Công trình trên hệ thống thủy lợi

CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI • Ch.1-Hệ thống TL và các CT trên HTTL • Ch.2-Công trình lấy nước • Ch.3-Cống lộ thiên • Ch.4-Cống ngầm dưới đê, đập • Ch.5-Kênh và công trình trên kênh • Ch.6-Cửa van của CTTL • Ch.7-Công trình giao thông thủy nội địa ThS. Nguyễn Thị Phương Mai CHƯƠNG CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC Mục đích, yêu cầu, phân loại Công trình lấy nước không đập Công trình lấy nước có đập Chỉnh trị đoạn sông có công trình lấy nước NỘI DUNG CHƯƠNG 2 §2.1 Mục Đích, Yêu Cầu, Phân Loại I. Mục đích xây dựng công trình CTLN được xây dựng để lấy nước từ sông, kênh, hồ chứa,.. Phục vụ cho các nhu cầu dùng nước khác nhau như tưới, phát điện, cung cấp nước sinh hoạt, công nghiệp, du lịch, CTLN để điều tiết h, Q cho phù hợp với từng yêu cầu. II. Yêu cầu  Thường xuyên lấy đủ nước theo yêu cầu của các hộ dùng nước ( đủ về số lượng và chất lượng)  Đảm bảo ổn định cho công trình lấy nước, chống bùn cát lắng đọng.  Ngăn chặn vật nổi vào kênh.  Thuận lợi cho thi công, quản lý,..  Tạo cảnh quan hài hòa, giữ gìn bảo vệ môi truờng, phát triển du lịch và tổng hợp nguồn nước. §2.1 Mục Đích, Yêu Cầu, Phân Loại III. Phân loại 1. Theo phương tách dòng chảy - Công trình lấy nước bên cạnh: phương dòng chảy trong sông hợp với phương dòng chảy vào CTLN 1 góc 90o. - Công trình lấy nước chính diện: phương dòng chảy vào công trình lấy nước gần như song song với phương dòng chảy trong sông chính. CTLN bên cạnh CTLN chính diện §2.1 Mục Đích, Yêu Cầu, Phân Loại III. Phân loại 2. Theo hình thức có đập hay không đập - Công trình lấy nước có đập - Công trình lấy nước không đập 3. Theo khả năng điều tiết - Công trình lấy nước có cống. - Công trình lấy nước không có cống. CTLN không có cống CTLN có cống §2.2 CT Lấy Nước Không Đập I. Khái niệm CTLN không đập là CT lấy nước đặt trực tiếp trên bờ sông mà không cần đắp đập ngăn sông Điều kiện sử dụng: Mực nước và lưu lượng sông đảm bảo lấy đủ lượng nước yêu cầu. Ưu điểm: Có kết cấu và bố trí đơn giản, giá thành rẻ. Nhược điểm: Khi làm việc chịu ảnh hưởng nhiều của sông tự nhiên. Quản lý phức tạp và chi phí quản lý lớn. Chất lượng nước tương đối thấp. §13.2 CT Lấy Nước Không Đập II. Điều kiện làm việc của công trình lấy nước không đập 1.Cửa lấy nước ở đoạn sông cong XÐt mét cét nước cã diÖn tÝch ®¸y b»ng 1 ®¬n vÞ t¹i trôc ®o¹n s«ng cong, c¸c lùc