Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1 Bảng 1-19 :Khối lượng cát sỏi đã khảo sát cấp A Tên mỏ Lớp khai thác Diện tích khai thác m2 Khối lượng bóc bỏ m3 Trữ lượng khai t
Trang 1Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
PHẦN I: TÀI LIỆU CƠ BẢN 5
CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 5
1.1 Vị trí địa lý -5
1.2 Đặc điểm địa hình: -5
1.2.1 Địa hình vùng lòng hồ: 5
1.2.2 Địa hình vùng công trình đầu mối: 5
1.3 Đặc điểm về địa chất công trình: -6
1.3.1 Tình hình địa chất vùng tuyến đập: 7
1.3.2 Tình hình địa chất vùng tuyến tràn: 8
1.3.3 Tình hình địa chất vùng tuyến cống lấy nước 8
1.4 Đặc điểm khí hậu, thủy văn: -8
1.4.1 Nhiệt độ không khí : 8
1.4.3 Nắng : 8
1.4.5 Gió: 9
1 4.8 Các đặc trưng dòng chảy rắn: 12
1.4.9 Lưu lượng lớn nhất mùa cạn 12
1.4.10 Đặc trưng lòng hồ và lưu vực 13
1.5 Tình hình vật liệu xây dựng -13
1.5.1 Đất đắp đập 14
PHẦN II: THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH CHÍNH 22
CHƯƠNG 1: GIẢI PHÁP VÀ BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH 22
1.1 Phương án tuyến đập đất -22
1.2 Tuyến tràn xả lũ: -24
1.3 Tuyến cống lấy nước: -25
CHƯƠNG 2: CẤP BẬC CÔNG TRÌNH VÀ CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 26
2.1 Nhiệm vụ công trình: -26
2.2 Cấp công trình -26
2.3 Các chỉ tiêu thiết kế: -26
CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA HỒ CHỨA 27
3.1 Mục đích, ý nghĩa: -28
3.2 Xác định dung tích chết-mực nước chết -28
3.2.1 Khái niệm 28
3.2.2 Các điều kiện xác định dung tích chết_ mực nước chết 28
3.3 Xác định MNC theo mức độ lắng đọng bùn cát -29
3.4 Xác định MNC theo yêu cầu tưới tự chảy: -29
3.5 Xác định dung tích hiệu dụng – MNDBT -30
SVTH: Lê Khánh TRình 1 Lớp: Yên Bái 2
Trang 23.5.1 Khái niệm 30
3.5.2 Nguyên lý tính toán 30
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN 34
4.1 Bố trí tổng thể công trình đầu mối -34
4.1.1 Đập ngăn nước 34
4.1.2 Đường tràn 34
4.1.3 Cống lấy nước 35
4.2 Tính toán điều tiết lũ -35
4.2.1 Mục đích, nhiệm vụ và ý nghĩa: 35
4.2.2 Phương pháp tính toán: 35
4.2.3 Tài liệu tính toán: 37
4.2.4 Nội dung tính toán: 37
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 46
5.1 Vị trí và hình thức đập -46
5.2.Cấu tạo chi tiết đập -48
5.2.1.Đỉnh đập đất 49
5.2.2 Cơ đập: 49
5.2.3 Mái đập: 50
5.2.4 Bảo vệ mái thượng hạ lưu: 51
5.2.5.Thiết bị chống thấm và thoát nước 53
5.3 Tính thấm qua đập đất -56
5.3.1.Mục đích tính thấm 56
5.3.2.Phương pháp tính thấm 56
5.3.3.Các trường hợp tính toán 56
5.3.4 Tài liệu tính thấm: 58
5.3.5.Nội dung tính toán 61
5.3.6 Tính toán tổng lưu lượng thấm 72
5.4 Tính toán ổn định đập đất -74
5.4.1.Mục đích và nhiệm vụ 74
5.4.2.Trường hợp tính toán 74
5.4.3.Phương pháp và nội dung tính toán 75
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ 81
6.1 Bố trí chung -81
6.1.1 Mục đích và nhiệm vụ 81
6.1.2 Hình thức và quy mô công trình tràn 81
6.1.3 Tính toán thuỷ lực đường tràn 82
6.2 Tính toán mặt cắt tràn -83
6.2.1 Mặt cắt cơ bản của đập tràn: 83
6.3 Tính toán thủy lực tràn -84
6.3.1 Mục đích và yêu cầu: 85
6.3.2 Trường hợp tính toán: 85
6.3.3 Xác định quan hệ (Q~hh) sau tràn ứng với các cấp lưu lượng: 88
6.3.4 Chiều cao tường bên dốc nước 89
6.3.4 Kiểm tra điều kiện không xói của kênh 89
6.3.5 Hố xói sau dốc nước: 89
Trang 3Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1
6.4.1 Tường cánh trước ngưỡng tràn: 94
6.4.2 Ngưỡng tràn: 96
6.4.3 Dốc nước 96
6.4.4 Tường bên dốc nước: 96
6.4.5 Trụ pin và khe phai: 97
6.4.6 Cửa van: 97
6.4.7 Cầu giao thông: 98
6.5 Tính toán ổn định tràn -98
6.5.1 Mục đích: 98
6.5.2 Tính ổn định tường bên dốc nước: 98
CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ CỐNG NGẦM 106
7.1 Những vấn đề chung -106
7.1.1 Nhiệm vụ và cấp công trình 106
7.1.2.Vị trí cống 106
7.1.3.Hình thức cống 106
7.1.4.Các chỉ tiêu thiết kế 107
7.1.5.Sơ bộ bố trí cống 107
7.2 Thiết kế kênh hạ lưu -107
7.2.1 Thiết kế mặt cắt kênh 107
7.2.2 Tính độ sâu trong kênh ứng với các cấp lưu lượng 111
7.3 Tính khẩu diện cống -112
7.3.1 Trường hợp tính toán: 112
7.3.2 Sơ đồ tính toán 112
7.3.3 Tính bề rộng cống bc: 113
7.3.4 Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống 119
7.4 Kiểm tra trạng thái chảy và tính toán tiêu năng -120
7.4.1 Mục đích và yêu cầu tính toán 120
7.4.2 Sơ đồ tính toán: 120
7.4.3 Xác định độ mở cống a: 120
7.4.4 Kiểm tra trạng thái chảy trong cống 121
7.6.2 Bộ phận lấy nước: 129
7.6.3 Nối tiếp thân cống với nền: 129
7.6.4 Bộ phận thân cống: 129
PHẦN III CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỐNG NGẦM 132
