Hồ chứa nước thanh lanh – công trình đầu mối đặt trên suối tranh, đầu làng thanh lanh, xã trung mỹ, huyện bình xuyên tỉnh vĩnh phúc

Để đảm bảo nhiệm vụ tưới đập phải đắp cao, tại các vị trí yên ngựathấp phải đắp đập phụ 1.3.1.2 Tuyến đập chính : - lòng sông rộng, địa hình bằng phẳng thuận lợi cho công tác thi công

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 VỊ TRÍ VÀ NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH

1.1.1 Vị trí công trình

- Tên công trình : Hồ chứa nước Thanh Lanh – công trình đầu mối đặt trên suốiTranh, đầu làng Thanh Lanh, xã Trung Mỹ, huyện Bình Xuyên tỉnh Vĩnh Phúc,cótoạ độ địa lý vào khoảng 21035’vĩ độ bắc 105041’độ kinh Đông

1.1.2 Nhiệm vụ của công trình

- Cấp nước tưới tự chảy cho 1200ha đất canh tác của các xã Trung Mỹ, BáHiến, Thiện kế

- Góp phần làm chậm lũ cho đồng bằng Vĩnh Yên, Phúc Yên kết hợp nuôi cá

và du lịch sinh thái

1.2 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

1.2.1 Hồ chứa

- Mực nước dâng bình thường MNDBT = 76,6m W=10,62.106m3

- Mực nước gia cường MNGC = 77,24m

- Dung tích hữu ích Whi = 9,829.106m3

- Chế độ điều tiết Năm

- Hệ số sử dụng dòng chảy  =0,71

- Hệ số điều chỉnh dòng chảy =0,841

1.2.2 Đập ngăn sông

- Chiều cao đập lớn nhất : Hmax=12m

- Chiều dài đỉnh đập : L=76m; Chiều rộng đỉnh đập B=5m

1.2.2.3: Đập phụ II

- Thể loại : Đập đất đồng chất

- Cao trình đỉnh đập : 79,1m

- Chiều cao đập lớn nhất : Hmax=9,1m

- Chiều dài đỉnh đập : L=159m; Chiều rộng đỉnh đập B=5m

1.2.3 Tràn xã lũ

- Vị trí : Tại đập phụ II, Phía vai phải đập chính cách tuyến đập chính 300m

- Hình thức tràn : Tràn có mặt cắt thực dụng, có cửa van điều tiết, tiêu năngđáy, nối tiếp bằng dốc nước

- Lưu lượng xã thiết kế : Qp1%=300m3/s

- Cao độ ngưỡng : 71,6m

- Cao trình tràn sự cố : 77m

- Sô cửa và kích thước n(BxH) =3x(4x5) hoặc (10x15)m

1.3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

1.3.1 Tình hình địa hình địa mạo khu vực xây dựng

- Lòng hồ : là một thung lũng được tạo bởi các núi cao và các yên ngựa có cao

độ từ 67100 m, thành hồ dày mái dốc của sườn thoải, đảm bảo ổn định, ít phátsinh hiện tượng sạt lở tái tạo bờ hố Tuy nhiên do lòng hồ nhỏ và dốc, dung tíchchứa hạn chế Để đảm bảo nhiệm vụ tưới đập phải đắp cao, tại các vị trí yên ngựathấp phải đắp đập phụ

1.3.1.2 Tuyến đập chính :

- lòng sông rộng, địa hình bằng phẳng thuận lợi cho công tác thi công

- Sườn đồi 2 vai đập : vai phải dốc dẽ gây trượt lở mái đập, vai trái thoải

- Bên vai trái đập chính gần đầu làng Thanh Lanh cách đập chính 200m là yênngựa dài 790, có cao độ +67m đây là vị trí đập phụ

- Bên vai phải đập chính cách đập chính 300m là yên ngựa có cao độ +71mdài 159m là vị trí đập phụ II Đây cũng là vị trí phù hợp cho việc bố trí tràn xã lũ, tại

vị trí này dòng chảy sau tràn được nối tiếp với suối Tranh cách xa tuyến đập

1.3.2 Tình hình địa chất công trình, đại chất thuỷ văn

- Lớp (2) đất á sét chứa dăm sạn và cuội màu nâu đỏ, nâu vàng hàm lượngdăm cuội sỏi chiếm từ 2040% Trạng thái của đất nửa cứng-cứng kết cấu chặt vừa,phân bố chủ yếu ở chân đồi vai phải thành 1 giãi nhỏ, bề dày từ 18m nguồn gốcsường tích và bồi tích

