Thiết kế hồ chứa nước ngành 2 – huyện lương sơn – tỉnh hòa bình (thuyết minh + bản vẽ)

2.4.3 Tác động của dự án đến môi trường : Qua kết quả phân tích, đánh giá tác động môi trường của hồ chứa Ngành từ việc chọn tuyến thiết kế thi công đến quản lý vận hành trên cơ sở điều

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 TS Nguyễn Cảnh Thái –

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 Ngành 2 – Huyện Lương Sơn – Tỉnh Hòa Bình “

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 cho tương lai và giúp em đỡ bỡ ngỡ khi bước vào nghề với công việc thực

tế của một kĩ sư thuỷ lợi sau này

Đồ án đã đi vào sử dụng tài liệu thực tế công trình thuỷ lợi, (Công trình hồ chứa nước Ngành), vận dụng tổng hợp các kiến thức đã học 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 thức chuyên môn của em được hoàn thiện

Để đạt được kết quả này em đã được các thầy các cô trong trường ĐHTL, từ các thầy các cô ở các môn học cơ sở đến các thầy các cô ở các môn chuyên nghành dạy bảo tận tình, truyền đạt tất cả những tâm huyết của mình cho em được có ngày trở thành một kỹ sư thực thụ Em xin chân thành cảm ơn các thầy các cô

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô giáo trong bộ môn Thủy Công đặc biệt là thầy giáo TS Nguyễn Cảnh Thái đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện để em hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2007

Sinh viên thực hiện :

Lê Ngọc Diệp

MỤC LỤC.

PHẦN 1 4

TÌNH HÌNH CHUNG 4

CHƯƠNG 1 : ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 4

1.1 Vị trí địa lý 4

1.2 Đặc điểm địa hình địa mạo 4

1.3 Điều kiện khí tượng, thuỷ văn 4

1.4 Điều kiện địa chất 8

1.5 Tình hình vật liệu xây dựng 10

CHƯƠNG 2 : 11

ĐIỀU KIỆN DÂN SINH KINH TẾ CỦA KHU VỰC 11

2.1 Tình hình dân sinh, kinh tế của khu vực 11

2.2 Hiện trạng các công trình thủy lợi 14

2.3 Phương hướng phát triển kinh tế xã hội 15

2.4 Các phương án sử dụng nguồn nước và nhiệm vụ công trình 16

CHƯƠNG 3 18

CÁC HẠNG MỤC VÀ QUY MÔ CỦA CÔNG TRÌNH 18

3.1 Các giải pháp công trình để sử dụng nguồn nước 18

3.2 Các hạng mục công trình của hồ chứa 19

3.3 Lựa chọn các thành phần dung tích hồ chứa 20

3.4 Quy mô công trình và các chỉ tiêu thiết kế 21

PHẦN 2 23

THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH 23

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 23

4.1 Mục đích ý nghĩa của tính toán điều tiết lũ và các yếu tố ảnh hưởng 23

4.2 Nguyên lý và các phương pháp tính toán điều tiết lũ 24

4.3 Tính toán điều tiết lũ theo phương pháp pôtapốp 26

4.4 Tính toán điều tiết lũ cho các phương án khác nhau 29

CHƯƠNG 5 32

CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP ĐẤT 32

5.1 Xác định cao trình đỉnh đập 32

5.2 Cấu tạo các chi tiết đập 36

CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN THUỶ LỰC TRÀN 39

6.1 Hình thức bố trí tràn 39

6.2 Tính toán thuỷ lực dốc nước 41

6.3 Tính toán thuỷ lực bậc nước 46

6.4 Cấu tạo chi tiết các bộ phận tràn 54

CHƯƠNG 7 : TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG, GIÁ THÀNH 60

CÁC PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH 60

7.1 Mục đích tính khối lượng, giá thành 60

7.2 Tính toán khối lượng và giá thành công trình 60

7.3 Phân tích lựa chọn Btr kinh tế 63

PHẦN 3 64

THIẾT KẾ KỸ THUẬT PHƯƠNG ÁN CHỌN 64

CHƯƠNG 8 : THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 64

8.1 Tính toán điều tiết lũ .64

8.2 Xác định cao trình đỉnh đập 68

8.3 Cấu tạo các chi tiết đập 69

8.4 Tính toán thấm qua đập và nền 75

8.5 Tính toán ổn định đập đất 98

8.6 Tính toán lún 104

CHƯƠNG 9 : THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ 111

9.1 Vị trí, hình thức và các bộ phận của đường tràn 111

9.2 Tính toán thủy lực tràn xả lũ 113

9.3 Cấu tạo chi tiết các bộ phận tràn 126

9.4 Tính toán ổn định và kết cấu các bộ phận tràn .133

CHƯƠNG 10 : THIẾT KẾ KỸ THUẬT CỐNG NGẦM 140

10.1 Những vấn đề chung 140

10.2 Thiết kế kênh hạ lưu cống 142

10.3 Tính toán thuỷ lực cống 146

10.4 Kiểm tra trạng thái chảy và tính toán tiêu năng 154

10.5 Chọn cấu tạo chi tiết cống 162

PHẦN 4 165

CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT 165

CHƯƠNG 11 : TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỐNG NGẦM 165

11.1 Mục đích và trường hợp tính toán 165

11.2 Tài liệu cơ bản và yêu cầu thiết kế 166

11.3 Xác định các lực tác dụng lên cống 168

11.4 Xác định nội lực cống ngầm 174

11.5 Tính toán cốt thép 181

11.6 Tính toán và kiểm tra nứt 194

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN 198

TÀI LIỆU THAM KHẢO 199

- Nằm trong địa hình cao, cách thị trấn huyện Lương Sơn 8,5 km về phía Nam.

1.2 Đặc điểm địa hình địa mạo.

