Quan hệ địa hình kho nước W~Z và F~Z theo các tuyến: Từ bình đồ tổng thể khu vực đầu mối, qua đo vẽ tính toán ta xác định được quan hệ Z~W~F lòng hồ tại 2 tuyến đập.. Địa chất thủy văn:
Trang 1LỜI CẢM ƠN
Công tác thủy lợi đóng vai trò quan trọng và có tính chất chiến lược đối với sựnghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Hồ chứa nước Cà Tang thuộc huyệnBắc Bình, tỉnh Bình Thuận được xây dựng nhằm giải quyết nhu cầu về nước nôngnghiệp, nước sinh hoạt cho nhân dân trong vùng và nâng cao đời sống, cải thiện môitrường Huyện Bắc Bình vốn là một huyện thiếu nước nghiêm trọng, nhất là vào mùakhô, có thể xảy ra hạn hán Vì vậy việc xây dựng hồ chứa nước Cà Tang là rất quantrọng, phục vụ trực tiếp cho lợi ích nhân dân và phục vụ mục tiêu phát triển kinh tếtoàn vùng trong tương lai
Sau 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân và được sự dạy
dỗ, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn thủy công cũng như toàn thểcác thầy cô giáo trong trường đã dạy dỗ và chỉ bảo em trong suốt những năm học vừaqua, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo GS.TS Nguyễn Chiến, em đã hoànthành đồ án tốt nghiệp của mình
Với đề tài: ’’Thiết kế hồ chứa Cà Tang – Phương án 2’’
Đây là đồ án tốt nghiệp sử dụng tài liệu thực tế công trình thủy lợi và vận dụngtổng hợp các kiến thức đã học Dù bản thân đã hết sức cố gắng nhưng vì điều kiện thờigian nên trong đồ án em chưa giải quyết hết các trường hợp có thể xảy ra Mặt kháckinh nghiệm bản thân trình độ còn hạn chế nên trong đồ này không tránh khỏi nhữngthiếu sót
Em kính mong được sự chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ của các thầy cô giáo giúpcho đồ án của em được hoàn chỉnh hơn, từ đó kiến thức chuyên môn cũng được hoànthiện và nâng cao
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đặc biệt là thầy giáo GS.TS NguyễnChiến đã chỉ bảo, hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đồ án này
Trang 2MỤC LỤC.
Trang 3Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH
1.1.1.2 Vùng hưởng lợi:
Toàn bộ công trình thuộc huyện Bắc Bình của lưu vực sông Lũy với diện tích là1825.53km2
Khu hưởng lợi của dự án gồm 3 xã: Phan Tiến, Sông Lũy, Bình Tân
Ranh giới địa chính của huyện như sau: Phía Bắc, Tây, Tây Bắc, giáp tỉnh LâmĐồng; phía Tây và Tây Nam giáp huyện Hàm Thuận Bắc; Phía Đông và Đông Bắcgiáp huyện Tuy Phong; phía Đông Nam, Nam và Tây Nam Giáp biển Đông
1.1.2 Nhiệm vụ công trình:
Hồ chứa Cà Tang đảm nhận các nhiệm vụ sau:
+ Cung cấp nước tưới ổn định cho 1600ha đất canh tác của các xã thuộc huyệnBắc Bình
+ Tạo nguồn cung cấp nước sinh hoạt cho 11000 người dân trong khu tưới
+Kết hợp nuôi trồng thủy sản trong lòng hồ và cải tạo môi trường sinh thái
1.2 Điều kiện tự nhiên:
1.2.1 Tài liệu về địa hình:
1.2.1.1 Vùng lòng hồ:
Vùng hồ chứa là thung lũng được hình thành từ các dãy núi đá hai bên bờ sông
Kà Tang Bờ trái và phải là các dãy núi đá kết hợp với các dãy đồi có độ dốc khônglớn lắm, cao độ từ 100120m, cách bờ sông khoảng 400500m Trong lòng hồ địa hình
có cao độ từ 80(lòng sông)100m(chân đồi)
1.2.1.2 Vùng công trình đầu mối:
Vùng dự kiến công trình đầu mối là ranh giới giữa vùng núi và vùng bán địa sơnđịa, địa hình trung du Dự kiến tuyến đập có hướng gần Bắc Nam, vuông góc với sông
Kà Tang (hướng 178o), hình chữ U mở rộng, 2 vai đập gói lên 2 dải đồi lớn, sườn dốc
Trang 4thoải có cao trình từ 100120m Phần lòng sông rộng 40m, phần 2 bên thềm rộngkhoảng 900m, không có bãi bồi Tuyến tràn xả lũ bố trí bên bờ trái dọc theo chân núivới địa hình từ thượng lưu +95m đến hạ lưu +100 Tuyến cống bố trí bên bờ phải tạichân núi dốc thoải.
