LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và làm luận văn bản thân được sự giúp đỡ các thầy cô giáo
trong trường Đại học Thủy lợi, bằng sự nỗ lực cố gắng học tập, tìm tòi, tích lũy kinh
nghiệm cho bản thân, đến nay đề tài “Nghiên cứu chế độ thủy lực trong máng bên của
đường tràn ngang, áp dụng tính toán bố trí hợp lý đường tràn hồ Ông Lành, tỉnh Bình
Định” đã được hoàn thành.
Để đạt được như vậy, tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đối với thầy
GS.TS. Nguyễn Chiến người đã tận tình hướng dẫn để thực hiện luận văn này.
Tôi chân thành cảm ơn các thầy cô giáo và các cán bộ Phòng Đào tạo Đại học và sau
Đại học, Khoa Công trình trường Đại học Thủy lợi, Bộ môn thủy công, cùng các thầy
cô đã giảng dạy lớp cao học CH22C11-NT tại Ninh Thuận, đã tạo điều kiện và truyền
dạy kiến thức trong suốt quá trình học tập.
Tôi cũng bày tỏ sự cảm ơn trân trọng đến lãnh đạo, các đồng nghiệp trong Viện Đào
tạo và Khoa học ứng dụng miền Trung nơi tôi công tác, đã giúp đỡ, tạo điều kiện tốt
nhất trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, tuy nhiên do thời gian và nhận thức còn hạn chế, nên
luận văn không tránh khỏi những sai sót. Tôi mong nhận được những góp ý của quý
thầy cô và đồng nghiệp để hoàn thiện luận văn tốt hơn./.
Xin chân thành cảm ơn.
Ninh Thuận, tháng 7 năm 2016
Tác giả luận văn

Hoàng Đình Giáp

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu độc lập của bản thân với sự giúp đỡ
của giáo viên hướng dẫn. Những thông tin, dữ liệu, số liệu đưa ra trong luận văn được
trích dẫn rõ ràng có nguồn gốc. Những số liệu thu thập và tổng hợp của cá nhân đảm

2.3.2 Các seri tính toán .................................................................................................. 30
2.3.3 Trình tự tính toán .................................................................................................. 31
2.3.4 Kết quả tính toán .................................................................................................. 33
2.4 Tiêu chí đánh giá tính hợp lý của các phương án bố trí máng ................................ 45
2.4.1 Phạm vi công tác để tạo máng bên ....................................................................... 45
2.4.2 Tiêu chí đánh giá. ................................................................................................ 46
2.4.3 Nhận xét về các phương án bố trí máng. ............................................................. 46
2.5 Kiến nghị về bố trí hợp lý máng bên ...................................................................... 48
iii


2.5.1 Chiều dài máng (L m ) ............................................................................................ 48
2.5.2 Mặt cắt máng ........................................................................................................ 48
2.5.3 Chiều rộng máng .................................................................................................. 49
2.5.4 Độ dốc máng ......................................................................................................... 49
2.6 Kết luận chương 2 .................................................................................................. 49
CHƯƠNG 3 ÁP DỤNG TÍNH TOÁN CHO TRÀN HỒ ÔNG LÀNH ...................... 51
3.1 Giới thiệu công trình hồ Ông Lành ........................................................................ 51
3.1.1 Vị trí ...................................................................................................................... 51
3.1.2 Nhiệm vụ .............................................................................................................. 52
3.1.3 Tóm tắt quy mô công trình .................................................................................. 52
3.2 Bố trí đường tràn xả lũ hồ Ông Lành ..................................................................... 55
3.3 Nghiên cứu xác định các thông số bố trí máng bên hồ Ông Lành ........................ 56
3.3.1 Các thông số tính toán thủy lực máng bên ........................................................... 56
3.3.2 Nghiên cứu xác định độ dốc dọc hợp lý ............................................................... 56
3.3.3 Nghiên cứu lựa chọn bề rộng cạnh đầu hợp lý .................................................... 61
3.3.4 Nghiên cứu lựa chọn độ sâu ở mặt cắt cuối máng............................................... 64
3.4 Kết luận chương 3 .................................................................................................. 69
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ ............................................................................................. 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 74

Hình 3.2 Mặt bằng và mặt cắt tràn xả lũ hồ Ông Lành ................................................ 54
Hình 3.3 Mặt cắt dọc tràn phương án 1: độ dốc i=i 1 = 0,02........................................... 58
Hình 3.4 Mặt cắt dọc tràn phương án 2: độ dốc i 1 =0,08 .............................................. 59
v


