TÍNH TOÁN PHẠM VI NƯỚC DÂNG VÀ BỒI LẮNG, XÓI LỞ THƯỢNG, HẠ LƯU CÁC CÔNG TRÌNH THỦY LỢI -
III. TÍNH XÓI LỞ Ở HẠ LƯU ĐẬP
Khi lòng sông ở hạ lưu đập là bùn cát đồng chất dễ xói lở thì trong điều kiện dòng nước ở thượng lưu chảy xuống có sức tải cát lớn, từ đó sẽ làm cho lòng sông bị xói lở.
Để tính được các trị số lưu tốc, chiều sâu và chiều rộng lòng sông sau một thời gian xói lở có thể sử dụng các công thức của dòng chảy ổn định đều, công thức tính tốc độ khởi động của bùn cát và công thức quan hệ hình dạng soâng.
Phương pháp này giả thiết lòng sông sẽ bị xói lở đều ở một góc độ tới hạn nào đó. Có thể phân làm hai loại trường hợp:
A. Trường hợp hạ lưu có công trình thủy lợi hoặc thủy điện khác.
Ví dụ: trên sông Bé dưới thủy điện Thác mơ có công trình thủy điện Cần Đơn, dưới thủy điện Cần Đơn có thủy điện Srốk-phumiên, dưới thủy điện Srốk- phumiên còn có hồ chứa Phước Hòa…
Trường hợp này sau khi xói lở lòng sông sẽ đạt tới trạng thái cân bằng nhử hỡnh veừ.
Hình 4: Tính toán xói lở ở hạ lưu đập.
Từ hình vẽ ta được:
Chiều dài xói lở lớn nhất:
o k
k o
o k
L H H
L L
J J + D -
= -
- [3-44]
Độ sâu xói lở lớn nhất:
( )
k o k k
Z J J L
D = - [3-45]
Độ giảm thấp mực nước lớn nhất:
Yk= ( Ho+ D Zk) - Hk [3-46]
Chú ý: Chính sự hạ thấp mực nước hạ lưu sau khi xói lở thường dẫn đến hiện tượng tổn thất đầu nước của các trạm bơm vì:
Chú ý: chỉ khi nào (Ho + ∆Zk) > Hk thì công thức trên mới đúng.
B. Trường hợp hạ lưu không có công trình thủy lợi.
Ví dụ hạ lưu của công trình thủy điện Trị An trên sông Đồng Nai.
Jk
Bo
Ho
Bk
H’o
∆Z
∆h
Hình 5: Tính xói lở ở hạ lưu đập
Trường hợp này ta có thể sử dụng phương pháp gần đúng của LêVi. Theo hình 5 lòng sông bị xói lở song song theo độ dốc tới hạn Jk . Sau t năm, độ sâu xói lở là ∆Z, độ dài là L, vậy phương trình cân bằng bùn cát là:
( ) ( ) '
o 2 k
k k o o
J J L
LB B B H L Gt
- + - = [3-47]
Trong đó : G – lượng chuyển cát hằng năm.
Phương trình [48] có thể viết thành:
2 2( ) ' 2 0
( ko ko) ko ( o k)
B B H L Gt
L J J B J J
+ - - =
- - [48]
Đây là phương trình bậc hai đối với L, giải ra ta tìm được nghiệm L thích hợp:
' 2 '2
2 2
( ) ( ) 2
( ko ko) ko ( ko ko) ko ( o k ) k
B B H B B H Gt
L J J B J J B J J B
- -
= + +
- - - [3-49]
Công thức [49] được dùng để tính chiều dài xói lở (L) ở bất kỳ thời đoạn t nào. Sau khi đã biết L thì có thể tìm được độ sâu xói lở tương ứng.
L1
L Ho
∆Z ∆Z1
JK JK
JK
( o k) z J J L
D = - [3-50]
Khi bờ sông không xói lở thì không cần xét tới quan hệ hình dạng sông, lúc đó lấy Bk = Bo do đó công thức [50] có thể viết đơn giản hơn.
2 ( o k) o L Gt
J J B
= - [3-51]
Ở đây:
Jo – Độ dốc đáy sông ban đầu
Jk – Dộ dốc đáy sông sau khi xói lở đã đạt đến giá trị tới hạn Bo – Độ rộng lòng sông phía hạ lưu khi chưa bị xói lở
t – Thời gian xói lở
G – Lượng chuyển cát hàng năm
Áp dụng cho công trình Thủy điện Trị An: Sử dụng công thức sau:
- Chiều dài xói lở:
( 0 )
c K
L W
I I B
= −
- Độ dốc sau khi xói lở:
2.78 2
0.78 o K
I n V
= q Ở đây :
V0 – Tốc độ xói lở ứng với độ sâu 1 mét.
q - Lưu lượng đơn vị
B - Độ rộng trung bình hạ lưu dòng sông I0 - Độ dốc lòng sông trước khi xói lở Wc - Dòng chảy bùn cát tạo lòng n - Heọ soỏ goà gheà.
