Đồ án thi công công trình trên sông chu tại xã xuân mỹ

Đồ án tốt nghiệp thi công công trình

Chương 1 Giới thiệu chung1.1.Vị trí công trình

Địa điểm xây dựng: Xã Xuân Mỹ, huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hoá

Công trình được xây dựng trên sông Chu tại xã Xuân Mỹ có toạ độ địa lý vào khoảng 105017’ kinh độ Đông, 19053’ vĩ độ Bắc và cách thành phố Thanh Hoá khoảng 70 km về phía Đông Nam

1.2.Nhiệm vụ công trình

- Giảm lũ với tần suất 0,6%, bảo đảm mực nước tại Xuân Khánh không vượt quá 13,71m ( lũ lịch sử năm 1962 ) bảo vệ đê kè

- Cấp nước cho công nghiệp và sinh hoạt với lưu lượng 7,715m3/s

- Tạo nguồn nước tưới ổn định cho 86.862 ha đất canh tác( trong đó Nam sông Chu là 54.043 ha và Bắc sông Chu- Nam sông Mã là 32.831 ha )

- Kết hợp phát điện với công suất lắp máy N = (88-97) MW

- Bổ sung nước mùa kiệt cho hạ du để đẩy mặn, cải tạo môi trường sinh thái với lưu lượng Q = 30,42m3/s để độ mặn tại Hàm Rồng không vượt quá S = 1%

1.3.Quy mô, kết cấu các hạng mục công trình

Đây là công trình cấp 1, những thông số chính của các hạng mục công trình

- Mực nước phát điện sau lũ 110 m

- M ực nước dâng bình thường 113,30 m

c) Đập tràn xả lũ :

- Mặt cắt tràn dạng Ôphixêrốp, đóng mở bằng van cung

- Cao độ ngưỡng tràn 97 m

- Chiều dày trụ pin 3 m

- Chiều dày trụ bên 2 m

c) Các công trình phụ :

- Đập phụ Hón Can : Chiều cao 32,5m, chiều dài đập 150 m

- Đập phụ Dốc Cáy : Chiều cao 18m, chiều dài đập 180 m

- Nhà máy thuỷ điện công suất Nlm = 2*48500 kW

- Đường dây truyền tải điện 110Kv dài 70m

- Đường dây phục vụ cho công tác thi công và đường quản lý

1.4.Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình

1.4.1 Điều kiện địa hình

Đặc điểm chung của địa hình lòng hồ là địa hình có dạng hình ống, hai bên bờ

là núi cao, thung lũng hẹp Hai bên bờ hồ là núi cao và thấp dần xuống hạ du Từ Cửa Khao trở lên, núi cao ăn ra mép bờ sông, bờ hồ là những vách dốc của những đỉnh cao như Bù Chò (1563m), Bù Đồn (834m) Từ Cửa Khao trở xuống gần sông

là những đỉnh đồi tròn cao độ khoảng 100-200m, tiếp đó là những dãy núi cao không liên tục như Bù Me (703m)…, địa hình bị phân cách mạnh Trong lòng hồ hầu như không có đảo

Địa hình khu vực đầu mối và vùng lân cận có 2 dạng :

- Địa hình bào mòn núi cao hình thành từ cao độ +50 trở lên:

Bên bờ trái, đoạn 500m đầu là núi cao trên 200m kéo dài về phía đông Tiếp

đó núi thoải dần thành những đồi nhỏ mở rộng theo triền sông Đia hình khu vực này bị các khe suối chia cắt Cao độ đất tự nhiên biến đổi từ 30-50m Bên bờ phải, đoạn 500m đầu là đồi thấp có độ cao từ 200m trở xuống, nối với dãy núi cao ở phía tây Địa hình này bị 2 con suối nhỏ ở phía bắc và nam chia cắt tạo thành 2 yên ngựalớn có cao độ đất tự nhiên từ 180-170m Đoạn tiếp theo sườn đồi kéo dài sát bờ sông Cao độ mặt đất tự nhiên thấp dần từ 150-50m Tiếp đó là vùng đồi bát úp mở rộng về phía Tây đến bờ sông Đạt Hầu hết các đồi núi được bao phủ bởi hệ thống rừng trồng trong đó chủ yếu là cây keo

- Vùng địa hình tích tụ chủ yếu là bãi bồi, thệm bậc 1 và thềm bậc 2

1.4.2 Điều kiện khí hậu, thuỷ văn và đặc trưng dòng chảy

1.4.2.1.Mưa

- Lượng trung bình nhiều năm (TBNN) trên lãnh thổ tỉnh Thanh Hoá khoảng1635mm , xấp xỉ với giá trị trung bình toàn quốc , song phân bố không đều

- Về thời gian mưa của các tháng trong năm , tài liêu số ngày mưa bình quâncác tháng trong năm cho thấy các tháng từ V đến X là các tháng các tháng có sốngày mưa với lượng mưa lớn hơn 5 mm/ngày nhiều hơn cả

Bảng 1.1 Số ngày mưa trung bình các tháng trong năm tại trạm Bái Thượng (mm)

5-10 0.9 0.7 1.2 1.4 2.5 2.0 3.3 2.7 2.1 1.3 1.3 0.910-20 0.5 0.1 0.3 1.4 1.4 3.0 1.8 2.5 2.5 2.5 1.8 0.620-50 0.1 0 0 1.3 3.2 2.3 2.7 3.9 2.7 2.9 0.7 050-100 0.10 0.1 0 0.3 1.2 1.3 1.0 1.6 0.9 1.6 0.2 0

Cộng 1.6 0.9 1.5 4.4 8.4 8.7 8.8 10.7 9.3 8.7 4.1 1.5

1.4.2.2 Chế độ nhiệt ,nắng , bức xạ

- Chế độ nắng, nhiệt, bức xạ chia làm hai mùa : mùa hè , mùa đông

Mùa hè từ tháng IV-X thời tiết nóng ẩm , nhiệt độ cao, số giờ chiếu sáng và bức xạtổng cộng lớn Nhiệt độ cao nhất thường xuất hiện vào tháng VII , tại Thanh Hoá

420C (VII/1910) ,Như Xuân 41,70C (11/1966) ,Bái Thượng 41,50C

- Mùa đông từ tháng XI-III thời tiết khôn lạnh , nhiệt độ giảm thấp ,số giờchiếu sáng tổng cộng thấp Nhiệt độ thấp nhất vào tháng I Nhiệt độ thấp nhất đođược trong tháng I tại một trạm thuỷ văn : Bái Thượng 2,60C (2/1/1974); ThanhHoá 5,40C (1/1/1932)

1.4.2.3 Đặc điểm thuỷ văn

1) Chế độ dòng chảy trên sông suối:

Chế độ dòng chảy các sông suối trong khu vực chia làm hai mùa rõ rệt: mùa lũ vàmùa kiệt Trên sông Mã, mùa lũ kéo dài từ tháng VI-X, chiếm trên 73-74% lượngnước cả năm; mùa kiệt từ tháng XI-V

Trên sông Chu mùa lũ kéo dài từ tháng VII-X, chiếm từ 63-73%, mùa cạn từtháng XI-VI Ba tháng có lượng dòng chảy lớn nhất là các tháng VII-IX chiếm 52-60% Tháng có lượng dòng chảy lớn nhất muộn hơn so với sông Mã 1 tháng, vàotháng IX, chiếm từ 20-24% tổng lượng dồng chảy năm