t¸c dông: Lùc ly t©m hướng tõ bê låi sang bê lâm. Tæng lùc ly t©m t¸c dông lªn khèi nước P = m..V2/R = .H.1.1..V2/R m khèi lượng nước.  hÖ sè ®iÒu chØnh vËn tèc. R b¸n kÝnh cong.  khèi lîng riªng cña níc. H chiÒu cao cét níc. g gia tèc träng trêng. V vËn tèc t.b dßng ch¶y t¹i ®o¹n s«ng cong Tæng ®é chªnh ¸p lùc thuû tÜnh hai bªn khèi nước: Pt=.g.H.H.1 Đé dèc mÆt nước theo hướng ngang: .H..V2/R = .g.H.H  H = .V2/ g.R  JY = H/1 = .V 2/ g.R §2.2 CT Lấy Nước Không Đập II. Điều kiện làm việc của công trình lấy nước không đập 1.Cửa lấy nước ở đoạn sông cong    Pt=.g.H.H.1 JY = H/1 = .V 2/ g.R §13.2 CT Lấy Nước Không Đập II. Điều kiện làm việc của công trình lấy nước không đập 1.Cửa lấy nước ở đoạn sông cong Tại đoạn sông cong có dòng chảy hướng ngang + dong chảy dọc  dòng chảy xoắn ốc hay chảy vòng hướng ngang tạo nên:  dòng chảy mặt hướng vào bờ lõm nước dâng lên và bị xói.  dòng chảy đáy hướng vào bờ lồi MN hạ thấp hơn và bùn cát ở bờ lõm bồi xang bờ lồi §13.2 CT Lấy Nước Không Đập II. Điều kiện làm việc của công trình lấy nước không đập 2.Cửa lấy nước ở đoạn sông thẳng Khi có CTLN thủy lực sông thay đổi, phát sinh hiện tượng chảy vòng hướng ngang tại cửa CTLN  hình thành các xoáy với trục nằm ở mép TL cửa lấy nước  lôi cuốn dòng đáy gây nên sự bồi lắng. Theo Saumian víi gãc lÊy nước từ 300 ®Õn 900: B® = 1,17 (K + 0,40)Bk Bm = 0,73 (K + 0,05)Bk K = qs/qk NhËn xÐt: ph¹m vi ¶nh hưởng cña dßng ®¸y vµo cöa lÊy nước lín h¬n dßng mÆt (B®2Bm). Dßng ®¸y mang nhiÒu bïn c¸t vµo kªnh. §13.2 CT Lấy Nước Không Đập II. Điều kiện làm việc của công trình lấy nước không đập 2.Cửa lấy nước ở đoạn sông thẳng Biện pháp: 1. Có lịch nạo vét hay công trình xói rủa bùn cát 2. Nâng cao trình ngưỡng CLN 3. Thay đổi hình thức lấy nước 4. Gia cố bờ sông tại vị trí đặt CLN §13.2 CT Lấy Nước Không Đập II. Điều kiện làm việc của công trình lấy nước không đập Biện pháp khắc phục CLN đặt trên đoạn dòng sông thẳng, cong a. Thay ®æi h×nh thøc lÊy nước. ChuyÓn lÊy nước bªn c¹nh thµnh lÊy níc chÝnh diÖn b»ng c¸ch lµm mét ®o¹n ®ª dÉn. Khi ®ã khèng chÕ ®îc B®=Bm, dã ®ã h¹n chÕ lîng bïn c¸t kÐo vµo cöa. Ngoµi ra ®ª dÉn còng lµm d©ng cao mùc nước trước cöa lÊy nước t¹o thuËn lîi cho viÖc lÊy nước. §2.2 CT Lấy Nước Không Đập II. Điều kiện làm việc của công trình lấy nước không đập Biện pháp khắc phục cho đoạn sông thẳng, cong b. Lái dòng đáy tách khỏi cửa lấy nước: đặt hệ thống lái dòng