Hồ chứa nước lả hôm nằm ở phía tây thị xã sơn la

Để có được giải pháp công trình tốt nhất trước khi thiết kế công trình cần pháixác định được lượng nước yêu cầu của các hộ dùng nước.. Tính toán chế độ tưới cho mỗi loại cây trồng ở các

PHẦN THỨ NHẤT TÌNH HÌNH CHUNG KHU VỰC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

Vùng hưởng lợi của công trình một phần thuộc xã Chiềng Cọ còn phần lớn thuộcvùng kinh tế mới Phiềng Tam nằm dọc theo tuyến quốc lộ 6 cách thị xã Sơn La 15

km về phía Tây Bắc

1.1.2 Đặc điểm địa hình địa mạo.

Khu vực xây dựng công trình nằm trong địa phận xã Chiềng Cọ có địa hìnhtương đối phức tạp, dọc theo hai bên suối Chiềng Cọ là các dãy núi có độ cao từ115.0 đến 1270 m, cây cối rậm rạp Địa hình có nhiều eo vách đá dốc đứng, độ dốctrung bình từ 150 ÷ 450 hướng dốc từ Tây Nam sang Đông Bắc Diện tích rừng đầunguồn có khá nhiều Khu tưới là các thung lung xen kẹp có các đồi bát úp thấp có

độ cao từ 600 đến 650 m

1.2 Địa chất công trình, địa chất thuỷ văn.

Tài liệu địa chất công trình, địa chất thuỷ văn là một trong những yếu tố quantrọng phục vụ cho thiết kế công trình Để có được tài liệu này Công ty Công trình

đô thị đã tiến hành điều tra thu thập số liệu, khảo sát thực địa, đo đạc vùng lòng hồ

và vùng lân cận, tại ví trí công trình đầu mối, tuyến đập, tuyến tràn, cống và các bãivật liệu

1.2.1 Địa chất công trình.

Kết quả khảo sát tuyến địa chất công trình như sau:

+ Bên bờ phải của đập lộ ra trên nền đá gốc là đá vôi có màu xanh xám, kiếntrúc hạt nhỏ, cấu tạo khối, có các phân lớp dày và rắn chắc.

+ Phần lòng suối là tầng bồi tích gồm 3 lớp có chiều dày khác nhau:

- Lớp trên cùng là lớp á sét màu nâu, dẻo mềm chiều dày từ 2-3 m

- Lớp tiếp theo là lớp á sét màu vàng, dẻo mềm chiều dày từ 1-2 m

- Lớp dưới cùng là lớp cát hạt mịn chứa lẫn sỏi sạn dày từ 1-2 m

+ Phía dưới tầng bồi tích là tầng đá vôi có đặc tích giống với đá ở bờ trái đập + Địa chất phía bờ trái tuyến đập như sau:

- Lớp trên là lớp tàn tích màu vàng ở trạng thái rắn, nữa rắn, kết cấu bềnchắc, có chiều dày từ 5-8 m

- Lớp dưới là lớp đá vôi màu xanh xám, kiến trúc hạt nhỏ, cấu tạo khối,phân lớp dày

*Các đặc trưng cơ lý của vật liệu đắp đập và địa chất vùng hồ.

- Lớp đất phía dưới (đất sét màu vàng dẻo mềm)

+ Thành phần hạt:

Hạt cát 35 % Hạt sét 37 % Hạt sỏi 28 %

+ Chỉ tiêu cơ lý:

k = 1,28(T/m3) ;  = 15030’ ; n = 52,83 % ; B = 68 ; Wn = 17,17 % tn = 1,74(T/m3); C = 0,2 (kg/cm2); W = 35,87 % ;0 = 1,12 ;  = 2,12

G = 0,87 bh = 1,91(T/m3) ; K2 = 1,21.10-7 (m/s) ; Wch = 38,15

1.2.1.2 Đất sườn đồi (sét màu vàng trạng thái rắn, nữa rắn).

+ Thành phần hạt:

Hạt cát 33,93 % Hạt sét 37,89 % Hạt bụi 28,18 %

+ Chỉ tiêu cơ lý :

k = 1,40 (T/m3) ;  = 22045’ ; n = 49,1 % ; B ≤ 0 ; Wn = 17,43 % tn = 1,78(T/m3); C = 0,45 (kg/cm2); W = 26,52 % ; 0 = 0,97 ;  = 2,77

1.2.2 Địa chất thuỷ văn.

Khu vực công trình đầu mối và vùng lòng hồ nằm trong vùng địa chất được tạo

nên bởi các tàn tích phi cacbon, nó bao gồm: cát kết, sét kết, bột kết xen kẽ với cáclớp đá phiến và đá vôi Ngoài lượng nước dòng chảy mặt cung cấp còn có mộtlượng nước được chứa trong các lớp tàn tích sườn đồi và các khe đá gốc nứt nẻ donước mưa ngấm xuống cung cấp cho suối vào mùa kiệt

1.2.3 Đánh giá địa chất công trình.

+ Tuyến tràn được đặt hoàn toàn nằm trên nền đất á sét mềm, sức chịu tải cho

phép không vượt quá 1,5 kg/cm2

+ Tuyến cống được đặt trên nền đá, lớp trên là đá phong hoá còn lớp dưới là đátương đối rắn chắc

+ Tuyến đập như vị trí đã chọn (trên hình vẽ) Trước khi đắp đập cần phải bóc

bỏ những lớp phong hoá thổ nhưỡng dày 0,5 m bên bờ trái, phải của đập và toàn bộphần bồi tích lòng sông

1.2.4 Tình hình vật liệu xây dựng.

1.2.4.1 Đất đắp.

