Hồ chứa nước xuân hoa được xây dựng tại sườn phía đông bắc của dãy núi hồng lĩnh, thuộc địa phận xã cổ đạm và xã xuân liên (bản vẽ + thuyết minh)

Tổng lượng dòng chảy năm thiết kế P=75%.- Gió trên lưu vực: Theo số liệu thống kê quan trắc gió lớn nhất các hướng tại trạm Hà Tĩnh như sau: - Tốc độ gió lớn nhất trong năm:V4%= 47 m/s

PHẦN I TÀI LIỆU CƠ BẢN

CHƯƠNG I: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1 Vị trí địa lý

Hồ chứa nước Xuân Hoa được xây dựng tại sườn phía Đông Bắc của dãy núiHồng Lĩnh, thuộc địa phận xã Cổ Đạm và xã Xuân Liên Cách thị trấn Xuân Ankhoảng 12 km và thị trấn Nghi Xuân 8 km Vị trí địa lý như sau:

- Kinh độ Đông: 105045'  105048'30''

- Vĩ độ Bắc: 18032'40''  18034'50''

- Phía Bắc giáp xã Xuân Mỹ và Xuân Thành

- Phía Nam giáp Xuân Liên

- Phía Đông giáp với Biển Đông

1.2 Điều kiện địa hình, địa mạo

1.2.1.Địa hình địa hình

Địa hình vùng lòng hồ: Lòng hồ là thung lũng nằm giữa núi Lai và núi HồngLĩnh Lòng hồ có diện tích rộng, khá bằng phẳng; đây là đất canh tác của xã CổĐạm Ba phía là đồi núi cao; cây lâm nghiệp khá dày và tốt Phía trong lòng hồ cómột số trang trại nhỏ, có 2 công trình tiểu thuỷ nông là đập Đồng Quốc của xã CổĐạm, và đập Đồng Bản của xã Xuân Liên Nhìn chung về địa hình, địa mạo rấtthuận lợi để xây dựng hồ chứa nước

Địa hình khu hưởng lợi: Về khu tưới dốc dần từ Bắc sang Nam, cao độ khu

tưới biến đổi từ từ +5 đến +1, Phía cuối khu tưới của các xã Xuân Thành và Xuân

Mỹ cao độ từ +3,2 đến +4,8 Khu tưới trãi rộng trên các xã: Cổ Đạm , Xuân Liên,Xuân Thành và Xuân Mỹ Địa hình rất thuận lợi cho việc bố trí hệ thống tưới tựchảy Khu tưới bị chia cắt bởi rào Mỹ Dương và các khe lạch Cao độ ở thị trấnXuân An và thi trấn Nghi Xuân từ +4 đến + 4,5

1.2.2 Tình hình khảo sát địa hình

Tài liệu khảo sát địa hình

Bình đồ khu đầu mối: 1/2000

1.3 Khí tượng thủy văn

1.3.1 Điều kiện khí tượng

- Nhiệt độ:

Vùng nghiên cứu dự án có nhiệt độ năm trung bình đạt 24oC Mùa nóng nhiệt

độ trung bình đạt cao nhất 29,8 oC Mùa khô có nhiệt độ trung bình thấp đạt 17,5 oC

Trong một năm nhiệt độ cao nhất đạt 42 oC, thấp nhất đạt 6,6 oC (ngày14/8/1974)

Lượng mưa năm lớn nhất đã quan trắc được các vị trí như sau:

Khi có bão lượng mưa thường rất lớn Mưa 1 ngày lớn nhất đạt 519 mm tại

Kỳ Anh; 501 tại Kỳ Lạc; 760 mm tại Bàu Nước Lượng mưa 3 ngày lớn nhất đạt

1175 mm tại trạm Kỳ Anh; 1008 mm tại Kỳ Lạc; 1985 mm tại Bàu Nước

1.3.2 Các đặc trưng thủy văn dòng chảy của công trình đầu mối

Lượng nước đến hàng năm

Tổng lượng dòng chảy năm thiết kế P=75%.