lái dòng chảy mặt vào CLN và đẩy bùn cát đi, thay đổi dòng chủ lưu và bảo vệ bờ khởi xói. 1,dòng mặt – 2,dòng đáy – 3,lạch sông – 4, cửa lấy nước – 5, đập tràn §2.2 CT Lấy Nước Không Đập II. Điều kiện làm việc của công trình lấy nước không đập Biện pháp khắc phục cho dòng sông thẳng, cong c. Giữ cho dòng chủ lưu luôn đi sát CLN. - §µo v¸t cong ë ®o¹n bê s«ng bÞ låi ë phÝa thîng lưu cöa lÊy nước (a). - Lµm ®Ëp má hµn ®Ó uèn l¹i chñ l (b) - Dïng hÖ thèng l¸i dßng ®Ó xãi b·i båi (c) - KÌ b¶o vÖ nh÷ng ®o¹n s«ng cong (d) §2.2 CT Lấy Nước Không Đập II. Điều kiện làm việc của công trình lấy nước không đập 3.Cửa lấy nước ở đoạn sông không ổn định T¹i vÞ trÝ ®o¹n s«ng kh«ng æn ®Þnh, bê s«ng yÕu mÐp trªn thường xuyªn bÞ båi, mÐp dưới bÞ xãi lë dÇn do ®ã vÞ trÝ cöa lÊy nước bÞ thay ®æi bÞ dÞch chuyÓn vÒ phÝa h¹ lu ,  ngµy cµng khã lÊy nước. BiÖn ph¸p kh¾c phôc - Chän vÞ trÝ ®o¹n s«ng æn ®Þnh (hinh d¹ng lßng s«ng Ýt thay ®æi, kh«ng xãi lë, båi lÊp): - Bè trÝ t¹i ®o¹n s«ng cã ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt tèt, kh«ng bÞ xãi lë. - Gia cè, b¶o vÖ phÝa trước cöa lÊy nước (kÌ, ...) §2.2 CT Lấy Nước Không Đập II. Điều kiện làm việc của công trình lấy nước không đập 4. Vị trí cửa lấy nước: Cöa lÊy nước nªn ®Æt ë bê lâm  lÊy được nước trong vì ®Çu nước cao h¬n bê låi, t¹o thuËn lîi cho viÖc lÊy nước.   §2.2 CT Lấy Nước Không Đập II. Điều kiện làm việc của công trình lấy nước không đập 4. Vị trí cửa lấy nước: Cöa lÊy nước nªn ®Æt ë bê lâm  lÊy được nước trong vì ®Çu nước cao h¬n bê låi, t¹o thuËn lîi cho viÖc lÊy nước. Theo N.F Danheliia:   180 R r cosar.R. 3 - 2L k s V V cos Với θ=15-300 CLN nªn ®Æt t¹i bê cã ®Þa chÊt tèt vµ lßng s«ng æn ®Þnh §2.2 CT Lấy Nước Không Đập III. Các hình thức bố trí công trình lấy nước không đập 1. Lấy nước ở bên cạnh a. Điều kiện sử dụng: MN sông đảm bảo tưới tự chảy Qlấy< 0,2Qsông Điều kiện địa hình, địa chất cho phép. b. Hình thức bố trí: Loại không có cống ƯĐ: đơn giản nhất NĐ: không khống chế được lưu lượng, đầu kênh bồi lắng nhanh, lòng sông bị biến dạng và cửa vào bị dịch chuyển về hạ lưu. Khắc phục: Làm nhiều cửa kênh lấy nước và thường xuyên nạo vét. §2.2 CT Lấy Nước Không Đập III. Các hình thức bố trí công trình lấy nước không đập 1. Lấy nước ở bên cạnh Loại có cống ƯĐ: hoàn thiện hơn, khống chế Q vào kênh đúng yêu cầu và điều tiết theo mùa lũ Bùn cát được xói xuống sông theo phương pháp thủy lực