L IC M

N

V i s pháỏ ỏri n nhanh Ếhóng Ế a k ỏhỐ ỏ ồợy ế ng Ếông ỏrình ỏh y l i,
hi n nay Ếhúng ỏa đụ ốà đang ồợy ế ng nhi Ố Ếông ỏrình ỏháo n
ắrong đó, ế Ế n
ỏháo n

Ế. Chính

Ế ố i qỐy mô l n.

Ế là m ỏ ỏrong nh ng h ng m Ế qỐan ỏr ng nh ỏ Ế a Ếông ỏrình
đợy ếi n ra r ỏ nhi Ố ố n đ ỏh y l Ế Ế a ếòng Ếh y.

Ế ẽi ỏ

khi ếòng Ếh y Ếó l Ố ỏ Ế l n s gợy ra nh ng h qỐ ẽ ỏ l i Ếho Ếông ỏrình nh
m Ếh đ ng, sóng ồỐng kíẾh, hàm khí, khí ỏh Ế… làm nh h

ng đ n s an ỏoàn

Ế ng nh hi Ố qỐ Ế a Ếông ỏrình. Nh ng n m g n đợy, đụ Ếó nhi Ố s Ế h h ng
Ếông ỏrình ếo ẾáẾ ngỐyên nhợn liên qỐan đ n l Ố ỏ Ế ếòng Ếh y ỏrên ế Ế n
ra nh đ

Ế gợy

ng ỏràn Ếông ỏrình đ Ố m i Nam ắh Ếh ảụn, ắháẾ Bà, Phú Ninh….


ng

i

h Ế ắh y l i ảà N i, ẾáẾ Ế qỐan, đ n ố đụ ẾỐng Ế p ẾáẾ ỏài li Ố ốà ỏ o đi Ố ki n
ỏhỐ n l i giúp ỏáẾ gi hoàn ỏhành lỐ n ố n này.
ắáẾ gi ồin Ếhợn ỏhành Ế m n ng

i ỏhợn, gia đình, Ế qỐan ỏáẾ gi đang

Ếông ỏáẾ đụ ỏ o m i đi Ố ki n ỏrong sỐ ỏ qỐá ỏrình h Ế ỏ p ốà nghiên Ế Ố đ ỏài.
Do ỏh i gian Ế ng nh ki n ỏh Ế ẾhỐyên môn Ếòn h n Ếh nên ối Ế nghiên
Ế Ố ốà ỏh Ế hi n đ ỏài không ỏh ỏránh kh i nh ng ỏhi Ố sóỏ, r ỏ mong đ

Ế s Ếh

ẽ o Ế a ẾáẾ ỏh y Ếô giáo, s đóng góp ý ki n Ế a ẾáẾ nhà khoa h Ế ốà ẾáẾ ẽ n
đ ng nghi p đ đ ỏài nghiên Ế Ố đ
Xin Ếhợn ỏhành Ế m n!

Ế hoàn ỏhi n h n.


B N CAM K T
Tôi xin cam đoan đơy lƠ công trình nghiên c u c a riêng tôi. Các thông tin,
tƠi li u trích d n trong lu n v n đư đ
v n lƠ trung th c vƠ ch a t ng đ

c ghi rõ ngu n g c. K t qu nêu trong lu n



NG D NG M NHÁM GIA C

1.1 T ng quan v xơy d ng đ

NG. ........................................................3

ng trƠn tháo l

h ch a n

1.1.1 M c đích vƠ yêu c u c a vi c xơy d ng đ
1.1.2. Các lo i đ

H CH A VÀ
c. ...............................3

ng trƠn tháo l . .........................3

ng trƠn h bên b . .....................................................................4

1.1.2.1

ng trƠn d c. .......................................................................................4

1.1.2.2

ng trƠn ngang. ...................................................................................8