Đất là một loại vật liệu dùng để đắp đập phổ biến nhất hiện nay bởi ưu điểm của

nó là rẻ và trữ lượng lớn Theo dự kiến thiết kế đập Lả Hôm cao khoảng 20 – 30 m,dài khoảng 400 m, sau khi khảo sát đã xác định được 3 bãi vật liệu, hai bãi nằm ở 2

bên vai đập, bãi thứ ba nằm về phía hạ lưu cách tim đập khoảng 100 m, các bãi vậtliệu có khối lượng lớn và có các đặc trưng cơ lý sau:

1.2.4.3 Cát sỏi.

Vị trí khai thác cát, sỏi phục vụ cho xây dựng công trình dọc theo suối Nậm Lacách đập từ 13 - 15 km Cát sỏi được vận chuyển bằng ô tô, trữ lượng thoả mãn yêucầu của công trình, chất lượng vật liệu đảm bảo

Như vậy vật liệu cung cấp cho xây dựng công trình là vật liệu địa phương vớitrữ lượng lớn, chất lượng đảm bảo, cự ly vận chuyển khá gần

1.3 Đặc điểm khí tượng thuỷ văn

1.3.1 Đặc điểm chung của lưu vực.

Suối Chiềng Cọ bắt nguồn từ một vùng núi cao, đường phân thuỷ có độ cao từ

115 đến 1278 m, độ dốc lưu vực lớn nên độ dốc lòng suối cũng khá lớn, phíathượng nguồn của lưu vực chủ yếu là vùng núi đất có lớp phong hoá dày, từ bản LảHôm trở về hạ lưu bắt đầu có các khối núi đá vôi, nguồn nước của suối khá phongphú

Bảng 1-1: Các đặc trưng chính của lưu vực

Độ dốc lòng sông J s (%)

Độ dốc sườn dốc J d (%)

28,0 6,1 2,1 11,0 30,0

1.3.2 Chế độ thuỷ văn

1.3.2.1 Tình hình đo đạc khí tượng thuỷ văn

Tại thị xã Sơn La có Trạm khí tượng thuỷ văn Sơn La có khả năng cung cấp các

tài liệu như mưa, bốc hơi, nhiệt độ …, các trạm thuỷ văn ở vùng lân cận đặt ở bảnCuốn, bản Khum, tuy nhiên tài liệu không dài và không đồng bộ

1.3.2.2 Chế độ mưa

Chế độ mưa của lưu vực mang tích chất chung của toàn vùng Tây Bắc, lưulượng mưa bình quân năm tại Sơn La là Xn = 1422 mm (Theo tài liệu từ năm 1906đến 1990) Mưa bình quân từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa chủ yếu tập trungvào các tháng 6, 7, 8 trong năm

1.3.2.5 Chế độ dòng chảy.

Theo tài liệu quan trắc của các trạm thuỷ văn trong vùng, môduyn dòng chảynăm biến đổi từ (17,0 – 19,0) l/s.km2 Mùa lũ bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10, mùakiệt bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Lũ lớn nhất xảy ra tại thị xã Sơn La từnăm 1906 đến 1997 là trận lũ ngày 27-7-1991, theo tài liệu điều tra tại tuyến LảHôm độ sâu dòng chảy là 168 mm tướng ứng với tần suất p = 3%

1.3.2.6 Chế độ bốc hơi

Lượng bốc hơi được đo tại thị xã Sơn La bằng ống Pis (Zp) và được quy đổi vềbốc hơi mặt nước Zn = k.Zp với k = 1,3

Bảng 1-3:

p 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 năm

Z p 71,9 91,4 129,8 110,0 98,9 69,7 63,5 53,8 57,9 62,6 41,8 61,8 914

Z n 93,5 119 169 131 129 91 82 70 72,3 81,4 54,3 80,3 1173

1.3.3 Kết quả tính toán các đặc trưng thuỷ văn thiết kế.

1.3.3.1 Dòng chảy năm thiết kế

Giá trị dòng chảy năm thiết kế được tính theo lưu vực tương tự là lưư vực bảnCuốn, có tham khảo tài liệu của bản Kham

Bảng 1-4: Các đặc trưng thiết kế của Lả Hôm

Bảng 1-6: Phân phối dòng chảy năm tại Lả Hôm

1 214 189 4,42 15,0

1.3.3.3 Lượng bốc hơi thiết kế

Lượng bốc hơi mặt nước Zh và bốc hơi phụ theo hàng tháng tại Lả Hôm ghi ở

1.3.4 Các tài liệu đặc trưng hồ chứa

1.3.4.1 Đường đặc trưng địa hình kho nước

5,1T(giờ) 15 12,7 11,7 10,7 9,6 8,6 6,5 5,5

Biểu đồ quan hệ Q ~ t

0 50 100 150 200

Từ kết quả tính toán như lượng nước cần cho yêu cầu tưới và tổn thất thấm, bốc

hơi, lượng nước đến ứng với tần suất 75% ta vẽ biểu đồ quan hệ V ~ Z của hồ, ta cóMNDBT, trong đồ án này cho là:

1.3.5 Tính toán dẫn dòng thi công.

Dẫn dòng thi công là một khâu quan trọng trong xây dựng công trình thuỷ lợi.

