Thiết kế hồ chứa nước tà rục phương án 1

Đặc trưng địa hình hồ chứa tính đến vị trí tuyến đậpTính đến vị trí xây dựng công trình, lưu vực có các đặc trưng chủ yếu sau đây: Diện tích lưu vực: F = 63,3 km2 Chiều dài sông chính: L

LỜI CẢM ƠN

Sau 14 tuần làm đồ án với sự nỗ lực của bản thân, sự chỉ bảo tận tình của thầygiáo T.S Vũ Hoàng Hưng cùng sự quan tâm giúp đỡ của các thầy cô giáo trường Đại

học Thủy Lợi, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời hạn với đề tài “ Thiết kế

hồ chứa nước TÀ RỤC - phương án 1”

Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là dịp để em hệ thống lại kiến thức đã học, đồngthời vận dụng lý thuyết đã học vào thực tế, làm quen với công việc của một kĩ sư thiết

kế thủy lợi Những điều đó đã giúp em có thêm kiến thức và hành trang để chuẩn bịcho tương lai Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng vì điều kiện thời gian có hạn nêntrong đồ án chưa giải quyết hết các trường hợp thiết kế cần tính, việc nắm bắt thực tếcòn hạn chế nên em không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự chỉbảo, đóng góp ý kiến và giúp đỡ của các thầy cô giáo, để cho đồ án của em được hoànchỉnh hơn

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo T.S Vũ Hoàng Hưng đã nhiệttình hướng dẫn giúp em hoàn thành tốt đồ án này Em xin chân thành cảm ơn các thầy,

cô giáo trường Đại học Thủy Lợi đã tận tình giảng dạy, trao đổi kiến thức, tri thức, đạođức trong suốt những năm em học tại trường

Em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã ủng hộ, theo sát vàgiúp đỡ em trong khoảng thời gian khá dài khi còn là một sinh viên

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô !

Hà Nội, ngày 16 tháng 6 năm 2015Sinh viên

Nguyễn Thị Thảo

LỜI CẢM ƠN 1

PHẦN I TÀI LIỆU CƠ BẢN 6

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 6

1.1 Vị trí địa lý -6

1.2 Đặc điểm địa hình địa mạo -6

1.3 Các vật liệu về địa hình -6

1.4 Đặc điểm khí tượng thủy văn -7

1.4.1 Đặc điểm lưu vực 7

1.4.2 Đặc trưng khí tượng khí hậu 7

1.4.3 Đặc trưng thủy văn thiết kế 9

1.5 Điều kiện địa chất -12

1.5.1 Địa chất tuyến đập 12

1.5.2 Địa chất lòng hồ 12

1.5.3 Địa chất tuyến tràn 12

1.5.4 Địa chất tuyến cống 12

1.5.5 Bảng chỉ tiêu cơ lý đất nền khu vực xây dựng công trình đầu mối 13

1.6 Vật liệu xây dựng -14

CHƯƠNG 2: 15

NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH VÀ CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH 15

2.1 Nhiệm vụ công trình -15

2.2 Các hạng mục công trình chủ yếu -15

PHẦN II: THIẾT KẾ CƠ SỞ 16

CHƯƠNG III: QUY MÔ CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU TÍNH TOÁN 16

3.1 Các công trình đầu mối -16

3.1.1 Đập đất 16

3.1.2 Tràn xả lũ 16

3.1.3 Cống lấy nước 16

3.2 Sơ bộ cấp công trình -16

3.2.1 Theo nhiệm vụ công trình 16

3.2.2 Theo chiều cao công trình và loại nền 16

3 3 Các chỉ tiêu thiết kế -16

3.3.2 Theo TCVN8216-2009 ‘Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén’’ 17

3.4 Tính toán điều tiết hồ chứa -18

3.4.1 Mục đích và nhiệm vụ tính toán 18

3.4.2 Xác định dung tích chết (VC) và mực nước chết (MNC) 18

3.4.3 Xác định dung tích hiệu dụng (Vh) và mực nước dâng bình thường CHƯƠNG IV: BỐ TRÍ CỤM CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 26

4.1 Hình thức công trình đầu mối -26

4.1.1 Đập ngăn sông 26

4.1.2 Công trình tháo lũ 26

4.1.3 Cống lấy nước 27

4.2 Chọn phương án công trình -27

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ (BẰNG PHƯƠNG PHÁP POTAPOP) 28

5.1 Khái niệm, mục đích, ý nghĩa của điều tiết lũ -28

5.1.1 Khái niệm 28

5.1.2 Mục đích 28

5.2 Tính toán điều tiết lũ, xác định mực nước lũ: -28

5.2.1 Tài liệu cần có 28

5.2.2 Nguyên tắc tính toán 28

5.2.3 Các bước tính toán 29

5.2.4 Tính toán điều tiết lũ 30

CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ SƠ BỘ CÔNG TRÌNH 31

6.1 Thiết kế sơ bộ đập ngăn nước -31

6.1.1 MỤC ĐÍCH THIẾT KẾ SƠ BỘ 31

6.1.2 TÀI LIỆU THIẾT KẾ 31

6.1.3 THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG CỦA ĐẬP ĐẤT 31

6.1.4 Mặt cắt đập: chọn cấu tạo các bộ phận đập 36

6.2 Thiết kế sơ bộ tràn tháo lũ: -40

6.2.1 Vị trí tràn xả lũ 40

6.2.2 Chọn cấu tạo các bộ phận của tràn: 41

6.3.1 Lựa chọn các thông số của mặt cắt kênh 51

6.3.2 Tính toán thuỷ lực kênh 52

6.3.3 Tính toán khả năng xói lở của kênh 52

6.3.4 Tính tiêu năng 53

6.4 Tính toán khối lượng đập và tràn -55

6.4.1 Tinh khối lượng ứng với các phương án khác nhau 55

6.4.2 Kiểm tra khả năng tháo của đập tràn 58

CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 61

7.1 Xác định kích thước đập, chi tiết đập -61

7.1.1 Xác định cao trình đỉnh đập 61

7.1.2 Chiều rộng và cấu tạo đỉnh đập 63

7.1.3 Mái và bảo vệ mái đập cơ đập 63

* Bảo vệ mái thượng lưu: 64

*Bảo vệ mái hạ lưu: 65

7.3 Tính toán ổn định đập -78

7.3.1 Mục đích tính toán 78

7.3.2 Trường hợp tính toán 78

7.3.3 Phương pháp và số liệu tính toán 78

7.3.4 Tính toán ổn định mái đập theo phương pháp cung trượt 79

CHƯƠNG 8 THIẾT KẾ TRÀN 85

8.1 Vị trí, hình thức và các bộ phận của đường tràn. -85

8.2 Lựa chọn hình thức và cấu tạo các bộ phận tràn : -85

8.2.1 Kênh dẫn thượng lưu: 85

8.2.2 Tường hướng dòng : 85

8.2.3 Ngưỡng tràn 86

8.2.4 Dốc nước 86

8.3.2 Tính toán thủy lực dốc nước: 87

8.4.7 Dốc nước : 103

8.4.8 Tường cánh thượng lưu 103

8.4.9 Tường bên ngưỡng: 103

8.5 Tính toán ổn định tường bên dốc nước -103

CHƯƠNG 9 THIẾT KẾ CỐNG NGẦM 110

Các thông số của mặt cắt kênh: 112

9.3.1 Trường hợp tính toán: 113

9.3.2 Xác định khẩu diện cống: 113

CHƯƠNG 10 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỐNG NGẦM 128

10.5.1 Mục đích của tính toán 137

10.5.2 Nội dung tính toán 137

10.5.3 Tính toán hệ số nền 137

10.6.4 Tính toán cốt thép ngang (cốt xiên) 148

10.7.4 Khả năng chống nứt của tiết diện 152

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

Đặc điểm địa hình địa mạo

Vùng dự án thuộc vùng bán sơn địa, có diện tích tự nhiên khoảng 4800ha, được baobọc bởi dãy núi phía Tây Nam thoải dần ra biển theo hướng đông, tại đây có nhiềuđoạn có cát phủ Cao độ khu tưới trung bình 20-35m Địa hình nhìn chung khá phứctạp, bị chia cắt bởi các hợp thủy và nhánh suối nhỏ, thuận lợi cho việc tiêu thoát lũnhưng gây khó khăn cho việc bố trí kênh tưới

Lòng hồ có địa hình dạng bàn tay xòe, cao độ thay đổi từ 25-150m, có khả năng trữnước tốt tới cao độ 70m Khu vực đầu mối công trình tại tuyến đập địa hình lòng hồ cóchữ U, lòng suối hẹp hai bên thềm sông địa hình tương đối bằng phẳng cao độ bìnhquân khoảng 27m

Vùng dự án có hai dạng địa mạo chính sau:

Địa hình tích tụ, phân bố ở khu vực lòng và thềm suối, tương đối bằng phẳng vớicao độ từ cao trình 28m đến 33m, gồm đất á sét, á cát chứa sạn sỏi, hỗn hợp cát cuộisỏi

Địa hình xâm thực và bào mòn, phân bố ở các dải đồi trong khu vực lòng hồ và haibên vai đập, địa hình dốc đứng với góc dốc 30o-40o, được tạo bởi đá gốc và các sảnphẩm phong hóa của đá gốc

Các vật liệu về địa hình

Bình đồ khu vực đầu mối tỷ lệ 1:500

Bình đồ lòng hồ tỷ lệ 1:5000

Cắt dọc, cắt ngang tuyến đập, tràn, cống

Bảng 1- 1 Đặc trưng địa hình hồ chứa tính đến vị trí tuyến đập

Tính đến vị trí xây dựng công trình, lưu vực có các đặc trưng chủ yếu sau đây:

Diện tích lưu vực: F = 63,3 km2

Chiều dài sông chính: L = 9,6 km

Độ dốc lòng sông: Js = 77,50/00

2 Đặc trưng khí tượng khí hậu

Khu vực dự án thuộc vùng khí hậu phía Đông của dãy Trường Sơn nên chịu ảnhhưởng của chế độ nhiệt đới gió mùa với hai loại gió mùa chính là gió mùa mùa đông

và gió mùa mùa hạ

Chế độ nhiệt trong khu vực dự án có sự biến động theo từng ngày, từng mùa từngkhu vực Sự biến động nhiệt độ trong ngày ở Khánh Hòa thường ở cỡ 5-70C, cao nhất

Mùa mưa bắt đầu từ tháng IX và kết thúc vào tháng XII hàng năm với lượng mưachiếm gần 80% lượng mưa cả năm Các tháng còn lại trong năm là mùa khô với lượngmưa rất bé, chỉ chiếm khoảng 20% lượng mưa cả năm.

Tốc độ gió (Vm/s)

Lượng mưa khu tựới (Xmm)

27,0 39,2 14,4

- Lượng mưa lưu vực:

Lượng mưa trung bình nhiều năm đo được như sau:

Trạm Cam Ranh: X0CR=1234,9 mm

Trạm Khánh Sơn: X0KS=1692,6 mm

Lượng mưa trung bình cộng hai trạm: Xtb=1463,8mm

- Lượng mưa khu tưới:

Bảng 1- 4 Đặc trưng lượng mưa khu tưới

3 Đặc trưng thủy văn thiết kế

- Đặc điểm thủy văn

Cũng như mưa năm, chế độ dòng chảy trong năm phân làm hai mùa là mùa lũ vàmùa kiệt:

Mùa lũ: từ tháng IX đến tháng XII

Mùa kiệt: từ tháng I đến tháng VIII

Mùa lũ có lượng dòng chảy chiếm 75% - 80% lượng dòng chảy cả năm, lũ lớnthường xẩy ra vào tháng X, tháng XI và thượng tuần tháng XII, lũ có cường suất cao,thời gian lũ ngắn, mức độ phá hoại rất lớn

Khác với mùa lũ, mùa kiệt lại kéo dài 8 tháng nhưng chỉ chiếm khoảng 25-35% lượngdòng chảy cả năm do trong các tháng này mưa ít, nhiệt độ cao, ẩm thấp Dòng chảy thángnhỏ nhất năm thường tập trung vào tháng IV và VII trong mùa kiệt vào tháng V và tháng

VI thường xảy ra hiện tượng mưa dông gây ra lũ tiểu mãn

Lũ chính vụ: xuất hiện vào tháng X và XI do các hình thái thời tiết như bão, áp thấpnhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới xuất hiện liên tục gây ra những trận mưa lớn nối tiếpnhau Lũ chính vụ có trị số lớn nhất cả về lưu lượng đỉnh lũ, cả về cường suất lũ vàtổng lượng lũ

nhỏ, chỉ chiếm khoảng 3-6% lượng dòng chảy cả năm.

Dòng chảy năm thiết kế:

Bảng 1- 6 Dòng chảy năm thiết kế tại tuyến đập Tà Rục

Đặc trưng thống kê Q p% (m 3 /s)

Bình quân mùa cạn 0,448 0,77 2,30 0,214 0,196 0,165

Phân phối dòng chảy năm thiết kế P% tuyến đập Tà Rục:

Bảng 1- 7 Phân phối dòng chảy năm thiết kế P% tại tuyến đập

Lưu vực nghiên cứu không có tài liệu bùn cát, ở trong vùng gần lưu vực nghiên cứu

có trạm Đồng Trăng đã đo được độ đục bình quân: ρo=56 g/m3 Để đảm bảo an toàn,chọn các chỉ tiêu tính toán cho công trình Tà Rục như sau:

Độ đục bình quân : ρo = 100(g/m3)

Lưu lượng bùn cát lơ lửng : R = Qo. ρo (kg/s)

Tỷ lệ chất di đẩy so với chất lơ lửng : 0,30

Tuyến đập có hướng Đông Bắc – Tây Nam gần vuông góc với suối Tà Rục (hướng

2470) hình chữ U, hai vai đập gối lên các dải đồi lớn, sườn dốc thoải có cao trình từ+40m ÷ +70m Phần thềm rộng và bằng phẳng phân bố ở cao trình từ +28m ÷ +40m,lòng suối hẹp, chiều rộng từ 5 ÷ 10m Tại khu vực tuyến đập phân bố các lớp 1,2a, 2,

4 và đá gốc Dioritporphyr, Sét kết với đầy đủ các đới đá phong hóa hoàn toàn đến nhẹ,tươi

4và một số phần đá gốc phong hóa hoàn toàn

6 Địa chất lòng hồ

Đáy hồ và bờ hồ thành tạo bởi các đá Mac Ma, có các lớp tàn tích thấm nước kémphủ ở trên Các lớp đất và đá này ngăn chặn nước thấm qua lớp cát sỏi lắng đọng ở đáysuối, bờ suối vì thế hồ không bị thấm nước qua đáy và bờ hồ Nếu xử lý chống thấmtốt ở tuyến đập thì sẽ giữ được nước trong hồ

7 Địa chất tuyến tràn

Tuyến tràn xả lũ bên bờ phải

Tuyến tràn xã lũ có phương 1330 đặt tại vai phải đập trên địa hình dốc thoải từthượng lưu về hạ lưu.Tại khu vực tuyến tràn phân bố chủ yếu lớp 4 và đá gốc sét kếtvới đầy đủ các đới phong hóa hoàn toàn – phong hóa nhẹ, tươi

Với cao trình đáy móng tràn dự kiến đặt ở +46m (kênh dẫn vào) ÷ +14,2m (hố xói)thì móng tràn đặt chù yếu trên nền đá Sét kết phong hóa vừa, nhẹ (kênh dẫn vào) vàSét kết phong hóa nhẹ (giao với tim đập, thân tràn và hố xói), một phần dốc nước đặttrong đá phong hóa vừa và phong hóa hoàn toàn

8 Địa chất tuyến cống

Tuyến cống dài khoảng 180m bố trí bên bờ trái tuyến đập có hướng Tây Bắc –Đông Nam (157o) dọc theo sườn đồi với địa hình khá bằng phẳng, cao độ tự nhiên thayđổi từ +45,4 m (thượng lưu) ÷ +43,59m (ngưỡng cống, tim đập) ÷ 37,07m (hạ lưucống) Tại khu vực tuyến cống phân bố lơp 4 và đá gốc Dioritporphyr phong hóa hoàntoàn đá gốc Dioritporphyr phong hóa nhẹ, tươi

Với cao trình đáy móng dự kiến đặt ở +35m (ở cửa vào) và khoảng +32,48m (khuvực cửa ra) thì móng cống có khoảng 50m phía hạ lưu đặt trong đá phong hóa hoàntoàn, phần tháp cống, phần giao cắt với tuyến đập và phía hạ lưu đặt trên nền đá phonghóa nhẹ sau khi đã bóc bỏ toàn bộ lớp 4 và một phần đá phong hóa hoàn toàn Lớp đáphong hóa hoàn toàn là lớp có độ bền kháng cắt trung bình (j=14046; C=0,13KG/cm2);

hệ số thấm K=8×10-5 cm/s cùng lớp đá phong hóa nhẹ là lớp có khả năng chịu tải tốtđảm bảo cho cống an toàn và một phần trong phong hóa nhẹ là các lớp có cường độchịu nén không đồng nhất

Chiều dày bóc bỏ từ 5m ÷ 10m chủ yếu trong lớp 4 và đá gốc phong hóa hoàn toàn,một phần trong đá phong hóa nhẹ

9 Bảng chỉ tiêu cơ lý đất nền khu vực xây dựng công trình đầu mối

Bảng 1- 9 Bảng chỉ tiêu cơ lý đất nền khu vực đầu mối dùng trong tính toán

Tên lớp

Chỉ tiêu Lớp1 Lớp2 Lớp 2a Lớp 2b Lớp 4 Lớp 4a Lớp 5

vỏ (m 3 )

Khối lượng khai thác (m 3 ) Cấp trữ

lượng

Cự ly vận chuyển (km) Lớp 2a Lớp 4 Lớp 4a Cộng

A 358 863 74 017 131536 204 682 336 218 A&B 0,8

+ Chiều dài đà gió ứng với MNDBT: D=800m

+ Chiều dài đà gió ứng với MNDLTK: D=1000m

+ Qcống=1,02 m3

+ Hhạ =2,5m

NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH VÀ CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH

2.1 Nhiệm vụ công trình

Công trình có nhiệm vụ cấp nước cho diện tích 1750 ha đất canh tác nông nghiệp,

trong đó lúa (2 vụ) 400ha; màu 150ha; mía 1200ha; tạo nguồn nước sinh hoạt cho

khoảng 40.000 người trong vùng sải xuất nông nghiệp của dự án; tạo nguồn nước sinh

hoạt và sản xuất nông nghiệp cho thị xã Cam Ranh với lưu lượng 6000m3/ngày đêm;

kết hợp giao thông nông thôn, du lịch, cải tạo môi trường sinh thái và nuôi trồng thủy

sản

Bảng 2- 1 Tổng nhu cầu nước dùng hàng tháng (10 6 m 3 )

W yc 2,207 1,977 1,535 2,641 2,509 2,347 2,484 1,245 0,394 0,407 0,967 1,018 19,732

2.2 Các hạng mục công trình chủ yếu

Đập ngăn sông: nền đập ở vùng lòng suối là các lớp đất yếu, những lớp này nén lún

mạnh Các lớp đất còn lại là những lớp thấm nước mạnh, cường độ chống cắt yếu,

chiều sâu khá lớn, chỉ thích hợp với đập vật liệu địa phương Mặt khác trữ lượng đất

đắp tương đối lớn (khoảng 4 triệu mét khối) đủ để đắp đập, hệ số thấm bình quân

tương đối nhỏ, chất lượng khá đồng đều giữa các bãi vật liệu Các điều kiện này lựa

chọn đập đất đồng chất là phù hợp

Cống lấy nước: bố trí ở vai trái đập đặt trên nền đất Kết cấu cống xem xét hai

phương án: cống bê tông cốt thép chảy không áp mặt cắt chữ nhật và cống tròn bằng

thép có bê tông cốt thép bọc ngoài

Tràn xã lũ: bố trí ở vai phải đập Kết cấu tràn xem xét phương án: tràn có cửa van

có Zngưỡng < MNDBT

Kênh và công trình trên kênh: nằm bên bờ trái suối Tà Rục Xem xét hai phương án

kết cấu: kênh đất và kênh bê tông Kênh đất đơn giản thi công nhanh nhưng tổn thất

nước thấm nhiều, sườn đồi sạt lở hàng năm nên phải nạo vét tu bổ nhiều Kênh bê tông

thi công chậm hơn kênh đất, giá thành cao hơn nhưng khắc phục được các nhược điểm

của kênh đất Các công trình trên kênh gồm có: cống đầu kênh, cầu máng, xi phông

Do giới hạn về thời gian làm đồ án nên không thiết kế các hạng mục này

CHƯƠNG III: QUY MÔ CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU TÍNH TOÁN

3.1 Các công trình đầu mối

3.1.1 Đập đất

Tuyến đập chọn cắt vuông góc với suối, cao độ thấp nhất của suối sau khi vét bỏ lớpmặt là 27m Từ cao trình này trở xuống là các lớp đất á sét và sét, tầng đá gốc ở rấtsâu Như phần trên đã phân tích, đập được lựa chọn là đập đất đồng chất có chân khaychống thấm

3.1.2 Tràn xả lũ

Bố trí ở đầu vai phải đập đất vuông góc với tuyến đập đất Hình thức tràn đỉnh rộng

có cửa van điều tiết Tràn được nối tiếp với hạ lưu bằng dốc nước với độ dốc đáy 10%,mái tường bên thẳng đứng Tiêu năng bằng hình thức tiêu năng đáy dạng bể

3.2.1 Theo nhiệm vụ công trình

Hồ có nhiệm vụ tưới cho 1750 ha đất nông nghiệp, tra bảng 1 QCVN 04-05:2012/BNNPTNT ta được cấp công trình là cấp IV

3.2.2 Theo chiều cao công trình và loại nền

Để xác định sơ bộ cấp công trình thì từ diện tích cần phải tưới sẽ xác định dung tíchcần phải tích lại trong hồ, và từ dung tích đó ta sẽ xác định đc chiều cao của đập dựavào quan hệ Z~F~V

Sơ bộ xác định được chiều cao đập là H(15 35 )m Tra QCVN 04-05:2012 vớinền Nhóm B: nền là đất cát, đất sét ở dạng nửa cứng ta được công trình cấp II

Tổng hợp 2 kết quả trên ta sơ bộ xác định được cấp của công trình là cấp II Cấp củacông trình sẽ được chính xác hóa sau khi thiết kế chi tiết đập chính

3 3 Các chỉ tiêu thiết kế

Ở trên, sơ bộ ta xác định được công trình là cấp II Theo các tiêu chuẩn, quy phạmxác định được các chỉ tiêu thiết kế như sau:

3 Theo QCVN 04-05:2012/ BNNPTNT

Mức bảo đảm thiết kế cho cấp nước (Bảng 3 ): P = 90%

Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất thiết kế và kiểm tra (Bảng 4)

Tần suất thiết kế: p = 1% (100 năm lặp lại 1 lần)

Tải trọng bản thân: n = 1,05 (n = 0,95 khi xét công trình trong tình trạng bất lợi hơn).

Áp lực nước trực tiếp lên bề mặt công trình và nền, áp lực sóng, áp lực đẩy ngượccũng như áp lực thấm, áp lực kẽ rỗng: n = 1

Thời gian tính toán dung tích bồi lắng của hồ chứa bị lấp đầy (Bảng 11):

T = 75 năm

Hệ số điều kiện làm việc của công trình (Phụ lục B- Bảng B1 ):

Công trình bê tông, bê tông cốt thép trên nền đất và đá nửa cứng: m = 1; công trình

có mặt trượt đi qua mặt tiếp xúc giữa bê tông và đá hoặc đi qua đá nền có một phầnqua các khe nứt, một phần qua đá nguyên khối thì lấy m = 0,95

Hệ số tin cậy:(Phụ lục B2 ):

Khi tính toán ở trạng thái giới hạn thứ nhất: Kn = 1,15

Khi tính toán ở trạng thái giới hạn thứ hai: Kn = 1,00

Khi tính toán ổn định cho mái dốc tự nhiên, mái dốc nhân tạo nằm kề sát công trìnhkhác có hệ số bảo đảm lớn hơn: phải lấy hệ số bảo đảm của mái bằng hệ số bảo đảmcủa cơng trình đó

Hệ số tổ hợp tải trọng nc: (Phụ lục B2 ):

Khi tính toán ở trạng thái giới hạn I:

Tổ hợp tải trọng cơ bản: nc = 1,0

Tổ hợp tải trọng đặc biệt: nc = 0,9

Tổ hợp tải trọng trong thời kỳ thi công, sửa chữa: nc = 0,95

Khi tính toán ở trạng thái giới hạn II: nc = 1,0

4 Theo TCVN8216-2009 ‘Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén’’

Tần suất gió thiết kế (Bảng 3 ):

Độ vượt cao an toàn (Bảng 2 )

Khi hồ chứa làm việc ở MNDBT: a = 0,7m

Khi hồ chứa làm việc ở MNLTK: a' = 0,5m

Khi hồ chứa làm việc ở MNLKT: a'' = 0,2m

3.4 Tính toán điều tiết hồ chứa

chảy đến, quá trình lưu lượng chảy ra khỏi hồ và sự thay đổi mực nước hoặc dung tíchkho nước theo thời gian.

Nhiệm vụ: Xác định dung tích nước hiệu dụng Vh và cao trình mực nước dâng bìnhthường

3.4.2 Xác định dung tích chết (V C ) và mực nước chết (MNC)

3.4.2.1 Nguyên tắc xác định

Chứa đựng toàn bộ bùn cát đến hồ chứa trong thời gian hoạt động của công trình

VC> Vbl

MNC phải đủ cao để đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy

Bảo đảm cột nước tối thiểu để phát điện

Bảo đảm mực nước tối thiểu để giao thông trong mùa kiệt

Bảo đảm dung tích tối thiểu để nuôi trồng thuỷ sản

Bảo đảm dung tích tối thiểu để du lịch và vệ sinh môi trường

Hình 4-1 Sơ đồ xác định MNC

3.4.2.2 Tính toán chi tiết

a, Xác định mực nước chết dựa vào điều kiện lắng đọng bùn cát

Vbc = Vbl T

trong đó:

Vbc: Tổng dung tích bùn cát lắng đọng trước tuyến chịu áp trong suốt thời giankhai thác của công trình, m3;

Vbl: Dung tích bồi lắng bùn cát hàng năm; Vbl = 3170,4 m3/năm;

T: Thời gian khai thác tối thiểu của hồ chứa phụ thuộc vào cấp công trình (bảng

11 trang 25 QCVN 04-05:2012/ BNNPTNT), T =75 năm;

V = V  T = 3170,4 m3/năm 75 năm = 158520 m3

tra đường quan hệ Z ~ V ta được ZCông thức xác định: MNC= Zbc + a + h

Trong đó:

- Zbc là cao trình bùn cát lắng đọng trong suốt quá trình làm việc của hồ

- a là khoảng cách từ cao trình bùn cát tới đáy cống, sao cho bùn cát không bịchảy vào cống ( thường từ 0,5-1m ) Chọn a= 0,5m

h là khoảng cách đáy cống tới mực nước chết, là mực nước cần thiết để cống cóthể hoạt động ( thường từ 1-2m ) Chọn h= 1,5m

kế công trình đầu mối được

b Các đại lượng và tài liệu cần thiết khi tính toán:

 Dung tích hiệu dụng ( Vh ): là phần dung tích nằm phía trên dung tích chết Vc,làm nhiệm vụ điều tiết cấp nước cho các đối tượng dùng nước Còn gọi là dung tíchhữu ích

 Mực nước dâng bình thường (Zbt) là giới hạn trên của dung tích hiệu dụng.Mực nước dâng bình thường và dung tích bình thường bao gồm dung tích chết vàdung tích hiệu dụng ( Vbt= Vc + Vh ) có quan hệ với nhau qua đường đặc trưng địa hình

hồ chứa Z~V

Các tài liệu cần thiết: tài liệu thủy văn về phân phối dòng chảy năm thiết kế, nhu cầudùng nước trong năm, tài liệu về quan hệ địa hình lòng hồ Z~F~V, dung tích chết, mựcnước chết

3.4.3.2 Nguyên tắc xác định

 Căn cứ vào đường quá trình nước đến thiết kế

 Tính toán điều tiết cấp nước xác định các đặc trưng hồ chứa

 Lựa chọn các đặc trưng thiết kế của hồ chứa theo các điều kiện kinh tế

và kỹ thuật

3.4.3.3 Phương pháp tính toán

- MNDBT của hồ chứa được xác định thông qua tính toán điều tiết hồ Sử dụngphương pháp lập bảng để tính toán

- Phương pháp lập bảng dựa theo sự kết hợp việc giải phương trình cân bằng nước

cùng với các quan hệ phụ trợ của đặc trưng địa hình hồ chứa Z~V và Z~F Dung tíchhiệu dụng của hồ chứa được xác định trên cơ sở so sánh lượng nước thừa liên tục V+

và lượng nước thiếu liên tục V- trong thời kì 1 năm

Nước đến

+ Cột 2: Số ngày trong tháng (ngày)

+ Cột 3: Lưu lượng dòng chảy đến hàng tháng Q (m3/s)

+ Cột 4: Tổng lượng dòng chảy đến hàng tháng WQ = Q.t(106m3)

WQ- Wq> 0 thì ghi vào cột 6

WQ- Wq< 0 thì ghi vào cột 7

+ Cột 8: Luỹ tích lượng nước trong hồ Vi (106m3)

+ Cột 9: Lượng nước xả thừa Wx (106m3)

Khi tích nước: Giá trị dung tích nước trong hồ ở cột (8) là lũy tích các giá trị ở cột(6) nhưng không được vượt quá giá trị Vh.Khi lượng nước trong hồ đã đạt Vh thì phải

xả lượng nước thừa.Khi cấp nước: Giá trị dung tích nước trong hồ tại thời điểm tínhtoán ghi ở cột (8) bằng lượng nước ở cuối thời đoạn trước trừ đi lượng nước cần cấptại thời điểm đó ghi ở cột (7)

Theo kết quả tính toán ở bảng trên, dung tích hiệu dụng của hồ khi chưa kể đếntổn thất là:Vh = V = 13.51 (106m3)

Bảng 3-2: ĐIỀU TIẾT HỒ KHI CÓ KỂ ĐẾN TỔN THẤT (Lần 2)

X.thừa Wx (10 6

=

Cột 1: Thứ tự các tháng xếp theo năm thủy văn

Cột 2: Tổng lượng nước đến của từng tháng:WQi = Qi.∆ti

Cột 3: Tổng lượng nước dùng

Cột 4: Dung tích kho (V2) lấy theo cột (8) của lần tính lặp đầu tiên chưa kể tổn thất( bảng 3-1), cộng với Vc

Cột 5: Diện tích mặt hồ chứa F2 (106m3) tương ứng với Vk

Cột 6: Dung tích bình quân trong kho chứa nước: Vtb =

Cột 16: Là quá trình làm việc (tích nước) hàng tháng của hồ khi kể đến tổn thấtCột 17: Lượng nước xả thừa

c Tính V h khi kể đến tổn thất lần 3.

Bảng 3-3: ĐIỀU TIẾT HỒ KHI CÓ KỂ ĐẾN TỔN THẤT (Lần 3)

lượng

V-D.T kho V2

X.thừa Wx (10 6 m 3 ) (10

(10 6

m 3 )

thất Wtt (10

b 0.0991 0.1933 1.7283 1.624 9.155

IV 0.0933 2.6410 6.410 0.892 7.7567 0.951 84.30 0.08020 1%Vt

b 0.0776 0.1578 2.7988 2.705 6.4491%Vt

VI 1.2208 2.3470 2.752 0.639 3.3574 0.690 87.90 0.06069 1%Vt

b 0.0336 0.0943 2.4413 1.220 2.771VII 0.2705 2.4840 0.500 0.222 1.6262 0.430 95.90 0.04127 1%Vt

Tổng lượng nước thiếu chính là V- và là dung tích hiệu dụng Vh đã kể đến tổn thấtvới lấn tính số 3:Vh= 13.93(106m3).

Kiểm tra kết quả lần tính thứ 2 và thứ 3:

Tra biểu đồ quan hệ Z~V =>Zbt= 49.1 (m)

Vậy cao trình mực nước dâng bình thường trong hồ là Zbt= 49.1 (m)

CHƯƠNG IV: BỐ TRÍ CỤM CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

4.1 Hình thức công trình đầu mối

4.1.1 Đập ngăn sông

Căn cứ vào điều kiện VLXD, điều kiện địa chất, ta chọn phương án xây dựng đậpđất vì một số lý do như sau:

- Đập đất thi công dễ dàng, không phức tạp như đập bê tông

- Chi phí, giá thành xây dựng đập rẻ hơn

- Tận dụng được vật liệu địa phương sẵn có

4.1.2 Công trình tháo lũ

Có thể chọn đập tràn là đập tràn thực dụng hoặc đập tràn đỉnh rộng, đập tràn có cửavan hoặc đập tràn không có cửa van

Ở đây do chọn phương án đập đất nên thường lựa chọn hình thức tràn là đập trànđỉnh rộng: ưu điểm là thi công và quản lý đơn giản, xây dựng được đập trong nhữngđiều kiện địa hình khác nhau, yêu cầu về địa chất không cao, an toàn về tháo lũ Đập tràn không có cửa van thì cao trình ngưỡng tràn bằng cao trình MNDBT.Ưuđiểm của loại không có cửa van là giá thành rẻ, kết cấu đơn giản, quản lí dễ dàng, làmviệc an toàn

Nhưng khi mực nước lũ cao thì nó sẽ gây ngập lụt nhiều

Một nhược điểm nữa của loại này đó là không kết hợp tháo được một phần dungtích hồ

Đập tràn có cửa van khống chế, cao trình ngưỡng tràn thấp hơn MNDBT, khi đócần có dự báo lũ, quan sát mực nước trong hồ chứa để xác định thời điểm mở cửa van

và điều chỉnh lưu lượng tháo

Đối với loại đập tràn có cửa van thì có khả năng tháo lũ lớn do đó làm giảm ngậplụt ở thượng lưu

Khác nó có thể kết hợp tháo cạn một phần hồ chứa Khi công tác dự báo lũ làm tốtloại tràn có cửa van khống chế có thể kết hợp dung tích phòng lũ với dung tích hữuích

Ta thấy loại có cửa van điều tiết nước chủ động và khai thác hồ có hiệu quả hơn Vậy ta chọn loại đập tràn có cửa van

Cao trình ngưỡng tràn Znguong= MNDBT- 4 = 49.1- 4 = 45.1 m

4.1.3 Cống lấy nước

Đập xây dựng là đập đất nên ta lựa chọn hình thức cống ngầm

Cao trình bố trí cống phải đảm bảo hai điều kiện chính là:

- Cao trình thấp hơn mực nước chết

- Cao trình lớn hơn mực nước khống chế đầu kênh để đảm bảo tự chảy

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ (bằng phương pháp Potapop)

5.1 Khái niệm, mục đích, ý nghĩa của điều tiết lũ

5.2 Tính toán điều tiết lũ, xác định mực nước lũ:

5.2.1 Tài liệu cần có.

- Đặc trưng địa hình của hồ chứa Quan hệ (Z~V) và (Z~F)

- Đường quá trình lũ đến, ứng với lũ thiết kế P = 1%, lũ kiểm tra P = 0,2%

q2

V1ΔZt+Q12−q1

Hình 5-1 : Dạng đường quá trình xả lũ

- Từ t0 đến t1 điều chỉnh cửa van để lưu lượng nước xả bằng lưu lượng nước đến

Và t1 là thời điểm cửa van được mở hoàn toàn

- Từ t1 đến t2 là thời kì cho xả tự do theo thủy lực Đến thời điểm t2 ta đóng cửa vanlại khống chế cho lưu lượng xả bằng lưu lượng nước đến cho đến thời điểm hết lũ làđóng cửa van lại hoàn toàn

+ Tính các giá trị f1 và f2 ứng với q vừa tính ở trên

* Sử dụng biểu đồ phụ trợ để tính toán điều tiết:

+ Với mỗi thời đoạn ΔZ(mt tính Q12 = 0,5.(Q

1 + Q2)

+ Từ q1 đã biết tra biểu đồ được giá trị f1(q1) và tính f2(q2) = f1(q1) + Q12 .

+ Từ f2 ta ngược biểu đồ sẽ được q2 Đó chính là lưu lượng xả ở cuối mỗi thời đoạn.+ Lặp lại như vậy cho đến khi kết thúc

+ Từ quá trình lũ đến và xả ta sẽ xác định được dung tích siêu cao và mực nước lớn

Hình 5-2 : Sơ đồ tính toán điều tiết lũ theo phương pháp Pôtapôp

5.2.4 Tính toán điều tiết lũ

Điều tiết lũ với lũ thiết kế cho ba phương án Btr khác nhau,được tính toán theoKết quả tính toán điều tiết lũ ứng với các quy mô công trình tràn cho ở Phụ lục

 Tổng hợp các kết quả điều tiết lũ

Bảng 5- 1 Kết quả tính toán điều tiết lũ

CHƯƠNG VI: THIẾT KẾ SƠ BỘ CÔNG TRÌNH

6.1 Thiết kế sơ bộ đập ngăn nước

6.1.2 Tài liệu thiết kế

- Tài liệu địa hình, địa chất, vật liệu xây dựng, khí tượng thuỷ văn

- Cấp công trình : Cấp II

- Cao trình mực nước chết : + 32,2 m

- Cao trình mực nước dâng bình thường : +49,1 m

- Mực nước lũ thiết kế đối với các trường hợp Btràn

- Độ vượt cao an toàn ứng với công trình cấp II :+ a = 0,7; a’ = 0,5 ; a”= 0,2

Bảng 6- 1 Mực nước lũ thiết kế và mực nước lũ kiểm tra

Với : MNDBT : Mức nước dâng bình thường

MNLTK : Mức nước lũ thiết kế

MNLKT : Mực nước lũ kiểm tra

Trong đó: ΔZh, ΔZh' : Độ dềnh do gió ứng vời gió tính toán lớn nhất và gió bình quânlớn nhất

hsl, h’sl: Chiều cao sóng leo (có mức bảo đảm 1%) ứng với gió tính toán lớnnhất và gió bình quân lớn nhất

a, a’, a’’: Độ vượt cao an toàn Tra theo bảng 2 TCVN8216:2009

 Xác định cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT =49,1 m

Xác định Dh và h sl ứng với tần suất gió lớn nhất P = 4%: V 4 % =25,1 ( m/s)

a, Xác định chiều cao nước dềnh do gió Dh theo công thức:

Dh = 2.10 −6

V2 D

g.H .cos α s (m)Trong đó: V là vận tốc gió tính toán lớn nhất, V = 25,1 m/s

D là đà sóng ứng với MNDBT, D = 800 m

g là gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s 2

)

α s là góc kẹp giứa trục dọc của hồ và hướng gió, lấy với trường hợp bất lợi nhất

là hướng gió vuông góc với trục đập, α s = 0 0

H là chiều sâu nước trước đập tương ứng với MNDBT

Xác định như sau:

Giả thiết trường hợp tính toán là ứng với sóng nước sâu: ( H > 0,5 λ ).

Tính các đại lượng không thứ nguyên

đại lượng không thứ nguyên:

Tiếp theo ta có bước sóng λ : λ =

Thỏa mãn sóng nước sâu thì chiều cao sóng 1% được xác định theo công thức sauTính h s1% theo công thức h s1% = K 1% h = 2,06.0,45= 0,93 (m)

Trong đó: K 1% tra đồ thị P2-2 (QPTL C1-78 )Ứng với

K3: hệ số phụ thuộc tốc độ gió và hệ số mái nghiêng m

K4: hệ số phụ thuộc vào tỉ số λ/h và hệ số mái nghiêng của công trình

Sơ bộ xác định hệ số mái: Để tính được hệ số K3; K4 ta phải sơ bộ xác định hệ sốmái đập theo công thức kinh nghiệm:

Mái thượng lưu: mTL= 0,05.H + 2,00 = 0,05.22.1 + 2,00 = 3,1

Và : λ/h s1% = 7,563/0,93 = 8,13

Tra bảng bảng 3-2 (GTTC1) ta có: K3 = 1,5

Tra đồ thị hình 3-8 (SGTTC1) ta có : K4 = 1,18

Thay các giá trị vào công thức ta có:

Chiều cao sóng leo có mức đảm bảo 1% được xác đinh:

hsl1% = 0,9 0,8 1,5 1,18 1 0,93 = 1,18 m

Như vậy ta có cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT

Z1= 49,1 + 0,0046 + 1,18+ 0,7 = 50.98m

 Xác định cao trình đỉnh đập với MNLTK và MNLKT

Cách tính tương tự như trên nhưng ứng với V’ = 14,4m/s và D’ tương ứng

Ta tiến hành tính toán cho cả 3 phương án Btràn

Kết quả tính toán thể hiện dưới bảng :

Cấu tạo đỉnh đập:

Mặt đập đổ bê tông bề dày tại tim đập 30cm bên dưới giải lớp cát dày 10 cm , tạo

độ dốc về hai bên để thoát nước với i=3%

.Bề mặt đỉnh đập được gia cố bằng bê tông M200

Hình 6-1: Chi tiết đỉnh đập

b, Mái đập và cơ đập

 Mái đập

Độ dốc mái đập phụ thuộc vào hình thức, chiều cao đập, loại đất đắp …

Khi thiết kế sơ bộ có thể chọn hệ số mái như sau :

- Mái thượng lưu: m1 = 0,05H+2

- Mái hạ lưu: m2 = 0,05H+1,5 Với: H là chiều cao đập

Chọn chẵn hệ số mái chọn chung 3 phương án

+ Mái thượng lưu: Đi từ trên đập xuống dưới có các hệ số mái : m=3,25 ;m=3,5 ;

+ Mái hạ lưu : Đi từ trên xuống dưới có các hệ số mái : m=2,75 ; m=3,0

 Cơ đập

Để tăng ổn định cho mái đập, tạo điều kiện thuận lợi cho thi công, vận hành vàkiểm tra, ta bố trí cơ đập ở mái thượng lưu và hạ lưu đập Từ đỉnh đập, cứ xuống thấp(10÷15) m thì làm một cơ

Đối với đập của hồ chứa nước Tà Rục ta bố trí như sau:

Hạ lưu bố trí một cơ đập ở cao trình: Zcơ = 40 m

Thượng lưu bố trí 1 cơ đập ở cao trình: Zcơ = 40m

Sơ bộ chọn cơ đập có bề rộng Bcơ = 3m

Trên cơ sở việc bố trí cơ đập trên mái dốc hạ lưu có thể giảm bớt khối lượng đắpđập mà vẫn có thể đảm bảo sự ổn định của đập trong quá trình làm việc bằng cáchthay đổi hệ số mái đập giảm dần từ trên xuống dưới một trị số ∆m = 0,25

Cụ thể thay đổi như sau: Mái hạ lưu: m2’ = 2,75 ; m2’’ = 3,0

Mái thượng lưu m1’=3,25 ; m1’’=3,5

c, Bảo vệ mái dốc

 Bảo vệ mái thượng lưu