Xác định quan hệ mực nước và lưu lượng khi dẫn dòng thi công qua đập xây dựng dở và cống

 A
 XÁC NH QUAN H  M C N C VÀ L U L NG KHI D N DÒNG 
 THI CÔNG QUA P XÂY D NG D  VÀ C NG 
 Mai Lâm Tu n1 
Tóm t t: Khi d n dòng thi công ng ưi ta th ưng áp d ng s ơ  d n dòng ng th i qua nhi u công 
trình tháo n ưc, trong ó có hình th c k t h p  p xây d  và c ng  d n dòng. Vi c tính toán này 
ph i gi i theo ph ươ ng pháp tính úng d n. Bài vi t c a tác gi  s  trình bày ph ươ ng pháp tính và 
xây d ng s ơ  kh i và l p trình  tính toán th y l c d n dòng k t h p. ây s  là công c  giúp cho 
ng ưi thi t k  d  dàng xác nh ưc các thông s  c a công trình d n dòng khi tính toán thi t k  
công trình d n dòng thi công. 
T khóa: dn dòng thi công, d n dòng k t h p, th y l c d n dòng. 
 1. T V N 1 Khi tính toán th y l c qua  p xây d ng d , 
 Nguyên t c gi i bài toán d n dòng k t h p tùy theo hình d ng c a công trình có th  s  
tháo n c qua p xây d ng d  và c ng là d a dng s ơ  tính th y l c qua  p tràn th c d ng 
trên ph ơ ng trình cân b ng n c. Tr c ây do ho c  p tràn nh r ng. 
công c  tính toán b ng máy tính ch a phát tri n, 
gi i quy t bài toán này th ng s  dng ph ơ ng 
pháp  gi i. Ngày nay v i s  h tr  ca máy 
tính, bài toán này ph i gi i theo ph ơ ng pháp 
úng d n m t cách d  dàng (B  môn Công ngh  
và Qu n lý xây d ng, 2017). Bài báo phân tích 
các ch   ch y qua c ng và p xây d ng d , 
 Hình 1. p tràn nh r ng ch y không ng p và 
t ó l p s ơ  kh i và tính toán áp d ng cho 
 ch y ng p (Nguy n C nh C m và nnk, 1987) 
công trình th y in Lai Châu. 
  th c hi n nghiên c u này, tác gi  s dng 
 Các công th c tính toán l u l ng  i v i 
ph ơ ng pháp k  th a có ch n l c các nghiên 
 p tràn 
cu liên quan trong và ngoài n c, ph ơ ng pháp 
 p tràn th c d ng ch y không ng p: 
phân tích so sánh  phân tích so sánh các tài 
li u h ng d n tính th y l c qua p xây d ng (CT-1) 
d và c ng, phân tích các y u t  cn thi t  lp p tràn th c d ng ch y ng p: 
sơ  kh i, so sánh k t qu  tính toán c v i (CT-2) 
kt qu  thí nghi m mô hình công trình th y in p tràn nh r ng ch y không ng p: 
Lai Châu, t  ó  a ra k t lu n c a nghiên c u. 
 (CT-3) 
 2. TÍNH TOÁN TH Y L C QUA P 
XÂY D NG D  VÀ C NG p tràn nh r ng ch y ng p: 
 2.1. Lý thuy t tính toán th y l c qua  p (CT-4) 
xây d ng d  và c ng 
 Tính toán th y l c qua  p xây d ng d  Trong ó: Q - Lu l ng ch y qua  p tràn; 
 b - B r ng tràn; H 0 - Ct n c tr c tràn có k  
 n l u t c t i g n; m - H s  l u l ng c a  p 
1Khoa Công trình, Tr ưng  i h c Th y li tràn; σng - H s  ch y ng p  p tràn; ϕ - H s  
KHOA HHCC K THUT THY LI VÀ MÔI TRNG - S 60 (3/2018) 83
lu t c; hng - Chi u sâu ng p phía h  l u so v i th  t i im chuy n ti p s có b c nh y, không 
nh tràn; úng v i b n ch t v t lý. Do ó c n có gi i pháp 
 Tính toán th y l c qua c ng  x  lý g n úng im chuy n ti p này. 
