Thiết kế hồ chứa nước kim sơn 2 – huyện can lộc – tỉnh hà tĩnh (bản vẽ + thuyết minh)

-Do đặc điểm của lưu vực là dốc, lớp phủ thực vật gần như không có, lượng mưa lớn, đập Kim Sơn cũ lại quá nhỏ không trữ được nhiều nước nên lượng nước tập trungnhanh đã gây ra lũ lụt trê

LỜI CẢM ƠN.

Sau thời gian mười bốn tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự cố gắng của bản thân và được sự hướng dẫn nhiệt tình, khoa học của thầy giáo ThS Nguyễn Văn Thìn – Bộ môn Thuỷ Công – Trường Đại Học Thuỷ Lợi, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình Với đề tài : “ Thiết kế hồ chứa nước Kim Sơn 2 – Huyện Can Lộc – Tỉnh Hà Tĩnh “

Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là một dịp tốt để em có điều kiện hệ thống lại kiến thức đã được học trong 5 năm tại trường, giúp em biết cách áp dụng lý thuyết đã được học vào thực tế và làm quen với công việc của một kĩ sư thiết kế công trình thuỷ lợi Những điều đó đã giúp em có thêm hành trang kiến thức chuyên ngành để chuẩn bị chotương lai và giúp em đỡ bỡ ngỡ khi bước vào nghề với công việc thực tế của một kĩ sư thuỷ lợi sau này

Mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng nhưng do điều kiện thời gian hạn chế nên trong

đồ án em chưa giải quyết được đầy đủ và sâu sắc các trường hợp trong thiết kế cần tính, mặt khác do trình độ và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên trong đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy

cô giáo giúp cho đồ án của em được hoàn chỉnh hơn, chính xác hơn, giúp cho kiến thứcchuyên môn của em được hoàn thiện

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô giáo trong bộ môn Thủy Công đặc biệt là thầy giáo ThS Nguyễn Văn Thìn đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điềukiện để em hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày 20 tháng 11 năm 2009

Sinh viên thực hiện :

Lê Anh Duy

PHỤ LỤC 1 ……… ………

2

PHỤ LỤC CHƯƠNG 4 ……… 2

PHỤ LỤC CHƯƠNG 5……… 2

PHỤ LỤC CHƯƠNG 6……… 2

PHỤ LỤC CHƯƠNG 7……… 2

PHỤ LỤC 2………

2

PHỤ LỤC CHƯƠNG 8 ……… 2

PHỤ LỤC CHƯƠNG 9……… 2

PHỤ LỤC CHƯƠNG 10……… 2

PHẦN I: TÌNH HÌNH CHUNG 3

CHƯƠNG I : ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC DỰ ÁN 3

1.1.Vị trí địa lý và điều kiện địa hình 3

1.2.Điều kiện địa chất và địa chất thủy văn 4

CHƯƠNG II : TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ 10

2.1.Tình hình dân số và lực lượng lao động 10

2.2.Tình hình phân bố và sử dụng đất 11

2.3.Diện tích và năng suất các loại cây trồng 13

2.4.Các nghành kinh tế khác 14

CHƯƠNG III : HIỆN TRẠNG THUỶ LỢI VÀ YÊU CẦU DÙNG NƯỚC 16

3.1.Tình hinh thiên tai trong vùng 16

3.2.Yêu cầu dùng nước và hiện trạng thủy lợi 17

8.2 Xác định cao trình đỉnh đập 57

8.4 Tính toán thấm qua đập và nền 60

PHỤ LỤC CHƯƠNG 4 : 122

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN 148

TÀI LIỆU THAM KHẢO 148

PHỤ LỤC 1 ……… ………

PHỤ LỤC CHƯƠNG 4 ………

PHỤ LỤC CHƯƠNG 5……….

PHỤ LỤC CHƯƠNG 6………

PHỤ LỤC CHƯƠNG 7………

PHỤ LỤC 2………

PHỤ LỤC CHƯƠNG 8 ………

PHỤ LỤC CHƯƠNG 9……….

PHỤ LỤC CHƯƠNG 10……….

PHẦN I: TÌNH HÌNH CHUNG CHƯƠNG I : ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC DỰ ÁN

1.1.Vị trí địa lý và điều kiện địa hình.

1.1.1.Vị trí địa lý.

- Hồ Kim Sơn được xây dựng tại xã Thiên Lộc, huyện Can Lộc, tỉnh Hà Tĩnh, thuộcsườn phía nam núi Hồng Lĩnh, trên thuợng nguồn khe Kim Sơn.Tuyến công trình đặttại Rú Cấm cách huyện Can Lộc 7km về phía Đông Bắc

- Thiên Lộc là một xã miền núi phía Bắc huyện Can Lộc, có tọa độ từ

180 27’ 20’’đến 180 33’10’’ Vĩ độ Bắc và 105044’30’’ đến 105047’30’’ Kinh độ Đông,

có ranh giới hành chính:

+ Phía Bắc giáp xã Cổ Đạm huyện Nghi Xuân

+ Phía Tây giáp xã Vượng lộc huyện Can lộc

+ Phía Đông giáp xã Phúc lộc huyện Can lộc

+ Phía Nam giáp thi trấn huyện Can lộc

+ Phía Tây - bắc giáp xã Đậu liên huyện Can lộc

1.1.2 Điều kiện địa hình.

- Thiên lộc có địa hình thấp dần từ Bắc sang Nam, chỗ thấp nhất có độ cao 1m, chỗ caonhất có độ cao 560 m so với mực nước biển Địa hình được chia thành 2 vùng rõ rệt

- Vùng đồi núi có độ cao 25 - 560 m Vùng này thuộc sườn phía Nam của dải HồngLĩnh, địa hình bị chia cắt mạnh bởi các dãy núi và khe suối có độ dốc lớn

- Lưu vực hồ Kim Sơn bao gồm 2 con suối hợp lại Dòng suối chính bắt nguồn từ độcao khoảng 200m chảy theo hướng Đông Bắc -Tây Nam, rồi đổi hướng sang Tây Đôngsau đó chảy thẳng hướng Bắc-Nam Chiều dài suối chính 6 Km Dòng suối nhánh cũngbắt nguồn từ độ cao gần 200 m nằm ở phía Đông lưu vực chảy theo hướng Tây Bắc-Đông Nam, đổ vào suối chính cách tuyến công trình khoảng 1,5 Km Chiều dài suốinhập lưu là 3 Km.

Lưu vực Hồ Kim Sơn có diện tích 11 Km2 thuộc loại lưu vực nhỏ Độ cao trung bìnhH=100 m Độ dốc lưu vực 121%o Mật độ lưới sông 0,8Km/Km2 Độ dốc lòng sông đođược 12%o

- Vùng đất bằng: Có độ cao từ 1 đến 25 m so với mực nước biển, cao đần từ BắcNghèn lên đến chân núi Hồng Lĩnh Đây là vùng phát triển kinh tế - xã hội chủ yếu của

xã

Khu tưới Hồ Kim Sơn tương đối phức tạp gồm nhiều mảnh có cao độ khác nhau,

độ dốc lớn: Chỗ cao nhất ở cao trình + 10, thấp nhất ở cao trình + 2,5 m so với mựcnước biển Không những thế khu tưới lại nghiêng dần từ Bắc xuống Nam, từ Đôngsang Tây do vậy rất khó khăn cho việc bố trí kênh tưới

1.2.Điều kiện địa chất và địa chất thủy văn.

