Thiết kế thi công công trình đầu mối hồ chứa nước IA KO

Công trình đầu mối hồ chứa nước IAKO được xây dựng trên suối IAGláe thuộc đất xã IAKO, huyện Chư Sê, tỉnh Gia Lai, cách thị xã Plâycu về phía Tây Nam khoảng 50 km. Khu hưởng lợi có diện tích đất tự nhiên là 1200ha, nằm về phía bắc xã IAKO trải dài từ 13034’25” 13031’50” vĩ độ Bắc và từ 10705855” – 108002’15” kinh độ đông.

I GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH

1.1 Vị trí và nhiệm vụ công trình

1.1.1 Vị trí công trình:

Công trình đầu mối hồ chứa nước IA-KO được xây dựng trên suối IA-Gláethuộc đất xã IA-KO, huyện Chư Sê, tỉnh Gia Lai, cách thị xã Plâycu về phía TâyNam khoảng 50 km Khu hưởng lợi có diện tích đất tự nhiên là 1200ha, nằm vềphía bắc xã IA-KO trải dài từ 13034’25” -13031’50” vĩ độ Bắc và từ 10705855” –

108002’15” kinh độ đông

Khu tưới giới hạn bởi :

- Phía Bắc giáp suối Ụa-Gláe

- Phía Nam giáp suối Ụa –Lô

- Phía Đông giáp suối Ụa – Kô

- Phía Tây giáp chân núi Chư Sê

Nhìn chung vùng trồng cây cà phê có địa hình dạng tương đối bằng phẳng,lượn sóng nhẹ thấp về hai phía Đông và Tây Cao độ trung bình là 460m, nơicao nhất có cao trình 505m (khu tưới I), nơi thấp nhất có cao trình 404m (khutưới II), độ dốc trung bình của vùng từ 80 – 100, điều kiện khai thác thuận lợi cho

cơ giới hóa

1.1.2 Nhiệm vụ công trình:

Công trình thuỷ lợi KO được xây dựng trên suối Gláe thuộc xã

IA-KO, huyện Chư Sê tỉnh Gia Lai, cách thị xã Plây cu về phía Tây Nam khoảng 50

km Công trình thuỷ lợi IA- KO có các nhiệm vụ chính sau:

+ Công trình có nhiệm vụ cung cấp nươc tưới cho 800 ha cà phê

+ Tận dụng diện tích mặt hồ tương đối rộng để nuôi trồng thuỷ sản

+ Cải thiện điều kiện khí hậu khắc nghiệt của khu vực xây dựng côngtrình và các khu dân cư lân cận

1.2 Kết cấu công trình thủy công.

1.2.1 Dung tích hồ chứa:

Ứng với cao trình mực nước hồ có các dung tích sau:

Mực nước dâng bình thường : 31,6m ; W = 3,9.106 m3

Mực nước dâng gia cường : 34,2 m ; W = 4,884.106

m3

Mực nước chết : 23,8 m ; W = 0,994.106

m3

1.2.2 Đập đất:

Đập đất được xây dựng tại tuyến I, tại đầu khu tưới I (đã trồng cà phê) Đây

là đập đồng chất đắp bằng đất được lấy từ các bãi vật liệu: bãi I(thượng lưu bờphải), bãi II (thượng lưu bờ phải), bãi III( hạ lưu bờ phải)

Mái thượng lưu được lót lớp đá hộc dày 20cm tiếp theo là lớp đệm đá dăm

và cát mỗi lớp có bề dày 10cm có cấu tạo như một tầng lọc ngược

Mái hạ lưu làm các rãnh tiêu nước bằng đá xây dọc theo mái đập ở caotrình cơ 457m Nước mưa sẽ theo các rãnh chảy về chân đập Phần mái trên cơ

và dưới cơ (ngoài phạm vi lót đá ) làm các rãnh xiên chứa cát sỏi, rãnh chân máichia thành các ô vuông có kích thước 4x4 m2, trog các ô trồng cỏ

Đỉnh đập được rải một lớp cấp phối, lởp trên rải dăm sỏi dày 10cm, lớpdưới là cát dày 5cm

Phạm vi lòng suối từ cao trình 452m đến chân đập hạ lưu có thiết bị thoátnước kiểu lăng trụ Phạm vi hai bên bờ dùng thiết bị thoát nước kiểu áp mái từcao trình 457m đến chân đập

Thong qua tính toán ta xác định các thông số cơ bản của đập đất như sau:

1.2.3 Cống lấy nước:

Vị trí cống được bố trí ở bờ trái dưới đập chính

Dựa vào kết quả tính toán bồi lắng lòng hồ theo tuổi thọ công trình xácđịnh được MNC = 455,5m và chọn cao trình đấy cống là 454,4m

