Thiết kế hồ chứa nước eadrek PA2

Tuy nhiên, ở cácvùng lân cận có khá nhiều trạm quan trắc khí tượng :Ayun Hạ, Cheo Reo, Krông Pa,Củng Sơn, Buôn Hồ, Krông Hnăng, Ma Đrắk,… Trong đó trạm Krông Pa nằm ngaycạnh khu

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 6

1 Điều kiện tự nhiên 6

1.1 Điều kiện địa hình 6

1.1.1 Vị trí địa lý 6

1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo 6

1.1.3 Điều kiện thủy văn khí tượng: 7

1.2 Tình hình tài liệu quan trắc 7

1.3 Các đặc trưng khí hậu 8

1 4 Các đặc trưng thủy văn 8

2 Điều kiện sinh kế 14

2.1 Tình hình dân sinh kinh tế 14

2.1.1 Tổng quan về tình hình dân sinh kinh tế huyện Krông Pa 14

2.2 Hiện trạng thủy lợi và điều kiện cần thiết xây dựng công trình 15

3 Nhiệm vụ công trình 16

CHƯƠNG II: PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 17

2.1 Giải pháp công trình và thành phần công trình: 17

2.2 Cấp bậc công trình và các chỉ tiêu thiết kế: 17

2.2.1 Cấp công trình 17

2.2.2 Các chỉ tiêu thiết kế: 17

2.3 Vị trí tuyến công trình mới: 18

2.4 Xác định các thông số hồ chứa: 18

2.4.1 Tính toán cao trình mực nước chết (MNC): 18

2.4.2 Tính toán điều tiết hồ và điều tiết lũ 20

2.4.3 Điều tiết lũ 27

3.2.2 Mái đập và cơ đập 43

3.3 Tính toán thấm cho thân đập 48

3.3.1 Mục đích, ý nghĩa tính toán thấm qua đập đất 48

3.3.2 Các trường hợp tính toán 49

3.3.3 Các mặt căt tính toán 49

3.3.4 Các thông số cần thiết để tính toán 49

3.3.5 Tính toán cho từng mặt cắt 49

3.4 Tính toán ổn định mái đập 57

3.4.1 Mục đích và nhiệm vụ tính toán 57

3.4.2 Trường hợp tính toán 58

3.4.3 Phương pháp tính ổn định 58

CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ ĐƯỜNG TRÀN 75

4.1 Vị trí, nhiệm vụ và hình thức tràn xả lũ 75

4.1.1 Vị trí 75

4.1.2 Nhiệm vụ 76

4.1.3 Hình thức tràn 76

4.2 Quy mô công trình 76

4.2.1 Tường cánh trước ngưỡng tràn 76

4.2.2 Ngưỡng tràn 76

4.2 Tính toán thủy lực dốc nước 77

4.2.1 Tính toán thủy lực dốc nước đoạn thu hẹp 77

4.2.2 Tính đường mặt nước trong đoạn không đổi: 85

4.2.3 Kiểm tra xói cuối dốc nước 93

4.2.4 Tính toán chiều cao tường bên dốc nước 93

4.3 Thiết kế kênh hạ lưu 93

4.3.1 Mục đính tính toán 93

4.3.2 Các thông số 93

4.5 Chọn cấu tạo 98

4.5.1 Ngưỡng tràn: 98

4.5.2 Trụ pin 98

4.5.3 Cầu giao thông 99

4.5.4 Dốc nước 99

4.5.5 Tiêu năng 99

4.5.6 Kênh hạ lưu 99

4.6 Tính toán ổn định 100

4.6.1 Mục đích tính toán: 100

4.6.2 Trường hợp tính toán: 100

4.6.3 Tính toán cho trường hợp mới thi công xong 100

CHƯƠNG V: THIẾT KẾ CỐNG LẤY NƯỚC 107

5.1 Vị trí và hình thức cống 108

5.1.1 Nhiệm vụ 108

5.1.2 Tuyến cống và hình thức cống 108

5.2 Thiết kế kênh hạ lưu cống 109

5.2.1 Thiết kế mặt cắt kênh 109

5.2.2 Xác định bề rộng đáy kênh (b) và chiều sâu nước trong kênh (h) 109

5.2.3 Kiểm tra điều kiện không xói và bồi lắng 110

5.3 Tính khẩu diện cống 111

5.3.1 Trường hợp tính toán 111

5.3.2 Sơ đồ tính toán 111

5.3.3 Tính bề rộng cống bc 112

5.3.4 Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống 117

5.4 Kiểm tra trạng thái chảy và tính toán tiêu năng 118

5.4.1 Trường hợp tính toán: 118

5.4.2 Xác định độ mở cống 119

5.4.3 Kiểm tra chế độ chảy trong cống 120

5.4.4 Tiêu năng sau cống 128

5.5 Một số chi tiết cấu tạo cống 129

5.5.1 Cấu tạo cửa vào, cửa ra 129

5.5.2 Thân cống 129

CHƯƠNG VI: TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỐNG NGẦM 131