Nước lấy vào kênh ít bùn cát nên trong hơn. NĐ: khó tháo bùn cát khi nước sông lên cao Sử dụng và khắc phục NĐ: Khi có nhu cầu điều tiết nước vào kênh. Phạm vi có bùn cát lắng đọng nhiều nên kết hợp cống và bể lắng cát. Làm nhiều cửa cống với nhiều cấp lưu lượng và có hàng phai chắn dòng đáy trước cửa cống. §2.2 CT Lấy Nước Không Đập III. Các hình thức bố trí công trình lấy nước không đập 1. Lấy nước ở bên cạnh CLN không cống 1 cửa CLN không cống 2 cửa CLN có cống đặt sát bờ CLN có cống đặt xa bờ CLN có cống đặt xa bờ Và có nhiều cửa vào CLN có cống đặt xa bờ Và có nhiều cửa vào kết hợp bể lắng cát §2.2 CT Lấy Nước Không Đập III. Các hình thức bố trí công trình lấy nước không đập 2. Lấy nước chính diện ƯĐ: LÊy ®ược Q lín h¬n và giảm lượng bùn cát Yªu cÇu mùc nước s«ng thÊp h¬n so víi yªu cÇu lÊy nước bªn c¹nh. NĐ: cấu tạo phức tạp hơn vì có tường xây hay đê quây dâng nước Xác định chiều dài Lđ và chiều rộng B1 thông qua bề rộng kênh b Lđ = (1,5-3) b B1 = 1,5b Sử dụng: Mùc nước s«ng thÊp kh«ng ®ñ kh¶ n¨ng tù ch¶y vµo cöa lÊy nước QlÊy > 20% Q s«ng Gi¶m bïn c¸t kÐo vµo kªnh Kinh tÕ h¬n lÊy nước cã ®Ëp §2.2 CT Lấy Nước Không Đập III. Các hình thức bố trí công trình lấy nước không đập 2. Lấy nước chính diện a. Lo¹i cã ®ª híng dßng t¹o thµnh ®o¹n s«ng dÉn b. Lo¹i cã ®ª híng dßng vµ cöa th¸o níc thõa trªn ®ª c. Lo¹i cã ®ª híng dßng + cöa th¸o níc thõa + cèng x¶ c¸t d. Lo¹i cã ®ª híng dßng + cöa th¸o níc thõa + hÖ thèng l¸i dßng e. Lo¹i cã ®ª híng dßng + cöa x¶ c¸t + ®ª dÉ h¹ lu f. Lîi dông b·i gi÷a lµm ®o¹n ®ª dÉn (khi s«ng réng) §2.3 CT Lấy Nước Có Đập I. Kh¸i niÖm: LÊy nước cã ®Ëp lµ hinh thøc lÊy nước ®Æt ë bê s«ng phÝa thượng lưu ®Ëp ch¾n ngang lßng s«ng. Trường hîp sö dông ¦ng dông khi mùc nước s«ng kh«ng cho phÐp lÊy ®ñ lưu lượng yªu cÇu b»ng hinh thøc lÊy nước kh«ng ®Ëp hoÆc ®ñ ®Ó lÊy nước kh«ng ®Ëp nhưng ta vÉn dïng lÊy nước cã ®Ëp khi: - LÊy nước theo hinh thøc cã ®Ëp kinh tÕ h¬n ( cã ®Ëp rót ng¾n ®ược chiÒu dµi kªnh chÝnh) -CÇn lÊy nước ë c¶ hai bê vµ Qk kh¸ lín. - Khi nhu cÇu níc cho mïa kiÖt lín. - ë n¬i lÊy nước , trªn s«ng cã th¸c ghÒnh. - CÇn n©ng cao chÊt lượng lÊy nước vµo kªnh §2.3 CT Lấy Nước Có Đập II. DiÔn biÕn lßng s«ng khi cã ®Ëp ë thượng lưu: 1.H tăng, V giảm: bïn c¸t l¾ng ®äng l¹i trong vïng n- ước d©ng theo thø tù h¹t (th«-nhá). Bïn c¸t båi l¾ng cµng nhiÒu, MNTL cµng d©ng cao vµ kÐo dµi thªm khu nước d©ng vÒ phÝa TL. 2. TL