LỜI CẢM ƠN
Sau khoảng thời gian học tập và làm Luận văn với sự giúp đỡ tận tâm của
thầy giáo PGS.TS Lê Văn Nghị cùng các thầy giáo, cô giáo trường Đại học Thuỷ
Lợi, bạn bè đồng nghiệp cộng với sự nỗ lực cố gắng học tập, tìm tòi, nghiên cứu,
tích lũy kinh nghiệm thực tế của bản thân, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ tại
Phòng Thí nghiệm trọng điểm quốc gia về động lực học sông biển với đề tài:
“Nghiên cứu giải pháp nối tiếp tiêu năng sau bậc hạ thấp áp dụng cho tràn xả lũ
Ngàn Trươi ”
Tác giả xin gửi lời cảm ơn trân thành tới lãnh đạo trường Đại học Thủy Lợi,
Phòng Đào tạo đại học và sau đại học, khoa Công trình, các thầy cô đã tham gia
giảng dạy trong thời gian qua đã tạo điều kiện thuận lợi để tác giả có thể hoàn thành
khóa học và Luận văn của mình.
Đặc biệt tác giả cũng xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS.
Lê Văn Nghị đã đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và cung cấp các thông tin khoa học
quý báu cho tác giả trong suốt quá trình thực hiện Luận văn.
Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp
những người đã động viên, tạo điều kiện cho tác giả trong suốt quá trình học tập và
nghiên cứu vừa qua.
Do hạn chế về thời gian, kiến thức lý luận còn chưa sâu, kinh nghiệm thực tế
còn ít nên Luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận
được các ý kiến đóng góp cũng như chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo và bạn bè
đồng nghiệp để Luận văn được hoàn thiện hơn.
Xin trân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 20 tháng 11 năm 2013
Tác giả Luận văn

Nguyễn Thị Minh Ngọc


BẢN CAM KẾT
Tôi là: Nguyễn Thị Minh Ngọc

1.4. MỘT SỐ CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG NHÁM GIA CƯỜNG TRÊN MẶT CÔNG
TRÌNH.......................................................................................................................11
1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ...................................................................................12
CHƯƠNG 2. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN NỐI TIẾP, TIÊU NĂNG ......................13
2.1. TÍNH TOÁN THỦY LỰC CÔNG TRÌNH NỐI TIẾP BẰNG DỐC NƯỚC .....13
2.1.1. Tính toán thủy lực dốc nước ...........................................................................13
2.1.1.1. Tính toán cửa vào .........................................................................................13
2.1.1.2. Tính toán thân dốc........................................................................................13
2.1.2. Tính độ sâu đầu dốc nước ...............................................................................14
2.1.2.1. Tính độ sâu đầu dốc nước theo phương trình Becnuli .................................14
2.1.2.2. Tính độ sâu đầu dốc nước theo 14TCN 81-90 .............................................15


2.1.2.3. Tính độ sâu đầu dốc nước theo công thức thực nghiệm ..............................15
2.1.3. Đường mặt nước trên dốc nước ......................................................................16
2.1.3.1. Phương pháp sai phân ..................................................................................16
2.1.3.2. Phương pháp tích phân gần đúng .................................................................17
2.2. TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY TRÊN DỐC CÓ ĐỘ NHÁM LỚN ......................18
2.2.1. Tính toán nhám gia cường theo E. A. Zamarin...............................................18
2.2.2. Tính toán nhám nhân tạo theo F. I. Pikalov ....................................................19
2.2.3. Tính toán nhám nhân tạo theo P. I. Goocđiencô .............................................22
2.3. TÍNH TOÁN TIÊU NĂNG Ở HẠ LƯU CÔNG TRÌNH ...................................23
2.3.1. Lưu lượng tính toán tiêu năng .........................................................................23
2.3.2. Tính chiều sâu bể tiêu năng.............................................................................25
2.3.3. Tính chiều dài bể tiêu năng .............................................................................26
2.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả tiêu năng dòng đáy ở hạ lưu công trình .28
2.3.4.1. Ảnh hưởng của trị số Froude........................................................................28
2.3.4.2. Ảnh hưởng của cột nước hạ lưu ...................................................................28
2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ...................................................................................28
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH HÌNH THỨC NỐI TIẾP, TIÊU NĂNG Ở