Bảng 1.2 Quan hệ giữa lưu lượng và mực nước

Z(m) 27.9 28.4 28.9 29.4 29.9 30.4 30.9 31.4 31.9 32.4 32.9 33.4Q(m3/s) 25.9 57.2 103 163 240 334 447 577 730 915 1124 1351

Z(m) 33.9 34.4 34.9 35.4 35.9 36.4 36.9 37.4 37.9 38.4 38.9 39.4Q(m3/s) 1596 1859 2147 2453 2780 3130 3500 3891 4306 4733 5174 5637

2) Dòng chảy năm:

Dòng chảy năm và phân phối dòng chảy trung bình tháng trong năm của một sốtrạm trên lưu vực sông Mã, sông Chu thuộc tỉnh Thanh Hoá như ở bảng 2

Bảng 1.4 Dòng chảy trung bình tháng các trạm thuộc lưu vực sông Mã (m 3 /s)

Trạm F(km 2 )I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII TB Cẩm

thuỷ

17500 140 118 105 111 161 354 578 814 777 433 252 172 334 Mường

Hinh

5330 41.8 33.6 28.8 29.5 40.2 80.9 114 189 237 162 89.5 57.1 92.1

Cửa Đạt 6240 55.1 44.5 40.4 43.0 76.3 124 156 232 292 262 126 72.6 128 Xuân

Khánh

7680 32.5 19.1 13.6 17.0 51.8 124 156 296 471 286 155 60.3 140 Xuân

Chánh

331 5.62 4.73 4.19 4.6 7.72 13.0 17.7 26.2 34.6 25.6 15.9 7.83 14.0

Dòng chảy năm phân bố trên lưu vực sông Chu phụ thuộc chặt chẽ vào phân bốmưa và các nhân tố mặt đệm, địa chất, thổ nhưỡng của lưu vực Vùng thượngnguồn sông Chu lượng dòng chảy tương đối nhỏ, tại Văng Sek (Lào) Mo = 13,3l/s.km2 Sau khi chảy qua biên giới Lào-Việt, lượng dòng chảy tăng lên rõ rệt, tớiMường Hinh Mo = 17,3 l/s.km2 Từ Mường Hinh xuống Bái Thượng do điại hìnhthuận lợi, tạo điều kiện cho gió mùa Đông Nam xâm nhập dễ dàng nên lượng mưatăng lên đáng kể và lượng dòng chảy cũng tăng tương ứng, tại trạm Cửa Đạt Mo =20,5l/s.km2 Đặc biệt vùng mưa lớn giữa Cửa Đạt-Mường Hinh và lưu vực sông Âm

có lượng dòng chảy dồi dào hơn cả, Mo =35 đến trên 40 l/s.km2 Nhánh sông Đằngnằm phía phải lưu vực cũng có Mo trên dưới 30 l/skm2

Bảng 1.5 Tỷ lệ % trung bình lượng dòng chảy các tháng mùa cạn so với lượng dòng chảy năm tại một số trạm thuỷ văn trên sông Mã và sông Chu

Lũ lớn nhất năm trên sông Mã thường xuất hiện vào tháng VIII hoặc tháng IXvới tần suất 31%, trong khi đó, lũ lớn nhất trên sông Chu thường xuất hiện vàotháng IX, tần suất 41,5% (xem bảng 1.6)

Bảng 1.6 Tần suất xuất hiện lũ lớn nhất năm (%)

Xã Là Mã 2.6 10.5 23.7 47.7 15.8Cẩm

Thuỷ

Mã 21.4 31.0 31.0 14.3 2.38Cửa Đạt Chu 2.4 0 4.9 19.5 41.5 24.4 7.3

Trên sông Chu (tại Xuân Khánh) và trên sông Mã (tại Cẩm Thủy), cường suấtmực nước lũ bình quân khoảng từ 15-20 cm/h, cao nhất đạt tới 80-100 cm/h

Lũ lịch sử đã quan trắc và điều tra được trên sông Chu:

- Trận lũ ngày 29-IX-1962 tại Cửa Đạt 38.14m, Xuân Khánh 14,71m Đây là trận

lũ lớn nhất trên sông Chu song lại gặp trận lũ thứ 8 trên sông Mã nên tổ hợp lũ ở hạ

du không bất lợi

- Trận lũ tháng IX-1980 là trận lũ lớn thứ hai tại Xuân Khánh trên sông Chu gặptrận lũ lớn thứ 6 trên sông Mã tại Cẩm thuỷ gây bất lợi nhất cho hạ lửutong vòng 40năm trở lại đây,mực nước tại Giàng là 7,18m

- Trận lũ tháng IX-1973 xảy ra đồng thời giữa hai sông, giữa lũ lớn thứ 3 trênsông Mã gặp lũ số 4 sông Chu cũng rất bất lợi cho hạ du

c) Đường quá trình lũ thiết kế P = 1% , P = 2% và P = 5% tại tuyến đập:

Mô hình lũ lớn và đặc biệt lớn tại trạm thuỷ văn Cửa Đạt:

Trong chuỗi số liệu dòng chảy lũ của trạm thuỷ văn Cửa Đạt 41 năm 2002) chọn được 4 trận lũ lớn là các trận lũ:

(1962-− Trận lũ 28/9 đến 4/10/1962: Qmax = 8130m3/s; W5ngàymax = 978,5×106m3

− Trận lũ 25/8 đến 4/9/1973: Qmax=4102m3/s; W5ngàymax=880,9×106m3

− Trận lũ 16/9 đến 26/10/1980: Qmax=7132 m3/s; W5ngàymax=794,2×106m3

− Trận lũ 13/10 đến 23/10/1988: Qmax=4120 m3/s; W5ngàymax=860,8×106m3 Bốn trận lũ đã lựa chọn ở trên đại biểu cho quá trình hình thành lũ trên lưuvực,có đỉnh lũ và lượng lũ lớn, bao gồm cả những trận lũ đơn (1962, 1980) và lũkép (1973, 1988) Sử dụng 4 mô hình lũ đại biểu để thu phóng ra mô hình lũ thiết kếtại tuyến đập theo phương pháp thu phóng phân ra lũ chính phụ cùng tần suất để thuphóng từ mô hình trận lũ điển hình sang mô hình lũ thiết kế P=1%, P=2%, P=5%theo các hệ số thu phóng tính bởi công thức dưới đây

Từ kết quả đã được lựa chọn về các đặc trưng lưu lượng đỉnh lũ, lượng lũ các thờiđoạn tại tuyến đập và các đặc trưng tương ứngcủa mô hình trận lũ điển hình 1962,tính được các hệ số thu phóng ở bảng 5:

Bảng 1.7 Đường quá trình lũ thiết kế tại tuyến đập (m 3 /s; 10 6 m 3 ).

