đồ án kỹ thuật công trình xây dựng Thiết Kế Hồ Sái Lương

hiện tại trongvùng có một vài công trình nhỏ dạng đập dâng kiên cố và một số phai , đập tạm do dân tự khai thác lưu lượng tại các suối cấp nước chủ yếu trong mùa mưa.. Mục tiêu phát triể

LỜI MỞ ĐẦU.

Sau 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân vàđược sự dạy dỗ, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn thủy công cũngnhư toàn thể các thầy cô giáo trong trường đã dạy dỗ và chỉ bảo em trong suốtnhững năm học vừa qua, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của cô giáo Th.s LươngThị Thanh Hương, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình Với đề tài: “ Thiết

Kế Hồ Sái Lương”

Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là một khoảng thời gian có ích để em có điềukiện hệ thống lại kiến thức đã được học và giúp em biết cách áp dụng lí thuyết vàothực tế, làm quen với công việc của một kỹ sư thiết kế công trình thủy lợi

Đây là đồ án tốt nghiệp sử dụng tài liệu thực tế công trình thủy lợi và vậndụng tổng hợp các kiến thức đã học Dù bản thân đã hết sức cố gắng nhưng vì điềukiện thời gian còn hạn chế nên trong đồ án em chưa giải quyết hết các trường hợp

có thể xảy ra Mặt khác kinh nghiệm bản thân trình độ còn hạn chế nên trong đồ nàykhông tránh khỏi những thiếu sót

Em kính mong được sự chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ của các thầy cô giỏogiỳp cho đồ án của em được hoàn chỉnh hơn, từ đó kiến thức chuyên môn cũngđược hoàn thiện và nâng cao

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đặc biệt là cô giáo Th.s Lương Thị ThanhHương đã chỉ bảo, hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đồ ánnày

PHẦN I: TÀI LIỆU CƠ BẢN

CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN1.1 Vị trí địa lý.

Hồ chứa Sái Lương dự kiến xây dựng trên suối Sái Lương - xó Nỳa Ngam Vị trícông trình đầu mối gần bản Long Sọt, cách trung tâm Thị xã Điện Biên Phủ 17 km

về phía Nam Đông Nam (theo đường chim bay)

1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo.

- Địa hình khu hưởng lợi :

+ Khu tưới các công trình nhỏ, không phức tạp lắm nên việc xây dựng hệthống tưới khá đơn giản

- Địa hỡnh lòng hồ : Lòng hồ của cả 2 công trình đều hạn chế về dung tích và dốc.Thảm phủ thực vật trong lòng hồ chủ yếu là cây bụi nhỏ Trong lòng hồ không cócông trình hạ tầng kiên cố, ruộng vườn canh tác ít

- Địa hỡnh vùng tuyến công trình đầu mối :

+ Qua khảo sát hiện trường ,nghiên cứu tài liệu địa hình thủy văn ,thủynông thấy so với nhu cầu điều tiết thì khả năng chứa của lòng hồ đều hạn chế do

đó công trình chỉ chọn 1 vị trí tuyến công trình đầu mối trên cơ sở địa hình ,địa chấtcho phép và dung tích chứa lòng hồ là tối đa

Hồ Sái Lươngcó Địa hình 2 vai tuyến đập tương đối dốc Cao độ đáy suối tại tuyến

là + 470.81, hầu như khụng có thềm suối Độ dốc 2 vai 27o - 29o Nhìn chung khốilượng đập không lớn nhưng việc bố trí công trình đầu mối khó khăn và hiện trườngthi công hơi chật hẹp

1.3 Điều kiện địa chất chung.

1.3.1 Tài liệu sử dụng.

- Bản đồ địa chất, địa chất thủy văn tỷ lệ 1:500.000 và bản đồ phân vùng độngđất tỷ lệ 1:2.000.000

- Tài liệu khảo sát địa chất công trình do Viện Khoa học Thủy lợi lập năm 1998

1.3.2 Điều kiện địa chất chung.

Hồ chứa Sái Lương nằm trong vựng cỏt, bột, sét kết thống Triat trên bậc Nori- Retiđiệp Suối bàng phụ điệp dưới (T2n-r sb 1 và các tuf ) Tại khu vực đầu mối công trìnhcũn cú cả các đá granit dạng dyke, các tuf aglomerat của ryolit Chính sự xâm nhậpnông của các loại granit và các tuf ryolit làm cho cỏc đỏ trầm tích bị biến chất nhẹ,sét kết biến thành các đá phiến sột Cỏt kết, bột kết bị quaczit hoá Do granit chỉ tồntại dưới dạng dyke mạch nên mức độ biến chất của cỏc đỏ trầm tích cũng bị ảnhhưởng trong một phạm vi hẹp

1.3.3 Đặc điểm địa chất.

- Trong lòng hồ các vết lộ đá chỉ xuất hiện ở bờ suối còn lại chủ yếu là sản phẩmphong hóa tạo thành lớp phủ đệ tứ, vấn đề mất nước lòng hồ, ngập, bán ngập không

có gì đặc biệt

- Ở vùng tuyến đất đá trầm tích đệ tứ phân bố như sau :

+ Lớp 1: Á sét nhẹ , trạng thái nửa cứng , chặt vừa chiều dài trung bình 2m ,phân bố ở bờ trái , nguần gốc bồi tích lũ

+ Lớp 2 : Á sét nhẹ lẫn dăm sạn trạng thái nửa cứng ,chặt vừa , nguần gốctàn tích đá gốc gồm 2 loại đá phiến sét tuổi T2n-rsb1 và đá ryolit poocfia thuộcphức hệ sụng mó - Kênh và công trình trờn kờnh chủ yếu đi trên lớp đất ỏ sộtnặng , tính thấm và chỉ tiêu cơ lý đều đảm bảo

- Vật liệu đất đắp : Qua khảo sát 2 mỏ vật liệu , đất ở cả hai mỏ đều thuộc loạiđất sét có hàm lượng hạt khá cao ( khoảng 40 %) tổng trữ lượng cả hai mỏkhoảng 150.000 m3.

