đồ án thi công hồ chứa nước đắc lộc

Nhiệm vụ công trình Sau khi xây dựng hoàn thành, hồ chứa nước Đắc Lộc có nhiệm vụ: - Phòng lũ cho hạ lưu với dung tích phòng lũ khoảng 1,938x106 m3 - Cấp nước sinh hoạt cho nhân d

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

MỤC LỤC

Chương 1 2

GIỚI THIỆU CHUNG 2

1.1 Vị trí công trình 2

1.2 Nhiệm vụ công trình 2

1.3 Quy mô, kết cấu các hạng mục công trình 2

1.3.1 Quy mô công trình 2

1.3.2 K t c u các h ng m c công trình ế ấ ạ ụ 3

1.4 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình 5

1.4.1 i u ki n a hình Đ ề ệ đị 5

1.4.2 i u ki n khí h u, th y v n v c tr ng dòng ch y Đ ề ệ ậ ủ ă à đặ ư ả 5

1.4.3 i u ki n a ch t vùng d án Đ ề ệ đị ấ ự 11

1.4.4 i u ki n dân sinh kinh t khu v c Đ ề ệ ế ự 12

1.5 Điều kiện giao thông 13

1.6 Nguồn cung cấp vật liệu, điện, nước 13

1.6.1 V t li u xây d ng ậ ệ ự 13

1.6.2 i n Đ ệ 14

Ch ươ ng 2 16

3.2.6 T ch c thi công m t p ổ ứ ặ đậ 78

Chương 4 90

Chương 6 105

DỰ TOÁN 105

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

Chương 1GIỚI THIỆU CHUNG1.1 Vị trí công trình

Hồ chứa nước Đắc Lộc dự kiến xây dựng trên suối Thằng Ngô, về phía Bắc xã VĩnhPhương, thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa Đầu mối công trình cách đường quốc lộ 1A

về phía Tây Bắc khoảng 3km

Cụm đầu mối công trình có vị trí địa lý như sau:

Vĩ độ Bắc: 12019’00’’

Kinh độ Đông: 109009’00’’

1.2 Nhiệm vụ công trình

Sau khi xây dựng hoàn thành, hồ chứa nước Đắc Lộc có nhiệm vụ:

- Phòng lũ cho hạ lưu với dung tích phòng lũ khoảng 1,938x106 m3

- Cấp nước sinh hoạt cho nhân dân và khu công nghiệp của xã Vĩnh Phương

- Tiêu thoát nước, cấp nước tưới cho khoảng 350ha đất sản xuất nông nghiệp

- Cải tạo cảnh quan du lịch, cải thiện môi trường sinh thái khu vực

1.3 Quy mô, kết cấu các hạng mục công trình

1.3.1 Quy mô công trình

Xây dựng Hồ chứa nước Đắc Lộc gồm:

- Xây dựng 01 đập dâng tạo hồ chứa nước

- Xây dựng 01 tràn xả lũ

- Xây dựng 01 cống lấy nước

- Xây dựng 01 tuyến kênh tưới chính dài

- Xây dựng 01 nhà quản lý vận hành

- Xây dựng 01 tuyến đường quản lý kết hợp thi công

Qua kiểm tra thực địa và dựa vào bản đồ 1/25.000, 1/10.000, xác định được 02 vị trí cóthể chọn làm vùng tuyến bố trí cụm công trình đầu mối hồ chứa Nhưng căn cứ theo quyếtđịnh số 3456/QĐ-UBND ngày 30/12/2009 của UBND tỉnh Khánh Hòa V/v phê duyệt dự ánQuy hoạch thoát lũ tại thôn Đắc Lộc, xã Vĩnh Phương, TP Nha Trang thì hồ chứa Đắc Lộc

có nhiệm vụ cắt lũ là chính với diện tích lưu vực 13km2 (Vpl=1,938x106 m3) nên phương ánvùng tuyến đập được chọn duy nhất ở ngã ba 2 nhánh suối Qua phân tích sơ bộ cho thấy chỉ

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

nên lựa chọn vùng tuyến ở phạm vi ngã ba 2 nhánh suối Vai trái gối mỏm đồi +49,38m, vaiphải gối mỏm đồi +52,8m là khá hợp lý, đáp ứng được nhiệm vụ quy hoạch đặt ra

Đập dự kiến xây dựng bằng vật liệu đất đầm nén

Theo Quy hoạch được duyệt, hồ chứa nước Đắc Lộc có các thông số cơ bản của cụmđầu mối sơ bộ như sau:

+ Cấp công trình đầu mối là công trình cấp III

+ Tần suất đảm bảo tưới: P= 75 - 85%

+ Mức đảm bảo cấp nước: P= 90%

+ Tần suất lũ thiết kế: P= 1,0%

+ Tần suất lũ kiểm tra: P = 0,2 %

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

Độ dốc mái ngoài: m = 1: 2,00

Độ dốc mái trong: m = 1: 1,50

Bề rộng đỉnh đống đá = 4,00m

- Bảo vệ mái thượng lưu bằng 3 lớp: (ở tầng dưới cùng bố trí vải địa kỹ thuật)

+Tấm đan bê tông mác 200, L*B*H = 200*150*10cm

+Lớp dăm sỏi dày 10cm

+Lớp cát hạt lớn dày 10cm

- Bảo vệ mái hạ lưu được phân thành các ô để trồng cỏ và rãnh thoát nước

- Xử lý tiếp giáp nền đập: Nền đập là tầng tàn tích đất sét màu xám vàng, xám sẫm, xám

xanh, sản phẩm của đá andesit phong hoá thành đất, lớp này gặp nước dễ tan rã gây sạt lởmạnh, khi thi công cần phải bóc hết lớp phong hoá này Tim đập đào chân khay, chỗ sâunhất là 7m, đáy rộng 3m và có mái m = 1: 1 cắm vào nền đá gốc

3 Tràn xả lũ

- Hình thức tràn cửa van

+ Tràn gồm 3 cửa mỗi cửa rộng 4m

+ Ngưỡng tràn có cao trình Z = +30,45m

+ Lưu lượng xả lũ thiết kế: Qmax=100m3/s

- Thiết bị tiêu năng:

Tiêu năng phía hạ lưu: Do nền đất không được tốt, chênh lệch cột nước thượng hạ lưucao, chọn thiết bị tiêu năng kiểu tiêu năng đáy

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

- Khẩu diện cống: D= 800mm

- Chế độ chảy: có áp

- Chiều dài cống: 119,6m

- Lưu lượng thiết kế: Qtk= 0,35m3/s

1.4 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình

1.4.1 Điều kiện địa hình

1.4.1.1 Vùng lòng hồ

Vùng lòng hồ nằm ở phía Tây Bắc khu vực dự án Lòng hồ tương đối bằng phẳng,rộng và gần như hình tròn Trước tuyến đập là hợp lưu của 2 nhánh suối, nhánh bên trái làsuối Ngang có diện tích lưu vực khoảng 4,8km2, nhánh bên phải là suối Thằng Ngô có diệntích lưu vực khoảng 8,2km2 Ba mặt hồ (phía Đông, phía Bắc, phía Tây) được bao bọc bởicác dãy núi cao, sườn núi khá dốc

Trong lòng hồ có một số nhà dân và chòi canh rẫy Đất lòng hồ từ cao trình +25,0mtrở xuống chủ yếu là đất trồng các cây lương thực, màu và trồng lúa Từ cao trình +25,0mtrở lên là đất trồng cây lâu năm và rừng tự nhiên Do vậy khi thực hiện dự án phải làm côngtác đền bù, giải tỏa, di dân Lòng suối xuất hiện nhiều đá lăn, cây cối rậm rạp, khó đi lại vàkhuất tầm nhìn

1.4.1.2 Vùng tuyến công trình đầu mối

Tuyến đập chạy theo hướng Đông - Tây, vuông góc với suối chính Tuyến đập đi quađịa hình tương đối bằng phẳng, thuận lợi cho việc bố trí cống, tràn và mặt bằng thi công.Lòng suối trên bề mặt xuất hiện cuội sỏi, các tảng đá lăn có đường kính Dmax=25 cm

Tuyến tràn nằm bên vai phải tuyến đập, hướng vuông góc với tuyến đập Địa hình bốtrí tuyến khá thuận lợi Kênh xả sau tràn về suối cũ khoảng 50 m

Tuyến cống nằm bên vai trái tuyến đập, hướng vuông góc với tuyến đập Địa hình bốtrí tuyến khá thuận lợi Sau tuyến cống bố trí 01 tuyến kênh tưới chính cấp nước cho sảnxuất nông nghiệp phía hạ lưu

1.4.2 Điều kiện khí hậu, thủy văn và đặc trưng dòng chảy

Khí hậu vùng dự án nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, lượng mưa BQNN vào khoảng 1400 mm Biến trình mưa hàng năm chia làm hai mùa rõ rệt : Mùa khô và mùa mưa Mùa khô bắt đầu từ tháng 1 đến tháng 8, trong thời kỳ này vào tháng 5, tháng 6 xuất hiện những trận mưa lớn gây nên lũ, gọi là lũ tiểu mãn Mùa mưa bắt đầu từ tháng 9 đến tháng 12

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

lượng mưa chiếm từ 70% đến 80% lượng mưa cả năm Trong đó, tháng 10 và tháng 11 hai tháng có lượng mưa lớn, cường độ cao, thường gây nên lũ lớn

Từ điều kiện khí hậu đã sản sinh chế độ dòng chảy trong sông thành hai mùa lũ, kiệt trong năm Mùa lũ, mưa lớn, thảm phủ thực vật nghèo nàn, độ dốc lớn, khả năng điều tiết lưu vực kém nên cường suất lũ lớn, mức độ tàn phá nặng nề, gây nên ngập úng vùng hạ du Mùa kiệt, trái lại, nguồn nước khô cạn gây khó khăn cho đời sống sinh hoạt và trồng cấy

1.4.2.1 Nhiệt độ không khí

Nhiệt độ trung bình năm 26oC, nhiệt độ trung bình cao nhất 28,5oC vào tháng 5 & tháng

6, nhiệt độ trung bình thấp nhất 23,7 oC vào tháng 1 Bảng phân bố nhiệt độ BQNN (oC) đượctrình bày ở bảng 1 - 1

Bảng 1-1: Đặc trưng nhiệt độ không khí

Tcpmax (0C) 29.3 30.6 31.8 34.5 36.3 37.4 36.6 37.9 37.1 32.7 31.5 30.2 37.9

Tcpmin(0C) 15.8 17.0 17.9 19.7 23.3 23.1 22.0 22.6 22.1 19.8 18.8 16.9 15.8

1.4.2.2 Độ ẩm không khí

Độ ẩm không khí tương đối trung bình & thấp nhất ghi ở bảng 1 - 2

Bảng 1-2: Đặc trưng độ ẩm không khí tương đối (%)

Bảng 1-3: Phân phối số giờ nắng trong năm

1.4.2.4 Gió

Vùng dự án chịu ảnh hưởng chế độ gió mùa, gồm hai mùa gió chính trong năm là giómùa đông và gió mùa hạ Vận tốc gió trung bình hàng tháng dao động từ 2 m/s đến 4m/s, biến trình vận tốc gió trung bình tháng ghi ở bảng 1 - 4

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

Bảng 1-4: Vận tốc gió trung bình các tháng trong năm

1.4.2.5 Mưa

Hồ chứa Đắc Lộc có diện tích lưu vực Flv =13 km2 thuộc loại nhỏ, lưu vực lại rất gầntrạm khí tượng Nha Trang nên chọn lượng mưa trạm Nha Trang đại diện lượng mưa lưu vựcnghiên cứu Từ chuỗi tài liệu đo mưa 45 năm trạm Nha Trang, tính toán lượng mưa trung bình

Lượng bốc hơi hàng năm 1420 mm Biến trình bốc hơi trong năm tuân theo quy luật lớn

về mùa khô, nhỏ về mùa mưa Lượng bốc hơi BQNN ghi ở bảng 1 - 5

Bảng 1-5: Phân phối lượng bốc hơi trong năm

Zpiche(mm) 133 117 119 114 124 120 126 125 106 88.5 112 135 1420

1.4.2.7 Dòng chảy

1 Các đặc trưng của dòng chảy

Diện tích của lưu vực: 13km2

Chiều dài của suối chính: 4,2km

Độ dốc đáy suối: 62‰

2 Dòng chảy bình quân nhiều năm

Lưu vực hồ chứa nước Đắc Lộc không có trạm đo dòng chảy, nên xây dựng quan hệmưa, dòng chảy dựa vào kết quả của trạm khí tượng thủy văn Đá Bàn, xác định được quan

hệ y0 = 0,74x0 – 301

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

+ Lượng mưa trung bình nhiều năm: X0 = 1400mm

+ Độ sâu dòng chảy trung bình nhiều năm: Y0 = 735mm

+ Mô đun dòng chảy chuẩn: M0 = 23,3 l/s km2

+ Lưu lượng dòng chảy trung bình nhiều năm: Q0 = 0,303 m3/s

+ Tổng lượng dòng chảy trung bình nhiều năm: W0 = 9,56 106m3

+ Hệ số dòng chảy: α = 0,53

3 Dòng chảy nhiều năm thiết kế hồ (ứng tần suất P =75%)

Tính theo đường phân bố xác suất Pcarson III kết quả được:

+ Hệ số biến động: Cv = 0,55

+ Hệ số thiên lệch: Cs= 2Cv

+ Lưu lượng năm thiết kế: Q75%= 0,18 ( m3/s )

+ Tổng lượng nước năm thiết kế: W75% = 5,96 (106m3)

Phân phối dòng chảy năm thiết kế theo mô hình thực đo trạm An Hoà năm 1991 nhưbảng sau

Bảng 1-6: Phân phối dòng chảy năm thiết kế hồ chứa nước Đắc Lộc

Q75% 0.118 0.071 0.053 0.044 0.060 0.084 0.046 0.036 0.045 0.587 0.727 0.293 0.180

4 Dòng chảy lũ

- Dòng chảy lũ chính vụ dựa vào:

+ Lượng mưa gây lũ một ngày max

+ Biểu đồ phân bố giờ mưa lũ

Bảng 1-7 Dòng chảy lũ chính vụ hồ chứa nước Đắc Lộc

- Dòng chảy lũ tiểu mãn:

+ Dòng chảy trung bình tháng ứng với tần suất P = 10%

Căn cứ vào tài liệu thực đo của trạm Đá Bàn, tính toán xác định dòng chảy trung bình

P = 10% cho hồ chứa nước Đắc Lộc Kết quả bảng 1 - 8

Bảng 1-8 Dòng chảy trung bình tháng với tần suất P = 10%

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

Mật độ bùn cát lơ lửng lấy theo tài liệu thực đo bùn cát trong vùng :

+ Bùn cát di đẩy

Dung tích bùn cát di đẩy lấy theo kinh nghiệm 10% dung tích bùn cát lơ lửng

+ Dung tích bùn cát:

Vbùn cát = Vll +Vdi đẩy Vbùn cát = 1314 m3/năm

1.4.2.8 Đường quan hệ lưu lượng và mực nước hạ lưu (Q ∼ Z)

Đường quan hệ Q ∼ Z sau khi tính toán và hiệu chỉnh kết quả ở bảng 1 – 9

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

Hình 1-1 Biểu đồ đường quan hệ lưu lượng và cao trình (Q-Z)

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

Hình 1-2 Biểu đồ đường quan hệ diện tích mặt nước và cao trình (F-Z)

Hình 1-3 Biểu đồ đường quan hệ dung tích chứa nước và cao trình (V-Z)

1.4.3 Điều kiện địa chất vùng dự án

1.4.3.1 Về địa mạo

Lưu vực Hồ chứa nước Đắc Lộc rộng khoảng 13km2, địa hình thuận lợi để tạo hồchứa, sườn lưu vực khá dốc, lớp phủ mỏng Bề mặt sườn đồi nhiều chỗ lộ đá phong hóa hònlớn, đá gốc Thảm thực vật nghèo nàn, phổ biến loại cây tầm thấp họ cây có gai

1.4.3.2 Về địa chất công trình

Từ kết quả thăm dò cho thấy:

- Đặc Điểm địa chất tuyến đập:

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

Tuyến đập đất nằm trên thềm bồi tích có độ cao từ +13m đến +17m có các lớp địa chấtđược phân bố từ trên xuống dưới như sau:

+ Lớp1: Lớp phủ á sét màu xám vàng, vàng, xám đen chứa dăm, sạn và tàn tích thực vật,trạng thái dẻo cứng, kết cấu chặt vừa

+ Lớp1a: Á sét màu vàng, nâu đỏ, vàng sẫm, xám đen chứa dăm, sạn, cát với tỷ lệ khácao, trạng thái dẻo cứng, kết cấu chặt vừa

+ Lớp1b: Dăm, cuội, sạn, sõi lẩn á sét, á cát hạt trung, hạt thô màu xám đen, vàng xámxanh, trạng thái rời kém chặt

+ Lớp1c: Á sét màu xám vàng, vàng sẫm, xám đen, nâu đỏ chứa dăm, cục, tảng lăn,trạng thái dẻo cứng – nửa cứng, kết cấu chặt vừa

+ Lớp 2: Đới phong hoá mạnh của đá dến dạng á sét màu xám vàng, nâu đỏ, xám đen,xám xanh lẫn dăm, cục phong hoá Trạng thái nửa cứng – cứng, kết cấu chặt vừa

+ Lớp 3: Đới phong hoá nhẹ của đá đến dạng dăm, cục, tảng xen kẹp á sét, màu xámxanh, xám đen, trạng thái cứng,kết cấu chặt

+ Lớp 4: Đá andesit phong hoá có cấu tạo khối, kiến trúc hạt mịn, màu xám xanh, xámtrắng,ít nâu đỏ, đá cứng chắc, ít nứt nẻ

+ Lớp 5: Đá andesit có cấu tạo khối, kiến trúc hạt mịn, màu xám xanh,xám trắng, đácứng chắc, ít nứt nẻ

- Đặc điểm địa chất tuyến tràn xả lũ:

Tại vị trí tuyến tràn từ trên xuống dưới là lớp 1, 2, 3, 4 và lớp 5 như đã mô tả ở trên.Riêng kênh xả ở hạ lưu có gặp lớp cuội sỏi lòng sông dày từ 3÷4m

- Đặc điểm địa chất tuyến cống lấy nước: Tương tự như địa chất tuyến tràn

1.4.4 Điều kiện dân sinh kinh tế khu vực

1.4.4.1 Đất đai

Do đất canh tác cơ bản chưa được thuỷ lợi hoá, nên sản xuất nông nghiệp thường

không ổn định cả về diện tích đất và năng suất, do đó sản lượng nông nghiệp nói chung vàlương thực nói riêng còn rất kém, bình quân lương thực đầu người rất thấp so với mứcchung của toàn tỉnh, chủ yếu dựa vào nguồn nước tự nhiên chỉ gieo cấy được vụ đông xuâncòn vụ hè thu phải chuyển sang trồng màu hoặc bỏ trống

1.4.4.2 Dân số

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

Khu vực nghiên cứu xây dựng công trình và vùng hưởng lợi thuộc vùng trung du miềnnúi của các huyện và một phần của huyện có diện tích canh tác từ 6.500 đến 7.100 hakhông ổn định vì thiên tai, hạn hán, úng lũ, với dân số khoảng 5500 sinh sống bằng sản xuấtnông nghiệp và một số ít làm nghề thủ công và buôn bán nhỏ, nên ảnh hưởng lớn đến đờisống dân cư trong vùng

1.4.4.3 Kinh tế

Ngoài nghề nông ra thì các ngành kinh tế khác không phát triển nên đời sống nhân dâncòn gặp nhiều khó khăn do sản xuất nông nghiệp không chủ động lượng nước tưới Sảnlượng đạt rất thấp so với tiềm năng Sản xuất nông nghiệp chủ yếu dựa vào nguồn nước tựnhiên, vụ mùa phải gieo khô nhưng rất bấp bênh và thường bị mưa bảo gây hại có năm mấttrắng Nhân dân gặp nhiều khó khăn vì thiếu lương thực, khả năng kinh tế địa phương cònrất hạn chế cần sự tích cực hỗ trợ của tỉnh và trung Ương thì mới có thể xây dựng nhữngcông trình thuỷ lợi loại vừa ở khu vực như xậy dựng hồ chứa nước Đắc Lộc

1.4.4.4 Văn hoá xã hội

Do sản xuất chậm phát triển đời sống nhân dân còn khó khăn, thiếu lương thực, thựcphẩm và các hàng tiêu dùng khác, do đó các mặt xã hội cũng kém phát triển theo như: mạnglưới y tế, giáo dục, giao thông liên lạc đều kém so với các khu vực khác trong tỉnh Tuy vậyđây là vùng có tình hình an ninh chính trị, trật tự an toàn xã hội đều tương đối tốt Đó lànhững mặt thuận lợi cho việc xây dựng công trình

1.5 Điều kiện giao thông

Hiện đã có đường giao thông nối liền với tỉnh lộ đi thành phố Nha Trang và quốc lộ1A Tuyến đường sắt Bắc Nam cách khoảng 2,5 km Trong phạm vi công trình có một sốtuyến đường mòn, có thể kết hợp làm đường thi công nếu được mở rộng và tôn cao Côngtác thi công đắp đường và sửa chữa cần hoàn thành ngay trong tháng đầu tiên kể từ khi khởicông để đảm bảo thuận lợi cho quá trình vận chuyển vật tư, thiết bị, máy móc xây dựngcông trình

1.6 Nguồn cung cấp vật liệu, điện, nước

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

+ Mỏ vật liệu số 2: Nằm trong lòng hồ, cách tuyến đập về phía thượng lưu khoảng 1,0

1.6.3 Nước

- Nước phục vụ cho sinh hoạt: đào giếng để lấy nước phục vụ ăn uống, nước tắm, giặt,

vệ sinh Để đảm bảo vệ sinh cần có biện pháp xử lý nước trước khi sử dụng

- Nước phục vụ cho thi công: nước thi công rất thuận tiện lấy tại thượng nguồn sông

Cái, là nhánh suối mà hồ chứa nước Đắc Lộc cắt ngang qua Lượng nước lúc kiệt nhất cũng

đủ phục vụ cho thi công xây dựng công trình

1.7 Điều kiện cung cấp vật tư, thiết bị, nhân lực

- Vấn đề cung cấp vật tư, thiết bị cho thi công: Do vị trí công trình cách xa trung tâmthành phố, đời sống xã hội còn nghèo nàn, công nghiệp chưa có điều kiện phát triển nên vật

tư, thiết bị cho thi công là không có kể cả các thiết bị đơn giản để thay thế và sửa chữanhững hư hỏng nhỏ cũng không có Do đó khi tiến hành thi công phải chú ý đến việc cóthiết bị thay thế và sửa chữa hư hỏng của các thiết bị trong quá trình thi công để chủ độngtrong công tác điều phối máy móc thi công

- Vấn đề nhân lực: Khu vực xây dựng công trình là vùng trung du, miền núi do đó quátrình tìm kiếm nhân lực có trình độ cao là không có mà chỉ có thể tìm kiếm nhân lực phổthông nhưng cũng không được dồi dào Vì vậy khi tiến hành thi công phải tính toán nhâncông và điều động sao cho hợp lý để đảm bảo đúng tiến độ

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

1.8 Thời gian thi công đươc phê duyệt

Thời gian thi công toàn bộ công trình là 24 tháng (2 năm)

Thời gian bắt đầu từ 01/01/2012 đến 31/12/2013

1.9 Những khó khăn và thuận lợi trong quá trình thi công

1.9.1 Những khó khăn

Các hạng mục công trình có khối lượng bê tông tương đối lớn, kết cấu tương đối phứctạp, giao thông khó khăn, nguồn cung cấp vật liệu tuy không phải lấy ở xa nhưng vậnchuyển nguyên vật liệu để thi công phải tiến hành làm đường xá san ủi mặt bằng thi côngnên cũng mất một số thời gian làm ảnh hưởng đến tiến độ thi công

Vào tháng 6 ÷ 7 thường có lũ tiểu mãn với lưu lượng Q10% ≈ 20,13 (m3/s) và tổnglượng lũ W = 1,938.106 m3 Do vậy, trong thi công cần có kế hoạch phòng tránh để khônglàm ảnh hưởng tới tiến độ thi công cũng như làm thiệt hại do lũ tiểu mãn gây ra

Đường đầu mối vào khu vực xây dựng công trình gần khu dân cư, nên khi xây dựngcần phải quan tâm đến biện pháp bảo vệ môi trường, đảm bảo an toàn giao thông trong thời

kỳ thi công để tránh gây tai nạn cho nhân dân địa phương

1.9.2 Những thuận lợi

Khí hậu vùng này chia làm hai mùa rõ rệt, mùa khô khá dài từ tháng 1 ÷ 8 mùa mưabắt đầu từ tháng 9 ÷ 12 cho nên việc thi công trình khá thuận lợi Ngoài ra đây còn là côngtrình đầu mối quan trọng của vùng dự án, xây dựng hồ chứa nước Đắc Lộc hoàn toàn phùhợp với quy hoạch thuỷ lợi toàn tỉnh Khánh Hòa

Đây cũng là nguyện vọng tha thiết của nhân dân trong vùng hưởng lợi bao đời nay,nên cũng được sự quan tâm không nhỏ của Đảng các cấp chính quyền và toàn thể nhân dânnơi đây



-Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

Chương 2

CÔNG TÁC DẪN DÒNG THI CÔNG 2.1 Dẫn dòng

2.1.1 Mục đích, yêu cầu của công tác dẫn dòng thi công

- Đặc điểm của các công trình thủy lợi là xây dựng trên sông suối, kênh, rạch,… lợi

dụng các thung lũng có dãy núi bao bọc, tạo thành các lòng chảo để xây dựng kho nước Trong quá trình thi công đòi hỏi hố móng luôn phải khô ráo, thi công liên tục Do đó phải cóbiện pháp dẫn dòng hợp lý để thi công các công trình đầu mối được an toàn, thuận lợi, đảm bảo thi công công trình hoàn thành đúng tiến độ và đạt hiệu quả cao nhất

- Công trình hồ chứa nước Đắc Lộc có móng được cắm sâu dưới lòng đất của sông Vì

vậy trong quá trình thi công đòi hỏi hố móng phải khô ráo liên tục nên ta phải có biện phápdẫn dòng hợp lý để thi công thuận lợi, an toàn

- Hồ chứa nước Đắc Lộc là công trình có khối lượng thi công rất lớn, không thể hoànthành trong một thời gian ngắn, do đó không thể chọn những thời điểm trong năm có lượngnước ít để thi công hoàn thành

- Mặt khác, do ở phía hạ lưu của khu vực cần có nước để phục vụ các hoạt động sảnxuất nông nghiệp và phục vụ các hoạt động kinh tế quốc dân khác

- Do đó công tác dẫn dòng cần phải thực hiện và phải đảm bão thỏa mãn các điều kiệnlàm cho công tác thi công luôn được khô ráo, giảm bớt chi phí thi công và những ảnh hưởngcủa dòng chảy đến công trình Ngoài ra còn phải đảm bảo nguồn nước để phục vụ cho cáchoạt động kinh tế quốc dân ở phía hạ lưu

2.1.2 Phân tích các điều kiện ảnh hưởng đến công tác dẫn dòng thi công

+ Điều kiện thuỷ văn: Khu vực xây dựng công trình nằm trong vùng khí hậu chịu ảnhhưởng trực tiếp gió mùa Hàng năm khí hậu chia làm hai mùa rõ rệt mùa mưa và mùa khô.Nên đã sản sinh ra chế độ dòng sông thành 2 mùa lũ kiệt rõ rệt Lưu lượng 2 mùa chênh lệchrất lớn gây nhiều khó khăn cho việc dẫn dòng thi công nhất là việc dẫn dòng thi công vàomùa mưa lũ Do vậy biện pháp dẫn dòng thi công được phân tích một cách kỹ lưỡng và cóthể dẫn dòng thi công công trình trong mùa khô là tốt nhất

+ Điều kiện địa hình: Khu vực đầu mối hồ chứa mặt bằng tương đối bằng phẳng, phía hạlưu đã có trục đường đất hiện hữu Do đó việc bố trí mặt bằng thi công, kho bãi, lán trại và

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

các công xưởng phụ trợ rất thuận lợi Mặt cắt không dốc nhiều nên có thể lợi dụng dòngsông để dẫn dòng thi công một số hạng mục trước như bóc một phần nền đập,đào chânkhay, thi công cống lấy nước, tràn xả lũ … nhằm giảm khối lượng các công trình phụ Đốivới hệ thống kênh tưới nằm trên một địa bàn khá rộng, khá bằng phẳng hoàn toàn thuận lợicho công tác bố trí mặt bằng các công trường thi công trên toàn khu vực

+ Điều kiện địa chất và địa chất thuỷ văn: Khu vực xây dựng công trình nằm trong vùng

gây nhiều khó khăn cho việc đào đất đá để dẫn dòng thi công Trong phạm vi lòng hồ cómột số chòi canh của dân đã được di chuyển phần lớn ra khỏi lòng hồ để giải quyết vấn đềbán ngập và ngập khi có kế hoạch xây dựng hồ chứa nước Đắc Lộc nên không ảnh hưởng gìtới công tác dẫn dòng

+ Cấu tạo địa chất tuyến đập bao gồm 5 lớp Lớp trên cùng là các cuội sỏi lòng sông bềdày khoảng 1m, lớp thứ 2 phân bố ở hai bên thềm sông bề dày 1÷7 m là cát cuội sỏi, lớp 3hỗn hợp á sét trung chứa dăm sạn, lớp 4 tàn tích là đất sét và cuối cùng là đến lớp đá gốc

2.2 Đề xuất phương án dẫn dòng thi công

Qua việc phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến việc dẫn dòng thi công và phân tíchnhững đặc điểm địa chất, địa hình của tuyến đập cho thấy: Ngoài phương án dẫn dòng qualòng sông thiên nhiên thì việc tiếp theo có thể là các công trình tạm như cống dẫn dòng,cống kết hợp cống lấy nước, tràn tạm hoặc kênh dẫn dòng Từ đó ta đưa ra các phương ándẫn dòng thi công cho công trình hồ chứa nước Đắc Lộc như sau:

2.2.1 Phương án 1

- Dẫn dòng qua lòng sông thiên nhiên, lòng sông thu hẹp năm thứ nhất

- Dẫn dòng qua cống lấy nước kết hợp cống dẫn dòng thi công và tràn xả lũ năm thứ hai

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

Bảng 2-1 Nội dung phương án 1

Các công việc phải làm và mốc

20,13(m3/s)

- Bóc phong hoá nền đập từ bờ phải đến bờ trái

- Đắp đê quai dọc

- Đào móng chân khay từ vai trái, phải đến bờ lòng sông thiên nhiên

- Đào móng và thi công cống lấy nước

- Đào móng đổ một phần bê tông tràn xả lũ

Mùa mưa từ

tháng 09÷12

Dẫn dòng qualòng sông thu hẹp

147 (m3/s)

- Đắp đê quai thượng và hạ lưu

- Thi công hoàn thiện cống lấy nước

- Tiếp tục thi công tràn xả lũ

2

Mùa khô từ

tháng 01÷08

Dẫn dòng qua cống lấy nước kết hợp cống dẫn dòng,lũ tiểu mãn một phần tích lại trong hồ

20,13 (m3/s)

-Ngày 02/01 năm thứ 2 đắp đê quaichặn dòng

- Đào móng bên phải, xử lý nền ở lòng sông

- Đắp đập giai đoạn III và IV đến cao trình vượt lũ và phần bảo vệ máithượng lưu

- Hoàn chỉnh hạng mục tràn xả lũ

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

Mùa mưa từ

tháng 09÷12

Dẫn dòng qua cống lấy nước kết hợp cống dẫn dòng

và tràn xả lũ

147 (m3/s)

- Đắp đập xong giai đoạn IV

- Hoàn thiện mái bt thượng lưu, trồng cỏ bảo vệ mái hạ lưu

- Bàn giao công trình

2.2.2 Phương án 2

- Dẫn dòng qua lòng sông thiên nhiên năm thứ nhất

- Dẫn dòng qua cống dẫn dòng, tràn xả lũ năm thứ hai

Bảng 2-2 Nội dung phương án 2

Năm thi

Công trình dẫndòng

Lưu lượngdẫn dòng

Các công việc phải làm vàmốc khống chế

1

Mùa khô từ

tháng 01÷08

Dẫn dòng qua lòng sông thiên nhiên

20,13(m3/s)

- Thi công cống dẫn dòng

- Thi công cống lấy nước

- Thi công tràn xả lũ

Mùa mưa từ

tháng 09÷12

Dẫn dòng qua lòng sông thiên nhiên

147(m3/s)

- Thi công đê quai dẫn dòng

20,13 (m3/s)

- Đắp đê quai ngăn dòng

- Hoàn thành việc đắp đập vàphần bảo vệ mái thượng lưu

- Hoàn thành tràn xả lũ

Mùa mưa từ

tháng 09÷12

Dẫn dòng qua cống dẫn dòng

và tràn xả lũ

147 (m3/s)

- Hoàn thiện trồng cỏ bảo vệmái hạ lưu

- Hoàn thành bàn giao côngtrình

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

2.3.1 Phân tích ưu nhược điểm của từng phương án

- Đập đất được thi công liên tục, ít bị phân

đoạn đảm bảo về kỹ thuật

- Chủ động được tiến độ thi công công

trình

- Ngăn dòng thuận lợi nên vốn đầu tư cho

công tác dẫn dòng là nhỏ nhất

- Dễ bố trí mặt bằng thi công, thi công

nhiều hạng mục cùng một lúc

- Đảm bảo nhu cầu dùng nước hạ lưu

- Khối lượng đào đắp đê quai lớn

- Sau khi ngăn dòng, đắp đê quai, thời

gian tích nước trong hồ dài không đảm

bảo an toàn trong thi công

- Khối lượng đào đắp đê quai lớn

- Sau khi ngăn dòng, đắp đê quai, thời gian tích nước trong hồ dài không đảm bảo an toàn trong thi công

- Không chủ động được tiến độ thi công

- Phải xây dựng cống dẫn dòng nên vốn đầu tư cho công tác dẫn dòng rất là cao

2.3.2 Phân tích đánh giá phương án đã chọn

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

2.3.2.1 Các nguyên tắc lựa chọn phương án

- Thời gian thi công ngắn nhất

- Phí tổn về dẫn dòng nhỏ nhất

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

- Đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp cao nhất

2.3.2.2 Phân tích đánh giá

Từ 2 phương án trên ta nhận thấy phương án 1 thuận lợi hơn phương án 2 về nhiềumặt như:

+ Giá thành công trình dẫn dòng thấp

+ Chủ động được tiến độ thi công, đập đất thi công an toàn

+ Dễ bố trí mặt bằng thi công, thi công nhiều hạng mục cùng một lúc

Vậy phương án 1 là phương án có lợi nhất về cả hai mặt kinh tế và kỹ thuật, nên tachọn phương án này để thiết kế kỹ thuật thi công hệ thống công trình hồ chứa nước ĐắcLộc

2.4 Xác định lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công

2.4.1 Chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công

Theo TCVN 285-2002 tần suất lưu lượng mực nước lớn nhất để thiết kế các côngtrình tạm phục vụ công tác dẫn dòng được xác định theo bảng (4-4) với công trình cấp III là10% Khi công trình chính tham gia công tác dẫn dòng ta chọn tần suất thiết kế dẫn dòngbằng tần suất của công trình chính là 1%

2.4.2 Chọn thời đoạn thiết kế dẫn dòng thi công

Chọn thời đoạn thiết kế dẫn dòng là một vấn đề phức tạp vì nó liên quan đến nhiều vấn

đề như đặc điểm thuỷ văn và khí tượng, đặc điểm kết cấu công trình, phương pháp dẫndòng, khả năng thi công

- Năm thứ nhất:

+ Dẫn dòng qua lòng sông thiên nhiên 8 tháng mùa khô

+ Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp 4 tháng mùa mưa

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

2.4.3 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công

Sau khi xác định được tần suất thiết kế dẫn dòng thì việc chọn lưu lượng thiết kế dẫndòng phụ thuộc vào thời đoạn dẫn dòng thi công Phải chọn lưu lượng dẫn dòng thi côngứng với mỗi thời đoạn thiết kế dẫn dòng thi công Đối với công trình tạm tần suất dẫn dòng10% lưu lượng thiết kế dẫn dòng được chọn như sau:

- Công trình chính tham gia dẫn dòng thì chọn lưu lượng lớn nhất trong năm ứng với tầnsuất công trình là P =1% ⇒Q = 237 m3/s

- Công trình tạm tham gia dẫn dòng trong một năm thì chọn lưu lượng lớn nhất trongnăm ứng với tần suất P =10% ⇒ Q = 147 m3/s

- Công trình tạm tham gia dẫn dòng trong mùa khô từ tháng 1÷8 thì lưu lượng lớn nhấttrong mùa khô ứng với tần suất P =10% ⇒ Q = 20,13 m3/s

Từ các giai đoạn dẫn dòng cho ta thấy lưu lượng mùa kiệt rất nhỏ so với mùa lũ nênchúng ta phải tập kết nguyên vật liệu và thi công khẩn trương cống dẫn dòng trong thời giannày để đẩy nhanh tiến độ, giảm bớt công trình dẫn dòng, và sau khi ngăn dòng cần tập trunglực lượng thi công vượt lũ tiểu mãn cuối tháng 4

2.5 Tính toán thủy lực dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp

2.5.1 Mục đích của việc tính toán thủy lực dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp

- Xác định quan hệ Q ∼ ZTL khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp

- Xác định cao trình đê quai dọc, đê quai thượng và hạ lưu

- Xác định cao trình đắp đập chống lũ tiểu mãn cuối mùa khô

- Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy

2.5.2 Mức độ thu hẹp lòng sông

Do những yếu tố sau:

- Lưu lượng dẫn dòng thi công

- Điều kiện không xói của sông và địa chất hai bờ

- Đặc điểm cấu tạo của công trình

- Đặc điểm và khả năng thi công các giai đoạn, nhất là giai đoạn công trình trọng điểm

- Hình thức cấu tạo và cách bố trí đê quai

- Cách tổ chức thi công, bố trí công trường và giá thành công trình

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

Hình 2-1 Sơ đồ mặt cắt lòng sông bị thu hẹp

2.5.3 Nội dung tính toán

Mức độ thu hẹp của dòng sông được biểu thị bằng công thức sau: (GT thi công tậpI)

ω1: Tiết diện ướt của lòng sông mà đê quai và phần công trình chiếm chỗ (m2)

ω2: Tiết diện ướt của lòng sông cũ (m2)

2.5.3.1 Xây dựng quan hệ (Q~Zhl)

Xây dựng quan hệ ( Q~Zhl) dòng chảy trong sông tự nhiên

Căn cứ vào trắc dọc đập xác định được diện tích ướt (ω) và (χ) ứng với từng cao trình

mực nước qua mặt cắt

Độ nhám lòng sông: n = 0,025

Bán kính thủy lực: R = χ

ω

(m) Trong đó: Chu vi ướt: χ = b + 2*h* 1 m+ 2

Diện tích mặt cắt ướt của lòng sông: ω = (b+m*h)*h

2 Bề rộng của đoạn lòng sông thu hẹp: b = 12 m

Cột nước lòng sông giả thiết: h

4 Độ dốc lòng sông chính: i = 0,023

5 Lưu lượng qua mặt cắt xác định theo công thức Sê-Di: Q = ω.C R.i (m)

6 Hệ số Sê-Di xác định theo công thức: C = 6

1

1

R n

Lòng sông thu hẹp

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

7 Số mũ thủy lức y xác định theo công thức: y = 1,5 n

Giả thiết nhiều giá trị cao trình mực nước hạ lưu (Zhl) tính giá trị Q tương ứng, ta xác định được quan hệ ( Q~hhl)

11 Hình 2-2 Biểu đồ đường quan hệ lưu lượng và cao trình hạ lưu.

Với tần suất P = 10% ta có lưu lượng dẫn dòng về mùa lũ ứng với Q = 147 m3/s

Từ quan hệ Q~Zhl được Zhl= 14,81 m Ta xác định được cao trình hạ lưu : Zhl= 14,81m

12 → hhl = Zhl – Zđs = 14,81 - 13,4 = 1,41 (m)

Trong đó: hhl: chiều cao cột nước hạ lưu (m)

13 Zđs: Chiều cao đáy sông xác định được dựa vào mặt cắt dọc đập

14 Ứng với cao trình mực nước hạ lưu Zhl = 14,81 do trên cắt dọc đập xác định được

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

2.5 3.2 Tính lưu tốc bình quân tại mặt cắt thu hẹp (Vc)

Lưu tốc bình quân tại mặt cắt thu hẹp được tính theo công thức :

19 Vc = ( 2 1)

% 10 max

ωω

Q

(m/s) (2-2) Trong đó: Vc: Lưu tốc bình quân tại mặt cắt thu hẹp của lòng sông (m/s)

20 Qmax10% : Lưu lượng thiết kế thi công mùa lũ (m3/s); Qmax10% = 147 (m3/s)

21 ε : hệ số thu hẹp, thu hẹp một bên; ε = 0,95

)56,19205,65(95,0

147

s m

=

−

Sau khi sơ bộ xác định hệ số thu hẹp k và tính được lưu tốc bình quân tại mặt cắt thu hẹp Vc Căn cứ vào địa chất của đoạn sông thu hẹp sẽ xác định được lưu tốc bình quân cho phép không xói [ ]V c

So sánh: Nếu Vc > [ ]V c lòng sông bị xói lở cần gia cố lòng sông

22 Nếu Vc < [ ]V c lòng sông không bị xói lở

23 [ ]V c = k*Q0,1

max

Trong đó: k – hệ số phụ thuộc vào đất lòng sông (TCVN4118 – 1985 ta có K = 0,68)

25 Qmax = k* Qmax10% = 1,2*147= 176,4 (m3/s)

26 → [ ]V c = 0,68*176,40,1 = 1,14 (m/s)

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

Ta thấy Vc = 3,38 (m/s) > [ ]V c = 1,14 (m/s) Vậy lòng sông và bờ sông bị xói lở, ta phải gia cố bằng cách xếp đá bảo vệ tại khu vực thi công nơi có mái tiếp giáp với lòng sông

2.5.3.3 Xác định chênh lệch cột nước (∆Z)

Sau khi lòng sông bị thu hẹp thì trạng thái chảy của dòng sông thay đổi, mực nước

dâng lên

Độ cao cột nước dâng khi lòng sông bị thu hẹp với lưu lượng Q = 147 (m3/s) được xác

định theo công thức sau:

g

V g

V

22

0 2

2 ⋅ −

=

∆

ϕ (2-3)

Trong đó: ∆Z- Độ cao cột nước dâng khi lòng sông bị thu hẹp

V0 - Lưu tốc lòng sông chưa bị thu hẹp

V0 =

2

% 10 max

ω

Q

205,65

147

s m

*2

25,281,9

*2

38,3

*58,0

2.5.3.4 Xác định cao trình mực nước thượng lưu (Ztl)

Ta có: Ztl = Zhl + ∆Z (2-4)

Trong đó: Ztl - Mực nước phía thượng lưu đập

29 Zhl - Mực nước phía hạ lưu đập: Zhl = 14,81 m

30 ∆Z- Độ chênh mức nước thượng hạ lưu đập: ∆Z = 0,54 m

31 Thay vào (2-4) ta có: Ztl = Zhl + ∆Z = 14,81 + 0,54 = 15,35 m

32 Ứng với kết quả tính toán: Cao trình đắp đê quai dọc

33 Zđqd = Ztl + δ (δ = 0,5÷0,7)

34 ⇒ Zđqd = 15,35+ 0,65 = 16 m

2.6 Tính toán thủy lực dẫn dòng qua cống xả sâu (đầu mùa khô năm thứ 2)

Các thông số kỹ thuật của cống:

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

+ Cao trình đáy cống: + 18,2 m

+ Độ dốc: i = 0,3%

+ Chiều dài cống: L = 119,6 m

+ Lưu lượng thiết kế: QTK = 0,35 m3/s

Dựa vào khẩu diện cống lấy nước là cống tròn  =800 mm ta kết hợp cống lấy nước với cống dẫn dòng thi công chọn khẩu diện cống lấy nước kết hợp với việc dẫn dòng thi công là:  = 800 mm

2.6.1 Mục đích tính toán

+ Thiết kế dẫn dòng hợp lý về kinh tế và kỹ thuật

+ Xác định mực nước đầu kênh, từ đó xác định cao trình đê quai, cao trình đắp vượt lũ + Kiểm tra trạng thái chảy trong cống

+ Kiểm tra điều kiện xói lở hạ lưu cống

2.6.2 Các bước tính toán

+ Xác định quan hệ Qc~hsc: Do chế độ chảy của kênh quyết định chế độ chảy của cống

vì thế ta tính kênh sau cống bằng cách tính thủy lực kênh sau cống, ứng với cấp lưu lượng

Qc ta xác định được cột nước đầu kênh hđk (coi cột nước là cột nước sau cống hđk = hsc) + Tính toán thủy lực cống:

35 Từ quan hệ Qc~hsc với 1 giá trị Qs ta có một giá trị hsc

36 Giả thiết hình thức nước nhảy trong cống

37 Ứng với hình thức giả thiết xác định được Htl

38 Kiểm tra điều kiện giả thiết

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

39

MNHL MNTL

Hình 2.4 Mặt cắt dọc cống ngầm

2.6.3 Tính toán

2.6.3.1 Tính toán thủy lực kênh sau cống

- Tính hh kênh hạ lưu

+ Để tính toán quan hệ sau cống ta tính quan hệ Q∼hh (kênh hạ lưu)

40 Theo tài liệu thiết kế kỹ thuật ta có các thông số kỹ thuật của kênh chính như sau:

+ Chiều rộng đáy kênh: bk = 2,0 m

Sau đây ta tính cho trường hợp với Q = Qtk các trường hợp khác tính toán tương tự

Ta có m = 1,5 ⇒ 4m0 = 8,424 (Tra bảng 8-1 Bảng tra Thủy Lực)

35,0

003,0424,8Q

i4m

Tra phụ lục (8-1) BTTL với n = 0,025 ta được Rln = 0,27

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

⇒ =0,227 =7,4

LN R b

Tra phụ lục (8-3) BTTL với =7,4

LN R

b

và m = 1,5 ta được =1,052

LN R h

LN

R R

φ

=

Trong đó: bk - Bề rộng đáy kênh hạ lưu

hh - Chiều sâu cột nước trong kênh hạ lưu

g - gia tốc trọng trường, g = 9,81

Có m là hệ số lưu lượng: m = (0,34 ÷ 0,36) bảng (14-12) GTTL tập 2

Chọn m = 0,36 tra bảng (14-13) GTTL tập 2 ta có: φn = 0,96

Mặt khác: Chênh lệch cột nước thượng hạ lưu

2 b

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

Trong đó: bb - Chiều rộng cuối bể tiêu năng: bb = 2,0 m

d - Chiều sâu bể tiêu năng: d = 1,5 m

Sau khi tính toán ta có giá trị tương ứng trong bảng (2-5)

Bảng 2-7 Quan hệ lưu lượng cống và độ cao sau cống (Q-hsc)

Hình 2-5 Biểu đồ đường quan hệ lưu lượng cống và độ cao sau cống

- Tính toán và vẽ quan hệ lưu lượng qua cống với mực nước thượng lưu(Q c∼ ZTL)

Căn cứ vào phương án dẫn dòng thi công đã chọn ta thấy công trình tham gia vào quátrình dẫn dòng mùa kiệt, khi đó ta coi cửa cống mở hoàn toàn, lưu lượng qua cống thay đổitừ 0 đến 0,35 (m3/s), để phục vụ cho tính toán điều tiết thường xuyên sau khi đắp đê quai

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

ngăn dòng chính Còn khi ZTL lớn tức là Qc > 0,35 (m3/s), ta lấy quan hệ ZTL ∼ a (độ mởcống), đã tính ở thiết kế kỹ thuật cống để khống chế lưu lượng

Cách tính tương tự cho nhiều giá trị lưu lượng Q để tính ra được HTL tương ứng

Ở đây ta tính cho một giá trị lưu lượng Qc = 0,35 (m3/s)

Cống ngầm chảy có áp, hạ lưu chảy tự do ta có công thức tính toán như sau:

Q = ω 2g(H0 +il−ηa) (2-6) Trong đó: Q - Lưu lượng tháo qua cống lớn nhất

41 ω - Diện tích mặt cắt cống tại cửa ra.

η - Hệ số lưu lượng, thường lấy bằng 0,85

ξcửa ra = 0,11: Tổn thất cửa ra

ξvan kôn = 0,94: Tổn thất tại van kôn

⇒  = ξv+ ξ1 + ξvan kôn + ξcửa ra = 0,13+0,22 +0,11 + 0,94 = 1,40

*14,

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

2gωμ

2.7 Tính toán điều tiết

2.7.1 Tính toán điều tiết thường xuyên

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

2.7.1.1 Mục đích

Xác định được quá trình nước dâng lên ở thượng lưu theo thời gian ứng với lưu lượng

đến, lưu lượng xả và lượng nước tích lại trong hồ

2.7.1.2 Nội dung tính toán

Đối với công trình hồ chứa nước Đắc Lộc theo phương án thi công đã chọn thì công

trình sẽ thi công trong hai năm Năm thứ nhất dẫn dòng qua sông thiên nhiên như vậy năm thứ nhất ta không cần điều tiết dòng chảy, mà chỉ tính điều tiết cho năm thứ hai dẫn dòng qua cống lấy nước kết hợp dẫn dòng

Xác định thời điểm mực nước trong hồ đạt cao trình đáy cống

Căn cứ vào lượng nước dẫn dòng trong năm, chọn ngày 02/01 ngăn dòng thì lưu lượng

QTL= 0,35m3/s

Wtích = Wđến – Wxả (2-7) Trong đó: Wđến - Tổng lượng nước đến trong thời gian tính toán (m3)

Wxả - Lượng nước xả về hạ lưu (m3)

Wtích - Lượng nước được tích lại trong hồ (m3)

Theo tài liệu thiết kế kỹ thuật ta có cao trình đáy cống lấy nước là +18,2m

Tra biểu đồ quan hệ lòng hồ WHồ∼ ZTL

Ta sẽ được W(+18,2) = 0,12 x 106 (m3)

Vậy ta xác định được thời gian mực nước trong hồ dâng lên đáy cống kể từ lúc chặndòng là:

34285735

,0

10

*12,

2 ,

=

∆

l t Q

W

s ⇒∆t = 3 ngày 9h 36’05”

Vậy nếu đúng 7 giờ ngày 02/01/2013 ngăn dòng thì đến 16 giờ 36’05” ngày 5/01/2013mực nước trong hồ sẽ dâng đến cao trình +18,2m và cống sẽ bắt đầu tham gia điều tiết Dựa vào tài liệu thủy văn đã có, ta xác định được đường tích lũy nước đến trong hồ

(ta có Qc tra quan hệ Qc –Ztl ⇒ Ztl từ Ztl tra quan hệ W-Ztl ⇒ WĐến từng tháng)

Bảng 2-11 Kết quả tính đường tích luỹ trong hồ

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

n V

Với T là thời gian tính toán

Vn - là dung tích tính từ cao trình đặt cống (18,2) đến cao trình mực nướctrong hồ tại thời điểm tính toán

Để tìm Qm ta phải tính thử dần:

Giả thiết Qmax là lưu lượng xả qua cống

Từ Qmax tra biểu đồ quan hệ Qc∼ ZTL ta có được ZTL

Từ ZTL tra đường đặc tính lòng hồ ta có được WHồ

- Xác định mực nước lũ trong hồ ZTLmax và lưu lượng qxả max

- Xác định cao trình đắp đập vượt lũ, các cao trình chống lũ

2.7.2.2 Nội dung tính toán

Dòng chảy lũ chính vụ ứng với tần suất P = 10% ta có:

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

Qmax = 147 (m3/s)

WMax = 2,6*106 m3

Với lưu lượng Qmax = 147 (m3/s), sẽ xả qua cống với lưu lượng lớn nhất của cống là

Qc = 0,35 (m3/s) lưu lượng còn lại sẽ tràn qua tràn xả lũ ⇒ Qmax = 147- 0,35= 146,65 (m).Dùng phương pháp Kôtrêrin để tính toán điều tiết lũ

Dùng phương pháp này xem đường quá trình tháo lũ là một đường thẳng và xemđường lũ thiết kế là hình tam giác

Theo Kôtrêrin ta có công thức tính như sau:

qmax = Q

L

1W

m W

  (2-8)

Trong đó: Q - Là lưu lượng lũ đến (m3/s)

qmax - lưu lương xả lớn nhất (m3/s)

WL - Tổng lượng lũ đến tra từ quan hệ Whồ∼ ZTL (m3)

Wm - Dung tích phòng lũ của hồ (m3)

Với giả thiết các lưu lượng lũ đến thì ta tìm được Zhồ, qmax , Wm

Q = m.b 2.H (với b = 12 ; m = 3) 03

⇒ H0 =

2

Qm.b 2g

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

Bảng 2-13 Quan hệ Z TL ∼ qxả max

(m)

F(ha)

Vh(10³m³)

WL(10³m³)

ZTL =35.47 m Cao trình thượng lưu ứng với qxả max = 24,82 (m3/s)

Lấy δ = 0,65 m ⇒ ZVL = 35,47 + 0,65 = 36.12 m

Như vậy khi thi công đập đất phải vượt qua cao trình chống lũ trên

2.8 Thiết kế kích thước công trình dẫn dòng

2.8.1 Đê quai

- Những yêu cầu cơ bản:

+ Phải đủ cường độ, ổn định, chống thấm và phòng xói tốt

+ Cấu tạo đơn giản, đảm bảo xây dựng, sửa chữa và tháo dỡ dễ dàng nhanh chóng + Phải liên kết với hai bờ và lòng sông trường hợp cần thiết phải bảo vệ để tránh dòngchảy làm xói lở và phá hoại

+ Khối lượng ít nhất, tận dụng được vật liệu địa phương, đảm bảo nhân lực, vật liệu máymóc ít nhất mà có thể xây dựng xong trong thời gian ngắn nhất và giá thành rẻ nhất

2.8.1.1 Đê quai hạ lưu

Để đảm bảo hố móng luôn đựơc khô ráo ta chọn cao trình đỉnh đê quai là +15.46 m đểđảm bảo việc đi lại thuận tiện khi thi công hố móng cũng như thi công đập ta chọn mặt cắt

đê quai có hình dạng như sau:

Bề rộng mặt đê quai bằng 3 m, hệ số mái m = 1:1,5 chiều dài đê quai = 153 m

Tại vị trí đê quai là nền đá rắn chắc vật liệu đắp đê quai đắp bằng vật liệu địa phương

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

43 Hình 2-9 Mặt cắt ngang đê quai hạ lưu

2.8.1.2 Đê quai thượng lưu

Cao trình đỉnh đê quai thượng lưu phụ thuộc vào lưu lượng thiết kế dẫn dòng, khả năng

xả của các công trình tháo nước và khả năng điều tiết của hồ ta có:

Cao trình đỉnh: = ZTL + a’ = 18,66 + 0,7 = 19,36 m, bề rộng đê quai b= 3 m, hệ số mái

m = 1:1,5 chiều dài đê quai = 295 m

44

Hình 2-10 Mặt cắt ngang đê quai thượng lưu

2.8.1.3 Tính khối lượng đê quai

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

Số tt Tên mặtcắt Diện tích(m2) Diện tích trungbình (m2) cách (m)Khoảng Khối lượng(m3) Ghi chú

Số tt Tên mặtcắt Diện tích(m2) Diện tích trungbình (m2) cách (m)Khoảng Khối lượng(m3) Ghi chú

2.8.1.4 Biện pháp thi công

Phần dưới nước của đê quai ta đắp bằng cách đổ đất ngay trong nước và phần trên khôđược đắp bằng phương pháp đầm nén Thông thường thì đắp dần từ bờ này sang bờ kia hoặcbắc cầu công tác để xe đi trên cầu mà đổ đất đắp đê quai

- Chọn vào lúc nước kiệt trong mùa khô, vì lúc đó lưu lượng là nhỏ nhất

- Đảm bảo sau khi ngăn dòng có đủ thời gian để đắp đê quai, bơm nước, nạo vét hốmóng để thi công thuận lơi hố móng cũng như phần đập được dễ dàng

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

- Đảm bảo trước khi ngăn dòng có đủ thời gian chuẩn bị như hoàn thành công trình tháonước và công trình dẫn nước, chuẩn bị thiết bị và vật liệu

- Đảm bảo thi công phần đập chính đến cao trình chống lũ trước khi lũ tiểu mãn xảy ra

- Đồng thời trong thời gian thi công công trình không bị ảnh hưởng đến việc sử dụngnguồn nước như phục vụ thi công, nước sinh hoạt và phục vụ sản xuất khu vực phía hạ lưu.Từ yêu cầu của tiến độ thi công và yêu cầu dùng nước ta chọn thời điểm ngăn dòng đối vớicông trình hồ chứa nước Đắc Lộc vào ngày (02/01 của năm thứ hai) lúc đó lưu lượng ngăndòng Q = 1,18 m3/s để ngăn dòng được dễ dàng nhanh chóng và ít tốn vật liệu, phù hợp vớitiến độ thi công các hạng mục công trình

2 Chọn tần suất lưu lương thiết kế ngăn dòng

Theo TCVN 285-2002 trang 16 bảng 4-7 (Lưu lượng lớn nhất tính toán trong thời kỳlấp dòng là 10% đối với công trình cấpIII.)

3 Chọn lưu lượng thiết kế ngăn dòng

Căn cứ theo TCVN 285-2002 và từ kết quả tính toán thuỷ lực dẫn dòng ta chọn lưulượng ngăn dòng Qdd = 1,18 (m3/s) ứng với mực nước thượng lưu trước đê quai ZTL =18,66m là phù hợp về mặt tiến độ thi công cho từng hạng mục công trình và hợp lý về mặtthời gian

2.8.2.2 Chọn vị trí và độ rộng ngăn dòng

- Chọn vị trí cửa ngăn dòng: Xác định cửa ngăn dòng cũng rất quan trọng trong côngtác ngăn dòng nó ảnh hưởng trực tiếp đến tiến độ và kỹ thuật ngăn dòng Khi chọn cửa ngăndòng cần chú ý đến những vấn đề sau:

+ Nên bố trí ở giữa dòng vì dòng chảy thuận, khả năng tháo nước lớn

+ Bố trí vào các vị trí chống xói tốt để tránh tình trạng vì lưu tốc tăng lên mà lòng sông

bị xói lở quá nhiều Nếu gặp nền bùn hoặc phù sa thì cần nạo vét và bảo vệ trước

+ Bố trí vào các vị trí mà xung quanh nó có đủ hiện trường rộng rãi để tiện việc vậnchuyển, chất đống dự trữ vật liệu, người đi lại và hoạt động khi ngăn dòng

→Dựa vào điều kiện địa hình, địa chất lòng song, điều kiện thi công chọn vị trí cửa ngăn

dòng ở giữa dòng sông

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành công trình thuỷ

- Xác định độ rộng cửa ngăn dòng: Dựa vào lưu lượng thiết kế ngăn dòng, điều kiệnchống xói của nền, cường độ thi công, yêu cầu về tổng hợp lợi dụng dòng chảy

2.8.2.3 Phương án ngăn dòng và tổ chức ngăn dòng

1 Phương án ngăn dòng

Có rất nhiều phương pháp ngăn dòng như: Đổ vật liệu vào dòng chảy (đất, cát, đá, bó

cành cây, khối bê tông ) Nhưng phương pháp phổ biến nhất vẫn là đổ vật liệu vào dòngchảy mà chủ yếu là đá để ngăn dòng

Do yêu cầu công tác đổ đá đắp đập ngăn dòng là phải khẩn trương, liên tục với cường

độ cao cho tới khi đập nhô ra khỏi mặt nước, dòng chảy cơ bản đã bị chặn lại

Tùy vào điều kiện địa hình, địa chất, đặc điểm thủy văn của lòng sông và nguồn vậtliệu cung cấp mà trình tự ngăn dòng và phương pháp ngăn dòng khác nhau Hiện naythường dùng hai phương pháp ngăn dòng sau

+ Phương pháp lấp đứng: Dùng vật liệu chủ yếu là đất, đá,cát Đắp từ bờ này sang bờkia hoặc từ hai bờ tiến vào giữa cho tới khi đê quai nhô ra khỏi mặt nước, dòng chảy bị chặnlại và dẫn dòng qua công trình dẫn dòng đi nơi khác

Phương pháp này có ưu điểm là không phải làm cầu công tác hoặc cầu nổi, công tácchuẩn bị nhanh chóng và rẻ tiền Nhưng phạm vi hoạt động hẹp, tốc độ thi công chậm, lưutốc trong giai đoạn cuối có khả năng rất lớn, gây cho công tác ngăn dòng thêm khó khăn,phức tạp Vì vậy thường dùng phương pháp này ở những nơi có nền chống xói tốt

+ Phương pháp lấp bằng: Dùng vật liệu đắp đồng thời trên toàn bộ chiều rộng cửa chặndòng cho tới khi đê quai nhô ra khỏi mặt nước Do đó trước khi đổ đất đá ngăn dòng phảibắc cầu công tác hoặc cầu nổi để vận chuyển vật liệu

Phương pháp này tuy có nhược điểm là tốn vật liệu nhân lực và thời gian làm cầu côngtác, nhưng có ưu điểm là diện hoạt động rộng, tốc độ thi công nhanh, ngăn dòng tương đối

dễ dàng, vì lưu tốc lớn nhất sinh ra trong quá trình ngăn dòng nhỏ hơn so với phương pháplấp đứng