Dự án hồ chứa nước a trù dự kiến xây dựng trên suối an mỹ thuộc xã an dương – huyện ninh sơn – tỉnh ninh thuận

Để đánh giá lượng mưa gây lũ một cáchthỏa đáng trong báo cáo này dùng phương pháp trạm năm: Lấy trạm Phan Rang có liệt đo tài liệu dài năm và xét thêm một số trị số đặc biệt lớn tại các

LỜI CẢM ƠN

Sau 10 tuần làm đồ án dưới sự hướng dẫn tận tình của Thạc sĩ Vũ Hoàng Hảicùng với các thầy cô trong khoa Công trình, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp: “Thiết

kế hồ chứa thủy điện Đăk Đoa” đúng thời hạn Trong quá trình làm đồ án, em đã củng

cố và phần nào hệ thống lại các kiến thức đã học trong nhà trường cũng như học hỏithêm được nhiều kiến thức bổ ích để áp dụng vào thiết kế công trình thực tế

Tuy nhiên do kiến thức có hạn và còn thiếu kinh nghiệm thực tế nên trong đồ áncủa em còn có nhiều điểm thiếu sót và chưa hợp lý Em kính mong các thầy cô tiếp tụcgóp ý và chỉ bảo để em có thêm nhiều kiến thức chuyên môn bổ ích Đây là nhữnghành trang quý báu để em trở thành một cử nhân Thuỷ lợi thực sự

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy,thạc sĩ Vũ Hoàng Hải là người đãtrực tiếp hướng dẫn em; thầy là tấm gương sáng cho em về kiến thức chuyên môn, vềlòng yêu nghề, tinh thần làm việc và sự tận tình với sinh viên Em cũng xin chân thànhcảm ơn toàn bộ các thầy cô giáo đã dạy em trong suốt quá trình em học tại trường

Hà Nội, tháng 05 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Bảo Sơn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

1.1 Vị trí và nhiệm vụ công trình

1.1.1 Giới thiệu công trình

Dự án hồ chứa nước A Trù dự kiến xây dựng trên suối An Mỹ thuộc xã AnDương – Huyện Ninh Sơn – Tỉnh Ninh Thuận Công trình đầu mối có tọa độ:

108o50’ độ kinh Đông

11o44’ độ vĩ Bắc

Vị trí đầu mối công trình cách thị xã Phan Rang 30km về phía Bắc, cách đầu

An Mỹ trên quốc lộ 27A khoảng 5km

Vùng hưởng lợi phân bố bên bờ tả suối An Mỹ

1.2.1.Đặc điểm vùng 1 (Vùng dự kiến xây dựng hồ chứa nước A Trù)

Công trình thủy lợi A Trù dự kiến xây dựng là một lũng sông hẹp kéo dài 5km ,chỗ rộng nhất trên 1000m (Phía thượng lưu hồ) nằm theo hướng Đông Bắc - Tây Nam,cao độ lòng suối thay đổi từ +150 đến +160m Trong lưu vực lòng hồ, phía Bắc sườn núi

có độ dốc trung bình từ (10 ÷ 30)0, hai bên thung lũng sông gần như đối xứng

Khu vực đầu mối tạo hồ chứa là một thung lũng sông hẹp nằm giữa hay dãynúi có cao trình từ (130 ÷ 140)m, sườn núi có độ dốc lớn, tầng phủ mỏng, có điều kiệnđịa hình thuận lợi để bố trí đập ngăn sông dài khoảng 400m để tạo hồ chứa với dungtích từ (8÷9) triệu m3

Lòng hồ An Dương có dáng hình dải, lũng sông hẹp, thấp, kéo dài theo hướngĐông - Tây Bao quanh lòng hồ về phía Tây, Tây - Bắc là các dãy núi cao 262 - 472m,

độ dốc trung bình 10 ÷ 150 kéo dài đến tận mép sông

1.2.2 Đặc điểm địa hình vùng 2 (Khu tưới của hồ chứa A Trù)

Khu tưới hồ chứa nước A Trù là một dải bình nguyên ven núi chuyển tiếp từvùng núi xuống vùng đồng bằng, giới hạn từ cao độ +80 đến +35

Với đặc điểm là vùng bình nguyên ven núi, nên khu tưới của hồ chứa A Trù cónhững đặc điểm sau:

+Khu tưới có cao độ cao, độ dốc lón

+ Hướng dốc địa hình từ Bắc xuống Tây Nam

+ Mặt bằng bị chia cắt nhiều bởi các suối tự nhiên

Với đặc điểm địa hình như trên khu tưới vừa có yếu tố thuận lợi vừa có nhữngyếu tố không thuận lợi cho việc bố trí hệ thống kênh mương

1.3 Đặc điểm khí hậu

1.3.1.Đặc điểm chung

Khí hậu vùng dự án nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, lượng mưa BQNNtrên lưu vực vào khoảng 1200mm Biến trình mưa hàng năm chia làm 2 mùa rõ rệt:Mùa khô và mùa mưa Mùa khô bắt đầu từ tháng 1 đến tháng 8, trong thời kỳ này vàotháng 5, 6 xuất hiện những trận mưa lớn gây lũ gọi là lũ tiểu mãn Mùa mưa bắt đầu từtháng 9 đến tháng 12, tuy có 4 tháng mùa mưa nhưng lượng mưa chiếm từ 70% đến80% lượng mưa cả năm, lượng mưa lớn tập trung nhiều nhất vào hai tháng 10 và tháng

11 Lượng mưa lớn cường độ mạnh dễ gây nên lũ lớn thông thường lũ lớn thường xảy

ra nhiều nhất vào 2 tháng 10 và tháng 11

1.3.2 Nhiệt độ không khí

Lưu vực nghiên cứu được thừa hưởng chế độ bức xạ mặt trời nhiệt độ có cânbức xạ trong năm luôn luôn dương và ít biến động, mang tính nhiệt đới rõ rệt Chênhlệch nhiệt độ nhiệt độ tháng nóng nhất và nhiệt độ tháng nhỏ nhất từ 5÷60C Nhiệt độtrung bình ngày hầu như vượt trên 250C trừ một số ngày chịu ảnh hưởng của gió mùacực đới Bảng phân bố nhiệt độ TBNN (0C) trình bày ở bảng 2-1

Bảng 1-1: Bảng phân phối các đặc trưng nhiệt độ không khí

Tmax(0C) 33.5 35.2 36.2 36.6 38.7 40.5 39.0 38.9Tmin(0C) 15.5 15.6 18.9 20.7 22.6 22.5 22.5 21.2

ẩm thấp nhất xấp xỉ 75% do kết quả của hiệu ứng Fơn Từ tháng 9 đến tháng 10 độ ẩmtăng nhanh và giảm dần từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Độ ẩm không khí tương đối

trung bình và độ ẩm tương đối thấp nhất ghi trong bảng 2-2.