Hình thức cống : chọn hình thức cống hộp được làm bằng BTCT M200, cótháp van đặt ở mái thượng lưu

Các kích thước của cống như sau:

Hình thức tràn đỉnh rộng không có van, nối tiếp với hạ lưu bằng dốc nước

và tiêu năng bằng bể tiêu năng

Trên tràn bố trí cầu dân dụng để tiện quản lý, vận hành và sửa chữa khicần thiết Các thông số cơ bản của tràn xả lũ:

1.2.6 Kênh và công trình trên kênh:

Kênh chính sau đoạn cống lấy nước đi qua vùng đồi và đầm, đỉnh bờ kênhrộng 2m, cao 1,5m, đáy kênh trùng với đáy cống lấy nước, rộng bằng bề rộngcống, có độ dốc i=0,001

Kênh nhánh và kênh cấp I tiết diện nhỏ, khối lượng công tác lớn đi qua khuruộng và bờ đê, công trình trên kênh có khối lượng nhỏ và phân tán

1.2.7 Cấp công trình:

Dựa vào tính chất của đất nền và chiều cao đập, theo TCXDVN – 285

-2002 ta xác định được cấp của công trình là cấp IV.

1.2.8 Thời gian thi công:

1.3 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình

1.3.1 Điều kiện địa hình:

Công trình đầu mối hồ chứa nước IA-KO được xây dựng trên suối IA-Gláethuộc đất xã IA-KO, huyện Chư Sê, tỉnh Gia Lai, cách thị xã Plâycu về phía TâyNam khoảng 50 km Khu hưởng lợi có diện tích đất tự nhiên là 1200ha, nằm vềphía bắc xã IA-KO trải dài từ 13034’25” -13031’50” vĩ độ Bắc và từ 107058’55”– 108002’15” kinh độ Đông

Khu tưới giới hạn bởi :

- Phía Bắc giáp suối Ụa-Gláe

- Phía Nam giáp suối Ụa –Lô

- Phía Đông giáp suối Ụa – Kô

- Phía Tây giáp chân núi Chư Sê

Nhìn chung vùng trồng cây cà phê có địa hình dạng tương đối bằng phẳng,lượn sóng nhẹ thấp về hai phía Đông và Tây Cao độ trung bình là 460m, nơicao nhất có cao trình 505m (khu tưới I), nơi thấp nhất có cao trình 404m (khutưới II), độ dốc trung bình của vùng từ 80 – 100, điều kiện khai thác thuận lợi cho

cơ giới hóa

Trung tâm Khoa học & triển khai KTTL đã tiến hành đo đạc các tài liệusau:

- Bình đồ lòng tỷ lệ 1/2000

- Bình đồ khu đầu mối tỷ lệ 1/500

- Bình đồ khu tưới (đập, cống & tàn ) tỷ lệ 1/ 500.

- Trắc dọc các tuyến

1.3.2 Điêu kiện địa chất:

Qua xem xét lại thực địa, phân tích một số mẫu đất xét về nguyên nhânthành tạo, địa chất vuùng được phân ra thành các lớp theo thứ tự từ trên xuốngdưới như sau:

- Lớp 1 :bùn sét hữu cơ, màu xám đen , xám xanh Trạng thái dẻo chảy, đấtyếu, nguồn gốc aluvi Bề dày lớp này khoảng hơn 1m phân bố dọc lòng suối

- Lớp 2: á sét màu nâu nhạt, tạng thái bở lẫn rễ cây đang phân hủy, kết cấuxốp, bề dày từ 0,5 -1,5m Diện tích phân bố hẹp ở vai đập

- Lớp 3: đất sét màu nâu sẫm, trạng thái nử cứng, đất sượng đồi đồng nhất,

bề dày từ 4,5 -6m Diện phân bố rộng ở vai đập

- Lớp 4: đây là sản phẩm phong hóa gần hoàn toàn của đá Riolit thành sét

có lẫn dăm mềm, phần còn lại vẫn giữ ffược kiến trúc lỗ rỗng của đá, đất hạt

1.3.3 Đặc điểm khí hậu:

Địa bàn dự án nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cao nguyên, trongnăm có 2 mùa , nhiệt độ trung bình năm là 21,80 C; nhiệt độ cao vào các tháng4,5,6 Nhiệt độ cao nhất đo dược vào tháng 4 là 360 C Nhiệt độ thấp nhất đođược vào các tháng 12 và tháng 1, nhiệt độ thấp nhất đo được là 5,70 C