1.1 Yêu cầu và các trường hợp tính toán -132
1.1.1 Mục đích tính toán: 132
1.1.2 Trường hợp tính toán: 132
1.1.3 Tài liệu tính toán: 132
1.2 Xác định ngoại lực tác dụng nên mặt cống -133
1.2.1 Tính thấm tại mặt cắt tuyến cống: 133
1.3 Xác định nội lực trong mặt cắt ngang cống -139
1.3.1 Mục đích tính toán: 139
1.3.2.Phương pháp tính toán 139
1.3.3.Nội dung tính toán 139
1.3.4.Xác định biểu đồ mômen trong kết cấu 141
1.4 Tính toán và bố trí cốt thép -149
1.4.1 Tài liệu tính toán: 149
SVTH: Lê Khánh TRình 3 Lớp: Yên Bái 2
Trang 41.4.2 Các mặt cắt tính toán: 150
1.4.3.Tính toán cốt thép dọc chịu lực 151
1.4.4.Tính toán cốt thép ngang (cốt xiên) 155
1.4.5.Tính toán kiểm tra nứt 158
Trang 5Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1
PHẦN I: TÀI LIỆU CƠ BẢN CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN
1.1 Vị trí địa lý
-Hồ chứa nước Nghĩa Phong nằm trên Sông Nghĩa Phong thuộc địa phận huyện Nghĩa Phong, tỉnh Ninh Thuận cách thị xã Phan Rang 50Km về phía Tây Bắc
-Khu hưởng lợi nằm trong phạm vi 4 xã : Phước Đại, Phước Chính, Phước Tiến, Phước Tân
-Diện tích toàn vùng khoảng 7000 ha Sông Nghĩa Phong nằm giữa vùng hưởng lợi chia khu tưới thành hai vùng: vùng Bắc gồm 3 xã : Phước Đại, Phước Tiến, Phước Tân với diện tích tự nhiên 5000ha, vùng Nam là xã Phước Chính có diện tích tự nhiên 2000 ha
1.2.2 Địa hình vùng công trình đầu mối:
Vùng đầu mối ở vào khúc cong của sông, đá lộ toàn bộ ở vùng tuyến Hai vai
là đồi dốc, đá lộ, thuận lợi cho xây dựng đập tạo hồ Trong vùng tuyến đầu mối đã nghiên cứu 2 phương án tuyến :
Tuyến hạ lưu (Tuyến I ): tuyến cách khúc cong của Sông Nghĩa Phong khoảng 100m về phía hạ lưu Tại tuyến I bờ hữu có yên ngựa, nên khi xây dựng đập có Đập chính và Đập phụ
Tuyến thượng lưu ( Tuyến II ) : tuyến II cách tuyến I khoảng 500m về phía thượng lưu Tại tuyến II chỉ có Đập chính
SVTH: Lê Khánh TRình 5 Lớp: Yên Bái 2
Trang 61.3 Đặc điểm về địa chất công trình:
Tại khu vực đầu mối vùng tuyến đập địa tầng và tính chất địa chất công trình các lớp đất từ trên xuống dưới như sau:
- Tầng phủ: Đất á sét trung - nhẹ mầu xám nâu, đất lẫn nhiều rễ cây cỏ, trạng thái dẻo mềm, kết cấu kém chặt Lớp dày từ 0.1 ÷ 0.2m
- Lớp 1 : Hỗn hợp cát sỏi mầu xám vàng, vàng nhạt, bão hoà nước kết cấu
kém chặt Lớp này chỉ phân bố ở lòng sông và tại các bãi bồi với chiều dày từ 0.2 - 0.5m Nguồn gốc bồi tích hiện đại (aQ)
- Lớp 2: Đất á sét nhẹ - trung chứa nhiều dăm sạn mầu xám nâu, nâu đỏ, xám
trắng Trạng thái thiên nhiên cứng - nửa cứng, đất kết cấu chặt vừa Trong đất lẫn từ
30 - 50% dăm sạn, tỷ lệ dăm sạn không đều, dăm sạn kích thước từ 2 - 7mm Tầng phủ pha tàn tích có chiều dày mỏng từ 0.5 - 2m và phân bố không đều chỉ có mặt ở nơi có địa hình thuận lợi không bị rửa trôi bởi nước mặt Nguồn gốc pha tàn tích (deQ)
- Đá gốc:
Đá gốc bị phong hóa không đều từ trên xuống dưới từ đá phong hoá mạnh đến
đá phong hoá nhẹ - tươi:
- Đới phong hoá mạnh mầu xám, xám trắng, ròn, khá cứng, gắn kết trung bình nõn khoan vỡ vụn thành các mảnh đá Chiều dày đới đá phong hoá mạnh từ 2 ÷ 5m, trung bình từ 2 ÷ 4m
- Đới phong hoá vừa mầu xám xám đen đốm trắng, đá cứng chắc Nõn khoan tương đối liền thỏi, nứt nẻ trung bình, cứng chắc búa đập mạnh mới vỡ Chiều dày của đới phong hoá này từ 2 - 10m, là lớp thấm nước yếu ÷ vừa
- Đới phong hoá nhẹ - tươi mầu xám xanh xám tro, đốm trắng, cứng chắc, nứt
nẻ rất yếu, khe nứt kín, nõn khoan nguyên thỏi; rất cứng chắc; búa đập rất mạnh mới vỡ, là lớp thấm nước rất yếu
Trang 7Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1
Bảng 1-1:Bảng thống kê kết quả thí nghiệm cơ lý đá
Ryolit porohyr
Ryolit porohyr
Ryolit porohyr
Bão hòa 40.3 112.4 114.4 120.0 119.2 Cuờng độ kháng cắt
SVTH: Lê Khánh TRình 7 Lớp: Yên Bái 2
Trang 81.3.2 Tình hình địa chất vùng tuyến tràn:
Địa tầng của các lớp đất đá tại tuyến tràn là tầng phủ và đá gốc Ryolit porphyr phong hóa mạnh ÷ nhẹ, tươi
1.3.3 Tình hình địa chất vùng tuyến cống lấy nước
Địa tầng của các lớp đất đá tại tuyến cống là một ít tầng phủ pha tàn tích và đá gốc Ryolit porphyr phong hóa mạnh ÷ nhẹ, tươi
1.4 Đặc điểm khí hậu, thủy văn:
1.4.1 Nhiệt độ không khí :
Bảng 1-2 : Bảng phân phối các đặc trưng nhiệt độ không khí
Tcp (0C) 24.6 25.8 27.8 28.4 28.7 28.7 28.6 29.0 27.3 26.6 25.9 21.6 27.1
1.4.2 Độ ẩm không khí :
- Độ ẩm không khí trung bìnhUcp
- Độ ẩm tương đối lớn nhất lấy Umin
Bảng 1-3: Bảng phân phối các đặc trưng độ ẩm tương đối
Độ ẩm tương đối lớn nhất lấy Umax= 100%
1.4.3 Nắng :