båi l¾ng dÇn lµm cho ®¸y cã ®é dèc i sau < i trước §2.3 CT Lấy Nước Có Đập II. DiÔn biÕn lßng s«ng khi cã ®Ëp ë thîng lu: Khi chiÒu cao bïn c¸t ®ược d©ng lªn b»ng ®é cao nước d©ng thi kh¶ năng vËn chuyÓn cña dßng ch¶y ë vïng nước d©ng sÏ kh«i phôc gÇn gièng nh tinh hinh trước khi x©y ®Ëp. ChiÒu dµi L cña ®ường nước d©ng gÇn ®óng cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc cña S. T. Antunhin: i H KL   . K: hÖ sè lÊy =10 i: ®é dèc ®¸y s«ng tríc khi cã ®Ëp H: chªnh lÖch cét níc tríc vµ sau khi cã ®Ëp Do lßng s«ng thượng lưu ®ược n©ng lªn, c¸c yÕu tè thuû lùc vïng nước d©ng bÞ thay ®æi, do ®ã nÕu lßng s«ng thượng lưu kh«ng ®ược chØnh trÞ sÏ tù hinh thµnh lßng s«ng míi. §2.3 CT Lấy Nước Có Đập ë h¹ lu: Lßng s«ng phÝa h¹ lu ®Ëp còng bÞ biÕn ®æi m¹nh. Thêi gian ®Çu phÝa h¹ lu ®Ëp bÞ xãi lë nghiªm träng lµm h¹ thÊp ®¸y lßng dÉn. ChiÒu dµi ®o¹n xãi cã thÓ rÊt lín. Sau ®ã khi thîng lu ®Ëp lßng dÉn ®· æn ®Þnh, bïn c¸t ®îc mang xuèng h¹ lu vµ l¾ng ®äng l¹i ë nhung ®o¹n ®· bÞ xãi vµ n©ng ®¸y s«ng h¹ lu lªn. Tuy vËy ®¸y s«ng míi kh«ng hoµn toµn trïng víi ®¸y s«ng tríc khi x©y ®Ëp. II. DiÔn biÕn lßng s«ng khi cã ®Ëp ë thîng lu: 1 2 Lxãi= 1-1,5km Hxãi =3m khi q = 4-5m 2/s Hxãi =4-6m khi q = 12m 2/s §2.3 CT Lấy Nước Có Đập II. DiÔn biÕn lßng s«ng khi cã ®Ëp: ¶nh hưởng - ë thượng lưu: CÇn chó ý vÊn ®Ò båi l¾ng trước ®Ëp.  cã thÓ båi l¾ng ®Õn ®Ønh ®Ëp (đập thấp), hiÖn tượng chia l¹ch, ®æi dßng, ®¶o chìm và làm ngập công trình đã có. - ë h¹ lưu: CÇn chó ý ®Õn vÊn ®Ò xãi lë ë giai ®o¹n ®Çu lµm h¹ thÊp mùc nước trong s«ng (mïa kiÖt), làm v« hiÖu ho¸ hµng lo¹t c«ng trình lÊy nước bªn bê s«ng ®· x©y dùng. §2.3 CT Lấy Nước Có Đập III. Các hình thức bố trí công trình lấy nước 1. Lấy nước bên cạnh lâý nước bên cạnh tháo xả bùn cát qua lỗ đặt ở thân đập, có ngưỡng thẳng đứng để hướng bùn cát LNBC có ngưỡng bản công son để phân tầng lấy nước (6) §2.3 CT Lấy Nước Có Đập III. Các hình thức bố trí công trình lấy nước 1. Lấy nước bên cạnh Hình thức lấy nước bên cạnh có cống đáy xả cát. 1.Cống lấy nước 2. Đập tràn có cửa van 3. Đập đất 4. Kênh dẫn 5. Cống đáy xả cát 6. Đê hướng dòng §2.3 CT Lấy Nước Có Đập III. Các hình thức bố trí công trình lấy nước 1. Lấy nước bên cạnh Hình thức lâý nước bên cạnh túi chứa cát 1.Cống lấy nước 2. Kênh dẫn 3. Đường hầm xói cát 4. Đập (ngưỡng) 5. Ngưỡng vào 6. Túi chứa cát phía trước cửa 7. Ngưỡng túi chứa cát §2.3 CT Lấy Nước Có Đập