Nghiên cứu khả năng khí thực trên đập tràn cao, áp dụng cho đập tràn thủy điện Xekaman 1

KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 52 (3/2016)  99
BÀI BÁO KHOA HỌC 
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÍ THỰC TRÊN ĐẬP TRÀN CAO, 
ÁP DỤNG CHO ĐẬP TRÀN THỦY ĐIỆN XEKAMAN 1 
Nguyễn Chiến1, Trần Xuân Hòa2 
Tóm tắt: Với các đập tràn cao, lưu lượng tháo lớn, khí thực có thể gây hư hỏng mặt tràn, dẫn đến sự cố 
công trình. Trong bài này giới thiệu các kết quả nghiên cứu tổng quát về khả năng khí hóa và khí thực trên 
mặt của đập tràn cao. Các kết quả nghiên cứu dùng để tham khảo sơ bộ chọn loại vật liệu, sau đó tính 
toán cụ thể để kiểm tra khả năng khí thực và biện pháp phòng khí thực cho mặt tràn. Áp dụng tính toán 
cho đập tràn thủy điện Xekaman 1 cho thấy đập này có khả năng bị khí thực khi xả lũ thiết kế nên đã lựa 
chọn hình thức tiếp khí trên mặt tràn để phòng khí thực, tiến hành tính toán xác định vị trí và kích thước 
của bộ phận tiếp khí. 
Từ khóa: bộ phận tiếp  khí, đập tràn, khí thực, thủy điện Xekaman1. 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ1 
Trong thời gian gần đây ở Việt Nam đã xây 
dựng  nhiều  đập  tràn  cao  trong  thành  phần  của 
công trình đầu mối thủy lợi, thủy điện. Thực tế 
cho  thấy  khi  dòng  chảy  có  lưu  tốc  lớn  và  trên 
mặt  tràn  tồn  tại  các mấu gồ ghề vượt quá mức 
cho  phép  thì  mặt  tràn  sẽ  bị  xâm  thực,  tróc  rỗ, 
dẫn  đến  hư  hỏng  công  trình.  Tuy  nhiên  trong 
thiết kế hiện nay việc kiểm tra khí thực mặt tràn 
và  tìm  biện  pháp  phù  hợp  để  phòng  khí  thực 
chưa  được  chú  ý  đúng  mức;  nhiều  công  trình 
được thiết kế phòng khí thực theo kiểu tương tự, 
trong khi điều kiện  làm việc của các đập  là  rất 
khác nhau. 
Vì  vậy  việc  nghiên  cứu  tổng  quát  về  khả 
năng khí thực mặt tràn phụ thuộc vào các yếu tố 
khác  nhau  như  chiều  cao  mặt  tràn,  cột  nước 
tràn, mức độ gồ ghề bề mặt và độ bền vật  liệu 
mặt  tràn  là  rất  cần  thiết  nhằm  định  hướng  cho 
việc  lựa  chọn  vật  liệu  và  giải  pháp  hợp  lý  để 
phòng khí thực cho đập tràn. 
2. NGHIÊN CỨU TỔNG QUÁT KHẢ 
NĂNG KHÍ THỰC TRÊN ĐẬP TRÀN 
2.1. Phạm vi nghiên cứu 
Xét các trường hợp đập tràn phi chân không 
(Ophixerop) có các thông số thay đổi tương ứng 
như các đập tràn cao đã xây dựng ở Việt Nam: 
1 Trường Đại học Thủy lợi. 
2 Công ty TNHH Điện Xekaman 1. 
chiều  cao  mặt  tràn:  Hmt=40,  60,  80,  100m;  cột 
nước tràn thiết kế: Htk=8, 10, 12, 14m; cường độ 
bê tông mặt tràn: Rb=20, 25, 30, 35, 40MPa; độ 
gồ ghề bề mặt: 2, 3, 4, 5, 6, 7mm. 
2.2 Phương pháp tính toán 
Hình 1. Sơ đồ mặt cắt đập tràn 
2.2.1. Vẽ đường mặt nước trên mặt tràn 
(TCVN 8420-2010). 
a. Xác định Xác định lưu tốc và độ sâu dòng 
chảy tại mặt cắt 3 đến mặt cắt A 
Do  mặt  tràn  có  độ  dốc  lớn  và  thay  đổi  nên 
đường mặt nước được vẽ bằng phương pháp sai 
phân theo phương trình sau  
f0 ii
l
E
           (1)      
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 52 (3/2016) 100
trong đó:   
Δl: khoảng cách giữa 2 mặt cắt i và i+1 
ΔE = Ei+1 – Ei chênh lệch tỷ năng  giữa 2 m/c 
i và i+1. 