Số giờ nắng trung bình trong năm là 2788 giờ
Bảng 1-4 : Bảng phân phối số giờ nắng trong năm
Tháng I II III IV V VI VII VIII I X X XI XII NămGiờ nắng 266 271 312 268 247 183 242 206 198 183 191 222 2788
Trang 9Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1
1.4.6 Bốc hơi:
- Bốc hơi trên lưu vực (Z0lv)
Lượng bốc hơi lưu vực được tính bằng phương trình cân bằng nước :
- Lượng chênh lệch bốc hơi mặt nước và bốc hơi lưu vực
∆Z=Zn - Zlv
∆Z=1738 - 795 = 973 mm
SVTH: Lê Khánh TRình 9 Lớp: Yên Bái 2
Trang 10∆Z
(mm) 88.8 89.0 107.8 91.9 78.8 79.1 94.7 106.6 56.8 46.0 55.2 78.2 973.0
Lượng mưa BQNN lưu vực
Thông qua kết quả tính toán chọn lượng mưa BQNN lưu vực Sông Nghĩa Phong: X 0lv = 1500 mm
Lượng mưa gây lũ:
Bảng 1-7 : Bảng kết quả tính toán lượng mưa 1 ngày lớn nhất
X1ngày
(mm) 602.4 443.8 404.7 377.6 294.5 235.5
Xtb=144mm, Cv=0.53, Cs=2.69
1.4.7 Chuẩn dòng chảy năm thiết kế và dòng chảy lũ:
Trong lưu vực nghiên cứu không có trạm đo dòng chảy nên xác định dòng chảy theo công thức kinh nghiệm từ lượng mưa lưu vực TBNN
Bảng 1-8 : Bảng các đặc trưng dòng chảy BQNN hồ Sông Nghĩa Phong
Các đặc trưng Xo
(mm)
Mo(l/skm2)
Qo(m3/s)
Wo(106m3)
Dòng chảy năm thiết kế:
Trên cơ sở xác định các thông số đường tần suất, xác định trị số dòng chảy năm thiết kế theo hàm phân bố mật độ Pierson III
Bảng 1-9 : Bảng tính toán dòng chảy năm thiết kế
Phân phối dòng chảy năm thiết kế:
Chọn mô hình năm 1981 của trạm thuỷ văn Đá Bàn làm mô hình năm điển hình để thu phóng dòng chảy năm thiết kế
Bảng 1-10 : Bảng phân phối dòng chảy năm 75%
Trang 11Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1
Lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất Qmax
Diện tích lưu vực Sông Nghĩa Phong 137 km2 thuộc loại lưu vực trung bình Theo qui phạm C6-77 trong giai đoạn TKKT sử dụng công thức Sokolopski để tính toán so chọn
Công thức tính toán :
Tl
Ho p H
278,
FKết quả tính toán lưu lượng đỉnh lũ thiết kế hồ Sông Nghĩa Phong ghi tại bảng 2-18
Bảng 1-11 : Kết quả tính toán Qmp - Công thức Sokolopski
Trang 12Bảng 1-12 : Bảng kết quả lưu lượng đỉnh lũ và tổng lượng lũ ứng với tần
1.4.9 Lưu lượng lớn nhất mùa cạn
Lưu lượng lớn nhất thiết kế trong mùa cạn
Kết quả tính toán lưu lượng dỉnh lũ lớn nhất trong mùa cạn ứng với tần suất P=10% ghi ở bảng 2-20
Bảng 1-13: Bảng kết quả tính toán Q max mùa kiệt P=10%
Lưu lượng thiết kế trung bình tháng trong mùa cạn
Xây dựng đường tần suất trung bình tháng , kết quả tính toán lưu lượng thiết
kế trung bình tháng ứng với tần xuất P=10% ghi ở bảng 2-21
Trang 13Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1
Trang 14Qua khảo sát và đi thực địa thấy rằng mỏ vật liệu A nằm trong khu qui hoạch
đô thị của UBND Huyện Nghĩa Phong nên không thể khai thác được Do vậy tiến hành khảo sát mở rộng 2 mỏ VLB và VLC tìm kiếm thêm 3 mỏ mới là các mỏ VLD, VLE, VLF trong đó mỏ VLD trữ lượng thấp không tiến hành khai thác
Tên mỏ
Lớp khai thác
Diện tích khai thác (m2)
Khối lượng bóc bỏ (m3)
Trữ lượng khai thác (m3)
Cự ly vận chuyển đến chân đập (m)
1 Vật liệu đã khảo sát ở cấp A trong giai đoạn NCKT (Mỏ VLA không khai thác)
Trang 15Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1
Chỉ tiêu Tên mỏ và tên lớp
Mỏ VLB (phần
mở rộng)
Mỏ VLB (giai đoạn NCKT)
Mỏ VLC (phần mở rộng)
Mỏ VLC (giai đoạn NCKT)
Lớp 3a Lớp 3a Lớp 3a Lớp 3aThành phần hạt (%)
Trang 16Bảng 1-18: Các chỉ tiêu cơ lý đất VLXD đất mỏ E, F dùng trong tính toán
Chỉ tiêu Tên mỏ và tên lớp Mỏ VLE Mỏ VLF
Trang 17Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1
Bảng 1-19 :Khối lượng cát sỏi đã khảo sát (cấp A)
Tên mỏ Lớp khai
thác
Diện tích khai thác (m2)
Khối lượng bóc bỏ (m3)
Trữ lượng khai thác (m3)
Cự ly vận chuyển đến chân đập (Km)
- Khối lượng khảo sát vật liệu cát đủ và đạt chất lượng so với yêu cầu của thiết kế
- Trữ lượng thăm dò đạt so với yêu cầu về trữ lượng và chất lượng về cát và sỏi cho bê tông Riêng vật liệu sỏi trữ lượng thăm dò chỉ đạt hệ số K ≈ 1.0, phần thiếu có thể tăng chiều sau khai thác hoặc thay thế bằng đá xây
1.5.2.Vật liệu đá trong xây dựng
Vị trí và trữ lượng:
SVTH: Lê Khánh TRình 17 Lớp: Yên Bái 2
Trang 18Căn cứ theo yêu cầu của thiết kế đã tiến hành khảo sát mỏ vật liệu đá xây dựng mỏ đá Nha Hố Trữ lượng mỏ vật liệu đá dồi dào ước tính từ 500000
÷1000000m3 và hiện đang có công trường khai thác làm vật liệu đá xây lát và cốt liệu đá dăm
Địa tầng:
Tại vị trí mỏ quan sát thấy chiều dày của các đới đá phong hoá mạnh - vừa rất mỏng hầu như chỉ thấy đá Granít của phức hệ Cà Ná mầu xám sáng, cấu tạo khối, kiến trúc hạt vừa - lớn Địa tầng từ trên xuống dưới như sau:
- Tầng phủ: Đất á sét nhẹ - trung mầu xám nâu, xám vàng lẫn rễ cây thực vật;
chiều dày 0.50 - 1.0m; lớp bóc bỏ
- Đá Granít: mầu xám sáng, cấu tạo khối; kiến trúc hạt vừa - lớn Đá phong
hoá nhẹ - tươi cứng chắc Đây là lớp chủ yếu để khai thác làm vật liệu xây dựng Đới đá phong hoá mạnh - vừa có chiều dầy rất mỏng từ 0.30 - 0.50m không khai thác làm vật liệu đá xây dựng với dung trọng g = 2.6 ÷ 2.7 T/m3, cường độ kháng ép bão hoà từ 800 ÷ 1000 KG/cm2
Đánh giá về vật liệu đá:
Mỏ đá Nha Hố hiện đang được khai thác để xây dựng nhà, làm đường giao thông và các công trình của huyện Ninh Sơn Chất lượng và trữ lượng thoả mãn yêu cầu cho thiết kế Khi khai thác phải có quy hoạch và biện pháp thi công hợp lý để đảm bảo được cảnh quan môi trường
1.6 Tình hình dân sinh kinh tế
1.6.1 Tình hình đất đai
Khu vực có khả năng sử dụng nước nằm trong 4 xã : Phước Đại, Phước Tiến, Phước Tân và Phước Chính của huyện Nghĩa Phong, tổng diện tích tự nhiên gần 7000ha trong đó đất đai có khả năng canh tác khoảng 4200ha
Toàn vùng hiện có 1362ha đất đã được khai phá với cơ cấu sử dụng như sau:
vị
Lúa rãy
Lúa
Các loại màu khác Cộng
Trang 19Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1 Ngoài ra trong khu vực trên còn có 381ha cây lâu năm, phân bố như sau:
Phước Đại : 21haPhước Chính : 90 haPhước Tiến : 150 haDiện tích còn lại chưa được khai phá chủ yếu là đất rừng tái sinh và 1số rừng trồng như bạch đàn , keo
1.6.2.Tình hình sản xuất nông nghiệp
Toàn bộ số dân trong vùng đều sống bằng nông nghiệp, nhận khoán đất rừng
và chăn nuôi trâu bò
Do chưa có công trình thuỷ lợi nên trong số diện tích đã khai phá của 4 xã là 1362ha chỉ có 162ha lúa nước, trong đó có 8 ha lúa 2vụ Phương thức canh tác lạc hậu nên năng suất cây trồng thấp cụ thể là:
- Lúa năng suất từ : 2 - 2.5 Tấn/ha/vụ
Về chăn nuôi : tuy diện tích rộng nhưng không có quy hoạch khu đồng cỏ nên
về mùa khô không đủ thức ăn cho vật nuôi, thậm chí cả nước uống cũng thiếu Chăn nuôi mang tính chất tự phát, giá trị hàng hoá không cao Những vật nuôi chủ yếu được phân bố như sau:
Bảng1-21 : Nhu cầu nước dùng năm thiết kế (P= 75% )
SVTH: Lê Khánh TRình 19 Lớp: Yên Bái 2
Trang 20Tháng I II III IV V VI
Wdùng(106m3) 6.409 6.695 8.215 7.958 6.252 3.924
Wdùng(106m3) 4.253 5.565 4.571 1.541 0.994 2.478
1.6.4 Hiện trạng thuỷ lợi và nông nghiệp:
Trong khu vực nghiên cứu gồm gần 7000ha tự nhiên mới chỉ có 2 công trình thuỷ lợi nhỏ là đập dâng Suối Gió và Trà Co đảm bảo tưới cho 130ha lúa trong đó
có 60ha lúa 2 vụ Do vậy các diện tích canh tác đã khai khẩn hầu như phải dựa vào nước trời Sông suối trong khu tưới chỉ có nước vào mùa mưa, mùa khô hầu hết đều khô cạn Do vậy việc sản suất nông nghiệp ở đây rất bấp bênh, khó khăn và cho năng suất thấp, rất cần thiết phải có công trình tạo nguồn nước tưới cho ruộng đất vùng này
Phương án nhiệm vụ của hồ chứa nước Nghĩa Phong
Trên cơ sở tình hình sản xuất nông nghiệp và hiện trạng thuỷ lợi, phương hướng qui hoặch cây trồng và khả năng diện tích của vùng dự án, nhu cầu cấp nước sinh hoạt của dân trong vùng, kết hợp với các điều kiện tự nhiên như đã phân tích Nhận thấy rằng : đối với hồ chứa nước Nghĩa Phong, phương án nhiệm vụ cho hiệu quả đầu tư cao nhất là phương án tưới tối đa phần diện tích canh tác trong vùng dự
án, theo một cơ cấu cây trồng thích hợp nhằm vừa đảm bảo diện tích, vừa không làm thay đổi qui mô công trình đầu mối
Nhiệm vụ của hồ chứa nước Nghĩa Phong :
Tưới cho 3.800 ha đất canh tác nông nghiệp từ 1 vụ thành 2-3 vụ lúa, màu, bông, míâ thuộc khu tưới Nghĩa Phong, trong đó đất khai hoang là 2.938 ha
Tạo nguồn nước sinh hoạt và chăn nuôi
Giảm nhẹ lũ hạ du
Trang 21Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1
SVTH: Lê Khánh TRình 21 Lớp: Yên Bái 2
Trang 22PHẦN II: THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH CHÍNH CHƯƠNG 1: GIẢI PHÁP VÀ BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH
Thông qua khảo sát điều kiện địa hình địa mạo của lưu vực đề xuất các phương án sau:
1.1 Phương án tuyến đập đất
Khu vực xây dựng công trình đầu mối hồ chứa nước Nghĩa Phong nằm giữa hai dãy núi chạy theo hướng Đông - Bắc Qua nghiên cứu và khảo sát thực địa có 2 tuyến có khả năng xây dựng cụm công trình đầu mối:
Tuyến hạ lưu (Tuyến I): tuyến cách khúc cong của Sông Nghĩa Phong khoảng 100m về phía hạ lưu Tại tuyến I bờ hữu có yên ngựa, nên khi xây dựng đập có Đập chính và Đập phụ
+ Tuyến đập chính: nối liền vách núi bờ phải với ngọn đồi bờ trái sông Bắc Aí