1.2.1.3 Khu tưới của dự án:
Địa hình khu tưới không có dãy núi cao nhưng biến đổi khá phức tạp do bị chiacắt bởi các gò cao xen kẽ Địa hình nghiêng từ Tây Bắc xuống Đông Nam Nhìn chungđịa hình khu tưới hình lòng máng,cao ở phía Tây Bắc và thấp dần về phía Đông Nam
và phía Nam
1.2.2 Quan hệ địa hình kho nước W~Z và F~Z theo các tuyến:
Từ bình đồ tổng thể khu vực đầu mối, qua đo vẽ tính toán ta xác định được quan
hệ Z~W~F lòng hồ tại 2 tuyến đập Kết quả như bảng sau:
- Đá gốc: Trong lòng hồ có 2 loại đá chính, phân bố từ dưới lên trên một cách liêntục như sau:
+ Đá phiến sét xen kẹp cát kết, bột kết phân bố chủ yếu trong lòng hồ ở Phía Nam
và Đông Nam, khu vực công trình đầu mối Đá có màu xám, xám nâu, xám ghi, cấutạo phân phiến, kiến trúc ẩn tinh, tái kết tinh
+ Đá cát bột kết xem kẹp phiến sét phân bố chủ yếu trong lòng hồ ở Bắc và TâyBắc Đá có màu xám, xám vàng, xám lục, cấu tạo khối, kiếm trúc cát bột
- Tầng phủ đệ tứ:
Trang 5Trần tích nguồn gốc sông (aQ) phân bố dọc theo 2 bờ sông Kà Tang là thềm bậc
I có độ cao tuyệt đối từ +80 đến +95, thành phần chủ yếu bên trên là á cát, á sét, phầndưới là trầm tích hạt thô dày từ 2-5m
Trần tích bãi bồi sông hiện đại (aQ) có thánh phần chủ yếu là trầm tích hạt thôgồm cát, cuội sỏi, sạn…
Tầng phủ của đá gốc là các sản phẩm pha tàn tích bao gồm á sét chứa dăm, sạnđến hỗn hợp dăm sạn tảng lăn Dăm sạn là thành phần phong hóa của đá gốc chiếmhàm lượng từ 20-50% chiều dày từ 1-3m
• Đá gốc: Có 2 loại chính là đá phiến sét và đá cát bột kết arko xen kẹp
Địa chất nền tại khu vực tuyến đập trên (theo phương án I): phân bố các lớp1,2,3,4 và đá gốc là đá phiến sét xen kẹp cát bột kết arko với đầy đủ các đới phong hóa
từ phong hóa hoàn toàn đến phong hóa nhẹ tươi Điều kiện địa chất nền thuận lợi choviệc xây dựng đập đất hỗn hợp nhiều khối với móng đập nêm đặt trong đới đá gốcphong hóa mạnh đảm bảo an toàn và ổn định lâu dài Chiều sâu bóc bỏ từ 2-7m gồmlớp 1 ở lòng sông, lớp 2 và lớp 3 ở thềm sông, lớp 4 và đá phong hóa hoàn toàn ở 2 vaiđập
Theo phương án II: Tuyến đập dưới cũng có điều kiện địa chất tương tự như trên,chiều sâu bóc bỏ trên toàn bộ tuyến đập từ 3-10m gồm 1 lớp ở lòng sông, lớp 2 và lớp
3 ở thềm sông, lớp 4 và đa phong hóa hoàn toàn ở 2 vai đập
1.2.3.3 Tuyến tràn:
Tuyến tràn xả lũ theo phương án I: Tại khu vực tuyến tràn phân bố lớp 4, đáphiến xen kẹp đá cát bột kết arko với đầy đủ các đới phong hóa hoàn toàn và phonghóa nhẹ
Khu vực tuyến tràn theo phương án II có phân bố lớp 4, đá phiến xen kẹp đá cátbột kết arko với đầy đủ các đới phong hóa hoàn toàn và phong hóa nhẹ
1.2.3.4 Tuyến cống:
Tại khu vực tuyến cống có phân bố lớp 4, đá phiến xen kẹp đá cát bột kết arkovới đầy đủ các đới phong hóa hoàn toàn và phong hóa nhẹ Chiều dày bóc bỏ từ 4-6m
1.2.3.5 Chỉ tiêu cơ lý của đất, đá nền tại các tuyến:
Bảng 1.2: Các chỉ tiêu cơ lý đất đá nền tại các hạng mục công trình đầu mối
Trang 6Tên lớp
Chỉ tiêu
Lớp 1 Lớp2 Lớp3 Lớp4 Đá gốc
phonghóa hoàntoànThành phần hạt (%)
1.2.4 Địa chất thủy văn:
Trong khu vực lòng hồ có hai loại nguồn nước chính là nước mặt và nước ngầm
• Nước mặt: tồn tại ở sông Kà Tang, sông Nhum, suối Nhăn và các khe suối nhỏ Vềmùa mưa nước thường đục do có lượng phù sa lớn, về mùa khô nước có màu hơi đen,trong suốt không mùi vị, ít lắng cặn Nước mặt có quan hệ thủy lực với nước ngầmtrong trầm tich thềm sông và trong khe nứt của đá gốc Mùa mưa nước mặt là nguồncung cấp nướ chỉ yếu cho nước ngầm và ngược lại, về mùa khô nước ngầm lại cấpnước cho nước mặt Mực nước và thành phần hóa học thay đổi theo mùa
• Nước ngầm: Trong khu vực lòng hồ có 2 phức hệ chứa nước ngầm chính là:
+ Nước ngầm trong các bồi tích và thềm bậc 1 phân bố ở độ sâu 2-4m kể từ mặtđất, nguồn cung cấp chủ yếu là nước mưa và nước mặt, mực nước dao động theomực nước sông Kà Tang
+ Nước ngầm trong khe nứt của đá gốc: Thường xuất hiện ở độ sâu 7-10m kể từmặt đất, hơi đục,không mùi vị và lắng cặn, nguông cung cấp chủ yếu là nước mưa
Trang 7và nước mặt vào mùa mưa và nước sông nếu vào mùa khô Nhìn chung nước chỉtập trung trong các khe nứt nên khá nghèo nàn.