- Gió trên lưu vực:

Theo số liệu thống kê quan trắc gió lớn nhất các hướng tại trạm Hà Tĩnh như sau:

- Tốc độ gió lớn nhất trong năm:V4%= 47 m/s

- Tốc độ gió lớn nhất trung bình nhiều năm: Vtb= 25 m/s

- Thời gian gió thổi liên tục: t=6 giờ

Tổn thất bốc hơi Z

Tổn thất bốc hơi ở đây ta chọn theo số liệu bốc hơi bình quân nhiều năm củatrạm Hà Tĩnh nhiều năm để tính cho Hồ chứa nước Đồng Cuốc , với phân phối chotừng tháng trong năm như sau:

Bảng 2: Phân phối tổn thất bốc hơi trong năm

Bảng 4: Đường quá trình lũ thiết kế

Lớp 2- Hỗn hợp đất, cát cuội sỏi lòng suối - kí hiệu (1a)

Hỗn hợp đất cát cuội sỏi, màu xám vàng, nâu, đen Trạng thái mềm xốp.Trong hỗn hợp lẫn thân cây lá cây Lớp này chỉ gặp ở hố (Đ5), dày 1.5m

Lớp 3- Đá tảng lăn - kí hiệu (1b)

Đá tảng lăn, tảng lăn là đá Granít hạt thô, màu xám sáng đốm đen Đá bịphong hoá nhẹ, cứng vừa Tảng lăn kích thước 1-2 đến 4-5m Diện phân bố từ K0đến K0+40m Chiều dày khoảng 4m

Lớp 6- Đất á sét lẫn cát sạn, màu xám vàng - kí hiệu (3)

Đất á sét lẫn cát sạn, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu là hạt cát Đấtthường có màu xám vàng, nâu vàng, xám xi măng Lớp này phân bố ở đoạn K0+80đến K0+900 Chiều dày trung bình 1.0m Hệ số thấm K = 3.1*10-4 cm/s

Lớp 7- Đất á cát, màu xám vàng - kí hiệu (4)

Đất á cát màu xám vàng, kết cấu chặt vừa Thành phần chủ yếu là cát hạt thô.Đất thường có màu xám, xám vàng Lớp này phân bố ở đoạn K0+90m Chiều dàychưa xác định Hệ số thấm K = 6.8*10-3 cm/s

Lớp 8- Đất sét, màu xám vàng - kí hiệu (5)

Đất sét, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu là hạt sét Đất thường cómàu xám vàng, nâu vàng, ghi, xám xi măng Lớp này phân bố ở hố khoan ĐC8(K0+211) đến hố khoan ĐC6 (K0+666) Dày trung bình 1.5m Hệ số thấm K =4.4*10-5 cm/s

Lớp 9- Đất á cát, màu xám sáng - kí hiệu (6)

Đất á cát có lẫn thân cây lá cây, trạng thái kém chặt Thành phần chủ yếu làcát hạt mịn Đất thường có màu xám sáng, xám đen Lớp này chỉ gặp ở hố khoanĐC4 (K1+11.5m) dày 0.8m Hệ số thấm K = 4.8*10-5 cm/s

Lớp 10- Cát hạt thô - kí hiệu (7)

Cát hạt thô, trạng thái bảo hoà nước, kém chặt Lớp này phân bố trongkhoảng K0+700 đến K1+370 Hệ số thấm K = 8.2*10-3 cm/s

Lớp 11- Đất á sét nhẹ, màu xám xanh - kí hiệu (8)

Đất á sét nhẹ, trạng thái dẻo mềm, màu xám xanh Lớp này gặp ở hố khoanĐC1 (K1+440) dày 2.0m Hệ số thấm K = 2.46*10-5 cm/s

Lớp 12- Đất sét, màu xám đen - kí hiệu (9)

Đất sét, màu xám đen (Dạng bùn) Trong đất có thân cây lá cây đã và đangphân huỷ Trạng thái dẻo mềm Lớp này gặp ở hố khoan CĐ1 (K0+440) dày 0.9m

Hệ số thấm K = 5*10-5 cm/s

Lớp 13- Đất sét, màu xám xanh - kí hiệu (10)

Đất sét, trạng thái dẻo cứng Thành phần chủ yếu là hạt sét Đất thường cómàu xám, phớt đen, xám Lớp này gặp ở hố khoan ĐC1 dày 1.2m Hệ số thấm K =3.8*10-5 cm/s

Lớp 14- Đất á sét, màu xám đen - kí hiệu (11)

Đất á sét nặng, màu xám đen (Dạng bùn) Trạng thái dẻo mềm Lớp này gặp

Lớp 16- Đất sét, màu xám xanh - kí hiệu (13)

Đất sét, lẫn vón kết ô xít sắt, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu là hạtcát Đất thường có màu xám xanh, nâu vàng, nâu Diện phân bố trong khoảng từK0+100 đến K0+400 Chiều dày, dày nhất 4.0m, bé nhất 2.3m, trung bình 3.0m

Hệ số thấm K = 3.6*10-5 cm/s

Lớp 17- Đất cát vón kết- kí hiệu (14)