Bảng 1-2: Bảng phân phối các đặc trưng độ ẩm tương đối

200giờ/tháng Biến trình số giờ nắng trong năm đạt ghi ở bảng 2-3.

Bảng 1-3 :Bảng phân phối số giờ nắng trong năm

Giờ 266 271 312 26 248 183 252 206 198 183 191 222 278

nắng 8 9

1.3.5 Gió

Vùng dự án chịu ảnh hưởng chế độ gió mùa gồm 2 mùa gió chính trong năm làgió mùa đông và gió mùa hạ Vận tốc gió trung bình hàng tháng dao động từ 2m/s đến

3m/s, biến trình vận tốc gió TBNN trong năm ghi ở bảng 2-4

Bảng 1-4: Bảng vận tốc gió trung bình các tháng trong năm

312

268

248

183

25

198

183

191

222

2789

Để phục vụ tính toán vận tốc gió lớn nhất thiết kế trong xây dựng côngtrình với liệt số liệu vận tốc gió lớn nhất theo 8 hướng chính đã quan trắc tại 2trạm Nha Hố và Phan Rang tiến hành xây dựng đường tần suất vận tốc gió (Vmax)

Lượng bốc hơi hàng năm 1656 mm Biến trình bốc hơi trong năm tuân theo

quy luật lớn về mùa khô, nhỏ về mùa mưa Lượng bốc hơi TBNN ghi trong bảng 2-6.

Bảng 1-6: Bảng phân phối lượng bốc hơi trong năm

1.3.6.1 Bốc hơi trên lưu vực (Z OLV ):

Lượng bốc hơi lưu vực được tính bằng phương trình cân bằng nước:

ZOLV = X0 - Y0ZOLV = 1200 - 492ZOLV = 708 mm

Bảng 1-7: Bảng phân phối tổn thất bốc hơi ∆Z trong năm

1.3.7 Lượng mưa TBNN lưu vực.

Lượng mưa phân bố theo không gian lớn dần từ Đông sang Tây, từ Nam đếnBắc Đối với lưu vực An Dương được khống chế bởi 3 trạm đo mưa:

Thượng lưu phía Bắc : Trạm Khánh Sơn X0 = 1800mm

Hạ lưu phía Nam : Trạm Nha Hố X0 = 800mm

Trung lưu phía Tây : Trạm Tân Mỹ X0 = 1000mm

Như vậy hệ thống trạm đo mưa đại diện cho đặc trưng lưu vực, lượng mưaBQNN lưu vực An Dương được xác định bằng lượng mưa bình quân của 3 trạm:Khánh Sơn, Nha Hố, An Mỹ X0 = 1/3(1800+800+1000) Kết quả tính toán lượng mưalưu vực:

X0LV = 1200mm

Đối chiếu với lượng mưa TBNN trên bản đồ đẳng trị cho thấy kết quả tính toánX0LV = 1200 hợp lý

1.3.8 Lượng mưa gây lũ

Lượng mưa lớn nhất xảy ra chủ yếu là do ảnh hưởng của bão, dải hội tụ nhiệtđới hoặc do gió mùa Đông Bắc kết hợp với địa hình gây nên Thống kê tài liệu quantrắc lượng mưa một ngày lớn nhất đã đo được trong một số năm gần đây tại các trạmmưa trong khu vực tỉnh Ninh Thuận, Khánh Hòa thể hiện ở bảng 1-8

Bảng 1-8: Bảng thống kê một số trận mưa lớn trong vùng

Rang

BaTháp

TânMỹ

NhaHố

KhánhSơn

CamRanh

Qua bảng thống kê trên ta thấy rằng lượng mưa lớn nhất xảy ra phía thượnglưu lưu vực lớn hơn lượng mưa phía hạ lưu Để đánh giá lượng mưa gây lũ một cáchthỏa đáng trong báo cáo này dùng phương pháp trạm năm: Lấy trạm Phan Rang có liệt

đo tài liệu dài năm và xét thêm một số trị số đặc biệt lớn tại các trạm: Khánh Sơn, Nha

Hố, An Mỹ để tính toán lũ thiết kế cho hồ An Dương Kết quả ghi lại bảng 2-9

Bảng 1-9: Lượng mưa thiết kế 1 ngày lớn nhất (mm)

Bảng 1-10: Lượng mưa gây lũ thiết kế hồ chứa An Dương (mm)

X1(mm) 470 449 382 345 318 239 182

1.3.9 Lượng mưa khu tưới:

Chọn trạm Nha Hố đại diện cho mưa khu tưới, kết quả tính toán lượng mưa

khu tưới theo tần suất thiết kế ghi ở bảng 2-11 và kết quả phân phối lượng mưa thiết kế theo mô hình năm 1998 ghi ở bảng 2-12.

