Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật công trình thủy

1. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán. Phần 1: Tình hình chung Phần 2: Thiết kế kỹ thuật cho phương án Phần 3: Chuyên đề kỹ thuật: Tính kết cấu cống ngầm 2. Bản vẽ và biểu đồ: ( ghi rõ tên và kích thước ) Gồm 5 bản vẽ khổ A1: + Bản vẽ mặt bằng tổng thể: khổ A1 ( N0 1 ) + Bản vẽ thiết kế đập đất : khổ A1 ( N0 2 ) + Bản vẽ thiết kế tràn xả lũ: khổ A1 ( N0 3 ) + Bản vẽ thiết kế cống ngầm: khổ A1 ( N0 4 ) + Bản vẽ bố trí cốt thép cống ngầm: khổ A1 ( N0 5 )

PHẦN I: TÌNH HÌNH CHUNG Chương 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mao khu vực xây dựng công trình:

Đập PM2 dự kiến được xây dựng có diện tích lưu vực 101km2

1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo

Đặc điểm của vùng dự án là khu hưởng lợi không nằm liền kề mà cách cụmcông trình đầu mối khoảng 8km về phía hạ lưu Khu tưới là một dải không liên tục

có chiều dài khoảng 20km, chiều rộng trung bình khoảng 1 ~ 3,5km Địa hình cócao độ thấp dần từ Đông sang Tây - Phía đầu khu tưới, địa hình khá phức tạp, bịphân cắt nhiều bởi các khe lạch, nhiều nơi có độ dốc thay đổi đột ngột, thỉnh thoảnggặp những khu vực sình lầy Hai bên suối là khu vực đồi có độ dốc rất lớn, chỉ thíchhợp cho việc trồng cây cà phê Những vùng có độ dốc nhỏ hơn hoặc bằng phẳng,người dân đã trồng hồ tiêu (diện tích không đáng kể) Phía Tây là vùng hạ lưu củakhu tưới, địa hình bằng phẳng hơn, có các dải đồng bằng hẹp theo hai bên thềm suốiđược trồng lúa nước, xen kẽ là những dãy đồi kéo dài với độ dốc nhỏ hơn vùngthượng lưu khu tưới, các dải đồi này cũng đã được trồng cà phê và một số loại hoamàu khác

Trong khu hưởng lợi có trục đường đất nối từ huyện đến các thôn xã, ngoài

ra còn có hệ thống đường mòn do dân đi lại sản xuất và khai thác lâm sản

Tóm lại với đặc điểm trên cho thấy về mặt địa hình rất thuận lợi cho việc đầu

tư hoàn chỉnh dự án này bằng hình thức xây dựng cụm công trình đầu mối đồng

thời với việc nâng cấp các công trình đập dâng sẵn có cũng như hệ thống tưới củachúng để đảm bảo năng lực thiết kế.

Tài liệu địa hình

Bản đồ 1 : tỷ lệ 1/50.000 của Quân lục Mỹ vẽ từ ảnh chụp năm 1966, thànhlập theo lưới UTM

Công trình đầu mối hồ PM2do đơn vị tư vấn lập năm 1996

1 Bình đồ 1 : 5.000 khu tưới cho công trình với diện tích đo 3.915ha Trong đó:

Khu vực lòng hồ có diện tích :775ha

6 Cắt ngang hệ thống kênh cũ : Dài 12.500m

Các tài liệu đo đạc trên được đánh giá là đảm bảo độ tin cậy phục vụ chocông tác lập hồ sơ thiết kế cho các giai đoạn sau

1.2 Đặc điểm khí tượng thủy văn

1.2.1 Đặc điểm lưu vực xây dựng công trình:

Diện tích lưu vực : F = 101 Km2

Chiều dài sông chính : L = 25,3 Km

Độ dốc lòng sông : Js = 9,5 ‰

Độ dốc lưu vực : JF = 85 ‰

1.2.2 Mạng lưới trạm khí tượng thủy văn

Trong lưu vực không có trạm đo mưa và dòng chảy nhưng xung quanh lưuvực có hệ thống trạm đo đạc tương đối đầy đủ các yếu tố Đặc biệt ngay tại tuyến

dự kiến xây dựng cụm công trình đầu mối, tổ chức DANIDA đã bố trí một trạm đodòng chảy có chất lượng rất tốt

Bảng 1-1

Trạm khí tượng thứ nhất 12o55;108o16 1977-2004

Trạm khí tượng thứ hai 12o41;108o03 1954-1974;1976-2004

Trạm đo mưa thứ nhất 12o54;107o47 1978-1995

Trạm đo mưa thứ ba 13o12;108o19 1957-1974

Trạm đo dòng chảy thứ nhất 12o55;108o16 1978-1986

Trạm đo dòng chảy thứ hai 12o46;108o23 1977-2004

Về các yếu tố khí tượng có thời gian quan trắc dài, đầy đủ các yếu tố, chấtlượng đảm bảo nên chúng tôi chọn để tính toán các đặc trưng yếu tố khí tượng

1.2.3 Đánh giá chung về đặc trưng khí hậu và nguồn nước

- Các đặc trưng trung bình khí hậu:

Vùng dự án chịu ảnh hưởng chế độ gió mùa và chia làm 2 mùa rõ rệt

* Nhiệt độ không khí trung bình (Tcp)

* Nhiệt độ không khí max (Tmax)

* Nhiệt độ không khí min (Tmin )

 Bảng 1 – 2 Bảng nhiệt độ không khí TBNN

Tcp(0C) 18,4 20,3 22,4 24,1 24,2 23,1 22,6 22,3 22,3 21,5 20,1 18,5Tma(0C) 28,9 32,6 34,6 34,5 31,7 31,2 29,3 28,6 28,9 28,4 28,6 27,1Tmin(0C) 8,9 12,8 13,4 17,4 17,7 18,0 17,6 17,7 17,8 16,4 13,8 11,6

Độ ẩm không khí :

* Độ ẩm không khí trung bình (Ucp)

* Độ ẩm không khí tối thấp (Umin)

Kết quả tính độ ẩm tương đối TBNN theo bảng 1 - 3

Bảng 1 – 3 Bảng tính độ ẩm tương đối TBNN

Độ ẩm tương đối lớn nhất hàng tháng lấy Umax= 100%

Nắng :Số giờ nắng trung bình trong năm là 2.480 giờ, phân phối trong năm:

Bảng 1 – 4 Bảng tính số giờ nắng TBNN

Giờ nắng 246 245 274 253 227 180 179 162 162 174 174 203 2480

Gió :Tính toán, phân tích gió max theo 8 hướng chính :

Bảng 1 – 5 Kết quả tín toán tần suất gió theo các hướng

Từ những điều kiện khí hậu, địa hình địa mạo trên dẫn đến việc phân bố dòng chảytrong năm chia thành 2 mùa lũ – kiệt rõ ràng Mùa kiệt dòng chảy nhỏ thường gây hạnnặng, gây rất nhiều khó khăn trong sản xuất nông nghiệp nhất là vụ đông xuân.

a - Các đặc trưng về nguồn nước và môi trường nước:

Bảng 1 – 6 Kết quả quan trắc lượng mưa TBNN trong khu vực

Trạm KTTV Thứ nhất Trạm đo mưa thứ

nhất

Trạm đo dòngchảy thứ hai

Trạm đo dòng chảythứ ba

b - Các yếu tố thủy văn thiết kế

Kết quả tính toán mưa khu tưới năm thiết kế : X75% = 1316mm

Bảng 1 – 7 Bảng phân phối lượng mưa thiết kế 75%

Bảng 1 – 8 Bảng phân phối ΔZ trong nămZ trong năm

(Z(mm) 49.7 62.7 82.7 76.8 63.6 41.5 39.6 32.1 30.9 30.1 31.0 41.3 582

* Các đặc trưng dòng chảy năm:

- Dòng chảy năm Y0 = 690 mm

- Môđun dòng chảy M0 = 21,90 l/skm2

- Lưu lượng dòng chảy năm Q0 = 2,21 m3/s

- Tổng lượng dòng chảy năm W0 = 69,60 106m3

- Hệ số dòng chảy 0 = 0,46

Bảng 1 - 9 Các đặc trưng dòng chảy năm thiết kế

10 106.8 89 20 3.6 3Các yếu tố khác

, 31

0x x R

Vì những đặc điểm địa hình địa mạo nêu trên, bản thân nó đã tạo nên một vùng hồ

có tầng phủ dày với sườn đồi tương đối thoải (trừ một vài vị trí đặc biệt) Hầu hếtdiện tích trong lòng hồ đã được phủ kín bằng cà phê, cao su được trồng thànhvành đai theo đường đồng mức

Trong khu vực lòng hồ, dải bờ xung quanh hồ là các đồi đất Bazan có chiềudày tầng phủ gồm các lớp đất pha tàn tích, tàn tích tương đối lớn (8 – 15m), hệ sốthấm yếu K = 10-5  10-6 cm/s Mặt khác, bề dày lòng hồ rất dày, đất Bazan có tínhthấm nước rất nhỏ do đó không có khả năng mất nước từ lòng hồ sang lưu vực khác Vấn đề sạt lở tái tạo bờ hồ không có gì đáng ngại, vì các sườn đồi thấp cótầng phủ dày nhưng thoải ( 200 ) phần lớn được khai phá để trồng cà phê và cao sunên khả năng sạt lở ít rảy ra

1.3.2 Địa chất địa điểm xây dựng công trình:

Cụm công trình đầu mối của dự án nằm trên phạm vi hẹp bao gồm các hạngmục: đập đất, cống lấy nước dưới đập và tràn xả lũ Qua công tác khoan đào, trắchội và thí nghiệm, chúng tôi có được các kết quả nghiên cứu như sau:

1.3.2.1 Tuyến đập:

Có tổng chiều dài khoảng 600m theo phương Tây Bắc - Đông Nam Trêntuyến đã thực hiện 5 hố khoan máy, 5 hố đào thăm dò có thể mô tả địa tầng từ trênxuống dưới như sau:

Lớp 1 Lớp đất bề mặt là loại á sét nặng màu nâu đen kết cấu kém chặt, trạngthái nửa cứng Đất có lẫn nhiều rễ cây cỏ, nguồn gốc bồi tích (aQ)

Lớp 1a Lớp đất bề mặt sườn đồi là loại á sét vừa, có chỗ là á sét nặng màuxám nâu đen chứa mùn hữu cơ, phần lớn là đất đang trồng cà phê Kết cấu kémchặt, trạng thái nửa cứng, nguồn gốc pha tích (dQ) Khi thi công phải bóc bỏ lớpnày

Lớp 2 Đất sét màu nâu sẫm, đỏ nhạt, kết cấu kém chặt, trạng thái nửa cứng,

bề dày trung bình 4,5m Giá trị trung bình của các chỉ tiêu cơ lý như sau:

bố trên toàn bộ sườn đồi trong vùng nghiên cứu với chiều dày thay đổi từ 1 đến 6m,trung bình 3m Nhìn chung bờ trái suối có chiều dày lớn hơn bờ phải, nguồn gốcpha tích (dQ) Kết quả thí nghiệm trong phòng cho các giá trị đề nghị dùng trongthiết kế như sau:

Hệ số nén a1-2 : 0,044

Mô đun đàn hồi E : 56,95

Mô đun tổng biến dạng Eo : 23,92

Hệ số thấm K : 3,67.10-6cm/s

Lớp 5 Á sét nặng, có chỗ là đất sét lẫn nhiều sạn sỏi vón kết laterit, màu nâu

đỏ, kết cấu chặt vừa, trạng thái thiên nhiên nửa cứng, lượng sạn phân bố không đều,các chỉ tiêu đề nghị dùng trong thiết kế như sau:

Hạt sét : 3,0% Tỷ trọng  : 2.92T/m3

Hệ số nén a1-2 : 0,045

Mô đun đàn hồi E : 55,66

Mô đun tổng biến dạng Eo : 23,38

-Từ 1,3 ~ 3,0m: Đá Bazan phong hoá mạnh màu vàng nâu

-Từ 3,0 ~ 6,3m: Đá Bazan phong hoá nhẹ, đá tươi còn cứng chắc

-Từ 6,3 ~ 6,7m: Lớp đất sét xám tro kém chặt, dạng tro núi lửa còn sót lại.-Từ 6,7 ~ 15,9m: Đất sét màu đỏ (tương tự như lớp 4), kém chặt, trạng tháinửa cứng Trong đất có lẫn ít đá Bazan phong hoá nhẹ màu xám xanh

-Từ 15,9 ~ 20,00m: Đá Bazan phong hoá mạnh, nhiều chỗ thành đất đỏ

c - Tại bể tiêu năng :

Địa tầng tại đây được mô tả như sau:

Sau khi khoan qua lớp đất màu ở trên dày 0,8m hố khoan gặp đá Bazan còntươi màu xám xanh, cấu tạo khối, kiến trúc hạt mịn Đá ít nứt nẻ, khó khoan bằngmũi khoan hợp kim Lớp đá tươi này dày 15m.