Lương Sơn là huyện thuộc địa hình núi thấp có độ cao trung bình 250 m, đỉnh cao nhất 1050 m Địa hình nghiêng dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam Có dãy núi Viên Nam, Vua Bà (giáp Ba Vì) qua đỉnh núi Voi về dãy Trường Sơn Qua đỉnh

833 của dãy Đồi Bù về tới xã Tiến Sơn Toàn bộ dãy núi này chạy từ Bắc xuống Nam và nghiêng từ Tây sang Đông tạo nên các lòng chảo là khu trồng lúa của huyện

Có thể chia huyện Lương Sơn thành ba vùng rõ rệt :

- Vùng phía Bắc : Gồm 5 xã Yên Quang, Yên Trung, Yên Bình, Tiến Xuân

Đặc điểm của vùng này là phía Tây Tây Bắc có dãy núi cao với đỉnh Vua Bà, phía Nam có những dãy núi thấp và hình thành một vùng lúa rộng nhất của huyện, xen kẽ có những đồi thấp thích hợp với trồng chè cây ăn qủa và bãi chăn thả gia súc

- Vùng trung tâm huyện : Gồm tám xã Nhuận Trạch, Cư Yên, Hợp Hoà, Cao

Răm, Tân Vinh, Lâm Sơn, Hoà Sơn, Trường Sơn và Thị Trấn

Đặc điểm vùng này là : Phía Tây và Nam có dãy Núi Cao xen kẽ là núi đá vôi, phía Đông là những cánh đồng bằng phẳng xen kẽ có những gò đồi thấp Đây là vùng trọng tâm kinh tế văn hoá và thương mại của cả huyện

- Vùng phía Nam : Gồm bốn xã Tiến Sơn,Trung Sơn, Liên Sơn và Thành Lập.

Đặc điểm của vùng này chủ yếu là núi đất cao và núi đá vôi, xen kẽ là những cánh đồng vừa và nhỏ

1.3 Điều kiện khí tượng, thuỷ văn.

1.3.1 Đặc điểm của sông ngòi khu vực :

Trên địa bàn huyện Lương Sơn không có suối lớn mà chỉ có hai con sông nhỏ nhưng thực chất đó chỉ là suối Đó là sông Bùi có chiều dài 12 km, bắt nguồn từ dãy núi cao Trường Sơn chảy qua Cao Răm, Tân Vinh, Thị Trấn, Nhuận Trạch và chảy

ra Chương Mỹ tỉnh Hà Tây, lưu lượng kiệt hàng năm là 900 lít/s Đây là con sông nhỏ, ngắn dốc nên thường gây ra lũ quét hàng năm Sông Cò bắt nguồn từ xã Yên Quang chảy qua Yên Trung, Yên Bình và đổ ra đập Đồng Mô, Ngải Sơn, lưu lượng kiệt là 400l/s

Ngoài ra còn có 18 con suối lớn, nhỏ được phân bố khắp ba vùng, và thường bắt nguồn từ dãy núi theo hướng Tây Bắc chảy xuống Đông Nam Các suối này thường ngắn và dốc, mùa cạn thường không có nước hoặc có rất ít, còn mùa mưa lượng nước lại lớn thường gây ra lũ, rửa trôi đất làm ảnh hưởng tới sản xuất nông nghiệp

Hồ Ngành xây tại suối làng Ngành, một nhánh của sông Bến Gõ, một chi lưu của sông Tích đổ ra cửa Phúc Lâm, hợp với sông Đáy Suối bắt nguồn từ dãy núi thấp thuộc xã Tiến Sơn – Lương Sơn, đỉnh cao trên 480 m, chảy theo hướng Tây Đông, độ dốc suối khoảng 45o/oo, về mùa lũ nước tập trung nhanh, mùa kiệt khô cạn,

ít nước

1.3.2 Đặc điểm khí tượng thuỷ văn :

1.3.2.1 Chế độ khí hậu, gió, bốc hơi :

Trạm khí hậu gần vị trí công trình và có địa hình đồi núi giống lưu vực là trạm Hoà Bình, cách tuyến công trình 30 km Nằm trong khu vực đồi núi thấp Hoà Bình tương đối khuất gió bởi các đồi núi thấp

- Nhiệt độ trung bình nhiều năm : 23,3o C

- Nhiệt độ cao nhất trung bình tháng(tháng 6,7) : 28,4o C

- Nhiệt độ thấp nhất trung bình ( tháng 1) : 16,4o C

- Nhiệt độ thấp nhất : 1,9° C

Nằm trong vùng núi hướng gió phụ thuộc vào địa hình, tốc độ gió trung bình

từ 0,9 đến 1,0 m/s Tốc độ gió mạnh nhất có thể trên 28 m/s

Bảng 1-1: Tốc độ gió trung bình, tốc độ gió lớn nhất và hướng gió thịnh hành của

Lượng bốc hơi khá lớn, theo số liệu đo bằng ống Piche trung bình là 784,7

mm, lớn nhất vào các tháng đầu mùa mưa, độ ẩm cao, nhiệt độ cao

Bảng 1-2 : Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm.

Lượng mưa trung bình nhiều năm : 1624 mm

Bảng 1-3 : Lượng mưa trung bình nhiều năm.

1.3.3 Các đặc trưng thuỷ văn thiết kế :

1.3.3.1 Dòng chảy năm thiết kế :

Tài liệu dòng chảy năm thiết kế Hồ Chứa Ngành được tính toán dựa vào dòng chảy của lưu vực tương tự (Trạm Lâm Sơn) Các thông số dòng chảy năm thiết kế như sau :

Cv = 0,43 ; Cs = 2 CvQ0 = 0,255 (m3/s)

- Đỉnh lũ theo công thức cường độ giới hạn

- Tổng lượng lũ theo công thức mưa ngày

- Quá trình lũ được coi là dạng tam giác, tỷ số giữa thời gian lũ lên (Tl) và thời gian lũ xuống (Tx) là β = Tx/Tl = 2

⇒ Ta có số liệu dòng chảy lũ thiết kế như sau :

Bảng 1-6 : Các đặc trưng bùn cát.

Bảng 1 – 7 : Tốc độ gió lớn nhất ứng với các tần suất.

1.4.1.1 Hệ tầng Viên-Nam (P 2 – T 1 vn – Hệ Pecmi thống trên và triat thống dưới) :

Hệ tầng này phân bố ở khu vực thượng lưu hồ chứa, thành phần gồm đá phiến, sét than, cát kết, đá vôi bazan, pofirit

Từ dưới lên trên hệ này gồm :

- Phần dưới : Đá phiến sét màu đen có xen ít lớp đá phiến than, chuyển lên cát kết màu xám phân lớp

- Phần giữa : Đá vôi màu xám phân lớp mỏng chuyển lên đá vôi phân lớp dày, chứa sét

- Phần trên chủ yếu pofirit, bazan, xpilit

- Cuội kết xen cát kết dày : 400 m

- Bột kết màu đỏ chuyển lên đá phiến sét màu đen, dày 120 m

- Sét vôi xen đá vôi màu đen phân lớp mỏng với các lớp phiến sét, dày 70 – 80m.

