Hồ chứa nước ninh bình

Lưuvực trạm Sơn Giang trên sông Trà Khúc cùng trong tỉnh Quảng Ngãi, nhưng lưu vực nàythuộc loại lưu vực có diện tích trung bình, tài liệu quan trắc lại ngắn nên khó sử dụngcho tính toán

LỜI CẢM ƠN

Công tác thủy lợi ở nước ta đang phát triển rất mạnh mẽ trong đó ngày càng cầnxây dựng nhiều hồ chứa nước hơn Cụm công trình đầu mối quan trọng của hồ chứanước là đập dâng nước, đập tràn và công trình lấy nước nằm dưới đập Trong xây dựngcông trình thủy lợi trên thế giới cũng như ở nước ta hồ chứa đóng vai trò quan trọngtrong việc điều tiết và phân bố lại dòng chảy tự nhiên theo không gian và thời gian phục

vụ nhu cầu dùng nước của con người

Do có nhiều ưu điểm về mặt kỹ thuật và kinh tế cho nên trong những năm gầnđây hồ chứa ngày càng chiếm ưu thế và đang có xu hướng phát triển mạnh về số lượng,quy mô công trình cũng như tốc độ xây dựng Riêng với nước ta hồ chứa đã được xâydựng nhiều và trong tương lai hồ chứa chắc chắn còn giữ vai trò quan trọng trong việcxây dựng và phát triển nền kinh tế quốc dân

Thời gian làm Đồ án tốt nghiệp là một dịp quý báu giúp em hệ thống lại nhữngkiến thức đã học được trong những năm học tại trường và giúp em biết cách áp dụngnhững kiến thức đã được học vào thực tế của công việc thiết kế một công trình thủy lợi.Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp vì thời gian có hạn, nên em chưa giải quyếtđược hết các trường hợp trong thiết kế một công trình thủy công Mặt khác do kinhnghiệm thực tế còn thiếu và trình độ có hạn nên chắc chắn trong đồ án này không tránhkhỏi những sai sót, em rất mong các thầy, các cô xem xét và chỉ bảo thêm cho em Đểkiến thức chuyên môn của em được nâng cao và hoàn thiện

Qua khóa học gần ba năm với sự quyết tâm nỗ lực, cố gắng của bản thân và cùngvới sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo Đại Học Thủy Lợi đã dìu dắt chúng em trởthành những cử nhân tương lai Cảm ơn thầy Th.S HOÀNG VŨ HẢI cùng toàn thể cácthầy cô trường Đại học Thủy Lợi đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