1.2.5 Khả năng vật liệu xây dựng tự nhiên tại chỗ:
1.2.5.1 Vật liệu xây dựng đất:
• Vị trí và trữ lượng: Căn cứ theo yêu cầu về vật liệu đất đắp đã tiến hành khảo sát với 4
mỏ vật liệu đất xây dựng cho đầu mối (kí hiệu VL I, VL II, VL III, VL IV) và 3 mỏvật liệu đất xây dựng cho tuyến kênh (kí hiệu VLK 1, VLK 2, VLK 3) Khối lượng vậtliệu đất ở bảng sau:
Bảng 1.3: Khối lượng vật liệu đất đắp cho vùng đầu mối đã khảo sát
Tên mỏ Lớp khai
thác
Diện tíchkhai thác(m2)
Khốilượng bóc
bỏ (m3)
Trữ lượngkhai thác(m3)
Cấp trữlượng
Cự li vậnchuyểnđến chânđập (m)
• Chỉ tiêu cơ lý chủa vật liệu đất xây dựng vùng đầu mối:
Bảng 1.4: Các chỉ tiêu cơ lý đất vật liệu xây dựng vùng đầu mối dùng trong tính toán
Dung trọng ướt tự nhiên gw (T/m3) 1.78 1.83
Dung trọng khô tự nhiên gc (T/m3) 1.55 1.57
Dung trọng khô chế bị gccb (T/m3) 1.75 1.8 1.90
Trang 81.2.5.2 Vật liệu cát cuội sỏi:
Căn cứ theo yêu cầu về vật liệu cát cuội sỏi đã tiến hành khảo sát 3 mỏ cát sỏisau:
• Mỏ cát sỏi đập Đồng Mới nằm trên sông Lũy Tại khu vực đập Đồng Mới, bên tráiđường quốc lộ 1 từ ngã ba Lương Sơn đi về phía Nha Trang khoảng 4km Mỏ có chiềudài khoảng 1.5km, rộng khoảng 70m và nằm dưới mực nước sông 2m
• Mỏ cát sỏi thôn Đá Trắng trên sông Cà Tang cách ngã ba gặp sông Lũy về phía thượnglưu khoảng 2km Mỏ có chiều dài khoảng 150m, rộng 30m, và nằm sâu dưới mựcnước sông khoảng 1m
• Mỏ cát sỏi Suối Bay ở hạ lưu vai trái đập khoảng 4km trên suối Bay, mỏ có chiều dàikhoảng 150m, rộng 20m và nằm sâu dưới mực nước 0.5m
• Mỏ đá núi Đá Dại (VLĐ 2) thuộc địa phận xã Bình Tân và Thuận Hòa ở bờ phải tuyếnkênh chính, cách tim kênh chính (K12) khoảng 300m Mỏ có chiều dài khoảng 1000m,rộng khoảng 500m
• Mỏ đá bên phải đường đi sông Lũy (VLĐ 3) thuộc địa phận xã Phan Tiến và sông Lũycách cầu treo xã Phan Tiến khoảng 1.8km Mỏ gồm hai núi đá có tổng chiều dàikhoảng 500m, rộng khoảng 200m
1.2.6 Đặc điểm khí tượng thủy văn:
1.2.6.1 Tài liệu khí tượng:
Ở lưu vực sông Cà Tang không có trạm đo nêm không có tài liệu khí tượng thủyvăn Trong và ngoài hệ thống lưu vực sông Lũy có các trạm khí hậu, trạm đo mưa vàtrạm đo thủy văn do tổng cục KTTV quản lí, chất lượng tài liệu đảm bảo Các trạm đo
và thời gian có trong bảng sau:
Bảng 1.5: Thống kê các trạm KTTV và thời gian có tài liệu:
Phan Thiết 10o56’-108o06’ Các yếu tố khí hậu Từ 1957 đến nay
1977-nay
1978-1993, 1997-1999,2002-nay
Trang 9Sông Mao 11o15’-108o30’ Mưa Từ 1978 đến nay
Phan Rí Chàm 11o13’-108o31’ Mưa Từ 1981 đến nay
Liên Khương 10o45’-108o23’ Mưa Từ 1981 đến nay
• Yếu tố khí hậu trung bình tháng:
Căn cứ vào tài liệu của trạm Pham Thiết, tính toán được đặc trưng các yếu tốkhí tượng, khí hậu trung bình tháng ở bảng 1.6:
Bảng 1.6: Đặc trưng các yếu tố khí hậu tỉnh Pham Thiết
• Lượng mưa bình quân lưu vực:
Căn cứ vào tài liệu lượng mưa của 3 trạm Di Linh, sông Lũy, Phan Thiết đếnnăm 2004, tính lượng mưa bình quân lưu vực sông Cà Tang bằng giá trị bình quân sốlượng học của 3 trạm này:
Với: Xo Sông Lũy = 1082.2mm
Phân phối lượng tổn thất bốc hơi theo dạn phân phối bốc hơi đo bằng ống Piche
Bảng 1.8: Phân phối lượng tổn thất bốc hơi theo tháng
Trang 10Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII NămZ
1.2.6.2 Tài liệu thủy văn:
Trong khu vực Cà Tang không có trạm đo nên không có tài liệu thủy văn Vì vậyviệc tính toán các đặc trưng thủy văn như dòng chảy năm, dòng chảy lũ, dòng chảyphù sa…được thực hiện trong trường hợp lưu vực nghiên cứu không có tài liệu
a)Dòng chảy năm:
• Lưu lượng trung bình nhiều năm:
Trên sông Lũy khống chế diện tích lưu vực F=964km2 là trạm thủy văn sông Lũyvới chuỗi tài liệu thực đo từ 1981-2004 tính được các đặc trưng dòng chảy năm nhưsau:
Với Ca = 0.5: là hệ số biến động của trạm sông Lũy
M0 = 15.5 l/s.km2 là mooduyn dòng chảy năm tại tuyến đập Cà Tang
+ Hệ số thiên lệch Cs = 2Cv
• Phân phối dòng chảy năm thiết kế:
Dạng phân phối dòng chảy điển hình được chọn cho lưu vực Cà Tang là dạngphân phối dòng chảy thực đo tại trạm sông Lũy năm 1990 Dạng phân phối này phùhợp với chế độ dòng chảy trong hệ thống sông Lũy nói chung và hẹ thống lưu vực CàTang nói riêng
Bảng 1.9: Phân phối dòng chảy năm thiết kế với P=85% tính đến tuyến đập Cà Tang
Kết quả tính toán lưu lượng đỉnh lũ theo 3 phương pháp trên được tổng hợptrong bảng sau:
Bảng 1.10: Lưu lượng đỉnh lũ tại tuyến đập Cà Tang
Trang 11và sông Cà Tang nói riêng.
