Thiết kế hồ chứa cẩn hậu

PHẦN MỞ ĐẦUNhững năm gần đây, đất nước ta trên đà phát triển để hội nhập kinh tế cùngvới các nước trong khu vực, Đời sống nhân dân ngày càng được đổi mới và pháttriển, Song do nước ta số

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

Sau 10 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân và được

sự dạy dỗ, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn thủy công cũng nhưtoàn thể các thầy cô giáo trong trường đã dạy dỗ và chỉ bảo em trong suốt nhữngnăm học vừa qua, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của Ths.Lương Thị ThanhHương, em đã hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình

Với đề tài: ’’Thiết kế hồ chứa nước Cẩn Hậu’’

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 cử nhân thiết kế công trình thủy lợi

Đây là đồ án tốt nghiệp sử dụng tài liệu thực tế công trình thủy lợi và vận dụngtổng hợp các kiến thức đã học Dù bản thân đã hết sức cố gắng nhưng vì điều kiệnthời gian còn hạn chế nên trong đồ án em chưa giải quyết hết các trường hợp có thểxảy 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 giáo giúpcho đồ án của em được hoàn chỉnh hơn, từ đó kiến thức chuyên môn cũng đượchoàn thiện và nâng cao

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

PHẦN MỞ ĐẦU

Những năm gần đây, đất nước ta trên đà phát triển để hội nhập kinh tế cùngvới các nước trong khu vực, Đời sống nhân dân ngày càng được đổi mới và pháttriển, Song do nước ta sống chủ yếu nhờ sản xuất nông nghiệp (90%), Vì vậy, tuyđang trên đà công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước nhưng cũng không ngừng chútrọng phát triển nông nghiệp một cách toàn diện, để nông nghiệp luôn là nền tảngvững chắc cho sự nghiệp xây dựng đất nước, Do vậy, hàng loạt các dự án xây dựng

hồ chứa phục vụ cho nhu cầu nông nghiệp, sinh hoạt cũng như nhu cầu về điệnđang được triển khai thực hiện,

Miền trung nói chung và tỉnh Bình Định nói riêng là khu vực có rất nhiều tiềm năng để phát triển đặc biệt là tài nguyên nước (có nhiều sông suối thác ghềnh) nhưng mật độ dân cư còn rất thưa thớt, Do vậy mà nhà nước đang triển khai đẩy mạnh chính sách xây dựng vùng kinh tế mới đưa người dân lên khu vực này để phát triển kinh tế, biến Bình Định thành vùng kinh tế trù phú, là nguồn lực để phát triển đất nước, Muốn vậy, việc xây dựng các công trình thủy lợi để phát triển các tiềm năng có sẵn của khu vực là rất quan trọng, cần có biện pháp khai thác và sử dụng triệt để.

Hồ chứa Cẩn Hậu là một trong những công trình hồ chứa của tỉnh Bình Định, dự kiến sẽ được xây dựng nhằm đáp ứng được nhu cầu tới tiêu trong sản xuất nông nghiệp, nhu cầu dùng nước sinh hoạt trong toàn bộ các khu vực nơi đây, cải thiện đời sống nhân dân trong khu vực, góp phần hiệu quả đưa các huyện miền năng có sẵn của khu vực là rất quan trọng, cần có biện pháp khai thác và sử dụng triệt để,núi của tỉnh từ một huyện nghèo còn nhiều thiếu thốn, khó khăn trở thành một vùng vững mạnh về mọi mặt của tỉnh Bình Định.

PHẦN I : TÀI LIỆU CƠ SỞ CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

1 Vị trí và nhiệm vụ công trình

Vị trí địa lý

Công trình hồ chứa nước Cẩn Hậu dự kiến xây dựng trên sông QuánDưathuộc xã Hoài Sơn Huyện Hoài NhơnTỉnh Bình Định, Công trình sau khi hoànthành nhằm tưới từ 500 - 600 ha thuộc khu vực các xã phía Bắc huyện Hoài Nhơn,

Đập đầu mối hồ chứa nước Cẩn Hậu xác định theo bản đồ tỷ lệ 1/25,000 và1/50,000 có vị trí như sau :

14o37’30” Vĩ độ Bắc,

109o01’00” Kinh độ Đông,

- Hồ chứa nước nằm ở địa phận xã Hoài Sơn huyện Hoài Nhơn,

- Phía Bắc giáp huyện Đức Phổ - tỉnh Quảng Ngãi,

- Phía Tây giáp huyện Ba Tơ – Quảng Ngãi và An Lão – Bình Định,

- Phía Nam giáp Mỹ Tường, La Vuông,

- Phía Đông giáp lưu vực suối Bến Lội,

Khu hưởng lợi của hồ chứa nước Cẩn Hậu tùy theo các phương án đập baogồm 2 xã (Hoài Sơn, Hoài Châu Bắc) hoặc 3 xã (Hoài Sơn, Hoài Châu Bắc và TamQuan Bắc),

- Vị trí địa lý như sau:

14o35’00” ÷ 14o37’30” Vĩ độ Bắc

109o00’00” ÷109o01’30” Kinh độ Đông

- Phía Tây là các thôn từ An Hội 1 đến Trường Sơn 2,

- Phía Đông là suối Bến Lội đến ngã ba suối Bến Lội - suối Bà Quyến,

- Phía Bắc là suối Bến Lội (thôn An Hội 1 sang thôn Phú Nông 2),

- Phía Nam là các thôn Trường Sơn 2, Túy An 1, Liễu An 1,

Nhiệm vụ công trình

Đảm bảo chủ động nguồn nước mặt tưới cho lúa và cây ăn quảvới tổng diệntích đất canh tác là 600ha,