- Phiến sét màu tím, đỏ nâu xen đá sét vôi và đá vôi phân lớp mỏng, dày 70 m

- Đá phiến sét chuyển lên đá vôi màu phớt lục xen kẽ đá vôi chứa sét, chuyển lên đá phiến sét màu đen xen bột kết xám dày 220 m

Động đất : Theo phân vùng của Viện KHVN vùng công trình có động đất cấp bảy

* Địa chất thủy văn :

Nước dưới đất nằm trong hai phức hệ :

- Chứa trong lỗ rỗng của đất : Phân bố hẹp, bề dày mỏng nên kém phong phú

- Chứa trong khe nứt của đá : Nằm dưới sâu mức độ thay đổi tuỳ vùng

Hai loại nước trên ảnh hưởng ít đến thi công

1.4.2 Điều kiện địa chất các hạng mục công trình :

Địa chất vùng xây dựng công trình tương đối phức tạp Qua tài liệu khảo sát nghiên cứu ta có :

1.4.2.1 Lòng hồ :

Vùng hồ được bao bọc bởi các dãy núi cao trên 300 m, đáy hồ phủ các lớp pha tàn tích á sét dày 1,0 ÷ 10 m, hệ số thấm nhỏ (10-5 ÷ 10-6cm/s) ngăn giữ được nước Chỉ có hỗn hợp cát + cuội sỏi dày 3,8 ÷ 4 m là thấm mạnh, cần xử lý

1.4.2.2 Tuyến đập :

Có hai loại địa hình : loại tích tụ phân bố ở khe suối, rộng trung bình 20 – 30

m Địa hình xâm thực ở hai vai đập tương đối dốc : 300÷ 400

- Lớp bồi tích lòng suối rộng 54 m, dày 3,8 – 4,0 m là hỗn hợp cát, cuội, sỏi Cát sỏi thành phần là fenspat, thạch anh, thỉnh thoảng gặp cuội của đá riolít cứng.

- Lớp pha tàn tích á sét mầu nâu gụ lẫn 15 ÷ 20% sỏi sạn, vụn đá : kết cấu kém chặt đến chặt vừa, dẻo mềm, ở bờ trái càng lên cao càng dày (2,7 ÷ 5,2 m)

- Lớp pha tàn tích á sét nâu vàng lẫn ít sỏi sạn phân bố ở vai trái, lớp này chặt vừa, dẻo mềm đến cứng, chiều dày 3,3 ÷ 5,8 m

- Lớp pha tàn tích dăm sạn lẫn màu nâu xám ở vai phải dày 1 ÷1,5 m

2.1 Tình hình dân sinh, kinh tế của khu vực.

2.1.1 Tình hình dân sinh kinh tế :

2.1.1.1 Đặc điểm khu vực hưởng lợi :

Khu vực có dự án thủy lợi Hồ Ngành thuộc xã Tiến Sơn huyện Lương Sơn là một vùng quan trọng nằm trong chiến lược ổn định và phát triển kinh tế của tỉnh

Hòa Bình Tại đây có khu tưới diện tích lớn 350 ha Về mùa khô không đủ nước tưới cho lúa và các nhu cầu dùng nước khác.

Để phát triển kinh tế cho huyện Lương Sơn, đảm bảo nước tưới cho lúa, cây công nghiệp, sinh hoạt thì công tác thủy lợi là công tác hàng đầu Việc tạo thành hồ chứa Ngành là biện pháp công trình nhằm giải quyết yêu cầu nói trên Mặt khác việc hình thành hồ chứa Ngành là yêu cầu cấp thiết trước mặt tạo điều kiện xoá đói giảm nghèo, giảm nhẹ thiên tai, tăng năng suất cây trồng hàng năm, ổn định đời sống cho nhân dân trong vùng

Với 18 xã, thị trấn, dân số huyện Lương Sơn năm 1995 là 69449 người gồm

ba dân tộc Mường, Kinh, Dao Tỷ lệ tăng dân số năm 1995 là 1,85% Mật độ dân số bình quân là 193 người/Km2

Tổng số hộ : 13640 hộ, trong đó hộ nông nghiệp 11138 hộ Toàn huyện có

35100 lao động, chủ yếu là lao động nông nghiệp khoảng 28800 lao động, chiếm 82% tổng lao động, bình quân 4,2 lao động nông nghiệp/ha gieo trồng

2.1.1.2 Nhu cầu dùng nước :

Theo phương hướng phát triển kinh tế xã hội từ năm 2000 đến 2010 của huyện:

- Ổn định diện tích trồng lúa đến năm 2010 là 5100 ha

- Dự kiến năm 2000 có 1000 ha lạc, 1000 ha đậu tương, 800 ha mía và năm

2010 có 1500 ha lạc, 1500 ha đậu tương, 1000 ha mía, 1200 ha chè

- Cây ăn quả tăng từ 3000 ha năm 2000 lên 6000 ha năm 2010

Như vậy để thực hiện được mục tiêu tăng cả về diện tích và sản lượng của cây trồng thì yêu cầu về sử dụng nguồn nước cũng phải tăng lên rất nhiều nhằm đáp ứng nhu cầu về tưới cho cây trồng

- Về nước sinh hoạt : Dự kiến năm 2000, thị trấn và 1/2 xã có nước sạch Năm

2010 có 100% số xã có nước sạch dùng

2.1.2 Hiện trạng kinh tế :

2.1.2.1 Tình hình sản xuất nông nghiệp :

Hiện trạng sử dụng đất :

- Diện tích canh tác : 7844,84 ha

- Diện tích lúa: 3886,27 ha

- Diện tích màu : 798,5 ha.

- Diện tích cây công nghiệp : 1267,22 ha

Với diện tích đất sử dụng cho nông nghiệp trên việc tăng sản lượng sản xuất hàng năm phụ thuộc vào việc tăng thêm số vụ sản xuất trong năm

* Giao thông :

Hệ thống đường giao thông trên địa bàn huyện hiện có :

- Đường trục của huyện quản lý : 70,4 Km

- Tuyến Quán Trắng – Tiến Sơn : 7 Km

- Tuyến Lương Sơn – Cao Răm : 9,4 Km

- Tuyến Lương Sơn – Tân Thành : 27 Km

- Tuyến Đông Xuân – Dốc Bụt : 27 Km

Đường liên xã 68 Km, liên xóm 183 Km

Ngoài ra quốc lộ 6 đi qua địa bàn huyện 13 Km Tuyến đường Trường Sơn A

từ Bãi Lạng đi Kim Bôi 13 Km

Hiện nay đường ô tô đã vào được tất cả các xã trong huyện, đường trục mới nâng cấp được 11 Km bằng vật liệu cứng còn lại là đường đất với nền 4 ÷ 5 m bề mặt 3,5 ÷ 4 m Nói chung hệ thống giao thông vận tải của huyện Lương Sơn rất thuận lợi cho việc giao lưu hàng hoá, đi lại của nhân dân

2.1.2.4 Tổ chức sản xuất nông – lâm nghiệp :

Tổ chức sản xuất lâm nghiệp của huyện chủ yếu là các HTX và hai lâm, nông trường : Lương Sơn và Cửu Long Toàn huyện có 56 HTX trong đó có 9 HTX có quy mô toàn xã, 47 HTX thành xóm bản.