- Từ độ sâu 16,0m ~ 18,2m: Gặp lớp đất đỏ Bazan như phần trên đã mô tả

- Từ độ sâu 18,2m ~ 25,0m: Gặp đất Bazan phong hoá mạnh màu vàng nâu, tươngđối mềm , nứt nẻ nhiều

Nói tóm lại, tình hình địa chất công trình tại tuyến tràn tuy phức tạp nhưngvẫn đủ điều kiện để bố trí tràn hoàn toàn nằm trên nền đá tốt

1.3.2.3 Điều kiện địa chất thủy văn:

Hồ PM2 với diện tích lưu vực lớn, khoảng 101 Km2 nên lượng mưa hàngnăm cung cấp bổ sung cho hồ chứa lượng nước rất đáng kể Căn cứ vào điều kiệnđịa chất và địa tầng của các loại đất đá trong khu vực, có thể nhận thấy nguồn nướcngầm có quan hệ trực tiếp với nước mặt và mực nước ngầm dao động theo mùa,trung bình ở độ sâu 7  10 m Trong khối đá gốc phong hoá nhẹ – tươi, nứt nẻ vừa

có độ thấm tương đối lớn, q thay đổi từ 0,09  0,14 l/phm, còn trong các đá phonghoá vừa, do tồn tại các khe nứt được lấp nhét tốt, lượng mất nước đơn vị q thay đổi

từ 0,03  0,06 l/phm Tầng đá phong hoá hoàn toàn – mạnh có hệ số thấm K = 7 

9 X 10-5 cm/s Các lớp pha tàn tích và tàn tích là đất sét - á sét nặng có hệ số thấmnhỏ K = 1X 10-4 - 9X 10-5 cm/s

Ngoài nguồn nước tồn tại trong khe nứt của đá gốc còn có nguồn nước ngầmtrong các lớp đất có nguồn gốc đệ tứ (Q) Trong các lớp đất này nước ngầm chỉ tồntại trong mùa mưa lũ do nước mưa thấm xuống, mang tính chất tạm thời và giaođộng theo mực nước suối với biên độ dao tương đối lớn

Tại khu vực công trình đầu mối đã tiến hành lấy mẫu nước để thí nghiệm, đặc trưng

lý hoá của nước như sau:

a Nước mặt: Về mùa lũ nước suối đục do có lượng phù sa lớn, về mùa khônước trong, không màu, không mùi vị Tổng độ khoáng hoá M = 0,389 g/l, pH = 6,9nước trung tính là nươc Sunfat Natri Kali

b Nước ngầm: Tồn tại trong các khe nứt khối đá gốc, nước hơi đục,không mùi vị Nước có áp Tổng độ khoáng hoá M = 0,376 g/l , pH = 6,9 nướctrung tính là nước Sunfat Natri Kali

Về tính ăn mòn bêtông, theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 59-73, các mẫunước mặt và mẫu nước ngầm trong khu vực đều là nước Sunfat Natri Kali có tính

Vật liệu đắp có các chỉ tiêu cơ lý như sau:

Hệ số nén a1-2 : 0,015

Mô đun đàn hồi E : 143,80

Mô đun tổng biến dạng Eo: 60,39

Hệ số thấm : 7,0.10-6cm/s

1.4.2 Vật liệu đá xây lát:

Đá có thể sử dụng đá đào tràn, bên cạnh đó ngay tại khu vực đuôi tràn có

đá lộ với diện khá rộng (200 x 140m) Đá ở đây có chất lượng tốt, trữ lượng đảmbảo yêu cầu của công trình

TT Chỉ tiêu Tổng TT Chỉ tiêu TổngChiếm tỷ lệ % 12,31 1.6 - Đất có mặt nước NTTS 21

7 Tổng số máy kéo lớn (cái) 207 5.2 Sông suối 230

Diện tích đất chưa sử dụng chiếm tỷ lệ rất thấp 1.154ha so với tổngdiện tích tự nhiên 23.238ha  4,97% Như vậy, diện tích đã khai thác để canh tác đãchiếm gần hết toàn bộ diện tích tự nhiên Có nghĩa là nếu có nước, thì quỹ đất sẽđược phát huy tác dụng một cách hiệu quả nhất

Qua công tác khảo sát thực tế, từ bình đồ thức đo tỷ lệ 1: 5.000, chúng tôixác định được diện tích thực trong khu hưởng lợi phía hạ lưu hồ như sau:

Diện tích tự nhiên : 3.140ha

Diện tích trồng lúa : 1.115ha

Diện tích trồng màu : 285ha

Diện tích trồng cà phê : 1.740ha

Cơ sở hạ tầng

- Giao thông : Có đường giao thông là đường nhựa, từ huyện lỵ đi các xã đã

có đường liên thôn, liên huyện rất thuận lợi cho các hoạt động giao thông trongvùng

- Điện : Mạng lưới điện quốc gia đã được kéo đến huyện lỵ và vùng lân cận.

