Thiết kế hồ chứa nghi xuân – phương án 2 (2)

Có lẽ trong khoảng dao động mực nước dưới đất ô xít sắt đã tạo cho lớp vón kết, và lớp vón kết này thành mái của tầng chứa nước có áp.Lớp 18- Cát hạt mịn - kí hiệu 15 Cát hạt mịn, đôi ch

LỜI CẢM ƠN

Sau 10 tuần làm đồ án tốt ngiệp, với sự hướng dẫn tận tình của TS Hồ Sỹ Tâm cùng với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân đến nay em đã hoàn thành đồ án tốt

nghiệp của mình với tên đề tài: “ Thiết kế hồ chứa Nghi Xuân – Phương án 2 ”

Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là một khoảng thời gian có ích để em có điều kiện hệ thống lại kiến thức đã được học và giúp em biết cách áp dụng lý thuyết vào thực tế.

Đây là đồ án tốt nghiệp sử dụng tài liệu thực tế công trình thủy lợi và vận dụng tổng hợp các kiến thức đã học Dù bản thân đã cố gắng nhiều nhưng vì điều kiện thời gian có hạn, trình độ và kinh nghiệm còn hạn chế nên trong đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót.

Em kính mong nhận được sự chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ của thầy cô giáo giúp cho đồ án của em được hoàn chỉnh hơn, từ đó kiến thức chuyên môn cũng được hoàn thiện và nâng cao.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô, đặc biệt là TS Hồ Sỹ Tâm đã chỉ bảo hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện giúp em hoàn thành đồ án này.

Sinh viên thực hiện

Vũ Thường Thăng

PHẦN I: TÀI LIỆU CƠ BẢN

CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆU TỰ NHIÊN VÀ DÂN SINH KINH TẾ.

1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực xây dựng công trình.

Nghi Xuân là một huyện trung du ven biển phía Bắc tỉnh Hà Tĩnh Vị trí của huyện ở vào khoảng từ vĩ tuyến 18o31' - 18o45' và từ kinh tuyến 18o09' -

105o51' Phía Bắc giáp huyện Nghệ An, phía Nam giáp huyện Can Lộc, phía Đông giáp biển đông , phía Tây giáp huyện Đức Thọ

Huyện Nghi Xuân có 17 xã và 2 Thị trấn với tổng diện tích đất tự nhiên

là 21,776 ha , trong đó có dãy núi Hồng lĩnh chiếm tới một nửa diện tích của toàn huyện Dãy núi Hồng Lĩnh có dộ dốc lớn , cây cối thảm phủ bề mặt thưa nên có nhiều khe lạch

1.2 Điều kiện địa chất

Theo kết quả khảo sát ở thực địa, kết hợp kết quả thí nghiệm các mẫu đất

ở trong phòng thí nghiệm, theo quan điểm địa chất công trình, theo thứ tự từ trên xuống thì khu vực nghiên cứu có các lớp đất đá sau:

1.2.1 Tuyến đập

Lớp 1- Đất bề mặt - kí hiệu (1)

Đất bề mặt, á sét lẫn sạn cát, rễ cây, màu xám nâu, xám đen, trạng thái mềm xốp Diện phân bố hầu hết trên toàn tuyến, chiều dày trung bình 0.3m Lớp này không đồng nhất, không ổn định cho xây dựng, cần bóc bỏ khi thi công công trình nên chúng tôi không lấy mẫu đất thí nghiệm

Lớp 2- Hỗn hợp đất, cát cuội sỏi lòng suối - kí hiệu (1a)

Hỗn hợp đất cát cuội sỏi, màu xám vàng, nâu, đen Trạng thái mềm xốp Trong hỗn hợp lẫn thân cây lá cây Lớp này chỉ gặp ở hố (Đ5), dày 1.5m

Lớp 3- Đá tảng lăn - kí hiệu (1b)

Đá tảng lăn, tảng lăn là đá Granít hạt thô, màu xám sáng đốm đen Đá bị phong hoá nhẹ, cứng vừa Tảng lăn kích thước 1-2 đến 4-5m Diện phân bố từ

Lớp 4- Hỗn hợp đất á sét và tảng lăn - kí hiệu (1c)

Hỗn hợp đất á sét, rễ cây và đá tảng lăn, màu xám nâu xám đen Tảng lăn kích thước 0.4-1.0m, Trạng thái xốp Chiều dày trung bình 0.8m

Lớp 5- Đất á sét, màu xám vàng - kí hiệu (2)

Đất á sét, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu là hạt cát Đất thường

có màu xám vàng, nâu vàng Diện phân bố gần rộng khắp khu vực Chiều dày trung bình 2.0m Hệ số thấm K = 7.3*10-5 cm/s

Lớp 6- Đất á sét lẫn cát sạn, màu xám vàng - kí hiệu (3)

Đất á sét lẫn cát sạn, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu là hạt cát Đất thường có màu xám vàng, nâu vàng, xám xi măng Lớp này phân bố ở đoạn K0+80 đến K0+900 Chiều dày trung bình 1.0m Hệ số thấm K = 3.1*10-4 cm/s