• Đường quá trình lũ (Q~t) ứng với các tuần suất lũ khác nhau:
Bảng 1.11: Đường quá trình lũ thiết kế tại tuyến đập Cà Tang
Trang 12• Lưu lượng lũ mùa thi công ứng với các tuần suất và các tháng mùa kiệt:
Mùa thi công ở lưu vực Cà Tang có thể bắt đầu vào tháng XII và kết thúc vàothángVII hàng năm Lưu lượng lớn nhất trong mùa và lưu lượng lớn nhất mùa đượctính từ trạm sông Lũy sau đó chuyển về tuyến đập theo tỷ lệ diện tích
Kết quả tính toán như ở bảng 1.12
Bảng 1.12: Lưu lượng lớn nhất mùa thi công
d) Quan hệ Q~Z tại các tuyến đập:
Căn cứ vào mặt cắt ngang sông tính được quan hệ Q = f(Z) như bảng sau:
Bảng 1.13: Quan hệ Q~Z tại hạ lưu tuyến đập
1.3 TÀI LIỆU VỀ DÂN SINH KINH TẾ:
1.3.1 Dân sinh và kinh tế:
Xã có vùng dự án là nơi sinh sống của nhiều dân tộc anh em chủ yếu gồm Kinh,Nùng Hoa, K’Ho, Rắc Lây và Tày Tổng dân số huyện tính đến năm 2005 là 16.659người, trong đó nam là 8.496 người, nữ 8163 người, chiếm 49%, mật độ dân số trungbình là 72 người/km2, tốc độ phát triển dân số là 1.3%
Thực trạng lao động trong khu vực dự án: Tỷ lệ lao động nông nghiệp chiếm từ80-90%, còn lại là phi nông nghiệp
Do những đặc trưng riêng về phân bố dân cư không đều nên việc đầu tư cơ sở hạtầng còn thấp, trình độ lao động còn hạn chế, chất lượng lo động còn nhiều bất cập sovới yêu cầu phát triển của xã hội, hầu hết lao động tại chỗ là lao động phổ thông
Nông nghiệp là ngành kinh tế chính của xã có vùng dự án nhưng do công trìnhthủy lợi chưa có, trình độ dân trí thấp nên kết quả sản xuất nông nghiệp còn yếu kém.Sản xuất nông nghiệp tập trung chủ yếu vào cây lương thực gồm các cây: lúa, ngô,khoai, sắn, và các cây như:lạc, đậu tương, vừng, mía, cà phê, nhãn…
Trang 13Bình quân lương thực đầu người của các xã trong khu vực dự án còn thấp,khoảng 450kg/năm trong khi bình quan lương thực đầu người của huyện là550kg/năm Số hộ nghèo chiếm khoảng 20-25% Cơ cấu kinh tế còn chưa hợp lí nêntài nguyên thiên nhiên dù phong phú nhưng chủ yếu còn ở dạng tiềm năng, chưa khaithác được nhiều, thu nhập của người dân chủ yếu dựa vào nông nghiệp và lâm nghiệp.
Về giáo dục và y tế nói chung vẫn còn kém phát triển, cơ sở hạ tầng còn thấp,trình độ chuyên môn chưa cao, song cũng đã góp phần đáp ứng được các nhu cầu tốithiểu của nhân dân trong vùng dự án như: phần lớn trẻ em điều được đến trường, tỷ lệxóa mù chữ đã đạt yêu cầu được nhà nước công nhận, đã tiến hành phổ cập giáo dụctiểu học, đáp ứng được tương đối về nhu cầu khám chữa bệnh của nhân dân trong xã
và sơ cấp cứu trong các trường hợp khẩn cấp, tiêm phòng cho trẻ em…
1.3.2 Phương hướng phát triển kinh tế:
Mục tiêu phát triển kinh tế vùng là quy hoạch xây dựng các công trình thủy lợi
ổn định và từng bước nâng cao mức sống của người dân, tạo điều kiện chuyển đổi cơcấu cây có hiệu quả kinh tế cao để có sản phẩm hàng hóa, góp phần cho việc trồngrừng phủ xanh đất trống, đồi trọc bảo vệ môi trường sinh thái
1.3.3 Biểu đồ nhu cầu dùng nước:
Lượng nước dùng cho sản xuất nông nghiệp là lượng nước dùng lớn nhất trongvùng gồm nước tưới cho từng loại cây trồng và nước dùng cho chăm nuôi Ngoài racòn nước dùng cho sinh hoạt và nước cung cấp cho hạ du để bảo vệ môi trường sinhthái
Nhu cầu sử dụng nước cho các hộ dùng nước tính đến đâu mối công trình đượctổng hợp tại bảng sau:
Bảng 1.14: Tổng hợp nhu câu dùng nước.