1.1 VỊ TRÍ VÀ NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH 5

1.1.1 Vị trí địa lý: 5

1.1.2 Nhiệm vụ công trình: 5

1.2 CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 5

1.2.1 Đặc điểm địa hình địa mạo: 5

1.2.2 Đặc điểm địa chất thổ nhưỡng: 7

1.3 ĐIỀU KIỆN VẬT LIỆU XÂY DỰNG 9

1.3.1 Đất đắp đập: 9

1.4 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 10

1.4.1 Tình hình chung: 10

1.4.2 Tài liệu khí tượng thủy văn: 10

1.4.3 Đặc điểm khí hậu: 12

1.4.4 Tính toán các đặc trưng thủy văn thiết kế: 14

1.5 TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ VÀ NHU CẦU DÙNG NƯỚC 17

1.5.1 Đặc điểm về dân sinh kinh tế: 17

1.5.2 Nhu cầu dùng nước: 19

2.1 XÁC ĐỊNH CẤP CÔNG TRÌNH 20

2.2 CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 20

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ 21

3.1 XÁC ĐỊNH DUNG TÍCH CHẾT VÀ MỰC NƯỚC CHẾT 21

3.1.1 Khái niệm: 21

3.1.2 Xác định dung tích chết và mực nước chết: 21

3.2 XÁC ĐỊNH MNDBT VÀ DUNG TÍCH HỮU ÍCH CỦA HỒ 24

3.2.1 Khái niệm và ý nghĩa 24

3.2.2 Tài liệu tính toán 24

3.2.3 Nội dung – Phương pháp tính toán 24

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 28

4.1 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA 28

4.1.1 Mục đích: 28

4.2 PHƯƠNG PHÁP VÀ CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN 29

4.2.1 Phương pháp tính toán: 29

CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 35

5.1 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC ĐẬP 35

5.1.1 Chọn hình thức đập: 35

5.2 CHỌN CẤU TẠO CHI TIẾT ĐẬP 39

5.2.1 Xác định các kích thước của đập 39

5.2.4 Xử lý nối tiếp 42

5.3 TÍNH THẤM QUA ĐẬP ĐẤT 43

5.3.1 Mục đích và các trường hợp tính toán 43

5.3.2 Các tài liệu cơ bản tính toán 46

5.3.3 Tính thấm cho mặt cắt lòng sông 46

5.3.4 Tính thấm cho mặt cắt sườn đồi 54

5.3.5 Tính tổng lưu lượng thấm qua đập 56

5.4 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐẬP ĐẤT 57

5.4.1 Mục đích và nhiệm vụ 57

5.4.2 Trường hợp tính toán 58

5.4.3 Tài liệu tính toán 59

5.4.4 Phương pháp tính toán 59

5.4.5 Nội dung tính toán 60

65

CHƯƠNG 6 : THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ 66

6.1 MỤC ĐÍCH – NHIỆM VỤ 66

6.2 VỊ TRÍ – HÌNH THỨC TRÀN 66

6.2.1 Vị trí 66

6.2.2 Hình thức 66

6.2.3 Các bộ phận của tràn 66

6.2 TÍNH TOÁN THỦY LỰC TRÀN XẢ LŨ 68

6.2.1 Mục đích tính toán 68

6 2.2 Tài liệu tính toán 68

6.2.3 Tính toán chiều sâu dòng chảy và lưu tốc đầu dốc nước 69

6.2.4 Xác định đặc tính đường mặt nước trên dốc nước 70

6.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KÊNH HẠ LƯU 76

6.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TIÊU NĂNG 77

6.4.1 Mục đích 77

6.4.2 Biện pháp tiêu năng sau dốc nước 77

6.4.3 Các thông số tính toán 77

6.4.4 Xác định lưu lượng tính toán tiêu năng 78

6.4.5 Xác định kích thước bể tiêu năng 79

6.5 CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CHI TIẾT CỦA TRÀN 82

6.5.1 Cấu tạo ngưỡng tràn 82

6.5.2 Tường cánh thượng lưu 82

6.5.3 Sân trước 83

6.5.4 Dốc nước 83

6.5.5 Thiết bị tiêu năng 83

6.6 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TƯỜNG BÊN DỐC NƯỚC 84

6.6.1 Mục đích 84

6.6.2 Nội dung tính toán ổn định tường bên dốc nước 84

CHƯƠNG 7 : THIẾT KẾ CỐNG NGẦM LẤY NƯỚC 91

7.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 91

7.1.1 Nhiệm vụ 91

7.1.2 Vị trí tuyến cống 91

7.1.3 Các tài liệu cơ bản 91

7.1.4 Hình thức cống 91

7.2 THIẾT KẾ KÊNH HẠ LƯU CỐNG 92

9.2.1 Thiết kế mặt cắt kênh 92

7.3 TÍNH TOÁN KHẨU DIỆN CỐNG 95

7.3.1 Trường hợp tính toán 95

7.3.2 Tài liệu và sơ đồ tính toán 95

7.3.3 Xác định bề rộng cống 96

7.3.4 Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống 103

7.4 KIỂM TRA TRẠNG THÁI CHẢY TRONG CỐNG 104

7.4.1 Mục đích tính toán 104

7.4.2 Nội dung tính toán 104

7.5 TÍNH TOÁN TIÊU NĂNG SAU CỐNG 113

7.6 CẤU TẠO CHI TIẾT CỐNG NGẦM 113

7.6.1 Bộ phận cửa vào , cửa ra 113

114

8.1 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU TÍNH TOÁN 114

8.1.1 Mục đích tính toán 114

8.1.2 Yêu cầu tính toán 114

8.1.3 Trường hợp tính toán 114

8.1.4 Tài liệu tính toán 115

8.2 XÁC ĐỊNH NGOẠI LỰC TÁC DỤNG LÊN MẶT CẮT CỐNG 115

8.2.2 Xác định các lực tác dụng lên cống 115

TÀI LIỆU THAM KHẢO 122

PHẦN V 123

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN 123

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

Phía Bắc giáp xã Phổ Cường, phía Nam giáp xã Phổ Khánh, phía Đông giáp biển

và phía Tây giáp núi; công trình cách đường Quốc lộ 1A khoảng 3 km

1.1.2 Nhiệm vụ công trình:

1 Ngăn mặn và giữ ngọt cho 650ha đất canh tác vùng dự án

2 Bổ sung nguồn nước ngọt (bao gồm cả nước ngầm) phục vụ cho khoảng 30.000dân trong vùng

3 Bảo đảm giao thông thuỷ

4 Cải thiện tiểu vùng khí hậu, ảnh hưởng tích cực đến môi trường sinh thái, chốngxói mòn, cải tạo đất bạc màu

1.2 CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

1.2.1 Đặc điểm địa hình địa mạo:

1.2.1.1 Vùng hưởng lợi và khu vực hồ chứa :

Xã Phổ Khánh là xã ven biển nhưng mang đặc thù của địa hình trung du nối tiếpgiữa núi và biển, tạo thành những dãy đồi, gò đất trải dài dọc theo bờ biển Xen kẹp giữanhững dãy núi là các sông, suối trong đó có sông Dân chảy qua địa phận của xã

Hồ chứa nước Ninh Bình nằm trên đoạn hạ lưu sông Dân, phía Tây của Hợp tác

xã Diên Trường, lưu vực tính đến tuyến công trình là 22,2 km2, chiều dài suối khoảng13,3 km, độ dốc suối 7,84‰, bắt nguồn từ dãy núi cao phía Tây với cao độ khoảng từ

215 ÷ 600m chảy về phía Đông xuống đồng bằng ven biển và đổ ra cửa biển Sa huỳnh;

độ dốc lưu vực bình quân J=12,5%

Do đặc điểm của lưu vực dốc từ Tây sang Đông nên chịu ảnh hưởng của áp thấpnhiệt đới thường gây mưa lớn đột xuất trong lưu vực, mặt khác do độ dốc của lòng suốilớn, lưu vực dài và hẹp nên mùa kiệt thường khô dễ gây hạn, còn mùa lũ thì đỉnh lũ lớn

và thời gian tập trung nước nhanh dễ gây nguy hiểm cho công trình

Dựa vào bình đồ lòng hồ và vùng tuyến công trình đầu mối ta có bảng quan hệgiữa diện tích mặt cắt ngang (F), dung tích chứa nước (W) và cao trình mực nước (Z)

Do mang đặc điểm của địa hình trung du nên khu tưới vùng dự án không tậptrung, nằm dải rác và kéo dài; nằm chủ yếu ở phía Đông của Quốc lộ 1A và đường sắtBắc Nam Vì thế gây khó khăn cho việc bố trí tuyến kênh tưới Mặt khác tuyến kênhchính đi dưới chân của dãy núi cao, có diện tích và độ dốc lưu vực lớn nên dễ bị pháhoại do lũ.

1.2.2 Đặc điểm địa chất thổ nhưỡng:

1.2.2.1 Điều địa chất lưu vực.

Khu vực suối Dân từ tuyến đập hiện nay về thượng lưu phân thành các bậc thềm:thềm bãi bồi, thềm bậc I và tàn dư của thềm bậc II; mặt thềm nghiêng về phía sông vàthấp dần về phía hạ lưu Vùng lòng hồ Diên trường nằm trong đới đá biến chất Granit,Granit - Gnai thuộc phức hệ Chu lai

1.2.2.4 Địa chất công trình.

a) Tuyến đập đất :

Vị trí tuyến đập được xây dựng trên đoạn trung lưu của sông Dân; hai vai đập đượcgối lên hai quả đồi tương đối dốc Qua kết quả khảo sát địa chất kết hợp với tài liệu thiết

kế trước đây, có thể mô tả cấu tạo địa chất nền đập như sau:

- Phần vai phải đập là đất sét pha, màu xám vàng lẫn dăm sạn và đá lăn d=30 đếnd= 50cm, trạng thái cứng Lớp này phân bố hẹp gần tuyến tràn, bề dày 4÷5m.Hệ số thấm

K = 1.10-5cm/s (Lớp 1)

- Phần vai trái đập nằm trên lớp đất sét pha, màu nâu vàng, nâu đỏ loang lổ trạngthái dẻo cứng, bề dày từ 2÷3m ; dưới lớp này là lớp đá mác ma phong hoá mạnh, bề mặtnứt nẻ.Hệ số thấm K = 1.10-5cm/s (Lớp 2)

- Phần lòng và thềm suối cũ: hầu hết là đất bùn, cát màu xám đen, lẫn dăm cuội sỏi

và đá dăm, kết cấu kém chặt, trạng thái chảy; bề dày từ 4÷6m, phạm vi của lớp nàykhoảng 45m (theo chiều dài tuyến đập) Hệ số thấm K = 5.10-5cm/s (Lớp 3)

Bảng 1-2: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

Lớp

đất

Hệ số rỗng

ϕ 0

(tự nhiên)

ϕ 0

(bão hoà)

C (T/m 2 ) (tự nhiên)

C (T/m 2 ) (bão hòa)

b) Tuyến đập tràn:

Đập tràn được đặt ở đầu vai phải đập

- Cấu tạo địa chất ngưỡng tràn chia thành hai lớp: lớp trên là đất sét pha màu xámtrắng đốm đỏ loang lổ, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng chiều dày khoảng 1m, lớp dưới

là đá mác ma phong hoá;

- Dọc dốc tràn được đặt trực tiếp trên nền đá mác ma phong hoá;

- Phần bể tiêu năng và sân sau địa chất chia thành 02 lớp: lớp trên trên là đất sétpha màu xám trắng đốm đỏ loang lổ, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng chiều dày khoảng

4÷5m;

c) Tuyến cống:

Tuyến cống được đặt ở vai trái đập, từ cao trình +7.4 đến +7.2 trên lớp đất sét phamàu nâu vàng, trạng thái dẻo cứng, bề dày từ 2÷4m; dưới lớp này là lớp đá mác maphong hoá

d) Tuyến kênh tưới:

Hầu hết tuyến kênh tưới đều đi qua vùng đất sét pha nhẹ - đất sét pha vừa, màuxám, xám vàng, xám trắng, trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng Tuyến N2-2 có khoảng100m lộ đá granít màu xám sáng bị phong hoá vừa đến nhẹ

1.3 ĐIỀU KIỆN VẬT LIỆU XÂY DỰNG

1.3.1 Đất đắp đập:

Qua công tác tìm kiếm thăm dò cho thấy vật liệu đất đắp đập trong phạm vi 1km

là không có Khu vực dự kiến khai thác vật liệu đất nằm cách xa đập khoảng 3.5km đến4km, nằm gần dãy núi phía vai phải đập (tính theo đường chim bay khoảng 600m) Chiathành 02 mỏ là A và B có trữ lượng và chất lượng đất đắp như sau:

- Mỏ A: Thuộc khu gò cao nằm về phía phải đường vào đập Phạm vi dự kiếnkhai thác có diện tích S = 80 x 300m = 24000 m2; chiều sâu khai thác đạt từ 3,0 –4,0m ,lớp đất thực vật cần bóc bỏ có chiều dày 0,3 –0,5m Đất khai thác là đất cát pha bụi lẫnsét (sét pha nhẹ) màu nâu vàng, đất ở trạng thái tự nhiên cứng Khối lượng đất đảm bảokhai thác bằng cơ giới đạt trên 35000m3

- Mỏ B: Là vùng đất tương đối bằng phẳng nằm về phía nam mỏ A cách đườngkhoảng 200m; diện tích dự kiến khai thác S= 90 x 120m = 10 000m2 qua các hố đàocho thấy chiều sâu khai thác trung bình là 2,0m Trữ lượng khai thác đạt 20.000 m3 Đấtkhai thác gồm 2 lớp : lớp trên(2a) tới độ sâu 1,5m là đất cát pha bụi lẫn sét màu xám nâu,xám ghi ở trạng thái tự nhiên cứng Dưới sâu từ 1,5m trở xuống tâng khai thác là đất bụithường pha cát màu xám nâu vàng, trạng thái tự nhiên thường là dẻo mềm đến dẻo cứng.Dưới sâu hơn tầng đất thường bị bão hoà nước Vì vậy, việc khai thác chỉ dựng lại ở lớp2b

Bảng 1-2: Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của đất đắp đập

KT (m 3 )

γ ω

(T/m 3 )

γ max c

(T/m 3 )

(%)

K (cm/s)

ϕ 0

(chế bị)

C (Kg/cm 2 )

A 3 ÷ 4 >35.000 2,03 1,9 2,62 12,3 3,2 × 10 -6 25 o 0,290

B 1 ÷ 2 >20.000 2,01 1,9 2,62 11,6 1,4 × 10 -6 26 o 52 ' 0,230

Cả hai bãi vật liệu có chất lượng đất dùng đắp đập tốt, tuy nhiên chất lượng đầmnén trong qúa trình thi công phải đạt dung trọng yêu cầu 95% γcmax khi đầm nện tiêuchuẩn; mức độ tan rã và độ trương nở trung bình (t=8'30'', RH = 1.05%)

1.3.2 Cát:

Cát xây dựng khai thác tại sông Trà Câu, cách công trình 22km; có trữ lượng dồi dào, chất lượng tốt.

1.3.3 Đá, sỏi:

Cung cấp tại nhà máy đá Mỹ Trang, cách công trình 8km; có chất lượng tốt

1.4 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN

1.4.1 Tình hình chung:

Lưu vực hồ chứa Ninh Bình là một lưu vực sông nhỏ miền núi, diện tích lưu vựcchỉ có 22,2 km2 nên chế độ thuỷ văn của lưu vực hồ là chế độ thuỷ văn sông suối nhỏmiền núi có ảnh hưởng của điều kiện lưu vực, đặc biệt là địa hình Có thể nêu một số đặcđiểm chủ yếu của chế độ thuỷ văn trên các lưu vực nhỏ trong khu vực như sau:

- Chế độ dòng chảy trên lưu vực hồ chứa có hai mùa rõ rệt là mùa lũ và mùa cạntương ứng với mùa mưa và mùa khô của khí hậu Mùa lũ gồm 3 tháng từ tháng X tới hếttháng XII Mùa kiệt từ tháng I tới hết tháng IX năm sau

- Mùa lũ có lượng dòng chảy rất phong phú, chiếm khoảng 80% lượng dòng chảy

cả năm Lũ lớn nhất chính vụ thường xuất hiện trong thời kỳ từ giữa tháng XI tới cuốitháng XII tương ứng với các trận mưa lớn , tập trung trên lưu vực Trong tháng IX làtháng chuyển tiếp từ mùa cạn sang mùa lũ có thể có những trận mưa nhỏ sinh lũ tiểumãn gây ngập úng và khó khăn cho thu hoạch của lúa vụ mùa

Dòng chảy trong mùa lũ có sự biến động lớn, tương ứng với sự biến động củalượng mưa gây lũ Do lưu vực nhỏ, dốc, nên thời gian tập trung nước trên lưu vực ngắn

Lũ trên lưu vực chủ yếu là dạng lũ đơn, đỉnh nhọn Lũ lên nhanh, xuống nhanh, thờigian của trận lũ ngắn, phần lũ chính chỉ tập trung trong khoảng từ 1 đến 2 ngày

- Trong mùa kiệt dòng chảy của lưu vực chủ yếu do nước ngầm cung cấp, màlượng nước này cũng rất hạn chế vì các lưu vực đập dâng đều rất nhỏ nên khả năng điềutiết dòng chảy của lưu vực kém

1.4.2 Tài liệu khí tượng thủy văn:

Trong lưu vực hồ chứa không có trạm đo mưa Tuy nhiên xung quanh hồ chứacũng có một số trạm đo mưa như bảng (1-3), trạm Quảng Ngãi là trạm khí hậu của vùng

có đầy đủ tài liệu về các yếu tố khí hậu cần thiết để sử dụng cho tính toán, nhất là tính

toán lượng bốc thoát hơi tiềm năng Ngoài ra, trên lưu vực Sông Vệ bên cạnh có 3 trạmquan trắc mưa là trạm An Chỉ, Ba Tơ, Giá Vực có thể tham khảo để phân tích sự biếnđổi của mưa theo không gian trong vùng.

Bảng 1-3: Tình hình tài liệu khí tượng khu vực tỉnh Quảng Ngãi

mưa

Yếu tố quan trắc

Thời gian

1 Liệt Sơn Mưa 1881-1998 Do hồ Liệt Sơn tự quan trắc

An Lão và trạm Sơn Giang ở thượng nguồn sông Trà Khúc

Trạm thuỷ văn An Chỉ nằm ở trung lưu sông Vệ gần hồ chứa Ninh Bình hơn cả,

có diện tích lưu vực hứng nước là 786 km2, có tài liệu đo đạc dòng chảy từ năm 1977đến nay Lưu vực trạm An Hoà nằm trong địa phận của tỉnh Bình Định có diện tích lưuvực nhỏ hơn lưu vực An chỉ nên gần hơn với cấp diện tích của lưu vực hồ chứa Tuynhiên lưu vực này nằm xa hơn khu vực hồ chứa so với lưu vực An Chỉ nên cũng có thểtham khảo tài liệu dòng chảy của lưu vực An Hoà để sử dụng cho lưu vực hồ chứa Lưuvực trạm Sơn Giang trên sông Trà Khúc cùng trong tỉnh Quảng Ngãi, nhưng lưu vực nàythuộc loại lưu vực có diện tích trung bình, tài liệu quan trắc lại ngắn nên khó sử dụngcho tính toán dòng chảy của hồ chứa

Bảng 1-4: Các trạm thuỷ văn trong khu vực hồ chứa

2 An Hoà 383 1982-1998 Sông An Lão

1.4.3 Đặc điểm khí hậu:

Kết quả phân tích tính toán từ số liệu quan trắc của các trạm khí tượng thuỷ văn

có thể đại diện cho vùng dự án có kết quả như sau:

a) Nhiệt độ:

Lưu vực hồ chứa và khu tưới của hồ Ninh bình nằm trong vùng khí hậu các tỉnhphía nam đèo Hải Vân có đặc điểm chung là có bức xạ phong phú và nền nhiệt độ caohầu như quanh năm