Quan hệ giữa tổ chức sản xuất với quản lý khai thác công trình thủy lợi bước đầu đã có những chuyển biến tích cực khi UBND tỉnh có quyết định số 27 ngày 13/5/1998 giao một số công trình cho xã và HTX quản lý khai thác

2.2 Hiện trạng các công trình thủy lợi.

2.2.1 Phân vùng thủy lợi :

Dựa vào đặc điểm địa hình tự nhiên có thể phân vùng thủy lợi thành ba vùng :

- Vùng Bắc gồm 5 xã : Yên Quang, Yên Bình, Tiến Xuân, Đông Xuân

- Vùng trung tâm huyện : gồm 8 xã : Hoà Sơn, Cao Răm, Hợp Hoà, Cư Yên, Nhuận Trạch, Trường Sơn, Lâm Sơn, thị trấn Lương Sơn

- Vùng phía Nam : gồm 4 xã : Tiến Sơn, Trung Sơn, Thành Lập, Liên Sơn

2.2.2 Các công trình thủy lợi phục vụ tưới tiêu ngăn lũ :

- Hồ chứa : 22 công trình Các công trình hồ chứa trong khu vực đều có chiều cao đập lớn hơn 4 m

- Đập dâng ( bãi) 57 công trình bãi tạm, 50 công trình kiên cố

- Trạm bơm điện : 2 công trình

- Trạm thủy luân, thủy điện : 3 công trình

Có hai công trình lớn hồ suối Ong và hồ Đồng Tranh tưới cho 2 ÷ 3 xã còn lai

là các công trình nhỏ lẻ phân tán chỉ tưới cho từng HTX Các công trình hiện có không được đồng bộ nên năng lực tưới không đảm bảo thiết kế

Cho đến nay các công trình thủy lợi mới chỉ phát huy được 50 ÷ 60% năng lực thiết kế Có nhiều nguyên nhân nhưng chủ yếu là do thiếu vốn, việc đầu tư xây dựng không được hoàn chỉnh từ đầu mối đến kênh mương

Nhiều công trình không phát huy được hiệu quả là do :

- Từ khâu lập luận chứng đến thiết kế không xét đến tình hình thực tế, nâng diện tích tưới để công trình có hiệu quả

- Một số công trình khi thi công không giám sát kỹ nên chóng bị hư hỏng xuống cấp

- Công tác quản lý bảo vệ khai thác công trình chưa được coi trọng đúng mức dẫn tới các công trình không phát huy được hiệu quả.

2.3 Phương hướng phát triển kinh tế xã hội.

Để khai thác tối đa tài nguyên vùng nghiên cứu nhằm nâng cao năng suất cây trồng, giảm tỷ lệ tăng dân số, xoá đói giảm nghèo, phương hướng phát triển kinh tế

xã hội của huyện từ năm 2000 đến 2010 như sau :

2.3.1 Về dân số : Phấn đấu giảm tỷ lệ tăng dân số bình quân từ năm 2000 là 1,5%

và đến năm 2010 còn 1,3%

2.3.2 Về sản xuất nông lâm nghiệp :

- Mục tiêu phấn đấu về nông nghiệp :

Đưa mức bình quân lương thực hiện tại : 277 kg/người/năm lên 400 kg/người/năm vào năm 2010

+ Ổnn định diện tích trồng lúa đến năm 2010 là 5100 ha

+ Năm 2000 có 1000 ha lạc, 1000 ha đậu tương, 800 ha mía và vào năm

2010 có 1500 ha lạc, 1500 ha đậu tương, 1000 ha mía, 1200 ha chè

+ Trong năm 2000 cây ăn quả dự kiến trồng 3000 ha năm 2010 là 6000 ha

- Tổng sản lượng quy ra thóc :

+ Năm 1997 : 23616 tấn

+ Năm 2000 là : 27100 tấn

+ Đến năm 2010 là : 33000 tấn

- Mục tiêu phấn đấu về lâm nghiệp :

+ Phấn đấu giữ và phát triển vốn rừng hiện có

+ Đến năm 2010 phấn đấu trồng phủ xanh 16500 ha rừng hiện là đồi trọc đưa

độ che phủ đạt 43%

2.3.3 Về nước sinh hoạt :

Dự kiến năm 2000 thị trấn và 1/2 số xã có nước sạch Năm 2010 có 100% số

xã có nước sạch

2.3.4 Về giao thông :

Phấn đấu từ năm 2000 tất cả các tuyến được nâng cấp, xây dựng hoàn chỉnh theo đúng cấp của nhà nước

2.4 Các phương án sử dụng nguồn nước và nhiệm vụ công trình.

2.4.1 Các phương án quản lý và sử dụng nguồn nước :

Huyện Lương Sơn – Hoà Bình tuy hiện tại có 22 hồ chứa, hai trạm bơm và rất nhiều bãi tạm nhưng phân tán không đồng bộ, năng lực phục vụ thực tế nhỏ hơn năng lực thiết kế Bên cạnh đó các vùng của huyện độc lập về quy hoạch nguồn nước, khả năng mở rộng diện tích tưới của các công trình là rất khó khăn Tại một

số vị trí có nguồn tài nguyên nước phong phú, diện tích lớn nhưng vì không có hồ chứa để điều tiết dòng chảy nên việc xử lý nguồn nước rất khó khăn

Do vậy việc bổ sung nâng cao quy hoạch thuỷ lợi là định hướng và giải pháp chủ yếu trong giai đoạn 2001 – 2010

- Từ năm 2001 tập trung tu bổ sửa chữa, nâng cấp, từng bước kiên cố hoá các công trình đầu mối của các hồ chứa nước và hệ thống kênh mương cấp nước của các hồ, kiên cố hoá các bãi tạm

- Tại những khu vực có nguồn nước mặt, có tiềm năng đất đai để mở rộng diện tích canh tác cần xây dựng hồ đập để khép kín quy hoạch trong toàn vùng

+ Xây mới 7 hồ chứa với quy mô nhỏ

+ Xây mới 2 hồ quy mô lớn diện tích tưới mỗi hồ 350 ha và 420 ha để tận dụng nguồn nước mặt tại xã Tiến Sơn (Hồ Ngành) và thị trấn Lương Sơn (Hồ Mòng)

- Ngoài những nhiệm vụ trên còn cần phải quy hoạch tiêu, ngăn lũ cho từng địa phương, quy hoạch thuỷ điện nhỏ, thuỷ luân cho vùng sâu, vùng xa lưới điện quốc gia

2.4.2 Mục tiêu nhiêm vụ của dự án xây dựng hồ Ngành :

Tại khu vực xã Tiến Sơn có khu tưới diện tích 350 ha Về mùa khô tại các khu vực trên không đủ nước tưới cho lúa và các nhu cầu dùng nước khác Nguồn nước mặt duy nhất có thể sử dụng là suối Ngành thuộc chi lưu sông sông Bến Gõ Việc tạo thành hồ chứa Ngành là biện pháp công trình nhằm giải quyết những yêu cầu dùng nước.