6.1.2 Trường hợp tính toán: 132

6.2 Xác định ngoại lực tác dụng lên mặt cắt cống: 132

6.2.1 Xác định vị trí của đường bão hoà : 132

6.3 Nội dung tính toán kết cấu 138

6.3.1 Phương pháp tính toán: 138

6.3.2 Sơ đồ tính toán 139

6.4.4 Xác định biểu đồ mômen trong kết cấu: 140

6.5 TÍNH TOÁN CỐT THÉP 145

6.5.1.Số liệu về vật liệu cấu tạo cống 145

6.5.2 Mặt cắt tính toán: 147

6.5.3 Tính toán cốt thép dọc chịu lực: 148

6.5.5.Tính toán cốt thép ngang (cốt đai, cốt xiên): 153

6.6 TÍNH TOÁN KIỂM TRA NỨT 157

6.6.1 Mặt cắt tính toán: 157

6.6.2 Tính toán và kiểm tra nứt: 157

LỜI CẢM ƠN 160

LỜI MỞ ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, công tác thủy lợi đóngvai trò hết sức quan trọng Hồ chứa nước Ea Drek PA2 thuộc địa bàn tỉnh Gia Lai đượcxây dựng dựa trên tiềm năng tài nguyên nước, tình hình dân sinh - kinh tế - nhu cầudùng nước của khu vực Khi hồ xây dựng xong sẽ mang lại nhiều lợi ích to lớn chotỉnh Gia Lai và các vùng lân cận

Sau 14 tuần làm đồ án với sự nỗ lực của bản thân, sự chỉ bảo tận tình của thầyNguyễn Hoàng Long, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời hạn với đề tài “

Thiết kế hồ chứa nước Ea Drek PA2” -Tỉnh Gia Lai

Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là dịp để em hệ thống lại kiến thức đã học, đồngthời vận dụng lý thuyết đã học vào thực tế, làm quen với công việc của một kĩ sư thiếtkế thủy lợi Những điều đó đã giúp em có thêm kiến thức và hành trang để chuẩn bịcho tương lai Em rất mong được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến và giúp đỡ của các thầycô

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn ThS Nguyễn Hoàng Long đã nhiệt tìnhhướng dẫn giúp em hoàn thành tốt đồ án này Em xin chân thành cảm ơn các thầy, côgiáo Trường Đại học Thủy Lợi đã tận tình giảng dạy, trao đổi kiến thức, tri thức, đạođức trong suốt những năm em học tại trường

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên

Trương Mạnh Hùng

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

1 Điều kiện tự nhiên

1.1 Điều kiện địa hình

1.1.1 Vị trí địa lý

Khu vực dự án thuộc vùng hữu ngạn của sông Ba, sông Ba có diện tích lưu vực

FLV = 13.900 km2; XO = 1740mm; WO = 10 tỷ m3 là vùng tương đối bằng phẳng, cónhiều khả năng phát triển sản xuất nông nghiệp

Đất vùng dự án thuộc hai xã Ia Rmook và Ia HDRéh của huyện Krông Pa - tỉnhGia Lai

1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo

Khu tưới là vùng bình nguyên tương đối phẳng, xen kẽ một số đồi thấp

Vùng lưu vực của dự án là vùng núi thấp, khuất sau các dãy núi cao chắn cảhướng gió đem hơi ẩm từ Đông Bắc và Tây Nam đến

Vùng dự án nằm trong khu vực có lượng mưa bình quân nhiều năm nhỏ nhất Tâynguyên (khoảng 1200mm) Tuy nhiên, có thuận lợi là suối Ea Drek chảy dọc theo ranhgiới phía Nam của khu tưới, nên có thể khai thác lượng dòng chảy của nhánh suối này

để khắc phục tình trạng khô hạn của khu vực

Quan hệ đặc trưng địa hình lòng hồ cho ở bảng 1.1

1.1.3 Điều kiện thủy văn khí tượng:

Đặc trưng địa lý - thủy văn của lưu vực

Suối Ea Drek phát nguyên từ các dãy núi cao phía Tây xã Ia HDreh, chảy theo hướng Đông - Đông Bắc, nhập vào sông Ba tại vị trí trung tâm xã Ia Hdreh Các đặc trưng địa lý thủy văn của lưu vực tính đến tuyến dự kiến xây dựng công trình đầu mối, xác định từ bản đồ 1/50.000 được kết quả như sau :