Do lưu vực tính toán không có tài liệu nên phải dựa vào tài liệu của lưu vực tượng

tự, giai đoạn dẫn dòng chia làm 2 thời kỳ:

- Thời kỳ mùa kiệt từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau

- Thời kỳ mùa lũ và các tháng chuyến tiếp giữa mùa lũ và mùa kiệt( tháng4,5 đến 9,10)

Lưu lượng dẫn dòng tính theo phân phối lưu lượng bình quân tháng với tần suất

P = 10 % được ghi ở bảng sau:

Khu vực hưởng lợi của công trình thuỷ lợi Lả Hôm có một phần thuộc xã Chiềng

Cọ và vùng kinh tế mới Phiềng Tam, đây là vùng đất có diện tích lớn (1212ha), đấtđai màu mỡ thuận lợi cho xây dựng và phát triển sản xuất để cải thiện đời sốngngười dân

2.1.2 Văn hoá xã hội

Nền văn hoá của các dân tộc nơi đây mang đậm đà bản sắc của dân tộc mình, cónhiều phong tục tập quán mang nét đẹp văn hoá truyền thống, xong vẫn còn tập tụccúng bái mê tín dị đoan Trình độ văn hoá của người dân còn thấp, số người mù chữchiếm tới 24% tỷ lệ phổ cập cấp 1 so với độ tuổi chỉ đạt 71%, thời gian gần đây tìnhhình xã hội được cải thiện

2.1.3 Điều kiện canh tác

Diện tích đất canh tác của vùng rất rộng nhưng do trình độ dân trí cũng như trình

độ canh tác còn thấp nên chưa khai thác được nhiều tiềm năng đó, vì vậy sản xuấtcủa vùng là sản xuất nhỏ mang tính tự cung tự cấp, năng suất và hiệu quả canh táccòn thấp, việc áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất còn nhiều hạn chế bởiphương thức sản xuất truyền thống đã được hình thành từ lâu đời

2.1.4 Kinh tế

Khu kinh tế mới Phiềng Tam - Chiềng Cọ là một vùng đất rộng, trong số 1212

ha khi có công trình có thể tưới khai hoang 360 ha cây cà phê, 40 ha lúa nước Hiệnnay người dân đến định cư tại vùng này chủ yếu bắng sản xuất nông ngiệp, chuyêncanh các loại cây: khô, khoai, sắn, đậu.lạc… năng suất và giá trị dinh dưỡng thấp,ngoài ra cũng trồng một số ha lúa nước nhưng năng suất chỉ đạt 10 tạ/ha Tống sảnlượng qui thóc của cả vùng đạt 293 tấn/năm, trong đó 60% là màu, tuy đất đai rộng

và màu mỡ nhưng sản xuất còn phụ thuộc phần lớn vào thiên nhiên nên đời sốngnhân dân gặp nhiều khó khăn

Do năng suất trồng trọt thấp, lương thực không đủ ăn nên ngưởi dân đã phát triểnchăn nuôi một số gia súc, gia cầm để cung cấp sức kéo cho sản xuất và cải thiện bữa

ăn hằng ngày như trâu, bò, lợn, gà nhưng với số lượng không lớn

2.2 Hiện trạng thuỷ lợi và hướng phát triển kinh tế.

Vùng kinh tế mới Phiềng Tam - Chiềng Cọ nằm ở hạ lưu suối Chiềng Cọ, từnăm 1968 - 1969 đã xây dựng một đập dâng nhỏ tưới cho bản Hun khoảng 30 hakết hợp phát điện với công suất 45 KW phục vụ cho sinh hoạt và tiểu thủ côngnghiệp Nguồn nước của suối Chiềng Cọ tuy có dồi dào nhưng chưa có công trìnhkhai thác hợp lý, vậy nên sản xuất chưa phát triển được

Để thực hiện mục tiêu xây dựng và phát triển kinh tế của vùng Phiềng Tam Chiềng Cọ, theo phương án quy hoạch thuỷ lợi thì việc xây dựng công trình thuỷ lợi

-Lả Hôm là một việc làm rất thiết thực phục vụ cho nhu cầu vể nước tưới, nước sinhhoạt của nhân dân để phát triển sản xuất cũng như nâng cao đời sống kinh tế, thayđổi bộ mặt xã hội của vùng

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG ÁN KHAI THÁC SỬ DỤNG NGUỒN NƯỚC

VÀ GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH

3.1 Phương án sử dụng nguồn nước.

Để có được giải pháp công trình tốt nhất trước khi thiết kế công trình cần pháixác định được lượng nước yêu cầu của các hộ dùng nước

3.1.1 Lượng nước yêu cầu tưới

Căn cứ vào tài liệu quy hoạch thuỷ lợi và nông nghiệp, hồ chứa Lả Hôm khiđược xây dựng có nhiệm vụ sau:

+ Cung cấp tưới cho 360 ha cây cà phê, 40 ha lúa nước 2 vụ, 1 vụ màu.+ Cung cấp nước sinh hoạt cho khoảng 2000 dân

Nguyên tắc tính toán

Tính toán chế độ tưới cho mỗi loại cây trồng ở các thời vụ trong năm (Lúa mùa,lúa chiêm xuân, ngô đông và cây cà phê) từ đó xác định được quá trình lưu lượngtại đầu mối công trình trong năm ứng với tần suất P = 75 %

3.1.2 Kết quả tính toán

Bảng 3 - 1: Mức tưới và hệ số tưới yêu cầu tại mặt ruộng

Thông số tính toán

Đơn vị tính

Lúa chiêm (40 ha)

Lúa mùa (40 ha)

Ngô đông

Cà phê (360 ha)

Ghi chú

năm

Bảng 3 - 2: Đường quá trình lưu lượng yêu cầu tại đầu mối.