 2
 4 D X lý chuy n ti p ch y ng p sang ch y 
 3 4
 H
 1 1 không ng p 
 3
 2
 Khi h n  1,25h k cng ch y ng p, khi h n< 
 Hình 2. S ơ  các kh  n ng di n bi n dòng 1,25h k cng ch y không ng p (Kixêlep, 2008). 
 ch y qua c ng ng m (B  môn Công ngh  và Trong khi tính toán c n có ph m vi chuy n ti p 
 Qu n lý xây d ng, 2017) gi a hai tr ng thái này (hình 3). 
 1-1 ch y không áp (ch y h ); 2-2 ch y bán Trong ch ơ ng trình tính toán, ch n các tr ng 
áp; 3-3 ch y có áp, c a ra ch y t  do; 4-4 ch y thái ch y nh  sau: 
 có áp, c a ra ng p. hn  1,3h k: ch y ng p. 
 Các công th c tính toán l u l ng  i v i 1,2 h k< h n< 1,3h k: ch y chuy n ti p ng p 
cng hn  1,2h k: ch y không ng p 
 Ch y ng p không áp: Nh  tính l u l ng 
ch y qua  p tràn nh r ng ch y ng p 
 (CT-5) 
 Ch y t  do không áp: Dùng công th c tính 
lu l ng ch y qua  p tràn nh r ng 
 (CT-6) 
 Ch y bán áp: Dùng công th c tính l u l ng 
ch y d i t m ch n c a c ng 
 (CT-7) 
 Hình 3. T ươ ng quan Q~H 0 khi chuy n ti p 
 Ch y có áp: Dùng công th c c ng ch y có áp ch y ng p sang ch y không ng p 
 Khi c ng ch y  tr ng thái chuy n ti p, l u 
 (CT-8) lng và c t n c c tính n i suy v i 2 im 
 Trong ó: Q - Lu l ng ch y qua c ng; b - A (H A, Q A), B (H B, Q B). Trong ó H A, Q A c 
Chi u r ng c ng; H 0 - Ct n c tr c c ng có tính v i công th c ch y không ng p ng v i 
k  n l u t c t i g n; ϕc - H s  ch y có áp; ω tr ng h p h n = 1,2h k; H B, Q B c tính v i công 
- Di n tích m t c t ngang c ng; z 0 - chênh l ch th c ch y ng p ng v i tr ng h p h n = 1,3h k. 
mc n c th ng h  l u khi m c n c h  l u X lý chuy n ti p ch y không áp sang 
cao h ơn tim m t c t c a ra c a c ng ho c chênh ch y có áp 
lch m c n c th ng l u so v i tim m t c t Khi H 0  (1,2 ÷ 1,4)H C cng ch y không áp 
ca ra ca cng khi m c n c h  l u th p h ơn (H C là chi u cao c ng), l a ch n tr  s  1,2 ÷ 1,4 
tim c a ra c ng có k   n l u t c t i g n. tùy thu c vào  thu n c a c a vào. Khi c a 
 2.2. X  lý thu t toán trong tính toán th y vào không thu n ch n 1,2 và khi c a vào r t 
lc d n dòng qua c ng thu n ch n 1,4. Khi H 0  (1,2 ÷ 1,4) H C cng 
 Các im chuy n ti p c n x  lý là chuy n ch y bán áp ho c có áp, vi c c ng ch y bán áp 
ti p ch y ng p sang ch y không ngp, chuy n ho c có áp ph  thu c vào  dài c a c ng và c t 
ti p ch y không áp sang ch y có áp. nc th ng h  l u c ng (B  môn Công ngh  
 V m t b n ch t th y l c,  th  quan h  l u và Qu n lý xây d ng, 2017). 