Bảng 1.2: Chỉ tiêu cơ lý lực học chính của đất nền và đất đắp đập.

1.4 Đặc điểm khí hậu thủy văn

1.4.1 Đặc điểm khí hậu chung.

- Vùng dự án nằm ở tiểu khu khí hậu nam Tây Bắc, thuộc lưu vực sông Mờ Kụng.Lượng mưa thuộc loại tương đối thấp, lượng mưa năm từ 1.400 - 1.600 mm Mùamưa từ tháng V đến tháng IX; chiếm khoảng 75% - 80% lượng mưa năm Hiệntượng thời tiết đáng lưu ý là sương mù (số liệu quan trắc số ngày có sương mù củatrạm Điện Biên là 103 ngày/năm)

- Đặc trưng khí tượng thủy văn thiết kế

+ Lượng mưa năm trung bình nhiều năm : Xo = 1.596,7 mm.+ Lượng mưa năm ứng với tần suất thiết kế (P=75%): X75% =1.388,2 mm.+ Lượng mưa ngày lớn nhất ứng với tần suất 1,0% Xmax1,0% = 262,4 mm.+ Lượng mưa ngày lớn nhất ứng với tần suất 1,5% Xmax1,5% = 247,1 mm.+ Vận tốc gió lớn nhất trung bình Vmax = 17 m/s

Bảng 1.3 Các đặc trưng thuỷ văn tính toán đến tuyến các công trình.

5 Thời gian lũ lờn = ẵ thời gian lũ xuống

Bảng 1.4 Phân phối dòng chảy năm ứng với tần suất P = 75%.

W (103m3) 44,5 24,7 24,2 146,3 217,8 296,5

Bảng 1.5 Dòng chảy lũ thi công tần suất 10%.

2.1 Tình hình dân sinh kinh tế.

Xó cú vựng dự án là nơi sinh sống của nhiều dân tộc anh em chủ yếu gồm dân tộcchính : Kinh , khơmỳ , H mụng , Thỏi tính đến 31/12/1996 xó Nỳa Ngam có 22bản ,712 hộ với tổng số dân là 4352 người trong đó lao động là 1911 người chiếm43,91% dân số của xã

Nông nghiệp là ngành kinh tế chính của xó cú vựng dự án nhưng do công trình thủylợi chưa có , trình độ dân trí thấp nên kết quả sản xuất nông nghiệp còn yếu kém sản xuất nông nghiệp tập trung chủ yếu vào cây lương thực gồm cỏc cõy : lỳa , ngụ,khoai , sắn , và cỏc cõy hàng năm như : lạc,đậu tương, vừng ,mía, và cây lâu nămnhư : cà phê , nhãn , xoài , cam , chanh , …

Kết quả sản xuất nông nghiệp cho thấy diện tích lúa nước nói chung và lúa vụchiêm xuân nói riêng rất hạn chế vì chưa có công trình thủy lợi , nguồn nước tướichủ yếu là nước mưa , diện tích canh tác chủ yếu tập trung ở các dải đất ven suối

do đất canh tác lúa nước ớt nờn để giải quyết lương thực hàng ngày dân phải nênrừng phát rẫy làm nương gây khó khăn cho việc giữ rừng

Hiện nay xã chỉ canh tác lúa mùa , còn vụ đụng xuõn thường bỏ hoang do không cónước ngoài đất ruộng ,diện tích đất thổ canh chiếm tỷ lệ khá lớn khu tưới SáiLương mới chỉ có khoảng 15 ha đã khai hoang thành ruộng , còn lại gần 100 ha đất

có khả năng khai hoang nếu có nước tưới

2.2 Hiện trạng thủy lợi.

Đất canh tác của khu dự án nằm trên cao trình tưới tự chảy của hệ thống đại thủy nôngNậm Rốm có đặc điểm là dốc và phân tán nên việc cấp nước là khó khăn hiện tại trongvùng có một vài công trình nhỏ dạng đập dâng kiên cố và một số phai , đập tạm do dân

tự khai thác lưu lượng tại các suối cấp nước chủ yếu trong mùa mưa

Các suối đều nhỏ và thảm phủ thực vật đã bị tàn phá nghiêm trọng nên lưu lượng

cơ bản trong mùa khô han chế mùa mưa lũ do địa hình suối dốc ngắn ,nhỏ nêncường độ mưa gây xói mòn đất sạt lở và phá hủy các công trình nhỏ tam nên saumỗi trận lũ dân tốn nhiều công tu sửa các công trình bị hỏng để tiếp tục sản xuấtcho vụ sau

Tính đến năm 1997 hiện trạng công trình thủy lợi khu tưới sái lương như sau:

Hồ Ta Lét do huyện làm , hồ nhỏ , nguồn thủy sinh hạn chế nờn mựa cạn không cónước nhiệm vụ thiết kế của hồ là tưới cho bãi long sọt và sam quang nhưng hiệntại hồ chỉ tưới vào mùa mưa cho bãi long sọt với diện tích khoảng 4 ha dự kiếnsau khi hồ Sái Lương xây dựng thì khu tưới hồ Ta Lét sẽ do hồ sái lương phụ trách

và chuyển nhiệm vụ hồ Ta Lét sang nuôi cá

2.3 Phương hướng phát triển kinh tế.

Mục tiêu phát triển kinh tế vựng trờn kờnh Nậm Rốm của lòng chảo điện biên làquy hoạch xây dựng các công trình thủy lợi tạo địa bàn để di dân từ các khu vựcngập lũ , lũ quét đến khu vực tái định cư , ổn định và từng bước nâng cao mức sốngcủa người dân , tạo điều kiện chuyển đổi cơ cấu cây , con có hiệu quả kinh tế cao