Lớp 7- Đất á cát, màu xám vàng - kí hiệu (4)

Đất á cát màu xám vàng, kết cấu chặt vừa Thành phần chủ yếu là cát hạt thô Đất thường có màu xám, xám vàng Lớp này phân bố ở đoạn K0+90m Chiều dày chưa xác định Hệ số thấm K = 6.8*10-3 cm/s

Lớp 8- Đất sét, màu xám vàng - kí hiệu (5)

Đất sét, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu là hạt sét Đất thường có màu xám vàng, nâu vàng, ghi, xám xi măng Lớp này phân bố ở hố khoan ĐC8 (K0+211) đến hố khoan ĐC6 (K0+666) Dày trung bình 1.5m Hệ số thấm K = 4.4*10-5 cm/s

Lớp 9- Đất á cát, màu xám sáng - kí hiệu (6)

Đất á cát có lẫn thân cây lá cây, trạng thái kém chặt Thành phần chủ yếu là cát hạt mịn Đất thường có màu xám sáng, xám đen Lớp này chỉ gặp ở hố khoan ĐC4 (K1+11.5m) dày 0.8m Hệ số thấm K = 4.8*10-5 cm/s

Lớp 10- Cát hạt thô - kí hiệu (7)

Cát hạt thô, trạng thái bảo hoà nước, kém chặt Lớp này phân bố trong khoảng K0+700 đến K1+370 Hệ số thấm K = 8.2*10-3 cm/s

Lớp 11- Đất á sét nhẹ, màu xám xanh - kí hiệu (8)

Đất á sét nhẹ, trạng thái dẻo mềm, màu xám xanh Lớp này gặp ở hố khoan ĐC1 (K1+440) dày 2.0m Hệ số thấm K = 2.46*10-5 cm/s

Lớp 12- Đất sét, màu xám đen - kí hiệu (9)

Đất sét, màu xám đen (Dạng bùn) Trong đất có thân cây lá cây đã và đang phân huỷ Trạng thái dẻo mềm Lớp này gặp ở hố khoan CĐ1 (K0+440) dày 0.9m Hệ số thấm K = 5*10-5 cm/s

Lớp 13- Đất sét, màu xám xanh - kí hiệu (10)

Đất sét, trạng thái dẻo cứng Thành phần chủ yếu là hạt sét Đất thường có màu xám, phớt đen, xám Lớp này gặp ở hố khoan ĐC1 dày 1.2m Hệ số thấm

K = 3.8*10-5 cm/s

Lớp 14- Đất á sét, màu xám đen - kí hiệu (11)

Đất á sét nặng, màu xám đen (Dạng bùn) Trạng thái dẻo mềm Lớp này gặp ở hố khoan ĐC4 (K1+11.5) đến hố ĐC3 (K1+150), dày 0.5m

Các chỉ tiêu cơ lý tham khảo Lớp 12 kí hiệu (9)

Lớp 15- Đất á cát, màu xám vàng - kí hiệu (12)

Đất á cát, trạng thái kém chặt Thành phần chủ yếu là cát hạt mịn đến thô Đất thường có màu xám vàng, xám xi măng Đất không đồng nhất đôi chỗ xen kẹp đất á sét dẻo mềm Diện phân bố từ hố khoan ĐC8 đến ĐC4 Chiều dày trung bình 1.2m Hệ số thấm K = 7.2*10-5 cm/s

Lớp 16- Đất sét, màu xám xanh - kí hiệu (13)

Đất sét, lẫn vón kết ô xít sắt, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu là hạt cát Đất thường có màu xám xanh, nâu vàng, nâu Diện phân bố trong khoảng từ K0+100 đến K0+400 Chiều dày, dày nhất 4.0m, bé nhất 2.3m, trung bình 3.0m Hệ số thấm K = 3.6*10-5 cm/s

Lớp 17- Đất cát vón kết- kí hiệu (14)

Đất cát bị vón kết hoá, màu xám đen Thành phần chủ yếu là cát hạt mịn Trạng thái chặt, cứng Chiều dày trung bình 0.5m Diện phân bố trong khoảng

Trong các hố khoan có mặt của lớp đất này khi khoan qua nó chúng tôi thấy có nước áp lực xuất hiện Có lẽ trong khoảng dao động mực nước dưới đất ô xít sắt đã tạo cho lớp vón kết, và lớp vón kết này thành mái của tầng chứa nước có áp.