Ei = hicos + 
g2
V2i ;Ei+1 = hi+1cos + 
g2
V2 1i  
i0 =  sin:  độ dốc  của mặt  tràn;   góc giữa 
tiếp tuyến mặt tràn với phương ngang. 
if=
tb
2
tb
2
tb
RC
V   :  giá  trị  trung bình  của  độ dốc  ma 
sát trong giới hạn của đoạn tính toán i. 
Giả  thiết  các  giá  trị  hi+1<hi  ta  tìm  được 
khoảng cách Δl giữa 2 mặt cắt i+1 và i. Tiếp tục 
tính  cho  các  đoạn  cho  đến  khi  A3i Ll    xác 
định được hA, VA. 
b. Xác định lưu tốc và độ sâu dòng chảy tại 
mặt cắt B (điểm thấp nhất trên mặt tràn) 
AB
tb
2
tb
2
tb
2
Bu
B
2
A
AA L
RC
V
g2
Vp
h
g2
V
coshy 

   
trong đó:   
yA  là độ chênh cao của đáy  tại mặt cắt A-A 
so với mặt cắt B-B.           
LAB: chiều dài cung đoạn mũi phóng  từ mặt 
cắt A đến B. 
up
 : thành phần xét đến áp lực ly tâm do dòng 
chảy  cong  gây  ra.  Trị  số  pu/γ  xác  định  theo 
TCVN  8420:2010,  trường  hợp  Rmp/hA  ≥  8  thì: 
g2
V
.
R
h2p 2A
mp
Au 

,  trường  hợp  Rmp/hA  <8  thì 
)
v
u
1(
g2
Vp
2
22
Au 

với 
v
u   là  vận  tốc  tương  đối  xác 
định  theo  đồ  thị  hình  6  của  TCVN  8420:2010 
phụ  thuộc  vào  Rmp/hA  và  góc  ở  tâm  mũi 
phóng  .  
Giả  thiết  các giá  trị  hB  để  tìm  được khoảng 
cách Δl = LAB giữa 2 mặt cắt A và B, khi đó xác 
định được hB, VB. 
c. Xác định lưu tốc và độ sâu dòng chảy tại 
mặt cắt T-T (tại mũi phun) 
BT
tb
2
tb
2
tb
2
T
TT
2
Bu
B L
RC
V
g2
V
coshy
g2
Vp
h 

 (2), 
trong đó: 
yT:  chênh  cao  giữa  2  điểm  B  và T  trên  mặt 
tràn. 
α: góc nghiêng của mũi phun. 
LBT: chiều dài cung tròn giữa 2 điểm B và T. 
Giả  thiết  các  giá  trị  hT  để  tìm  được  khoảng 
cách Δl = LBT giữa 2 mặt cắt B và T, khi đó xác 
định được hT, VT. 
2.2.2. Kiểm tra khí hóa (TCVN 9158-2012) 
Điều kiện xuất hiện khí hóa: K < Kpg (3), 
trong đó: 
Kpg – hệ số khí hóa phân giới, phụ thuộc vào 
đặc trưng hình học của vật chảy bao. 
K – hệ số khí hóa là một đại lượng không thứ 
nguyên dùng để biểu thị mức độ mạnh yếu của 
khí hóa trong dòng chảy.  
2
2
ĐT pg
ĐT
H H
K
V
g
trong đó:  
VĐT - lưu tốc (trị số trung bình thời gian) đặc 
trưng của dòng chảy tại bộ phận đang xét. 
HĐT  -  cột  nước  áp  lực  toàn  phần  đặc  trưng 
của  dòng  chảy  bao  quanh  công  trình    hay  một 
bộ phận đang xét (m). 
2.2.3. Kiểm tra khí thực (TCVN 9158-2012) 
Tại các điểm phát sinh khí hóa thì cần kiểm 
tra  khí  thực.  Khí  thực  không  xảy  ra  khi:  Vy  < 
Vng  (5), trong đó: 
Vng: lưu tốc ngưỡng xâm thực của vật liệu bề 
mặt lòng dẫn, phụ thuộc vào độ bền vật liệu.  