Đặc trưng Qmax W1ngàymax W3ngàymax W5ngàymax Môhìnhlũ

điểnhình

1962

Môhìnhlũđiển hình

- Lũ thiết

kế P=1%

- Hệ số thuphóng

1.4.3 Điều kiện địa chất thuỷ văn

1.4.3.1 Điều kiện địa chất

1) Địa tầng :

a) Tầng phủ và đá gốc với các lớp từ trên xuống dưới :

(1) Tầng phủ :

- Lớp 1: Hỗn hợp cuội, sỏi, đá, cát, đá tảng lòng sông Chiều dày 2- 4m

- Lớp 1a : Hỗn hợp cuội, sỏi, đá, cát, đá tảng lẫn á sét Chiều dày 2- 4 m

- Lớp 2a : Đất á sét nặng – sét , á sét trung , nửa cứng , dẻo cứng , chặt vừa Chiều dày 4- 6m , có chỗ dày 13 m Phân bố ở 2 bên thềm sông

- Lớp 2b: Đất á sét nhẹ - á cát , sỏi nhỏ trạng thái nửa cứng - cứng , dẻo cứngdày 4- 7m và phân bố ở 2 bên thềm sông

- Lớp 2c: Cuội sỏi lẫn ít đất, dày 4-6m

- Lớp 4a: Đất á sét nặng –sét lẫn ít dăm sạn , có chỗ tảng lăn 20-30cm (hoặcvài mét) Chiều dày TB từ 2- 5m Phân bố ở 2 sườn núi

- Lớp 4b: Đất á sét nhẹ - trung chứa nhiều dăm sạn , có chỗ tảng lăn kt 30cm (hoặc vài mét) Phân bố 2 bên sườn núi Chiều dày 2- 5 m

20-(2) Đá gốc :

- Đá trầm tích của hệ tầng Đồng Trâu dưới (T2 ađt1):

Gồm cát kết có sạn , sạn kết có cuội ,cuội kết, cát kết , bột kết, sét kết Phân

bố ở vai trái tuyến đập chính

- Đá biến chất của phân Hệ tầng sông Cả trên (O3- S1 sc3):

Gồm cát kết thạch anh hoá xen kẹp với đá phiến thạch anh , đá phiến thạchanh sericit , đá phiến sét sericit , có chỗ khoáng vật pirit Phân bố rộng rãitrong khu vực tuyến đạp

- Khối magma xâm nhập granit thuộc phức hệ Bản Muồng :

Gồm granitoit biotit, granodiotit có biotit , diorit thạch anh có hocnblen.Phân bố chủ yếu ở vai phải tuyến đập thượng lưu và lộ ra không thành mộtkhối liên tục

b) Các đới phong hoá:

(1) Đới phong hoá hoàn toàn : hỗn hợp dăm sạn mềm bở và đất Chúng đượcchia nhỏ thành :

- Lớp 5a: Là sản phẩm phong hoá hoàn toàn của đá gốc, ở dạng á sét sét chứa 10-20% dăm sạn mềm bở ,có chỗ vụn thành đất Dày 5-10m

nặng Lớp 5b: á sét nặng – sét chứa 20nặng 30% dăm sạn ,có chỗ đá tảng 30nặng 40 cm.Dày 5-10m

- Lớp 5b1: á sét nhẹ - trung chứa ít dăm sạn mềm bở , có chỗ đá tảng 40cm Dày 5-10m, tính chất cơ học yếu mềm hơn các đới phong hoá khác.(2) Đới phong hoá mạnh : Đá bị biến màu hoàn toàn so với đá tươi Ở dạng

30-vỡ vụn ,dễ đập , các mảnh vụn không sắc cạnh kém cứng chắc

(3) Đới phong hoá vừa : Đá tuy bị biến màu nhưng còn cứng chắc , các mảnhvụn tượng đối sắc cạnh , nứt nẻ mạnh, xen kẽ phong hoá hoàn toàn vàmạnh Chiều dày khoảng vài ba mét

(4) Đá phong hoá nhẹ : bị biến màu nhẹ , cứng chắc đến rất cứng chắc , nứt

(2) Về mặt phá huỷ kiến tạo : Các hệ thống đứt gẫy theo các phương TB-ĐN,ĐB- TN , á vĩ tuyến và đứt gãy trẻ á kinh tuyến Trong đó các đứt gãy hệthống TB-ĐN đóng vai trò chủ đạo (gần song song với dòng chảy)

3) Các chỉ tiêu cơ lý của đất, đá nền :

a) Đất nền:

Qua kết quả thí nghiệm trong phòng , được các chỉ tiêu đất nền :

- Đập chính bảng 1.8 và đập tràn bảng 1.9

Bảng 1.8 Các chỉ tiêu cơ lý đất nền đập chính :

Chỉ tiêu Lớp

1a

Lớp 2a

Lớp 2b

Lớp 2c

Lớp 4c

Lớp 4b

Lớp 5a

Lớp 5b

Lớp 5b1

- Trị tính toán (TT 250 13053’ 2002 17012’ 17028 18008 20042 1601

Hệ số ép lún a (cm2/Kg) 0.048 0.034 0.046 0.038

Hệ số thấm K (cm/s) 5.10-5 1.10-4 5.10-5 8.10-5

b) Các chỉ tiêu cơ lý của đá nền :

Các chỉ tiêu cơ lý của khối đá nền tính toán dựa trên cơ sở sau đây:

- Sử dụng các số liệu về chỉ tiêu chất lượng khối đá của Hầm ngang HN-1(trong đá granit) và tiêu chuẩn Hoek- Broun bản năm 2000

- Các số liệu địa cơ học và đo địa vật lý trong hầm ngang HN-1 và rãnh đào

- Dựa vào tiêu chuẩn TCVN 4253-86và TCXDVN285-02

- Tham khảo công trình thuỷ lợi Sêsan 3

1.4.3.2.Địa chất thuỷ văn

1) Mực nước ngầm :

- Kết quả cho thấy MNN ở thềm sông thường xấp xỉ MN sông ,còn ở 2 vaivào mùa khô NN thường nằm dưới 20-30m MNN tại giáp với vai đập ở ct +70mđến +100m ,thấp hơn MNDBT dự kiến (+110) Trong tầng phủ , hệ số dao động từ2.10-5 đến 10-3 (cm/s) tuỳ theo tính chất của đất , trong đá gốc lượng mất nước phụthuộc vào mức độ nứt nẻ của đá

Riêng trong vùng hưởng lợi có số dân như sau:

Vùng nam sông Chu: 1.156.228 người

Vùng bắc sông Chu: 250.082 người

Vùng nam sông Mã: 184.426 người

Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên mấy năm gần đây có xu hướng giảm nhưng vẫn cao hơn bình quân cả nước.Tốc độ tăng dân số 1990-1994 là 2,3% năm

Thanh Hoá là tỉnh có nhiều dân tộc, trong đó người Kinh chiếm tỷ lệ cao nhất, cụ thể:

Kinh: 84,7%

Mường: 8,7%

Thái: 6,0%

H’Mông, Dao, Hoa: 0,60%

- Dân tộc kinh chủ yếu sống ở vùng đồng bằng, ven biển và các thị xã, có trình độ dân trí cao, còn các dân tộc ít người khác sống chủ yếu ở các huyện biên giới, vùngnúi cao, trình độ dân trí thấp, kinh tế nghèo nàn

- Toàn tỉnh có 11/23 huyện thị được sông nhận phổ cập hết cấp I, tỷ lệ người biết chữ 90,2%, cao hơn mức bình quân cả nước (87,6%) Năm học 1993-1994 toàn tỉnh có hơn 70 vạn học sinh các cấp, 23 ngàn giáo viên, 5.3 ngàn thầy thuốc, tính bình quân 9,6 bác sỹ/1vạn dân

b) Lao động

Lao động xã hội toàn tỉnh năm 1994 là 1,521 triệu người, trong đó:

Nông lâm ngư nghiệp; xây dựng: 1,403 triệu người

Dịch vụ: 118 ngàn người

Là tỉnh có đội ngũ cán bộ KHKT tương đối cao nhưng tỏng cơ chế thị trường vẫnchưa phát huy được thế mạnh Việc đào tạo lại đội ngũ lao động là một yêu cầu cần thiết nhằm đáp ứng yêu cầu cho sự phát triển kinh tế của tỉnh trong thời kỳ mới

b) Thu nhập riêng nghành nông nghiệp

Theo bảng số liệu sau:

1 Dân số toàn tỉnh 103

người

316.0 3239.553 3316.872 3383.2 3447.507Diện tích gieo trồng hàng 103 ha 361.6 380.3 376.3 377.8 380.4

sản lượng quy thóc 103 tấn 789.3 838.3 996.8 949.8 1004.1Năng suất lúa cả năm Tạ/ha 26.6 27.1 33.7 31.5 33.9Bình quân đầu người Kg/năm 249.8 258.8 300.5 280.8 291.2

1.4.4.3.Kết cấu hạ tầng cơ sở

a) Điện:

Mạng điện Thanh Hoá đã được phát triển khá Về nguồn gồm có

− Thuỷ điện Bàn Thạch: 3 tổ × 400 kw phát điện đều và hoà vào lưới điện của tỉnh, hàng năm cung cấp 4-5 triệu kwh

− Đường dây 500 KV qua Thanh Hoá đã đưa vào vận hành từ năm 1994 Trên địa bàn Thanh Hoá có các tuyến hạ thế sau:

+ Tuyến 220 KV Ba Chè- Đông Sơn, công suất 125 MVA

+ 4 tuyến 110 KW, tổng công suất 160 MVA

Toàn tỉnh có 105 km tuyến 220 và 110 KV cho nên rất thuận tiện về nguồn cấp, tuy nhiên hạ thế của tỉnh đã quá cũ và hư hỏng tổn thất năng lượng điện lớn Lưới phân phối 35 KV hoạt động quá tải, trong đó có một số trạm qua tải hoặc non tải

b) Thông tin liện lạc:

Đang từng bước được hiện đại hoá để phát triển kinh tế và phục vụ đời sống Toàn tỉnh có 71 bưu cục, 4237 máy điện thoại Bình quân 6,3 máy/1vạn dân.c) Giao thông vận tải:

Tính đến năm 1994 có:

−92 km đường sắt do trung ương quản lý

−533 km đường bộ gồm 1717 km đường quốc lộ, còn lại 3646 km là đườngliên huyện, liên xã

Về mặt chất lượng có 308 km được rải nhựa, 868 km đường đá, còn lại là đường đất

Mật độ đường 48 km/100 km2 nhưng phân bố không đều giữa đồng bằng và miền núi

Ngoài đường bộ Thanh Hoá còn mạng lưới giao thông thuỷ khá thuận tiện ở 4

hệ thống sông và 6 lạch lớn nhỏ dọc bờ biển Tuy vậy hiện nay mới có

khoảng 360 km đường thuỷ phục vụ cho các phương tiện có sức chở 20-1000 tấn hoạt động

d) Cấp thoát nước:

Thanh Hoá hiện có một nhà máy nước, công suất 20.000 m3/ngđ phục vụ cho thành phố Thanh Hoá và thị xã Sầm Sơn Khối lượng nước hàng năm đạt 5×

106 m3 chưa đủ đáp ứng nhu cầu

Thoát nước đô thị mới có ở thành phố Thanh Hoá nhưng nước thải không qua xử lý 1.5.Điều kiện giao thông

a) Đường từ ngoài đến công trường :

Đường từ ngoài vào đến công trường hiện nay chỉ có đường bộ rải nhựa từ Thànhphố Thanh Hoá đến công trường khoảng 60km Bề rộng nền đường B =9m; bê tông mặt đường Bm = 6m; bề rộng lề đường Lđ = 3m để vận chuyển thiết bị và nguyên vật liệu đến công trường được an toàn, thuận tiện

b) Đường thi công trong công trường :

Đường thi công trong công trường được ký hiệu là RC0,RO1,RO2,…Theo quy phạm thiết kế đường thi công 14TCN 43-85 và 14TCN-143-2004, toàn bộ đường thi công khu đập chính đều được thiết kế theo thiêu chuẩn đường cấp I

Đường có các thông số thiết kế như sau:

- Nền đường: Bề rộng Bm=9,5m; chiều rộng lề đường L =2m; không gia cố

- Mái bên đào m =(0,5-1); mái nền đắp m =1,5

- Độ đốc ngang lề đường i=5%; độ dôc ngang mặt đường i=3%

1.6.Nguồn cung cấp vật liệu, điện, nước

1.6.1 Nguồn nước

a) Nguồn cung cấp nước phuc vu thi công:

- Lượng nước dung cho thi công đập chính : 151,5 m3/h

- Lượng nước dung cho thi công tràn : 13,5 m3/h

- Lượng nước dùng cho thi công tuynel : 33 m3/h

• Trạm bơm cấp 1:

Trạm bơm cấp 1 làm nhiệm vụ bơm nước lên bể hút trạm bơm cấp 2

Bao gồm:

+ Nhà trạm : đặt ở ∇50, diện tích xây dựng 15 m2

+ Máy bơm : Trạm gồm 2 máy bơm (1 máy bơm dự trữ) loại LT280-400 được đặt trên xe lăn kéo trên đường ray P18 bằng tời 5T Vị trí máy bơm thay đổi theo mực nước sông Chu ( mực nước thấp nhất +28m)

• Trạm bơm cấp 2 :

Dùng phân phối nước cho đập chính, tràn, tuy nen

+ Nhà trạm: Diện tích xây dựng 22,5 m2

+ Máy bơm: gồm 5 máy loại LT150-69 được sử dụng như sau

- Cấp nước cho đập : 02 máy

- Cấp nước cho tràn :01 máy

- Cấp nước cho tuy nen : 02 máy

+ Bể hút đặt ở∇53, cao độ mực nước trong bể +55m Dung tích bể 300

m3

+ Hệ thống đường ống: Dùng ống nhựa PEHD dẫn nước từ trạm bơm cấp 2 đến đập, tràn, tuy nen TN2 Tổng chiều dài 1417m, đường kính ống100-200mm

• Trạm bơm cấp 3:

Đặt ở cao trình +85 Nhiệm vụ của trạm là nhận nước từ trạm bơm cấp 2 để phục vụ thi công từ ∇80 đến ∇120

+ Nhà trạm : Nền nhà trạm đặt ở ∇85,6, diện tích 15m2

+ Máy bơm : bố trí 2 máy bơm loại LT105-69

+ Bể hút đặt ở∇83, cao độ mực nước trong bể +85m Dung tích bể 300

m3

+ Hệ thống đường ống: Nước từ bể hút dẫn tới các điểm thi công trên mặt đập ở bờ phải và bờ trái bằng bơm LT105-69 và hệ thống đường ống nhựa PEHD, đưòng kính 200mm, tổng chiều dài L = 1080m

• Bể chứa nước tràn xả lũ :

Nước từ trạm bơm cấp 2 dẫn tới bể chứa đầu tràn Cao trình đặt bể +85

• Cấp nước phục vụ thi công tuynel

Nước phục vụ cho tuy nen được bơm trực tiếp từ trạm bơm cấp 2 vớI áp lực từ (6-7)at

b) Hệ thống cung cấp nước cho sinh hoạt :

Nguồn nước cung cấp cho khu mặt bằng bờ phải và bờ trái đều lấy từ sông Chu Nước được dẫn từ bờ trái sang bờ phải theo 2 hệ thống