Để làm sáng tỏ nguồn cung cấp, yêu cầu dùng nước cũng như biện pháp công trình để điều tiết dòng chảy tại khu vực trên, tháng 5 năm 2001 Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn đã phê duyệt kế hoạch chuẩn bị đầu tư cho công trình hồ chứa Ngành

Vì vậy mục tiêu nhiệm vụ của dự án là : xây mới hồ chứa Ngành.

Xây hồ điều tiết, hệ thống kênh mương bê tông hoá để mở rộng diện tích cây trồng, tăng lúa một vụ thành hai vụ và cấp nước sinh hoạt cho dân cư

Diện tích tưới :

- Tưới chiêm xuân, hè thu : 180 ha

- Ngô chiêm xuân, hè thu : 60 ha

- Cây ăn quả, cây công nghiệp : 110 ha

Ngoài các nhiệm vụ trên công trình còn có tác dụng cắt đỉnh lũ, giảm nhẹ thiên tai, góp phần cải tạo đất Hồ Ngành còn có tác dụng cải tạo khí hậu, hình thành vùng du lịch và kết hợp nuôi trồng thuỷ sản

2.4.3 Tác động của dự án đến môi trường :

Qua kết quả phân tích, đánh giá tác động môi trường của hồ chứa Ngành từ việc chọn tuyến thiết kế thi công đến quản lý vận hành trên cơ sở điều kiện tài nguyên và môi trường của vùng dự án, có thể kết luận :

- Thực hiện dự án hồ chứa là đúng đắn và khả thi, đáp ứng được nguyện vọng của cộng đồng vào mục tiêu phát triển kinh tế của địa phương

- Trên quan điểm bảo vệ môi trường thì dự án này có nhiều tác động tốt mà chủ yếu là cấp nước tăng sản lượng nông nghiệp, tạo công ăn việc làm, giảm lũ, ngập cho vùng, cải thiện điều kiện môi trường, tăng nguồn nước mùa kiệt cho vùng nói chung và vệ sinh môi trường nông thôn các xóm nói riêng

- Thực hiện dự án sẽ là tiền đề góp phần vào việc phát triển hạ tầng cơ sở và nâng cao điều kiện cải thiện giáo dục, y tế, văn hoá cho cộng đồng

- Tuy nhiên thực hiện dự án cũng có một số tác động bất lợi như di dân, tái định cư, mất một số đất tự nhiên, thay đổi sử dụng đất, ô nhiễm môi trường nếu sử dụng quá mức hoá chất thuốc trừ sâu trong canh tác.

- Tuy nhiên những tác động bất lợi này có thể khắc phục và giảm thiểu bằng các biện pháp khác nhau

CHƯƠNG 3.

CÁC HẠNG MỤC VÀ QUY MÔ CỦA CÔNG TRÌNH.

3.1 Các 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 chứa Ngành với diện tích lưu vực 7,3 km2 có lượng nước đến hàng năm phong phú nhưng phân bố không đều Từ tháng 1 đến tháng 4 yêu cầu dùng nước nhiều nhưng lượng nước đến ít không đủ cung cấp Các bãi tạm ở thượng nguồn lòng suối chỉ cung cấp nước tưới cho diện tích nhỏ, không đảm bảo Các khu tưới ở phía hạ

nguồn không có nước tưới khi mùa vụ tới gần, đó là khu vực xung quanh trụ sở UBND xã Tiến Sơn Mùa mưa lượng nước phong phú – lượng nước đến hồ chứa Ngành với tần suất 75% khoảng 5 triệu m3 Mặt khác thượng lưu của khu vực có địa hình có thể làm hồ chứa Toàn bộ diện tích lúa có thể tưới tự chảy, hiện đã có các mương nhỏ từ các bãi tạm có thể lấy nước tưới Các khu tưới ở cao chủ yếu là hoa màu, cây công nghiệp hoặc nước sinh hoạt có thể tạo nguồn bằng các bể chứa dọc theo tuyến kênh để bơm lên bằng bơm nhỏ hoặc vận chuyển bộ Vì vậy giải pháp duy nhất là điều tiết dòng chảy bằng hồ chứa.

3.2 Các hạng mục công trình của hồ chứa.

3.2.1 Đầu mối :

3.2.1.1 Đập ngăn suối : Qua khảo sát địa hình, địa chất, và vật liệu xây dựng chon

hình thức đập là đập đất

Tuyến đập được bố trí tại vị trí hẹp nhất giữa hai sườn núi Phần sườn núi nhô

ra theo đường đồng mức không dài vì vậy khó dịch chuyển tuyến về phía thượng hoặc hạ lưu Mặt khác, tại tuyến này dễ bố trí đường tràn

3.2.1.2 Đường tràn : Bố trí bên trái đập vuông góc với tuyến đập, tuy nhược điểm

là độ dốc địa hình theo chiều dọc tràn lớn nhưng không có phương án chọn tốt hơn

Vì hồ không lớn, quá trình lũ đến lại ngắn, yêu cầu phòng lũ ở hạ lưu không đặc biệt lớn nên ta chọn hình thức tràn là tràn đỉnh rộng, chảy tự do, không có cửa van, cao trình ngưỡng bằng MNDBT của hồ, cao trình đất tự nhiên tại vị trí và điều kiện địa chất thích hợp với loại này Nối tiếp sau tràn là dốc nước kết hợp bậc nước sau đó đổ ra kênh tháo và thoát xuống hạ lưu