Hình 3.5 Mặt cắt dọc tràn phương án 3: độ dốc; i 0 =0,16; i 1 =0,08................................ 60
Hình 3-6 Mặt cắt dọc tràn phương án 1: B 0 =2m ........................................................... 63
Hình 3.7 Mặt cắt dọc tràn phương án 3: B 0 =4m .......................................................... 64
Hình 3.8 Mặt cắt dọc tràn phương án: h N =1,15h k ......................................................... 67
Hình 3.9 Mặt cắt dọc tràn phương án: h N =1,30h k ......................................................... 68
Hình 3.10 Sơ đồ kênh chuyển tiếp sau máng bên ......................................................... 68
Hình PL2.1 Mặt cắt dọc tràn: tổ hợp 2 (sơ đồ 1)........................................................... 77
Hình PL2.2 Mặt cắt dọc tràn: tổ hợp 14 (sơ đồ 2)......................................................... 78
Hình PL2.3 Mặt cắt dọc tràn: tổ hợp 18 (sơ đồ 1)......................................................... 80
Hình PL2.4 Mặt cắt dọc tràn: tổ hợp 23 (sơ đồ 2)......................................................... 81
Hình PL2.5 Mặt cắt dọc tràn: tổ hợp 27 (sơ đồ 1)......................................................... 83
Hình PL2.6 Mặt cắt dọc tràn: tổ hợp 30 (sơ đồ 2)......................................................... 84
Hình PL2.7 Mặt cắt dọc tràn: tổ hợp 34 (sơ đồ 1)......................................................... 86
Hình PL2.8 Mặt cắt dọc tràn: tổ hợp 43 (sơ đồ 1)......................................................... 87
Hình PL2.9 Mặt cắt dọc tràn: tổ hợp 46 (sơ đồ 2)......................................................... 89
Hình PL2.10 Mặt cắt dọc tràn: tổ hợp 50 (sơ đồ 1)....................................................... 90
Hình PL2-11 Mặt cắt dọc tràn: tổ hợp 54 (sơ đồ 1) ...................................................... 92
Hình PL2.12 Mặt cắt dọc tràn: tổ hợp 59 (sơ đồ 1)....................................................... 93
Hình PL2.13 Mặt cắt dọc tràn: tổ hợp 62 (sơ đồ 2)....................................................... 95
Hình PL2.14 Mặt cắt dọc tràn: tổ hợp 66 (sơ đồ 1)....................................................... 96
Hình PL2.15 Mặt cắt dọc tràn: tổ hợp 74 (sơ đồ 1)....................................................... 98
Hình PL2.16 Mặt cắt dọc tràn: tổ hợp 78 (sơ đồ 2)....................................................... 99
Hình PL2.17 Mặt cắt dọc tràn: tổ hợp 91 (sơ đồ 1).....................................................101
Hình PL2.18 Mặt cắt dọc tràn: tổ hợp 87 (sơ đồ 2).....................................................102

Bảng PL2.5 Bảng tính thủy lực tổ hợp 27 (sơ đồ 1) ..................................................... 82
Bảng PL2.6 Bảng tính thủy lực tổ hợp 30 (sơ đồ 2) .................................................... 83

vii


Bảng PL2.7 Bảng tính thủy lực tổ hợp 34 (sơ đồ 1) ..................................................... 85
Bảng PL2.8 Bảng tính thủy lực tổ hợp 43 (sơ đồ 1) .................................................... 86
Bảng PL2.9 Bảng tính thủy lực tổ hợp 46 (sơ đồ 2) ..................................................... 88
Bảng PL2.10 Bảng tính thủy lực tổ hợp 50 (sơ đồ 1) .................................................. 89
Bảng PL2.11 Bảng tính thủy lực tổ hợp 54 (sơ đồ 2) ................................................... 91
Bảng PL2.12 Bảng tính thủy lực tổ hợp 59 (sơ đồ 1) ................................................... 92
Bảng PL2.13 Bảng tính thủy lực tổ hợp 62 (sơ đồ 2) ................................................... 94
Bảng PL2.14 Bảng tính thủy lực tổ hợp 66 (sơ đồ 1) ................................................... 95
Bảng PL2.15 Bảng tính thủy lực tổ hợp 74 (sơ đồ 1) ................................................... 97
Bảng PL2.16 Bảng tính thủy lực tổ hợp 78 (sơ đồ 2) ................................................... 98
Bảng PL2.17 Bảng tính thủy lực tổ hợp 83 (sơ đồ 1) .................................................100
Bảng PL2.18 Bảng tính thủy lực tổ hợp 87 (sơ đồ 2) .................................................101
Bảng PL2.19 Bảng tính thủy lực tổ hợp 91 (sơ đồ 1) .................................................103