để có sản phẩm hàng hóa góp phần cho việc trồng rừng phủ xanh đất trống , đồitrọc bảo vệ môi trường sinh thái quanh lòng chảo các chỉ tiêu cụ thể như sau: + Mở rộng diện tích canh tác lúa nước , khai hoang các diện tích mới khoảng 125 ha + Đảm bảo cấp nước cho cây màu và cây nông nghiệp

+ Cấp nước sinh hoạt cho khoảng 1500 dân

2.4 Các phương pháp sử dụng nguồn nước và giải pháp công trình.

2.4.1 Các phương án.

Nguồn nước tưới và cấp nước cho sinh hoạt cho dõn vựng dự án là phải dùnggiải pháp công trình điều tiết dòng chảy suối nhỏ Sái Lương còn với xó LỳaNgam khả năng cấp nước sông Nậm Nỳa là đủ về lượng nhưng lại chênh lệch vềđịa hình khoảng 8 km giải pháp làm đập dâng tưới thì kinh phí lớn chọn giảipháp bơm thỡ khụng khả thi trong giai đoạn quản lý , khai thác vì đây là vùng cao, dân tộc ít người , trình độ dân trí thấp , kinh tế nghèo

236.5

Bảng 2.2: Lượng nước đến đầu mối công trình đảm bảo P=75% ( 10 3 m 3 ).

PHẦN II: PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN TUYẾN CÔNG TRÌNH, HÌNH THỨC, VÀ

3.2 Hình thức công trình và giải pháp công trình.

3.2.1 Đập.

Hình thức là đập đất đồng chất , tiờu thoát nước hạ lưu bằng đống đá

Phần 2 vai đập ở sườn núi dùng hình thức ỏp mỏi mỏi hạ lưu trồng cỏ bố trí cỏcrónh tập trung nước trờn mỏi dọc cơ và rãnh dưới chân đập

3.2.2 Tràn xả lũ.

Tràn nằm ở vai trái công trình hình thức tràn dọc , ngưỡng tràn đỉnh rộng ,chiều rộng ngưỡng tràn =10,15,20 m , nối tiếp sau tràn là dốc nước , tiêu năng bể.vật liệu bằng đỏ xõy , bê tông cốt thép

Chọn phương án tràn dọc là vì:

Điều kiện thủy lực cửa vào , nối tiếp hạ lưu tràn dọc thuận lợi hơn so với tràn ngangKết cấu tường chắn tại vị trí đầu đập đất gối vào sẽ thấp hơn phương án tràn ngangnên về mặt kết cấu tường chắn đơn giản và an toàn hơn , về mặt thấm vòng quanhgiữa đầu đập đất với tràn sẽ đảm bảo an toàn hơn

Đảm bảo xả được lũ thiết kế của lưu vực

Kinh phí xây lắp rẻ hơn phương án tràn ngang:

3.2.3 Cống lấy nước.

Hình thức cống chảy tự do khụng ỏp , cống nắm ỏ vai trái đập

3.3 Tính toán điều tiết hồ.

3.3.1 Mục đích của việc tính toán điều tiết hồ.

Tính Toán điều tiết hồ chứ là nội dung quan trọng khi thiết kế hồ chứa để xác địnhdung tích hiệu dụng ( Vhd) và mực nước dâng bình thường (Zbt)

Dung tích hiệu dụng Vhd là phần dung tích nằm trên phần dung tích chết Về mùa lũnước được tích vào phần dung tích Vhd để bổ sung nước cho thời kỳ mùa kiệt khinước đến không đủ cấp nước dùng

Mực nước dâng bình thường Zbt là mực nước trong hồ chứa khống chế phần dungtích chết và dung tích hiệu dụng:

Vbt = Vc + Vhd

Giá trị của Zbt được suy ra từ các đường quan hệ V~F~Z khi biết giá trị Vbt

3.3.2 Tài liệu tính toán.

Bảng 3.1: Đặc trưng địa hình hồ chứa Ea Krụng Hnăng.

Quan Hệ V~F

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

3.3.3 Xác định hình thức điều tiết hồ

Theo tài liệu thủy văn về phân phối dòng chảy năm thiết kế và như cầu dùng nước trong năm ta có :

WQ = 3851,39 (103m3) > Wq = 2061,58 (103m3)

Do đó trong một năm lượng nước đến luôn đáp ứng đủ lượng nước dùng

Vậy đối với hồ chứa Sái Lương ta tiến hành điều tiết năm

3.3.4 Tính toán điều tiết theo phương pháp lập bảng.

3.3.4.1 Xác định dung tích hiệu dụng và mực nước dâng bình thường.

Trường hợp 1: Tính điều tiết hồ khi bỏ qua tổn thất.

- Cột 1: Thứ tự cỏc thỏng xếp theo năm thủy lợi

- Cột 2: Tổng lượng nước đến WQ hàng tháng ta lấy ở bảng II.6

- Cột 3: Tổng lượng nước dùng Wq hàng tháng ta lấy ở bảng II.7

- Cột 4: Lượng nước thừa hàng tháng ( khi WQ > W q) (4) = (2) – (3)

- Cột 5: Lượng nước thừa hàng tháng ( khi WQ < W q) (7) = (3) – (2)

Tổng lượng nước thiếu ở cột 5 chính là V

-Do hồ chứa có hình thức điều tiết 1 lần nên: Vh=V

Cột 6: là lượng nước trong hồ:

Khi tích nước: giá trị dung tích nước trong hồ ở cột (6) là lũy tớch cỏc giá trị ở cột(4) nhưng không được vượt quá giá trị Vh Khi lượng nước trong hồ đã đạt Vh thìphải xả lương nước thừa

Khi cấp nước: giá trị dung tích nước trong hồ tại thời điểm tính toán ghi ở cột (6)bằng lương nước ở cuối thời đoạn trước trừ đi lượng nước cần cấp tại thời điểm đóghi ở cột (5)

- Cột 7: Là lượng nước xả thừa

Kết quả tính toán cụ thể ghi trong phụ lục 3.1 ta có Vh= V- = 864,18 (103m3)

Trường hợp 2: Tính điều tiết lũ khi có tổn thất.