1.2.1.Điều kiện địa chất.

1.2.1.1 Địa chất lưu vực.

- Lớp 1: Sét tàn tích (elQ), mầu nâu đỏ, loang lổ trắng vàng Bề dày thay đổi từ 1,0 đến2,5 m thấm ít.

- Lớp 2: Đá sét bột cát kết phân lớp, đá tảng lăn cứng

1.2.1.2 Đất đai thổ nhưỡng.

- Đất đai chủ yếu là loại đất cát pha, đất cát, đất thịt nhẹ (chiếm 93%), đất thịt nặng,đất sét pha cát chiếm 7% về diện tích Đất có tính thấm nước, thấm khí tốt, bốc hơinhanh, khả năng chống hạn kém, hàm lượng dinh dưỡng không được cao, nhiệt độ thayđổi mạnh, đất chua thuộc vùng ven đồi, đất ít chua thuộc vùng đồng ruộng

- Trên các vùng đồi, phần lớn là các bụi cây thấp rải rác và cỏ lau lách Thảm phủ thựcvật thay đổi theo mùa, chủ yếu là các cây cỏ có bộ rễ nông, không hút được nước trongđất, nên bị khô héo đi trong mùa khô và chỉ xanh tốt lên trong mùa mưa Thảm phủ ởđây không có khả năng bảo vệ đất đai, nhất là trong các vùng canh tác cây ngắn ngày

1.2.1.4 Địa chất công trình.

- Lớp 1: Là địa chất thân đập phân bố từ cao trình +20 đên cao trình +15, +16 đất lớpnày chủ yếu là là hỗn hợp đất cát lẫn sét, mầu vàng nhạt Trạng thái cứng, chặt vừa.Thành phần hạt của đất chứa nhiều cát hạt trung, hạt thô và sỏi sạn Do đó đất có tínhthấm nước lớn

- Lớp 2: Là địa chất nền đập phân bố từ cao trình +15,+16 đến cao trình 10-12m Đấtlớp này là đất á sét bồi tích có cấu tạo lớp xen kẽ giữa các lớp á sét và các lớp mỏng cátthô, sỏi sạn do đó có tính thấm ngang lớn

- Lớp 3: Là địa chất nền đập phân bố từ cao trình 10-12 đến -1 - 5m Đất lớp này là ásét nặng tàn tích có nguồn gốc từ đá gốc sét, bột cát kết phong hoá mạnh trạng tháicứng, kết cấu chặt, tính thấm nhỏ Dưới lớp này là đấ gốc sét, bột cát kết cứng chắc

Bảng 1-2: Chỉ tiêu cơ lý của đất nền và đất đắp đập

⇒ Qua bảng trên ta thấy với các chỉ tiêu cơ lý như vậy rất phù hợp với việc xây dựng

đập đất Cụ thể là : Độ ẩm tốt nhất đối với loại đất để đắp đập hiện có là từ 9 -15% ( Đáp ứng được yêu cầu) Dung trọng khô γk cũng thỏa mãn ⇒ Làm tăng hiệu quả đầmnén Mặt khác, góc ma sát trong ϕ lớn và lực dính C làm cho cường độ chống cắt tăng lên ⇒ tăng khả năng ổn định cho công trình

1.2.2 Đặc điểm về khí tượng thuỷ văn.

1.2.2.1.Trạm khí tuợng.

Vùng nghiên cứu ở vị trí gần các trạm khí tượng sau: Trạm đo mưa Đại Lộc, ở thịtrấn Can Lộc, là trạm khí tượng gần nhất Phía Bắc lưu vực có các trạm khí tượng nhưVinh, Nghi Xuân, Phía Tây và Tây Nam lưu vực có các trạm đo mưa như Thạch

nhiên quá trình phân tích để tính toán, thì trạm Đại Lộc là trạm mưa đại biểu để phục

vụ cho tính mưa và dòng chảy Ngoài ra chúng tôi còn sử dụng toàn bộ tài liệu mưanăm để kéo dài và tính toán giá trị trung bình để thiết lập bản đồ đăng trị mưa dòngchảy cho vùng nghiên cứu

Bảng 1-3: Tình hình quan trắc khí tượngSTT Trạm Loại trạm Yếu tố đo đạc Thời gianđo Thời kỳ quan trắc

Bảng 1-5: Phân phối chênh lệch bốc hơi (∆Z~t).

∆Z

(mm) 50.1 71.7 16.4 25 50.1 71.7 83.5 56 30.4 27.8 25.3 23.4

*/ Gió

- Tốc độ gió bình quân năm trong vùng nghiên cứu đạt trung bình 2,0 m/s

- Tài liệu về gió lớn nhất ứng với các tần suất thiết kế:

Bảng 1-6 : Quan hệ giữa tần suất và vận tốc gió

- Mùa khô lượng mưa chiếm 28,3% lượng mưa năm, tháng 1,2 và tháng 3 là có lượng

ít nhất trong năm

- Lượng mưa trung bình nhiều năm đạt 2140 mm

1.2.3.Tính toán đặc trưng thuỷ văn thiết kế.

1.2.3.1.Tính toán mưa lũ thiết kế.

- Mưa lũ thiết kế cho lưu vực nhỏ (lưu vực hồ Kim Sơn ) là mưa 1 ngày lớn nhất

năm.Trạm đo mưa đại biểu là trạm đại lộc có 28 năm đo đạc

Năm 1984 là năm mưa đặc biệt lớn với thời kỳ xuất hiện lại theo điều tra hiện trường là

1.2.3.2.Dòng chảy năm thiết kế.

- Trên lưu vực không có trạm đo dòng chảy, do vậy việc tính toán dòng chảy năm trung

bình nhiều năm phải dựa vào tài liệu mưa, các bản đồ đẳng trị mưa dòng chảy trên lưu

vực sông Nghèn và quan hệ mùa dòng chảy vùng khu 4 để tính toán Các thông số của

dòng chảy năm thiết kế như sau :

Bảng 1-8: Đặc trưng thuỷ văn thiết kế tại Kim Sơn F

*/ Đỉnh lũ thiết kế: Lưu vực hồ Kim Sơn thuộc loại lưu vực nhỏ có Flưu vực=11Km2<100

Km2

- Đỉnh lũ được tính toán theo công thức cường độ giới hạn

- Tổng lượng lũ được tính toán theo công thức lượng mưa ngày

- Quá trình lũ được tính toán theo QP C6-77

- Toàn xã có 1622 hộ với 6819 người nhưng trong đó số lao động nông nghiệp là 2400lao động chiếm 35,196 % Nghề chính là sản xuất nông nghiệp.

2.2.Tình hình phân bố và sử dụng đất.

- Thiên lộc là một xã miền núi có diện tích đất tự nhiên tương đối rộng: 2837 ha, với

cơ cấu đất dai như sau: Diện tích đất nông nghiệp 660 ha (chiếm 19,92 %), đất lâmnghiệp 975 ha chiếm 29,43%, đất chuyên dùng 252,1 ha chiếm 7,61%, Đất ở 68 hachiếm 2,05%, đất chưa sử dụng 1356,9 ha chiếm 40,96% hệ số quay vòng của đất1,86

2.2.1.Thu nhập.