viii


MỞ ĐẦU
1 Tính cấp thiết của đề tài
Công trình tháo lũ đóng vai trò quan trọng trong hệ thống đầu mối công trình hồ đập.
Nó đóng vai trò chủ yếu quyết định an toàn cho bản thân công trình đầu mối cũng như
hạ du và chiếm một tỷ trọng vốn đầu tư đáng kể trong chi phí xây dựng hệ thống công
trình. Như vậy lựa chọn loại công trình tháo lũ cần thỏa mãn các điều kiện về an toàn
và kinh tế, tùy vào điều kiện cụ thể về đặc điểm địa hình, địa chất, khí tượng thủy văn

4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
4.1. Cách tiếp cận
Thông qua các tài liệu: Giáo trình thủy công, giáo trình công trình tháo nước …
Thông qua các công trình thực tế.
4.2. Phương pháp nghiên cứu
Tiến hành điều tra, thu thập, tổng hợp các tài liệu đã được nghiên cứu, ứng dụng và
các tài liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu.
Sử dụng mô hình toán giải bài toán vẽ đường mặt nước trong máng bên.
Phương pháp nghiên cứu thực tế các công trình đã xây dựng để so sánh, đối chứng kết
quả tính toán lý thuyết.
5. Kết quả đạt được
Tổng quan các điều kiện sử dụng đường tràn ngang trong đầu mối công trình thủy.

2


Làm rõ được các đặc trưng đường mặt nước trong máng bên phụ thuộc vào các thông
số khác nhau (cột nước tràn, chiều dài và độ dốc máng) từ đó kiến nghị lựa chọn
phương án bố trí máng bên hợp lý của đường tràn ngang.
Áp dụng cho việc nghiên cứu các phương án; tính toán cho tràn xả lũ hồ Ông Lành
tỉnh Bình Định; tính toán đề xuất, lựa chọn phương án bố trí hợp lý máng bên của
đường tràn ngang.

3


CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỒ CHỨA NƯỚC VÀ TRÀN XẢ LŨ
1.1 Tổng quan về xây dựng đập và hồ chứa nước
Hồ chứa nước là công trình thủy có nhiệm vụ điều tiết dòng chảy, trữ nước vào mùa
mưa để sử dụng vào mùa khô, mặt khác đây còn là công trình phòng chống thiên tai

cố...), công trình lấy nước và có thể có: nhà máy thuỷ điện, âu tầu, đường chuyển bè
gỗ, đường cá đi, công trình du lịch, công trình thuỷ sản...Đập chắn: được xây dựng với
mục đích tích nước tạo thành hồ, đập chắn càng cao lượng nước chứa vào hồ càng lớn,
đập chắn được nghiên cứu và xây dựng với nhiều loại như: Đập đất hỗn hợp nhiều
khối, đập đá đổ bê tông bản mặt, đập bê tông thường, đập bê tông đầm lăn; Cống lấy
nước: được xây dựng với mục đích lấy nước từ hồ vào kênh, dẫn đến các vùng sử dụng
nước: các khu tưới, các vùng dân cư, nhà máy thủy điện thường xây dựng ngay trong
thân đập…; công trình tháo lũ: nhiệm vụ xả thừa lượng nước trong mùa lũ đảm bảo an
toàn cho công trình không bị sự cố khi có lũ lớn hoặc điều tiết phòng lũ cho vùng hạ
du công trình để hạn chế ngập khi xảy ra lũ lớn.
Hồ chứa được xây dựng ở những nơi có địa hình, địa chất phù hợp. Khi xây dựng cần
chú ý đến yếu tố vùng miền. Những nơi như Nam Trung Bộ và Tây Nguyên, ở những
vùng thiếu quá nhiều hồ đập thì việc chống lũ, chống hạn, cải tạo môi trường sinh thái,
cung cấp nước sinh hoạt gặp rất nhiều khó khăn.
Trước đây công tác thủy lợi còn chậm phát triển, số lượng hồ chứa được xây dựng rất
ít. Sau năm 1975 đến nay số hồ chứa xây dựng mới tương đối nhiều chiếm khoảng
67% các hồ chứa có trong cả nước. Không những tốc độ phát triển nhanh, mà cả về
quy mô công trình cũng lớn lên không ngừng. Hiện nay, chúng ta đã bắt đầu xây dựng
hồ lớn, đập cao ở cả ở những nơi có điều kiện tự nhiên phức tạp. Hình thức kết cấu và
kỹ thuật xây dựng từng loại công trình ở hồ chứa nước đã có su hướng đổi mới, đa
dạng hoá. Việc áp dụng vật liệu mới, công nghệ mới hiện đang được quan tâm.
1.2 Tràn xả lũ ở hồ chứa
1.2.1 Nhiệm vụ công trình tháo lũ
Tràn xả lũ ở hồ chứa nước được bố trí để tháo xả nước lũ nhằm bảo đảm an toàn cho
bản thân hồ chứa và khu vực hạ du. Ngoài ra tràn xả lũ còn có thể có các nhiệm vụ kết
5