3.2.1.3 Cống lấy nước : Hình thức cống không áp có van điều tiết lưu lượng và

tháp đóng mở Cống được bố trí ở bên phải đập để nối tiếp với kênh đầu khu tưới

3.2.2 Hệ thống kênh :

Do địa hình kênh hẹp theo chiều ngang, nếu mở rộng về phía các sườn đồi thì khối lượng đào đắp lớn Mặt cắt kênh thích hợp là hình chữ nhật, kết cấu bê tông cốt thép – kết cấu này phù hợp kiên cố hoá kênh mương hiện nay

3.3 Lựa chọn các thành phần dung tích hồ chứa.

3.3.1 Dung tích chết và mực nước chết :

Dung tích chết ( Vc ) là phần dung tích nằm dưới cùng của kho nước, không tham gia vào quá trình điều tiết dòng chảy

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

Căn cứ vào nhiệm vụ chính của hồ chứa là :

+ Phải chứa hết phần bùn cát lắng đọng trong hồ chứa trong thời gian hoạt động của công trình, tức là :

Vc ≥ Vb.TTrong đó : Vb là thể tích bồi lắng hàng năm của bùn cát (Vb = 1906

Zmin là mực nước thấp nhất đảm bảo tưới tự chảy

Mực nước chết : Zc = Zbc + h, lấy h = 1,9 m ( do địa hình khu tưới cao ), ta được :

Zc = 113.09 + 1.9 = 115 m, ( tương ứng Zb = 113.09 m )

Tra biểu đồ quan hệ địa hình kho nước Z ~ V ta được dung tích chết Vc = 0,261x106 m3

3.3.2 Dung tích hiệu dụng và mực nước dâng bình thường :

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

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

Lựa chọn MNDBT cần căn cứ vào những điều kiện cân bằng nước, tính toán điều tiết để xác định Ngoài ra cần phân tích các chỉ tiêu về kinh tế và các ràng buộc

về môi trường, các vấn đề về chính trị, xã hội

Trong phạm vi của đồ án này, theo nhiệm vụ được giao tính với MNDBT: Zbt=122,5 m

Tra biểu đồ quan hệ Z ~ V ta được Vhd = 0,8395.106 m3

3.3.3Dung tích siêu cao và mực nước siêu cao :

Dung tích siêu cao là phần dung tích nằm ngay trên phần dung tích hiệu dụng, có nhiệm vụ tích một phần nước lũ khi có lũ lớn để giảm lưu lượng tháo xuống hạ lưu, nhằm giảm quy mô kích thước của công trình tháo lũ hoặc đảm nhiệm nhiệm vụ phòng lũ cho hạ lưu (khi có yêu cầu)

Mực nước siêu cao ( Zsc ) là mực nước khống chế toàn bộ phần dung tích kho nước bao gồm phần dung tích chết, dung tích hiệu dụng và dung tích siêu cao Zsc được tra từ biểu đồ quan hệ Z ~ V khi biết các thành phần dung tích Vc , Vhd và Vsc Lựa chọn các thành phần dung tích và các mực nước tương ứng phải thông qua phân tích các điều kiện về kỹ thuật và các điều kiện về kinh tế, điều kiện về chính trị - an ninh quốc phòng

3.4 Quy mô công trình và các chỉ tiêu thiết kế.

3.4.1 Xác định cấp bậc công trình :

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

3.4.1.1 Theo chiều cao công trình và loại nền :

Vì MNLTK chưa biết nên có thể sơ bộ chọn :

MNLTK = MNDBT + 2,5 m = 122,5 + 2,5 = 125 ( m )

=> Ta xác định được cấp công trình là cấp III.

3.4.1.2 Theo nhiêm vụ của công trình :

Công trình có nhiệm vụ cung cấp nước tưới cho 350 ha đất nông nghiệp

=> Theo bảng 2-1, TCXDVN 285 : 2002 ta xác định được cấp của công trình

là cấp IV

Kết hợp cả hai điều kiện trên ta xác định được cấp của công trình là cấp III 3.4.2 Xác định các chỉ tiêu thiết kế :

Từ cấp của công trình ta xác định được các chỉ tiêu thiết kế :

3.4.2.1 Mức bảo đảm thiết kế của công trình (%) :

Theo Bảng 4.1 TCXDVN 285 : 2002 Với công trình cấp III phục vụ tưới thì mức bảo đảm thiết kế của công trình là P% = 75%

3.4.2.2 Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất thiết kế và kiểm tra (%) :

Theo bảng 4.2 TCXDVN 285 : 2002 với cụm đầu mối công trình cấp III thì :

- Tần suất thiết kế là : Ptk = 1 %

- Tần suất kiểm tra là : Pkt = 0,2 %

3.4.2.3 Hệ số vượt tải n :

Theo TCXDVN 285: 2002 khi tính ổn định công trình và độ bền công trình,

do công trình chủ yếu chịu tác dụng của trọng lượng bản thân nên lấy :

Hệ số vượt tải n = 1,05

3.4.2.4 Hệ số độ tin cậy Kn :

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

3.4.2.5 Hệ số tổ hợp tải trọng n c : Theo TCXDVN 285: 2002

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

Lấy hệ số :

nc = 1,00 - 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

3.4.2.6 Hệ số điều kiện làm việc m :

Theo phụ lục B - TCXDVN 285: 2002

Công trình bê tông và bê tông cốt thép trên nền đất và đá nửa cứng => Hệ số điều kiện làm việc m = 1,00

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

3.4.2.7 Hệ số an toàn cho phép về ổn định của mái đập đất [K] :

Theo bảng TCVN 5060 - 90 Công trình cấp III :

3.4.2.9 Tần suất lũ thiết kế dẫn dòng và lấp dòng mùa kiệt : P% = 10 %.

3.4.2.10 Tuổi thọ công trình ( Năm ) :

T = 75 năm ( Theo bảng 7.1 TCXDVN 285 : 2002).

PHẦN 2.

THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH.

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ.

4.1 Mục đích ý nghĩa của tính toán điều tiết lũ và các yếu tố ảnh hưởng.

4.1.1 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

ra như yêu cầu an toàn cho công trình, yêu cầu phòng chống lũ cho hạ lưu, yêu cầu

về tổng hợp lợi dụng nguồn nước …

Điều tiết lũ là nghiên cứu cách hạ thấp lưu lượng mùa lũ và nâng cao lưu lượng mùa kiệt Điều tiết dòng chảy lũ là nghiên cứu cách hạ thấp lưu lượng mùa lũ, lưu lượng đỉnh lũ vượt lớn

Mục đích của điều tiết lũ là thông qua tính toán tìm ra các biện pháp phòng chống lũ thích hợp và có hiệu quả nhất như : xác định dung tích phòng lũ cần thiết của kho nước, phương thức vận hành công trình, quy mô công trình xả lũ hay kích thước đường tràn

4.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính toán điều tiết :

- 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

4.2 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

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

Với : 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 (4-2) tương đương với phương trình :

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 giải trực tiếp được vì có hai số hạng chưa biết là : q2, và V2 Vậy chúng ta cần một phương trình nữa, đó chính là phương trình thuỷ lực của công trình xả lũ với dạng tổng quát :

)C,Z, Zf(

Trong đó :

Zt , Zh : mực nước thượng lưu, hạ lưu công trình xả lũ

C : tham số đặc trưng cho công trình.