- Theo điều tra năm 1997 phần lớn các hộ nông dân nghèo thu nhập từ hoa lợi lúa vàhoa màu Năm mưa nhiều, có nước tưới, năng suất khá thì mức thu nhập bình quânđầu người qui thóc đạt 300 kg/người Những năm bị hạn do không đủ nguồn nước tưới,

có năm mất trắng thì mức thu nhập bình quân đầu người qui thóc chỉ là: 100 - 150kg/người.năm

- Ngoài thu nhập từ lúa còn thu nhập thêm từ chăn nuôi gia súc gia cầm, thả cá vàhoặc các nghề phụ khác, nhưng không đáng kể Đời sống của nhân dân không ổn định,thu nhập chỉ đạt mức thấp so với bình quân trong tỉnh

- Để hỗ trợ sản xuất nông nghiệp giúp đỡ các hộ nghèo, nhà nước và ngân hàng chonông dân vay vốn lãi suất thấp để mua giống, phân bón, thuốc trừ sâu và các phươngtiện sản xuất Nhà nước cung cấp các giống lúa có năng suất cao và phổ biến kỹ thuậtcanh tác để nông dân thâm canh tăng năng suất, tăng thu nhập, nhưng do thiếu nướccác biện pháp kĩ thuật nhiều khi không có tác dụng nên thu nhập tăng không đáng kể

2.2.2.Quyền sử dụng đất.

- Từ khi có luật sử dụng đất đai chính quyền địa phương đã tuyên truyền phổ biến luậtnày cho nhân dân Đầu năm 1996 xã đã triển khai thực hiện Nghị định 64/CP của

Chính phủ, tháng 10/1996 đã cấp quyền sử dụng đất lâu dài cho các hộ gia đình, bìnhquân đất tự nhiên: 4.857 m2/người.

2.2.3.Y tế,văn hóa,giáo dục.

-Thiên Lộc có một trạm y tế với tổng diện tích mặt bằng 0,94 ha Trạm có 02 y sĩ đakhoa, 01 y tá và 01 hộ lý, có phòng làm việc và phòng điều trị với 08 giường bệnh Vớiđiều kiện cơ sở vật chất như vậy nên chưa đủ điều kiện khám chữa bệnh cho nhân dântrong xã

- Giáo dục: Trong xã có trường tiểu học với 04 dãy nhà cấp 4, có vườn thí nghiệm, sânchơi, tổng diện tích sử dụng là: 1,68 ha Hiện tại chưa đủ phòng học cho học sinh Toàn

xã có 01 nhà trẻ mới xây có diện tích 0,25 ha

- Chùa Hương là một di tích văn hoá đã được xếp hạng, có khách tham quan du lịchnhưng chưa phát triển được đáng kể

- Chợ mới nằm ở khu vực trung tâm xã, qui mô nhỏ, cơ sở vật chất còn nghèo nàn Mặtbằng chợ là 0,35 ha Ngoài chợ ra toàn xã còn có 24 kiốt tư nhân phân bố rải rác đềukhắp trong vùng Các kiốt kinh doanh chủ yếu là hàng tiêu dùng và phân bón, thuốc trừsâu phục vụ sản xuất

Tóm lại: Diện tích đất đai sử dụng cho nhu cầu cơ sở hạ tầng về qui mô và vị trí đãđáp ứng được yêu cầu, nhưng cơ sở vật chất còn thấp kém

2.2.4.Tình hình sử dụng phân bón thuốc trừ sâu.

- Hiện tại chủ yếu sử dụng phân hữu cơ tự cấp, ngoài ra còn sử dụng các loại phân hoá học vàhoá chất nông nghiệp Việc sử dụng phân hoá học và hoá chất có sự hướng dẫn của cán bộ kỹthuật Tuy có hỗ trợ về phân bón và kĩ thuật nhưng khi bị hạn thì vẫn bị mất mùa nặng, đó lànguyên nhân làm cho đa số đời sống của nhân dân trong vùng chưa hết nghèo đói

2.2.5.Nhu cầu nhận thức của nhân dân.

- Khu vực dự án nằm ở phía Bắc huyện Can Lộc, là một xã miền núi nằm cách huyện

lỵ 3 km, trước năm 1973 khi chưa xây dựng hồ chứa nước Kim Sơn đất đai ở đây chủ

yếu chỉ trồng được một vụ vào mùa mưa, năng suất thấp và rất bấp bênh Ngoài ranước sinh hoạt về mùa khô không có, đời sống của nhân dân trong vùng rất khó khăn

và thiếu thốn Sau năm 1973 khi hồ chứa nước Kim Sơn được xây dựng, đợt 1 mặc dùchưa đạt được yêu cầu kỹ thuật như thiết kế và do thi công trong điều kiện khó khăn,kinh phí ít, trong hoàn cảnh chiến tranh nhưng việc xây dựng hồ chứa đã nâng diệntích lúa một vụ bấp bênh lên hai vụ, năng suất tuy chưa cao do trình độ dân trí cònthấp và chưa có nhiều kinh phí đầu tư cho sản xuất Nhưng hồ chứa đã một phần nàotạo nguồn và cung cấp nước tưới cũng như nước sinh hoạt cho một số nhân dân trongvùng hưởng lợi Sau 25 năm khai thác các hạng mục của công trình đầu mối đã xuốngcấp một cách nghiêm trọng Đập bị xói mòn mất độ cao, cống lấy nước bị hỏng, tràn tựnhiên qua nền đất nên bị hỏng do xói lở mạnh Hệ thống kênh mương chưa hoàn chỉnh,nay lại bị xói lở, bồi lấp Thực trạng hồ chứa nước Kim Sơn không còn phát huy đượchiệu quả, gây ra tình trạng trong mùa khô thiếu nước tưới, nước sinh hoạt, mùa lũ nướctràn qua đồng ruộng gây xói mòn

- Nguyện vọng tha thiết của nhân dân trong vùng là sớm khôi phục và nâng cấp hồchứa nước Kim Sơn để đảm bảo cấp nước cho sản xuất và sinh hoạt Đó cùng là tiền đềquan trọng để đưa vùng này thoát khỏi cảnh nghèo đói

2.3.Diện tích và năng suất các loại cây trồng.

Bảng 3-1: Diện tích, Năng suất, sản lượng một số loại cây trồng của cả

xã Thiên Lộc một số năm gần đây

2.4.2.Thuỷ sản.

- Xã Thiên lộc có diện tích ao hồ, đầm đìa khoảng 52 ha (chưa kể các đập lớn hiện cóđang sử dụng vào mục đích thuỷ lợi như đập Kim Sơn cũ cũng có thể sử dung vàomục đích nuôi trồng thuỷ sản) Trong đó có khoảng 20 ha nước lợ có khả năng nuôitrồng các hải sản quý như: Tôm, cua Nhưng hiện nay toàn xã mới có 1,5 ha đầm, hồnuôi cá nước ngọt Nhìn chung ngành nuôi trồng thuỷ sản của xã Thiên lộc còn đangkém phát triển.

2.4.3.Ngành lâm nghiệp.

- Đất lâm nghiệp xã Thiên lộc có diện tích 975 ha trồng rừng, còn 1022 ha đất hoangđồi núi trọc.Từ khi Nhà nước có chủ trương về công tác bảo vệ và phát triển rừng,khuyến khích trồng rừng bằng cách cho vay vốn ưu đãi thì nghề rừng xã Thiên lộcđược chú trọng Từ năm 1992 trở lại đây bình quân đất rừng trồng mỗi năm tăng 75 ha

2.4.5.2.Đường giao thông.

