DO AN TOT NGHIEP KY SU

Vị trí địa lý: Hồ chứa nước Hoa Sơn dự kiến xây dựng trên sông Cả nằm về phía bắc tại xã vạn long, huyện Vạn Ninh, tỉnh Khánh Hòa; Vị trí hồ chứa nước Hoa Sơn nằm cánh thành phố Nha Tran

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

PHẦN I THIẾT KẾ CƠ SỞ CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực xây dựng công trình,quan hệ F~Z, V~Z.

1.1.1 Vị trí địa lý:

Hồ chứa nước Hoa Sơn dự kiến xây dựng trên sông Cả nằm về phía bắc tại

xã vạn long, huyện Vạn Ninh, tỉnh Khánh Hòa;

Vị trí hồ chứa nước Hoa Sơn nằm cánh thành phố Nha Trang 72Km về phía Bắc, cánh quốc lộ 1A về phía Tây khoảng 3 Km thì đến vị trí công trình đầu mối;

Tọa độ địa lý của công trình đầu mối như sau:

Trong lòng hồ hiện có khoảng 150ha đất canh tác trồng lúa và màu ở chân đồi thấp và bằng phẳng, được tưới bằng các đập dâng nhỏ như đập Cây Sung, đập

Sổ Trong lòng hồ có các đường nông thôn thuận tiện cho việc vận chuyển khai thác mỏ vật liệu

1.1.2.2 Vùng tuyến công trình đầu mối:

Tuyến công trình đầu mối có Đông Bắc – Tây Nam, gần vuông góc với suối chính (gọi là suối Tân Phước – Sông Cạn) Địa hình 2 bên là núi cao trên 100m, phần lòng sông và thềm sông rộng từ (700 ÷ 800m có địa hình bằng phẳng cao độ

từ +0.5m (lòng suối) đến +8.0m (ở thềm);

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

Tuyến đập được chọn trong giai đoạn này là tuyến đã chọn trong nghiên cứu khả thi, tuyến III đây là tuyến hợp lý đã chọn hợp lý tối ưu ngoài ra không còn tuyến nào khác ưu việt hơn

1.1.3 Quan hệ F~Z, V~Z:

Bình đồ lòng hồ được khảo sát theo tỉ lệ 1/2000, đảm bảo yêu cầu trong tính thoán thủy lợi Quan hệ F~Z, V~Z đường đặc tính lòng Hồ Hoa Sơn được lập theo bảng sau

Bảng 1.1 biểu thị quan hệ F~Z, V~Z

F(Km2 ) 0 0,01 0,02 0,04 0,05 0,07 0,15 0,23 0,39 0,57 0,65 0,73 0,81 0,89 0,97V(10 6m3 ) 0 0 0,02 0,05 0,09 0,15 0,25 0,43 0,75 1,23 1,84 2,55 3,34 4,2 5,14

Z (m) 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30F(Km2 ) 1,01 1,06 1,11 1,15 1,2 1,24 1,27 1,31 1,34 1,38 1,4 1,42 1,44 1,46 1,48V(10 6m3 ) 6,13 7,17 8,26 9,41 10,6 11,8 13,1 14,4 15,7 17,1 18,5 19,9 21,3 22,8 24,4

Hình 1.1

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

Hình 1.2

1.2 Điều kiện thủy văn khí tượng:

1.2.1 Tình hình lưu vực và hệ thống lưới trạm thủy văn.

Sông cạn là một sông nhỏ dài 12Km, sông bắt nguồn từ dãy núi đèo Cả giáp ranh với tỉnh Phú Yên, có độ cao trên 600m chảy theo hướng Tây Bắc Đông Nam;

Lưu vựcc có đặc trưng chủ yếu sau đây tính đến vị trí dự kiến xây dựng công trình Hồ chứa

-Nhiệt độ không khí:

Bảng 1.2 phân phối các đặc trưng nhiệt độ không khí

Tcp (0C) 23,7 24,3 25,6 27,2 28,5 28,5 28,3 28,3 27,5 26,4 25,4 24,1 26,4

Tmax (0C) 29,3 30,6 31,8 34,5 36,3 37,4 36,6 37,9 37,1 32,7 31,5 30,2 37,9

Tmin (0C) 15,8 17 17,9 19,7 23,3 23,1 22 22,6 22,1 19,8 18,8 16,9 15,8

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

Độ ẩm không khí

Bảng 1.3 Bảng phân phối các đặc trưng độ ẩm tương đối

Ucp (%) 79 80 81 80 78 78 77 77 81 83 82 79 80

Umin (%) 52 54 49 49 47 44 37 38 42 42 51 51 37Nắng

Bảng 1.4 Bảng phân phối số giờ nắng trong năm

S(giờ) 184 202 263 259 251 228 245 239 205 182 143 151 2252Gió

Bảng 1.5 Bảng vận tốc gió trung bình các tháng trong năm

V(m/s) 3,5 3,4 3 2,6 2,3 1,8 2 1,9 2 2,7 3,8 4,1 2,8Bốc hơi

- Lượng bốc hơi trên lưu vực Z0lv = 747,6mm

- Lượng bốc hơi mặt hồ Zn = 1566mm

- Chênh lệch lượng bốc hơi mặt nước và bốc hơi lưu vực là ∆Z = 818,4mm

Bảng 1.6 Bảng phân phối tổn thất bốc hơi lưu vực là ∆Z = 818,40mm

∆Z(mm) 74,5 61,9 69,4 65,9 73,6 65,9 73,6 74,10 59,1 55,4 66 78,1 818,4Lượng mưa lưu vực

Bảng 1.7 lượng mưa TBNN các trạm xung quanh lưu vực

Trạm Nha Trang Đá Bàn Tu Bông Đèo Cả Sơn Thành

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

Theo biểu đồ đẳng trị lưu vực Hoa Sơn nằm trong đường đẳng trị mưa từ 1700mm đến 1800mm Kết hợp các phân tích trên chọn lượng mưa TBNN cho lưu vực Hoa Sơn là Xlv = 1700mm

Lượng mưa gây lũ

Bảng 1.8 lượng mưa thiết kế 1 ngày lớn nhất (mm)

P% 0,2 1,0 1,5 2,0 5,0 10,0 Các thông sốX1ngày (1977 - 2000)

giai đoạn NCKT 537 441 415 401 341 288

Xtb = 168,4mm;

Cv = 0,53; Cs = 1,01X1ngày (1977 - 2003) 537 430 402 383 320 270 Xtb = 158,9 mm;

Cv = 0,53; Cs = 1,30

1.2.3 Các đặc trưng dòng chảy năm:

Trị số dòng chảy năm thiết kế xác định theo hàm phân bố mật độ Pierson III, như bảng sau:

Bảng 1.9 dòng chảy năm thiết kế

Qp (m3/s) 1,223 0,864 0,787 Q0 = 1,33m3/s

W0 (106m3) 38,55 27,24 24,80 Cv = 0,48 - Cs = 2Cv

Bảng 1.10 bảng phân phối dòng chảy năm thiết kế

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

- Bùn cát lơ lửng, xác định mật độ theo các số liệu đo đạc ở lưu vực tương

tự, có ρ = 120g/m3 Từ đó tính được lượng bùn cát lơ lửng VLL = 6280m3/năm;

- Bùn cát di đẩy, theo kinh nghiệm lấy bằng 20% khối lượng bùn cát lơ lửng hoặc bằng 10% dung tích bùn cát lơ lửng, tương đương Vđđ = 620m3/năm

Lượng bùn cát hàng năm của lưu vực Hoa Sơn là:

Vbc = VLL + Vđđ = 6900m3/năm

1.2.5.2 Lưu lượng lớn nhất mùa cạn.

Bảng 1.13 kết quả tính toán lưu lượng mùa kiệt P = 10%

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

Đường quan hệ Q = f(z) hạ lưu phục vụ tiêu năng hạ lưu tràn được tính toán dựa vào tài liệu mặt cắt ngang địa hình theo công thức Chesi – Maning