Lớp 18- Cát hạt mịn - kí hiệu (15)

Cát hạt mịn, đôi chỗ là cát chảy, có chỗ là cát thô (hố khoan CĐ7) Càng xuống sâu hạt càng thô dần Cát thường có mầu xám đen, xám sáng Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến chiều dày chưa xác định Trong lớp này tại hố khoan CĐ8 có lớp thấu kính bùn á sét dày 1.0m Hệ số thấm K = 5.75 *10-3 cm/s

Lớp 19- Đất á sét, màu xám xanh - kí hiệu (16)

Đất á sét, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu là hạt cát Đất thường

có màu xám xanh, xám vàng, nâu vàng Lớp này gặp ở hố khoan CĐ1, và CĐ2

Đất á sét, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu là hạt cát Đất thường

có màu xám vàng, nâu vàng Diện phân bố gần rộng khắp khu vực Chiều dày trung bình 0.9m Hệ số thấm K = 7.3*10-5 cm/s

Lớp 3- Đất á sét lẫn cát sạn - kí hiệu (3)

Đất á sét lẫn cát sạn, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu là hạt cát Đất thường có màu xám vàng, nâu vàng, nâu đỏ Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến, chiều dày trung bình 1.0m Hệ số thấm K = 3.1*10-4 cm/s

Lớp 4- Đất á cát, màu xám vàng - kí hiệu (4)

Đất á cát màu xám vàng, kết cấu chặt vừa Thành phần chủ yếu là cát hạt thô Đất thường có màu xám, xám vàng Diện phân bố trong khoảng K0 đến K0+170m Hệ số thấm K = 6.8*10-4 cm/s

Lớp 5- Đất sét, màu xám vàng - kí hiệu (5)

Đất sét, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu là hạt sét Đất thường có màu xám vàng, nâu vàng, ghi, xám xi măng, đốm trắng Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến Chiều dày trung bình 2.0m Hệ số thấm K = 4.4*10-5 cm/s

Lớp 6- Đất á cát - kí hiệu (12)

Đất á cát, trạng thái kém chặt Thành phần chủ yếu là cát hạt mịn đến thô Đất thường có màu xám vàng, xám xi măng Đất không đồng nhất đôi chỗ xen kẹp đất á sét dẻo mềm Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến chiều dày trung bình 1.0m Hệ số thấm K = 7.8*10-5 cm/s

Lớp 2- Đất sét lẫn cuội tảng - kí hiệu (2)

Đất sét, lẫn cuội lăn, màu xám xanh, xám vàng, đốm trắng Đất trạng thái

Lớp 2a- Bùn sét lẫn cát mịn, màu xám đen

Bùn sét có các vệt cát mỏng, màu xám nâu xám đen Trong bùn lẫn thân cây lá cây đã và đang phân huỷ, Trạng thái chảy Đây là lớp bùn bồi lắng tại lòng khe ở đoạn K1+650, dày 4.0m và đoạn K2+940, dày trên 5m

Lớp 2- Đất á sét, màu xám vàng

Đất á sét lẫn ít vón kết, màu xám vàng, xám đen Trạng thái dẻo cứng Vón kết mềm Diện phân bố trong khoảng K0 đến K1+700, chiều dày trung bình 2.0m, hệ số thấm K=2.73*10-5cm/s

Lớp 3- Cát hạt trung màu xám vàng, xám ghi.

Cát hạt trung, trạng thái bảo hoà nước Cát thường có màu xám vàng, xám ghi Diện phân bố trong khoảng K0+100 đến K1+600, chiều dày chưa xác định

Lớp 1a- Hỗn hợp đất á sét và tảng lăn

Hỗn hợp đất á sét, tảng lăn, cuội và dăm sạn, màu xám vàng đến vàng nâu Trạng thái không chặt Diện phân bố trong khoảng K1+700 đến K2+100, chiều dày chưa xác định Lớp này chúng tôi chưa lấy được mẫu đất thí nghiệm

Lớp 2- Đất á sét, màu xám vàng

Đất á sét lẫn ít vón kết, màu xám vàng, xám đen Trạng thái dẻo cứng Vón kết mềm Diện phân bố trong khoảng K0-K0+425, chiều dày trung bình 2m

Hệ số thấm K= 2.73*10-5cm/s

Lớp 3- Cát hạt trung màu xám vàng, xám ghi.

Cát hạt trung, trạng thái bảo hoà nước Cát thường có màu xám vàng, xám ghi Diện phân bố trong khoảng K0+200 đến K1+700, chiều dày chưa xác định

Lớp 4- Cát hạt mịn

Cát hạt mịn, màu xám vàng, xám ghi, trạng thái chảy Diện phân bố trong khoảng K2+50 đến K2+683, chiều dày chưa xác định

1.4 Đặc điểm địa chất thuỷ văn.

Trong thời gian khảo sát ở thực địa chúng tôi quan sát được như sau:

1.5 Vật liệu xây dựng.

1.5.1 - Vật liệu xây dựng đất đắp đập

- Tuyến đập hệ thống thuỷ lợi Nghi Xuân dự kiến xây dựng là đập đất, dài

a Bãi vật liệu A:

- Bãi vật liệu A nằm thượng lưu vai hữu tuyến đập

- Là đất trong lòng hồ, hiện tại người dân đang trồng hoa màu, cây bạch đàn và làm một số vườn trại

- Đất thuộc loại á sét hạt cát, màu nâu vàng, kết cấu không chặt, trạng thái dẻo cứng Chiều dày phần đất bề mặt lẫn thực vật dày trung bình 0.3m