Bảng 1-11: Bảng tính toán lượng mưa khu tưới thiết kế

1.4.1.1 Cấu tạo địa chất:

Tại khu vực lòng hồ từ trên xuống gặp các đơn nguyên địa chất như sau:

+Lớp 1: Hỗn hợp đất á sét màu xám nâu, nâu đỏ lẫn dăm sạn và đá cuội, đádạng hòn tảng có kích thước (0,2÷0,7)m tương đối tròn cạnh, khá cứng chắc Đất cótrạng thái kém chặt nguồn gốc sườn tích (dQ), phân bố đều khắp trên sườn dốc ở cảhai bờ, chiều dày từ (1,0÷6,0)m

+Lớp2: Hỗn hợp đất cát pha và cuội sỏi tròn cạnh màu sẫm, kết cấu rời rạckém chặt, ít ẩm, nguồn gốc bồi tích (aQ) Lớp đất dày phân bố dọc theo 2 bên bờ suốivới chiều dày (0÷5,0)m

+Đá gốc:

-Đá Tufriolit, màu xanh trắng, cấu tạo khối, cấu trúc tinh thể vụn đá với nềngắn kết ẩn tinh vi hạt Đá ít nhiều bị phong hóa nứt nẻ chủ yếu với ba mức độ chủ yếunhư sau:

-Đá phong hóa mạnh, mềm bở nứt nẻ mạnh, có tính thấm và giữ nước cao.Nõn khoan lấy lên ở dạng các mạnh vụn đá nhỏ, hầu như bị mất nõn khoan trong quátrình khoan.

-Đá phong hóa vừa màu nâu vàng , tương đối rán chắc nhưng bị nứt nẻ mạnh,

độ thấm nước lớn Nõn khoan lấy được lên dạng thỏi ngắn, cũng bị mất nõn khoantrong quá trình khoan

-Đá phong nhẹ màu xám xanh, khá rắn chắc, nứt nẻ ít, độ thấm nước nhỏ Đây

là loại đá thuận tiện cho việc làm nền công trình

-Pha đá mạch với thành phần chủ yếu là Quăczit, màu trắng đục ít bị nứt nẻ,phân bố dạng mạch nhỏ, lộ ngay trên mặt đất

1.4.1.2 Khả năng thấm mất nước của lòng hồ

Tại vị trí xây dựng đập A Trù tạo hồ chứa, xung quanh là các dãy núi cao, cócao độ từ 200 trở lên Do đó đường tháo nước duy nhất là xuôi dòng suối An Mỹ vàsau này nếu xây dựng đập ngăn sông lên đến cao trình + 119,0 thì hướng thoát quacống và tràn xả lũ của hồ vẫn là hướng duy nhất Đất đá cấu tạo nên bờ hồ chứa phíaBắc và Nam đều là các loại đá xâm nhập và đá trầm tích núi lửa có tuổi Jura va Creta,cấu tạo dạng khối, ít nứt nẻ, cách nước tốt Các vách hồ này có chiều dày rất lớn, nơimỏng nhất cũng từ 300 đến 400m Với đặc điểm này thì hồ A Trù không có khả năngthấm mất nước sang các lưu vực khác

1.4.1.3 Khả năng sạt lở và tái tạo bờ hồ chứa:

Nền lòng hồ được cấu tạo bởi các đá xâm nhập và trầm tích núi lửa Tầng phủtrên các đá này thường không lớn (phần nhiều không quá 3m), thảm thực vật còn đượcgiữ tương đối dày với nhiều cây than gỗ, bộ rễ dày và ăn sâu vào trong đất, độ che phủ

từ trung bình đến lớn Vì vậy việc dâng nước làm sạt lở bờ dốc sẽ diễn ra nhưng chậmvới cường độ không lớn

1.4.1.4 Đánh giá khả năng ngập và bán ngập khi xây dựng hồ chứa

Hồ A trù dự kiến có dung tích khoảng 8,9 triệu m3, diện tích mặt hồ khoảng trên100ha, địa hình xung quanh đường viền lòng hồ phía thượng lưu khá bằng phẳng, hiện

đã có dân cư sinh sống nhưng rất ít khoảng 15 hộ dân Cơ sở công - nông nghiệp chưa

có gì Nguồn cung cấp chủ yếu là tự cấp, tự túc Do đó khi hồ dâng nước chỉ cần có kếhoạch di rời số hộ dân trên ra khỏi lưu vực lòng hồ

Theo tài liệu địa chất hiện có và kết quả đo vẽ địa chất công trình tại thực địa,cho đến nay chưa phát hiện thấy các điểm khoáng sản có ích trong vùng ngập nướccủa hồ.

1.4.2 Địa chất tuyến đập chính

Trong giai đoạn lập dự án đã nghiên cứu 2 vùng tuyến: vùng tuyến 1 (bao gồmtuyến I và II) và vùng tuyến 2 (gồm tuyến III) Kết quả nghiên cứu cho thấy đập chínhđặt ở tuyến III là hợp lý hơn

Trong giai đoạn TKKT đã tập trung nghiên cứu địa chất tuyến III Mô tả địachất tại đây như sau:

-Lớp 1: Hỗn hợp đất á sét màu xám nâu, nâu đỏ lẫn dăm sạn và đá cuội, đádạng hòn tảng có kích thước (0,2÷0,7)m tương đối tròn cạnh, khá cứng chắc Đất cótrạng thái kém chặt nguồn gốc sườn tích (dQ), phân bố đều khắp trên sườn dốc ỏ cả 2bên bờ, chiều dày từ (3,0÷6,0)m

-Lớp 2: Đất á cát hạt vừa đến thô, lẫn cuội sỏi có kích thước (0,2÷0,5)m tươngđối tròn cạnh, khá cứng chắc.Đất có trạng thái kém chặt nguồn gốc bồi tích cổ, phân

bố đều khắp trên sườn dốc ở cả 2 bở sông, chiều dày từ (0÷5,0)m

-Lớp 3: Đá Tufriolit phong hóa mạnh đến hoàn toàn, màu nâu, xám nâu, đốmtrắng đốm đỏ, trạng thái chặt vừa đến chặt, cấu tạo khối, phân bố ở cả 2 bên thềmsông, dưới lớp 1, chiều dày từ (0÷6,5)m (bờ trái) hoặc có chiều dày trên 10m (bờphải)

-Lớp 4: Đá Tufriolit màu xám, xám xanh, đốm trắng, phong hóa nhẹ, nứt nẻtrung bình, các khe nứt phát triển nhiều hướng khác nhau Đá có cấu tạo khối, kiêntrúc vụn tinhthể, hạt thô Lượng mất nước đơn vị q = 0,015÷0,024l/ph.m2 Đá phân bốdưới các lớp 1,2,3,4 và lộ thiên ở lòng sông

Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất, đá nền như bảng 1-13, 1- 14

Bảng 1-13: Các chỉ tiêu cơ lý đất nền tuyến đập

-Cường độ kháng cắt khi bão hòa

-Lớp 4: Phân bố dưới lớp 1, là đá Tufriolit màu xám, xám xanh, đốm trắng,phong hóa nhẹ, nứt nẻ trung bình, các khe nứt phát triển theo nhiều hướng khác nhau.