Bảng 1.2 : Các đặc trưng địa lý thủy văn của lưu vực

8 Môđuyn dòng chảy trung bình nhiều

năm trên lưu vực

1.2 Tình hình tài liệu quan trắc

a Khí tượng

Lưu vực Ea Dreh là một lưu vực nhỏ không có trạm quan trắc Tuy nhiên, ở cácvùng lân cận có khá nhiều trạm quan trắc khí tượng :Ayun Hạ, Cheo Reo, Krông Pa,Củng Sơn, Buôn Hồ, Krông Hnăng, Ma Đrắk,… Trong đó trạm Krông Pa nằm ngaycạnh khu tưới, trạm Cheo Reo gần lưu vực công trình Các trạm này có liệt tài liệuquan trắc dài, đầy đủ các yếu tố

b Thủy văn

Các trạm thủy văn trong khu vực lận cận lưu vực nghiên cứu không nhiều và

+ Củng Sơn trên sông Ba, F = 12410km2, có tài liệu thời kỳ 1978 ÷ 1999.

c Các dự án đã xây dựng và nghiên cứu trong khu vực

Trong khu vực đã có một số công trình thủy lợi có quy mô tương đối lớn đã

được xây dựng và đang nghiên cứu :

+ Hồ Ayun Hạ tỉnh Gia Lai

+ Hồ Ea Soup Thượng tỉnh Đắk Lắk đang thi công

+ Hồ Ia Mlá - huyện Krông Pa - tỉnh Gia Lai :

Hồ sơ thiết kế của các công trình này cũng là những tài liệu nghiên cứu, tham khảo trong quá trình lập báo cáo NCKT công trình Ea Drek

1.3 Các đặc trưng khí hậu

Các đặc trưng khí hậu quan trắc ở Cheo Reo thời kỳ 1961 ÷ 1995 được dùngnhư đặc trưng khí hậu của lưu vực Ea Dréh

Bảng 1.3: Nhiệt độ không khí hàng tháng (0C)

Bảng 1.5: Số giờ nắng hàng tháng, ngày (h)

Bảng 1.6: Lượng mưa tháng (mm)

Mưa năm 85% phân phối theo mô hình năm 1994 đo ở Krông Pa

Bảng 1.7: Tốc độ gió lớn nhất theo tần suất

a Dòng chảy năm

Trên lưu vực không có tài liệu đo dòng chả, ta chọn theo các lưu vực tương tự

Các trạm gần lưu vực nghiên cứu có An Khê, Củng Sơn(trên sông chính) điều kiện tự nhiên tương tự có Buôn Hồ, Krông Hnăng là các lưu vực có đặc điểm gần với lưu vực đang xét

Bảng 1.8 Phân phối dòng chảy năm ứng với tần suất thiết kế của tuyến công

trình theo PA1 với FLV = 26,3km2 (theo mô hình trạm thủy văn Buôn Hồ)

Q i (l/s)

W 85%

b Lượng bốc hơi tăng thêm

Bảng 1.9 Phân phối bốc hơi tăng thêm theo phân phối thực đo bằng ống Piche

trạm Cheo Reo

∆Z(mm) 81.7 100.4 147.8 132.7 110.8 80.2 88.4 80.5 52.8 44.0 47.3 64.2 1030.9

c Dòng chảy lũ

Dòng chảy lũ được tính toán từ tài liệu mưa ngày lớn nhết của trạm Cheo Reo

theo hai phương pháp Xookolopski và cường đồ giới hạn để đối chiếu lựa chọn kết quảnhư sau:

Bảng 1.10 Các đặc trưng dòng chảy lũ

TT Đặc trưng Đơn vị 0,2%Tần suất tính toán (P%)0,5% 1%

1.5 Điều kiện địa chất:

Điều kiện địa chất công trình

Trong giai đoạn này chúng tôi tiến hành khoan khảo sát địa chất gồm 16 hốkhoan máy (kí hiệu HK1,HK2,…HK16) để khảo sat khu vực đầu mối.Địa tâng và tínhchất cơ lý các lớp đất như sau:

a Địa tầng các lớp đất tại tuyến tràn.

Lớp 1: Đất thổ nhưỡng màu xám đen lẫn ít rễ cây

Lớp 2: Sét màu xám vàng, xám xanh,trạng thái cứng

Lớp 2a: Sét pha, màu xám xanh, vàng nâu, trạng thái cứng

Lớp 3: Đới phong háo bao gồm đá hòn tảng đường kính từ 200mm đến 600mm

Lớp 3a : Đới phong hóa bao gồm đá hòn lăn, cuội sỏi, lẫn sét pha màu xám xanh đến xám đen

Lớp 4 : Đá nguyên khối màu xám đen, xám trắng, thành phần khoáng vật chính là thạchanh

Các chỉ tiêu cơ lý như sau:

Bảng 1.12 Các chỉ tiêu cơ lý tuyến tràn

Lớp

Độ ẩm (W%)Dung trong tự nhiênγw (g/cm 3)Dung trọng khô γk (g/cm 3)

Tỉ trọng (∇)

Độ rỗng(n%)Hệ số rỗng(e0)