Bảng 3.4: Tính toán điều tiết hồ có kể đến tổn thất.

+ Cột 2 : Dung tích của hồ chứa ở cuối mỗi thời đoạn tính toán ∆ti

+ Cột 3 : Dung tớch bỡnh quân trong hồ chứa, xác định theo công thức:

Tra biểu đồ quan hệ V~F => Fbt = 16,153 (103m3)

Tra biểu đồ F~Z => Zbt=489,63 m

Vậy cao trình mực nước dâng bình thường trong hồ là Zbt=489,63 m

3.4 Xác định cấp công trình và chỉ tiêu thiết kê.

3.4.1 Xác định cấp công trình.

3.4.1.1 Theo chiều cao đập và loại nền.

Sơ bộ xác định cao trình đỉnh đập như sau:

Vậy sơ bộ chọn cấp công trình là cấp IIII

+ Tần suất kiểm tra: PKT= 0,2 %

- Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để thiết kế dẫn dòng thi công tra theo bảng4.7 TCXDVN 285:2002 ta có P = 10%

- Vận tốc gió lớn nhất thiết kế tra theo bảng 4.2 Tiêu chuẩn thiết kế đập đất 14TCN

157 – 2005 ta có P = 4%

- Vận tốc giú bình quân lớn nhất tra theo bảng 4.2 Tiêu chuẩn thiết kế đập đất14TCN 157-2005 ta có P = 50%

- Tuổi thọ công trình tra theo bảng 7.1 TCXDVN 285:2002

Ta có : T = 75 năm

- Hệ số bảo đảm làm việc : kn = 1,2

- Hệ số điều kiện làm việc: m = 1,0 (phụ lục B)

- Độ vượt cao an toàn: Theo tiêu chuẩn thiết kế đập đất 14TCN 157:2005 bảng 4-1

Ta có :

- Độ vượt cao an toàn ứng với MNDBT: a = 0,7 m;

- Độ vượt cao an toàn của đập ứng với MNLTK: a’ = 0,5 m

- Độ vượt cao an toàn của đập ứng với MNLKT: a’’ = 0,2m

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ4.1 Mục đích tính toán.

4.1.1 Mục đích.

Thông qua tính toán tìm ra biện pháp phòng lũ thích hợp và hiệu quả, phải xác định lưu lượng xả lớn nhất cột nước siêu cao, dung tích phòng lũ Tìm ra phương án hạ thấp đỉnh lũ, phòng lũ cho các công trình ven sông Xác định phương thức vận hành, qui mô, kính thước công trình xã lũ

4.1.2 Ý nghĩa.

Trong hệ thống công trình đầu mối của công trình thủy lợi, công trình tràn giữ vai trò quan trọng Hình thức và kích thức tràn ảnh hưởng đến quy mô kích thước công trình

Xác định được chiều cao đập, diện tích vùng bị ngập lụt Những yếu tố này ảnh hưởng rất lơn đến giá thành công trình và làm cơ sở để đánh giá tính an toàn của công trình Để đảm bảo điều kiện kinh tế, kỹ thuật toàn bộ công trình ta phải tính toán điều tiết lũ sao cho công trình đảm bảo an toàn và kinh tế

4.2 Nội dung tính toán.

4.2.1 Chọn tuyến và kiểu ngưỡng tràn.

Căn cứ vào bản đồ địa hình, địa chất xây dựng coogn trình, đặc trưng về hồ chứa, chọn tuyến tràn như sau :

- Đặt tràn bên bờ phải đập chính

- Ngưỡng tràn : Chọn đập tràn đỉnh rộng, tràn không có cửa van

- Cao trình ngưỡng tràn : nguong=MNDBT= 489,63m

Tính toán với các phương án chiều rộng tràn : B Tr 15 ;m B Tr 20 ;m B Tr 25 m

4.2.2 Các bước tính toán.

Căn cứ vào tài liệu thủy văn cung cấp với công trình cấp III, theo TCXDVN 285-2002 tính lũ thiết kế với tần suất P=1% và lũ kiểm tra với tần suất P=0,2%Tính toán điều tiết lũ trong trường hợp tràn không có cửa van theo phương pháp Potapop

4.2.2.1 Nội dung phương pháp.

-Bước 1: Xây dựng các biểu đồ phụ trợ:

Lựa chọn thời đoạn tính toán t, sau đó giả thiết nhiều mực nước trong kho để tínhlưu lượng xả lũ tương ứng

Dựa vào đường quan hệ Z-V của kho nước để xác định V với các Z đã giả thiết Tớnh các giá trị f1=( )

-Bước 3: Lập lại bước (2) cho đến khi kết thúc

-Bước 4: Từ quá trình lũ đến, quá trình xả xác định được cột nước siêu cao,dung tích siêu cao trong kho

Hình 4.1:Hình minh họa của phương pháp tính.

Hình 4.2:Đường quá trình lũ đến và quá trình xả.

4.2.3 Tính toán điều tiết lũ

-Ứng với trường hợp Btr và với 2 đường quá trình lũ thiết kế và lũ kiểm tra talần lượt tính toán theo các bước của phương pháp potapop như đã trình bày ở trên

-Bước 1: Xây dựng biểu đồ phụ trợ:

Bảng 4.1: Kết quả tính toán biểu đồ phụ trợ hồ chứa.

(m)

h(m)

q(m3/s)

Vh(103 m3)

V(103 m3)

f1(m3/s)

f2(m3/s)

Trong đó :

+ Cột (1) : Số thứ tự

+ Cột (2) : Giả thiết các giá trị Z từ MNDBT,

+Cột (3) : Cột nước tràn h = Z - Ztr + Cột (4) : Lưu lượng xả

2 / 3

2

h là cột nước tràn trên ngưỡng

+Cột (5) : Dung tích hồ ứng với mực nước Z (tra quan hệ Z ~ V)

t 1

max

q

+Cột (6) : Dung tích hồ trên ngưỡng tràn V = Vk – Vbt

-Bước 2: Tính toán điều tiết lũ

Bảng 4.2: Tớnh toán điều tiết lũ P=1%.