Bảng 1.15 kết quả tính toán Q = f(z) hạ lưu

Q (m3/s) 2,85 17,55 41,01 71,40 108,2 150,7 199,0 252,7 311,20 377,40 457,90 558,2

1.3 Điều kiện địa chất:

1.3.1 Đặt điểm địa chất trong vùng dự án:

- Về cấu trúc địa chất, toàn bộ vùng dự án nằm trong vùng đá granit tuổi Krêta, thuộc hệ Đèo Cả, xen kẹp các đá Gabro Diorít, tuổi Jura, thuộc phức hệ Định Quán và phức hệ Tây Ninh Phủ trên đá gốc và các trầm tích đệ tứ gồm cát sỏi lòng sông (aQlv), đất á sét, á cát bồi tích hỗn hợp sông biển (amQlv) và các lớp á sét chứa tảng lăn, chứa dăm sạn với hàm lượng khác nhau và có nguồn gốc pha tàn tích (deQ);

- Các thành tạo xâm nhập, gồm có các hệ Tây Ninh, phức hệ Định Quán – Pha I và phức hệ đèo Cả Các phức hệ thành tạo này đem lại cho vùng dự án nhiều loại đá vật liệu xây dựng phổ biến như granit, gabro, porphyr, felspat… có màu xám xanh, đen nhạt, xanh đen hoặt màu hồng…, cùng các khoáng vật quặng phổ biến như Apatít, Magnnetit, Sper, …mà không có những khoáng sản giá trị kinh tế cao

- Về các tầng phủ đệ tứ, bao phủ khá rộng và tập trung ở cùng ven biển, kể từ trên xuống có các lớp như sau:

+ Holocen thượng (aQ3iv) là trầm tích hỗn hợp sông biển cát, cuội sởi, bột sét dày từ (1÷ 4)m, tập trung chủ yếu ở đồng bằng ven chân núi và chạy ra sát biển;

+ Holocen trung (amQ3

IV ) là trầm tích hỗn hợp sông biển và trầm tích gió tạo thành các dải cát chạy dài ven biển có chiều dày (13 ÷ 20)m

+ Pleistocen (amQ3

III ) là trầm tích hỗn hợp sông biển bao gồm cát cuội sỏi, bột sét, loại này chỉ phân bố ở phía tây nam cùng dự án với chiều dày (8 ÷30)m

- Về động đất và tân kiến tạo:

+ Theo cục địa chất và Khoáng Sản Việt Nam, ở vùng dự án không có các hoạt động tân kiến tạo đáng kể, chỉ có một đứt gãy chạy theo hướng Đông Bắc –

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa SơnTây Nam, có lẽ là nơi hình thành các pha xâm nhập mãnh liệt vào thời kỳ Krêta tạo nên phức hệ đèo Cả xuyên cắt các đá của phức hệ Tây Ninh và Định Quán Đứt gãy này hiện nay đã bị các trầm tích kỷ đệ tứ phủ kính và được các đá thạch anh, Điabaz gắn kết tốt;

+ Theo Bản đồ phân vùng động đất lãnh thổ Việt Nam, tỉ lệ 1/200.000 của Viện Vật lý địa cầu, thuộc Trung Tâm Khoa học tự Nhiên và Công nghệ quốc gia xuất bản năm 1993, thì vùng dự án có động đất lớn nhất là cấp 7 theo thang 12 cấp

- Các hiện tượng vật lý, đáng chú ý là quá trình sạt lở đất đá từ trên núi cao qua sười đồi dốc tạo ra các khu vực tập trung đá tảng, đá lăn:

+ Sông suối ở vùng dự án có lưu vực nhỏ, ngắn và dốc nên chỉ xảy ra quá trình xâm thực theo chiều thẳng đứng Dòng suối còn ở giai đoạn đào lòng nên lòng hẹp, sâu Các bãi bồi cát sỏi thường nhỏ và thay đổi theo mùa;

+ Toàn bộ lòng hồ là đá Granit, bên trên là các trầm tích hiện đại và tầng phủ pha tàn tích, đứt gãy kiến tạo có đi qua lòng hồ nhưng đã được lấp nhét kín bởi các mạch đá thạch anh nên không ảnh hưởng gì đến khả năng giữ nước của hồ chứa, do đó hồ có thể giữ nước đến cao trình + 27m;

+ Các sườn núi quanh hồ trên mực nước dâng bình thường của hồ chứa có độ dốc khá lớn (>200), tầng phủ khá dày và chứa các đá tảng, đá lăn kích thước lớn nên có khả năng xảy ra hiện tượng sạt lở và tái tạo bờ hồ sau khi chứa nước đến mực nước dâng bình thường;

+ Trong phạm vi lòng hồ không có các di tích lịch sử, các mỏ khoáng sản quý hiếm, các cơ sở kinh tế quan trọng Do đó việc xây dựng hồ hoàn toàn thuận lợi

1.3.2 Đặc điểm địa chất công trình vùng tuyến công trình đầu mối:

1.3.2.1 Địa tầng vùng tuyến đập.

Các lớp đất thuộc bồi tích hiện đại và bồi lũ tích hỗn hợp sông biển từ trên xuống như sau:

- Lớp 1a: Cát hạt thô chứa nhiều cuộn sỏi màu vàng xám Cát có thành phần chủ yếu là cát thạch anh hạt thô chiếm (70 ÷ 90)%, cuội sỏi thạch anh, granit chiếm (10 ÷ 30)% Cát bão hòa nước, kết cấu chặt vừa Lớp 1a phân bố chủ yếu ở lòng suối, chiều dày thay đổi từ (1 ÷ 2)m nguồn gốc bồi tích;

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

- Lớp 1a2: Đất á sét nhẹ, á cát màu xám nâu, nâu vàng, lẫn rễ cây, ít dăm sạn nhỏ, đất khô, kém chặt Phân bố ở chân sườn núi, chiều dày thay đổi từ (0,3 ÷ 1)m Nguồn gốc pha tích;

- Lớp 1: Đất á sét nặng, trung màu vàng nhạt, nâu nhạt, lẫn ít sạn sỏi nhỏ Trạng thái thiên nhiên của đất nửa cứng, dẻo cứng, kết cấu chặt vừa Phân bố phổ biến ở thềm suối tuyến đập, là lớp thấm yếu, lớp bị sông và các dòng chảy chia cắt nhiều, chiều dày lớp thay đổi từ (1 ÷ 4)m Nguồn gốc bồi tích hỗn hợp sông biển (amQIV) Hệ số thấm trung bình K = 6,10.105 cm/s;

- Lớp 2: Đất á sét nhẹ, á cát màu xám vàng lẫn dăm sạn Trạng thái dẻo cứng, kết cấu chặt vừa Phân bố ở khu vực thềm gần sông, dưới lớp 1, dày từ 1÷4m Nguồn gốc bối tích hỗn hợp sông biển (amQIV);

- Lớp 4: Cát cuội sỏi màu xám vàng, xám trắng, kẹp lẫn các lớp mỏng á sét, á cát màu xám nhạt, xám nâu Cuội sỏi từ (20 ÷ 30)%, khu vực gần sông chiếm (40

÷ 50)%, kích từ (0,2 ÷ 6)cm, tròn cạnh, cứng chắc Kết cấu chặt vừa, dày từ (1 ÷ 9.5)m, trung bình từ (2 ÷ 3)m, nằm dưới lớp 1 và lớp 2, phân bố ở đáy thềm suối Nguồn gốc bồi lũ tích (apQIV) Hệ số thấm K = 9,7.10-4cm/s đến K = 2,1.10-2cm/s;