3.1.3 Tính toán lượng nước phục vụ cho sinh hoạt

Trong quy hoạch phát triển kinh tế của thị xã Sơn La chọn vùng kinh tế mớiPhiềng Tam làm vùng trọng điểm với dân số khoảng trên 2000 người, mức dùngnước bình quân là 200 lít/người/ngày, vậy tổng lượng nước sinh hoạt là 400

m3/ngày

Như vậy từ nhu cầu sử dụng nước đã xác định ở trên cho ta thấy nhiệm vụ củacông trình là cung cấp nước tưới cho 360 ha cây cà phê, 40 ha cây lúa nước hai vụ,một vụ màu và cấp nước sinh hoạt cho trên 2000 dân

3.2 Giải pháp công trình - vị trí công trình

3.2.1 Giải pháp công trình

Điều kiện địa hình khu vực khá dốc, đồng thời lượng mưa phân bố không đều giữcác tháng trong năm, mà nhiệm vụ của công trình là phải cung cấp nước thườngxuyên, đặc biệt là về mùa lũ nhu cầu nước dùng càng tăng Vì vậy để đảm bảo cấpnước có hiệu quả thì giải pháp xây dựng hồ chứa là hợp lý và có hiệu quả nhất

3.2.2 Các thành phần và vị trí công trình

Dựa vào bản đồ địa hình tỷ lệ 1/25000, các tài liệu khảo sát địa chất, địa chấtthuỷ văn, qua phân tích đánh giá chọn vị trí đặt công trình tại Lả Hôm, hệ thốngcông trình đầu mối gồm các bộ phận sau:

- Đập dâng nước: Đập ngăn nước ở vị trí này hai vai đập sẽ gối lên 2 sườnđồi, địa hình khá hẹp nên đập ổn định

- Tràn xã lũ: Vị trí tuyến tràn được đặt tại sườn đồi bên trái của đập, địa chấttuyến tràn tương đối ổn định, tràn cách xa vị trí chân đập nên sự làm việccủa tràn không ảnh hưởng gì đến sự ổn định của đập Nhưng ở vị trí nàytràn có chiều dài lớn hơn.

- Cống lấy nước: Dựa vào điều kiện địa hình, địa chất và vị trí bãi tưới, cống lấy nước được đặt ở bên phải của đập, vị trí này có ưu điểm là khối lượng đào đắp ít, cống đặt trên nền khá ổn định

PHẦN THỨ HAI QUY MÔ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI CHƯƠNG 4 : XÁC ĐỊNH CẤP CÔNG TRÌNH

VÀ CÁC CHỈ TIỂU THIẾT KẾ

4.1 Cấp bậc công trình.

Cấp công trình là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến việc chọn các chỉ tiêuthiết kế và kích thước công trình cũng như giá thành công trình Cấp công trìnhđược xác định từ 2 điều kiện sau:

4.1.1 Theo chiều cao công trình và loại đất nền.

Sơ bộ tính cao trình đỉnh đập như sau:

Z đỉnh đập = MNDBT + Hsc + d

Hsc - chiều sâu phần dung tích phong lũ, giả thiết Hsc = 3 m

d - chiều cao an toàn, giả thiết d = 1 m

4.1.2 Theo nhiệm vụ và vai trò công trình

Công trình được xác định nhằm cung cấp nước tưới cho 400 ha đất canh tác vàcấp nước sinh hoạt cho trên 2000 dân, tra bảng 1.2 trong “ TCVN 5060 – 90 “ vớicông trình chủ yếu được công trình cấp V

Tóm lại theo quy định chung của “ TCVN 5060 – 90 “ thì cấp công trình là giátrị lớn nhất trong 2 giá trị trên Vậy công trình thuộc cấp III

4.2 Các chỉ tiêu thiết kế.

Dựa vào cấp công trình đã xác định ở trên ta xác định các chỉ tiêu thiết kế theoquy phạm như sau:

1 Tần suất lưu lượng và mực nước lớn nhất để tính ổn định kết cấu công trình

p = 1% ( Tra bảng 3.2 “ TCVN 5060 – 90 “ với công trình cấp III.)

2 Tần suất gió lớn nhất P = 4% (Theo QPTL C1-78)

3 Tần suất gió bình quân lớn nhất P = 50% (Theo QPTL C1-78)

4 Hệ số điều kiện làm việc m = 1,00

5 Hệ số tin cậy Kn = 1,5

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

- Với tổ hợp tải trọng cơ bản [K] = 1,20

- Với tổ hợp tải trọng đặc biệt [K] = 1,10

7 Độ vượt cao an toàn đỉnh đập so với đỉnh sóng:

- Với mực nước trong hồ là MNDBT thì a = 0,7 (m)

- Với mực nước trong hồ là MNDGC thì a = 0,5 (m)

PHẦN THỨ BA TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH CHƯƠNG 5 : TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 5.1 Mục đích và phương pháp tính toán điều tiết lũ :

5.1.1 Mục đích:

Thông qua việc tính toán tìm ra dung tích phòng lũ cần thiết của hồ chứa,phương thức trữ nước và tháo nước thích hợp, từ đó giảm bớt kích thước của côngtrình tháo lũ và thoã mãn cột nước hạn chế lúc tháo lũ (cột nước thấp nhất yêu cầulúc vận hành nhà máy thuỷ điện) Thường người ta căn cứ vào năng lực thoát lũ củasông và mực nước hạn chế của phòng lũ để xác định phương thức tháo nước cho hồchứa, dung tích phòng lũ và kích thước của công trình tháo lũ

5.1.2 Nguyên lý tính toán điều tiết lũ

Dòng chảy lũ thuộc dòng chảy không ổn định tuân theo hệ phương trình cơ bản sau :

0

K Q Q t v g S v g v S h Z t S Q

Qdt – qdt = FdhTrong đó:

+ Q: lưu lượng đến kho nước ; + q: lưu lượng xả khỏi kho nước ; + F: diện tích mặt thoáng của kho nước ; + t: thời gian ;

+ h: cột nước trên công trình tháo lũ ;

Q

q

F2

1 F

Hình 5.1 Sơ đồ tính toán điều tiết lũ cho hồ chứa

Viết phương trình cân bằng trên dưới dạng sai phân:

- t là thời đoạn tính toán;

- Q1, Q2 là lưu lượng đến đầu và cuối thời đoạn tính toán ;

- q1, q2 là lưu lượng xả đầu và cuối thời đoạn tính toán ;