Vy:  lưu  tốc cục bộ  tại vị  trí cách mặt cắt cơ 
bản của mặt tràn một khoảng bằng y. 
2.3. Tính toán cho các trường hợp 
Tính  toán  theo  trình  tự và các công  thức đã 
nêu ở mục 2.2. Kết quả tính toán được thể hiện 
trên các biểu đồ quan hệ: 
2.3.1. Quan hệ K = f(Zm,Hmt, htk) (hình 2 đến 
hình 5) 
(4), 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 52 (3/2016)  101
Hình 2. Biểu đồ quan hệ K=f(Zm, htk) ứng với 
Hmt=40m 
Hình 3. Biểu đồ quan hệ K=f(Zm, htk) 
ứng với Hmt=60m 
Hình 4. Biểu đồ quan hệ K=f(Zm, htk) 
ứng với Hmt=80m 
Hình 5. Biểu đồ quan hệ K=f(Zm, htk) 
ứng với Hmt=100m 
2.3.2. Quan hệ VĐT = f(Zm,,Hmt, htk,, ) 
Hình 6. Biểu đồ quan hệ VĐT = f(Zm, htk) 
ứng với Hmt=40m 
Hình 7. Biểu đồ quan hệ VĐT = f(Zm, htk) 
ứng với Hmt=60m 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 52 (3/2016) 102
Hình 8. Biểu đồ quan hệ VĐT=f(Zm, htk) 
ứng với Hmt=80m 
Hình 9. Biểu đồ quan hệ VĐT = f(Zm, htk) 
ứng với Hmt=100m 
2.4. Phân tích kết quả tính toán 
2.4.1. Phân tích khả năng khí hóa 
Từ biểu đồ hình 2 đến 5 cho thấy: 
- Với các chiều cao mặt tràn khác nhau, trị số 
K đều giảm theo sự gia tăng của chiều cao mấu 
gồ ghề (Zm). Chiều cao mặt tràn càng nhỏ (ví dụ 
Hmt  =  40m)  thì  trị  số  K  giảm  nhanh  theo  Zm 
(đường  quan  hệ  K~Zm  rất  dốc).  Khi  chiều  cao 
mặt tràn tăng lên thì đường quan hệ K~Zm có xu 
thế  thoải dần. Tuy nhiên khi đó khí hóa xẩy ra 
ứng với mọi trị số Zm trong phạm vi tính toán. 
- Ứng với mỗi chiều cao mặt tràn Hmt, hệ số 
khí hóa trên mặt tràn gia tăng theo cột nước tràn 
htk. Tuy nhiên, mức độ gia tăng này không lớn, 
thể  hiện  là  các  đường  quan  hệ  K~Zm  ứng  với 
các htk khác nhau đều phân bố khá sát nhau, do 
đó ảnh hưởng của trị số htk đến mức độ khí hóa 
mạnh nhất trên mặt tràn là không đáng kể. 
2.4.2. Phân tích khả năng khí thực 
- Với các chiều cao mặt  tràn khác nhau, cột 
nước tràn khác nhau thì trị số lưu tốc đặc trưng 
trên mặt  tràn  tỷ  lệ  thuận với  độ gồ ghề  cục bộ 
Zm, tức là mức độ gồ ghề càng lớn thì khả năng 
xâm thực càng cao.  
- Với một đập tràn cụ thể thì trị số VĐT tăng 
theo  cột  nước  tràn.  Tuy  nhiên  tốc  độ  gia  tăng 
VĐT  theo  htk  là  không  lớn:  các  đường  quan  hệ 
VĐT~Zm, htk là khá sát nhau ở hình 6 đến hình 9.  
- Khả năng khí  thực phụ  thuộc chủ yếu vào 
các thông số: chiều cao mặt tràn, độ gồ ghề cục 
bộ. Khi đó, có thể sử dụng các biểu đồ từ hình 6 
đến hình 9 để xác định khả năng khí thực và lựa 
chọn vật liệu phù hợp với các thông số thiết kế 
cụ thể của đập tràn. 
- Về ảnh hưởng của chiều cao mặt tràn: 
+  Với  Hmt  =  40m,  vật  liệu  tràn  có  Rb  > 
30MPa, khả năng khí thực không xẩy ra ứng với 
các trường hợp htk và Zm < 7mm. 
