Thiết kế hồ chứa nước phước sơn – phương án i

Từ thực trạng trên cho thấy việc xây dựng công trình thủy lợi Phước Sơn làhết sức cần thiết nhằm chủ động nguồn nước tưới để thâm canh tăng vụ, chuyển đổi cơ cấu cây trồng, khai thác hiệ

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 7

VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN7

1.1 Điều kiện tự nhiên 7

1.1.1 Vị trí địa lý 7

1.1.2.Đặc điểm địa hình địa mạo 7

1.2 Điều kiện khí tượng - thủy văn 7

1.2.1 Tài liệu khí tượng thuỷ văn 7

1.2.2 Đặc điểm khí tượng 7

1.2.3 Thuỷ văn dòng chảy 8

1.2.4 Thuỷ văn dòng chảy bùn cát 9

1.3 Điều kiện địa chất công trình 9

1.3.1 Tổng quan toàn vùng 9

1.3.2 Điều kiện địa chất khu vực lòng hồ 10

1.3.3 Điều kiện địa chất vùng công trình đầu mối 11

1.4 Địa chất thủy văn 13

2.1.2 Tình hình sản xuất nông nghiệp 16

2.1.3 Công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp 18

2.1.4 Tình hình phát triển văn hóa, xã hội và y tế 18

2.2 Hiện trạng khu vực và phương hướng phát triển thuỷ lợi của vùng

3.2 Quy mô công trình 20

3.3 Vị trí tuyến đầu mối 20

3.4 Xác định cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế 20

5.1.2 Nguyên tắc tính toán điều tiết lũ 29

5.1.3 Các phương pháp giải phương trình cân bằng nước 30

5.4.1 Tài liệu tính toán 31

5.4.2 Dạng đường quá trình xả lũ khi không có cửa điều tiết 33

5.4.3 Tính toán điều tiết lũ 34

7.1.4 Tính toán màn chống thấm 71

7.2 Hình thức và quy mô công trình tràn 73

7.2.1 Quy mô công trình và các bộ phận của tràn xả lũ 73

7.3 Tính toán tiêu năng 74

7.3.1 Chọn hình thức và biện pháp tiêu năng 74

7.3.2 Tính toán cho hình thức tiêu năng đáy 74

8.2 Thiết kế kênh hạ lưu cống 84

8.3 Tính toán khẩu diện cống 86

8.3.1 Trường hợp tính toán 86

8.3.2 Xác định bề rộng cống 87

8.3.3 Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống 90

8.4 Kiểm tra trạng thái chảy và tiêu năng sau cống 91

8.4.1 Mục đích tính toán 91

8.4.2 Trường hợp tính toán 91

8.4.3 Xác định độ mở cống 92

8.4.5 Kiểm tra trạng thái chảy trong cống 93

8.4.6 Tiêu năng sau cống 97

9.2 Tài liệu cơ bản và yêu cầu thiết kế 102

9.3 Xác định chiều cao mực nước ngầm tại mặt cắt tính toán 104

9.6.4 Tính toán cốt thép ngang (cốt xiên) 123

9.7 Tính toán và kiểm tra nứt 126

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta đang trong thời kì phát triển kinh tế, công nghiệp hóa, hiện đại hóađất nước Muốn phát triển nông nghiệp, công nghiệp thì nước đóng vai trò khôngthể thiếu Bởi vậy, chú trọng duy trì và phát triển các hệ thống công trình Thủy lợi

là việc làm cần thiết Là một sinh viên Trường Đại học Thủy lợi, em luôn cố gắnghọc tập và rèn luyện để mai này có thể góp phần công sức nhỏ bé của mình xâydựng đất nước ngày càng giàu đẹp

Để đánh giá kết quả rèn luyện và học tập tại trường, em được nhà trườnggiao đề tài tốt nghiệp “Thiết kế hồ chứa nước Phước Sơn – Phương án I”

Sau 14 tuần làm đồ án, với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự hướng dẫn tậntình của Cô giáo, Th.s NCS Nguyễn Lan Hương em đã hoàn thành đồ án đúng tiến

độ và yêu cầu của nhà trường

Em xin chân thành cảm ơn Cô giáo, Th.s NCS Nguyễn Lan Hương đã chỉbảo tận tình cho em trong thời gian làm đồ án Cùng với đó em xin gửi lời cảm ơncác thầy, cô giáo trong bộ môn Thủy công nói riêng cũng như các thầy, cô giáotrong trường Đại học Thủy lợi nói chung đã dạy dỗ, dìu dắt em trong suốt nhữngnăm qua Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn ở bênđộng viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian qua

Đồ án tốt nghiệp là công trình đầu tay của em nên mặc dù đã rất cố gắng,nhưng do kiến thức thực tế còn hạn chế nên trong đồ án này khó có thể tránh khỏinhững sai sót Kính mong các thầy, cô giáo thông cảm và chỉ bảo thêm cho em

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2013

Sinh viên

Bùi Công Hoan

PHẦN I TÀI LIỆU THIẾT KẾ

CHƯƠNG 1: VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ

CHƯƠNG 3: CHỈ TIÊU THIẾT KẾ

CHƯƠNG 4: ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA

CHƯƠNG 5: ĐIỀU TIẾT LŨ

13005'50" Vĩ độ Bắc

108038'35" Kinh độ Đông

b) Vị trí khu hưởng lợi

Khu hưởng lợi nằm ở phía bờ trái của suối Phước Sơnthuộc địa phận hànhchính của các xã Ia Hdreh và Ia Rmook, có tọa độ địa lý :

Từ 13005'50" đến 13007'45" Vĩ độ Bắc

Từ 108038'35" đến 108041'20" Kinh độ Đông

1.1.2 Đặc điểm địa hình địa mạo

- Khu vực công trình đầu mối : Hai bên thềm suối mở rộng thành một thunglũng và được bao bọc xung quanh bởi các dãy đồi núi cao tạo điều kiên thuận lợicho việc xây dựng hồ chứa

- Khu hưởng lợi : Khu hưởng lợi nằm dọc theo phía bờ trái của suối PhướcSơn Địa hình khu tưới bị chia cắt mạnh bởi các suối và khe tụ thuỷ Hướng dốcchính của khu tưới theo hướng Tây Bắc - Đông Nam về phía suối Phước Sơnvới độ

Đặc điểm địa hình của khu tưới tương đối khó khăn cho việc bố trí tuyến kênh :công trình trên kênh nhiều nhất là các công trình tiêu nước

1.2 Điều kiện khí tượng - thủy văn

1.2.1.Tài liệu khí tượng thuỷ văn

Lưu vực Phước Sơn là một lưu vực nhỏ không có trạm quan trắc Tuy nhiên,

ở các vùng lân cận có khá nhiều trạm quan trắc khí tượng : An Khê, Ayun Hạ, CheoReo, Krông Pa, Củng Sơn, Buôn Hồ, Krông Hnăng, Ma Đrắk, cầu 42, sông Hinh Trong đó trạm Krông Pa nằm ngay cạnh khu tưới, trạm Cheo Reo gần lưu vực công trình Các trạm này có liệt tài liệu quan trắc dài, đầy đủ các yếu tố

1.2.2.Đặc điểm khí tượng

Lượng mưa : Khu vực nghiên cứu, mùa mưa được bắt đầu từ tháng V - VI, sau đó lượng mưa giảm nhỏ trong tháng VII để đến trung tuần tháng VIII mới tăng dần lên và kết thúc mùa mưa vào tháng XI Lượng mưa trong mùa mưa chiếm 85% tổng lượng mưa năm Mùa khô từ tháng XII đến tháng IV năm sau, lượng mưa chỉ chiếm 15% tổng lượng mưa năm

Bảng 1-1: Lượng mưa trung bình và mưa năm thiết kế (mm)

Bảng 1-3: Phân phối tổn thất bốc hơi (mm)

Bảng 1-4: Phân phối dòng chảy năm thiết kế

Bảng 1-5 : Các đặc trưng dòng chảy lũ

1.2.4.Thuỷ văn dòng chảy bùn cát

Trong khu vực chỉ có hai trạm thủy văn Củng Sơn và cầu 42 (Krông Búk) là

có tài liệu đo bùn cát Các tài liệu này đã được dùng để tính toán cho các công trìnhAyun Hạ, Ia Mlá, Ea Soup Thượng Đối với công trình Phước Sơn, để thiên antoàn, chọn tài liệu quan trắc của trạm Củng Sơn để tính toán được kết quả như sau:

Cao trình tưới tự chảy:▼tưới tự chảy= 182,04 m

1.3 Điều kiện địa chất công trình

1.3.1 Tổng quan toàn vùng:

Theo tài liệu bản đồ địa chất 1/200.000 (Loạt bản đồ quốc gia) và sơ đồ địachất 1/50.000 của Liên đoàn địa chất thuỷ văn miền Nam (nay là Liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Trung) về đặc điểm địa chất vùng dự án có các nét chính sau :

* Địa tầng : Có mặt hai thành tạo chính là :

Trầm tích phun trào hệ tầng Mang giang (T2mg) : phân bố trung tâm vùng

dự án bao chiếm hầu hết diện tích lòng hồ Thành phần gồm phần trên là Riolitporfia, Dacit và tuf của chúng xen kẹp các lớp mỏng bột kết, cát kết Đá có màuxám sẫm, xám đen, xám xanh, phớt tím Phần dưới cát kết , kết dạng quaczit, cuộikết, sạn kết xen lẫn các tập riolit, penzit có màu xám sẫm nhiều đốm trăng kiến trúcban tinh, cấu tạo dạng dòng chảy Đá cứng chắc ít nứt nẻ

Các thành tạo hỗn hợp trầm tích đệ tứ : (adpQ): thành tạo này khá phổ biến

trong vùng chúng phân bố bên các sừơn thung lũng thềm suối, được thành tạo từcác sản phẩm sườn tích tàn tích, đôi nơi gặp các lũ tích Thành phần gồm cát, bột,sét dăm sạn là những sản phẩm tái trầm tích từ nguồn phong hoá các trâm tích phuntrào hệ tầng Mang Giang và Granite ở thượng nguồn Bề dày tổng cộng 5 -7 m

- Mắc ma xâm nhập (GTvc) : phân bố phía tây vùng dự án, đầu nguồn suối Ea

Dréh, chúng bao gồm các pha mac ma xâm nhập của hệ tầng Vân Canh tuổi Trias.Thành phần gồm Granite – biotit, granitbiotithorblen và granithorblen đá có màuxám trắng, cứng chắc ít nứt nẻ.

- Hoạt động kiến tạo và đứt gãy : Vùng nghiên cứu nằm phần rìa trũng địa

hào sông Ba Với diện tích nhỏ không có các đứt gãy nào đáng kể Có thể nói vùng

dự án khá ổn định về kiến tạo đối vơí các công trình hồ chứa nhỏ

1.3.2 Điều kiện địa chất khu vực lòng hồ

a) Đặc điểm địa mạo : Khu vực lòng hồ Phước Sơn là thung lũng suối khá

lớn, xung quanh bao bọc bởi các dãy đồi núi có sườn khá dốc, bề mặt địa hình lòng

hồ bị phân cắt khá mạnh bởi các khe rãnh thuộc dòng tạm thời Độ cao địa hình daođộng từ 169,0 đến 194,0m Theo nguồn gốc hình thái có hai dạng địa hình chính sau:

- Địa hình tích tụ : bao gồm các thềm, bãi bồi trũng thấp phân bố dọc hai bên

bờ suối Phước Sơn và ở chân đồi thấp Cấu tạo nên dạng địa hình này là các trầmtích hỗn hợp đệ tứ có nguồn gốc bồi tích, sườn tích và lũ tích Thành phần thạch học

là cát pha, sét pha lẫn các sạn sỏi có độ chọn lọc thấp Phần trên mặt có lẫn nhiềumùn thực vật và rễ cây Đôi nơi gặp lớp bùn sét mỏng

- Địa hình xâm thực bóc mòn : là các sườn, đỉnh đồi bao quanh lòng hồ đượccấu tạo bởi tàn tích, sườn tích phong hoá từ các đá trầm tích phun trào hệ tầng Mănggiang và xâm nhập granite Thành phần gồm cát pha, sét pha lẫn các dăm vụn đágốc, màu xám nâu, xám vàng Hiện tại trên bề mặt địa hình này đang diễn ra quátrình xâm thực bóc mòn

b) Địa tầng mặt cắt địa chất lòng hồ dược xác định theo tài liệu các hố khoan

khảo tại các công trình đầu mối Theo thứ tự từ trên xuống có các thành tạo sau :

- Các trầm tích đệ tứ : phân bố đều khắp trên bề mặt, gồm sét cát pha lẫn sạn

sỏi, dăm vụn đá gốc bề dày biến đổi từ 1.0– 7.0m Gồm có các lớp sau :

Trên cùng là cát bồi tích lòng suối chiếm khối lượng không đáng kể, chúngchỉ ở lòng suối Phước Sơn, thành phần chủ yếu là cát hạt mịn bề dày mỏng 10 – 20cm

Tiếp đến là cát pha, sét pha phần trên có lẫn ít mùn thực vật và rễ cây Màuxám vàng xám nâu, xám đen Cát chiếm 41 – 52%, bột 18 – 29%, sét 17- 25 %ngoài ra phần dưới rải rác gặp ít sạn sỏi Đất có độ ẩm trung bình Trạng thái cứng

Bề dày 0,5 - 1,0m Nguồn gốc các sản phẩm này chủ yếu là sườn tích

Dưới cùng là sét pha, cát pha lẫn dăm vụn đá gốc, màu xám vàng, xám trắng.Thành phần cát 42 –53%, sét 20 – 29%, bụi 19 –25% dăm sạn 8-10% Độ ẩm lớn,thường nằm trong đới bão hoà nước Kết cấu chặt, trạng thái cứng Nguồn gốc chủyếu là tàn tích phong hoá tại chỗ của đá gốc là trầm tích phun trào hệ tầng Manggiang Bề dày 1,0-4,0m

- Đá gốc : Là trầm tích phun trào hệ tầng Mang Giang gồm cuội tảng kết, tuf

aglomerat, các phun trào đacit phorphia, riolit hỗn hợp cuội kết, cát kết đôi khi gặpsét kết mà xám, xám xanh Theo mức độ phong hoá có hai phần sau :

Phần trên lớp phong hoá nứt nẻ, các khe nứt là khe nứt phong hoá dạng kín,

bị lấp đầy bởi sét bột Đôi nơi phong hoá mạnh tạo thành các khối tảng kích thước

30 - 50cm Hầu hết các sản phẩm phong hoá cơ học này xen lẫn cát bột sét nên khảnăng thấm nước yếu Nhiều nơi vẫn giữ nguyên cấu trúc ban đầu Bề dày theo trụ

hố khoan 0,5 –2,0m

Phần dưới là đá gốc chưa phong hoá, đá có màu xám xanh, xám đen ít nứt nẻ Đây là phần móng đá gốc của vùng là trầm tích phun trào hệ tầng Mang Giang tuổiTrias Bề dày lớn

1.3.3 Điều kiện địa chất vùng công trình đầu mối

-5 cm/s

Các chỉ tiêu thí nghiệm và các tiêu tính toán thể hiện ở bảng 1-6.

Tiếp đó là lớp cát pha, sét pha lẫn dăm vụn ( lớp II): Có mặt trên toàn tuyến,nguồn gốc chủ yếu là tàn tích và sừơn tích ( edQ), thành phần gồm cát 41-44%, bột

25 -28 %, sét 20-25% và dăm sạn 8 -11 % Đất có xám, xám vàng, độ ẩm lớn, kếtcấu chặt, trạng thái cứng Hệ số thấm 10 -5 cm/s

Các chỉ tiêu thí nghiệm và các tiêu tính toán thể hiện ở bảng 1-6

Tiếp đến là lớp đá gốc phong hoá ( lớp III) : Đây là sản phẩm phong hoá cơ

nứt là khe nứt phong hoá dạng kín, bị lấp đầy bởi sét bột Đôi nơi phong hoá mạnhtạo thành các khối tảng kích thước 30 - 50cm., xen lẫn cát bột sét nên khả năngthấm nước yếu Nhiều nơi vẫn giữ nguyên cấu trúc ban đầu Bề dày theo trụ hố

khoan 0,5 -2,5m

Các chỉ tiêu thí nghiệm và các tiêu tính toán thể hiện ở bảng 1-6.

Dưới cùng là đá gốc (lớp IV), đá có màu xám xanh, xám đen ít nứt nẻ Đây

Trias Bề dày lớn

Bảng 1-6 : Các chỉ tiêu thí nghiệm và đề nghị dùng cho tính toán các lớp đất

tuyến đập lựa chọn

Các chỉ tiêu cơ lý

Các chỉ tiêu thí nghiêm Các chỉ tiêu dùng tính

toán Lớp I Lớp II Lớp III Lớp I Lớp

II

Lớp III

1.4 Địa chất thủy văn

Theo tài liệu điều tra địa chất thuỷ văn của Liên Đoàn ĐCTV - ĐCCT miềntrung khi tiến hành tìm kiếm nước ngầm vùng Krông Pa, khu vực nghiên cứu cócác đơn vị địa chất thuỷ văn sau :

- Tầng chứa nước các thành tạo hỗn hợp trầm tích đệ tứ : thành tạo khá phổ

biến trong vùng, chúng phân bố ở sườn và dọc thung lũng các suối Thành phần đất

đá chứa nước chủ yếu cát hạt mịn, bột, sét lẫn nhiều dăm sạn, Do trầm tích cónguồn gốc hỗn tạp, mức độ chọn lọc kém, khả năng chứa nước không đáng kể Kếtquả hút nước thử các hố khoan khảo sát cho lưu lương rất nhỏ (< 0.1 lít/s) Đây làtầng nghèo nước Về chất lượng nước kết qủa thí nghiệm mẫu cho thaỏy : Nước cólọai hình hoá học là : Clorua - Bicacbonat - Natri

Kết quả nghiên cứu trong vùng cho thấy : Độ cứng tạm thời > 2minligamđương lượng/ lít nên có khả năng ăn mòn rửa lũa với các loại xi măng Độ pH >7

năng ăn mòn cacbonat và sunphat đối với xi măng Vấn đề này cần được lưu ý trongquá trình xây dựng, duy tu, bảo dưỡng và khai thác công trình có liên quan đến ximăng

bị bốc mòn mạnh Thành phần thạch học gồm cát kết, bột kết, sạn kết và các đáphun trào riolit, đacit Đá rắn chắc ít nứt nẻ Khả năng chứa nước kém Về thànhphần hoá học nước có loại hình là bicacbonat hoăch bicacbonatclorua, độ pH = 6,8 -7,5 Nước sử dụng tốt cho ăn uống và sinh hoạt

- Thành tạo rất nghèo nước và cách nước : Thuộc về thành tạo này là các đá xâm

nhập granite phức hệ Vân Canh phân bố thượng nguồn suối Phước Sơn

1.5 Vật liệu xây dựng:

Quá trình khảo sát đã xác định hai mỏ vật liệu đắp đập, nằm thượng nguồnsuối Phước Sơn Mỏ số I cách tuyến đập khả thi khoảng 400m,và mỏ số II nằm ởphía đông Buôn Drun cách tuyến đập khoảng 1100 m Qua thi công đã đào hốkhảo sát, đo đạc và lấy thí nghiệm cả hai mỏ Kết quả tớnh toaựn trửừ lửụùng nhửsau :

Hệ số đất bóc : Mỏ số I là 0,134

Mỏ số II : là 0,106

Địa tầng tại hai mỏ này tương tự nhau gồm có 04 lớp sau :

Lớp thổ nhữơng trên cùng là cát pha lẫn mùn thực vật, màu xám trắng, cát48% sét 30%, đất có độ ẩm vừa, bở rời,trạng thái cứng (dQ) Lớp này sẽ bóc bỏ khikhai thác

Lớp I: Cát pha, sét pha có màu xám nâu, xám đen, vàng, độ ẩm trung bình

kết cấu chặt, trạng thái cứng đến nửa cứng (dQ)

Lớp II : Sét pha lẫn sạn sỏi, sét 46%,sạn chiếm 8-10% màu xám nâu, nâu

nhạt, độ ẩm trung bình, kết cấu chặt, trạng thái cứng(dQ)

Lớp III : Sét pha lẫn nhiều dăm sạn Sét 45%, cát 35% dăm sạn 20 % Màu vàng nhạt, kết cấu chặt, trạng thái cứng (dQ).

Như vậy về trữ lượng và điều kiện khai thác cả hai mỏ đều đảm yêu cầu các chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế Và khối lượng và chất lượng vật liệu đắp đập đã xác

định được hoàn toàn đảm bảo đủ số lượng nhu cầu thi công công trình

Các chỉ tiêu thí nghiệm và các tiêu tính toán thể hiện ở bảng 1-7.

Bảng 1-7 : Các chỉ tiêu thí nghiệm và đề nghị dùng cho tính toán các lớp

đất đắp đập tại mỏ số I và số II

Các chỉ tiêu cơ lí Mỏ vật liệu số I Mỏ vật liệu số II

Các chỉ tiêu thí nghiệm

Các chỉ tiêu dùng trong tính toán

Các chỉ tiêu thí nghiệm

Các chỉ tiêu dùng trong tính toán Lớp 1

và 2 Lớp 3

Lớp 1

và 2

Lớp 3

Mô đun tổng biến dạng

CHƯƠNG 2 TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ VÀ PHƯƠNG HƯỚNG

PHÁT TRIỂN CỦA VÙNG 2.1 Tình hình dân sinh kinh tế:

- Phân theo dân tộc

2.1.2 Tình hình sản xuất nông nghiệp

 Trồng trọt

- Cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp : theo số liệu thống kê của huyện Krông

Pa, cơ cấu sử dụng đất qua các năm như sau :

2.1.3 Công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp

Công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp còn nhỏ bé, tốc độ tăng trưởng chậm,chủ yếu là sản xuất vật liệu xây dựng và các cơ sở xay xát phân tán trong các hộ giađình :

- Sản xuất gạch ngói có tổng công suất : 5 triệu viên/năm

- Sản xuất đá xây dựng có tổng công suất : 5.000m3/năm

2.1.4 Tình hình phát triển văn hóa, xã hội và y tế

Là huyện có tỷ lệ đồng bào thiểu số đông, sinh sống không tập trung, cơ sở

hạ tầng kém, trình độ văn hóa, dân trí chưa cao

- Bệnh viện huyện : 1 bệnh viện với 60 giường bệnh

- Phòng khám đa khoa : quy mô 10 giường bệnh

- Các trạm y tế xã, phường : 14 cơ sở

- Số cán bộ y tế : 119 người (13 Bác sĩ, 46 Y sĩ, 53 Y tá, 7 dược sĩ,dược tá)

2.2 Hiện trạng khu vực và phương hướng phát triển thuỷ lợi của vùng

2.2.1 Hiện trạng khu vực

a) Theo yêu cầu phát triển kinh tế

 Khu tưới của hồ chứa Phước Sơnkhá bằng phẳng, hầu hết diện tích đất đãđược khai phá để sản xuất nhưng không có công trình tưới, nên chỉ gieo trồng đượcmột vụ mùa năng suất cây trồng thấp và bấp bênh do phụ thuộc hoàn toàn thời tiết

 Điều kiện thổ nhưỡng và khí hậu của khu vực thích hợp cho việc canh táccác loại cây có giá trị kinh tế cao như : bông, thuốc lá nhưng chưa có công trìnhtưới nên chưa thể chuyển đổi cơ cấu để trồng các loại cây này

 Nguồn thu nhập chính của nhân dân là sản xuất nông nghiệp Mặc dù bìnhquân diện tích đất nông nghiệp cho mỗi hộ cao nhưng sản xuất không ổn định, năngsuất cây trồng thấp mà đời sống của đồng bào còn nhiều khó khăn, số hộ thuộc diệnđói nghèo chiếm tỷ lệ cao (36%)

Từ thực trạng trên cho thấy việc xây dựng công trình thủy lợi Phước Sơn làhết sức cần thiết nhằm chủ động nguồn nước tưới để thâm canh tăng vụ, chuyển đổi

cơ cấu cây trồng, khai thác hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên phục vụ cho côngcuộc phát triển kinh tế của hai xã Ia HDreh và Ia Rmook

b) Theo yêu cầu phát triển xã hội

Sau khi xây dựng hồ chứa Phước Sơn sẽ tạo điều kiện cho đồng bào từngbước làm quen với các biện pháp thâm canh tiên tiến, tưới tiêu khoa học xóa bỏdần những tập tục canh tác lạc hậu, từ đó góp phần nâng cao dân trí, thúc đẩy pháttriển văn hóa xã hội cho đồng bào trong vùng dự án

2.2.2 Phương hướng phát triển

Cần đầu tư khai thác hết toàn bộ diện tích có thể tăng khả năng cung cấp lương thực

tự có của nhân dân, tạo điều kiện ổn định cuộc sống, xoá đói giàm nghèo và khuyếnkhích nhân dân định canh định cư

Bảng 2.3: Nhu cầu dùng nước tại đầu mối

CHƯƠNG 3 QUY MÔ CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ

3.1 Nhiệm vụ công trình

- Cấp nước tưới phục vụ nông nghiệp

- Cấp nước sinh hoạt cho nhân dân vùng dự án

- Giảm lũ cho hạ lưu trong mùa lũ

- Kết hợp nuôi trồng thủy sản trong lòng hồ

- Tăng lượng nước ngầm cho sinh hoạt, tạo cảnh quan và cải thiện môi trường sốngcủa nhân dân trong vùng hưởng lợi

- Kết hợp giữa thủy lợi với giao thông nông thôn và bố trí khu dân cư, nhằm ổnđịnh và nâng cao đời sống của nhân dân trong vùng

3.2 Quy mô công trình

- Cụm công trình đầu mối:

+ Đập dâng nước đắp ngang qua lòng

+ Tràn xả lũ

+ Cống lấy nước dưới đập

- Hệ thống kênh mương và công trình trên kênh, công trình phụ trợ

+ Hệ thống kênh chính, kênh nội đồng

+ Các công trình trên kênh và công trình phụ trợ

+ Tuyến đường ống cấp nước về nhà máy

+ Tuyến đường phục vụ thi công và quản lý

3.3 Vị trí tuyến đầu mối

Trong quá trình lập dự án bố trí 2 vùng tuyến nghiên cứu và vùng tuyến trên

và vùng tuyến dưới, Theo kết quả phê duyệt của UBND tỉnh lựa chọn phương ánthiết kế là phương án vùng tuyến dưới Các thông số lưu vực như sau:

Diện tích lưu vực là 4,0 km2

3.4 Xác định cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế

3.4.1 Xác định cấp công trình

3.4.1.1 Theo chiều cao đập và loại nền

Sơ bộ dự kiến chiều cao đập: H > 18m

Nền công trình là lớp á sét ít sạn, trạng thái cứng, kết cấu chặt vừa (nhóm B)

Từ chiều cao đập và nền công trình tra bảng 1 – Phân cấp công trình Thủy lợiQCVN 04-05-2012 ta xác định được cấp công trình là cấp II

3.4.1.2 Theo nhiệm vụ công trình

Hồ chứa nước Phước Sơn có nhiệm vụ tưới cho 600 ha diện tích đât nôngnghiệp, hoa màu, cây ăn quả và cây công nghiệp Tra bảng 1 – Phân cấp công trìnhThủy lợi QCVN 04-05-2012 xác định được công trình cấp IV

lợi QCVN 04-05-2012 xác định được công trình cấp V

Vậy sơ bộ chọn cấp công trình là cấp II

+ Tần suất kiểm tra: PKT= 0,2 %

+ Tần suất vượt kiểm tra: PMF = 0,1%

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

- 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

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’ = 0,5m

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

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA 4.1 Mục đích tính toán

Mục đích của việc tính điều tiết hồ là tìm ra mối quan hệ giữa quá trình lưulượng chảy đến, quá trình lưu lượng chảy ra khỏi hồ và sự thay đổi mực nước hoặcdung tích kho nước theo thời gian