Như vậy nguyên lý cơ bản của điều tiết lũ là việc kết hợp giải phương trình cân bằng nước dạng (4-4’) và phương trình thuỷ lực (4-5)

4.3 Tính toán điều tiết lũ theo phương pháp pôtapốp.

4.3.1 Cơ sở của phương pháp :

Dựa vào phương trình :

1 2 2

1 2

2

qqΔt2

QQ

,Z,f(Z

Trong đó :

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

Zt : là mực nước thượng lưu công trình xả lũ

Zh : là mực nước hạ lưu

C : tham số đặc trưng cho công trình

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

)0,5qΔt

V()Q0,5(Q)

0,5qΔt

V

2 1 2

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

Hai qua hệ này gọi là quan hệ phụ trợ để tính điều tiết lũ Thay chúng vào công thức (4-6) ta có :

1

_

4.3.2 Ưu nhược điểm :

- Ưu điểm của phương pháp tính điều tiết lũ bằng phương pháp pôtapôp là đơn

giản và thông 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 thuận tiện khi công trình xả có cửa van điều tiết vì khi đó q không chỉ phụ thuộc vào cột nước tràn H mà còn phụ thuộc vào độ mở cửa van

4.3.3 Nội dung của phương pháp :

4.3.3.1 Các tài liệu cho trước :

- Hình thức xả lũ : tràn đỉnh rộng chảy tự do không có cửa van điều tiết lưu

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

3/2 0

.H2gε.m.B

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 trình cấp III :

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

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

+ Lựa chọn bước thời gian tính toán ∆t, sau đó giả thiết nhiều trị số mực nước trong kho 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 kho tương ứng là Vk và từ đó tìm được V = Vk – Vtl (trong đó Vtl là dung tích kho ứng với trước 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 :

- 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 thời đoạn

- 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

4.3.4 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 lũ lớn và thời gian lũ ngắn thành đường quá trình lưu lượng xả xuống hạ lưu có lưu lượng nhỏ 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 và lưu lượng lớn công trình xả lũ bắt đầu làm việc Trong thời gian đầu khi lưu lượng lũ đến rất lớn ( đường quá trình lũ tăng nhanh ) Q > q một phần lượng nước

lũ được trữ lại trong hồ chứa Đến thời điểm t1 khi lũ đến giảm (đường quá trình lũ

đi xuống) Q = q khi đó lượng nước được trữ lại trong hồ trước đó bắt đầu được xả xuống hạ lưu cùng với lưu lượng lũ đến Sau thời gian lũ mực nước trong hồ lại trở

về MNDBT

Hình 4-2: Quá trình điều tiết lũ.

4.4 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 đuợc phương án Btr kinh tế nhất

Nếu Btr nhỏ cột nước siêu cao lớn, diện tích ngập lụt lớn, chiều cao đập lớn khối lượng đất đắp đập lớn Nhưng khối lượng đào đắp tràn nhỏ Ngược lại Btr lớn cột nước siêu 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 kiện kinh 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 = 15 m, Btr2 = 20 m, Btr3 = 25 m

Do khối lượng tính toán lớn, mặt khác trong quá trình thực tập tốt nghiệp đã tính toán điều tiết lũ khá nhiều Vì vậy trong đồ án được tính bằng phần mềm tính toán điều tiết lũ Trong đồ án này dùng phần mềm tính toán điều tiết lũ DTL/XD

4.4.1 Giới thiệu phần mềm điều tiết lũ DTL/XD :

Các tính toán dựa trên cơ sở : phương trình cân bằng nước qua hồ chứa; các công thức tính khả năng tháo qua công trình của các quy phạm trong nước và nước ngoài có cập nhật những thay đổi mới Quá trình tính toán có xét đến sự thay đổi hệ

số lưu lượng theo cột nước, theo kết cấu công trình, ảnh hưởng của mực nước hạ lưu và giá trị lưu lượng biến thiên trong thời đoạn tính toán

Chương trình điều tiết lũ được lập bằng ngôn ngữ DELPHI Chạy trong môi trường Win 9x - 32 Bit DELPHI là ngôn ngữ lập trình theo hướng đối tượng trên cơ

sở ngôn ngữ PASCAL, là ngôn ngữ biên dịch, lập trình có cấu trúc chặt chẽ, tốc độ tính cao, bộ nhớ lớn, có nhiều công cụ tạo giao diện mạnh, phong phú rất phù hợp dùng giải các bài toán kỹ thuật

+ Tràn đỉnh rộng chảy tự do không có cửa van điều tiết.

+ Cao trình ngưỡng tràn : Ngưỡng = MNDBT = 122,5 m

+ Chiều rộng tràn : Các Btràn giả thiết, Btr1 = 15 m, Btr2 = 20 m, Btr3 = 25 m.+ Hệ số lưu lượng : m = 0,36

+ Hệ số co hẹp bên : ε = 1

4.4.2.2 Kết quả tính toán :

Kết quả tính toán điều tiết và đường quá trình xả lũ của hồ chứa Ngành ứng với các Btràn = 15; 20; 25 m đựơc thể hiện trong các bảng (4-1), (4-2), (4-3) và các hình (4-4), (4-5), (4-6), phụ lục 1

Kết quả tổng hợp như sau :

Bảng 4-4 : Kết quả tổng hợp tính toán điều tiết lũ cho các phương án.