III. Các hình thức bố trí công trình lấy nước 2. Lấy nước chính diện Nguyên lý: theo ng lý phân tầng, lớp nước trên được lấy đưa vào kênh, lớp nước dưới nhiều bùn cát được xả xuống hạ lưu qua lỗ xả Hình thức lâý nước qua máng có lỗ xả cát: dùng ở sông vùng trung du và Qnhỏ 1. Đập 2. Lỗ xả cát 3. Máng dẫn nước 4. Kênh dẫn nước 5. Ngưỡng vào §2.3 CT Lấy Nước Có Đập III. Các hình thức bố trí công trình lấy nước 2. Lấy nước chính diện Hình thức lâý nước chính diện có túi lắng cát Dùng nhiều trong công trình tưới NĐ: bsông rộng khó lấy nước Túi đựng cát hẹp không đủ chứa bùn cát. dòng chảy và kênh gây sáo động do  =900 cần có bản phân tầng truớc cửa LN 1. Đập 2. Lỗ xả cát 3. Máng dẫn nước 4. Kênh dẫn nước 5. Ngưỡng vào 6. Túi chứa cát 7. Tường chắn §2.3 CT Lấy Nước Có Đập VI. CTLN các sông miền núi 1. Đặc điểm dòng chảy trong các sông miền núi - Q, H trong sông biến đổi mạnh nhất là về mùa lũ có thể trong 1 ngày đêm. - Các con lũ xuất hiện nhanh, đột ngột, đỉnh lũ nhọn, thời gian ngắt lũ nhanh gọi là lũ quét. - Trong t/gian lũ độ dốc lũ lớn gây xói lòng sông, cuốn theo các vật trôi nổi : cành cây,đất mặt,... - Có hiện tượng phân lạch hoặc đổi dòng tại các thềm sông k ổn định. - Mùa kiệt nước trong các con suối nhỏ chảy qua các đoạn sông có thềm bồi, dòng mặt sẽ chuyển thành dòng ngầm. 2. Yêu cầu đ/v CTLN miền núi: - Xây dựng đập thấp tại các vị trí lòng sông hẹp, ổn định - Đập phải luôn có khoang tràn để tháo lũ tự động. - Kết cấu & hình thức CTLN phải đảm bảo tháo được bùn cát đáy, gỗ, rác xuống hạ lưu. - CTLN phải lấy được toàn bộ lưu lượng kiệt dưới dạng dòng chảy ngầm trong lòng sông bồi tích cát, cuội, sỏi §2.3 CT Lấy Nước Có Đập VI. CTLN các sông miền núi 3. Các biện pháp lấy nước - Hào lấy nước - Đập lấy nước có lưới chắn đáy 1. Tầng lọc nước ngầm 2. Lỗ để lấy nước ngầm 3. Đê hướng dòng chảy vào mùa cạn (nên thấp- ngập ở t/gian lũ) 4. Lưới chắn đáy với rãnh rộng 5-10mm có độ dốc 5-10% 5. Đường ống cần có v lớn để cuốn cát, sỏi vào kênh 6. Kênh dẫn §2.3 CT Lấy Nước Có Đập VI. CTLN các sông miền núi 3. Các biện pháp lấy nước - Hào lấy nước - Đập lấy nước có lưới chắn đáy CTLN có lưới chắn đặt trên đỉnh 1. đËp trµn; 2. Líi ch¾n; 3. đo¹n ®Ëp lÊy níc; 4. Hµo thu bïn c¸t; 5. ThÐp b¶o vÖ; 6. Cèng lÊy níc ë bê; 7. Xi ph«ng; 8. Cèng x¶ c¸t ®¸y; 9. Cèng lÊy níc ®Çu kªnh; 10. Kªnh lÊy níc; 11. Hµo lÊy níc; 12. Líi ch¾n ë mÐp trô; 13. èng th¸o bïn c¸t.