có cao độ ở đỉnh đồi là 181m Tuyến đập chính này có chiều dài 580m (tính đến cao trình +180 m)
Vai đập bờ phải tương đối thoải, bờ trái khá dốc, lòng sông Nghĩa Phong ở đoạn này rộng khoảng 100 m, đá gốc hoàn toàn lộ, không có lớp cuội sỏi bồi lắng trong lòng sông
Mép bờ sông phía phải ở cao độ +145m, mép bờ sông phía trái ở cao độ +143m Chỗ sâu nhất ở lòng sông có cao độ +138,5m
+ Tuyến đập phụ: nối liền ngọn đồi bờ trái sông Nghĩa Phong với vách núi bờ trái, chiều dài của tuyến đập phụ 320m (tính đến cao trình +180m) Chỗ thấp nhất ở tuyến phụ có cao độ +159,1m, nằm ở giữa tuyến này, ngay trên mặt đường từ xã Phước Đại đi Phước Thắng
Tuyến thượng lưu (Tuyến II): tuyến II cách tuyến I khoảng 500m về phía thượng lưu Tại tuyến II chỉ có Đập chính Chiều dài đập tại tuyến II là 500m (tính đến cao trình +180m)
Phía bờ phải, đầu đập của tuyến II cũng gối vào vách núi bờ phải sông Nghĩa Phong, cùng khu vực với tuyến I, tại đây đầu đập tuyến II cách đầu đập tuyến I khoảng 50m
Trang 23Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1 Phía bờ trái, đầu đập tuyến II cách đầu đập tuyến I khoảng 600m về phía thượng lưu.
Tuyến đập II có dạng địa hình chữ V,chỗ sâu nhất ở giữa tuyến, dưới lòng sông có cao độ +144m, hai bên thềm sông hai bờ tương đối cân xứng Lòng sông tại tuyến II rộng 60m, hai mép bờ sông đều có cao độ +150m
Địa tầng ở cả hai tuyến có cấu tạo tương tự nhau: Bên trên là tầng phủ pha tàn tích có chiều dày mỏng và phân bố cục bộ với diện hẹp, bên dưới là đá gốc Ryolit pỏphyr với các đới phong hóa mạnh, phong hóa vừa, phong hóa nhẹ tươi Một số vị trí trên 2 tuyến đá gốc lộ ngay trên mặt Kết quả thí nghiệm địa chất thủy văn thì đá
ở nền đập chủ yếu có tính chất thấm yếu-vừa
So sánh lựa chọn phương án tuyến:
Qua xem xét các điều kiện nhận thấy cả hai tuyến đều có những ưu, nhược điểm nhất định
Tuyến I có ưu điểm:
Gần vị trí các bãi vật liệu đất, đường thi công nội bộ sẽ ngắn hơn
Gần khu tưới hơn nên tuyến kênh chính cũng ngắn hơn
Có đập phụ nên có thể bố trí tràn sự cố để tăng thêm mức độ an toàn cho cụm đầu mối
Tuyến I có nhược điểm:
Đập dài nên khối lượng công trình khá lớn, giá thành xây dựng công trình đắt.Tuyến II có ưu điểm:
Chiều dài tuyến đập ngắn, khối lượng công trình giảm nhiều so với tuyến I.Địa hình cả 2 bờ đều tương đối thoải và cân xứng
Tuyến II có nhược điểm
Ở xa khu tưới nên kênh chính sẽ dài hơn Đường thi công nội bộn từ bãi vật liệu đến tuyến đập II dài hơn so với tuyến I Không có vị trí đế bố trí tràn sự cốTuy có các nhược điểm nhưng giá thành xây dựng công trình ở tuyến II nhỏ hơn so với tuyến I
Ưu điểm lớn của tuyến II vẫn rất nổi bật với khối lượng công trình nhỏ lơn nhiều so với tuyến I
SVTH: Lê Khánh TRình 23 Lớp: Yên Bái 2
Trang 24So sánh các điều kiện kinh tế kỹ thuật của 2 tuyến nghiên cứu xây dựng công trình đầu mối cho thấy tuyến II (tuyến thượng lưu) có nhiều ưu điểm nổi bật, vì vậy
đã khẳng định tuyến II là tuyến chọn để xây dựng cụm đầu mối hồ chứa nước sông Nghĩa Phong
Trên thế giới hiện nay đã có rất nhiều loại đập khác nhau được xây dựng như là: đập đất, đập đá đổ, đập bê tông đầm lăn
Ở đây ta lựa chọn hình đập là đập đất, lý do là vì khi xây dựng đập đất có những ưu điểm sau:
- Sử dụng vật liệu tại chỗ, tiết kiệm được các vật liệu khác như sắt, thép,
xi măng Công tác chuẩn bị trước khi xây dựng không tốn nhiều công sức như các loại đập khác Cấu tạo đập đơn giản, giá thành hạ Bền và chống chấn động tốt Dễ quản lý, tôn cao, đắp dầy thêm
1.2 Tuyến tràn xả lũ:
Tuyến tràn xả lũ bố trí ở vai trái của đập đất, tạo với tuyến đập một góc α =
73°41° Đây là vùng tuyến tràn hợp lý duy nhất để bố trí Tràn xả lũ
Căn cứ vào điều kiện địa chất nền đá để xác định vị trí tuyến Tràn tối ưu Ở vị trí này, ngưỡng tràn, thân tràn, và trụ mũi phun (hoặc bể tiêu năng) đều nằm trên nền đá gốc Ryolit cứng chắc, đảm bảo điều kiện an toàn ổn định
Hình thức tràn
Căn cứ vào điều kiện địa hình có hai phương án hình thức tràn:
Đập tràn có cửa van điều tiết và đập tràn không có cửa van điều tiết
Cả hai phương án đều có những ưu nhược điểm khác nhau:
- Đập tràn có cửa van điều tiết:
Do ngưỡng tràn thấp hơn MNDBT nên giảm được diện tích ngập lụt ở thượng lưu
Điều tiết lũ tốt và mực nước lũ không vượt qua nhiều so với MNDBT, có thể kết hợp xả một lượng nước hồ khi cần thiết, quản lý vận hành phức tạp
- Đập tràn không có cửa van điều tiết:
Tăng mức độ ngập lụt thượng lưu, không thể kết hợp xả một lượng nước hồ
Trang 25Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1 Quán lý, vận hành đơn giản.