4.2.3.1. Chiều dài theo chiều dòng chảy cần xét trong mô hình ...............................49
4.2.3.2. Chiều cao cần mô hình hoá ..........................................................................50
4.2.3.3. Chiều rộng cần mô hình hóa ........................................................................50
4.2.4. Thiết bị đo đạc thí nghiệm trên mô hình .........................................................51
4.2.4.1. Đo kích thước công trình, địa hình ..............................................................51
4.2.4.2. Đo đường mặt nước......................................................................................53
4.2.4.3. Đo lưu tốc, mạch động lưu tốc dòng chảy ...................................................53
4.2.4.4. Đo lưu lượng ................................................................................................53
4.2.4.5. Đo áp suất trung bình, mạch động áp suất ...................................................53
4.2.5. Vị trí các mặt cắt đo đạc thí nghiệm ...............................................................54
4.2.6. Các phương án thí nghiệm trên mô hình .........................................................56
4.3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VỚI PHƯƠNG ÁN DỐC NƯỚC GẮN NHÁM LIÊN
TỤC (PA1) ................................................................................................................58


4.3.1. Thí nghiệm xác định khả năng tháo ................................................................58
4.3.2. Tình hình thủy lực ...........................................................................................60
4.3.3. Đường mặt nước..............................................................................................62
4.3.4. Kết quả đo lưu tốc dòng chảy .........................................................................66
4.3.5. Xác định chiều cao sóng trên kênh xả hạ lưu .................................................67
4.3.6. Đánh giá hiệu quả tiêu năng ............................................................................68
4.4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM PHƯƠNG ÁN NHÁM SO LE .................................70
4.4.1. Khả năng tháo .................................................................................................70
4.4.2. Tình hình thủy lực ...........................................................................................72
4.4.3. Kết quả thí nghiệm đường mặt nước...............................................................73
4.4.4. Kết quả thí nghiệm lưu tốc dòng chảy ............................................................76
4.4.5. Xác định chiều cao sóng trên kênh xả hạ lưu .................................................78
4.4.6. Đánh giá hiệu quả tiêu năng ............................................................................79
4.5. SO SÁNH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH THỦY LỰC
...................................................................................................................................81

Bảng 3.5 Bảng tính đường mặt nước trên dốc nước với độ nhám bé (trường hợp
Qxả = 3129m3/s, Bk = 100,8m) ............................................................................... 35
Bảng 3.6 Bảng tính đường mặt nước trên dốc nước với độ nhám bé (trường hợp
Qxả = 2464m3/s, Bk = 100,8m) ............................................................................... 36
Bảng 3.7 Bảng tính độ sâu và vận tốc dòng chảy cuối dốc khi sử dụng nhám gia
cường ........................................................................................................................ 38
Bảng 3.8 Bảng tính chiều cao mố nhám gia cường theo các tác giả........................ 38
Bảng 3.9 Bảng tính hệ số nhám gia cường với chiều cao mố nhám được lựa chọn 39
Bảng 3.10 Bảng tính đường mặt nước trên dốc nước khi gắn nhám liên tục, trường
hợp Qxả = 3129m3/s; ngc = 0,042 ........................................................................... 41
Bảng 3.11 Bảng tính đường mặt nước trên dốc nước khi gắn nhám liên tục, trường
hợp Qxả = 2464m3/s; ngc = 0,044 ........................................................................... 42
Bảng 3.12 Bảng tính đường mặt nước trên dốc nước khi gắn nhám so le trường hợp
Qxả = 3129m3/s; ngc = 0,048 .................................................................................. 43
Bảng 3.13 Bảng tính đường mặt nước trên dốc nước khi gắn nhám so le trường hợp
Qxả = 2464m3/s; ngc = 0,052 .................................................................................. 44
Bảng 4.1 Các thông số chính của mô hình tổng thể tràn ......................................... 49
Bảng 4.2 Vị trí các mặt cắt thí nghiệm .................................................................... 56