- Lớp (3) Đất á sét nặng- trung chứa dăm sạn và vón kết laterit màu nâu vàng,nâu đỏ Hàm lượng dăm sạn chiếm 1030% dăm sạn và vón kết laterit cứng chắc.Trạng thái cứng - nửa cứng kết cấu chặt vừa lớp phân bố rộng rải trên bề mặt sườnđồi

- Đá gốc : Đá gốc vùng nền đập thuộc trầm tích trias trung bậc lađini tầng đèonhẹ và các thành tạo mác ma tam đảo

- Đá gốc phiến thạch anh xeixit đá bị phong hoá hoàn toàn thành đất lẫn dămsạn, đá phong hoá sâu, có hố sâu 25m vẫn chưa hết phong hoá hoàn toàn

5: Đập phụ II

- Đập phụ II nằm vai phải đập chính, cách đập chính 300m tại đây cũng là vịtrí xây dựng tràn xã lũ, mô tả chi tiết và đánh giá điều kiện địa chất công trình xemphần tràn xã lũ

6: Tràn xã lũ

- Lớp (3) là đất á sét nặng –trung ẫn nhiều dăm sạn và vón kết laterit màuxám nâu vàng Tính chất cơ lý giống đập chính phân bố khắp bề rộng của tuyến trànchiều dày từ 13m

- Lớp (3a) đất á sét nặng- trung lẫn nhiều dăm sạn màu nâu vàng nâu đỏ hàmlượng dăm sạn từ 225% dăm sạn mềm bở Trạng thái cứng-nữa cúng kết cấu chặtvừa, lớp phân bố dạng thấu kính và nằm dưới lớp (3) bề dày từ 13m

- Đá gốc dưới nền tràn có sét bột kết, cát kết xám xanh, xám, xám sáng đá cócấu tạo phân lớp mỏng và bị phong hoá hoần toàn thành đất Nhìn chung đá gốc ở

đây cũng giống như đập chính đá bị phong hoá mãnh liệt và sâu có hố khoan sâu30m vẫn chưa hết phong hoá

7: Tuyến kênh xã sau tràn

- Lớp đất trồng trọt á sét màu nâu lẫn nhiều rễ cây cỏ, trạng thái dẻo mềm,dẻo chảy kết cấu kém chặt bề dày từ 0,51m

- Lớp (1a) đất á sét trung - nặng có chổ là á sét nhẹ màu xám nâu xám sáng.Trong đất có lẫn sạn sỏi nhỏ trạng thái dẻo cứng, dẻo mềm kết cấu kém chặt, lớpphân bố hẹp ở duôi kênh xã, bề dày chưa xác định

- Lớp (1) cuội sỏi màu xám trắng, xám vàng hàm lượng cuội sỏi từ 50 60%.Phần còn lại là sỏi cát và bụi sét Kích thước cuội từ 1015cm, lớp phân bố hẹpphần đuôi kênh xã, bề dày chưa xác định

- Lớp (3) đất á sét nặng- trung chứa dăm sạn và vón kết laterit cứng chắc màunâu vàng, nâu đỏ hàm lượng dăm sạn từ 2030% trạng thái cứng - nữa cứng kếtcấu chặt vừa lớp phân bố hầu khắp bề mặt kênh

- Lớp (3a) đất á sét nặng chứa ít dăm sạn mềm bở màu nâu đỏ, nâu vàng hàmlượng sạn từ 510%, trạng thái cứng - nữa cứng kết cấu chặt vừa lớp phân bố hẹphầu như khắp bề mặt kênh

- Đá gốc : gồm đá phiến thạch anh xerixit màu xám xanh đen, đá có cấu tạophân lớp mỏng từ 15mm Đá phong hoá mạnh thành đất lẫn dăm sạn Cát bột kếtmàu xanh, xám nâu đá có cấu tạo phân lớp mỏng bị phong hoá hoàn toàn thành đất Các mảnh thạch anh màu trắng nứt nẻ nhiều vá có các hốc nhỏ, khi phong hoá mạnh

đá bị biến màu, nứt nẻ nhiều và vỡ vụn thành dăm lẫn cát sạn

1.3.2.2 Tình hình địa chất thuỷ văn

- Tầng chứa nước trong khe nứt của đá gốc thường nằm sâu dưới mặt đất do đá

bị phong hoá mãnh liệt gần thành đất nên khả năng lưu thông nước kém, nguồnnước nghèo nàn