Do những ưu điểm của đập tràn có cửa nên ta chọ hình thức đập tràn là có cửa van điều tiết
1.3 Tuyến cống lấy nước:
Tuyến cống bố trí phía vai hữu của đập, tại vị trí có cao độ +163m Sau cống được nối tiếp với kênh chính, cấp nước cho khu tưới
Chọn cống lấy nước là loại cống không áp có van vận hành và van sửa chữa
SVTH: Lê Khánh TRình 25 Lớp: Yên Bái 2
Trang 26CHƯƠNG 2: CẤP BẬC CÔNG TRÌNH VÀ CHỈ TIÊU THIẾT KẾ
2.1 Nhiệm vụ công trình:
- Tưới cho 3.800 ha đất canh tác nông nghiệp từ 1 vụ thành 2-3 vụ lúa, màu, bông, mía thuộc khu tưới Sông Nghĩa Phong, trong đó dất khai hoang là 2.938 ha Trước mắt tưới cho 1.332 ha thuộc khu tưới Sông Nghĩa Phong và 529 ha thuộc khu tưới Trà Co
- Tạo nguồn nước sinh hoạt và chăn nuôi
- Giảm nhẹ lũ hạ du
2.2 Cấp công trình
Căn cứ theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 285 – 2002 (điều 2.4/ trang 4) cấp công trình được xác định theo hai điều kiện sau:
*Theo chiều cao công trình và loại nền
Dựa vào tổng lượng nước dùng W = 58,86 (106 m3) ta tra quan hệ Z∼V sơ
bộ chọn chiều cao đập nằm trong khoảng 15-35m Các trị số này sẽ được tính toán chính xác lại trong quá trình thiết kế chi tiết
Đất nền thuộc loại cát sỏi,đất sét tảng ở trạng thái cứng và nửa cứng
→Tra qui phạm được công trình thuộc cấp III
*Theo nhiệm vụ công trình
Hồ Sông Nghĩa Phong có nhiệm vụ tưới cho 4800 ha lúa, tra qui phạm được công trình thuộc cấp III
Từ hai điều kiện trên suy ra công trình hồ chứa nước Sông Nghĩa Phong thuộc cấp III
2.3 Các chỉ tiêu thiết kế:
Dựa vào cấp công trình ta tra được các chỉ tiêu thiết kế(theo TCXDVN 285- 2002):
- Mức đảm bảo thiết kế của công trình phục vụ cho tưới ruộng là 75%
- Tần suất thiết kế lũ thiết kế : 1%
- Tần suất lũ kiểm tra : 0,2 %
- Tần suất gió lớn nhất: P = 4%
Trang 27Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1
- Hệ số tổ hợp tải trọng (nc): (theo điều 6.2/17 QCVN 0405- 2012)
+ nc = 1,0 _ đối với tổ hợp tải trọng cơ bản
+ nc = 0,9 _ đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt
- Hệ số điều kiện làm việc: m = 1
- Hệ số đảm bảo (Kn) ứng với cấp công trình là cấp III, ta có: Kn = 1,15
- Hệ số lệch tải (n): Theo bảng 6-1/20_TCXD VN285-2002, với trường hợp tải trọng và tác động là trọng lượng bản thân công trình, ta có: n = 1,05
- Gradien cho phép để kiểm tra độ bền thấm đặc biệt của thân đập là [Jk] = 1,25
- Hệ số an toàn cho phép về ổn định của mái đập đất
+ K = 1,30 _ Tổ hợp tải trọng chủ yếu
+ K = 1,10 _ Tổ hợp tải trọng đặc biệt
- Tuổi thọ công trình: ứng với công trình cấp III⇒ T = 75 năm
CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA HỒ CHỨA
SVTH: Lê Khánh TRình 27 Lớp: Yên Bái 2
Trang 283.1 Mục đích, ý nghĩa:
Do dòng chảy đến phân bố không đều theo thời gian, lượng nước tới chủ yếu tập trung vào mùa lũ, về mùa khô thì lượng nước đến ít không đủ đáp ứng nhu cầu dùng nước Nên phải xây dựng công trình hồ chứa để điều tiết dòng chảy năm
Việc xác định các giá trị cao trình MNC, MNDBT là rất quan trọng, nó là các thông số cần thiết để tính toán và thiết kế các hạng mục công trình đầu mối trong giai đoạn thiết kế sơ bộ cũng như các giai đoạn khác
3.2 Xác định dung tích chết-mực nước chết
3.2.1 Khái niệm
MNC BC MNDBT
d
dinh
V hd
Hình 2-1: Sơ đồ tính toán điều tiết hồ
- Dung tích chết: Là phần dung tích không tham gia vào quá trình điều tiết, là
phần dung tích thấp nhất trong kho
- Mực nước chết: là mực nước thấp nhất của hồ chứa trong điều kiện làm việc bình thường, mực nước tương ứng với dung tích chết (Vo)
- MNC và dung tích chết có quan hệ với nhau theo quan hệ đặc trưng địa hình kho nước (Z ~ V)
- Mục đích bố trí: Dung tích chết dùng để chứa phần bùn cát lắng đọng trong
suốt thời kỳ hoạt động của công trình, để phục vụ cho việc tưới tự chảy,yêu cầu cấp phát điện, giao thông vận tải, thuỷ sản …
3.2.2 Các điều kiện xác định dung tích chết_ mực nước chết
Dung tích chết Vc được xác định dựa trên các điều kiện sau:
Trang 29Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1
Wbc = Vll + Vdd = 15884+868 = 16752(m3/năm)
→ Wbc = 18752* 75 = 1256400 (m3)
Trong đó:
Vll: thể tích bùn cát lơ lửng lắng đọng lại trong hồ (m3)
Vdd: thể tích bùn cát di đẩy lắng đọng lại trong hồ (m3)
Từ tổng lượng bùn cát (Wbc) tra quan hệ (Z ~W) ta được cao trình bùn cát lắng đọng trong hồ Zbc = 156,8 (m)
Thay giá trị Zbc vào công thức ta xác định được cao trình mực nước chết
Trang 303.5 Xác định dung tích hiệu dụng – MNDBT
3.5.1 Khái niệm