1.1.3 M t s công trình tháo l đi n hình


NGHIÊN C U C S B TRệ VÀ TệNH TOÁN M NHÁM GIA C
TRÊN D C N

C. .................................................................................................21

2.1 i u ki n áp d ng m nhám gia c
2.2 Các hình th c m nhám gia c
2.3 Ph

NG

ng trong thi t k d c n

c. .......................21

ng vƠ kh n ng áp d ng. ..................................21

ng pháp tính toán thi t k m nhám gia c

2.4 Nghiên c u áp d ng m nhám gia c
2.4.1 M c đích lƠm m nhám gia c

ng. .........................................26

ng trong thi t k d c n

c. ....................31

ng. ..............................................................31

3.3.1

ng m t n

ng trƠn h N m C t. .......................................................51
ng án d c không có m nhám. .....................................52

c trên d c ng v i các c p l u l

ng. .................................52

3.3.2 Tính toán b tiêu n ng cu i d c. ..................................................................53
3.4 Tính toán th y l c ph

ng án d c có m nhám. ................................................57

3.4.1 B trí m nhám. ............................................................................................57
3.4.2 Tính toán kích th

c m nhám.....................................................................57

3.4.3 Ki m tra khí th c m nhám. .........................................................................61
3.4.4 Tính toán b tiêu n ng cu i d c. ..................................................................62
3.5 Phơn tích k t qu , l a ch n ph
3.6 K t lu n ch

ng án. ..............................................................64

ng 3. ..............................................................................................67


c. ............................................................................................................... 6

Hình 1.5 M t c t ngang c a d c n
Hình 1.6 B c n
Hình 1.7

c. ................................................................................. 7

c. ............................................................................................................... 8

ng trƠn ngang................................................................................................... 9

Hình 1.8 Th y đi n Hòa Bình. ............................................................................................ 11
Hình 1.9

ng trƠn h ch a C a

t. .............................................................................. 11

Hình 1.10

ng trƠn h ch a th y đi n Tuyên Quang. .................................................... 12

Hình 1.11

ng trƠn h ch a th y đi n Yali. ................................................................... 12

Hình 1.12 Tuy n đ p th y đi n S n La. ............................................................................. 13
Hình 1.13 Sóng trong d c n


Qu ng Ninh. ......................................................................................................................... 17
Hình 1.19 Chi ti t nhám d

ng trên d c n

c h Khe V i. ............................................... 18

Hình 1.20 Chi ti t nhám d

ng đ t so le trên d c n

c NgƠn Tr

i.................................. 19

Hình 2.1 M nhám b ng các d m hình ch nh t đ t th ng góc v i dòng ch y. ................. 22
Hình 2.2 M nhám b ng các d m hình tròn đ t th ng góc v i dòng ch y ......................... 22
Hình 2.3 M nhám b ng các d m hình ch nh t đ t so le nhau vƠ th ng góc v i dòng ch y.
............................................................................................................................................. 23
Hình 2.4 M nhám quơn c đ t
Hình 2.5 M nhám ch V ng

đáy theo hình bƠn c . .................................................... 23
c dòng. .............................................................................. 24

Hình 2.6 M nhám ch W có m t m i nh n xuôi dòng ..................................................... 24
Hình 2.7 M nhám ch W, có hai m i nh n xuôi dòng. ..................................................... 25
Hình 2.8 M nhám r ng c a đ t xuôi dòng. ....................................................................... 25
Hình 2.9 M nhám r ng c a đ t ng


Hình 3.4 B trí m nhám b ng các d m ch nh t so le nhau vƠ th ng góc v i dòng ch y
v i  = 0,55. ....................................................................................................................... 59
Hình 3.5 B trí m nhám ch W có m t m i nh n xuôi dòng v i  = 0,55. .................... 60
Hình 3.6 B trí m nhám b ng các d m ch nh t so le nhau vƠ th ng góc v i dòng ch y
v i  = 0,6. ......................................................................................................................... 60
Hình 3.7 B trí m nhám ch W có m t m i nh n xuôi dòng v i  = 0,6. ...................... 61
Hình 3.8 M t c t d c n

c. ................................................................................................. 65