- V , 1 V là thể tích nước trong kho đầu và cuối thời đoạn tính toán 2

Trong phương trình trên các đại lượng đã biết gồm có thời đoạn tính toán, lưulượng đến đầu và cuối thời đoạn tính toán, lưu lượng xả đầu thời đoạn tính toán, thểtích nước trong kho đầu thời đoạn tính toán Còn các đại lượng chưa biết gồm cóhai đại lượng là lưu lượng xả, và dung tích hồ ở cuối thời đoạn tính toán Do đóphương trình trên chưa thể giải được Muốn giải phương trình trên cần bổ sungthêm phương trình lưu lượng xả qua công trình xả:

q = f(Zt,Zh,C)Trong đó:

+ Zt, Zh là mực nước thượng lưu, hạ lưu công trình ;+ C là tham số đặc trưng cho công trình ;

Như vậy nguyên lý cơ bản của điều tiết lũ là việc hợp giải phương trình cânbằng nước, và phương trình thủy lực công trình xả

5.1.3 Phương pháp tính toán điều tiết lũ cơ bản

Nhiệm vụ cụ thể của việc tính toán điều tiết lũ là căn cứ vào lũ thiết kế và lũkiểm tra để xác định được đường quá trình lưu lượng q = f(t) tháo xuống hạ lưu saulúc đã điều tiết qua hồ chứa

Các phương pháp tính toán thường dùng gồm có :

- Phương pháp lưu lượng tháo cố định

- Phương pháp lưu lượng tháo thay đổi

- Phương pháp tính toán có xét đến dự báo

Trong các nhóm phương pháp trên, mỗi nhóm phương pháp lại chia ra thànhnhiều phương pháp tình khác nhau Như nhóm phương pháp lưu lượng tháo thayđổi gồm có phương pháp lập bảng, phương pháp bán đồ giải và phương pháp đồgiải Trong phạm vi này ta chỉ tính theo phương pháp bán đồ giải của PôtaPốp

5.1.4 Tính toán điều tiết lũ theo phương pháp Potapốp :

 thì khi biết vế trái

ta hoàn toàn suy ra được q2

5.1.4.2 Nội dung phương pháp:

a.Xây dựng các biểu đồ phụ trợ

Lựa chọn thời đoạn tính toán t, sau đó giả thiết nhiều mực nước trong kho đểtính lưu lượng xả lũ tương ứng

Dựa vào đường quan hệ Z ~ V của kho nước để xác định dung tích kho nước(VK) tương ứng với các Z đã giả thiết và từ đó tìm được V = VK – VtL (trong đó VtL

là dung tích trong kho trước khi lũ đến)

b Sử dụng biểu đồ phụ trợ để tính điều tiết

Với mỗi thời đoạn t tính 1 2

Tù f2 tra biểu đồ phụ trợ ngược lại tìm được q2 Như vậy ta đã xác định được q

xả cuối thời đoạn thứ nhất, và nó cũng là q đầu cho thời đoạn tiếp theo

c Lập lại bước (b) cho các thời đoạn sau cho đến khi kết thúc.

d Từ quá trình lũ đến, quá trình xả xác định được cột nước siêu cao, dung tích siêu cao trong kho.

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐẬP VÀ TRÀN CHO CÁC PHƯƠNG ÁN

6.1 Thiết kế sơ bộ đập chắn

6 1.1 Vị trí đập và hình thức đập

6.1.1.1Vị trí đập:

Dựa vào bình đồ khu đầu mối đã cho, qua phân tích nghiên cứu các điều kiện

cụ thể (địa hình, địa chất, vật liệu xây dựng…) ta đã xác định được tuyến đập hợp lýnhư ở phần trên

6.1.1.2 Hình thức đập.

Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất và các bãi vật liệu ở khu vực xây dựngcông trình ta quyết định chọn hình thức đập là đập đất đồng chất

6.1.2 Các kích thước cơ bản của đập đất

(Ở đây ta tính toán cho trường hợp BT = 21m, các trường hợp còn lại ta tính tương

tự như trường hợp trên )

6.1.2.1 Cao trình đỉnh đập.

Khi thiết kế đập đất cần xét điều kiện không cho nước tràn qua đỉnh đập trongmọi trường hợp làm việc, mặt khác đập không quá cao để đảm bảo về kinh tế Cao trình đỉnh đập được xác định từ 2 mực nước: MNDBT và MNDGC:

+ a và a’: độ vượt cao an toàn

Theo bảng 4-1 (trang 19) 14TCN 157-2005, ứng với công trình cấp III thì độvượt cao an toàn là a = 0,7 (m) và a’ = 0,5 (m)

Cao trình đỉnh đập được chọn theo trị số nào lớn nhất trong 2 trị số Z1, Z2 ở trên

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

+ H - chiều sâu nước trước đập (m)

+ s - góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió

Thay các giá trị trên vào công thức ta được:

2

6 25 2000 02.10 cos 0 0,013

+ K1, K2, K3, K4,K: là các hệ số

Xác định hs1% :

Theo QPTL.C1-78 hs1% được xác định như sau :

- Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu: H > 0,5.

- Ta đi tính các đại lượng không thứ nguyên gt

V và gD2

Với t: thời gian gió thổi liên tục (s)

Vì hồ chứa không có tài liệu quan trắc ta lấy t = 6 (h)

- Theo đường cong bao phía trên ở đồ thị hình P2-1 (trang 115) đồ án môn

học thuỷ công, ta xác định được các đại lượng không thứ nguyên g h.2

V và g.

V



Với g t. 8475,84

V   g.

V

 = 3,82 và g h.2

V = 0,072Với gD2 31,392

V   g.

V

 = 1,14 và g h.2

V = 0,01Chọn cặp có trị số nhỏ nhất trong hai cặp trên là:

g.