1.6.2.Hệ thống điện thi công

Nguồn điện phục vụ thi công khu đập chính lấy từ huyện Thưòng Xuân qua

đường dây 35 KV dài 11845km, dây dẫn 3AC-120 được hạ thế ở các trạm biến áp Phần điện hạ thế cấp cho thi công và sinh hoạt bao gồm các đường trục 0,4KV dẫn điện từ các trạm biến áp đến phụ tải ở các khu mặt bằng như sau :

- Khu mặt bằng bờ trái bao gồm các trạm :

+ Trạm T1 công suất 400KVA –35/0,4KV

+ Trạm T2 công suất (1000+100)KVA –35/0,4KV

- Khu mặt bằng bờ phải và khu công trình chính bao gồm các trạm :

+ Trạm T3 công suất (1000+100)KVA – 35/0.4KV

+ Trạm T3 công suất (1000+100)KVA – 35/0.4KV

+ Tram T5 ông suất 2x2500KVA – 35/10.5KV + 160kVA – 35/0.4KV là trạm biến áp trung gian cấp điện cho trạm biến áp T7,T8 và T9

+ Trạm T7 công suất 320KVA – 0/0.4KV cấp cho thi công đập tràn

+ Trạm T8 công suất 250KVA – 0/0.4KV cung cấp điện cho thi công tuynel.+ Trạm T9 công suất 320KVA – 0/0.4KV cung cấp điện cho thi công đập chính

+ Trạm T10 công suất 400KVA – 30/0.4KV cung cấp điện cho khai thác mỏ

đá VLĐ9A

1.6.3.Vật liệu

Khống chế chất lượng mỏ vật liệu từ khi bóc đất đá tầng phủ để không là bẩn

vật liệu Vật liệu đắp đập phải đạt yêu cầu thiết kế, nếu không đủ quy cách thì phảI loại bỏ Đá đắp đập tận dụng từ đá đào móng phải khống chế chất lượng theo yêu cầu và đắp đúng vị trí đã định Vật liệu trữ ở bãi trước khi đem dung phải kiểm tra chất lượng theo yêu cầu thiết kế

Vật liệu đất, đá, cát cuội sỏi dung để xây dựng đập chính, tràn, tuynen TN2 và công trình dẫn dòng được khai thác ở các mỏ VL11, VLĐ9A,CS23A và

CS25A

1.7.Điều kiện cung cấp vật tư, thiết bị, nhân lực

a) Cửa tràn :

- Chiều cao cửa van mgoài việc đảm bảo giữ nước tối đa cho hồ còn phải đủ

để khi vận hành chống lũ ho hạ du phải duy trì được mực nước hồ tốI đa ở cao trình 117.64 ứng với lưu lượng xả lũ lớn nhất là 3400 m3/s khi gặp con lũ

≥0,6% để đáp ứng hai yêu cầu này, cửa van phảI có chiều cao tối thiểu 17m

- Kết cấu phải đảm bảo độ bền và tuổi thọ

- Điều khiển linh hoạt, dễ dàng, điện khí hoá hoàn toàn khâu điều khiển, đáp ứng mọI yêu cầu xả lũ với các cấp lưu lượng khác nhau một cách an toàn

- Các cửa có thể vận hành độc lập với các cấp độ mở khác nhau

b) Cửa tuy nen:

Cửa tuynel yêu cầu thấp hơn, chỉ cần đảm bảo chịu lực với mực nước thượnglưu ở cao trình tối đa +73m và vận hành tốt khi có yêu cầu điều tiết dâng cao mực nước hồ và bịt cửa tuynen

1.8.Thời gian thi công được phê duyệt

Căn cứ vào nội dung phê duyệt NCTK số 130/QĐ-TTg ngày 29/01/2003 và Quyết định số 348/QĐ-TTg ngày 7/4/2004 của Thủ tướng Chính phủ: Thời hạn thi công công trình trong 5 năm kể từ ngày khởi công Công trình đã được khởi công vào ngày 2/2/2004 Nếu điều kiện tự nhiên thực tế tại hiện trường, rất khó đảm bảo thời gian trên Để có điều kiện làm công tác chuẩn bị xây dựng và xây dựng cơ sở

hạ tầng tại công trường, cơ quan tư vấn đề nghị tiến độ thi công công trình chính là

5 năm và 1 năm làm công tác chuẩn bị

1.9.Những khó khăn và thuận lợi trong quá trình thi công

1.9.1 Những thuận lợi

- Thời tiết thuận lợi cho các đơn vị thi công

- Các đơn vị thi công được sự quan tâm của Ban điều hành dự án cũng như bên Chủ đầu tư

- Đường giao thông từ ngoài Thành phố Thanh Hoá vào công trường thuận lợicho việc chở vật tư, thiết bị phục vụ thi công trong công trường

- Cơ sở hạ tầng nói chung là cũng khá đầy đủ gồm : Nhà ở, phòng ăn, khu tập thể dục,… cho cán bộ công nhân của công trường

- Đang mùa kiệt, mực nước sông Chu thấp nên các đơn vị thi công tranh thủ làm để đạt tiến độ đề ra

1.9.2.Những khó khăn

- Khi thiết kế, khảo sát địa chất không chính xác nên khi các đơn vị thi công

tiến hành bóc bỏ lớp tầng phủ gặp đá gây chậm tiến độ

- Khối lượng đá gặp trên đỉnh tràn là khá nhiều và thế đá không đồng nhất gây khó khăn cho các đơn vị thi công trong quá trình nổ phá

- Tuy nhiên cũng cần thấy rằng việc thi công của một số đơn vị còn chưa khoa học Sau khi nổ xong cần vận chuyển hết ngay đất, đá vụn rồi mới tiến hành nổ tiếp nhưng khi thi một số đơn vị thường không làm như vậy khiến cho lượng đá đã nổ tại hiện trường rất nhiều và thường xuyên bị phá vụn sau các vụ nổ tiếp Điểu này kiến cho việc vận chuyển của ô tô cũng như di chuyển của máy xúc mày ủi khó khăn Sỡ dĩ có hiện tượng này là vì các đơn vị thi công thường muốn đá nổ được đưa xuống đập chứ không muốn đưa xuống bãi trữ nhưng đơn vị giám sát đập lại

đỏi hỏi cấp phối đá cấn chính xác cho mỗi lớp đổ do đó đơn vị thi công trữ đá chưa đạt cấp phối để chờ những lớp đổ sau.

Chương 2: Dẫn dòng thi công2.1 Mục đích và ý nghĩa công tác dẫn dòng thi công

2.1.1 Mục đích

Công trình thuỷ lợi thường được xây dựng trên các lòng sông, suối, kênh rạchhoặc bãi bồi; móng thường sâu dưới mặt đất thiên nhiên nhất là dưới mực nướcngầm nên trong quá trình thi công không tránh khỏi những ảnh hưởng bất lợi củadòng nước mặt, nước ngầm và nước mưa Trong quá trình xây dựng công trình, mộtmặt phải đảm bảo hố móng phải khô ráo, một mặt phải đảm bảo các yêu cầu dùngnước ở hạ lưu tới mức cao nhất Vì vậy chúngta phải tiến hành dẫn dòng

2.1.2 Ý nghĩa công tác dẫn dòng

Xây dựng công trình thuỷ lợi có nhiều phương án dẫn dòng thi công

Việc chọn phương án dẫn dòng thi công ảnh hưởng trực tiếp đến kế hoạchtiến độ thi công, phương pháp thi công và bố trí công trường; đồng thời phương ándẫn dòng thi công cũng ảnh hưởng nhiều đến hình thức kết cấu, chọn và bố trí côngtrình thuỷ lợi đầu mối và cuối cùng là tổng giá thành của công trình