- Mạng lưới giao thông trong vùng khá thuận lợi Quốc lộ 1A chạy phía trước xã, ngoài

ra trong vùng còn có các tuyến đường đất như sau:

+ Tuyến từ Bắc nghèn đi chùa Hương dài 5,4 km rộng 5 m

+ Tuyến Hạ Vàng đi nghĩa trang liệt sỹ dài 3.9 km rộng 5 m

+ Tuyến từ Cầu hầm đi Vượng lộc dài 4 km rộng 5 m

+ Tuyến đường đông nam dài 2.3 km rộng 4 m

+ Tuyến từ cây đa cửa hàng đi rú Cấm dài 2,5 Km rộng 4 m

2.5 Thuận lợi và khó khăn.

- Số dân trong độ tuổi lao động chiếm tỷ lệ cao Tổng số dân trong toàn xã là 6819người mà chỉ có 2400 người lao động nông nghiệp chiếm 35,196%, tuy nhiên mức thunhập không cao mà chỉ đủ ăn Còn 65% là lao động trong các lĩnh vực khác và không

có việc làm Như vậy khi xây dựng công trình ở đây có thể sử dụng được nguồn laođộng này

- Khu vực xây dựng công trình nằm cách huyện lỵ 3 km ⇒ Thuận lợi cho việc giaolưu, mua bán, vận chuyển VLXD, máy móc … khi cần thiết

- Mạng lưới điện cao thế 35KV chạy ven quốc lộ 1A cách khu vực xây dựng côngtrình 4km ⇒ Thuận lợi trong việc xây dựng công trình

- Mạng lưới giao thông tại đây khá thuận lợi Quốc lộ 1A chạy phía trước xã, ngoài ratrong vùng còn có các tuyến đường khác như :

+ Tuyến từ Bắc Nghèn đi chùa Hương dài 5,4 km

+ Tuyến Hạ Vàng đi nghĩa trang dài 3,9 km

+ Tuyến từ Cầu Hầm đi Vượng Lộc dài 4 km

+ Tuyến đường Đông Nam dài 2,3 km

+ Tuyến từ cây đa cửa hàng đi Rú cấm dài 2,5 km

⇒ Có thể tận dụng những tuyến đường này trong việc chuyên chở VLXD, máymóc… phục vụ cho việc xây dựng công trình

CHƯƠNG III : HIỆN TRẠNG THUỶ LỢI VÀ YÊU CẦU DÙNG

NƯỚC

- Do điều kiện khí hậu, thuỷ văn khắc nghiệt, điều kiện về địa hình phức tạp và do HồKim Sơn có qui mô nhỏ, lại bị hư hỏng nặng, chưa phát huy được hiệu quả, hàng nămthiên tai đã xảy ra thường xuyên gây nhiều khó khăn cho sản xuất và sinh hoạt củanhân dân.

3.1.1.Về hạn hán.

-Hạn hán thường xảy ra vào cuối vụ đông xuân và cả vụ hè thu (từ cuối tháng 3 đếntháng 8) Do không trữ được nguồn nước đến, nắng nóng gay gắt kéo dài trong nhiềungày làm cho hàng trăm ha đất canh tác của xã Thiên lộc phải bỏ hoang hoặc nếu cócanh tác thì năng suất cũng rất bấp bênh Đặc biệt trong năm hạn hán nặng như năm 98này thì diệntích đất của cả xã hầu như không gieo cấy được Nhân dân trong vùngkhông có nước ngọt để dùng

3.1.2.Về lũ lụt.

-Do đặc điểm của lưu vực là dốc, lớp phủ thực vật gần như không có, lượng mưa lớn,

đập Kim Sơn cũ lại quá nhỏ không trữ được nhiều nước nên lượng nước tập trungnhanh đã gây ra lũ lụt trên toàn vùng Địa hình dốc, nước rút nhanh, kéo theo lớp đấtmặt ruộng làm xói mòn đất canh tác

3.2.Yêu cầu dùng nước và hiện trạng thủy lợi.

3.2.1.Giới thiệu về địa hình tưới.

- Khu tưới các xã Hạ Can lộc gồm các xã: Vượng lộc, Thiên lộc, Phúc lộc, Hồng lộc,Hậu lộc Trên khu tưới có kênh giữa đi qua, địa hình cơ bản chia thành 2 phần:

+ Phần 1: Phía Nam kênh giữa có cao độ từ 0,6 đến + 2,5 m

+ Phần 2: Phía Bắc kênh giữa có cao độ từ 2,5 đến 10 m

3.2.2.Quy hoạch thuỷ lợi khu vực.

-Hạ Can lộc là khu vực thường xuyên chịu ảnh hưởng hạn hán nặng nhất của tỉnh HàTĩnh Nguồn nước phục vụ cho sản xuất nông nghiệp hiện nay có thể lấy từ từ 3 nguồnsau đây:

- Cải tạo , nâng cấp Đập Kim Sơn , nâng cao năng lực trữ nước vào mùa lũ của hồ đểlấy nước tưới vào mùa khô.

- Cải tạo, nâng cấp hệ thống kênh giữa, đưa nước từ hệ trạm bơm Cầu Cao về tưới chokhu vực Hạ Can Lộc trong đó có một phần diện tích của Thiên Lộc

- Cải tạo, nâng cấp hệ thống thuỷ lợi Ku lây

3.2.3.Hiện trạng của hệ thống thuỷ lợi trong khu vực.

*/ Kênh giữa

- Kênh giữa được thiết kế để đưa nước từ trạm bơm Cầu Cao về tưới cho vùng hạ CanLộc Hiện nay trạm bơm Cầu Cao bị xuống cấp nghiêm trọng,mặt khác kênh giữa chảyqua vùng đất cát nên dễ bị xói lở và mất nước, mấy năm nay do chỉ có 2 máy có thểhoạt động, nên nước của kênh giữa không đủ cấp đến Thiên Lộc Lâu nay bờ kênh giữa

đã trở thành bãi khai thác đất, cát

*/ Hồ Kulây

- Hệ thống này có đặc điểm là thi công bằng thủ công, đất đắp đập là đất cát pha lạinằm trên nền đất thấm mạnh nên lượng nước tổn thất do thấm rất nhiều, không trữđược nhiều nước vào mùa lũ do đó vào mùa khô thường không đủ nước để tưới Hơnnữa hệ thống kênh đi qua nền đất thấm mạnh nên lượng nước tổn thất nhiều vì vậy đếnkhu tưới lượng nước còn lại không đáng kể

*/ Hồ Kim Sơn

- Xây dựng trong thời kỳ từ năm 1971 đến năm 1973 thì mới xong đợt 1 thì được đưavào sử dụng nên chưa đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật đề ra mặt khác sau 25 năm sửdụng công trình đã bị xướng cấp nghiêm trọng cụ thể:

+ Đập đất : Đập bị xói mòn tháp hơn thiết kế 1m và bị thấm mạnh ra hạ lưu trên hầuhết chiều dài tuyến đập

+ Tràn: Bị xói sâu và mở rộng từ 60 m lên đến 151m

+ Cống lấy nước: Bị bồi lắng, gây tắc , đoạn cửa ra bị hư hỏng nặng, nhân dân phảidục thủng trần cống ở đoạn thứ 3 để lấy nước Nước bị dò rỉ thành dòng chảy ở hai bênmang cống.

