Nghiên cứu tiêu năng phóng xa bằng kết cấu mũi phun không liên tục cho tràn xả lũ

Bài báo này trình bày các kết quả nghiên cứu chính về 3 phương án tiêu năng bằng kết cấu mũi phun không liên tục cho Tràn xả lũ - công trình Hồ chứa nước Bản Mòng – tỉnh Sơn La. Các phương án đã nghiên cứu đều tỏ ra có ưu điểm trong những điều kiện nhất định. Đối với tràn xả lũ Bản Mòng, nhóm nghiên cứu đã căn cứ vào điều kiện cụ thể của công trình để đưa ra phương án phù hợp nhất. Phương án đã đề xuất khả thi về kỹ thuật, cho kết quả tốt về mặt thủy lực công trình và đã được kiến nghị áp dụng vào bản vẽ thi công xây dựng công trình.

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

- Đối với tràn xả lũ có kết cấu mũi phun, tiêu năng phóng xa, có cửa van, do tràn có kết cấu trụ pin nên khi xả lũ thường tạo dòng chảy xiên, dòng không đều trên mặt cắt ngang tràn ở vùng mũi phun. Để khắc phục hiện tượng này, có thể làm tường phân dòng, ngưỡng tán dòng… Tường phân dòng tuy tạo ra tình hình thủy lực đều đặn hơn trên mặt tràn ở vùng mũi phun liên tục khi mở đều các cửa van, bất lợi khi cửa van mở không đều. Trong trường hợp đó, lưu lượng đơn vị của dòng phun đổ xuống hạ lưu tương đối tập trung sẽ bất lợi về xói tại các khoang mở lớn, hố xói dự phòng cần phải mở rộng quy mô gây tốn kém trong xây dựng.

- Như vậy là vấn đề tồn tại phải tiếp tục nghiên cứu chính là giải pháp hợp lý hạn chế dòng không đều, dòng tập trung trên tràn nhằm tiêu hao tối đa năng lượng dòng chảy qua tràn làm giảm bớt khả năng xói lở hạ lưu, hình thành hố xói cục bộ có độ sâu lớn ở hạ lưu.

- Nhóm nghiên cứu đã áp dụng giải pháp tiêu năng dòng phun dạng mũi phun không liên tục cho công trình tràn xả lũ Bản Mòng. Hình thức tiêu năng dạng dạng mũi phun không liên tục là một hình thức tiêu năng kiểu mới có xẻ rãnh trên mũi phun (thực chất là bố trí các mố phân dòng ở cuối mũi phun).  Một số công trình có thiết kế dạng mũi phun này như tràn của hồ chứa nước: Yên Lập, Núi Cốc, Kẻ Gỗ hay mũi phun ở cuối dốc nước công trình thủy điện: Hòa Bình, sông Hinh.v.v. Ưu điểm của loại mũi phun không liên tục là thu hẹp bề rộng thoát nước ở chỗ cửa ra mũi hất, tạo ra dòng chảy khuyếch tán theo hướng dọc khá lớn khiến dòng phun bay vào không gian va chạm với nhau tiêu hao thêm một phần năng lượng, đồng thời tạo ra trộn khí tốt hơn, diện tích dòng phun rơi xuống hố xói rộng hơn, tăng lên tương đối nhiều so với chiều rộng mũi phun nên giảm bớt năng lượng rơi của dòng phun làm giảm độ sâu xói hạ lưu và giảm nhẹ sóng cho hai bờ hạ lưu dẫn đến nên xói lở lòng sông hạ lưu giảm rõ rệt.

- Để mũi phun không liên tục đạt hiệu quả cao, khi thiết kế cần phải giải quyết bài toán kỹ thuật quan trọng là lựa chọn hình thức mố phun (hình dạng mố, chiều rộng mố, góc hất mố phun, mái bên mố phun, khoảng cách giữa các mố ...), vị trí đặt mố phun, số lượng mố phun .v.v.

- Dưới đây sẽ trình bầy một số kết quả nghiên cứu chính về giải pháp tiêu năng bằng kết cấu mũi phun không liên tục cho tràn xả lũ – công trình hồ chứa nước Bản Mòng – tỉnh Sơn La.

II. CÁC PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM 

2.1. Một số thông số kỹ thuật cơ bản của công trình

2.2. Nguyên tắc thiết kế mô hình thí nghiệm:

2.3. Bố trí các phương án thí nghiệm :

2.4. Các cấp lưu lượng thí nghiệm :

2.5. Các tiêu chí để so chọn phương án hợp lý nhất:

III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3. 1. Kết quả thí nghiệm về vận tốc dòng chảy sau mũi phun không liên tục của 3 phương án :

3.2. Kết quả thí nghiệm về tình hình thủy lực ở hạ lưu mũi phun không liên tục của 3 phương án :

3.3. Kết quả thí nghiệm về tình hình dòng phun xa của 3 phương án mũi phun không liên tục:

3.4. Kết quả thí nghiệm về khả năng xói cục bộ hạ lưu công trình của phương án mũi phun không liên tục và phương án mũi phun truyền thống (mũi phun liên tục) để chọn phương án hợp lý:

3.5. Một số hình ảnh minh họa về kết quả thí nghiệm phương án thiết kế và phương án mũi phun không liên tục được kiến nghị đưa vào bản vẽ thi công:

IV. KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO :

[1].Nguyễn Văn Cung, Nguyễn Văn Đặng, Ngô Trí Viềng - Công trình tháo lũ trong đầu mối hệ thống thuỷ lợi. NXB Khoa học và kỹ thuật. Hà nội, năm 1977.

[2].Nguyễn Ngọc Nam, Nguyễn Thanh Khởi và nnk – Báo cáo kết quả thí nghiệm mô hình thủy lực công trình Hồ chứa nước Bản Mòng – Tỉnh Sơn La. Mã số: No455D-TH-BC-TL03.

[3].P.G. Kixelep và các tác giả khác – Sổ tay Thủy lực  (Bản dịch tiếng Việt). NXB “Cầu vồng” - Matxcova, năm 1988.

[4].Các báo cáo thí nghiệm mô hình thủy lực tràn xả lũ các công trình: Hòa bình, sông Hinh, Đăm Bri, Tả Trạch (phương án tiêu năng bằng dòng phun).

[5].Quy phạm thiết kế của Trung Quốc (Sổ tay thiết kế thủy công tập 6 trang: 6-259).

[6].Quy phạm do Bộ thủy lợi Trung Quốc ban hành năm 2000 là: SL253 – 2000 – Design Code for Spillway (bản tiếng Trung – trang 132).

[7].Quy phạm do Bộ điện lực Trung Quốc ban hành: DT/T5166-2002.

Chi tiết bài báo xem tại đây: Nghiên cứu tiêu năng phóng xa bằng kết cấu mũi phun không liên tục cho tràn xả lũ

Tác giả: TS. Nguyễn Ngọc Nam, KS. Nguyễn Thanh Khởi
Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về Động lực học Sông biển 

TẠP CHÍ KH&CN THỦY LỢI