STT

T

(h)

Q1(m3/s) Qtb

(m3/s)

q1(m3/s)

f1(m3/s)

f2(m3/s) q2

V(103m3)

Z(m) Hsc

(m)

Kết quả:

Phụ Lục 4.2.1: Bảng tính toán điều tiết lũ P=1% ứng với Btr=15m

Phụ Lục 4.2.2: Bảng tính toán điều tiết lũ P=1% ứng với Btr=20m

Phụ Lục 4.2.3: Bảng tính toán điều tiết lũ P=1% ứng với Btr=25m

Bảng 4.3: Kết quả tính toán điều tiết lũ P=0,2%.

f1(m3/s)

f2(m3/s) q2

V(103m3)

Z(m) Hsc

(m)

Kết quả:

Phụ Lục: 4.2.4: Bảng tính toán điều tiết lũ P=0,2% ứng với Btr=15m

Phụ Lục: 4.2.5: Bảng tính toán điều tiết lũ P=0,2% ứng với Btr=20m

Phụ Lục: 4.2.6: Bảng tính toán điều tiết lũ P=0,2% ứng với Btr=25m

Trong đó :

+Cột (2): Thời đoạn tính toán (t=0,4h)

+Cột (3): Lưu lượng lũ đến đầu và cuối thời đoạn (m3/s)

+Cột (4): Lưu lượng trung bình của cả thời đoạn

2

Q Q

+Cột (5): Lưu lượng xả lũ đầu thời đoạn (m3/s)

+Cột (6) và (7): Giá trị của hai hàm phụ trợ ứng với mỗi thời đoạn:

f2(q) = Q  f1( q ) (m3/s)+Cột (8): Lưu lượng lũ xả cuối thời đoạn (tra f2(q) trên đường phụ trợ) +Cột (9):Lưu lượng lũ xả trung bình của từng thời đoạn:

2

qq

+Cột (10): Thể tích siêu cao = (Qtb – qtb).Δt + (Vt + (Vsc)t-1

+Cột (11): Tổng thể tích trong hồ = Vsc + Vbt

+Cột (12): Cao trình mực nước trong hồ theo quan hệ V~Z tra ra Z

+Cột (13): Cột nước siêu cao = MNDBT – Z ngưỡng

Tính toán lần lượt cho từng kích thước tràn tương ứng với tần suất ta được kết quảnhư sau, phần bảng tính xem ở phần Phụ Lục

Bảng 4.4: Kết quả điều tiết lũ với P = 1%.

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ SƠ BỘ

5.1 Thiết kế sơ bộ đập đất.

5.1.1 Chọn hình thức đập.

Thông qua các tài liệu khảo sát về điều kiện địa hình địa mạo, địa chất khuvực xây dựng công trình, vật liệu địa phương, khu vực thi công và các điều kiệnkinh tế khỏc thỡ thấy trữ lượng vật liệu đất là đủ điều kiện để xây dựng đập chínhngăn song bằng vật liệu đất Vậy ta chọn phương án xây dựng đập đất, vì loại đậpnày có cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, tận dụng được vật liệu địa phương

Vận tốc gió tính toán lớn nhất V4%=36 m/s

Vận tốc gió bình quân lớn nhất V50%=17,6 m/s

Chiều dài truyền sóng ứng với MNDBT: D = 1,5 Km=1500m

Chiều dài truyền sóng ứng với MNLTK: D’= 1,8 Km=1800m

Cao trình đỉnh đập được lựa chọn là cao trỡnh cú trị số lớn nhất trong 3 kếtquả trên.

V : vận tốc gió tính toán lớn nhất (m/s)

D : Đà gió

g : Gia tốc trọng trường : g = 9,81 m/s2

H : là chiều sâu nước trước đập

s : là góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió: s = 00

- Xác định hsl , hsl’:

Theo QPTL C1-78, chiều cao song leo có mức đảm bảo 1% được

xác định theo công thức:

Hsl1% = K1.K2.K3.K4.Kα.hs1%

+ hs1%: Chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%

+ Kα: hệ số phụ thuộc góc αs giữa hướng gió và pháp tuyến với trục đập

+ K1, K2, K3, K4: Là các hệ số

K4: hệ số phụ thuộc vào tỉ số λ/h và hệ số mỏi nghiờng của công trình

K1,K2: các hệ số phụ thuộc vào độ nhám tương đối Δt + (V/h1% vàđặc trưng vật liệu gia cố mặt đập

K3: hệ số phụ thuộc tốc độ gió và hệ số mỏi nghiờng m

K1, K2, K3, K4, Kα tra theo quy phạm QPTL C1-78

- Xác định hs1%

hs1% được xác định theo QPTL C1- 78 như sau:

+ Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu (H > 0,5 _ )

+ Tớnh các đại lượng không thứ nguyên

2

g



Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu : H > 0,5

Thoả mãn sóng nước sõu thỡ chiều cao sóng 1% được xác định theo công thức:

hs1% = K1%.h

Trong đó: Tra đồ thị hình 36_ QPTL C1–78 ứng với V2

gD

ta có K1% + K1, K2 Hệ số phụ thuộc đặc trưng lớp gia cố mái và độ nhám  h1 % chọn

là 0,05 và tra theo bảng 6_QPTL C1-78

+ K3 : Hệ số phụ thuộc hệ số mái thượng lưu, sơ bộ chọn hệ số mái

của mái thượng lưu là m = 3ữ5

Tra bảng 7_QPTL C1-78 ta có K3

+ K4 : Hệ số phụ thuộc vào

% 1

s

h

.Tra đồ thị hình 10_QPTL C1-78, ta có: K4

+ K Hệ số phụ thuộc vào s, theo QPTL C1 – 78 lấy s  0 0 ta có Kα= 1,0

5.1.2.2 Xác định cao trình đỉnh đập theo công thức tính với MNLKT (Z 3 ).

Bảng 5.4: Cao trình đỉnh đập và đỉnh tường tương ứng với các phương án.