Độ bão hòa G(%)Góc ma sát trong (ϕo)Lực dính C (kG/cm2)Hệ số thấm K(cm/s)

20.91.941.602.7341.30.72803

186’0.6722.79x10-6

18.461.891.602.7141.220.7170.60

20041’0.2936.2x10-5

b Địa tầng các lớp đất đá tại tuyến kênh chính

Lớp 1 : Đất thổ nhưỡng lần ít rễ cây và dăm đá

Lớp 2 : Sét màu xám vàng, xám nâu đên xám đen, trạng thái cứng

Lớp 2a : Sét pha lẫn sạn đá phong hóa,màu xám vàng, vàng, xám trắng, xám nâu,trạng thái từ dẻo cứng tới nửa cứng

Lớp 2b : Cát pha lẫn dăm đá màu xám nâu,xám xanh,kết cấu chặt vừa

Lớp 3 : Đới phong hóa gồm đá hòn tảng kích thước từ 200mm tới 600m

Lớp 4 : Đá nguyên khối màu xám đen,xám trắng,thành phần khoáng vật chính là thạchanh

Có các chỉ tiêu cơ lý như sau:

Bảng 1.13 Các chỉ tiêu cơ lý tuyến kênh chính

10002’0.266

0.3119.271.891.592.7041.260.7172.86

12056’0.229

0.2814.602.001.742.7235.950.5670.75

24015’0.161

1.6 Địa chất thủy văn

Công trình có địa chất phực tạp, xuất hiện nhiều lớp, địa tầng thay đổi nhiều.Điều kiện địa chất cùng công trình có những đặc điểm như sau:

Lớp 3a: Đây là lớp phong hóa từ đá gốc bazan dưới dạng hòn tảng lăn Đôi khicó lẫn sét pha màu xám xanh xám đen Nứt nẻ mãnh liệt, vì vậy đây là tầng có hệ sốthấm K lớn Do là đá phong hóa nên không lấy được mẫu nguyên dạng thôngthường,nên không có các chỉ tiêu độ bền của lớp 3a

Lớp 3 : Cũng tương tự lớp 3a là sản phẩm phong hóa từ đá gốc bazan ,so với lớp3a thì mật độ nứt nẻ của lớp 3 thấp hơn Tuy nhiên lớp 3 vẫn xuất hiện nhiều khe nứt

với các phương khác nhau Do là đá phong hóa nên không lấy được mẫu nguyên dạng

và không có các chỉ tiêu về độ bên của lớp 3

Lớp 4: Lớp đá maca nguyên khối, thành phần thạch anh chiếm chủ yếu, màu xámxanh, xám trắng

b.Tuyến đập.

Tuyến đập có các lớp 1, lớp 2a và các lớp 3a, lớp 3 và lớp 4 giống tuyến tràn Tuynhiên do đá gốc xâm nhập khá nông so với mặt đất tự nhiên, bên trên tầng đá gốc là cácsản phẩm phong hóa từ đá gốc như lớp 3a, lớp 3 Vì vậy không lấy được các mẫu đấtnguyên dạng cũng như mẫu đất phá hủy Lớp 3a và lớp 3 nứt nẻ nhiều, khả năng thấmnước lớn Cần phải có các biện pháp chống thấm như đào chân khay, khoan phụt bê tông

c Kênh chính: Trên kênh chính địa chất khá phức tạp có nơi tầng phong hóa xuất hiện

nông trên mặt nên khối lượng đào lớn

1.7 Tình hình vật liệu xây dựng

Quá trình khảo sát đã xác định hai mỏ vật liệu đắp đập, nằm thượng nguồn suối

Ea Drek Mỏ số I cách tuyến đập khả thi khoảng 400m,và mỏ số II nằm ở phía đôngBuôn Drun cách tuyến đập khoảng 1100 m

Mỏ số I là 279.680 m3 lấy tròn 280.000 m3

Mỏ số II là 146.450m3 lấy tròn 146.000 m3

Các chỉ tiêu cơ lý của mỏ

Bảng 1.14 : Các chỉ tiêu thí nghiệm và đề nghị dùng cho tính toán các lớp

đất đắp đập tại mỏ số I và số II

Các chỉ tiêu cơ lí

Mỏ vật liệu số I Mỏ vật liệu số II Các chỉ tiêu thí

nghiệm

Các chỉ tiêu dùng trong tính toán

Các chỉ tiêu thí nghiệm

Các chỉ tiêu dùng trong tính toán Lớp 1

Hệ số nén lún a (cm 2 /KG)

2 Điều kiện sinh kế

2.1 Tình hình dân sinh kinh tế.

2.1.1 Tổng quan về tình hình dân sinh kinh tế huyện Krông Pa

a Điều kiện xã hội

Huyện Krông Pa nằm về phía Đông Nam của tỉnh Gia Lai, có diện tích tự nhiên 162.363ha, chiếm tỷ lệ 10,48% diện tích tự nhiên của cả tỉnh