Hình 3.9 M t c t b tiêu n ng cu i d c n

c. .................................................................... 66


DANH M C CÁC B NG BI U
B ng 1.1 Thông s k thu t c a m t s trƠn x l có d c n

c

Vi t Nam. ..................... 10

B ng 2.1 B ng các tr s a, b, c, S trong công th c (2 ậ 5a) và (2 ậ 5b). ............................ 28
B ng 2.2 B ng tr s A trong công th c (2 ậ 6). ................................................................. 29
B ng 2.3 B ng tr s M, N trong công th c (2 ậ 7)............................................................. 29
B ng 2.4 B ng tr s r, s, t vƠ r’, s’, t’ trong công th c (2 ậ 9) và (2 ậ 10). ........................ 31
B ng 2.5

ng m t n



ng trên d c ng v i  = 0,5 cho 3 ki u m nghiên

c u đi n hình tính theo công th c c a Pical p (2 ậ 5b). ..................................................... 41
B ng 2.11 Chi u cao m nhám gia c

ng trên d c ng v i  = 0,5 cho 3 ki u m nghiên

c u đi n hình tính theo công th c c a Aivazian c (2-7). ................................................... 42
B ng 2.12 Ki m tra kh n ng khí th c t i m t c t có Vcd = 9,68m/s; 10,87 và 11,84m/s
ng v i t ng chi u cao m nghiên c u. ............................................................................... 47
B ng 3.1
l

sơu đ u d c hc; đ sơu dòng đ u ho; đ sơu phơn gi i hk ng v i các c p l u

ng. ................................................................................................................................... 52

B ng 3.2 B ng t ng h p k t qu tính toán xác đ nh quan h Qtn ~ ( h"c-hh) ....................... 54
B ng 3.3 K t qu tính toán chi u sơu b tiêu n ng ............................................................. 56
B ng 3.4 B ng t ng h p k t qu tính toán xác đ nh quan h Qtn ~ ( h"c-hh) khi b trí m
nhám gia c

ng v i  = 0,5. .............................................................................................. 62

B ng 3.5 K t qu tính toán chi u sơu b tiêu n ng v i  = 0,5. ........................................ 63
B ng 3.6 K t qu tính toán chi u sơu b tiêu n ng v i  = 0,55 và  = 0,6. .................... 64


B ng 3.7 K t qu tính toán kh i l

cao.
D cn
n

c. Chính

c lƠ m t trong nh ng h ng m c quan tr ng nh t c a công trình tháo
đơy di n ra r t nhi u v n đ th y l c c a dòng ch y.

c bi t khi

dòng ch y có l u t c l n s gơy ra nh ng h qu b t l i cho công trình nh m ch
đ ng, sóng xung kích, hƠm khí, khí th cầ lƠm nh h

ng đ n s an toƠn c ng nh

hi u qu c a công trình.
Trong khi đó, nh ng n m g n đơy, đư có nhi u s c h h ng công trình do
các nguyên nhơn liên quan đ n l u t c dòng ch y trên d c n

c gơy nên nh đ

trƠn công trình đ u m i Nam Th ch Hưn, Thác BƠ, Phú Ninhầ.

i u nƠy đòi h i

trong tính toán thi t k c ng nh thi công xơy d ng các công trình m i ph i đ
c p đ y đ h n đ n v n đ v dòng ch y trên d c n

ng

l

ng trên d c n

c.

- Nghiên c u v n đ khí th c

m nhám gia c

ng.


2

- Áp d ng tính toán thi t k m nhám trên đ

ng trƠn h N m C t, t nh B c

K n.
3. Cách ti p c n vƠ ph

ng pháp nghiên c u.