1.4 ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN

1.4.1Thuỷ văn dòng chảy

Tại khu vực xây dựng công trình có 2 mùa rõ rệt

- Tuyến Q1=f(Z1) nằm ở hạ lưu đập tràn xã lũ khảng 400m ở đây mặt cắt tínhtoán là mặt cắt kênh xã tràn đã được thiết kế Trong trường hợp này đã chọn n=0,03,khi mực nước thấp chọn i=i đáy kênh và bằng 0,0006

Quan hệ Z~V hồ

60708090

0,018

0,023

0,513

0,141

0,093

2,88

0,989

0,660

0,082

0,043

0,45

Phân phối dòng chảy trong năm

-101234

- Mưa trên lưu vực : 1632,4mm

- Mưa tưới (X75% ,mm) : Vụ chiêm 324,7; vụ mùa 1119,2

1.6 ĐIỀU KIỆN GIAO THÔNG VẬN TẢI

- Từ quốc lộ 2 ( trị trân huyện Bình Xuyên) vào công trường khoảng 15Km cóđường cấp phối đã được địa phương cải tạo, các loại xe đi lại bình thường Ngoàiđường quốc lộ 2 còn có các đường giao thông

- Đường sắt : tuyến Hà Nội – Việt Trì

- Đường thuỷ : tuyến Hà Nội – Việt Trì ( trên sông Hồng )

Nhìn chung mạng lưới giao thông tương đối thuận tiện

1.7 TÌNH HÌNH VẬT LIỆU XÂY DỰNG

1.7.1Vật liệu đất

- Các giai đoạn nghiên cứu trước đây đã tiến hành thăm dò và lấy mẫu thínghệm 5 bãi vật liệu đất có tên là A,B,C,D,E Trong giai đoạn này thăm dò và lấymẫu thí nghiệm bổ sung các mỏ VLXD cũ, ngoài ra còn thăm dò thêm các mỏ F,K

và khoan hố thăm dò dọc theo các chân đồi để tìm đất làm lõi đập, vật liệu xây dựnggiai đoạn này thăm dò ở cấp B Mỏ đất A nằm trong lòng hồ, mỏ B và K nằm bênphải đập chính, các mỏ C,E,F nằm bên trái đập chính Cự ly các mỏ tới đập chính từ

5004500m Trữ lượng 1691,350m3 Các mỏ mỏ vật liệu có chiều dày khai tháckhông đồng đều và tương đối mỏng Trữ lượng các mỏ ngoài lòng hồ ít, chủ yếu là

mỏ A Vì vậy vấn đề dặt ra là chọn cấu tạo mặt cắt đập để tận dụng tối đa khả năngcác mỏ vật liệu và đất đá, cuội sỏi đào móng tràn, thân khay đập chính

Trữ lượng các mỏ như sau

Tổngcộng(m3)

Tổng 6000 62700 5980 71680

1.7.3 Vật liệu đá

- Mỏ đá dự kiến khai thác nằm ở thôn Trung Mầu, bên bờ phải suối Tranh cáchđập chính khoảng 3Km về phía hạ lưu Đá ở đây là loại đá Riolit Pooc có mức độphong hoá không đều Trữ lượng 30.000m3

1.8 NGUỒN CUNG CẤP ĐIỆN NƯỚC

- Do công trường xây dựng tràn xã nước ở xa đường lưới điện, nên điệnkhông đảm bảo cho quá trình xây dựng Do vậy công trường đã dùng máy phát điệnriêng

- Công trường xây dựng cống và đập có thể lợi dụng đường dây hạ thế của

hệ thống điện lưới của làng Thanh Lanh

Nước khai thác chủ yếu khai thác từ các nguồn sau

- Nước mặt : tương đối phong phú do suối Tranh và Thanh Lanh cung cấp

- Nước ngầm : Dùng chủ yếu cho sinh hoạt

CHƯƠNG 2 CÔNG TÁC DẪN DÒNG THI CÔNG 2.1 MỤC ĐÍCH , Ý NGHĨA VÀ NHIỆM VỤ CỦA DẪN DÒNG THI CÔNG 2.1.1 Mục đích, ý nghĩa của dẫn dòng thi công

- Công trình thuỷ lợi thường xây dụng trên các lòng sông suối nên trong quátrình thi công không tránh khỏi những ảnh hưởng bất lợi của dòng nước mặt, nướcngầm, nước mưa khối lượng công trình thường lớn, điều kiện thi công phức tạp.Trong quá trình thi công một mặt phải đảm bảo hố móng được khô ráo mặt khácphải đảm bảo yêu cầu dùng nước tối đa ở hạ lưu Do vậy khi thi công phải tiến hànhdẫn dòng thi công để dẫn nước từ thượng lưu về hạ lưu đảm bảo hố móng được khôráo đồng thời đảm bảo yêu cầu dùng nước tại hạ lưu.

