Thiết kế hồ chứa nghi xuân – phương án 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

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI CẢM ƠN 4

PHẦN I: TÀI LIỆU CƠ BẢN 5

CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆU TỰ NHIÊN VÀ DÂN SINH KINH TẾ 5

1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực xây dựng công trình. -5

1.2 Điều kiện địa chất -5

1.2.1 Tuyến đập 5

1.2.2 Tuyến cống 9

1.2.3 Tuyến tràn 10

1.3 Điều kiện địa chất công trình tuyến kênh chính. -11

1.3.1 Tuyến kênh chính Bắc 11

1.3.2 – Tuyến kênh chính Nam 11

1.5 Vật liệu xây dựng. -12

1.5.1 - Vật liệu xây dựng đất đắp đập 12

1.5.2 Các loại vật liệu xây dựng khác 15

1.6.2 Tình hình kinh tế 16

1.7 Hiện trạng thủy lợi và điều kiện cấp thiết xây dựng công trình. -16

1.7.1 Cơ sở hạ tầng 16

1.7.2 Nhu cầu cấp nước cho sản xuất nông nghiệp 16

1.7.3 Tổng nhu cầu cấp nước cho sản xuất nông nghiệp và nước sinh hoạt 17

CHƯƠNG II GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH VÀ THÀNH PHẦN CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 19

2.1 Lựa chọn hình thức đầu tư -19

2.2 Lựa chọn hình thức các hạng mục công trình. -19

2.3 Các thông số hồ chứa. -19

2.4 Cấp công trình. -19

2.4.1 Theo chiều cao công trình và loại nền 19

2.4.2 Theo nhiệm vụ của công trình 20

2.5 Xác định các chỉ tiêu thiết kế : -20

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 22

3.1 Mục đích, nhiệm vụ và tài liệu tính toán: -22

3.1.1 Mục đích tính toán điều tiết lu 22

3.1.2 Nhiệm vụ 22

3.1.3 Tài liệu tính toán: 22

3.2 Ý nghĩa -23

3.3 Các phương pháp tính toán điều tiết lũ : -24

3.4 Nguyên tắc tính toán điều tiết lũ. -24

3.5.2 Bảng tính toán điều tiết lu với Btr = 14m, P = 0,2% 29

PHẦN II: THIẾT KẾ CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH 33

CHƯƠNG I THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 33

1.1 Xác định cao trình đỉnh đập. -33

1.1.1 Tài liệu thiết kế 33

1.1.2 Các chỉ tiêu thiết kế 33

1.1.4 Kiểm tra cấp công trình 40

1.2 Thiết kế mặt cắt cơ bản của đập. -41

1.2.1 Chiều rộng đỉnh đập 41

1.2.2 Mái đập và cơ đập 41

1.2.3 Thiết bị thoát nước 41

1.2.4 Bảo vệ mái đập 42

1.2.5.Tính toán thấm qua thân đập 44

1.2.6 Tính tổng lưu lượng thấm 54

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬP 56

2.1 Mục đích tính toán -56

2.1.1 Trường hợp tính toán 56

2.1.2 Phương pháp và số liệu tính toán 57

2.2 Tính toán ổn định mái đập theo phương pháp cung trượt. -57

2.2.1 Tìm vùng chứa tâm cung trượt nguy hiểm 57

3.7.6 Xác định hệ số an toàn K cho một cung trượt bất kỳ 59

2.2 Đánh giá tính hợp lý của mái : -73

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN TRÀN XẢ LŨ 74

3.1 Bố trí chung đường tràn. -74

3.1.1 Vị trí đường tràn 74

3.1.2 Hình thức và quy mô đường tràn 74

3.2 Tính toán thủy lực đường tràn -77

3.2.1 Tính toán độ sâu đầu dốc nước 77

3.2.2 Tính toán thủy lực dốc nước 78

3.2.3 Tính toán thuỷ lực kênh hạ lưu 90

3.2.4 Tính toán tiêu năng 92

3.3 CHỌN CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN TRÀN. -96

3.3.1 Kênh dẫn thượng lưu 96

3.3.2 Tường cánh và sân trước ngưỡng 97

3.3.3 Ngưỡng tràn đỉnh rộng 97

3.3.4 Trụ pin (mố trụ) 98

3.3.5 Trụ bên (mố bên) 98

3.3.6 Cầu giao thông 98

3.3.7 Cửa van cung bằng thép 98

3.3.8 Cầu công tác 99

3.3.9 Cầu thả phai 100

3.3.10 Dốc nước 100

3.3.11 Tiêu năng 100

3.3.12 Kênh hạ lưu 101

3.3.13 Bố trí khớp nối và khe lún: 101

3.4 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CÁC BỘ PHẬN CỦA TRÀN. -101

3.4.1 Tính toán ổn định ngưỡng tràn 101

4.1 BỐ TRÍ CỐNG LẤY NƯỚC. -110

4.1.1 Nhiệm vụ công trình 110

4.1.2 Chọn vị trí và hình thức cống 110

4.1.3 Sơ bộ bố trí cống 110

4.1.4 Thiết kế kênh hạ lưu 111

4.2 Tính khẩu diện cống -114

4.2.1 Trường hợp tính toán 114

4.2.2 Sơ đồ tính toán 114

4.2.3 Phương pháp tính toán 115

4.2.4 Tính toán các tổn thất Zi 115

4.2.5 Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống 121

4.3 Kiểm tra trạng thái chảy và tính toán tiêu năng -122

4.3.1 Trường hợp tính toán 122

4.3.2 Nội dung tính toán 122

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 trícủa huyện ở vào khoảng từ vĩ tuyến 18o31' - 18o45' và từ kinh tuyến 18o09' -

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 củatoàn huyện Dãy núi Hồng Lĩnh có dộ dốc lớn , cây cối thảm phủ bề mặt thưanên 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 tháimềm 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 thicông 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 bịphong hoá nhẹ, cứng vừa Tảng lăn kích thước 1-2 đến 4-5m Diện phân bố từK0 đến K0+40m Chiều dày khoảng 4m

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 lănkích 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

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 ởđoạn K0+80 đến K0+900 Chiều dày trung bình 1.0m Hệ số thấm K =3.1*10-4 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

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 đangphân huỷ Trạng thái dẻo mềm Lớp này gặp ở hố khoan CĐ1 (K0+440) dày

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 cómàu 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 nàygặp 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 chỗxen kẹp đất á sét dẻo mềm Diện phân bố từ hố khoan ĐC8 đến ĐC4 Chiều

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 làhạt cát Đất thường có màu xám xanh, nâu vàng, nâu Diện phân bố trongkhoảng từ K0+100 đến K0+400 Chiều dày, dày nhất 4.0m, bé nhất 2.3m,

Trong các hố khoan có mặt của lớp đất này khi khoan qua nó chúng tôithấy có nước áp lực xuất hiện Có lẽ trong khoảng dao động mực nước dướiđất ô xít sắt đã tạo cho lớp vón kết, và lớp vón kết này thành mái của tầngchứa 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) Càngxuống sâu hạt càng thô dần Cát thường có mầu xám đen, xám sáng Diệnphân bố rộng khắp toàn tuyến chiều dày chưa xác định Trong lớp này tại hố

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, vàCĐ2

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

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

Đất sét, lẫn cuội lăn, màu xám xanh, xám vàng, đốm trắng Đất trạng tháidẻo mềm Cuội lăn kích thước 5-15cm Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến

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 thâncây lá cây đã và đang phân huỷ, Trạng thái chảy Đây là lớp bùn bồi lắng tạilòng 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 Vónkết mềm Diện phân bố trong khoảng K0 đến K1+700, chiều dày trung bình

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

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

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 thínghiệm

Lớp 2- Đất á sét, màu xám vàng

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

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

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

Lớp 4- Cát hạt mịn

Cát hạt mịn, màu xám vàng, xám ghi, trạng thái chảy Diện phân bố trongkhoảng 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

1,635 km, cao trung bình khoảng15 mlkp[, Vật liệu đất đắp đập khoảng 1.2

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, câybạch đàn và làm một số vườn trại

- Đất thuộc loại á sét hạt cát, màu nâu vàng, kết cấu không chặt, trạng tháidẻo 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

vận chuyển xa nhất: 1.5 km; gần nhất 500m, trung bình 1km Dễ khai thác vàvận 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, câybạch đàn và làm một số vườn trại

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

nhất: 1.5 km; gần nhất 500m, trung bình 1km Dễ khai thác và vận chuyểnbằng 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/cm3) , Wtn = 13.7(%)

- Bãi vật liệu B: γcmax = 1.86 (g/cm3) , 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:

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 tuyếnđập 3km Cát tại mỏ cát này là cát thạch anh, hạt trung đến mịn, bán tròncạnh, 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 đãđược rải nhựa nối liền các xã với huyện thị và 100% có đường rải nhựa vềđến trung tâm xã Còn lại là các đường liên thôn, liên xã có 1 số đường đãđược 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 thuỷnông của các công trình thuỷ lợi trên địa bàn, cho thấy hệ số tưới đối với các

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

- Hệ số tưới cho màu và cây ăn quả Đông Xuân q=0,35 l/s.ha; Tưới chomàu 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 halúa Hè Thu và 338 ha màu Lượng nước phục vụ cho nông nghiệp phân bốtheo các tháng theo bảng sau:

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

Wd106

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 bốtheo các tháng theo bảng sau:

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

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 thángtheo bảng sau:

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

b Giai đoạn II:

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 thángtheo 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

đảm bảo tưới tự chảy cho 933 ha lúa và cây màu của các xã Cổ Đạm, XuânLiên, Xuân Thành, Xuân Mỹ

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

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 chovùng 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

+ Tràn xả lũ : Tràn đỉnh rộng, có cửa van

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 :

Cao trình đập: ∇đỉnh đập = MDDBT + d

Trong đó: MNDBT = 14,50 m

d : độ cao an toàn, d = 1,5 ÷ 3,0m, chọn d = 3(m) ∇đỉnh đập = 14,5 + 3 = 17,50 (m)

2.4.2 Theo nhiệm vụ của công trình.

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

đảm bảo tưới tự chảy cho 933 ha lúa và cây màu của các xã Cổ Đạm, XuânLiên, Xuân Thành, Xuân Mỹ

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

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 chovùng hạ lưu

Tra bảng 1 QCVN 04 - 05 :2012/BNNPTNT xác định được đập thuộc côngtrình 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 :

+ Tổ hợp tải trọng cơ bản: K = 1,25

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

+ Với MNDBT: a = 0,7 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 lu

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

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

3.1.2 Nhiệm vụ

Nhiệm vụ cơ bản của điều tiết lu là nghiên cứu cách hạ thấp lưu lượng

lu nhằm đáp ứng các yêu cầu phòng chống lu cho các công trình ven sông

và các khu vực hạ lưu công trình :

Đối với nhiệm vụ phòng lu hạ du điều tiết lu nhằm giảm thấp lưu lượng xả lu 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

* 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:

(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

nên ta bỏ qua lưu tốc tới gần (V 0 =0)

Tính toán điều tiết:

Từ những kết quả đã tính toán trên ta bắt đầu tính toán điều tiết lũ vớicác 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:

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

với các tham số đã biết và kiểm tra điều kiện:

chuyển sang thời đoạn tiếp theo Giá trị q1 của thời đoạn sau là q2 của thờiđoạn trước Các bước tính toán với thời đoạn đó tiến hành lặp lại từ bước 1đến bước 3

- Nếu biểu thức không thỏa mãn cần thay đổi giá trị giả định q2 và quaylại 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 xảlũ, 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%.

MNDBT = 14,5 m = 0,35

Bảng 3.1 : Tính toán điều tiết lu 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 lu với Btr = 14m, P = 0,2%.

Cao trình ngưỡng tràn Z ng = 11,5m

MNDBT = 14,5 m = 0,35

Bảng 3.2 : Tính toán điều tiết lu 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 ởthượng lưu thì chiều cao sóng leo và nước dềnh do gió được tính với tần suấtgió lớn nhất P = 4%:

- Vận tốc gió :V = 47 m/s

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 suấtgió 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 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 gióbình quân lớn nhất

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 vàđiều kiện làm việc của hồ chứa, theo TCVN 8216-2009 với công trình cấp II :

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

K1, K2 - các hệ số phụ thuộc độ nhám tương đối  /h1% và đặc trưngvật 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

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)

m, sơ bộ chọn hệ số mái thượng lưu của đập là: m = 3 ÷ 3,5 và vận tốc gió lớnnhất 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 trưngvật 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

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

h∆ = =

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

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

Trường hợp(MNLTK),

Btr=14m

Trường hợp(MNLKT),

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