+  Với  Hmt  =  60m,  vật  liệu  tràn  có  Rb  > 
35MPa, khả năng khí thực không xẩy ra ứng với 
các trường hợp htk và Zm < 7mm. 
+  Với  Hmt  =  80m  vật  liệu  tràn  có  Rb  > 
35MPa, khả năng khí thực không xẩy ra ứng với 
các trường hợp htk và Zm < 7mm. 
- Khi vật liệu mặt tràn có Rb ≥ 40 Mpa, khả 
năng  xâm  thực  không  xảy  ra  với  tất  cả  các 
trường  hợp  xem  xét,  nói  chung  là  mặt  tràn  an 
toàn về khí thực.  
Từ các kết quả tính trên hình 2 đến hình 5 (về 
trị  số  của  hệ  số khí  hóa K),  hình 6 đến hình 9 
(về trị số của VĐT) nhận thấy ảnh hưởng của htk 
đến hệ số khí hóa và khả năng khí thực là không 
nhiều  (các  đường  ứng  với  htk  khác  nhau  đều 
phân  bố  khá  sát  nhau)  nên  sử  dụng  đường  có 
đặc trưng khí hóa bất lợi nhất (htk = 8m) làm đại 
diện khi biểu diễn mối quan hệ giữa K = f(Zm, 
Hmt), VĐT  =  f(Zm, Hmt)  như hình 10 và hình 11 
dưới đây: 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 52 (3/2016)  103
Hình 10. Biểu đồ quan hệ K = f(Zm, Hmt) 
Hình 11. Biểu đồ quan hệ VĐT = f(Zm, Hmt) 
3. TÍNH TOÁN ÁP DỤNG CHO ĐẬP 
TRÀN THỦY ĐIỆN XEKAMAN 1 
3.1. Giới thiệu công trình 
Công  trình  thủy  điện  Xekaman  1  xây  dựng 
trên  sông  Xekaman  nước  CHDCND  Lào,  có 
nhiệm vụ phát điện với công suất  lắp máy 290 
MW, điện lượng trung bình năm 1,096 tỷ KWh. 
Đập dâng trọng lực RCC có chiều cao lớn nhất 
120m. Đập tràn lòng sông gồm 5 khoang xả mặt 
kiểu  Ofixerov  phi  chân  không,  chiều  cao  mặt 
tràn Hmt = 46,6m, cột nước thiết kế Htk=13,91m, 
lưu lượng xả qua tràn: 5.114m3/s. Mặt bằng tràn: 
mỗi khoang tràn rộng 10m, giữa các khoang có 
trụ pin đơn dày 2,50m, giữa khoang số 2 và 3 có 
trụ pin kép T3 dày 4,0m; đuôi trụ pin kết thúc ở 
cao trình 205,6m, 2 tường biên có chiều dày 3m. 
(Công  ty TNHH  Tư  vấn Xây  dựng  Sông  Đà  – 
Ucrin, 2013). 
Hình 12. Mặt cắt đập tràn thủy điện Xekaman 1 
3.2. Kiểm tra khí hoá trên mặt tràn 
Kết quả tính để vẽ đường mặt nước trên mặt 
tràn  theo  phương  pháp  nêu  ở  mục  2.1.1  được 
ghi trên bảng 1. Kiểm tra khí hóa theo mục 2.1.2 
với  mấu  gồ  ghề  dạng  bậc  lồi  theo  chiều  dòng 
chảy có góc nghiêng   = 900  là bất  lợi nhất về 
tạo khí hóa, tương ứng với hệ số khí hóa K=2,33 
nêu ở bảng 2. 