Đá có cấu tạo khối, kiến trúc vụn tinh thể, hạt thô Khi xây dựng đường tràn cần cốgắng đặt đáy đường tràn trên lớp này để đảm bảo khả năng chịu lực tốt và đồng đều

1.4.4 Địa chất tuyến cống.

Tuyến cống lấy nước được bố trí ở bờ phải tuyến đập Địa chất tại tuyên cống

từ trên xuống dưới gồm các lớp sau:

-Lớp 2: Phân bồ ở bề mặt, có chiều dày từ (0÷5)m (nếu dịch tuyến cống sâuvào phía bờ phải thì lớp 2 có xu thế mỏng dần) Thành phần lớp 2 gồm đất cát, á cátnhư đã mô tả ở tuyến đập chính

-Lớp 4: Là đá gốc, phân bố dưới lớp 2, thành phần gồm đá Tufriolit như đã

mô tả ở tuyến đập chính Trong bố trí tuyến cống cần có sự vi chỉnh tuyến để đáy cốngnằm hoàn toàn trên lớp 4 này

1.4.5 Địa chất thủy văn

Nước ngầm ở khu vực này rất nghèo nàn, còn nước mặt chỉ phong phú về mùamưa Mùa khô, nước mặt cạn nhanh chóng và chỉ chảy trong các khe lạch nhỏ làm trơ

đá gốc ở lòng sông, suối

-Đới chứa nước trong các trầm tích bở rời là các bồi tích hiện đại:

Lượng nước ngầm này được chứa trong cát, cuội, sỏi sạn, sét, á sét thềm sông

và các bãi bồi, cũng có khi là đới nhận nước chuyển tiếp của nước khe nứt trong đá

gốc chảy dần xuống sông Nguồn cung cấp nước của đới này chủ yếu là nước mưa vàmột phần là nước khe nứt.

-Đới chứa nước trong đá gốc nứt nẻ:

Đới này tồn tạ trong đá xâm nhập, trầm tích núi lửa Các đá này phân bố hầu hếtkhu vực của dự án Nhờ thảm thực vật còn khá dày đá nứt nẻ sâu tạo nên vùng chứanước ngầm chính trong lưu vực Đây chính là nguồn sinh thủy chính cho suối An Mỹ

và sông cái về mùa khô Nguồn cung cấp nước cho đới nước ngầm là nước mưa Nướckhe nứt là nguồn duy trì một lưu lượng đáng kể cho suối An Mỹ về mùa khô

1.5 Đặc điểm thuỷ văn nguồn nước

Từ điều kiện khí hậu đã sản sinh ra chế độ dòng chảy trong sông thành haimùa lũ, kiệt rõ rệt Mùa lũ nguồn nước dư thừa thường sinh ra lũ gây ngập úng, mùakiệt nguồn nước cạn kiệt không đủ đáp ứng cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt gâynhiều khó khăn trong việc phát triển kinh tế quốc dân

Suối An Mỹ tính đến vị trí xây dựng đập chính, có các đặc trưng địa lý sau:

- Diện tích lưu vực (đến đập chính) :77km2

- Lượng mưa bình quân nhiều năm trên lưu vực: 1200mm

Các đặc trưng thủy văn, nguồn nước của suối An Mỹ đến vị trí dự kiến xâydựng hồ chứa như sau:

1.5.1 Dòng chảy bình quân nhiều năm

1.5.1.1 Chuẩn dòng chảy nhiều năm:

Trong lưu vực không có trạm đo dòng chảy nên tính toán các đặc trưng dòngchảy phải dùng công thức kinh nghiệm tính gián tiếp từ mưa Hệ số dòng chảy của hệthống sông trong vùng biến thiên dần từ Nam ra Bắc như sau:

Công trình Tân Giang : αo = 0,38Công trình Trà Co : αo = 0,44

Công trình Cam Ranh : αo = 0,50Công trình Mỹ Sơn nằm trong khu vực có lượng mưa TBNN là 1200mm, hệ sốdòng chảy lưu vực nghiên cứu lấy theo trị số trung bình của công trình Tân Giang vàcông trình Trà Co

αo = 0,41Thay trị số lượng mưa BQNN trên lưu vực Xo = 1200mm vào phương trìnhdòng chảy, tính toán các đắc trưng dòng chảy BQNN:

, 0

0 ( +1)

=

F M

A

c v

Cv =0,47

1.5.1.3 Hệ số thiên lệch C s

Hệ số Cs xác định theo kinh nghiệm: Cs = 2Cv

1.5.1.4.Dòng chảy năm thiết kế:

Từ các thông số thống kê dòng chảy năm, tính toán dòng chảy năm thiết kế theohàm phân phối mật độ Pearson III có kết quả ghi ở bảng 2-15

Bảng 1-15: Dòng chảy năm thiết kế (đã trù đi phần lấy nước tại đập dângÔ Căm)

1.5.1.5 Phân phối dòng chảy năm thiết kế:

Trạm thủy văn Tân Giang (153 km2) tiến hành đo đạc 3 năm 1996 - 1998 Côngtrình Bắc Ái có diện tích lưu vực 77 km2 xấp xỉ diện tích lưu vực Tân Giang nên chọnđược làm lưu vực tương tự Sử dụng mô hình thiết kế công trình Tân Giang và kêt hợphiệu chỉnh trị số thực đo một số năm gần đây để làm thiết kế điển hình để thu phóng

năm thiết kế Kết quả thu phóng phân phối dòng chảy năm thiết kế ghi tại bảng 2-16

