Thiết kế hồ chứa nước cà tót

Theo kết quả đo vẽ địa chất công trình tỷ lệ 1:10.000 vùng hồ, kết quả khoan đàongoài hiện trường thì trong khu vực lòng hồ từ dưới lên trên chủ yếu có các loại đất đásau: - Đá gốc

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư là nội dung không thể thiếu trong chương trình đào tạo củacác trường đại học kỹ thuật nói chung và trường Đại học Thủy Lợi nói riêng Đây làlúc sinh viên tổng hợp và kết nối các kiến thức đã được học tập và nghiên cứu trongsuốt khóa học của mình, đồng thời nghiên cứu sâu thêm các kiến thức bổ ích mà chưa

đề cập hoặc để cập một cách tổng quát trong chương trình học trên lớp Đồ án tốtnghiệp giúp sinh viên tiếp cận với thực tế thiết kế và xây dựng các công trình thủy lợi,nối liền giữa lý thuyết và thực tiễn sản xuất

Trong xu thế phát triển của đất nước ta hiện nay, Thủy lợi đóng vai trò rất quantrọng trong việc phát triển kinh tế đất nước Nước ta có hệ thống sông ngòi phong phú,lưu lượng nước lớn thuận tiện cho xây dựng các hồ chứa nước cấp nước tưới tiêu nôngnghiệp, công nghiệp, phục vụ dân sinh và điều tiết lũ

Hồ chứa nước Cà Tót thuộc huyện Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận được xây dựngnhằm giải quyết nhu cầu về nước nông nghiệp, nước sinh hoạt cho nhân dân trongvùng và nâng cao đời sống của dân, cải thiện môi trường Huyện Bắc Bình, tỉnh BìnhThuận vốn là huyện thiếu nước nghiêm trọng vào mùa khô, có thể xảy ra hạn hán kéodài Vì vậy việc xây dựng Hồ chứa nước Cà Tót là rất quan trọng, phục vụ trực tiếp lợiích của nhân dân và phục vụ mục đích phát triển kinh tế toàn vùng trong tương lai

Nội dung thiết kế Hồ chứa nước Cà Tót Phương án 1A bao gồm 8 chương:

- Chương 1: Tổng quan về công trình.

- Chương 2: Tính toán thủy lợi.

- Chương 3: Tính toán chọn phương án.

- Chương 4: Thiết kế đường tràn (Phương án chọn).

- Chương 5: Thiết kế đập chính (Phương án chọn).

- Chương 6: Thiết kế cống lấy nước.

- Chương 7: Tổ chức thi công.

- Chương 8: Chuyên đề kỹ thuật (Tính toán kết cấu tường thượng lưu tràn).

PHẦN I – TÀI LIỆU CƠ BẢN

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1.1 VỊ TRÍ VÀ NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH.

1.1.1 Vị trí địa lí công trình.

1.1.1.1 Vùng dự án.

Toàn bộ vùng dự án thuộc lưu vực sông Kà Tang, một nhánh của sông Lũy, có tọa

độ địa lí như sau:

11012’00” đến 11017’00” – Vĩ độ Bắc

108010’00” đến 108015’00” – Kinh độ Đông

Vị trí khu vực vùng dự án có:

- Phía Bắc giáp xã Phan Sơn

- Phía Đông giáp xã Lương Sơn

- Phía Nam giáp xã Thuận Hoà, Hồng Liêm

- Phía Tây giáp huyện Di Linh, tỉnh Lâm Đồng

1.1.1.2 Vùng Hồ chứa.

Hồ chứa nước Cà Tót năm trên sông Kà Tang bắt nguồn từ các dãy núi thuộchuyện Di Linh tỉnh Lâm Đồng Dòng sông chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, đổ

ra sông Lũy tại xã Sông Lũy cách quốc lộ 1A khoảng 2km về phía Tây Vị trí cụmcông trình đầu mối thuộc xã Phan Tiến, huyện Bắc Bình, tỉnh Bình Thuận, cách quốc

lộ 1A khoảng 20km theo tuyến đường nhựa bắt nguồn từ quốc lộ 1A tại thị trấn Tịnh

Xá, Bình Tân

1.1.1.3 Vùng hưởng lợi.

Toàn bộ công trình nằm trong huyện Bắc Bình trên lưu vực sông Lũy với diệntích tự nhiên là 1825,53 km2 Vùng hưởng lợi của dự án gồm 3 xã: Phan Tiến, SôngLũy và Bình Tân Ranh giới địa chính của huyện như sau:

- Phía Bắc, Tây, Tây Bắc giáp tỉnh Lâm Đồng

- Phía Tây và Tây Nam giáp huyện Hàm Thuận Bắc

- Phía Đông và Đông Bắc giáp huyện Tuy Phong

- Phía Đông Nam, Nam và Tây Nam giáp Biển Đông

BẢN ĐỒ VỊ TRÍ DỰ ÁN

1.1.2 Nhiệm vụ công trình.

Nhiệm vụ của Hồ chứa nước Cà Tót là cấp nước tưới ổn định cho 1450 ha đấtcanh tác của 3 xã: Phan Tiến, Sông Lũy và Bình Tân thuộc huyện Bắc Bình Tạo nguồncung cấp nước sinh hoạt cho khoảng 11.000 người dân sinh sống trong khu tưới, đồngthời kết hợp nuôi trồng thủy sản trong lòng hồ và cải tạo môi trường sinh thái của khuvực

1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN.

1.2.1 Tài liệu về địa hình.

1.2.1.1 Vùng lòng hồ.

Vùng xây dựng hồ chứa là thung lũng nằm trong lưu vực sông Kà Tang, hìnhthành từ các dãy núi đá hai bên bờ sông Kà Tang Bờ trái và phải là các dãy núi đá kếthợp với các dãy đồi có độ dốc không lớn lắm, cao độ từ 100 120m, cách bờ sôngkhoảng 400500m Trong lòng hồ địa hình có cao độ từ 80m (lòng sông) 100m(chân đồi)

1.2.1.2 Vùng công trình đầu mối.

Vùng dự kiến xây dựng công trình đầu mối là ranh giới giữa vùng núi và vùngbán sơn địa, địa hình trung du Dự kiến tuyến đập có hướng gần Bắc Nam, vuông gócvới sông Kà Tang (hướng 1780), hình chữ U mở rộng, hai vai đập gối lên hai dải đồilớn, sườn dốc thoải có cao trình khoảng 100120m Phần lòng sông rộng 40m, phầnhai bên thềm rộng khoảng 900m, không có bãi bồi

1.2.1.3 Khu tưới của dự án.

Khu tưới của dự án nằm kẹp giữa bờ phải sông Cà Tót và Sông Lũy thuộc địa phậncủa các xã Phan Tiến, Sông Lũy và Bắc Bình Địa hình nghiêng từ Tây Bắc xuốngĐông Nam, phía Bắc cao và thấp dần về phía Đông Nhìn chung địa hình khu tưới cóhình lòng máng, cao ở phía Tây Bắc và thấp dần ở phía Nam và Đông Nam

1.2.2 Quan hệ địa hình kho nước W: Z và F: Z theo các tuyến.

Từ bình đồ tổng thể khu vực đầu mối, qua đo vẽ tính toán ta xác định được quan

hệ giữa Z: W: F lòng hồ tại hai tuyến đập Kết quả như bảng sau:

Bảng 1.1: Quan hệ giữa Z: W: F lòng hồ.

1.2.3 Tài liệu về địa chất.

1.2.3.1 Khu vực lòng hồ.

Vùng lòng hồ năm trong vùng phân bố các loại đá có cấu tạo dạng dải, chạy theophương Đông Bắc – Tây Nam là phương cấu tạo chính của vùng Nam Trung bộ ViệtNam Theo kết quả đo vẽ địa chất công trình tỷ lệ 1:10.000 vùng hồ, kết quả khoan đàongoài hiện trường thì trong khu vực lòng hồ từ dưới lên trên chủ yếu có các loại đất đásau:

- Đá gốc: trong lòng hồ có hai loại đá chính, phân bố từ dưới lên trên một cáchliên tục như sau:

+ Đá phiến sét xen kẹp cát kết, bột kết phân bố chủ yếu trong lòng hồ ở phía Nam

và Đông Nam khu vực công trình đầu mối Đá có màu xám, xám nâu, xám ghi, cấu tạophân phiến, kiến trúc ẩn tinh tái kết tinh

+ Đá cát bột kết xen kẹp phiến sét phân bố chủ yêu trong lòng hồ ở Bắc và TâyBắc, đá có màu xám, xám vàng, xám lục, cấu tạo khối, kiến trúc cát bột

- Tầng phủ đệ tứ

+ Thành phần chủ yếu bên trên là á sét - á cát phần dưới là trầm tích hạt thô gồm:cuội sỏi tảng lẫn sét đáy thềm, chiều dày từ 2  5m.

+ Trầm tích bãi bồi sông hiện đại: Thành phần chủ yếu là trầm tích hạt thô gồmcát, cuội, sạn, sỏi, cát màu xám vàng, vàng nhạt Cuội sỏi có độ chọn lọc mài mòntrung bình, thành phần đa khoáng, cuội (3 - 5cm) chiếm 30%, sạn 40%, cát sét chiếm30%, chiều dày từ 1  3m

+ Tầng phủ của đá gốc là các sản phẩm pha tàn tích bao gồm á sét chứa dăm sạnđến hỗn hợp dăm sạn tảng lăn Dăm sạn là sản phẩm phong hoá của đá gốc chiếm hàmlượng từ 20  50% chiều dày từ 1  3m

1.2.3.2 Vùng tuyến đập.

Tại khu vực công trình đầu mối có địa tầng và tính chất địa chất công trình cáclớp đất từ trên xuông dưới như sau:

- Lớp bồi tích hiện đại lòng sông aQ (lớp 1): Cát hạt thô chứa cuội sỏi – hỗn hợp cuội

sỏi lẫn cát màu xám vàng, vàng nhạt bão hòa nước

- Lớp bồi tích thềm sông aQ (lớp 2): Đất á sét trung - nhẹ chứa nhiều cát hạt mịn màu

xám đen Trạng thái thiên nhiên nửa cứng - dẻo cứng, có chỗ cứng

- Lớp bồi tích đáy thềm sông aQ (lớp 3): Cuội sỏi chứa cát hạt thô mầu xám trắng, xám

vàng, vàng nhạt; bão hoà nước; kết cấu chặt vừa

- Lớp pha tàn tích sườn đồi deQ (Lớp 4): Đất á sét trung có chỗ là á sét nặng chứa

nhiều dăm sạn đến hỗn hợp dăm sạn á sét màu nâu đỏ, trạng thái thiên nhiên của đấtnửa cứng và cứng, kết cấu chặt

- Đá gốc: Tại các hạng mục công trình đầu mối có 2 loại đá gốc chính là đá phiến sét

và đá cát bột kết xen kẹp:

Địa chất tại khu vực tuyến đập trên (theo phương án I): Phân bố các lớp 1, 2, 3, 4

và đá gốc là đá phiến sét xen kẹp cát bột kết với đầy đủ các đới phong hoá từ phonghoá hoàn toàn đến phong hoá nhẹ tươi Điều kiện địa chất nền thuận lợi cho việc xâydựng đập đất hỗn hợp nhiều khối với móng đập nên đặt trong đới đá gốc phong hoámạnh đảm bảo an toàn và ổn định lâu dài Chiều sâu bóc bỏ từ 2  7m trên toàn bộ

chiều dài tuyến đập bao gồm các lớp 1 ở lòng sông, lớp 2 và lớp 3 ở thềm sông, lớp 4

và đá phong hoá hoàn toàn ở hai vai đập

Địa chất tại khu vực tuyến đập dưới (theo phương án II): Tuyến đập dưới cũng cóđiều kiện địa chất tương tự như trên, chiều sâu bóc bỏ từ 3  10m gồm các lớp 1 ởlòng sông, lớp 2, lớp 3 ở thềm sông, lớp 4 và đá phong hoá hoàn toàn ở hai vai đập

1.2.3.3 Vùng tuyến tràn.

Tuyến tràn xả lũ theo phương án I: Tại khu vực tuyến tràn phân bố lớp 4, đá phiếnxen kẹp đá cát bột kết với đầy đủ các đới phong hoá từ phong hoá hoàn toàn và phonghoá nhẹ

Khu vực tuyến tràn theo phương án II có phân bố lớp 4, đá phiến xen kẹp đá cátbột kết với đầy đủ các đới phong hoá từ phong hoá hoàn toàn và phong hoá nhẹ

1.2.3.4 Vùng tuyến cống.

Tại khu vực tuyến cống phân bố lớp 4, đá Phiến sét xen kẹp đá cát bột kết với đầy

đủ các đới phong hoá từ phong hoá hoàn toàn  phong hoá nhẹ tươi Chiều dày bóc bỏtừ 4 - 6m

1.2.3.5 Chỉ tiêu cơ lí của đất, đá nền tại các tuyến.

Bảng 1.2: Các chỉ tiêu cơ lí của đất đá nền tại các hạng mục công trình.

Tên lớp

Đá gốcphong hoáhoàn toànThành phần hạt (%)

Dung trọng khô nhỏ nhất gc min 1.32

Tỷ lệ khe hở lớn nhất emax 1.030

Tỷ lệ khe hở nhỏ nhất emin 0.558

1.2.4 Địa chất thủy văn.

Trong khu vực lòng hồ có hai loại nguồn nước chính là nước mặt và nước ngầm

- Nước mặt: Tồn tại ở sông Kà Tang, sông Nhum, suối Nhăn và các khe suối nhỏ Về

mùa mưa nước thường đục do có lượng phù sa lớn, về mùa khô nước có màu hơi đen,trong suốt không mùi vị, ít lắng cặn Về mùa mưa nước mặt là nguồn cung cấp nướcchủ yếu cho nước ngầm và ngược lại mùa khô nước ngầm là nguồn cung cấp nước chủyêu cho nước mặt Mực nước và thành phần hóa học thay đổi theo mùa

- Nước ngầm: Trong khu vực lòng hồ có hai phức hệ chứa nước ngầm chính là:

+ Nước ngầm trong các bồi tích và thềm bậc một phân bố ở độ sâu 2 4m kể từmặt đất, nguồn cung cấp chủ yếu là nước mưa và nước mặt, mực nước dao động theomực nước sông Kà Tang

+ Nước ngầm trong khe nứt của đá gốc thường suất hiện ở độ sâu 7 10m kể từmặt đất tự nhiên, hơi đục, không mùi vị và cặn lắng, nguồn cung cấp chủ yếu là nướcmưa và nước mặt vào mùa mưa và nước sông vào mùa khô Nhìn chung nước chỉ tậptrung trong các khe nứt nên khá nghèo nàn

1.2.5 Khả năng vật liệu xây dựng thiên nhiên tại chỗ.

1.2.5.1 Vật liệu xây dựng đất.

- Vị trí và trữ lượng: Căn cứ theo yêu cầu về vật liệu đất đắp đã tiến hàng khảo sát mớibốn mỏ vật liệu đất xây dựng cho đầu mối (ký hiệu VL I, VL II, VL III & VL IV) và

ba mỏ vật liệu đất xây dựng cho tuyến kênh (ký hiệu VLK1, VLK2 & VLK3) Khốilượng vật liệu đất đã khảo sát xem ở bảng sau:

Bảng 1.3: Khối lượng vật liệu đất đắp cho vùng đầu mối đã khảo sát.

Tên

mỏ Lớp khaithác

Diện tíchkhai thác(m2)

Khốilượng bóc

bỏ (m3)

Trữ lượngkhai thác(m3)

Cấp trữlượng

k/c vậnchuyểnđến chânđập PA1(m)

- Chỉ tiêu cơ lí của vật liệu đất xây dựng đầu mối:

Bảng 1.4: Các chỉ tiêu cơ lí đất vật liệu xây dựng vùng đầu mối

Dung trọng ướt tự nhiên gW (T/m3) 1.78 1.83

Dung trọng khô tự nhiên gc (T/m3) 1.55 1.57

Lực dính C (KG/cm2) 0.2 0.28 0.2

1.2.5.2 Vật liệu Cát, Cuội, Sỏi:

Căn cứ vào yêu cầu về vật liệu Cát cuội sỏi phục vụ việc xây dựng hồ chứa đãtiến hàng khảo sát ba mỏ cát sỏi sau:

- Mỏ cát, sỏi đập Đồng Mới: nằm trên sông Lũy tại khu vực đập Đồng Mới, bên trái

đường quốc lộ 1 từ ngã ba Lương Sơn đi về phía Nha Trang khoảng 4km Mỏ có chiềudài khoảng 1.5km, rộng khoảng 70m và nằm dưới mực nước sông 2m

- Mỏ cát sỏi thôn Đá Trắng: trên song Cà Tót cách ngã 3 gặp sông Luỹ về phía thượng

lưu khoảng 2km Mỏ có chiều dài khoảng 150m, rộng 30m và nằm sâu dưới mực nướcsông khoảng 1m

- Mỏ cát sỏi Suối Bay: nằm ở hạ lưu vai trái đập khoảng 4km trên Suối Bay, mỏ cóchiều dài khoảng 150m, rộng 20m và nằm saai dưới mực nước 0.5m

1.2.5.3 Vật liệu đá xây dựng.

Căn cứ theo yêu cầu của thiết kế đã tiến hành khảo sát 3 mỏ vật liệu đá xâydựng Các mỏ vật liệu là đá Granit và GranoDiorit hiện đang được khai thác làm vậtliệu để xây dựng các công trình giao thông và dân dụng trong vùng:

- Mỏ đá Núi Ông (VLĐ1): thuộc địa phận xã Bình Tân ở bờ trái tuyến kênh chính, cách

tim kênh chính (K12) khoảng 1.3km Mỏ đá có chiều dài khoảng 500m, rộng khoảng600m

- Mỏ đá núi Đá Dại (VLĐ2): thuộc địa phận xã Bình Tân và Thuận Hòa ở bờ phải

tuyến kênh chính, cách tim kênh chính (K12) khoảng 300m Mỏ có chiều dài khoảng1000m, rộng khoảng 500m

- Mỏ đá bên phải đường đi sông Lũy (VLĐ3): thuộc địa phận xã Phan Tiến và Sông

Lũy cách cầu treo xã Phan Tiến khoảng 1.8km Mỏ bao gồm 2 núi đá có tổng chiều dàikhoảng 500m, rộng khoảng 200m

1.2.6 Đặc điểm khí tượng thủy văn.

1.2.6.1 Tài liệu khí tượng.

Ở lưu vực sông Cà Tót không có trạm đo nên không có tài liệu khí tượng thủyvăn (KTTV) Trong và ngoài lưu vực hệ thống sông Lũy có các trạm khí hậu, trạm đomưa và trạm thủy văn do Tổng cục KTTV quản lý, chất lượng tài liệu đảm bảo Các trạm

đo và thời gian có tài liệu ở bảng sau:

Bảng 1.5: Thống kê các trạm KT-TV và thời gian có tài liệu

Phan Thiết 10056’-108006’

Các yếu tố

Mưa 1925Từ 1977 đến nay1941,19571975,

1960,19651974,

19781993,19971999,Từ 2002 đến nay

Sông Lũy

(F=964km2) 11012’-108021’

- Các đặc trưng khí tượng:

+ Yếu tố khí hậu trung bình tháng: Căn cứ vào tài liệu của trạm Phan Thiết, tínhtoán được đặc trưng các yếu tố khí hậu, khí tượng trung bình tháng ở bảng sau:

Bảng 1.6: Đặc trưng các yếu tố khí hậu trạm Phan Thiết

Tháng không khíNhiệt độ

(oC)

Độ ẩm tươngđối (%) nắng (giờ)Số giờ Tốc độ gió(m/s) Bốc hơi(mm)

Với: X0 Sông Lũy = 1082.2 mm.

X0 Di Linh = 1620.0 mm

X0 Phan Thiết = 1604.3 mm Tính được: X = 1255.5 mm

Vậy lượng mưa bình quân ở lưu vực hồ Cà Tót lấy tròn X0 = 1255 mm

+ Tốc độ gió lớn nhất: tốc độ gió lớn nhất không kể hướng được tính từ trạm đoPhan Thiết cho kết quả như sau:

Bảng 1.7: Tốc độ gió lớn nhất

+ Lượng tổn thất bốc hơi: phân phối lượng tổn thất bốc hơi theo dạng phân phốibốc hơi đo bằng ống Piche, kết quả như sau:

Bảng 1.8: Phân phối lượng tổn thất bốc hơi theo tháng

Trong lưu vực sông Cà Tót không có trạm đo nên không có tài liệu thủy văn Vìvậy việc tính toán các đặc trưng thủy văn như dòng chảy năm, dòng chảy lũ, dòng chảyphù sa…được thực hiện trong trường hợp lưu vực không có tài liệu.

a) Dòng chảy năm.

- Lưu lượng trung bình nhiều năm: Tại Sông Lũy khống chế diện tích lưu vực F = 964

km2 là trạm Thủy văn Sông Lũy, với chuỗi tài liệu thực đo từ năm 19812004 tính đượccác đặc trưng dòng chảy năm như sau:

Tuyến đập Flv (km2) Xo(mm) Yo(mm) QTB (m3/s) Mo (l/s km2) 

- Lưu lượng bình quân tính đến tuyến đập Cà Tót:

Q0 = 2.19 m3/s, Y0=489.0 mm, M0=15.5 l/s.km2

Các thông số thống kê dòng chảy năm:

+ Hệ số biến động được tính như sau: Cv = Cva Mo

Moa

Trong đó trạm sông Lũy có: Cva = 0.50; Moa = 16.0 (l/s.km2)

Môduyn dòng chảy năm tại tuyến đập Cà Tót: Mo = 15.5 (l/s.km2)

Hệ số biến động: Cv = 0.5

1615.5= 0.52

+ Hệ số thiên lệch: CS = 2CV = 1.04

Tính đến tuyến đập Cà Tót, đặc trưng dòng chảy năm thiết kế đã tính toán được như sau:

- Phân phối dòng chảy năm thiết kế.

Dạng phân phối dòng chảy điển hình được chọn cho lưu vực Cà Tót là dạng phânphối dòng chảy thực đo tại trạm Sông Lũy năm 1990 Dạng phân phối này phù hợp vớichế độ dòng chảy trong hệ thống Sông Lũy nói chung và trên lưu vực sông Cà Tót nóiriêng

Bảng1.9: Phân phối dòng chảy năm thiết kế P=75% tính đến tuyến đập Cà Tót.

I

I

Năm

Q75%(m3/s) 0.23 0.11 0.06 0.04 0.0 0.47 0.2 0.7 4.0 4.1 6.17 0.5 1.4

7 6 9 0

b) Dòng chảy lũ.

Trong lưu vực không có trạm thủy văn nên không có tài liệu thủy văn, dòngchảy lũ đến tuyến đập Cà Tót được tính toán trong điều kiện không có tài liệu

- Lưu lượng đỉnh lũ:

Lưu lượng đỉnh lũ tại tuyến đập Cà Tót được tính theo 3 cách: tính theo chuỗi tàiliệu thực đo trạm Thủy văn Sông Lũy, hoặc tính từ mưa theo phương pháp đường đơn vịtổng hợp, hoặc tính từ mưa theo công thức Xôkôlôpski

Kết quả tính lưu lượng lớn nhất tại tuyến đập Cà Tót theo các cách ở bảng sau:

Bảng 1.10: Lưu lượng đỉnh lũ tại tuyến đập Cà Tót.

và lưu vực Cà Tót nói riêng

- Đường quá trình lũ thiết kế (Q: t) ứng với các tần suất lũ khác nhau cho ở bảng sau:

Bảng 1.11: Đường quá trình lũ thiết kế tại tuyến đập Cà Tót

Đường quá trình lũ Qp=0.2%

Thời gian T(giờ )

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 0

Đường quá trình lũ Qp=1%

Thời gian T(giờ)

Đường quá trình lũ Qp=10%

Thời gian T(giờ)

- Lưu lượng lũ mùa thi công:

Mùa thi công ở lưu vực Cà Tót có thể bắt đầu từ tháng XII và kết thúc vào thángVII hàng năm Lưu lượng lớn nhất các tháng trong mùa và lưu lượng lớn nhất mùa đượctính từ trạm Sông Lũy sau đó chuyển về tuyến đập theo tỷ lệ diện tích

Kết qủa tính toán cho ở bảng sau:

Bảng1.12: Lưu lượng max mùa thi công P = 5% và P = 10% tại tuyến đập.

+ Phù sa lơ lửng tính được V1 = 6912 (m3)

+ Phù sa di đáy tính được V2 = 1555 (m3)

 Hàng năm, thể tích bùn cát qua mặt cắt tuyến đập: V = 8467 m3/năm

d) Quan hệ Q ~ Z hạ lưu tuyến đập.

Căn cứ vào mặt cắt ngang sông, ta tính toán quan hệ giữa Q ~ Z phía hạ lưu sông.

Kết quả cho ở bảng sau:

Bảng1.13: Quan hệ Z ~ Q hạ lưu tuyến đập.

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 78

1.3 ĐIỀU KIỆN DÂN SINH KINH TẾ, NHU CẦU DÙNG NƯỚC.

1.3.1 Dân sinh kinh tế

Tại khu vực xây dựng dự án có 3 đơn vị hành chính cấp xã: Xã Phan Tiến, SôngLũy và xã Bình Tân thuộc huyện Bắc Bình Tổng dân số tính đến năm 2005 là 16.659người, trong đó nam 8.496 người chiếm 51% và nữ 8.163 người chiếm 49%, mật độ dân

số trung bình 72 người/km2, tốc độ phát triển dân số 1,3% Cộng đồng dân cư sinh sốngtrong khu vực dự án hiện nay có 6 dân tộc chính sinh sống là Kinh, Chăm, Nùng Hoa,K’Ho, Rắc Lây và Tày

Thực trạng lao động trong khu vực dự án: tỷ lệ lao động nông nghiệp chiếm từ 80%đến 95% còn lại phi nông nghiệp Do dân số phân bố không đều nên việc đầu tư cơ sở hạtầng còn thấp, trình độ lao động còn hạn chế, chất lượng lao động còn nhiều bất cập sovới yêu cầu phát triển của xã hội, hầu hết lao động tại chỗ là lao động phổ thông Bìnhquân lương thực đầu người của các xã khu vực dự án trong năm còn thấp chỉ đạt khoảng

450 Kg/năm trong khi bình quân của huyên là 550Kg/năm, số hộ nghèo vẫn chiếm tới 20

- 25% Do cơ cấu kinh tế của vùng đến nay còn chưa hợp lý, nguồn tài nguyên thì phongphú nhưng vẫn ở dạng tiềm năng chưa biết khai thác, người dân thu nhập chủ yếu dựavào nông nghiệp và lâm nghiệp trong khi đó cơ sở hạ tầng còn quá thấp

Về giáo dục và y tế kém phát triển, cơ sở hạ tầng còn thấp, trình độ chuyên mônchưa cao, song cũng đã góp phần đáp ứng được các yêu cầu tối thiểu của nhân dântrong vùng dự án như: phần lớn trẻ em đều được đến trường, tỉ lệ xoá mù chữ đã đạtyêu cầu được nhà nước công nhân, đã tiến hành phổ cập giáo dục tiểu học, đáp ứng

được tương đối nhu cầu về khám chữa bệnh của nhân dân trong xã và sơ cấp cứu trongcác trường hợp khẩn cấp…

1.3.2 Nhu cầu dùng nước.

Tại khu vực này lượng nước dùng cho sản xuất nông nghiệp là lượng nước lớn nhấttrong vùng bao gồm nước tưới cho các loại cây trồng với tổng diện tích là 1450ha vànước dùng cho chăn nuôi Ngoài ra còn nước dùng cho sinh hoạt và cung cấp nước cho

hạ du để bảo vệ môi trường sinh thái

Nhu cầu dung nước tính tại đầu mối công trình được tổng hợp tại bảng sau:

Bảng 1.14: Tổng hợp nhu cầu dùng nước tính tại đầu mối (Đơn vị: 106m3)Thán

1.4 CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ.

1.4.1 Cấp công trình.

Căn cứ vào quy phạm thiết kế các công trình thuỷ lợi TCXDVN 285-2002, cấpcông trình được xác định theo hai điều kiện :

+ Theo nhiệm vụ chính của công trình

+ Theo chiều cao công trình và loại nền.

1.4.1.1 Theo nhiệm vụ chính của công trình.

Công trình có nhiệm vụ cấp nước tưới cho 1450ha đất canh tác nông nghiệp nêntheo quy phạm TCXDVN 285- 2002 ta tra được công trình là cấp IV

1.4.1.2 Theo chiều cao công trình và loại nền.

Theo kết quả nghiên cứu ở giai đoạn thiết kế sơ bộ, đã xác định chiều cao đậptrong khoảng 2530m, loại đất nền thuộc nhóm B, tra quy phạm TCXDVN 285-2002

ta tra được công trình cấp III

Vậy từ hai điều kiện trên ta xác định được cấp công trình là: Cấp III

1.4.2 Các chỉ tiêu thiết kế.

Với cấp công trình xác định được là cấp III, tra quy phạm TCXDVN 285-2002được các tần suất và hệ số tính toán như sau:

1.4.2.1 Tần suất tính toán:

- Tần suất lũ thiết kế: P = 1%

- Tần suất lũ kiểm tra: P = 0.2%

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

- Tần suất tưới đảm bảo: P = 75%

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

1.4.2.2 Hệ số tính toán.

- Hệ số tin cậy: Kn=1.15

- Hệ số điều kiện làm việc: m = 1.0

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

+ Tổ hợp tải trong cơ bản: K = 1.3

+ Tổ hợp tải trọng đặc biệt: K = 1.1

+ Với MNDBT: a = 0.7 m

+ Với MNDTK: a = 0.5 m

+ Với MNDKT: a = 0.2 m.

PHẦN II – THIẾT KẾ CƠ SỞ

Chương 2: TÍNH TOÁN THỦY LỢI 2.1 LỰA CHỌN VÙNG TUYẾN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH.

Căn cứ theo các tài liệu địa hình, bình đồ và các kết quả khảo sát trên thực địavùng tuyến đầu mối công trình được đề nghị chọn tại xã Phan Tiến thuộc huyện BắcBình, tỉnh Bình Thuận, cách đường quốc lộ 1A khoảng 20km, dọc theo đường nhựa vềphía Tây Địa hình vùng công trình đầu mối khá bằng phẳng thuận lợi cho việc bố trícác công trình Trong vùng tuyến nghiên cứu bố trí hai vị trí tuyến công trình, hai vị trítuyến này nằm cách nhau khảng 500m

- Tuyến I: Vị trí tuyến đầu mối gần vuông góc với suối Kà Tang, nằm về phíathượng lưu, cách ngã ba suối Kà Tang với sống Cà Tót khoảng 1.5km thuộc xã phantiến và cách UBND xã Phan Tiến 3km về phía Tây Bắc Có cao độ đáy sông khoảng từ

8385m Diện tích bị ngập khi xây dựng hồ chứa là 4.0km2, diện tích lúa và hoa màubị ngập là khoảng 60ha

- Tuyến II: Vị trí tuyến đầu mối cách vị trí tuyến I khoảng 500m về phía hạ lưu,thuộc xã Phan Tiến, có cao độ đáy sông 82m Diện tích bị ngập khi xây dựng hồ chứa

là 4.1km2, diện tích lúa và hoa màu bị ngập khoảng 100ha

Qua so sánh các điều kiện địa hình, địa chất của các phương án tuyến đập theoyêu cầu thiết kế thấy rằng cả hai phương án trên đều có điều kiện địa hình địa chấttương tự nhau và thuận lợi cho thiết kế, xây dựng đập đất Nhưng xét về mặt bố trí thìphương án tuyến I là hợp lí nhất vì diện tích ngập lụt ít hơn, chi phí xây dựng thấp hơn,tuyến gần vuông góc với lòng suối Kà Tang nên cũng dễ dàng hơn trong việc thiết kế,thi công công trình

 Vậy chọn vị trí tuyến đập chính hợp lý nhất là tuyến I

2.2 TÍNH TOÁN MỰC NƯỚC CHẾT CỦA HỒ.

2.2.1 Khái niệm.

Dung tích chết (Vo) là phần dung tích không tham gia vào quá trình điều tiết dòngchảy Phần dung tích nằm ở phần dưới cùng của kho nước nên còn gọi là dung tích lótđáy, giới hạn của kho nước

Mực nước chết (MNC) kí hiệu là Zo là mực nước tương ứng với dung tích chết

V0 Mực nước chết và dung tích chết có quan hệ với nhau theo đường quan hệ địa hìnhkho nước

Dung tích chết và mực nước chết phải đảm bảo chứa hết được phần bùn cát lắngđọng trong hồ chứa trong thời gian hoạt động của công trình, đồng thời đảm bảo yêucầu tưới nước tự chảy

2.2.2 Nội dung tính toán.

2.2.2.1 Xác định mực nước chết (MNC) theo yêu cầu tưới tự chảy.

Mực nước chết (MNC) không được nhỏ hơn cao trình mực nước tối thiểu để cóthể đảm bảo được tưới tự chảy: MNC = Zkc + Z (2.1)

Trong đó:

- Zkc là mực nước khống chế đầu kênh tưới.Theo tính toán thuỷ nông Zkc = +93.15m

- Z: Tổng tổn thất trong cống khi lấy với lưu lượng max Sơ bộ chọn Z=0.8m.Thay vào (2.1) ta được : MNC = 93.15 + 0.8 = 93.95 m

2.2.2.2 Xác định MNC theo điều kiện lắng đọng bùn cát.

Cao trình Mực nước chết được xác định:

MNC = Z bc + hd+ h (2.2)

- Z bc: Là cao trình bùn cát trong lòng hồ Theo kết quả tính toán dòng chảy rắn và bồilắng lòng hồ, với tuổi thọ công trình cấp III là 75 năm thì tổng lượng bùn cát lắng đọngtrong lòng hồ chứa tại tuyến I theo tính toán thuỷ văn là : Wbc = 0.582*106 m3 Tra quan

hệ địa hình lòng hồ được cao trình bùn cát tương ứng Z bc = +91.5 m

- hd: Là chiều dày lớp nước đệm từ cao trình bùn cát đến lớp đáy cống Theo kinhnghiệm hd = 0.4  0.7m  Chọn = 0.5m

- h: là độ sâu cột nước cần thiết trước cống để lấy đủ lượng nước thiết kế Sơ bộ chọn

h = 1.2m

Thay vào công thức (2.2) ta được: MNC = 91.5 + 0.5 + 1.2 = + 93.2 m

 Từ hai điều kiện trên ta chọn mực nước chết: MNC = + 94m

2.2.2.3 Xác định dung tích chết V 0

Tra quan hệ Z ~V ứng với MNC = + 94m ta được dung tích chết Vo =1.43*106m3

2.3 TÍNH TOÁN MNDBT VÀ DUNG TÍCH HỒ.

đủ yêu cầu dùng nước

2.3.2 Ý nghĩa việc xác định MNDBT.

MNDBT là một thông số chủ chốt của hồ chứa, có ảnh hưởng trực tiếp đến dungtích hồ, cột nước và lưu lượng Mặt khác MNDBT cũng quyết định chiều cao đập, kích

thước các công trình xả, ảnh hưởng trực tiếp đến diện tích vùng ngập lụt, tổn thất dongập lụt ở thượng lưu và kinh phí xây dựng công trình.

2.3.3 Xác định hình thức điều tiết hồ.

Theo tài liệu thuỷ văn về phân phối dòng chảy năm thiết kế (P = 75%) và nhu cầudùng nước trong năm có:

- Lượng nước đến trong năm là: Wđến = 44.87*106 m3

- Nhu cầu dùng nước trong năm là: Wdùng =18.36*106m3

So sánh thấy Wđến > Wdùng do đó trong một năm lượng nước đến luôn đáp ứng đủcho yêu cầu dùng nước Vậy ta tiến hành điều tiết năm đối với hồ chứa nước Cà Tót.Khi tính toán điều tiết năm ta sử dụng năm thuỷ lợi để tính, tức là đầu năm mựcnước trong hồ là MNC, đến cuối mùa lũ mực nước trong hồ là MNDBT và cuối nămtrong hồ trở về MNC

2.3.4 Tính toán điều tiết kho nước năm theo phương pháp lập bảng.

2.3.4.2 Nguyên lý tính toán.

Tính toán điều tiết năm theo phương pháp lập bảng dựa trên nguyên lý cân bằngnước: Hiệu số lượng nước đến và đi khỏi một lưu vực bằng sự thay đổi trữ lượng nướctrong lưu vực đó trong thời đoạn tính toán bất kì

+V: Dung tích thay đổi trong thời đoạn t.

+V1, V2: Dung tích hồ đầu và cuối thời đoạn tính toán

2.3.4.3 Tài liệu tính toán.

Tính toán điều tiết năm cho Hồ chứa nước sông Cà Tót với các tài liệu như sau:

- Đặc trưng địa hình kho nước: Bảng (1.1)

- Dòng chảy năm thiết kế: Phân phối dòng chảy năm thiết kế (Q: t)tk cho ở Bảng 1.9

- Lượng bốc hơi ở hồ chứa:

Lượng chênh lệch bốc hơi cả năm Z = 751 mm

Phân phối bốc hơi thiết kế (Z: t)tk trong Bảng 1.8

- Yêu cầu cấp nước: Diện tích khu tưới là 1450 ha, mức bảo đảm cấp nước là P =75%,lượng nước cần dùng cho hàng tháng được thống kê trong Bảng 1.14 Lượng nước cầndùng tính tại đầu mối nhỏ hơn lượng dòng chảy năm thiết kế nên ta phải tính toán điềutiết năm

- Mực nước chết và dung tích chết: theo yêu cầu tưới tự chảy ta có:

Mực nước chết: Hc = Z0 - ds = 94 – 83 = 11 m

Dung tích chết : Vc = 1.43*106 m3

2.2.4.4 Nội dung tính toán.

a) Xác định dung tích hiệu dụng V h khi chưa kể tổn thất.

Bảng 2.1: Bảng tính dung tích hiệu dụng hồ V h chưa kể tổn thất

theo phương án trữ sớm.

Tổnglượngđến

WQ(106m3)

Tổnglượngdùng

Wq(106m3)

Lượngnướcthừa

V+

(106m3)

Lượngnướcthiếu

(106m3)

V-Lượngnước tíchtrong hồhàng tháng(106m3)

Lượngnước xảthừa(106m3)

- Cột (2): Số ngày của từng tháng.

- Cột (3): Lưu lượng nước đến bình quân tháng

- Cột (4): Tổng lượng nước đến của từng tháng: WQ=Qi ti; Qi lấy ở bảng 1.9 và

ti là thời gian của một tháng tính bằng (giây: s)

- Cột (5): Lượng nước dùng hàng tháng

- Cột (6): Lượng nước thừa hàng tháng: (6)=(4)-(5)

- Cột (7): Lượng nước thiếu hàng tháng của thời kỳ thiếu nước: (7)=(5)-(4)

- Cột (8): Khi tích nước thì lũy tích các giá trị cột (6) nhưng không vượt quá Vh

- Cột (9): Là lượng nước xả thừa khi lượng nước tích trong hồ đã đạt Vh

Hồ chứa có hình thức điều tiết 1 lần, do đó tổng cộng cột (7) sẽ có dung tích nướccần trữ (V-) để đảm bảo yêu cầu cấp nước thời kỳ thiếu nước và đó chính là dung tích

hiệu dụng chưa kể tổn thất của hồ chứa: V h = 11.562 (10 6 m 3 ).

Dung tích toàn bộ (dung tích chết và dung tích hiệu dụng) là:Vbt= 12.992 (106m3)

b) Xác định dung tích hiệu dụng V h khi có tính tổn thất

Bảng 2.2: Bảng tính dung tích hiệu dụng V h có kể tổn thất theo phương án trữ sớm.

(Bảng tính lần 2)

Fh

(10 6 m 3 )

Zi

(mm)

Wbi

(10 6 m 3 )

Wti

(10 6 m 3 )

Wtt

(10 6 m 3 )

WĐ

(10 6 m 3 )

Wq

(10 6 m 3 )

Chênh lệch tổng lượng

14.22 14.73

7 XII

- Cột (3): Vbq là dung tích bình quân trong hồ chứa, xác định theo công thức

(9-26) Giáo trình thủy văn công trình: Vbq= 2

d c

V V

trong đó Vd và Vc tương ứng làdung tích đầu và dung tích cuối các tháng, chú ý rằng dung tích ở cuối thời đoạn trước

là dung tích hồ ở đầu thời đoạn sau

Ví dụ: tháng 8: Vbq=

1.43 2.666

2.0482

- Cột (7): Wti là lượng tổn thất do thấm Wti=k*Vbq Trong đó k là hệ số tính đếntổn thất thấm trong trường hợp lòng hồ có điều kiện địa chất bình thường, chọn k=1%lượng nước bình quân trong hồ.

- Cột (8): Wtt là lượng tổn thất tổng cộng: Wtt= Wbi+Wti

- Cột (9): Tổng lượng nước đến của từng tháng lấy từ cột (4) bảng 2.1

- Cột (10): Lượng nước dùng hàng tháng chưa kể tổn thất cột (5) của bảng 2.1cộng với lượng nước tổn thất ở cột (8) của bảng 2.2

- Cột (11): Lượng nước thừa hàng tháng khi Wd>Wq: cột (11) = (9) – (10)

- Cột (12): Lượng nước thiếu hàng tháng của thời kỳ thiếu nước, khi Wd< Wq:cột (12) = (10) - (9)

Tổng lượng nước thiếu ở cột (12) chính là dung tích hiệu dụng Vh đã kể đến tổn thấtvới lần tính thử đầu tiên, theo kết quả tính trên bảng 2.2 ta được: Vh = 12.79 (triệu m3).Dung tích tổng cộng của hồ chứa tính đến mực nước dâng bình thường (kể cả dung tíchchết) là Vbt = Vc+Vhd = 1.43+12.79 =14.22 (triệu m3)

Tính sai số giữa hai lần tính dung tích hiệu dụng (trường hợp đã kể đến tổn thất

và trường hợp chưa kể đến tổn thất) theo công thức (9-25) Giáo trình thủy văn công

Bảng 2.3: Bảng tính dung tích hiệu dụng V h có kể tổn thất theo phương án trữ sớm.

(Bảng tính lần 3)

 Z i

(mm)

W bi

(10 6 m 3 )

W ti

(10 6 m 3 )

W tt

(10 6 m 3 )

W Đ

(10 6 m 3 )

W q

(10 6 m 3 )

Chênh lệch tổng lượng

12.8 5

23.33 1

Chú thích bảng trên (2.3):

-Cột (2): là cột (13) của Bảng tính lần 2 Các cột khác tính tương tự như bảngtính lần 2

Tổng lượng nước thiếu ở cột (12) Bảng 2.3: là dung tích hiệu dụng Vh hồ chứa

đã kể đến tổn thất tính lần 3 Ta có được: Vh = 12.85 (triệu m3)

Kiểm tra sai số giữa hai lần tính dung tích hiệu dụng (lần 2 và lần 3) theo công

Vậy ta tính được: Dung tích hiệu dụng của hồ chứa Cà Tót là: Vh=12.85(triệu m3)

Dung tích ngang MNDBT là: Vbt = 12.85+1.43 = 14.28 (triệu m3)

Với V bt = 14.28 (106m3), tra quan hệ Z: V được MNDBT: H bt = +102.68 (m).

 Vậy MNDBT hồ Cà Tót xác định được là: H bt = + 102.68 (m).

Ta chọn cao trình MNDBT: H bt = + 102.7 (m) để thiết kế hồ chứa nước Cà Tót.

Chương 3: TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN 3.1 BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI.

3.1.1 Lựa chọn hình thức đập.

Từ các điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn khu vực công trình đầu mối, đặctrưng dòng chảy và điều kiện bố trí các công trình dẫn dòng thi công cho thấy tuyếnđập lựa chọn không thích hợp với các loại đập đá đổ, đập bê tông, đập bản chắn, đậpvòm…bởi các lý do sau:

Nếu làm đập đá đổ thì yêu cầu về nền phải tương đối tốt hoặc được xử lý tốt đểchống lún hoặc lún không đều vì đập đá đổ có trọng lượng lớn và lún nhiều trong giaiđoạn thi công cũng như vận hành Mặt khác đòi hỏi có vật liệu đá sẵn tại chỗ trong khi

mỏ vật liệu đá cách khu vực công trình đầu mối khá xa và trữ lượng nhỏ

Nếu làm đập bê tông hay bê tông cốt thép thì yêu cầu nền đập còn cao hơn, cụ thể

là phải đặt trên nền đá tốt Hơn nữa trong điều kiện hiện nay vật liệu sắt thép, ximăngkhá đắt tiền, việc vận chuyển đến nơi thi công cũng gặp nhiều khó khăn vì nằm ở vùngcao, đường xá chưa thuận lợi nên nếu làm đập bê tông thì cũng chưa hợp lý

Ứng với điều kiện thực tế, công trình nằm trong vùng có điều kiện địa chất khôngtốt lắm, vật liệu địa phương là đất, cát, sỏi đá các loại lại khá sẵn có, chiều cao sơ bộcủa đập không lớn, vậy để tiết kiệm được các loại vật liêu đắt tiền như thép, ximăng vàgiảm giá thành công trình, dễ thi công và quản lý, vận hành thì ta chọn hình thức đậpchắn nước là đập bằng vật liệu địa phương có mặt cắt nhiều khối Trong đó khối chốngthấm đặt giữa thân đập hoặc đặt phía thượng lưu, làm bằng vật liệu có tính thấm nhỏ

3.1.2 Bố trí công trình.

3.1.2.1 Nguyên tắc bố trí công trình.

Bố trí công trình là xác định được vị trí của các công trình thành phần trong cụmcông trình đầu mối trên mặt bằng

Khi bố trí công trình đầu mối phải phân tích nhiều yếu tố và cần tuân theo một sốnguyên tắc sau:

Thuận lợi khi khai thác sử dụng: Khi vận hành các công trình trong khu đầu mối

không được ảnh hưởng đến lẫn nhau

An toàn, hiệu ích, đáp ứng nhu cầu phát triển trong tương lai: Khi bố trí công

trình cần đảm bảo công trinh đầu mối làm việc an toàn, ổn định, thoả mãn tối đa cácyêu cầu dùng nước, giảm chi phí xây dựng và tiết kiệm chi phí vânh hành khai thác sửdụng hàng năm

Bố trí công trình cần phải đảm bảo mỹ thuật và kết hợp với phát triển du lịch: Vì

thường hồ chứa sau khi xây dựng xong sẽ đưa vào sử dụng kết hợp với phục vụ thamquan du lịch, do đó công trình cần phải thỏa mãn về mặt mỹ quan để thu hút du lịch

3.1.2.2 Chọn phương án bố trí công trình.

Dựa trên các nguyên tắc bố trí công trình đầu mối và các yêu cầu bố trí riêng vớitừng công trình trong đầu mối…sơ bộ đề ra phương án bố trí công trình như sau:

Phương án 1A : Đập chính bằng vật liệu địa phương ngăn sông có mặt cắt nhiều

khối, khối chống thấm đặt phía thượng lưu dạng đập đất tường nghiêng sân phủ, do lớpđất nền dày T=11m > 5m và hệ số thấm của các lớp đất lớn cỡ K=10-210-4 cm/s Vị trítuyến đầu mối gần vuông góc với suối Kà Tang, thuộc xã Phan Tiến, cách UBND xãPhan Tiến 3km về phía Tây Bắc Tuyến tràn xả lũ bằng bê tông cốt thép bên bờ trái.Cống dẫn nước đặt bên bờ phải

Phương án 1B : Đập chính bằng vật liệu địa phương ngăn sông có mặt cắt nhiều

khối, khối chống thấm đặt ở giữa thân đập dạng tường lõi chân răng làm bằng vật liệu

có tính thấm nhỏ Vị trí tuyến đầu mối cách vị trí tuyến I khoảng 500m về phia hạ lưu,thuộc xã Phan Tiến Tuyến tràn xả lũ bằng bê tông cốt thép bên bờ trái Cống dẫn nướcđặt bên bờ phải

Căn cứ vào điều kiện địa chất các lớp đất nền ta thấy cần phải bố trí biện phápchống thấm cho cả thân đập và nền đập do nền đập có hệ số thấm lớn và chiều dày lớpnền > 5m Qua việc so sánh lựa chọn phương án em quyết định chọn Phương án 1A làhợp lý nhất

Vậy ta chọn phương án 1A: Đập đất có tường nghiêng + Sân phủ chống thấm, Bố

trí tuyến tràn xả lũ bên bờ trái, cống lấy nước bên bờ phải

3.2 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ.

3.2.1 Nhiệm vụ và nguyên lý tính điều tiết lũ.

3.2.1.1 Nhiệm vụ.

Mục đích của việc tính toán điều tiết lũ là xác định đường quá trình lũ xả q~ t, lưulượng xả lớn nhất, cột nước siêu cao, dung tich phòng lũ của kho ứng với từng phương

án Btràn, từ đó xác định được quy mô kích thước tràn xả lũ sao cho kinh tế nhất

3.2.1.2 Nguyên lý cơ bản.

Dòng chảy lũ là dòng chảy không ổn định tuân theo các phương trình sau:

+ A: diện tích mặt cắt ướt + t : thời gian

+ Zo: Cao trình đáy sông + h: độ sâu dòng chảy

Đối với trường hợp dòng chảy lũ vào kho nước, có thể giải bài toán điều tiết lũtrên cơ sở phương trình thuỷ lực của công trình xả lũ và phương trình cân bằng nước:Hiệu số lượng nước đến và đi khỏi một lưu vực bằng sự thay đổi trữ lượng nước tronglưu vực đó trong thời đoạn tính toán bất kỳ như sau:

+ t :thời đoạn tính toán

+ V: Dung tích thay đổi trong từng thời đoạn t

+ V1, V2: là dung tích của hồ đầu và cuối thời đoạn tính toán

+ A: Thông số hình thức biểu thị thông số công tác của tràn xả lũ.

3.2.2 Đặc điểm của quá trình xả lũ khi tràn có cửa van.

Quá trình điều tiết lũ có thể chia thành các thời đoạn sau :

+ Từ t0 – t1: lưu lượng lũ đến chưa lớn ta điều khiển độ mở cửa van để lưu lượng

xả bằng lưu lượng đến (q = Q) dung tích hồ chứa không thay đổi Khi đó đường quátrình xả lũ (q ~ t) trùng vớí đường quá trình lũ đến (Q ~ t)

+ Từ t1 – t2: tại thời điểm t1 khi Q = Q0 ta mở hết cửa van để xả lũ, với Q0 là khảnăng tháo khi mở hết cửa van ứng với MNDBT

Trong khoảng thời gian này Qđến > Qxả và

dq

dt >0 lưu lượng xả tăng lên và nước

được trữ lại trong hồ

+ Tại t2 lưu lượng xả đạt lưu lượng lớn nhất

+ Từ t2 - t3 : lưu lượng xả giảm dần nhưng vẫn lớn hơn lưu lượng đến nên giaiđoạn này lượng nước tích lại trong kho được xả ra Tại thời điểm t3 khi qxả = Q0 ta đóngcửa van lại để qxả = Qđến

+ Sau t3 : điều chỉnh cửa van để duy trì q = Q

Hình 3-1 : Quá trình xả lũ khi có cửa van.

3.2.3 Tài liệu tính toán.

Tính toán lũ cho hồ chứa nước Cà Tót với các tài liệu sau:

+ Đường quá trình lũ đến ứng với tần suất P = 1%, P = 0.2% (Bảng 1.11)

+ Đặc trưng địa hình kho nước (Bảng 1.1)

+ Mực nước dâng bình thường MNDBT = +102.7 m

+ Mực nước trong kho trước khi xả lũ : +102.7 m

+ Cao trình ngưỡng tràn ngưỡng = MNDBT – 7 m = +102.7 – 7 = 95.7 m.

+ Loại ngưỡng tràn: Đỉnh rộng

+ Chiều rộng ngưỡng tràn theo 3 phương án: Btr = 2 cửa x (6,7,8) m

+ Số khoang tràn n = 2 với kích thước b x h, tràn có cửa van

3.2.4 Lựa chọn phương pháp tính toán điều tiết.

Để tính toán điều tiết lũ thì hiện nay có rát nhiều các phương pháp khác nhau,nhưng tất cả đều dựa trên nguyên lí cơ bản đã nêu ở trên Trong đó một số phươngpháp thông dụng được dùng trong tính toán điều tiết lũ như: phương pháp lặp trực tiếp,phương pháp giản hóa của Kô-tre-rin, phương pháp đồ giải của Pô-ta-pôp… Phươngpháp lặp trực tiếp có ưu điểm dùng cho trường hợp chia các thời đoạn t thay đổi vàvới mọi loại công trình xả cũng như yêu cầu vận hành khác nhau nhưng nếu tính bằngtay thì khối lượng tương đối lớn Phương pháp Kô-tre-rin đơn giản hơn nhưng chỉ thíchhợp với các trường hợp thiếu tài liệu địa hình và yêu cầu độ chính xác không cao.Phương pháp Pô-ta-pôp khá đơn giản và khá thông dụng với các bài toán điều tiết lũ cócông trình xả lũ tự do, kết quả cho lại tương đối chính xác Mà đối với hồ chứa khi bắtđầu có lũ chúng ta điều chỉnh độ mở của van để khống chế cao trình mực nước trong

hồ và hồ bắt đầu điều tiết, khi cửa van mở hết thì dòng chảy tự do qua tràn, lúc này hồ

tự điều tiết lũ Vì vậy em dùng phương pháp điều tiết lũ Pô-ta-pôp để tính toán điều tiết

hồ chứa Cà Tót ứng với các phương án Btr khác nhau

3.2.5 Nội dung tính toán.

3.2.5.1 Xây dựng biểu đồ phụ trợ.

- Bước 1: Chọn bước thời gian tính toán t = 15 phút

- Bước 2: Giả thiết nhiều giá trị mực nước Z trong kho để tính lưu lựng xả q theo

công thức sau: q B m  tr 2  g H 3/2 (3.5) + Btr: Là chiều rộng ngưỡng tràn

+ Chọn m = 0.37 là hệ số lưu lượng

+ H: là cột nước trước tràn: H = Z - ng.tràn (3.6) + : là hệ số co hẹp bên được tính theo công thức sau:

B - bề rộng tràn nước, B=14m d: tổng chiều dày mố.

Dựa vào quan hệ địa hình kho nước, ứng với mỗi giá trị Z giả thiết ở trên ta trađược các giá trị Vk tương ứng từ đó tính được các giá trịV là dung tích của hồ chứatrên ngưỡng tràn V Vk Vtl  (Vktra bảng 1.1)

- Bước 3: Tính các giá trị f1,f2 tương ứng với các giá trị q vừa tính được ở trên

3.2.5.2 Sử dụng biểu đồ để tính toán điều tiết.

- Bước 1: Với mỗi thời đoạn t, tính Q= 0.5 (Q1 +Q2)

- Bước 2: Từ q đã biết, tra trên biểu đồ được giá trị f1 và tính f2  Q f1

- Bước 3: Từ f2 tra biểu đồ ngược lại được q2.Đó chính là lưu lượng xả ở cuối mỗithời đoạn

- Bước 4: lặp lại bước (2) cho các thời đoạn sau cho đến khi kết thúc.

- Bước 5: Từ quá trinh lũ và xả ta có thể xác định được dungtích cắt lũ và mực nước

lớn nhất trong kho (Quá trình tính toán trên được thể hiện trong Phụ lục 1):

3.2.6 Kết quả tính toán.

Lần lượt tiến hành tính toán với các phương án ta được kết quả sau:

- PA1.1: Btr = 2 x 6 m - PA1.2: Btr =2 x 7 m - PA1.3: Btr =2 x 8 m

Ứng với các tần suất lũ thiết kế P = 1% và lũ kiểm tra P= 0.2% ta lập bảng tính toáncụ thể ứng với các trường hợp được thể hiện ở Phụ lục 1:

Các kết quả của quá trình điều tiết lũ được tổng hợp trong bảng 3.1 và bảng 3.2

Bảng 3.1: Các thông số của quá trình điều tiết lũ tại hồ chứa nước CàTót với P=1%.

Lưu lượng lũ lớn nhất Qmax m³/s 876.0 876.0 876.00

Bảng 3.2: Các thông số của quá trình điều tiết lũ tại hồ chứa nước CàTót với P=0.2%.

3.3 THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐẬP DÂNG.

3.3.1 Mục đích yêu cầu.

Để đảm bảo đồng thời yêu cầu kinh tế và kỹ thuật khi thiết kế công trình thì trướchết cần thiết kế sơ bộ đập dâng với nhiều phương án khác nhau, sau đó tiến hành lựachọn phương án tối ưu

Các yêu cầu kỹ thuật đối với đập đất (theo 14TCN 157-2005):

+ Đập đất phải đáp ứng yêu cầu ổn định trong mọi điều kiện làm việc, trong thờigian thi công đến khai thác sử dụng

+ Đập đất phải đảm bảo điều kiện ổn định thấm trong nền đập, thân đập, vai đập.+ Đập đất phải có đủ chiều cao an toàn, chiều cao phòng lún cả nền và thân đập.+ Khi đập đất làm nhiệm vụ dâng và giữ nước của hồ chứa thì công trình xả lũphải có đủ năng lực, kể cả công trình dự phòng (nếu có) để khi xuất hiện lũ kiểm trakhông xảy ra tình trạng nước tràn qua đỉnh đập

+ Căn cứ vào các yêu cầu đó ta tính toán các phương án khác nhau, cân nhắc lựachọn phương án tối ưu, có lợi cả về kinh tế và kỹ thuật

3.3.2 Tài liệu thiết kế.

- Tài liệu địa hình, địa chất, vật liệu xây dựng, khí tượng thuỷ văn.

- Cấp công trình : Cấp III

- Cao trình mực nước chết : + 94 m

- Cao trình mực nước dâng bình thường : +102.7 m

- Mực nước dâng gia cường đối với các trường hợp Btràn :

Btràn = 2x6 m ; MNLTK = 104.422 (m) ; MNLKT = 105.323 (m)

Btràn = 2x7 m ; MNLTK = 104.167 (m) ; MNLKT = 104.992 (m)

Btràn = 2x8 m ; MNLTK = 103.922 (m) ; MNLKT = 104.717 (m)

- Các chỉ tiêu thiết kế :

+ Theo 14TCN 157-2005: đối với công trình cấp III ứng với MNDBT ở thượnglưu thì chiều cao sóng leo và nước dềnh do gió sẽ tính toán với gió lớn nhất (P = 4%): Vận tốc gió: V = 23.7 (m/s) (tra bảng 1.7) Đà sóng : D = 1296 (m)

+ Theo 14TCN 157-2005 : đối với công trình cấp III tương ứng với MNDGC ởthượng lưu thì chiều cao sóng leo và nước dềnh do gió sẽ tính toán với gió bình quânlớn nhất nhiều năm không kể hướng (tần suất 50%):

Vận tốc gió : V = 17.7 (m/s) (tra bảng 1.7) Đà sóng : D =1435 (m)

+ Thời gian gió thổi liên tục là: t = 6h

3.3.3 Các kích thước cơ bản của đập đất.

3.3.3.1 Đỉnh đập.

3.3.3.1.1 Cao trình đỉnh đập.

Cao trình đỉnh đập là cao trình lớn nhất xác định trên cơ sở tính toán độ vượt caocủa đỉnh đập trên các mực nước tính toán của hồ (MNDBT, MNLTK, MNLKT) đảmbảo nước không tràn qua đỉnh đập nhưng đập cũng không được cao quá để đảm bảođiều kiện kinh tế

Theo tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén 14TCN 157-2005 cao trình đỉnh đập đượcxác định theo công thức:

Zđđ1 = MNDBT + h + hsl + a (3-9)

Zđđ2 = MNLTK + h’ + hsl’ + a’ (3-10)

Zđđ3 = MNLKT + a” (3-11)

+ h và h’ : lần lượt là độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bìnhquân lớn nhất.

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

+ a, a’ và a” : độ vượt cao an toàn, phụ thuộc vào cấp công trình, với công trìnhcấp III tra bảng 4.1 tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén (14TCN 157-2005) ta tra đượca=0,7 m; a’=0,5 m và a’’=0,2 m

Cao trình đỉnh đập được chọn là cao trình có trị số lớn nhất trong 3 kết quả trên

a) Xác định h, h sl ứng với gió lớn nhất V:

- Độ dềnh do gió h được xác định theo công thức:

g H 



 

(m) (3-12)+ V : vận tốc gió tính toán lớn nhất

+ K1, K2, K3, K4, K : Các hệ số, xác định theo qui phạm thuỷ lợi C1-78

Với λ là bước sóng trung bình của sóng.

+ Tính các đại lượng không thứ nguyên

Theo đường cong bao phía trên ở đồ thị hình 35 trang 51 QPTL C1-78 xác định

được các đại lượng không thứ nguyên :

Tra trên đồ thị hình 10 trang 17 QPTL C1-78 ta được K4

+ Hệ số K : phụ thuộc vào góc s giữa hướng gió và hướng pháp tuyến với trụcđập, tra bảng 9 trang 16 QPTL C1-78 lấy s = 00 ta có: K = 1,0

Thay các giá trị vao công thức (3.9) ta tính được hsl1%.

b Xác định h’ và h sl ’ ứng với gió bình quân lớn nhất V’.

Cách tính toán tương tự như trên nhưng ứng với V’, D’ tần suất lũ kiểm tra P= 0,2%.Tiến hành tính toán cao trình đỉnh đập theo các bước trên tương ứng đối với các Btr:

Bảng 3.3: Xác định cao trình đỉnh đập ứng với các phương án tràn.

Các

thông số Đơn vị

Trường hợp tính toán