Đất cát bị vón kết hoá, màu xám đen Thành phần chủ yếu là cát hạt mịn.Trạng thái chặt, cứng Chiều dày trung bình 0.5m Diện phân bố trong khoảngK0+400 đến K1+400 Hệ số thấm K = 3.2*10-5 cm/s

Trong các hố khoan có mặt của lớp đất này khi khoan qua nó chúng tôi thấy

có nước áp lực xuất hiện Có lẽ trong khoảng dao động mực nước dưới đất ô xít sắt

đã tạo cho lớp vón kết, và lớp vón kết này thành mái của tầng chứa nước có áp

Lớp 18- Cát hạt mịn - kí hiệu (15)

Cát hạt mịn, đôi chỗ là cát chảy, có chỗ là cát thô (hố khoan CĐ7) Càngxuống sâu hạt càng thô dần Cát thường có mầu xám đen, xám sáng Diện phân bốrộng khắp toàn tuyến chiều dày chưa xác định Trong lớp này tại hố khoan CĐ8 cólớp thấu kính bùn á sét dày 1.0m Hệ số thấm K = 5.75 *10-3 cm/s

Lớp 19- Đất á sét, màu xám xanh - kí hiệu (16)

Đất á sét, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu là hạt cát Đất thường cómàu xám xanh, xám vàng, nâu vàng Lớp này gặp ở hố khoan CĐ1, và CĐ2

Lớp 3- Đất á sét lẫn cát sạn - kí hiệu (3)

Đất á sét lẫn cát sạn, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu là hạt cát Đấtthường có màu xám vàng, nâu vàng, nâu đỏ Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến,chiều dày trung bình 1.0m Hệ số thấm K = 3.1*10-4 cm/s

Lớp 4- Đất á cát, màu xám vàng - kí hiệu (4)

Đất á cát màu xám vàng, kết cấu chặt vừa Thành phần chủ yếu là cát hạt thô.Đất thường có màu xám, xám vàng Diện phân bố trong khoảng K0 đến K0+170m

Hệ số thấm K = 6.8*10-4 cm/s

Lớp 5- Đất sét, màu xám vàng - kí hiệu (5)

Đất sét, trạng thái dẻo mềm Thành phần chủ yếu là hạt sét Đất thường cómàu xám vàng, nâu vàng, ghi, xám xi măng, đốm trắng Diện phân bố rộng khắptoàn tuyến Chiều dày trung bình 2.0m Hệ số thấm K = 4.4*10-5 cm/s

Lớp 6- Đất á cát - kí hiệu (12)

Đất á cát, trạng thái kém chặt Thành phần chủ yếu là cát hạt mịn đến thô.Đất thường có màu xám vàng, xám xi măng Đất không đồng nhất đôi chỗ xen kẹpđất á sét dẻo mềm Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến chiều dày trung bình 1.0m

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

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

Lớp 3- Đất á sét - kí hiệu (3)

Đất sét sét, màu xám nâu, xám xanh, đốm trắng Trạng thái dẻo cứng chiềudày chưa xác định

1.4.4 Vật liệu xây dựng

Vật liệu xây dựng đắp đập

- Tuyến đập hệ thống thuỷ lợi Đồng Cuốc dự kiến xây dựng là đập đất, dài

1,635 km, cao trung bình khoảng15 m, Vật liệu đất đắp đập khoảng 1.2 triệu m3 đất.Trên cơ sở đó chúng tôi đã tiến hành khảo sát ở ba bãi như sau:

Bãi vật liệu A:

Bãi vật liệu A nằm thượng lưu vai hữu tuyến đập

- Là đất trong lòng hồ, hiện tại người dân đang trồng hoa màu, cây bạch đàn

Bãi vật liệu B:

Bãi vật liệu B nằm thượng lưu vai tả tuyến đập

- Là đất trong lòng hồ, hiện tại người dân đang trồng hoa màu, cây bạch đàn

cơ giới:

Bảng 5: Chỉ tiêu cơ lý nguyên dạng của các bãi như sau:

- Bãi vật liệu A: cmax = 1.85 (g/cm3) , Wtn = 13.7(%)

- Bãi vật liệu B: cmax = 1.86 (g/cm3) , Wtn = 13.5(%)

Chúng tôi chọn hệ số đầm nện k = 0.92 cmax , chọn độ ẩm thiên về nhánhướt Các chỉ tiêu cơ lý ở trạng thái chế bị của các bãi như sau:

Bảng 6: Các chỉ tiêu cơ lý ở trạng thái chế bị của các bãi như sau:

Các chỉ ở trạng thái chế bị rồi cho ngâm bão hoà

- Khu vực không có các mỏ đá đảm bảo cho công tác xây dựng đập

CHƯƠNG II: ĐIỀU KIỆN DÂN SINH KINH TẾ 2.1 Dân số và xã hội.

