›
›

Bài giảng Công trình trên hệ thống thủy lợi - Chương 2: Công trình lấy nước - TS. Nguyễn Chiến

ppt 40 trang phuongnguyen 4670
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Công trình trên hệ thống thủy lợi - Chương 2: Công trình lấy nước - TS. Nguyễn Chiến", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_cong_trinh_tren_he_thong_thuy_loi_chuong_2_cong_tr.ppt

Nội dung text: Bài giảng Công trình trên hệ thống thủy lợi - Chương 2: Công trình lấy nước - TS. Nguyễn Chiến

  1. BÀI GIẢNG CT TRÊN HTTL CHƯƠNG 2. CT LẤY NƯỚC ❖ GIỚI THIỆU CHUNG ❖ CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHÔNG ĐẬP ❖ CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC CÓ ĐẬP ❖ CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG CÓ CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC
  2. 2-1. GIỚI THIỆU CHUNG 1. Mục đích: - Lấy nước từ sông, kênh, hồ => phục vụ tưới, phát điện, cấp nước, 2. Yêu cầu: - Lấy đủ nước theo biểu đồ đã định (số lượng), - Đảm bảo chất lượng nước lấy vào kênh (ngăn bùn cát có hại, vật nổi), - Kiểm soát được ảnh hưởng đến môi trường chung, - Các yêu cầu chung khác: ổn định, thuận tiện thi công, quản lý, mỹ quan.
  3. 2-1. GIỚI THIỆU CHUNG 3. Các công trình trong cụm đầu mối lấy nước: Đập, bể lắng cát, cống xả cát, các công trình điều chỉnh dòng sông (tường hướng dòng, mỏ hàn, kè bảo vệ bờ, ) => có các sơ đồ bố trí khác nhau. 4. Phân loại: a. Theo thành phần công trình đầu mối: - CTLN có đập - CTLN không đập b. Theo phương tách dòng từ dòng chính vào CLN: * Lấy nước bên cạnh: dòng chảy vào CLN hợp với phương dòng chính một góc 90o. * Lấy nước chính diện: dòng chảy vào CLN hợp với phương dòng chính một góc 0o.
  4. 2-2. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHÔNG ĐẬP I. Khái niệm • Bố trí: CLN bên bờ sông, không làm đập chắn ngang sông. • Điều kiện sử dụng: - Khi mực nước sông đủ lớn => lấy nước tự chảy. - Khi lưu lượng trong sông đủ cấp theo yêu cầu. • Ưu điểm: Kết cấu và bố trí đơn giản, rẻ. • Nhược: - Sự làm việc chịu ảnh hưởng nhiều của sông thiên nhiên. - Quản lý phức tạp, chi phí quản lý lớn. - Chất lượng lấy nước khó cải thiện. * Các ví dụ: Cống Xuân Quan, Liên Mạc,
  5. 2-2. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHÔNG ĐẬP 1. Sông Hồng 2. Sông Nhuệ 3. Đê sông Hồng 4. Bãi sông Hồng 5. Cống Liên Mạc Hình 2.1 Sơ đồ mặt bằng cống lấy nước Liên Mạc
  6. Cống Xuân Quan
  7. 2-2. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHÔNG ĐẬP II. Điều kiện làm việc của công trình lấy nước không đập 1. Cửa lấy nước ở đoạn sông cong 1. Đoạn bồi cạn 2. Vực 3. Bãi bồi 2-I-2-I-2: Tuyến lạch Hình 2.2. Hình thái một đoạn sông
  8. 2-2. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHÔNG ĐẬP • Hiện tượng: Tại đoạn cong có chảy vòng hướng ngang: Trên mặt → bờ lõm dưới đáy → bờ lồi D D D Hình 2.3. Sơ đồ dòng chảy ở đoạn sông cong