Mùa mưa tại vùng xây dựng công trình bắt đầu từ rất sớm, kéo dài từ tháng

5 tới tháng 10 Độ ẩm không khí tương đối cao, nhất là vào các tháng mùa mưa,dao động từ 80-90%

Lượng mưa trung bình nhiều năm là khoảng 1664mm, lượng mưa mùa mưachiếm tới 90% lượng mưa cả năm.Mù khô bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 5 nămsau, lượng mưa mùa khô chỉ chiếm 10% lượng mưa cả năm Trung bình mộtnăm có 154 ngày mưa, trong đó có 40 ngày dông

Trung bình một năm có 2377 giờ nắng, nắng nhiều nhất vào các tháng mùakhô, từ tháng 12 đến tháng 4 Trung bình một tháng có trên 230 giờ nắng

Lượng bốc hơi bình quân nhiều năm tại Plây cu là 914mm (đo bằng ốngPiche) Lượng bốc hơi lớn nhất vào các tháng 2 đến tháng 5 là các tháng mưa ít,nhỏ nhất là vào tháng 11 lạnh ẩm Lượng mưa lớn nhất vào tháng 3, tháng 4 khinhiệt độ không khí bắt đầu tăng, các tháng mùa mưa lượng bốc hơi giảm, lượngbốc hơi nhỏ nhất vào các tháng mù đông

Tốc độ gió trung binh năm là 3m/s, tốc độ cao nhất cố thể đạt đến 28m/s.Hướng gió thịnh hành về mùa khô là Đông Bắc, hướng gió về mùa mưa là Tâynam

2 Các đặc trưng khí tượng khu vực

- Nhiệt độ không khí

Nhiệt độ cao nhất : 41,2o C

- Lượng mưa theo bình quân nhiều năm :  = 1772mm

- Lượng mưa theo tần suất P = 50 % :  = 1736,6mm

- Lượng mưa theo tần suất P = 75 % :  = 1470,8mm

- Lượng mưa theo tần suất P = 80 % :  = 1417,6mm

4 Tình hình sông suối trong khu vực

Vùng Phú Cường có các suối nội địa như: suối Nhạ, suối Bằng, suối Quốc,suối Mon Các suối này có độ dốc lớn bắt nguồn từ dốc núi tạo nên lũ tập trungnhanh gây tình trạng úng ngập khu sản xuất, phá hoại hoa màu và xói mòn đấtcanh tác Các suối này chạy theo hướng từ Đông sang Tây đều đổ ra sông Đà.

Do độ dốc lớn và rừng đầu nguồn bị phá hoại do khai thác không hợp lý, vì vậymùa mưa sinh lũ lớn, mùa khô dòng chảy kiệt nhỏ

Ngoài các sông suối nội địa trên, khu Phú Cường còn chịu ảnh hưởng củasông Đà

1.3.3 Các đặc trưng thủy văn và các yếu tố dòng chảy vùng công trình đầu mối:

Hồ Đầm Bài dự kiến xây dựng trên Suối Bằng Diện tích lưu vực tính đếntuyến đập đo được 16,6 km2

Lưu lượng dòng chảy ứng với

tần suất 10 % của các tháng mùa khô như sau:

Ứng với tần suất 10 % ta có lưu lượng đỉnh lũ Qmax theo nhóm:

Q lũ (m 3 /s) 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199Tổng lượng lũ thiết kế W = 7,5.106 m3

Quan hệ dung tích hồ và cao trình mực nước ngầm như sau:

1.3.4 Động đất:

Khu vực xây dựng công trình có động đất cấp 7

1 4 Nguồn vật liệu xây dựng.

Bốn mỏ đất gồm hai loại nguồn gốc chính là Eluvi và Deluvi Đất ở bốn

mỏ này đều dùng để đắp đập được

1.5 Giao thông vận tải

Công trình nằm ở huyện Kỳ Sơn cách quốc lộ 6 khoảng 12km Đường đếncông trình chủ yếu sử dụng bờ đê sông Đà Đoạn từ xóm Tân Lập đến quốc lộ 6,

đoạn này chủ động để cho xe máy qua lại chở vật liệu vào thi công Đoạn quaNgòi Mai cần làm ngầm tạm cho xe máy vào thi công.