Bảng 4.3 Khả năng tháo qua tràn 7 cửa ứng với các cấp MNTL ............................ 58
Bảng 4.4 Bảng các thông số nước nhảy PA1 ........................................................... 62
Bảng 4.5 Kết quả thí nghiệm chiều sâu dòng chảy khu vực đầu mối tràn PA1 ...... 63
Độ sâu dòng chảy (m) ứng với các cấp MNTL (m) ................................................. 63
Bảng 4.6 Kết quả đo lưu tốc lớn nhất phạm vi đầu mối tràn PA1 ........................... 66
Bảng 4.7 Chiều cao sóng ở hai bờ kênh xả hạ lưu PA1 ........................................... 67
Bảng 4.8 Xác định hiệu quả tiêu năng qua công trình PA1 ..................................... 69
Bảng 4.9 Xác định hiệu quả tiêu năng qua dốc nước với mặt so sánh là cao trình đáy
kênh 30,0m PA1 ....................................................................................................... 69
Bảng 4.10 Xác định hiệu quả tiêu năng qua dốc nước tính với mặt so sánh là cao

dạng nhám gia cường nhằm tiêu năng ngay trên mặt công trình.
Giải pháp nhám gia cường trên mặt công trình mang nhiều ưu điểm về kinh
tế và kỹ thuật với các bậc trên mặt tràn có tác dụng triệt giảm một phần lớn năng
lượng dòng chảy ngay trên tràn trước khi đổ xuống bể tiêu năng, cho phép giảm nhẹ
hẳn kết cấu công trình tiêu năng, đảm bảo an toàn cho đập cũng như hạ lưu công
trình, đã được áp dụng ở một số tràn như Sông Sào, Ngàn Trươi, Bái Thượng và cần
được nghiên cứu hoàn thiện để áp dụng rộng rãi, phù hợp với các điều kiện của Việt
Nam.
Việc tính toán dựa trên các cơ sở lý thuyết về tính toán thuỷ lực đập tràn, dốc
nước và dòng tràn trên các mố nhám lớn. Tuy nhiên, với tính toán lý thuyết còn
nhiều sai số do vậy khi áp dụng các giải pháp này cần phải tiến hành thí nghiệm mô
hình vật lý. Do đó việc tính toán lý thuyết, kết hợp thí nghiệm mô hình trong những
điều kiện biên cụ thể của mỗi công trình sẽ rất hữu ích và phù hợp cho công trình.
Đề tài “Nghiên cứu giải pháp nối tiếp tiêu năng sau bậc hạ thấp áp dụng
cho tràn xả lũ Ngàn Trươi ” tiến hành tính toán lý thuyết lựa chọn giải pháp, phân
tích kết quả đo được từ thí nghiệm mô hình. So sánh, đối chứng với các kết quả tính


2
toán lý thuyết là hết sức cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn đối với công trình tràn xả
lũ Ngàn Trươi nói riêng và các công trình có điều kiện tương tự nói chung. Do đó
nghiên cứu giải pháp nối tiếp tiêu năng sau bậc hạ thấp áp dụng cho tràn xả lũ Ngàn
Trươi là đề tài cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn.
2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
- Nghiên cứu giải pháp nối tiếp tiêu năng sau tràn xả lũ, áp dụng cụ thể cho
tràn xả lũ Ngàn Trươi tỉnh Hà Tĩnh.
- Đánh giá so sánh kết quả tính toán lý thuyết và kết quả thí nghiệm mô hình
để rút ra vấn đề cần lưu ý trong việc nghiên cứu xác định giải pháp nối tiếp tiêu
năng sau bậc hạ thấp.
3. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương IV: So sánh kết quả tính toán và thí nghiệm mô hình thủy lực tràn
xả lũ Ngàn Trươi
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
2. Kiến nghị
TÀI LIỆU THAM KHẢO