- Biện pháp dẫn dòng ảnh hưởng đến kế hoạch và tiến độ thi công của toàn bộcông trình, ảnh hưởng đến hình thức kết cấu, chọn và bố trí công trình đầu mối,chọn phương pháp thi công và bố trí công trường… vì vậy khi chọn phương án dẫndòng phải dựa trên tính toán kinh tế cụ thể của từng phương án

2.1.2 Nhiệm vụ của dẫn dòng thi công

- Đắp đê quai bao quanh hố móng, bơm cạn nước và tiến hành công tác nạovét xữ lý nền và xây hố móng công trình

- Dẫn nước sông từ thượng lưu về hạ lưu qua các công trình dẫn dòng đã xâydựng xong trước khi ngăn dòng

2.2 CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN DẪN DÒNG THI CÔNG

2.2.1 Điều kiện địa hình

- Hồ chứa Thanh Lanh nằm trong phần trung lưu của suối Tranh, lòng hồ códạng lông chim

- Lòng sông có cao độ từ 49  52, bờ sông cao độ là 5354, chiều rộng trungbình của công trình đầu mối từ 70  80 m hai bên là bãi bồi cuội sỏi Do đó ta cóthể đắp đê quai dọc và dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp

- Lòng hồ: là một thung lũng được tạo bởi các núi cao và các yên ngựa có cao

độ từ 67  100 m, thành hồ dày mái dốc có sườn thoải, đảm bảo ổn định ít phát sinhhiện tượng sạt lở tái tạo bờ Để đảm bảo nhiệm vụ tưới đập phải đắp cao tại các vịtrí yên ngựa, thấp quá thì đắp đập phụ (trong thiết kế đã bố trí đập phụ I và II)

Tuyến đập chính lòng sông rộng, địa hình bằng phẳng thuận lợi cho công tácthi công.

- Sườn đồi hai vai đập: vai phải dốc rễ gây trượt lở mái đập, vai trí thoải

- Bên vai trái đập chính gần đầu làng Thanh Lanh cách đập chính 200 m làyên ngựa dài 79 m có cao độ + 67,0 m đây là vị trí đập phụ 1

- Bên vai phải đập chính cách 300 m là yên ngựa có cao độ + 71,0 m, dài 159

m là vị trí đập phụ 2 Đây cũng là vị trí phù hợp cho việc bố trí tràn xả lũ, tại vị trínày dòng chảy sau tràn được nối tiếp với suối Tranh cách xa tuyến đập

2.2.2 Điều kiện thuỷ văn:

- Khu vực xây dựng hồ chứa Thanh Lanh, nằm ở trung du Bắc bộ, theo số

liệu cho thấy

- Nhiệt độ không khí :Trung bình là 23,70C, cao nhất là 40,20C, thấp nhất là3,70C

- Độ ẩm trung bình là 81,2%, lớn nhất là 100%, thấp nhất là 14% Nhữngtháng có độ ẩm lớn như tháng 8, tháng 9 Những tháng khô hanh như tháng 11vàtháng 12

- Lượng mưa trung bình năm 1705mm/năm Số ngày mưa 117,2 ngày/ năm

- Lượng bốc hơi: 1154 mm/năm

Mặt khác độ dốc lòng suối là 16,3%, tại khu vực xây dựng có hai mùa rõ rệt

- Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4, mùa lũ từ tháng 5 đến tháng 10

Lũ tập trung khá nhanh vì độ dốc lòng suối lớn Do đó các yếu tố trên ảnhhưởng rất lớn đến việc chọn phương án dẫn dòng thi công

2.2.3 Cấu tạo và bố trí công trình thuỷ công

- Công trình đầu mối Thanh Lanh nằm ở phía Bắc làng Thanh Lanh khoảng200m, thuộc huyện Bình Xuyên tỉnh Vĩnh Phúc Tại đây bố trí phương án đập đấtđồng chất, bên vai trái đập chính cách đập chính khoảng 200m là yên ngựa có cao

độ +67 đây là vị trí đập phụ 1 Bên vai phải cách đập chính khoảng 300m là yên

ngựa có cao độ +71 đây là vị trí đập phụ 2, đây cũng là vị trí phù hợp cho việc bố trítràn xã lũ Tràn có mặt cắt thực dụng, có cửa van điều tiết tiêu năng đáy, nối tiếpbằng dốc nước sau đó chảy ra suối Tranh cách xa tuyến đập Lòng sông rộng đảmbảo dẫn đủ lưu lượng vào mùa lũ

