Chương trình bồi dưỡng kiến thức quản lý an toàn đập- Tràn xả lũ- Video No.04

Tràn xả lũ- Video No.04

Mục đích xây dựng hồ chứa là tích nước mùa mưa để sử dụng cho mùa khô. Hồ điều tiết năm là hồ tích nước mùa lũ năm trước đủ để sử dụng cho mùa khô năm sau. Nhưng mưa lũ năm nhiều, năm ít vì vậy những năm ít mưa có thể không đủ nước cho năm sau. Để điều hoà năm nhiều nước cho năm ít nước, hồ chứa phải có dung tích đủ lớn để cân bằng nước trong một số năm và gọi là hồ điều tiết nhiều năm. Tuỳ thuộc vào cân đối dòng chảy đến với nhu cầu dùng nước và điều kiện địa hình/địa chất để quyết định dung tích hồ chứa, thông thường hồ chứa chỉ được thiết kế để giữ lại 20% đến 30% lưu lượng dòng chảy đến, số còn lại phải xả xuống hạ lưu thông qua đập tràn. Vì vậy, tràn xả lũ đóng vai trò không thể thiếu trong đầu mối đập, hồ chứa nước. 

Trong một hạng mục tràn có nhiều bộ phận, để chuyển tiếp từ hồ chứa đến kênh/sông hạ lưu. Không phải tất cả các tràn đều có đầy đủ các hạng mục, nhưng phổ biến nhất là các hạng mục sau:

² Kênh dẫn vào (còn gọi là cửa vào, ở đó có các hạng mục bảo đảm an toàn như chắn rác, phai sửa chữa…). Cửa vào làm nhiệm vụ chuyển nước từ hồ chứa đi qua ngưỡng tràn (dạng chảy tự do hoặc chảy qua lỗ/dưới cửa van).

² Kết cấu điều tiết: Khả năng xả lũ được điều tiết bằng cao độ đỉnh tràn và/hoặc độ mở cửa van. Trường hợp có cửa van, kết cấu điều tiết còn có thêm bộ phận cơ khí-thuỷ lực để đóng mở cửa van, v.v.), cùng với đó là kết cấu có liên quan (tường ngực, trụ pin và cầu công tác). 

² Bộ phận chuyển tiếp: làm nhiệm vụ chuyển nước từ bộ phận điều tiết đến cửa ra. Nó có thể kết hợp các bộ phận khác nhau, chẳng hạn như dốc nước có độ dốc thay đổi, kết hợp cống ngầm, tunnel, dốc nước hoặc kết hợp nhiều loại.

² Cửa ra : làm nhiệm vụ tiêu hao năng lượng, có thể là nước nhảy trong bể, mũi phun có hoặc không có hố xói dự phòng, v.v. để tiêu hao động năng dòng chảy trước khi vào kênh hạ lưu.

² Kênh dẫn hạ lưu: làm nhiệm vụ dẫn nước khi ra khỏi tràn và nhập vào sông hạ lưu. 

² Bộ phận kiểm soát bùn cát, chắn rác: bố trí gần đập hoặc cửa nhận nước.

Mỗi đập sẽ có hoặc không có các bộ phận nói trên, tuỳ thuộc vào loại đập, loại tràn, chức năng (tràn chính, phụ, khẩn cấp) .... Nhưng tối thiểu tràn phải có các bộ phận kiểm soát lưu lượng và tiêu năng. 

Đập tràn truyền thống có dạng thực dụng, thông thường kiểm soát bởi cao độ đỉnh tràn và hình dạng mặt cắt. Mặt cắt thông dụng nhất là dạng Ogee (thực dụng) hoặc WES (cải tiến). Các đập này cũng có thể kết hợp sử dụng bộ phận điều tiết (cửa van, tường ngực). 

Với dạng tràn tự do, trục dọc của tràn có thể là đường thẳng, cong hoặc dạng miệng giếng ... liên quan đến cải thiện phân bố dòng chảy vào, ra.

Thông thường phân loại tràn theo các cách sau đây:

• Đập tràn không có cửa van: Dòng chảy hở/tự do. Phần chuyển nước có tác dụng vận chuyển dòng chảy dưới dạng: tràn dọc, tràn bên hay bằng đường hầm dẫn nước.

• Đập tràn có cửa van: tạo ra dòng chảy qua lỗ hoặc hở/tự do tùy thuộc vào việc đóng mở cửa van (là mở một phần hay mở hoàn toàn). 

Việc lựa chọn đập tràn có cửa van hoặc không cửa van tuỳ thuộc điều kiện cụ thể của từng công trình nhằm mục đích tăng khả năng tháo, hạn chế các tác hại xấu do việc lựa chọn loại tràn, bố trí mặt bằng không hợp lý .

Một số ưu điểm của cấu trúc đập tràn không cửa van là:

² Đáng tin cậy và an toàn hơn vì nó hoạt động một mình mà không cần bất kỳ yếu tố cơ khí nào.

² Ít có khả năng bị ảnh hưởng bởi các vật trôi nổi.

² Không phụ thuộc vào hoạt động vận hành công trình- không dễ bị hỏng hóc do lỗi của con người.

² Ít phụ thuộc vào bảo trì.

Hiện nay có một số loại đập tràn không cửa van (ví dụ như đập labyrinh, đập tràn phím piano, v.v.) có thể khắc phục được ở một mức độ nào đó yêu cầu về chiều dài và không gian lớn cần thiết như của các đập tràn tự do thực dụng hoặc cải tiến.

Ưu điểm của tràn có cửa van là:

² Giảm giá thành xây dựng, thường là thấp hơn tràn tự do.

² Khả năng tháo lớn hơn;

² Cho phép tạo dung tích phòng lũ, và do đó có khả năng làm chậm lũ ở hạ lưu;

² Chiều dài đập rút ngắn và mặt bằng có thể chiếm ít không gian hơn tràn tự do.

Khi nâng cấp đập tràn, không có quy luật chung để chọn tràn có cửa hay tràn tự do. Các phương án đều phải được so sánh, giải pháp chọn phải dựa trên cân nhắc về kỹ thuật và kinh tế.

Với các đập lớn (cấp II trở lên), khi thiết kế đập tràn cần thiết phải có thí nghiệm mô hình thuỷ lực để kiểm tra khả năng tháo, phân bố lưu tốc trước và sau tràn. Khi cải tạo nâng cấp, cần xem xét áp dụng các tiến bộ kỹ thuật để nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật, ví dụ như: nâng cao ngưỡng tràn bằng đập cao su, bằng khối bê tông tự lật, .....