Những vùng khác, đã có kế hoạch kéo điện về phục vụ nhân dân

- Y tế : Các xã đều có trạm y tế xá với trang thiết bị thô sơ, tuy nhiên cũng

đủ đáp ứng yêu cầu của nhân dân trong vùng

- Thông tin liên lạc : Đường dây liên lạc bằng điện thoại từ huyện tới tỉnh

đã hoàn chỉnh, từ huyện tới một số đã được khai thông, chỉ còn một vài xã còn phảidùng nhân lực để thực hiện

- Giáo dục : Các xã đều có trường tiểu học, phổ thông cơ sở Huyện có

trường phổ thông trung học hoàn toàn đáp ứng được nhu cầu học tập của con emnhân dân trong vùng

2.2 Hiện trạng thủy lợi và điều kiện cần thiết xây dựng công trình – Tình hình quy hoạch nguồn nước trong vùng:

- Thủy lợi : Hệ thống các công trình thủy lợi trong vùng tuy khá nhiều nhưng

chỉ đáp ứng được khoảng 40~50% năng lực thiết kế do vốn đầu tư ít, đập dâng vàkênh mương chưa hoàn chỉnh, cần thiết phải được nâng cấp

+ Dự án Hỗ trợ cho quản lý nguồn nước do tổ chức DANIDA tài trợ đã

được triển khai thực hiện trong những năm gần đây Song song với vốn tài trợ, địaphương cũng đã đầu tư cho công tác xây dựng các công trình phúc lợi công cộng

Bộ mặt nông thôn trong vùng đã có nhiều thay đổi đáng kể

2.2.1 Kinh tế nông lâm nghiệp:

Do đặc điểm địa hình bị phân cắt bởi những dãy đồi thoải, khu vựchưởng lợi hoàn toàn dựa vào sản xuất nông nghiệp mà cây trồng chủ đạo là lúa vàđặc biệt là cà phê, loại cây trồng mang lại hiệu quả kinh tế rất cao Trong khu vực

đã có các đập dâng được xây dựng cách đây nhiều năm rừng đã bị khai phá đếncạn kiệt, quỹ đất cho trồng rừng theo quy hoạch gần như không có Đây cũng là một

đặc thù của vùng này Chính vì thế, kinh tế lâm nghiệp trong vùng không được đềra.

2.2.2 Kinh tế thủ công nghiệp và các ngành nghề khác:

Nền công nghiệp trong vùng cũng chỉ là tiểu thủ công nghiệp, chủ

yếu là sửa chữa cơ khí nhỏ phục vụ cho các loại máy móc nông nghiệp và sơ chế càphê

Các dịch vụ khác :Kinh doanh bán lẻ ở các xã trong khu vực chiếm tỷ lệ rất

thấp với các mặt hàng kinh doanh chính là hàng tiêu dùng như vải vóc, quần áo,thuốc men, các mặt hàng thực phẩm với nguồn hàng được nhập từ các nơi

2.2.3 Sử dụng lao động:

Việc sử dụng lao động cũng hoàn toàn phụ thuộc vào nền kinh tếnông nghiệp trong vùng Nhìn vào bảng thống kê trên (bảng 2-1) thấy rằng lựclượng lao động trong vùng khá dồi dào (lực lượng có khả năng lao động chiếm trên42%), ruộng đất đã có sẵn Việc canh tác của người dân trên phần ruộng đất đãđược Nhà nước giao quyền sử dụng là hết sức thuận lợi Tuy nhiên vấn đề cơ bản

và bức thiết nhất vẫn là nguồn nước tưới

đã được nâng cao và cải thiện nhiều so với trước

- Một trong các cơ sở hạ tầng không thể thiếu được cho các ngành kinh tế vàdân sinh, nhất là cho sản xuất nông nghiệp, là công trình thủy lợi Tuy địa phương

đã đầu tư xây dựng nhiều, nhưng thiếu hẳn công trình thủy lợi lớn có tính quyếtđịnh trong việc khai thác và bảo vệ tài nguyên nước, đó là hồ chứa

2.3 Phương hướng phát triển kinh tế:

2.3.1 Sản xuất nông nghiệp:

Dựa vào điều kiện tự nhiên khu vực, hiện trạng sử dụng đất nôngnghiệp, các yếu tố khí tượng, thủy văn v.v Thấy rằng tiềm năng đất đai đã đượckhai thác triệt để, các nguồn nước, đặc biệt là nước ngầm cũng được sử dụng ở mứctối đa Việc xây dựng các hồ chứa nước để điều tiết dòng chảy mùa lũ, cung cấpnước trong mùa khô là hết sức cần thiết Tuy nhiên, với quy mô lớn hơn, hồ chứanước PM2sẽ phải có vốn đầu tư lớn hơn Đặc biệt là công tác đền bù tái định cư chocác hộ dân trong vùng lòng hồ Chính vì lẽ đó, chúng tôi đề nghị nhiệm vụ của côngtrình hồ chứa nước PM2phục vụ nông nghiệp như sau:

Cấp nước tưới ổn định cho 3.140ha diện tích đất canh tác vùng ven hồ

và các khu tưới đã hình thành thuộc các đập dâng phía hạ lưu hồ chứa Cụ thể theobảng sau:

khu vực qua hệ thống kênh và nước ngầm trong các giếng

2.3.3 Nhu c u dùng nầu dùng nước: ước: c: tổng lượng nước cần dùng cho tất cả các ngànhtrong năm là:

Bao g m n c ph c v t i và sinh ho t L ng n c yêu c u t i đ uồm nước phục vụ tưới và sinh hoạt Lượng nước yêu cầu tại đầu ước: ục vụ tưới và sinh hoạt Lượng nước yêu cầu tại đầu ục vụ tưới và sinh hoạt Lượng nước yêu cầu tại đầu ước: ạt Lượng nước yêu cầu tại đầu ượng nước yêu cầu tại đầu ước: ầu dùng nước: ạt Lượng nước yêu cầu tại đầu ầu dùng nước:

m i h ch a đ c giáo viên h ng d n đ a ra nh trong b ng 2 – 3:ồm nước phục vụ tưới và sinh hoạt Lượng nước yêu cầu tại đầu ứa được giáo viên hướng dẫn đưa ra như trong bảng 2 – 3: ượng nước yêu cầu tại đầu ước: ẫn đưa ra như trong bảng 2 – 3: ư ư ảng 2 – 3:

Tổng lượng nước tại đầu mối hồ PM2 Bảng 2 - 3

Wtưới

(106m3) 5,11 6,93 4,99 2,57 2,93 1,42 2,39 0,83 0,0 0,0 4,45 2,85 34,479Wshoạt

Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 NămWyc

(106m3) 5,182 7,002 5,062 2,642 3,002 1,492 2,462 0,83 0,0 0,0 4,45 2,85 34,983

CHƯƠNG IIIPHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG NGUỒN NƯỚC VÀ

NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH

3.1 Phương án sử dụng nguồn nước:

Dùng hồ chứa tích nước ở thượng lưu tại vị trí thuận lợi nhất, sau đó dùng hệ thốngkênh dẫn và các công trình trên kênh đưa nước về hạ du phục vụ cho sản xuất và dân sinh