- Lớp 4a: Đất á sét nặng đôi chỗ là sét nhẹ, màu vàng, xám nâu vàng, xám nâu, chứa ít sạn thạch anh, nằm dưới lớp 4 Phân bố không đều, dày từ (1 ÷ 3)m trạng thái cứng, kết cấu chặt vừa đến chặt Nguồn gốc bồi tích (aQ) Hệ số thấm trung bình K = 2,1.10-2cm/s;

- Lớp 6a: Đất á sét nhẹ, có chỗ là hỗn hợp dăm sạn á sét, màu nâu vàng, xám nâu, lẫn nhiều đá tảng, đá cục, rễ cây Hàm lượng dăm sạn, đá tảng khoảng (50 ÷ 70)% Dăm sạn sắc cạnh, cứng chắc, chiếm (30 ÷ 40)%, tảng lăn kích thước từ (1 ÷ 2)m, có chỗ >2m, phong hóa nhẹ tơi, cứng chắc Phân bố ở hai bên vai đập dày từ (1 ÷ 5)m Trạng thái của đất cứng đến nửa cứng, kết cấu chặt vừa Nguồn gốc pha tàn tích (deQ);

- Lớp 6: Đất á sét nặng đến sét màu nâu đỏ, nâu vàng, lẫn ít dăm sạn thạch anh, nằm dưới lớp 6a, phân bố ở hai bên vai đập, dày từ (1 ÷ 2,5)m trạng thái cứng đến nửa cứng, chặt vừa đến chặt Nguồn gốc pha tàn tích (deQ) Hệ số thấm K = 2.10-6m/s;

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

- Lớp 8: Đất á sét trung nặng màu xám xanh, nâu vàng, xám trắng, chứa ít dăm sạn, đá phong hóa mềm cỡ 3% Trong tầng có chứa các đá tảng lăn granit hạt mịn, kích thước từ (1 ÷ 2)m có chỗ >2m,đá phong hóa nhẹ tơi cứng chắc Phân bố ở đáy thềm suối, dưới lớp 4 và 4a, chiều dày từ (1 ÷ 7)m, trạng thái cứng đến nửa cứng, chặt vừa đến chặt Hệ số thấm từ K = 7,8.10-6cm/s;

- Đá gốc;

- Đá magma xâm nhập granit, granophyr: đá có cấu tạo khối, kiến trúc hạt vừa thô, thành phần chủ yếu là thạch anh, fenspat, biotit, sulphur Trong đó đôi chỗ bị các mạch nhỏ calite xuyên cắt Màu sắt và độ cứng của đá tùy thuộc vao mức độ phong hóa Đá có tuổi Kreta thuộc phức hệ đèo Cả pha 2 (γξ Kđc2);

- Đá riolit: đá có cấu tạo khối, kiến trúc hạt vừa thô, thành phần chủ yếu là thạch anh, fenspat, boitit, thủy tinh, sulphur và các khoáng vật khác Đá có tuổi Kreta thuộc hệ tầng Nha Trang (Knt);

- Đá mạch: màu xám xanh đen, phong hóa nhẹ tơi, xen kẹp lẫn trong đá granit hạt vừa đến thô màu xám trắng, đốm đen, phân bố ở khu vực tràn

1.3.2.2 Đánh giá và so sánh điều kiện địa chất công trình phương án tuyến công trình đầu mối.

- Tuyến đập:

Tuyến đâp dài gần 900m chiều cao đập đất lớn nhất là 28.5m, các lớp đất đá phân bố tại khu vức vùng tuyến có độ bền kháng cắt trung bình

Về tính chất thấp cần chú ý đặc biệt các lớp sau:

Lớp 1: Phân bố chủ yếu trên bề mặt và theo diện khu vực thềm sông, đất á sét nặng đến trung, thấm yếu, dày từ (1 ÷ 4)m Lớp bị chia cắt nhiều bởi các nhánh suối nhỏ, xen lẫn với 1a, lớp 2 có tính thấm vừa đến mạnh Vì vậy không thể tận dụng làm sân phủ tự nhiên được;

Lớp 4: Lớp cát cuội sỏi, thấm mạnh (K = 10-2cm/s) cần có biện pháp xử lý thấm;

Lớp 8: Lớp á sét trung nặng, thấm yếu, độ bền kháng cắt trung bình, đáy móng chân khay chống thấm có thể đặt trong lớp này Lớp 8 phân bố rộng khắp khu vực thềm sông đoạn giữa đập, dày từ (1 ÷7)m chiều sâu bóc bỏ từ mặt đất đến bề mặt lớp 8 từ (5 ÷ 8)m, khu vực gần lòng suối từ (10 ÷ 14)m;

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

Đối với đá phong hóa hoàn toàn nằm dưới lớp 8 có tính thấm yếu K = 7,4.10

-5 cm/s, độ bền kháng cắt trung bình Đới phân bố rộng khắp trên toàn tuyến, với chiều dày từ (1 ÷ 8)m;

Khu vực lòng suối chiều sâu chân khay lớn nhất (14m) đặt trên lớp đá granit phong hóa nhẹ Khi mở móng nếu gặp đá cứng, nứt nẻ, cần dùng vữa trám kín các hang hốc, các khe nứt Xử lý thấm những vị trí nền có q ≥ 0,05l/ph.m;

Hai vai đập đới đá phong hóa của đá granit, có khả năng chịu tải tốt;

Tại các vị trí tiếp giáp giữa đá granit va đá riolit cần quan tâm đến vấn đề xử lý thấm mất nước

• Tuyến cống:

Tuyến cống dự kiến dài khoảng 200m bố trí trên sườn đồi vai phải tuyến đập, có địa hình dốc, cao độ dọc tuyến thay đổi từ +14 m (phía thượng lưu cống) đến +15m phía hạ lưu cống Cao trình đáy cống dự kiến là +9.0m, nằm chủ yếu trên đá gốc granit phong hóa vừa, một phần nhỏ trên đá phong hóa mạnh (khoảng 12 ÷ 13m), khả năng chịu lực tốt

• Tuyến tràn:

Tuyến tràn dự kiến dài 168m (chưa kể phần kênh xả hạ lưu tràn), được bố trí trên sườn đồi vai trái tuyến đập, có cao độ địa hình thay đổi từ +19.53m (ngưỡng tràn) đến +(8.5 ÷ 7)m (phía thượng và hạ lưu tràn);

Ngưỡng tràn và thân tràn nằm hoàn toàn trên đá granit phong hóa nhẹ cứng chắc, có khả năng chịu tải lớn, chỉ một phần nhỏ ngưỡng tràn bên phải nằm trên đá phong hóa mạnh;

Đáy móng bể tiêu năng nằm hoàn toàn trong đới đá phong hóa nhẹ, có khả năng chịu lực tốt;

Đáy móng đoạn sân sau, nối tiếp bể tiêu năng với kênh xả hạ lưu dài 60m, 20m đầu nằm trên đá phong hóa vừa đến nhẹ phần còn lại nằm trên nền đá phong hóa mạnh nhưng vẫn có khả năng chịu lực lớn

1.3.3 Về địa chất thủy văn:

Nước mặt: ở sông suối và các khe nhỏ Về mùa mưa nước thường đục do phù sa nhiều, về mùa khô, nước trong suối, không có mùi vị, ít cặn lắng Tổng độ

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơnkhoáng hóa từ (0.009 ÷ 0,0154)g/l là loại nước nhạt bicacbonat sulfat natri, có tính

ăn mòn khử kiềm và tính mòn sulfat

Nước ngầm: có 2 phước hệ chứa nước ngầm chính:

+ Nước ngầm trong các trầm tích đệ tứ và các tầng phủ pha tàn tích của đá gốc chủ yếu là Bicacbonát natri, nguồn do nước mưa nên mùa khô thường cạn kiệt;

+ Nước ngần trong khe nứt của đá gốc Đây là loại nước ngầm chủ yếu, mực nước xuất hiện ở độ sâu (10÷ 20)m, chủ yếu cũng là nước Bicacbonát natri kali, về mùa khô do nước sông, nguồn nước ngầm nghèo;