2 Các điều kiện tự nhiên

Địa hình địa mạo

Địa hình lòng hồ nằm trong khu sườn dốc có độ cao thay đổi từ +161,00mđến +195,00m, độ dốc sườn dốc tương đối lớn, lòng hồ hẹp, lại bị mỏm đồi ở giữa

có cao trình +190,00m chia tách thành hai khu, phía Đông là dãy đồi thấp khốngchế cao độ mực nước trong hồ chỉ đến +190,00 ÷ +192,00m nên dung tích hồ bị hạnchế, Tuyến đập I nằm về phía hạ lưu của hợp lưu hai nhánh suối, Lòng suối phíathượng lưu tuyến đập có độ dốc rất lớn,

Vùng tuyến đập II:

+ Cách vùng tuyến I khoảng 2,7km về phía hạ lưu suối Quán Dưa, vị tríđập ở xóm Cẩn Hậu 1, Địa hình lòng hồ tương đối bằng phẳng, cao độ thay đổi từ+33,00 đến +55,00m,

+ Tuyến đập IIa nằm phía thượng lưu tuyến đập IIc, phía bên phải cùngxuất phát từ sườn núi như tuyến IIc và nối với đồi đất bên trái có cao trình +54,00qua yên ngựa ở cao trình +47,50 sang núi Vàng, Chiều dài toàn tuyến đập khoảng950m, Dung tích hồ tuyến này không lớn, nhưng diện tích hoa màu và mồ mả phảibồi thường, di rời nhiều,

+ Tuyến đập IIc tương đối dài (khoảng 1,1 km), nằm phía hạ lưu tuyếnIIa, vai phải cùng xuất phát bên núi như tuyến IIa nối sang Núi Bé, Bên phía Đônglòng hồ có một yên ngựa ở cao trình +39,00 m, Do đó ở tuyến này còn có thêm mộttuyến đập phụ tại vị trí yên ngựa phía Đông dài khoảng 350m tạo thành một hồchứa có dung tích hồ tương đối lớn đáp ứng đủ nhu cầu về nước tưới và điều hòanước ngọt cho việc nuôi tôm vùng ven biển thuộc xã Tam Quan Bắc

Điều kiện địa chất

Địa chất công trình

Địa chất ở đây bao gồm các lớp bồi tích là các lớp cát cuội sỏi, á sét trung sét có chiều dày mỏng khoảng (0,5-7)m nằm ở các lòng suối, các vùng thung lũng,đồng bằng, Các lớp sườn tàn tích phân bố ở các vùng đồi núi là các lớp á sét-sét,hỗn hợp dăm sạn, đá lăn,,,, Đá gốc ở đây thuộc phức hệ Hải Vân là Granít, Granithai Mica dạng hạt vừa-lớn,

-Trong khu vực không có các hiện tượng địa chất như động đất, các hoạt độngkiến tạo, núi lửa… gây ảnh hưởng đến công trình,

Vùng tuyến I:

Vùng tuyến đập tại khu vực lòng suối có nền là mặt đá gốc phong hóa nhẹ

thấm tốt, Ở hai vai đập tầng phủ là các lớp á sét nhẹ trung lẫn dăm sạn dày 0,2 1,2m, gây ra hiện tượng thấm mất nước ở hai vai đập,

-Lớp đá gốc ở ngưỡng tràn nằm ở khá nông 1,0 - 2,4m so với mặt đất tựnhiên, giữa tràn khoảng 3,2m, đuôi tràn là các tảng đá lăn lớn, dưới là đá gốc Granitphân hóa vừa và nhẹ, gần như lộ trên mặt vì vậy công tác thi công tràn khá thuậnlợi,

Địa chất thủy văn :

Mạng lưới sông suối ở đây khá ít, Lớn nhất là dòng suối Vàng còn lại chủyếu còn các khe suối nhỏ chảy từ các khe núi đổ về suối Vàng, Nước suối và nướcngầm ở đây nguồn cung cấp chủ yếu là nước mưa, một phần là nguồn nước cungcấp từ các dãy núi cao phía tây khu vực nghiên cứu ngấm xuống, Về mùa mưa lũ ởđây nước ở trên các nguồn chảy về khá lớn gây ngập lụt các vùng ở hạ lưu nhưruộng và khu dân cư sinh sống, Về mùa khô nước chủ yếu tập chung ở dòng suốiVàng lưu lượng khá ít vì vậy vào mùa này rất thiếu nước để cung cấp cho việc tướitiêu cũng như nước sinh hoạt,

Nước ở đây là nước không màu, không mùi, không vị thuộc loại nướcBicacbonat-Clorua-Natri

Đặc điểm đất đai thổ nhưỡng:

Trong khu vực nghiên cứu phân bố các loại đất sau:

- Ở vùng núi thổ nhưỡng chủ yếu là pheranit nên ít có khả năng canh tác, Đấtvùng núi nói chung rất dốc, trên sườn dốc những chỗ địa hình thoải còn cây cối thìcòn một lớp mùn do tích lũy lá cây qua nhiều năm, nhân dân chủ yếu trồng dừa vàmột số loại cây ăn quả khác,

- Đất vùng thung lũng hình thành trong quá trình bào mòn từ trên núi xuống,những chỗ có nước đất thường bị lầy và chua,

- Đất vùng đồi gò thường bị bào mòn từ cao xuống thấp, mật độ cây cối chephủ thấp và rất thấp do vậy nên bị rửa trôi mạnh, nhiều đồi gò sỏi đá, tầng đất canhtác không có hoặc rất mỏng,

- Đất vùng đồng bằng được hình thành trong quá trình bồi tích của các dòngsuối, Đất phù sa ven sông được bồi hàng năm có thành phần cơ giới nhẹ, hàm lượngkhoáng trong đất nhiều, đất tương đối tốt, thích hợp cho các loại cây lương thực,cây công nghiệp ngắn ngày, Tại những khu vực đồng bằng tương đối xa các dòngsuối, đất phù sa được bồi lắng từ lâu nên độ màu mỡ kém, có nơi đã bạc màu,

Xét về mặt tổng quan, khu vực hưởng lợi của dự án thổ nhưỡng cấu tạo chủyếu là phù sa thịt nhẹ, đất có độ phì khá, thích hợp cho cây lúa nước, mì, khoai lang,bắp, mía, đậu đỗ, dâu tằm, thuốc lá, cây công nghiệp nhất là cây dừa,

Bảng 1-6:Chỉ tiêu cơ lý đất đắp vùng tuyến I

Bảng 1-7:Chỉ tiêu cơ lý đất đắp vùng tuyến II

Điều Kiện thủy văn

Số giờ nắng trung bình năm là 2521 giờ,

Gió:

- Vận tốc gió trung bình lớn nhất không kể hướng Vtbmax = 13,8 m/s

- Vận tốc gió lớn nhất đã quan trắc Vmax = 35,2 m/s

Bốc hơi:

- Bốc hơi lưu vực Z0lv = 910 mm

- Bốc hơi mặt nước Zn = K Zpiche = 12,5 mm

- Chênh lệch bốc hơi ∆Z = Zn - Z0lv = 305 mm

- Phân phối theo tháng

Bảng 1-2:Bảng phân phối bốc hơi theo tháng

Z (mm) 20,5 17,9 20,9 20,8 27,1 34,2 35 40 26,4 21,5 20,1 20,6 305

Mưa :

- Lượng mưa trung bình nhiều năm Xtbnn = 2200 mm(lưu vực )

- Lượng mưa khu tưới theo p% X(75%)= 1407 mm

X(50%)`= 1782 mm

Xtb= 1900 mm

Dòng chảy năm

Lưu vực nghiên cứu gồm có 2 vùng tuyến,

Các đặc trưng lưu vực như sau:

Bảng 1-3: Đặc trưng lưu vực

(km² )

Ls (km )

Js

%

Q (m3/s)

W (106m3)

Lv II 0,482 0,228 0,116 0,133 0,085 0,093 0,091 0,068 0,150 0,525 3,293 0,587 0,482

3 Dân Sinh kinh tế và nhu cầu dùng nước

Tình hình dân sinh

Căn cứ vào niên giám thống kê năm 2010 của huyện Hoài Nhơn, cơ cấu dân

số của 3 xã: Hoài Sơn, Hoài Châu Bắc, Tam Quan Bắc như sau:

2,4772,3843,217

5,7284,5241,460

5,6045,1598,119

5,1724,7627,495

Hiện trạng thủy lợi:

Xã Hoài Châu Bắc,

- Hồ Suối Mới tưới được 100 ha, vụ Hè Thu chỉ tưới được 40 ha,

- Đập dâng Hy Thế, Sông Mới tưới được 120 ha,

- Đập dâng trên suối Bà Quyến tưới khoảng 80 ha khu vực giáp ranh hai xãHoài Sơn, Hoài Châu Bắc (Bình An, Liễu An, Trường Sơn),

- Các đập dâng cũng chỉ tưới chủ yếu là vụ Đông Xuân, còn vụ Hè Thu tướiđược rất ít diện tích,

- Diện tích cần tưới (tính theo khu vực tưới của hồ Cẩn Hậu có thể tưới),

- Khu vực Bình Đê, Liễu An, diện tích 100 ha,

Xã Tam Quan Bắc:

- Kênh tưới của đập Lại Giang và đập Ông Khéo cung cấp nước tưới chodiện tích lúa của Tam Quan Bắc, Toàn xã không có diện tích lúa 3 vụ, tuy yêu cầunước tưới rất cần nhưng không thể bổ sung nước tưới từ hồ Cẩn Hậu được vì địahình không cho phép,

- Trong cơ cấu sử dụng đất của xã Tam Quan Bắc có đề cập đến yêu cầudùng nước ngọt cho nuôi tôm thâm canh ở khu vực thôn Trường Xuân, Đây là vấn

đề cần được xem xét,

Tiêu nước:

Toàn bộ khu hưởng lợi hiện nay chưa có quy hoạch công trình tiêu, Mùa mưa nướcchảy trong các trục tiêu tự nhiên và chảy tràn nên ảnh hưởng đến cây trồng và điềukiện ăn ở sinh hoạt và đi lại của nhân dân,

Nước cho các yêu cầu khác:

Hiện nay chưa có nước ngọt thực hiện cho việc hòa nước theo quy trình nuôitôm công nghiệp, nước dùng trong sinh hoạt cho các thôn ven biển rất khan hiếm,điển hình là thôn Trường Xuân - xã Tam Quan Bắc nước sinh hoạt phải mưa,

Toàn bộ dân trong vùng hưởng lợi (3 xã) chưa có qui hoạch công trình cấpnước sinh hoạt đảm bảo tiêu chuẩn nước sạch sinh hoạt nông thôn,

Phương hướng phát triển kinh tế:

Chỉ tiêu kế hoạch toàn huyện:

Trong kế hoạch phát triển kinh tế xã hội giai đoạn 2013 đến 2014 của huyệnHoài Nhơn có các chỉ tiêu cơ bản sau:

- Phấn đấu giảm tỷ lệ phát triển dân số còn 1,27%

- Tăng sản lượng lương thực 1,19 lần,

- Tăng sản lượng thủy sản 1,438 lần,

- Giảm tỷ lệ đói nghèo còn 2,8%,

- Tăng mức thu nhập bình quân đầu người lên 1,525 lần,

- Phấn đấu từ huyện bội chi 1,086 lần,

- Thành huyện bội thu 1,297 lần,

- Đánh bắt và nuôi trồng thủy sản, riêng nuôi trồng thủy sản tăng 1,54 lần,

Phương hướng phát triển kinh tế của các xã vùng hưởng lợi:

a) Xã Hoài Sơn:

- Nông nghiệp là trọng tâm, phấn đấu nâng toàn bộ diện tích canh tác lên 3

vụ ăn chắc với diện tích 603 ha, trong đó hồ Phước Bình đảm bảo tưới cho

- Chuyển đổi một số diện tích vườn tạp sang trồng các cây có hiệu quả cao,

- Thâm canh cây mía bằng biện pháp tưới chủ động,

b) Xã Hoài Châu Bắc:

- Kết hợp kinh tế nông nghiệp với thủy sản, chuyển đổi 15 ha lúa 1 vụ và 30

ha cỏ, lác, cói…sang nuôi trồng thủy sản,

- Đảm bảo tưới chắc 3 vụ cho 356 ha ruộng của xã, trong đó diện tích do hồPhước Bình đảm nhận là 220 ha,

c) Xã Tam Quan Bắc:

- Nông nghiệp giữ ổn định,

- Thủy sản chuyển đổi 30 ha lúa một vụ 125 ha cỏ, lác, cói, muối…, sangnuôi trồng thủy sản, chủ động cấp nước ngọt để nuôi tôm cho từ 50 - 70 ha thuộckhu vực thôn Trường Xuân,

- Cung cấp nước sinh hoạt và sản xuất cho thôn Trường Xuân,

Nhu cầu dùng nước

Nước tưới cho sản xuất nông nghiệp là yêu cầu không thể thiếu và rất cấpbách nhằm tăng sản lượng lương thực lên 1,19 lần hiện nay và giảm tỷ lệ đói nghèoxuống 2,8%,

- Nước cho việc thâm canh, tăng vụ và trên quy trình nuôi tôm công nghiệpvào địa phương là rất cần thiết để tăng sản lượng lên gấp 1,438 lần như hiện nay,

- Nước cấp cho sinh hoạt nông thôn là nhiệm vụ rất trọng tâm hiện nay nhằmđưa tỷ lệ người được dùng nước sinh hoạt hợp vệ sinh từ 28% hiện nay lên 58% dân

số vào năm 2014,

Đảm bảo nước tưới:

Diện tích yêu cầu cung cấp tưới của hồ Cẩn Hậu là 600 ha đất canh tác,

Cung cấp nước cho quy trình hòa nước nuôi tôm thâm canh và nuôi tôm công nghiệp cho:

- Xã Hoài Châu Bắc có diện tích 45 ha cần chuyển đổi từ lúa 1 vụ hoặc cói,

cỏ lác sang nuôi trồng thủy sản,

- Xã Tam Quan Bắc có 155 ha ruộng lúa 1 vụ và cói, cỏ lác cần chuyển đổi sangnuôi trồng thủy sản,

Tổng cộng diện tích là chuyển đổi sang nuôi trồng thủy sản của cả 2 xã là 200 ha,

Cung cấp nước sinh hoạt cho nhân dân trong vùng:

- Yêu cầu dùng nước trong sinh hoạt là yêu cầu không thể thiếu được, hiệnnay nhân dân đang dùng nước giếng đào, tuy nhiên một số vùng nước bị phèn (Hy

Tường, An Đỗ); nước bị nhiễm mặn (Tam Quan Bắc), khó khăn nhất là thônTrường Xuân nước sinh hoạt phải mua,

- Hạn chế lũ quét và ngập lụt trong vùng,

- Cải tạo cảnh quan môi trường sinh thái,

CHƯƠNG 2 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CÔNG TRÌNH

2 Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế

3 Xác định cấp bậc công trình:

4 Theo đặc tính kỹ thuật cụm công trình đầu mối:

• Theo đặc tính kỹ thuật cụm công trình đầu mối,

• H = MNDBT -∇đáy + a

• ∇đáy= 165- 0,5 = 164,5 m (0,5m bóc lớp phong hóa )

• Chiều cao an toàn a =2 m

• H = 190 – 164,5 + 2 = 27,5m

Chiều cao đập 27,5m, Tra bảng 1 trang 10 QCVN 04-05-2012 nền đập là đá ⇒Cấp của công trình là cấp II,

5 Theo năng lực phục vụ tưới:

Nhiệm vụ chính của công trình là tưới cho 600ha < 2000 ha ⇒ Cấp của côngtrình là cấp IV,

Vậy cấp thiết kế của cụm công trình đầu mối (hay là cấp thiết kế của công trìnhthủy lợi) cả hai phương án đều là cấp II,

Tổ hợp lực cơ bản: Kcb = 1,3

Tổ hợp lực đặc biệt: Kđb = 1,1

- Tần suất gió lớn nhất và gió bình quân lớn nhất: P max= 4%, Pbq=50% (bảng

2 TCVN 8216-2009)

- Tần suất tưới thiết kế: p = 85% (bảng 3 QCVN 04-05: 2012)

- Độ vượt cao của đỉnh đập trên đỉnh sóng: a = 0,5m, a’ = 0,4m (bảng 2 TCVN 8216-2009)

- Tuổi thọ công trình T = 75 năm

7 Vị trí tuyến công trình đầu mối:

8 Tuyến đập:

Căn cứ tài liệu địa hình đo đạc và bản đồ khu vực 1/25,000; 1/50,000, xác địnhđược 2 vùng tuyến công trình đầu mối,

9 Phương án vùng tuyến I (thôn La Vuông):

- Tuyến này chỉ có duy nhất 1 vị trí, địa hình lòng hồ hẹp, dốc nên dung tích

hồ rất hạn chế, mặt khác dãy núi phía Đông thấp (yên ngựa ở cao trình +160,00 ÷+184,00) nên cần phải đắp một đập phụ ở vị trí này,

+ Cao trình đáy suối +165,00m

+ Chiều dài đập chính khoảng 400,00m

+ Chiều dài đập phụ khoảng 560,00m

+ Chiều cao đập khoảng 30,00m

- Đặc trưng cơ bản về thủy văn và địa hình như sau:

- Diện tích lưu vực : Flv = 14,2km²

- Khả năng trữ nước theo lưu vực : Wlũ = 9,16,106m³

- Khả năng trữ theo địa hình lòng hồ : Wh = 3,6,106m³

- Khi tính toán điều tiết cần tận dụng dòng cơ bản của lưu vực 5,1km² từ hạlưu đập đến vị trí đập dâng Thác Đa,

10 Phương án vùng tuyến II (thôn Cẩn Hậu):

Cách tuyến một khoảng 2,7km về phía hạ lưu (tại khu vực xóm cẩn hậu 1),Tại vùng tuyến II có khả năng xây dựng đầu mối công trình, Đập được đắp

từ Núi Vàng qua đỉnh đồi có cao trình +54,0 sang núi phía Trường Sơn 1,

+ Chiều dài đập chính khoảng 920,00m

+ Chiều cao đập khoảng 22,00m

Các đặc trưng cơ bản về thủy văn và địa hình như sau:

- Diện tích lưu vực : Flv = 19,3 km²

- Khả năng trữ nước theo lưu vực : Wlũ = 12,46,106 m³

- Khả năng trữ theo địa hình lòng hồ : Wh = 3,5,106 m³

- Năng lực phục vụ : F ≤ 600 haHình thức đập của cả hai phương án chỉ có hình thức đập đất là hợp lý,

11 Tuyến tràn

12 Phương án tuyến I,

Căn cứ vào tài liệu địa chất, địa hình ta thấy bên vai phải tuyến đập rất thíchhợp cho việc bố trí tràn xả lũ, cụ thể như sau:

- Về địa hình: Vùng ngưỡng tràn có địa hình tương đối bằng phẳng, không

có cây cối, vùng sau ngưỡng tràn chạy về đuôi tràn có địa hình khá dốc khoảng 5

-100, sau đuôi tràn là khe suối chảy vào hạ lưu suối Vàng,

- Về địa chất: Ở ngưỡng tràn đá gốc nằm khá nông, phía đuôi tràn vùng tiêunăng đá gốc gần như lộ thiên trên mặt,

Với địa hình, địa chất như vậy rất thích hợp cho việc bố trí tràn xả lũ kiểutràn dọc, mặt cắt thực dụng, không có cửa van, với đoạn nối tiếp sau tràn là đoạnthu hẹp và dốc nước (chiều dài dốc khoảng 160m), hình thức tiêu năng là bể tiêunăng

Công tác thi công tràn khá thuận lợi,

Kết cấu tràn là bê tông và bê tông cốt thép,

13 Phương án tuyến II

Căn cứ vào tài liệu địa hình địa chất tuyến tràn được thiết kế trên mỏm đồinhô ra phía tả vai đập

- Hình thức tràn là tràn không có van phẳng

- Nối tiếp sau tràn là đoạn thu hẹp và dốc nước với chiều dài khoảng 100m

- Do địa chất tuyến trànlà nền đất nên chọn hình thức tiêu năng là bể tiêu năng

- Nối tiếp sau bể tiêu năng là kênh xả nước về suối Quán Dưa

- Kết cấu tràn là bê tông và bê tông cốt thép

14 Tuyến cống:

15 Cống lấy nước tuyến I:

Được thiết kế dưới đập đất, lấy nước từ hồ và xả xuống suối cũ, hoặc xả theosuối cũ về hồ chứa ở tuyến II, Cống nằm bên vai phải tuyến đập trên nền đá gốcGranit,

16 Kết cấu cống:

- Kết cấu cống trong các phương án đều chọn thiết kế là cống kết cấu ốngthép, bên ngoài bọc bê tông cốt thép, chế độ chảy trong cống là có áp, van đóng mở

hạ lưu,

- Loại cống này có ưu điểm là kín nước, dễ quản lý và vận hành,

- Cống lấy nước còn được kết hợp dẫn dòng thi công trong giai đoạn mùakhô để giảm chiều cao đê quai,

Phân tích lựa chọn phương án:

Nhận xét:

- Tuyến I có địa chất nền đập là đá gốc, rắn chắc, ít nứt nẻ, lớp phong hóamỏng rất tốt về sức chịu tải, chống thấm và công tác thi công địa hình, địa chấtthuận lợi cho việc bố trí tuyến công trình đầu mối, thi công xây dựng và quản lý vậnhành sau này,

- Tuyến II: Có cấu tạo địa chất phức tạp, Nền đập bên tả suối Quán Dưa cóchiều dài khoảng 500m cần phải xử lý chân khay sâu tới 8m - đào bỏ 3 lớp (lớp1,2a, 2b) là các lớp đất màu, cát, cát lẫn sỏi sạn, khối lượng xử lý nền tương đối lớn,

- Tuyến I: Đập cao, mặt bằng đủ rộng để bố trí các hạng mục công trình khácnhư tràn, cống, kết cấu đập có thể dùng đất đắp đồng chất hoặc hỗn hợp, Khả năngtrữ nước của lòng hồ không lớn,

- Tuyến II : Đập thấp, mặt bằng rộng, tuyến đập dài hơn, khối lượng đào đắprất lớn, Khả năng trữ nước của lòng hồ lớn, điều kiện thi công và quản lý dễ dànghơn tuyến I

Kết luận: Qua so sánh các điều kiện kinh tế - kỹ thuật nhận thấy: tuyến I cónhiều điều kiện khả thi hơn cả, Vậy chọn tuyến I để tiến hành tính toán thiết kế đềtài Tốt nghiệp

PHẦN II.THIẾT KẾ CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH

2.1 Mục đích và nhiệm vụ của tính toán điều tiết lũ.

Tính toán điều tiết lũ là nội dung quan trọng khi thiết kế hồ chứa để xác định quy

mô kích thước của công trình xã lũ, dung tích điều tiết lũ, mực nước lớn nhất trong

hồ chứa với mục đích chống lũ cho bản thân công trình và thỏa mãn yêu cầu phòng

lũ cho hạ du

Đối với hồ chứa có nhiệm vụ phòng lũ hạ du điều tiết qua hồ chứa nhằm mục đích

hạ thấp lưu lượng lũ xã xuống hạ lưu, nhờ đó hạ thấp mực nước trong sông hạ du,đảm bảo an toàn các công trình ven sông và các vùng dân cư Thông qua tính toánđiều tiết lũ tìm ra các thông số cơ bản của công trình hồ chứa, bao gồm việc xácđịnh dung tích phòng lũ cần thiết của hồ chứa, phương thức vận hành công trình xã

lũ, quy mô công trình xã lũ

Trong giai đoạn thiết kế tính toán điều tiết lũ hồ chứa có những nhiệm vụ sau đây:Xác định các thành phần của dung tích điều tiết lũ theo nhiệm vụ chống lũ cho côngtrình và nhiệm vụ phòng lũ cho hạ du

Xác định quy mô công trình tháo lũ và mực nước đặc trưng theo nhiệm vụ phòng lũcho hạ du và chống lũ cho công trình

2.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH TOÁN DIỀU TIẾT LŨ

Hình thức xả lũ: Tràn đỉnh rộng chảy tự do không có cửa van điều tiết lưu lượng Đường quá trình lũ đến Q ~ t:

Đường quá trình lũ đến ứng với tấn suất thiết kế và tấn suất kiểm tra, với công trìnhcấp II tưng ứng là:

Tần suất lưu lượng, mực nước lũ thiết kế là: P = 1%;

Tần suất lưu lượng, mực nước lũ kiểm tra là: P = 0,2%

Quan hệ đặc tính lòng hồ:

Quan hệ Z ~ F và quan hệ Z ~ V

2.2.1 Nguyên tắc tính toán điều tiết lũ.

Xuất phát từ nguyên lý chung, phương pháp lặp cũng được thực hiện trên cơ sở giải

hệ phương trình bao gồm phương trình cân bằng nước và phương trình động lực Phương trình cân bằng nước được viết dưới dạng hệ sau:

(1)

(2)

Trong đó: V1, V2: Dung tích hồ đầu, cuối thời đoạn đoạn tính toán

Q1, Q2: Lưu lượng lũ đến đầu, cuối thời đoạn tính toán

q1, q2: Lưu lượng xả đầu, cuối thời đoạn tính toán

Trong hệ phương trình trên có 2 giá trị cần phải xác định là q2 và V2 Do vậy, tạiđoạn bất kỳ các giá trị này được xác định bằng cách tính đúng dần

Trị số chính xác của hệ số lưu lượng phải xác định chính xác theo phương pháp

Đ.I.Cu-min Trường hợp đập tràn không ngưỡng (P1 = 0)

- Bề rộng tương đối của ngưỡng tràn ở phía thượng lưu:

T T

b B

β =∑

Trong đó:

b

∑

: Tổng bề rộng qua nước của tràn,

B T là bề rộng lòng dẫn ở thượng lưu, B T được xác định ở vị trí cách ngưỡng tràn về phía thượng lưu một đoạn L T Ta có L T = 33 m Ta suy ra B T = 43m.

Hình dạng tường cánh thượng lưu mở rộng dần với góc mở chọn α = 110.

Căn cứ vào cặp giá trị T

β

và α = 110 ta tra bảng 7 TCVN 9147-2012ta có: m =0,366

c + Lưu tốc tới gần V 0 :

Xét ảnh hưởng của lưu tốc tới gần.

Do phía trước tràn ta không làm kênh dẫn thượng lưu và mặt thoáng rộng nên ta bỏ

qua lưu tốc tới gần (V 0 =0)

2.3.TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ

Từ những kết quả đã tính toán trên ta bắt đầu tính toán điều tiết lũ với các số liệusau: BTr = 30m; m = 0,366:ε=0,968

2.3.1 Nội dung của phương pháp tính toán.

Tại thời điểm đầu tiên, mực nước và dung tích ban đầu của hồ chứa đã được xácđịnh Các thời đoạn tiếp theo dung tích ban đầu hoặc mực nước ban đầu là các giátrị tương ứng của nó tại cuối thời đoạn trước

Quá trình tính toán thử dần cho mỗi thời đoạn được xác định theo các bước sau đây:

Bước 1: Giả định giá trị q2 ở cuối mỗi thời đoạn tính toán, tính giá trị V2 theo côngthức (1)

Bước 2: Xác định giá trị mực nước thượng lưu cuối thời đoạn tính toán bằng cách

sử dụng đường cong hoặc bảng tra quan hệ Q~Z~F

Bước 3: Tính giá trị q2tt tại cuối thời đoạn tính toán theo công thức (2) với các tham

số đã biết và kiểm tra điều kiện:

Nếu biểu thức thỏa mãn coi như giả thiết q2 ở bước 1 là đúng và chuyển sang thờiđoạn tiếp theo Giá trị q1 của thời đoạn sau là q2 của thời đoạn trước Các bước tínhtoán với thời đoạn đó tiến hành lặp lại từ bước 1 đến bước 3

Nếu biểu thức không thỏa mãn cần thay đổi giá trị giả định q2 và quay lại bước 1.Giá trị lưu lượng xả được giả định lại theo biểu thức sau:

Trong đó: q2n+1: Giá trị giả định của lưu lượng xả q2 ở bước lặp thứ (n+1)

q2n và q2tn: Giá trị giả định và tính toán của đại lượng q2 ở bước lặp thứ nTiến hành tính toán cho tất cả các thời đoạn sẽ xác định được quá trình xả lũ, cácđặc trưng dung tích chống lũ và các mực nước đặc trưng

2.3.2 Kết quả tính toán điều tiết lũ theo phương pháp lặp

Cột (1), (2): Quá trình lũ dếnCột (3): Thời đoạn tính toánCột (4): Lưu lượng lũ đến đầu thời đoạn

Cột (5): Lưu lượng lũ đến cuối thời đoạn

Cột (6): Lưu lượng xả đầu thời đoạn

Cột (7): Lưu lượng cuối thời đoạn giả thiết

Cột (8): Dung tích hồ đầu thời đoạn

Cột (9): Dung tích hồ cuối thời đoạn

Cột (10): Mực nước thượng lưu

Phương pháp lặpp=0.2% Lũ kiểm traVo=Vbt

127.39

309.75 1800 309.75

354.00 0

164.65

354 1800 354

331.87 5

241.31

309.75 1800 309.75

287.62 5

245.55

177 1800 177

154.87 5

230.36

154.87 1800 154.875 132.75 213.67 196.000 4.713 4.603 192.6 2.634 195.995

5 0 5

132.75 1800 132.75

110.62 5

CHƯƠNG III THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 3.1 XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP

3.1.1*Tài liệu thiết kế.

Cấp thiết kế của công trình là: Cấp II

Mực nước dâng bình thường: +190 m

Mực nước lũ thiết kế và lũ kiểm tra ứng với Btràn=30m:MNLTK=193,29m,MNLKT=193,94m

∇đáy : Cao trình đáy công trình đã trừ lớp bóc bỏ, ở đây bóc 0,5m; khi đó ∇đáy

=164,5m

3.1.2*Các chỉ tiêu thiết kế.

Theo QCXDVN 0405 – 2012, các tần suất thiết kế và hệ số đối với côngtrình cấp II được lấy như sau: Tần suất lũ thiết kế P = 1%; hệ số tin cậy Kn = 1,15 Theo TCVN 8216-2009 đối với công trình cấp II ứng với MNDBT ở thượnglưu thì chiều cao sóng leo và nước dềnh do gió được tính với gió lớn nhất tính toánứng với P= 4%:

- Vận tốc gió: V = 35,2 m/s

- Đà sóng: D = 0,645km

Theo TCVN 8216-2009 đối với công trình cấp II ứng với MNLTK ởthượng lưu thì chiều cao sóng leo và nước dềnh do gió được tính với gió lớn nhấtnhiều năm không kể hướng ứng với P = 50%:

+ Δh và Δh’: là độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớnnhất.

+ hsl và hsl’: là chiều cao sóng leo (có mức bảo đảm 1%) ứng với gió tính toán lớnnhất và gió bình quân lớn nhất

+ a, a’ và a’’: là độ vượt cao an toàn, phụ thuộc vào cấp công trình và điều kiệnlàm việc của hồ chứa, theo TCVN 8216-2009 với công trình cấp II:

30

- Tính các đại lượng không thứ nguyên V

gt

;

2

V gD

9,81.6.3600

6019,773

35, 29,81.645

0,00435,107

9,81

s s

gh V h

g V

V g

ττ

Tra bảng ta có: K1 = 0,88; K2 = 0,78

- K3: hệ số phụ thuộc tốc độ gió và hệ số mái nghiêng m

- K4: hệ số phụ thuộc vào tỉ số λ/h và hệ số mái nghiêng của công trình

Sơ bộ xác định hệ số mái: Để tính được hệ số K3; K4 ta phải sơ bộ xác định hệ

số mái đập theo công thức kinh nghiệm:

Mái thượng lưu: m tl= 0,05.H + 2,00 = 0,05.25.5 + 2,00 = 3,275

- Tính các đại lượng không thứ nguyên V

gt

;

2

V gD

9,81.6.3600

15354, 78313,8

9,81.663

34,15313,8

2 0,0915353,783

0, 01534,153

9,8113,8 1,15 1, 618

9,81

s s

gh V h

g V

V g

ττ

9,81.663

34,153 13,8

- K1, K2: các hệ số phụ thuộc vào độ nhám tương đối Δ/h1% và đặc trưng vật liệu gia

cố mặt đập Sơ bộ chọn lớp bảo vệ đá lát khan có độ nhám ∆ = 0,03 Khi đó:

- K3: hệ số phụ thuộc tốc độ gió và hệ số mái nghiêng m

- K4: hệ số phụ thuộc vào tỉ số λ/h và hệ số mái nghiêng của công trình

Sơ bộ xác định hệ số mái: Để tính được hệ số K3; K4 ta phải sơ bộ xác định hệ

số mái đập theo công thức kinh nghiệm:

Mái thượng lưu: m tl= 0,05.H + 2,00 = 0,05.28,79 + 2,00 = 3,44

Kết quả tính toán thể hiện dưới bảng

Sơ bộ xác định mái đập theo công thức kinh nghiệm:

- Mái thượng lưu: m1 = 0,05.H + 2,0

- Mái hạ lưu : m2 = 0,05.H + 1,5

Trong đó: H là chiều cao đập

- Mái thượng lưu: m1= 0.05H + 2.00 = 0.05 29,79+ 2 = 3,49 → Chọn: m1= 3,5

3.3.Thiết Bị Thoát Nước Thân Đập

3.3.1 Cho đoạn lòng sông

+ Hạ lưu có nước HHLmax=3,5 m do chiều sâu hạ lưu không quá lớn nên tachọn thiết bị thoát nước kiểu lăng trụ

+độ cao của đỉnh lăng trụ :chọn cao hơn mực nước hạ lưu lớn nhất ,có xét đến

hệ số mái hạ lưu m2’= 1,5

Hình 4.2.chi tiết thoát nước kiểu lăng trụ ở hạ lưu

3.3.2.Đoạn sườn đồi

Do hạ lưu không có nước nên ta chọn hình thức thoát nước kiểu áp mái.Nógồm một số lớp vật liệu dễ thoát nước bố trí theo nguyên tắc tầng lọc ngược, lớpngoài cùng là bê tông, phía trong là lớp đá dăm và lớp cát lọc Cao trình đỉnh ápmái cao hơn điểm ra của đường bão hòa 1m (TCVN 8216-2009 Tiêu chuẩn thiết

kế đập đất đầm nén)

38

Vị trí tuyến tràn này đảm bảo cửa vào tràn thuận, tuyến tràn tương đối thẳng giúpthoát lũ nhanh không uốn khúc, thi công và quản lý dễ dàng, vận hành không làmảnh hưởng tới các công trình khác.

4.1.2.2.1 Đoạn cửa vào

Kênh dẫn vào có nhiệm vụ hướng nước chảy thuận vào ngưỡng tràn

+ Kênh dẫn có mặt cắt hình chữ nhật

Sân trước và tường cánh thượng lưu: làm bằng bê tông M200, dùng để nối tiếp kênhdẫn thượng lưu với ngưỡng tràn, hướng dòng chảy thuận dòng vào tràn, bảo vệ mái đất ở hai bên phía trước ngưỡng tràn.

4.1.2.2.2 Ngưỡng tràn.

Ngưỡng tràn đỉnh rộng:

+ Chiều rộng tràn nước: Btràn = 30 (m)

+ Cao trình ngưỡng : ∇ngưỡng = MNDBT= 190 (m)

+ Lưu lượng thiết kế lớn nhất chảy qua ngưỡng tràn là: 273,631 m³/s

+Chiều dài ngưỡng bằng : (2÷3)H ≤ δ ≤ (8 ÷10 )H.(Thuy luc tập I).C8-76

Với H = 3,29 m thì 6,58 m ≤ δ ≤ 32,9 m

+Chọn chiều dài ngưỡng δ = 10m

+Chiều rộng tràn nước: Tính toán với phương án Bt = 30m

+Số khoang tràn: 2

+Bề rộng mỗi khoang tràn 15 m

+Chiều dày mố trụ :d = 1 m

+Chiều dày mố bên :d’ = 0.5m

+Tổng chiều rộng tràn cho các phương án: B = Bt + n.d

+Bề mặt ngưỡng tràn được bọc bằng lớp BTCT M200 dày 1m

+Lớp lót bê tông M100 dày 0,1

4.1.2.2.3 Dốc nước

Dốc nước nối tiếp ngay sau ngưỡng tràn để chuyển nước xuống hạ lưu, có mặt cắt hình chữ nhật, bề rộng không đổi trên toàn bộ dốc

Cao trình đỉnh dốc: Zd = +190m

Cao trình cuối dốc: Zc = Zd – i.L = 190 – 0,15.120= +172

Chiều dài dốc nước: L = 120 (m) (Lth =30m;Lkđ=90m)

Chiều rộng đoạn đầu dốc nước : Bd = Btràn = 31 (m)

Chiều rộng đoạn dốc nước bề rộng không đổi: Bc= 25(m)

Độ dốc đáy dốc nước: i = 0,15

40