3.2 Nhiệm vụ công trình:

Công trình hồ chứa nước PM2 có các nhiệm vụ:

- Tưới cho 3.140ha, trong đó 1.750 ha cà phê ven hồ 1.115ha lúa,285ha màu

PHẦN II: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

CHƯƠNG IV: PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

4.1 Giải pháp công trình và thành phần công trình:

4.1.1 Giải pháp công trình:

Để giải quyết nhu cầu tưới cho 3.140 ha đất nông nghiệp và cấp nước chodân sinh trong vùng dự án, cải thiện môi trường, môi sinh vùng hạ du, biện phápthủy lợi là xây dựng hồ chứa nước trên dòng chính suối của vùng cùng các côngtrình dẫn nước và tiếp nước phục vụ tưới Đây là giải pháp duy nhất mà trong quyhoạch thủy lợi đã đề ra Các giải pháp thủy lợi khác như làm đập dâng tận dụngdòng chảy cơ bản, khai thác nước ngầm đều không đáp ứng được nhiệm vụ côngtrình và không kinh tế

4.1.2 Thành phần công trình

Công trình hồ chứa nước PM2 bao gồm các hạng mục chính sau đây :

a Cụm công trình đầu mối :

Bao gồm

- Đập dâng nước bằng vật liệu đất đắp

- Tràn xả lũ kiểu tràn mặt có cửa van khống chế nối tiếp với dốc nước và tiêu năngđáy, kết cấu bằng bê tông cốt thép

- Cống lấy nước trong thân đập bằng ống thép bọc bê tông cốt thép

Các hạng mục công trình này tạo thành tuyến công trình để dâng nước, điều tiếtnước và cấp nước cho tưới và dân sinh

b Hệ thống kênh dẫn

Bao g m kênh chính c a các khu t i trong h th ng đ p dâng đã có s n đ c nângồm nước phục vụ tưới và sinh hoạt Lượng nước yêu cầu tại đầu ủa các khu tưới trong hệ thống đập dâng đã có sẵn được nâng ước: ệ thống đập dâng đã có sẵn được nâng ập dâng đã có sẵn được nâng ẵn được nâng ượng nước yêu cầu tại đầu

c p c i t o l i, cùng h th ng kênh c p I, c p II Các công trình trên kênh nh ảng 2 – 3: ạt Lượng nước yêu cầu tại đầu ạt Lượng nước yêu cầu tại đầu ệ thống đập dâng đã có sẵn được nâng ư

C ng l y n c đ u kênh, c u giao thông, c ng tiêu, c u máng, xi phông, c ng đi uước: ầu dùng nước: ầu dùng nước: ầu dùng nước: ều

ti t, tràn qua kênh b ng đá xây ho c bê tông c t thép ết, tràn qua kênh bằng đá xây hoặc bê tông cốt thép ằng đá xây hoặc bê tông cốt thép ặc bê tông cốt thép

Toàn b các kênh chính c a h th ng đ p dâng trong khu t i đ c kiên c hoáủa các khu tưới trong hệ thống đập dâng đã có sẵn được nâng ệ thống đập dâng đã có sẵn được nâng ập dâng đã có sẵn được nâng ước: ượng nước yêu cầu tại đầu

b ng bê tông.ằng đá xây hoặc bê tông cốt thép

4.2 Cấp bậc công trình và các chỉ tiêu thiết kế:

1 Cấp công trình: Xác định cấp công trình dựa theo Quy chuẩn QCVN

04-05:2012/BNNPTNT như sau:

- Theo nhiệm vụ của công trình, vai trò của công trình trong hệ thống

- Theo điều kiện nền và chiều cao công trình

a Theo nhiệm vụ của công trình , vai trò công trình trong hệ thống.

Nhiệm vụ chính của công trình là cấp nước tưới ổn định cho 3.140 hadiện tích đất canh tác vùng ven hồ và các khu tưới đã hình thành thuộc các đập dângphía hạ lưu hồ chứ

- Dựa vào mục 1 Bảng 1 Quy chuẩn QCVN 04-05:2012/BNNPTNT ĐậpLấy nước tưới cho 3.140 ha ; 2.000 ha < 3.140 ha < 10.000ha, cấp công trình đượcxác định là cấp III

- Dựa vào mục 3 Bảng 1 Quy chuẩn QCVN 04-05:2012/BNNPTNT Côngtrình cấp nguồn nước chưa xử lý cho các ngành sử dụng nước khác có lưu lượng là:

2 (m3/s ) < 3 (m3/s ) < 10 (m3/s ) Cấp công trình được xác định là cấp II

b Theo điều kiện nền và chiều cao công trình.

Xác định sơ bộ chiều đập:

Hđập = MNDBT + d - đáy

Trong đó:

- MNDBT = 507,187được xác định thông qua tính toán điều tiết hồ chứa

- d là độ vượt cao an toàn của đỉnh đập, phụ thuộc vào các nhân tố như độdềnh của nước do gió, chiều cao sóng leo Sơ bộ chọn d = 3 (m)

- đáy = 481 (m), đo từ mặt cắt địa chất, từ mặt đất tự nhiên bóc phong hóatrung bình 2,011 (m) ( MĐTN = 483,011 (m))

 Hđập = 507,187 + 3 – 481 = 29,187 (m)

Dựa vào mục 1 Bảng 1 Quy chuẩn QCVN 04-05:2012/BNNPTNT 15 (m) <29,187 (m) < 35 (m), loại đất nền xây dựng công trình là đất sét Bazan ở trạng tháicứng và nửa cứng thuộc nhóm B, ta được cấp công trình là cấp II

Tổng hợp 3 kết quả trên ta có: cấp công trình là cấp II

Kết luận: cấp công trình xác định là cấp II

2 Các chỉ tiêu thiết kế: Dựa vào Quy chuẩn QCVN 04-05:2012/BNNPTN

Quy chuẩn QCVN 04-05:2012/BNNPTN ứng với công trình cấp II tra được:

- Bảng 3 Mức đảm bảo thiết kế tưới P = 85 %

- Bảng 11 Thời gian tính toán dung tích bồi lắng của hồ chứa bị lấp đầyT=75 năm

- Bảng 4 Lưu lượng, mực nước lớn nhất thiết kế và kiểm tra công trìnhthuỷ

+ Tần suất thiết kế: 1 %

+ Tần suất kiểm tra: 0.2 %

- Bảng 7 Tần suất lưu lượng lớn nhất để thiết kế chặn dòng: P=10%

- Theo mục B2 Hệ số tin cậy Kn = 1,15

+ Hệ số điều kiện làm việc: tra Bảng B.1 - Hệ số điều kiện làm việc của một

số loại công trình thủy lợi: Công trình bê tông và bê tông cốt thép trên nền đất và đánửa cứng m=1;

Theo TCVN 8216 - 2009 ứng với công trình cấp II tra được:

- Bảng 2: Về độ vượt cao an toàn của đỉnh đập

+ Độ vượt cao an toàn ứng với MNDBT : a = 1,2 m

+ Độ vượt cao an toàn ứng với MNLTK : a’ = 1 m

+ Độ vượt cao an toàn ứng với MNLKT : a’’ = 0,3 m

- Bảng 3: Tần suất gió thiết kế

+ Tần suất gió ở MNDBT : PMNDBT =2%;

+ Tần suất gió ở MNLTKPMNLTK=25%

- Bảng 7: Hệ số an toàn cho phép về ổn định của mái đập:

+ Tổ hợp tải trọng và lực tác dụng chủ yếu (cơ bản): Kcb = 1,35

+ Tổ hợp tải trọng và lực tác dụng đặc biệt: Kđb = 1,15

CHƯƠNG V: XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CỦA HỒ CHỨA 5.1 Xác định dung tích chết V c và mực nước chết Z c

5.1.1 Khái niệm về mực nước chết và dung tích chết.

Dung tích chết (Vc): là phần dung tích không tham gia vào quá trình điều tiếtdòng chảy, phần dung tích nằm ở cuối cùng của kho nước nên còn gọi dung tích lótđáy

Mực nước chết (MNC): kí hiệu là Zc là mực nước tương ứng với dung tíchchết VC được xác định từ đường đặc trưng địa hình hồ chứa Z~V

Hình 5.1 Các thông số của hồ chứa

5.1.2 Nội dung tính toán.

Xác định dung tích chết Vc và mực nước chết Zc dựa trên điều kiện:

- Phải đảm bảo trữ hết lượng bùn cát bồi lắng trong suốt thời gian công táccủa hồ

- Đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy MNC > Zmin

- Đảm bảo yêu cầu giao thông, thuỷ sản (tàu bè đi lại được, cá sống được)

a Xác định theo điều kiện lắng đọng bùn cát

Từ Vc = 2,11x 106 ( m3 ), tra quan hệ Z ~ V được Zc = 494,5( m )

 =494,5 ( m ) (Tra quan hệ Z~V với V=)

b Xác định theo yêu cầu tưới tự chảy

* Dựa vào bình đồ bố trí hệ thống kênh tưới, từ cao độ tưới tự chảy tại mặtruộng tính đến kênh chính :

Z’đk = Zđk + z = 495, 993 + 0,5 = 496,493 (m)Trong đó:

+ Z : tổng tổn thất qua các công trình trên kênh.( z = 0.5 (m))

+Theo tài liệu đã cho thì mực nước thiết kế đầu kênh chính là Zđk=495,993(m)

h: khoảng cách theo phương đứng tính từ đáy cống đến mực nướcchết nhằmđảm bảo được yêu cầu làm việc của cống, sơ bộ chọn h = 1m

5.2.1 Khái niệm

Dung tích hiệu dụng (Vh) là phần dung tích được giới hạn bởi MNDBT vàMNC Đây là phần dung tích cơ bản làm nhiệm vụ điều tiết dòng chảy.(xem hình5.1)

MNDBT được xác định tử đường đặc trưng lòng hồ Z ~ V ứng với V = Vc +

Vh Đây là mực nước trữ cao nhất trong hồ ứng với các điều kiện thủy văn và chế độlàm việc bình thường.(xem hình 5.1)

5.2.2 Tính toán điều tiết hồ chứa

và cuối năm nước trong hồ trở về MNC

Dùng nguyên lý cân bằng nước viết cho kho nước trong từng thời

đoạn tính toán Thời đoạn tính toán quy định là (tháng) theo thời gian (năm thuỷ

văn) từ đầu mùa lũ năm trước tới cuối mùa kiệt năm sau:

WQ – Wq= V

c Trình tự tính toán

Để tiện tính toán điều tiết ta lập bảng tính như sau:

- Cột 1: ghi thứ tự các tháng sắp xếp theo năm thủy văn Bắt đầu từ tháng

VIII và kết thúc vào cuối tháng VII năm sau

+ Qđến: lưu lượng dòng chảy

+ ∆t: thời gian trong tháng

- Cột 5: Wyc: tổng lượng nước yêu cầu từng tháng do tính toán nhu cầu

dùng nước mà có

- Cột 6: ∆V+: lượng nước thừa, ∆V+ = Wđến – Wyc





- Cột 7: ∆V- : lượng nước thiếu, ∆V- = Wyc – Wđến

- Cột 8: Lượng nước trữ trong hồ

- Cột 9: lượng nước xả thừa

đ k tb

V V

- Cột 16 : tổng tổn thất, Wtt = Wth + Wbh

- Cột 17: lượng nước yêu cầu đã kể đến tổn thất, Wq’= Wq+ Wtt

- Cột 18: lượng nước thừa

∆V+ = Wđến – Wq’

- Cột 19: lượng nước thiếu

∆V- = Wq’ – Wđến

- Cột 20: Lượng nước trữ trong hồ

- Cột 21: lượng nước xả thừa khi vượt quá dung tích hiệu dụng Vh

Vxả = Vkho – (Vc +∑∆V-) khi Vkho >Vc + ∑∆V

-Vxả = 0 khi Vkho  Vc + ∑∆V

Cột 22 : Dung tích hồ chứa : V hồ = V tr (8) + V c

Bảng 5.1 Bảng tính toán điều tiết hồ chứa

Tính tổn thất Tính Vh khi có kể tổn thất

thừa V hồ(106m3

(106m3

(106m3)

(106m3)

(106m3

(106m3)

(106m3) (106m3)

