Đồ án tốt nghiệp ngành kỹ thuật công trình thủy trường Đại học Thủy Lợi Thiết kế hồ chứa nước Dăk Mi

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành Kỹ thuật công trình thủy LỜI CẢM ƠN Sau 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự phấn đấu của bản thân và được sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo TS , em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình với đề tài “ Thiết kế hồ chứa Đăk Mi Phương án 1” Nhiệm vụ đồ án bao gồm 4 phần chính như sau + Phần I Tổng quan + Phần II Thiết kế cơ sở + Phần III Thiết kế kỹ thuật các công trình đầu mối + Phần IV Tính toán chuyên đề kỹ thu.

LỜI CẢM ƠN

Sau 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự phấn đấu của bản thân và được sự hướng dẫn,chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo

TS…………., em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình với đề tài:

“ Thiết kế hồ chứa Đăk Mi - Phương án 1”.

Nhiệm vụ đồ án bao gồm 4 phần chính như sau:

+ Phần I: Tổng quan

+ Phần II: Thiết kế cơ sở

+ Phần III: Thiết kế kỹ thuật các công trình đầu mối

+ Phần IV: Tính toán chuyên đề kỹ thuật

Thời gian làm đồ án tốt nghiệp vừa qua là khoảng thời gian bổ ích để em có điều kiện

hệ thống lại kiến thức đã được học, vận dụng lý thuyết vào thực tế, làm quen với côngviệc thiết kế của một kỹ sư công trình thủy lợi

Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Đại học Thủy Lợi, KhoaCông trình, Bộ môn Thủy công đã giúp đỡ, tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án tốtnghiệp Đồng thời em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo đã giảng dạy, chỉbảo em trong suốt những năm học vừa qua

Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS ……… đã dành thờigian, tâm sức hướng dẫn và chỉ bảo tận tình giúp em hoàn thành đồ án này

Mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng nhưng do điều kiện thời gian không cho phép nêntrong đồ án em chưa giải quyết được đầy đủ và sâu sắc các trường hợp trong thiết kếcần tính, mặt khác do trình độ và kinh nghiệm thực tế của bản thân còn hạn chế nêntrong đồ án không tránh khỏi những thiếu sót

Em xin kính mong nhận được ý kiến đóng góp, sự chỉ bảo của các thầy cô giáo giúpcho đồ án của em được hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 30 tháng 06 năm 2022

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 14

1.1 Vị trí và nhiệm vụ công trình 14

1.1.1 Vị trí địa lý 14

1.1.2 Nhiệm vụ công trình 14

1.2 Điều kiện tự nhiên 14

1.2.1 Đặc điểm vùng dự kiến xây dựng lòng hồ 14

1.2.2 Đặc điểm khu tưới Đăk Mi 14

1.2.3 Địa chất lòng hồ 14

1.2.4 Địa chất tuyến công trình 15

1.2.5 Điều kiện vật liệu xây dựng 18

1.2.6 Khí tượng thủy văn 19

1.3 Tình hình dân sinh - kinh tế và nhu cầu dùng nước 23

1.3.1 Phân khu hành chính trong vùng dự án: 23

1.3.2 Dân số, lao động và đời sống: 23

1.3.3 Tình hình sản xuất nông nghiệp: 24

1.3.4 Nhu cầu dùng nước 25

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CÔNG TRÌNH 27

2.1 Giải pháp công trình và thành phần công trình 27

2.1.1 Thành phần công trình 27

2.2 Loại, cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế: 27

2.2.1 Loại, cấp công trình: 27

2.2.2 Các chỉ tiêu thiết kế: 28

2.3 Xác định vị trí tuyến công trình đầu mối: 28

2.3.1 Tuyến đập 28

2.3.2 Tuyến tràn 29

2.3.3 Tuyến cống 29

2.4 Xác định mực nước chết của hồ 29

2.4.1 Nguyên tắc lựa chọn 29

2.4.2 Tính toán chọn MNC 30

2.4.3 Tính toán điều tiết hồ 31

2.4.4 Nguyên tắc xác định 32

2.4.5 Phương pháp tính toán 32

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ SƠ BỘ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ 37