- Diện tích bãi =385 000+64 000 = 449 000 m2 - độ dày bóc bỏ 0,3

m Độ dày hữu ích bình quân 2,0 m Khối lượng khai thác 898 000m3 Cự ly vận chuyển xa nhất: 1.5 km; gần nhất 500m, trung bình 1km Dễ khai thác và vận chuyển bằng thủ công và cơ giới

b Bãi vật liệu B:

- Bãi vật liệu B nằm thượng lưu vai tả tuyến đập

- Là đất trong lòng hồ, hiện tại người dân đang trồng hoa màu, cây bạch đàn và làm một số vườn trại

- Đất thuộc loại á sét hạt cát, màu nâu vàng, kết cấu không chặt, trạng thái dẻo cứng Chiều dày phần đất bề mặt lẫn thực vật dày trung bình 0.3m

- Diện tích bãi khoảng 611 000 m2 - độ dày bóc bỏ 0,3 m Độ dày hữu ích bình quân 2,0 m Khối lượng khai thác 1 222 000m3 Cự ly vận chuyển xa nhất: 1.5 km; gần nhất 500m, trung bình 1km Dễ khai thác và vận chuyển bằng thủ công và cơ giới:

Bảng 1.1 : Chỉ tiêu cơ lý nguyên dạng của các bãi vật liệu.

- Bãi vật liệu A: γcmax = 1.85 (g/cm 3) , Wtn = 13.7(%)

- Bãi vật liệu B: γcmax = 1.86 (g/cm 3) , Wtn = 13.5(%)

Chúng tôi chọn hệ số đầm nện k = 0.92 γcmax , chọn độ ẩm thiên về nhánh ướt

Bảng 1.2 : Các chỉ tiêu cơ lý ở trạng thái chế bị của các bãi vật liệu:

hiệu Đơn vị Bải A Bải B

Ghi chú

1.5.2 Các loại vật liệu xây dựng khác.

- Nguồn vật liệu cát được khai thác tại mỏ cát Nghi Xuân , cách tuyến đập 3km Cát tại mỏ cát này là cát thạch anh, hạt trung đến mịn, bán tròn cạnh, cứng vừa Cát tương đối sạch Trữ lượng khá lớn

- Khu vực không có các mỏ đá đảm bảo cho công tác xây dựng đập

1.6 Tình hình dân sinh kinh tế.

nghiệp tiểu thủ công nghiệp tăng 5,9%, thương nghiệp dịch vụ tăng 11,8%, xây dựng cơ bản tăng 19,7%.

- Cơ cấu kinh tế của huyện bao gồm:

+ Nông lâm - Ngư nghiệp: 67,3%

+ Công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, vận tải: 7,7%

1.7 Hiện trạng thủy lợi và điều kiện cấp thiết xây dựng công trình.

1.7.1 Cơ sở hạ tầng.

- Về y tế: Vùng dự án có 5 trạm y tế nằm ở trung tâm của xã và thị trấn, chất lượng điều trị và phòng chống dịch bệnh tương đối tốt

- Về giáo dục: Vùng giáo dục có 6 trường tiểu học, 5 trường phổ thông

cơ sở và 2 trường phổ thông trung học

- Điện thắp sáng: Hiện nay vùng dự án điện thắp sáng đã về tận các hộ dân

- Về giao thông: Vùng dự án có một trục đường tỉnh lộ 22-12 đi qua đã được rải nhựa nối liền các xã với huyện thị và 100% có đường rải nhựa về đến trung tâm xã Còn lại là các đường liên thôn, liên xã có 1 số đường đã được rải nhựa

1.7.2 Nhu cầu cấp nước cho sản xuất nông nghiệp.

- Do đặc điểm khí hậu và cơ cấu cây trồng, mùa vụ Qua tính toán thuỷ

- Hệ số tưới cho lúa Đông Xuân: q=1,3 l/s.ha; Tưới cho lúa Hè Thu q=1,5 l/s.ha.

- Hệ số tưới cho màu và cây ăn quả Đông Xuân q=0,35 l/s.ha; Tưới cho màu và cây ăn quả Hè Thu q=0,47 l/s.ha

a Giai đoạn I:

- Từ nay đến 2010 đảm bảo tưới tự chảy cho 595 ha lúa Đông Xuân, 420 ha lúa Hè Thu và 338 ha màu Lượng nước phục vụ cho nông nghiệp phân bố theo các tháng theo bảng sau:

Bảng 1.4 : Lượng nước phục vụ cho nông nghiệp phân bố theo tháng

Wd106

m3 1,79 0,89 1,29 1,68 2,14 0,78 1,03 0,32 0,00 0,00 0,00 0,14

b Giai đoạn II:

- Sau năm 2020 đảm bảo tưới tự chảy cho 570 ha lúa Đông Xuân, 350

ha lúa Hè Thu và 300 ha màu Lượng nước phục vụ cho nông nghiệp phân bố theo các tháng theo bảng sau:

Bảng 1.5 : Lượng nước phục vụ cho nông nghiệp phân bố theo tháng.

