Nghiên cứu giải pháp khắc phục hiện tượng tách dòng và giảm áp cục bộ tràn cống xả sâu - Công trình hồ chứa nước Bản Mòng - tỉnh Sơn La

Bài báo này trình bày các kết quả nghiên cứu về giải pháp khắc phục hiện tượng tách dòng và giảm áp cục bộ trần cống xả sâu (cống xả hạ lưu) - công trình hồ chứa nước Bản Mòng - tỉnh Sơn La. Trong nghiên cứu đã sử dụng phương pháp mô hình vật lý truyền thống. Do tính chất thực nghiệm, phương pháp nghiên cứu được tiến hành theo cách tiệm cận dần. Các giải pháp công trình đã đề xuất là khả thi về kỹ thuật, cho kết quả tốt về mặt thủy lực công trình và đã được áp dụng vào bản vẽ thi công.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Chế độ dòng chảy qua cống xả sâu ở các công trình hồ chứa nước thường có áp. Mặt cắt ngang thiết kế của cống có thể chọn dạng tròn, chữ nhật, hình móng ngựa hoặc kết hợp vòm tròn với đáy và thành cống là một phần hình chữ nhật hay hình vuông.v.v. Các tài liệu trước đây đã nghiên cứu về cống xả sâu đều lưu ý: đối với công trình tháo nước có dạng mặt cắt vuông, khi tháo nước dễ phát sinh áp suất âm lớn ở trần cống. Với dạng cống hộp, người ta thường khuyến cáo nên chọn dạng mặt cắt dạng chữ nhật cho cống xả sâu [1],[3].

Ngoài ra, cửa vào cống (xét cả phương đứng và phương ngang) nếu được thiết kế hợp lý thì sẽ thuận dòng, không phát sinh áp suất âm ở trần cống. Đối với những cống xả sâu của công trình hồ chứa nước mà có nhiều đoạn cong chuyển tiếp thì sẽ có khả năng phát sinh hiện tượng tách dòng trong thân cống.

Do đó, hai nhiệm vụ quan trọng hàng đầu trong công tác thí nghiệm đặt ra đối với công trình tháo nước dạng cống xả sâu là phải có giải pháp khắc phục hiện tượng tách dòng và giảm áp cục bộ trần cống.

Dưới đây sẽ trình bày một số kết quả nghiên cứu chính về giải pháp khắc phục các hiện tượng nói trên khi thí nghiệm cống xả sâu (cống xả hạ lưu) công trình hồ chứa nước Bản Mòng - tỉnh Sơn La.

II. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

2.1. Thiết kế mô hình thí nghiệm

2.2. Bố trí đo đạc và thiết bị đo:

Để phát hiện được các vấn đề liên quan đến áp suất dòng chảy tạo nên áp lực bất lợi tác dụng vào cống, dọc theo thân cống nên bố trí điểm đo giá trị áp suất, trong đó bố trí các điểm đo dọc theo trần cống, dọc theo trần cống, dọc theo đáy cống, ở thành trái cống và ở thành phải cống

Để phát hiện được các vấn đề liên quan đến hiện tượng tách dòng chảy trong thân cống, khi chế tạo cống nên làm bằng kính trong suốt để dễ quan sát. Ngoài ra, khi bố trí các điểm đo dọc theo đáy cống, thành cống, trần cống phải lưu ý bố trí ống đo (kết hợp với quan sát qua kính trong suốt) tại một số vị trí quan trọng (các vị trí nằm xung quanh điểm uốn của tim cống : xét cả trên phương đứng và phương ngang) để có thể phát hiện các vị trí tách dòng và có biện pháp xử lý thích hợp.

III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỐNG XẢ SÂU BẢN MÒNG

3.1. Giới thiệu về công trình

3.2. Các vấn đề cần giải quyết qua công tác thí nghiệm mô hình thủy lực:

3.3. Kết quả nghiên cứu

IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

4.1 Kết luận

Nghiên cứu thực nghiệm mô hình thủy lực cống xả sâu – công trình Hồ chứa nước Bản Mòng - tỉnh Sơn La đã giải quyết được hai vấn đề thủy lực phức tạp đối với công trình này là: sự giảm áp cục bộ tại cửa vào, trên trần cống và sự tách dòng trong thân cống. Đây là những vấn đề thủy lực mà nếu không được xử lý thỏa đáng sẽ có ảnh hưởng tới an toàn, tuổi thọ công trình.

Các giải pháp đã đề xuất là: thay đổi mặt cắt ngang của cống cho hợp lý hơn, thay đổi đường viền cửa vào cho thuận dòng chảy, thay đổi tuyến cống (cả theo phương đứng cũng như phương ngang), thu hẹp chiều cao của cửa ra cống.v.v. Các giải pháp này khả thi về kỹ thuật, qua thí nghiệm kiểm chứng cho kết quả tốt về mặt thủy lực công trình và áp dụng được vào bản vẽ thi công xây dựng công trình.

4.2 Khuyến nghị

Cần lắp ống thông khí sau cửa van phẳng của cống xả chỉ mở nắp (hoặc van cấp khí) khi vận hành đóng mở, sau khi mở xong cần lưu ý đóng nắp thông khí lại để tránh đưa khí vào ống cống gây áp suất âm.

Trong vận hành, nên hạn chế xả nước qua cống khi mực nước hồ thấp hơn cao trình 655.40m. Khuyến nghị với các trường hợp xả từ mực nước hồ 660.00m trở xuống, nên có nắp đậy kín buồng van và lỗ thông khí để giảm lượng khí hút qua khe van và lỗ thông khí đưa vào trong thân cống.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Chi tiết bài báo xem tại đây: Nghiên cứu giải pháp khắc phục hiện tượng tách dòng và giảm áp cục bộ tràn cống xả sâu - Công trình hồ chứa nước Bản Mòng - tỉnh Sơn La

Tác giả: TS. Nguyễn Ngọc Nam
Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về Động lực học sông biển
Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam

TẠP CHÍ KH&CN THỦY LỢI