+ Nước ngầm trong các tầng phủ pha tàn tích là nước không ăn mòn;

+ Nước ngầm trong các trầm tích đệ tứ có tính ăn mòn khử kiềm và ăn mòn cacbonic

1.3.4 Vật liệu xây dựng:

Bảng 1.16 khối lượng khảo sát

Tên

mỏ Cấp

Lớp khai thác

Diện tích khai thác (m2)

Khối lượng bóc bỏ

(m3)

Trữ lượng khai thác(m3)

Cự ly vận chuyển(m)ABC

Đánh giá chung:

Các mỏ vật liệu đất đắp đáp ứng đủ yêu cầu đắp đập, nhưng cần chọn kết cấu mặt cắt đập, quy hoạch khai thác vật liệu hợp lý để giảm tối đa kinh phí đền bù cho công trình

Chất lượng đất đắp thỏa mãn yêu cầu, khai thác thuận lợi chi riêng mỏ D2 cần phải mở đường thi công vận chuyển Vật liệu cát, cuội sỏi

Trong giai đoạn này đã tiến hành khảo sát 2 mỏ cát sỏi xây dựng

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

Mỏ VLXD cát sỏi H nằm tại vị trí tuyến thượng hạ lưu và thượng lưu đập,

do 4 cụm khu vực nhỏ cát sỏi gộp lại

Mỏ VLXD cát sỏi K thuộc xã Ninh Xuân, huyện Ninh Hòa cách công trình 50Km Vị trí mỏ nằm trên đường đi Đaklak (Km09+400), qua cổng nhà máy đường Ninh Hòa, rẽ trái

CHƯƠNG 2 ĐIỀU KIỆN DÂN SINH KINH TẾ

2.1 Dân sinh kinh tế:

2.1.1 Dân sinh:

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

Vùng dự án trực tiếp hưởng lợi gồm có 4 xã: Vạn Khánh, Vạn Long, Vạn Phước, Vạn Thọ Phía Nam giáp xã Vạn Bình và Vạn Thắng, phía Bắc và Tây Bắc giáp xã Đại Lãnh và xã Mỹ Lâm của Huyện Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên, Nam giáp biển và xã Vạn Thạnh qua Vũng Trâu Nằm Vùng dự án có diện tích tự nhiện 11.490 ha, bằng 20,89% diện tích tự nhiên toàn huyện, dân số 28.611 người, chiếm 23,87% toàn huyện

Theo niên gián thống kê huyện Vạn Ninh, tình hình dân số vùng dự án tình hình phân bố lao động chính trong ngành nông nghiệp và thủy sản, chiếm trên 75% dân số toàn huyện

2.1.2 Các hiện trạng kinh tế xã hội khác:

2.1.2.1 Về công nghiệp:

Công nghiệp ở địa phương gồm có công nghiệp khai thác và công nghiệp chế biến nhưng còn rất yếu kém và chậm tăng trưởng, phần lớn là tư doanh, số liệu theo niên gián thống kê của huyện ghi lại sau đây về giá trị sản xuất công nghiệp chứng tỏ điều đó

2.1.2.2 Về giao Thông:

Giao thông phát triển khá và nhanh, nhất là các năm gần đây nhờ chủ trương phát triển nông thôn của tỉnh

- Về đường bộ, có quốc lộ 1A chạy dọc huyện với chiều dài trên 39Km, riêng qua vùng dự án đến 12Km, hiện đang được mở rộng nâng cấp bằng vốn vay WB;

- Đường liên xã từ trục QL 1A đi đến trung tâm các xã và các đường liên thôn, nội đồng được cấp phối hoặc nhựa đường, bê tông hóa;

- Ngoài ra có đường sắt Bắc Nam chạy xuyên huyện có chiều dài 36,8 Km, riêng qua vùng dự án khoảng 11Km

2.1.2.3 Các công trình văn hóa – giáo dục – y tế:

Y tế, phát triển rộng, các xã đều có trạm y tế hộ sinh hoặc phòng khám khu vực (xã Vạn Phước), nhưng cơ sở vật chất và trang thiết bị còn nhiều hạn chế, kể cả bệnh viện trung tâm huyện

2.2 Hiện trạng thủy lợi và hiện trạng sản xuật nông nghiệp:

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

Trước giải phóng, vùng dự án có mấy công trình thủy lợi nhỏ là đập dâng ven quốc lộ như đập Hải Triều, đập bổi Cây Sung và đập Sổ Sau năm 1975 đã kiên cố hóa các đập bổi và xây dựng thêm các hồ chứa nước nhỏ, đến nay có 6 công trình ghi bảng sau:

Diện tích được tưới: về diện tích lý – cây trồng chủ yếu, được tưới trong các năm gần đây;

Theo số liệu điều tra, diện tích có công trình tưới chỉ đạ 335ha, diện tích ăn nước trời đến 471 ha Diện tích bị hạn 160 ha Rõ ràng diện tích cây trồng được tưới rất nhỏ và diện tích hạn còn lớn Trong các diện tích được tưới phần lớn bằng máy bơm nước sử dụng từ các nguồn dòng chảy cơ bản sinh thủy của các sông suối trong vùng;

Năng lực thiết bị phục vụ sản xuất nông nghiệp và thủy sản ở huyện và vùng dự án còn rất hạn chế;

Sản xuất nông nghiệp là kinh tế chủy yếu của vùng dự án cũng như của huyện Vạn Ninh (huyện có 85% dân số ở nông thôn và 58% dân số làm nông nghiệp, còn vùng dự án dân số 100% là nông thôn và làm nông nghiệp đến 75,7%), nhưng đến nay sản xuất nông nghiệp còn bấp bênh và giá trị sản xuất còn rất thấp

Số liệu thống kê cho thấy:

+ Đất nông nghiệp có tăng nhưng không ổn định Đất canh tác có ổn định hơn bằng (85 ÷ 95)% đất nông nghiệp Vùng dự án tỉ lệ đất canh tác chiếm thấp hơn dưới 80%;

+ Đất nông nghiệp cũng như đất canh tác ở vùng dự án chiếm trên 20% đến trên 30% so với huyện;

+ Diện tích gieo trồng cây lương thực chỉ đạt 1,42(huyện) đến 1,6 lần (vùng dự án) diện tích canh tác, chứng tỏ hệ số sử dụng đất còn thấp, chủ yếu do chưa chủ động nguồn nước tưới, phần lớn còn nhờ nước tự nhiên (mưa, dòng chảy cơ bản của các sông suối)

Về chăn nuôi là một ngành sản xuất có lợi thế ở huyện Vạn Ninh, nhưng phát triển cũng không ổn định;

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

Về sản xuất lâm nghiệp của huyện Vạn Ninh, do rừng còn nghèo, bị phá hoại trong các năm qua, diện tích rừng chỉ chiếm (40 ÷ 60)% diện tích tự nhiên, nên giá trị sản xuất lâm nghiệp rất thấp

2.3 Phương hướng phát triển kinh tế vùng dự án:

Căn cứ tình hình đặc điểm các điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội của huyện Vạn Ninh và vùng dự án, quán triệt các chương trình phát triển kinh tế – xã hội cuả tỉnh Ủy Khánh Hòa từ năm 2005 đến năm 2010, có thể xác định định hướng sản xuất của một số ngành như sau:

2.3.1 Về nông nghiệp:

Kết hợp thâm canh tăng vụ và mở rộng diện tích, chủ yếu phải là thâm canh tăng vụ trên cơ sở thỏa mãn yêu cầu tưới nước là áp dụng tốt khoa học kỹ thuật Chuyển đổi cơ cấu kinh tế ngành theo hướng tăng nhanh nuôi trồng thủy sản, phát triển chăn nuôi;