- Từ nay đến 2010 cấp nước sinh hoạt với công suất 7000 m3/ngày đêm

và đảm bảo tưới tự chảy cho 595 ha lúa Đông Xuân, 420 ha lúa Hè Thu và

338 ha màu Lượng nước phục vụ sinh hoạt và tưới phân bố trong các tháng theo bảng sau:

Bảng 1.6 : Lượng nước phục vụ sinh hoạt cả tưới phân bố theo tháng.

Wd106m3 2,01 1,10 1,51 1,89 2,36 0,99 1,24 0,54 0,21 0,22 0,21 0,36

b Giai đoạn II:

-Sau năm 2020, cấp nước sinh hoạt với công suất 10000 m3/ngày đêm

và đảm bảo tưới tự chảy cho 570 ha lúa Đông Xuân, 350 ha lúa Hè Thu và

300 ha màu Lượng nước phục vụ sinh hoạt và tưới phân bố trong các tháng theo bảng sau:

Bảng 1.7 : Lượng nước phục vụ sinh hoạt cả tưới phân bố theo tháng

Wd106

m3 2,02 1,14 1,48 1,89 2,16 0,95 1,18 0,56 0,30 0,31 0,30 0,46

1.8 Nhiệm vụ công trình.

+ Giai đoạn I: Từ nay đến 2010 tạo nguồn cấp nước sinh hoạt với công

suất 7000 m3/ngày đêm cho vùng thị trấn Nghi Xuân, thị trấn Xuân An và đảm bảo tưới tự chảy cho 933 ha lúa và cây màu của các xã Cổ Đạm, Xuân Liên, Xuân Thành, Xuân Mỹ

+ Giai đoạn II: Sau năm 2020, tạo nguồn cấp nước sinh hoạt với công

suất 10000 m3/ngày đêm cho vùng thị trấn Nghi Xuân và đảm bảo tưới tự chảy cho 870 ha lúa và màu của các xã Cổ Đạm, Xuân Liên, Xuân Thành, Xuân Mỹ

+ Tạo cảnh quan môi trường, khu du lịch sinh thái và phòng lũ cho vùng hạ lưu

CHƯƠNG II GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH VÀ THÀNH PHẦN CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

2.1 Lựa chọn hình thức đầu tư

Hình thức đầu tư của dự án là xây dựng mới

2.2 Lựa chọn hình thức các hạng mục công trình.

Công trình bao gồm: Đập đất, cống lấy nước, tràn xả lũ

+ Đập đất : Đập đất đồng chất, nền nhiều lớp, thoát nước kiểu lăng trụ.+ Cống lấy nước : Kiểu tròn chảy có áp

Cấp của công trình được xác định từ 2 điều kiện :

2.4.1 Theo chiều cao công trình và loại nền.

Để xác định sơ bộ chiều cao đập :

2.4.2 Theo nhiệm vụ của công trình.

+ Giai đoạn I: Từ nay đến 2010 tạo nguồn cấp nước sinh hoạt với công

suất 7000 m3/ngày đêm cho vùng thị trấn Nghi Xuân, thị trấn Xuân An và đảm bảo tưới tự chảy cho 933 ha lúa và cây màu của các xã Cổ Đạm, Xuân Liên, Xuân Thành, Xuân Mỹ

+ Giai đoạn II: Sau năm 2020, tạo nguồn cấp nước sinh hoạt với công

suất 10000 m3/ngày đêm cho vùng thị trấn Nghi Xuân và đảm bảo tưới tự chảy cho 870 ha lúa và màu của các xã Cổ Đạm, Xuân Liên, Xuân Thành, Xuân Mỹ

+ Tạo cảnh quan môi trường, khu du lịch sinh thái và phòng lũ cho vùng hạ lưu

Tra bảng 1 QCVN 04 - 05 :2012/BNNPTNT xác định được đập thuộc công trình cấp IV

Kết hợp cả 2 điều kiện : Vậy sơ bộ chọn cấp công trình đầu mối là cấp II

2.5 Xác định các chỉ tiêu thiết kế :

Từ cấp của công trình ta xác định được các chỉ tiêu thiết kế :

Các chỉ tiêu thiết kế được xác định theo QCVN 04 – 05 : 2012/BNNPTNT,

theo đó đối với công trình cấp II các tiêu chuẩn thiết kế gồm:

+Tần suất tính toán

- Tần suất lũ thiết kế: P = 1%

- Tần suất lũ kiểm tra: P = 0,2%

- Tần suất gió lớn nhất: Pmax = 4%

- Tần suất gió bình quân lớn nhất Pbq = 50%

+ Hệ số tính toán :

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

-Tần suất lưu lượng để thiết kế chặn dòng : P = 5%

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

- Độ vượt cao an toàn:(theo TCVN8216 - 2009)

+ Với MNDBT: a = 0,7 m+ Với MNLTK: a’ = 0,5 m+ Với MNLKT: a” = 0,2 m

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ

3.1 Mục đích, nhiệm vụ và tài liệu tính toán:

3.1.1 Mục đích tính toán điều tiết lũ

Tính toán điều tiết lũ là một nội dung quan trọng trong việc tính toán, thiết kế hồ chứa nước Thông qua tính toán điều tiết lũ ta xác định được :

tiết lũ, mực nước lớn nhất trong hồ chứa với mục đích chống lũ cho bản thân công trình và thỏa mãn yêu cầu phòng lũ cho hạ du.