4
Chương 1.

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP TRÀN Ở VIỆT NAM
Trong các hệ thống hồ chứa thì tràn xả lũ là một phần không thể thiếu chiếm
một tỷ trọng khá lớn trong tổng vốn đầu tư xây dựng công trình. Sự làm việc hiệu
quả của tràn xả lũ quyết định đến hiệu quả hoạt động của toàn bộ hệ thống. Vì vậy
việc tính toán, lựa chọn phương án tràn xả lũ và tiêu năng sau tràn có ý nghĩa rất
quan trọng. Việc lựa chọn hình thức, bố trí tràn xả lũ và tiêu năng sau tràn tùy thuộc
vào điều kiện địa hình, địa chất, giải pháp bố trí tổng thể công trình, điều kiện quản
lý vận hành..… Các công trình tháo đã và đang được xây dựng ở nước ta tương đối
phong phú về thể loại và đa dạng về hình thức kết cấu (Bảng 1-1).
Bảng 1.1 Bảng thống kê đặc điểm một số đập tràn đã xây dựng ở Việt Nam

TT

Công trình

Tỉnh


Đà Nẵng

1800

Đập tràn

2

Bái Thượng

Thanh Hóa

9700

17,0

220

3

Bàn Thạch

Thanh Hóa

36,72

4,2

13,2


3

Đập tràn

Đập dâng

Đập tràn thực
6

Cam Ranh

Khánh Hòa

720,25

23,2

24

3

dụng có cửa
van điều tiết

7

Cẩm Sơn

Hà Bắc


9

1

Đập tràn

10

Đại Lải

Vĩnh Phú

366

32

4

11

Đồng Mô

Hà Tây

120

5,0

12,5


Hùng Sơn

Hòa Bình

296

14

Kẻ Cọc

Nghệ An

912

15

Minh Hòa

Thanh Hóa

1540

16

Lòng Sông

Bình Thuận

2093


21

PleiKrong

22

Chiều
cao
đập
(m)

2,7

Chiều
rộng
tràn
(m)

Số
khoang
tràn

72

6

Hình thức
tràn
(loại đập)
Đập tràn đỉnh


Đập dâng

1291

8,0

65

Đập tràn

Gia Lai

7606

54,7

60

Sông Tiêm

Hà Tĩnh

2519

23

Sê San 4

Gia Lai


26

Thác Nhông

Quảng Ninh

540

2,2

55

Đập tràn

27

Thạch Nham

Quảng Ngãi

16200

11,5

200

Đập dâng

28


177

2,5

60

31

Vạn Hội

Bình Định

329

32

Ba Hạ

Phú Yên

33

Ngàn Trươi

Hà Tĩnh

3,0

9

6

7

Có cửa van
Đập đất đá
nhiều khối


6
1.2. TÌNH HÌNH XÂY DỰNG DỐC NƯỚC TRONG CÁC CÔNG TRÌNH XẢ
LŨ TẠI VIỆT NAM
Do điều kiện kinh tế, kỹ thuật ở Việt Nam hiện nay, việc sử dụng vật liệu địa
phương trong xây dựng công trình thủy lợi rất được coi trọng. Do vậy hầu hết các
công trình đập dâng nước của hồ chứa lớn đều là đập đất hoặc đá đổ. Khi bố trí
công trình, công trình xả lũ kiểu đường tràn dọc gồm đập tràn nối tiếp với dốc nước
được sử dụng rộng rãi. Đặc điểm một số dốc nước đã được xây dựng ở Việt Nam
được nêu trong Bảng 1-2.
Bảng 1.2 Đặc điểm một số dốc nước đã được xây dựng ở Việt Nam
Lưu lượng

1

An Mã

Quảng Bình

332

18,4


Khánh Hòa

539

19,8

27,2

60

15

13,5

12,6

4

Cầu Mới

Đồng Nai

352

14,1

25

107


Hà Tây

120

8,0

12

82

15

11,0

16,0

7

Đồng Tròn

Phú Yên

838

30,8

27,2

71


Bình Định

342

19,0

18

68

10

17,1

26,9

Quảng Trị

7.3

26,7

135

25

25

-

cuối
dốc
7,1

Chiều
dài (m)