Toàn huyện có 13 xã, 1 thị trấn, dự án hồ chứa nước Ea Dreh thuộc các xã Ia Hdreh và Ia Rmook

• Dân số và lao động

Theo tài liệu thống kê của huyện Krông Pa ấn hành, dân số và lao động tính đếnthời điểm 31/12/2002 như sau :

* Số hộ : 10.992 hộ trong đó :

• Đời sống dân cư

Toàn huyện có 3244 hộ với 16.749 khẩu thuộc diện đói nghèo chiếm tỷ lệ27,5% dân số toàn huyện Trong đó diện nghèo người đồng bào dân tộc là 2524 hộ với13.736 khẩu chiếm 77,8% tổng số khẩu diện đói nghèo

b Sản xuất nông nghiệp

• Trồng trọt

Cơ cấu sử dụng đất nông nghiệp :

Bảng 1.15: Cơ cấu sử dụng đất(đơn vị ha)

c Công nghiệp, tiểu thủ công

Công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp còn nhỏ bé, tốc độ tăng trưởng chậm, chủ yếu là sản xuất vật liệu xây dựng và các cơ sở xay xát phân tán trong các hộ gia đình

d Tình hình phát triển văn hóa, xã hội và y tế

Là huyện có tỷ lệ đồng bào thiểu số đông, sinh sống không tập trung, cơ sở hạ tầng kém, trình độ văn hóa, dân trí chưa cao

• Về giáo dục : Số trường học : 21 trường

• Về y tế: Bệnh viện huyện : 1 bệnh viện với 60 giường bệnh; Các trạm y tế xã, phường

* Tình dân sinh kinh tế 2 xã thuộc vùng dự án

Vùng dự án công trình Ea Dreh gồm 2 xã Ia HDreh và Ia RMook

• Dân số: tổng cộng có 1221 hộ

• Đời sống dân cư: Là hai xã dân tộc thuộc vùng sâu của huyện, đời sống kinh tế văn hóa của đồng bào còn nhiều khó khăn

• Sản xuất nông nghiệp

Bảng 1.16 Cơ cấu sử dụng đất(đơn vị ha)

Loại cây trồng Tổng cộng Phân theo

Xã Ia HDreh Xã Ia RMook

•Hiện trạng cơ sở hạ tầng

+ Hệ thống giao thông: Huyện Krông Pa nằm dọc theo hai bên quốc lộ 25 + Điện : Khu vực trung tâm các xã Ia HDreh và Ia RMook đã có lưới điện quốcgia, nhưng khu vực công trình (đầu mối + khu tưới) chưa có lưới điện

+ Nước thi công : dùng trực tiếp nước suối Ea Dréh và các suối khác trong khu vực.+ Nước sinh hoạt : Sử dụng nước giếng đào trong các buôn Jah và Drun

2.2 Hiện trạng thủy lợi và điều kiện cần thiết xây dựng công trình.

Hiện trạng thủy lợi

Khu tưới của hồ chứa Ea Dreh khá bằng phẳng, hầu hết diện tích đất đã đượckhai phá để sản xuất nhưng không có công trình tưới, nên chỉ gieo trồng được một vụmùa.năng suất cây trồng thấp và bấp bênh do phụ thuộc hoàn toàn thời tiết

3 Nhiệm vụ công trình

Nhiệm vụ chính của công trình là cung cấp nước tưới cho khu tưới thuộc hai xã

Ia HDreh và Ia RMook với quy mô diện tích khoảng 600ha bao gồm 350ha lúa và250ha hoa màu

Bảng 1.17 Tính toán nhu cầu dùng nước tại đầu mối ĐVT:103m3

CHƯƠNG II: PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

2.1 Giải pháp công trình và thành phần công trình:

Từ các phân tích ở trên cho thấy giải pháp công trình hợp lý là xây dựng một hồ chứa điều tiết năm để điều tiết dòng chảy, chủ động cung cấp nước theo nhu cầu dùng nước.Thành phần công trình gồm đập đất, tràn xả lũ, cống ngầm lấy nước

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

2.2.1 Cấp công trình

1.Theo nhiệm vụ của công trình:

Nhiệm vụ chính của công trình là cấp nước tưới cho 600ha, theo bảng 1 QCVN04-05:2012/BNNPTNT cấp công trình là cấp IV

2 Theo đặc tính kĩ thuật của công trình:

Với nhiệm vụ công trình chủ yếu là cung cấp nước tưới cho sản xuất => chiềucao công trình khoảng từ 15 ÷ 35m đập được đặt trên nền B, theo bảng 1 QCVN 04-05:2012/BNNPTNT cấp công trình là cấp II

 Dựa trên 2 điều kiện thì cấp công trình là cấp II.