Dân số toàn vùng dự án: 34.498 người và 8164 hộ; ngành nghề chủ yếu làsản xuất nông nghiệp và khai thác hải sản

Cơ cấu kinh tế của huyện bao gồm:

+ Nông lâm - Ngư nghiệp: 67,3%

+ Công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, vận tải: 7,7%

+ Thương nghiệp - Dịch vụ - Du lịch : 12,2%

+ Xây dựng cơ bản: 2,8%

Mức sống của người dân còn thấp, theo kết quả khảo sát thì toàn huyện cómức thu nhập trung bình đạt 3,4 triệu đồng/người.năm

Tình hình sản xuất nông nghiệp

Trong 4 xã và thị trấn vùng hưởng lợi chưa có xã nào chủ động được nguồnnước tưới, nước sinh hoạt Nước đang là vấn đề gay gắt, bức xúc Còn nước cho sảnxuất, nước cho chăn nuôi, thì hoàn toàn phụ thuộc tự nhiên Năng xuất cây trồngthấp: Lúa 3 tấn/ha; màu 2 tấn/ha

Cơ sở hạ tầng.

+ Về y tế: Vùng dự án có 5 trạm y tế nằm ở trung tâm của xã và thị trấn, chấtlượng điều trị và phòng chống dịch bệnh tương đối tốt

+ Về giáo dục: Vùng giáo dục có 6 trường tiểu học, 5 trường phổ thông cơ

sở và 2 trường phổ thông trung học

+ Điện thắp sáng: Hiện nay vùng dự án điện thắp sáng đã về tận các hộ dân.+ Về giao thông: Vùng dự án có một trục đường tỉnh lộ 22-12 đi qua đãđược rải nhựa nối liền các xã với huyện thị và 100% có đường rải nhựa về đến trungtâm xã Còn lại là các đường liên thôn, liên xã có 1 số đường đã được rải nhựa

2.2 Tổng nhu cầu cấp nước cho sản xuất nông nghiệp và nước sinh hoạt.

đảm bảo tưới tự chảy cho 595 ha lúa Đông Xuân, 420 ha lúa Hè Thu và 338 ha màu.Lượng nước phục vụ sinh hoạt và tưới phân bố trong các tháng theo bảng sau:

Bảng2.2: Nhu cầu dùng nước

1,36 4

1,70 8

2,12 7

0,89 1

1,12 3

0,49 0

0,18 9

0,19 5

0,18 9

0,32 4

2.3 Kế hoạch phát triển

Kinh tế: Phát triển sản xuất công nghiệp để tăng thu nhập, cải thiện đời sốngnhân dân trong vùng Phát triển khu đô thị Xuân An tương xứng với tầm vóc bêncạnh thành phố Vinh

Xã hội: Góp phần xoá đói giảm nghèo, tạo công ăn việc làm, hạn chế các tệnạn xã hội, ổn định chính trị và trật tự an toàn xã hội

Môi trường: Hạn chế tình trạng chặt phá rừng, bảo vệ môi trường sinh thái và

sự đa dạng sinh học và phòng lũ cho vùng hạ lưu

CHƯƠNG III: XÁC ĐỊNH CẤP CÔNG TRÌNH 3.1Cấp công trình :

Căn cứ vào quy phạm thiết kế các công trình thủy lợi TCXDVN 285-2002,cấp công trình được xác định theo 2 điều kiện :

- Theo nhiệm vụ công trình, vai trò của công trình trong hệ thống

- Theo điều kiện nền và chiều cao của công trình

3.1.1 Theo nhiệm vụ và vai trò của công trình trong hệ thống

Công trình cấp nước cho 933 ha đất canh tác nông nghiệp nên theoTCXDVN 285-2002 ta tra được cấp công trình là cấp IV

3.1.2 Theo điều kiện nền và chiều cao của công trình

- Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất thiết kế: P=1,5%

- Tần suất lưu lượng lũ, mực nước kiểm tra: P=0,5%

- Tần suất lưu lượng lũ, mực nước lớn nhất thiết kế dẫn dòng: P=10%

- Hệ số tin cậy : Kn = 1,15

- Hệ số điều kiện làm việc: m = 1

- Tuổi thọ công trình : T = 50 năm.