Độ
dốc
(%)

64

11

Nhân Mục

Tuyên Quang

830

30,1

27,6

150

15

21,2


32,4

18

66

15

16,5

18,4

14

Phú Vinh

Quảng Bình

380

18,1

21

80,3

7

13,4


25,5

40

100

12

10,3

-

17

Thuận Ninh

Bình Định

550

20,2

27,2

85

11,2

15,0

Công trình

Thừa Thiên

Chiều
rộng
dốc
(m)

Chiều
dài (m)

Độ
dốc
(%)

V
cuối
dốc
(m/s)

Số
Froud
cuối
dốc

Q
(m3/s)

q

14,3

38

128

20

16,3

24,5

21

Vệ Vừng

Nghệ An

159

18,8

8,5

47

15

14,5


30,1

27,6

150

15

21,2

26,0

24

Sông Sào

Nghệ An

780

25

Ngàn Trươi

Hà Tĩnh

3129

100,8


trong xây dựng công trình thủy lợi tuy nhiên khu vực nước nhảy (sân sau) phải bảo
vệ tốt để tránh xói lở. Điều kiện cơ bản của hình thức tiêu năng này là chiều sâu
nước hạ lưu lớn hơn chiều sâu liên hiệp thứ hai của nước nhảy hh > hc’’ để đảm bảo
nước nhảy ngập và tiêu năng tập trung. Trong tiêu năng dòng đáy, lưu tốc ở đáy rất
lớn, mạch động mãnh liệt, đạt giá trị lớn cả về tần số lẫn biên độ, có khả năng gây
xói lở. Thường xây thêm các thiết bị tiêu năng phụ như mố, ngưỡng, dầm, tạo tường
phân dòng để khuếch tán dòng đều chảy ở hạ lưu, tăng ma sát giữa dòng chảy với
các thiết bị đó làm tăng hiệu quả tiêu hao năng lượng.
Hình thức tiêu năng này thường dùng với công trình có chênh lệch cột nước
thượng hạ lưu nhỏ và địa chất nền không tốt.
Kết cấu tiêu năng dòng đáy gồm có các hình thức sau:
1.3.1.1. Bể tiêu năng
Đây là biện pháp được áp dụng phổ biến ở các công trình tiêu năng dòng đáy
nhất là ở các công trình có địa chất nền mềm yếu, tầng đá gốc nằm sâu. Hình thức
này tạo ra chế độ chảy ngập khi qua ngưỡng bể nên chỉ cần tiêu năng một lần, tuy
nhiên nếu chiều sâu bể quá lớn thì việc thi công sẽ gặp khó khăn khi đó phương án
đào bể tiêu năng không kinh tế.
1.3.1.2. Tường tiêu năng
Nếu điều kiện kết cấu và thi công khi làm bể tiêu năng không thích hợp hoặc
điều kiện nền địa chất tốt việc thi công bể tiêu năng gặp khó khăn thì chúng ta làm
tường tiêu năng. Lúc này tường tiêu năng làm việc như một đập tràn thực dụng hoặc
thành mỏng vì thế khi thiết kế chúng ta phải kiểm tra trạng thái chảy sau tường. Nếu
sau tường có nước nhảy phóng xa hoặc tại chỗ ta phải tính toán tiêu năng cho tường
tức là phải làm thêm các tường ở phía sau. Trường hợp tường quá cao chúng ta phải
làm thêm các tường phía sau lúc này khối lượng công trình sẽ tăng lên vì thế sẽ
không kinh tế.