Đơn vị: 106m3Thán
+ Theo nhiệm vụ chính của công trình
+ Theo chiều cao công trình và loại nền
1.4.1.1 Theo nhiệm vụ chính của công trình:
Công trình có nhiệm vụ tưới cho 1600ha đất canh tác nông nghiệp nên theoQCVN 04-05:2012 ta tra được công trình cấp IV
1.4.1.2 Theo chiều cao công trình và loại nền:
Theo kết quả nghiên cứu ở giai đoạn thiết kế sơ bộ, xác định chiều cao đập trongkhoảng 25-30m, loại đất nền thuộc nhóm B, tra QCVN 04-05:2012 được công trìnhcấp II
Vậy từ hai điều kiện trên ta xác định cấp công trình là cấp II
Trang 141.4.2 Các chỉ tiêu thiết kế:
Với công trình là công trình cấp II, tra QCVN 04-05:2012 được các tần suất và
hệ số tính toán như sau:
1.4.2.1 Tần suất tính toán:
Tần suất lũ thiết kế: P = 1%
Tần suất lũ kiểm tra: P = 0.2%
Tần suất lũ vượt kiểm tra: P = 0.1%
Tần suất gió lớn nhất và gió bình quân lớn nhất: Pmax= 4%, Pbq = 50%
Tần suất tưới đảm bảo: P = 85%
Tần suất lưu lượng lớn nhất để thiết kế chặn dòng: P = 10%
1.4.2.2 Hệ số tính toán:
Hệ số tin cậy: Kn = 1.15
Tuổi thọ công trình: T = 75 năm
Hệ số an toàn cho phép về ổn định của mái đập đất (Theo TCVN8216-2009):
+ Tổ hợp tải trọng cơ bản: K=1.3+ Tổ hợp tải trọng đặc biệt: K = 1.1
Độ vượt cao an toàn của đỉnh đập đất:
+ Với MNDBT: a = 0.7m+ Với MNLTK: a’ = 0.5m+ Với MNLKT; a” = 0.2m
Chương 2: TÍNH TOÁN THỦY LỢI
Trang 152.1 LỰA CHỌN VÙNG TUYẾN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH:
Dựa vào các tài liệu địa hình, bình đồ và các kết quả khảo sát trên thực địa, vùngtuyến đầu mối công trình được đề nghị chọn tại xã Phan Tiến thuộc huyện Bắc Bình,tỉnh Bình Thuận, cách đường quốc lộ 1A khoảng 20 km, dọc theo đường nhựa về phíaTây Vùng tuyến khu vực đầu mối được lựa chọn khá bằng phẳng và thuận lợi choviệc bố trí các công trình Trong vùng tuyến nghiên cứu bố trí hai vị trí tuyến côngtrình, hai vị trí tuyến công trình cách nhau khoảng 500 m
• Tuyến I : Vị trí tuyến đầu mối gần vuông góc với suối Kà Tang, nằm về phía thượnglưu cách ngã ba suối Kà Tang với sông Cà Tang khoảng khoảng 1.5 km thuộc xã PhanTiến và cách UBND xã Phan Tiến 3 km về phía Tây Bắc Cao độ đáy sông khoảng từ82-85 m
• Tuyến II : Vị trí tuyến đầu mối cách vị trí tuyến I khoảng 500 m về phía thượng lưuthuộc xã Phan Tiến Cao độ đáy sông 82 m
Qua so sánh các điều kiện địa hình, địa chất của các phương án tuyến đập theoyêu cầu thiết kế thấy rằng cả hai phương án tuyến trên đều có điều kiện địa hình, địachất tương tự nhau và thuận lợi cho thiết kế, xây dựng đập đất Nhưng xét về mặt bốtrí thì tuyến I là hợp lí nhất vì diện tích ngập lụt ít hơn, tuyến gần vuông góc với lòngsuối Kà Tang nên cũng dễ dàng hơn trong việc thiết kế, thi công công trình
Vậy chọn vị trí tuyến đập chính là tuyến I
2.2 TÍNH TOÁN MỰC NƯỚC CHẾT VÀ DUNG TÍCH CHẾT :
2.2.1 Khái niệm :
Dung tích chết (V0) là phần dung tích không tham gia vào quá trình điều tiếtdòng chảy Phần dung tích nằm ở phần dưới cùng của kho nước nên còn gọi là dungtích lót đáy, giới hạn dưới của kho nước hay hồ chứa
Mực nước chết (MNC), kí hiệu là Z0 là mực nước nhỏ nhất đảm bảo công trìnhhoạt động bình thường và là mực nước tương ứng với dung tích chết V0 (mực nướcchết và dung tích chết có quan hệ với nhau qua đường đặc trưng địa hình hồ chứaZ~V)
Dung tích chết và mực nước chết phải đảm bảo chứa hết được phần bùn cát lắngđọng trong hồ chứa trong thời gian hoạt động của công trình,đồng thời đảm bảo yêucầu tưới tự chảy
2.2.2 Nội dung tính toán:
2.2.2.1 Xác định MNC theo yêu cầu tưới tự chảy:
MNC không được nhỏ hơn cao trình mực nước tối thiểu để có thể đảm bảo đượctưới tự chảy :
Trang 16MNC = + ∆Z
Trong đó :
+ Zkc : Mực nước khống chế đầu kênh tưới phải thoả mãn yêu cầu khống chế tưới
tự chảy, theo tài liệu tính toán thuỷ nông Zkc = 93,2 m
+ ∆Z : Tổng tổn thất tính từ đầu kênh tưới đến cửa vào của cống lấy nước (baogồm tất cả tổn thất cục bộ và tổn thất dọc đường) Sơ bộ lấy ∆Z=0,5÷0,6 m Ta chọn
∆Z=0,5 m
Thay vào công thức trên ta được : MNC= 93,2 + 0,5 = 93,7 m
2.2.2.2 Xác định MNC theo điều kiện lắng đọng bùn cát :
MNC = Zbc + hd + h
