TK cụm đầu mối công trình hồ chứa nước chà là PA1

Nhìn chung, điều kiện địa hình, địa mạo của lưu vực suối Chà Là không thuậnlợi cho việc xây dựng các hồ chứa nước vừa và nhỏ... Điều kiện địa chất công trình vùng tuyến đập Theo bản đồ đ

LỜI MỞ ĐẦU

Nước ta nằm trong miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, nên có lượng nước dồidào, song lại phân bố không đều theo cả không gian và thời gian Phần lớn lượngnước tập trung vào mùa lũ Chính vì thế, để đảm bảo nguồn nước sinh hoạt, tướiphục vụ canh tác nông nghiệp trong những tháng mùa kiệt, cũng như khắc phục lũlụt và phát điện…, con người cần tác động và phân bố lại nguồn nước theo khônggian và điều chỉnh dòng chảy theo thời gian một cách hợp lý Một trong nhữngbiện pháp đó là làm đập dâng nuớc để tạo thành hồ chứa Việc xây dựng hồ chứađem lại lợi ích to lớn, nhưng cũng có thiệt hại về mặt kinh tế, cơ sở vật chất bịchìm ngập trong vùng lòng hồ Đó là bài toán kinh tế kĩ thuật cần giải quyết

Với những kiến thức đã học và sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn , em đã

thực hiện làm đồ án tốt nghiệp “

“ Thiết kế cụm đầu mối công trình hồ chứa nước Chà Là – PA 1”.

Trong quá trình nghiên cứu thiết kế cụm đầu mối công trình hồ chứa nướcChà Là – Phương án 1 em được sự chỉ bảo, giúp đỡ rất tận tình của thầy giáo:

ThS Lý Minh Dương cùng các thầy cô giáo trong bộ môn Sức bền – Kết cấu Khoa

Công trình trường ĐHTL Nhân đây em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cácthầy cô đã giúp tôi hoàn thành đề tài này

Do trình độ và thời gian có hạn nên đồ án thiết kế không tránh khỏi thiếu sót

Em rất mong được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để đồ ánđược hoàn thiện hơn

Hà Nội, ngày 15 tháng 8 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Mai Văn Hòa

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1

1.1 Vị trí và nhiệm vụ công trình 1

1.1.1.Vị trí địa lý công trình 1

1.1.2 Nhiệm vụ công trình: 1

1.2 Các điều kiện tự nhiên 1

1.2.1 Điều kiện địa hình .1

1.2.2 Điều kiện địa chất: 2

1.2.3.Vật liệu xây dựng địa phương: 5

1.2.4 Điều kiện khí tượng thuỷ văn 6

1.3 Điều kiện dân sinh - kinh tế 14

1.3.1 Dân cư - kinh tế 14

1.3.2 Giao thông vận tải 14

1.4 Kết luận 14

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH CHÍNH 16

2.1 Giải pháp và bố trí tổng thể công trình 16

2.1.1 Phân tích chọn tuyến: 16

2.1.2 Bố trí tổng thể công trình 16

2.1.3 Cống lấy nước 18

2.2 Cấp bậc công trình và các chỉ tiêu thiết kế 19

2.2.1 Cấp công trình 19

2.2.2 Các chỉ tiêu thiết kế 20

2.3 Xác định các thông số hồ chứa 21

2.3.1 Mực nước chết (MNC) 21

2.3.2 Mực nước dâng bình thường 22

2.3.3 Mực nước dâng gia cường 22

2.4 Thiết kế các hạng mục của công trình chính 30

2.4.1 Thiết kế đập dâng 30

2.4.2 Thiết kế đập tràn: 49

2.4.3 Thiết kế cửa lấy nước 64

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ ĐỘ BỀN 74

3.1 Tính toán ổn định đập dâng 74

3.1.1 Mục đích tính toán 74

3.1.2 Nguyên tắc tính toán 74

3.1.3 Trường hợp tính toán 74

3.1.4 Tính toán cho trường hợp 1: Tổ hợp tải trọng cơ bản 74

3.1.5 Tính toán cho trường hợp 2: Tổ hợp tải trọng đặc biệt 78

3.1.6 Kết quả tính toán 80

3.1.7.Kiểm tra ổn định đập dâng nước 81

3.2 Tính toán ổn định đập tràn 83

3.2.1.Mục đích: 83

3.2.2.Nguyên tắc kiểm tra: 83

3.2.3.Các trường hợp tính toán: 83

3.2.4.Tính toán ổn định cho trường hợp 1: Tổ hợp tải trọng cơ bản 83

3.4.5.Tính toán ổn định cho trường hợp 2: Tổ hợp tải trọng đặc biệt 88

3.4.6.Kết quả tính toán 91

3.4.7.Kiểm tra ổn định 92

CHƯƠNG 4: CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT 95

4.1 Đặt vấn đề 95

4.2 Mục đích tính toán 95

4.3.1.Phương pháp sức bền vật liệu: 95

4.3.2.Phương pháp lý thuyết đàn hồi: 100

4.4 Phương pháp phần tử hữu hạn 105

4.5 Ứng dụng phần mền SAP2000 để giải bài toán 107

4.6 Mô hình tính toán 107

4.6.1 Mặt cắt tính toán 107

4.6.2.Các đặc trưng cơ lý của vật liệu 108

4.6.3 Các thông số cơ bản của công trình sử dụng tính toán: 108

4.6.4 Các tải trọng tính toán: 109

4.6.5.Điều kiện biên của bài toán: 109

4.6.6 Các trường hợp tính toán: 109

4.7 Thiết lập mô hình bài toán: 110

4.8.Thực hành tính toán và phân tích kết cấu 112

4.8.2.Định nghĩa phần tử tấm 116

4.8.3.Gán phần tử tấm 119

4.8.4.Thao tác sau khi gán phần tử tấm 119

4.8.5.Gán liên kết 119

4.8.6.Khai báo áp lực 120

4.8.7.Gán áp lực vào mặt: 121

4.8.8.Gán các áp lực phân bố đều tác dụng xuống nền: 121

4.8.10.Khai báo tổ hợp tải trọng 125

4.8.11.Phân tích và chạy bài toán: 126

4.8.12.Kết quả tính toán chuyển vị và ứng suất trường hợp 1: 127

4.8.13 Kết quả tính toán chuyển vị và ứng suất trường hợp 2: 130

4.9.Kết quả tính toán: 133

KẾT LUẬN 134

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1.1 Vị trí và nhiệm vụ công trình

1.1.1.Vị trí địa lý công trình.

Công trình cấp nước suối Chà Là dự kiến xây dựng trên suối Chà Là, thuộc địaphận thôn Bình Tiên, xã Công Hải, huyện Thuận Bắc, tỉnh Ninh Thuận Phía Bắcgiáp xã Cam Lập, thị xã Cam Ranh, tỉnh Khánh Hòa; phía Đông giáp biển Đông;phía Nam giáp núi Chúa, phía Tây giáp thôn Hiệp Thành xã Công Hải, có tọa độ địalý:

Về lâu dài, đây là các công trình tạo nguồn, cung cấp nước cho các hoạt độngkhu vực du lịch, kết hợp với tạo cảnh quan môi trường, góp phần khai thác du lịchsinh thái

Tạo nguồn nước dự trữ cho nhu cầu phòng, chống cháy rừng Quốc gia NúiChúa vào mùa khô

1.2 Các điều kiện tự nhiên

1.2.1 Điều kiện địa hình

Khu vực Bình Tiên là vùng bờ biển nằm dưới chân dãy núi Chúa, thuộc

xã Công Hải, huyện Thuận Bắc tỉnh Ninh Thuận, là vùng biệt lập với bên ngoài bởi các dãy núi cao chạy dài ra biển

Đây là vùng chuyển tiếp giữa địa hình đồi núi và địa hình đồng bằng ven biển,bao gồm các núi thấp dưới 1000m, các đồi gò và các đồng bằng bóc mòn tích tụ giữanúi và ven biển Các đỉnh núi nhọn, sườn khá dốc và liên kết thành dải chạy theohướng Đông Bắc - Tây Nam, thấp dần về phía biển Sườn núi dốc, có nhiều đátảng đá lăn cứng chắc, kích thước từ 0.2-2.0m

Địa mạo chủ yếu là dạng bào trụi - bóc mòn, bao gồm các thành tạo nguồn gốc (deQ)phân bố ở các sườn đỉnh và chân núi; địa mạo dạng bồi tụ có nguồn gốc sông biển(amQ) phân bố cục bộ trên diện tích nhỏ hẹp dọc các khe suối và vùng ven biển Suối Chà Là bắt nguồn từ dãy núi Chúa có độ cao khoảng 800-850m Từ thượngnguồn ra biển Đông, suối chảy theo hướng Tây Nam - Đông Bắc, tổng chiều dàikhoảng 5km Lòng suối dốc, cao độ thay đổi từ 150m ở thượng nguồn xuống còn0,0m ở cửa biển, độ dốc bình quân khoảng 3% Lòng suối hẹp, hai bờ dốc.

Lưu vực suối Chà Là tính đến cửa biển rộng khoảng 11 km2, là sườn các núithuộc dãy núi Chúa, có hướng đổ Tây Nam - Đông Bắc, hẹp và dốc Trên dọc suối,hầu như không có thung lũng để có thể xây dựng hồ chứa nước

Nhìn chung, điều kiện địa hình, địa mạo của lưu vực suối Chà Là không thuậnlợi cho việc xây dựng các hồ chứa nước vừa và nhỏ

Z (m)

F (m 2 )

W (10 3 m 3

2 ) W (10 3 m 3 )

Theo bản đồ địa chất-khoáng sản tờ Đà Lạt-Cam Ranh (C49-1 & C49-II) kết hợpquan sát thực địa và kết quả khoan cho thấy nền đập 1 khu vực bãi Chà Là phân bốchủ yếu là đá granit biotit màu xám trắng hạt vừa đến lớn, cấutạo khối thuộc phức hệĐèo Cả (Kđc2).

Trong phạm vi đập, lòng suối trầm đọng đá tảng cuội sỏi cát với kích thước đadạng, theo lỗ khoan K3-2 chiều dầy 4,2m và sâu hơn về phía bờ biển Bên dưới là đágranit phong hoá nhẹ có chiều dày khoảng 1m và sâu hơn là đá tươi

Vai trái đập trên mặt là đất (CW) á sét, á cát lẫn cục tảng lăn granit cứng chắc cóchiều dày khoảng 1m Bên dưới đất eluvi là đới phong hoá mạnh và trung bình cóchiều dày không quá 3 m dưới cùng là đới phong hoá nhẹ và sâu hơn là đá tươi Vai phải đập có địa tầng tương tự như vai trải trên mặt phủ đất á sét, á cát lẫncục tảng lăn granit cứng chắc có chiều dày mỏng khoảng 1 m Bên dưới đất eluvi làđới phong hoá mạnh và trung bình có chiều dày không quá 4m dưới cùng là đớiphong hoá nhẹ và sâu hơn là đá tươi

Tóm lại về dịa tầng trong phạm vi đập lòng suối trầm đọng đá tảng cuộisỏidày 4,2m bên dưới là đá phong hoá nhẹ, đá tươi rất cứng chắc Hai vai đập phủ đất ásét, á cát và các đới phong hoá dày không quá 4m Bên dưới là đá phong hoá nhẹ

đá tươi rất cứng chắc

Mức độ thấm mất nước của tầng phủ 0,3m/ngày(tương đương3,4m/s)là loại ít thấm.Lượng mất nước qua đá phong hoá nhẹ là q 0,3l/phút , qua đá tươi q 0,2l/phút, cầnphải xử lý chống mất nước”

b)Kiến tạo:

Cũng theo tài liệu trên, “trong các đới phong hoá nhẹ, đá nứt nẻ trungbình,khe nứt nhiều đoạn hở rộng 1mm, có góc cắm gần như thẳng đứng và chứa oxitsắt, giá trị RQD trung bình 50% Trong đá tươi mức độ nứt nẻ thuộc loại yếu vànhiều đoạn hầu như không nứt nẻ, khe nứt phần lớn đều kín, giá trị RQD trung bình75% đá có chất lượng tốt

Theo tài liệu địa vật lý trên mặt cắt dọc tim đập, đã phát hiện 1 đới dập vỡphía vai phải đập.”

1.2.2.2 Điều kiện địa chất thuỷ văn và tính thấm của đất đá:

a) Điều kiện địa chất thủy văn:

Nước ngầm quan sát được tại thời điểm khảo sát (tháng 7, tháng 8) ở hai vaiđập xuất hiện ở độ sâu từ 4,5m đến 7,5 m, trong đới đá phong hoá.

b) Tính thấm của đất đá:

Khả năng thấm qua thành bờ hồ sang lưu vực khác là không có vì thành bờ hồ

là các núi cao, dầy

1.2.2.3 Điều kiện địa chất công trình vùng tuyến đập

Theo bản đồ địa chất-khoáng sản tờ Đà Lạt-Cam Ranh (C49-1 & C49-II) kếthợp quan sát thực địa và kết quả khoan cho thấy nền đập 1 khu vực bãi Chà Là phân

bố chủ yếu là đá granit biotit màu xám trắng hạt vừa đến lớn, cấutạo khối thuộc phức

hệ Đèo Cả (Kđc)

a)Phạm vi đập:

Trong phạm vi đập, lòng suối trầm đọng đá tảng cuội sỏi cát với kích thước đadạng, theo lỗ khoan K3-2 chiều dầy 4,2m và sâu hơn về phía bờ biển Bên dưới là đágranit phong hoá nhẹ có chiều dày khoảng 1m và sâu hơn là đá tươi

b)Phạm vi vai trái đâp:

Vai trái đập trên mặt là đất (CW) á sét, á cát lẫn cục tảng lăn granit cứng chắc

có chiều dày khoảng 1m Bên dưới đất eluvi là đới phong hoá mạnh và trung bình cóchiều dày không quá 3 m dưới cùng là đới phong hoá nhẹ và sâu hơn là đá tươi

c)Phạm vi vai phải đập:

Vai phải đập có địa tầng tương tự như vai trải trên mặt phủ đất á sét, á cát lẫncục tảng lăn granit cứng chắc có chiều dày mỏng khoảng 1 m Bên dưới đất eluvi làđới phong hoá mạnh và trung bình có chiều dày không quá 4m dưới cùng là đớiphong hoá nhẹ và sâu hơn là đá tươi

d)Phạm vi đập lòng suối:

Trong phạm vi đập lòng suối trầm đọng đá tảng cuộisỏi dày 4,2m bên dưới là

đá phong hoá nhẹ, đá tươi rất cứng chắc Hai vai đập phủ đất á sét, á cát và các đớiphong hoá dày không quá 4m Bên dưới là đá phong hoá nhẹ đá tươi rất cứng chắc

1.2.3.Vật liệu xây dựng địa phương:

1.2.3.1.vật liệu làm cốt liệu bê tông:

a) Vật liệu đá:

Trong khu vực có nhiều vị trí đá lộ cục bộ trên dọc đường vào suối Chà Là, là

đá granit cứng chắc, đáp ứng yêu cầu xây dựng Nhưng chính những vùng đá lộ cục

bộ đã tạo nên vẻ đẹp hoang sơ, cần được giữ lại để phục vụ du lịch sinh thái, khôngthể khai thác

Cách công trình khoảng 15 km có mỏ đá Giác La nằm ở ven đường quốclộ1A, thuộc địa phận huyện Thuận Bắc, Ninh Thuận Mỏ đá này hiện đang khai thác

để kinh doanh Trữ lượng và chất lượng đáp ứng yêu cầu xây dựng Đường vậnchuyển vào công trình thuận lợi

- Các sườn núi trong khu vực Bình Tiên, cách vị trí công trình khoảng 4km Kếtquả cho thấy chiều dày đất khai thác chỉ 1,2m lẫn nhiều đá tảng Tổng trữ lượngkhoảng 108.000m3

Với kết quả khảo sát trên cho thấy, nơi đây nguồn vật liệu đất rất hiếm, trữlượng không đủ, điều kiện khai thác khó khăn, chất lượng không đảm bảo

Với điều kiện vật liệu xây dựng như vậy, không cho phép xây dựng đập vậtliệu địa phương, vì khối lượng vật liệu địa phương cần cho xây dựng rất lớn, khôngđáp ứng yêu cầu

1.2.4 Điều kiện khí tượng thuỷ văn

1.2.4.1 Điều kiện khí tượng

a) Đặc trưng lưu vực

Lưu vực suối Chà Là như đã nói ở trên, là vùng sườn phía đông dãy núi Chúa,hẹp và rất dốc Thảm thực vật chủ yếu là cây thân gỗ và dây leo, còn khá nguyênvẹn, khả năng diều tiết tự nhiên còn khá tốt Nhưng do hẹp và dốc, thời gian tậptrung nước nhanh khi gặp mưa lũ

Những thông số chính của lưu vực thống kê trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Đặc trưng lưu vực tính đến tuyến công trình

Chiều rộng bình quân lưu vực Km 1,7

b) Đặc điểm khí tượng thủy văn.

+ Hệ thống lưới trạm thủy văn trong vùng:

Trong lưu vực nghiên cứu không có trạm khí tượng thủy văn Các vùng lân cận cócác trạm khí tượng thuỷ văn, các trạm đo mưa như sau

Bảng 1.3 Trạm khí tượng và điểm đo mưa trong khu vực

2 ) Yếu tố đo Thời gian đo

đến nay

1920, 1921, 1964

 1972, 1976 đếnnay

7 Đá Bàn 109°06’ 12°37’ Đá Bàn 126 Thủy văn 1977  1983

12 Sông Luỹ 108°20’ 11°12’ Sông Luỹ 964 Thủy văn 1981 đến nay

+ Đặc điểm khí hậu:

Lưu vực suối Chà Là nằm trong vùng khí hậu phía Đông dãy Trường Sơn,chịu ảnh hưởng của chế độ nhiệt đới gió mùa với hai loại gió mùa chính là gió mùamùa đông và gió mùa mùa hạ

Gió mùa mùa đông từ tháng X đến tháng IV năm sau, hướng gió Đông Bắcthịnh hành, không khí lạnh và khô

Gió mùa mùa hạ từ tháng V đến tháng IX, hướng gió Tây và Tây Nam thịnhhành Gió Tây thường xảy ra vào đầu mùa hạ, mang không khí nóng và khô Gió TâyNam mang không khí từ Nam bán cầu đến, thời tiết mát, độ ẩm cao và có khả năngmưa, nhất là vào thời kỳ cuối mùa

Chế độ nhiệt có sự biến động theo từng ngày, từng mùa và từng khu vực Sựbiến động nhiệt độ trong ngày thường từ 5 - 7°C, cao nhất vào các tháng VI, VII,VIII và thấp nhất vào các tháng XI, XII

Nhiệt độ không khí cao nhất vào đầu mùa hạ, thấp nhất vào giữa mùa đông.Biên độ dao động khoảng 4 - 5°C Ở những vùng núi cao từ 1500m trở lên, nhiệt độthấp nhất dưới 15°C, rất ít ngày có nhiệt độ vượt quá 30° Ở những vùng địa hìnhthấp, nhiệt độ cao hơn Nhiệt độ cao nhất tại Nha Trang đo được là 40°C, tại CamRanh là 39,2°C

Chế độ mưa trong khu vực rất phức tạp và chịu sự chi phối chủ yếu bởi địahình Mùa mưa bắt đầu từ tháng IX, kết thúc vào tháng XII hàng năm với lượng mưachiếm gần 80% lượng mưa cả năm Các tháng còn lại là mùa khô, lượng mưa rấtnhỏ, chỉ chiếm khoảng 20% lượng mưa cả năm Cùng với sự biến động về mùa, sựbiến động về lượng cũng rất đáng kể Biến suất tương đối của lượng mưa các thángmùa mưa vào khoảng 50 – 60% (so với các tháng mùa khô, có thể tới 100 – 200%)

Quy luật phân bố mưa cũng bị chi phối chủ yếu bởi địa hình, thể hiện ở sựchênh lệch lượng mưa giữa vùng núi cao và vùng đồng bằng vào khoảng 50 – 80mm/100m Vùng núi cao trên 1000m ở Tây Nam thành phố Nha Trang có lượng mưamùa mưa thường lớn hơn 2000 mm, trong khi ở Nha Trang chỉ trên dưới 1000mm.

Tóm lại, quy luật phân hoá mưa, cả về mùa và lượng mang tính địa phươngrất rõ nét Có thể nhận xét chung là, sự khác biệt về chế độ mưa giữa mọi nơi trongkhu vực Khánh Hoà đặc biệt lớn, liên quan tới địa hình phức tạp tại đây

+ Đặc điểm thủy văn:

Chế độ dòng chảy trong năm chia làm hai mùa, mùa lũ từ tháng IX đến thángXII, mùa kiệt từ tháng I đến tháng VIII

Lượng dòng chảy mùa lũ chiếm (75 – 80)% lượng dòng chảy cả năm, lũ lớnthường xảy ra vào tháng X, tháng XI và đầu tháng XII Lũ có cường suất cao và thời gian

lũ ngắn Lũ chính vụ có trị số lớn nhất cả về lưu lượng đỉnh, cường suất và tổng lượng

Mùa kiệt kéo dài 8 tháng (từ tháng I đến tháng VIII), chiếm khoảng (25 –20)% lượng dòng chảy cả năm do trong các tháng này mưa ít, nhiệt độ cao, độ ẩmthấp Dòng chảy nhỏ nhất thường xuất hiện vào tháng II và III Lũ tiểu mãn xuất hiệnkhá đều từ tháng V và VI, lượng dòng chảy nhỏ, chỉ chiếm khoảng (3 – 6)% lượngdòng chảy năm

c) Các yếu tố khí tượng thuỷ văn:

Cách lưu vực suối Chà Là khoảng 12km về phía Đông Nam có trạm khí tượngCam Ranh Số liệu đo đạc ở trạm này có thể đại diện cho vùng nghiên cứu Đặctrưng trung bình các yếu tố khí tượng cho vùng dự án như sau

+ Chế độ gió:

- Tốc độ gió trung bình tháng:

Vùng dự án nằm trong vùng khí hậu nắng nóng ven biển, chế độ gió trung bình ngày tương đối cao, vận tốc trung bình năm khoảng 2,8m/s Hướng vàvận tốc gió thống kê trong bảng 1.4

Bảng 1.4 Hướng gió và tốc độ gió lớn nhất

V(m/s) 3,6 3,1 3,6 2,3 2,1 2,1 2,2 2,2 1,9 2,2 3,6 4,1 2,8

- Tốc độ gió lớn nhất thiết kế:

Căn cứ vào tài liệu đo của trạm Cam Ranh, tốc độ gió lớn nhất theo 8 hướng vàkhông kể hướng theo các tần suất thiết kế được tính toán ghi và trong bảng 1.5.

+ Mưa trung bình nhiều năm:

- Lượng mưa trung bình nhiều năm:

Lưu vực của suối Chà Là khá nhỏ, ở rất gần trạm đo mưa Cam Ranh, nên sẽ

sử dụng tài liệu mưa trạm của này để tính toán các yếu tố mưa và dòng chảy cho lưuvực suối Chà Là

Căn cứ tài liệu mưa ngày trạm Cam Ranh X0 = 1231mm Xét điều kiện vị trícông trình cao hơn vị trí trạm Cam Ranh, hướng hứng gió cũng có nhiều thuận lợihơn so với trạm Cam Ranh, nên mưa lưu vực Chà Là sẽ lớn hơn ở Cam Ranh Để antoàn, chọn mưa trung bình vùng dự án là 1250mm

Phân bố mưa trung bình năm thống kê trong bảng 1.6

Bảng 1.6 Lượng mưa trung bình tháng, năm

X(mm) 15,9 7,1 41,0 27,3 90,9 69,1 53,3 52,8

159,7

305,1

284,4143,

2 1250

- Lượng mưa gây lũ:

Căn cứ vào lượng mưa một ngày lớn nhất tại trạm Cam Ranh để tính toán lượng mưa gây lũ tại lưu vực suối Chà Là Kết quả ghi trong bảng 1.7.

Bảng 1.7 Lượng mưa gây lũ theo tần suất

- Lượng bốc hơi mặt nước trung bình:

Theo tài liệu thực đo bốc hơi trạm khí tượng Cam Ranh, lượng bốc hơi hàng năm tạivùng dự án khoảng 1840mm, thể hiện trong bảng 1.8

Bảng 1.8 Lượng bốc hơi trung bình tháng và năm (Piche)

151,3

156,3

157,8

172,1

164,8

111,7

108,9

137,4

175,4

1841,5Với hệ số K = 1,1, lượng bốc hơi mặt nước tại vùng dự án là:

Zmn = 1,1 x 1841,5 = 2025,7 mm

- Chênh lệch tổn thất bốc hơi mặt đất và mặt nước:

Lượng tổn thất bốc hơi hồ chứa được tính bằng phương trình cân bằng nước:

Z = Zmn - (X0 - Y0) Trong đó:

Z: Lượng tổn thất bốc hơi trung bình nhiều năm (mm)

Zmn= 2025,7 mm, lượng bốc hơi mặt nước

X0 = 1250,0 mm: Lượng mưa bình quân lưu vực,

Y0 = 350,0 mm: Lớp dòng chảy trung bình nhiều năm,

1.2.4.2.Các đặc trưng thuỷ văn:

Trong lưu vực không có tài liệu, nên các đặc trưng thủy văn sẽ được tính toán trườnghợp lưu vực không có tài liệu đo đạc

a)Dòng chảy năm:

+ Lưu lượng bình quân nhiều năm:

Trong lưu vực không có tài liệu thực đo dòng chảy, quy phạm tính toán thủyvăn C-6-77 chưa tính đến đặc điểm thủy văn của vùng này Vì vậy, để xác định lưulượng bình quân nhiều năm phải sử dụng “Dự thảo Quy phạm xác định các Đặctrưng Thủy văn các tỉnh phía Nam” Theo đó, phương trình cân bằng nước cho lưuvực suối Chà Là: Y = X – 900

Với lượng mưa bình quân lưu vực Xo = 1250,0 mm, xác định được các đặctrưng dòng chảy tại từng tuyến đập như sau:

Bảng 1.10 Các đặc trưng dòng chảy tại các tuyến đập

Lớp dòng chảy trung bình nhiều năm (Y0) mm 350

Tổng lượng nước đến trung bình nhiều năm (W0) 106m3 3,22

Lưu lượng trung bình nhiều năm (Q0) m3/s 0,102

Modun dòng chảy trung bình nhiều năm(M0) l/s/km2 11,1

+ Chuỗi dòng chảy năm:

Chế độ mưa, điều kiện hình thành dòng chảy của lưu vực Sông Luỹ có sự đồng vớichế độ mưa và dòng chảy của lưu vực suối Chà Là, có thể mượn dạng phân phốidòng chảy trung bình tháng của trạm Thủy văn Sông Lũy (F = 964km2) trên sôngLuỹ để xác định chuỗi dũng chảy trung bình tháng tại tuyến đập theo hệ số tính theo

- QoSL = 15,1 m3/s – Lưu lượng trung bình nhiều năm tại trạm thủy vănSông Luỹ từ 1981  2006 (chuỗi dòng chảy trung bình tháng tại trạm thủy văn SôngLuỹ)

b) Dòng chảy lũ:

+ Lũ thiết kế:

Trên lưu vực không có tài liệu thực đo dòng chảy lũ, nên lưu lượng đỉnh lũ thiết kếtại tuyến đập được tính theo công thức kinh nghiệm trong QP.TL.C-6-77 Do diệntích lưu vực tính đến tuyến công trình nhỏ (Flv <100 km2), sử dụng công thức cường

độ giới hạn: QP = AP..HP.F.1 ( 1 2 )

Trong đó:

HP: lượng mưa ngày ứng với P%

: hệ số dòng chảy, phụ thuộc vào lượng mưa

F: Diện tích lưu vực (F = 6,7km2)

AP: môduyn đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế trong điều kiện 1 = 1

Kết quả tính lưu lượng đỉnh lũ thiết kế tại các tuyến đập ghi ở bảng 1.13

Bảng 1.11 Đặc trưng dòng chảy lũ tại tuyến đập Chà Là 1

Tần suất Lượng mưa (mm) Qmaxp (m 3 /s) Wp (10 6 m 3 )

+ Quá trình lũ thiết kế:

Do diện tích lưu vực suối Chà Là nhỏ, độ dốc lớn, nên lũ trong vùng tập trungnhanh Để đảm bảo an toàn công trình, lũ thiết kế được tính theo quy phạm C7– 77với dạng tam giác, trong đó thời gian lũ lên bằng 1/3 tổng thời gian lũ Kết quả tínhtoán được thể hiện ở bảng sau

Bảng 1.12: Quá trình lũ thiết kế theo tần suất

Tỷ lệ chất di đẩy so với chất lơ lửng : 0,30

Tỷ trọng chất lơ lửng : 1 = 0,8 (T/m3)

Tỷ trọng chất di đẩy : 2 = 1,55 (T/m3)

+ Kết quả:

Bảng 1.13 Khối lượng và thể tích bùn cát chuyển qua các tuyến đập hàng năm

d) Quan hệ Q = F(z) hạ lưu:

Quan hệ giữa mức nước (Z) và lưu lượng xả (Q) được lập trên cơ sở các mặtcắt địa hình lòng suối tại hạ lưu các đập dâng vẽ từ bình đồ lòng hồ tỷ lệ 1:5.000 Kếtquả được ghi trong các bảng sau

Bảng 1.14 Quan hệ Q = f(Z) hạ lưu tuyến Chà Là 1

Q (m3/s) 10.0 30.0 50.0 75.0 150.0 200.0 233.0 300.0 348.0 360.0

1.3 Điều kiện dân sinh - kinh tế

1.3.1 Dân cư - kinh tế

Thôn Bình Tiên, xã Công Hải, huyện Thuận Bắc, tỉnh Ninh Thuận nằm hoàntoàn trong địa phận vườn Quốc Gia Núi Chúa, không có các hoạt động trồng trọt,khai thác và nuôi trồng thuỷ sản.Trước đây hầu như không có dân cư sinh sống.Gần đây, khi thực hiện dự án du lịch Bình Tiên, nơi đây trở thành khu tái định cư, bắtđầu có 63 hộ với 305 người dân sinh sống Đây là vùng kinh tế tái đinh cư mới nêndân cư còn thưa thớt kèm theo thế cung la thuộc khu vực chậm phát triển

1.3.2 Giao thông vận tải

Nền kinh tế của vùng chưa phát triển nên đồng thời điều kiện giao thông củavùng cung chậm phát triển

1.4 Kết luận

Chà Là là một suối nhỏ Năm trong vùng co điều kiện khí hậu ven biển,nóng

và khô lượng dòng chảy đến hàng năm ít Tuy nhiên do thảm thực vật trong lưu vưcđược bảo vệ tốt,còn khá nguyên vẹn,nên khả năng điều tiết tự nhiên còn khá tốt.Đây

là điển thuận lợi duy nhất để xây dựng các công trình khai thác nước.Mặc dù vậy,đểcung cấp nước đủ theo nhu cầu cần phải xây dựng hồ điều tiết

Lưu vực và suối rất dốc, thời gian lũ tập trung nhanh, các công trình xả lũ cầnthiết kế đủ năng lực thoát lũ, đảm bảo an toàn cho công trình

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH CHÍNH 2.1 Giải pháp và bố trí tổng thể công trình

2.1.1 Phân tích chọn tuyến:

Các phương án lựa chọn vị trí tuyến công trình đầu mối hồ chứa nước Chà Là 1:

a) Phương án 1: Tại cửa suối Chà Là, giáp biển

Tại đây diện tích lưu vực là lớn nhất 11,8km2 lượng nước nhiều nhất Lòngsuối mở rộng, cho phép xây dựng hồ có dung tích lớn, giảm chiều cao đập Hai bờsuối có hai đỉnh núi thấp, thuận lợi cho xây dựng đập dâng và khai thác tối đa nướcđến của lưu vực

b) Phương án 2: Cách vị trí 1 khoảng 750m về thượng lưu

Theo quy hoạch kiến trúc tổng thể gần đây, vùng sườn núi bằng phẳng ở khuvực cửa suối Chà Là sẽ bố trí một số công trình hạ tầng cơ sở phục vụ khách du lịch

Hồ chứa nước Chà Là 1 sẽ phải rời lên phía thượng lưu ít nhất 750m

Tại đây, lưu vực suối chỉ còn 9,3km2, nhỏ hơn vị trí 1 Bờ suối hẹp, muốn có hồ đủdung tích chứa phải nâng cao đập so với tuyến 1, chi phí sẽ tăng, nhưng vị trí nàyđáp ứng hai yêu cầu cơ bản: đủ không gian tối thiểu cho công trình hạ tầng vùng cửasuối và khống chế lưu vực lớn nhất

Như đã nêu trên, phương án vị trí 1 ở cửa suối tuy có những ưu điểm như:khối lượng xây dựng ít, ảnh hưởng ít đến rừng, nhưng hiện nay vị trí này được bố trícác công trình cơ sở hạ tầng phục vụ du lịch, không thể đặt hồ chứa

Đối với phương án vị trí 2, là vị trí cho phép đủ không gian tối thiểu để xây dựng cáccông trình cơ sở hạ tầng phục vụ du lịch, đồng thời cũng là vị trí khống chế được tối

đa diện tích lưu vực, tận dụng triệt để nguồn nước hiếm hoi, đề vậy chọn phương ántuyến 2

2.1.2 Bố trí tổng thể công trình

2.1.2.1.Đập dâng nước.

a) Phương án 1: Đập bê tông trọng lực

Đập trọng lực là loại đập mà sự ổn định chủ y ếu dựa vào trọng lượng bảnthân của nó Trọng lượng của đập giữ cho đập không bị đẩy nổi, trượt và lật

+ Ưu điểm :

- Có thể xây dựng được đập cao

- Có thể bố trí cho tràn trên mặt hoặc tháo nước trong thân đập, bố trí ống đẫnnước vào nhà máy thuỷ điện trong thân đập;

- Có thể làm rỗng thân đập, trong đó bố trí nhà máy thuỷ điện;

- Tính bền vững cao

+ Nhược điểm

- Việc xây dựng đập tốn rất nhiều vật liệu;

- Yêu cầu về nền và móng cao hơn nhiều so với các loại đập khác

b)Phương án 2: Đập vòm.