9
1.3.1.3. Bể tường kết hợp

chênh lệch đầu nước thượng hạ lưu không lớn, bờ ở hạ lưu có khả năng ổn định,
chống xói tốt.
Nhược điểm của hình thức tiêu năng này là làm việc không ổn định khi mực
nước hạ lưu thay đổi lớn; ở hạ lưu có sóng làm ảnh hưởng không tốt tới chế độ làm
việc của nhà máy thủy điện, vận tải thủy, xói lở bờ sông và yêu cầu mực nước hạ
lưu phải sâu. Tiêu năng dòng mặt gây trở ngại cho thuyền bè đi lại ở hạ lưu, đe dọa
sự ổn định của bờ dễ sinh ra nước nhảy phóng xa, sân sau làm việc với chế độ thay
đổi liên tục.
1.3.3. Tiêu năng phóng xa
Tiêu năng phóng xa được lợi dụng mũi phun ở chân đập để dòng chảy có lưu
tốc lớn phóng xa khỏi chân đập (Hình 1.1 e).
Đây là hình thức tiêu năng lợi dụng ma sát với không khí để tiêu hao một
phần năng lượng, phần còn lại sẽ được tiêu tán bởi lớp nước đệm hạ lưu. Do lưu tốc
cao, ma sát lớn làm mức độ rối của dòng chảy tăng lên, không khí trộn vào dòng
nước càng nhiều. Dòng chảy càng khuếch tán lớn trong không khí và càng trộn lẫn
nhiều không khí thì năng lượng được tiêu hao càng lớn. Dòng chảy phóng xuống hạ
lưu gây nên xói lở, sau khi hố xói đạt được đến một độ sâu nhất định thì năng lượng
thừa của dòng chảy được hoàn toàn tiêu hao bằng ma sát nội bộ, do đó nếu mực
nước hạ lưu càng lớn và khả năng mở rộng của dòng phóng xa càng nhiều thì mức
độ xói lở của lòng sông càng giảm. Đồng thời do dòng chảy được phóng khỏi chân
đập tương đối xa nên dù có xói lở cục bộ đáy sông hạ lưu cũng ít ảnh hưởng nguy
hại đến an toàn đập.
Cấu tạo của hình thức tiêu năng phóng xa đơn giản, thường dùng với công
trình có cột nước cao và điều kiện địa chất tốt. Tuy nhiên nó cũng có một hạn chế:
hố xói do dòng phun tạo ra có thể hạ thấp mực nước hạ lưu làm ảnh hưởng đến nhu
cầu dùng nước, ở mũi phun có thể xảy ra khí thực, dòng phun tạo ra sương mù ảnh
hưởng đến giao thông và môi trường xung quanh.


11

Tràn xả lũ hồ chứa sông Sào được nghiên cứu thí nghiệm năm 1997, các nhà
thực nghiệm đã sử dụng chỉ 03 mố nhám nhân tạo dạng lượn tròn với chiều cao
30cm ở cuối dốc nhằm mục tiêu giảm vận tốc dòng chảy ở cuối dốc, tránh xâm thực
bề mặt dốc nước, và giải pháp này cũng đã làm tăng độ nhám, tăng chiều sâu dòng
chảy trên dốc nước, tăng khả năng tiêu hao năng lượng trên dốc nước, đã tạo cho
dòng chảy trong bể tiêu năng chuyển từ trạng thái nhảy phóng xa thành nhảy ngập
tại bể. Hiện tại hồ sông Sào đã đi vào vận hành và kết quả cho thấy tác dụng rất tốt
của 03 mố nhám gia cường trên dốc nước [3].
Ngoài ra trong những năm gần đây một số công trình cũng được sử dụng các
dạng nhám gia cường theo kiểu mố nhám âm để tiêu hao năng lượng như tràn
Đăkmil 4, tràn Ngàn Trươi ...
1.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Tràn xả lũ là hạng mục quan trong trong đầu mối hồ chứa, đảm bảo cho hồ
chứa làm việc an toàn. Trong các dạng nối tiếp tiêu năng sau tràn thì dốc nước là
một loại công trình được sử dụng nhiều hơn cả khi lựa chọn giải pháp nối tiếp.
Khi nền địa chất sau công trình là nền yếu thì việc lựa chọn giải pháp tiêu
năng bằng bể thông qua nước nhảy ngập là giải pháp thường được lựa chọn để tiêu
hao năng lượng thừa của dòng chảy và hạn chế xói lở hạ lưu.
Trong những điều kiện cụ thể thì ngoài các giải pháp tiêu năng qua nước
nhảy ngập trong bể tiêu năng thì giải pháp nhám gia cường cũng được sử dụng để
giảm bớt năng lượng dư tập trung ở cuối dốc, điều đó cũng làm giảm khối lượng
của bể tiêu năng. Trong nhiều trường hợp không cho phép đào sâu hơn bể tiêu năng
thì giải pháp sử dụng nhám gia cường là lựa chọn duy nhất để đảm bảo cho công
trình sinh nước nhảy ngập.