- Hệ số an toàn ổn định cho phép của đập đất (14TCN 157-2005)

+ Tổ hợp tải trọng cơ bản : K = 1,25+ Tổ hợp tải trọng dặc biệt : K = 1,05

- Độ vượt cao an toàn (14TCN 157-2005)

+ Với MNDBT : a = 0,5m

+ Với MNLTK : a’ = 0,5m

+ Với MNLKT : a” = 0,2m

- Mức bảo đảm sóng khi xác định sóng leo : P = 1 %

- Tần suất gió thiết kế:

+Với MNDBT : P = 4%

+Với MNLTK : P = 50%

CHƯƠNG IV XÁC ĐỊNH MỰC CHẾT VÀ MỰC NƯỚC DÂNG BÌNH THƯỜNG HỒ 4.1 Khái niệm mực nước chết

Mực nước chết (MNC) là mực nước thấp nhất trong quá trình làm việc bìnhthường của hồ chứa

Dung tích chết (Vc) là dung tích tính từ đáy hồ đến MNC, Vc không thamgia vào quá trình điều tiết dòng chảy

suốt thời gian làm việc của hồ chứa và đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy

4.2 Nội dung tính toán:

4.2.1 Xác định MNC theo yêu cầu tưới tự chảy

MNC = ZMNK + ∆Z

Trong đó :

+ ZMNK : Mực nước khống chế đầu kênh tưới,

Theo tính toán thủy nông : ZMNK = 8,5 m

+ ∆Z : Tổng tổn thất trong cống khi lấy lưu lượng lớn nhất,

=> bc = Zbc = 6,53 m

+ hd: Chiều dầy lớp nước đệm từ bc đến đáy cống,

Theo kinh nghiệm: hd = ( 0,4 0,7)m Chọn hd = 0,7m

+ h : Độ sâu cột nước cần thiết trước cống để lấy đủ lượng nước thiết

4.5 Nội dung và phương pháp tính toán

Theo tài liệu thủy văn về phân phối dòng chảy năm thiết kế và lượng nướcdùng trong năm của hồ Xuân Hoa, ta có :

Wđến ( P = 75% ) = 13.077x106 m3

Wdùng = 11.404x106 m3

=> Wđến > Wdùng : lượng nước đến luôn đáp ứng đủ lượng nước dung trong 1 năm

Vì vậy, đối với hồ Xuân Hoa ta chỉ cần điều tiết năm

Dùng phương pháp lập bảng : dùng bảng để tính và so sánh lượng nước đến

và lượng nước dùng

Nguyên lí cơ bản của phương pháp này là tiến hành cân bằng nước trongkho, chia thời kì tính toán ra làm 12 đoạn ứng với 12 tháng của 1 năm đại biểu Tínhtoán cân bằng nước trong kho theo từng thời đoạn sẽ biết được quá trình thay đổimực nước, lượng nước trữ, xả trong kho

Trong từng thời đoạn có thể sử dụng công thức đơn giản để biểu thị phươngtrình cân bằng giữa lượng nước đến và lượng nước xả trong kho :

V Q q T

Trong đó :

+ ∆V: Lượng nước trữ lại trong kho trong thời đoạn tính toán ∆T + Q : Lưu lượng đến kho trong thời đoạn ∆T

+ q : Lưu lượng chảy ra trong thời đoạn ∆T

+ ∆T : Thời đoạn tính toán

Lượng nước trong kho cuối thời đoạn bằng lượng nước đầu thời đoạn cộngvới ∆V Biết được lượng nước trong kho dựa vào quan hệ Z~F~V sẽ biết được diệntích mặt nước và mực nước trong kho cuối thời đoạn

* Tính Vh chưa kể đến tổn thất

- Cột 1: Thứ tự các tháng xếp theo năm thuỷ lợi(cũng trùng với năm thuỷ văn)

- Cột 2: Tổng lượng nước đến của từng tháng WQi

- Cột 6: lũy tích cột 4 nhưng không vượt quá dung tích công tác

Vh=( cột 5)

* Tính tổn thất trong kho nước

- Cột 1: Thứ tự các tháng xếp theo năm thuỷ lợi(cũng trùng với năm thuỷ văn)

- Cột 2: Dung tích của kho nước ở cuối thời đoạn tính toán ti

(2) = 6) Bảng 2.1 + Vc

- Cột 3: V i là dung tích bình quân trong hồ chứa nước

- Cột 4: Fhi là diện tích mặt hồ tương ứng với V i

- Cột 5: Lượng nước bốc hơi Zi

- Cột 6: Wbi là lượng tổn thất do bốc hơi

Wbi = Zi Fhi

Trong đó: Zi lượng bốc hơi của tháng thứ i

- Cột 7: Wti là lượng tổn thất do thấm

 Theo kết quả tính toán ở trên ta có Vh= 6.820x106m3

Vậy ta có dung tích ứng với MNDBT là:

V MNDBT= Vc + Vh= 1.264x106+6.820x106= 8.084x10 6 m 3

Tra quan hệ Z ~ V ta được cao trình ứng với VMNDBT là: Z MNDBT = 13.80 m

CHƯƠNG V :TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 5.1 Mục đích

Tính toán điều tiết lũ là một nội dung tính toán quan trọng trong việc tínhtoán, thiết kế hồ chứa nước Thông qua tính toán điều tiết lũ xác định được phòng lũcần thiết ứng với phương thức vận hành của từng quy mô công trình tràn, quá trình

xả lũ q~t, lưu lượng xả lũ lớn nhất qmax, cột nước siêu cao Hmax nhằm phục vụ choviệc tiến hành so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án, chọn ra phương án tối ưu

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

5.2 Nguyên lý tính toán

Tính toán điều tiết lũ dựa trên phương trình cân bằng nước:

Qdt – qdt = F.dh (5-2)Trong đó:

Q: Lưu lượng vào

q: Lưu lượng ra

F: Diện tích mặt hồ chứa

h: Cột nước trên công trình tháo lũ

Nếu thay dt bằng khoảng thời gian ∆t = t1 – t2, ở đây t1 là thời điểm ban đầu và

t2 là thời điểm cuối của khoảng thời gian tính toán thì ta có:

Q1, Q2 là lưu lượng đến đầu và cuối thời đoạn

q1,q2: Lưu lượng xả tương ứng

V1,V2: Lượng nước có trong kho ở đầu và cuối thời đoạn tính toán

Để tìm được đường quá trình xả lũ (q ~ t) thì phương trình (4-2) chưa giải trựctiếp được vì một phương trình có hai ẩn là q2 và V2 Do đó ta cần phương trình nữa,

đó chính là phương trình thủy lực của công trình xả lũ:

3 0 2

qm b g H (5-4)Trong đó:

: Hệ số co hẹpm: Hệ số lưu lượngb: bề rộng phần tháo nước

H0: Cột nước xả lũ có kể đến lưu tốc tới gần

Tóm lại: nguyên lý cơ bản của điều tiết lũ là việc kết hợp giải phương trình cânbằng nước và phương trình thủy lực

5.3 Tài liệu tính toán:

Đặc trưng địa hình kho nước:quan hệ Z ~ F ~ W

Đường quá trình lũ: Đường quá trình lũ P = 1,5% và P = 05%

Đập tràn:Hình thức ngưỡng tràn ngưỡng thực dụng hình thang

Cao trình ngưỡng tràn: ngưỡng = MNDBT

Bề rộng ngưỡng tràn: B = 25m, B = 35m, B = 45m

5.4 Nội dung tính toán ( phương pháp Potapop- Bán đồ giải):

5.4.1 Cơ sở của phương pháp:

Căn cứ vào phương trình cân bằng nước trong hồ chứa:

Trong bất kỳ một thời đoạn t nào đều biết được Q và q1, khi đó ta tính được giá trị

f1(q) Từ đó ta tính được f2(q) theo phương trình trên Theo quan hệ q ~ f2(q) ta tìm được q2

5.4.2 Các bước tính toán:

Bước 1 : Xây dựng biểu đồ phụ trợ

- Chọn thời đoạn tính toán t = 0,5h, giả thiết các trị số mực nước trong kho

và tính lưu lượng xả tương ứng dựa theo phương trình thuỷ lực

- Dựa vào quan hệ Z ~ V, ứng với các mực nước giả thiết ở trên tìm ra dungtích kho tương ứng là Vk, từ đó tìm được: V = VK - VMNDBT

- Tính f1, f2 tương ứng với q vừa tính, vẽ biểu đồ ta được 2 quan hệ phụ trợ.Bước 2 : Sử dụng biểu đồ để tính điều tiết:

- Với mỗi thời đoạn t, ta tính  1 2

1

2

- Từ q1 đã biết tra trên biểu đồ sẽ được giá trị f1, tính f = Q + f2 1

- Từ f2 tra trên biểu đồ ngược lại sẽ được q2 Đó chính là lưu lượng xả ở cuốimỗi thời đoạn