lng và m c n c qua im chuy n ti p ph i i v i d n dòng thi công, ph m vi ch y bán 
là liên t c (không có b c nh y c a  th ), áp c a c ng không l n, trong tính toán có th  b  
nh ng n u áp d ng công th c  tính toán thì  qua giai on ch y bán áp, coi c ng ch y có áp 
84 KHOA HHCC K THUT THY LI VÀ MÔI TRNG - S 60 (3/2018) 
(B  môn Công ngh  và Qu n lý xây d ng, + Cao trình c a vào c ng Z cv (m) 
2017). + Chi u dài c ng L c (m) 
 Gi  s  ch n tr  s  1,25 (hình 4), khi H 0  +  d c c ng i c 
1,25H C lu l ng ch y qua c ng c tính v i + H  s  nhám c ng n c 
ch y không áp ( im D), khi H 0 >1,25H C lu + B  r ng tràn B tr (m) 
lng ch y qua c ng c tính v i ch y có áp + Cao trình ng ng tràn Z tr (m) 
(im F). Nh  v y có s  thay  i l n v  l u +  d c tràn i tr 
lng khi c t n c H 0 > 1,25H C. + Chi u dài tràn L tr (m) 
 Tác gi   xu t ch n v  trí giao nhau gi a Các b c tính toán: 
bi u  c ng ch y không áp và ch y có áp + Tính cao trình c a ra ca  p xây d ng d  
(im E) làm gi i h n tính chuy n ti p. Cách và c ng 
tính nh  sau: + Tính các l u l ng ch y qua  p xây d ng 
 dd dd dd
 d và c ng Q (i) : 0,1Q tk ; 0,2Q tk ; ; Q tk ; 
 dd dd
 1,1Q tk ; 1,2Q tk 
 + ng v i m i giá tr  Q i, th c hi n các b c sau: 
 - Ni suy m c n c h  l u (Z hl(i) ), t  ó tính 
  sâu m c n c h  l u so v i áy c a ra c ng, 
 tràn (h nc(i) , h ntr(i) ) 
 - Tìm kho ng ch y ng p, chuy n ti p ng p, 
 không áp, chuy n ti p có áp, có áp c a c ng 
Hình 4. T ươ ng quan Q~H 0 khi chuy n ti p ch y 
 - Gi  thi t m c n c th ng l u, ki m tra 
 không áp sang ch y có áp 
 tr ng thái ch y c a c ng, tính l u l ng ch y 
 Khi H  (1,2 ÷ 1,4)H tính theo công th c 
 0 C qua c ng Q . (Khi l u l ng nh, c ng  d n 
ch y không áp. c
 ht l u l ng mà m c n c th ng l u ch a 
 Khi H D< H 0< H E tính n i suy Q~H 0 theo H D, 
 dâng lên n cao trình nh tràn thì l u l ng 
QD, H E, Q E 
 qua tràn = 0. Khi l u l ng l n, m c n c 
 Khi H 0> H E tính theo công th c ch y có áp. 
 Khi tính theo cách này ch a phù h p v i lý th ng l u c ng dâng lên n cao trình nh 
thuy t, nh ng vi c x  lý chuy n ti p nh  v y tràn thì tràn b t  u làm vi c). 
làm cho quan h  Q~H 0 c thay  i liên t c, - Ki m tra lo i tràn và ki m tra tr ng thái 
thu n l i cho tính toán th  d n b ng ch ơ ng ch y ng p hay không ng p c a tràn. 
trình. Bên c nh ó, trong on chuy n ti p - Tính l u l ng ch y qua tràn Q tr . 
(DE), c t n c tính toán s  l n h ơn c t n c - Tính th  d n cho  n khi |Q c + Q tr - Q(i) | < 
theo công th c tính ch y có áp, nh  v y s  an [e] (sai s  cho phép) thì d ng l i. 
toàn h ơn cho công tác d n dòng. + Xu t k t qu  tính Z tl(i) ~ Q (i) . 
 2.3 Tính toán th y l c qua p xây d  và Sơ  kh i: 
 cng Vi các b c tính toán nh  trên, l p c s ơ 
 S li u  u vào:  kh i tính th y l c d n dòng thi công k t h p 
 + L u l ng d n dòng Q dd (m 3/s) 
 tk p xây d ng d  và c ng nh  hình 5. 