Tất cả các con đường trên công trường là đường cấp 3, chiều rộng đường

6 m, lợi dụng đường đồng mức và đường mòn cũ, kết hợp mở rộng thêm cho đạtyêu cầu đi lại

1.6 Điều kiện dân sinh kinh tế

Dân sống trong vùng xây dựng công trình gồm dân tộc Kinh và Mường,trong đó dân tộc Mường chiếm 80 % Nghề chính là làm ruộng và đi rừng, điềukiện sinh hoạt thấp kém

1.7 Khả năng cung cấp điện nước

1 8 Điều kiện thi cụng

+ Khởi cụng ngày 01/10/2006

+ Cụng trỡnh đầu mối thủy lợi do Cụng ty Dịch vụ và Hợp tỏc Nước ngoàithuộc Bộ Nụng nghiệp và Phỏt triển Nụng thụn đảm nhận thi cụng

+ Vật tư thiết bị cung cấp đến chõn cụng trỡnh theo đỳng tiến độ

+ Mỏy múc đảm bảo cho việc thi cụng

+ Nhà thầu cú khả năng tự huy động vốn đỏp ứng nhu cầu thi cụng

+ Thời gian thi cụng 2-3 năm

Do vậy khi thi công công trình thuỷ lợi phải tiến hành dẫn dòng thi công đểdẫn nớc từ thợng lu về hạ lu ,đảm bảo cho hố móng đợc khô ráo mà vẫn đảm bảo

đợc yêu cầu lợi dụng dòng nớc trong quá trình thi công

+Biện pháp dẫn dòng ảnh hởng trực tiếp đến kế hoạch và tiến dộ thi công củatoàn bộ công trình ,ảnh hởng đến hình thức kết cấu ,chọn và bố trí công trình

thuỷ lợi đầu mối ,chọn phơng pháp thi công và bố trí công trờng và ảnh hởng đếngiá thành công trình

2.1.2.Nhiệm vụ :

Công tác dẫn dòng thi công có nhiệm vụ sau :

+Đắp đê quai bao quanh hố móng ,bơm cạn nớc và tiến hành và tiến hành côngtác nạo vét ,xử lý nền và xây móng công trình

+dẫn nớc sông từ thợng lu về hạ lu qua các công trình dẫn dòng đã đợc xây dựngxong trớc khi ngăn dòng

2.1.3.các nhân tố ảnh h ởng tới dẫn dòng thi công

a ,Điều kiện thuỷ văn :

Ngời ta dựa vào đièu kiện thuỷ văn của dòng sông để chọn phơng án dẫndòng ;vì rằng lu lợng ,lu tốc ,mực nớc lớn hay nhỏ,biến đổi nhiều hay ít ,mùa lũhay mùa khô dài hay ngắn đều trực tiếp ảnh hởng đến việc chọn phơng án dẫndòng

b Điều kiện địa hình

cấu tạo địa hình của lòng sông và hai bờ tại khu vực công trình đầu mối thuỷ lợi

có ảnh hởng trực tiếp đến việc bố trí các công trình ngăn nớc và dẫn dòng thicông

c.Điều kiện địa chất và địa chất thuỷ văn

Điều kiện địa chất ảnh hởng đến mức độ thu hẹp của lòng sông ,kết cấu côngtrình dẫn nớc ,hình thức cấu tạo và phơng pháp thi công đê quai

đ Điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy

Trong thời gian thi công vẫn phảI đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp dòng chảytới mức cao nhất nh tới ruộng ,phát điện ,vận tảI thuỷ nuôI cá ,nớc cho sinh hoạt

và công nghiệp …

e.Cấu tạo và sự bố trí công trinh thuỷ lợi

Giữa công trình thuỷ lợi đầu mối và phơng án dẫn dòng thi công có mối liên hệtrực tiếp với nhau Khi thiết kế công trình thuỷ lợi đầu tiên phảI chọn phơng ándẫn dòng Ngợc lại khi thiết kế tổ chức thi công phảI thấy rõ ,nắm chắc đặc

điểm cấu tạo và sự bố trí công trình để có kế hoạch khai thác và lợi dụng chúngvào việc dẫn dòng Chỉ có nh vậy thì bản thiết kế mới có khả năng hiện thực và

có giá trị cao về kinh tế

f.Điều kiện và khả năng thi công

Bao gồm : thời gian thi công ,khả năng cung cấp thiết bị ,nhân lực ,vật liệu,trình

độ tổ chức và quản lý thi công

Tóm lại ,có rất nhiều nhân tố ảnh hởng đến việc chọn phơng án dẫn dòng Do

đó khi thiết kế dẫn dòng cần phảI điều tra cụ thể ,nghiên cứu kỹ càng và phântích toàn diện đẻ chọn phơng án dẫn dòng hợp lý ,có lợi cả về kinh tế và kýthuật

2.2.1.2.Chọn thời đoạn dẫn dòng thiết kế

+Thời gian thi công : 2 năm

+Đặc điểm thuỷ văn: Thời gian thi công lớn hơn 1 mùa khô

2.2.1.3.Chọn l u l ợng thiết kế dẫn dòng thi công

-Vì thời gian thi công lớn hơn 1 mùa khô nên lu lợng thiết kế dẫn dòng thicông là lu lợng lớn nhất trong năm ứng với tần suất dẫn dòng thiết kế

Vậy ta chọn lu lợng thiết kế dẫn dòng thi công mùa khô là 5,3 m3/s.Lu lợng thiết

Hình thức dẫndòng

bờ phảI đến cao trình 457 m

2.4.Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp.