Hình 4.2: Quan hệ F~Z của lòng hồ

4.3.2.1 Xác định mực nước chết và dung tích chết

Theo QCVN 04-05-2012, công trình cấp II có thời gian bồi lắng cho phép là 75 năm

có nghĩa là dung tích chết phải lớn hơn hoặc bằng dung tích bùn cát bồi lắng trong

75 năm hoạt động của hồ

Do công trình nhằm mục đích tưới tiêu nên ta căn cứ vào cao trình tưới tự chảy tạiđầu mối để xác định mực nước chết ▼tưới tự chảy= 182,04 m

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

Trường hợp 1: Tính điều tiết lũ khi bỏ qua tổn thất: Khi đó lượng nước dùng chocác ngành WP = Wd + Wxt

- Lưu lượng nước vào ta lấy ở bảng 1.4 – phân phối dòng chảy năm thiết kế (Đãtính được bằng phương pháp năm điển hình)

- Lượng nước dùng lấy trong bảng 2.1

Ta có các công thức tính:

WQi = Qi  t

Wqi = qi  t+ Lượng nước dùng đem nhân với hệ số: K=1,3

+ Lượng nước đến đem nhân với hệ số: K=1,1

+ Lượng nước thừa và lượng nước thiếu được tính như sau:

V+ = WQi - Wqi (Khi WQi > Wqi)

V- = Wqi - WQi (Khi WQi < Wqi )

Bảng 4.2: Tính điều tiết hồ chưa kể đến tổn thất

+ Cột 3: Thời gian trong tháng tính bằng giây

Trường hợp 2: Tính điều tiết lũ có kể đến tổn thất:

Bảng 4.3: Tính toán điều tiết hồ có kể đến tổn thất

Trong đó :

+ Cột 1 : Tháng

+ Cột 2 : Tổng lượng dòng chảy đến WQ = Q*(t *86400) chưa kể đến tổn thất + Cột 3 : Tổng lượng nước dùng khi chưa kể đến tổn thất Wq

+ Cột 4 : Luỹ tích lượng nước khi chưa kể đến tổn thất Vk

+ Cột 5 : Dung tích của kho nước ở cuối mỗi thời đoạn tính toán

+ Cột 6 : Diện tích mặt hồ tương ứng vớiVV k qua các thời đoạn tính toán.

+ Cột 7 : Lượng nước bốc hơi phụ thêm

+ Cột 8 : Tổng lượng tổn thất do bốc hơi Wbh =  Zi Fi

+ Cột 9 : Tổn thất do thấm Wt = K.Vi

+ Cột 10 : Tổng tổn thất Wn = Wbh + Wt

+ Cột 11 : Tổng lượng nước dùng khi kể đến tổn thất Wq

+ Cột 12 và 13 : Chênh lệch lượng nước đến và nước dùng trong từng thời đoạn + Cột 14: Luỹ tích lượng nước khi kể đến tổn thất

+ Cột 15: Lượng nước xả khi kể đến tổn thất

i h i

=> Không đạt giá trị yêu cầu của tính toán

Ta phải tính lại lần 2 như trong Bảng 4.3

Áp dụng công thức :

I =

h i h i h i

0.14

V 0.389 1.881 1.569 2.315 0.664 0.111 0.074 0.023 0.097 1.978 1.589 1.617

0.456

0.08

1 3

1.335

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 5.1 Mục đính và nguyên tắc tính toán

5.1.1 Mục đích:

Thông qua tính toán điều tiết lũ, tìm ra dung tích phòng lũ cần thiết của hồchứa, phương pháp trữ và tháo nước thích hợp, từ đó thiết kế công trình đạt đượcyêu cầu đặt ra.(thỏa mãn yêu cầu về kinh tế, đảm bảo yêu cầu phòng lũ ở hạ lưu)

5.1.2 Nguyên tắc tính toán điều tiết lũ

Dòng chảy lũ thuộc dòng chảy không ổn định tuân theo hệ phương trình cơ bản sau

Đối với dòng chảy lũ vào kho nước, có các đặc điểm sau đây: Diện tích thường rấtlớn, lưu tốc thường rất nhỏ, độ dốc mặt nước thường rất nhỏ, độ sâu dòng chảythường rất lớn Lúc này ta có thể đưa phương phương trình liên tục về dạng vi phânsau:

Q.dt-q.dt=F.dh (5.3)

Trong đó:

- Q: lưu lượng đến kho nước

- q: lưu lượng xả khỏi kho nước

- F: diện tích mặt thoáng của kho nước

- t là thời đoạn tính toán

- Q1, Q2 là lưu lượng đến đầu và cuối thời đoạn tính toán

- q1, q2 là lưu lượng xả đầu và cuối thời đoạn tính toán

-V , 1 V là thể tích nước trong kho đầu và cuối thời đoạn tính toán2

Trong phương trình trên các đại lượng đã biết gồm có thời đoạn tính toán, lưu lượngđến đầu và cuối thời đoạn tính toán, lưu lượng xả đầu thời đoạn tính toán, thể tíchnước trong kho đầu thời đoạn tính toán Còn các đại lượng chưa biết gồm có hai đạilượng là lưu lượng xả, và dung tích hồ ở cuối thời đoạn tính toán Do đó phươngtrình trên chưa thể giải được Muốn giải phương trình trên cần bổ sung thêmphương trình lưu lượng xả qua công trình xả: q=f(Zt,Zh,C)

Trong đó:

- Zt, Zh là mực nước thượng lưu, Hạ lưu công trình

- C là tham số đặc trưng cho công trình

Như vậy nguyên lý cơ bản của điều tiết lũ là việc hợp giải phương trình cân bằngnước, và phương trình thủy lực công trình xả

5.1.3 Các phương pháp giải phương trình cân bằng nước:

Hiện nay có rất nhiều phương án khác nhau tính toán điều tiết lũ bằng khonước Tất cả các phương pháp này đều dựa trên cùng một nguyên lý chung Tuynhiên sự khác nhau của các phương pháp thể hiện ở cách giải hệ phương trình cânbằng nước và thủy lực công trình xả Một số phương pháp tính toán điều tiết lũhiện nay hay dùng là: phương pháp thử dần, phương pháp đồ giải pôtapôp, phươngpháp đồ giải hoàn toàn Ở đây ta chọn phương án potapop để tính

5.3.2 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

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

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 5.1: Minh họa của phương pháp tính

- Ưu điểm của phương pháp tính điều tiết lũ bằng phương pháp pôtapôp đơn giản vàthông dụng cho các bài toán điều tiết với công trình điều xả lũ tự do

- Hạn chế của phương pháp này là: thời đoạn tính toán là hằng số, không thuận tiệnkhi công trình xả có cửa van điều tiết vì khi đó q không chỉ phụ thuộc vào cột nướctràn H mà còn phụ thuộc và độ mở cửa van

5.4 Tính toán cụ thể:

5.4.1 Tài liệu tính toán:

+ Quan hệ Z~V vùng lòng hồ bảng 4.1

Đường thẳng 1: A(0, 0); B(2,3, Đỉnh lũ)

Đường thẳng thứ 2: A(2,3, Đỉnh lũ); B(6,9; 0)

Vậy tương ứng với tần suất lũ thiết kế và tần suất lũ kiểm tra ta xác định được 4phương trình đường thẳng như sau:

+ Lưu lượng lũ đến đem nhân với hệ số K=1,1

Ứng với tần suất lũ thiết kế:

(d1): y = 149,2.x và (d2): -343,2.x – 4,6.y + 6,9.343,2 = 0Ứng với tần suất lũ kiểm tra:

(d3): y = 166,9.x và (d4): -698.x – 4,6.y + 6,9.389,3 = 0Ứng với tần suất lũ vượt kiểm tra P=0,1%

(d5): y = 200,8.x và (d6): -840.x – 4,6.y + 6,9.462 = 0

Hình 5.3: Đường quá trình lũ ứng với tần suất thiết kế p=1%

Hình 5.4: Đường quá trình lũ ứng với tần suất kiểm tra p=0,2%

Hình 5.5: Đường quá trình lũ ứng với tần suất vượt kiểm tra p=0,1%

5.4.2 Dạng đường quá trình xả lũ khi không có cửa điều tiết:

Trước khi lũ đến thì mực nước trong hồ là mực nước dâng bình thường Do

đó khi lũ đến làm mực nước hồ tăng lên và tràn hoạt động Do mặt thoáng hồ lớnnên lưu lượng xả qua tràn tăng chậm hơn lưu lượng lũ (q<Q) Lưu lượng lũ chưa xảkịp được chứa vào kho (Q-q), sau mới xả dần Sau khi nước lũ lên đến đỉnh lũ thìlưu lượng lũ đến giảm xuống nhưng vẫn lớn hơn q xả, còn trị số q xả vẫn tăng Đến

trình xả q ~ t tại một điểm (A), sau đó lưu lượng lũ đến vẫn giảm nhỏ hơn lưu lượng

xả Lưu lượng xả lớn nhất tại A và phần giới hạn của hai đường Q ~ t và q ~ t ở bêntrái điểm A là phần dung tích lớn nhất của lũ được trữ lại trong kho

t 1

max

q

Hình 5.6: Đường quá trình lũ đến và quá trình xả.

5.4.3 Tính toán điều tiết lũ

Ứng với Btr=35(m) và với 2 đường quá trình lũ thiết kế và lũ kiểm tra ta lần 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 5.1: Bảng tính toán biểu đồ phụ trợ hồ chứa

(m)

h(m)

q(m3/s)

Vk(106)

Vtt(106m3)

f1(m3/s)

f2(m3/s)

Cột (1): Thứ tự

Cột (2): Cao trình mực nước trong kho

Cột (3): Chiều cao mực nước trong kho ( tính từ ngưỡng tràn)

h = Z - Zng ; Zng = 191,5 m Cột (4): Lưu lượng xả lũ

0

H g 2

Cột (5): Dung tích kho nước Tra từ quan hệ (Z~V) của tài liệu địa hình

Cột (6): Dung tích tính toán: Vtt = Vk - VZng

Cột (7): Đường phụ trợ f1: f1 =

2

qt

V2 2





Bước 2: Tính toán điều tiết lũ:

Bảng 5.2 Bảng kết quả tính toán điều tiết lũ

Q

(m3/s)

q1(m3/s)

f1(m3/s)

f2(m3/s)

q2(m3/s)

q

(m3/s)

V(106m3)

Cột (1): Thời đoạn tính toán (t=0,5h)

Cột (2) và (3): Lưu lượng lũ đến đầu và cuối thời đoạn (m3/s)

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

Q Q

Q 1  2

 (m3/s) 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) (m3/s) Cột (9): Lưu lượng lũ xả trung bình của từng thời đoạn:

2

qq

Các kết quả tính toán cụ thể được trình bày ở sau

5.5 Tổng hợp các kết quả điều tiết lũ

Bảng 5.3: Kết quả tính toán điều tiết lũ

) (m3/s) (m 3 /s) (m3/s) (m3/s)

(m 3 / s)

(10 6 m 3 )

(10 6 m 3 ) (m)

(m) (1) (2

(12 ) 1

191.6 6

0.6 1

0.6 3

0.6 9

0.7 8

12.03 2

192.83 4

349.49

4 8.77 0.371 8.351

191.9 5

0.9 0

22.18 4

337.46 2

538.88

2 17.11 0.570 8.550

192.0 8 1.0 3

36.85 0

516.69 8

762.87

8 29.52 0.804 8.784

192.2 3

1.1 8

56.26 0

726.02 8

1016.9

68 46.55 1.068 9.048

192.4 0

1.3 5

78.39 2

960.70 9

1288.9

69 67.33 1.350 9.330

192.5 8

1.5 3

98.14 4

1210.5 77

1538.8

55 88.27 1.609 9.589

192.7 5

1.7 0 11

3

290.9

74

302.1 7

115.4 74

1440.7 11

1742.8 76

106.8

1 1.820 9.800

192.8 8

1.8 3

129.8 09

1627.4 01

1907.1 84

122.6

4 1.990 9.970

192.9 9

1.9 4

141.5 10

1777.3 75

2034.7 75

135.6

6 2.121 10.101

193.0 7

2.0 2

150.0 86

1893.2 65

2128.2 82

145.8

0 2.217 10.197

193.1 3

2.0 8

159.2 89

2034.8 81

2225.1 33

157.6

2 2.317 10.297

193.2 0

2.1 5

160.1 25

2065.8 43

2233.7 13

159.7

1 2.326 10.306

193.2 0

2.1 5

158.7 00

2073.5 88

2219.0 75

159.4

1 2.311 10.291

193.1 9

2.1 4

155.2 35

2060.3 75

2183.4 80

156.9

7 2.274 10.254

193.1 7

2.1 2

150.1 49

2028.2 45

2128.9 67

152.6

9 2.218 10.198

193.1 4

2.0 9 21

6

67.14

8 78.34

143.5 63

1978.8 18

2057.1 57

146.8

6 2.144 10.124

193.0 9

2.0 4

1913.5 94

1969.5 51

139.5

5 2.054 10.034

193.0 3

1.9 8

1834.0 22

1867.5 96

130.8

5 1.949 9.929

192.9 6

1.9 1

24 6.

9 0.000 11.19

116.3 08

1741.4 18

1752.6 09

121.2

4 1.830 9.810

192.8 9

1.8 4

Hình 5.8 Biểu đồ quá trình xả lũ p=1%

Bảng 5.6 Tính điều tiết lũ p=0,2%

ST

Qtb (m3/s)

0.6 1 2

0.3 50.070 25.04 0.694 0.000 25.035 0.35 0.027 8.007

191.6 8

0.6 3 3

0.6

100.14

0 75.11 2.758 24.341 99.446 1.73 0.106 8.086

191.7 5

0.7 0 4

0.7 9 5

0.9 3 6

1.5 250.350 225.32 26.261 376.846 602.161 20.19 0.636 8.616 192.13 1.08 7

1.2 4 8

1.4 3 9

1434.62

8 77.83 1.501 9.481

192.6 8

1.6 3 10

2.7

350.51

7

367.2 1

112.82 4

1344.72 2

1711.93 1

101.3

6 1.788 9.768

192.8 6

1.8 1 11

3

325.48

0

338.0 0

132.55 3

1599.10 7

1937.10 5

122.6

9 2.020 10.000

193.0 1

1.9 6 12

3.3

300.44

3

312.9 6

149.09 8

1804.55 2

2117.51 4

140.8

3 2.206 10.186

193.1 3

2.0 8 13

3.6

275.40

7

287.9 3

162.32 7

1968.41 6

2256.34 1

155.7

1 2.349 10.329

193.2 2

2.1 7 14

3.9

250.37

0

262.8 9

172.11 7

2094.01 3

2356.90 1

167.2

2 2.453 10.433

193.2 8

2.2 3 15

4.2

225.33

3

237.8 5

178.51 6

2184.78 4

2422.63 6

175.3

2 2.520 10.500

193.3 3 2.2 8

181.85 5

2244.12 0

2456.93 4

180.1

9 2.555 10.535

193.3 5

2.3 0 17

4.8

175.25

9

187.7 8

182.43 1

2275.07 9

2462.85 6

182.1

4 2.561 10.541

193.3 5

2.3 0 18

5.1

150.22

2

162.7 4

180.51 5

2280.42 5

2443.16 5

181.4

7 2.541 10.521

193.3 4

2.2 9 19

5.4

125.18

5

137.7 0

176.34 7

2262.65 0

2400.35 3

178.4

3 2.497 10.477

193.3 1

2.2 6 20

5.7

100.14

8

112.6 7

170.14 8

2224.00 7

2336.67 3

173.2

5 2.432 10.412

193.2 7

2.2 2 21

6 75.111 87.63

162.11 5

2166.52 5

2254.15 5

166.1

3 2.347 10.327

193.2 2

2.1 7 22

6.3 50.074 62.59

152.50 3

2092.04 0

2154.63 2

157.3

1 2.245 10.225

193.1 5

2.1 0 23

6.6 25.037 37.56

141.96 1

2002.13 0

2039.68 5

147.2

3 2.126 10.106

193.0 8

2.0 3 24

6.9 0.000 12.52 130.090 1897.724 1910.243 136.03 1.993 9.973 192.99 1.94

Hình 5.9 Biểu đồ quá trình xả lũ p=0,2%