 + B  r ng c ng B c (m) 
 + Chi u cao c ng H c (m) 
KHOA HHCC K THUT THY LI VÀ MÔI TRNG - S 60 (3/2018) 85
 Hình 5. S ơ  kh i tính th y l c d n dòng thi công k t h p  p xây d ng d  và c ng 
86 KHOA HHCC K THUT THY LI VÀ MÔI TRNG - S 60 (3/2018) 
 2.4 Áp d ng tính toán cho công trình th y Lu l ng thi t k  d n 
 Q 12000 m3/s 
in Lai Châu dòng 
 Ph ơ ng án d n dòng th c t c a công trình 
 Z 
th y in Lai Châu khi thi t k  k  thu t là d n 199 m Cao trình c a vào 
dòng k t h p qua  p xây d ng d  và c ng vào vào 
mùa l  n m 2014 và c ng ã ti n hành thí Zra 199 m Cao trình c a ra 
nghi m mô hình (Công ty c  ph n t  v n xây THÔNG S   P XÂY D  
dng in 1, 2010). Tuy nhiên trong quá trình 
thi công th c t ã b  qua giai on này và thi B 60 m Chi u r ng tràn 
công p v t l  trong mùa ki t t  15/10/2014 - Z 
 220 m Cao trình ng ng tràn 
20/06/2015. Bài báo tính toán cho ph ơ ng án vào 
dn dòng k t h p qua  p xây d ng d  và c ng, 
 Các h  s  tính toán c l a ch n nh  b ng 2. 
so sánh v i k t qu  thí nghi m mô hình c a 
công trình th y in Lai Châu. Bng 2. Các h  s  tính toán th y l c  p 
 Các thông s  u vào nh  b ng 1. xây d  và c ng 
 Bng 1. Thông s   u vào tính toán th y CÁC H S  TÍNH TOÁN 
 lc k t h p  p xây d ng d  và cng HS 1,25 H s  ki m tra (1,2 -1,4) HC 
 H s  l u l ng  p tràn nh 
 mc 0,38 
 Lu l ng thi t k  d n rng c a c ng 
 Q 12000 m3/s 
 dòng 
 ϕc 0,80 H s  l u l ng ch y có áp c ng 
 THÔNG S  C NG 
 H s  l u l ng ch y ng p  p 
 B 18 m Chi u r ng c ng ϕ 0,95 
 nc tràn nh r ng 
 H 16 m Chi u cao c ng 
 H s  l u l ng  p tràn nh 
 i 0  d c c ng m 0,30 
 tr rng c a tràn 
 n 0,014  nhám c ng 
 L 335 m Chi u dài c ng ϕtr 0,92 H s  l u t c tràn 
 Kt qu  tính toán nh  b ng 3 
 dd 3
 Bng 3. K t qu  tính toán cho tr ưng h p Z Sơn La = +197,0m, Q tk = 12000 m /s 
 Tr ng 
 Tr ng 
 thái Sai 
 thái 
 TT Q Z Z H ch y Q H Q Q |∆|∆|∆ Q| s 
 i hl tl 0 c ng cng tràn ch y tràn tng
 ca (%) 
 ca tràn 
 cng 
 1 1200 202,72 210,72 11,72 Kh.áp 1.216,1 -9,28 0,0 1.216,1 16,1 1,33 
 2 2400 205,58 217,51 18,51 Kh.áp 2.412,6 -2,49 0,0 2.412,6 12,6 0,52 
 3 3600 207,70 222,07 23,07 Ch.ti p 3.392,4 2,07 Kh.ng p 237,3 3.629,8 29,8 0,82 
 4 4800 209,52 224,84 25,84 Ch.ti p 3.982,7 4,84 Kh.ng p 850,1 4.832,8 32,8 0,68 
 5 6000 211,13 228,08 29,08 Có áp 4.202,7 8,08 Kh.ngp 1.832,7 6.035,4 35,4 0,59 
 6 7200 212,69 230,86 31,86 Có áp 4.349,5 10,86 Kh.ng p 2.853,1 7.202,7 2,7 0,04 
 7 8400 214,15 233,49 34,49 Có áp 4.488,3 13,49 Kh.ng p 3.949,2 8.437,5 37,5 0,45 
 8 9600 215,46 235,83 36,83 Có áp 4.606,6 15,83 Kh.ng p 5.023,2 9.629,9 29,9 0,31 
 9 10800 216,74 238,04 39,04 Có áp 4.710,6 18,04 Kh.ng p 6.111,3 10.822,0 22,0 0,20 