2.2.2 Các chỉ tiêu thiết kế:

Theo quy chuẩn QCVN 04-05:2012/BNNPTNT với công trình cấp II ta có:Mức bảo đảm thiết kế của công trình (P%): Theo Bảng 3 QCVN 04-05:2012/BNNPTNT Với công trình cấp II phục vụ tưới thì mức bảo đảm thiết kế củacông trình là P% = 85%

Lưu lượng mực nước lớn nhất thiết kế và kiểm tra: (Bảng 4 QCVN 04-05:2012/BNNPTNT):

+ Tần suất thiết kế: p = 1%

+ Tần suất kiểm tra: p = 0.2%

+ Tần suất vượt kiểm tra : p= 0.1%

Tần suất gió lớn nhất khi tính toán sóng do gió gây ra ( Bảng 3 TCVN 2009) :

+ Ở MNDBT : p = 4%

Hệ số tổ hợp tải trọng nc :Theo phụ lục B QCVN 04-05:2012/BNNPTNT Khi

tính toán với trạng thái giới hạn thứ nhất :

+ nc = 1,00 - đối với tổ hợp tải trọng cơ bản

+ nc = 0,9 - đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt

+nc = 0,95 - đối với tổ hợp tải trọng trong thời kỳ thi công và sửa chữa.Khi tính toán với trạng thái giới hạn thứ hai : Lấy hệ số nc = 1,00

Hệ số độ tin cậy Kn :Theo QCVN 04-05:2012/BNNPTNT công trình cấp II : + Khi tính toán với trạng thái giới hạn thứ nhất : Lấy hệ số Kn = 1,15

+ Khi tính toán với trạng thái giới hạn thứ hai : Lấy hệ số Kn = 1,00

Hệ số vượt tải n : Theo QCVN 04-05:2012/BNNPTNT khi tính ổn định côngtrình và độ bền công trình, do công trình chủ yếu chịu tác dụng của trọng lượng bảnthân nên lấy : n = 1,05

Hệ số điều kiện làm việc: Theo phụ lục B QCVN 04-05:2012/BNNPTNT

Các mái dốc tự nhiên và nhân tạo => m = 1,00

Hệ số an toàn cho phép về ổn định của mái đập đất [K] :

Theo bảng 7 TCVN 8216-2009 Công trình cấp II :

- Bảo đảm cột nước tối thiểu để phát điện

- Bảo đảm mực nước tối thiểu để giao thông trong mùa kiệt

- Bảo đảm dung tích tối thiểu để du lịch và vệ sinh môi trường

Trong phạm vi đồ án này chỉ xét tới điều kiện (1) và (2) MNC lấy bằng giá trịlớn nhất khi tính theo 2 điều kiện

a Xác định mực nước chết theo điều kiện lắng đọng bùn cát

Theo nguyên tắc lắng đọng bùn cát, mực nước chết được xác định theo côngthức: Vc≥Vbl (1)

Xác định tuổi thọ của hồ chứa: Với công trình cấp II, tra bảng 11 QCVN 05:2012/BNNPTNT, ta có tuổi thọ của công trình là T = 75năm

04-Tính toán thể tích bùn cát:

Vbl = Vll+Vdđ

Vll : Dung tích bùn cát lơ lửng Được xác định dựa vào lượng bùn cát đến tuyến đập

trong thời gian tuổi thọ công trình

Tuổi thọ công trình là 75 năm thì tổng lượng bùn cát các loại bồi lắng trong hồ trong suốt đời sống của nó là 0,340.106m3

=> Tra bảng quan hệ Z-W ta được cao trình bùn cát =181,7(m)

a

h

Z bc MNC

Hình 2.1 Xác định cao trình bùn cát và mực nước chết của hồ chứa.

Cao trình mực nước chết được xác định:

MNC = Zbc + h + a (2.1)h:cột nước trước cống để lấy đủ lưu lượng thiết kế, sơ bộ chọn h= 1,2 (m)

b Xác định mực nước chết theo điều kiện tưới tự chảy

Theo kết quả tính toán thuỷ nông, để đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy mực nướcđầu kênh chính là: Zyc = +183,5 (m)

Theo điều kiện tưới tự chảy, MNC được xác định như sau:

MNC = Zyc + hw

Trong đó:

+ Zyc : cao trình yêu cầu tưới tự chảy đầu kênh: Zyc = 183,5 (m)

+ hw : tổng tổn thất cột nước qua cống, sơ bộ chọn hw = 0,5

MNC = 183,5 + 0,5 = 184 (m) (2)

• Từ (1) và (2) chọn Max(MNC) =Max(183,4;184) (m) MNC = 184 (m)

• Tra quan hệ Z~V Vc =1132600( )

2.4.2 Tính toán điều tiết hồ và điều tiết lũ

Xác định dung tích hiệu dụng và mực nước dâng bình thường

Các khái niệm:

- Dung tích hiệu dụng (Vh) là phần dung tích nằm phía trên dung tích chết Vc,làm nhiệm vụ điều tiết cấp nước cho các đối tượng dùng nước Còn gọi là dung tíchhữu ích

- Mực nước dâng bình thường là giới hạn trên của dung tích hiệu dụng.