3.1 Tính toán điều tiết lũ 37

3.2 Khái niệm và mục đích tính toán: 37

3.2.1 Khái niệm 37

3.2.2 Mục đích 37

3.3 Tài liệu tính toán: 37

3.4 Nguyên lí tính toán điều tiết lũ 38

3.5 Các phương pháp tính toán 40

3.6 Nội dung của phương pháp thử dần 41

3.6.1 Xây dựng biểu đồ phụ trợ 41

3.6.2 Nội dung tính toán 41

3.6.3 Tổng hợp kết quả tính toán ứng với các Btr khác nhau: 42

3.7 Thiết kế sơ bộ đập đất 43

3.7.1 Tài liệu, chỉ tiêu thiết kế 43

3.7.2 Xác định kích thước cơ bản của đập đất 44

3.7.3 Cấu tạo cơ bản các bộ phận đập đất 49

3.8 Thiết kế sơ bộ tràn xả lũ 51

3.8.1 Xác định mặt cắt thực dụng đập tràn 51

3.8.2 Nhiệm vụ công trình 56

3.8.3 Trường hợp tính toán 56

3.8.4 Bố trí các bộ phận tràn 56

3.8.5 Thiết kế dốc nước 57

3.8.6 Tính toán thủy lực dốc nước 57

3.8.7 Kiểm tra xói cuối dốc nước 66

3.8.8 Vấn đề hàm khí trong dốc nước 66

3.8.9 Tính chiều cao tường bên dốc nước 66

3.9 Tính toán thuỷ lực kênh hạ lưu 67

3.9.1 Tính toán mặt cắt kênh theo phương pháp thuỷ lực lợi nhất 67

3.10 Tính toán khối lượng – giá thành và so sánh chọn phương án 69

3.10.1 Mục đích, nguyên tắc tính toán 69

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ ĐẬP CHÍNH 76

4.1 Xác định mặt cắt đập 76

4.1.1 Giới thiệu chung 76

4.1.2 Hình thức đập 76

4.1.3 Xác định mặt cắt đập 76

Bảng 4.1: Kết quả tính cao trình đỉnh đập ứng với PA Btr=20m 77

4.2 Xác định cấu tạo chi tiết đập 78

4.2.1 Cấu tạo đỉnh đập 78

4.2.2 Mái đập và cơ hạ lưu đập 79

4.3 Thiết bị thoát nước hạ lưu đập 80

4.3.1 Mục đích 80

4.3.2 Tính toán gia cố mái đập 81

4.3.3 Thiết bị thoát nước cho thân đập 83

4.3.4 Chống thấm cho thân đập và nền đập 85

4.4 Tính toán thấm qua đập và nền 85

4.4.1 Ý nghĩa và mục đích của tính toán thấm 85

4.4.2 Trường hợp tính toán 86

4.4.3 Phương pháp tính thấm 86

4.4.4 Các mặt cắt tính toán 86

4.4.5 Kết quả tính thấm bằng phần mền Geostudio 2012 92

4.4.6 Tính tổng lưu lượng thấm qua đập 94

4.5 Kiểm tra ổn định đập đất 95

4.5.1 Mục đích tính toán 95

4.5.2 Trường hợp tính toán 96

4.5.3 Phương pháo tính toán 97

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ 105

5.1 Vị trí, hình thức và các bộ phận của đường tràn 105

5.1.1 Vị trí, hình thức bố trí tuyến tràn 105

5.1.2 Các bộ phận của đường tràn 105

5.2 Kiểm tra khả năng tháo lũ 107

5.2.1 Tính toán điều tiết lũ theo phương án chọn 107

5.2.2 Kiểm tra khả năng tháo lũ thiết kế (p=1%) 107

5.2.3 Kiểm tra khả năng tháo lũ kiểm tra (p=0,2%) 108

5.3 Tính toán thủy lực tràn xả lũ 109

5.4 Tính toán tiêu năng 117

5.4.1 Mục đích 117

5.4.2 Xác định lưu lượng tính toán tiêu năng 117

5.4.3 Xác định chiều sâu đào bể: 118

5.5 Thiết kế kênh xả sau tràn 120

5.6 Tính toán ổn định tường cánh thượng lưu 121

5.6.1 Mục đích tính toán 121

5.6.2 Trường hợp tính toán 122

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ CỐNG NGẦM LẤY NƯỚC 134

6.1 Hình thức và cách bố trí 134

6.1.1 Nhiệm vụ, cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế 134

6.1.2 Chọn tuyến và hình thức cống 134

6.1.3 Thiết kế mặt cắt kênh 136

6.2 Tính toán khẩu diện cống 139

6.3 Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống 145

6.3.1 Chiều cao mặt cắt cống 145

6.3.2 Cao trình đặt cống 146

6.4 Kiểm tra trạng thái chảy, tính toán tiêu năng 146

6.4.1 Trường hợp tính toán 146

6.4.2 Xác định độ mở cống 147

6.4.3 Kiểm tra chảy trong cống 150

6.5 Tính toán tiêu năng 158

6.6 Cấu tạo chi tiết cống 158

6.6.1 Cửa vào cửa ra 158

6.6.2 Thân cống 159

6.6.3 Tháp van 161

CHƯƠNG 7 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỐNG NGẦM 163

7.1 Mục đích, trường hợp tính toán và yêu cầu thiết kế 163

7.1.1 Mục đích tính toán 163

7.1.2 Trường hợp tính toán 163

7.1.3 Yêu cầu thiết kế 163

7.2 Tài liệu tính toán 164

7.2.1 Tài liệu về cống ngầm 164

7.2.2 Tài liệu đất đắp 164

7.3 Tính thấm tại mặt cắt tuyến cống 165

7.3.1 Mục đích 165

7.3.2 Nội dung tính thấm 165

7.4 Xác định các lực tác dụng lên cống 166

7.4.1 Áp lực đất 167

7.4.2 Áp lực nước 168

7.4.3 Trọng lượng bản thân 168

7.4.4 Phản lực nền 169

7.4.5 Sơ đồ lực cuối cùng 169

7.5 Xác định nội lực trong mặt cắt ngang cống 170

7.5.1 Mục đích tính toán 170

7.5.2 Phương pháp tính toán 170

7.5.3 Sơ đồ tính toán 171

7.6 Tính toán cốt thép 175

7.6.1 Số liệu tính toán 175

7.6.2 Trường hợp tính toán 176

7.7 Tính toán cốt thép ngang (cốt đai, cốt xiên) 186

7.7.1 Điều kiện tính toán 186

7.7.2 Tính toán cốt thép ngang cho đáy cống 187

7.7.3 Chọn và bố trí cốt thép 188

7.8 Tính toán và kiểm tra nứt 189

7.8.1 Mặt cắt tính toán 189

7.8.2 Nội dung tính toán 190

7.8.3 Tính toán và kiểm tra nứt 190

PHỤ LỤC I 193

PHỤ LỤC II 207

PHỤ LỤC III 214

PHỤ LỤC IV 224

DANH MỤC HÌNH Ả

Hình 2.1: Xác định mực nước chết 31

Hình 3.1: Đường quá trình lũ đến và quá trình xả 38

Hình 3.2: Sơ đồ xác định chiều cao đỉnh đập 45

Hình 3.3: Sơ đồ tính toán mặt cắt cơ bản tràn 52

Hình 3.4: Xây dựng mặt cắt cơ bản của tràn 55

Hình 3.5: Sơ đồ đoạn dốc nước 58

Hình 4.1: Cấu tạo chi tiết đỉnh đập 79

Hình 4.2: Cơ đập và rảnh thoát nước 80

Hình 4.3: Chi tiết bảo vệ mái thượng lưu 81

Hình 4.4: Trồng cỏ bảo vệ mái hạ lưu 82

Hình 4.5: Thiết bị thoát nước kiểu lăng trụ 84

Hình 4.6: Thiết bị thoát nước hạ lưu kiểu áp mái và rãnh thoát nước 85

Hình 4.7: Sơ đồ tính thấm cho m/c lòng sông trường hợp MNLTK 89

Hình 4.8: Mặt cắt tính toán lòng sông ứng với MNDBT 92

Hình 4.9: Mặt cắt tính toán lòng sông ứng với MNLTK 92

Hình 4.10: Mặt cắt tính toán lòng sông ứng với MNLKT 93

Hình 4.11: Mặt cắt tính toán sườn đồi trái ứng với MNDBT 93

Hình 4.12: Mặt cắt tính toán sườn đồi phải ứng với MNDBT 94

Hình 4.13: Sơ đồ tính tổng lưu lượng thấm qua đập 95