Theo kết quả tính toán dòng chảy rắn và bồi lắng lòng hồ, với tuổi thọ côngtrình cấp II là 75 năm ( Bảng 11mTCVN 04-05 :2012) thì tổng lượng bùn cát lắngđọng trong hồ chứa tại tuyến I theo tính toán thủy văn là Wbc = V T = 8467 75 =0,635.106 m3 Tra quan hệ địa hình lòng hồ được cao trình bùn cát tương ứng là Zbc =91,6 m
• h d : Chiều dày lớp nước đệm từ cao trình bùn cát đến đáy cống, là độ cao vượt an toàn
để bùn cát không chảy vào cống
Theo kinh nghiệm h d=(0, 4 0, 7)m÷ , chọn h d =0,5m
• h: Độ sâu cột nước trước cống để lấy đủ lượng nước thiết kế (thường từ 1-1,5m) Sơ
Trang 172.3.2 Xác định hình thức điều tiết hồ :
Theo tài liệu thủy văn về phân phối dòng chảy năm thiết kế (P=85%) và nhu cầudùng nước trong năm có :
Lượng nước đến trong năm : Wđến = 44.060.000 m3
Lượng nước dùng trong năm : Wdùng=18.680.000 m3
So sánh thấy Wđến> Wdùng, do đó trong một năm lượng nước đến luôn đáp ứng đủnhu cầu dùng nước Vậy ta tiến hành điều tiết năm đối với hồ chứa nước Cà Tang.Khi tính toán điều tiết năm, ta sử dụng năm thủy văn để tính, tức là đầu năm làđầu mùa lũ mực nước trong hồ là MNC đến cuối mùa lũ mực nước trong hồ làMNDBT và cuối năm là cuối mùa kiệt mực nước trong hồ là MNC
2.3.3 Tính toán điều tiết kho nước năm theo phương pháp lập bảng :
2.3.3.1 Nguyên lí tính toán :
Tính toán điều tiết năm theo phương án lập bảng dựa trên nguyên lí cân bằngnước : Hiệu số lượng nước đến và đi khỏi một lưu vực bằng sự thay đổi trữ lượngnước trong lưu vực đó trong thời đoạn tính toán bất kì
+ ∆t : thời đoạn tính toán
+ ∆V : dung tích thay đổi trong từng thời đoạn tính toán ∆t
+ V1, V2 : là dung tích nước trong kho đầu và cuối thời đoạn tính toán
2.3.3.2 Tài liệu tính toán:
Tính toán điều tiết năm cho hồ chứa nước sông Cà Tang với các tài liệu như sau :
+ Đặc trưng địa hình kho nước : Bảng 1.1
+ Dòng chảy năm thiết kế
Phân phối dòng chảy năm thiết kế (Q~t) cho trong Bảng 1.9
+Lượng bốc hơi ở hồ chứa
Lượng bốc hơi cả năm ∆Z = 751mm
Phân phối bốc hơi thiết kế (∆Z~t) trong Bảng 1.8
+ Yêu cầu cấp nước
Diện tích khu tưới là 1600 ha, mức bảo đảm cấp nước là P=85%, lượng nước cầntưới cho từng tháng được cho trong bảng 1.14 Lượng nước yêu cầu tưới này nhỏ hơnlượng dòng chảy năm thiết kế nên ta phải điều tiết năm
Trang 18+ Mực nước chết và dung tích chết.
Theo kết quả tính ở trên ta có : MNC = 93,7m ; Vc = 1,32.106m3
2.3.3.3 Nội dung tính toán :
a) Tính dung tích hiệu dụng Vhchưa kể đến tổn thất
Bảng 2.1 : Bảng tính dung tích hiệu dụng hồ chưa kể tổn thất.
Nước dùng
Nước thừa
Nước thiếu
+ Cột (3) : Lưu lượng đến theo tần suất thiết kế của tháng tương ứng
+ Cột (4) : Tổng lượng nước đến của từng tháng
WQ = Q.∆t với Q lấy ở bảng 1.9 và ∆t là thời gian tháng tính bằng giây
+ Cột (5) : lượng nước dùng của từng tháng
+ Cột (6) : lượng nước thừa ( khi WQ>Wq thì (6) =(4) - (5) )
Trang 19+ Cột (7) : lượng nước thiếu ( khi WQ<Wq thì (7) =(5) - (4) ).
+ Cột (8): dung tích hồ khi chưa kể đến tổn thất
+ Cột (9) : Lượng nước xả khi chưa kể đến tổn thất
Tổng cột (7) chính là dung tích nước cần trữ để điều tiết đảm bảo yêu cầu cấpnước, đó cũng là dung tích hiệu dụng chưa kể đến tổn thất : Vh= 12,01.106 m3
b) Tính tổn thất trong kho nước
Giải thích các giá trị từng bảng tính:
- Cột 1: Thứ tự các tháng xếp theo năm thuỷ văn
- Cột 2: Dung tích kho (Vk) lấy theo cột (8) của lần tính lặp đầu tiên chưa kể tổnthất ( bảng 5-1),cộng với Vc
- Côt 3: Dung tích bình quân trong kho chứa nước: Vtb = 2
1 +
+ Ki
Ki V V
(5 Cột 11: Lượng nước thừa hàng tháng (khi Wd>Wq): cột (11) = cột (9) – cột (10)
- Cột 12: Lượng nước thiếu hàng tháng của thời kỳ thiếu nước (khi Wd≤ Wq): cột(12) = cột (5) – cột (4)
- Cột 13: Là quá trình làm việc (tích nước) hàng tháng của hồ khi có kể đến tổn
thất
- Cột 14: Lượng nước xả thừa
Kết quả tính toán được ghi ở bảng sau:
Trang 20⇒ Dung tích hiệu dụng : Vh = maxVh- = 13,21x10^6 (m3)
Tính sai số giữa 2 lần tính dung tích hiệu dụng (trường hợp chưa kể đến tổn thất và
Không đạt giá trị yêu cầu của tính toán.
Ta tính toán lại điều tiết lần 2 có kể tới tổn thất.