- i u tra, th ng kê vƠ t ng h p tƠi li u nghiên c u liên quan đ n đ tƠi.
- Nghiên c u c s lý thuy t.
-

ng d ng b trí vƠ tính toán m nhám gia c


- Tính toán thi t k m nhám gia c

B c K n.
- K t lu n, ki n ngh .

ng trên đ

ng trƠn h N m C t, t nh


3

CH
T NG QUAN V

NG 1:

NG TRÀN THÁO L
D NG M

1.1 T ng quan v xơy d ng đ

H

NHÁM GIA C

ng trƠn tháo l

đang đ


ng sinh thái, đi u

ti t l đ gi m nh thiên tai, đ m b o an toƠn tính m ng vƠ tƠi s n nhơn dơn vùng h
l u.
Khi xơy d ng đ u m i công trình h ch a n
n

c, ngoƠi đ p, công trình l y

c vƠ m t s công trình ph c v cho m c đích chuyên môn thì công trình tháo l

lƠ m t h ng m c không th thi u

các đ u m i th y l i, nó có ch c n ng tháo n

c

th a trong mùa l đ đ m b o an toƠn cho công trình đ u m i c ng nh vùng h du.
m t s đ u m i th y l i, công trình tháo l còn đ
th

c k t h p đ tháo n

ng xuyên xu ng h l u, x bùn cát, tháo c n h ch a khi c n thi t, hay k t h p

đ tháo n

c trong th i k thi công công trình.

Trong các công trình đ u m i, có th lƠm công trình ng n n

c trong h t đ ng ch y xu ng h l u. Khi đ

cao trình ng

iv i

ng trƠn l có th có c a van kh ng ch , c ng có th

không có. Khi không có c a van, cao trình ng
c dơng bình th

c

i v i đ p bê tông tr ng l c

các đ p dùng v t li u t i ch , đ p b n ch ng thì công trình tháo l đ

n

c

ng trƠn

ng trƠn có c a van kh ng ch ,

c dơng bình th

ng. Lúc đó c n có d báo

c trong h ch a đ xác đ nh th i đi m m c a trƠn vƠ đi u


c ti p t c duy trì trong th i gian t i.

1.1.2. Các lo i đ

ng tràn h bên b .

ng trƠn d c.

1.1.2.1

ng trƠn d c lƠ lo i đ
ng tháo sau ng

135
130

a)

ng n

c vƠo ng

ng trùng v i

ng.
105
11
1150
12


c)

A

B

C

Hình 1.1

ng trƠn d c.

a) m t b ng t ng th ; b) m t c t d c; c) m t c t ngang.
Thành ph n c a m t đ

ng trƠn d c g m có: kênh d n vƠo, ng

ng trƠn,

kênh tháo vƠ b ph n n i ti p h l u.
+ Kênh ế n ốào: có nhi m v h
Tùy v trí ng

ng trƠn, phía th

ng n

ng l u đ



2

2

2
1

+ Ng

1

1

Hình 1.2 Kênh d n
1. Ng

4

th

ng l u.

ng trƠn; 2. Kênh d n; 3. B kênh; 4. T

ng h

ng dòng.

ng ỏràn: có th lƠ đ p trƠn đ nh r ng hay th c d ng, trên đ nh có

ng gưy đ t ng thêm chi u dƠi trƠn n
ng r i lo n nên ng

c thu n l i vƠ

c. Tr

ng cong,

ng h p nƠy,

i ta c ng ít dùng. Sau ng

ng tràn

có th b trí thi t b tiêu n ng ho c n i ti p ngay v i kênh tháo.
+ Kênh tháo: n i ti p sau ng
tháo th

ng lƠ d c n
-D cn

c ho c b c n

ng trƠn đ chuy n n

c xu ng h l u. Kênh

c.


c;

C ậ h s Sêdi;
R ậ bán kính th y l c m t c t c a d c n

c.