Dự báo công trình thủy điện Trị An sau :
+ 50 năm thì chiều dài xói lở L = 84,5 km và độ sâu xói lở lớn nhất hk = 2.10m
+ 100 năm thì chiều dài xói lở L = 120 km và độ sâu xói lở lớn nhất hk = 3.0m
Chú ý: Chúng ta cần nhớ về độ sâu tới hạn hk.
“Với một lưu lượng đã cho và tại một mặt cắt xác định, độ sâu nào làm cho năng lượng đơn vị của mặt cắt ấy có một trị số nhỏ nhất thì độ sâu đó gọi là độ sâu tới hạn hk”.
2 2
2 2 2
Q V
h h
g g
α α
∋= + ω = Ở đây: h – thế năng
2
2 2
Q g α
ω là động năng = 2 2
V g α
∋=∋thế + ∋động
Khi nào h > hk : xuất hiện chảy êm h < hk : xuất hiện chảy xiết
Do đó ở hạ lưu đập chúng ta phải tìm cách làm cho độ sâu lớn để sản sinh ra hiện tượng chảy êm, tránh xói lở, uy hiếp an toàn công trình…
Hình 6: Quan hệ giữa độ sâu và năng lượng dòng chảy
IV. Phân tích đánh giá tác động môi trường cho những công trình có dạng bậc thang phức tạp
Trên lưu vực sông Đồng Nai chúng ta mới chỉ xây dựng một số công trình thủy điện theo dạng bậc thang như sông Bé: Đầu tiên là thủy điện Thác Mơ sau đó là Cần Đơn, Srokphumiên và cuối cùng là hồ chứa Phước Hoà.
Phức tạp hơn là hệ thống bậc thang trên sông Srêpok thuộc địa phận tỉnh Đaklak (Nay chia thành Đaklak và Đaknông)
h
∋min min
45o
∋
hk
Srêpok là một trong những nhánh chính của sông Mêkông. Nó bắt nguồn từ vùng rừng núi phía Bắc, Đông Bắc và phía Đông của Đaklak, có độ cao từ 800 ÷ 2000 m so với mực nước biển. Nó hợp lưu với sông Xêxan rồi chảy vào Mêkông tại vị trí cách sông chính Stungtreng 35 km về thượng lưu.
Diện tích lưu vực Srêpok F = 29.450 Km2, phần trên lãnh thổ Việt Nam là F = 18.200 km2. Chiều dài sông chính L = 640 km. Sông Srêpok do 2 nhánh chính là Krông Ana và Krông Knô hợp thành.
Trước đây Đaklak chỉ có một nhà máy thủy điện Dray H’linh với công suất N = 16 MW nhưng do điều tiết ngày đêm và phụ thuộc vào nguồn nước nên công suất mùa khô chỉ đạt N = 6 MW.
Ngoài ra tỉnh chỉ dựa vào nguồn nhiệt điện để phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt (hiện chỉ có 181 xã trong 207 xã là có điện, trong 17 huyện thị thì 16 huyện thị chưa có nước máy, 50% dân số mắc bệnh bướu cổ, bệnh dịch hạch và bệnh phong thường tập trung trên lưu vực sông Srêpok).
CAMBODIA Đức Xuyên
570
Ban Tou Srah 490
Chử pong Kroõng 432 Buôn Kướp
412
Dray Linh 302
Srepok 4 190
VIEÄT NAM Biên giới
Để đáp ứng nhu cầu phục vụ nông nghiệp – công nghiệp và sinh hoạt… nhà nước ta đã quyết định đầu tư xây dựng hệ thống bậc thang thủy điện gồm 7 công trình trên lưu vực sông Srêpok (xem sơ đồ).
Về phương diện đánh giá tác động môi trường, đây là 1 nội dung khá phức tạp bởi những nội dung sau:
1. Vấn đề tác động xuyên biên giới của hệ thống bậc thang này 2. Vấn đề an toàn cho hạ du (Campuchia) khi xả lũ và đóng máy…
3. Vấn đề điều tiết dòng chảy qua 7 bậc thang
4. Vấn đề tính toán bồi lắng xói lở, nước dâng trên 7 công trình này 5. Vấn đề hiệu ích kinh tế của 7 công trình này…
Nói chung còn nhiều vấn đề khác mà chúng ta phải hết sức quan tâm.
Nhưng trước nhất đó là tác động xuyên biên giới, làm sao đừng vi phạm vào luật pháp quốc tế về quản lý và khai thác tài nguyên nước trên những dòng sông có chung biên giới…