Bảng 1-16: Phân phối dòng chảy năm thiết kế (m 3 /s)

1 J s F p a

u=

Thời gian tập trung nước phụ: u

L K

1.5.2.2 Đường quá trình lũ thiết kế:

Trạm Đá Bàn có diện tích lưu vực 126km2, năm 1978 đã quan trắc trận lũ với cácthông số

Qmax = 415m3/s ;W1ngày = 14,1 106m3

Xét lưu vực nghiên cứu có điều kiên tương tự nên chọn làm trận lũ điển hình đểthu phóng đường quá trình lũ thiết kế Kết quả thu phóng đường quá trình lũ thiết kế tại

lưu vực An Mỹ ghi tại bảng 2-18

Bảng 1-18: Đường quá trình lũ thiết kế - công thức CĐGH

1.5.2.3 Dòng chảy lớn nhất trong mùa kiệt.

Mùa kiệt được xác định từ tháng 1 đến tháng tháng 8, tính toán dòng chảy lớnnhất trong mùa kiệt để phục vụ thi công công trình Lũ tiểu mãn xuất hiện vào tháng 5

và tháng 6, ngoài ra cần chú ý đến tháng 4, và tháng 7,8

Bảng 1-19: Lưu lượng đỉnh lũ 10% trong mùa kiệt

Mật độ bùn cát lơ lửng : ρ =120g/m3Lưu lượng bùn cát lơ lửng: R11 = 0,144 kg/sTổng lượng bùn cát lơ lửng : Wlơ lửng = 4.536 tấnTrọng lượng riêng khi lắng đọng: γ1= 0,85 tấn/m 3

Dung tích bùn cát: Vlơ lửng = 5.336m3/năm

1.5.3.2 Bùn cát di đẩy

Dung tích bùn cát di đẩy lấy theo kinh nghiệm 10% dung tích bùn cát lơ lửng

Dung tích di đẩy : Vdi đẩy = 534m3/năm

1.5.3.3 Dung tích bùn cát

Vbùn cát = V11 + V di đẩyVbùn cát = 5.870,0 m3/năm

Trong giai đoạn TKKT đã tiến hành khảo sát các bãi vật liệu sau:

Bảng 1-22: Thống kê khối lượng các bãi vật liệu

tích(ha)

H bócbỏ(m)

H khai thác(m)

W bóc bỏ(m3)

W khaithác(m3)

1.6.3.Vật liêu đá

Có thể khai thác ở bờ trái, hạ lưu tuyến đập(tuyến 3), trữ lượng và chất lượng

đủ cho thiết bị thoát nước thân đập và bảo vệ mái đập

1.7 Điều kiện dân sinh kinh tế và nhu cầu dung nước

1.7.1 Tình hình dân sinh kinh tế

Hồ chứa nước A Trù thuộc thôn An Mỹ-xã An Dương huyện Ninh Sơntỉnh Ninh Thuận, dân cư trong vùng chủ yếu là dân tộc Kinh Nền kinh tế chủ yếu phụthuộc vào Nông nghiệp nhưng cơ sở hạ tầng cho Nông nghiệp chưa có công trình kiên

cố, nhân dân địa phương phải làm các công trình tạm để lấy nước, mùa kiệt thì thiếunước cho sinh hoạt và sản xuất, mùa lũ thì ngập lụt dẫn tới thu hoạchbấp bênh, đờisống nhân dân gặp nhiều khó khăn Vì vậy xây dựng các công trình kiên cố là yêu cầucần thiết để cải thiện đời sống kinh tế của nhân dân địa phương và điều tiết một phần

lũ cho hạ lưu

1.7.2 Nhu cầu dung nước

Theo tính toán nhu cầu dùng nước, để đảm bảo nhiệm vụ tưới cho 1242ha đấtcanh tác, trong đó có 621ha trồng thuốc lá vụ khô và bông vụ mưa; 621 ha trồng mía,

lượng nước yêu cầu tại cống đầu mối như trên bảng 3-1.

Bảng 1-22: Tổng lượng nước yêu cầu tại cống đầu mối

QTB(m3/s) 0,318 0,606 0,858 0,819 0,787 0,296 0,286Wyc (106m3) 0,852 1,465 2,299 2,122 2,107 0,767 0,767

QTB(m3/s) 0,595 0,464 0,419 0,197 0,303 0,494

Wyc (106m3) 1,594 1,203 1,123 0,551 0,809 15,659

Theo đó, tổng lượng nước yêu cầu hàng năm là 15,659 triệu m3

Theo kết quả tính toán lượng nước đến (bảng 2-15), với lưu vực công trình Bắc

Ái có F = 77km2, tổng lượng nước đến (với p = 75%) là Wp = 23,98 106 m3 Tuy nhiênphân phối dòng chảy đến (bảng 2-16) lai không đáp ứng nhu cầu dùng nước hàngtháng ở Bảng 3-1, cụ thể là các tháng 1,2,3,4,5 đều có Qp<Qyc Vì vậy, cần thiết phảixây dựng hồ chứa để điều tiết lại nguồn nước nhằm thỏa mãn nhu cầu dùng nước đãnêu

1.8 Cấp công trình và chỉ tiêu thiết kế

1.8.1 Cấp công trình

Căn cứ vào quy phạm thiết kế các công trình thuỷ lợi TCXDVN 285 –2002 cấpcủa công trình hồ chứa Ka Tang được xác định theo hai điều kiện:

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

- Theo điều kiện nền và chiều cao của công trình

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

Nhiệm vụ chính của công trình hồ chứa là cấp nước tưới cho 9000ha đất canhtác nông nghiệp theo TCXDVN 285-2002 thì cấp công trình được xác định là côngtrình cấp III