- Trung bình hàng năm: 25,70 C

- Cao nhất: 410C

- Thấp nhất : 12,40C

Bảng 1-5: Biến trình nhiệt độ trạm Quảng Ngãi

Trung bình 21,7 22,4 22,4 26,5 28,3 28,9 28,8 28,5 27,2 25,6 24,1 22,3 24,7Cao nhất 33,6 35,3 37,6 39,4 39,2 41,0 39,5 40,3 37,2 34,5 33,3 31,0 41,0Thấp nhất 12,4 14,3 13,5 17,3 20,7 20,0 21,6 21,0 20,8 17,0 15,5 14,8 12,4

b) Gió: Khu vực công trình hàng năm chịu ảnh hưởng của 2 chế độ gió:

- Gió mùa đông: với hướng thịnh hành là Đông bắc với tần suất (70÷80)%

- Gió mùa hè: với hướng thịnh hành là Tây, Tây nam với tần suất 25%

- Tốc độ gió trung bình năm trong khu vực là 1,5m/s tại Quảng Ngãi Tốc độ giólớn nhất thường xuất hiện trong các tháng của mùa mưa do bão đổ bộ vào gây nên nhưtháng X, XI

- Tốc độ gió ứng với tần suất P=4%, 50%: V50% = 11,6m/s; V4% = 19m/s; V2% =22m/s

c) Mưa: Phân tích vị trí các trạm đo mưa có thể chọn các trạm mưa đại biểu cho lưu

vực hồ chứa và các lưu vực tương tự như sau:

- Chọn trạm đo mưa Đức Phổ đại biểu cho mưa trong khu tưới Diên Trường vìtrạm này nằm giữa khu tưới của hồ.

- Chọn hai trạm mưa An Chỉ và Ba Tơ đại biểu cho mưa trên lưu vực tương tự AnChỉ

Các đặc trưng thống kê của chuỗi mưa năm của các trạm mưa trong khu vực tínhtoán được như trong bảng (1-6)

- Lượng mưa trung bình nhiều năm: X0 = 2245.8 mm

Bảng 1-6: Đặc trưng thống kê lượng mưa năm và lượng mưa năm thiết kế của các trạm

mưa trong khu vực

78-Bảng 1-7: Độ ẩm tương đối trung bình & thấp nhất của không khí trạm Quảng Ngãi

- Lượng bốc hơi nhỏ vào các tháng mùa mưa (từ 40-50 mm/ tháng)

- Khả năng bốc hơi trung bình và tỉ số giữa lượng bốc hơi và lượng mưa tại trạmQuảng ngãi:

Bảng 1-8: Lượng bốc hơi ống Piche và tỉ số giữa lượng bốc hơi ống Piche và

lượng mưa tháng trạm Quảng Ngãi

Lượng bốc hơi phụ thêm ∆Z của hồ chứa ghi trong bảng 1-9

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

∆Z

(mm) 15.3 16.1 23.5 25.6 29.5 28.5 31.4 28.8 20.8 15.5 17.5 14.1

f) Nắng:

Số giờ nắng trong ngày trung bình các tháng ghi trong bảng 1-10

Số giờ nắng trung bình năm: S = 6.2 giờ

Bảng 1-10: Số giờ nắng trung bình ngày của các tháng trong năm

Giờ(h) 4.1 5.5 6.8 7.8 8.5 8.0 8.1 7.5 6.4 5.0 3.6 3.0 6.2

g) Thấm:

Lấy bình quân lượng nước thấm hàng năm bằng 1% dung tích hồ

1.4.4 Tính toán các đặc trưng thủy văn thiết kế:

Diện tích lưu vực của hồ Ninh Bình là 22km2 thuộc loại lưu vực sông nhỏ; tronglưu vực hồ không có tài liệu thực đo dòng chảy Vì vậy, tính toán kiểm tra các lượngdòng chảy năm của hồ phải dùng phương pháp gián tiếp (ở đây chúng tôi dùng phươngpháp hiệu chỉnh đặc trưng dòng chảy của lưu vực tương tự) Qua phân tích vị trí và các

đặc trưng lưu vực đã chọn lưu vực trạm thuỷ văn An Chỉ làm lưu vực tương tự để tínhtoán thuỷ văn cho lưu vực hồ Diên trường Kết quả tính toán như sau:

1.4.4.1 Tính toán mưa lũ thiết kế.

a) Trạm mưa đại biểu.

Phân tích vị trí các trạm đo mưa có thể chọn các trạm mưa đại biểu cho lưu vực

hồ chứa và các lưu vực tương tự như sau:

- Chọn trạm đo mưa Đức Phổ đại biểu cho mưa trong khu tưới Diên Trường vìtrạm này nằm giữa khu tưới của hồ

- Chọn hai trạm mưa An Chỉ và Ba Tơ đại biểu cho mưa trên lưu vực tương tự AnChỉ

b) Lượng mưa 1 ngày lớn nhất X 1max

Mưa lũ thiết kế cho lưu vực nhỏ là mưa 1 ngày lớn nhất năm Kết quả tính toántheo bảng sau:

Bảng 1-11: Các thông số thống kê ĐTS lượng mưa 1 ngày max

Liệt Sơn 244,9 0,37 0,56 599,0 525,7 492,2Đức Phổ 218,5 0,60 1,20 859,1 701,8 633,0

An Chỉ 214,8 0,49 1,47 772,2 627,4 565,0

Ba Tơ 274,9 0,36 1,07 736,4 626,3 537,7

1.4.4.2 Dòng chảy năm thiết kế.

Tính toán phân phối dòng chảy năm thiết kế cho lưu vực hồ chứa Ninh Bình dựatrên phương pháp mượn dạng phân phối dòng chảy năm thiết kế của lưu vực tương tự

An Chỉ Kết quả tính toán theo bảng sau:

Bảng 1-12: Phân phối dòng chảy năm thiết kế P=85% hồ chứa Ninh Bình

(Q 1% ) (m 3 /s) 9.7 30.0 70.0 394.5 598.0 530.0 480.0 390.0 295.0 205.6 159.1 135.9 114.8 101.0 88.6 86.0 80.0 70.0Thời gian

(h) 15.13 16.64 18.15 19.67 21.18 22.69 24.21 25.72 27.23 28.75 30.26 31.77 33.28 34.8 36.31 37.82 39.34Lưu lượng

(Q 1% ) (m 3 /s) 65.0 61.0 53.0 47.2 44.3 42.5 39.8 36.3 33.9 31.6 30.1 26.4 21.8 19.2 16.0 13.3 9.7

Bảng 1-15: Đường quá trình lũ kiểm tra P = 0.2%.

Thời gian

(h) 0 1.51 3.03 4.54 5.04 5.55 6.05 6.56 7.06 7.56 8.07 8.57 9.08 9.58 10.09 10.59 12.1 13.62Lưu lượng

(Q 0.2% ) (m 3 /s) 11.8 50.0 220.0 525.0 727.0 644.3 570.0 474.1 358.6 250.0 193.5 165.2 139.6 122.8 107.8 104.6 97.3 85.1Thời gian

(h) 15.13 16.64 18.15 19.67 21.18 22.69 24.21 25.72 27.23 28.75 30.26 31.77 33.28 34.8 36.31 37.82 39.34

+ Lưu lượng bình quân nhiều năm: Qo = 1,2m3/s.

