Thiết kế hồ suối trọng PA3

CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÙNG DỰ ÁN VÀ TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ  Vị trí và nhiệm vụ của công trình  Đặc điểm địa hình địa mạo  Các điều kiện địa chất thủy văn  Điều kiện địa

SƠ LƯỢC NỘI DUNG ĐỒ ÁN

CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÙNG DỰ ÁN VÀ TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH

TẾ

1.1 Vị trí và nhiệm của công trình

1.2 Đặc điểm địa hình địa mạo

1.3 Các điều kiện địa chất thủy văn

1.4 Điều kiện địa chất công trình

1.5 Vật liệu xây dựng

1.6 Các đặc trưng về hồ chứa

1.7 Tình hình dân sinh kinh kế và phương hướng phát triển của vùng

CHƯƠNG 2 CÁC HẠNG MỤC VÀ QUY MÔ CÔNG TRÌNH

2.1 Các hạng mục công trình

2.2 Quy mô công trình và các chỉ tiêu thiết kế

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THỦY LỢI

3.1 Tính toán điều tiết hồ

3.2 Tính toán MNDBT và VMNDBT

3.3 Tính toán điều tiết lũ

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ TRÀN

5.1 Cấu tạo các bộ phận của tràn xả lũ

5.2 Kiểm tra khả năng tháo lũ thiết kế

6.1 Lựa chọn các thông số ban đầu

7.3.1 Kiểm tra ứng suất nền

7.3.2 Kiểm tra ổn định trượt

7.3.3 Kiểm tra ổn định lật

7.4 Xác định nội lực trong các bộ phận của tường chắn- Phương pháp cổ điển

7.4.1 Trượng hợp 1:

7.4.1.1 Tính toán bản mặt

7.4.1.2 Tính toán bản đáy:

7.4.1.3 Tính toán sườn chống:

7.5 Xác định nội lực trong các bộ phận của tường chắn- Dùng phần mềm Sap

Tính toán nội lực bằng phần mềm Sap2000

7.5.1 Mục đích tính toán

7.5.2 Giới thiệu phần mềm Sap2000

7.5.3 Nội dung tính toán

LỜI NÓI ĐẦU

Sau thời gian 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp với sự nổ lực của bản thân và được chỉ bảo tận tình của thầy giáo Th.s Lê Đình Phát cùng các thầy cô giáo khác em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình

Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp đã giúp em hệ thống lại các kiến thức cơ bản đồng thời vận dụng lý thuyết vào thực tế, làm quen với công việc của người kỹ

sư thiết kế và tìm hiểu một số phần mềm sử dụng trong tính toán,nâng cao thêm những kiến thức chuyên môn

Mặc dù bản thân rất cố gắng nhưng do thời gian có hạn và kiến thức thực tế và trình độ chuyên môn còn nhiều hạn chế nên trong đồ án không tránh những thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy để cho đồ án của em hoàn chỉnh hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.s Lê Đình Phát, và các thầy

cô khác trong trường đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã tận tình chỉ bảo, truyền đạt kiến thức cho em để em có được ngày hôm nay

CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÙNG DỰ ÁN VÀ TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ

 Vị trí và nhiệm vụ của công trình

 Đặc điểm địa hình địa mạo

 Các điều kiện địa chất thủy văn

 Điều kiện địa chất công trình

 Các đặc trưng hồ chứa

 Tình hình dân sinh kinh tế

1.1 Vị trí và nhiệm của công trình

1.1.1 Vị trí của công trình

Công trình Hồ chứa Suối Trọng dự kiến được xây dựng tại xã Phong Phú huyện Tân Lạc tỉnh Hoà bình Vị trí đập nằm trên suối Trọng - cách ngã ba Mãn Đức khoảng 10 km, có toạ độ địa lý vào khoảng: 200.37’ vĩ độ Bắc;1050.12’ kinh độ Đông; cách cầu Trọng I khoảng 1200 m về phía thượng lưu

Suối Trọng bắt nguồn từ xã Phú Vinh, chảy qua các xã Phú Cường, Phong Phú qua

QL 6 nhập lưu với suối Kem đổ vào sông Cái, sau đó chảy vào sông Bưởi và cuối cùng chảy vào hệ thống sông Mã

1.1.2 Nhiệm vụ của công trình

KHQH ngày 26/7/1999 giao cho Viện Khoa học Thuỷ lợi lập báo cáo nghiên cứu khả thi và đã có văn bản số 3275 QĐ/BNN-XDCB ngày 25/09/2000 điều chỉnh bổ sung nhiệm vụ của công trình:

+ Đảm bảo tưới 2 vụ ăn chắc cho khoảng 600 ha lúa + màu của vùng Mường Bi + Tạo nguồn cấp nước tưới cho khoảng 380 ha vùng Mường Khến, Mãn Đức + Tạo nguồn cấp nước cho 2 kho quân đội 900 m3/ngày đêm và tạo nguồn cấp nước sinh hoạt cho khoảng 12.000 người khu Thị trấn Mường Khến

+ Góp phần tạo cảnh quan môi trường, sinh thái cho khu vực hưởng lợi

Cấp nước tưới chủ động cho diện tích canh tác trong sản xuất nông nghiệp, tạo nguồn cấp nước sinh hoạt cho dân ven quốc lộ 6 và 2 kho quân đội, tạo cơ sở phát triển kinh tế toàn diện trong vùng dự án, bao gồm:

1.2 Đặc điểm địa hình địa mạo

1.2.1 Khu vực hồ chứa

Hồ Trọng dự kiến xây dựng để cung cấp nguồn nước cho vựng trung tâm của huyện Tân Lạc ven quốc lộ 6 bao gồm các xã từ khu Mường Bi đến khu vực thị trấn Mún Đức Đây là vùng nằm ở thượng nguồn sông Bưởi, địa hình bị phân cắt bởi các nhánh suối Kem, Trọng và suối Bin đều chảy theo hướng từ Tây Bắc xuống Đông Nam

1.2.2 Đặc điểm địa hình

Đặc điểm về địa hình khu vực này như là một thung lũng được bao bọc bởi núi cao

Có quốc lộ 6 chạy cắt ngang giữa vùng dự án từ Đông sang Tây qua các xã Quy Hậu, Mường Khến, Phong Phú và ven đường là nơi tập trung nhiều dân cư cũng như các cơ sở kinh tế, hành chính của huyện

1.3 Các điều kiện địa chất thủy văn

Đây là vùng miền núi, khí hậu trong năm vẫn chịu ảnh hưởng của cơ chế gió mùa, một năm có 2 mùa rừ rệt (mựa mưa nóng ẩm, mùa khô gió rét)

1.3.1 Chế độ mưa, nhiệt độ, độ ẩm

- Chế độ mưa: Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm khoảng 85  90% tổng lượng mưa cả năm Tổng lượng mưa năm bình quân nhiều năm là

XTân Lạc = 1.883 mm; năm mưa lớn nhất X1990max = 2.854 mm và nhỏ nhất

X1998min = 1.032 mm - chênh nhau gần 2,8 lần Vì vậy mà chế độ nước trên các nhánh suối có lưu vực nhỏ sẽ dao động rất lớn, đặc biệt vào các tháng đầu vụ chiêm hàng năm (tháng 2 đến tháng 4) lượng mưa rất ít, có tháng hầu như không mưa, các tháng đầu vụ mùa (tháng 7  tháng 8 ) lại có mưa rất lớn - khoảng 30% số tháng có lượng mưa trên 400mm/tháng Mưa rào gây lũ cũng thường xuất hiện vào thời kỳ tháng 7, tháng 8 và cơn mưa cũng chỉ trong 1 ngày, lượng mưa 24h lớn nhất đó xuất hiện X = 331mm/ngày vào ngày 20/9/1990 và X = 321mm/ngày vào ngày 15/8/1996

- Lượng mưa năm (Trạm Tân Lạc): Xo = 1.883 mm

- Lượng mưa năm ứng với tần suất thiết kế (P=75%): X75% = 1.543 mm

- Lượng mưa ngày lớn nhất ứng với tần suất 1,0%: Xmax1,0% = 440,4 mm

- Lượng mưa ngày lớn nhất ứng với tần suất 0,5%: Xmax0,5% = 498,2 mm

1.3.2.Gió

- Sương mù: thường xuất hiện vào tháng 11 đến tháng 3 năm sau Thông thường trung bình hàng năm có 38 ngày xuất hiện sương mù Tháng xuất hiện nhiều sương mù nhất là tháng 12 (5 - 8 ngày), ít nhất là tháng 5 (1 ngày)

- Sương muối: Sương muối thường xuất hiện chủ yếu vào tháng 12 và tháng

1 hàng năm:

- Gió bão: Gió thịnh hành thường thay đổi theo 2 hướng: Tây Nam vào mùa

hè, Đông Bắc vào mùa đông Tốc độ gió trung bình là 1,6 m/s Gió Đông Bắc đem theo không khí lạnh khô, thỉnh thoảng có mưa phùn còn gió Tây Nam thường đem theo các cơn mưa mùa hè và khi mưa lớn thường gây ra lũ Tuy nhiên trong các thành núi đôi lúc có gió nóng (gió Lào) song mức độ nóng không cao Bão thường ảnh hưởng không lớn nhưng hay gây mưa to, thỉnh thoảng có gió lốc rất mạnh Vận tốc gió lớn nhất theo các hướng trong năm là các hướng Đông nam - Tây bắc, phù hợp với điều kiện địa hỡnh khu vực Bảng 1.2

Tây(

W)

Nam(S)

W)

B(N-N(S-W)

T-B(N-E)

N(S-E)

Đ-Không hướng

983

1992 1986,

1990

1987,19891

991

1.3.3 Bốc hơi

Bảng 1.2: Phân phối bốc hơi lưu hồ suối Trọng

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

Z (mm) 7 7 8 10 13 12 12 9 9 9 9 10 115,0

1.3.4.Các đặc trưng thủy văn thiết kế

Tài liệu dòng chảy năm thiết kế hồ chứa suối Trọng được tính toán dựa vào

dòng chảy của lưu vực Các thông số dòng chảy năm thiết kế :

Bảng 1.3: Phân phối dòng chảy tần suất 75% (l/s)

Đơn vị: 10 6 m 3

W 0,234 0,176 0,184 0,296 0,34 0,863 1,820 Tháng VIII IX X XI XII Năm

W 2,447 3,254 2,321 0,772 0,35 13,056

1.3.5 Dòng chảy lũ thiết kế

- Nguyên nhân hình thành lũ: Lưu vực Suối Trọng là một lưu vực nhỏ Lũ được hình thành do ảnh hưởng trực tiếp của trận mưa rào trên lưu vực Theo điều tra, trong lưu vực không có ao hồ, suối nhánh cũng rất ít nên khả năng điều tiết là rất kém Khi có mưa tạo thành dòng chảy mặt trên sườn dốc sau đó tập trung xuống lòng suối và đổ về cửa ra tạo thành dòng chảy lũ

- Cơ sở xây dựng quá trình lũ: Cũng theo QPTL C6-77 quá trình hình thành dòng chảy lũ trong lưu vực nhỏ rất nhanh, có dạng tam giác Đối với lưu vực Suối Trọng, lũ có dạng tam giác và thời gian lũ xuống bằng 2 lần thời gian lũ lên, từ đó xây dựng được quá trình lũ do lưu vực Suối Trọng

Bảng 1.4: Lưu lượng đỉnh lũ ứng với các tần suất

Tần suất P(%) P= 0,2% P= 0,5% P= 1,0% P= 1,5% P= 2,0% P = 10% Hnp (mm) 552,4 477,9 422,5 390,4 367,7 243,3 Qthượng

Qhạ (m3

Bảng 1.5: Thời gian lũ (cả hai tuyến thời gian lũ như nhau)

Thời gian lũ P% (giờ)

1.4 Điều kiện địa chất công trình

1.4.1 Điều kiện địa chất công trình

Khu vực nghiên cứu chủ yếu nằm trong các lớp đất đá thuộc hệ Triat, thống dưới và giữa Thống dưới, Điệp Tân Lạc (T1tl): Thành phần chủ yếu là cát kết hạt mịn, bột kết xen ít đá phiến sét mầu nâu, tím nhạt và phần trên cứng của điệp này chủ yếu là sét vôi màu xám, xám xanh Điệp Tân Lạc phân bố chủ yếu ở tuyến công trỡnh và phạm vi lũng hồ Thống giữa, Điệp Đồng Giao, gồm 2 phụ điệp: Phụ điệp Đồng Giao dưới (T2 đg1) thành phần chủ yếu là đá vôi màu xám đen, xám nhạt, phần dưới thường xen kẹp lớp mỏng sét vôi, đá phiến và đá silíc vôi Phụ điệp Đồng Giao trên (T2dg2) thành phần chủ yếu là đá vôi dạng khối hoặc phân lớp dày, màu xám trắng (sáng màu), phần trên đôi chỗ là sét vôi, phiến sét hoặc bột kết vôi Điệp Đồng giao phân

bố chủ yếu ở phía bên phải của hồ chứa ngoài phạm vi khảo sát của lũng hồ (dọc theo QLộ 6 từ cầu Trọng 2 lên Tùng lệnh), chỉ có phần nhỏ đá vôi điệp Đồng giao nằm ở thượng lưu Tây Bắc lũng hồ từ cao trình +205m trở lên

Các trầm tích Đệ tứ: gồm các lớp đất mềm rời nguồn gốc eluvi, có thành phần á sét, á cát lẫn nhiều dăm sạn phủ kín các sườn đồi trong vùng với bề dày từ vài mét đến trên 5m Dọc theo thung lũng suối Trọng, các tích tụ rời bở nguồn gốc aluvi có thành phần là cát, cuội sỏi có bề dày 0,5 – 1m khá phổ biến Từ vị trí tuyến đập về hạ lưu, các trầm tích Đệ tứ có thành phần sét, á sét nhẹ và á cát có diện phân

bố tương đối rộng, tạo nên cánh đồng dọc theo thung lũng suối Trọng

1.4.2 Điều kiện địa chất vùng tuyến

Trên cơ sở tài liệu khảo sát ĐCCT giai đoạn TKKT – TC, địa tầng khu vực tuyến đập, tuyến tràn, tuyến cống được mô tả như sau:

1.4.2.1 Tuyến đập

-Lớp 1: Phân bố dọc sông suối, hỗn hợp cát cuội sỏi lẫn nhiều đất, cuội sỏi chiếm khoảng 50 – 70%, cuội sỏi tròn kích thước từ một tới vài centimet có hòn sỏi tơi 5-7cm Thành phần cuội chủ yếu là cát bột kết, chiều dày lớp trung bỡnh 2m Tớnh thấm lớn cần phải xử lý trước khi đắp đập

-Lớp 2: Lớp đất sét đáy lớn phía gần sông lẫn nhiều sạn sỏi nhỏ tròn cạnh, hàm lượng khoảng 10-20% sỏi có kích thước 1 – 2cm, dẹt là chủ yếu Trạng thái cứng tới nửa cứng, kết cấu chặt vừa, phân bố mặt thềm của tuyến đập

-Lớp 3: Lớp đất sét lẫn ít dăm sạn Phần trên mặt có nhiều rễ cây cỏ màu xám nhạt Lớp đất có trạng thái cứng, kết cấu chặt vừa, chiều dày từ 1,5-3m, dày trung bình 2m Lớp phân bố ở các sườn dốc 2 vai đập

-Lớp 4: Đất á sét nặng có chỗ là sét, màu nâu, nâu xẫm ít dăm sạn đá cát bột kết mềm bở Trạng thái dẻo mềm – dẻo cứng, kết cấu chặt vừa Lớp phân bố trên bề mặt Chiều dày hai thác : 1 – 3m, tính chống thấm tương đối tốt K = 1*10-5 cm/s Dung trọng khô thiết kế gc = 1,35 T/m3, trữ lượng khảo sát là 285.000m3

-Lớp 4ª: Đất á sét nặng có chỗ là sét, màu nâu, nâu xẫm lẫn ít dăm sạn đá cát bột kết mềm bở Trạng thái dẻo mềm – dẻo cứng, kết cấu chặt vừa Lớp phân bố

trên bề mặt Chiều dày khai thác 0,5 – 2m tính chống thấm tương đối tốt K = 5*10-5

cm/s Dung trọng khô thiết kế gc = 1,48 T/m3, trữ lượng khảo sát là 336.000m3

-Lớp 4b: Đất á sét nhẹ, màu nâu, nâu xẫm lẫn nhiều dăm sạn và đá cục cát bột kết tương đối cứng Trạng thái cứng – nửa cứng, kết cấu chặt vừa Lớp 4b phân bố dưới lớp 4a Chiều dày khai thác 0,5 – 1m tính chống thấm tương đối tốt K = 2*10-5

cm/s Dung trọng khô thiết kế gc = 1,54 T/m3, trữ lượng khảo sát là 15.000m3 Do các lớp số 4 và 4ª có tổng lượng đất đắp lớn hơn lượng đất đắp yêu cầu cho nên không cần sử dụng vật liệu đất đắp ở lớp 4b

-Lớp 4b: Đất á sét nhẹ, màu nâu, nâu xẫm lẫn nhiều dăm sạn và đá cục cát -Đá gốc: Vùng tuyến chủ yếu là đá bột kết sét gồm chủ yếu là sét than và bột kết sét kết màu nâu đỏ, nâu tím Đá phong hóa mạnh có chiều sâu tới 15-20m

Do trầm tích có tính xen kẹp giữa các đất đá cứng mềm khác nhau nên phong hóa cũng không đều Đa nứt nẻ mạnh, phân lớp, phân phiến mạnh, góc dốc của lớp

và gốc cắm của khe nứt thường 60o

-80o Lượng mất nước đơn vị khá lớn, q từ 0,1 tới 0,7 l/f

có khả năng chịu lực tương đối tốt

Về hoạt động tân kiến tạo, tùy vùng hồ Trọng nằm trong khu vực hoạt động tương đối mạnh của vùng Tây Bắc nhưng đập được xây dựng trong khu vực không

có đứt góy lớn nào chạy qua Trong quỏ trỡnh đo vẽ ĐCCT chỉ phát hiện được một

số điểm lộ có biểu hiện của đứt góy bậc IV và bậc V Nên có thể núi tuyến đập tràn được xây dựng trên khối kiến tạo bình ổn

-Mỏ I Vị trí nằm ở sườn núi, bờ trái tuyến tràn Hồ chứa Suối Trọng Mỏ 1 nằm ở

sườn núi hơi dốc, bề mặt là lớp phủ là cây nhỏ (tre, nứa…), rừng đã được giao cho dân quản lý chăm sóc Mỏ có:

Khoảng cách từ mỏ 1 đến chân công trình: 0,7km

-Mỏ II Vị trí nằm ở sườn núi, thượng lưu bờ trái Hồ chứa Suối Trọng Mỏ 2 nằm ở

sườn núi hơi dốc, lớp phủ là cây nhỏ (tre, nứa…), rừng đã được giao cho dân quản

-Mỏ III: Vị trí nằm sườn núi, thượng lưu bờ trái Hồ chứa Suối Trọng Mỏ 3 nằm ở

sườn núi hơi dốc, lớp phủ là cây nhỏ (tre, nứa…), rừng đã được giao cho dân quản

lý chăm sóc Mỏ có:

Khoảng cách từ mỏ 3 đến chân công trình: 0,2km

Diện tích: 94.218m2

Khối lƣợng khai thác: 166.125m3 (lớp 4a: 68.988m3, lớp 4b: 82.092m3, lớp 4: 15.049m3)

Khối lƣợng bóc bỏ: 23.345m3

1.5.2 Vật liệu xây dựng cát sỏi

Đã tiến hành khảo sát thăm dò VLXD cát sỏi ở mỏ CS1, Mỏ CS2, mỏ CS3 và mỏ

Khoảng cách từ mỏ CS4 đến chân công trình: 55 km

1.5.4 Vật liệu xây dựng Sắt, Thép và Xi măng

Vật liệu xây dựng sắt, thép được mua tại thị xã Hoà Bình có cự ly vận chuyển đến chân công trình là 48km

1.7 Tình hình dân sinh kinh kế và phương hướng phát triển của vùng

1.7.1 Tình hình dân sinh kinh tế

-Vùng dự án có 2 dân tộc, chủ yếu là người Mường và một ít người Kinh sống ven đường giao thông QL6, QL12A và QL12C

Theo số liệu thống kê của huyện, các địa phương trong vùng liên quan đến dự án có tỡnh hỡnh như sau:

-Toàn vùng có 5.658 hộ, 12.304 lao động, tỉ lệ tăng dân số từ 1,95% (1996) giảm dần xuống 1,5% (1999)

1.7.2 Tình hình kinh tế

-Đây là vùng sản xuất nông nghiệp tương đối phát triển, cây trồng chủ yếu là lúa nước và một số cây màu chính như ngô, đậu và cây mía Tập quán canh tác cây lúa nước theo hình thức gieo mạ và cấy, một năm có 2 vụ, lúa xuân làm ải, lúa mùa làm dầm Cây màu thường sản xuất theo 2 vụ, gần đây có phát triển thêm cây ngô đông -Tổng diện tích đất canh tác của khu vực là 2.177 ha, chiếm 19,57% diện tích đất tự nhiên

-Đây là vùng chuyên canh cây lúa là chính Những năm gần đây mới phát triển cây mía - đặc biệt là loại mía tím (để ăn) ở vùng Phong Phú, Mỹ Hoà (phía Bắc QL6) Một số diện cao - nguồn nước không bảo đảm nên những năm gần đây nhân dân chuyển sang trồng mía để làm đường hoặc trồng ngô

1.7.3 Hiện trạng các công trình thuỷ lợi

-Trong vùng đến nay đó có khá nhiều cụng trình trung, tiểu thuỷ nụng do nhà nước và nhân dân cùng làm để phục vụ cho sản xuất nông nghiệp

-Các công trình thuỷ lợi hiện tại đó thể hiện sự khai thác hợp lý điều kiện địa hình và khả năng nguồn nước trong vùng Tận dụng những vị trí có thể làm các hồ chứa nước để tưới cho diện tích cao ven núi hoặc đầu nguồn Trên dòng chính các nhánh suối Kem, suối Trọng nhiều bai, đập (kiên cố hoặc tạm) được hình thành, hệ thống kênh dẫn tưới cho diện tích nằm ven 2 bờ suối và đây là loại hình tưới chính quan trọng của vùng

1.7.4 Nhu cầu dùng nước

Theo nhiệm vụ, cụng trỡnh hồ Trọng sẽ cung cấp nước cho:

+ Diện tích sản xuất nông nghiệp : 1.010 ha

+ Sinh hoạt cho nhân dân sống ven quốc lộ 6: 12.000 dân

Thiết kế theo tiêu chuẩn cấp nước sạch cho người dân vùng nông thôn là: 60 l/ngàyđêm/ 1 người

+ Nước cấp 2 kho của quân đội số 805 và 882 khoảng 900 m3/ngày đêm

Việc cấp nước sinh hoạt và quân đội sẽ tập trung thành 2 vị trí: Vị trí 1 ở Phong Phú

Q = 14 (l/s) Vị trí 2 ở ngó ba Món Đức Q = 6 (l/s)

Bảng1.7: Lượng nước yêu cầu tại đầu mối Đơn vị: 10 3 m 3

W SH 22.32 20.88 22.32 21.6 22.32 21.6 22.32 22.32 21.6 22.32 21.6 22.32 263.52

W QĐ 27.9 25.2 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 27.9 332.1

WTưới P = 75% 256.5 1760.8 876.4 1159 344 576.9 726.2 233.6 307.9 298.9 107.3 139.6 6787.1 Tổng cộng 306.72 1806.9 926.62 1208.5 394.22 626.4 776.42 283.82 357.4 349.12 156.8 189.82 7382.7 Đầumối(h=0,8

2)

374.05 2203.5 1130 1473.8 480.76 763.9 946.85 346.12 435.85 425.76 191.22 231.49 9003.3

CHƯƠNG 2 CÁC HẠNG MỤC VÀ QUY MÔ CÔNG TRÌNH

* Tràn xả lũ: Tràn bố trí tại eo núi riêng biệt với vị trí tuyến đập, cách vai trái đập đất khoảng 200m Hình thức tràn tự do không có cửa van, ngưỡng tràn Ôphixêrôp nối tiếp sau ngưỡng tràn là dốc nước, độ dốc đáy dốc 10% Cụ thể tổng

mặt bằng công trình xem bản vẽ số N 25D-06-01-01

* Tuyến cống: Tuyến cống được bố trí vai trái của đập Cửa ra của cống lấy nước làm bể tiêu năng Cửa vào cống lấy nước được đào kênh dẫn vào với cao độ đáy kênh 191.00m, bề rộng kênh B=3m

2.2 Quy mô công trình và các chỉ tiêu thiết kế

2.2.1 Xác định cấp bậc công trình

Cấp của công trình được xác định từ hai điều kiện

2.2.1.1 Theo chiều cao đập và loại nền

- Theo khảo sát địa hình ta chọn chiều cao đập từ 15m đến 35m Nền loại B,theo tiêu chuẩn 04-05-2012 tra được công trình là công trình cấp II

2.2.1.2 Theo nhiệm vụ công trình

- Hồ có nhiệm vụ tưới cho 980 ha đất nông nghiệp, tra bảng 1 QCVN 04-05: 2012/ BNNPTNT ta được cấp công trình là cấp IV

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

2.2.2 Xác định các chỉ tiêu thiết kế

Như trên cấp công trình là cấp II xác định được các chỉ tiêu thiết kế như sau:

Theo QCVN 04-05-2012 xác định được:

- Tần suất lũ thiết kế và kiểm tra(tra bảng 4 QCVN 04-05-2012):

PTK = 1%; PKT = 0,2%

- Tần suất gió lớn nhất và bình quân lớn nhất(bảng 3 TCVN 8216-2009):

Pmax = 4%; Pbq = 50%

- Tần suất tưới đảm bảo(bảng 3 QCVN 04-05-2012) : P = 85%

- Hệ số tin cậy và hệ số điều kiện làm việc : Kn = 1,15; m = 1,0

- Tuổi thọ công trình: T = 75 năm (bảng 11 QCVN 04-05-2012)

- Hệ số an toàn ổn định cho phép của đập đất( bảng 7 TCVN 8216-2009):

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THỦY LỢI

3.1 Tính toán điều tiết hồ

3.1.1 Mục đích và nhiệm vụ tính toán

 Mục đích của việc tính điều tiết hồ là tìm ra mối quan hệ giữa quá trình lưu lượng chảy đến, quá trình lưu lượng chảy ra khỏi hồ và sự thay đổi mực nước hoặc dung tích kho nước theo thời gian

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

 0 : Hàm lượng bùn cát bình quân nhiều năm (0 = 173 g/m3)

 Q0 : Lưu lượng bình quân nhiều năm (Qo=0,631m3/s)

 T : Tuổi thọ hồ chứa: 75 năm

 ll : Trọng lượng riêng của bùn cát lơ lửng, bằng 0,8 Tấn/m3

 dđ : Trọng lượng riêng của bùn cát di đẩy, bằng 1,45 Tấn/m3

 h : Độ vượt cao an toàn

 Kết quả tính toán có Wbc = 361.670m3

Nội suy từ bảng quan hệ F~Z~V ta có: Zbc = 192,6(m)

Độ vượt cao an toàn h ta lấy 1m => : MNC = Zbc + h = 192,6 + 1 = 193,6(m) Công trình Hồ chứa Suối Trọng có phương thức lấy nước là lấy từ Hồ chứa Suối Trọng xả xuống suối Trọng, không phải lấy thẳng vào kênh.Cho nên, trong quá trình khai thác 1 phần bùn cát sẽ theo dòng nước xuống hạ lưu

Công trình Hồ chứa Suối Trọng có lượng nước của năm tần suất P=75% lớn hơn lượng nước yêu cầu tưới là 4,97x106m3 cho nên 1 phần lượng bùn cát vào mùa lũ sẽ chảy qua cống xuống hạ lưu

Bảng 3.1: Các thông số công trình Hồ chứa Suối Trọng

3.2.1.2 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 tích hữu 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

và dung 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 cầu dùng nước trong năm, tài liệu về quan hệ địa hình lòng hồ Z~F~V, dung tích chết, mực nước chết

3.2.2 Nguyên tắc xác định

- Căn cứ vào đường quá trình nước đến thiết kế

- Căn cứ vào đường quá trình nước dùng thiết kế

- Căn cứ vào điều kiện địa hình địa chất của vùng hồ chứa

- 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

3.2.3 Xác định hình thức điều tiết hồ chứa

Theo tài liệu thủy văn về phân phối dòng chảy năm thiết kế và nhu cầu dùng nước trong năm ta có:

- Tổng lượng nước đến tính toán với P= 75%: Wđến = 13,056.106 m3

- Tổng lượng nước dùng: Wdùng =9,0033.106 m3

Ta thấy Wđến> Wdùng , do đó trong một năm lượng nước đến luôn đáp ứng đủ lượng nước dùng Mặt khác trong một năm có những tháng thừa nước liên tiếp nhau

và những tháng thiếu nước liên tiếp nhau

Vậy đối với hồ chứa Suối Trọng ta tiến hành điều tiết năm

3.2.4 Phương pháp tính toán

- MNDBT của hồ chứa được xác định thông qua tính toán điều tiết hồ Sử dụng

phương 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 tích hiệu 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

Kết quả tính toán ghi trong phụ lục A – bảng 3.2

Từ bảng: 2.2 ta có dung tích hiệu dụng chưa kể tổn thất là :

Vh= ∑(V-)=4,432.106 (m3)

Vmax = Vc + Vh = (0,467 + 4,432).106 =4,899.106 m3

+Cột 6: F là diện tích mặt hồ tra từ quan hệ địa hình cho ở bảng (1.1) tương ứng với giá trị V bq lấy từ cột (5)

(5) K là hệ số tính đến tổn thất trong trường hợp lòng hồ có điều kiện địa chất bình thường Có thể chọn k=1% lượng nước bình quân trong hồ

+Cột 10: Wtt là tổng tổn thất Wtt=Wbh + Wth

+Cột 11: Lượng nước thừa hàng tháng ( khi Wđ > Wq): cột (11) = cột (2) – cột (3) – cột (10)

+Cột 12: lượng nước thiếu hàng tháng của thời kỳ thiếu nước ( khi Wđ < Wq): cột (12) = cột (3) + cột (10) – cột (2)

+Cột 13: Dung tích của hồ khi kể đến tổn thất

+Cột 14: Lượng nước xả khi kể đến tổn thất

Kết quả tính toán ghi trong phụ lục A – bảng 2.3

Từ bảng: 2.3 ta có dung tích hiệu dụng chưa kể tổn thất là :

Từ bảng: 2.3 ta có dung tích hiệu dụng chưa kể tổn thất là :

Vh = 4,574 m3, Vbt = Vc + Vh = 0,467 + 4,574= 5,04 m3

Áp dụng công thức :

1

4,574 4, 432.100%

4,574

i i

h h

i h

 Đạt giá trị yêu cầu của tính toán

Vậy với dung tích hiệu dụng Vhd=4,574.106 (m3)

Vậy cao trình mực nước dâng bình thường trong hồ là: Zbt= 206,48 (m)

 Tổng hợp các thông số của hồ chứa

Bảng 3.4: Bảng tóm tắt kết quả điều tiết xác định thông số hồ Suối Trọng

1 Mực nước bình thường ZBT: 206,48m

2 Dung tích hồ ứng với mực nước dâng bình thường:

VMNDBT = 5,04 triệu m3

3 Mực nước chết : ZC = 193,6m

4 Dung tích hồ ứng với mực nước chết:

VC = 0,467 triệu m3

5 Dung tích hữu ích: 4,574 triệu m3

3.3 Tính toán điều tiết lũ

3.3.1.Khái niệm, mục đích, ý nghĩa của điều tiết lũ

3.3.1.3.Ý nghĩa

Tính toán điều tiết lũ là một biện pháp chủ động phòng lũ hữu hiệu nhất Việc tính toán điều tiết lũ cho công trình đóng vai trò quan trọng bởi nó quyết định đến chiều cao của đập, diện tích ngập lụt ở phía thượng lưu công trình điều đó ảnh hưởng rất lớn đến giá thành công trình

3.3.2 Nguyên tắc và phương pháp tính toán

3.3.2.1.Nguyên tắc tính toán

Xuất phát từ nguyên lý chung, phương pháp lặp cũng được thực hiện trên cơ sở giải hệ phương trình bao gồm phương trình cân bằng nước và phương trình động lực Phương trình cân bằng nước được viết dưới dạng hệ sau:

(1)

(2) Trong đó: V1, V2: Dung tích hồ đầu, cuối thời đoạn đoạn tính toán

Q1, Q2: Lưu lượng lũ đến đầu, cuối thời đoạn tính toán

q1, q2: Lưu lượng xả đầu, cuối thời đoạn tính toán

Hình 3.1: Dạng đường quá trình xả lũ của đập tràn có cửa van

- Từ t0 – t1: lưu lượng đến tăng dần ta từ từ mở cửa van sao cho lưu lượng xả bằng lưu lượng đến

- 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 đạt giá trị cực đại

- Từ t2- t3: q giảm nhưng vẫn lớn hơn Q, lượng trữ trong kho giảm xuống.Đến khi mực nước trong kho giảm xuống MNDBT thì ta từ từ đóng bớt của van xuống

để lưu lượng lũ đến bằng lưu lượng xả

- Sau t3: lưu lượng đến giảm, đóng cửa van sao cho lưu lượng xả bằng lưu lượng đến

3.3.2.2.Nội dung của phương pháp tính toán

Tại thời điểm đầu tiên, mực nước và dung tích ban đầu của hồ chứa đã được xác định Các thời đoạn tiếp theo dung tích ban đầu hoặc mực nước ban đầu là các giá trị tương ứng của nó tại cuối thời đoạn trước

Quá trình tính toán thử dần cho mỗi thời đoạn được xác định theo các bước sau đây:

Bước 1: Giả định giá trị q2 ở cuối mỗi thời đoạn tính toán, tính giá trị V2 theo công thức (1)

Bước 2: Xác định giá trị mực nước thượng lưu cuối thời đoạn tính toán bằng

cách sử dụng đường cong hoặc bảng tra quan hệ Z~F~V

Bước 3: Tính giá trị q2tt tại cuối thời đoạn tính toán theo công thức (2) với các tham số đã biết và kiểm tra điều kiện:

- Nếu biểu thức thỏa mãn coi như giả thiết q2 ở bước 1 là đúng và chuyển sang thời đoạn tiếp theo Giá trị q1 của thời đoạn sau là q2 của thời đoạn trước Các bước tính toán với thời đoạn đó tiến hành lặp lại từ bước 1 đến bước 3

- Nếu biểu thức không thỏa mãn cần thay đổi giá trị giả định q2 và quay lại bước 1 Giá trị lưu lượng xả được giả định lại theo biểu thức sau:

Trong đó: q2n+1: Giá trị giả định của lưu lượng xả q2 ở bước lặp thứ (n+1)

q2n và q2tn: Giá trị giả định và tính toán của đại lượng q2 ở bước lặp thứ n

Tiến hành tính toán cho tất cả các thời đoạn sẽ xác định được quá trình xả lũ, các đặc trưng dung tích chống lũ và các mực nước đặc trưng

Nếu ký hiệu I là chỉ số thời đoạn, giả sử ta chia làm n thời đoạn, khi đó mực nước cuối mỗi thời đoạn V2 = V(I), mực nước đầu thời đoạn là mực nước cuối thời đoạn trước V1 =V(I-1); tương tự Q(I-1), q(I-1) là lưu lượng đến và xả ở đầu thời đoạn còn Q(I) và q(I) là lưu lượng đến và xả ở cuối mỗi thời đoạn

3.3.2.3.Tài liệu tính toán

Cột 5: Lưu lượng xả nước giả thiết





Kết quả tính toán ghi trong phụ lục A – bảng 3.4

Từ kết quả tính toán trong bảng 3.4, ta xác định được mực nước lũ thiết kế của công trình là: MNLTK = Zt max = 208,28 (m)

 Tổng hợp các thông số của hồ chứa

Bảng 3.6: Bảng tóm tắt kết quả điều tiết lũ

Đại lượng Lũ thiết kế

P= 1%

Lũ kiểm tra P=0,2%

Kết quả tính toán ghi trong phụ lục A

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Q (m3/s) qtt (m3/s)

Từ kết quả tính toán trong bảng , ta xác định được mực nước lũ thiết kế của công trình là: MNLKT = Zt max = 209,12 (m)

Hình 3.3: Biểu đồ quan hệ Q-q-t

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT

 Thiết kế mặt cắt ngang đập

 Tính toán thấm qua thân và nền đập

 Tính toán ổn định mái đập

 Hướng thổi chính vuông góc với mặt đập: θ = 00

 Thời gian gió thổi trực tiếp: t = 6(h)

 Độ vượt cao an toàn ứng với cấp công trình cấp II:

- Trường hợp 1: Mực nước dâng bình thường

Xác định cao trình đỉnh đập theo công thức

+ h, h' : Chiều cao nước dềnh do gió

+ S, S’ : Chiều cao dự trữ lún, lấy bằng 1%Hđ = 0,3m (Ước tính Hđ=30m)

+ hsl,h'sl : Chiều cao sóng leo trên mái đập

+ a, a’,a”: Độ cao an toàn

4.1.3 Đỉnh đập

Cao trình đỉnh đập được xác định dựa trên điều kiện không cho nước tràn qua đỉnh đập trong mọi trường hợp làm việc , mặt khác đập không quá cao để đảm bảo điều kiện kinh tế

Theo TCVN 8421-2010 Cao trình đỉnh đập được xác định từ 3 mực nước: MNDBT và MNLTK và MNLKT như sau:

4.1.3.1 Tính chiều cao nước dềnh do gió h ứng với gió tính toán lớn nhất

s

H g

D V

10.2

2 6

4.1.3.2 Tính chiều cao sóng leo hsl1% ứng với gió tính toán lớn nhất

Theo TCVN 8216-2009, chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định như sau:

hsl1% =K1.K2.K3.K4.K hs1%

Trong đó :

 hs1%: Chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%

 K1, K2, K3, K4, K : Các hệ số

* Giả thiết trường hợp này là sóng nước sâu ( H > 0,5λ)

- Tính các đại lượng không thứ nguyên : ; 2

V

gD V gt

- Tra đồ thị hình 35 (QPTL C1-78) ứng với đường bao trên cùng: với một giá trị không thứ nguyên ta xác định được cặp trị số V g h g V.

;

h g h

- Chiều dài sóng trung bình xác định theo công thức sau:

* Xác định các hệ số K1, K2, K3, K4, K

- K1, K2 : tra TCVN 8421-2010, phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái và độ nhám tương đối trên mái, chọn lớp gia cố mái là bê tông cốt thép  = 0,015m

- K3 : tra TCVN 8421-2010, phụ thuộc vận tốc gió và hệ số mái m

Sơ bộ chọn hệ số mái thượng lưu : m1 = 3÷ 5

- K4 : phụ thuộc vào hệ số mái m và trị số

% 1

s h

Bảng: 4-1 Ttính toán cao trình đỉnh đập

(m)

MNLTK (m)

9 Thời gian gió thổi liên tục t(s) 21600 21600

4.1.4 Mái đập và cơ đập

- Bề rộng đỉnh đập: Đỉnh đập không kết hợp làm đường giao thông nên chọn chiều

rộng theo yêu cầu cấu tạo Bđ = 5 m

 Hệ số mái thượng lưu là: mt = 3,5

+ Mái hạ lưu: Đập cao hơn 10m nên bố trí 2 cơ ở mái hạ lưu tại cao trình 200m và 193m với bề rộng cơ Bcơ = 3m

 Hệ số mái hạ lưu là: mh = 3 & 3

4.1.5 Thiết bị thoát nước:

+ Mục đích: mục đích của việc đặt thiết bị thoát nước thân đập là cho dòng thấm thoát ra hạ lưu dễ dàng và an toàn, hạ thấp đường bão hòa không cho dòng thoát ra

ở mái đập hạ lưu, tăng ổn định, chống xói ngầm và chống trượt mái

+ Lựa chọn hình thức:

 Đoạn trên sườn đồi:

Đối với đoạn sườn đồi hạ lưu không có nước nên bố trí thoát nước kiểu áp mái sao cho cao hơn vị trí đường bão hòa 1,5m Hai bên vai đập bố trí rãnh thoát nước

 Đoạn lòng sông:

Đoạn lòng sông có nước , chọn thoát nước kiểu lăng trụ Bề rộng đỉnh lăng tr ụ

Bltr= 3m, hệ số mái m = 2; cao trình đỉnh lăng trụ là +186m

Mặt tiếp giáp của lăng trụ với đập và nền có tầng lọc ngược