Bảng 1. Kết quả vẽ đường mặt nước trên mặt tràn thủy điện Xekaman 1 
Mặt 
cắt 
B 
(m) 
q 
(m2/s) 
hi 
(m) 
Vtb 
(m/s) 
if sin()   
 L 
(m) 
 L 
(m) 
3  10  102,28  9,29      0,000  15,47       
4  10  102,28  6,88  12,65  0,01  0,391  17,59  2,12  5,54  5,54 
5  10  102,28  5,44  16,61  0,01  0,602  22,39  4,80  8,17  13,71 
6  10  102,28  4,83  19,93  0,02  0,719  26,24  3,85  5,53  19,24 
7  61,5  83,15  3,42  20,16  0,01  0,755  32,34  6,10  8,25  27,49 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 52 (3/2016) 104
8  61,5  83,15  3,12  25,43  0,03  0,777  38,19  5,85  7,83  35,32 
9  61,5  83,15  2,90  27,62  0,04  0,777  43,66  5,47  7,42  42,74 
10  61,5  83,15  2,74  29,49  0,05  0,777  48,78  5,13  7,05  49,79 
A  61,5  83,15  2,58  31,30  0,06  0,777  54,67  5,88  8,21  58,00 
B  61,5  83,15  2,72  31,41  0,06  0,000      17,92  75,92 
C  61,5  83,15  2,53  31,72  0,06  0,500  57,42    10,47  86,39 
T  61,5  83,15  2,47  33,29  0,07  0,500  58,18  0,76  1,77  88,16 
Bảng 2. Tổng hợp kết quả tính toán kiểm tra khí hóa với các trị số Zm khác nhau 
L 
(m) 
h 
(m) 
V 
(m/s) 
Khả năng xuất hiện khí hóa 
Zm=3 
(mm) 
Zm=4 
(mm) 
Zm=5 
(mm) 
Zm=6 
(mm) 
Zm=7 
(mm) 
Zm=8 
(mm) 
Zm=9 
(mm) 
Zm=10 
(mm) 
0,00  9,29  11,01  Ko  Ko  Ko  Ko  Ko  Ko  Ko  Ko 
5,54  6,88  14,86  Ko  Ko  Ko  Ko  Ko  Ko  Ko  Ko 
13,71  5,44  18,82  Ko  Ko  Ko  Ko  Ko  Ko  Ko  Ko 
19,24  4,83  21,19  Ko  Ko  Ko  Ko  Ko  Ko  Ko  Ko 
27,49  3,42  24,30  Ko  Ko  Ko  Ko  Ko  Ko  Có   Có  
35,32  3,12  26,66  Ko  Ko  Ko  Có   Có   Có   Có   Có  
42,74  2,90  28,65  Ko  Ko  Có   Có   Có   Có   Có   Có  
49,79  2,74  30,39  Có   Có   Có   Có   Có   Có   Có   Có  
58,00  2,58  32,26  Có   Có   Có   Có   Có   Có   Có   Có  
75,92  2,72  30,60  Có   Có   Có   Có   Có   Có   Có   Có  
86,39  2,53  32,92  Có   Có   Có   Có   Có   Có   Có   Có  
88,16  2,47  33,67  Có   Có   Có   Có   Có   Có   Có   Có  
Từ bảng 2 cho thấy với độ gồ ghề khống chế 
trong  thiết  kế  Zm = 10mm, khả năng xuất  hiện 
khí hóa xẩy ra trên phần lớn diện tích mặt tràn.  
3.3. Kiểm tra khí thực trên mặt tràn 
Khả  năng  xuất  hiện  khí  thực  được  kiểm  tra 
theo điều kiện (5). Trị số VĐT lấy  theo bảng  tính 
toán kiểm tra khí hóa. Tổng hợp kết quả tính toán 
khí thực trên mặt tràn thủy điện Xekaman 1 được 
thể hiện trong bảng 3.  
Mặc dù mặt tràn thủy điện Xekaman 1 đã bố 
trí vật liệu bê tông mác cao M30, nhưng do lưu 
tốc  lớn  nên  khí  thực  ở  phần  cuối  mặt  tràn  là 
không  tránh  khỏi,  do  đó  cần  áp  dụng  các  biện 
pháp phòng khí thực cho tràn từ mặt cắt K nằm 
giữa  mặt  cắt  10  và  mặt  cắt  11(A).  Nội  suy  từ 
Bảng 3, mặt cắt K có VĐT = Vng = 14,17m/s cách 
ngưỡng tràn 55,98 m. 
3.4. So sánh với kết quả nghiên cứu tổng 
hợp 
- Về khả năng khí hóa: trị số K khi tính toán để 
lập  bảng  2  (cho  tràn  Xekaman  1)  ứng  với  Zm  = 
7mm, mặt cắt A là K = 1,28; tra theo đồ thị hình 
10 với Hmt = 46,6m cho K = 1,32, sai số 2,8%. 
- Về  khả  năng  khí  thực: Trị  số VĐT  theo kết 
quả  tính  ở  bảng  3,  cho  mặt  cắt  A  là  VĐT  = 
13,21m/s,  tra  theo đồ  thị  hình 11 ứng với  Hmt  = 
46m và Zm = 7mm có VĐT = 12,79, sai số 3,1%. 