- Vì số lượng công trình đầu mối tương đối nhiều do vậy việc bố trí thi côngtương đối phức tạp đòi hỏi công tác dẫn dòng thi công phải hợp lý để đảm bảo đủthời gian cho việc thi công các hạng mục và kinh tế nhất

2.2.4 Yêu cầu lợi dụng tổng hợp dòng chảy ở hạ lưu

- Mục đích chủ yếu của việc xây dựng hồ chưa Thanh Lanh là cấp nước phục

vụ cho nông nghiệp vì vậy việc đảm bảo cung cấp nước liên tục cho hạ lưu là vấn

đề tương đối quan trọng Do đó trong quá trình dẫn dòng phải đảm bảo cung cấpđầy đủ nước cho hạ lưu

2.2.5 Thời hạn thi công công trình

- Hồ chứa nước Thanh Lanh được thi công 2,5 năm bắt đầu từ tháng 11/2007.Đây là công trình tương đối lớn công tác thi công tương đối phức tạp nhưng thờigian thi công ngắn do đó việc dẫn dòng thi công phải hợp lý, kinh tế lợi dụng cácđiều kiện có sẵn nhằm đảm bảo thi công một cách thuận tiện, kinh tế và đúng tiến

độ

2.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN DẪN DÒNG THI CÔNG

2.2.1 Tần suất, thời đoạn và lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công

2.2.1.1 Tần suất thiết kế dẫn dòng thi công

- Theo tiêu chuẩn xây dựng TCVN 285-2002 công trình trong khu đầu mối

hồ chứa Thanh Lanh thuộc công trình cấp III chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công P=10%

2.2.1.2 Thời đoạn dẫn dòng

- Căn cứ vào đặc điểm khí tượng thuỷ văn và bố trí các công trình đầu mối, thời đoạn đẫn dòng để thi công có thể chọn như sau:

- Mùa khô : Từ tháng 11 đền tháng 4 ( 6 tháng )

- Mùa lũ : Từ tháng 5 đến tháng 10 ( 6 tháng )

- Do có lũ tiểu mãn vào tháng 4 nên nếu ta dẫn dòng qua cống với lưu lượng lớn cống sẻ làm việc không an toàn, do đó để đảm bảo an toàn cho cống vào các năm thứ II và năm thứ III ta chỉ dẫn dòng qua cống 5 tháng từ tháng 11 đến tháng 3.

2.2.1.3 Lưu lượng thiết kế dẫn dòng

- Thi công được thuận lợi, an toàn và chất lượng cao

- Đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp ở mức tối đa.

2.2.2.1 Phương án 1

- Năm thứ 1 : + Mùa khô : Dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên.

+ Mùa lũ : Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp

- Năm thứ 2 : + Muà khô : Dẫn dòng qua cống.

+ Mùa lũ : Dẫn dòng qua kênh đào tại tuyến đập phụ I.

- Năm thứ 3 : + Mùa khô : Dẫn dòng qua cống.

2.2.2.2 Phương án 2

- Năm thứ 1 : + Mùa khô : Dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên

+ Mùa lũ : Dẫn dòng qua kênh đào tại tuyến đập phụ I.

- Năm thứ 2 : + Mùa khô : Dẫn dòng qua cống

+ Mùa lũ : Dẫn dòng qua tràn.

- Năm thứ 3 : + Mùa khô : dẫn dòng qua cống

2.2.2.3 phương án 3

- Năm thứ 1 : + Mùa khô : Dẫn dòng qua kênh xã bên bờ trái

+ Mùa lũ : Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp

- Năm thứ 2 : + Mùa khô : Dẫn dòng qua cống lấy nước

thi công Thời gian

Hình thứcdẫn dòng

Lưu lượngdẫn dòng TK(m3/s)

Các công việcphải làm

- Đắp đê quai dọc bờ phải.

- Thi công phần chân khay đập chính bên thềm sông

bờ phải và bờ trái.

- Khoan phụt xi măng xử lý nền đập bên bờ phải và bờ

trái.

- Đắp đập chính vai phải -Thi công xong cống lấy nước.

- Đắp 1 phần vai đập bên cống

Mùa lũ (T5T10)

- Đắp đập phụ II.

- Đắp đập chính theo mặt cắt

chống lũ

Mùa lũ (T4T10)

Dẫn dòng qua tràn tạm

- Hoàn thiện toàn bộ đầu mối.