Như vậy, công tác dẫn dòng thi công có ý nghĩa rất lớn trong quá trình xây dựngcông trình thuỷ lợi, đảm bảo tốt công tác dẫn dòng thi công sẽ đem lại các lợi ích :

- Đảm bảo chất lượng và tiến độ thi công công trình

- Giảm chi phí xây dựng và tăng hiệu quả kinh tế cho công trình

- Bảo đảm sử dụng tổng hợp nguồn nước

2.2 Đề xuất và chọn phương án

1.1 Đề xuất phương án

Với loại đập đá đổ bản mặt và các điều kiện địa hình, địa chất như đã nêu thì tatiến hành đặp đê quai nhiều đợt với sơ đồ dẫn dòng chia làm nhiều giai đoạn Giaiđoạn đầu dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Giai đoạn sau dẫn dòng qua các côngtrình dẫn dòng, mùa lũ kết hợp với đoạn đập đang xây dở hoặc các công trình xảvận hành để dẫn Sau đây em xin đề xuất một số phương án dẫn dòng:

a.Phương án I : sử dụng tunel dẫn dòng có đáy đặt ở ∇30, bố trí tunel bên vaiphải

Dùng 1 tunel dẫn dòng với đường kính D = 9m

b.Phương án II : sử dụng cống ngầm đặt ở lòng sông

1.2 So sánh lựa chọn một phương án

Việc so sánh ở đây về mặt khối lượng đào đất đá chỉ mang tính định tính, dựatrên sự quan sát bản đồ địa hình khu vực thi công Dựa trên khối lượng xây dựngcông trình và điều kiện thi công, sơ bộ ta có thể thấy được như sau:

Phương án 1 - sử dụng tunel dẫn dòng: phương án này có diện thi công chật hẹp

nhưng khối lượng đào đất đá ít, có thể tận dụng điều kiện địa hình - địa chất thuậnlợi để bố trí tuyến tunel và sử dụng công nghệ thi công mới để thi công tunel mộtcách nhanh chóng Bên cạnh đó việc bố trí tunel bên vai phải đảm bảo công tác thicông tunel và đập chính không cản trở lẫn nhau

Phương án 2 - sử dụng cống ngầm: đây là dạng công trình kiểu hở thi công không

phức tạp, bên cạnh đó diện thi công lại rộng, thuận tiện bố trí thiết bị Tuy nhiênchiều dài đập theo hướng dọc dòng sông lớn nên chiều dài cống lớn, mặt khác vớilớp cuội sỏi đáy sông khá dày 4-6m và có tính thấm mạnh, việc bóc bỏ trong mộtkhoảng thời gian eo hẹp và phải thi công dưới ảnh hưởng của mực nước ngầm mangtính rủi ro cao, có khả năng không đảm bảo tiến độ đưa vào sử dụng, ảnh hướng đếntổng tiến độ cả công trình

Dựa trên sự phân tích định tính trên, để hạ thấp tính rủi ro của công tác dẫn dòngnhằm đảm bảo tổng tiến độ, kiến nghị sử dụng phương án 1 làm phương án dẫndòng

1.3 Trình tự dẫn dòng của phương án chọn( PA1).

Theo phương án 1 bố trí tunel TN2 bên vai phải đập làm với tuyến đập chínhmột góc 64029’ Đoạn cửa vào bẻ một góc 440 so với tuyến chính để có thể đặt trênkhối đá lộ thềm sông cứng chắc với độ dày trên 30m, đồng thời làm cho kênh dẫnvào sẽ thẳng và ngắn hơn nên giảm được khối lượng đào và cải thiện đáng kể điềukiện thuỷ lực Cửa ra đi vào hố xói của tràn để tiết kiệm khối lượng đào và bảo vệmái

* Thời gian thi công là 4 năm (ngoài 1 năm chuẩn bị )

* Thời gian dẫn dòng : từ mùa kiệt năm thứ nhất đến mùa lũ năm thứ tư

* Năm chuẩn bị thi công gồm những công việc sau :

- San lấp mặt bằng

- Làm lán trại, nhà ở cho công nhân và kĩ sư

- Làm các xí nghiệp phụ : trạm trộn dê tong, nghiền sàn …

- Làm hệ thống điện, nước phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt

- Làm hệ thống đường giao thong nội bộ trong công trường

và đắp thân đập phía bờ phải Khai thác đá làm lớp đệm cho đậpĐào tuynel: D=9m, cửa vào cao trình +30mĐào móng tràn xả lũ

Mùa lũ

(6-11)

Lòng sông thu

Thi công phần đập phía bờ phải

Đào móng đập tiếp 2bờ trái và phải

Thi công xong tuynel và đào móng tràn xảlũ

Tiến hành ngăn dòng trong 10 ngày đầutháng 12

Đào móng, khoan phụt và đổ bê tông bảnchân và xử lý nền

Đào xong móng tràn xả lũ, gia cố mái tràn.Đắp dê quai hạ lưu Đắp đập phần lòng sôngđến cao trình +50

Mùa lũ

Tuynen và đoạnđập ở long song

đã đắp đến caotrình +50m

Mùa khô Tuynel TN2 1230

Đắp sửa đê quai thượng hạ lưuĐắp đập toàn tuyến theo mặt cắt chống lũ an

Đổ bê tông bản mặt đợt 1Đào kênh dẫn vào tràn xả lũ

Đổ bê tong xong bản đáy, trụ biên tràn Mùa lũ Tuynel TN2 và

đáy tràn 7520 Tiếp tục đắp đập phần hạ lưu toàn tuyến

IV

Mùa khô Tuynel TN2 1230

Xả cạn hồ, thi công bê tong bản mặt và tràn

xả lũ

Đổ bê tong bản mặt đợt 2 toàn tuyếnĐắp đập phần còn lại đến cao trình thiết kếMùa lũ

Tuynel TN2cùng với trànchính

13200

Tiếp tục đổ bê tong bản mặt toàn tuyến đếncao trình thiết kế

Hoàn thiện công trình

2.3 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng

2.3.1 Chọn tần suất dẫn dòng thiết kế

Từ qui mô và nhiệm vụ của hồ chứa nước Cửa Đạt, tra TCXDVN 285:2002 ta cócông trình thuộc cấp I và tần suất dẫn dòng ứng với công trình cấp I thi công tronghơn 2 mùa khô là:

xây dựng cũng được sử dụng để dẫn dòng, lúc này công trình chính sẽ làm việc nhưmột công trình tạm (làm việc trong một thời gian ngắn) và sau đó chuyển sang vậnhành theo chức năng một công trình chính (làm việc lâu dài) khi đã hoàn thành Dovậy, tần suất tính toán dẫn dòng được lựa chọn cụ thể như sau:

- Từ mùa khô năm thứ nhất đến mùa khô năm thứ 4 tiến hành dẫn dòng qua côngtrình tạm với tần suất thiết kế P = 5%

- Mùa lũ năm thứ 3, kết hợp xả lưu lượng dẫn dòng thi công qua bản đáy của tràn

xả lũ (nghĩa là vận hành tạm thời công trình chính) nên chọn P = 1% (do thờigian sử dụng ngắn và chi phí khắc phục nhỏ và để tiết kiệm chi phí )

- Mùa lũ năm thứ 4 khi tràn xả lũ chính thức đi vào hoạt động thì P = 0,1%

2.3.2 Chọn thời đoạn dẫn dòng thiết kế

Bảng 2.2 – Thông số thiết kế công tác dẫn dòng

Năm thi công Mùa Tần suất thiết kế Lưu lượng thiết

2.3.3 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công

Lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công là trị số lưu lượng lớn nhất ứng với tần suất vàthời đoạn thiết kế dẫn dòng đã chọn Dựa theo tài liệu thuỷ văn thực đo và tính toán

bổ sung tại tuyến công trình ta có bảng quan hệ giữa tần suất và lưu lượng như sau:

Bảng 2.3 – Quan hệ tần suất và lưu lượng tương ứng tại tuyến đập

ω

= 100%

Trong đó :

K - Mức độ thu hẹp của long song, thường chiếm từ 30÷ 60%.