Phương án 1: Btr =15m 2: Btr =20m 3: Btr =25m

*Kết cấu tường: đỏ xõy

+ Chiều dày tường t = 0,4m; Chiều rộng bản đáy B = 1,0 m; chiều dàybản đáy d = 0,4m

+ Bề rộng đỉnh đập chọn b=5,0m Mặt đập đổ bê tông có bề dày tạitim đập 25cm, tạo độ dốc về hai bên để thoát nước,với i=4%

b) Cơ đập:

Mái đập thượng lưu: Không bố trí cơ

Mái hạ lưu: Chọn cơ tại cao trình +480 Bề rộng cơ 3,0m

5.1.5 Bảo vệ mái thượng lưu

Để đảm bảo ổn định cho đập, tránh sự va đập của súng, mỏi thượng lưu đượcbảo vệ bằng đá lát khan Phạm vi bảo vệ từ cao trình đỉnh đập đến cao trình thấphơn mực nước chết một đoạn Z =2,5m

Hình thức bảo vệ mái thượng lưu: Bảo vệ mái thượng lưu thường dung cỏchỡnh thức như: Đá đổ, đỏ xõy khan, bờ tụng cốt thép, bê tong nhựa đường, các loạicõy…Ở đõy ta dung hình thức bảo vệ bằng các tấm bê tong dày 20cm, bên dưới cáctấm bê tông có tầng lọc ngược

5.1.6 Bảo vệ mái hạ lưu

-Mặt mái trồng cỏ trên lớp đất hữu cơ dày 20 cm

-Làm rãnh thoát nước dọc cơ và chõn mỏi hạ lưu (Phần phía trên lăng trụthoát nước);kết cấu rãnh bằng đỏ xõy Cỏc rãnh được đặt xiên một góc 45 độ Kíchthước rãnh bxh=20x20m

- Thiết bị thoát nước thấm: Trong đập đất, vật thoát nước là bộ phận quantrọng của than đập, có nhiều tác dụng như: hạ thấp đường bão hòa trong than đậpnhằm nâng cao ổn định mái dốc hạ lưu, đưa dòng thấm vào vật thoát nước nhằm đềphòng dòng thấm ra mái dốc hạ lưu, đưa dòng thấm vào các vật thoát nước nhằm đềphòng dòng thấm ra mái dốc hạ lưu làm sạt lở mái dốc, đồng thời nhờ có tầng lọcngược mà tránh được hiện tượng xói ngầm thân đập Bề rộng lăng trụ chọn là B m

thức tràn là tràn không có cửa van Theo bình đồ và bản đồ địa chất thì tràn dọc bốtrí ở eo núi phía bên vai trái đập, ngưỡng tràn đỉnh rộng chảy tự do.

5.2.2.3 Hình thức nối tiếp sau tràn:

Do địa hình sau tràn tương đối thoải và địa chất nền là đất tốt nên thuận lợi cho việcxây dựng dốc nước Dốc nước gồm 2 đoạn : Đoạn thu hẹp dần với góc thu hẹp α≤22

0 và đoạn có mặt cắt không đổi

5.2.2.4 Hình thức tiêu năng:

Căn cứ vào điều kiện địa hình , địa chất và các điều kiện ổn định của côngtrình đầu mối và các điều kiện liên quan khác ta chọn hình thức bể tiêu năng

5.2.3 Tính toán thủy lực dốc tràn.

Đoạn dốc có MC không đổi

Đoạn thu hẹp Tràn đỉnh rộng

B2

B1

hcd

1h

hk

tr

Hỡnh 5.1 Sơ đồ tớnh dốc nước

Chiều dài dốc nước sơ bộ chọn Ld = 105 (m)

Dốc nước là một loại kờnh hở cú độ dốc lớn được xõy dựng trờn nền đất hoặc đỏ.,nối tiếp sau ngưỡng tràn để đưa nước xuống hạ lưu

Tớnh toỏn thủy lực dốc nước nhằm xỏc định đường mặt nước trờn dốc nước và xỏcđịnh vận tốc dũng chảy lớn nhất làm cơ sở cho việc kiểm tra ổn định dốc nước vàtớnh toỏn tiờu năng sau dốc nước

Cỏc thụng số tớnh toỏn dốc nước như bảng sau:

Bảng 5.5: Cỏc thụng số của dốc nước.

5.2.4.1 Xỏc định độ sõu phõn giới h k

Theo QPTL đập tràn C8-76, độ sõu phõn giới của kờnh chữ nhật tớnh theo cụng thức:

hk = 3

2 2

.

.

g b

q: Lưu lượng xả đơn vị, q =

Đầu đoạn thu hẹp Đoạn mặt cắt không đổi

B1(m) q (m

Xác định độ sâu dòng chảy đều theo phương pháp so sánh mặt cắt lợi nhất về thủy

lực Trình tự các bước như sau:

Qxalà lưu lượng chảy qua dốc nước ứng với các trường hợp Btr

Thay các thông số vào biểu thức (6.10) ta được f(Rln ) Tra bảng 8.1 – bảng tra thủylực với f(Rln ) và n được Rln

Từ bảng tra 8.3 ta thu được h

Dốc nước làm bằng bê tông cốt thép có độ nhám n = 0,014

Ta có kết quả như sau:

Bảng 5.7 Độ sâu dòng chảy đều tại mặt cắt đầu dốc và mặt cắt không đổi

Btr (m) Q xả max (m3/s) Bd (m) F(Rln) Rln

h0(m)

Phương trình cơ bản để tính đường mặt nước trong dốc là phương trình động lực(phương trình Bernouilli) viết cho dòng chảy ổn định trong kênh hở có độ dốc đáy i:

-  là hiệu số tỉ năng của hai mặt cắt ở hai đầu đoạn tính toán

R n

 : Diện tích mặt cắt ướt

B: Chiều rộng dốc nước

h: Chiều sâu dòng chảy

 : Chu vi mặt cắt ướt

R: Bán kính thủy lực.