3.1.2 Nhiệm vụ

Nhiệm vụ cơ bản của điều tiết lũ là nghiên cứu cách hạ thấp lưu lượng lũ nhằm đáp ứng các yêu cầu phòng chống lũ cho các công trình ven sông và các khu vực hạ lưu công trình :

Đối với nhiệm vụ phòng lũ hạ du điều tiết lũ nhằm giảm thấp lưu lượng xả lũ xuống hạ lưu, nhờ đó hạ thấp mực nước sông hồ hạ lưu, đảm bảo an toàn các công trình ven sông và các vùng dân cư.

3.1.3 Tài liệu tính toán:

* Tài liệu về công trình:

− Cao trình ngưỡng tràn: Z ngưỡng tràn

− Loại tràn :

− Chiều rộng ngưỡng tràn: B tr

− Hệ số lưu lượng sơ bộ trọn  m

* Tài liệu địa hình và thủy văn dòng chảy :

Đặc trưng của hồ chứa ; Quan hệ Z ~ F, Z ~ V của phương án chọn.

Ngoài ra, từ đây ta xác định được chiều cao đập, diện tích vùng bị ngập Những yếu tố này ảnh hưởng rất lớn đến giá thành công của công trình và làm cơ sở để đánh giá tính an toàn của công trình.

3.3 Các phương pháp tính toán điều tiết lũ :

- Phương pháp tính lặp trực tiếp (thử dần)

- Phương pháp đồ giải của Pôtapôp

- Phương pháp giản hóa của Kotrêrin

3.4 Nguyên tắc tính toán điều tiết lũ.

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

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

(1)

(2)

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

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

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

Xét ảnh hưởng của lưu tốc tới gần.

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

Tính toán điều tiết:

Từ những kết quả đã tính toán trên ta bắt đầu tính toán điều tiết lũ với các số liệu sau: BTr = 14m ; m = 0,35 ; ε=0,933

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

*Nội dung của phương pháp tính toán.

Tại thời điểm đầu tiên, mực nước và dung tích ban đầu của hồ chứa

đã được xác định Các thời đoạn tiếp theo dung tích ban đầu hoặc mực nước ban đầu là các giá trị tương ứng của nó tại cuối thời đoạn trước

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

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

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

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

Bước 3: Tính giá trị q2tt tại cuối thời đoạn tính toán theo công thức (2) với các tham số đã biết và kiểm tra điều kiện:

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

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

Trong đó:

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

q2n và q2tn: Giá trị giả định và tính toán của đại lượng q2 ở bước lặp thứ n

Tiến hành tính toán cho tất cả các thời đoạn sẽ xác định được quá trình xả

lũ, các đặc trưng dung tích chống lũ và các mực nước đặc trưng

*Kết quả tính toán điều tiết lũ theo phương pháp lặp :

Cột (1): Quá trình lũ dến

Cột (2): Thời đoạn tính toán

Cột (3): Lưu lượng lũ đến đầu thời đoạn

Cột (4): Lưu lượng lũ đến cuối thời đoạn

Cột (5): Lưu lượng xả đầu thời đoạn

Cột (6): Lưu lượng cuối thời đoạn giả thiết

Cột (7): Dung tích hồ đầu thời đoạn

Cột (8): Dung tích hồ cuối thời đoạn

Cột (9): Mực nước thượng lưu

Cột (10): Cột nước tràn

Cột (11): Lưu lượng xả cuối thời đoạn tính toán

Cột (12): Sai số

3.5 Tính toán điều tiết lũ.

3.5.1 Bảng tính toán điều tiết lũ với Btr = 14m, P = 1%.

Cao trình ngưỡng tràn Z ng = 11,5m

Lưu lượng đỉnh lũ : Q max(P=1%) = 509,3 (m 3 /s)

MNDBT = 14,5 m = 0,35

Bảng 3.1 : Tính toán điều tiết lũ với P = 1%

Hình 33 : Biểu đồ quan hệ Q ~ q ứng với tần suất P = 1%.

3.5.2 Bảng tính toán điều tiết lũ với Btr = 14m, P = 0,2%.

Cao trình ngưỡng tràn Z ng = 11,5m

Lưu lượng đỉnh lũ : Q max(P=0,2%) = 581,9 (m 3 /s)

MNDBT = 14,5 m = 0,35

Bảng 3.2 : Tính toán điều tiết lũ với P = 0,2%

Hình 3.4 : Biểu đồ quan hệ Q ~ q ứng với tần suất P = 0,2%.

PHẦN II: THIẾT KẾ CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH.

CHƯƠNG I THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT

1.1 Xác định cao trình đỉnh đập.

1.1.1 Tài liệu thiết kế.

Cấp thiết kế của công trình là: Cấp II

∇đáy : Cao trình đáy công trình đã trừ lớp bóc bỏ, ở đây bóc bỏ 1m ; khi đó

∇đáy = 2m.