hợp khác như xả nước thừa từ hồ chứa, tháo nước thường xuyên về hạ lưu (để đảm bảo
dòng chảy), xả bùn cát, tháo cạn hồ, xả lũ trong thời gian thi công, … Tràn xả lũ cũng


công trình tháo lũ ngoài thân đập chúng thường được bố trí trong một số trường hợp
như sau:
1.2.2.1 Công trình tháo lũ trong thân đập
a. Đập tràn
Đập tràn là một phần của đập chính vừa làm nhiệm vụ chắn dâng nước và tháo nước.
Thường áp dụng với đập bằng vật liệu địa phương như đá xây, bê tông, bê tông cốt
thép... Chiều dài đoạn tràn nước có thể bằng chiều dài toàn đập dâng hoặc nhỏ hơn
(xác định bằng cách so sách các phương án). Khi đó phần đập tràn thường bố trí ngay
giữa lòng sông để đảm bảo chế độ dòng chảy ở hạ lưu ít biến động so với khi chưa có
công trình. Phần nối tiếp với 2 bờ là đập không tràn. Để tăng khả năng tháo nước, trên
đập tràn cũng có thể bố trí kết hợp lỗ xả sâu (như ở đập Hòa Bình, Sơn La, Lai Châu),
hoặc đặt lỗ xả sâu ở phần đập không tràn (ví dụ đập Tân Giang, đập Sông Lòng Sông
tỉnh Bình Thuận, đập Định Bình tỉnh Bình Định).

Đập không tràn

Phần đập tràn

Đập không tràn
NM thủy điện

cửa xả sâu

Hình 1.1 Đập Định Bình, tỉnh Bình Định
b. Xi phông tháo lũ
Xi phông tháo lũ thường sử dụng với đập bê tông, nhưng cũng có thể dùng với đập đất,
đập đá. Xi phông là loại công trình tháo nước kiểu kín, làm việc tự động tháo lũ nhanh
do sử dụng chân không để hút nước làm đầy ống.
7

hoặc ở hai đầu đập [1].

A

105
110
11
12 5
125 0
130

135
130

a)

125
120
115
110
105

Thượng
lưu hồ

b)

Đường
tràn dọc
B

9


II
I

I
II
i-i

ii - ii

id

Hình 1.4 Đường tràn ngang
1- Máng bên; 2- Kênh tháo; 3- công trình nối tiếp
4- Kênh dẫn hạ lưu; 5- Đập; 6- cầu; 7- Ngưỡng tràn

Hình 1.5 Đường tràn ngang hồ Fort Smith (Mỹ) [1]

10


c) Giếng tháo lũ
Giếng tháo lũ là công trình tháo lũ kiểu kín, bao gồm phần giếng đứng nối tiếp với
đường hầm ngang. Giếng tháo lũ thường bố trí kết hợp với hầm dẫn dòng thi công.
Trong giai đoạn thi công, miệng vào cửa hầm được đặt thấp (gần bằng cao trình đáy
sông) để dẫn dòng, phục vụ thi công đập chính. Ở giai đoạn sau, cửa dẫn dòng dưới
sâu được hoành triệt và lũ từ hồ chứa được tiếp nhận vào giếng đứng thông qua phần
miệng giếng hình loa tròn toàn phần hoặc bán phần. Giếng tháo lũ thường có kích