+ Các chỉ tiêu cơ lý của bùn cát lắng đọng:

- Hệ số rỗng n = 0,45

- Góc ma sát trong ϕbh = 11 o

- Trọng lượng riêng khô γk = 1,15T/m 3

- Trọng lượng riêng bùn cát di đáy γdd = 1,6T/m 3

- Trọng lượng riêng bùn cát lơ lửng γll = 0,96T/m 3

- Trọng lượng riêng bùn cát sạt lở γsl = 1,2T/m 3

- Trọng lượng riêng thảo mộc γtm = 0,8T/m 3.+ Lượng bùn cát lơ lửng trong năm chuyển đến công trình (Wll )

+ Lượng bùn cát di đẩy lấy bằng 20% lượng bùn cát lơ lửng (Wdđ)

+ Lượng bùn cát sạt lở bờ hồ lấy bằng 30% lượng bùn cát lơ lửng và di đẩy (Wsl).+ Lượng thảo mộc lắng đọng trong hồ lấy bằng 20% lượng bùn cát lơ lửng (Wtm)+ Cao trình mực nước khống chế đầu kênh: Zyc = 11,5m

1.5 TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ VÀ NHU CẦU DÙNG NƯỚC

1.5.1 Đặc điểm về dân sinh kinh tế:

- Do điều kiện địa hình nên dân cư phân bố không đồng đều, tập trung ở hai vùngchính: ven bờ biển và ven Quốc lộ 1A:

+ Dân cư ven biển gồm các thôn: Quy Thiện, Phước Điền, Trung Hải, Trung Sơn

và Phú Long; diện tích thổ cư tương đối rộng

+ Dân cư ven Quốc lộ 1A gồm các thôn: Vĩnh An, Diên Trường; diện tích thổ cưchật hẹp

1.5.1.3 Phân bố đất đai và cơ cấu đất nông nghiệp.

Phổ Khánh là một xã nằm ven biển, xen kẹp giữa biển và núi; địa hình bị chia cắtkhá mạnh

Đặc điểm chính của thổ nhưỡng là:

- Đất xám bạc màu, vàng đỏ trên đá Macma, chiếm 40% so với tổng diện tích;thành phần cơ giới nhẹ, hạt rời, giữ nước kém, mùa nắng dễ bị khô hạn

- Đất phù sa (FL) chiếm 20% so với tổng diện tích; thành phần cơ giới thịt phacát, dễ tơi xốp

- Đất xám Feralic (AC fa) phân bố trên đồi núi dốc

- Cồn cát điển hình (AR h) chiếm 20% so với tổng diện tích, loại đất này nằm dọctheo bờ biển

1.5.1.4 Các nội dung khác.

- Ngư nghiệp: Hiện nay ngư nghiệp phát triển ở mức độ nhỏ, đánh bắt ở biển

ngang và đầm An Khê Nuôi tôm trên cát là một mô hình sản xuất mới được xã áp dụng.Hiện tại có khoảng 02ha đất cát nuôi tôm thuộc thôn Phước Điền cho năng suất 7Tấn/ha(hình thức nuôi theo kiểu tự phát) Tiềm năng đất có thể sử dụng cho nuôi trồng thuỷ sảncủa xã còn rất lớn

- Giao thông: Tổng diện tích đất giao thông là 78,2ha Hệ thống giao thông chiếm

khoảng 1,2% tổng diện tích đất tự nhiên Trong đó có đường Quốc lộ 1A và đường xelửa

+ Tuyến đường giao thông liên xã dài: 7,0km

+ Tuyến đường giao thông liên thôn dài: 18,8km

Hệ thống đường giao thông trong xã chưa có cấp phối đá sỏi, mùa mưa ngậpnước, mùa nắng bị lún cát gây khó khăn cho việc đi lại và vận chuyển.

- Điện:

+ Đường cao thế 35KV chạy ven theo quốc lộ 1A, cách công trình khoảng 2km+ Trạm biến áp: 2trạm

+ Riêng khu vực đầu mối hồ Ninh Bình chưa có điện

1.5.2 Nhu cầu dùng nước:

Theo tính toán cân bằng nước, nhu cầu dùng nước cho sinh hoạt, tưới và nuôi trồng thuỷsản cho trong bảng sau

Bảng 1-16: Nhu cầu dùng nước tại đầu mối.

CHƯƠNG 2 : CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ

2.1 XÁC ĐỊNH CẤP CÔNG TRÌNH

Cấp công trình được xác định theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam QCVN 05:2012 Dựa vào 2 tiêu chí để xác định cấp công trình, cụ thể như sau:

04 Cấp công trình theo năng lực phục vụ của công trình:

Với nhiệm vụ cấp nước tưới cho 650ha và cấp nước sinh hoạt cho khoảng 30.000người, tra QCVN 04-05:2012 ta được công trình có cấp IV

- Cấp công trình theo chiều cao và nền đập chắn:

Do chưa xác định được chiều cao đập nên ở đây sơ bộ giả thiết chiều cao đập từ

25 ÷ 35m Nền thuộc nhóm B Tra tiêu chuẩn QCVN 04-05 :2012 xác định được côngtrình thuộc cấp III Chiều cao đập sẽ được chính xác hóa thông qua tính toán ở phần sau

và khi đó sẽ kiểm tra lại cấp công trình

Như vậy công trình đầu mối hồ chứa nước Ninh Bình lấy theo cấp quan trọng làcấp III

- Tần suất kiểm tra: P = 0.5%

- Tần suất lũ thiết kế dẫn dòng thi công: P = 10%

- Tuổi thọ công trình: T = 50 năm

- Hệ số tin cậy: Kn = 1,15

- Hệ số an toàn về ổn định mái đập: Cơ bản K = 1,30

Đặc biệt K = 1,10

Theo 14TCN 157-2005 được các chỉ tiêu sau:

- Tần suất gió thiết kế ở MNDBT P = 4%

- Tần suất gió thiết kế ở MNLTK P = 50%

- Độ vượt cao an toàn: MNDBT a = 0,7m; MNLTK a’ = 0,5m; MNLKT a’’ = 0,2m

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ

- Mục đích :

Khi tính toán điều tiết hồ ta dựa vào lưu lượng nước đến lưu vực để xác định mực nước chết (MNC), và mực nước dâng bình thường (MNDBT)

Việc tính toán điều tiết này rất quan trọng và tương đối phức tạp vì nó là thông số

cơ bản để tính toán dung tích hồ và các thông số khác

3.1 XÁC ĐỊNH DUNG TÍCH CHẾT VÀ MỰC NƯỚC CHẾT

3.1.1 Khái niệm:

- Dung tích chết: là phần dung tích không tham gia vào quá trình điều tiết, là phần

dung tích thấp nhất trong hồ

- Mục đích bố trí: dung tích chết là để chứa phần bùn cát lắng đọng trong suốt thời

kỳ hoạt động của công trình, tạo đầu nước phục vụ cho tưới tự chảy, phát điện với côngsuất tối thiểu thiết kế, phục vụ giao thông vận tải……

3.1.2 Xác định dung tích chết và mực nước chết:

3.1.2.1 Nguyên tắc xác định.

MNC là mực nước thấp nhất trong hồ chứa mà ứng với nó hồ chứa vẫn làm việcbình thường theo yêu cầu thiết kế Khi mực nước trong hồ thấp hơn MNC thì hồ khôngkhông đáp ứng được các nhiệm vụ mà nó được xây dựng

Khi tính toán MNC ta cần phải xem xét tới các điều kiện:

- Tuổi thọ công trình: Mục đích là dung tích chết phải đảm bảo chứa được toàn bộ hàmlượng bùn cát lắng đọng trong thời gian làm việc của nó;

- Điều kiện tưới tự chảy cho khu vực canh tác;