ω1 - tiết diện ướt của sông mà đê quai và hố móng chiếm chỗ (m2)

ω2-Tiết diện ướt của sông cũ (m2)

* Lưu tốc bình quân tại mặt cắt thu hẹp của long sông xác định như sau :

Vc = ( )

1

2 ωω

Q

Vc – lưu tốc bình quân tại mặt cắt thu hẹp của long sông (m/s)

Q – lưu lượng thi công thiết kế (m3/s)

ε - hệ số thu hẹp lòng song, do co hẹp 1 bên nên lấy ε = 0,95

* Độ cao nước dâng :

Z =

g

V g

V c

.2.2

*

0 2

Ta giả thiết từng giá trị Z’ sao cho khi Z’ = Z thì đó là giá trị cần tìm

Với Q = 1230(m3/s) thì ta có bảng tính như sau :

10 0.93 3.923 2.080 0.918

Vậy mực nước thượng lưu mùa khô là Ztl = 34,05 (m )

b)Tính toán cho mùa lũ

Theo tài liệu ta có : Qml

Bảng2.5 Tính chiều cao nước dâng khi thu hẹp lòng sông mùa lũ

Lòng sông gồm cát và đá cuội nhỏ, theo giáo trình thuỷ công [VKX] =1,66(m/s)

Ta có : VC = 5,4(m/s) > [VKX] nên phải gia cố 2 bên mái bằng rọ đá hoặc đáxếp để chống xói vào mùa lũ đảm bảo ổn định công trình

2.4.2 Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua tuynel

Theo tài liệu thiết kế Tuy nen có các thông số kỹ thuật sau:

Tuy nen có kết cấu mặt cắt ngang dạng tròn , làm bằng bê tông cốt thép bố trí ở

bờ phải

- Lưu lượng thiết kế Q =1230 m3/s

- Đường kính Tuynel Φ= 9 m

- Chiều dài Tuynel L = 821,9 m

- Cao độ đáy cửa vào Tuynel ∇ = +30 m

- Cao độ đáy cửa ra tuynel ∇ = +29,4m

- Độ dốc Tuy nen i = 0,001

- Hệ số nhám n = 0,014 (tra phụ lục 4-3, bảng trathuỷ lực)

H - Cột nước trước cống tính từ cao trình đáy cống

D - Chiều cao cống ngay sau cửa vào

Ta có : D = 9 m , L = 821,9 m mà L1 = 10*D = 10*9 = 90 m

Nên trong trường hợp này coi dòng chảy quaTuynel như qua đập tràn nối tiếpvới một đoạn kênh

Do đó ta tính toán như sau :

b - ứng với mỗi giá trị Qi , giả thiết chế độ chảy qua Tuy nel

c - áp dụng công thức tính lưu lượng ứng với trạng thái chảy để tính cột nước H,sau đó kiểm tra theo điều kiện :

+ H < (1,2 ÷ 1,4)D Tuy nen chảy không áp

+ H > (1,2 ÷ 1,4)D Tuy nen chảy bán áp hoặc có áp ( giáo trình Thuỷ lựctập II)

- Kiểm tra nếu thấy điều kiện giả thiết thoả mãn thì kết quả tính cột nước H làđúng nếu không đúng thì phải giả thiết lại.

d - Tính Z tn = Zđáy tuynel + H

e - Vẽ quan hệ Q ~ Ztn

b- Tính độ sâu phân giới, độ sâu dòng đều

Tính với các cấp lưu lượng Qi ( m3/s)

+ Độ sâu phân giới hk:

Với mặt cắt hình tròn thì hK tính theo công thức :

hk = Sk *d

trong đó : d : đường kính tuy nen

Q : Lưu lượng qua tuy nen

Sk : tra phụ lục 9-2 từ ξK : ξK = 52

d g

Q

α (1) g: Gia tốc trọng trường g=9.81 (m/s2)

α: Hệ số cột nước lưu tốc, lấy α = 1

100.1

= 0,01726

Từ ξK= 0,01726 tra bảng phụ lục 9-2 “ bảng tra thuỷ lực” ta có SK = 0,36

→ hK = Sk *d = 0,36 *9 = 3,24 m

T ừ Q = 100 m3/s tra quan hệ Q ~ ZHL ta có : ZHL = 28,87 m

với Zđáysông= 26,5 m →độ sâu hạ lưu hh = ZHL- Zđáysông = 2,37 m

ta có độ sâu hạ lưu cửa ra h h = 2,37 m < hK nên lấy độ sâu hD ở cửa ra là

hD = hK = 3,24 m

C - Lập bảng tính đường mặt nước :

Đoạn từ cửa ra đến L = 10 H tính như kênh , giả sử dạng đường mặt nước trongthân tuy nen là đường nước đổ b1 giả thiết này sẽ được kiểm tra lại chính xác saukhi tính toán và được định tính như hình vẽ trên

Theo đó ta phải xác định được chính xác cột nước đầu tuy nen hx từ đó sẽ biếtchính xác được chế độ chảy đầu tuy nen cũng như trạng thái làm việc của tuy nen Trình tự tính toán được xác định như sau :

- Xuất phát từ dòng chảy cuối tuy nen hcc = hk ta tính ngược lên trên đầu tuynen xác định cột nước hx

- Giả thiết các cột nước hx từ hcc = hk đến ho do đường mặt nước trong tuynen là đường nước đổ nên ta giả thiết các giá trị hx tăng dần

- Tính vận tốc dòng chảy trong tuy nen Vi =

i i

- Tính trị số độ dốc thuỷ lực Ji =

i i

i

R C

V

2 2

- Năng lượng đơn vị của dòng chảy: ∋i = hi +

Bảng 2.6 Tính thuỷ lực qua Tuynel với Q = 100 (m 3 /s)

3.3 21.12 11.7 1.805 4.734 4.442 0.0114 78.82 0.002 0.0019 -12.753.4 21.99 11.91 1.847 4.547 4.454 0.0209 79.12 0.0018 0.0017 -29.943.5 22.87 12.11 1.888 4.373 4.475 0.0291 79.41 0.0016 0.0015 -55.23.6 23.75 12.32 1.928 4.211 4.504 0.0363 79.69 0.0014 0.0014 -95.63.7 24.63 12.52 1.967 4.06 4.54 0.0426 79.95 0.0013 0.0013 -1703.8 25.52 12.72 2.005 3.919 4.583 0.0234 80.21 0.0012 0.0012 -143.73.85 25.96 12.83 2.024 3.852 4.606 0.0247 80.34 0.0011 0.0011 -224.93.9 26.41 12.93 2.043 3.787 4.631 80.46 0.0011

Đoạn từ miệng tuy nen đến L = 10.H coi như đập tràn đỉnh rộng

Từ bảng trên ta có độ sâu hX = 3,99m , so sánh với chỉ tiêu chảy ngập phân giới ta