Mục tiêu chủ yếu của sản xuất nông nghiệp là tiếp tục tăng sản lượng lương thực để đảm bảo an toàn lương thực và chuyển đổi cơ cấu để tăng các cây trồng công nghiệp màu ngắn ngày, nuôi trồng thủy sản và chăn nuôi gia súc để tăng nhanh giá trị sản phẩm hàng hóa;

Tăng dân thực hiện đầu tư chiều sâu, nâng cao chất lượng tăng sản phẩm trong lĩnh vực lương thực – thực phẩm để phục vụ du lịch như: lúa giống gạo ngon, rau sạch, nuôi trồng cung cấp thủy sản tươi sống, nuôi heo nhiều nạc v.v…

2.3.2 Về lâm nghiệp:

Bảo vệ tài nguyên rừng Chấm dứt tình trạnh phá rừng và khai thác lâm sản bừa bãi Bảo vệ chăm sóc rừng, nhất là rừng đầu nguồn các hồ chứa nước, các đập dâng, kết hợp tái tạo rừng tự nhiên Áp dụng các tiến bộ KHKT để bổ sung loài mới, các loài giống mới có giá trị kinh tế cao như cây gió bầu, cây quế;

Quy hoạch sử dụng diện tích đất trống đồi chọc vào phát triển lâm nghiệp bảo vệ đất và tạo nên các vùng du lịch sinh thái ở vùng các hồ chứa v.v…

2.3.3 Về ngư nghiệp:

Tài nguyên thủy sản vùng biển của huyện Vạn Ninh nói chung và vùng dự án có bờ biển chiếm hơn 1/3 của huyện được đánh giá là khá đa dạng, cần được quản

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơnlý bảo vệ chặt chẽ và tổ chức khai thác bền vững, có hiệu quả kinh tế cao, trước mắt là phát triển nuôi trồng tôm cua.

2.4 Các phương án sử dụng nguồn nước và nhiệm vụ công trình:

2.4.1 Phương hướng phát triển kinh tế dự án hồ chứa nước Hoa Sơn:

Căn cứ khả năng nguồn nước lưu vực, các điều kiện tự nhiên xây dựng công trình và tài nguyên đất đai vùng dự án, dự kiến sử dụng đất đai để sản xuất lương thực, màu và cây công nghiệp ngắn ngày, nuôi trồng thủy sản nhằm thực hiện tốt các phương hướng phát triển sản xuất nông ngư nghiệp nêu trên Cụ thể trình bày ở bảng sau:

Bảng 2.1 Bảng quy hoạch sử dụng đất vùng dự án hồ Hoa Sơn

TT Loại diện tích Vạn

Khánh

Vạn Lon

g

Vạn Phước

Vạn Phước

Tổngcộng

TỷTrọng (%)Diện tích tự nhiên 4120 2870 2380 2120 11490 100

I Đất sản xuất nông nghiệp 570 342 403 170 1485 12,92

Màu, cây công nghiệp 260 170 210 120 760 6,61

II Nuôi trồng thủy sản 300 250 200 250 1000 8,70III Đất ở và rừng du lịch sinh

2.4.2 Nhiệm vụ của dự án:

Để thực hiện phương hướng phát triển kinh tế – xã hội nêu trên, khai thác và bảo vệ có hiệu quả các tài nguyên đa dạng ở vùng dự án, dự án thủy lợi hồ chứa nước Hoa Sơn cấn đáp ứng các nhiệm vụ sau đây:

- Cấp nước tưới tự chảy cho 1360ha ruộng đất trồng cây hàng năm chủy yếu là lúa 2 vụ và cây màu, cây công nghiệp ngắn ngày và cấp nước cho 1000ha nuôi trồng thủy sản (chủ yếu là nuôi tôm) cho 4 xã Vạn Khánh, Vạn Long, Vạn phước, Vạn Thọ nhằm đảm bảo an toàn lương thực và tăng sản phẩm hàng hóa theo chủ trương chuyển đổi cơ cấu kinh tế nông thôn vùng dự án;

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

- Cấp nước cho khu công nghiệp cảng trung chuyển Hòn Bịp, khu công nghiệp Tân Dân, khu du lịch vịnh Văn Phong và nước sinh hoạt nông thôn;

- Hạn chế, giảm lũ úng ngập vùng dân cư tập trung dọc đường quốc lộ 1A và đường sắt Bắc Nam trong phạm vi các xã Vạn Long, Vạn Khánh

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT VÀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH

3.1 Giải pháp công trình và thành phần công trình để thực thi giải pháp đó:

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

3.1.1 Giải pháp công trình:

- Để thực hiện phương án nhiệm vụ đã đề ra cần phải đầu tư xây dựng công

trình lấy nước;

- Từ điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn của tuyến nghiên cứu;

- Cao trình tuyến nghiên cứu so với khu hưởng lợi là cao hơn nhiều do đó có thể xây dựng công trình tưới tự chảy mà không cần thiết phải xây dựng các trạm bơm Hơn nữa theo kết quả tính toán thủy văn, thủy nông cho thấy lượng nước tháng 12 đến tháng 1 ít hơn so với lượng nước yêu cầu do vậy không thể xây dựng đập dâng để lấy nước được;

- Biện pháp thủy lợi lâu dài, phù hợp và khả năng hiện thực nhất là: Xây dựng hồ chứa nước trên sông Cả, điều tiết lại dòng chảy để phục vụ tưới cấp nước dân sinh;

- Lòng hồ có dạng lòng chảo hình tứ giác về mặt địa hình thì toàn bộ bờ hồ chứa rất dày lại nằm cao hơn mực nước dâng bình thường nên không có khả năng mất nước sang lưu vực bên cạnh Mặt khác bề mặt địa hình sườn dốc bờ hồ rất thoải, được che phủ bởi thảm thực vật nên vấn đề tái tạo bờ và gây sạt lở bờ hồ không có khả năng xảy ra;

- Qua đặc điểm địa hình của vùng tuyến có thể nhận xét rằng: đối với công trình hồ chứa nước Hoa Sơn giải pháp công trình xây dựng đập chắn tạo hồ chứa là giải pháp công trình hợp lý và có tính khả thi cao

3.1.2 Thành phần công trình:

- 01 hồ chứa với dung tích toàn bộ 17,1x106m3, vận hành theo chế độ điều tiết năm hoàn toàn;

- 01 đập ngăn sông bằng vật liệu địa phương chiều cao 27,40m;

- 01 tràn xả lũ có cửa van điều tiết để đảm bảo an toàn hồ chứa và phòng giảm lũ hạ lưu;

- 01 cống lấy nước đặt trong thân đập, cấp nước trực tiếp cho kênh Nam và cấp nước cho kênh Bắc bằng đường ống cấp nước

3.2.Cấp bậc công trình và các chỉ tiêu thiết kế:

3.2.1 Xác định cấp bậc công trình:

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

Theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXD VN 285: 2002 ban hành năm 2002

- Hệ thống công trình thủy lợi: Cấp IV;

- Cụm đầu mối hồ chứa nước: Cấp III (đập cao 27,60m trên nền loại nền đá)

- Cấp thiết kế chung của công trình: Cấp III

3.2.3 Xác định các chỉ tiêu thiết kế chủ yếu:

Tần suất thiết kế công trình:

- Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất thiết kế để tính toán ổn định, kết cấu công trình là P = 1% Kiểm tra với tần suất P = 0,20%;

- Tần suất lưu lượng lớn nhất tính toán thời kì lấp dòng P = 10%;

- Tần suất dẫn dòng mùa kiệt P = 10%;

- Tần suất gió lớn nhất để tính toán sóng cho hồ chứa do gió gây ra là P = 4%;

- Tần suất đảm bảo cấp nước P = 75%;

- Tuổi thọ hồ chứa T = 75 năm

3.3 Vị trí công trình đầu mối.

Qua nghiên cứu bản đồ 1/50.000 và các tài liệu thực đo, vùng tuyến lựa chọn xây dựng cụm đầu mối là duy nhất tại vị trí lòng suối thu hẹp Tuyến đập nối liền hai mỏm đồi cách QL 1A khoảng 3 Km Việc chọn tuyến công trình dựa trên các cơ sở sau:

Bảo đảm điều kiện ổn định công trình

- Tầng phủ tại vùng tuyến lớn trên là lớp á sét nặng bên dưới là lớp cát sỏi thấm rất lớn, nên cần nghiên cứu rút ngắn chiều dài đập để giảm nhẹ công tác xử lý chống thấm qua nền;

- Ngay sau hạ lưu đập là đất canh tác và dân cư sinh sống nên việc bố trí công trình cần nghiên cứu hạn chế xói lở hạ du sau này;

- Từ các kết quả trên, trong báo cáo NCKT nghiên cứu tuyến 3 (tuyến thượng lưu) So với các tuyến 1,2 tuyến 3 có các ưu điểm sau:

+ Chiều dài đập ngắn, tầng phủ mỏng và nền đá xuất hiện sớm hơn, việc xử lý nền ít toán kém hơn

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

+ Hai đầu đập đều gối về thượng lưu các mỏm đồi, việc xứ lý chống thấm dễ dàng, việc bố trí các hạng mục cống và tràn của cụm đầu mối;

+ Diện tích chiếm đất và kinh phí đầu tư cho công tác đền bù di dân thấp hơn

Từ những phân tích trên em chọn tuyến 3 là tuyến nghiên cứu

3.4 Xác định các thông số hồ chứa:

3.4.1 Các tài liệu tính toán và nhu cầu dùng nước:

Căn cứ diện tích canh tác nông nghiệp, điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng, cơ cấu cây trồng dự kiến khi dự án được thực hiện xong v.v… theo chương trình CROPWAT xác định được nhu cầu dùng nước cho nông nghiệp ở bảng 3.1;

Căn cứ vào tài liệu cung cấp của Sở Nông Nghiệp và PTNT, Sở xây dựng, UBND huyện Vạn Ninh, xác định được nhu cầu dùng nước cho công nghiệp, du lịch và sinh hoạt ở bảng 3.1;

Bảng 3.1 lượng nước yêu cầu tại đầu mối hàng tháng.

0.468

0.468

0.468

0.468

0.468

0.468

0.468

0.468

0.468

1.832

2.140 2.324 1.422 3.38

3

3.354

3.476

2.760 0.68

6

0.896

- MNC (Z0) là mực nước tương ứng với dung tích chết V0;

- MNC và dung tích chết có quan hệ với nhau theo Z – V

3.4.2.2 Cách xác định V0 và MNC:

- Nguyên tắc xác định:

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

+ Phải đảm bảo trữ hết lượng bùn cát bồi lắng trong suốt thời gian công tác của hồ;

+ Đảm bảo yêu cầu giao thông, thủy sản (tàu bè đi lại được, cá sống được)+ Đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy Zbc >Zmin

ΣVbc= K.T.Vbc (3-1) + Theo TCXD VN 285-2002 với công trình cấp III thì thời gian tính toán dung tích bồi lắng cửa hồ là: T = 75 năm

+ K: Hệ số an toàn K = (1,2 ÷1,5), chon K=,.3

+ Vbc bùn cát lắng đọng trong năm: Vbc = 6900m3/năm

ΣVbc=1,3 x 75 x 6900 = 0,4485.106 (m3)

Có ΣVbc tra quan hệ (V~Z) được Zbc = 9,30m

3.4.2.3 Tính toán cao trình mực nước chết

a Xác định dung tích chết (Vc)

Dung tích chết (Vc) là dung tích không tham gia vào quá trình điều tiết dòngchảy, nó nằm ở phần dưới cùng của hồ chứa nên còn gọi là dung tích lót đáy

b Đảm bảo yêu cầu về tuổi thọ công trình

Với điều kiện tuổi thọ công trình, ta xác định được hàm lượng bùn cát lắng đọng trong suốt thời gian hoạt động của công trình Từ đó xác định được mực nước chết theo công thức sau:

ZMNC = Zbc + h + a (3-2)

Trong đó:

- Zbc: cao trình bùn cát lắng đọng sau 75 năm làm việc Zbc= 9,30m

- a: khoảng cách an toàn tính từ cao trình bùn cát đến đáy cống để tránh không cho bùn cát cuốn vào cống trong quá trình làm việc, sơ bộ chọn a = 0,5m

- h: khoảng cách theo phương đứng tính từ đáy cống đến mực nước chết nhằm đảm bảo được yêu cầu làm việc của cống, sơ bộ chọn h = 1,2m

Ta có: cao trình khống chế đầu kênh : ZKC = 10,7m (tài liệu)

Ta thấy cao trình mực nước chết ZMNC = 11,0m > ZKC = 10,7m nên thỏa mãn được yêu cầu tưới tự chảy của cống lấy nước

Vậy : ZMNC = 11m

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

- Dùng năm thiết kế P = 75% tính toán cân bằng nguồn nước;

- lượng nước đến năm thiết kế P = 75%; W75% = 27,31.106m3;

- Căn cứ vào kết quả tính toán nhu cầu dùng nước của hệ thống, ta có tổng lượng nước yêu cầu hàng năm: Wy/c = 24,51.106m3

Nhận xét:

Lượng nước đến năm thiết kế P = 75% lớn hơn lượng nước yêu cầu: Wp =

Wq nên hồ chứa làm việc chế độ điều tiết năm

* Nguyên lý tính toán:

Dùng nguyên lý cân bằng nước viết cho kho nước trong từng thời đoạn tính toán (tháng) theo thời gian (1 năm thủy văn là năm bắt đầu từ tháng đầu của mùa lũ năm trước tới tháng cuối của mùa kiệt năm sau)

* Trình tự tính toán:

Bước 1: sắp xếp lượng nước đến hàng tháng ứng với P = 75% theo trình tự năm thủy văn bắt đầu là tháng mùa lũ (IX), kết thúc tháng cuối mùa kiệt (VIII);

Bước 2: tính tổng lượng nước đến hàng tháng Wđến = Qđến..∆t

Bước 3: từ tổng lượng nước đến và tổng lượng nước dùng hàng tháng, tiến hành tính toán cân bằng nước xác định dung tích hiệu dụng của hồ chứa chưa kể tổn thất;

Bước 4: tính toán tổn thất Wtt = Wth + Wbh:

Wth: tổn thất do thấm Wth = K Vk;

+ K: Hệ số thấm của hồ phụ thuộc điều kiện địa chất lòng hồ, lấy K = 1%;

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

+ Vk: dung tích bình quân hồ trong tháng

- Wbh: Tổn thất do bốc hơi: Wbh = ∆Z F

+ ∆Z: lượng bốc hơi hàng tháng;

+ F: diện tích mặt hồ bình quân trong tháng

Bước 5: Tính tổng lượng nước đi trong tháng

Biết V K MNDBT tra quan hệ Z~V ⇒ MNDBT.