Hình 4.14: Sơ đồ tính ổn định trượt mái đập đất 99

Hình 4.15: Các lực tác dụng lên một dải đất 99

Hình 4.16: Tính ổn định mặt cắt lòng sông khi thượng lưu là MNDBT 103

Hình 4.17: Tính ổn định mặt cắt lòng sông khi thượng lưu là MNLTK 103

Hình 4.18: Tính ổn định mặt cắt lòng sông khi thượng lưu là MNLKT 104

Hình 5.1: Các bộ phận của tràn 105

Hình 5.2: Sơ đồ tính thủy lực tràn 110

Hình 5.3: Sơ đồ tính toán 111

Hình 5.4: Sơ đồ tính toán kích thước bể tiêu năng 118

Hình 5.5: Sơ đồ tính toán tường cánh thượng lưu 123

Hình 5.6: Sơ đồ tính toán ổn định tường cánh thượng lưu 128

Hình 6.1: Bố trí vị trí tháp van trong đập đất 136

Hình 6.2: Sơ đồ tính toán tổn thất của cống ngầm 140

Hình 6.3: Biểu đồ quan hệ bc ~ Zi 145

Hình 6.4: Sơ đồ tính toán thủy lực khi mực nước cao ở thượng lưu 147

Hình 6.5: Sơ đồ xác định vị trí nước nhảy trong cống 154

Hình 6.6: Mặt cắt ngang ống cống 159

Hình 6.7: Sơ đồ khớp nối đứng của cống hộp bê tông 160

Hình 6.8: Sơ đồ khớp nối ngang của cống hộp bê tông 160

Hình 7.1: Mặt cắt ngang cống 164

Hình 7.2: Sơ đồ tính toán thấm qua đập 165

Hình 7.3: Sơ đồ lực tác dụng lên cống 167

Hình 7.4: Sơ đồ lực cuối cùng tác dụng lên cống 170

Hình 7.5: Mô hình bài toán phẳng 171

Hình 7.6: Biểu đồ lực cắt và phân bố ứng suất chính kéo 188

Y

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1:Các đặc trưng hồ chứa 23

Bảng 1.2: Nhu cầu dùng nước tính tại đầu mối 25

Bảng 2.1: Bảng thông kê chỉ tiêu thiết kế 28

Bảng 2.2: Cách tính dung tích hiệu dụng của hồ chứa khi chưa kể tổn thất 34

Bảng 2.3: Kết quả tính toán điều tiết hồ chưa kể tổn thất 34

Bảng 3.1: Bảng quá trình lũ ứng với P=0.2%; P=1% 38

Bảng 3.2: Điều tiết lũ theo phương pháp đúng dần 41

Bảng 3.3: Kết quả tính toán điều tiết lũ hồ chứa nước với P=0,2% 42

Bảng 3.4: Kết quả tính toán điều tiết lũ hồ chứa nước với P = 1% 43

Bảng 3.5: Bảng tổng hợp xác định cao trình đỉnh đập 47

Bảng 3.6: Kết quả cao trình đỉnh đập của các phương án tính toán 49

Bảng 3.7: Cấp công trình ứng với các phương án tràn 49

Bảng 3.8: Xác định hệ số mái đập đất 50

Bảng 3.9: Kết quả tính toán mặt cắt cơ bản của ngưỡng tràn 53

Bảng 3.10: Bảng tổng hợp các Bdốc và chiều dài đoạn thu hẹp 58

Bảng 3.11: Kết quả tính toán chiều sâu dòng chảy đầu dốc nước 59

Bảng 3.12: : Kết quả tính toán đường mặt nước đoạn thu hẹp 62

Bảng 3.13: Bảng tổng hợp Q, hk ,H ứng với mỗi phương án Btr 63

Bảng 3.14: Độ dốc phân giới trong đoạn không đổi 63

Bảng 3.15: Độ sâu dòng đều ho trong đoạn không đổi 64

Bảng 3.16: Tổng hợp kết quả đường mặt nước của đoạn không đổi 65

Bảng 3.17: Lưu tốc dòng chảy ở cuối dốc nước 66

Bảng 3.18: Chiều cao tường đoạn co hẹp 67

Bảng 3.19: : Chiều cao tường đoạn không đổi 67

Bảng 3.20: Xác định chiều sâu nước trong kênh 69

Bảng 3.21: Khối lượng đào, đắp đất với Btr = 15 m 71

Bảng 3.22: Khối lượng đào, đắp đất với Btr = 20 m 71

Bảng 3.23: Khối lượng đào, đắp đất với Btr = 25 m 71

Bảng 3.24: Khối lượng tràn xả lũ 72

Bảng 3.25: Tổng hợp khối lượng đập đất và tràn 72

Bảng 3.26: Tổng hợp khối lượng và giá thành các phương án đối với tràn 73

Bảng 3.27: Tổng giá thành sơ bộ 73

Bảng 3.28: Thông số kỹ thuật phương án chọn PA2 (Btr = 20m) 73

Bảng 4.1: Kết quả tính cao trình đỉnh đập ứng với PA Btr=20m 77

Bảng 4.2: Chỉ tiêu cơ lý tính toán thấm 87

Bảng 4.3: Các trường hợp tính toán ổn định của đập đất 96

Bảng 5.1: Tính điều tiết lũ với 2 tần suất thiết kế P=1% và kiểm tra P=0,2% 107

Bảng 5.2: Lưu lượng xả để tính thủy lực 110

Bảng 5.3: Kết quả tính toán hc ứng với các cấp lưu lượng 111

Bảng 5.4: Chiều cao đầu dốc và cuối dốc nước phần thu hẹp 113

Bảng 5.5: Xác định chiều cao tường dốc nước đoạn thu hẹp 113

Bảng 5.6: Kết quả tính độ sâu dòng đều ho 114

Bảng 5.7: Bảng tính độ dốc phân giới 115

Bảng 5.8: Độ sâu nước đầu và cuối dốc nước đoạn không thu hẹp 116

Bảng 5.9: Chiều cao tường đoạn dốc nước không đổi 116

Bảng 5.10: Kiểm tra xói cuối dốc nước 117

Bảng 5.11: Kết quả tính toán độ sâu liên hiệp 118

Bảng 5.12: Kết quả tính toán kích thước bể tiêu năng 120

Bảng 5.13: Độ sâu, vận tốc và dòng đều trong kênh ứng với các cấp lưu lượng 121

Bảng 5.14: Tổng hợp kết quả tính toán các lực 126

Bảng 5.15: Bảng tổng hợp các lực tác dụng lên tường 131

Bảng 6.1: Quan hệ bề rộng cống bc với tổng cột nước tổn thất �Z 144

Bảng 6.2: Kết quả tính toán đường mặt nước sau tháp van 153

Bảng 6.3: Tính toán vị trí nước nhảy trong cống: 156

Bảng 6.4: Kết quả tính toán đường nước hạ BI 157

Bảng 7.1: Đường bão hoà trong hệ trục x0y xác định như sau 166

Bảng 7.2: Các ngoại lực tác dụng lên cống 169

Bảng 7.3: Tổng hợp kết quả nội lực tính toán 174

Bảng 7.4: Bảng tính cốt xiên 189

PHẦN I: TÀI LIỆU CƠ BẢN

Tiếp nước tưới cho trên 200ha đất trồng lúa của khu tưới đập Đăk Mi hiện có phía hạlưu đập chính hồ Đăk Mi.

- Góp phần cắt giảm lũ cho vùng hạ lưu suối Đăk Mi làm giảm thiệt hại về tài sản vàcon người cho các vùng này

- Góp phần phát triển kinh tế địa phương và nâng cao đời sống của nhân dân, ổn địnhdân cư, nâng cao đời sống kinh tế, văn hóa của nhân dân vùng dự án

1.2 Điều kiện tự nhiên

1.2.1 Đặc điểm vùng dự kiến xây dựng lòng hồ

Lòng hồ là thung lũng suối Đăk Mi với hai nhánh núi kéo dài từ Bắc xuống Nam tạothành một lòng chảo hẹp và dốc, trong lòng hồ chủ yếu là rừng trồng sản xuất củanhân dân, địa hình rậm rạp, không có đường giao thông , không có công trình xâydựng nào

Tuyến đầu mối đập – tràn – cống nằm cắt ngang thung lũng nối hai vai núi, theohướng Đông Đông Bắc – Tây Tây Nam có chiều dài khoảng 700m Cao độ đỉnh núihai vai từ +65.00 ~ +130.00 m Phần thung lũng khá bằng phẳng với cao độ từ +19.00

