xé rách túi đập. Do đó khi bố trí phải đặt cao tấm bản đáy móng và làm một đoạn dốc nghiêng sau ngưỡng. Hình 1.6 Đập cao su trên sông suối vùng núi 1- Sân trước; 2,3- Tường cánh thượng, hạ lưu; 4- Tường bên; 5- Túi đập; 6- Néo; 7Bản đáy; 8- Đường ống bơm, tháo; 9- Phòng thao tác; 10 - Bể tiêu năng; 11- Sân sau. 6 - Đập cao su đặt trên ngưỡng tràn (hình 1.7): làm tăng dung tích hữu ích trong mùa kiệt. Mùa lũ đến lại cho xẹp túi cao su đảm bảo tháo lũ tự do, không làm dâng mực nước hồ. Hình 1.7 Đập cao su đặt trên ngưỡng tràn 1- Mặt tràn xả lủ; 2- túi đập bơm khí; 3- Đường néo; 4- Đường ống bơm, tháo. 1.2.2 Theo hình thức ngưỡng tràn a) b) d) c) Hình 1.8 Một số hình thức ngưỡng tràn - Tràn ngưỡng đỉnh rộng (hình 1.8d): áp dụng khi đặt trên nền đất thường ngưỡng tràn thấp. - Tràn ngưỡng thực dụng (hình 1.8a, b): áp dụng khi đặt trên nền đá, tăng khả năng tháo nước và giảm chiều rộng đường tràn. - Tràn thành mỏng (hình 1.8c) 7 1.2.3 Theo hình thức tháo xả lũ Đập vừa có khả năng chắn dâng nước vừa cho nước tràn qua. Căn cứ vào cao trình cửa vào công trình tháo lũ có thể phân biệt: - Đập tràn mặt: tràn tự do hoặc có cửa van. - Đập có lỗ xả sâu: lỗ xả được đặt ở đáy đập (cống ngầm), trong thân đập (đường ống), có thể đặt ở bờ (đường hầm). - Đập kết hợp tràn mặt và xả sâu. b) a) c) Hình 1.9 Một số hình thức tháo xả đập dâng 1.2.4 Theo giải pháp tiêu năng Có ba hình thức tiêu năng với ba hình thức nối tiếp dòng chảy ở hạ lưu. Khi mực nước hạ lưu thay đổi các hình thức đó có thể chuyển đổi cho nhau: 1.2.4.1 Tiêu năng đáy b) a) c) Hình 1.10 Các hình thức tiêu năng đáy 8 - Thường dùng với cột nước thấp, địa chất nền tương đối kém. Người ta thường dùng các biện pháp như đào bể (hình 1.10a), xây tường hoặc bể (hình 1.10b), tường kết hợp (hình 1.10c). - Ưu điểm: Biện pháp có hiệu quả tốt và được ứng dụng rộng rãi. - Nhược điểm: Khi cột nước cao phải hạ thấp đáy và bảo vệ kiên cố sân sau. Lúc đó hình thức tiêu năng đáy không còn kinh tế. 1.2.4.2 Tiêu năng mặt - Các hình thức tiêu năng dòng đáy: tùy theo mực nước hạ lưu sẽ phân thành dòng chảy mặt không ngập (hình 1.11a) và dòng chảy mặt ngập (hình 1.11b). - Ưu điểm: Hiệu quả tiêu năng so với tiêu năng đáy không kém hơn nhiều nhưng chiều dài sân sau ngắn hơn (1/5÷1/2) lần; đồng thời lưu tốc ở đáy nhỏ nên chiều dày sân sau bé, thậm chí trên nền đá cứng không cần làm sân sân sau. Ngoài ra có thể tháo vật nổi qua đập mà không sợ hỏng sân sau. - Nhược điểm: Làm việc không ổn định khi mực nước hạ lưu thay đổi nhiều, ở hạ lưu có sóng ảnh hưởng đến sự làm việc của các công trình khác. a) b) Hình 1.11 Các hình thức tiêu năng mặt 1.2.4.3 Tiêu năng phóng xa Hình thức tiêu năng phóng xa là lợi dụng mũi phun ở chân đập hạ lưu để dòng chảy có lưu tốc lớn phóng xa khỏi chân đập. - Các loại mũi phun: Mũi phun liên tục (hình 1.12a) và mũi phun không liên tục (hình 1.12b). - Ưu điểm: Năng lượng dòng chảy được tiêu hao trong không khí và một phần ở lòng sông nên giảm năng lực xói lòng sông và giảm ảnh hưởng nguy hại đến an toàn đập. - Nhược điểm: Khi đập thấp chiều dài phóng xa ngắn, hình thức tiêu năng này sẽ bị hạn chế. 9 a)Mũi phun liên tục b) Mũi phun không liên tục Hình 1.12 Các hình thức mũi phun trong tiêu năng phóng xa 1.2.5 Theo điều tiết lưu lượng có cửa van hay không có cửa van a) b) c) Hình 1.13 Một số loại van trên mặt thường được sử dụng a- Phai; b- Van phẳng kéo lên; c- Van cung; d- Van trụ lăn Ưu điểm của cửa van: Tháo cùng một lưu lượng thì loại không có cửa van cần một cột nước cao hơn. Muốn giảm thấp MN trong hồ cần phải tăng chiều rộng đường tràn làm tăng khối lượng đập, giá thành công trình tăng lên; thêm nữa cửa van tạo khả năng tháo bùn cát hay vật nổi một cách dễ dàng. Nhược điểm của cửa van: việc chế tạo, thi công và quản lý vận hành phức tạp. Do vậy, cửa van thường chỉ áp dụng cho những công trình có mực nước, lưu lượng lớn và khu vực ngập ở thượng lưu lớn. Ở đập tràn thường sử dụng loại van trên mặt. Đặc điểm của loại này là khi đóng đầu van nhô lên khỏi mặt nước. 10