0 1,383 4,15

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 được hợp lý các trường hợp có khả năng xảy ra sự cố, để cao trình đỉnh đập đã được xác định 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 đỉnh đập hợp lý nhất thoả mãn các yêu cầu về kinh tế - kỹ thuật

- MNDBT : Mực nước dâng bình thường

- MNLTK : Mực nước lũ thiết kế ( MNDGC)

- ∆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 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 (5-1) và (5-2)

MN

§Ønh ®Ëp a

h h

Theo quy phạm C1 – 78, chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định như sau :

hsl 1% = K1.K2.K3.K4.hs 1% (5-4)Trong đó :

- 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

- Tính các đại lượng không thứ nguyên

V

gt, 2VgD

Trong đó :

t - Thời gian gió thổi liên tục (s), do không có tài liệu nên ta

có thể lấy t = 6 giờ

- Tra đường bao đồ thị hình P2-1 (GT Đồ án môn học Thuỷ Công), ta xác

định được các đại lượng không thứ nguyên 2

V

hg, V

τg

τgτ

τg

λ

2

- Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu theo (5-5)

Nếu thoả mãn => ta tính tiếp :

(-) Tính hs 1% :

h.K

Trong đó :

- K1% - Hệ số ứng với mức bảo đảm 1%, tra ở đồ thị hình P2-2

( Đồ án môn học Thủy công ) ứng với đại lượng 2

V

gD.(-) Tính τ : τ = τ

(-) Tính λ : λ=λ

Nếu không thoả mãn thì sóng là sóng nước nông :

(-) Nếu độ dốc đáy hồ iđh ≥ 2/1000 :

Xác định các đặc trưng trung bình của sóng nước sâu h, τ, λ

(-) Nếu độ dốc đáy hồ iđh ≤ 1/1000 :

Các bước tính toán giống trường hợp sóng nước sâu, chỉ khác là khi tra các đại lượng không thứ nguyên ta không tra theo đường bao mà ta tra theo đường

Ở đây ta chọn hình thức gia cố mái bằng tấm bê tông 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 Ở đây tính với vận tốc gió lớn nhất ứng với tần suất 4% => V4% = 27,1(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

s1%

h

λ

5.1.2.2 Xác định ∆h’ và h sl ’ ứng với gió bình quân lớn nhất V’ = V 50% :

Cách tính tương tự như trên nhưng ứng với vận tốc gió bình quân lớn nhất V’

và đà sóng ứng với mực nước dâng gia cường D’

5.1.2.3 Tính toán cụ thể :

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

Kết quả tính toán cụ thể được thể hiện trong Bảng 5-1 (phụ lục 1)

Kết quả tổng hợp như sau :

§¸ d¨m cÊp phèi dµy 25 cm

C¸t lãt dµy 10 cm TÊm bªt«ng dµy 10cm

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 114, rộng 3 m để đảm bảo cho thi công cơ giới

Cơ hạ lưu đặt ở cao trình 115, rộng 3 m

5.2.3 Thiết bị chống thấm và thiết bị thoát nước :

Thiết bị chống thấm trong thân đập chọn là hình thức lõi giữa, đất làm thiết bị chống thấm cũng là đất đắp đập

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

m = 1,5

Hình 5-3 : Cấu tạo chi tiết lăng trụ thoát nước.

5.2.4 Bảo vệ mái thượng, 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 x 5(m)

- Bảo vệ mái thượng lưu : Để đảm bảo ổn định cho đập, tránh sự va đập của sóng, mái đập thượng lưu được bảo vệ bằng tấm bê tông lát Phạm vi bảo vệ từ cao trình đỉnh đập đến cao trình thấp hơn MNC một đoạn Z = 2.hs1% , đến cao trình 114m

Hình 5-4 : Bảo vệ mái hạ lưu.

Bảng 5-3 : Kết cấu chi tiết của đập đất.

6.1.2 Hình thức tràn :

Chọn hình thức tràn là tràn đỉnh rộng do địa hình tự nhiên tại cao trình đặt tràn tương đối thoải đồng thời điều kiện địa chất tại đó cũng rất phù hợp với loại tràn này

- Theo tài liệu thuỷ văn, lũ của lưu vực nhỏ chịu ảnh hưởng của mưa rào, lũ lên nhanh trong thời gian ngắn đồng thời phía hạ lưu không có giới hạn lưu lượng

xả vì vậy ta để tràn xả tự do khi mực nước trong hồ vượt quá MNDBT

- Chiều rộng tràn : Theo số liệu được giao trong đò án này tính với 3 trường hợp chiều rộng tràn : 15, 20, 25 (m).

- Ngưỡng tràn : chọn chiều dài ngưỡng tràn là Lng = 14 (m), chiều dày 0,8 m

- Cao trình ngưỡng : do tràn không có cửa van điều tiết nên ta lấy cao trình ngưỡng tràn bằng cao trình MNDBT = 122,5 (m)

- Trước ngưỡng tràn có đoạn nối tiếp thượng lưu dài 50 m Để giảm bớt khối lượng đào vào trong núi, ta bố trí đoạn nối tiếp thượng lưu lượn cong

6.1.3 Nối tiếp tràn với hạ lưu :

Nối tiếp tràn với hạ lưu có thể chọn theo các phương án bố trí sau :

+ Phương án I : Nối tiếp sau tràn là dốc nước

+ Phương án II : Nối tiếp sau tràn là bậc nước

+ Phương án III : Nối tiếp sau tràn là dốc nước kết hợp với bậc nước

Ở đây theo mặt cắt dọc tự nhiên của tuyến tràn ta thấy dọc theo tuyến tràn độ dốc mặt đất tự nhiên có hai sự thay đổi lớn :

+ Đoạn đầu có độ dốc rất nhỏ gần như nằm ngang, đoạn này có chiều dài khoảng 40 đến 50 m

+ Đoạn tiếp theo có độ dốc lớn, độ chênh cao khoảng 23 m trên chiều dài 100

m, độ dốc địa hình i = 22,41%

+ Đoạn cuối tràn (nối tiếp về hạ lưu) có độ dốc nhỏ, độ chênh cao khoảng 3 m trên chiều dài 100 m

- Phương án I nối tiếp sau tràn là dốc nước độ dốc tự nhiên khoảng i0 = 17,3%

là tương đối lớn nên khối lượng đào đắp là rất lớn và điều kiện ổn định khó bảo đảm

- Phương án II nối tiếp sau tràn là bậc nước có ưu điểm là dòng chảy được tiêu năng trên các bậc, kết cấu chắc chắn, ổn định, tuy nhiên chi phí xây dựng cao

Ở cả hai phương án trên do độ dốc địa hình thay đổi lớn (từ độ dôc nhỏ sang

độ dốc lớn) do đó khối lượng đào sẽ rất lớn nếu chỉ đơn thuần theo từng phương án

=> chi phí xây dựng công trình tăng lên rất nhiều

- Phương án III nối tiếp sau tràn là dốc nước kết hợp với bậc nước Dốc nước được bố trí trên đoạn có độ dốc nhỏ ngay sau ngưỡng tràn, tiếp theo là bậc nước được bố trí trên đoạn có độ dốc lớn, cuối cùng là đoạn kênh tháo đặt trên địa hình