Giải thích các đại lượng trong bảng tính

- Cột 1: ghi thứ tự các tháng xếp theo năm thủy văn

- Cột 2 :lưu lượng đến từng tháng ứng với tần suất thiết kế P = 75%

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

Vtđ : dung tích hồ đầu tháng;

Vtc : dung tích hồ cuối tháng;

- Cột 11: diện tích mặt thoáng trung bình Fbq, tra quan hệ Z~V~F;

- Cột 12: lượng nước tỏn thất do bốc hơi

- Cột 18: lượng nước cần tích lại trong hồ khi có kể tổn thất;

- Cột 19: lượng nước xả thừa ki vượt quá dung tích hiệu dụng Vh

Kết quả tính toán điều tiết hố ở phụ lục (3-1) trang cuối Ta xác định được

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

+ Sử dụng vật liệu tại chỗ, tiết kiệm được các vật liệu quý như: sắt, thép Xi măng v.v… so với các đập khác, trước khi thi công không đòi hỏi phải chuẩn bị tốn nhiều công sức;

+ Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ;

+ Bền chống chấn động tốt;

+ Dễ quản lý, dễ tôn cao đắp dày thêm;

+ Trên mọi nền đều có thể đắp đập đất;

+ Nhờ sự phát triển của nhiều ngành khoa học nên chất lượng thiết kế ngày càng cao, mặt khác việc xây dựng đập đất đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm

Nhược điểm: Chỉ thi công được trong mùa khô, khối lượng thi công lớn 3.5.2 Tràn xả lũ:

Tại tuyến tràn đã chọn căn cứ vào điều kiện địa hình, điều kiện địa chất, vật liệu xây dựng tại đầu mối chọn hình thức công trình tháo lũ là tràn dọc

- Nhược điểm: để tháo được lưu lượng lớn thì cần phải có cột nước trong

hồ lớn do vậy sẽ ngập lụt lòng hồ lớn còn muốn hạ thấp cột nước thì phải xây dựng đường tràn lớn do vậy giá thành công trình cao

Bậc nước bao gồm các bộ phận sau: cửa vào, bậc nước, cửa ra:

- Cửa ra: thường là ngưỡng tràn đỉnh rộng hoặc cuối dốc nước phần cửa vào có tường cán kéo dài về thượng lưu (1÷1,5)H;

- Bậc nước: Bậc nước bao gồm nhiều cấp Cần thiết kế làm sao để trong mỗi cấp đều có nước chảy ngập ổn định Vì vậy, cuối mỗi cấp thường có tường tiêu năng làm việc như một hố tiêu năng, trong mỗi cấp còn có tường đứng, bản đáy và tường biên;

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

- Cửa ra: cửa ra là cấp cuối cùng, cấu tạo của nó về cơ bản giống các cấp ở giữa Nhưng để thuận lợi cho tiêu năng thì bể tiêu năng cuối cùng này thường làm sâu hơn và có dạng khuếch tán

+ Lưu lượng thiết kế qua cống: 2.0m3/s

+ Chiều dài thân cống: Lc = 117,75m

3.6 Tính toán điều tiết lũ theo các phương án Btràn

3.6.1 Mục đích tính toán điều tiết lũ:

Mục đích của tính toán điều tiết lũ là để xác lập đường quá trình xả lũ ứng với tần suất lũ thiết kế và tần suất lũ kiểm tra từ đó đưa ra các biện pháp chống lũ thích hợp và hiệu quả nhất, như xác định dung tích phòng lũ cần thiết, phương thức vận hành công trình, quy mô công trình xả lũ hay kích thước đường tràn, lưu lượng

xả lũ lớn nhất xuống hạ lưu;

Trong hệ thống công trình thủy lợi thì công trình tràn xả lũ giữ một vai trò quan trọng Do đó, ta cần phải tính toán kỹ lưỡng điều tiết lũ để đưa ra phương án tràn hợp lý, để công trình đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và giá thành hợp lý nhất

3.6.2 Phương pháp tính toán điều tiết lũ:

a Lưạ chọn phương pháp tính :

• Giới thiệu các phương pháp tính điều tiết lũ

Có nhiều phương pháp tính:

• Phương pháp thử dần

• Phương pháp bán đồ giải của Pôtapốp

• Phương pháp Runghe Kutta bậc 3

• Phương pháp đơn giản của Kôtrêrin

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa SơnTuy có nhiều phương pháp tính toán điều tiết lũ nhưng trong đồ án này chọn phương pháp bán đồ giải của Pôtapốp Vì phương pháp Pôtapop tính toán đơn giản, lại cho kết quả chính xác, có thể tính bằng tay hoặc lập trình trên máy.

b Phương pháp Pôtapôp :

Trên cơ sở phương trình cân bằng nước :

1 2 2

1 2

1

2

q q t Q Q

1 2

t

V Q

Q q

) 2 (

2 2

1 1

q t

V f q

q t

V f q

Thay vào phương trình (3.7), ta được:

f2 (q) = Q + f1(q) (3.2)Gọi quan hệ (3.2) là quan hệ phụ trợ để tính toán điều tiềt lũ

Biểu đồ phụ trợ có dạng như hình sau:

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

Sử dụng biểu đồ phụ trợ như sau:

- Khi ta biết q1 tức là lưu lượng xả lũ đầu thời đoạn, Từ q1 tra trên biểu đồ phụ

trợ tìm được f1

- Với bất kì thời đoạn nào khi biết f1 và Q thì sẽ suy ra được f2

- Có f2 tra biểu đồ phụ trợ được q2

- Xem q2 vừa tìm được như là q1 của thời đoạn tiếp theo, tính toán đến giá trị cuối cùng

3.6.2.1 Áp dụng vào bài toán cụ thể;

* Các thông số đã biết:

- Đường quá trình lũ đến (Q~t);

- Đặc trưng địa hình kho nước (Z~Vh)

- Loại công trình xả lũ: là công trình đập tràn không có cửa van điều tiết;

- Mực nước trước khi lũ đến;

Yêu cầu: xác định đường quá trình xả lũ ứng với lũ thiết kế và kiểm tra

(q~t, qmax, Zsc)

* Xây dựng biểu đồ phụ trợ:

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

- Xác định thời đoạn tính toán ∆t sao cho đường quá trình lũ đến đi qua đỉnh lũ

- Giả thiết nhiều trị số cao trình mực nước trong kho kể từ MNDBT

- Tính lưu lượng xả lũ tương ứng q: theo công thức tính lưu lượng qua đập tràn thực dụng:

3/2 0

tr 2

Trong đó:

-ε : hệ số co hẹp bên Sơ bộ chọn ε = 1;

- m: hệ số lưu lượng qua tràn;

Đối với tràn đỉnh rộng thì sơ bộ chọn m = 0.36;

- Btr: chiều rộng ngưỡng tràn;

- H0: cột nước toàn phần trên tràn

Sơ bộ chọn H0 = H (bỏ qua cột nước tới gần v0)

Với H = ∇mực nước giả thiết - ∇ngưỡng tràn;

- Từ cao trình mực nước giả thiết, dựa vào quan hệ (Z~V) ta được dung tích kho Vk tương ứng;

Tính dung tích kho nước kể từ cao trình đỉnh tràn đến các cao trình giả thiết tương ứng

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

Hình 3.9

* Sử dụng biểu đồ để tính toán điều tiết:

- Với mỗi thời đoạn ∆t, tính

Q = (Q1 + Q2 ) 0,5

+ Từ q1 đã biết tra trên biểu đồ được giá trị f1 và tính f2 = Q+ f1

+ Từ f2 tra ngược biểu đồ lại sẽ được q2 Đó chính là lưu lượng xả lũ ở cuối mỗi thời đoạn

+ Lặp lại các bước cho thời đoạn sau, cho đến khi kết thúc

+ Từ quá trình lũ đến và xả ta có thể xác định được dung tích cắt lũ và mực nước lớn nhất trong kho

* Tính toán điều tiết lũ cho phương án Btr:

Tài liệu tính toán:

+ Trong phần “xác định các thông số thiết kế” ta đã xác định tận suất lũ thiết

kế P = 1% (bảng tần suất lũ đến ứng với P = 1%);

+ Tần suất lũ kiểm tra là P = 0.2%;

+ Thời đoạn tính toán ∆t;

+ Hệ số lưu lượng m = 0,36;

+ Hệ số co hẹp bên ε = 1;

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

= −

∆Cột 8: tính 2

2

pl

f t

= +

∆Kết quả tính toán được lập thành bảng tính Xem Phu lục 3 tính toán Biểu đồ phụ trợ tần suất gồm các phụ lục: ( 3-3 ÷ 3-6 ÷ 3-9 ) ở những trang cuối

Kết quả tính toán điều tiết lũ với lũ thiết kế P = 1%

Cột 1: thời gian ∆t, với ∆t = 1h

Cột 2: lưu lượng lũ đến (bảng đã cho);