Đập vòm là một loại đập, trên mặt bằng có dạng vòm Trên các mặt cắt nằmngang, đập là những vòng tròn, chân tựa vào bờ, vì vậy các tải trọng hướng ngangđược truyền tới bờ toàn bộ hay một phần

- Do kết cấu mỏng, tỏa nhiệt dễ dàng nên có thể tăng tốc độ thi công;

- Khi đập cao, khoảng cách giữa các trụ tương đối lớn, có thể bố trí trạm thủyđiện vào giữa hai trụ, như vậy sẽ thu ngắn được đường ống áp lực;

- Đập có khả năng chịu đựng được một độ quá tải nhất định

+ Nhược điểm

- Trụ pin có độ cứng hướng ngang nhỏ, ổn định hướng ngang kém;

- Kết cấu của đập liên vòm và đập bản phẳng rất mỏng, tính chống thấm của mặtchắn nước kém Khi mặt chắn nước bị sứt, sửa chữa rất khó, không được bền, kiên

cố như đập trọng lực;

- Số lượng cốt thép dùng nhiều hơn đập trọng lực;

- Yêu cầu xử lý nền cao hơn đập trọng lực;

- Do kết cấu mỏng phức tạp nên ván khuôn sử dụng nhiều hơn đập trọng lực, thicông phức tạp

Qua so sánh 3 phương án ta thấy phương án 1 thi công đơn giản và thích hợpvới yêu cầu địa hình Vì vậy, phương án chọn là phương án 1 thi công đập bê tôngtrọng lực

- Phương án 2: Cống không áp, mặt cắt hình chữ nhật bằng bê tông cốt thép, cótháp van điều tiết lưu lượng.

Theo TCXDVN 285 - 2002, đối với các công trình cấp nước, cấp công trìnhđược quyết định bởi hai yếu tố: khả năng cấp nước và chiều cao đập của công trình

Theo khả năng cấp nước

Theo quy hoạch, hồ Chà Là 1 cấp lưu lượng tối đa 70l/s, nhỏ hơn 2,0m3/s Theobảng 2.1 trang 4 của TCXDVN 285 - 2002, công trình thuộc cấp IV chiều cao đập

và cấu tạo địa chất nền đập

Do vị trí tuyến đập Chà Là 1 ở cửa suối để có dung tích hơn 1 triệu m3 nước,hình thức đập là đập bê tông trọng lực Theo bảng 2.2 của tiêu chuẩn, với các yếu tốnày, công trình thuộc cấp III

Xem xét hai yếu tố trên, Đập Chà Là 1 thuộc công trình cấp III

Đối với công trình cấp III có ba tiêu chuẩn mức đảm bảo cấp nước:

 Mức đảm bảo 95% dành cho các công trình cấp nước không cho phép giánđoạn hoặc giảm yêu cầu cấp

 Mức đảm bảo 90% dành cho các công trình cấp nước không cho phép giánđoạn, nhưng được phép giảm yêu cầu cấp nước

 Mức đảm bảo 80% dành cho những công trình cấp nước cho phép gián đoạnthời gian ngắn và giảm yêu cầu cấp nước

Trong bảng này cũng quy định mức độ thiếu nước, thời gian cho phép giánđoạn cấp nước cần căn cứ vào yêu cầu cụ thể của hộ dùng nước, do Chủ đầu tư ấnđịnh và cấp cho cơ quan thiết kế

Theo quy hoạch, các hộ dùng nước trong khu du lịch Bình Tiên có ba loạichính: một là dân khu tái định cư, hai là dịch vụ du lịch ở các khu khách sạn, nhànghỉ và thứ ba là tưới cho sân golf Trong tổng số 2,17 triệu m3 cần hàng năm, thì

tưới sân golf chiếm nhiều nhất 3.780 m3/ngày, tương đương gần 1,4 triệu m3/năm.Vào mùa mưa, lượng nước này cho phép giảm, thậm trí không cần tưới khi gặp mưakéo dài.

Nước cho sinh hoạt của người dân khu tái định cư cũng có thể điều chỉnhgiảm trong thời gian ngắn để tập trung cho dịch vụ du lịch

Như vậy, trong khu du lịch có ít nhất hai hộ tiêu thụ có thể giảm nhu cầu cấp cũng như cho phộp gián đoạn thời gian cấp mà không ảnh hưởng đếnnhiệm vụ chính của dự án cấp nước

Trong điều kiện nguồn nước đến rất hiếm và điều kiện xây dựng khó khănnhư ở Bình Tiên, để an toàn trong quá trình cấp nước, cho phép thiết kế giảm

lượng cấp và gián đoạn trong thời gian ngắn, tương đương với tần suất đảmbảo 80% Với mức đảm bảo này nó phù hợp với điều kiện hiếm nước của khu vực,đảm bảo an toàn trong quá trình khai thác Vì vậy, kiến nghị chọn tiêu chuẩn đảmbảo cấp nước của hồ Chà Là 1 là P = 80%

Quy mô của công trình được đề nghị chọn như sau

Bảng 2.1 Quy mô Hồ chứa nước Chà Là 1 đề nghị trong quy hoạch

II Tiêu chuẩn thiết kế

4 Tần suất lũ mùa kiệt phục vụ thiết kế

- Tần suất lũ kiểm tra: P=0,2%

- Tần suất gió lớn nhất và gió bình quân lớn nhất: Pmax=4%; Pbq=50%

- Tần suất tưới bảo đảm: P=75%

- Tần suất lưu lượng lớn nhất để thiết kế chặn dòng: P=10%

b) Hệ số tính toán:

- Hệ số tin cậy khi tính ổn định, độ bền: Kn=1,15

- Hệ số điều kiện làm việc: m=1,0

- Thời gian tính toán dung tích bồi lắng hồ: T=75 năm

- Hệ số an toàn cho phép về ổn định mái đập đất:

2.3.1.1 Khái niệm về mực nước chết và dung tích chết:

Dung tích chết Vc là phần dung tích không tham gia vào quá trình điều tiết dòngchảy Dung tích chết chính là giới hạn dưới của hồ chứa Mực nước chết là mực nướctương ứng với dung tích chết Mực nước chết và dung tích chết có quan hệ với nhauqua đường đặc trưng địa hình hồ chứa Z~V

2.3.1.2 Nội dung tính toán:

 bc=10,6 m (Tra quan hệ Z~V với V=V bc ).

Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp “thủy công – sức bền kết cấu” do thời gian có hạn

và được sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn, bỏ qua quá trình xác định các mực nước chết ta chọn MNC=14,8m, tương ứng ta có dung tích chết Vc= 72,318 (103.m3)

2.3.2 Mực nước dâng bình thường

2.3.2.2 Tính toán điều tiết theo phương pháp lập bảng :

_ Trong bài MNDBT do giáo viên hướng dẫn giới hạn trong bài là :

+ Cao trình MNDBT = 43,5 m

2.3.3 Mực nước dâng gia cường

2.3.3.1 Mục đích tính toán điều tiết lũ

Thông qua tính toán tìm ra biện pháp phòng lũ thích hợp và hiệu quả, phải xácđịnh lưu lượng xả lớn nhất, cột nước siêu cao, dung tích phòng lũ Tìm ra phương án

hạ thấp đỉnh lũ, phòng lũ cho các công trình ven sông Xác định phương thức vậnhành, qui mô, kích thước công trình xã lũ

hệ thống công trình đầu mối của công trình thuỷ lợi, công trình tràn giữ vai tròquan trọng Hình thức và kích thước tràn ảnh hưởng đến qui mô kích thước côngtrình

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

2.3.3.2 Chọn tuyến và kiểu ngưỡng tràn:

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

- Đặt tràn bên bờ trái đập chính

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

- Cao trình ngưỡng tràn: ngưỡng = 43,5 (m)

Tính toán với các phương án chiều rộng tràn: BTr= 69 m

2.3.3.3 Nguyên lý tính toán điều tiết lũ

Dòng chảy trong sông trong thời kỳ có lũ thuộc dòng chảy không ổn định mô tảbởi hệ phương trình cơ bản sau (Hệ phương trình Saint – Venant).

 Phương trình liên tục:

q t S

V g

v t

V g S

Q – Lưu lượng dòng chảy trong sông (m3/s)

Z – Mực nước tại mặt cắt tính toán (m)

s – Khoảng cách

ω – Diện tích mặt cắt ướt (m2)

V – Lưu tốc bình quân mặt cắt

K – Môđun lưu lượng

α – Hệ số sửa chữa động năng

q – Lưu lượng ra nhập trên 1m chiều dài đoạn sông

Khi lũ di chuyển qua hồ chứa có các đặc điểm sau:

Phương trình liên tục được thay bằng → phương trình cân bằng nước

Phương trình động lực được thay bằng → các công thức thủy lực tính lưu lượng

xả qua công trình

Như vậy: Nguyên lý tính toán điều tiết lũ bằng hồ chứa chính là sự hợp giải hệ hai

phương trình cơ bản sau:

 Phương trình liên tục:

dV

 Phương trình động lực: q f , Z, Zh

Trong đó: Q – lưu lượng đến kho nước

q – Lưu lượng xả khỏi kho nước

F – Diện tích mặt thoáng của kho nước

t – Thời gian

Zt, Zh: Là mực nước thượng lưu, hạ lưu công trình

Viết lại phương trình cân bằng nước theo dạng sai phân:

1 2 2

1 2

1

1 2

2

2 :

) (

V V t q q t Q Q Hay

V V t q Q

Trong đó: ∆t là thời đoạn tính toán

Q1, Q2: Là lưu lượng nước đến đầu và cuối thời đoạn tính toán

q1, q2: Là lưu lượng xả đầu và cuối thời đoạn tính toán

V1, V2: Là thể tích nước trong kho đầu và cuối thời đoạn tính toán

Trong phương trình trên, các đại lượng đã biết gồm có: Thời đoạn tính toán, lưu lượng đến đầu và cuối thời đoạn tính toán, lưu lượng xả đầu thời đoạn tính toán, thể tích nước trong kho đầu thời đoạn tính toán Còn các đại lượng chưa biết gồm có hai đại lượng là: Lưu lượng xả, và dung tích hồ ở cuối thời đoạn tính toán Do đó

phương trình trên chưa thể giải được Muốn giải phương trình trên cần bổ sung thêm phương trình lưu lượng xả qua công trình: q f , Z, Zh

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

2.3.3.4 Các phương pháp giải:

* Đặc điểm của tràn xả lũ trong trường hợp tràn chảy tự do:

Đường quá trình lũ trong trường hợp này được mô tả trong hình dưới đây

a) Bước 1: Xây dựng biểu đồ phụ trợ.

2 1 2

2

( 2

) (

V V t q q t Q Q

2

1 ) 2

1

2 1 2

t

V Q Q q

Q1, Q2 là lưu lượng đến ở đầu và cuối thời đoạn t

q1, q2 là lưu lượng xả tương ứng

V1, V2 là lượng nước có trong hồ ở đầu và cuối thời đoạn

t là thời đoạn tính toán (s), chọn t = 0,5h = 1800(s)

Từ cao trình ngưỡng ngưỡng= 43,5m giả thiết trị số HT từ 6m trở lên với H = 0,2m.Tương ứng với các cột nước tràn ta xác định đươc lưu lượng xả theo công thức:

q.m.B 2g.H T3/2 (2-6)Trong đó:

- Tính f1, f2: f1,f2 là hai quan hệ phụ trợ được xác định theo công thức:

- Xác định lưu lượng xả đầu thời đoạn:

Do tại thời điểm ban đầu, mực nước hồ xuất phát từ MNDBT, HT = 6,5m nênVTN = VK - Vngưỡng suy ra f1, f2

- Tiếp tục tính toán theo trên ta vẽ được quan hệ phụ trợ: qx~f1~f2

b) Bước 2: Tính toán điều tiết lũ

Từ biểu đồ quan hệ vừa xác lập, ta lập bảng để tính toán điều tiết lũ, từ đó xácđịnh được đường quá trình xả qx ~ t

+ Xuất phát từ: q1xm.B 2g H T3/2 (2-9)(Với q1 tìm được ứng với thời điểm tràn mở hết cửa van HT = 6,5m), tra quan hệ phụtrợ qx ~f1 suy ra f1

+ Từ f1 ta có: f2 = QTB + f1

QTB là lưu lượng trung bình thời đoạn, QTB = Qd 2Qc (2-10) + Có f2 tra quan hệ qx~f2 tìm được qx lưu lượng xả cuối thời đoạn, kết thúc thời đoạntính toán

+ Công việc lặp đi lặp lại đến hết quá trình lũ, khi đó xác định được lưu lượng xảtheo tời gian qx ~ t từ đó tìm ra qxmax, HTrmax và quyết định qui mô, kích thước côngtrình

2.3.3.4 Kết quả tÝnh to¸n điều tiết lũ bằng phương ph¸p Pèptapốp

a)B¶ng tÝnh to¸n x©y dùng quan hÖ phô trî:

Cét 2 : Thêi ®o¹n tÝnh to¸n t = 0.5 h

Cét 3 : Qd lÊy theo tµi liÖu thuû v¨n

Cột 4 : Lu lợng trung bình thời đoạn ,

2

Qc Qd

Q tb  Cột 5 : Lu lợng tơng ứng, q1

Cột 6 : Có q1 x suy ra f1 (nội suy quan hệ phụ trợ)