  9. 2-2. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHÔNG ĐẬP • Sông cong => lưu tốc dọc đổi hướng => lực li tâm mv 2 .H. .v2 p = = (1) lt R gR • Phân bố của Plt đồng dạng với phân bố V trên thủy trực => trên mặt có lực li tâm lớn => kéo nước về bờ lõm => tạo độ dốc hướng ngang. • Xét cân bằng của 1 cột chất lỏng có F = 1. Lực thủy tĩnh hướng về bờ lồi: (2) Ptt = .DH.H.1 = .DH.H 2 V2 V Từ (1) và (2) => DH = => J n = gR gR
  10. 2-2. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHÔNG ĐẬP • Biểu đồ lưu tốc ngang đồng dạng với biểu đồ hợp lực => trên mặt → bờ lõm dưới đáy → bờ lồi • Kết hợp dòng chảy dọc + ngang => chảy xoắn • Hậu quả: - Dòng mặt: gây xói ở bờ lõm - Dòng đáy: gây bồi ở bờ lồi • Vị trí đặt CLN: - bờ lõm: có lợi - bờ lồi: bất lợi
  11. 2-2. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHÔNG ĐẬP 2. Cửa lấy nước ở đoạn sông thẳng • Phần dòng chảy bị hút vào CLN: - Dưới đáy: Bd = 1,17(K + 0,40)Bk - Trên mặt: Bm = 0,73(K + 0,05)Bk - Nhận xét: Bđ 2Bm => bất lợi Hình 2.4. Dòng chảy ở đoạn sông thẳng có cửa lấy nước
  12. 2-2. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHÔNG ĐẬP 3. Cửa lấy nước ở đoạn sông có bờ không ổn định + Đặc điểm: bờ sông diễn biến liên tục Vị trí CLN bị đẩy lùi về hạ lưu giảm khả năng lấy nước Hình 2.5. Cửa lấy nước ở bờ không ổn định 1. Vùng bồi lắng 2. Vùng xói lở
  13. 2-2. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHÔNG ĐẬP 4. Chọn vị trí đặt CLN * Đặt ở bờ lõm đoạn cong * Vị trí mép trên CLN * Độ dài đoạn cong: r .R.ar cos L = R 2 - 3 180 * Góc lấy nước: V cos = s Hình 2.6: Chọn vị trí đặt cửa lấy nước theo N.F. Danhêliia Vk
  14. 2-2. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHÔNG ĐẬP IV. Các hình thức bố trí: 1- Lấy nước bên cạnh a. Điều kiện áp dụng: • Mực nước sông đảm bảo lấy nước tự chảy • Qlấy 0.2Qs • Điều kiện địa hình, địa chất cho phép. b. Hình thức bố trí * Loại không có cống (1 cửa, nhiều cửa): - Đơn giản nhất, Không khống chế được Qlấy nước, - Bùn cát kéo vào cửa nhiều - Loại nhiều cửa: có thể luân phiên nạo vét. * Loại có cống (1 cửa, nhiều cửa): hoàn thiện hơn * Loại có cống + bể lắng cát: hoàn thiện nhất
  15. 2-2. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHÔNG ĐẬP Hình 2.7: Sơ đồ các hình thức lấy nước bên cạnh không đập 1. Kênh lấy nước 2. Kênh xả 3. Cống 4. Bể lắng cát kết hợp kênh dẫn 5. Cống luồn 6. Cầu máng hoặc ống dẫn nước
  16. 2-2. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHÔNG ĐẬP Hình 2.11. Mặt cắt dọc cống lấy nước Hình 2.12. Cống lấy nước đặt ở bờ sông có ngưỡng ngăn cát
  17. 2-2. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHÔNG ĐẬP 2. Lấy nước chính diện a. Các trường hợp sử dụng: - Mực nước sông (mùa kiệt) tương đối thấp - Qlấy (10 – 20)% Qs - Yêu cầu hạn chế bùn cát đáy cao hơn. b. Bố trí * Trước CLN xây tường hoặc đê hướng dòng => làm dâng cao mực nước trước CLN. * Kích thước hợp lý đoạn sông dẫn: - Chiều dài: Lđ = (1.5 – 3.0)b - Chiều rộng: b1 = 1.5b b: bề rộng cửa lấy nước * Có thể làm thêm bộ phận xả nước thừa, xả cát bên cạnh => tăng chất lượng lấy nước.