- Mực nước dâng bình thường (MNDBT): Đây là mực nước trữ cao nhất trong
hồ ứng với điều kiện thủy văn và chế độ làm việc bình thường như đã tính toán
- Dung tích hiệu dụng (Vh): Là phần dung tích được giới hạn bởi mực nước chết và mực nước dâng bình thường
Tài liệu tính toán
- Đặc trưng lòng hồ: quan hệ Z ∼ W ∼ F
- Tài liệu về bốc hơi ứng với tần suất 75%
- Tài liệu về phân phối dòng chảy năm thiết kế ứng với tần suất 75%
- Tài liệu về nhu cầu dùng nước tính tại đầu mối
- Tiêu chuẩn thấm qua kho: k = 1%
Nội dung – Phương pháp tính toán
3.5.2 Nguyên lý tính toán
Để xác định được MNDBT trước tiên phải xác định được Vh trên cơ sở tính toán điều tiết hồ theo hình thức điều tiết năm ứng với năm tính toán ít nước có tần suất 75% bằng phương pháp lập bảng
Cơ sở của phương pháp là dựa vào phương trình cân bằng nước:
yc
1 2
q
V V t q Q
Trong đó:
- Q: lưu lượng nước đến đã biết,
- qyc: lưu lượng nước yêu cầu
- qb.hơi: lượng nước bốc hơi khỏi hồ nước
- qthấm: lưu lượng thấm(phụ thuộc vào điều kiện địa chất lòng hồ, Vhồ)
- qxả: lượng nước xả thừa(phụ thuộc vào quá trình nước đến, phương thức vận hành kho nước)
- V1, V2: dung tích hồ đầu và cuối thời đoạn tính toán
Sử dụng phương trình cân bằng nước để cân bằng cho từng thời đoạn, trên cơ
Trang 31Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1 nước và thời kỳ thừa nước, từ đó xác định được phần dung tích cần thiết (dung tích hiêu dụng) để thiết kế.
- Bước 1: Tính Vh khi chưa kể đến tổn thất
Cột (1): Thứ tự tháng xếp theo năm thuỷ văn
Cột (8): Lượng nước xả khỏi hồ
Đây là lượng nước thừa khi đã tích đủ lượng nước cần tích đến giá trị Vhi
SVTH: Lê Khánh TRình 31 Lớp: Yên Bái 2
Trang 32(triệu m3)
Wq (triệu m3)
V+
(triệu m3)
V- (triệu m3)
Vk (triệu m3)
Wx (triệu
Cột (4): Dung tích kho lấy từ bảng tính sơ bộ cộng thêm mực nước chết
Cột (5): Diện tích mặt thoáng kho (tra trên biểu đồ F~ V)
Cột (6): Dung tích trung bình của kho trong các tháng
Trang 33Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1 (12) = (11) + (9)
Cột (12): Tổng lượng nước yêu cầu có kể tổn thất
(13) = (12) + (3)
Cột (13) (14) (15): Tính tương tự như Vh sơ bộ
Cột (16): Lượng nước xả thừa tính tương tự như Vh sơ bộ
Từ bảng tính toán có kể dến tổn thất ta có: Vh = 45,717 (106 m3) (bảng 2-2/phụ lục)
Bước 3: Bảng tính toán điều tiết hồ có kể đến tổn thất
Các cột 1; 2; 3; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16;.Tính tương tự như bảng tính tổn thất
Cột (4) lấy từ cột (15) của bảng tính tổn thất do thấm và bốc hơi
Từ bảng tính Vh có kể đến tổn thất do thấm và bốc hơi ta có Vh = 45,666 (106
m3) (bảng 2-3/phụ lục)
So sánh giữa 2 lần có kể đến tổn thất ta có:
0 0 0
0 1
2
717,45
666,45717,45100
Trang 34CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN
4.1 Bố trí tổng thể công trình đầu mối
- Sử dụng vật liệu tại chỗ, tiết kiệm được các vật liệu khác như sắt, thép,
xi măng Công tác chuẩn bị trước khi xây dựng không tốn nhiều công sức như các loại đập khác Cấu tạo đập đơn giản, giá thành hạ Bền và chống chấn động tốt Dễ quản lý, tôn cao, đắp dầy thêm
4.1.2 Đường tràn
Tuyến tràn
Tuyến tràn xả lũ bố trí ở vai trái của đập đất, tạo với tuyến đập một góc α =
73°41° Đây là vùng tuyến tràn hợp lý duy nhất để bố trí Tràn xả lũ
Hình thức tràn
Căn cứ vào điều kiện địa hình có hai phương án hình thức tràn:
Đập tràn có cửa van điều tiết và đập tràn không có cửa van điều tiết
Cả hai phương án đều có những ưu nhược điểm khác nhau:
- Đập tràn có cửa van điều tiết:
Do ngưỡng tràn thấp hơn MNDBT nên giảm được diện tích ngập lụt ở thượng lưu
Điều tiết lũ tốt và mực nước lũ không vượt qua nhiều so với MNDBT, có thể kết hợp xả một lượng nước hồ khi cần thiết, quản lý vận hành phức tạp
- Đập tràn không có cửa van điều tiết:
Tăng mức độ ngập lụt thượng lưu, không thể kết hợp xả một lượng nước hồ khi cần thiết
Quán lý, vận hành đơn giản
Trang 35Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1
Do những ưu điểm của đập tràn có cửa nên ta chọ hình thức đập tràn là có cửa van điều tiết
4.1.3 Cống lấy nước
Tuyến cống bố trí phía vai hữu của đập Sau cống được nối tiếp với kênh chính, cấp nước cho khu tưới Chọn cống lấy nước là loại cống không áp có van vận hành và van sửa chữa
4.2 Tính toán điều tiết lũ
4.2.1 Mục đích, nhiệm vụ và ý nghĩa:
Mục đích:
Mục đích của tính toán điều tiết lũ là thông qua tính toán làm thoả mãn yêu cầu phòng lũ đã đề ra, xác định dung tích phòng lũ cần thiết của kho nước, kích thước công trình xả lũ, lưu lượng xả lũ lớn nhất xuống hạ lưu và phương thức vận hành kho nước