Bước 3 : Tính tương tự cho các thời đoạn khác cho đến hết bằng cách lấy lưu lượng

xả ở cuối thời đoạn trước là lưu lượng xả ở đầu thời đoạn sau

Bước 4 : Từ đường quá trình lũ đến và xả lũ, ta xác định được dung tích phòng lũ

và mực nước lớn nhất trong kho

5.4.3 Quá trình điều tiết hồ bằng đập tràn đỉnh rộng không cửa van.

Trước khi lũ đến hồ mực nước trong hồ là mực nước dâng bình thường Do

đó khi lũ mới đến làm mực nước hồ tăng lên và tràn hoạt động, do mặt thoáng hồlớn nên lưu lượng xả qua tràn tăng chậm hơn lưu lượng lũ Lượng lũ chưa xả kịpđược phải chứa vào kho, sau mới xả dần (lúc đó q < Q và phần chứa lại là Q – q).Sau khi nước lũ đến đỉnh lũ thì lưu lượng lũ đến giảm xuống nhưng vẫn lớn hơn qxả

còn trị số qxả vẫn tăng Đến một lúc nào đó thì qxảmax = Qđến (tức là hai đường quátrình Q ~ t và q ~ t cắt nhau tại một điểm, ví dụ điểm A), sau đó lưu lượng đến Q

vẫn giảm và nhỏ hơn lưu lượng xả Lưu lượng xả đạt max tại A và phần giới hạncủa hai đường Q ~ t và q ~ t ở bên trái điểm A là phần dung tích lớn nhất của lũđược trữ lại trong kho.

H =H+

2.g Do mặt cắt thượng lưu lớn hơn rất nhiều sovới diện tích tràn nước nên ta bỏ qua lưu tốc tới gần

n: số khoang tràn

b: bề rộng một khoang tràn, phụ thuộc vào phương án chọn

m: hệ số lưu lượng, m phụ thuộc vào loại ngưỡng tràn, cửa vào tràn

Cột 2: Khoang thời gian t

Cột 3: Giả thiết mực nước trong hồ từ giá trị Z = MNDBT

Cột 4: Cột nước trên tràn tương ứng: h = Z – MNDBT

Cột 5: Dung tích hồ tương ứng với các giá trị Z giả thiết

Cột 6: Dung tích siêu cao: Vsc = V = Vk - VMNDBT = (5) - VMNDBT

Cột 2: Lưu lượng lũ đến theo các tháng trong năm thủy văn

Cột 3: Lưu lượng lũ trung bình thời đoạn: Qtb =

2

c

d Q

Q 

Cột 4: Lưu lượng lũ xả, với lưu lượng lũ xả đầu thời đoạn = qx (MNDBT)

Cột 5: Giá trị f1: được nội suy từ quan hệ q ~ f1

Cột 6: Giá trị f2: f2 = f1 + Qtb

Cột 7: Lưu lượng xả trung bình thời đoạn

Cột 9: Dung tích hồ cuối thời đoạn bằng dung tích hồ đầu thời đoạn cộng vớilượng nước đến trừ đi lượng nước xả (Qtb-qtb)t

Cột 10: Mực nước hồ tương ứng với các giá trị dung tích hồ

Z Được xác định bằng cách tra quan hệ V~Z lòng hồ

Cột 11: Cột nước tràn: Htr = Z – MNDBT = (9) – MNDBT

PHẦN IICHƯƠNG VI XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP ĐẤT VÀ TRÀN

6.1 Mục đích, ý nghĩa.

Đập là một hạng mục công trình quan trọng nhất trong cụm công trình đầu mối,

nó chiếm một khối lượng không nhỏ về mặt vốn đầu tư Kích thước cũng như caotrình đỉnh đập có ảnh hưởng rất lớn đến sự làm việc an toàn và giá thành của đập Khi xác định cao trình đỉnh đập, một mặt cần bảo đảm trong các trường hợp xảy

ra lũ và sóng vỗ nước vẫn không tràn qua đỉnh đập được, nhưng mặt khác cần xácđịnh được hợp lý các trường hợp có khả năng xảy ra sự cố, để cao trình đỉnh đập đãđược xác định không quá thấp hoặc quá cao Nếu quá thấp sẽ không đảm bảo antoàn cho đập, còn nếu quá cao thì sẽ gây lãng phí

Mục đích của việc tính toán cao trình đỉnh đập là để tìm ra được một cao trìnhđỉnh đập hợp lý nhất thoả mãn các yêu cầu về kinh tế - kỹ thuật

6.2 Thiết kế đập đất

6.2.1 Lựa chọn loại đập

Căn cứ vào tài liệu địa hình, địa chất, tình hình vật liệu, điều kiện thi công, vàcác điều kiện kinh tế xã hội khác của khu vực xây dựng thì ta chọn loại đập đấtđồng chất chống thấm bằng tường nghiêng sân phủ là thích hợp nhất

6.2.2 Ưu điểm của đập đất

+ Dùng vật liệu tại chỗ, tiết kiệm được các vật liệu quý như sắt thép, ximăng Công tác chuẩn bị trước khi xây dựng không tốn nhiều công sức như các loạiđập khác