  18. 2-2. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHÔNG ĐẬP Hình 2.13. Các hình thức lấy nước chính diện không đập 1. Kênh dẫn 2. Tường hoặc đê hướng dòng 3. Đoạn sông dẫn 4. Phần tháo nước 5. Công trình xả cát 6. Cửa cống 7. Đê 8. Ngưỡng ở đáy
  19. 2-3. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC CÓ ĐẬP I. Khái niệm 1. Trường hợp sử dụng: a. Trường hợp tất yếu: khi mực nước sông (mùa kiệt) không đủ cao để tự chảy vào CLN. b. Các trường hợp so sánh, lựa chọn: - Làm đập => rút ngắn chiều dài kênh chính. - Khi cần lấy nước ở cả 2 bờ. - Khi lưu lượng cần lấy (mùa kiệt) lớn. - Khi cần cải thiện chất lượng nước lấy vào kênh. 2. Thành phần công trình: đập (phần tràn và không tràn), cửa lấy nước, cửa xả cát, tường hướng dòng,
  20. 2-3. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC CÓ ĐẬP Hình 2.14: Sơ đồ mặt bằng tổng thể đầu mối công trình lấy nước Thạch Nham 1. Sông Trà Khúc 2. Đập dâng tràn bêtông trọng lực 3. CLN bờ Nam 4. Cống xả cát bờ Nam 5. CLN bờ Bắc 6. Cống xả cát bờ Bắc 7. Khe lún của đập
  21. 2-3. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC CÓ ĐẬP II. Diễn biến lòng sông sau khi xây dựng đập 1. Thượng lưu: * Thời gian đầu: h tăng => V giảm => bồi lắng mạnh, kéo dài về phía trước. * Khi độ sâu trước đập đạt độ sâu thường ngày (ho) => ngừng bồi lắng (thời gian 3năm). 2. Hạ lưu: * Thời gian đầu: bùn cát lắng mạnh ở thượng lưu => nước về hạ lưu trong => xói mạnh (nhất là vùng gần chân đập). * Khi ở thượng lưu đã ổn định => ở hạ lưu sẽ bồi trở lại, nhưng không về đúng đáy sông ban đầu.
  22. 2-3. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC CÓ ĐẬP Hình 2.15. Mặt cắt dọc sông vùng đập a. Không có công trình hướng dòng; b. Có công trình hướng dòng 1. Đập; 2, 3: Đáy sông và mặt nước sông cũ; 4. Bùn cát lắng đọng 5. Mặt nước dâng; 6. Xói lở ban đầu; 7.,8: Đáy sông và mực nước phía HL ở thời kỳ cuối 9. Đường mặt nước tương ứng với thời kỳ bị xói ban đầu; 10,11. Công trình hướng dòng ở TL và HL.
  23. 2-3. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC CÓ ĐẬP 3. Ảnh hưởng * Thượng lưu: + Mực nước lũ dâng cao trên 1 đoạn dài => ảnh hưởng đến các công trình đã có (cửa lấy nước, cầu, đường, ). * Hạ lưu: Xói làm hạ thấp đáy và mực nước trên một đoạn dài => + Làm sạt lở bờ (VD: hồ Hòa Bình). + Làm “treo” các CLN đã có. => Cần tính toán diễn biến sông ở thượng và hạ lưu để có biện pháp xử lý.
  24. 2-3. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC CÓ ĐẬP III. Hình thức bố trí: 1- Lấy nước bên cạnh + xả cát chính diện (Sơ đồ ngưỡng bậc, ngưỡng bản công xôn) 1. Cống lấy nước 2. Ngưỡng thẳng đứng 3. Đập tràn 4. Lỗ xả cát 5. Kênh dẫn 6. Bản côngxon Hình 2.16: Hình thức lấy nước bên cạnh, bùn cát xả qua lỗ đặt ở thân đập
  25. 2-3. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC CÓ ĐẬP 2. Lấy nước bên cạnh + xả cát bên cạnh Hình 2.17: Hình thức lấy nước bên cạnh cống đáy xả cát 1. Cống lấy nước 2. Đập có cửa van 3. Đập đất 4. Kênh 5. Cống đáy xả cát 6.Đê hướng dòng
  26. 2-3. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC CÓ ĐẬP * Có thể bố trí thêm khoang chứa cát ở trước cống 1. Cống lấy nước 2. Kênh 3. Đường hầm xói cát 4. Đập 5. Ngưỡng vào 6. Túi chứa cát phía trước 7. Ngưỡng túi chứa Hình 2.18: Hình thức lấy nước bên cạnh có túi chứa cát
  27. 2-3. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC CÓ ĐẬP 3. Lấy nước chính diện + xả cát chính diện * Làm tường hướng dòng tạo thành khoang lắng cát. Hình 2.19: Hình thức lấy nước chính diện có lỗ xả cát chính diện 1. Đập; 2. Lỗ xả cát; 3. Máng dẫn; 4. Kênh; 5. Ngưỡng vào; 6. Túi lắng cát; 7. Tường cánh 8. Cống lấy nước
  28. 2-3. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC CÓ ĐẬP 4. Lấy nước chính diện + xả cát bên cạnh * Loại có đoạn đê dẫn cong (Kiểu Phergan) a ) b ) c ) 3 6 2 3 7 5 3 7 2 1 1 2 2 1 8 3 4 3 7 Hình 2.21. Hình thức lấy nước chính diện, bùn cát được xả qua đập tràn 1.Đập 2. Cống lấy nước 3. Kênh 4,5. Ngưỡng cong 6. Cống luồn 7. Đê hướng dòng 8. Bể tiêu năng
  29. 2-3. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC CÓ ĐẬP 5. Lấy nước qua lưới chắn đáy B - B 7 1 4 3 6 B 12 7 5 8 5 8 9 10 B 5 2 13 11 Hình 2-23: Công trình lấy nước có lưới chắn đặt ở đỉnh đập 1. Đập tràn; 2. Lưới chắn; 3. Đoạn đập lấy nước; 4. Hào thu bùn cát; 5. Thép bảo vệ; 6. Cống lấy nước ở bờ; 7. Xi phông; 8. Cống xả cát đáy; 9. Cống lấy nước đầu kênh; 10. Kênh lấy nước; 11. Hào lấy nước; 12. Lưới chắn ở mép trụ; 13. Ống tháo bùn cát.