Như vậy đồ thị hình 9 và hình 10 thể hiện kết 
quả nghiên cứu tổng quát là khá phù hợp với tính 
toán riêng cho cho mặt tràn Xekaman 1, do đó có 
thể sử dụng để kiểm tra khí hóa và khí  thực trên 
mặt tràn nói chung.  
Bảng 3. Tổng hợp kết quả tính toán khí thực trên đập tràn thủy điện Xekman 1 
Mặt 
cắt 
Zm=3 
(mm) 
Zm=4 
(mm) 
Zm=5 
(mm) 
Zm=6 
(mm) 
 Zm=7 
(mm)  
 Zm=8 
(mm)  
 Zm=9 
(mm)  
 Zm=10 
(mm)  
VĐT 
(m/s) 
Khí 
thực 
VĐT 
(m/s) 
Khí 
thực 
VĐT 
(m/s) 
Khí 
thực 
VĐT 
(m/s) 
Khí 
thực 
VĐT 
(m/s) 
Khí 
thực 
VĐT 
(m/s) 
Khí 
thực 
VĐT 
(m/s) 
Khí 
thực 
VĐT 
(m/s) 
Khí 
thực 
3  3,38  Ko  3,64  Ko  3,92  Ko  4,18  Ko  4,33  Ko  4,46  Ko  4,59  Ko  4,71  Ko 
4  4,94  Ko  4,96  Ko  5,35  Ko  5,70  Ko  5,90  Ko  6,08  Ko  6,26  Ko  6,43  Ko 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 52 (3/2016)  105
5  6,31  Ko  6,35  Ko  6,84  Ko  7,30  Ko  7,54  Ko  7,78  Ko  8,01  Ko  8,22  Ko 
6  7,15  Ko  7,19  Ko  7,75  Ko  8,27  Ko  8,55  Ko  8,82  Ko  9,07  Ko  9,31  Ko 
7  8,24  Ko  8,16  Ko  8,79  Ko  9,39  Ko  9,70  Ko  10,01  Ko  10,29  Ko  10,57  Ko 
8  9,08  Ko  9,04  Ko  9,74  Ko  10,39  Ko  10,74  Ko  11,08  Ko  11,40  Ko  11,70  Ko 
9  9,79  Ko  9,77  Ko  10,53  Ko  11,24  Ko  11,62  Ko  11,98  Ko  12,32  Ko  12,66  Ko 
10  10,41  Ko  10,42  Ko  11,22  Ko  11,98  Ko  12,38  Ko  12,77  Ko  13,14  Ko  13,49  Ko 
A  11,08  Ko  11,11  Ko  11,97  Ko  12,78  Ko  13,21  Ko  13,63  Ko  14,01  Ko  14,39  Có 
B  10,44  Ko  10,49  Ko  11,31  Ko  12,07  Ko  12,48  Ko  12,87  Ko  13,24  Ko  13,59  Ko 
C  11,31  Ko  11,35  Ko  12,24  Ko  13,06  Ko  13,50  Ko  13,93  Ko  14,32  Có  14,71  Có 
T  11,63  Ko  11,63  Ko  12,54  Ko  13,38  Ko  13,83  Ko  14,27  Có  14,68  Có  15,07  Có 
3.5. Giải pháp phòng khí thực 
Có nhiều  loại giải pháp phòng khí  thực  trên 
mặt tràn. Tuy nhiên, với điều kiện của đập tràn 
Xekaman  1  thì  hợp  lý  nhất  là  làm  mũi  hắt  kết 
hợp với ống tiếp khí vào khoảng không sau mũi 
hắt.  Không  khí  từ  khoảng  không  này  sẽ  được 
trộn vào dòng chảy dưới dạng các bọt  li  ti bao 
phủ bề mặt đập tràn tạo thành lớp bảo vệ chống 
khí  thực. Theo cách bố  trí này  thì việc tiếp khí 
vào  dòng  nước  được  thực  hiện  một  cách  tự 
động, không cần đến thiết bị máy bơm.     
Bộ phận  tiếp khí  (BPTK) được bố  trí  tại mặt 
cắt  8  cách  đỉnh  ngưỡng  tràn  35,3m,  cách  điểm 
cuối cùng của tràn 52,8 m theo phương dốc đáy, 
bảo đảm không ảnh hưởng đến chế độ  tiêu năng 
sau tràn. 