1.8.1.2 Theo điều kiện nền và chiều cao của công trình:

Theo phương pháp tính toán thuỷ văn thì lượng nước đến trong một năm W =8574255m3, để trữ được lượng nước này thì ta càn phải đắp đập cao khoảng 28 đến32m Với nền đá phong hoá nhẹ tra bảng 2.2 TCXDVN 285-2002 ta có được cấp côngtrình là cấp III

Từ hai điều kiện trên ta có được cấp của công trình đầu mối của hồ chứa AnDương là công trình cấp III

- Tần suất lũ kiểm tra: P = 0,2%

- Tần suất gió lớn nhất và bình quân lớn nhất: Pmax = 4% ; Pbq = 50%

- Tần suất mực nước khai thác thấp nhất; P = 75%

- Tần suất tưới đảm bảo: P = 75%

- Tần suất lưu lượng mực nước lớn nhất để tính toán ổn định và kết cấu:P = 1%

1.8.2.2 Tần suất tính toán:

- Hệ số tin cậy: Kn = 1,15 (Bảng 3.10 Trang 20 – TCVN 285 – 2002)

- Hệ số điều kiện làm việc: m = 1,0(Bảng 3.9 Trang 20 – TCVN 285 – 2002)

- Tuổi thọ công trình: T = 75 năm

- Độ vượt cao an toàn:

+ Với MNDBT: a = 0,7m

+ Với MNLTK: a’ = 0,5m+ Với MNLKT: a’’ = 0,2m

- Mức đảm bảo sóng khi xác định sóng leo: P = 1%

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 2.1 Bố trí tổng thể công trình đầu mối

Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa mạo, địa chất ta bố trí tuyến tràn xả lũ ở bên vaitrái đập:

Hình thức tràn : Tràn thực dụng kiểu ngưỡng hình thang có van điều tiết , caotrình ngưỡng tràn = Z MNDBT – 6m

Đập tràn có 2 khoang

Bề rộng ngưỡng tràn: 2x6 = 12m

2.1.3 Tuyến cống lấy nước

Do khu vực tưới nằm ở phía bờ phải đập nên để thuận tiện cho việc dẫn nước,ítphải xây dựng công trình chuyển tiếp ta đặt tuyến cống ở phía vai phải của đập

2.2 Tính toán điều tiết lũ

2.2.1 Khái niệm, mục đích, nguyên tắc, các phương pháp tính toán điều tiết

2.2.1.1 Khái niệm về điều tiết lũ:

Điều tiết lũ là tìm cách phân bố lại dòng chảy lũ đến sao cho phù hợp với yêucầu thực tế đặt ra như yêu cầu phòng chống lũ cho hạ lưu Có nhiều biện pháp để điềutiết lũ, ở đây chỉ xét điều tiết lũ bằng các biện pháp công trình

2.2.1.2 Mục đích tính toán điều tiết lũ

Thông qua tính toán điều tiết lũ, tìm ra dung tích phòng lũ cần thiết của hồchứa, phương pháp trữ và tháo nước thích hợp, từ đó thiết kế công trình đạt được yêucầu đặt ra.(thỏa mãn yêu cầu về kinh tế, đảm bảo yêu cầu phòng lũ ở hạ lưu) Trong đồ

án này, tính toán điều tiết lũ để xác đinh các thông số mực nước, lưu lượng dùng đểthiết kế công trình

2.2.1.3 Nguyên tắc tính toán điều tiết lũ

Tính toán điều tiết lũ dựa trên phương trình cân bằng nước:

Qdt – qdt = F.dh (2-1)Trong đó:

Q: Lưu lượng vào

q: Lưu lượng ra

F: Diện tích mặt hồ chứa

h: Cột nước trên công trình tháo lũ

Nếu thay dt bằng khoảng thời gian ∆t = t1 – t2, ở đây t1 là thời điểm banđầu và t2 là thời điểm cuối của khoảng thời gian tính toán thì ta có:

Q1, Q2 là lưu lượng đến đầu và cuối thời đoạn.

q1,q2: Lưu lượng xả tương ứng

V1,V2: Lượng nước có trong kho ở đầu và cuối thời đoạn tính toán

Để tìm được đường quá trình xả lũ (q ~ t) thì phương trình (3-2) chưagiải trực tiếp được vì một phương trình có hai ẩn là q2 và V2 Do đó ta cần phươngtrình nữa, đó chính là phương trình thủy lực của công trình xả lũ:

3 0 2

q=εm b g H

(2-3)Trong đó: ε

: Hệ số co hẹp m: Hệ số lưu lượng b: bề rộng phần tháo nước H0: Cột nước xả lũ có kể đến lưu tốc tới gần

Tóm lại: nguyên lý cơ bản của điều tiết lũ là việc kết hợp giải phương trình cânbằng nước và phương trình thủy lực

2.2.1.4 Các bước tính toán

Căn cứ vào tài liệu thuỷ văn đã cung cấp với công trình cấp III, tra theo TCXDVN 285 –

2002 trang 14 ta tính toán lũ với tần suất P = 1,0% và lũ kiểm tra với tần suất P = 0,2%

∗Đặc điểm của quá trình xả lũ trong trường hợp tràn có cửa van điều khiển:

- Từ to÷t1 có thể điều khiển cửa van để q ≡ Q

-Từ t1÷t2 mở toàn bộ cửa van và có Q> q và dt

dq

> 0 nên lưu lượng xả

tăng, tại t2 đạt Q=q nên dt

dq

=0, lưu lượng xả đạt giá trị lớn nhất

- Từ t2÷t3 thì q giảm nhưng vẫn lớn hơn Q, và lượng trữ trong kho giảmxuống

- Tại thời điểm t3 thi lưu lượng xả bằng với lưu lượng xả tại thời điểm t1thì ta đóng cửa van lại và khống chế sao cho sau thời điểm t3 thì q ≡ Q.