Trang 21⇒ Dung tích hiệu dụng : Vh = maxVh- = 13,31x10^6 (m3)
Tính sai số giữa 2 lần tính dung tích hiệu dụng
2.4 Bố trí tổng thể công trình đầu mối :
2.4.1 Vị trí và hình thức đập chính :
2.4.1.1 Hình thức đập chính :
Địa hình,địa chất thủy văn ở khu vực công trình đầu mối, đặc trưng dòng chảy
và điều kiện bố trí các công trình dẫn dòng thi công cho thấy tuyến đập lựa chọnkhông thích hợp với các loại đập như : đập đá đổ, đập bê tông, đập bản chắn, đậpvòm…
Trong điều kiện địa chất nền không tốt lắm, vật liệu địa phương là đất, cát, sỏi đácác loại khá sẵn có, chiều cao sơ bộ của đập không lớn, vậy để tiết kiệm được cácloại vật liệu quý như sắt thép, ximăng và giảm giá thành công trình, dễ thi công quản
lí, vận hành ta chọn hình thức đập chắn nước là đập đồng chất bằng vật liệu địaphương
2.4.1.2 Vị trí đập chính :
+ Phương án 2 : Đập chính bằng vật liệu địa phương (đập đồng chất) Vị trítuyến đầu mối gần vuông góc với suối Kà Tang Đập tràn xả lũ bằng bê tông cốt thépđặt bên bờ trái, tràn có van điều tiết lưu lượng Cống dẫn nước là cống hộp có mặt cắtchữ nhật bằng bê tông cốt thép đặt bên bờ phải
Trang 222.4.2 Vị trí và hình thức đường tràn :
Căn cứ vào điều kiện địa hình có hai phương án hình thức tràn: Đập tràn có cửavan điều tiết và đập tràn không có cửa van điều tiết Mỗi phương án đều có ưu vànhược điểm khác nhau:
• Đập tràn có cửa van điều tiết:
+ Do ngưỡng tràn thấp hơn MNDBT nên giảm được diện tích ngập lụt ở thượnglưu
+ Điều tiết lũ tốt và mực nước lũ không vượt quá nhiều so với MNDBT, có thểkết hợp xả bớt một phần mực nước hồ khi cần thiết
+ Quản lý vận hành phức tạp
• Đập tràn không có cửa van điều tiết:
+ Tăng mức độ ngập lụt ở thượng lưu, không thể kết hợp xả bớt một phần nước
hồ khi cần thiết
+ Quản lý vận hành đơn giản
Ta thấy với mặt bằng công trình đầu mối hiện nay và địa chất đã khảo sát thìviệc bố trí tràn không có cửa van rất khó khăn và không hiệu quả Tràn có cửa van cónhiều ưu điểm nên ta chọn hình thức đập tràn có cửa van điều tiết
Dựa vào đặc điểm địa hình và địa chất của khu vực, trong phần thiết kế sơ bộ ta
đã xác định được vị trí tuyến tràn đặt bên bờ trái tuyến đập Tuyến tràn nằm vuông gócvới tuyến đập, nằm trên khu vực có địa chất tốt
Qua phần thiết kế sơ bộ chọn hình thức tràn có van điều tiết, ngưỡng tràn đỉnhrộng, nối tiếp sau ngưỡng là dốc nước, tiêu năng bằng mũi phun
- Tính toán điều tiết lũ nhằm mục đích xác định dung tích phòng lũ trong hồ chứa, từ
đó xác định chiều cao đập ngăn nước, kích thước quy mô công trình xả lũ và biện phápphòng chống lũ ở hạ lưu
Trang 23- Công trình xả lũ giữ một vị trí quan trọng trong hệ thống công trình thuỷ lợi, kích thước công trình tràn ảnh hưởng trực tiếp đến quy mô và kích thước của đập ngănnước, cống lấy nước và mước độ ngập ở hạ lưu công trình.
- Nhiệm vụ của điều tiết lũ là tính toán xác định đường quá trình lũ (q~t) , xác định được MNDGC, từ đó xây dựng đường quan hệ (Btr~Htr) Bởi đường quan hệ nàyquyết định đến khối lượng công trình, vốn đầu tư xây dựng công trình
2.5.1.1 Phương thức vận hành của van
Trước khi lũ về mực nước trong hồ là MNDBT Khi lũ về ta mở cửa van từ từ đều chỉnh cửa van sao cho lưu lượng lũ xả bằng lưu lượng lũ đến nghĩa là qx = Qđến
Khi mở hết cửa van mà nước vẫn tiếp tục tăng thì một phần lượng nước lũ sẽ được tích lại trong hồ ,mực nước hồ sẽ tăng lên,lưu lượng xả cũmg tăng ,lúc này đường tràn làm việc ở chế độ chảy tự do
Sau khi lưu lượng xả đạt giá trị lớn nhất qx max= Qđến ,cả lưu lượng đến và lưu luợng xả đều giảm đồng thời , mực nước trong hồ giảm từ MNDGC xuống Khi mực nước hồ giảm đến MNDBT thì tiến hành điều chỉnh độ mở cửa van để duy trì chế độ tháo qx = Qđến và giữ mực nước trong hồ ngang với MNDBT cho đến khi hết lũ thì tiến hành đóng cửa van hoàn toàn
Quá trình xả lũ trong trường hợp có cửa van chọn như sau :
0 Q
(q~t) (Q~t)
2.5.2 Phương pháp tính điều tiết lũ