  30. ĐẬP CẦU SƠN (BẮC GIANG)
  31. 2-4. CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG CÓ CT LẤY NƯỚC I. Với CLN không đập 1. Mục đích: + Hướng chủ lưu vào CLN + Hướng bùn cát ra xa CLN 2. Biện pháp: a. Đặt hệ thống lái dòng Pôtapốp (hình vẽ)
  32. 2-4. CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG CÓ CT LẤY NƯỚC Hình 2-25: Hệ thống lái dòng M.V.Pôtapốp 1. Dòng mặt; 2. Dòng đáy; 3; Lạch sông; 4. Cửa lấy nước; 5. Đập tràn
  33. 2-4. CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG CÓ CT LẤY NƯỚC a ) Hình dạng phao trên mặt bằng 0 0 0 0 0 d = 0,165 6 b ) Hệ thống lái dòng hai hàng phao c ) 5 2 1 2 4 4 2 3 6 5 2 2 3 c. Kết cấu của một phao dạng cung ➔ Hình 2- 26. Kết cấu của hệ thống lái dòng 1. Khung thép; 2. Phao; 3. Dây neo; 4. Mắt nối; 5. lỗ quan sát; 6. ống đổ nước vào phao.
  34. 2-4. CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG CÓ CT LẤY NƯỚC b. Giữ cho chủ lưu đi sát CLN: + Đào vát đoạn lồi trước CLN + Làm mỏ hàn nắn lại chủ lưu + Lái dòng xói bãi bồi trước CLN + Xây kè bảo vệ đoạn sông có lợi a ) b ) c ) d ) Hình 2-27: Biện pháp giữ và hướng chủ lưu đi sát cửa lấy nước không đập
  35. 13-4. CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG CÓ CT LẤY NƯỚC c. Giữ và nâng cao mực nước trước CLN + Xây mỏ hàn, đê hướng dòng ngắn (a) + Xây đê, tường hướng dòng dài (b) a ) b ) Hình 2-28. Biện pháp nâng cao mực nước trước cửa lấy nước
  36. 2-4. CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG CÓ CT LẤY NƯỚC II. Với CLN có đập Giữ cho đoạn sông ổn định ở trạng thái có lợi: Tạo đoạn sông cong ở thượng và hạ lưu đập + Bán kính cong: - Thượng lưu: R1 = 7B; R2 = 3.5B - Hạ lưu: R1 = 7B1 R2 = 3.5B1 B1, B2 – chiều rộng ổn định của đoạn sông thẳng ứng với Q ở thượng và hạ lưu đập tạo lòng Q 0.5 B = A J 0.2 + Chiều dài đoạn sông chỉnh trị - Lấy nước 1 bên: LTL >= (5-6)B LHL >= (4-5)B1 - Lấy nước 2 bên: LTL >= (6-7)B LHL >= (3-4)B1 - Lấy nước luân phiên 2 bên: LTL >= (8-10)B LHL >= (4-5)B1
  37. 2-4. CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG CÓ CT LẤY NƯỚC a ) b ) 4 I 2 2 1 2 1 3 2 1 1 1 4 1 1 2 1 II 7 5 2 1 4 c ) 6 4 d ) 1 3 3 2 3 2 4 8 5 7 5 Hình 2-29. Sơ đồ chỉnh tri đoạn sông có cửa lấy nước có đập a) Cửa lấy nước một phía ; b,c) Cửa lấy nước hai phía; d) Cửa lấy nước theo trình tự hai phía. 1. Đê hướng dòng; 2. Đập; 3. Cửa lấy nước; 4,5. Kênh lấy nước; 6. Bể lắng cát; 7. Đê ngăn.