- Các yêu cầu khác như: giao thông vận tải thủy, nuôi trồng thủy hải sản

Trên thực tế ta thường tính toán theo 2 yêu cầu tuổi thọ công trình và điều kiệntưới tự chảy vì khi thiết kế hồ chứa mục đích chính của công trình là tưới tiêu cho nôngnghiệp và điều tiết lũ

3.1.2.2 Tính toán MNC theo tuổi thọ công trình.

Tuổi thọ của công trình hồ chứa Ninh Bình là 50 năm, sau 50 năm làm việc lượngbùn cát lắng đọng trong hồ được tính theo công thức sau:

dd

bc

ll bc

V = + Trong đó:

Vbcll: Thể tích bùn cát lơ lửng lắng đọng lại hồ (m3)Vbcdđ: thể tích bùn cát di đẩy lắng đọng lại hồ (m3)Trên thực tế thì thành phần bùn cát lắng đọng trong hồ còn các thành phần khácnhư: bùn cát do sạt lở, tái tạo lòng hồ Tuy nhiên thành phần này ta không xét đến vì địahình khu vực lòng hồ tương đối thoải, có lớp á sét chứa sạn sỏi phủ trên sườn đồi, do đóthể tích bùn cát do sạt lở tạo thành không đáng kể so với 2 thành phần trên

T: Tuổi thọ công trình Với công trình cấp 3: T = 50 năm

γ: Khối lượng riêng của bùn cát, γ = 0.8 (T/m3)

δ: Đặc trưng cho phần bùn cát bé tháo ra khỏi hồ, δ = 0,7

R0: Lượng bùn cát trung bình nhiều năm được xác định theo công thức:

1000

0

0 0

Lưu vực thuộc vùng đồi núi, sông ngắn, các sườn dốc chảy trực tiếp vào sông, độdốc sườn dốc và độ dốc lòng sông lớn Do đó lượng bùn cát di đẩy lấy bằng 20% tổnglượng bùn cát lơ lửng.

h - Chiều sâu nước trước cống: sơ bộ chọn h = 1,5m

a = 0,5 (m) - Khoảng cách từ đáy cống đến cao trình bùn cát

Vậy cao trình MNC là: MNC = 9,5 + 1,5 + 0,5 = 11,5m

4.1.2.3 Xác định MNC theo yêu cầu tưới tự chảy.

MNC ≥ ZKC + ∑∆ZTrong đó: - ZKC: cao trình mực nước khống chế tại đầu kênh tưới

ZKC = 11,5m ( theo tài liệu cho)

- ∑∆Z: tổng tổn thất qua cống Sơ bộ chọn ∑∆Z = 0,5m

MNC ≥ 11 + 0,5 = 11,5m

So sánh 2 phương án ta thấy : Để đảm bảo cả 2 điều kiện về yêu cầu tưới tự chảy vàyêu cầu tuổi thọ công trình thì MNC = 11.5m.

Vậy MNC = 11,5 tra quan hệ (Z∼V) ta được Vc =0,808.10 6 m 3

3.2 XÁC ĐỊNH MNDBT VÀ DUNG TÍCH HỮU ÍCH CỦA HỒ

3.2.1 Khái niệm và ý nghĩa

3.2.1.1 Khái niệm

Mực nước dâng bình thường (MNDBT): là mực nước cao nhất trong kho mà có thểgiữ được trong một thời gian lâu dài Đây là mực nước trữ cao nhất trong hồ ứng vớiđiều kiện thủy văn và chế độ làm việc bình thường như đã tính toán

Dung tích hiệu dụng (Vh): Là phần dung tích được giới hạn bởi mực nước chết vàmực nước dâng bình thường Đây là phần dung tích dùng để đáp ứng các yêu cầu, nhiệm

vụ của hồ chứa

4.2.1.2 Ý nghĩa

MNDBT là một thông số chủ chốt của hồ chứa, có ảnh hưởng quyết định đến dungtích hồ, cột nước và lưu lượng

MNDBT quyết định chiều cao đập, kích thước các công trình xả.

MNDBT ảnh hưởng trực tiếp đến diện tích vùng ngập lụt, tổn thất do ngập lụt ởthượng lưu và kinh phí xây dựng công trình

3.2.2 Tài liệu tính toán.

- Đặc trưng lòng hồ : quan hệ Z ∼ V ∼ F

- Tài liệu về bốc hơi ứng với tần suất 85%

- Tài liệu về phân phối dòng chảy năm thiết kế ứng với tần suất 85%

- Tài liệu về nhu cầu dùng nước tính tại đầu mối

- Tiêu chuẩn thấm qua kho: k = 1%

3.2.3 Nội dung – Phương pháp tính toán.

3.2.3.1 Xác định hình thức điều tiết hồ.

Theo tài liệu thu thập được ta nhận thấy: Tổng lượng nước đến cả năm lớn hơntổng lượng nước dùng (W đến = 31041,1.103m3 > Wy/c = 12543.103m3) Nhưng nếu xét

từng tháng thì có tháng thừa nước (Từ tháng IX đến tháng I), có tháng lại thiếu nước (Từtháng II đến tháng VIII) Như vậy để thỏa mãn yêu cầu dùng nước ta tiến hành điều tiếtnăm.

Nhiệm vụ cơ bản của điều tiết năm là căn cứ vào đường quá trình nước đến nămthiết kế, theo yêu cầu dùng nước đã định, tính toán dung tích hiệu quả cần thiết của khonước, hoặc là với điều kiện dung tích kho nước đã định, thông qua tính toán điều tiết tìmđược lượng nước dùng có thể cung cấp được (lưu lượng điều tiết) của kho nước

3.2.3.2 Nguyên lý tính toán.

Để xác định được MNDBT trước tiên phải xác định được Vh trên cơ sở tính toánđiều tiết hồ theo hình thức điều tiết năm ứng với năm tính toán ít nước có tần suất 85%bằng phương pháp lập bảng

Cơ sở của phương pháp là dựa vào phương trình cân bằng nước:

yc

1 2

qq

qq

q

V V t q Q

Trong đó:

- Q: lưu lượng nước đến đã biết,

- qyc: lưu lượng nước yêu cầu

- qb.hơi: lượng nước bốc hơi khỏi hồ nước

- qthấm: lưu lượng thấm(phụ thuộc vào điều kiện địa chất lòng hồ, Vhồ)

- qxả: lượng nước xả thừa(phụ thuộc vào quá trình nước đến, phương thức vậnhành kho nước)

- V1, V2: dung tích hồ đầu và cuối thời đoạn tính toán

Sử dụng phương trình cân bằng nước để cân bằng cho từng thời đoạn, trên cơ sở đódựa vào nhu cầu dùng nước từng thời đoạn ta xác định được thời kỳ thiếu nước và thời

kỳ thừa nước, từ đó xác định được phần dung tích cần thiết ( dung tích hiêu dụng ) đểthiết kế

3.2.3.3 Trình tự tính toán.

Bước 1: Tính Vh khi chưa kể đến tổn thất

Kết quả tính toán được thể hiện ở Bảng 3-1.