3.4704.957 0.898 32.100 0.029 0.0004 0.029 0.859 2.944 2.944 6.41410.811 1.304 30.900 0.040 0.0006 0.041 0.041 8.694 11.638 15.10816.378 2.05 30.100 0.062 0.0009 0.063 0.063 9.740 14.653 6.726 18.12317.577 2.073 31.000 0.064 0.0010 0.065 4.515 2.898 14.653 2.898 18.12317.577 2.073 41.300 0.086 0.0013 0.087 2.937 3.786 14.653 3.786 18.12316.687 2.056 49.700 0.102 0.0015 0.104 5.286 1.884 12.769 16.23913.372 1.778 62.700 0.111 0.0017 0.113 7.115 4.962 7.807 11.2779.327 1.363 82.700 0.113 0.0017 0.114 5.176 3.355 4.452 7.9227.008 1.143 76.800 0.088 0.0013 0.089 2.731 1.487 2.965 6.4355.571 0.975 63.600 0.062 0.0009 0.063 3.065 1.538 1.426 4.8964.606 0.855 41.500 0.035 0.0005 0.036 1.528 0.491 0.935 4.4053.924 0.794 39.600 0.031 0.0005 0.032 2.494 0.935 0.000 3.470

6.1 Mục đích, ý nghĩa và phương pháp tính toán điều tiết lũ

6.1.1 Mục đích

Thông qua tính toán điều tiết lũ xác định lưu lượng xả lớn nhất, cộtnước siêu cao, dung tích phòng lũ Từ đó tìm ra phương án hạ thấp đỉnh lũ, xác địnhphương thức vận hành, qui mô, kích thước công trình xả lũ

6.1.2 Ý nghĩa

Trong hệ thống công trình đầu mối của công trình thuỷ lợi, công trìnhtràn giữ vai trò quan trọng Hình thức và kích thước tràn ảnh hưởng đến qui mô kíchthước công trình

Xác định được chiều cao đập, diện tích vùng bị ngập lụt Những yếu tố nàyảnh hưởng rất lớn đến giá thành công trình và làm cơ sở để đánh giá tính an toàncủa công trình Để đảm bảo điều kiện kinh tế, kỹ thuật toàn bộ công trình ta phảitính toán điều tiết lũ sao cho công trình đảm bảo an toàn và kinh tế

6.1.3 Phương pháp tính toán

Các phương pháp tính điều tiết lũ là :

Phương pháp đồ giải pôtapop

Ưu điểm: Thông dụng cho các bài toán tính toán điều tiết lũ với công trình xả

lũ là đập tràn chảy tự do, kết quả tính toán chính xác, phương pháp tính đơn giảnkhông phải tính đúng dần

Nhược điểm: Bước thời gian t cố định

Phương pháp giản hóa của kotrêrin

Ưu điểm: Thích hợp đối với hồ chứa nhỏ, diện tích lưu vực tính đén tuyếncông trình không lớn và công trình xả lũ là loại đập tràn chảy tự do, tính toán đơn giản

Nhược điểm: Tính toán thử dần

Lựa chọn phương án tính toán

Dựa vào ưu điểm và nhược điểm của các phương án trên và hìnhthức đầu mối của công trình do công trình bố trí hình thức công trình xả lũ là đậptràn có cửa van và lưu lượng lớn nhất trong mùa lũ lớn, thời đoạn trong quá trình lũ





6.2 Sơ bộ bố trí công trình tháo lũ

Các bộ phận chính của đường tràn: bộ phận nối tiếp thượng lưu hay còn gọi

là cửa vào, bộ phận ngưỡng tràn, nối tiếp và tiêu năng sau ngưỡng tràn

6.3 Tính toán điều tiết lũ

6.3.1 Số liệu tính toán

a Đường quá trình lũ đến.

Hình 6.1.Đường quá trình lũ đến ứng với tần suất thiết kế 1%

b Tài liệu về công trình tháo lũ.

Tính toán với các phương án bề rộng tràn là Btr = 9(m), Btr = 12(m), Btr = 15(m).Tràn có cửa van nên ngưỡng = MNDBT - 4,5 = 507,187 - 4,5 = 502,687 (m)

Căn cứ tài liệu thuỷ văn cung cấp với công trình cấp II , tra theoQCVN 04-05:2012/BNNPTNT, ta tính lũ thiết kế với tần suất P = 1%

c Phân tích dạng đường quá trình xả lũ.

Hình 6.2:Dạng đường quá trình xả lũ

- Từ to ® t1: Q=q:dùng cửa van để điều tiết lũ xả

- Từ t1 ® t2: mở toàn bộ cửa van,lúc này Q > q ® theo phươngtrình vi phân có : lưu lượng xả tăng dần,mực nước trong kho tăng dần

- Tại t2: Q = q ®: nên q đạt giá trị cực đại q = qmax Mực nướctrong kho cũng đạt giá trị lớn nhất Zsc

- Sau t2:q giảm nhưng Q<q ®: lưu lượng xả giảm dần, lượngnước trữ trong kho cũng giảm , mực nước trong kho cũng giảm cho đến khitrở về trạng thái ban đầu

- Cụ thể: Từ thời điểm ban đầu đến thời điểm t1, lưu lượng lũ đến nhỏ hơn

khả năng tháo của tràn, ta mở một phần cửa van để xả hết lưu lượng lũ đến.Từ thờiđiểm t1 đến t2, lưu lượng lũ đến lớn hơn năng lực xả của tràn, ta mở hoàn toàn cửavan để xả 1 phần lưu lượng, phần còn lại tích ở trong hồ (phần này gọi là dung tíchphòng lũ).Từ thời điểm t2 đến t3, lưu lượng đỉnh lũ đến giảm dần cho đến khi lưu

0



dt dq

0



dt dq

0



dt dq

lượng lũ đến bằng khả năng tháo lũ của tràn ứng với MNDBT, cột nước H giảmdần, ta vẫn mở cửa van hoàn toàn để tháo lũ.Sau thời điểm t3, ta đóng cửa van, kếtthúc điều tiết lũ.