- Thi công xong tràn 2.3 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC DẪN DÒNG THI CÔNG

2.3.2 Tính toán thuỷ lực qua kênh dẫn dòng mùa khô năm thứ nhất

2.3.1.1 Mục đích

- Thiết kế kênh dẫn dòng hợp lý về kinh tế và kỹ thuật.

- Xác định mực nước đầu kênh, từ đó xác định cao trình đỉnh đê quai, cao trình đắp đập.

2.3.1.2 Nội dung tính toán

Ta cần giải bài toán sau :

- Đại lượng có: Lưu lượng dẫn qua kênh Q, độ dốc kênh i, hệ số mái kênh m,

độ nhám n cần tìm : bề rộng đáy kênh b, chiều sâu cột nước h, từ đó tìm cao trình

bờ kênh

- Để giải bài toán này ta giả thiết giá trị b rồi dùng phương pháp mặt cắt lợinhất về mặt thuỷ lực tìm giá trị h

a: Sơ bộ thiết kế mặt cắt kênh

- Chọn cao trình đáy kênh cửa ra

Quan hệ Q~Z hạ

52545658

- Từ quan hệ Q~Z hạ công trình ứng với lưu lượng Q k =12,8m 3 /s thì

Z hạ =54,16m do đó ta chọn cao trình đáy kênh cửa ra là Z hạ -h k 0,536=53,62 m Lúc này cột nước cuối kênh chính là cột nước phân giới h k

=54,16 Bề rộng kênh : b k =10m

- Độ nhám lòng kênh (tra bảng 4-1 các bảng tính thuỷ lực ) ta có n=0,025

- Độ dốc đáy kênh :i k =0,002

- Hệ số mái kênh : m=1,5

- Lưu lượng dẫn dòng : Q k =12,8m 3 /s

- Chiều dài kênh L k =300m (đo trên bình đồ)

- Tính toán thiết kế kênh theo phương pháp mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực

k b

ln0,86

b : Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua kênh

Dùng phương pháp sai phân tính toán để vẽ đường mặt nước trong kênh Nội dung gồm các bước sau:

- Xác định độ sâu dòng đều trong kênh h 0

- Xác định độ sâu phân giới trong kênh h k

- So sánh h 0 và h k để xác định dạng đường mặt nước trong kênh.

q h

mh b

- Như vậy ứng với Q=12,8m 3 /s ta có h 0 =0,81m và h k =0,536m

- Xác định i k ứng với lưu lượng dẫn dòng Q K =12,8m 3 /s

k i

- Như vậy ta có : h 0 >h k và i k >i>0  đường mặt nước trong kênh là đuờng nước hạ b I

Đường mặt nước trong kênh

- Ứng với mỗi cấp lưu lượng, dùng phương pháp cộng trực tiếp xuất phát từ h

= hk ở cuối kênh Vẽ đường mặt nước trong kênh đến đầu kênh ta được hx

- Giả thiết các cột nước trong kênh hi từ giá trị hk, ta xác định được:

- Diện tích mặt cắt ướt: i = (b + m.hi).hi

- Chu vi mặt cắt ướt: i = b + 2.hi 1 m 2

- Từ đó tính được vận tốc dòng chảy trong kênh: Vi =

i i Q

- Độ dốc thuỷ lực: ji =

R C

h i i i J itb  i  i L i L

0,54 5,837 11,947 0,00791 0,7851 -0,00005 0,009 0,0090,56 6,070 12,019 0,00736 0,7866 -0,00155 0,289 0,298

0,58 6,305 12.091 0,00652 0,7901 -0,00348 0,768 1,0660,6 6,540 12,163 0,00581 0,7952 -0,00515 1,352 2,4190,62 6,777 12,235 0,00519 0,8018 -0,00660 2,071 4,4900,64 7,014 12,308 0,00465 0,8097 -0,00788 2,969 7,4590,66 7,253 12,380 0,00419 0,8187 -0,00900 4,115 11,5740,68 7,494 12,452 0,00378 0,8287 -0,00999 5,613 17,1870,7 7,735 12,524 0,00342 0,8396 -0,01086 7,642 24,8280,72 7,978 12,596 0,00311 0,8512 -0,01164 10,523 35,3520,74 8,221 12,668 0,00283 0,8635 -0,01233 14,909 50,2600,76 8,466 12,740 0,00258 0,8765 -0,01295 22,339 72,5990,78 8,713 12,812 0,00236 0,8900 -0,01351 37,562 110,1610,8 8,960 12,884 0,00216 0,9040 -0,01401 85,910 196,0710,805 9,034 12,906 0,00204 0,9083 -0,00429 96,760 292,832

- Ứng với chiều dài kênh L k =300m ta có h x0,806m

- Tính toán với các cấp lưu lượng khác nhau ta có quan hệ Q~h x như bảng 2.4

Bảng 2.4 : Quan hệ Q~hx

- Xác định trạng thái chảy đầu kênh.