)

(m 3 /s )

Cột 3: Lưu lượng dòng chảy đến ứng với tần suất thiết kế P = 85% (Qđến)

Cột 4: Lượng nước yêu cầu tại đầu mối (qy/c)

Cột 5: Lượng nước đến: Wđến = Qđến Δt.24.3600 (m3/s)

Cột 6: Lượng nước yêu cầu: Wy/c = qy/c Δt.24.3600 (m3/s)

Cột 7: Lượng nước thừa: (7) = (5) – (6) khi Wđến > Wy/c

Cột 8: Lượng nước thiếu: (8) = (6) – (5) khi Wy/c > Wđến

Cột 9: Dung tích trữ nước trong hồ

Cột 10: Lượng nước xả thừa đảm bảo dung tích trong hồ

Trong bảng tính trên thì tổng lượng nước thiếu ứng với nhu cầu dùng nước ở đầu

mối (cột 9) chính là dung tích hữu ích của hồ chứa: V hi = 4725,32(10 3 m 3 )

Trong trường hợp chưa kể đến tổn thất thì Vhi = 4725,32.103m3 Khi đó dung tích

hồ là:

Vhồ = Vhi + Vc = 4725,32 + 808,0 = 5533,32.103 m3Tuy nhiên trong quá trình làm việc của hồ chứa còn rất nhiều tổn thất do thấm, dobốc hơi… Do vậy để đảm bảo yêu cầu tưới tiêu ở hạ lưu thì rất cần thiết phải xét tới cáctổn thất này

Bước 2: Tính toán lượng nước tổn thất do thấm và bốc hơi

Bảng 3-2: Tính toán điều tiết hồ- Kể đến tổn thất lần 1;

Bảng 3-3: Tính toán điều tiết hồ- Kể đến tổn thất lần 2.

Trong đó:

- Cột 1: Thứ tự các tháng xếp theo năm thủy văn.

- Cột 2: Tổng lượng nước đến Wđến

- Cột 3: Tổng lượng nước yêu cầu theo tháng Wy/c

- Cột 4: Dung tích trữ nước trong hồ Vhồ

Bảng 3-2: Vhồ chính là cột 9 trong bảng 3-1;

Bảng 3-3: Vhồ chính là cột 15 trong bảng 3-2

- Cột 5: Diện tích mặt hồ tương ứng, tra quan hệ F ~ V ⇒ Fhồ

- Cột 6: Dung tích bình quân của hồ chứa:

2

i bq

V V

- Cột 8: Lượng bốc hơi theo tháng thuỷ văn (∆Z)

- Cột 9: Là tổn thất bốc hơi tương ứng với các tháng ở cột: Wbh = Ftb ∆Z

- Cột 10: Là tổn thất thấm tương ứng với các tháng trong năm thuỷ văn:

Wth = K.Vbq Trong đó: K - tiêu chuẩn thấm trong hồ chứa, K = 1,0%

- Cột 11: Là tổng tổn thất: Wtt = Wt + Wbh

- Cột 12: Tổng lượng nước cần hàng tháng: (12) = (3) + (11)

- Cột (13): Tổng lượng nước thừa: (13) = (2) – (12) khi Wđến > Wq + Wtt

- Cột (14): Tổng lượng nước thiếu: (14) = (12) – (2) khi Wđến < Wq + Wtt

- Cột (15): Dung tích trữ nước trong hồ

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ

4.1 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA

4.1.1 Mục đích:

Mục đích của việc tính toán điều tiết lũ là căn cứ vào mực nước lũ thiết kế để xác

định đường quá trình xả lũ (q ~ t) sau khi đã qua kho nước điều tiết, khi cần phải tìm ra dung tích phòng lũ của kho, có các biện pháp hạ thấp đỉnh lũ, kéo dài đường quá trình lũ nhằm đáp ứng yêu cầu phòng lũ cho hạ lưu và công trình ven sông

Thông qua việc tính toán điều tiết lũ ta sẽ xác định được đường quá trình xả lũ,dung tích siêu cao, MNLTK và MNLKT, từ đó là cơ sở để tính toán xác định kích thướcđập và tràn hợp lý

4.1.2 Ý nghĩa:

Việc tính toán điều tiết lũ gắn liền với quy mô kích thước công trình tràn, nó sẽ ảnhhưởng trực tiếp đến cao trình đỉnh đập, chiều dài cống lấy nước và hàng loạt các vấn đềkhác … nhưng vấn đề đơn giản nhất là phòng lũ ở hạ lưu Từ đó ta thấy nó sẽ quyết địnhđến giá thành công trình, yêu cầu về thi công vì thế ta phải tính toán điều tiết lũ chonhiều phương án khác nhau để tìm ra một phương án tối ưu nhất cả về mặt kỹ thuật vàkinh tế

4.1.3 Tài liệu tính toán:

Để tính toán điều tiết lũ ta cần những tài liệu sau:

- Quan hệ đặc trưng địa hình lòng hồ F – Z – V;

+ Xác định mực nước lớn nhất trong kho ( MNLTK và MNLKT).

+ Xác định dung tích siêu cao Vsc

4.2 PHƯƠNG PHÁP VÀ CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN

+ Dựa vào phương trình cân bằng nước: Giữa lượng nước đến và lượng nước xả

lũ của kho nước : Lượng nước đến – Lượng nước xả = Lượng nước trữ

Phương trình cân băng nước trong tính toán điều tiết lũ cho kho nước :

1

V V t q q t Q

Q + ∆ − + ∆ = − ( 4.1)Q1,Q2 : lưu lượng chảy vào kho đầu và cuối thời đoạn ∆t

q1,q2 : lưu lượng xả đầu và cuối thời đoạn ∆t

V1, V2: Dung tích kho đầu và cuối thời đoạn ∆t

q : Lưu lượng xả bình quân thời đoạn

Cs : Tham số biểu thị công trình

+ Phương trình thủy lực qua công trình xả lũ: q = f(V) (4.2)

Hai phương trình (5.1) và (5.2) là những phương trình cơ bản của tính toán điều tiết lũ

Từ phương trình cơ bản:

( 1 2) ( 1 2) 2 1

2

1 2

1

V V t q q t Q

t

V Q

q t

V f q

q t

V f q

→ Là hai quan hệ phụ trợ để tính điều tiết lũ

Công thức (5.3) có thể viết như sau : f2( )q =Q+ f1( )q

Đó là nguyên lý cơ bản để tính toán điều tiết lũ Dựa vào nguyên lý đó ta từngbước xây dựng phương pháp tính toán điều tiết lũ bằng cách lập bảng tính

Biến đổi phương trình (4-4) về dạng:

Ở bất kì thời đoạn nào f1(q1) và Q là đã biết nên sẽ biết được f2(q2) Có được quan

hệ giữa q và f2(q2) tra trên đồ thị đó ta biết được q2 Lấy q2 ở thời đoạn trước thay cho q1

ở thời đoạn sau cứ như thế vẽ đường quá trình lưu lượng xả lũ q ~ t

Hình 4.1 : Dạng đường phụ trợ f 1 ,f 2

4.2.3.2 Các bước tính toán:

Bước 1: Xây dựng biểu đồ phụ trợ f1, f2:

Chọn thời đoạn tính toán Δt = 1h, giả thiết các mực nước trong hồ và tính lưu lượng

xả tương ứng dựa theo phương trình thuỷ lực

Dựa vào quan hệ Z ~ V, ứng với các mực nước giả thiết ở trên tìm ra dung tích hồtương ứng là V k , từ đó tìm được:

V = Vk - Vtl

với Vtl: dung tích hồ trước lũ, tràn không có cửa van thì Vtl = VMNDBT = 5890,7.103m3 Tính f1, f2 tương ứng với q vừa tính, vẽ biểu đồ ta được 2 quan hệ phụ trợ

Bước 2: Sử dụng biểu đồ để tính điều tiết :

Với mỗi thời đoạn ∆t ta tính Qtb = 0,5.(Q1 +Q2)