6.3.2 Tính toán điều tiết lũ.

- Bước 1 : Xây dựng biểu đồ quan hệ phụ trợ:

- Chọn bước thời gian tính toán =1 giờ=3600(s)

- Giả định một số mực nước hồ từ đó định được cột nước trên đỉnh tràn

- Tính lưu lượng xả qua công trình xả lũ ứng với các mực nước giả thiết trên

- Tại cao trình ngưỡng tràn tìm được dung tích tại ngưỡng tràn Vng=10,094.(106m3)

+ Ứng với các mực nước giả thiết, tra quan hệ ZV tìm được giá trịdung tích kho Vk.Từ đó tìm được V = Vkho - Vng

+ Tính giá trị f1 = (-0,5q1) và f2 = (+0,5q2)

+ Vẽ biểu đồ phụ trợ quan hệ q~f1 và q~f2 trên cùng 1 hệ tọa độ

Giải thích :

CHƯƠNG 2: Cột (1):Các mực nước giả thiết của hồ chứa

CHƯƠNG 3: Cột (2):Cột nước trên ngưỡng tràn H=Zgt-Zngưỡng

2

V t



Q1

V t

2

V t

1

V t



Q

1

V t



2

V t



V t



CHƯƠNG 4: Cột (3):Lưu lượng tháo qua công trình xả lũ:Từ cao trình ngưỡngZngưỡng=502,678 m giả thiết các trị số mực nước trong kho để tính cột nước tràn,tương ứng với các cột nước tràn ta xác định được lưu lượng xả theo công thức:

qx=εmBH03/2 (5-10)

- Trong đó:

+ ε:Hệ số co hẹp bên.Vì chưa xét đến mố nên ta chọn ε=1

CHƯƠNG 5: m:Hệ số lưu lượng.Đối với đập tràn thực dụng thông thường sơ bộchọn m = 0,42

CHƯƠNG 6: B:Bề rộng tràn

CHƯƠNG 7: H0 :Cột nước trên ngưỡng tràn có kể đến lưu tốc tới gần.Sợ bộ coiH0=H

CHƯƠNG 8: Cột (4):Dung tích kho nước tại thời điểm tính toán :Tra quan

hệ (ZV) ứng với mỗi Zgt, ta xác định được mỗi Vkho

CHƯƠNG 9: Cột (5):Dung tích phần trên ngưỡng tràn V=Vkho-Vng

CHƯƠNG 10: Cột (6):ta xác định

được f1=()

CHƯƠNG 11: Cột (7):xác định

được f2=()

Từ bảng trên, ta vẽ được các biểu đồ phụ trợ q~f1 và q~f2

- Bước 2: Sử dụng biểu đồ quan hệ phụ trợ để tính toán điều tiết

+ Tại mỗi thời đoạn , tính =0,5(Q1+Q2) (*)

+ Từ q1 đã biết:Với q1 tìm được ứng với thời điểm H0= MNDBT -Zngưỡng , tratrên biểu đồ phụ trợ theo quan hệ q~f1, xác định được q1

+ Có f1 tìm được f2=f1+.Từ f2,tra trên biểu đồ quan hệ q~f2,ta tìmđược giá trị q2 là lưu lượng xả cuối thời đoạn và là giá trị qxả đầu thời đoạn tiếp theo

Giải thích:

+ Cột (1): số thứ tự;

+ Cột(2): thời gian lũ lên;

CHƯƠNG 12: Cột (3): lưu lượng lũ đến;

+ Cột (4): lưu lượng

trung bình trong từng thời đoạn

+ Cột (5): lưu lượng xả lũ đầu thời đoạn Tại đầu thời đoạn đầu tiên q1= 0(m3/s) Các thời đoạn sau q1.i=q2.i-1;

+ Cột (6): ứng với mỗi giá trị q1 tại cột (5) tra biểu đồ phụ trợ trong bước 1 tađược giá trị f1 và ghi vào cột (6);

Bảng 6.1 Kết quả tính toán cho trường hợp lũ thiết kế P = 1%

2

1 Q Q

;

Q

3 / 2 ax m

g 2 mB

Chương VII: KIỂM TRA KHẢ NĂNG THÁO LŨ.

Qua tính toán và phân tích từ điều kiện địa hình và kinh tế, ta đã chọn kíchthước Btràn = 12 m, chia thành 3 cửa với kích thước : 3x4m

Ta xét một đoạn tràn có chiều dài đơn vị 1m, có tiết diện ngang

là dạng tam giác có chiều cao H = MNLTK - đáy = 507,189 – 501,678 = 5,511m

Chiều rộng đáy đập được xác định theo 2 điều kiện: điều kiện ứng suất và điều kiện ổn định.

a Theo điều kiện ứng suất:

Xác định chiều rộng đáy tràn theo công thức (8-5) trang 200Giáo trình thủy công tập I

1 1

đáy

) n 2 ( n ) n 1 (

*

H B

Trong đó:

1: Trọng lượng riêng của vật liệu xây tràn, chọn 1 = 2,4T/m3

n: Trọng lượng riêng của nước, n = 1T/m3

1: Hệ số cột nước thấm còn lại sau màn chống thấm, sơ bộ chọn 1 =0.4 - 0.6 ta chọn 1 = 0.6

n: Hệ số có liên quan đến mái thượng lưu, chọn n = 0 (mái thẳng đứng)

Thay các giá trị vào (7-1) ta được:

n: Trọng lượng riêng của nước, n = 1,0T/m3

1: Hệ số cột nước thấm còn lại sau màn chống thấm, sơ bộ chọn 1 =0,5

Kc: Hệ số an toàn ổn định của đập, theo quan điểm tính toán ổnđịnh trong các quy phạm mới

( tcvn0405-2012 mục B2)

Trong đó :nc: hệ số tổ hợp tải trọng, nc = 0,9 (ở đây tải trọng đặc biệt)m: hệ số điều kiện làm việc, m = 1

Kn: hệ số độ tin cậy ứng với công trình cấp 2, Kn = 1,15

6 0 1

4 , 2

511 , 5 )

n 2 ( n ) n 1 (

*

H B

1 n

1 đáy

1 C

đáy

n f

H

* K B







R K

m N n

n tt

Ntt và R lần lược là giá trị tính toán của lực tổng quát gây trượt

và lực chống trượt giới hạn

Có thể viết (7-3) dưới dạng:

So sách vớicông thức tính ổn định trong quy phạm cũ có thể coi:

Kc = = 1,035Thay các giá trị vào côngthức:

* 9 , 0 m

k

4 , 2 65 , 0

511 , 5