1

Mỹ Bình

Hoài Nhơn - Bình Định

2

Lưu lượng Cột nước Chiều
xả lớn nhất
tràn rộng tràn
(Q xả max )
(H t )
(B t )
3
m /s
m
m
359,90

2,03

70

Trong Thượng An Lão - Bình Định

161,73

1,87


Phù Mỹ - Bình Định

86,55

1,38

30

6

Nước Ngọt

Ninh Hải - Ninh Thuận

268,00

1,99

60

7

Phước Nhơn

Bác Ái - Ninh Thuận

130

1,93

TT Tên công trình

Địa điểm xây dựng

Lưu lượng Cột nước Chiều
xả lớn nhất
tràn rộng tràn
(Q xả max )
(H t )
(B t )
3
m /s
m
m

10

Diên Trường

Quảng Ngãi

379,81

-

40

11

Miễu


20

Dưới đây là một số hình ảnh và thông số tràn ngang đã được xây dựng ở Việt Nam.

13


Hồ Quang Hiển: Đuợc xây dựng
hoàn thành năm 2007 thuộc địa
bàn huyện Vân Canh tỉnh Bình
Định.
Các thông số chính tràn như sau:
Hình thức tràn: tràn ngang.
Bt =40m; Cột nước tràn Ht=2m;
Qxả max =190m3/s.
B0=6m; BN =15m;
Độ dốc máng bên: i=0,02;
Hình thức tiêu năng mũi phun.

Hình 1.7 Tràn xả lũ hồ Quang Hiển, tỉnh Bình Định
Hồ Nước Ngọt được xây dựng
hoàn thành năm 2003 thuộc
địa bàn huyện Ninh Hải, tỉnh
Ninh Thuận Các thông số
chính tràn máng bên như sau:
Bt =60m;
Ht=2m;
Qxảmax =268 m3/s;
B0=6m; BN =10m;

1998 thuộc địa phận huyện
Hoài Nhon, tỉnh Bình Định.
Các thông số chính tràn như
sau:
Hình thức tràn: tràn ngang.
Bt =70m; Ht=2,03m;
Qxả max =359,9 m3/s.
Nối tiếp sau máng bên là dốc
\\
nước. Hình thức tiêu năng
mũi phun.

Hình 1.10 Tràn xả lũ hồ Mỹ Bình, tỉnh Bình Định

15


1.3.3 Các nghiên cứu về bố trí và tính toán thủy lực
Đến nay vấn đề tính toán thủy lực đường tràn ngang trong công trình tháo nước còn ít
được nghiên cứu so với các loại hình thức tháo lũ khác. Các kết quả nghiên cứu được
công bố chưa nhiều, các tính toán áp dụng trong thiết kế chủ yếu dựa nhiều vào kinh
nghiệm, số lượng công trình công bố loại đường tràn này cũng không nhiều, có thể kể
đến nghiên cứu nổi bật cho đến nay là:
Nghiên cứu của hai tác giả Nguyễn Chiến và Lê Thanh Hùng nghiên cứu quy trình
tính toán thủy lực và hợp lý hóa các thông số bố trí máng bên của đường tràn ngang,
được đăng tải trong tạp chí khoa học thủy lợi và môi trường số 7, năm 2004.
Nghiên cứu của Nguyễn Xuân Đặng về đường viền hợp lý của bờ kênh dẫn và tường
hướng dòng vào công trình tháo lũ. Đăng trong tập san thủy lợi- thủy điện số 130, năm
1973.
Nghiên cứu của Nguyễn Văn Cung về dòng chảy biến lượng và đập tràn ngang được

2/ Việc nghiên cứu để xác định các thông số của đường tràn ngang đến nay chưa được
đề cập nhiều, còn dựa vào kinh nghiệm, chưa có những luận chứng xác đáng khi áp
dụng. Việc xác định, lựa chọn chế độ thủy lực trong máng bên đường tràn ngang là
một công việc quan trọng nhằm đảm bảo công trình đầu mối làm việc an toàn, hiệu
quả. Ngoài ra điều kiện về kinh tế cần được quan tâm so sánh để lựa chọn phương án
bố trí hợp lý.

17