- Dung tích khống chế phần dung tích chết và dung tích hiệu dụng là:

Vbt = Vc + Vh

- MNDBT và Vbt có quan hệ theo đường cong Z~V.

Nguyên tắc xác định:

- Căn cứ vào đường quá trình nước đến thiết kế;

- Căn cứ vào đường quá trình nước dùng thiết kế;

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

- Tính toán điều tiết cấp nước xác định các đặc trưng hồ chứa ;

- Lựa chọn các đặc trưng thiết kế của hồ chứa theo các điều kiện kinh tế và kỹthuật.

Phương pháp tính toán:

- Phương pháp lập bảng;

- Phương pháp đồ giải;

- Phương pháp thống kê.

Trong đồ án này ta chọn phương pháp lập bảng: Đây là phương pháp xuất hiện

sớm nhất và cách giải đúng theo nguyên lý cân bằng nước

- Nguyên lý cân bằng nước được phát biểu như sau: Hiệu số giữa lượng nước đến

và lượng nước ra khỏi hồ bằng sự thay đổi dung tích trong khoảng thời gian đó Tứclà:

( ) ( ) [Q t −q t ]dt =dVTrong đó:

- Q(t): Lưu lượng nước đến tại thời điểm t.

- q(t): Lưu lượng nước dùng tại thời điểm t.

- dt: Khoảng thời gian giữa đầu và cuối thời đoạn tính toán

- dV: Lượng nước trữ vào trong hồ trong thời gian diều tiết.

Khi tính toán cân bằng nước trong một thời đoạn, ta có thể viết phương trình cânbằng nước dưới dạng sai phân như sau:

- Qi: Lưu lượng nước đến trong thời đoạn

- qi: Lưu lượng nước dùng trong thời đoạn

2

1 i i tb i

VV

qith=1%Vitb, tức là qith cũng phải tính thử dần

- qi

xt: Lưu lượng nước xả thừa trong thời đoạn

Khi tích nước, nếu với dòng chảy đến ta tích nước vượt quá dung tích hiệu dụngcủa hồ đã tính được, thì về nguyên tắc ta chỉ được phép tích đến khi bằng dung tíchhiệu dụng, lượng nước còn lại sẽ phải xả xuống hạ lưu Đó chính là lượng nước xảthừa Các bước tính toán:

- Thực chất việc tính toán là ta tính đúng dần Ban đầu, khi chưa biết quá trìnhtích nước của hồ chứa qua các thời đoạn, ta giả sử lưu lượng tổn thất của hồ chứa dothấm, do bốc hơi là không có nhằm đơn giản việc tính toán, tìm được đường quá trìnhtích nước của hồ Sau đó, dùng đường quá trình đó tính toán khi có kể đến tổn thấttheo các công thức đã trình bày ở trên Cuối cùng ta tìm được dung tích hiệu dụng của

hồ chứa qua một số lần tính toán đúng dần, lấy đường quá trình tích nước của lần tínhtrước để tính toán cho lần tính tiếp theo.

- Bước1: Tính Vh chưa kể tổn thất So sánh ΔV+ và ΔV

+ Nếu ΣΔV+ ≥ Σ ΔV- thì ta tính toán điều tiết năm

+ Nếu ΣΔV+≤ Σ ΔV- thì ta tính toán điều tiết nhiều năm

- Bước 2: Tính tổn thất trong kho nước.

- Bước 3: Tính Vh có kể tổn thất.

- Bước 4: Tra đường quan hệ Z ~ V ứng với VBT ta tra được Zbt.

a) Xác định dung tích hồ khi chưa kể đến tổn thất: (Bảng 2-1 )

- Dựa vào bảng 2-1 ta thấy ΔV+ = 15,419.106 m3> ΔV- = 10,8.106 m3 nên với hồchứa Ea Drek PA1 chỉ cần điều tiết năm

• Giải thích các cột trong bảng 2-1

- Cột (1): Thứ tự các tháng sắp xếp theo năm thuỷ văn:

+ Năm thủy văn là năm có lượng nước đến lớn hơn lượng nước dùng, bắt đầu

từ tháng lũ đầu tiên và kết thúc vào tháng kiệt cuối cùng

- Cột (2): Tổng lượng nước đến của từng tháng

- Cột (3): Lượng nước cần dùng

- Cột (4): Lượng nước thừa (khi WQi >Wq ) thì (4) = (2) – (3)

- Cột (5): Lượng nước thiếu (khi WQi <Wq ) thì (5) = (3) – (2)

 Tổng cộng cột (5) sẽ có dung tích nước cần trữ để điều tiết đảm bảo yêu cầucấp nước và đó chính là dung tích hiệu dụng chưa kể tổn thất

- Cột (6): Lượng nước trữ trong hồ chứa.