~ +22.00; suối Đăk Mi hẹp, dốc với bề rộng chừng 5 – 10 m Trên toàn tuyến chủ yếu

là rừng bạch đàn của nhân dân Nhìn chung địa hình rất thuận lợi cho việc xây dụng hồchứa nước và bố trí các công trình đầu mối

1.2.2 Đặc điểm khu tưới Đăk Mi

Khu tưới hồ chứa nước Đăk Mi là dải đất hẹp dọc theo bờ Nam suối Đăk Mi, thuộc 2

xã Quý Quân và Sóc Hà Địa hình khu tưới có dạng sườn đồi thoải và bãi bồi ven sông, dốc dần từ Bắc xuống Nam, bị chia cắt bởi những lạch suối nhỏ từ sườn núi chảyxuống Hiện tại khu tưới được trồng lúa ở những chân ruộng thấp ven suối có nướcthường xuyên, những khu đất cao hơn được trồng màu (mía, mì, bắp, đậu phụng,…)

1.2.3 Địa chất lòng hồ

Công tác khảo sát đánh giá điều kiện trữ nước của hồ, khả năng mất nước quanh lòng

hồ, thấm mất nước qua hai vai vùng lân cận với việc đo vẽ bản đồ địa chất công trình,

đo địa vật lý, các thí nghiệp trong phòng và ngoài thực địa Kết quả cho thấy hồ hoàntoàn có khả năng chứa nước và các điều kiện về thấm qua vai đập không xảy ra, hiệntượng thấm qua nền chủ yếu ở các tầng trầm tích và sườn tích, các lớp tàn tích và đágốc là tầng cách nước.

Đá được gắn kết cứng chắc, không bị chia cắt bởi các đứt gãy kiến tạo Trong đá pháttriển nhiều khe nứt, chủ yếu là khe nứt cắt, với mô đun khe nứt khác nhau, trung bình10-15 khe nứt/1m, nhưng chủ yếu là khe nứt kín, hoặc là được lấp nhét bằng các vậtliệu sét và ô xít sắt, không có khả năng dẫn nước

Trong khu vực lòng hồ, hiện tượng trượt bề mặt và sạt lở, đá lăn kém phát triển do địahình sườn núi có độ dốc không lớn từ 150-200, bề dày lớp đá phong hóa, tầng phủmỏng

Các kế quả này tiếp tục được sử dụng để khẳng định điều kiện khả thi khi xây dụng hồchứa

1.2.4 Địa chất tuyến công trình

1.2.4.1 Tuyến đập, cống lấy nước

Kế quả khảo sát hiện trường, kết hợp kết quả thí nghiệm mẫu nguyên dạng đã chophép chia các lớp địa tầng từ trên xuống dưới và từ trẻ đến già với các lớp sau:

- Lớp 1: Lớp sét pha cát hạt mịn, màu nâu vàng, xám đen, xám nâu, phần trên mặt là

tầng canh tác chứa nhiều rễ cây, xác thực vật và chất hữu cơ, thời điểm khảo sát đất ẩmvừa, trạng thái dẻo mềm, kết cấu kém chặt, khả năng chịu lực trung bình, tính thấmnước lớn K = 7,22x10-4cm/s Lớp này phân bố trên toàn bộ vùng thung lũng (trừ lòngsuối) nơi có độ dốc nhỏ với bề dày từ 1,2  2,0 m Nguồn gốc thành tạo bồi tích trẻaQ

- Lớp 1a: Sét pha lẫn sạn sỏi, đôi chỗ lẫn đá lăn, đá cục, màu xám vàng, xám trắng,

xám xanh, xám đen, thời điểm khảo sát đất ẩm vừa, trạng thái dẻo cứng, kết cấu chặtvừa, khả năng chịu lực trung bình, tính thấm mất nước nhỏ, ở trạng thái tự nhiên K =1,86x10-4cm/s, trạng thái chế bị K = 2,59x10-5cm/s Lớp này nằm dưới lớp 1, phân bốtrên toàn bộ vùng thung lũng trừ lòng suối, bề dày 1,5  5,0 m Nguồn gốc thành tạobồi tích aQ

- Lớp 2: Hỗn hợp cát lẫn cuội sỏi lòng suối, đá lăn tròn cạnh, đá tảng, màu xám trắng,

xám vàng, đất khô, xốp, rời rạc, hệ số thấm rất lớn K = 2,22x10-3cm/s Lớp này phân

bố dọc theo lòng suối với bề rộng khoảng 70m, bề dày 4,0  7,0m Nguồn gốc thànhtạo lũ tích pQ

- Lớp 3: Cát pha lẫn sỏi cuội, đôi chỗ là cát kết, cuội kết, màu xám vàng, xám trắng,

loang lổ đỏ, đốm đen, thời điểm khảo sát đất khố, trạng thái rời rạc, xốp, khả năng chịulực trung bình, tính thấm mất nước lớn K = 2,22x10-3cm/s Lớp này phân bố hầu khắpkhu vực thung lũng cả dưới đáy suối, nằm dưới lớp 1, 1a, 2, bề dày từ 2,0  5,0 m,diện lộ ra tại các vách lở bờ suối Nhiên có chiều dày từ 4,0  6,0 m cách mặt đất 1,0 -2,0 m Nguồn gốc bồi tích, lũ tích pQ

- Lớp 4: Sét pha lẫn sạn sỏi, đá lăn, đá tảng, màu vàng, vàng đỏ, thời điểm khảo sát

đất ẩm, trạng thái dẻo cứng, kết cấu chặt vừa, khả năng chịu lực tốt, hệ số thấm nhỏ K

= 3,47x10-5cm/s Lớp này phân bố trên mặt ở sườn dốc hai vai đập, phía vai trái có bềdày 1,0  1,8 m, phía vai phải có bề dày 2,0  8,0 m Nguồn gốc sườn tích dQ.

- Lớp 4a: Lớp sét pha chứa dăm sạn, màu vàng, nâu đỏ, vàng đỏ đốm đen, đất ẩm,

trạng thái dẻo, kết cấu chặt vừa - chặt, hệ số thấm nhỏ K = 4,0x10-4cm/s, khả năng chịulực tốt Lớp này phân bố trên sườn dốc dưới lớp 4 và phủ trực tiếp lên đá gốc, bề dàyphía vai trái 1,4  2,0 m, phía vai phải 2,0  10,8 m Nguồn gốc thành tạo phong hóa

từ đá gốc eQ

- Lớp 5: Đá granite phong hoá mạnh, một số nơi thành dạng bột sét, nõn khoan nứt nẻ

vỡ vụn thành dăm sạn, màu xanh, xám xanh, trạng thái cứng - rất cứng, chịu lực tốt.Khả năng thấm mất nước khá lớn chủ yếu qua khe nứt, kết quả ép nước q = 1,24l/ph.m.m

- Lớp 6: Đá granite biotit hạt trung đến mịn, liền khối, màu xanh, xám trắng Trạng

thái rất cứng Trong quá trình khoan nõn >30cm Khả năng chống thấm rất tốt, có hệ

số ép nước nhỏ q = 0,019 l/ph.m.m

1.2.4.2 Tuyến tràn

Kết quả khảo sát cho thấy địa tầng vùng tuyến tràn gồm có các lớp sau:

- Lớp 1: Phân bố dưới chân dốc nước và vị trí tiêu năng với bề dày từ 1,0  1,8 m

- Lớp 2: Phân bố dọc theo lòng suối tại vị trí tiêu năng và trên tuyến kênh xả sau tràn,

bề dày 4,0  7,0m

- Lớp 3: Phân bố trên toàn tuyến công trình, bề dày từ 1,5  4,5 m

- Lớp 4: Phân bố trên mặt ở sườn dốc, bề dày 0,8  2,5 m

- Lớp 4a: Phân bố trên sườn dốc dưới lớp 4 và phủ trực tiếp lên đá gốc, bề dày phía

vai trái 1,4  2,0 m, phía vai phải 2,0  10,8 m

- Lớp 5: Đá phong hóa nứt nẻ

- Lớp 6: Đá granit biotit hạt trung đến mịn cứng chắn, liền khối.

* Đánh giá điều kiện địa chất công trình.

Nhìn chung, địa tầng khu vực đầu mối tuyến đập, tràn, cống có thể chia thành hai cấutạo chính

+ Cấu tạo bồi tích: Gồm các lớp cát, cát pha, sét pha, cuội sỏi lòng suối, cuội kết, cátkết Đặc điểm chung của lớp này là hình thành từ quá trình vận chuyển lắng đọng vậtliệu có nguồn gốc từ đá phong hóa Các lớp này bao phủ toàn bộ bề mặt thung lũng nơi

có độ dốc nhỏ, chiều dày từ 6,0  8,0 m, cá biệt có nơi > 8,0m như tại hố khoan Đ1/4 tim đập Cần chú ý lớp 3 là lớp cuội kết, cát kết lẫn đá lăn, là lớp có độ rỗng lớn,

KM-hệ số thấm cao phải xử lý nếu nằm dưới móng đập

+ Cấu tạo tàn tích: Là sản phẩm phong hóa trực tiếp từ đá gốc granite hạt trung đếnmịn, thành phần chủ yếu là sét lẫn dăm sạn, phân bố trên sườn dốc hai vai đập Các chỉtiêu cơ lý khá tốt và hệ số thấm nhỏ có thể làm nền cho công trình

+ Cấu tạo đá gốc: Gồm các loại đá trầm tích bị biến chất do tiếp xúc với cấu tạo đámắc ma, chủ yếu là đá granite biotit hạ trung đến mịn, phía trên bị phong hóa mạnh,nứt nẻ, vỡ vụn, một số nơi thành dạng sét, sét bột, càng xuống dưới mức độ phong hóagiảm dần, đá rất cứng chắc

Các chỉ tiêu cơ lý của lớp đất nền như sau:

Đã khảo sát quy hoạch 3 bãi vật liệu đất đắp, bao gồm:

- Bãi vật liệu số 3: nằm trên đỉnh và sườn đồi của dãy núi phía vai phải đập Phạm vi

khai thác là phần nằm cao hơn đỉnh đập với diện tích 7,2 ha Đất thuộc loại sườn tích

và tàn tích phong hóa (lớp 4 và 4a) hệ số thấm 4,26x10-5 cm/s

- Bãi vật liệu số 4A và 4C: nằm ở khu hạ lưu đập, kéo dài từ sau cống đến giáp suối

Nhiên Hầu hết diện tích hiện tại là đất trồng lúa, ở phía Bắc giáp suối Nhiên là mộtvài chân ruộng cao trồng mía và sắn Việc phân ra bãi 4A và 4C căn cứ theo tính chấtcủa đất, trong đó bãi 4C có hàm lượng sét cao hơn ưu tiên sử dụng cho công trình, bãi4A là dự phòng Đất ở hai bãi này thuộc loại bồi tích chứa hàm lượng sét khá cao 20%

- 25%, tính chất chống thấm tốt sử dụng để đắp chân khay và khối chống thấm trongthân đập

Các chỉ tiêu cơ lý bãi vật liệu xem thêm trong báo cáo kết quả khảo sát địa chấtcông trình

Tổng hợp trữ lượng quy hoạch các bãi vật liệu đất đắp:

tích (ha)

Chiều sâu bóc bỏ (m)

Chiều sâu khai thác (m)

Khối lượng bóc bỏ (m 3 )

Khối lượng khai thác (m 3 )

Ghi chú

1.2.6 Khí tượng thủy văn

1.2.6.1 Tài liệu thủy văn đã có

Trong giai đoạn TKCS đã tính toán các đặc trưng thuỷ văn, thuỷ lực cho công

trình với các tần suất thiết kế Khối lượng tính toán và chất lượng tài liệu đạt yêu cầu

sử dụng cho giai đoạn TKCS và TKBVTC

34, 9

36, 8

40, 7

39, 9

39, 6

8

36, 6

33, 7

32, 9 40,7

T min ( o c) 16,

6

16, 9

15, 8

21, 3

23, 0

22, 5

23, 1

6

19, 3

19, 0

15, 5 15,5

Số giờ nắng trung bình hàng năm 2464 giờ, sự phân phối trong năm theo bảng sau:

d

e Gió:

Tốc độ gió trung bình lớn nhất tháng và năm theo bảng sau:

Đông ( E )

Đông nam ( ES )

Nam ( S )

Tây Nam ( WS )

Tây ( W )

Tây Bắc ( WN )

Khả năng xuất hiện tốc độ gió mạnh nhất theo tần suất thiết kế:

Khả năng bốc hơi trung bình tháng và năm theo bảng sau:

g Mưa:

*Lượng mưa trung bình nhiều năm:

Lưu vực hồ Đăk Mi có diện tích lưu vực nhỏ, nên lượng mưa trung bình nhiều năm tạilưu vực lấy theo lượng mưa điểm tại trạm Vân Canh Trong 30 năm có tài liệu (1976 2009), lượng mưa đã quan trắc đuợc:

- Lớn nhất là: 3.496 mm (1996)

- Nhỏ nhất là: 896 mm (1982)

- Lượng mưa trung bình nhiều năm là: 2.110 mm

Đặc trưng mưa năm lưu vực hồ Đăk Mi theo bảng sau:

* Lượng mưa sinh lũ trên lưu vực:

Căn cứ tài liệu quan trắc từ năm 1976  2009 chúng tôi tính toán lượng mưa thiết kế 1ngày lớn nhất

Đặc trưng mưa lũ hồ Đăk Mi theo bảng sau:

* Lượng mưa khu tưới:

Tính toán lượng mưa khu tưới, chúng tôi dùng chuổi quan trắc số liệu trạm Vân Canhnằm trên khu tưới

Bảng phân phối lượng mưa thiết kế trong năm:

28,

226, 2

136,

98, 0

345, 8

391,

226, 6

1.62 6

161, 7

183, 7

106,

234, 6

312, 7

289,

1.42 9

1.2.6.3 Các đặc trưng thủy văn

Kết quả tính dòng chảy năm theo tần suất thiết kế thể hiện trong bảng sau:

Bảng phân phối dòng chảy các tháng trong năm:

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

e Tính lưu lượng lớn nhất các tháng mùa cạn:

Kết quả tính lưu lượng và tổng lượng lớn nhất các tháng mùa cạn:

Dòng chảy kiệt theo tần suất thiết kế lưu vực hồ chứa nước Đăk Mi:

1.2.6.4 Các đặc trưng hồ chứa

1.3 Tình hình dân sinh - kinh tế và nhu cầu dùng nước

1.3.1 Phân khu hành chính trong vùng dự án:

Sóc Hà là xã nằm về phía Đông Nam của huyện miền núi Hà Quảng, có tổngdiện tích tự nhiên là 9.986,90 ha, trong đó diện tích đất tự nhiên của vùng hưởnglợi là 1.478,10 ha (gồm cả vùng lòng hồ và khu tưới)

Vùng hưởng lợi nằm trong địa giới hành chính của xã Sóc Hà, có diện tích1.478,10 ha, trong đó có 356,62 ha đất sản xuất nông nghiệp

1.3.2 Dân số, lao động và đời sống:

Riêng lao động nông nghiệp: 3.320 người - Chiếm 79% lao động chính trong xã

Mật độ dân số bình quân 85 người/km2

1.3.2.2 Thu nhập và đời sống:

Nhân dân trong xã Sóc Hà chủ yếu sống bằng nghề nông nghiệp Do chế độ thời tiếtkhắc nghiệt, sản xuất phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên, năng suất cây trồng vật nuôibấp bênh, vì vậy đời sống nhân dân trong xã còn rất khó khăn Vùng dự án có 166/503

hộ hộ nghèo, chiếm tỷ lệ 33%

Thu nhập của người dân chủ yếu từ nông nghiệp Công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp

và các ngành nghề hầu như không phát triển Diện tích đất sản xuất nông nghiệp củavùng dự án hiện nay là 356,62 ha, trong đó diện tích được tưới bằng công trình thuỷlợi rất hạn chế chỉ khoảng 90 ha Quá trình chuyển dịch cơ cấu cây trồng rất khó khăn,

do sản xuất phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên, cơ sở hạ tầng kỹ thuật còn yếu kém,trong đó đặc biệt là thuỷ lợi

1.3.3 Tình hình sản xuất nông nghiệp:

1.3.3.2 Tập quán canh tác và thời vụ cây trồng:

Khu tưới trong vùng dự án có diện tích không lớn, điều kiện khí hậu khắc nghiệt Mùamưa ngắn, chủ yếu tập trung vào tháng 10 và 11, mùa khô kéo dài 8 tháng (từ tháng 1đến tháng 8), lượng mưa trong thời kỳ này chiếm khoảng 20% lượng mưa năm Đây làthời kỳ khô hạn gây gắt, ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp Ngoài ra, dođặc điểm khí hậu ở trong vùng : Số giờ nắng trong năm không cao lại tập trung vàocác tháng mùa khô, mùa mưa có nước cho sản xuất nông nghiệp nhưng số giờ nắngbình quân trong ngày thấp Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất cây trồng trongvùng dự án

Thời vụ cây trồng theo tập quán nhân dân trong vùng đã điều tra được như sau:

1.3.3.3 Đánh giá chung về tình hình sản xuất nông nghiệp hiện tại vùng dự án:

Từ tình hình dân sinh kinh tế như đã trình bày, vùng dự án còn gặp nhiều khó khăntrong đời sống và sản xuất nông nghiệp chủ yếu là do chưa chủ động về nước tưới.Năng suất và sản lượng nông nghiệp rất thấp so với tiềm năng đất đai Sản suất nôngnghiệp và nước sinh hoạt vùng dự án hiện nay dựa hoàn toàn vào nguồn nước thiên

nhiên, cơ cấu cây trồng đơn điệu, không kinh tế Cuộc sống nhân dân còn nhiều khókhăn.

Vì vậy việc nghiên cứu xây dựng hồ chứa nước Đăk Mi là vô cùng cần thiết, đáp ứngđược yêu cầu và nguyện vọng khẩn thiết của nhân dân địa phương về nguồn nước tưới

và sinh hoạt Mở ra cho nền nông nghiệp vùng dự án một bước phát triển mới, gópphần thúc đẩy các ngành kinh tế khác cùng phát triển, tiến tới xoá bỏ tình trạng nghèonàn lạc hậu của nhân dân vùng dự án

1.3.4 Nhu cầu dùng nước

Qua kết quả tính toán thủy nông thì nguồn nước tưới tự chảy cho 980ha diện tích đấtcanh tác địa bàn xã Sóc Hà huyện Hà Quảng tỉnh Cao Bằng như sau:

Bảng 1.2: Nhu cầu dùng nước tính tại đầu mối

Wq(106m3) 0.28016 0.29234 0.32097 0.37691 0.30059 0.30379

PHẦN II THIẾT KẾ CƠ SỞ

CHƯƠNG 2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CÔNG TRÌNH

2.1 Giải pháp công trình và thành phần công trình

Căn cứ hiện trạng, mục tiêu, nhiệm vụ và tài liệu địa hình, địa chất đã có đưa ra giảipháp thiết kế hồ chứa nước Đăk Mi như sau:

Xây dựng một tuyến đập đất mới cách vị trí tuyến đập cũ đã hỏng 150 m về phía hạlưu Hướng tuyến Tây Nam - Đông Bắc, vai phải gối vào sườn núi phía giáp suối cócao độ đỉnh núi 52.90 m; vai trái gối vào sườn núi có cao độ đỉnh núi 105.00 m;

Các hạng mục khác thuộc cụm đầu mối được bố trí liên hoàn trên tuyến đập gồm:

- Tràn xả lũ được bố trí bên vai phải đập trên sườn núi, hình thức tràn chảy tự do

2.1.1.1 Công trình đầu mối:

- Đập dâng nước tạo hồ bằng vật liệu đất đắp tại chỗ

- Cống lấy nước trong thân đập

- Tràn xả lũ

2.1.1.2 Công trình trong khu hưởng lợi:

- Hệ thống dẫn nước vào khu tưới bao gồm kênh chính và các kênh cấp 1, cấp 2 cùngvới các công trình trên kênh

- Đường quản lý dọc kênh chính

2.1.1.3 Các công trình khác:

- Nhà quản lý công trình

- Đường thi công

2.2 Loại, cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế:

2.2.1 Loại, cấp công trình:

Loại công trình: Công trình thuỷ lợi

- Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 04-05: 2012/BNNPTNT - Các quy địnhchủ yếu về thiết kế công trình Thủy lợi, cấp công trình được xác định như sau:

- Theo dung tích hồ chứa: có dung tích <3 triệu m3, thuộc công trình cấp IV;

- Theo diện tích tưới: nhiệm vụ của hồ tưới cho 200 ha, hồ thuộc công trình cấp IV;

- Theo chiều cao đập: đập cao >15m, trên nền B, công trình thuộc cấp II

Tổng hợp lại cấp của công trình như sau:

- Cụm công trình đầu mối (đập đất, tràn, cống) thuộc công trình cấp II

2.2.2 Các chỉ tiêu thiết kế:

Theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 04-05: 2012/BNNPTNT chọn các chỉ tiêuthiết kế của công trình theo bảng sau:

Bảng 2.3: Bảng thông kê chỉ tiêu thiết kế

Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để tính toán ổn định, kết

Tần suất gió tính toán lớn nhất khi gió gây ra sóng trong hồ chứa

(Tra bảng 2 và 3 TCVN 8216- 2009)

2.3 Xác định vị trí tuyến công trình đầu mối:

2.3.1 Tuyến đập.

- Tuyến đập có hướng Tây Nam - Đông Bắc, vai phải gối vào sườn núi phía giáp suối

có cao độ đỉnh núi 52.90 m; vai trái gối vào sườn núi có cao độ đỉnh núi 105.00 m;

- Các hạng mục khác thuộc cụm đầu mối được bố trí liên hoàn trên tuyến đập gồm:

+ Tràn xả lũ được bố trí bên vai phải đập trên sườn núi, hình thức tràn máng ngang nốitiếp dốc nước, bể tiêu năng

+ Cống lấy nước dạng cống tròn chảy có áp van đóng mở hạ lưu được bố trí trong thânđập phía vai trái tại cọc TC1

+ Nhà quản lý bố trí trên đồi phía vai phải chếch về phía hạ lưu đập

Đảm bảo điều kiện tưới tự chảy MNC > Zkc

+ Zkc: cao trình mực nước khống chế đầu kênh tưới Zkc =+22,50m

Đối với giao thông thủy: Ở thượng lưu MNC phải đảm bảo cho tàu bè đi lại bìnhthường.

MNC phải đảm bảo dung tích cho chăn nuôi cá và các loại thủy sản khác

Đảm bảo yêu cầu thẩm mỹ tối thiểu để phục vụ cho du lịch và môi trường sinh tháivùng hồ

2.4.2 Tính toán chọn MNC.

- MNC của hồ chứa được xác định theo 2 yêu cầu chính: Tuổi thọ công trình và yêucầu tưới tự chảy

- Theo tài liệu tính toán thủy văn, lượng bùn cát bồi lấp hàng năm như sau

+ Tuyến đập: Tổng lượng dòng chảy rắn trong năm theo bảng 1-22 : WT = 666 m3

- Thời gian tính toán bồi lắng công trình T = 75 năm

- Mực nước đầu kênh tưới chính đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy tối thiểu: 22,50m

- Kết quả tính toán xác định MNC:

- Mực nước chết được xác định bởi 2 yếu tố:

+ Đảm bảo chứa hết lượng bùn cát bồi lắng hằng năm

* Dung tích bùn cát bồi lắng theo tuổi thọ công trình:

+ h: Cột nước trước cống đảm bảo cho cống làm việc an toàn và hiệu quả

Theo kinh nghiệm thông thường lấy h =1,0 m

Ta tính được cao trình mực nước chết

MNC1 = Zbc + a + h = 21,77 + 0,5 + 1,0= 23,27 (m)

Từ Zc = 23,27 (m) tra đường đặc tính lòng hồ, xác định được dung tích chết:

Vc = 172.103 (m3) = 0,172.106 (m3)

Hình 2.1: Xác định mực nước chết

- Theo điều kiện tưới tự chảy:

MNC phải đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy, tức là cao trình MNC phải lớn hơn cao trìnhtưới để đảm bảo nguồn nước và chất lượng nước luôn đáp ứng cho nhu cầu dung nước.MNC2 ≥ Zkc + Δz

2.4.3 Tính toán điều tiết hồ

2.4.3.1 Mục đích tính toán:

Mục đích của việc tính điều tiết hồ là tìm ra mối quan hệ giữa quá trình lưu lượng chảyđến, quá trình lưu lượng chảy ra khỏi hồ và sự thay đổi mực nước hoặc dung tích khonước theo thời gian, từ đó tính được mực nước chết, mực nước dâng bình thường,dung tích chết, dung tích hiệu dụng và dung tích hồ

2.4.3.2 Các đại lượng và tài liệu cần thiết khi tính toán:

Dung tích hiệu dụng ( Vh ): là phần dung tích nằm phía trên dung tích chết Vc, làmnhiệm vụ điều tiết cấp nước cho các đối tượng dùng nước Còn gọi là dung tích hữuích

Mực nước dâng bình thường (ZMNDBT) là giới hạn trên của dung tích hiệu dụng

Mực nước dâng bình thường và dung tích bình thường bao gồm dung tích chết và dungtích hiệu dụng ( VMNDBT = Vc + Vh ) có quan hệ với nhau qua đường đặc trưng địa hình

hồ chứa Z~V

Các tài liệu cần thiết: tài liệu thủy văn về phân phối dòng chảy năm thiết kế, nhu cầudùng nước trong năm, tài liệu về quan hệ địa hình lòng hồ Z~F~V, dung tích chết, mựcnước chết, tài liệu địa chất, tài liệu về dân sinh kinh tế

2.4.4 Nguyên tắc xác định

Căn cứ vào đường quá trình nước đến thiết kế

Căn cứ vào đường quá trình nước dùng thiết kế

Căn cứ vào điều kiện địa hình địa chất của vùng hồ chứa

Tính toán điều tiết cấp nước xác định các đặc trưng hồ chứa

Lựa chọn các đặc trưng thiết kế của hồ chứa theo các điều kiện kinh tế và kỹ thuật

Vậy đối với hồ chứa Đăk Mi ta tiến hành điều tiết năm

Bước 1: Sắp xếp lưu lượng nước đến và lưu lượng nước dùng hàng tháng theo trình tựnăm thủy văn ( từ đầu tháng IX mùa lũ tới cuối tháng VIII mùa kiệt).

Bước 2: Tính lượng nước đến hàng tháng: Wđ = Qđ Δt

Bước 3: Tính toán cân bằng nước : Wđ – Wy/c = ± ΔV

: Diện tích mặt thoáng của hồ bình quân trong tháng

Bước 5: Tính tổng lượng nước đi trong tháng: Wđi = Wy/c + Wtt

Bước 6: Tính cân bằng nước có kể tổn thất: Wđến – Wđi = ± ΔV

∑ΔV- = Vh : dung tích hiệu dụng của hồ chứa đã kể đến tổn thất

Bước 7: Xác định MNDBT hay ZMNDBT tra quan hệ ( Z – V) có Vh → VMNDBT = Vh + Vc

Giải thích các đại lượng trong bảng:

Có nhiều phương pháp để tính toán điều tiết hồ, tuy nhiên mục đích của việc tính toánđều nhằm mục đích xác định được dung tích hiệu dụng của hồ, từ đó xác định đượcMNDBT của hồ chứa.Ở đây ta tiến hành tính toán điều tiết hồ theo phương pháp lậpbảng

2.4.5.1 Xác định dung tích hiệu dụng của hồ chứa chưa kể tổn thất hồ chứa.

Cách tính toán thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2.4: Cách tính dung tích hiệu dụng của hồ chứa khi chưa kể tổn thất

Tổnglượng

Tổnglượng

Lưu lượng nướcthừa hoặc thiếu

Lượngnước

Lượngnước xả(ngày

Cột 2: Số ngày trong tháng của năm thủy văn

Cột 3: Phân phối lưu lượng nước đến của năm thiết kế tương ứng với tần suất thiết kế85%