Cột 3: lưu lượng trung bình Qtb = (Qđ – Qc)/2

Cột 4: lưu lượng xả, gia thiết x

l lu

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

Cột 5: f1 được nội suy khi biết qxả dựa vào quan hệ f1~q;

Cột 6: f2 = f1+Qtb (3+5)

Cột 7: q2 được nội suy khi biết f2 dựa vào quan hệ f2~q;

Cột 8: cột nước tràn Tính theo công thức

2/3

2

x T

q H

Cột 9: mực nước siêu cao (MNDGC) Zsc = Zngưỡng + Ht;

Cột 10: dung tích siêu cao Vsc = Vk – VMNDBT;

Kết quả tính toán được lập thành bảng tính Xem Phu lục 3 tính toán điều tiết

3.7 Thiết kế sơ bộ công trình theo các phương án:

Cụm công trình đầu mối thủy lợi Hoa Sơn bao gồm:

- Đập ngăn nước (Đập đất)

- Tràn xả lũ

- Cống lấy nước

3.7.1 Thiết kế sơ bộ đập ngăn nước:

Tài liệu thiết kế:

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơntính toán cho mực nước dâng gia cường lấy ứng với công trình cấp II, lấy với P = 50%;

- Góc kẹp giữa hướng gió tính toán với trục hồ (hướng Đông Bắc): α = 00

D V

(4-4) Trong đó: - V là vận tốc gió tính toán lớn nhất (m/s) V4% = 24,3m/s;

-D là đà sóng ứng với MNDBT: D = 1.153Km = 1153m

- g là gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s

- cosα : góc kẹp giữa trục dọc hồ và hướng gió

- H : là chiều sâu nước trước đập H = MNDBT - ∇đáy = 25-1.4 = 23,60m

hsl = K1.K2.K3.K4.hsl% (4-5)

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

-K1 ,K2 :Hệ số phụ thuộc độ nhám và khả năng thấm nước của lớp bảo vệ mái

-K3 :Hệ số phụ thuộc vận tốc gió và mái đập

-K4 :Hệ số phụ thuộc độ dốc sóng và hệ số mái

-h1%: Chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%

hs1% = K hsK:Hệ số phụ thuộc đại lượng .2

v

D g

hs: Chiều cao sóng bình quân, phụ thuộc .2

v

D g

và

v

t g.

tra theo các đồ thị của QPTL –C1-78

Thay các giá trị vào công thức (4-4) ta được:

- Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu H >0,5.λ

- Tính các đại lượng không thứ nguyên:

g t

Trong đó: t thời gian gió thổi liên tục, do không có tài liệu quan trắc nên lấy

t = 6(h) = 21600(s)

- Theo đường cong bao phía trên đồ thị hình 35 trang 46 QPTL C1- 78 xác

định các đại lượng không thứ nguyên g h.2 vàg.2

4, 2

g h V g V

1, 04

g h V g V

τ

=

=

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

- Chọn cặp trị số nhỏ hơn trong 2 cặp trị số tra được ở trên từ đó xác định được hvà τ

- K3 hệ số phụ thuộc vào mái đập thượng lưu ở đoạn chịu tác động của sóng, xác định theo bảng 7 trang 14 QPTL C1-78 được K3 = 1,5

D V

(4-6)

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn Trong đó: - V là vận tốc gió tính toán lớn nhất (m/s) V50% = 15,3m/s;

- D là đà sóng ứng với MNDBT: D = 1.286Km = 1286m

- g là gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s

- cosα : góc kẹp giữa trục dọc hồ và hướng gió

- H : là chiều sâu nước trước đập H’ = MNDGC - ∇ đáy = 26,95-1.4 = 25,55m

v

D g

hs: Chiều cao sóng bình quân, phụ thuộc .2

v

D g

và

v

t g.

tra theo các đồ thị của QPTL –C1-78

Thay các giá trị vào công thức (4-6) ta được:

- Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu H >0,5.λ

- Tính các đại lượng không thứ nguyên:

g D

Trong đó: t thời gian gió thổi liên tục, do không có tài liệu quan trắc nên lấy

t = 6(h) = 21600(s)

- Theo đường cong bao phía trên đồ thị hình 35 trang 46 QPTL C1- 78 xác

định các đại lượng không thứ nguyên g h.2 vàg.2

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

4, 4

g h V g V

1,32

g h V g V

- Kiểm tra lại điều kiện gia thiết ta có H = 25,55m>0,5.6,62 = 3,31m Nên giả thiết sóng nước sâu là đúng

- K1, K2: hệ số phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái và độ nhám tương đối mái thượng lưu Ở đây mái thượng lưu được gia cố bằng tấm BTCT M200, xác định theo bảng 6 trang 14 QPTL C1 – 78 được K1 = 1,0; K2 = 0,9

- K3 hệ số phụ thuộc vào mái đập thượng lưu ở đoạn chịu tác động của sóng, xác định theo bảng 7 trang 14 QPTL C1-78 được K3 = 1,5

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

Thay vào công thức (4-7) ta có:

hsl = K1.K2.K3.K4.hsl% = 1.0,9.1,5.1,5.0,7 = 1,42m

Cao trình đỉnh đập ứng với 3 trường hợp tính toán:

+ Ứng với MNDBT:

Z1 = MNDBT +∆h + hsl + a = 25+0,0058+2+0,7 = 27,7058m (4-1)+ Ứng với MNDGC:

- Thượng lưu bố trí 1 cơ ở cao trình 20.00m

- Hạ lưu bố trí 1 cơ ở cao trình 20.00m

- Chiều rộng cơ: 3,0m

+ Mái đập:

Để đảm bảo mái đập làm việc ổn định trong mọi trường hợp, độ xoải của mái đập được qui định theo đất đắp, dung trọng của đất khi đầm nén, chiều cao đập, tính chất của nền Khi thiết kế sơ bộ ta có thể căn cứ vào chiều cao đập theo công thức trong sách đồ án thủy công:

- Mái thượng lưu: m1 = 0,05H + 2,0 = 0,05 x 27,6 + 2,0 = 3,38

Lấy m 1 = 3,5

- Mái hạ lưu: m2 = 0,05H + 1,5 = 0,05 x 27,6 + 1,5 = 2,88

Lấy m 2 = 3,0

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Hoa Sơn

Thiết bị chống thấm:

Theo tài liệu địa chất ta thấy tầng thấm tương đối mỏng, nên chọn chống thấm kiểu tường lõi chân răng

Bảo vệ mái thượng lưu

Mái đập thượng lưu chịu tác động như : sóng, gió, sự thay đổi nhiệt độ, áp lực nước, áp lực thủy động khi mực nước trong hồ rút nhanh Theo 14TCN 157-

2005, để đảm bảo cho mái đập thượng lưu, ta chọn hình thức bảo vệ bằng tấm Bê tông dày 15cm bên dưới có lớp dăm cát lọc, mỗi lớp dày 15cm

Bảo vệ mái hạ lưu

+Mái hạ lưu

Theo 14TCN 157 - 2005 chọn hình thức bảo vệ mái hạ lưu là trồng cỏ và bố trí rãnh tiêu nước và thoát nước ngang, dọc để tiêu nước mặt chống xói cho mái

+Đống đá hạ lưu

Đống đá hạ lưu có tác dụng tiêu thấm nước qua thân đập

Cao trình đỉnh lăng trụ cao hơn cao trình mực nước hạ lưu (MNHL)max một khoảng d = (1 ÷ 2)m, để đảm bảo trong mọi trường hợp đường bão hòa không đổ ra mái hạ lưu chọn d = 2m theo tài liệu thủy văn ta có ∇MNHL max = 3m

* Kiểm tra khả năng tháo của đường tràn:

Cơ sở tính toán lưu lượng lũ tháo qua tràn ta vẫn dùng công thức tính lưu lượng đối với đập tràn đỉnh rộng: