Thiết kế hồ chứa nước thủy điện húa na – PA2

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2 ĐATN PHẦN I: TÌNH HÌNH CHUNG – TÀI LIỆU THIẾT KẾ CHƯƠNG 1: TÀI LIỆU THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1.1.1 Tên công trình C

Trang 1

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2 ĐATN

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian 14 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 Vũ Hoàng Hưng và cô giáo Nguyễn Thu Nga – Bộ môn Kết Cấu Công Trình – Trường Đại Học Thuỷ Lợi,

em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình Với đề tài “THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI HỒ CHỨA NƯỚC THỦY ĐIỆN HỦA NA – PHƯƠNG ÁN 2 ”

Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là một dịp tốt để em có điều kiện hệ thống lại kiến thức trong 4 năm học tập tại trường, biết cách áp dụng lý thuyết đã học vào thực tế và làm quen với công việc của một kỹ sư ngành Kỹ thuật Công trình Giúp

em tích lũy thêm kiến thức chuyên ngành để chuẩn bị cho tương lai và đỡ bỡ ngỡ khi bước vào công việc thực tế của một kỹ 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 thuỷ điện Hủa Na), vận dụng tổng hợp các kiến thức đã học Mặc dù bản thân đã hết sức nỗ lực 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 và sai 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 hoàn thành được đồ án này emxin chân thành cảm ơn các thầy, các cô trong trường Đại học Thủy Lợi, từ các thầycô ở các môn học cơ sở đến các thầy cô

ở các môn chuyên nghành đã dạy bảo tận tình, truyền đạt tất cả những tâm huyết của mình

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô giáo trong bộ môn Kết Cấu Công Trình, bộ môn Thủy Công đặc biệt là thầy giáo T.S Vũ Hoàng Hưng và

cô giáo Nguyễn Thu Nga đã trực tiếp hướng dẫn tận tình, tạo mọi điều kiện để em hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày 5 tháng 1 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Trang 2

MỤC LỤC

PHẦN I: TÌNH HÌNH CHUNG – TÀI LIỆU THIẾT KẾ 7

CHƯƠNG 1: TÀI LIỆU THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH 7

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 7

1.1.1 Tên công trình 7

1.1.2 Giới thiệu chung 7

1.1.3 Nhiệm vụ công trình 7

1.2 CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 8

1.2.1 Đặc điểm lưu vực 8

1.2.2 Điều kiện địa hình 10

1.2.3 Điều kiện địa chất tại tuyến công trình 10

1.2.4 Điều kiện địa chất lòng hồ 14

1.2.5 Điều kiện về vật liệu 16

1.3 ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 19

1.3.1 Đặc điểm khí hậu 19

1.3.2 Tài liệu thủy văn 22

1.3.3 Các thông số hồ chứa 25

PHẦN II: THIẾT KẾ SƠ BỘ 26

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH CÁC MỰC NƯỚC VÀ ĐIỀU TIẾT LŨ 26

2.1 CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 26

2.1.1 Xác định cấp công trình 26

2.1.2 Các chỉ tiêu thiết kế 26

2.2 XÁC ĐỊNH CÁC MỰC NƯỚC 27

2.2.1 Xác định mực nước chết và dung tích chết của hồ (MNC) 27

2.2.2 Xác định dung tích hiệu dụng (Vh), mực nước dâng bình thường (MNDBT) 28

2.3 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 28

2.3.1 Mục đích và ý nghĩa 28

2.3.2 Các tài liệu sử dụng trong tính toán điều tiết lũ 29

Trang 3

2.3.3 Nguyên lý tính toán điều tiết lũ 29

2.3.4 Dạng đường quá trình xả lũ 31

2.3.5 Tính toán điều tiết bằng phương pháp đồ giải của Pô – ta - pôp 31

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐẬP DÂNG 38

3.1 MẶT CẮT CƠ BẢN 38

3.1.1 Bố trí tổng thể 38

3.1.2 Mặt cắt cơ bản 39

3.1.3 Các yêu cầu khi thiết kế mặt cắt cơ bản 40

3.1.4 Tính toán mặt cắt cơ bản của đập dâng 40

3.2 MẶT CẮT THỰC DỤNG ĐẬP DÂNG 42

3.2.1 Xác định cao trình đỉnh đập (theo TC 56 – 88) 42

3.2.2 Xác định chi tiết đỉnh đập 47

3.2.3 Bố trí các hành lang (lỗ khoét) 48

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐẬP TRÀN 53

4.1 MẶT CẮT CƠ BẢN 53

4.1.1 Bố trí tổng thể 53

4.1.2 Dạng mặt cắt cơ bản 54

4.2 MẶT CẮT THỰC DỤNG ĐẬP TRÀN 54

4.2.1 Xác định mặt cắt thực dụng đập tràn 54

4.2.2 Cách vẽ mặt tràn IK: 54

4.2.3 Tính toán các thông số mũi phun 56

4.3 TÍNH TOÁN THỦY LỰC TRÀN 58

4.3.1 Kiểm tra khả năng tháo 58

4.3.2 Tính toán đường mặt nước trên tràn 61

PHẦN III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT 75

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐẬP DÂNG 75

5.1 MẶT CẮT NGANG ĐẬP 75

5.2 TÍNH TOÁN MÀN CHỐNG THẤM 76

5.2.1 Mục đích thiết kế và yêu cầu của màng chống thấm 76

Trang 4

5.2.2 Thiết kế màng chống thấm 76

5.2.3 Kết luận 80

5.3 CẤU TẠO CHI TIẾT 80

5.3.1 Hành lang trong thân đập 80

5.3.2 Tiêu nước thân đập và nền đập 81

5.3.3 Khe biến dạng 82

5.3.4 Vật chống thấm giữa các khe nối 82

5.3.5 Đỉnh đập 83

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ KĨ THUẬT ĐẬP TRÀN 83

6.1 CỬA VAN VÀ THIẾT BỊ ĐÓNG MỞ 83

6.2 Trụ pin và trụ biên 85

6.3 Cầu giao thông 86

6.4 Phai và thiết bị thả phai 87

6.5 Tường phân dòng 87

PHẦN IV: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH 89

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐẬP DÂNG 89

7.1 MỤC ĐÍCH VÀ NGUYÊN TẮC KIỂM TRA 89

7.1.1 Mục đích 89

7.1.2 Lựa chọn mặt cắt kiểm tra 89

7.2 PHÂN TÍCH CÁC KHẢ NĂNG MẤT ỔN ĐỊNH 90

7.2.1 Trường hợp tính toán 91

7.2.2 Phương pháp tính toán 92

7.2.3 Công thức tính toán và sơ đồ kiểm tra 93

7.2.4 Tính toán cho từng trường hợp cụ thể 96

7.2.5 Kết quả tính toán 108

7.2.6 Kết luận 110

CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐẬP TRÀN 111

8.1 MỤC ĐÍCH VÀ NGUYÊN TẮC KIỂM TRA 111

8.1.1 Mục đích 111

Trang 5

8.1.2 Nguyên tắc kiểm tra 111

8.2 TÍNH TOÁN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH ĐẬP TRÀN 111

8.2.1 Công thức kiểm tra ổn định đập tràn 111

8.2.2 Các trường hợp tính toán 112

8.2.3 Xác định các lực tác dụng giống nhau của cả 6 trường hợp 112

8.2.4 Xác định các lực tác dụng riêng của từng trường hợp cụ thể 117

8.2.5 t quả tính toán 121

8.2.6 Kết luận 123

PHẦN V: CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT 124

CHƯƠNG 9: TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG ĐẬP DÂNG 124

9.1 MỤC ĐÍCH 124

9.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH ỨNG SUẤT 124

9.3 PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 125

9.4 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SAP2000 ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN 126

9.4.1 Giới thiệu chung phần mềm SAP2000 126

9.4.2 Trình tự giải bài toán kết cấu bằng phần mềm SAP2000 127

9.4.3 Bài toán hình khối 127

9.5 MÔ HÌNH TÍNH TOÁN 128

9.5.1 Mặt cắt tính toán 128

9.5.2 Điều kiện biên của bài toán: 129

9.5.3 Các trường hợp tính toán: 129

9.5.4 Các loại tải trọng tác dụng: 130

9.5.5 Các chỉ tiêu tính toán của nền, vật liệu 132

9.6 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 133

9.7 HÂN TÍCH KẾT QUẢ 135

9.7.1 Xử lý kết quả tính toán: Tính toán ứng suất tương đương 135

CHƯƠNG 10: TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG ĐẬP TRÀN 139

10.1 MÔ HÌNH BÀI TOÁN 139

10.2 ĐIỀU KIỆN BIÊN BÀI TOÁN 139

Trang 6

10.3 XÁC ĐỊNH LỰC TÁC DỤNG 140

10.4 TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN 140

10.5 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 141

10.6 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 142

CHƯƠNG 11: TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG CỬA VAN CUNG 143

11.1 KHÁI QUÁT VỀ CỬA VAN CUNG 143

11.1.1 Định nghĩa và phân loại 143

11.1.2 Phân loại 143

11.1.3 Các bộ phận chính của cửa van 143

11.1.4 Tải trọng tác dụng lên van cung 145

11.1.5 Phân tích nội lực kết cấu van cung theo bài toán không gian bằng phần mềm SAP2000 147

11.2 PHÂN TÍCH NỘI LỰC VÀ CHUYỂN VỊ CỬA VAN CUNG 148

11.2.1 Kết cấu cửa van cung 148

11.2.2 Số liệu tính toán 148

11.2.3 Mô hình hóa kết cấu van 151

11.2.4 Khai thác kết quả tính toán 154

PHỤ LỤC 1: QUÁ TRÌNH LŨ THIẾT KẾ CỦA HỦA NA 162

PHỤ LỤC 2: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 167

PHỤ LỤC 3: TÍNH TOÁN CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP THEO MỰC NƯỚC LŨ THIẾT KẾ (MNLTK = 246 M) 178

PHỤ LỤC 4: TÍNH TOÁN ĐƯỜNG MẶT NƯỚC TRÊN TRÀN 180

PHỤ LỤC 5: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐẬP DÂNG 183

PHỤ LỤC 6: TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐẬP TRÀN 195

PHỤ LỤC 7: TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT ĐẬP DÂNG 205

PHỤ LỤC 8: TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT ĐẬP TRÀN 237

PHỤ LỤC 9: TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG CỬA VAN CUNG 264 Gửi tin nhắn qua email huynhnv03@wru.vn or sdt 0986012484 để mình tặng bạn bản cad và word nha -

chúc bạn làm đồ án vui vẻ!

Trang 7

PHẦN I: TÌNH HÌNH CHUNG – TÀI LIỆU THIẾT KẾ

CHƯƠNG 1: TÀI LIỆU THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1.1.1 Tên công trình

Công trình hồ chứa nước thủy điện Hủa Na

1.1.2 Giới thiệu chung

Công trình thuỷ điện Hủa Na là công trình bậc thang trên của công trình Thủy lợi - Thủy điện Cửa Đạt trên dòng sông Chu, thuộc hệ thống sông Mã

Công trình thuộc địa phận xã Đồng Văn, huyện Quế Phong, tỉnh Nghệ An Quy hoạch bậc thang thuỷ điện Sông Mã do Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 1 lập và được phê duyệt tại Quyết định số 1195/QĐ - NLDK của Bộ trưởng Bộ Công nghiệp ngày 31/3/2005 Để phù hợp với sự phát triển nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao của cả nước, Thủ tướng Chính phủ đã ký quyết định phê duyệt Quy hoạch điện VI số 110/2007/QĐ - TTg ngày 18 tháng 7 năm 2007, trong

đó dự án thuỷ điện Hủa Na dự kiến đưa vào vận hành năm 2012

Là công trình thuỷ điện kiểu đường dẫn bằng đường hầm áp lực Các hạng mục công trình chính bao gồm đập dâng, đập tràn, đập phụ, cửa lấy nước, hầm, tháp điều áp và nhà máy thuỷ điện hở Các hạng mục chính của công trình thuỷ điện Hủa

Na đều thuộc địa phận xã Đồng Văn, huyện Quế Phong, tỉnh Nghệ An

Tuyến đầu mối thủy điện Hủa Na cách biên giới Việt – Lào khoảng 42 (km)

về phía hạ lưu và cách trạm thủy văn Mường Hinh khoảng 5 (km) về hạ lưu

1.1.3 Nhiệm vụ công trình

Công trình Thủy điện Hủa Na là công trình có 3 nhiệm vụ chính là:

 Nhiệm vụ phát điện, sản xuất điện năng với công suất lắp máy

Trang 8

 Đóng vai trò quan trọng cùng với hồ chứa Cửa đạt trong việc cung cấp nguồn nước cho hạ du về mùa kiệt

Hiệu ích khác:

 Tăng khả năng sản xuất điện năng cho Thủy điện Cửa Đạt ở hạ du là

20 trieu kWh năm/ ;

 Nuôi trồng Thủy sản, khai thác du lịch lòng hồ…

1.2 CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.2.1 Đặc điểm lưu vực

Sông Chu là phụ lưu lớn nhất của sông Mã (chiếm 26% diện tích hệ thống sông Mã), bắt nguồn từ ngọn núi Hủa Phăn thuộc tỉnh Hủa Phăn - Cộng hòa Dân chủ nhân dân Lào với độ cao gần 2000 (m) Sông chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam qua Xầm Tơ (nước Lào), tới Mường Hinh chuyển thành hướng Tây - Đông, chảy qua huyện Quế Phong (Nghệ An) và qua các huyện Thường Xuân, Thọ Xuân, Thiệu Hóa (Thanh Hoá) rồi đổ vào sông Mã bên bờ phải tại ngã ba Giàng (cách Cửa Hội 26 (km)

Lưu vực sông Chu có dạng hình lông chim nên độ tăng của diện tích theo chiều dài tương đối đều và có mật độ lưới sông rất lớn 0,98 (km/km2) Phía Bắc lưu vực sông Chu giáp với đường phân nước sông Chu với sông Mã Phía Tây và Nam giáp với đường phân nước sông Chu với sông Cả Phía Đông giáp với phần hạ du sông Mã đổ ra biển Đông

Diện tích toàn lưu vực sông Chu là 7580 (km2), trong đó phần diện tích trong nước chiếm khoảng 40% diện tích lưu vực, phần diện tích còn lại 60% thuộc Sầm Nưa, Tỉnh Hủa Phăn, Nước CHDCND Lào

Diện tích lưu vực sông Chu tính tới tuyến công trình và các trạm thủy văn lân cận đã được đo lại trên các bản đồ tỷ lệ như sau: phần diện tích trên đất Lào đã

đo trên bản đồ tỷ lệ 1 : 250.000, phần diện tích trên đất Việt nam đo được trên bản

đồ tỷ lệ 1 : 50.000 Vị trí các tuyến công trình trên bản đồ 1 : 50.000:

Trang 9

Vị trí trạm thủy văn Cửa Đạt đã xác định nằm cách ngã ba sông Đạt khoảng 2 (km)

về phía hạ lưu,

Vị trí trạm thủy văn Mường Hinh đã được xác định tại thực địa từ khi lập báo cáo tiền khả thi Hủa Na, có toạ độ là 19o48’50’’ độ vĩ Bắc và 105o03’50” độ kinh Đông, nằm trên phía thượng lưu khoảng 14 (km) so với tọa độ của trạm Mường Hinh mà Tổng cục khí tượng thủy văn đã công bố trong các “Niên giám thủy văn”

là 19o53’ độ vĩ bắc và 105o08’ độ kinh đông

Diện tích tới các vị trí: Diện tích sông Chu bên Lào là 4817 (km2), tính tới trạm thủy văn Mường Hinh là 5270 (km2), tới tuyến đập Hủa Na là 5345 (km2), tới tuyến nhà máy Hủa Na là 5375 (km2), tới trạm thủy văn Cửa Đạt là 6290 (km2)

Diện tích trên đất Lào chiếm khoảng 90% so với diện tích của tuyến công trình thủy điện Hủa Na Diện tích lưu vực tính đến trạm thủy văn Mường Hinh và đến tuyến công trình thủy điện Hủa Na xấp xỉ nhau:

Lưu vực sông Chu phát triển theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, nghiêng dần

ra biển Toàn bộ vùng thượng nguồn trên đất Lào có độ cao bình quân trên 1000 (m), địa hình vùng này rất dốc nên về mùa lũ nước tập trung nhanh, mùa khô dòng chảy cạn kiệt, nhất là các nhánh suối nhỏ thường bị khô hạn trong nhiều ngày gây nên tình trạng thiếu nước sinh hoạt cho dân chúng vùng cao

Thảm phủ thực vật trên lưu vực sông Chu khá phong phú so với sông Mã, rừng dày hơn và nhiều rừng già, 50% diện tích lưu vực có rừng che phủ, tập trung chủ yếu phía thượng nguồn trong đó loại cây luồng, nứa là chủ yếu Phần rừng trên đất Lào chưa bị chặt phá nhiều do dân cư thưa thớt, kinh tế chưa phát triển nên tác dụng tích cực trong việc điều hòa dòng chảy phía thượng nguồn Diện tích rừng trên địa phận Việt Nam bị giảm nhanh do tốc độ phát triển dân số cao ở miền núi cùng với tập quán du canh du cư của đồng bào dân tộc thiểu số Mặc dù tỷ lệ rừng bị thu hẹp, nhưng vai trò điều hòa dòng chảy của lưu vực sông Chu vẫn tốt hơn so với các lưu vực phía Bắc như sông Đà, sông Lô, sông Thao

Trang 10

Bảng 1.1: Đặc trưng hình thái lưu vực tuyến công trình Hủa Na

máy

1.2.2 Điều kiện địa hình

Công trình thuỷ điện Hủa Na được thiết kế trên sông Chu, khu vực vùng tuyến công trình được chọn thuộc địa bàn xã Đồng Văn, huyện Quế Phong, tỉnh Nghệ An

Khu vực công trình có địa hình tương đối phức tạp, đồi núi cao, độ dốc lớn, sông rộng, chảy xiết có nhiều thác ghềnh, bờ sông có những vách đá dựng đứng, đường sá đi lại rất khó khăn, chủ yếu việc đi lại bằng đường sông, đường bộ là các đường mòn, thời tiết khắc nghiệt, nắng nóng từ tháng IV - VII, mưa nhiều từ tháng VIII - X, mùa lũ tập trung vào tháng IX và đầu tháng X hàng năm, cây cối rậm rạp, chủ yếu là rừng già, nhiều tre nứa, dây leo chằng chịt, muỗi vắt nhiều

Khu vực đo vẽ: dân cư rất thưa thớt, chủ yếu là dân tộc thiểu số (dân tộc Thái, Thanh) sống tập trung thành từng bản, đời sống kinh tế còn nhiều khó khăn Cuộc sống chủ yếu là trồng rừng và làm nương rẫy

Tài liệu về địa hình: gồm có bình đồ khu vực cụm công trình đầu mối (có bản vẽ kèm theo)

1.2.3 Điều kiện địa chất tại tuyến công trình

1.2.3.1 Tuyến đập chính

Tuyến đập chính đặt trên đoạn sông chảy theo hướng ĐB - TN, lòng sông rộng khoảng 60-70 (m), cao độ đáy sông khoảng 155 (m) Thung lũng sông có dạng chữ V, hai bờ phát triển khá cân đối, độ dốc sườn 30 - 35o, toàn bộ bề mặt sườn phát

Trang 11

triển cây cối rậm rạp là cây thân gỗ và cây dây leo Tính đến cao độ nước dâng 240 (m) thì phần lòng sông đập cao tới 90 (m), chiều dài theo tim khoảng 260 (m)

 Địa tầng và tính thấm của đất đá

Khu vực đập chính, cửa nhận nước đã được thành lập các bản đồ địa chất tỷ

lệ 1 : 50.000, 1 : 10.000 và 1 : 2000 trong giai đoạn DAĐT Giai đoạn TKKT tiến hành khoan thăm dò 38 hố, đào hầm ngang khảo sát bên vai trái, thăm dò mặt cắt điện, địa chấn dọc theo tim đập và tim hầm dẫn dòng Tập hợp toàn bộ kết quả khảo sát thăm dò đã hiệu chỉnh lại bản đồ ĐCCT tỷ lệ 1 : 2000 khu tuyến đập Địa tầng địa chất tuyến đập theo tài liệu đo vẽ bản đồ địa chất nằm trong vùng phân bố đá granit phức hệ Sông Chu - Bản Chiềng Địa tầng địa chất công trình theo mặt cắt tim đập (D1) như sau:

Lớp phủ sườn tàn tích (edQ) dày 1 2 m   ở 2 bên bờ sông, lên phía đỉnh chiều dày5 7 m   Thành phần là á sét lẫn ít dăm sạn, đôi khi có gặp những khối

đá lăn có kích thước tới trên 1 m Hệ số thấmK0,03 1  m ngày/ 

Đới đá phong hóa mãnh liệt (IA1): Đá granit bị phong hóa hoàn toàn thành á sét, ít gặp cát, lẫn khoảng 10 15 (%)  dăm sạn và mảnh vụn đá gốc phong hóa mềm yếu Ranh giới với lớp đất sườn tàn tích không rõ ràng, bề dày 0 2 m  , lên phía đỉnh dày5 10 m   tới 20 30 m   Hệ số thấmK 0,05 1  m ngày/  Do bề mặt sườn dốc, chiều dày phía trên đỉnh lớn nên khi mở mái thi công cộng thêm với sự có mặt của các dòng ngầm và dòng nước mặt dễ gây sạt trượt mái dốc về mùa mưa và khi nổ mìn phía dưới Vậy cần được tính toán ổn định mái dốc và biện pháp thoát nước mặt hợp lý

Đới đá phong hóa mạnh (IA2): Đá granit hạt thô phong hóa mạnh, nứt nẻ vỡ vụn mạnh, cứng yếu, có chỗ đá bị phong hóa tới trạng thái đất dăm sạn, mực nước ngầm biến đổi, tính thấm không đồng nhất từ0,05 0,5  m ngày/ , trung bình

0,3 m ngày Bề dày / 0 2 m  

Trang 12

Đới đá phong hóa (IB): Đá granit biotit hạt trung đến thô, phong hóa vừa, nứt

nẻ mạnh, khe nứt5 10 mm   tới20 50 mm  , lấp nhét không đều bằng cát sét, oxit sắt, đá cứng chắc trung bình Đôi khi trong đá có gặp pha đá granit hai mica dễ bị tơi bở khi thay đổi nhiệt độ, không khí ngoài trời Tính thấm lớn từ2 3 Lugeon  

4

q Lugeon Bề dày từ20 30 m  

Sâu hơn là đới đá granit hạt thô tương đối nguyên khối, đá cứng chắc, ít nứt

nẻ, khe nứt kín, tính thấm yếu đến không thấmq0,5 5  Lugeon

 Lòng sông

Tại vị trí tuyến đập 2 bờ sông lộ đá gốc đới đá IB và IIA, gặp nhiều tảng đá lăn kích thước tới trên 1 (m) Bồi tích cuội, sỏi, cát mang tính cục bộ, chiều dày không quá 5 (m), trung bình0 2 m  

Dưới là đới đá phong hóa IB: là đá granit hạt thô nứt nẻ mạnh, cứng chắc trung bình Khe nứt có xu hướng khép dần theo chiều sâu, chất nhét trong là cát sét, oxit sắt và các tạp chất hữu cơ Tính thấm q 5 40 Lugeon Bề dày từ0 5 m  

Đới đá IIA : Đá granit hạt thô, kiến trúc nổi ban, bị nứt nẻ mạnh, đá cứng chắc Đôi khi có thể gặp pha xâm nhập granit hai mica dễ bị nứt tách khi phơi ra

Trang 13

ngoài không khí Khi mở móng cần mô tả địa chất kịp thời để có biện pháp gia cố

an toàn Tính thấm từ2 8 Lugeon   Bề dày khoảng 20 - 30 (m)

Sâu hơn là đới đáIIB cứng chắc, tương đối nguyên khối, ít nứt nẻ Tính thấm

từ 1 - 4 (Lugeon)

 Kiến tạo

Khu vực nền đập chính chỉ gặp những đứt gãy bậc IV, bậc V, chiều rộng đới ảnh hưởng của đứt gãy bậc IV từ5 10 m   Cơ sở xác định các đứt gãy kiến tạo dựa theo dấu hiệu địa hình, địa mạo, các điểm lộ địa chất khi đo vẽ bản đồ địa chất công trình kết hợp với tài liệu đo địa vật lý xác định các đới dị thường có vận tốc truyền sóngV 2, 2 3  km s/ , tài liệu mô tả nõn khoan, mô tả hầm ngàng khảo sát Trong phạm vi tuyến đập ghi nhận 4 đứt gãy bậc IV phát triển theo phương TB -

ĐN, ĐB - TN với góc dốc70 80  o Bốn đứt gãy bậc V có phương TB - ĐN, ĐB -

TN Thế nằm và số hiệu các đứt gãy tại tuyến đập:

.1: 50 60 70 80 ; .2 : 230 240 70 80 3 : 220 230 70 80 ; .4, 6 : 120 140 70 80 1 , 1 : 230 240 70 ; .2 , 2 : 130 150 70 80

Do 2 vai đập bị phủ nên có thể các đứt gãy nhỏ bậc V chưa phát hiện hết, khi

mở móng thi công cần mô tả địa chất kịp thời để phát hiện những khe nứt, đứt gãy bất lợi để có biện pháp gia cố ổn định

1.2.3.2 Đập tràn

Đập tràn đặt ở lòng sông bên bờ trái cùng với tuyến đập chính Nền đập đặt trên đá granit dạng khối cứng chắc, đứt gãy kiến tạo chỉ gặp 1 đứt gãy bậc IV và 1 đứt gãy bậc V.Điều kiện địa chất nền nhìn chung là thuận lợi

1.2.3.3 Các giá trị kiến nghị tính toán đá nền

Các mẫu đá lấy từ các hố khoan, chọn thỏi nõn theo đới Bởi vậy trong đới

đá có những đoạn nứt nẻ vỡ vụn không thể lấy và làm thí nghiệm trong phòng được Khi kiến nghị chỉ tiêu cơ học cho thỏi đá đã chọn theo giá trị chuẩn thí nghiệm được nhân với hệ số tin cậyK  0,9 0,95 

Trang 14

1.2.4 Điều kiện địa chất lòng hồ

1.2.4.1 Khả năng giữ nước của hồ chứa

Hồ thủy điện Hủa Na với mực nước dâng bình thường (MNDBT) 241 (m),

có dạng kéo dài theo thung lũng sông Chu khoảng20 25 km  , chiều rộng hẹp nhất phía thượng nguồn khoảng 100 (m), chiều rộng lớn nhất tại khu vực bản Mường Hinh khoảng 2,5 (km) Mực nước chết theo tính toán thiết kế ở cao độ (MNC) 200 (m) Như vậy mực nước hồ dao động trong khoảng 40 (m)

Bờ hồ trái phân bố đá phun trào, á phun trào hệ tầng Mường Hinh và đá xâm nhập granit phức hệ Bản Muồng, cấu tạo khối rắn chắc, tính thấm yếu, cao độ phân thủy500 800 m  , vì vậy không có khả năng thấm, mất nước sang lưu vực khác

Bờ hồ bên phải phân bố đá biến chất hệ tầng Bù Khạng, chủ yếu là đá phiến thạch anh gơnai biotit, phần trên cao có kẹp ít thấu kính đá hoa

Khu vực đập phụ phân bố đá xâm nhập granit phức hệ Bản Muồng, bờ hồ gần tuyến đập là đá phun trào hệ tầng Mường Kinh và đá granit phức hệ Sông Chu Bản Chiềng Nhìn chung các đá bên bờ phải đều có tính thấm yếu, phía trên phủ lớp đất sườn tàn tích dày từ5 20 m  , có hệ số thấm 4  

Trang 15

1.2.4.2 Khả năng tái tạo bờ hồ

Hai bên bờ hồ chủ yếu là lớp đất sườn tàn tích và đới phong hóa mãnh liệt dày5 20 m   thành phần là á sét lẫn dăm Đới đá phong hóa mạnh IA2 dày

đá khác nhau Kết quả tính toán cho ở bảng sau:

Bảng 1.2: Hệ số ổn định mái dốc hồ chứa theo các mặt cắt điển hình

Trang 16

Có 3 khu vực có hệ số ổn định K < 1 có khả năng gây sạt trượt là khu vực phía thượng lưu, hạ lưu khu đập phụvà khu vực bờ trái tại bản Hủa Na Tổng khối

1232000 m so với dung tích chết của hồ chứa

Vật liệu đất dính khảo sát ở 2 bên vai đập phụ gồm mỏ số 1 bên bờ trái, mỏ

số 2 và mỏ số 3 bên bờ phải đập phụ, khảo sát đánh giá trữ lượng cấp A, chất lượng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật sử dụng đắp đập đất

Mỏ đá số 1 ở bờ trái, cách tim đập chính khoảng 500 m về phía hạ lưu  

Phạm vi khu mỏ nằm trên sườn đồi dốc25 30  o, xuống phía bờ sông dốc tới35 40  o

Toàn bộ có 16 hố khoan khảo sát, độ sâu mỗi hố từ30 50 m   Kết quả thăm dò chọn phạm vi kiến nghị mở mỏ khai thác từ phía đỉnh có cao trình 420 m xuống  

phần sườn dốc thoải25 30  o, cao trình khoảng 300 m  

Phạm vi kiến nghị khai thác diện tích 89730 (m2), có 10 hố khoan thăm dò, trên mặt mỏ cây cối phát triển rậm rạp là cây thân gỗ nhỏ và tre nứa

Trang 17

Tầng bóc bỏ là lớp đất sườn tàn tích, đới đá phong hoá mãnh liệt, phong hoá mạnh

và phong hoá trung bình, ký hiệuedQ IA 1IA2IB Chiều dày 12 24 m  , trung bình20,5 m , khối lượng bóc bỏ   3

1615537 m Tầng có ích chia làm 2 khu như sau:

 Khu A: có cao độ350 420 m  , nằm trên phía đỉnh, địa hình dốc thoải5 10  o Tầng có ích là đá phun trào hệ tầng Mường Hinh (J2mh) thành phần là andezit, ryolit, đới đá IIA IIB màu xám xanh, nứt nẻ trung bình, đôi chỗ nứt nẻ mạnh,

 Khu B: Nằm trên sườn đồi dốc25 30  o, cao độ tự nhiên từ 350 300 m   phân

bố đá xâm nhập granit hạt trung - thô, tầng có ích là đới đá IIA IIB có cường độ kháng nén trung bình trạng thái khô gió  2

 2

thuật nghiền cát, dăm bê tông phục vụ xây dựng công trình

Trữ lượng có ích tính đến cao trình 235 m , cho cả 2 khu mỏ khai thác thì  

trữ lượng đới đáIIA IIB  phải loại bỏ khoảng 20 (%) do gặp các đới ảnh hưởng đứt gẫy làmđá bị vỡ vụn, mềm yếu không xay nghiền cốt liệu bê tông.Kiến nghị tính toán trữ lượng khu A + khu B khai thác đến cao trình 235 m là 

4500000 m  80%  3600000 m Vượt gấp 3 lần trữ lượng thiết kế yêu cầu

Khi lập bản vẽ thi công có thể hạn chế chiều sâu khai thác để đảm bảo mái dốc không quá lớn, đảm bảo an toàn cho quá trình khai thác

Đường viền tính trữ lượng các bản vẽ thăm dò mỏ chỉ vạch ranh giới tương đối với góc mái dốc 60o Khi lập bản vẽ thi công cần chi tiết cắt bậc, bố trí đường vào khai thác và thoát nước mỏ Hiện tại khu mỏ phát hiện 1 đứt gẫy bậc IV phương

Trang 18

vị130 70  o và 3 đứt gẫy bậc V phương vị70 70  o Khi thiết kế mở mỏ chú ý tới hướng dốc của đứt gẫy để tạo hướng khai thác an toàn cao Khi tính toán ổn định bờ

mỏ sử dụng chỉ tiêu kiến nghị tính toán như các lớp đá granit ở tuyến đập chính, đồng thời xét tới yếu tố mái dốc ảnh hưởng của nổ mìn và xe cơ giới bốc, xúc.Giá trị tính toán độ bền khối đá  giảm 15%, C giảm 25% Trong quá trình khai thác, phải theo dõi sự xuất hiện các khe nứt kiến tạo mà trongkhảo sát chưa phát hiện được, sự ảnh hưởng của quá trình giảm tải tới độ mở của khe nứt trên sườn dốc để

có biện pháp khắc phục, gia cố kịp thời đảm bảo an toàn trong khai thác

1.2.5.3 Vật liệu cát

 Mỏ cát Sao Va

Nằm trên sông Hiếu (thượng lưu công trình thủy điện Sao Va), cách tuyến công trình Hủa Na khoảng30 35 km   Có đường ôtô sát bờ sông bên phải Mỏ là dạng bãi bồi lòng sông Đã khoan 14 hố đánh giá trữ lượng cấp B dọc theo khu mỏ Chiều dài khoảng 700 m ,  rộng trung bình 90 m , diện tích khoảng  2

cả các mác bê tông Chất lượng cát đảm bảo yêu cầu kỹ thuật dùng cho cốt liệu bê tông Bề dày trung bình tầng có ích1,8 m , khối lượng có ích   3

116000 m Điều kiện khai thác bằng tàu hút thuận lợi, vận chuyển bằng xe cơ giới tới công trình

 Mỏ cát Châu Tiến

Nằm ở phía thượng lưu cách cầu Châu Tiến khoảng150 m , cách tuyến  

công trình khoảng50 km Mỏ là dạng bãi bồi lòng sông Hiếu được khảo sát thăm  

Trang 19

dò đánh giá trữ lượng, chất lượng cấp B, chiều dài khoảng 80 (m), chiều rộng trung bình khoảng70 m Diện tích mỏ   2

48500 m

Mỏ không có tầng bóc bỏ Tuy nhiên dọc theo khu mỏ có một số đê kè bằng cuội tảng xếp ngăn dòng dâng nước để chạy guồng nước của dân Bề mặt mỏ nằm thấp hơn mực nước sông mùa kiệt khoảng0,3 1 m  

Tầng có ích là cát thạch anh fenspat hạt nhỏ lẫn khoảng 5% cuội sỏi Môđu

1, 98

M  Hàm lượng mica 1% Hàm lượng hữu cơ bằng phương pháp so màu ngang màu chuẩn, thành phần hạt cát nằm trong giới hạn cho phép sử dụng cho cốt liệu bê tông mác < 300 (TCVN 1770-86) Chiều dày trung bình tầng có ích 1,4 (m),

Phân ra hai mùa: mùa hè và mùa đông

 Mùa hè: từ thángIV–X , thời tiết nóng ẩm, nhiệt độ cao Nhiệt độ cao nhất

thường xuất hiện vào tháng VII, đo được tại Bái Thượng T max 41, 5C

(19/VI/1983), tại Thanh Hóa T max 42C(VII/1910) Theo không gian, nhiệt độ tăng dần từ vùng thượng lưu về hạ lưu

 Mùa đông từ tháng XI - III năm sau, thời tiết khô lạnh, nhiệt độ giảm nhanh, nhiệt độ thấp nhất thường xuất hiện vào tháng I, đo được tại Bái Thượng

2, 6o

min

T  C(2/I/1974) và Thanh Hóa T min5, 4C(VII/1910)

T C )

Tbình 17,0 17,8 20,3 24,0 26,9 28,4 28,5 27,7 26,6 24,4 21,4 18,1 23,4 Max 33,6 34,6 37,7 39,5 41,5 41,5 39,4 39 37,4 35,4 34,2 31,5 41,5 Min 2,6 5,7 6,9 12,3 16,3 19,9 21,1 21,5 17,3 12,9 8,1 3,4 2,6

Trang 20

Bảng 1.4: Đặc trưng nhiệt độ nước tại tuyến công trình ( T C0 )

Bảng 1.5: Độ ẩm tương đối trung bình tháng trạm đại biểu (%)

Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Tbình Bái Thượng 87 88 89 89 85 84 84 87 86 85 84 84 86

Thanh Hóa 85 89 90 90 85 81 81 85 86 84 82 82 85

1.3.1.3 Bốc hơi

Bảng 1.6: Tổn thất bốc hơi hồ chứa Hủa Na (mm)

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Tổng

Hướng gió chủ yếu là hướng Đông và Đông Nam xuất hiện trong các tháng

XI - V năm sau, từ tháng VI - X thường xuất hiện theo hướng Tây và Tây Nam

Bảng 1.7: Tốc độ gió lớn nhất ứng với tần suất thiết kế trạm Thanh Hóa

Đơn vị: (m/s)

Trang 21

V2% 23,9 27,5 22,1 30,8 18,4 33,3 33,0 31,9 40,9 V4% 21,5 24,2 19,8 26,6 16,5 27,9 27,8 27,9 36,1 V25% 14,8 15,4 13,4 15,8 11,2 14,4 14,9 16,6 23,0 V50% 11,6 11,4 10,4 11,4 8,7 9,4 9,9 11,4 17,3

1.3.1.5 Chế độ mưa

Lưu vực sông Mã: Biến đổi theo thời gian và không gian, lượng mưa biến đổi trong năm ứng với hai mùa: mưa và khô

ẩm, kết hợp với các hình thái thời tiết như Font cực đới, đường đứt, dải hội tụ nhiệt đới và bão gây ra mưa bão Bão thường xuất hiện vào tháng IX, X kèm theo mưa lớn trên diện rộng, gây ngập úng kéo dài và thiệt hại lớn về kinh tế Mùa mưa từ tháng V - X Lượng mưa mùa mưa chiếm 70 90 (%)  lượng mưa cả năm, ba tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng VII, VIII, IX

 Mùa khô: từ tháng XI - IV năm sau, tháng có lượng mưa ít nhất là tháng I III , lượng mưa trong mùa này chỉ chiếm 10 30 (%)  lượng mưa năm

Vùng thượng nguồn sông Mã có lượng mưa nhỏ từ1100 1600 mm  , vùng

có lượng mưa nhỏ nhất là Mường Lát và huyện Sông Mã khoảng 1160 mm Vùng  

trung và hạ du sông Mã có lượng mưa lớn hơn, từ1800 2000 mm  

Lưu vực sông Chu: Lượng mưa năm phân bố không đều, lượng mưa khác nhau giữa ba vùng: thượng lưu, trung lưu và hạ lưu Vùng thượng nguồn nằm trên đất Lào bị bao bởi các dãy núi cao biên giới và dãy núi phân lưu giữa sông Chu với sông Cả tạo thành một lòng chảo lớn bị khuất gió, lượng mưa ở đây nhỏ, đạt1400 mm , tại Xầm  

năm Cua Đat

X  mm , X năm Lang Chánh 2028  mm , lượng mưa ngày lớn nhất tại đây cũng lớn, Cửa đạtX max 323  mm , Lang ChánhX max 499  mm Qua Bái

Trang 22

Thượngtới vùng đồng bằng, lượng mưa giảm, X năm Bái Thuong 1937  mm ,

1.3.2 Tài liệu thủy văn

1.3.2.1 Đặc điểm mạng lưới sông ngòi trên lưu vực

Sông Chu nằm trong hệ thống sông Mã - là hệ thống sông lớn ở miền Bắc Việt Nam Sông Chu có 7 phụ lưu lớn nhỏ, trong đó có 4 phụ lưu chính tính từ thượng nguồn về cửa sông là:

Sông Cao (còn gọi là sông Khao): bắt nguồn từ biên giới Việt Lào, diện tích lưu vực 405 km2 và đổ vào bờ trái sông Chu cách cửa sông Chu 84 km

Sông Đạt: Bắt nguồn từ Qùy Châu - Nghệ An với diện tích lưu vực 286 km2 và

đổ vào bờ phải sông Chu cách cửa sông Chu 76 km

Sông Đằng: Bắt nguồn từ vùng núi Như Xuân với diện tích lưu vực 345 km2 và

đổ vào bờ phải sông Chu cách cửa sông Chu 64 km

Sông Âm: Bắt nguồn từ biên giới Việt - Lào thuộc huyện Lang Chánh, diện tích lưu vực 761 km2 (có trạm thủy văn Lang Chánh với F=331 km2) đổ vào bờ trái sông Chu cách cửa sông Chu 55 km và cách trạm Bái Thượng 4 km về phía hạ du.Phần thượng lưu từ Lào tới Mường Hinh, lòng sông hẹp và sâu, hai bờ vách đá dựng đứng, nhiều ghềnh thác, độ dốc lớn tạo thành những vực hẻm khúc khuỷu.Phần trung lưu từ Mường Hinh xuống Bái Thượng, thung lũng sông rộng dần, ghềnh thác

ít hơn, độ dốc đáy sông hạ thấp rõ rệt, sông Chảy qua đá vôi và diệp thạch

1.3.2.2 Dòng chảy năm thiết kế

Bảng 1.8: Kết quả tính dòng chảy năm (năm lịch) tại tuyến công trình Hủa Na

Đặc trưng MườngHinh Cửa Đạt MH - CĐ Tuyến đập Tuyến nhà máy

Trang 23

1.3.2.4 Đường quá trình lũ thiết kế

Bảng số liệu quá trình lũ tuyến đập Hủa Na đƣợc trình bày trong PHỤ LỤC 1: QUÁ TRÌNH LŨ THIẾT KẾ CỦA HỦA NA

Trang 24

Hình 1.1: Đường quá trình lũ

Mùa kiệt là mùa thi công các công trình Để lựa chọn thời gian thi công thuận lợi nhất trong năm, cần thiết phải biết dòng chảy lũ xảy ra tại tuyến công trình trong các tháng mùa kiệt Lưu vực sông Chu mùa kiệt từ tháng VII-V

1.3.2.5 Dòng chảy lũ thi công

Bảng 1.12: Lưu lượng và tần suất tính toán lớn nhất mùa lũ

Dòng chảy tại tuyến đập có hàm lượng phù sa lơ lửng  = 180 (g/m3), lượng phù

sa di đẩy lấy bằng 40% lượng phù sa lơ lửng

Trang 25

1.3.3 Các thông số hồ chứa

1.3.3.1 Các mực nước đặc trưng của hồ

Hồ chứa Hủa Na có nhiệm vụ phát điện là chính, vì vậy việc xác định cấc mực nước đặc trưng của hồ chứa là kết quả tính toán thủy năng và kinh tế năng lượng Các mực nước và dung tích như sau:

MNDBT = 241 (m)

MNC = 200 (m)

Dung tích chết: Vc = 76,208 (triệu m3)

Dung tích ứng với MNDBT: VMNDBT = 651,066 (triệu m3)

Dung tích hiệu dụng: Vh = Vk - Vc = 651,066 - 76,208 = 574,858 (triệu m3)

Trang 26

PHẦN II: THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH CÁC MỰC NƯỚC VÀ ĐIỀU TIẾT LŨ

2.1 CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ

2.1.1 Xác định cấp công trình

Được xác định theo TCXDVN 285-2002, ta xét các điều kiện sau:

 Theo năng lực phục vụ:

Công trình thủy điện Hủa Na có công suất lắp máyN lm180 MW

Tra bảng 2.1 (TCXDVN 285-2002) được cấp công trình là cấp II

 Theo chiều cao đập và loại nền:

Loại công trình là đập bê tông trọng lực trên nền đá

Cao trình đáy đập: Z đáy 150  m

Có sơ bộ chiều cao đập: H đ 246 –150 96    m

 Tần suất kiểm tra: P = 0,1 (%)

Lưu lượng, mực nước lớn nhất thiết kế công trình tạm phục vụ công tác dẫn dòng:

 Trong 1 mùa khô: P = 10 (%)

 Trong 2 mùa khô: P = 5 (%)

 Lưu lượng lớn nhất để thiết kế chặn dòng: 5 (%)

Trang 27

Các hệ số lệch tải xác định theo TCXDVN 285-2002

 Hệ số điều kiện làm việc: khi mặt trượt đi qua các khe nứt trong đá nềnm = 1,0

 Độ vượt đỉnh đập không xả nước trên MNTL xác định theo tiêu chuẩn bê tông

và bê tông cốt thép 14TCN 56-88, a = 0,6 (m)

Mức đảm bảo tính toán của chiều cao sóng i = 1 (%)

Tần suất gió tính toán:

Mực nước chết (MNC): Là mực nước tối thiểu của hồ chứa khi xả hết dung tích hữu ích theo điều kiện cho phép khai thác bình thường của hồ chứa

Dung tích chết (Vc): Là dung tích tính từ đáy hồ đến mặt thoáng ứng với MNC Mực nước chết (MNC) và dung tích chết (Vc) phải đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy và chứa đủ lượng bùn cát lắng đọng trong suốt thời gian làm việc của hồ chứa

Vc và MNC có quan hệ với nhau qua đường đặc trưng địa hình hồ chứa Z ~ V Trong phạm vi đồ án này, biết MNC, xác định VC từ đường quan hệ Z ~ V Mực nước chết theo tính toán thiết kế ở cao độ (MNC) Zc = 200 (m)

Tra theo đường quan hệ Z ~ V được Vc = 76,208 (triệu m3)

Trang 28

2.2.2 Xác định dung tích hiệu dụng (V h), mực nước dâng bình thường

(MNDBT)

Dung tích hiệu dụng ( Vh ): Phần dung tích nằm trên dung tích chết, đây là phần dung tích cần thiết để cung cấp đủ lượng nước theo yêu cầu của các hộ dùng nước đúng với mức bảo đảm cấp nước

Mực nước dâng bình thường ( Zbt ): Mực nước 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

2.3.1.2 Ý nghĩa

Đối với hồ chứa có nhiệm vụ phòng lũ cho hạ du, điều tiết lũ qua hồ chứa nhằm

hạ thấp lưu lượng xả lũ xuống hạ lưu, nhờ đó hạ thấp mực nước trong sông ở hạ du, đảm bảo an toàn cho các công trình ven sông và các vùng dân cư

Là một biện pháp chủ động nhằm phòng lũ hữu hiệu nhất và được phát triển mạnh trong những thập kỷ gần đây Việc tính toán điều tiết lũ cho công trình đóng vai trò quan trọng bởi nó quyết định đến chiều cao đập, diện tích ngập lụt ở phía thượng lưu công trình.Ảnh hưởng rất lớn đến giá thành

Trang 29

2.3.2 Các tài liệu sử dụng trong tính toán điều tiết lũ

 Mực nước dâng bình thường với dung tích tương ứng (MNDBT, VMNDBT)

 Quy mô công trình tràn

Việc tính toán điều tiết lũ được tiến hành với nhiều quy mô công trình tràn khác nhau, xây dựng quan hệ chiều rộng tràn và cột nước tràn (Btr ~ Htr) làm cơ sở thiết kế lựa chọn phương án kinh tế kỹ thuật tối ưu cho công trình đầu mối Trong phạm vi đồ án tiến hành tính toán với m ột phương án công trình tràn với quá trình

lũ đến ứng với tần suất P % và kết cấu tràn có cửa van Z ngưỡng< MNDBT đã được xác định

 Tính với tổng bề rộng tràn Btr = 40 (m) chia làm 4 khoang tràn, bề rộng mỗi khoang btr = 10 (m)

 Zngưỡng thấp hơn MNDBT 9 (m): Zngưỡng = 241 – 9 = 232 (m)

 Ứng với quy mô công trình tràn (Btr) cần xác định các thông số sau:

 Đường quá trình xả lũ theo thời gian (qxả ~ t)

 Lưu lượng xả lũ lớn nhất: qxả max (m3/s)

 Dung tích siêu cao: Vsc (m3)

 Cột nước siêu cao: Hsc (m)

- Đường quá trình lũ đến ứng với tần suất P%(0,1% và 0,5%)

- Đặc trưng địa hình hồ chứa Z ~ V

2.3.3 Nguyên lý tính toán điều tiết lũ

Khi tính toán điều tiết lũ, sử dụng phương trình cân bằng nước dạng vi phân:

 dh: Sự thay đổi độ sâu nước trong hồ;

 dt: Vi phân thời gian

Trang 30

Nếu ta thay dV = F.dh thì ta có công thức sau:

 Q1, Q2: Lưu lượng đến ở đầu và cuối thời đoạn tính toán ∆t;

 q1, q2: Lưu lượng xả ở đầu và cuối thời đoạn tính toán ∆t;

 V1, V2 tương ứng là dung tích đầu và cuối thời đoạn tính toán ∆t;

 t1, t2: Thời điểm đầu và cuối của thời đoạn tính toán ∆t

Với mục đích là tìm đường quá trình xả lũ q ~ t thì phương trình sai phân chưa

đủ điều kiện để có thể giải được một cách trực tiếp vì có 2 ẩn chưa biết đó là q2 và

V2 Do vậy để có được đường xả lũ q ~ t thì ta cần có thêm 1 phương trình nữa, đó

là phương trình tính thủy lực của công trình xả lũ Có dạng tổng quát là:

 C: Tham số biểu thị công trình

Phương trình thủy lực (2.4) được viết cụ thể tùy vào hình thức của công trình

xả lũ và chế độ chảy trên công trình xả

 Như vậy nguyên lý cơ bản của tính toán điều tiết lũ là giải hệ phương trình cân bằng nước (2.3) và phương trình thủy lực (2.4)

 Tùy thuộc vào cách giải hai phương trình trên mà có các phương pháp khác

nhau Một số phương pháp thường dùng hiện nay như phương pháp thử dần , phương pháp Kôtrêrin , phương pháp đ ồ giải của Pôtapốp Trong đó phương pháp đồ giải của Pôtapốp hay được lựa chọn để diễn toán lưu lượng điều tiết do

có ưu điểm:

Trang 31

 Diễn toán Pôtapốp cho phép tính được chính xác lưu lượng xả lũ cực đại (qmax)

để lựa chọn trong thiết kế công trình xả lũ;

- Từ to ~ t1: Mực nước trong kho nước chưa tới MNDBT, lưu lượng đến tăng dần

ta mở từ từ cửa van sao cho lưu lượng đến bằng lưu lượng xả

- Từ t1 ~ t2: Ta mở toàn bộ cửa van, trạng thái chảy qua tràn là chảy tự do Lưu lượng xả tăng dần và đạt giá trị cực đại tại thời điểm t2, khi đó mực nước trong kho có giá trị cực đại

- Sau t2: q giảm nhưng vẫn lớn hơn Q, lượng trữ trong kho giảm xuống Đến khi mực nước trong kho giảm xuống MNDBT thì ta đóng cửa van lại

2.3.5 Tính toán điều tiết bằng phương pháp đồ giải của Pô – ta - pôp

2.3.5.1 Cơ sở của phương pháp

Trang 32

(2.8)

2.3.5.2 Nội dung phương pháp

a) Xây dựng các biểu đồ phụ trợ

Biểu đồ phụ trợ được xây dựng theo các bước sau:

Bước 1: Lựa chọn bước thời gian tính toán t (cố định cho mọi thời đoạn tính toán) Thời đoạn tính toán t có thể chọn bất kỳ (1h, 2h, 6h …) tùy thuộc vào mức

độ thay đổi của quá trình lũ đến Q ~ t Giá trị t càng nhỏ kết quả tính toán càng chính xác Trong đồ án chọn  t 2  h

Bước 2: Giả định một số giá trị mực nước hồ, từ đó tính được cột nước h trên

đỉnh tràn (giả thiết mực nước từ MNDBT 241  m trở lên)

Bước 3: Tính lưu lượng xả qua công trình xả lũ theo các công thức:

 q: Lưu lượng xả qua tràn, (m3/s);

 : Hệ số co hẹp bên;

Trang 33

 m: Hệ số lưu lượng;

 B: Tổng bề rộng tràn nước; Btr = ∑b (m);

 b: Chiều rộng mỗi khoang cửa (m);

 n: Hệ số chảy ngập;

 g: Gia tốc trọng trường;

 H0: Cột nước trên ngưỡng tràn có kể đến lưu tốc tới gần (m)

 Nếu trên đỉnh đập có cửa van, khi không mở hết và nước sẽ chảy ở dưới cửa van, lưu lượng tháo qua đập được tính theo biểu thức:

 Khi cửa van mở hết hoàn toàn, biểu thức tính lưu lượng trở về dạng (2.9)

Bước 4: Ứng với các mực nước giả thiết, tra quan hệ địa hình hồ chứa Z ~ V, ứng

với các mực nước đã giả thiết ở trên xác định được dung tích hồ chứa tương ứng V k

và từ đó tìm được V = Vk - Vtl (trong đó Vtl là dung tích hồ chứa trước khi lũ đến)

Bước 5: Tính giá trị f1 và f2 theo công thức (4) ứng với các giá trị q và V ở trên sau đó vẽ biểu đồ q ~ f1 và q ~ f2

Bước 6: Vẽ quan hệ q ~ f1 và quan hệ q ~ f2 Hai đường cong này vẽ trên cùng một

qxả (m3/s)

Vk (tr m3)

V (tr m3)

V/t (m3/s)

q/2 (m3/s)

f1 (m3/s)

f2 (m3/s)

Trang 34

 Cột (3): Cột nước trước tràn H = cột (2) - Zngưỡng, trong phạm vi đồ án với tràn

có cửa van giả thiết Zngưỡng = 232 (m), thấp hơn MNDBT 9 (m);

 Cột (4): Tính lưu lượng qxả theo công thức (2.9) qn..m.B 2.g.H03/2

 Nếu không có co hẹp bên lấy  = 1,0;

 Nếu có co hẹp bên thì hệ số co hẹp bên của đập có mặt cắt thực dụng

Trang 35

 Cột (6): Dung tích hồ phần điều tiết lũ V = Vk (cột (5)) – VMNDBT (dung tích hồ ứng với MNDBT);

 Cột (7): Cột (6)/t (thời đoạn t tính bằng (s), ta chọn t = 2 (h) = 7200 (s));

2.3.5.3 Dạng đường phụ trợ tính toán điều tiết

Đường quá trình xả lũ q(t) được xác định trên cơ sở sử dụng biểu đồ phụ trợ

đã xác định ở mục trên Đường quá trình xả lũ, dung tích siêu cao (Vsc) và mực nước siêu cao của hồ chứa theo phương pháp Pô-ta-pôp được thực hiện theo các bước sau đây:

Bước 1: Tại mỗi thời đoạn tính toán t, tính Q0,5.(Q1Q2)

Bước 2: Từ q1 đã biết (tại thời điểm ban đầu chưa có lưu lượng xả nên q = 0) tra

trên biểu đồ phụ trợ theo quan hệ q ~ f1 xác định được giá trị 1 ;

Trang 36

Bước 4: Lấy giá trị q2 của thời đoạn trước làm giá trị q1 của thời đoạn tiếp theo và tiếp tục thực hiện một cách tương tự cho tất cả các thời đoạn còn lại sẽ được quá trình xả lũ q ~ t

Bước 5:

 Dung tích siêu cao Vsc được xác định theo công thức V sc (Q q ) t

 Cột nước siêu cao Hsc được xác định từ quan hệ địa hình hồ chứa Z~V ứng với

Vsc xác định ở trên

Lưu ý: Đối với tràn có cửa van Z ngưỡng < MNDBT, để giữ nguyên mực nước trước cửa van ở MNDBT, khi lũ đến còn nhỏ mở từ từ cửa van sao cho lưu lượng xả bằng lưu lượng đến , đến khi cửa van bắt đầu mở hoàn t oàn tức là Q đênq xa mới tiến hành tính toán điều tiết lũ theo phương pháp đồ giải Pô-ta-pôp

Để thuận tiện cho việc tính toán điều tiết cho cả quá trình lũ tiến hành lập bảng

Bảng 2.2: Bảng tính toán điều tiết lũ

(3)

qxả1 (m3/s) (4)

Qtb (m3/s) (5)

f1 (m3/s) (6)

f2 (m3/s) (7)

qxả2(m3/s) (8)

Vsc(tr m3) (9)

Vk(tr m3) (10)

Zsc(m) (10)

Hsc(m) (11)

 Cột (1): Số thứ tự;

 Cột (2): Thời gian lũ đến theo mốc thời gian tương ứng với quá trình lũ đến;

 Cột (3): Quá trình lũ đến theo thời gian , giá trị Qlũ tương ứng tại các thời điểm ghi trong cột (2);

Trang 37

 Cột (5): Tính Q theo công thức (2.7) Q(Q1Q2) / 2

 Cột (6): Xác định f1 ứng với giá trị qxả1 bằng cách tra biểu đồ phụ trợ quan

 Cột (10): Dung tích hồ chứa V k V MNDBT  cot(9)

;

 Cột (11): mực nước siêu cao Z sc ở trong hồ được xác định từ quan hệ địa hình hồ chứa Z ~ V ứng với dung tích hồ chứa Vk ở cột (10);

Hình 2.3: Biểu đồ quan hệ Q lũ ~ q xả Lưu ý: Trong phạm vi đồ án này, chỉ tính với một trường hợp B tr 40  m ,

 

232

nguong

Các bảng tính toán điều tiết lũ với MNLTK tần suất 0,5% và MNLKT tần suất P=0,1% được trình bày chi tiết trong PHỤ LỤC 2: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT

Trang 38

2.3.5.4 Kết quả tính toán điều tiết lũ

Bảng 2.3: Kết quả tính toán điều tiết lũ

Đại lƣợng

Lũ TK (P=0,5%)

Lũ KT (P=1%) Đơn vị

Đập dâng đƣợc bố trí có tim tuyến đập theo tuyến đã khảo sát

Trang 39

Căn cứ vào cường độ của lớp đá địa chất sơ bộ đường biên đáy đập được xác định như sau

 Với chiều cao đập nhỏ hơn 50 (m) kiến nghị đặt trên nền đá IB

 Với chiều cao đập lớn hơn 50 (m) kiến nghị đặt trên nền đá IIA

 Đập từ MNDBT = 241 (m) trở lên có thể xem xét đặt trên nền đá IA1

đó n<1 Trường hợp tính toán là mực nước thượng lưu ngang đỉnh đập, hạ lưu không có nước

Đỉnh mặt cắt ở ngangMNLTK246  m đã tính trong phần điều tiết lũ ứng với tần suất lũ thiết kế P 0, 5 (%)ở phần điều tiết lũ

 đáy được xác định trên mặt cắt địa chất tại vị trí sâu nhất sau khi đã bóc bỏ lớp phủ,  đáy 150  m

Chiều rộng đáy đập là B, trong đó đoạn hình chiếu của mái thượng lưu là nB, hình chiếu của mái hạ lưu là (1 – n)B Chọn trị số n = 0 Trị số của B được xác định theo 2 điều kiện ổn định và ứng suất

Trang 40

3.1.3 Các yêu cầu khi thiết kế mặt cắt cơ bản

Việc thiết kế mặt cắt cơ bản của đập là một bài toán kinh tế - kỹ thuật, mặt cắt cơ bản của đập Bê tông trọng lực phải thỏa mãn 3 điều kiện sau:

 Điều kiện ổn định: Đảm bảo hệ số an toàn ổn định trượt trên mặt cắt nguy hiểm nhất không nhỏ hơn giá trị cho phép

 Điều kiện ứng suất: Khống chế để không xuất hiện ứng suất kéo ở mép thượng lưu hoặc có ứng suất kéo nhưng phải nhỏ hơn giá trị cho phép

 Điều kiện kinh tế: Đảm bảo khối lượng công trình là nhỏ nhất, giá thành công trình là thấp nhất

Trong phần thiết kế sơ bộ ta chỉ xác định kích thước mặt cắt cơ bản theo 2 điều kiện ổn định và ứng suất

3.1.4 Tính toán mặt cắt cơ bản của đập dâng

3.1.4.1 Chiều cao mặt cắt cơ bản (H)

Đỉnh của mặt cắt cơ bản ở ngang MNLTK Ở đây MNLTK 246 m tương ứng với khẩu điện trànB tr 40  m

A

h

Định dạng
Số trang	272
Dung lượng	8,08 MB