Cột 4: Tổng lượng nước đến hàng tháng WQ = Q.Δt

Cột 5: Tổng lượng nước dùng hàng tháng Wq = q Δt

Cột 6: Lượng nước thừa hàng tháng ΔV+ = WQ – Wq

Cột 7: Lượng nước thiếu hàng tháng ΔV- = Wq – WQ

Cột 8: Lượng nước lũy tích trong hồ hàng tháng phải nhỏ hơn Vh Nếu lượng nước lũytích lớn hơn Vh thì phải tiến hành xả thừa Trong thời kỳ cấp nước, phần dung tích hiệudụng được cấp cho thời kỳ thiếu nước sao cho cuối thời kỳ thiếu nước phần dung tíchtrên MNC bằng 0

Bảng 2.5: Kết quả tính toán điều tiết hồ chưa kể tổn thất

Tháng ngàySố

Lưu lượng

Tổng lượng

Tổng lượng

Lưu lượng nước thừa hoặc thiếu (10 6 m 3 )

Lượng nước tích

Theo kết quả tính toán trong bảng, dung tích hiệu dụng:

Trong đó: Wbốc hơi là lượng tổn thất bốc hơi

Ftb : là diện tích mặt thoáng trung bình trong thời đoạn tính toán Δt

Ftb : được tính thông qua quan hệ V-F-Z

b Tổn thất do thấm.

Tổn thất là lượng nước thấm qua nền và qua thân công trình đập ngăn và qua vai đậpxuống hạ du Tổn thất do thấm phụ thuộc vào loại đất đắp đập, địa chất lòng hồ vàlượng nước trữ trong kho nước

Lượng tổn thất này được xác định gần đúng bằng cách căn cứ vào dung tích hồ bìnhquân trong thời kỳ tính toán

Wthấm = K(%) Vtb

Trong đó: Wthấm - là lượng tổn thất thấm ( 106 m3)

Vtb- là dung tích trung bình của hồ chứa trong thời đoạn tính toán

K (%)- Hệ số tổn thất thấm lấy bằng 1%

Bảng tính toán điều tiết hồ có kể đến tổn thất lần 1 xem ở bảng I-1 PHỤ LỤC I

Theo kết quả tính toán trong bảng, dung tích hiệu dụng: Vh = V- = 2,121.106 m3

Trong đó:

Cột 1: Các tháng sắp xếp theo năm thủy văn

Cột 2: Quá trình dung tích nước trong hồ bằng cột 8 của lần tính chưa kể đến tổn thấtcộng thêm dung tích chết

Cột 3: Dung tích bình quân hồ trong thời đoạn Δt

Cột 4: Diện tích mặt nước bình quân của hồ trong tính toán có quan hệ với cột 3 theoquan hệ phụ trợ V-F-Z

Cột 5: Phân phối tổn thất bốc hơi phụ thêm sắp xếp theo năm thủy văn.

Cột 6: Lượng nước tổn thất bốc hơi phụ thêm (6)=(4)x(5)

Cột 7: Lượng nước tổn thất do thấm (7) = K(%)x(3) Sơ bộ lấy K= 1%

Cột 8: Tổng lượng nước tổn thất (8)=(6)+(7)

Cột 9: Phân phối lượng nước đến hàng tháng

Cột 10: Phân phối cột nước dùng hàng tháng

Cột 11: Lượng nước thừa hàng tháng (11)=(9)-(10)-(8)

Cột 12: Lượng nước thiếu hàng tháng (12)=(10)+(8)-(9)

Cột 13: Quá trình diễn biến lượng nước trong hồ

Cột 14: Lượng nước xả thừa

Tính sai số giữa hai lần tính dung tích hiệu dụng trường hợp chưa kể tổn thất trường có

Bảng tính toán điều tiết hồ có kể đến tổn thất lần 2 xem ở bảng I-2 PHỤ LỤC I

Ta thấy kết quả sai số cho phép là 0,42%, nhận thấy kết quả tính toán đạt yêu cầu

Khi đó dung tích hiệu dụng của hồ Vh= V- = 2,130.106 m3

Dung tích tổng cộng của hồ chứa tính đến MNDBT kể cả dung tích chết là:

Vbt = Vc + Vh = 0,172 + 2,130 = 2,302 (106m3)

Từ Vbt tra quan hệ Z~V ta xác định được MNDBT = 31,42m

Vậy kết quả tính toán được là:

- Dung tích hiệu dụng: Vh = 2,130.106 (m)

- Cao trình MNDBT là: ZMNDBT = 31,42(m)

- Dung tích kho nước ứng với mực nước dâng bình thường: Vbt = 2,302.106 m3

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ SƠ BỘ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN HỢP LÝ

3.1 Tính toán điều tiết lũ

3.2 Khái niệm và mục đích tính toán:

3.2.1 Khái niệm

Điều tiết lũ là tìm cách phân bố lại dòng chảy lũ đến sao cho phù hợp với yêu cầu thực

tế đặt ra như yêu cầu phòng chống lũ cho hạ lưu Có nhiều biện pháp để điều tiết lũ, ởđây chỉ xét điều tiết lũ bằng các biện pháp công trình

3.3 Tài liệu tính toán:

Quan hệ địa hình lòng hồ

Quá trình dòng chảy lũ đến với tần suất thiết kế P=1% và tần suất kiểm tra P=0,2%

ZMNDBT=31,42 m; VMNDBT =2,302.106 m3 ( từ kết quả điều tiết hồ)

Phương án tràn thiết kế : tràn tự do, ngưỡng thực dụng, không có cửa van điều tiết

Bề rộng tràn của các phương án tính toán :Btr= 15(m) ; 20(m); 25(m)

Phân tích quá trình đường xả lũ.

Trước khi lũ đến thì mực nước trong hồ là mực nước dâng bình thường Do đó khi lũđến làm mực nước hồ tăng lên và tràn hoạt động Do mặt thoáng hồ lớn nên lưu lượng

xả qua tràn tăng chậm hơn lưu lượng lũ (q<Q) Lưu lượng lũ chưa xả kịp được chứavào kho (Q-q), sau mới xả dần Sau khi nước lũ lên đến đỉnh lũ thì lưu lượng lũ đếngiảm xuống nhưng vẫn lớn hơn q xả, còn trị số q xả vẫn tăng Đến một lúc nào đó thì

q= Qđến, tức là đường quá trình lũ đến Q ~ t sẽ cắt đường quá trình xả q ~ t tại mộtđiểm (A), sau đó lưu lượng lũ đến vẫn giảm nhỏ hơn lưu lượng xả Lưu lượng xả lớnnhất tại A và phần giới hạn của hai đường Q ~ t và q ~ t ở bên trái điểm A là phần dungtích lớn nhất của lũ được trữ lại trong kho.

Bảng 3.6: Bảng quá trình lũ ứng với P=0.2%; P=1%

Hình 3.2: Đường quá trình lũ đến và quá trình xả

3.4 Nguyên lí tính toán điều tiết lũ.

Dòng chảy trên sông trong thời kỳ có lũ là dòng chảy không ổn định,nên được diễn toán trên cở sở hệ phương trình:

(h)