N u io < id thì nên dùng đ d c đ a hình t nhiên vƠ đ m b o cho l u t c trên
d c không v

t quá l u t c cho phép. Th c t có th cho đ d c d c n

t io đ n id. N u cƠng d c, kh i l

c thay đ i

ng đƠo cƠng t ng nh ng chi u dƠi d c n

c

gi m, c n ph i so sánh v kinh t .
N u io > id thì không th dùng đ d c t nhiên n u không có bi n pháp đ c
bi t. Lúc đó, tùy theo đ a hình c th mƠ có th t ng đ nhám ho c có th lƠm hai
d cn

c n i ti p có đ d c khác nhau ầ
a)

b)


8,5

6,0

0 ,3

0,3

0,0

7,8

Hình 1.5 M t c t ngang c a d c n
a,b) Trên n n đ t; c) Trên n n đá (kích th
Tr
đ

ng h p d c n

cđ

c.

c ghi theo m).

c xơy d ng trên n n đ t ho c đá x u, đáy d c ph i

c gia c b ng bê tông, bê tông c t thép ho c đá xơy. M t c t ngang th

ng lƠ

ng công trình thì

đ ud cn

c thu h p d n. Trong t t c các tr

cu i d c không đ

cv

t quá l u l

c có th lƠm đo n thu h p ho c làm

ng h p đ u ph i đ m b o l u l

ng đ n

ng đ n v cho phép đ i v i m i lo i n n.


8

-B cn

c: Lúc đ a hình r t d c, kênh tháo dùng hình th c b c n

c p có th gi m đ
l


1,43

3,90

4,45
4,45

2,90

Hình 1.6 B c n
M t c t ngang c a b c n

2,60

1,74

3,54

1,7

4,45

c.

c lƠ hình thang ho c hình ch nh t. B c bao g m

nhi u c p, khi thi t k ph i đ m b o cho trong m i c p đ u có n
đ nh. Vì v y cu i m i c p c n có t

c nh y ng p n


ng trƠn

ngang g m: kênh d n vƠo (có th r t ng n ho c không có), ng
tr c ti p sau ng

ng vƠ đ

ng trƠn

ng, máng bên đ t

ng tháo n i ti p sau máng bên (hình 1.7).


9

4
3

II

5

I

I
II

2

ng

ng.

ng tràn.

ng sang máng bên, dòng ch y trong máng

có ch đ th y l c ph c t p (dòng bi n l
l cđ

p;

ng ch y xo n c) nên khi tính toán th y

ng m t n

đ m b o an toƠn, th

c trong máng đ ki m tra tr ng
ng kh ng ch tr ng thái ch y qua

ng lƠ t do.
Nguyên t c thi t k đ

ng tháo n

c c a trƠn ngang c ng nh đ

ng trƠn


các h ch a n

c v a vƠ nh .

n

c hay

c hi n đang

c ta, đ c bi t lƠ


10

B ng 1.1 Thông s k thu t c a m t s trƠn x l có d c n
TT

c

c tr ng c a d c n

Vi t Nam.
c

Tên công

Qx


2810

72

39,0

60

5

3

An Mã

332

18

18,4

64

7

4

V V ng

159


30,1

150

15

7

Cam Ranh

539

27,2

19,8

60

15

8

Sông Hinh

6285

89,5

70,2


10&50

11

Rào Quán

1668

24

69,5

185,9

5&35

12

Tuyên Quang

11986

70,5

170,0

112,5

13,8


T Tr ch

6147

58

106

80

8

t


11

M t s hình nh trƠn x l có d c n

+

c

Vi t Nam.

a đi m: Hòa Bình

+ Hình th c tiêu n ng: D c
n


12

+

a đi m: Tuyên Quang.

+ Hình th c tiêu n ng: D c
n

c, m i phun.

+ Thông s th y l c:
Qx = 11986 m3/s, BTràn = 60 m,
HTràn = 15,84 m, q = 170 m2/s.

Hình 1.10

ng trƠn h ch a th y đi n Tuyên Quang.