+ Kênh có độ dốc lớn, không có bậc nước lại chảy qua vùng đất cát pha nên bị xói lởbào mòn, có đoạn bị xói sâu thấp hơn mặt ruộng từ 2 - 3m

3.2.4.Tình hình tưới hiện nay của hồ Kim Sơn

- Diện tích phía Bắc kênh giữa là 460 ha Trong đó diện tích trồng lúa 2 vụ đông xuân

và hè thu là 30 ha, diện tích còn lại trồng 80 ha ngô, 100 khoai, diện tích còn lại trồnglúa mùa năng suất thấp và phụ thuộc hoàn toàn vào thiên nhiên, năm nào có mưa đềuthì có thu hoạch, nhiều năm mất trắng Một phần lớn diện tích thuộc khu tưới này còn

bỏ hoang do thiếu nguồn nước

- Theo điều tra một số năm gần đây Hồ Kim Sơn hiện tại cấp nước tưới cho 120 ha đấttrồng lúa Trong đó:

+ 80 ha đất trồng lúa hai vụ ở phía Nam kênh giữa gần xóm 6

+ 10 ha phía Nam kênh giữa có cao trình từ cao trình +3 đến +4

+ 30 ha phía Bắc kênh giữa tưới tạo nguồn bằng bơm lấy nước rò rỉ qua cống

- Qua tìm hiểu thì phần 80 ha phía Tây kênh giữa là được tưới, tuy mức độ ổn địnhchưa cao nhưng lúa ở diện tích này cũng cho thu hoạch: Lúa Đông xuân 4,5T/ha vụ;Lúa Hè thu 3.5T/ ha vụ Còn 40 ha còn lại phụ thuộc nhiều vào lượng nước trữ trong

hồ nhiều hay ít 2.4.Nhiệm vụ khôi phục cải tạo hệ thống thuỷ lợi Hạ Can Lộc

- Do hiện trạng các công trình thuỷ lợi trong khu vực như trên nên việc cải tạo nângcấp hệ thống thuỷ lợi trong khu vực là nhu cầu rất cấp thiết Hiện nay ngân hàng thếgiới đã có dự án khôi phục hệ thống kênh giữa để lấy nước từ trạm bơm Cầu Cao tướicho phần diện tích phía tây kênh giữa có cao trình từ 0,6 tới 2,5 m Đập Ku lây đãđược cải tạo nhưng năng lực của hồ sau khi cải tạo cũng không đủ khả năng đưa nướcsang tưới cho khu tưới của xã Thiên Lộc.Vì vậy Hồ Kim Sơn cần thiết phải cải tạo để

đảm nhiệm vụ tưới cho phần diện tích phía đông kênh giữa có cao trình từ +2,5 tới +10của xã Thiên Lộc.

3.2.5.Nhu cầu dùng nước cho nông nghiệp và sinh hoạt.

- Là xã sản xuất lương thực là trọng điểm Toàn bộ diện tích đất trồng lúa có thể đưalên 02 vụ ăn chắc Khi có nguồn nước cung cấp ổn định sẽ có điều kiện cải tạo đất và

áp dụng tiến bộ KHKT về nông nghiệp tiến tới phát triển thành vùng sản xuất lúa đạtnăng suất cao

- Sau khi thu hoạch lúa hè thu có thể vụ đông với các loại cây lương thực và hoa màunhư: Ngô, khoai lang, đậu, lạc Phát triển diện tích trồng mía là cây công nghiệp có thunhập cao

- Hồ Kim Sơn được nâng cấp sẽ làm nhiệm vụ cung cấp nước tưới cho 324 ha lúa , 95

ha mía, cấp nước sinh hoạt Lượng nước yêu cầu đến đầu mối như bảng 4.1 là6.031.540 m3

3.3 Những thuận lợi và khó khăn.

- Do không trữ được nguồn nước đến, nắng nóng gay gắt kéo dài làm cho hàng trăm

ha đất của xã Thiên Lộc phải bỏ hoang, nhân dân trong vùng không có nước ngọt để dung Còn vào mùa mưa thì do địa hình dốc, lớp phủ thực vật gần như không có, lượngmưa lớn nên lượng nước tập trung nhanh gây ra lũ lụt toàn vùng Khi nước rút do địa hình dốc nên gây ra xói mòn đất canh tác

- Hiện trạng công trình thủy lợi trong khu vực đã xuống cấp nghiêm trọng Không đáp ứng được khả năng cấp nước tưới Trong những mùa nước đến thì không trữ được nước Còn đến mùa khô thì lại không thể đáp ứng đủ cho nhu cầu dùng nước

- Theo điều tra diện tích phía Bắc của kênh giữa là 460 ha Trong đó diện tích trồng lúa 2 vụ Đông Xuân và Hè Thu là 30 ha, diện tích còn lại trồng 80 ha ngô, 100ha khoai, diện tích còn lại trồng lúa mùa năng suất thấp và phụ thuộc hoàn toàn vao thiên nhiên, năm nào có mưa đều thì có thu hoạch, nhiều năm mất trắng

⇒ Với những điều kiện khó khăn đã nêu thì nhu cầu nước tưới cũng như nước sinh hoạt phục vụ cho đời sống nhân dân đang là một vấn đề vô cùng cấp thiết Vì vậy việc xây dựng hồ chứa nước Nhà Đường cần nhanh chóng được triển khai để đáp ứng nguyện vọng tha thiết của nhân dân trong vùng, sớm đưa vùng thoát ra khỏi cảnh nghèo đói.

PHẦN 2 : THIẾT KẾ CƠ SỞ CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN THỦY LỢI

4.1 Giải pháp công trình và thành phần công trình.

4.1.1 Giải pháp công trình để sử dụng nguồn nước.

- Như đã phân tích điều kiện tự nhiên và nhiệm vụ công trình tại khu vực hồ NhàĐường có diện tích lưu vực 11 km2 có lượng nước đến hàng năm phong phú nhưng lạiphân bố không đều Hạn hán thường xảy ra vào cuối vụ Đông Xuân và cả vụ Hè Thu

Do không trữ được nguồn nước đến, nắng nóng gay gắt kéo dài trong nhiều ngày làmcho hàng trăm ha đất canh tác của xã Thiên Lộc phải bỏ hoang hoặc nếu có thì năngsuất cũng rất bấp bênh Nhân dân trong vùng không có nước ngọt để dùng Mặt kháctrong mùa mưa lũ, do đặc điểm của lưu vực là dốc, lớp phủ thực vật gần như không có,lượng mưa lớn nên thường xuyên xảy ra lũ lụt Địa hình dốc, nước rút nhanh, kéo theolớp đất mặt ruộng làm xói mòn đất canh tác Qua phân tích và đánh giá cho thấy nếuxây dựng hồ Nhà Đường sẽ cung cấp được cho 324 ha lúa, 95 ha mía, cung cấp nướcsinh hoạt cho nhân dân trong vùng Vì vậy giải pháp công trình tối ưu ở đây là điều tiếtdòng chảy bằng hồ chứa

4.1.2 Thành phần công trình

*/ Đập ngăn suối: Qua khảo sát địa hình, địa chất và vật liệu xây dựng ta chọn hìnhthức đập là đập đất

*/ Đường tràn Theo phương án được chọn ta bố trí đường tràn tại vai phải của đập

Ta chọn hình thức tràn là tràn đỉnh rộng, chảy tự do, không có cửa van, có cao trìnhngưỡng bằng MNDBT của hồ

*/ Cống lấy nước : Hình thức cống không áp có van điều tiết lưu lượng và tháp đóng

mở Cống được bố trí ở bên vai phải của đập

*/ Hệ thống kênh : Ta chọn mặt cắt kênh hình chữ nhật, kết cấu bê tông cốt thép

4.2 Xác định các thông số hồ chứa.

4.2.1 Dung tích chết và mực nước chết.

- Dung tích chết (Vc) là phần dung tích thấp nhất trong hồ chứa mà vẫn đảm bảo côngtrình làm việc bình thường.