Nhiệm vụ:
Nhiệm vụ cơ bản của điều tiết lũ là làm tăng lưu lượng mùa kiệt và hạ thấp lưu lượng mùa lũ Nhiệm vụ cụ thể của tính toán điều tiết lũ là từ đường quá trình lũ thiết kế và đường quá trình lũ kiểm tra, xác định đường quá trình lưu lượng xả lũ (q∼t) sau khi đã qua kho nước điều tiết, cột nước siêu cao (Hsc), dung tích phòng lũ (Vpl) của kho để xác định kích thước công trình, nhằm đáp ứng nhu cầu phòng chống lũ cho các công trình ở hạ lưu
Thông qua các thông số đo đạc và tính toán đưa ra các biện pháp phòng chống
lũ thích hợp và có hiệu quả nhất
Ý nghĩa:
Công trình tràn giữ vị trí quan trọng trọng hệ thống công trình đầu mối thuỷ lợi Kích thước của công trình tràn ảnh hưởng trực tiếp đến quy mô kích thước các công trình khác và mức độ ngập lụt ở thượng lưu cũng như sự an toàn của hồ chứa
Để đảm bảo điều kiện kinh tế và kỹ thuật của hệ thống, ta phải tính toán điều tiết lũ với nhiều phương án Btràn khác nhau nhằm tìm ra được phương án tràn thích hợp cho việc điều tiết lũ và lấy nước ở hạ lưu
4.2.2 Phương pháp tính toán:
SVTH: Lê Khánh TRình Lớp: Yên Bái 235
Trang 36Dạng đường quá trình xả lũ của kho nước khi có cửa van đóng mở:
Khi có cửa van thì mực nước trước lũ cao hơn ngưỡng tràn, nên khi lũ bắt đầu đến, điều chỉnh cửa van cho lưu lượng xả bằng lưu lượng lũ đến (q = Q), khi mực nước dâng đến MNDBT tại thời điểm t1 dù mở hết cửa van thì lưu lượng xả q vẫn nhỏ hơn lưu lượng lũ đến Q, nên sau đó mở cửa van hoàn toàn Từ t1 trở đi dạng đường quá trình xả lũ (q∼t) giống như trường hợp không có cửa van
3
q-t
Q-t Q(m /s)
t(h)
t 1 0
t t 2
Hình 2-2: Dạng đường quá trình xả lũ khi có cửa van.
Phương pháp tính toán điều tiết lũ:
Có rất nhiều phương pháp tính toán điều tiết lũ, nhưng về lý luận cơ bản đều giống nhau, đều dựa vào phương trình cân bằng nước và phương trình thuỷ lực của công trình xả
* Phương trình cân bằng nước:
2
12
1
V V t q q t
Q
* Phương trình thuỷ lực của công trình xả:
q = f(Zt, Zh, C) Trong đó:
∆
Trang 37Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1
q1,q2 : lưu lượng xả đầu và cuối thời đoạn ∆t
V1, V2: Dung tích kho đầu và cuối thời đoạn ∆t
q : Lưu lượng xả bình quân thời đoạn
C : Tham số biểu thị công trình
Trong đồ án này chọn phương pháp tính toán điều tiết lũ là phương pháp Pôtapôp, bởi phương pháp này khá đơn giản lại tương đối chính xác, có thể tính toán bằng tay hoặc lập chương trình tính trên máy Nguyên lý tính toán của phương pháp này cũng dựa vào phương trình cân bằng nước và phương trình thuỷ lực của công trình xả như trên
4.2.3 Tài liệu tính toán:
Phương án bề rộng tràn:
Trong đồ án này tính toán điều tiết lũ cho 3 phương án bề rộng tràn khác nhau ứng với cao trình ngưỡng tràn +166,4m Được sự nhất trí của thầy giáo em bỏ qua phần tính bề rộng tràn mà chọn luân Btràn = 20m
Tài liệu và các thông số cần thiết:
Để tính toán điều tiết lũ theo phương pháp Pôtapôp cần có những tài liệu sau:
- Tài liệu địa hình (Z∼V)
- Đường quá trình lũ thiết kế (Qtk∼t)
- Đường quá trình lũ kiểm tra (Qkt∼t)
4.2.4 Nội dung tính toán:
Từ tài liệu thiết kế và các tài liệu cần thiết, theo Pôtapôp ta tiến hành tính toán như sau:
Từ phương trình cơ bản:
SVTH: Lê Khánh TRình Lớp: Yên Bái 237
Trang 38( 1 2) ( 1 2) 2 1
2
12
1
V V t q q t
t
V Q
q t
V f q
q t
V f q
m - hệ số lưu lượng, sơ bộ lấy m = 0,42
ε - hệ số co hẹp bên, sơ bộ lấy ε = 1
với các giá trị q vừa tính ở
Trang 39Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa nước Nghĩa Phong PA1
2 f 1
2 1
1
2 q q
Q
q-f q-f
f q
Hình 2-3: Biểu đồ phụ trợ quan hệ f 1 , f 2
(2) Sử dụng biểu đồ để tính toán điều tiết:
- Với mỗi thời đoạn ∆t tính được lưu lượng bình quân:
- Từ f2 tra quan hệ (f2∼ q) tìm được q2
- Lấy q2 của thời đoạn trước làm q1 của thời đoạn sau và tiếp tục tính cho các thời đoạn sau đến khi kết thúc sẽ vẽ được đường quá trình lưu lượng xả lũ (q ∼ t)
3
q-t Q-t
Hình 2-4: Đường quá trình lũ đến và đường xả lũ
(3) Từ đường quá trình lũ đến và đường quá trình xả lũ xác định được dung tích cắt lũ và mực nước lớn nhất trong kho
* Kết quả tính điều tiết lũ cho phương án Btr = 20m như sau:
SVTH: Lê Khánh TRình Lớp: Yên Bái 239
Trang 40Bảng 2-2: Bảng tính tốn biểu đồ phụ trợ với Btr = 20 m, P= 1%
BẢNG TÍNH BIỂU ĐỒ PHỤ TRỢ
Bề rộng tràn B 20 (m)
Hệ số lưu lượng m 0.42
Hệ số co hẹp bên e 1
Thời đọan tính toán dt 1 (h)