13

Chương 2. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN NỐI TIẾP, TIÊU NĂNG
2.1. TÍNH TOÁN THỦY LỰC CÔNG TRÌNH NỐI TIẾP BẰNG DỐC NƯỚC

- Nếu hđ < ho đường mặt nước trong thân dốc là đường nước dâng cII
Nếu đoạn chuyển tiếp lớn thì trong đoạn có nước nhảy, sau nước nhảy là
đường nước hạ bo và lúc này hđ = hk đường mặt nước trong thân dốc là đường nước
hạ bII

a. Cửa vào không có ngưỡng

b. Cửa vào có ngưỡng

c. Cửa vào có cửa van điều tiết

d. Cửa vào có cửa van điều tiết

Hình 2.1 Các dạng dòng chảy trên dốc nước hình lăng trụ
b) Đối với dốc nước hình lăng trụ (chiều rộng đáy thay đổi)
Để đảm bảo độ sâu dòng chảy trên thân dốc không đổi, người ta thường thu
hẹp chiều rộng đáy dốc, đường mặt nước lúc này là đường thẳng song song với đáy.
2.1.2. Tính độ sâu đầu dốc nước
Độ sâu đầu dốc nước được tính toán theo các cách sau:
2.1.2.1. Tính độ sâu đầu dốc nước theo phương trình Becnuli
Viết phương trình Becnuli cho hai mặt cắt: Mặt cắt trước tràn và mặt cắt đầu
dốc nước A-A.
vA =

q
= 2 g (d A + H − h A cos θ )
hA

( 2-1)


2.1.2.3. Tính độ sâu đầu dốc nước theo công thức thực nghiệm
Đường nước đổ được tính từ mặt cắt đầu dốc nước. Độ sâu dòng chảy ở đây
luôn nhỏ hơn độ sâu phân giới hk. Từ kết quả thí nghiệm mô hình thủy lực một số
đập tràn có độ dốc dốc nước i ≥ 0.2, độ sâu điểm A được tính theo công thức:
hA =

k × hk
il

( 2-3)

Đường mặt nước trên dốc nước có độ dốc lớn đã được tính toán thí nghiệm
trên nhiều công trình ở Việt Nam trong đó có thủy điện Yaly. Theo kết quả thí
nghiệm mô hình thủy lực đập tràn Yaly [8] có: i = 35%; k = 0,63; l = 0.08.


16
2.1.3. Đường mặt nước trên dốc nước
Hiện nay đã có nhiều phương pháp tính toán đường mặt nước trên dốc nước. Ở
nước ta cho đến nay, khi thiết kế các đường tháo nói chung vẫn áp dụng các phương
pháp của thủy lực dòng một hướng, chủ yếu thiết kế theo các phương pháp sau [1], [4]:
2.1.3.1. Phương pháp sai phân
Phương pháp sai phân hay còn gọi là phương pháp cộng trực tiếp sử dụng
các phương trình cơ bản sau đây.
Phương trình cơ bản đường mặt nước trong dốc nước có dạng:
d∋
=i−J
dl

( 2-4)

R + Ri
v +v
v = i +1 i C = i +1
R = i +1
2 ;
2 ;
2
2
;

+ ∆ ∋ : Chênh lệch năng lượng giữa hai mặt cắt i và i+1 có khoảng cách ∆l

αvi2+1  
αvi2 




∆ ∋ = ∋ i +1 - ∋ i =  hi +1 +
 -  hi + 2 g 
2
g

 


( 2-7)

Chia dốc nước thành nhiều đoạn ngắn ∆l, tại mỗi đoạn áp dụng biểu thức (25) rồi cộng lại sẽ có chiều dài dốc nước:
n