Cột 7 : f2 = Qtb + f1 , có f2 suy ra qx( nội suy bảng quan hệ phụ trợ) Sau đó lặp lại từcột (4) đến cột (6)

Vh(103m3)

Vsc(103m3)

3 1 72.8 54.6 3.174 15.03 69.626 12.1 0.19 43.69 1968.3 19.871

4 1.5 109 91 12.14 57.48 148.48 25.9 0.31 43.81 1981.4 32.922

B¶ng 2.5 KÕt qu¶ tÝnh to¸n ®iÒu tiÕt

Kết quả tính toán điều tiết lũ này (lưu lượng và mực nước) sẽ được dùng để thiết

kế đập dâng và công trình tháo trong phần thiết kế kỹ thuật công trình tiếp theo

2.4 Thiết kế các hạng mục của công trình chính

2.4.1 Thiết kế đập dâng

2.4.1.1 Mặt cắt cơ bản

Theo mục 3.3, 14TCN 56-88 – Thiết kế đập bêtông và bêtông cốt thép, thìmặt cẳt ngang của đập bê tông trọng lực phải có dạng tam giác với đỉnh ở ngangMNDGC và mặt thượng lưu thẳng đứng, mặt hạ lưu nghiêng và không gãy khúc

Chiều cao mặt cắt đập: H1 = MNLTK - đáy

Theo mặt cắt địa chất dọc tuyến đập, cao trình đáy đập sau khi đã bóc bỏ chiềudày lớp phong hóa là +5 (m)

1 n

H

B = K

γ1

f + n - αγ

n : Dung trọng của nước; 1 = 1(T/m3)

n là hệ số chọn trước; theo kinh nghiệm chọn n=0

1 : Hê số cột nước còn lại sau màn chống thấm Vì đập cao, công trìnhquan trọng nên cần thiết phải xử lý chống thấm cho nền bằng cách phụt vữa tạomàng chống thấm Trị số 1 xác định theo mức độ xử lý nền sơ bộ có thể chọn 1=0,4-:-0,6 Đập đặt trên lướp IA2 và IB nên sơ bộ chọn 1 = 0,5

 Theo điều kiện ứng suất:

Chiều rộng đỉnh đập xác định theo điều kiện khống chế ứng suất pháp ở mép biênthượng lưu bằng không xác định theo công thức:

1

1 2

H

B =γ





 Chọn trị số B: Để thỏa mãn đồng thời cả hai điều kiện ổn định và ứng suất, tachọn B là trị số lớn nhất trong 2 trị số đã tính ở trên : B = 38,70 (m)

2.4.1.2 Mặt cắt kinh tế của đập dâng:

2.4.1.2.1 Các yêu cầu đối với mặt cắt ngang của đập:

- Đảm bảo đập ổn định, không bị trượt, tức K  [K]K]

- Ứng suất nén lớn nhất của đập không được vượt quá khả năng chịu nén của vậtliệu hoặc của nền σmax ≤ [K]σn ] và tại mép đập đặc biệt mép thượng lưu đập không chophép sinh ra ứng suất kéo hoặc có sinh ra ứng suất kéo thì cũng không được vượt quátrị số ứng suất kéo cho phép của vật liệu TL 0

- Dạng mặt cắt kinh tế cơ bản được chọn như sau: mái thượng lưu có một đoạnthẳng đứng  H, phần còn lại có hệ số mái n > 0 để lợi dụng trọng lượng nước trênmái thượng lưu, tăng cường độ ổn định của đập, mái hạ lưu có hệ số mái m

- Giả thiết các trị số  khác nhau:  = 0,1;  = 0,2;  = 0,3;  = 0,4;  = 0,5;

 = 0,6;  = 0,7;  = 0,8;

- Với mỗi trị số này lại giả thiết nhiều trị số n, dựa vào yêu cầu chống trượt:

K  [K]K] để tính các trị số m tương ứng với các giá trị n đã giả thiết Từ đó ta lậpđược quan hệ m = f(n) ứng với mỗi trị số 

- Tương ứng mỗi cặp m và n có được ở trên, ta tính ứng suất chính ở mép thượnglưu và lập quan hệ ’1 = f(n)

- Tính diện tích mặt cắt cơ bản A của đập ứng với mỗi trị số m, n trên, từ đó thiếtlập quan hệ A = f(n)

- Dựa vào các đường quan hệ nói trên m = f(n); ’1 = f(n); A = f(n); cho ta cặptrị số m, n ứng với mỗi giá trị  thỏa mãn cả điều kiện kinh tế và kỹ thuật đã nêu vừacho diện tích mặt cắt đập nhỏ nhất Trong đó cặp trị số m, n cho giá trị ứng suất mépthượng lưu đập ’1 = 0 là cặp được chọn

- Lần lượt lặp lại quá trình tính toán trên sẽ cho ta một tổ hợp các trị số 

- , m, n đáp ứng điều kiện ổn định, ứng suất và có diện tích mặt cắt nhỏ nhất, từ

đó xác định được mặt cắt kinh tế của đập

2.6.Sơ đồ xác định chỉ số của mặt cắt kinh tế

AA

AA

=

=

=

n

2.4.1.2.3.Thiết lập công thức tính toán:

Chiều rộng đáy đập:

B n (1 ).H mH H m n.  (1 ) (2-13)Diện tích mặt cắt đập:

2.7.Hình dạng mặt cắt kinh tế và sơ đồ lực tác dụng lên công trình

2.4.1.2.4.Xác định mặt cắt kinh tế của đập dâng:

* Xét một đoạn đập có:

 Chiều dài đơn vị 1m

 Chiều cao đập H = MNLTK - đáy = 44,5-5 = 39,5m

 Hình chiếu của phần nghiêng mái thượng lưu là B1 = n.H(1-)

 Hình chiếu của phần nghiêng mái hạ lưu B2 = m.H

 Đập chịu tác dụng của trọng lượng bản thân và áp lực nước ứng với MNLTK

* Thiết lập các quan hệ m = f(n) ; ’1 = f(n) ; A = f(n)

2.4.1.2.5.Tính hệ số ổn định chống trượt:

Ta xét khả năng đập trượt phẳng, mặt trượt ngang đáy đập

Điều kiện chống trượt:

2.4.1.2.6 Tính ứng suất chính ở biên thượng lưu

Xác định ứng suất thượng lưu đập theo công thức nén lệch tâm:

H n 6

H

H n 2

H

H n H

Từ đó ta lập được đường quan hệ A = f(n)

Từ các cặp (n, m) mà có ' 1 = 0 ta tính được các Ai tương ứng Bộ thông số (n,

m, ) được chọn là các bộ giá trị mà có A là nhỏ nhất

2.4.1.2.7 Kết quả tính toán.

Kết quả tính toán được ghi trong bảng 2.6