 10 12000 217,94 240,12 41,12 Có áp 4.807,0 20,12 Kh.ng p 7.197,9 12.004,9 4,9 0,04 
KHOA HHCC K THUT THY LI VÀ MÔI TRNG - S 60 (3/2018) 87
 Tr ng 
 Tr ng 
 thái Sai 
 thái 
 TT Q Z Z H ch y Q H Q Q |∆|∆|∆ Q| s 
 i hl tl 0 c ng cng tràn ch y tràn tng
 ca (%) 
 ca tràn 
 cng 
 11 13200 219,05 242,14 43,14 Có áp 4.904,0 22,14 Kh.ng p 8.306,1 13.210,1 10,1 0,08 
 12 14400 220,16 244,09 45,09 Có áp 4.992,5 24,09 Kh.ng p 9.429,0 14.421,5 21,5 0,15 
 Kt qu  tính toán là phù h p v i k t qu  thí toán. C n tham kh o nhi u công trình ã thi t k , 
nghi m mô hình th y in Lai Châu. thi công  ch n sao cho phù h p v i th c t . 
 3. KT LU N VÀ KI N NGH  Kt qu  tính toán trên là  tham kh o cho tính 
 Vi c tính toán th y l c k t h p qua  p xây toán thi t k , nó giúp cho ch n nhanh các thông s  
dng d  và c ng là ph c t p,  i h i ph i tính th y l c c ơ b n, t  ó tính ki m tra l i chi ti t cho 
toán th  d n nhi u. S ơ  kh i và ch ơ ng trình các thông s  ó.  i v i công trình l n, c n thí 
lp c giúp ng i thi t k  có th  tính toán nghi m mô hình  ki m ch ng l i các thông s  
nhanh chóng thu n ti n hơn. ã tính toán, m b o công trình thi công an toàn, 
 Trong quá trình tính toán, vi c l a ch n các h  úng ti n  và m b o ch t l ng. 
s l u l ng có nh h ng nhi u  n k t qu  tính 
TÀI LI U THAM KH O 
B môn Công ngh  và Qu n lý xây d ng (2017). Dn dòng thi công và công tác h  móng. NXB 
 Bách khoa Hà N i. 
Công ty c  ph n t  v n xây d ng in 1 (2010). Công trình th y in Lai Châu - TKKT. 
Kixêlep (2008). S tay tính toán th y l c (b n d ch) . NXB Xây d ng 
Mai Lâm Tu n (2017). " Dn dòng thi công qua p xây d ng d  khi xây d ng công trình th y l i - 
 th y in". Hi ngh  khoa h c th y l i toàn qu c. 
Nguy n C nh C m và nnk (1987). Giáo trình th y l c t p 2. NXB i hc và Trung h c chuyên 
 nghi p Hà N i. 
 Abstract: 
 DETERMINATION OF WATER LEVEL -DISCHARGE RELATIONSHIPFOR FLOW 
 DIVERSION THROUGH UNDER CONSTRUCTION DAM AND CULVERT 
For flow diversion, multiple diversion diagram for a simultaneous discharging through various 
structures is often used, including under construction dam and culvert (combined flow). This 
calculation must be done by using trial and error method. This paper will present the method and 
computation diagrams for combined hydraulic flow calculations. The computer program will be a 
tool for designers to determine the parameters of diverting structures. 
Keywords: combined flow diversion; flow diversion, hydraulics for diversion. 
 Ngày nh n bài: 22/01/2018 
 Ngày ch p nh n  ng: 27/3/2018 
88 KHOA HHCC K THUT THY LI VÀ MÔI TRNG - S 60 (3/2018)