+

a đi m: Gia Lai.

+ Hình th c tiêu n ng: D c
n

c, m i phun.

+Thông s th y l c:
Qx =17570 m3/s, Btràn = 105m,

Dòng ch y trong d c lƠ dòng ch y xi t. S thay đ i liên t c c a m c n
l ul

ng h ch a trong quá trình đi u ti t h , s dao đ ng c a m c n

đ

ng trƠn do dòng ch y trên sông

n

c luôn luôn

c vƠ

ch l u

h l u bi n đ i lƠm cho dòng ch y trên d c

tr ng thái không n đ nh. M t khác, do d c n

cc ađ

ng trƠn

có đ d c l n nên ngoƠi chuy n đ ng không n đ nh do ch đ th y v n vƠ quá
trình đi u ti t h ch a gơy ra, trên d c n
1.2.1 V n đ sóng trong d c n

c còn sinh ra hi n t

ng c a đ nhám đáy

c phía trên b tr

t đi v i t c

đ l n. Hình d ng m t c t ngang c a d c lƠ parabôn, hình tam giác ho c đa giác có
t l gi a chi u r ng vƠ chi u sơu n
sóng.

c trong d c lƠ bé thì gi m đ

c hi n t

ng


14

ho

Hình 1.13 Sóng trong d c n
1.2.2 V n đ hƠm khí trong d c n

c.

Khi dòng ch y có l u t c l n, l p không khí
các b t khí đó pha tr n vƠo n
lƠm cho chi u sơu n
t



h i.cosi
i



E





Hình 1.14 S thay đ i c u trúc dòng ch y theo chi u dƠi d c n
+

c [2].

o n đ u dƠi l1 có lõi dòng ch y không nhi u vƠ m t thoáng không nhi u.

Chi u dƠy lõi gi m d n theo chi u dòng ch y do s phát tri n c a l p biên r i phát
sinh

đáy d c n
+

c.

o n đ u t o sóng chi u dƠi l2.



Do đ d c c a d c n

c l n, khi tháo l , đo n cu i d c th

dòng ch y l n. Trong khi đó, trên b m t d c n

c th

ng có l u t c

ng t n t i các g gh c c b

do các nguyên nhơn khác nhau: do thi công, do chênh l ch lún gi a các đo n d c
sau m t th i gian lƠm vi c. Khi dòng ch y bao quanh các m l i, lõm c c b trên
d c, th

ng phát sinh hi n t

ng gi m áp, d n đ n hình thƠnh khí hóa vƠ khí th c

lƠm tróc r , h h ng b m t d c n
d n đ n s c phá h ng đ

c (hình 1.15). Quá trình nƠy ti p di n lơu dƠi s

ng trƠn.

Hình 1.15 Khí th c trên b m t d c n


ng trên thơn d c, gi m n ng l

cl nh n
ng đ t ng

ng dòng ch y

ng dòng ch y t i m t c t cu i d c nh m

gi m t i cho b tiêu n ng.
Theo truy n th ng, m nhám gia c

ng th

ng đ

c b trí

các v trí công

trình có v n t c dòng ch y l n h n v n t c cho phép không xói c a v t li u xơy
d ng đ phòng khí th c, còn trên ph
vƠ t n th t n ng l
th

ng di n b trí nhám gia c

ng dòng ch y ch a đ

ng lƠ cu i d c nh

17

M t s công trình b trí nhám gia c

ng trên toƠn d c n

Yên L p t nh Qu ng Ninh (hình 1.17), vƠ h ch a n

c nh h ch a n

c

c Khe Chè (hình 1.18).

Hình 1.17 M nhám hình ch nh t trên d c n

c h ch a n

c Yên L p.

Hình 1.18 M nhám hình ch nh t trên d c n

c h ch a n

c Khe Chè,

Qu ng Ninh.
NgoƠi các công trình đư đ
c ng r t đ
trình nh :