V

 = 1,11 và g h.2

V = 0,01Với g.

- Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu:

H = 20 > 0,5. = 6,25 vậy giả thiết sóng nước sâu ở trên là đúng

Xác định các hệ số K1, K2, K3, K4,K

- Hệ số K1, K2 : Các hệ số phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái và độnhám tương đối trên mái , được tra theo bảng P2-3 (trang 114) Đồ án môn học thuỷcông

Chọn hình thức gia cố mái bằng đá lát khan và kích thước đặc trưng về độnhám  = 0,008 (m)

 Độ nhám tương đối:

1%

0,008

0,00611,317

Với V > 20 m/s, giả thiết m = (35) => K3 = 1,5

- Hệ số K4 tra ở đồ thị hình P2-3 (trang 116) Đồ án môn học thủy công , phụ

thuộc vào trị số mái và trị số

- Hệ số K phụ thộc vào góc s , ở đây góc s nên tra bảng P2-6 (trang114)

Đồ án môn học thuỷ công ta xác định được K = 1

Thay các trị số trên vào công thức (5.2.4) ta được:

+ H’ - chiều sâu nước trước đập (m)

+ s - góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió

Thay các giá trị trên vào công thức ta được:

- Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu: H’ > 0,5.’

- Ta đi tính các đại lượng không thứ nguyên

Với t: thời gian gió thổi liên tục (s)

Vì hồ chứa không có tài liệu quan trắc ta lấy t = 6 (h)

gD

- Theo đường cong bao phía trên ở đồ thị hình P2-1 (trang 115) đồ án môn

học thuỷ công, ta xác định được các đại lượng không thứ nguyên '2

 = 4,2 và '2

'

g h

V = 0,085Với 2' 77,66

 = 1,46 và '2

'

g h

V = 0,016Chọn cặp có trị số nhỏ nhất trong hai cặp trên là:

''

g V

 = 1,46 và '2

'

g h

V = 0,016Với '

2 2 ' 9,81.2, 481

- Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu:

H’ = 22,8 > 0,5.’ = 4,808 vậy giả thiết sóng nước sâu ở trên là đúng

- Tính h’s1% theo công thức:

h’s1% = K’1% h 'K’1% : hệ số tra đồ thị hình P2-2 (trang 115) Đồ án môn học thuỷ công, ứngvới

2' 77,66

'

gD

V  ta được K’1% = 2,03  h’s1% = 2,03.0,453 = 0,919 (m)

Xác định các hệ số K1’, K2,, K3’, K4’

- Hệ số K1’, K2’ : Các hệ số phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái và độnhám tương đối trên mái , được tra theo bảng P2-3 (trang 114) Đồ án môn học thuỷcông

Chọn hình thức gia cố mái bằng đá lát khan và đặc trưng về độ nhám  = 0,008(m)

 Độ nhám tương đối:

1%

0,008

0,0087' 0,919

Với V’ =16,67 m/s, giả thiết m = (35) => K3 = 1,367

- Hệ số K4’ tra ở đồ thị hình P2-3 (trang 116) Đồ án môn học thủy công , phụ

thuộc vào trị số mái và trị số

1%

''s

h

1%

''s

h

 =9,6150,919 10, 46 , H > 2.hs1%

m = 3,5  K4 = 1,2

- Hệ số K phụ thộc vào góc s , ở đây góc s = 0 tra bảng P2-6 (trang114)

Đồ án môn học thuỷ công ta xác định được K = 1

Thay các trị số trên vào công thức (5.2.4) ta được:

Bề rộng đỉnh đập xác định theo yêu cầu gia thông, thi công và cấu tạo.Vì không

có yêu cầu giao thông nên ta chọn B = 6 (m)

6.1.2.3 Mái đập

Độ dốc mái đập phụ thuộc vào hình thức, chiều cao đập, loại đất đắp, tính chấtnền,…Sơ bộ định theo công thức kinh nghiệm, sau này trị số mái được chính xáchoá qua tính toán ổn định

Với đập cao H < 40 m sơ bộ ta xác định theo công thức sau :

+ m1 = 0,05.H + 2

+ m2 = 0,05.H + 1,5

H : Chiều cao đập , H = đđ - đáy

Bảng 6.1.2 : H s mái ệ số mái đập với 3 phương án ố mái đập với 3 phương án đập với 3 phương án p v i 3 ph ới 3 phương án ương án ng án

 Từ kết quả tính toán ở trên, ta sơ bộ xác định mái và cơ đập cho cả 3

phương án như sau:

- Thượng lưu : Bố trí 1 cơ ở cao trình 675 m , bề rộng 1 cơ là 3m , mái đập thay

đổi từ dưới lên trên là : m = 3,25 ; 3,5

- Hạ lưu : Bố trí 1 cơ ở cao trình 675 m , bề rộng là 3m , mái đập thay đổi từdưới lên trên là: m = 3,25 ; 3

Bảng 6.1.1 : Bảng tổng hợp kết quả tính toán cao trình đỉnh đập

Thông số Đơn

vị

Trường hợp (MNDBT)

Chiều cao sóng leo (hsl1%) m 1,834 1,217 1,105 1,105

Cao trình đỉnh đập

Cao trình đỉnh đập

thiết kế (đđ) m 683,55 685,53 685,23 685,09Chiều cao đập (Hđập) m 22,55 24,53 24,23 24,09

6.2 THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐƯỜNG TRÀN

6.2.1 Hình thức và quy mô công trình

6.2.1.1 Tràn xả lũ

Hình thức tràn là đập tràn đỉnh rộng, không có cửa van điều tiết

- Bề rộng ngưỡng tràn : Theo các phương án Btr = 21 ; 24 ; 27 m

- Chiều dài của ngưỡng tràn :