- Coi đoạn đầu kênh như đập tràn đỉnh rộng

- Lập tỷ số x

k

h

h để xác định trạng thái chảy đầu kênh

- Như vậy trạng thái chảy ở đầu kênh là chảy ngập

- Áp dụng công thức đậo tràn đỉnh rộng chảy ngập:

=(b+m.h x ).h x diện tích mặt cắt ướt ứng với độ sâu h x.

nhệ số lưu tốc chảy ngập tra PL14-12 bảng tra thuỷ lực với đập tràn đỉnh rộng cửa vào tương đối thuận m=0,35 tra bảng PL14-13 ta

- Từ quan hệ Q~H 0 ta đi xác định mực nước thượng lưu ứng với các cấp

TL

MN DKCV H

H 0 : Mực nước đầu kênh

Bảng 2.6: Quan hệ Q~ZTL khi dẫn dòng qua kênh

Z TL (m) 54,916 55,017 55,019 55,144

54.454.654.85555.2

- Như vậy ứng với Q=12,8m 3 /s ta có Z TL =55,144m

2.3.1.3 Ứng dụng kết quả tính thuỷ lực qua kênh

Ứng với Q dd=12,8(m 3 /s) tra quan hệ Q~Z hạ ta có Z HL 54 16, m

- Xác định quan hệ Q~Z TL khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp

- Xác định cao trình đê quai thượng hạ lưu

- Xác định cao trình đắp đập chống lũ cuối mùa khô năm thứ hai.

- Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy

2.3.3.2 Nội dung tính toán

2.3.3.2.1 Sơ đồ tính

2.3.3.2.2 Xác định mức độ thu hẹp lòng sông

- Theo TCN 57-78 mức độ thu hẹp của lòng sông đựoc xác định theo công thức sau:

1

2100

 , 2 được xác định bằng cách đo diện tích trên mặt cắt dọc tuyến đập.

- Dựa vào quan hệ Q~Z HL ứng với lưu lượng dẫn dòng về mùa lũ Q dd

=234(m 3 /s) tra quan hệ ta có Z HL =57,05m, đo diện tích trên mặt cắt dọc tuyến đập ta xác định được 2=507,12(m 2 ) 1=297,60(m 2 )

2.3.3.2.3: Xác định lưu tốc bình quân tại mặt cắt co hẹp

- Lưu tốc bình quân tại mặt cắt co hẹp có thể tính theo công tức sau:

1

dd c

2

Q V

- Tra phụ lục 1 Tiêu Chuẩn Ngành 14TCN-57-88, lưu tốc cho phép không xói

là [V]kx = 2,3 (m/s)  Vc = 1,24 (m/s) < [V]kx = 2,3(m/s) Vậy lòng sông không bịxói ứng với lưu lượng dẫn dòng mùa lũ thiết kế

2.3.3.2.4 Xác định cao độ mực nước dâng khi thu hẹp lòng sông

- Sau khi thu hẹp lòng sông chiều sâu dòng chảy tăng lên, độ tăng lên của chiềusâu dòng chảy được tính theo công thức:

0 2

Z: độ cao nước dâng

 : hệ số lưu tốc, do măt bằng đê quai bố trí theo hình thang nênchọn =0,8

- Vậy độ cao nước dâng là  Z 0 2, m Z TL  Z Z HL 0 2 57 05 57 25,  ,  , m

- Tính toán với các cấp lưu lượng khác nhau ta có quan hệ giữa lưu lượng vàmực nước dâng Q~Z TLnhư sau:

Bảng2.7 Quan hệ Q~Z TL khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp

2.3.3.2.5 Ứng dụng kết quả tính toán

- Xác định cao trình đắp đập vượt lũ

Z VL Z TL  chọn  =0,656 ta có Z VL 57 25 0 45 57 7,  ,  , m

2.3.4 Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua cống ngầm mùa khô năm thứ 2

2.3.4.1 Tính toán thuỷ lực kênh dẫn sau cống

2.3.4.1.1 Thiết kế kênh

- Cao trình đáy kênh cửa ra : ứng với lưu lượng dẫn dòng qua cống

Q C =4,52(m 3 /s) tra quan hệ Q~Z HL ta có Z HL =53,41m ta chọn cao trình đáy kênh cửa ra Z CR =53m