+ Cấu tạo đập đất đơn giản giá thành hạ

+ Bền và chống chấn động tốt

+ Dễ quản lý, tôn cao, đắp dày thêm

+ Yêu cầu về nền không cao nên được sử dụng rộng rãi

+ Thế giới đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm về thiết kế, thi công và quản

lý đập

6.2.3 Về đất đắp đập

- Việc chọn vật liệu đắp đập phải dựa vào đặc điểm làm việc, cấu tạo các bộphận, điều kiện tại chỗ, tính quan trọng của công trình và phải qua so sánh kinh tế

kỹ thuật

- Theo tài liệu khảo sát địa chất thì loại đất sét hạt cát màu nâu ở hai bãi vật liệu

A và B đảm bảo các yêu cầu cơ bản của vật liệu đắp đập: Cấp phối hạt, độ rỗng và

độ ẩm của đất, khối lượng riêng và tỷ trọng, hệ số thấm sau khi đắp đập, góc ma sáttrong và lực dính đơn vị, tính chịu nén, chỉ số dẻo và giới hạn dẻo của đất dính, độcao nước mao dẫn trong đất đắp, hàm lượng chất hữu cơ và chất hòa tan

6.2.4.3 Kết luận

- Từ những lý do đã phân tích trên thì để đảm bảo nhiệm vụ cấp nước của côngtrình, tận dụng được những ưu điểm vốn có của các tuyến thì ta chọn phương ántuyến 1

- Do địa hình khu đầu mối là đồi núi bao phủ xung quanh nên không cần thiếtphải xây dựng các đập phụ

6.2.5 Xác định các kích thước cơ bản của đập

6.2.5.1 Xác định mái đập

Dựa vào MNLTK thì nhận thấy đập cao khoảng 12 m nên theo kinh nghiệm thì

hệ số mái đập xác định theo công thức sau:

Mái đập thượng lưu:

Mái hạ lưu đập:

mh = 0,05.H + 1,5 = 0,05.12 + 1,5 = 2,1 (6-2)

Như vậy ta chọn hệ số mái đập

Mái thượng lưu: mt = 1:3,5

Mái hạ lưu: mh = 1:3,0

6.3 Xác định các kích thước cơ bản của đập:

6.3.1 Tài liệu và chỉ tiêu thiết kế:

Cấp công trình: Cấp IV

Mực nước chết: +8,8m

Mực nước dâng bình thường MNDBT: +13,8m

Mực nước dâng gia cường ứng với các Btràn :

Z1 = MNDBT + h + hsl + a (6-3) */ Xác định theo MNLTK :

Z2 = MNLTK + h’ + hsl’+ a’ (6-4) */ Xác định theo MNLKT :

.D V 2.10

s : Góc kẹp giữa trục dọc của đập và hướng gió Lấy s= 0o.

05 , 11 81 , 9

10 86 , 1 47 10

hs 1% được xác định như sau ( theo QPTL C1 – 78) :

- Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu

λ 0,5

τ g.

Ta có :

26 , 8 47

10 86 , 1 81 , 9

42 , 4508 47

3600 6 81 , 9

062 , 0

2

V g V h g

0055 ,

0

2

V g V h g

0055 ,

0

2

V g V h g



- Từ đó ta tính được :

13 , 20

2

59 , 3 81 , 9 2

59 3 81 , 9

47 75 0

24 1 81 , 9

47 0055 , 0

2 2

2 2

V V g g

V V

h g h

- Kiểm tra lại giả thiết ban đầu : H= 11,05 m > 0,5 

 Chọn lấy giá trị bé nhất trong 2 giá trị K1 %  2 , 05

Hệ số K3 tra ở bảng P2-4 (GT ĐATC) phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái m

Ở đây tính với vận tốc gió lớn nhất ứng với tần suất 4% => V4% = 47(m/s) > 20(m/s) và sơ bộ chọn hệ số mái thượng lưu của đập là : m = 3,5 => K3 = 1,5

Hệ số K4 tra ở dồ thị hình P2-3, phụ thuộc vào hệ số mái m và trị số

s1%

h

λ

54 , 2

13 , 20

Hệ số K phụ thuộc vào góc s , tra bảng P2.6 (Đồ án môn học thủy công) với

- Cách tính tương tự như trên nhưng ứng với vận tốc gió bình quân lớn nhấtV’=25m/s và đà sóng ứng với mực nước dâng gia cường D’=1870 m.

Bảng 6.1.Tính cao trình đỉnh đập ứng với các mực nước tương ứng

MN DBT

MN LTK

MN LKT

MN DBT

MN LTK

MN LKT

MN DBT

MN LTK

MN LKT