Trình tự tính toán như sau:

Đoạn I: Đoạn kênh phi lăng trụ:

- Chia đoạn thu hẹp thành các đoạn nhỏ l bằng nhau bằng các mặt cắt

- Ứng với các mặt cắt sẽ xác định được bề rộng Bi tương ứng

- Giả thiết các chiều sâu tính toán hi , Bắt đầu từ đầu đoạn thu hẹp h = hk

- Tiếp tục giả thiết với các mặt cắt tiếp theo và tính khoảng cách tương ứng giữa haimặt cắt theo công thức (5.4)

- Nếu ltt l thì giá trị hi đó là chiều sâu dòng chảy tại mặt cắt tương ứng

- Tiếp tục tính cho đến cuối đoạn thu hẹp ta được đường mặt nước trong đoạn thu hẹp

Bảng 5.8 Đường mặt nước trong đoạn dốc thu hẹp.

Chiều sâu nước có kể tới hàm khí tính theo công thức của quy phạm TrungQuốc được tính như sau:

Trong đó: h: chiều sâu nước khi không có ngậm khí

v: lưu tốc dòng chảy, với v > 3 m/s Đường mặt nước cú xét tới hàm khí ứng với trường hợp Btr cụ thể được trình bàytrong các phụ lục 5-7, 5-8

5.2.5.3 Tường bên dốc nước

- Được làm bằng BTCT M200

Sơ bộ chọn chiều dày đỉnh tường dày 0,5 m, bản đáy tường 1 m

Chiều cao tường bên dốc nước được xác định theo công thức: ht = hnk + aTrong đó: - hnk: Chiều sâu ngậm khí trong dốc nước

- a: Độ vượt cao an toàn, chọn a = 0,5 (m)

Vậy với các phương án Btr khác nhau, chiều cao tường bên dốc nước

ở các mặt cắt được xác định như trong phụ lục 5-9, 5-10

Với các Btr khác nhau ta chọn chiều cao bên dốc nước như sao:

5.3.1 Lựa chọn các thông số của mặt cắt kênh

Để giảm bớt khối lượng đào đắp ban đầu, sơ bộ chọn các thông số ban đầu như sau:

Hệ số mái: m = 1,5

Hệ số nhám: n = 0,025

Độ dốc kênh: ik = 5x10 4

-Ứng với các trường hợp Btr khác nhau ta có chiều rộng đỏy kờnh, chiều dài kênh

xả, và lưu lượng xả max tương ứng như trong bảng sau:

Bảng 5.9: Các thông số thiết kế của kênh xả.

Thông số Btr = 15 m Btr= 20 m Btr = 25 m

5.3.2 Tính toán thủy lực kênh.

Tính toán đường mặt nước từ cuối dốc đến đầu dốc với chiều tính từ cuối kênh đếnđầu kênh với mực nước cuối kênh là độ sâu hk

Độ sâu phân giới hk được xác định theo công thức:

kN N N

hkN là độ sâu phân giới của kênh chữ nhật có chiều rộng đáy bằng đỏykờnh hình thang

Ứng với các Btr ta cú cỏc kết quả độ sâu phân giới hk như sau:

Bảng 5.10: Tính toán độ sâu h k trong kênh xả hạ lưu

Sử dụng phương pháp đối chiếu mặt cắt lợi nhất về thủy lực , ứng với các phương

án Btr khác nhau, xác định độ sâu chảy đều trong kênh





ω)i = ( Bk + mhi)hi

Bảng 5.11: Tính toán độ sâu dòng đều h0 trong kênh xả hạ lưu

Btr

Q xả max

(m3/s) Bk(m) F(Rln) Rln

h0(m)

Diện tích F(m2)

V(m/s)

5.3.3 Tính toán khả năng xói lỡ của tràn.

Nước từ hồ chứa được tháo qua tràn nên hàm lượng bùn cát trong nước xả nhỏ, khảnăng bồi lắng trong kênh nhỏ, do đó không cần kiểm tra điều kiện bồi lắng mà chỉcần kiểm tra điều kiện xói lở bờ và đỏy kờnh

Điều kiện để kênh không bị xói lở:

Vmax≤  V kx (5.5)Trong đó: Vmax: Lưu tốc lớn nhất trong kênh

 V kx: Lưu tốc cho phép khụng gõy xói lở bờ và đỏy kờnh

Tra bảng 11-9 (trang 203) sách '' Sổ Tay Tính Toán Thuỷ Lực '', ta được vậntốc cho phép khụng xúi đối với bê tông M200 là [V]KX = 25 m/s

Theo kết quả tính toán trong bảng 5.9 ta thấy ứng với các giá trị Btr đều thỏa mãnđiều kiện khụng xúi

5.3.4 Tính toán tiêu năng.

5.3.4.1 Mục đích tớnh tiờu năng.

Dòng chảy sau khi chảy qua đập tràn xuống hạ lưu có năng lượng rất lớn Nănglượng đó được tiêu hao bằng nhiều dạng khác nhau: một phần năng lượng này pháhoại lòng sông và hai bờ gây nên xói lở cục bộ sau đập, một phần tiêu hao do ma sátnội bộ dòng chảy, phần khác do ma sát giữa nước và không khí Sức cản nội bộdòng chảy càng lớn thì tiêu hao năng lượng do xói lở càng nhỏ và ngược lại Vì vậy,

các biện pháp tiêu năng được dùng để tiêu hao phần năng lượng thừa của dòng chảy

để đảm bảo ổn định cho kênh và hạ lưu công trình

5.3.4.2 Lựa chọn hình thức tiêu năng.

Thường dùng các hình thức tiêu năng: Tiêu năng dũng đỏy, tiờu năng mặt, tiêu năngphóng xa và tiêu năng dòng mặt ngập

- Tiêu năng đáy: Lợi dụng sức cản nội bộ của nước nhảy Thường dùng các biệnpháp tiêu năng như đào bể, xây tường hoặc bể tường kết hợp

- Tiêu năng phóng xa: Làm bờ tiêu năng ở chân đập hạ lưu để dòng chảy có lưu tốclớn phóng xa khỏi chân đập

Bể tiêu năng là một dạng của tiêu năng dũng đỏy, có khả năng ổn định tốt trên nềnđất yếu Do đó ta chọn tiêu năng sau dốc nước là bể tiêu năng

5.3.4.3 Tính toán kích thước bể tiêu năng.

Do đoạn chuyển tiếp của dốc nước và kênh hạ lưu có góc mở rộng không lớn lắm

(tg 121 ữ81 ) nên trong tính toán bể tiêu năng có thể xem như bài toán phẳng,

chọn góc mở rộng  =

10

1

a) Kiểm tra khả năng đào bể

Để kiểm tra xem việc đào bể có thích hợp hay không ta dựa vào hiệu số (h '

Xác định độ sâu liên hiệp (h "

c ) của độ sâu cuối dốc (hcd ) khi nối tiếp sau dốc

là nước nhảy giới hạn Tính:

E0: Cột nước toàn phần ở cuối dốc, E0= hcd + 2v g

2 0

Bảng 5.12: Kiểm tra khả năng đào bể tiêu năng.

Qxả max Btr Bb hcd V Eo F(τc) τc’’ hc’’ hđầu kênh Làm bể66.678 15 17 0.505 11.99 7.83 0.1884 0.3662 2.87 2.363 Làm bể71.33 20 22 0.402 11.10 6.68 0.1976 0.3743 2.50 2.132 Làm bể75.177 25 27 0.334 10.25 5.69 0.2160 0.39 2.22 1.956 Làm bểb) Tính toán kích thước bể tiêu năng

E d

h" c c

Chọn mặt chuẩn nằm ngang đi qua đáy bể:

E0= dgt

1 + hcd+ 2v g

2 0

1 thì chọn chiều sâu đào bể

Kết quả tính toán tương ứng với các giá trị Btr như bảng sau:

Bảng 5.13 Độ sâu bể tiêu năng.

Btr (m) Q xả max (m3/s) Bbể (m) d (m)

c) Tính chiều dài bể tiêu năng:

Chiều dài bể tiêu năng được tính theo công thức:

lb= l1+ 0,8ln (5.7)Trong đó: ln là chiều dài nước nhảy, ln = 4,5.h "

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG VÀ GIÁ THÀNH CÔNG

TRÌNH SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

6.1 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG ĐẤT ĐẮP ĐẬP.

6.1.1 Khối lượng bóc bỏ nền đập và lòng sông.

Do cao trình đỉnh đập của 3 phương án khác nhau không nhiều nên khối lượng đất bóc nền đập và nạo vét long song của 3 phương án xấp xỉ nhau nên ở phần này ta không tính đến

6.1.2 Khối lượng đắp.

Dựa vào bình đồ vị trí xây dựng công trình, ta vẽ mặt cắt dọc và ngang đập ở các vịtrí khác nhau Chia đập thành n đoạn ngắn có chiều dài L i sao cho ở mỗi đoạn cóđịa hình nền đập tương đối bằng phẳng ( mặt cắt đập ít thay dổi)

Vđao = V i 1

2

i i i

Vi : Thể tích đất đắp của mỗi phần đập nằm giữa hai mặt cắt nằm ngang

Fi, Fi+1: Diện tích tương ứng với mặt cắt nằm ngang thứ i và mặt cắt (i + 1)

Li:Khoảng cách trung bình giữa hai mặt cắt

Kết quả tính toán cụ thể trong phụ lục 6.1

6.1.3 Khối lượng đào từ bãi.

Ta tính khối lượng đào từ bãi được tính như sau: V dao 1, 25V dap

6.2 Tính toán khối lượng tràn.

Khối lượng đất đào làm tràn gồm kênh thượng lưu, ngưỡng tràn, dốc nước và

bể tiêu năng Ở phần tính toán sơ bộ ta chỉ đi tính những hạng mục chủ yếu nhưngưỡng tràn, dốc nước

Khối lượng đất đá đào để mở móng xây dựng tràn: Vđao= V i (6.2)Kết quả tính được thể hiện trong phụ lục 6.2, 6.3.

6.2.1 Khối lượng bê tông cốt thép để xây dựng tràn.

Khối lượng bê tông cốt thép M200 thi công tràn bao gồm khối lượng bê tôngtràn và dốc nước Ngoài ra cũn cú bê tông lót M100 dầy 10cm dổ ở dưới lớp bêtông cốt thép ở ngưỡng tràn và dốc nước

Kết quả tính được thể hiện trong phụ lục 6.4, 6.5, 6.6

6.3 Bảng tổng hợp giá thành chọn phương án.

Trường hợp Btr=15m

Hạng mục

Khốilương(m3)

Đơngiỏ(đ/m3)

Thành tiền(10^9đ)

Đập Khối lượng đất đắp đậpKhối lượng đất đào từ 148365.34 60000 8.902

Đơngiỏ(đ/m3)

Thành tiền(10^9đ)

Đập Khối lượng đất đắp đậpKhối lượng đất đào từ 141351.24 60000 8.481

Khối lượng bê tông

Đơngiỏ(đ/m3)

Thành tiền(10^9đ)

Đập Khối lượng đất đắp đậpKhối lượng đất đào từ 137431.11 60000 8.246