1.1.2 Các chỉ tiêu thiết kế.

Theo TCVN 8216 - 2009 đối với công trình cấp II ứng với MNDBT ở thượng lưu thì chiều cao sóng leo và nước dềnh do gió được tính với tần suất gió lớn nhất P = 4%:

- Vận tốc gió :V = 47 m/s

- Đà gió : D = 1,86 km = 1860m

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

- Vận tốc gió : V = 25 m/s

- Đà gió : D = 1,87 km = 1870m

- Thời gian gió thổi liên tục: t = 6h

Độ vượt cao an toàn:(theo TCVN 8216-2009)

+ Với MNDBT: a = 0,7 m+ Với MNLTK: a’ = 0,5 m + Với MNLKT: a” = 0,2 m

1.1.3 Xác định cao trình đỉnh đập.

Cao trình đáy đập cần đảm bảo điều kiện : không cho nước tràn qua đỉnh đập trong mọi điều kiện làm việc Mặt khác đập không quá cao để đảm bảo điều kiện kinh tế

Cao trình đỉnh đập được lấy bằng giá trị lớn nhất trong các giá trị sau:

Z1 = MNDBT +Δh + hsl + a (1-1)Z2 = MNLTK + Δh’ + hsl’ + a’ (1-2)Z3 = MNLKT + a’’ (1-3) Trong đó :

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

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

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

+ V: Vận tốc gió tính toán lớn nhất VP=4% = 47(m/s)

+ D: Đà gió ứng với MNDBT, D = 1860 (m)

+ g : Gia tốc trọng trường (m/s2), g = 9,81(m/s2)

+ αS: Góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió thổi αS = 00

hs1% - Chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%

K1, K2 - các hệ số phụ thuộc độ nhám tương đối  /h1% và đặc trưng vật liệu gia cố mái đập

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

K4 , Kα - hệ số được xác định từ đồ thị

Giả thiết trường hợp đang xét là sóng nước sâu: H > 0,5λ (Với λ

là chiều dài trung bình của sóng)

- Tính các đại lượng không thứ nguyên V gt ; V2

gD

9,81.6.3600

4508, 42 47

9,81.1860

8, 26 47

- Chọn cặp trị số nhỏ nhất trong hai trị số trên ta tính toán được:

2

47 0, 0055 1, 24( )

9,81 47 0,75 3, 6

- Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu theo công thức

H = 12,5 m > 0,5 λ = 0,5.20,24= 10,12 m ( thỏa mãn giả thiết)

- K3 tra bảng P2-4 đồ án MHTC trang 114, phụ thuộc tốc độ gió và hệ số mái

m, sơ bộ chọn hệ số mái thượng lưu của đập là: m = 3 ÷ 3,5 và vận tốc gió lớn nhất V = 47 m/s ⇒ K3 = 1,5

- K4 tra đồ thị hình P2-3 đồ án MHTC , phụ thuộc hệ số mái m và trị số

K1, K2 - các hệ số phụ thuộc độ nhám tương đối  /h1% và đặc trưng vật liệu gia cố mái đập

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

K4 , Kα - hệ số được xác định từ đồ thị

Giả thiết trường hợp đang xét là sóng nước sâu: H > 0,5λ (Với λ

là chiều dài trung bình của sóng)

- Tính các đại lượng không thứ nguyên V gt ; V2

gD

9,81.6.3600

8475,84 25

9,81.1870

29,35 25

9,81 25 1,1 2,8

- Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu theo công thức

H = 12,5 m > 0,5 λ = 0,5.12,25= 6,12 m (thỏa mãn giả thiết ban đầu) *) Tính : hs1% = K1% h

Với K1% tra được từ đồ thị hình P2-2 đồ án MHTC, ứng với đại lượng

9,81.1870

29,35 25

Tra bảng P 2-3 đồ án MHTC ta có: K1 = 0,89; K2 = 0,79

- K3 tra bảng P2-4 đồ án MHTC trang 114, phụ thuộc tốc độ gió và hệ số mái

m, sơ bộ chọn hệ số mái thượng lưu của đập là: m = 3 ÷ 3,5 và vận tốc gió lớn nhất V = 25 m/s ⇒ K3 = 1,5

- K4 tra đồ thị hình P2-3 đồ án MHTC , phụ thuộc hệ số mái m và trị số

Trường hợp (MNLTK),Btr=14m

Trường hợp (MNLKT),Btr=14m

Chiều cao sóng leo

1.1.4 Kiểm tra cấp công trình.

Với Zđđ =19,8m => Hđ = 19,8 – 2 = 17,8m dựa vào TCVN 04-05/2012 ta được cấp công trình là cấp II

Kết luận : Cấp công trình là cấp 2

1.2 Thiết kế mặt cắt cơ bản của đập.

1.2.1 Chiều rộng đỉnh đập.

Theo quy mô và nhiệm vụ của công trình là giữ nước và cấp nước tưới, đập chính không có yêu cầu giao thông, để đảm bảo thuận lợi cho quá trình thi công ta chọn chiều rộng đỉnh đập là: B = 5,0 m