Vậy tuy nen làm việc như một đập tràn đỉnh rộng chảy không ngập

Khi đó theo công thức đập tràn đỉnh rộng không ngập ta có:

Q = ϕ.ω 2.g(H o −h)

Trong đó : h - độ sâu tính toán trên đập ;

ω- diện tích mặt cắt ướt ứng với độ sâu h

Giả thiết cửa vào của tường cánh lượn tròn , theo bảng 14-8 bảng tra thuỷ lực ta có

hệ số lưu lượng của đập tràn là : m = 0,36 → ϕ = 0,983 (Theo Đ.I.Kumin )

2ωϕ

81,9.2.41,26.983,0

100

2 2

2

+ = 3,996 m

→ Kiểm tra H lại theo điều kiện H ≤ (1,2 ÷ 1,4 ) D

có H = 3,996 < 1,4 *9 = 12,6 m Vậy giả thiết tuy nen chảy không áp là đúng (1)

Tính toán tương tự giả thiết với các cấp lưu lượng khác nhau, ta có bảng sau :

Bảng 2.7.Bảng tính toán thuỷ lực với các cấp lưu lượng khác nhau

250 0.108 0.581 5.229 6.55 ngập, không áp 49.58 7.89

350 0.211 0.691 6.219 8.08 ngập, không áp 60.18 9.86

Tiếp tục giả thiết Q = 400 m 3 /s

Tính toán tương tự, ta thấy độ sâu hX = 9,025 m > d =9 m nên chế độ chảy trongtuynel là chảy có áp hoặc bán áp

Tính toán dẫn dòng qua Tuynel khi chảy có áp :

9

9,821.025.0

= 2,283

Bảng 2.8 Tính dòng chảy qua tuynel khi có áp

2.4.3 Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua đập đang xây dở ở +50

Vào mùa lũ lưu lượng dẫn dòng qua đập là Q = 5050 (m3/s), tra trên đườngquan hệ Q~ Zhl thì Zhlmax = 38,76

Ta sẽ dẫn dòng qua thân đập có bề rộng B = 150 (m) ; chiều dài L = 223 m

Sơ đồ tính toán

Bảng 2.10 bảng tính đường mặt nước với Q = 500 (m 3 /s)

1.04 157.6 153.7 1.025 3.17 1.5529 0.00063 50.21 0.00389 0.0038 0.22851.06 160.7 153.8 1.045 3.11 1.5535 0.00293 50.37 0.00365 0.0035 1.17661.09 165.3 153.9 1.074 3.03 1.5564 0.02757 50.6 0.00333 0.0029 14.7231.2 182.2 154.3 1.18 2.74 1.584 0.04255 51.4 0.00242 0.0021 37.5591.3 197.5 154.7 1.277 2.53 1.6266 0.02596 52.08 0.00185 0.0017 35.0631.35 205.2 154.9 1.325 2.44 1.6525 0.03447 52.4 0.00163 0.0015 66.1851.41 214.5 155.1 1.383 2.33 1.687 0.01842 52.78 0.00141 0.0014 50.7621.44 219.1 155.2 1.412 2.28 1.7054 52.96 0.00132

Kiểm tra chế độ chảy, ta có độ sâu hx = 1,44 (m) so sánh với chỉ tiêu chảy ngậpphân giới :

* Theo giáo trình thuỷ lực ta có công thức tính lưu lượng như sau :

Q = ϕω 2g(H0 −h) (1) (bỏ qua độ hồi phục Z)

Với m là hệ số lưu lượng chọn m = 0,33 ( theo bảng tra thuỷ lực )

Từ m = 0,33 ta tra được ϕ = 0,963 ( theo Cumin)

Từ công thức (1), biến đổi ta có : H0 = h

g

2 2 2

2ω

Thay các trị số vừa tìm được ta có:

H0 = 1,44

81,9.2.1,291.963,0

500

2 2

2

+ = 1,602 ( m) Vậy Ztl = 50 + 1,602 = 51,602

Trong trường hợp chảy không ngập thì ta có công thức tính như sau :

Tính toán tương tự với các giá trị lưu lượng Q khác nhau ta so bảng tính :

Bảng 2.11 Tính Quan hệ giữa lưu lượng và mực nước thượng lưu qua đập

2.4.4.Tính toán dẫn dòng qua đáy tràn đang xây dở ở cao trình +85

Tràn xả lũ là tràn có ngưỡng thực dụng nối tiếp với dốc nước tiêu năng phun tựdo

Theo thiết kế, ta sẽ dẫn dòng mùa lũ qua tràn với Q =7520(m3/s)

Đầu tràn có mặt cong thực dụng với ngưỡng tràn ở cao trình +97

Lưu lưọng qua tràn được tính như sau :

Để xác định được quan hệ Q~Ztl ta tiến hành tính toán như sau :

- Giả thiết từng cấp lưu lượng

- Ứng với mỗi cấp lưu l ượng ta xác định H0 :

b) Tuynel và đập đang xây dở ở cao trình +50

Bảng 2.13 Quan hệ tổng lưu lượng với MNTL

Ztl 32.866 37.84 40.33 42.664 49.48 50 51.733Q(m3/s) 1656 2170.6 2683.6 3706.8 5237.2 5797.5 Ztl 52.75 53.604 54.366 55.721 57.496 58.095

2.5 Tính toán điều tiết lũ

2.5.1 Mục đích tính toán :

- Xác định mực nước lũ trong hồ Ztlmax và lưu lượng xả qxảmax của các công

trình tháo nước khi xả lũ

- Xác định cao trình dắp đập vượt lũ, các cao trình phòng lũ

2.5.2 : Tài liệu tính toán :

- Đường quá trình lũ tiểu mãn tần suất P = 5% có Qmax = 1230m3/s

- Đường quá trình lũ chính vụ tần suất P = 5% có Qmax = 5050m3/s

- Đường quá trình lũ chính vụ tần suất P = 1% có Qmax = 7520m3/s

- Đường quan hệ V ~ Z của hồ chứa

- Đường quan hệ QTN2 + Đập xây dở ~ ZTL

a ) Tính toán điều tiết lũ khi xả đồng thời qua tuynel + đập :

Tính toán điều tiết cho trường hợp cùng xả lũ thi công qua Tuy nen2 và đập xâydựng dở ở cao trình +50 m với tần suất P = 5% , Qmax = 5050 m3/s

Công thức tính toán :

1 2 ( 1 2) 2 1

2

1)(

2

1

V V t q q t Q

Q + ∆ − + ∆ = −

2

1()(

2

1)2

1

1

1 2 1 2

t

V Q Q q

t

V

−

∆++

=+

∆ : Thời đoạn tính toán

Cột (1) : Cao trình các mực nước trong hồ được giả định ZTL

Cột (2) : Dung tích hồ chứa tra từ quan hệ W ~ ZTL được VHồ

Cột (3) : Lưu lượng xả lũ chảy qua TN2 + đập xây dựng dở qXả

Cột (4) : V = VHồ - VTL

- VHồ dung tích hồ tương ứng với các ZTL

- Vtl : dung tích hồ ứng với khi lũ đến

V −

∆ Cột (8) : f2 = ( 2 )

1

q t

V +

Ta chọn thời đoạn tính toán ∆t = 4h

Bảng 2.14 Tính đường phụ trợ f1,f2 qua tuynel và đập đang xây dở +50

( Theo phương pháp Pôtapốp)Z(m) Vhồ(106m3) qxả(m3/s) V(106m3) V/∆t q/2 f1 f2