11

11

2.2.2.2.Nội dung phương pháp:

Bước 1: Chia quá trình lũ đến ra nhiều thời đoạn ∆ti (∆ti có thể là hằng số).Bước 2: Xây dựng đường quan hệ phụ trợ f1, f2

Bước 3: Tiến hành đồ giải tìm q2 hay đường quá trình lũ đến (q ~ t) theophương trình

f2(q) =

Q

+ f1(q)

Bước 4: Xác định Vsc, Hsc

2.2.3 Vận dụng phương pháp Potapop để tính điều tiết lũ cho công trình

2.2.3.1 Bảng tính toán xây dựng quan hệ phụ trợ

ε

Cột 5: Dung tích của kho nước ( Tra theo quan hệ (Z ~ V) theo số liệu Z ở cột 1)Cột 6: Dung tích tính toán: V = Vk – VMNDBT (m3/s)

2.2.3.2 Bảng tính toán điều tiết lũ

- Với mỗi thời đoạn ∆t: Tính 2

2

1 Q Q

Q tb = +

- Từ q1 đã biết, tra trên biểu đồ được giá trị f1 và tính f2 = Qtb + f1

- Từ f2 tra biểu đồ ngược lại sẽ được q2 Đây chính là lưu lượng xả ở cuối mỗi thờiđoạn

- Lặp lại bước 1 cho các thời đoạn sau đó cho đến khi kết thúc

- Từ quá trình lũ đến và xả ta có thể xác định được lưu lượng xả lớn nhất, dung tíchcắt lũ, mực nước lớn nhất trong kho

Từ các bước làm như trên ta có bảng tính toán điều tiết lũ như sau:

Cột 1: Số thứ tự

Cột 2 :Thời đoạn tính toán ∆t=1h

Cột 3: Lưu lương lũ đến đầu thời đoạn Q1

Cột 4: Lưu lượng lũ đến cuối thời đoạn Q2

Cột 5: Lưu lượng xả đầu thời đoạn ( q1 )

Cột 6: Nội suy quan hệ (q ~ f1) để có giá trị f1 (m3/s)

Cột 7: Lư:u lượng lũ đến trung bình Qtb = 0,5( Q1 + Q2)

Cột 8: Tính f2 : f2 = Qtb + f1 (m3/s)

Cột 9:Lưu lượng xả cuối thời đoạn ( q2 )

Cột 10: Lưu lượng xả trung bình thời đoạn

Cột 11: Tính dung tích siêu cao Vsc

Bảng 2-3: Bảng tính toán điều tiết lũ thiết kế P= 0.2%

2338.49 4

121.294

3 8.49427

637.615 7

3075.20 5

4161.20 5

14.6914 9

122.143

7 9.343709

724.730 3

3436.47 5

3622.32 4

4337.32 4

16.9014 2

123.406

5 10.60652

759.827 9

3577.49

6 4116.496

16.7192 6

123.302

4 10.50244

3400.62 7

3796.12 7

16.0033 7

122.893

4 10.09336

653.529 5

3142.59 7

3463.09 7

14.9624 4

122.298

5 9.498538

19 17 292 320.5 590.556 2872.54 3153.54 13.8767 121.678 8.878116

2374.00 4

2334.44 3

10.9548 3

1785.45 7

1952.77

8 9.53128 119.065 6.265013

25 22.11323

166.641 2

167.320

6 328.101

Biểu đồ quan hệ Q~q~t với P = 0,2%

Từ kết quả tính toán điều tiết lũ ta được kết quả:

MNLTK = 122.05m

MNLKT = 123.4m

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 3.1.Vị trí xây dựng đập và hình thức đập

3.2 Tài liệu thiết kế:

- Mực nước dâng bình thường: MNDBT : 118.8m

- Mực nước lũ thiết kế: MNLTK :122.05m

- Mực nước lũ kiểm tra: MNLKT : 123.4m

- Cao trình mực nước chết: ZMNC =108.4 m

- Cao trình đáy đập: Zđáy đập = + 97 m

- Theo tài liệu cơ bản chỉ tiêu thiết kế ứng với MNDBT:

Theo tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén (14 TCN 157 – 2005), cao trình đỉnhđập được xác định theo 3 điều kiện như sau:

Xác định theo MNLKT: Zđđ3 = MNKT + a’’ (3-3)

Hình 3-1: Sơ đồ tính toán cao trình đỉnh đập.

Trong đó:

- MNDBT: Mực nước dâng bình thường trong hồ chứa.( MNDBT = 118.8m)

- MNLTK: Mực nước lũ thiết kế trong hồ chứa ( MNLTK = 122m)

- MNLKT: Mực nước kiểm tra trong hồ chứa ( MNLKT = 123.4m)

: Độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất

- hsl, hsl’: Chiều cao sóng leo (có mức bảo đảm 1%) ứng với gió tính toán lớn nhất

) Tính toán các thông số sóng:+Với MNDBT = 118.8m: Từ các đại lượng không thứ nguyên tra phụ lụcP2-1 – ĐAMH Thủy công ta có:

2

V

D g

Tra được cặp ( 2

.,

V

h g V

gτ

)

V

t g.

Tra được cặp ( 2

.,

V

h g V

gτ

)

Ta lấy cặp ( 2

.,

V

h g V

V

D g

Tra được cặp ( '2

'.,'

'

V

h g V

gτ

)'

V

t g

Tra được cặp ( '2

'.,''

V

h g V

gτ

)

Ta lấy cặp ( '2

'.,'

'

V

h g V

gτ

) nhỏ nhất để thiết kế, ta chọn : ( '2

'.,'

'

V

h g V

gτ

)Trong đó:

t: thời gian gió thổi (s); Vì không có tài liệu quan trắc, theo QPTL C1-78 ta cóthể lấy t = 6(giờ) với hồ

τ : Chu kỳ bình quân của sóng(s).

h: chiều cao trung bình của sóng(m).

Từ đó tìm được đặc trưng của sóng:

Với MNDBT :

)

(

V

g g

V τ

τ =

(3-6))

( 2

2

V

h g g

V

h=

(3-7)Với MNLTK :

)'

' (

''

V

g g

V τ

τ =

)'

' (

V

h =

(3-9)+ Kiểm tra giả thiết sóng nước sâu:

H

thì giả thiết của ta là đúng

Với = = 2.Π

.τ2λ

= = 2.Π

'.''