Kết quả tính toán kích thước của bộ phận tiếp 
khí như trên bảng 4. 
Bảng 4: Kết quả tính toán bộ phận tiếp khí 
STT  Thông số  Ký hiệu  Đơn vị  Trị số 
1 
Vị trí đặt (theo phương 
dốc đáy) 
L  m   35,3 
2  Chiều cao mũi hắt  Zm  m  0,60 
3  Chiều dài mũi hắt  Lm  m  2,00 
4  Góc nghiêng mũi   độ  -43,52 
5  Chiều dài buồng khí  Lb  m  0,84 
6  Lưu lượng khí đơn vị  qa  m
3/s.m  0,742 
7  Lưu lượng khí tổng cộng  Qa  m
3/s  45,61 
8  Số ống dẫn khí  n     2 
9  Kích thước 1 ống  Ba x ta  m  1x 0,8 
10  Độ chân không  hck  m  0,208 
11 
Đường kính ống dẫn khí 
ở đáy 
do  m  0,2 
12  Số ống dẫn khí ở đáy  no  ống  34 
Hình 13. Bố trí bộ phận tiếp khí trên mặt tràn 
4. KẾT LUẬN 
Đối với các đập tràn cao, trong quá trình khai 
thác, do nhiều nguyên nhân khác nhau có thể làm 
xuất hiện các gồ ghề cục bộ  trên bề mặt mà khi 
tràn xả lũ sẽ gây ra khí  thực, phá hỏng mặt  tràn. 
Khả  năng  khí  thực  phụ  thuộc  vào  nhiều  yếu  tố 
khác nhau. Trong thiết kế có thể sử dụng các biểu 
đồ tổng hợp  hình 10 và hình 11 để chọn loại vật 
liệu, sau đó tính toán cụ thể để kiểm tra khả năng 
khí thực. Trường hợp không chọn được vật liệu đủ 
bền  về  khí  thực  thì  cần  áp  dụng  các  biện  pháp 
phòng khí thực cho mặt tràn. 
Áp  dụng  tính  toán  cho  đập  tràn  thủy  điện 
Xekaman  1,  với  phương  án  bê  tông  mặt  tràn  có 
cường độ Rb=30MPa  thì  cần bố  trí một bộ phận 
tiếp khí trên mặt tràn như sơ đồ hình 13 và số liệu 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 52 (3/2016) 106
nêu ở bảng 4 là đủ bảo vệ được mặt tràn khỏi bị 
phá hoại do khí thực khi trên đó xuất hiện các gồ 
ghề cục bộ có chiều cao đến 10mm. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
TCVN 8420-2010 – Tiêu chuẩn quốc gia  (2010): Công trình thủy lợi - Tính toán thủy lực công 
trình xả kiểu hở và xói lòng dẫn bằng đá do dòng phun. 
TCVN  9158-2012  –  Tiêu  chuẩn  quốc  gia  (2012):  Công trình thủy lợi – Công trình tháo nước - 
Phương pháp tính toán khí thực. 
Nguyễn Chiến (2012). Tính toán thủy lực các công trình tháo nước. Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội. 
Công ty TNHH Tư vấn Xây dựng Sông Đà – Ucrin (2013). Hồ sơ Thiết kế kỹ thuật Công trình thủy 
điện Xekaman 1. 
Abstract: 
REASEARCH ON THE PROBABILITY OF CAVITATIONARY EROSION ON HIGH 
SPILLWAY, APPLIED IN XEKAMAN 1 HYDROPOWER 
On high spillway with large amount of discharge, cavitation can ruin the surface, which will lead to 
further structural damage. This paper gives an overview on the possibility of cavitation and 
cavitationary erosion on high spillway's surface. The results are used as references to select 
material, then adapted for detailed calculation to check the likelihood of cavitationary erosion and 
choose the proper preventive method. Calculation on Xekaman I hydropower showed that its 
spillway could be cavitated while flood was discharged, thus the method of supplying air on surface 
was chosen to prevent cavitationary erosion. Calculation was conducted to find the ideal location 
and size of the aerator. 
Key words: aerator, spillway, cavitation, Xekaman 1 hydropower. 
BBT nhận bài: 17/2/2016 
Phản biện xong: 23/3/2016