Theo điều 3-1 QP TL C8-76 (trang 23) thì chiều dài ngưỡng tràn  được xácđịnh : (2  3) H    (8 10) H

Trong đó: + H : cột nước trên ngưỡng tràn

+  : chiều dài ngưỡng tràn

Do ở cả 3 phương án chiều cao cột nước trên ngưỡng tràn không chênh nhaunhiều nên ở cả 3 phương án ta sơ bộ chọn chiều dài ngưỡng tràn  =10 (m)

Đoạn cửa vào ngưỡng tràn :

Căn cứ vào bản đồ địa hình và mặt cắt địa chất tuyến tràn ta thấy: điểm có cùngcao trình với ngưỡng tràn về phía thượng lưu cách khá xa ngưỡng tràn Nên để dẫnđược nước vào tràn và hướng nước chảy thuận dòng vào ngưỡng tràn ta làm mộtkênh dẫn nước vào ở phía trước tràn Kênh dẫn có độ dốc đáy i = 0, nối tiếp giữa kênhdẫn và ngưỡng tràn có tường hướng dòng, trên phần sân trước có độ dốc đáy i = 0

- Mặt cắt ngang của kênh dẫn có dạng hình thang, không đổi dọc theo chiềudài kênh dẫn, hệ số mái m = 1,5

6.2.1.2 Dốc nước

Nối tiếp ngay sau ngưỡng tràn là dốc nước, dốc nước có nhiệm vụ tháo nướcsau khi qua ngưỡng tràn xuống hạ lưu an toàn và tiêu hao một phần năng lượng củadòng chảy xuống hạ lưu công trình

- Do bề rộng dốc nước nhỏ hơn bề rộng tràn nên ở chỗ nối tiếp giữa ngưỡngtràn và dốc nước là đoạn thu hẹp, sau đoạn thu hẹp là dốc nước có bề rộng khôngđổi bằng bề rộng cuối đoạn thu hẹp

- Do điều kiện địa hình tại tuyến tràn có độ dốc tự nhiên tương đối lớn nên tachọn đoạn thu hẹp và dốc nước đều có độ dốc i =8 %

6.2.2 Tính toán thuỷ lực dốc nước

Để tính toán thuỷ lực dốc nước, ta chia dốc nước ra làm 4 đoạn để tính toán :

+ Đoạn 1: Đoạn thu hẹp đầu dốc nước

+ Đoạn 2: Đoạn dốc nước không đổi từ cuối đoạn thu hẹp tới đầu đoạn cong + Đoạn 3: Đoạn cong

+ Đoạn 4: Đoạn dốc nước không đổi nối tiếp đoạn cong

6.2.2.1 Tính đường mặt nước trong dốc nước đoạn thu hẹp

a Xác định kich thước đoạn thu hẹp:

+ Bề rộng ở đầu đoạn thu hẹp lấy bằng bề rộng tràn : Bđ = BT

+ Bề rộng ở cuối đoạn thu hẹp theo kinh nghiệm thường được chọn:

Ứng với mỗi phương án tràn khác nhau ta có các Bđ, Bc, chiều dài đoạn thu hẹp

Lth khác nhau Qua tính toán ta có bảng tổng hợp kết quả sau :

Bảng 6.2.1: Bảng tổng hợp các B dốc và chiều dài đoạn thu hẹp

b Xác định độ dốc phân giới h k ở đầu đoạn thu hẹp

Độ dốc phân giới hk ở đầu đoạn thu hẹp được xác định theo công thức :

2

3

k

q h

g



Trong đó: + q : lưu lượng đơn vị qua dốc nước :

d

Q q B

+  : Hệ số sửa chữa động năng ( chọn  = 1 )

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

Ứng với các phương án BT qua tính toán ta có q và hk khác nhau và được tổnghợp ở bảng sau:

Bảng 6.2.2: Bảng tổng hợp lưu lươnng đơn vị và độ sâu phân giới hk

Dòng chảy từ ngưỡng tràn có độ dốc i = 0 chảy xuống đoạn thu hẹp có độ dốc i

= 0,08 nên độ sâu đầu đoạn thu hẹp có thể coi bằng độ sâu phân giới hk

c Tính toán thuỷ lực dốc nước đoạn thu hẹp:

+ Lấy chiều sâu nước đầu đoạn thu hẹp bằng độ sâu phân giới ở đầu đoạn thuhẹp

+ Giả thiết giá trị chiều sâu nước ở cuối đoạn tính toán hi

+ Xác định diện tích mặt cắt ướt ở đầu và cuối đoạn tính toán theo công thức:

+ Hệ số Sêdi ở mặt cắt đầu và cuối đoạn tính toán được xác định theo công thức

n: hệ số nhám của dốc nước, n = 0,014 ( độ nhám của bê tông )

+ Độ dốc mặt nước tại mặt cắt đầu và cuối đoạn tính toán được xác định theo

C R



 + Xác định được chiều dài đoạn tính toán ứng với hi theo công thức:

 + So sánh giá trị L vừa tính được với chiều dài đoạn tính toán L' đã định + Nếu L  L' thì giá trị chiều sâu nước ở cuối đoạn tính toán mà ta giả thiết

- Phần tính toán chi tiết xem ở phụ lục 2.1

Bảng 6.2.3 : Tổng hợp kết quả tính toán đoạn dốc nước thu hẹp

BT

BT

24 16 163,067 1,675 1,4306

6.2.2.2 Tính đường mặt nước trong dốc từ cuối đoạn thu hẹp đến đầu đoạn cong

a Xác định độ sâu dòng đều h 0 , độ dốc phân giới i k :

+ i : Độ dốc của dốc nước i = 0,08

+ m : Hệ số mái của dốc nước

- Tra phụ lục 8-1 (Các bảng tính thuỷ lực), với hệ số nhám của dốc nước(bằng bê tông) n = 0,014, ta được Rln

+ Ck : Hệ số Sedi ứng với độ sâu phân giới 1 1/ 6

+ Rk : Bán kính thuỷ lực ứng với độ sâu phân giới k k

14 159.666 11.40 0.74 2.367 33.138 18.734 1.768869 78.55152 0.002127

16 163.067 10.19 0.69 2.196 35.136 20.392 1.723029 78.20852 0.002044

18 165.729 9.21 0.64 2.052 36.936 22.104 1.67101 77.80995 0.00199

Ứng với từng phương án BT khác nhau ta có chiều dài L2 khác nhau:

+ phương án BT = 21 (m) thì L2 = 13,88 (m)

+ phương án BT = 24 (m) thì L2 = 10,88 (m)

+ phương án BT = 27 (m) thì L2 = 8,88 (m)

b Tính toán đường mặt nước

Để tính đường mặt nước trong đoạn này ta sử dụng phương pháp cộng trực tiếphay phương pháp sai phân để tính

Tính đường mặt nước trên dốc tương tự như trên, với mực nước ban đầu (mựcnước đầu đoạn có bề rộng không đổi) hđ bằng độ sâu dòng chảy ở cuối đoạn thuhẹp.Từ đó ta sẽ tính được độ sâu h tại từng mặt cắt đến cuối dốc nước

Phần tính toán chi tiết xem ở phụ lục 2.2

Bảng 6.2.5: Tổng hợp kết quả tính toán đoạn dốc nước không đổi

6.2.2.3 Tính toán đường mặt nước ở đoạn cong dốc nước:

a Thiết kế đoạn cong

Để giảm khối lượng đường tràn, nên chọn tuyến đường tràn dạng cong, nhưng

bán kính bờ lồi tại đoạn cong phải chọn sao cho không sinh hiện tượng tách dòng tại

đoạn cong Bán kính bờ lồi nên lựa chọn theo:

R  1,5Bd

Trong đó : + R: Bán kính cong tại bờ lồi

2

o t

v B h

+ R: Bán kính cong của trục dốc nước + vo: Vận tốc trung bình trên trục dốc nước

c Tính toán thuỷ lực đoan cong

V đư ng m t nặt nước trong đoạn cong ta phải đi từ phương trình vi phân cơ ước trong đoạn cong ta phải đi từ phương trình vi phân cơc trong o n cong ta ph i i t phđ ạn cong ta phải đi từ phương trình vi phân cơ ải đi từ phương trình vi phân cơ đ ừ phương trình vi phân cơ ương trình vi phân cơng trình vi phân cơng trình vi phân cơ

b nải đi từ phương trình vi phân cơ

2

2

v d g dz

v d g dh

z R1

R 2

r v M

Hình 6 -1: Sơ đồ tính toán thuỷ lực đoạn cong

Công thức (6.2.1) được tính:c vi t l iết lại ạn cong ta phải đi từ phương trình vi phân cơ



   (6.2.4)

Chia đoạn cong thành 10 đoạn có chiều dài bằng nhau l = 9,42(m) tương ứng

với góc đoạn cong 6

o

Phương pháp tính toán:

+ Xác định các thông số v1, K1.(giá trị h1 đã biết)

+ Giả thiết h2 Xác định các thông số v2, K2

Bảng 6.2.6 : Tổng hợp kết quả tính toán thuỷ lực đoạn cong dốc nước :

d Độ dốc ngang của đường mặt nước

Do ảnh hưởng của lực ly tâm, mặt nước của bờ lồi thấp hơn bờ lõm Mặt nước

trong mặt cắt ngang tại chỗ cong có dạng cong vòng lên và độ dốc I

r

t i i m cóạn cong ta phải đi từ phương trình vi phân cơ đ ểm có

bán kính cong l r à r được tính theo biểu thức: được tính:c tính theo bi u th c:ểm có ức:

2

1ln

Q v

R hr R



 

 

  + r: Bán kính cong tại điểm cần tính

+ h: Chiều sâu trung bình trong đoạn cong

Ứng với từng phương án tràn ta có các giá trị h khác nhau.tổng hợp kết quảsau:

Bảng 6.2.7 : Tổng hợp kết quả tính toán chênh lệch mực nước giữa 2 bờ

6.2.2.4 Đoạn dốc nước không đổi nối tiếp sau đoạn cong

Chiều dài đoạn 4 trong cả 3 phương án đều giống nhau và bằng 40 (m).Độ sâudòng chảy ở đầu đoạn dốc chính bằng độ sâu dòng chảy ở cuối đoạn cong

Phương pháp tính toán đoạn này tính toán tương tự như ở đoạn 2

Phần tính toán chi tiết xem ở phụ lục 2.4

Bảng 6.2.8 : Tổng hợp kết quả tính toán đoạn dốc nước không đổi



6.2.3.Đường mặt nước trong dốc nước có kể đến hàm khí

Trong dốc nước có lưu tốc lớn nên lớp không khí gần mặt nước sẽ bị hút vàolớp nước Các bọt khí đó pha trộn vào lớp nước trên vùng mặt, chuyển động cùngvới dòng chảy và do đó chiều sâu dòng nước sẽ tăng so với tính toán khi không cóhàm khí Khi đó chiều cao tường bên của dốc nước sẽ tăng hơn so với tính toán bìnhthường

Đường mặt nước có kể đến hàm khí được xác định theo công thức :

hhk = h (1 + V

100)Trong đó : + h: chiều sâu dòng nước trên thân dốc

+ v: vận tốc dòng chảy tại mặt cắt tính toán

Để sơ bộ xác định chiều cao tường bên, ta chỉ cần tính hhk tại các mặt cắt là :