2

τλ

(3-11)+ Tính chiều cao sóng ứng với tần suất thiết kế i%

Theo quy phạm QPTL C1-78 với công trình có biên thẳng đứng thì i = 1%

h K

'.''1% K 1% h

V

D g

Từ đó ta tính được chiều cao sóng ứng với i=1% là

h K

h s1% = 1%

'.''1% K 1% h

h s =

b Tính các hệ số Ki

K1, K2 tra phụ lục bảng P2-3 –ĐAMH Thủy công phụ thuộc vào độ nhám tương

đối chọn sơ bộ lớp bảo vệ mái là đá xây s1%

h

∆

= 0,005K3 tra phụ lục bảng P2-4 – ĐAMH Thủy công phụ thuộc vào hệ số mái Lấy sơ

Kα phụ thuộc vào góc kẹp giữa trục đập và hướng gió

Kết quả tính toán cụ thể được thể hiện trong bảng tính sau:

h

∆

+ hsl’ + a’ = 123.15 m Zđđ3 = MNKT + a’’ = 123.4 + 0,2 = 123.6 m

- Ở đây chọn bề rộng mặt đập bằng 5m, dốc về hai phía với độ dốc i = 3%

- Trên đỉnh đập để chống sói do nước mưa ta phủ một lớp sỏi dày 25 cm, bêndưới là lớp cát dày 10cm

3.5 Mái đập:

- Độ dốc mái đập: m = cotgα, với α là góc nghiêng của mái đập so với mặt nằmngang Độ dốc mái đập phụ thuộc vào hình thức, chiều cao đập, loại đất đắp,tính chất nền và các lực tác động lên mái (như trọng lượng bản thân, áp lựcnước, lực thấm, lực thủy động, lực mao dẫn…) Khi thiết kế phải qua tính toán

ổn định để chọn mái

- Thường mái thượng lưu xoải hơn mái hạ lưu chủ yếu vì nó thường xuyên bãohoà nước và chịu tác dụng của sóng, gió, mực nước rút nhanh…

- Ta chọn hệ số mái như sau:

Mái thượng lưu:

+ Phần trên cơ: m = 3,0

+ Phần dưới cơ: m’ = 3,5

Mái hạ lưu:

+Phần trên cơ: m = 2,75

+ Phần dưới cơ: m’ = 3,0

- Bảo vệ mái thượng lưu: Để đảm bảo ổn định cho đập, tránh sự va đập của sóng, máiđập thượng lưu được bảo vệ bằng tấm bê tông ,có kích thước 10x10m và đặt trên tầngđệm Phạm vi bảo vệ từ cao trình đỉnh đập đến cao trình thấp hơn MNC một đoạn Z

n b

b: trọng lượng riêng bê tông, n = 2,4 T/m3

n: trọng lượng riêng của nước ,n = 1T/m3

+ B: Kích thước của bản ,đo thẳng góc với mép nước B = 5m

+ m: Hệ số mái, m = 3

Thay số vào công thức trên ta có db = 0.117m = 11.7cm

Trên các tấm bê tông có dục lỗ thoát nước ,có đường kính d = 3

Bảo vệ mái hạ lưu: Trên mái hạ lưu trồng cỏ sau khi đã rải lớp đất màudày10cm, kích thước các ô cỏ là 5x5m ; để đề phòng hiện tượng mưa làm xói lở mái

hạ lưu làm hệ thống rãnh thoát nước trên mái dốc, các rãnh chéo nhau và nằm xiên vớimái dốc một góc 450, kích thước rãnh thoát nước bxh = 0,3x0,3m ; trong rãnh dá dăm

để tập trung nước mưa.Nước từ những rãnh nghiêng đổ về mương ngang được bố trítrên cơ có kích thước bxh = 0,4x0,4m bằng đá xây VM75, chuyển sang hai bên bờchảy xuống hạ lưu

Bố trí cơ như sau:

-Thương lưu bố trí 1 cơ ở cao trình 110

- Hạ lưu bố trí 1 cơ ở cao trình 112

- Chiều rộng cơ đập bc= 3m cho cả 2 cơ ở thượng lưu và hạ lưu

+ Hạ thấp đường bão hoà trong thân đập nhằm nâng cao ổn định mái dốc hạ lưu

\ + Đưa dòng thấm vào vật thoát nước tránh hiện tượng dòng thấm ra mái dốc hạlưu làm sạt lở mái dốc, đồng thời nhờ tầng lọc ngược mà tránh được hiện tượng xóingầm thân đập

+ Đối với nền đập, vật thoát nước trong nền giảm được áp lực kẽ rỗng khi đấtnền là các loại sét và giảm được áp lực thấm của tầng thấm có áp dưới nền đập

Với tầm quan trọng như vậy, vật thoát nước của đập đất cần phải có :+ Đủ khả năng thoát được nước thấm ,thấm qua thân đập và nền đập.+ Đảm bảo không cho đường bão hoà ra ở mái dốc hạ lưu và trong trường hợpđường bão hoà ra hạ lưu (vật thoát nước kiểu áp mái) thì cũng cần tránh hiện tượngđùn đất ở mái dốc

+ Tuyệt đối tránh hiện tượng xói ngầm thân đập và nền đập

+ Bản thân vật thoát nước cũng phải chống sự phá hoại của dòng thấm

3.8.2.Hình thức:

- Đoạn lòng sông, thềm sông.

Do lòng sông hạ lưu có mực nước không lớn nên chọn hình thức thiết bị thoátnước cho thân đập là vật thoát nước kiểu lăng trụ

Vật thoát nước lăng trụ có mặt cắt dạng hình thang , được xếp bằng đá hộc máidốc phía tiếp xúc với thân đập m3 = 1,5 mái dốc phía hạ lưu đập m4 = 2,0 Chỗ vật