- Độ dốc mái : m=1,5

- Độ nhám lòng kênh : n=0,025

- Độ dốc kênh : i k =0,002

- Lưu lượng dẫn dòng : Q K =4,52(m 3 /s)

- Chiều dài kênh : L k =500m

2.3.4.1.2 Tính toán thiết kế kênh theo phương pháp mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực

- Chọn chiều rộng đáy kênh b K =1,5m

- Lập tỷ số

ln

1,5

2,3550,637

k b

ln1,711

kcn

q h

 

Kết quả tính h 0 và h k của kênh ứng với các cấp lưu lượng khác nhau được lập thành bảng sau:

2.3.4.2 Tính toán thuỷ lực qua cống ngầm

2.3.4.2.1 Mục đích tính toán

- Cống được xây dựng để dẫn nước cung cấp cho hạ lưu Trong thời kỳ xây dựng ta lợi dụng để dẫn dòng vào mùa kiệt.

- Xác định mực nước trước cống để xác định cao trình đê quai thuợng lưu.

- Kiểm tra sự an toàn của cống khi dẫn dòng

Trong đó d là chiều cao cống : d=h=1,7m

- Với cấp lưu lượng dẫn dòng Q=4,52(m 3 /s) giả thiết cống chảy không áp

Sơ đồ tính thuỷ lực cống chảy không áp

- Độ sâu dòng chảy h x tại mặt cắt c-c của cống được tính toán bằng cách vẽ đường mặt nước trong cống xuất phát từ hạ lưu cống khi biết độ sâu tại cửa ra là:

- h r =h dk nếu h dk >h k

- h =h nếu h <h

Ta cần tính h 0 và h k để kiểm tra trạng thái chải trong cống

h k được tính như kênh chử nhật :

- Thông qua vẽ dường mặt nước ta tính được hx=1,661m

- Như vậy hx<1,18d=1,18.1,7=2,006m, nên cống chảy không áp, như vậy việcgiã thiết cống chảy không áp là đúng

- Ta cần kiểm tra xem sơ đồ làm việc của cống là đập tràn đỉnh rộng ngập haykhông ngập

hk 1,3 trong trường hợp này theo giáo

trình thuỷ lực tập II có thể tính theo chế độ chảy ngập hoặc không ngập ở đây tatính theo trường hợp chảy không ngập

số lưu lượng m.

- Tra bảng 14-3 bảng tra thủy lực có hệ số lưu lượng của đập tràn đỉnh rộngkhông ngưỡng có co hẹp bên có m=0,35 Tra bảng 14-4 bảng tra thủy lựccó=0,976

-Thay vào công thức tính Q ta có:

H0=hn+

21

V 02

TL là diện tích sông thượng lưu ứng với lưu lượng 4,52m3/s

- Do diện tích sông thượng lưu lớn hơn rất nhiều so với diện tích cống nên coigần đúng V00 Vậy H=H0=2,1 m

 Z TL H 60 2 1 60 62 1 ,   , m

- Tính toán tương tự cho các cấp lưu lượng ta có bảng 2.9:

Bảng 2.9 Quan hệ Q~H khi dẫn dòng qua cống

Q(m 3 /s) h k (m) h 0 (m) h dk (m) h x (m) chế độ

chảy

x k

h h

trạng thái

4,520 1,277 1,69 0,755 1,661 không áp 1,3 Không ngập 2,1

0,566 0,320 0,330 0,226 0,327 không áp 1,02 Không ngập 1,000,484 0,288 0,295 0,205 0,293 không áp 1,018 Không ngập 0,9980,413 0,259 0,264 0,188 0,261 không áp 1,00 Không ngập 0,9880,271 0,196 0,200 0,138 0,197 không áp 1,00 Không ngập 0,949

2.3.5.2.Các thông số tràn tạm

Xác định các thông số của tràn tạm :

- Tuyến tràn ở đập phụ II, bề rộng nước qua tràn tạm B=14,5m, cao trình ngưỡng tràn tạm +65,1m

2.3.5.3 Tính toán thuỷ lực qua tràn tạm

- Tính toán thuỷ lực qua tràn tạm ta có thể tính toán theo phương pháp của đậptràn đỉnh rộng chảy tự do vì sau tràn là dốc nước

- Áp dụng công thức tính lưu lượng của đập tràn đỉnh rộng chảy tự do

2/ 3 3/ 2

ZTL : Cao trình mực nước thượng lưu

Tính toán với các cấp lưu lượng khác nhau ta có bảng sau:

Bảng 2.11 : Quan hệ Q~ZTL khi dẫn dòng qua tràn tạm