- Mực nước chết (Zc) là mực nước tương ứng với dung tích chết

- Trong phạm vi đồ án này, nhiệm vụ được giao tính với mực nước chết là Zc=12m.Tương ứng với dung tích chết là Vc=15005m3

4.2.2 Dung tích hiệu dụng và mực nước dâng bình thường.(MNDBT)

- Dung tích hiệu dụng (Vhd) là phần dung tích nằm trên dung tích chết, đây là phầndung tích tham gia vào quá trình điều tiết dòng chảy

- Mực nước dâng bình thường (Zbt) là mực nuớc tưong ứng với dung tích hiệu dụng

4.2.2.1 Nguyên tắc xác định MNDBT

- Phải căn cứ vào quá trình dòng chảy đến thiết kế của hồ chứa

- Phải căn cứ vào nhu cầu dùng nước của các ngành đối vớí hồ chứa đó

- Căn cứ vào địa hình, địa chất,dân sinh kinh tế của vùng xây dựng hồ chứa đó để lựachọn quyết định MNDBT cho phù hợp

- Khi lựa chọn MNDBT phải chú ý để dung tích hồ chứa không thể vượt quá giới hạncho phép vì có yêu cầu về ngập lụt ở thượng lưu, điều kiện địa chất và điều kiện kỹthuật khác không cho phép đập qúa cao

- Ngoài ra cần phân tích các chỉ tiêu kinh tế và các ràng buộc về môi trường các vấn

Dt : Thời đoạn tính toán

WQ: Tổng lượng dòng chảy vào hồ chứa trong thời đoạn tính toán

Wq: Tổng lượng dòng chảy ra khỏi hồ chứa

Q: Lưu lưọng dòng chảy vào hồ chứa

q: Lưu lượng dòng chảy ra khỏi hồ chứa(lượng nước dùng cho các ngành)

- Mặt khác ta có:

Wq = Wd + Wth + Wbh + Wxt ; (4-2)

- Từ các công thức trên ta thấy lượng tổn thất do bốc hơi phụ thuộc vào diện tích mặtthóang bình quân của hồ chứa tại thời điểm tính toán, còn lượng tổn thất do thấm lại

phụ thuộc vào thể tích kho nước bình quân tại thời điểm tính toán Mà F và Vk khônghoàn toàn biết được trong từng thời đoạn tính toán.Do đó chỉ sử dụng 1 phương trìnhcân bằng nước ta không thể giải được bài toán mà phải kết hợp với phương pháp thửdần

*/ Tính toán điều tiết bỏ qua tổn thất ( bỏ qua Wbh và Wth)

- Khi đó tổng lượng nước dùng cho các ngành: Wq = Wd + Wxt ;

+ Lưu lượng nước vào(Qi) ta có thể lấy theo dòng chảy năm thiết kế

+ Lưu lượng nước dùng (qi) lấy theo tài liệu đã cho

- Các thành phần trong phương trình cân bằng nước được thể hiện qua bảng 1) ; 2)

(4-*/ Tính tổn thất trong kho nước

- Với MNC=12m tra đường quan hệ đặc tính của hồ ta có dung tích chết Vc=15005m3

- Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng ( 4-3) của phụ lục 1

4.2.3 Dung tích siêu cao và mực nước siêu cao.

- Dung tích siêu cao là phần dung tích nằm ngay trên dung tích hiệu dụng,có nhiệm vụtích một phần nước lũ khi có lũ để giảm lưu lượng tháo xuống hạ lưu,nhằm giảm quy

mô kích thước của công trình tháo lũ hoặc đảm nhiệm việc phòng lũ cho hạ lưu khi cóyêu cầu

- Mực nước siêu cao (Zsc) là mực nước khống chế toàn bộ dung tích kho nước bao gồmdung tích chết,dung tích hiệu dụng và dung tích siêu cao

- Việc lựa chọn dung tích siêu cao và mực nước siêu cao phải thông qua phân tích điềukiện kỹ thuật,điều kiện kinh tế và các điều kiện chính trị an ninh quốc phòng.

4.3 Cấp bậc công trình và các chỉ tiêu thiết kế

4.3.1 Xác định cấp bậc công trình

- Cấp công trình được xác định từ hai điều kiện :

*/ Theo chiều cao công trình và loại nền

- Xác định chiều cao đập :

Để xác định chiều cao đập sơ bộ xác định cao trình đỉnh đập theo công thức

Zđđ = MNLKT + d (4-3)Trong đó :

d : Chiều cao an toàn có thể lấy d = 1,5 – 3 m Chọn d = 3m

MNLTK : Mực nước lũ kiểm tra

Vì MNLKT chưa biết nên có thể sơ bộ chọn:

*/ Theo nhiệm vụ của công trình

- Công trình có nhiệm vụ cung cấp nước tưới cho 324 ha lúa,95 ha màu

- Theo bảng 2-1 TCXDVN 285-2002 ta xác định được cấp công trình là cấp IV

⇒ Kết hợp cả hai điều kiện trên ta xác định được cấp công trinh là cấp III

4.3.2 Xác định các chỉ tiêu thiết kế.

*/ Mức đảm bảo thiết kế của công trình

- Theo bảng 4-2 TCXDVN 285-2002 với cụm đầu mối công trình cấp III phục vụ tưới thì mức đảm bảo thiết kế của công trình là P=75%

*/ Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất thiết kế và kiểm tra.

- Theo bảng 4-2 TCXDVN 285-2002 với cụm công trình đầu mối cấp III thì:

- Theo TCXDVN 285-2002 với công trình cấp III:

+ Khi tính toán với trạng thái giới hạn thứ nhất: Lấy hệ số Kn=1,15

+ Khi tính toán với trạng thái giới hạn thứ hai: Lấy hệ số Kn=1,00

*/ Hệ số tổ hợp tải trọng nc

- Theo TCXDVN 285-2002 :

+ Khi tính toán với trạng thái giới hạn thứ nhất :

Lấy hệ số : nc=1 -Đối với tổ hợp tải trọng cơ bản

nc =0,9 - Đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt

nc =0,95- Đối với tổ hợp tải trọng trong thời kỳ thi công và sửa chữa + Khi tính toán với trạng thái giới hạn thứ hai : Lấy hệ số nc=1,00

*/ Hệ số điều kiện làm việc m

- Theo phụ lục BTCXDVN 285-2002:

+ Công trình bê tông,bê tông cốt thép trên nền đất và đá nửa cứng nên hệ số điềukiện làm việc m=1,00

+ Các mái dốc tự nhiên và nhân tạo là m=1,00

*/ Hệ số an toàn về ổn định của mái đập đất [ Kn]

- Theo TCVN 5060-90 với công trình cấp III:

*/ Tuổi thọ của công trình.

- Theo bảng 7-1 TCXDVN 285-2002 thì T= 75 năm

CHƯƠNG V : TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ5.1 Mục đích, ý nghĩa của tính toán điều tiết lũ và các nhân tố ảnh hưởng.