Theo giáo trình tính toán thuỷ văn công trình có nhiều phương pháp tính toán khác nhau như:
2 Quan hệ V = V(Z) của hồ (Vi : Dung tích)
Trang 243 Các thông số đường tràn xả lũ (loại tràn mặt)
Ωt – các thông số của đường tràn
Z – mực nước thượng lưu
Zh – mực nước hạ lưu
- Ở đây giới thiệu trong phạm vi đường tràn mặt, và chỉ có 1 cao trình ngưỡng tràn Khi đó:
3 2 2
- Chọn thời đoạn tính toán Δt; sai số cho phép về dung tích hồ (SSV)
- Bắt đầu tính từ thời điểm mực nước hồ bằng ZBT (MNDBT) cột nước trên ngưỡng H1 =Zbt- Zng ; khả năng xả khi mở hết van tương ứng là:
3 2
18 0,9
+ Với tràn không van: bắt đầu tính từ t1 = 0; H1 = 0
+ Với tràn có van: bắt đầu tính từ t1 = t(Q1)
- Giai đoạn t = 0 ; t1: mở van từ từ để khống chế Qx = Q và giữ mực nước hồ bằng ZBT
- Xét thời đoạn từ t1 đến t2 = t1 + Δt:
+ Xác định Q2 = Q(t2);
Trang 25+ Giả thiết Z2+ Tính H2 theo công thức H2 = Z2 - Zng ;V2 = V(Z2);
+ Kiểm tra điều kiện (2-8) theo sai số cho phép:
Trong đó: VT = V2 – V1; VP = (Q1 + Q2 – Qx1 – Qx2)
Nếu chưa đạt thì giả thiết lại Qx2; nếu đạt thì chuyển sang thời đoạn tiếp theo
Sau đó xá định : Qxmax = max(Qxi); Zmax = max(Zi)
2.5.3.5 Nội dung tính toán
Cột (1): Số thứ tự
Cột (2): Thời điểm : T (h)
Cột (3): Thời đoạn tính toán: ∆T ( s )
Cột (4): Lưu lượng lũ đến tại thời điểm thứ i: Qi (m3/s)
Cột (5) Lưu lượng lũ trung bình thời đoạn: Qtb (m3/s)
Cột (6) Giả thiết lưu lượng xả đầu thời đoạn: qgt (m3/s)
Cột (7)Lưu lượng xả trung bình thời đoạn: qtb (m3/s)
Cột (10): Mực nước thượng lưu tra quan hệ V~ Z ứng với V (m)
Cột (11): Cột nước trên tràn H0 = ZTL- ∇nguongtran (m)
Cột (12) : Lưu lượng xả lũ tính toán (m3/s): q2tt =
q q q
−
( | δ | < 5% ) Nếu | δ | > 5% phải giả thiết lại
Bảng điều tiết lũ thiết kế 1%
Trang 269
288.8 2
288.8
14.63 0
102.83 0
5.00 0
292.3
14.82 5
102.91 0
5.08 0
334.3
16.34 2
103.53 3
5.70 3
375.1
17.55 3
104.02 6
6.19 6
470.8
20.32 0
104.99 8
7.16 9
518.7
21.55 8
105.43 3
7.60 4
584.2 3
0.182
-22.58 6
105.79 5
7.96 5
0.605
-21.98 1
105.58 2
504.5 4
1.057
-20.02 7
104.89 5
7.06 6
465.6 8
1.091
-18.93 5
104.51 2
6.68 2
0.925
-16.98 1
103.79 5
360.4 8
0.832
-16.15 0
103.45 4
5.62 4
92.23 9
190.5
14.63
Trang 27Biểu đồ quan hệ Q,q~t lũ thiết kế.
Bảng điều tiết lũ kiểm tra 0,2%
735.9
1 0.567 27.295
107.24 2
9.41 3
Trang 28102.83
Biểu đồ quan hệ Q,q~t lũ kiểm tra
Bảng 2-4 Tổng hợp kết quả tính điều tiết lũ Phước Tân
Btràn
(m)
MNDBT(m)
Tần suất tính toán Qmax(m3/s
Cao trình đỉnh đập được xác định dựa trên điều kiện không cho nước tràn qua
đỉnh đập trong mọi trường hợp, mặt khác đập không quá cao để đảm bảo kinh tế
Cao trình đỉnh đập được xác định từ ba mực nước: MNDBT, MNLTK, MNLKT
Z1 = MNDBT + ∆h + hsl + a
Z2 = MNLTK + ∆h’ + hsl’ + a’
Z3 = MNLTK + a”
+ ∆h và ∆h’: là độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất gió bình quân lớn nhất
+ hsl và hsl’: chiều cao sóng leo (có mức bảo đảm 1%) ứng với gió tính toán lớn nhất và
gió bình quân lớn nhất
+ a, a’, a”: độ vượt cao an toàn, phụ thuộc vào cấp công trình và điều kiện làm việc
của hồ chứa Với công trình cấp II tra bảng 2 (TCVN 8216-2009) ta được: a = 0,7m,
g H α
−
∆ =
(m) + V : vận tốc gió tính toán lớn nhất V4%= 23,7m/s, V50% = 17.7m/s(Bảng 1.7)
Trang 29ksp: hệ số, được lấy theo Bảng 7;
krun: hệ số, được lấy theo các đồ thị ở Hình 11 tùy theo độ thoải của sóngλ /hd1%
ở vùng nước sâu
Khi chiều sâu trước công trình d < 2h1%, hệ số krun cần được xác định từ các trị số độthoải của sóng được ghi trong ngoặc đơn ở Hình 11 và được xác định với chiều sâu d =2h1 %
h1%: Chiều cao sóng với mức đảm bảo 1%
- Xác định h1%
h1% được xác định theo TCVN 8421-2010 như sau:
+ Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu ( H > 0,5λ ).
+ Tính các đại lượng không thứ nguyên , 2
gτλπ
=
Trang 30Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu: H > 0,5λ
Thỏa mãn sóng nước sâu thì chiều cao sóng 1% được xác định theo công thức:
