Thiết kế hồ chứa nước pu nhí phương án i ” thuộc xã pú nhi, huyện điện biên đông, tỉnh điện biên

Trong suốt 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp dưới sự hướng dẫn tận tình củathầy giáo PGS.TS Trần Mạnh Tuân cùng sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trongkhoa và trong bộ môn, đến nay em đã hoàn t

LỜI CẢM ƠN.

Trong suốt 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp dưới sự hướng dẫn tận tình củathầy giáo PGS.TS Trần Mạnh Tuân cùng sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trongkhoa và trong bộ môn, đến nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình với đềtài được giao: “Thiết kế hồ chứa nước Pu Nhí phương án I ” thuộc xã Pú Nhi,Huyện Điện Biên Đông, Tỉnh Điện Biên

Đồ án giải quyết các vấn đề sau:

Thiết kế sơ bộ công trình đầu mối

Tính toán lựa chọn phương án hợp lý

Thiết kế kỹ thuật phương án chọn

Tính toán kết cấu

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Mạnh Tuân và các thầy cô đãtận tình chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án để em có thể hoànthành đồ án này

Do thời gian có hạn cũng như còn thiếu nhiều kinh nghiệm nên khôngtránh khỏi sai sót Kính mong các thầy cô góp ý để đồ án được tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

TIẾN ĐỘ ĐỒ ÁN

TUẦN 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

 Điều kiện tự nhiên

 Bố trí tổng thể công trình đầu mối

TUẦN 2: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA HỒ CHỨA

 Tính toán điều tiết hồ,xác định mực nước chết và mực nước dâng bình thường

 Tính toán điều tiết lũ, xác định mực nước lũ thiết kế

TUẦN 3+4: THIẾT KẾ ĐẬP DÂNG

 Xác định cao trình đỉnh đập

 Các thiết bị chống thấm cho thân và nền đập

 Tính thấm qua đập và qua nền

 Kiểm tra ổn định cho đập đất

TUẦN 5+6: THIẾT KẾ ĐƯỜNG TRÀN

 Bố trí chung cho đường tràn

 Tính toán thủy lực đường tràn

 Cấu tạo các bộ phận của đường tràn

 Kiểm tra ổn định tường bên ngưỡng tràn

TUẦN 7+8: THIẾT KẾ CỐNG NGẦM LẤY NƯỚC

 Chọn tuyến cống và hình thức cống

 Thiết kế kênh hạ lưu cống

 Tính toán khẩu diện cống

 Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống

 Kiểm tra khả năng chảy và tiêu năng sau cống

 Chọn cấu tạo cống

TUẦN 9+10: TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỐNG NGẦM

 Cấp công trình và lựa chọn kết cấu

 Xác định nội lực cống theo phương ngang.

 Tính toán bố trí thép cho trần cống

 Tính toán bố trí thép cho thành bên

 Tính toán bố trí thép cho bản đáy cống

 Tính toán cốt thép ngang

 Tính toán kiểm tra nứt

 Tính kết cấu theo phương dọc

TUẦN 11 : ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG

 Nhận xét cơ bản

 Những tác động có lợi

 Những tác động có hại

TUẦN 12 : TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÔNG TRÌNH

 Khối lượng đào

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 5

1.1 Vị trí và nhiệm vụ công trình 5

1.2 Tình hình dân sinh kinh tế 13

1.3 Phương hướng phát triển kinh tế và nhiệm vụ công trình 16

CHƯƠNG 2 : BỐ TRÍ TỔNG THẾ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 19

2.1 Tuyến công trình đầu mối 19

2.2 Hình thức tràn xả lũ 20

CHƯƠNG 3 : XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ HỒ CHỨA 21

3.1 Xác định mực nước chết (MNC) và dung tích chết 21

3.2 Tính toán điều tiết hồ theo phương pháp lập bảng 24

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 30

4.1 Mục đích tính toán 30

4.2 Ý nghĩa 30

4.3 Tài liệu tính toán 30

4.4 Tính toán điều tiết lũ 33

CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 36

5.1 Tài liệu thiết kế 36

5.2 Xác định cao trình đỉnh đập 36

5.3 Mái đập và cơ đập 43

5.4 Thiết bị chống thấm và thiết bị thoát nước 44

5.5 Tính thấm qua nền và đập 52

5.6 Tính thấm cho mặt cắt lòng sông 53

5.7 Tính thấm cho mặt cắt sườn đồi 58

5.8 Tính toán ổn định mái đập 63

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

CHƯƠNG 1 : ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1 Vị trí và nhiệm vụ công trình

1.1.1 Vị trí địa lý

Hồ chứa nước Pu Nhí dự kiến xây dựng nằm trên suối Pu Nhí, thuộc địaphận bản Pu Nhí A - xã Pú Nhi - huyện Điện Biên Đông - tỉnh Điện Biên.Cách thị xã Điện Biên 20km, cách thị trấn Na Son 23km rất thuận tiện choxây dựng công trình

Vị trí cụm đầu mối có toạ độ: 210 30' vĩ độ Bắc

1030 07' kinh độ Đông

1.1.2 Đặc điểm địa hình địa mạo

Suối Pu Nhí là một nhánh chính của sông Pu Nhí, phát nguyên từ dãy núi

Pu Huốt xã Mường Phăng, huyện Điện Biên Xung quanh lưu vực là núi caobao bọc, thung lũng chật hẹp, càng về hạ lưu gần bản Pu Nhí A thung lũngđược mở rộng có chỗ tới 0,9km, nhưng tại cuối bản suối bị thắt lại bới haidãy núi có cao độ +1248 có khả năng tạo thành một lòng hồ chứa nướctương đối tốt

Đặc điểm địa hình khu vực cụm công trình đầu mối tương đối hẹp, máidốc của các sườn núi thay đổi từ 500 đến 650 Với các khu tưới do bị các dãynúi phân chia thành các mảnh nhỏ chạy dọc các thung lũng ven suối, xungquanh bị bao bọc bởi các dãy núi, các thửa ruộng kiểu này phân bố trên hầuhết các bản của xã Pú Nhi

Vùng hưởng lợi của công trình bao gồm hai khu tưới chính là :

- Khu tưới Pu Nhí C nằm ở hạ lưu công trình cách cụm công trình đầu mối1,2km Cao trình mặt đất tự nhiên tại khu tưới thay đổi từ 1108 đến 800 Độdốc mặt đất tự nhiên tại khu tưới thay đổi từ 3-5

- Khu tưới sau đập dâng Tạ Té B chạy dọc theo lòng suối Cao trình mặt đất

tự nhiên tại khu tưới thay đổi từ 720 đến 530 Độ dốc mặt đất tự nhiên tạikhu tưới thay đổi từ 3-5 Cả hai khu tưới này đều nằm ven suối Pu Nhí cóđịa hình dốc Với địa hình như trên các khu tưới bị phân tán hình thành cácbậc thang nhỏ, diện tích khu tưới được phân bổ trên một diện rộng

1.1.3 Tài liệu khảo sát địa hình

+ Đo nối chuyển cao tọa độ công trình về hệ cao tọa độ VN2000

+ Đo vẽ bình đồ: Công trình trên kênh (TL 1/200), Nhà quản lý (TL 1/200),Đường thi công và đường liên xã (TL1/1000), Bãi vật liệu đất đắp (TL2000)

+ Cắt dọc, cắt ngang các hạng mục: Đập, tràn, cống lấy nước, tuyến kênhchính và công trình trên kênh, Đường thi công và đường liên xã, Đườngđiện quản lý

+ Cắm tim tuyến các hạng mục công trình; cắm mốc biên giải phóng mặtbằng

1.1.4 Điệu kiện địa chất và địa chất thủy văn

hẹp và kéo dài Đất đá phía trên là các thành tạo bồi, lũ tích sông (a,pQ) vớithành phần chính sét pha, cát pha lẫn sét bụi đến cuội sỏi; thành phần hạt nhỏ

là thạch anh và phenspát Chiều dày của tầng này thay đổi từ 3,0 – 8,0m vàphủ lên trên tầng phong hoá mạnh của đá cát sạn kết

 Phân vùng II:

Khu vực có địa hình dốc chiếm đa phần diện tích hồ đó là các sườn đồi vàcác dãy núi dọc cánh trái đường viền hồ Đây là vùng phát triển các thành tạo

có nguồn gốc sườn tích (dQ); thành phần chủ yếu là đất sét pha nặng đôi chỗ

có lẫn tảng lăn, tảng sót, kích thước từ 0,2 – 1,5m; Chiều dày trung bình từ1,5 - 3,0m

Phân vùng III:

Tầng đá gốc đá grano diorit, Điorit thạch anh phong hoá vừa, mức độ nứt nẻcủa đá từ trung bình đến ít Trong lòng hồ, diện lộ trên bề mặt thường ở dạngnhỏ dưới dạng các khối độc lập nơi tầng phủ trên mặt bị bào mòn Phía đầusườn vai phải đập, tầng đá gốc xuất lộ dưới dạng một Batolit lớn có sườn dốcđứng Nhìn chung tầng đá gốc có cấu tạo dạng khối, cường độ cứng chắc, ít

nứt nẻ

 Địa chất thủy văn

 Nước mặt và nước ngầm trong khu vực là loại nước nhạt Bicacbonat Canximagiê có độ pH = 7,0 - 7,2; độ kiềm Bicacbonát HCO3-  = 1,52 - 2,59mg/l;hàm lượng các ion muối tan khác CL- = 0,16 - 0,24g/l; Mg+  = 0,51 -0,86mg/l Qua đối chiếu hàm lượng hoá học của nước với các chỉ tiêu đượcquy định trong tiêu chuẩn ngành 14TCN 78 - 88 nhận thấy: nước trong khuvực công trình không có bất cứ một dấu hiệu nào về khả năng ăn mòn cácloại đối với bê tông dùng cho công trình thuỷ công

gia, khu vực công trình là vùng có thể chịu ảnh hưởng của trấn động từ điểmtâm trấn cực đại nằm cách công trình khoảng 10 Km về phía Đông Bắc, tạo

ra động đất cấp I0max =VIII (MKS,MM) với cường độ Msmax = 5,5 độ Richter,tần suất khoảng 150 năm một lần

b Khu vực công trình đầu mối

Địa tầng của vùng tuyến công trình đầu mối được thể hiện trên các mặt cắtđịa chất tuyến đập, tuyến cống lấy nước, tuyến tràn xả lũ; các lớp đất đáđược phân bố từ trên xuống dưới như sau:

- Lớp 1a: Lớp sạn sỏi lẫn cát bụi màu màu vàng, xám nâu, xám ghi, nguồn

gốc bồi tích suối (aQ) Lớp này chỉ phân bố ở lòng suối và sát hai bờ suối,chiều dày lớp thay đổi từ 1,2 – 2,5 m Lớp có tính thấm mạnh với hệ số thấmxác định bằng đổ nước (tại hố khoan KM12) là K= 1.88 x 10-3cm/s

- Lớp 1b: Đất sét pha nặng đến sét màu nâu hồng, nâu vàng đốm đen trắng

nguồn gốc bồi tích (aQ) Đất có kết cấu chặt vừa, trạng thái từ dẻo cứng đếnnửa cứng Lớp có diện phân bố rộng rãi ở hai bên thềm suối; chiều dày thayđổi từ 2,5 – 7,5 m Hệ số thấm xác định bằng đổ nước tại lớp này K= 2,52 –4,95x 10-5cm/s

- Lớp 1c: Đất sét pha nặng lẫn cát bụi màu xám xanh Trạng thái dẻo mềm.

Nguồn gốc bồi tích (aQ) Lớp 1c nằm ngay dưới lớp 1a và 1b, phân bố chủyếu ở phạm vi lòng thung lũng; chiều dày thay đổi từ 2,0 – 4,3 m Hệ sốthấm K= 1,37 x 10-4 - 1,12 x 10-3 cm/s

- Lớp 2: Đất sét pha vừa đến pha nặng (bụi thường pha cát) lẫn ít sạn màu

xám vàng đến nâu đỏ đốm trắng Trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng Nguồngốc sườn tích (dQ) Lớp 2 thường nằm ngay trên bề mặt, phân bố chủ yếu ởhai vai đập; chiều dày thay đổi từ 3,5 – 8,5 m Hệ số thấm K= 4,95 x 10-5 –5,74 x 10-5 cm/s

- Lớp 3a: Đất sét pha nhẹ đến pha vừa xen kẹp (bụi thường pha cát) lẫn ít sạn

sỏi, màu xám vàng xám nâu Trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng Nguồn gốcpha tích (a,dQ) Lớp 3a nằm dưới lớp 1c, 1b và lớp 2, phân bố rộng rãi ở cả

hai vai đập và trong thung lũng lòng suối; chiều dày thay đổi từ 5,4 – 19,5

m Hệ số thấm K= 4,95 x 10-5 – 1,01 x 10-4 cm/s

- Lớp 3b: Cát pha nặng đến sét pha nhẹ (bụi thường pha cát) lẫn ít sạn dăm

màu xám ghi xám nâu đốm xám vàng trắng Trạng thái dẻo mềm đến dẻocứng Nguồn gốc tàn tích (eQ) Lớp 3b nằm ngay dưới lớp 3a, phân bố rộngkhắp dọc theo chiều dài tuyến; chiều dày thay đổi từ 1,7 – 12,5 m Hệ sốthấm K= 8,9 x 10-5 – 9,89 x 10-5 cm/s

- Lớp 4 : Cuội sạn kết, cát kết phong hoá từ vừa đến nhẹ, cứng chắc.

1.1.5 Đặc điểm khí tượng thủy văn

a Tình hình chung

Khí hậu vùng dự án nói chung chịu ảnh hưởng của vùng nhiệt đới gióimùa; nắng nóng, mưa nhiều, độ ẩm cao, bốc hơi nhiều Nhiệt độ vùng PuNhí mang đặc trưng của vùng miền núi, nhiệt độ lên cao vào những thángmùa hè và giảm đáng kể vào những tháng mùa đông, có thời điểm xuống tớigần 00 C Lượng mưa chia làm hai mùa rõ rệt : Mùa mưa từ tháng 5 đếntháng 9, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3, tháng 10 và tháng 4 là hai thángchuyển tiếp Lượng mưa phân phối không đều, chiếm tỷ lệ nước lớn trongmùa mưa Mùa khô lượng mưa ít, tuy nhiên vào tháng 4, tháng 10 có thể xuấthiện một vài trận mưa gây lũ

b Các đặc trưng khí tượng khí hậu

Tốc độ gió bình quân

V (m/s)

Số giờ nắng h (giờ)

Bốc hơi Z p (mm)

Bảng 1-5: Phân phối mưa bình quân năm

c Dòng chảy thủy văn

+ Dòng chảy năm:

Diện tích lưu vực của hồ Pu Nhí thuộc loại lưu vực sông nhỏ; trong lưu vực

hồ không có tài liệu thực đo dòng chảy Để xác định dòng chảy năm cho lưuvực ta xét các đặc trưng của trạm đo lưu lượng lân cận khu vực công trình để

tính toán, hoặc các công trình đã xây dựng gần với công trình để xác địnhdòng chảy năm theo phương pháp tương tự.

Các trạm đo lưu lượng trong vùng quá lớn hoặc quá ít năm đo đạc nênchúng ta chỉ dùng tài liệu trạm Nứa Ngàm để thu phóng phân phối dòng chảynăm cho lưu vực nghiên cứu

+ Lưu lượng bình quân nhiều năm:

Bảng 1-6: Tổng hợp các đặc trưng thuỷ văn vùng công trình

+ Phân phối dòng chảy năm thiết kế P=75%

Bảng 1-7: Lưu lượng thiết kế năm 75% tại đầu mối công trình

Tháng Tuyến hồ chứa Bên phải đập

Nội dung tính toán xác định các thông số: Lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất thiết

kế (Q m p%), tổng lượng lũ lớn nhất thiết kế (W m p%), đường quá trình lũlớn nhất thiết kế ((Q~t) m p%)

Để tính toán các đặc trưng dòng chảy lũ lớn nhất thiết kế cho lưu vực hồchứa, do lưu vực hồ không có tài liệu thực đo dòng chảy nên sử dụng một sốphương pháp tính toán gián tiếp Ở đây sử dụng công thức cường độ giới hạn

để tính lưu lượng đỉnh lũ cho lưu vực Kết quả tính toán như sau:

Bảng 1-8: Lũ thiết kế tại tuyến hồ

+ Đường quá trình lũ thiết kế:

Vì lưu vực nhỏ nên chọn dạng đường quá trình lũ có dạng hình tam giác vớithời gian lũ xuống bằng  = 1,5 lần thời gian lũ lên TX = 1,5Tl

Bảng 1-9 :Thời gian kéo dài trận lũ

T T

Thông số\tần suất

Đơn vị

tỉ lệ diện tích từ công thức triết giảm

Bảng 1-10: Lũ thi công theo số liệu trạm Nứa Ngam

Tuyến hồ 5% 0,527 0,643 2,996 1,435 12,42 0,792 1,254 3,52

10% 0,430 0,548 2,411 1,179 10,07 0,667 1,090 3,02

+ Chảy bùn cát

Độ đục bình quân nhiều năm của lưu vực tính toán ρ = 250 g/m3

+Các đặc trưng của hồ chứa

- Đường quan hệ của hồ chứa

Dân số và tình hình lao động của xã Pú Nhi được thể hiện dưới bảng sau:

Bảng 1-12 : Dân số và lao động xã Pú Nhi

- Dân tộc Mông Hộ 771

- Dân tộc Thái Hộ 137

- Dân tộc Khơ mú Hộ 13

- Dân tộc Mông Người 5890

- Dân tộc Thái Người 799

- Dân tộc Khơ mú Người 79

1.2.2 Tình hình sử dụng đất đai, kết quả sản xuất và thu nhập

Hiện trạng sử dụng đất đai xã Pú Nhi như sau :

- Tổng diện tích đất tự nhiên 17.900 ha,phân bố các thành phần khác nhau và

Lợn 3345 con1.2.3 Nhu cầu sử dụng nước

Tổng lượng nước yêu cầu cho cây trồng và sinh hoạt tại đầu mối đập dâng

Tạ Té B và đầu mối hồ chứa Nậm Ngam C được tính từ lượng nước yêu cầu tại mặt ruộng của các đối tượng dùng nước với hệ số lợi dụng kênh mương là

Bảng 1.14 Tổng lượng nước yêu cầu tại đập dâng Tạ Té B

Tháng Ngày Sinh hoạt Chè Lúa Tai mặt ruộng Tại đập Tạ Bé B

Tổng W cần tại đầu mối

12 31 7.254,0 119.992,3 - 18.400,0 145.646,3 171.348,6

Tổng 85.410,0 699.822,7 1.182.600,0 62.600,0 2.030.432,7 2.388.744,4

1.2.4 Tình hình giao thông vẩn tải, điện nước, sinh hoạt

Do địa hình khu vực rất dốc, vào mùa kiệt nước chỉ chảy với lưu lượng rấtnhỏ trên các tuyến suối chính Nước sinh hoạt cho các hộ ở đây phải vậnchuyển trên một quãng đường khá dài, có hộ phải gùi nước từ 1 - 1.5 kmđường rừng để lấy nước cho sinh hoạt Hiện tại, tại vùng dự án chưa có mộtcông trình thuỷ lợi nào được xây dựng

* Về giao thông: Tại vùng dự án có một số tuyến đường giao thông rải đất

cấp phối với chiều rộng từ 5-7m Tuy nhiên các tuyến đường này mới chỉ nốitrung tâm xã Pú Nhi và một số bản lớn, các bản còn lại chưa có tuyến đườnggiao thông Với địa chất đất có tính sét cao, vào mùa mưa các tuyến đườnggiao thông trên bị xói lở nhiều và rất lầy lội, các phương tiện cơ giới khó cóthể vận chuyển được Hiện tại vào mùa mưa việc liên lạc với bên ngoàicủa một số Bản hầu hết bằng ngựa thồ, xe mô tô

* Về điện: Hiện tại có một đường dây điện 35kv cung cấp điện cho xã Điện

đã được đưa tới phần lớn các bản của xã Pú Nhi Hiện nay điện mới chỉ đượcdùng cho sinh hoạt

1.3 Phương hướng phát triển kinh tế và nhiệm vụ công trình

1.3.1 Định hướng phát triển kinh tế vùng dự án 2001-2012

Để khắc phục tình trạng đói nghèo của nhân dân, Đảng bộ và chính quyềntỉnh Điện Biên đã chọn điểm phát triển kinh tế khu vực này là trọng điểm củatỉnh Phát triển hệ thống thuỷ lợi phục vụ thâm canh tăng vụ, khai hoang tăngdiện tích sản suất, giải quyết nước sinh hoạt cho nhân dân Ngoài ra địaphương còn định hướng phát triển khu vực này thành một trong những trọngđiểm trồng chè, cây ăn quả đặc sản của tỉnh với hàng ngàn ha hoang hoá 1.3.2 Nhiệm vụ công trình

- Đảm bảo chủ động nguồn nước mặt tưới cho lúa và cây ăn quả với tổng diệntích đất canh tác là 1200 ha Trong đó:

+ Lúa: 600 ha ; Màu: 100ha ; Cây chè và cây ăn quả: 500 ha ;

+ Cấp nước sinh hoạt cho 4500 dân trong vùng

 Kết hợp nuôi trồng thuỷ sản, tạo cảnh quan du lịch, cải tạo môi trường sinhthái vùng dự án

1.3.3 Cấp công trình và chỉ tiêu thiết kế

b Chỉ tiêu thiết kế

Từ công trình cấp II xác định được:

 Tần suất lưu lượng lũ lớn nhất tính toán P = 1%; kiểm tra P=0,2%

 Tần suất gió lớn nhất tính toán sóng do gió gây ra trong hồ chứa P=2%khi mực nước hồ ở MNDBT và P=25% khi mực nước hồ ở MNLTK(theo 14 TCN 157-2005)

 Hệ số an toàn ổn định mái nhỏ nhất cho phép:

TÍNH TOÁN THỦY LỢI

 Chọn tuyến xây dựng công trình đầu mối

 Tính toán MNC và dung tích chết của hồ

 Tính toán MNDBT và dung tích hữu ích

 Tính toán điều tiết lũ

CHƯƠNG 2 : BỐ TRÍ TỔNG THẾ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 2.1 Tuyến công trình đầu mối

2.1.1 Nguyên tắc chọn tuyến công trình

Bố trí công trình đầu mối là một khâu rất quan trọng, không những ảnhhưởng đến các thông số kinh tế-kỹ thuật của công trình, điều kiện thi công,

mà còn ảnh hưởng đến sự thuận lợi và chất lượng sử dụng, khai thác côngtrình Công trình đầu mối được bố trí dựa trên các nguyên tắc sau :

+ Thuận lợi khi khai thác sử dụng+ An toàn, hiệu ích và đáp ứng sự phát triển trong tương lai+ Thuận lợi cho thi công

+ Mỹ thuật và phát triển du lịch

Căn cứ vào bình đồ khu vực ta vạch ra 2 tuyến chính tuyến I như vạch ra trênbình đồ tuyến II cách tuyến I khoảng 200m về phía hạ lưu

Ta có thể thấy xây dựng đập ở khu vực tuyến 2 tốn kém hơn so với tuyến I

và dung tích hồ chứa không bằng tuyến I

Biện pháp công trình được chọn là xây dựng mới hồ chứa tại tuyến I để trữ nước tạo nguồn Nước được lấy từ hồ chứa, qua cống, một phần tưới trực tiếp cho khu tưới Nậm Ngam C (bao gồm 100 ha lúa, 100 ha ngô và 200 ha cây ăn quả), một phần xả xuống suối cấp bổ sung cho đập dâng Tạ Té B để tưới cho khu tưới sau đập dâng (bao gồm 500 ha lúa và khoảng 300 ha cây

ăn quả)

2.1.2 Hình thức công trình đầu mối

Để thực hiện được nhiệm vụ đã nêu ở trên thì tại khu vực ta phải xây dựng

hồ chứa để trữ nước vào mùa mưa và lấy nước tưới vào mùa khô, đồng thờiđiều tiết lũ cho khu vực

Cụm công trình đầu mối gồm ba hạng mục công trình chính :

- Đập dâng : đập đất đồng chất đắp bằng vật liệu địa phương,

- Tràn nước : tràn dọc bố trí ở vai trái của đập

- Cống lấy nước:bố trí ở vai phải công trình, hình thức cống là cống ngầmkhông áp.

- Ngoài ra còn thiết kế hệ thống kênh tưới từ công trình đầu mối đến khutưới

Trong phạm vi đồ án chỉ trình bày việc thiết kế các công trình đầu mối

2.2 Hình thức tràn xả lũ

2.2.1 Phương án tràn

Do xung quanh lòng hồ thượng lưu phía đập là các dãy núi chạy song songvới hướng dòng chảy bao quanh hồ chứa vùng giáp tuyến đập nên ta khôngthể bố trí tràn tách rời tuyến đập Hơn nữa căn cứ vào điều kiện địa hình, địachất lòng sông ta thấy hoàn toàn có thể xả lũ qua than đập.Do vậy ta quyếtđịnh chọn vị trí tràn xả lũ cùng với tuyến đập dâng

Dựa vào điệu kiện địa hình, địa chất lòng sông thượng và hạ lưu tuyến đập tachọn vị trí tuyến tràn về phía bờ trái của đập Bởi vì bờ trái thoải và thuậncho việc bố trí hơn bờ phải

Từ việc bố trí tuyến tràn ta đưa ra 2 phương án thiết kế như sau:

 Phương án 1:Tràn thực dụng mặt cắt hình cong Sau tràn là dốc nước.Tiêunăng sau dốc bằng mũi hắt

 Phương án 2: Tràn đỉnh rộng Sau tràn là dốc nước Tiêu năng sau dốc bằng

bể tiêu năng

Qua so sánh 2 phương án, ta thấy phương án 2 tốt hơn cả về mặt kinh tế và

kỹ thuật.Nên ta chọn phương án 2 làm phưong án thiết kế

2.2.2 Hình thức tràn

Căn cứ vào điều kiện địa hình có hai phương án hình thức tràn: Đập tràn cócửa van điều tiết và đập tràn không có cửa van điều tiết Cả 2 phương án đều

có 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 thượnglưu

Điều tiết lũ tốt và mực nước lũ không vượt qua nhiều so với MNDBT, cóthể kết hợp xả bớt 1 phần mực nước hồ khi cần thiết, quản lý vận hànhphức tạp.

 Đập tràn không có cửa van điều tiết

+ Tăng mức độ ngập lụt thượng lưu, không thể kết hợp xả bớt một phầnnước hồ khi cần thiết

Ta thấy với mặt bằng công trình đầu mối hiện nay và địa chất lớp mặt đãkhảo sát việc bố trí tràn có cửa van rất khó và không hiệu quả Do những ưuđiểm của đập tràn không có cửa van nên ta chọn hình thức đập tràn không cócửa van điều tiết tiện cho quản lý vận hành

2.2.3 Cống lấy nước

Có 2 phương án:

 Phương án 1: Cống có áp, mặt cắt tròn bằng ống thép, có tháp van điều tiết lưu lượng

 Phương án 2: Cống không áp, mặt cắt hình chữ nhật bằng bê tông cốt thép,

có tháp van điều tiết lưu lượng

So sánh 2 phương án ta thấy phương án 2 đơn giản, giá thành rẻ hơn Do vậychọn phương án 2 để thiết kế

3.1 Xác định mực nước chết (MNC) và dung tích chết

3.1.1 Khái niệm về MNC và dung tích chết

Dung tích chết Vc là phần dung tích không tham gia vào quá trình điều tiếtdòng chảy Dung tích chết chính là giới hạn dưới của hồ chứa Mực nước chết

là mực nước tương ứng với dung tích chết Mực nước chết và dung tích chết

có quan hệ với nhau qua đường đặc trưng địa hình hồ chứa Z~V

Ta có quan hệ địa hình lòng hồ theo số liệu như sau :

V (10 6 m 3 ) 0,012 0,063 0,201 0,478 0,888 1,394 1,997 2,711

Z (m) 1136 1138 1140 1142 1144 1146 1148 1150

F (km 2 ) 0,446 0,508 0,553 0,608 0,668 0,726 0,781 0,842

V (10 6 m 3 ) 3,542 4,495 5,556 6,716 7,991 9,386 10,892 12,5143.1.2 Xác định MNC và dung tích chết

a Nguyên tắc xác đinh

Với hồ chứa có nhiệm vụ chủ yếu là tưới thì việc xác định mực nước chết vàdung tích chết tuân thủ theo các nguyên tắc sau đây: + Dung tích chết (Vc)phải chứa được hết bùn cát lắng đọng trong hồ chứa trong thời gian hoạtđộng của công trình

Vc ≥ Vbc T

Vbc : Thể tích bồi lắng hàng năm của bùn cát

T: Số năm hoạt động của công trình (tuổi thọ công trình) TheoQCVN 04-05-2012, công trình hồ chứa cấp II có thời gian tính toándung tích bồi lắng bị lấp đầy (tuổi thọ công trình) T = 75 năm

+ Hồ có nhiệm vụ tưới tự chảy nên MNC không được nhỏ hơn cao trình mựcnước tối thiểu để đảm bảo tưới tự chảy :

MNC = Zkc + ≥ ZminZmin: Cao trình mực nước tối thiểu để đảm bảo tưới tự chảy

b Xác định MNC theo điều kiện lăng đọng của bùn cát

Lượng bùn cát lắng đọng hàng năm tại vị trí tuyến công trình bao gồm:

Q = 0,319m3/s: Lưu lượng bình quân năm

Tổng lượng bùn cát lơ lửng trong 1 năm:

Đối với vùng núi β=0,1÷0,3

+ Gd: Lưu lượng bùn cát di đáy bình quân trong 1 năm

Lượng bùn cát di đẩy được lấy bằng 20% của lượng bùn cát lơ lửng:

Gd = 20%.Gll = 20%.2522,88 = 504,58 tấn

Tổng dung tích lắng đọng trong toàn bộ thời gian hoạt động của công trình:

Bảng 3-2: Tổng dung tích lắng đọng hàng năm trong hồ chứa

: Cao trình bùn cát lắng đọng trong suốt quá trìnhlàm việc của hồ,

: Tổng thể tích bùn cát lắng đọng bình quân trong 1năm,

T: Tuổi thọ công trình, T=75 năm (cấp 2)

: Chiều dày lớp nước đệm từ cao trình bùn cát đếnđáy cống

h: Độ sâu cột nước trước cống để lấy đủ lượng nướcthiết kế

Sơ bộ chọn h=1,2 m

MNC=1124,44 + 0,5 + 1,2 = 1126,14 m

c Xác định MNC theo điều kiện khống chế tự chảy

MNC theo điều kiện khống chế tưới tự chảy phải thoả mãn điều kiện sau: MNC= (5-4)

Trong đó:

- Mực nước khống chế đầu kênh tưới phải thoả mãn yêu cầu khốngchế tưới tự chảy theo tài liệu tính toán thuỷ nông =1125,5 m Mựcnước tối thiểu để đảm bảo tưới tự chảy được xác định từ cao độ mặtruộng điển hình của khu tưới Nậm Ngam C Vị trí cao nhất của khutưới Nậm Ngam C có cao độ khoảng 1115m Như vậy, với khoảngcách từ hồ chứa đến khu tưới dài 1,1km thì cao độ Z = 1127 m hoàntoàn đảm bảo tưới tự chảy

-Tổng tổn thất tính từ đầu kênh tưới đến cửa vào của cống lấynước(bao gồm tất cả tổn thất cục bộ và tổn thất dọc đường) , sơ bộchọn =1,5 m Vậy:

3.2 Tính toán điều tiết hồ theo phương pháp lập bảng

Ta thấy trong một năm tổng lượng nước đến lớn hơn lượng nước cần dùngtrong năm đó nên đây là hồ chứa điều tiết năm Dựa trên các số liệu đã cho,talập bảng tính toán theo phương án trữ sớm Dung tích hiệu dụng của hồ chứađược xác định trên cơ sở so sánh lượng nước thừa liên tục V+ và lượng nướcthiếu liên tục V- trong thời kỳ một năm.Hồ chứa sẽ có một lần tích nước đủdung tích để cấp cho thời kỳ thiếu nước,trong trường hợp này dung tích hiệudụng là lượng nước thiếu V-

0,10

1 0,18

0,23 1

0,20 1

0,47 8

0,88 8

0,55 3

0,60 8

0,66 8

5,55 6

6,71 6

7,99 1

9,38 6

10,89 2

12,51 43.2.1 Phương pháp tính toán

Tính toán cân bằng nước cho hồ chứa nước Pú Nhi được thực hiện với sơ đồ

01 hồ chứa và 01 đập dâng Nội dung tính toán bao gồm:

- Cân bằng lượng nước đến và lượng nước yêu cầu tại đập dâng Tạ Té Bnhằm xác định lượng nước thiếu cần cung cấp tại hồ chứa.

- Cân bằng nước tại hồ chứa để xác định dung tích hữu ích và mực nướcdâng bình thường

- Vận hành nước trong hồ theo phương án trữ sớm: Mực nước đầu mùa lũ được giữ tại mực nước chết Sau đó, hồ tích nước liên tục từ tháng đầu tiên của mùa lũ tới khi đạt dung tích hiệu dụng thì xả khỏi hồ lượng nước thừa

- Lượng nước tưới chỉ lấy đủ theo yêu cầu nước tính toán của từng vụ

- Dựa vào diện tích tưới các vụ và lượng nước xả thừa ít nhất để đánh giá khảnăng tưới của hồ

Dùng phương pháp lập bảng để tính toán cân bằng nước

3.2.2 Cân bằng nước tại đầu mối đập dâng

Bảng 3-4: Nhu cầu dùng nước của Nậm Ngàm tại đầu mối hồ chứa

Tháng

Lượng nước yêu cầu tưới (m 3 )

3.2.3 Tính toán dung tích hồ khi chưa kể tới tổn thất

Cột (1) : Các tháng sắp xếp theo năm thuỷ lợi( từ đầu thời kỳ thừa nước đến cuối thời kỳ thiếu nước )

Cột (2) : Số ngày của từng tháng

Cột (3) : Tổng lượng nước đến trong tháng WQ = Qi Δti

Cột (4) Tổng lượng nước dùng trong tháng

Cột (5) Cột (6): Chênh lệch giữa lượng nước đến và lượng nước dùng

WQ - Wq > 0 thì ghi vào cột (5)

WQ - Wq < 0 thì ghi vào cột (6)

Cột (7): Ghi lượng nước tích được trong hồ kể cả dung tích chết

Cột (8): Ghi lượng nước xả thừa

1

Bảng 3.5 : Bảng tính dung tích hiệu dụng của hồ chưa kể tới tổn thất

nước tích

Lượng nước xả thừa

Tháng

∆t nước đến nước

dùng

nước đến

nước dùng

Cột (5): ∆Zi là lượng bốc hơi phụ thêm hàng tháng (mm).

Cột (6): Wbi là lượng tổn thất do bốc hơi Wbi=∆Zi x Fhi

Cột (7): Wti là lượng tổn thất do thấm Wti= k x Vbq Trong đó Vbq đã xácđịnh ở cột (3), k là hệ số tính đến tổn thất thấm trong trường hợp lòng hồ cóđiều kiện địa chất bình thường, tra bảng chọn k=1% lượng nước bình quântrong hồ

Cột (8): Wtti là lượng tổn thất tổng cộng Wtti= Wbi +W

I 1,502 1,502 0,2847 14,00 3985,800 0,015 0,004

II 1,502 1,502 0,2847 16,90 4811,430 0,015 0,005 III 1,502 1,502 0,2847 19,50 5551,650 0,015 0,006

IV 1,502 1,502 0,2847 18,10 5153,070 0,015 0,005

V 1,214 1,358 0,2719 18,70 5084,530 0,014 0,005

VI 0,960 1,087 0,2483 16,10 3997,630 0,011 0,004 VII 0,722 0,841 0,2252 13,80 3107,760 0,008 0,003 VIII 0,683 0,703 0,2080 12,20 2537,600 0,007 0,003

3.2.5 Tính dung tích hiệu dụng (Vh) khi kể tới tổn thất

Lập bảng tính như bảng 3-5, lượng nước yêu cầu ở cột (5) là lượng nước cầndùng cộng với lượng nước tổn thất vừa tính ở dưới (trang 25)

1

2

3

4

Bảng 3-7: Tính toán dung tích hiệu dụng khi kể đến tổn thất

Lượng nước trữ

Lượng nước xả thừa Tháng ∆t W Q W q ∆V+ ∆V- (10 6 m 3 ) (10 6 m 3 )

Vhồ= 0,683*106 + 0,834*106 = 1,517*106 (m3)

Ta có 100%= 1,8% <5%(thoả mãn)

Tra quan hệ Z~W ,ta chọn:

+ Dung tích hiệu dụng của hồ chứa: Vhd= 0,834.106m3

+ Dung tích kho chứa : Vkho= 1,517.106m3

+ Cao trình MNDBT = 1130,5m => chọn MNDBT = 1131m

và mực nước khống chế ở thượng lưu để quyết định phương thức vận hànhkho nước, định ra dung tích phòng lũ của kho nước và kích thước của côngtrình xả lũ.

Nhiệm vụ cụ thể của việc tính toán điều tiết lũ là căn cứ vào nước lũ thiết kế

và nước lũ kiểm tra để xác định quá trình xả lũ ( q~t ) sau khi đã qua khonước điều tiết

4.2 Ý nghĩa

Việc tính toán điều tiêt lũ là một bước quyết định đến việc xác định hình thức,kích thước công trình tràn, vì vậy nó có ảnh hưởng trực tiếp đến quy mô, kíchthước của công trình đầu mối cũng như giá thành toàn bộ công trình

4.3 Tài liệu tính toán

4.3.1 Tài liệu địa hình lòng hồ

Bảng 4-1: Quan hệ Z ~ V, Z ~ F lòng hồ:

Z (m) 112

0

112 2

112 4

112 6

112 8

0,10

1 0,18

0,23 1

0,27

5 0,329 0,386V

(10 6 m 3 )

0,01 2

0,06 3

0,20 1

0,47 8

0,88 8

Z (m) 113

6

113 8

114 0

114 2

114 4

0,55 3

0,60 8

0,66 8

0,72

6 0,781 0,842V

(10 6 m 3 )

3,54 2

4,49 5

5,55 6

6,71 6

7,99 1

9,38 6

10,89 2

12,51 4

1115 1120 1125 1130 1135 1140 1145 1150 1155 0

2 4 6 8 10 12 14

Z~V

Z~V

Hình 4-1: Biểu đồ quan hệ Z~V~F

4.3.2 Đường quá trình lũ thiết kế

Vì lưu vực nhỏ nên chọn dạng đường quá trình lũ có dạng hình tam giác vớithời gian lũ xuống bằng  = 1,5 lần thời gian lũ lên TX = 1,5Tl

Bảng 4-2: Thời gian kéo dài trận lũ

1115 1120 1125 1130 1135 1140 1145 1150 1155 0

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

số\tần suất

m: Hệ số lưu lượng của tràn = 0.35 (lấy theo QP.TL C8-76)

: Hệ số co hẹp bên của đập tràn, do các mố trụ gây lên

= 0.9B: chiều rộng tràn B = 2x6m

1134 3 87.001 1134.5 3.5 109.634

Cột 1: Các mực nước giả thiết (bắt đầu từ Zngưỡng)

Cột 2: Các giá trị cột nước trên ngưỡng tràn Htr = Zgt - Zngưỡng

Cột 3: Lưu lượng chảy qua tràn

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 1126

1128 1130 1132 1134 1136 1138 1140 1142

Q~Ztr

Q~Ztr

Hình 4-2: Biểu đồ quan hệ Q ~ Ztltr

4.4 Tính toán điều tiết lũ

- Căn cứ vào các tài liệu:

Các đường quan hệ (F~Z)hồ và (V~Z)hồ

Đường quá trình lũ đến có dạng tam giác

Ta dùng phương pháp tính điều tiết đường quá trình lũ đến có dạng tam giáccủa Kotregin

Ứng với lũ kiểm tra P = 0,2% ; Qmax = 316m3/s, WL = 3,33.106 (m3)

qxả max : Lưu lượng xả lũ lớn nhất thời đoạn

Vbđ : dung tích nước có trong hồ trước khi có lũ, ở đây ta coi như trước khi lũ

về thì cao trình mực nước trong hồ bằng cao trình ngưỡng tràn (1131m), tratrong quan hệ (V~Zhồ) ta được Vbđ = 1,7.106 (m3) Có Vm ta lại thay trở lạicông thức:

110,00 0

1134,50

117,94 6 2

114,00 0

1134,59

114,85 4

114,45 0

1134,59

114,50 9 4

114,50 0

1134,60

114,47 3 5

115,00 0

1134,61

114,09 5

Bảng 4-4: Kết quả tính toán điều tiết lũ ứng với lũ kiểm tra

TT q gt

xả Z hồ V i V bđ V m W lũ q tt

xả

  (m 3 /s) (m) (10 6 m 3 ) (10 6 m 3 ) (10 6 m 3 ) (10 6 m 3 ) (m 3 /s) 1

150,00

0 1135,32 3,259 1,7 1,559 3,33

168,01 5 2

155,00 0

1135,41

164,38 8 3

160,00 0

1135,50

160,80 0 4

160,50 0

1135,51

160,43 6 5

170,00 0

1135,68

153,58 4 6

175,00 0

1135,77

149,99 6 7

180,00 0

1135,86

146,36 9 8

185,00

0 1135,96 3,525 1,7 1,825 3,33

142,78 9

Từ đó ta được kết quả nghi như bảng sau

Bảng 4–5: kết quả tính toán điều tiết lũ

Thông số Đơn vị Phương án Btr (m)

H tr max (m) 4,5

1