5.1.1 Mục đích ý nghĩa.

- Điều tiết lũ là phân bố lại dòng chảy lũ đến sao cho phù hợp với yêu cầu thực tế đặt ranhư yêu cầu : an toàn cho công trình, yêu cầu chống lũ cho hạ lưu, yêu cầu về lợi dụngtổng hợp nguồn nước…

- Điều tiết lũ là nghiên cứu cách hạ thấp lưu lượng mùa lũ và nâng cao lưu lượng mùakiệt Điều tiết dòng nước lũ là nghiên cứu cách hạ thấp lưu lượng mùa lũ, lưu lượngđỉnh lũ vượt lớn

- Mục đích của điều tiết lũ là thông qua tính toán tìm ra các biện pháp phòng chống lũthích hợp và có hiệu quả nhất như : Xác định dung tích phòng lũ cần thiết cho khonước, phương thức vận hành công trình, quy mô công trình xả lũ hay kích thước đườngtràn

5.1.2 Các nhân tố ảnh hưởng.

- Ảnh hưởng của đường quá trình lũ đến

- Ảnh hưởng của công trình xả lũ : loại công trình, kích thước công trình…

- Ảnh hưởng của địa hình kho nước

5.2 Nguyên lý và các phương pháp tính toán điều tiết lũ.

∂

∂+

∂

∂

(2) tK

Qv.Q

.g

1x

v.g

vx

hxZ

(1) 0t

AxQ

2 0

t : thời gian.

Z0 : là cao trình đáy

h : độ sâu dòng chảy

v : vận tốc dòng chảy

K : Mô đun lưu lượng

- Trong trường hợp điều tiết lũ bằng hồ chứa thì có những đặc điểm sau :

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

Phương trình (5-2) tương đương với phương trình :

Đưa phương trình (5-3) về dạng sai phân ta được :

1

2 VVΔVΔtqΔt

2

qq()Δ2

QQ

Trong đó :

∆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

V1, V2 : là thể tích nước trong kho đầu và cuối thời đoạn tính toán.

Với mục đích tìm đường quá trình xả lũ q ~ t thì phương trình (4-4’) chưa thể giảitrực tiếp được vì có hai số hạng chưa biết là : q2, và V2 Vậy chúng ta cần một phươngtrình nữa, đó chính là phương trình thuỷ lực của công trình xả lũ Cụ thể ở đây là côngthức đập tràn chảy tự do :

Trong đó phương pháp pôtapôp là phương pháp sử dụng thuận tiện và thích hợp hơn

cả trong trường hợp này

5.3 Tính toán điều tiết lũ theo phương pháp Pôtapop.

5.3.1 Cơ sở của phương pháp.

- Dựa vào phương trình :

1 2 2

1 2

2

qqΔt2

Q1 , Q2 : là lưu lượng đến ở đầu và cuối thời đoạn tính toán

q1, q2 : là lượng xả tương ứng

V2, V1 : là lượng nước có trong kho ở cuối và đầu thời đoạn ∆t

Biến đổi phương trình (5-4’) về dạng :

)0,5q

V()Q0,5(Q)

0,5qV

Như vậy ở đây với bất kỳ thời đoạn ∆t nào thì vế phải đều đã biết và có :

)0,5qΔt

V(f

Δt

V(f

q= 2 + 2 (5-7) Hai quan hệ này gọi là quan hệ phụ trợ để tính điều tiết lũ Thay chúng vào côngthức (5-6) ta có :

1

_

2 Q f

f = + (5-7’)

5.3.2 Ưu nhược điểm của phương pháp.

- Ưu điểm của phương pháp tính điều tiết lũ bằng phương pháp pôtapôp là đơn giản vàthông dụng cho các bài toán điều tiết với công trình điều xả lũ tự do

- Hạn chế của phương pháp này là : thời đoạn tính toán ∆t là hằng số, không thuậntiện khi công trình xả có cửa van điều tiết vì khi đó q không chỉ phụ thuộc vào cột nướctràn H mà còn phụ thuộc vào độ mở cửa van

5.3.3 Nội dung của phương pháp.

5.3.3.1 Các tài liệu cho trước.

- Hình thức xả lũ : Tràn đỉnh rộng, chảy tự do, không có cửa van điều tiết lưu lượng.Cao trình ngưỡng tràn chọn bằng cao trình mực nước dâng bình thường = 16,2 m.Do

đó lưu lượng chảy qua tràn được tính theo công thức :

3/2 0

.H2gε.m.B

q= (5-8)

Trong đó :

ε : Hệ số co hẹp bên, sơ bộ chọn ε = 1

m : Hệ số lưu lượng của tràn , m = 0,36

B : Bề rộng qua nước của tràn

H0 : Cột nước trên tràn

- Đường quá trình lũ đến Q ~ t :

Đường quá trình lũ đến ứng với tần suất thiết kế và tần suất kiểm tra, với công trìnhcấp III :

Tần suất lưu lượng, mực nước thiết kế là P = 1%

Tần suất lưu lượng, mực nước thiết kế là P = 0,2 %

- Quan hệ đặc tính lòng hồ :

Quan hệ Z ~ F và quan hệ Z ~ V của hồ chứa.

5.3.3.2 Các bước tính toán.

Bước 1 : Xây dựng biểu đồ phụ trợ

+ Lựa chọn bước thời gian tính toán ∆t, sau đó giả thiết nhiều trị số mực nước trongkho để tính lưu lượng xả tương ứng (tính theo các công thức thuỷ lực đập tràn)

+ Dựa vào quan hệ Z ~ V ứng với các mực nước giả thiết ở trên tìm ra dung tích khotương ứng là Vk và từ đó tìm được V = Vk – Vtl (trong đó Vtl là dung tích kho ứng vớitrước khi lũ đến)

+ Tính giá trị f1, f2 ứng với các giá trị q vừa tính ở trên rồi vẽ lên biểu đồ như hình vẽ

1

2

Q

Hình 5-1 : Biểu đồ quan hệ đường phụ trợ

- Bước 2 : Sử dụng biểu đồ để tính toán điều tiết :

+/ Với mỗi thời đoạn ∆t, tính Q_ =0,5.(Q1+Q2)

+/ Từ q1 đã biết tra trên biểu đồ được giá trị f1 và tính f2 =Q_+f1.

+/ Từ f2 tra biểu đồ ngược lại sẽ được q2 Đó chính là lưu lượng xả lũ ở cuối mỗi thờiđoạn

- Bước 3 : Lặp lại bước 2 cho các thời đoạn sau cho đến khi kết thúc

- Bước 4 : Từ quá trình lũ đến và xả ta có thể xác định được dung tích cắt lũ và mực

nước lớn nhất trong kho

5.3.4 Đặc điểm của quá trình xả lũ.