Từ q1 đã biết tra trên biểu đồ sẽ được giá trị f1, tính f2 = f1 + Qtb

Từ f2 tra trên biểu đồ ngược lại sẽ được q2, là lưu lượng xả ở cuối thời đoạn

Bước 3: Tính tương tự cho các thời đoạn khác cho đến hết bằng cách lấy lưu lượng

xả ở cuối thời đoạn trước là lưu lượng xả ở đầu thời đoạn sau

Bước 4 : Từ đường quá trình lũ đến và xả lũ, ta xác định được dung tích phòng lũ

và mực nước lớn nhất trong hồ

4.2.3.3 Hình thức công trình xả lũ:

Khi tính toán điều tiết lũ theo các bước trên ta không xác định được phương trìnhthuỷ lực một cách cụ thể Phương trình này là phương trình thuỷ lực qua công trình xả

lũ, vì vậy các thành phần của nó phụ thuộc vào hình thức công trình xả lũ

Kiểu tràn là đập tràn đỉnh rộng không có cửa van khi tính toán điều tiết lũ sử dụngphương pháp điều tiết không có cửa van với bề rộng tràn: Bt = 30,0 (m)

Vậy phương trình lưu lượng qua tràn xả lũ có dạng :

Ho: Cột nước trên đỉnh tràn không kể đến lưu tốc đến gần

4.3 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ

Công trình đầu mối hồ chứa nước Ninh Bình là công trình cấp III, ta có:

Tần suất lũ thiết kế: P=1%,

Tần suất lũ kiểm tra: P=0,2%

Thời đoạn tính toán: Δt = 1h

Dung tích hồ ứng với MNDBT: V = 5890,7.103 m3

Thông số về tràn:

Cột 2: Cao trình mực nước trong hồ

Cột 3: Chiều cao mực nước trong hồ so với ngưỡng tràn

∆ , f2 = 2

q t

Cột 2: Lưu lượng lũ đến đầu thời đoạn

Cột 3: Lưu lượng lũ trung bình thời đoạn Qtb= (Q1+Q2)/2

Cột 4: Lưu lượng xả lũ đầu thời đoạn

Cột 5, 6: f1, f2 các giá trị phụ trợ, f1 tra quan hệ q ~ f1, f2 = Qtb + f1

Cột 7: Lưu lượng xả lũ cuối thời đoạn

Cột 8: Lưu lượng xả lũ trung bình thời đoạn qtb= (q1 + q2)/2

Cột 9: Tổng lượng nước trữ lại trong hồ: ∆W = (Qtb-qtb).∆t

W

∆

Cột 10: Dung tích siêu cao: lũy tích cột (9)

Từ dung tích siêu cao ta xác định được dung tích hồ chứa:

VK = VSC + VMNDBT

Quá trình tính toán được thể hiện ở Bảng P4-1, P4-2, P4-3

Bảng 4-3: Kết quả tính toán điều tiết lũ

Tần suất VSC (103m3) VK (103m3) MNL (m) qxả max (m3/sm)

D V

H, H’: Chiều sâu mực nước trước đập (m)

+ K3: tra ở bảng 7 QPTL C1-78, phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái m

+ K4: tra ở hình 10 QPTL C1-78, phụ thuộc vào hệ số mái m và trị số

% 1

Xác định chiều cao hs1% (theo QPTL C1-78):

- Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu:

H > 0,5λ (5.6)

- Tính các đại lượng không thứ nguyên: . ; .2

V

D g V

t g

.Trong đó:

+ t: Thời gian gió thổi liên tục (s) Khi không có tài liệu, có thể lấy t = 6 giờ (đối với hồ chứa)

- Theo đường cong bao phía trên ở đồ thị hình 35 QPTL C1-78 xác định được các đại

lượng không thứ nguyên 2

V

h g

và

V

gτ (chọn trị số nhỏ trong 2 trị số tra được ở trên),

từ đó xác định được hvà τ

- Trị số λsxác định như sau:

π

τλ

c) Xác định độ vượt cao an toàn a, a’, a’’

Theo tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén 14 TCN 157 – 2005, với công trình cấp III có

độ vượt cao an toàn tra được là:

+ Chiều rộng mặt đập phải đảm bảo điều kiện quản lý khai thác như sự đi lại kiểm trađược dễ dàng, diện tích để đặt các máy móc quan trắc về lún, thấm, áp lực khe hổngvv…

+ Để đảm bảo thi công chiều rộng mặt đập phụ thuộc vào quy mô và kích thước củamáy thi công và phạm vi hoạt động của nó

Do không có yêu cầu về giao thông nên ta xác định bề rộng đỉnh đập theo công thứcE.F.Preccez (trang 76/ thiết kế đập đất – nguyễn xuôn trường )

B = 1,1 H +1 (H: Chiều cao đập)

Ta chọn bề rộng đỉnh đập là B = 6 m.

Để nước ở mặt đập có thể tự chảy xuống khi gặp mưa, ta làm đỉnh đập dốc về hai phíavới độ dốc i = 3% và được phủ bằng lớp đá dăm dày 30 cm Dưới lớp gia cố là tầng đệmlàm bằng cuội, sỏi dày 15 cm có tác dụng nối tiếp mặt đập với nền, đồng thời làm nhiệm

vụ thoát nước cho mặt đường Dọc theo hai mép mặt đập, ta xây dựng những trụ lan can

để đề phòng tai nạn cho người đi lại Những trụ lan can này được làm bằng bê tông cómặt cắt hình vuông (15 x 15 cm), cao 70 cm

5.2 CHỌN CẤU TẠO CHI TIẾT ĐẬP

thức kinh nghiệm sau:

Mái thượng lưu: mtl = 0,05H + 2,00 Mái hạ lưu: mhl = 0,05H + 1,50 Với phương án Zđđ đã xác định ở trên ta sơ bộ chọn mái đập như sau:

Mái thượng lưu là phần mái chịu tác động trực tiếp của nhiều loại lực phức tạp: như

áp lực sóng, nắng, thay đổi nhiệt độ….vì vậy mái đập cần phải được gia cố bảo vệ để đề

phòng sự xói lở do sóng gây ra đồng thời có thể loại trừ được những hiện tượng nguyhiểm khác cho mái dốc như đất trong thân đập co nở vì thay đổi nhiệt độ, nước mưa làmxói lở mái dốc, rễ cây ăn sâu vào thân đập, động vật đào hang….

− Hình thức bảo vệ mái đập

Mái thượng lưu chủ yếu chịu tác dụng của sóng gây sạt lở, dựa vào khả năng cungcấp vật liệu, ta chọn hình thức bảo vệ mái bằng tấm bê tông có lỗ thoát nước kích thướccác cạnh là 5m×5m các bản bê tông nối tiếp với nhau bằng khe nối dưới các bản cótầng đệm nhằm đảm bảo sự nối tiếp tốt giữa lớp gia cố và thân đập trong trường hợp lúnkhông đều, đồng thời đóng vai trò tầng lọc ngược nhằm đề phòng hiện tượng xói ngầmkhi cột nước thấm trong thân đập cao hơn ngoài hồ chứa, hoặc do mực nước trong hồ hạxuống thấp đột ngột Tầng đệm bố trí 2 lớp: lớp một là lớp dăm sỏi dày 15cm lớp hai làcát dày 10cm

− Phạm vi bảo vệ mái đập từ cao trình đỉnh đập đến dưới mực nước chết 1 đoạn2,5m tức là cao trình +9,0m ( theo 14 TCN157-2005)

Chiều dày của lớp bê tông bảo vệ được tính theo công thức P.A Sankin

γn = 1T/m 3 dung trọng của nước

γb = 2,4T/m 3 dung trọng bê tông

Để thiên về an toàn ta chọn chiều dày bản bê tông db = 0,15m = 15cm

Để tăng cường ổn định cho lớp gia cố mái, đề phòng hiện tượng trượt dọc theo máidốc, ở chân lớp bảo vệ ta bố trí một chân khay bằng bê tông M200, có kích thước nhưhình vẽ