2.4.1 Mục đích

-Xác định quan hệ Q~Ztl khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp -Xác định cao trình đỉnh đập chống lũ cuối mùa khô

-Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy

2.4.2.Nội dung tính toán

-Sơ đồ tính toán :

Mực n ớc lũ tính toán

Mực n ớc kiệt

a Cao trình đắp đập v ợt lũ

Hình1:Mặt cắt ngang sông

Hình 2 :Mặt cắt dọc sông

V

Zhl Z

, 449 (

95 , 0

275

 =1,54 (m3/s)

54 , 1

2

2

-81 , 9 2

61 ,

262

=58,3 % Vậy 30%<K<60% vậy phơng án trên là hợp lí

2.4.4 ứ ng dụng kết quả tính toán

-Xác định cao trình đắp đập vợt lũ Zvl=ZTL+ = 451,02+0,6 = 451,62(m)

( là độ vợt cao đảm bảo an toàn )

-Kiểm tra khả năng xói nền :

Đất nền đáy sông là bùn á sét đến bùn sét chứa nhiều hữu cơ ở trạng thái chảydẻo kém chặt [V]kxnền=0,5(m/s) ; vậy Vc>[Vc]kxnền ,vậy lòng sông bị xói

-Kiểm tra khả năng xói đầu đập [V]kxđập=2,5(m/s)>Vc nên đầu đập cũng bị xói ,vìvậy phải gia cố lòng sông và đầu đập

-Biện pháp gia cố :vì lớp bùn đáy sông là đất yếu sẽ phải bóc bỏ khi thi công đậpnên ta tiến hành bóc bỏ nó để mở rộng lòng sông,tăng tiết diện ,tức là giảm nhỏ

Vc.Mặt khác đất lòng sông mới cũng có khả năng chống xói tốt hơn ta bóc bỏlớp bùn sét đi khoảng 1 m.

2.5.Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua cống ngầm

Khi thi công vào mùa kiệt năm thứ 2 thì tiến hành dẫn dòng qua cống ngầm ,đây

là cống lấy nớc lâu dài ,vì sau cống cha có sẵn kênh lấy nớc do vậy ta tiến hànhlàm 1 kênh tạm dẫn nớc từ cống về hạ lu

Cao trình đáy cửa vào: +454,4 m

Cao trình đáy cửa ra: +454,21 m

Chiều dài của cống ngầm: L = 65 m

Độ dốc đáy cống: i = 0,003

Độ nhám lòng cống: n = 0,017

2.5.1.Mục đích của tính toán thuỷ lực dẫn dòng

-Lợi dụng công trình lâu dài dể dẫn dòng

-Xác định mực nớc trớc cống để xác định cao trình đỉnh đê quai thợng lu

-Kiểm tra sự an toàn của cống khi dẫn dòng

2.5.2.Nội dung tính toán

n

Ztl

đc

Zhl i%

đê quai cần đắp trong các thời đoạn khác nhau dựa vào lu lợng trong thời gian đó.ở đây do thời gian hạn chế chỉ tính với cấp lu lợng thiết kế

-Trình tự tính toán :

Giả thiết Qi=5,3(m3/s) :

Dùng phơng pháp cộng trực tiếp xác định đợc độ sâu nớc đầu kênh sau cốnghđk

) 105 , 0 3 1

3 , 5 1

.

3 2

2 3

2

2

m b

g

Q a

h CN

m b

08 , 1 5 , 1

08 , 1 1 08 ,

3 , 5

001 , 0 424 , 8

Tra bảng (8-1)_BTTL ta đợc: Rln= 0,71 (m)

71 , 0

5 , 1

ln  

R b

Tra bảng (8-3)_BTTL với m= 1,5  2 , 024

ln 

R h

Vậy độ sâu dòng đều của kênh là:

44 , 1 024 , 2 71 , 0 ln ln

n o

L g

c

c

2

2

08 1

-1)2=0,5R=0.257 (m); C=46.88 ;C2.R=564,875