- Quá trình xả lũ (điều tiết lũ) là quá trình biến đổi đường quá trình lũ đến có đỉnh lũlớn và thời gian lũ ngắn thành đường quá trình lưu lượng xả xuống hạ lưu có lưu lượngnhỏ trong thời gian dài nhằm đáp ứng yêu cầu phòng lũ cho hạ lưu

- Đặc điểm của quá trình xả lũ :

Ở thời điểm ban đầu mực nước trong hồ là MNDBT, khi có lũ về với cường độ vàlưu lượng lớn công trình xả lũ bắt đầu làm việc Trong thời gian đầu khi lưu lượng lũđến rất lớn ( đường quá trình lũ tăng nhanh ) Q > q một phần lượng nước lũ được trữlại trong hồ chứa Đến thời điểm t1 khi lũ đến giảm (đường quá trình lũ đi xuống) Q = qkhi đó lượng nước được trữ lại trong hồ trước đó bắt đầu được xả xuống hạ lưu cùngvới lưu lượng lũ đến Sau thời gian lũ mực nước trong hồ lại trở về MNDBT

5.4 Tính toán điều tiết lũ cho các phương án khác nhau.

- Ta tính toán điều tiết lũ cho các phương án chiều rộng tràn khác nhau để chọn đuợcphương án Btr kinh tế nhất

- Nếu Btr nhỏ cột nước siêu cao lớn, diện tích ngập lụt lớn, chiều cao đập lớn khốilượng đất đắp đập lớn Nhưng khối lượng đào đắp tràn nhỏ Ngược lại Btr lớn cột nướcsiêu cao nhỏ diện tính ngập lụt nhỏ khối lượng đào đắp đập nhỏ, khả năng cắt lũ tốt,nhưng khối lượng làm tràn lớn Do vậy ta phải chọn Btr hợp lí để vừa thoả điều kiệnkinh tế và kĩ thuật Trong phạm vi của đồ án chỉ tính toán với 3 trường hợp Btt và chọn

ra Btr kinh tế nhất

- Ta tính toán với các Btr : Btr1 = 24 m, Btr2 = 27 m, Btr3 = 30 m

5.4.1 Số liệu đầu vào chung cho các phương án.

- Quan hệ F~Z~V của vùng lòng hồ ( Phần tài liệu )

- Đường quá trình lũ đến ( Phần tài liệu )

+ Hệ số co hẹp bên ε = 1.

5.4.2 Tính toán cụ thể.

- Kết quả tính toán đường phụ trợ, tính toán điều tiết và đường quá trình xả lũ của hồchứa nước Nhà Đường ứng với các phương án Btr = 24; 27; 30m được thể hiện trongcác bảng từ (5-1) đến (5-9) và các biểu đồ tương ứng ở phụ lục 1

- Kết quả tổng hợp như sau :

Bảng 5 -10 : Kết quả tổng hợp tính toán điều tiết lũ cho các phương án với P = 1%

6.1.1 Mục đích, ý nghĩa.

- Đập là một hạng mục công trình quan trọng nhất trong cụm công trình đầu mối, nóchiếm một khối lượng không nhỏ về mặt vốn đầu tư Kích thước cũng như cao trìnhđỉnh 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 xác định đượchợp lý các trường hợp có khả năng xảy ra sự cố, để cao trình đỉnh đập đã được xácđịnh không quá thấp hoặc quá cao Nếu quá thấp sẽ không đảm bảo an toàn 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 trình đỉnhđập hợp lý nhất thoả mãn các yêu cầu về kinh tế - kỹ thuật

∆h và ∆h’ : độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất

hsl và hsl’ : chiều cao sóng leo (có mức bảo đảm 1%) ứng với gió tính toán lớn nhất

và gió bình quân lớn nhất

a và a’ - độ vượt cao an toàn, tra bảng (5-1)- trang 93- Giáo trình thuỷ công tập I ứngvới công trình cấp 3 ta có : a = 0,5 m; a’ = 0,4 m

⇒ Cao trình đỉnh đập được chọn theo trị số nào lớn nhất trong các kết quả tính theo(6-1) và (6-2).

.DV2.10

Δh= − (6-4)Trong đó :

V : Vận tốc gió tính toán lớn nhất lấy với tần suất p = 4% Theo tài liệu thủy văn khuvực ta có VP = 4% = 32 (m/s)

D : Đà sóng ứng với MNDBT (m), (được xác định bằng cách đo trực tiếp trên bình

10.8,3.3210.2

3 2

hs 1% : chiều cao sóng ứng với mức bảo đảm 1%

K1, K2, K3, K4 : Các hệ số

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

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

λ0,5

,

V

τg

Ta có :

4,3632

10.8,3.81,9

75,662132

3600.6.81,9

067,0

2

V g V

h g

011,0

2

V g V

h g

011,0

2

V g V

h g

τ

- Từ đó ta tính được :

2

91,3.81,9.2

91,381,9

32.2,1

15,181,9

32.011,0

2 2

2 2

τλ

ττ

g g

V V g g

V V

h g h

- Kiểm tra lại giả thiết ban đầu : H= 13,2 m > 0,5λ−= 11,935 m ( Giả thiết đúng )

- Hệ số K1, K2 tra ở bảng P2-3 ( GT ĐATC ) phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái

và độ nhám tương đối trên mái

- Ở đây ta chọn hình thức gia cố mái bằng đá xây và độ nhám tương đối ∆/hs1% < 0,002

=> K1 = 1,00 và K2 = 0,90

- Hệ số K3 tra ở bảng P2-4 (GT ĐATC) phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái m Ởđây tính với vận tốc gió lớn nhất ứng với tần suất 4% => V4% = 32(m/s) > 20 (m/s) và

sơ bộ chọn hệ số mái thượng lưu của đập là : m = 3 => K3 = 1,5

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

34,19

λ ⇒ Tra đồ thị P2-3 ( Đồ án môn học thủy công ) ⇒ K4 = 1,3

Thay tất cả vào công thức (6-5) ta có :

m

h sl1% =1.0,9.1,5.1,3.2,415=4,24

⇒ Z1 = 16,2 + 0,06 + 4,24 + 0,5 = 21 m

6.1.2.2 Xác định ∆ h' và h'sl ứng với gió bình quân lớn nhất V'=V50 %

- Cách tính tương tự như trên nhưng ứng với vận tốc gió bình quân lớn nhất V’ và đàsóng ứng với mực nước dâng gia cường D’

6.1.2.3 Tính toán cụ thể :

- Ta xác định các cao trình đỉnh đập tương ứng với các trường hợp Btràn khác nhau Vớimỗi Btràn ta sẽ xác định được một cao trình đỉnh đập

- Kết quả tính toán cụ thể được thể hiện trong Bảng 6-1 (phụ lục 1)

- Kết quả tổng hợp như sau :

Mái thượng lưu : mtl = 0,05H + 2,00.

Mái hạ lưu : mhl = 0,05H + 1,50

Trong đó: H – Chiều cao đập (m)

Cơ đập được bố trí ở cả mái thượng lưu và hạ lưu :

Cơ thượng lưu đặt ở cao trình 8, rộng 3 m để đảm bảo cho thi công cơ giới

Cơ hạ lưu đặt ở cao trình 10, rộng 3 m

6.2.3 Thiết bị chống thấm.

- Theo tài liệu cho, đất đắp đập và đất nền có hệ số thấm khá lớn nên cần có thiết bịchống thấm cho thân đập và nền ⇒ Ta chọn phương án: Dùng thiết bị chống thấm kiểutường nghiêng chân răng

6.2.4 Thiết bị thoát nước.

- Thiết bị thoát nước hạ lưu chọn hình thức là lăng trụ bằng đá đổ

6.2.5 Bảo vệ mái thượng lưu, hạ lưu.

- Bảo vệ mái hạ lưu : Với 3 phương án Btr khác nhau ta đều chọn hình thức bảo vệ mái

hạ lưu là trồng cỏ Phủ một lớp đất mầu dày 10 cm, trên đó trồng các ô cỏ nằm giữa có

hệ thống các rãnh thoát nước mái hạ lưu Các ô cỏ là các hình vuông có kích thước 5 x5(m)

- Bảo vệ mái thượng lưu : Để đảm bảo ổn định cho đập, tránh sự va đập của sóng, máiđập thượng lưu được bảo vệ đá xây