1.2.2 Mái đập và cơ đập.

1.2.2.1 Mái đập.

Mái đập là yếu tố cơ bản để đảm bảo sự ổn định của đập trong quá trình làm việc Hình dạng của mái đập và cơ đập phụ thuộc vào đặc tính của đất đắp đập, chiều cao đập và loại đập cũng như điều kiện thi công

Hđ là chiều cao đập Hđ = Zđỉnh đập – Zđáy đập =19,8 – 2 = 17,8 m

Khi chiều cao đập H< 40 m thì mái đập xác định sơ bộ theo công thức kinh nghiệm:

+ Mái thượng lưu:

m1 = 0,05Hđ + 2,00 = 0,05.17,8+ 2 = 2,89 chọn m1 = 3 + Mái hạ lưu:

m2= 0,05Hđ + 1,50 = 0,05.17,8 + 1,5 = 2,39 chọn m2 = 2,5

1.2.2.2 Cơ đập.

Khi đập trên 10 m người ta thường bố trí cơ đập ở mái hạ lưu và thượng lưu hoặc một trong hai trường hợp Cơ đập có tác dụng làm tăng ổn định thêm cho đập và tạo điều kiện đi lại, sửa chữa khi cần thiết trong quá trình thi công cũng như vận hành Khoảng cách giữa 2 cơ thường chọn từ 10-

15 m, bề rộng cơ chọn theo yêu cầu giao thông và không chọn nhỏ hơn 3m.+ Mái hạ lưu : Bố trí 1 cơ ở cao trình +14 , bề rộng cơ chọn là 3 m

1.2.3 Thiết bị thoát nước.

1.2.3.1 Đoạn lòng sông.

Do vật liệu đá là tương đối sẵn có ở địa phương và hình thức đập là đập

đất nên ta chọn thoát nước kiểu lăng trụ có mặt cắt ngang hình thang Vật liệu làm lăng trụ là đá hộc Cao trình đỉnh lăng trụ chọn cao hơn mực nước hạ lưu max, đảm bảo trong mọi trường hợp đường bão hòa không chọc ra mái hạ

lưu Thường độ vượt cao của đỉnh lăng trụ so với mực nước hạ lưu max phải bằng 1-2m Chọn 2,0 m Zhl = 2m.

Cấu tạo của lăng trụ thoát nước như sau:

- Chiều cao lăng trụ hlt = 2 + 2 = 4 m

- Cao trình đỉnh lăng trụ là +6 m

- Bề rộng đỉnh lăng trụ blt≥2m chọn b = 3 m

- Mái trước và mái sau của lăng trụ chọn m1’ = 1 và m2’ = 2

Nối tiếp thân đập với lăng trụ thoát nước cần đảm bảo độ bền thấm tiếp xúc bằng cách đặt tầng lọc ngược theo mái trong của lăng trụ

m= 1

300

m = 2

Hình 1.1 : Lăng trụ thoát nước

1.2.3.2 Đoạn sườn đồi.

Để tạo điều kiện cho dòng thấm thoát ra dễ dàng ta sử dụng thoát nước

kiểu áp mái Loại này phủ trực tiếp lên chân mái đập, cao hơn điểm ra của đường bão hoà 0,5 ÷ 1 m

Hình1.2 : Áp mái hạ lưu

1.2.4.1 Bảo vệ mái thượng lưu.

Mái thượng lưu làm việc với môi trường bão hoà nước, để đảm bảo cho mái thượng lưu tránh sạt lở trong quá trình làm việc ta gia cố mái thượng lưu bằng đá lát khan hoặc tấm bê tông

Vậy ta chọn chiều dày lớp bảo vệ mái = 35 (cm)

1.2.4.2 Bảo vệ mái hạ lưu.

Mái đập hạ lưu được bảo vệ từ đỉnh đập đến đỉnh của lăng trụ thoát nước, cần được bảo vệ chống xói do nước mưa gây ra hoặc do động vật đào bới Chọn hình thức bảo vệ là trồng cỏ Trên mái bố trí các rãnh thoát nước nghiêng với trục đập góc 45o để tập trung và tiêu thoát nước mưa gây xói lở lớp gia cố Các ô cỏ hình vuông có kích thước 5x 5 (m), các rãnh có chiều rộng là 20cm, trong rãnh có các lớp cuội sỏi để thoát nước Mặt mái trồng cỏ trên lớp đất hữu cơ dày 20 cm

Hình 1.3 : Chi tiết bảo vệ mái hạ lưu.

Để tiêu nước mặt của hạ lưu ta làm rãnh thoát nước dọc cơ và chân mái hạ lưu (Phần phía trên lăng trụ thoát nước) kết cấu rãnh bằng đá xây

Hình 1.4 : Chi tiết rãnh thoát nước

1.2.5.Tính toán thấm qua thân đập.

1.2.5.1 Nhiệm vụ và các trường hợp tính toán.