Đăng ký thành viên

Các nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra những giải pháp sửa chữa sáng tạo, các thử nghiệm về an toàn cháy, cùng với kế hoạch sử dụng các đường hầm hiện có cho thủy điện.

Thiết kế chi tiết cho phép giảm thiểu chiều dày vách đường hầm (Ảnh st)

Tập đoàn AES (Mỹ) đang tiến hành kéo dài tuổi thọ vận hành của Dự án Thủy điện Chivor 1.000MW, hiện đang cung cấp 6% nhu cầu điện của Cộng hòa Colombia. Chivor đi vào vận hành năm 1977 với tuổi thọ ban đầu dự kiến ​​là 50 năm và AES hy vọng công trình mới này sẽ kéo dài tuổi thọ hoạt động thêm 50 năm nữa hoặc lâu hơn.

Trong một bài báo đăng trên Tạp chí Water, David del Rio và các đồng tác giả thảo luận về dự án cải tạo độc đáo này, dự án sẽ sử dụng một lớp lót hiện đại để giải quyết tình trạng cong vênh của đường hầm dẫn nước, trong khi nhà máy thủy điện này vẫn đang hoạt động.

Các rắc rối có thể bắt nguồn từ giai đoạn xây dựng khi hai sự kiện riêng biệt đã xảy ra ảnh hưởng trực tiếp đến lớp lót đã lắp đặt tại một trong hai đường hầm dẫn nước của Nhà máy Thủy điện Chivor. Theo hồ sơ dự án, hiện tượng cong vênh đã xảy ra do áp suất phun trong quá trình xây dựng ở trường hợp đầu tiên, và sau đó là do tác động của quá áp suất phát sinh từ rò rỉ trong các đường hầm.

Năm 1981, các kỹ sư đã xử lý đoạn cong vênh đầu tiên của đường hầm bằng cách lắp đặt một ống thép có các phần chuyển tiếp hình nón ở hai đầu. Tháng 12 năm 2019, nhóm đã lên kế hoạch tháo nước để loại bỏ vật liệu yếu xung quanh khu vực cong vênh thứ hai và lắp đặt một ống mới. AES đã đánh giá tình trạng của các đường ống kể từ năm 2000 và việc đánh giá tình trạng của công ty đã dẫn đến các cuộc khảo sát để lựa chọn một trong bốn phương án thiết kế khác nhau nhằm cải tạo phần quan trọng này của cơ sở hạ tầng nhà máy.

Phương án được chọn là sử dụng lớp lót tự đỡ có khả năng cung cấp độ bền kết cấu phù hợp cho các điều kiện tải khác nhau: vận chuyển vật liệu, các tải trọng áp suất bên trong, thay đổi nhiệt độ, và các tải trọng áp suất bên ngoài do mực nước ngầm tác dụng lên đường hầm rỗng.

Theo như các tác giả giải thích, thiết kế chi tiết đã cho phép đạt được chiều dày thành tối thiểu để xử lý, và các kích thước của các đoạn ống thẳng, các phần chuyển tiếp và các vòng gia cố bên ngoài. Vật liệu lựa chọn để xây dựng lớp lót mới kết hợp công nghệ chịu lực cao và tạo điều kiện cho các quy trình hàn trong giai đoạn thi công. Một số vấn đề cũng cần giải quyết trong một cuộc khảo sát toàn diện cho giai đoạn tiếp theo, bao gồm nhưng không giới hạn ở thời gian hàn, chi phí thi công, lịch trình thi công, các quy trình hậu cần và phân tích rủi ro.

Thí nghiệm lửa

Trong nghiên cứu công bố trên Tạp chí Khoa học An toàn và Độ dẻo dai, Liu và các cộng sự đã tiến hành các thí nghiệm cháy quy mô thật tại một nhà máy thủy điện để khảo sát sự lan truyền khói trong quá trình xây dựng đường hầm. 

Nhìn chung, các thí nghiệm quy mô thật mô phỏng các kịch bản lan truyền khói và các tham số phát triển khói thực tế, phần lớn hỗ trợ việc tối ưu hóa khói thải và ứng phó khẩn cấp. Tuy nhiên, vì không gian ngầm của một nhà máy thủy điện bao gồm nhiều loại hầm ngầm khác nhau, nên các tác giả khẳng định rằng các thí nghiệm quy mô thực hiện tại các khu vực như các gian máy điện chính và các khu vực liên kết vẫn chưa trình bày đầy đủ các kịch bản cháy hoàn chỉnh và các quá trình lan truyền cháy trong các nhà máy thủy điện. Tập trung vào lỗ hổng này, họ đã xây dựng các kịch bản cháy quy mô đầy đủ trong một đường hầm tiếp cận, đại diện cho các đường hầm giao thông, xây dựng và cống xả, cũng như các hành lang chiếm phần lớn không gian ngầm của một nhà máy thủy điện.

Các kỹ sư đã đo nhiệt độ phân bố trong đường hầm để ghi lại quá trình lan truyền khói theo thời gian thực, kết hợp với các quan sát tại chỗ. Họ phân tích chiều cao ngọn lửa của đám cháy, sự tiến triển và sự phân bố của nhiệt độ khói, và sự phân tầng và giảm nhiệt độ của khói, và các kết quả này có thể cung cấp các kịch bản cháy tại chỗ và hỗ trợ dữ liệu cho thiết kế kiểm soát khói và kế hoạch ứng phó khẩn cấp cháy tại các nhà máy thủy điện.

Đường hầm đa năng

Nghiên cứu của Viện đào hầm Pakistan và Đại học Huston tại Mỹ đã đề xuất sử dụng sáng tạo một đường hầm đường bộ có sẵn để vận chuyển nước và phát điện. Một số đường hầm đường bộ gần đây đã được xây dựng ở miền Bắc Pakistan, gần các đỉnh núi và các khối nước lớn, và cuộc thảo luận đã tập trung vào tính khả thi của việc sử dụng một đường hầm đường bộ có sẵn trên một xa lộ cao tốc dư thừa có kiểm soát để sử dụng đa mục tiêu bằng cách phát huy lợi thế các đặc điểm địa hình tự nhiên. Đường hầm hybrid sẽ tiết kiệm chi phí đáng kể so với việc xây dựng đường hầm cho một công trình thủy điện và ngoài ra, nước tràn ra có thể sử dụng để tưới tiêu cho các cánh đồng nông nghiệp. Địa điểm đề xuất sử dụng trong nghiên cứu là Đường hầm số 1 dài 1,3km trên Xa lộ Swat, nằm gần Sông Swat ở Pakistan. Các tác giả cho biết các biện pháp như vậy sẽ giúp ích cho đất nước đang phải đối mặt với tình trạng thiếu hụt năng lượng trong hai thập kỷ qua và hiện đang thiếu hụt hơn 5.000MW điện.