- Cột (7): Lượng nước thừa cần xả.

Nước thiếu V- (10 6 m 3 )

Dung tích kho

• Giải thích các cột trong bảng 2-2.

- Cột (1): Thứ tự các tháng sắp xếp theo năm thuỷ văn.

- Cột (2): Là cột (6) của bảng 2-1 cộng với dung tích Vc, vậy Vt là dung tích củakho nước ở cuối mỗi thời đoạn tính toán Δti Khi kho bắt đầu tích nước, trong thiết kếthường giả thiết trước đó kho nước đã tháo cạn đến Hc (trong bảng là đầu tháng Vdung tích trong kho chính là Vc)

- Cột (3): Fhi là diện tích mặt hồ tương ứng với V (tra từ quan hệ địa hình V ~ F).

- Cột (4):V i là dung tích bình quân trong hồ chứa nước, xác định bằng công thức:

- Cột (6): Zbh Lượng bốc hơi tháng

- Cột (7): Wbi là lượng tổn thất bốc hơi

Wbi =ΔZi Fhi.Trong đó: ΔZi : lượng bốc hơi

Fhi : đã xác định ở cột (4) trong bảng này

- Cột (8): Chỉ tiêu tổn thất thấm.

k : là tiêu chuẩn thấm trong kho nước, lấy k = 1% lượng nước bình quân.

- Cột (9) Lượng nước tổn thất do thấm tính theo công thức:

Bảng 2-3: Tính dung tích hiệu dụng hồ chứa có kể đến tổn thất

ĐIỀU TIẾT HỒ KHI CÓ KỂ ĐẾN TỔN THẤT Tháng

Tổng lượng nước ∆Z=(Q-q)∆t Có kể đến tổn thất

Nước đến

WQ (106m3) Wq +Wtt(106m3) V+ (10Nước thừa6m3) Nước thiếuV- (106m3)

Dung tíchkhoV2 (106m3)

I =

h i h i h i V

V

V − − 1 x 100% =

207,6

902,5207,

Tra trên đồ thị quan hệ Z ~ V ta được MNDBT = 191,17 (m)

Mục đích: điều tiết lũ có nhiệm vụ cơ bản nhất là nghiên cứu cách hạ thấp lưu lượng

thích hợp và có hiệu quả nhất, như xác định dung tích phòng lũ cần thiết của kho nước(hồ chứa), phương pháp trữ và tháo nước thích hợp, từ đó thiết kế công trình (côngtrình xả lũ, đường tràn hoặc cửa vào các khu chậm lũ…), phương thức vận hành côngtrình thỏa mãn yêu cầu đặt ra (thoả mãn yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật).

2 Tài liệu tính toán

Đặc trưng địa hình hồ chứa Z~V (bảng 1.1)

Đập tràn đỉnh rộng,không van, Btr= 36(m), hệ số lưu lượng m=0.45, hệ số co hẹp bên

ε =0.98

Phân phối trình lũ đến

Bảng 2.4 Phân phối đường quá trình lũ

TT Đặc trưng Đơn vị Tần suất tính toán (P%)

Các mực nước đặc trưng của hồ chứa:

Bảng 2.5 Điều tiết lũ với tần suất lũ đến P=1%

Thời

đoạn

SS (h) (m 3 /s) (m) (m 3 /s) (10 6 m 3 ) (m 3 /s) (m) (m) (m 3 /s)

Bảng 2.6 Điều tiết lũ với tần suất lũ đến P=0,2%

Bảng 2.7 Điều tiết lũ với tần suất lũ đến P=0,1%

Biểu đồ quan hệ Q,q~t (P=0.1%)

Giải thích các cột trong bảng:

- Cột 1: Thời đoạn tính toán

- Cột 2: Thời gian điều tiết Thời điểm đầu tiên t1=0.5giờ

- Cột 3: Lưu lượng lũ đầu thời đoạn Q1=f(t1)

- Cột 4: Mực nước hồ đầu thời đoạn Tại thời đoạn đầu tiên điều tiết Z1=ZMNDBT

- Cột 5: Lưu lượng xả đầu thời đoạn Ở thời đoạn 1 Qx1=Q1

- Cột 6: Lượng nước trong hồ đầu thời đoạn Ở thời đoạn 1 V1 = V(ZKCTL)

- Cột 7: Tra quan hệ Q~t với t2=t 1+Δt

- Cột 8 : Cao trình mực nước hồ cuối thời đoạn Giả thiết và tính thử dần cho đến khi đạt (14)<SCP (Sai số cho phép) mới ghi vào bảng

- Cột 9 : Mực nước trên ngưỡng cuối thời đoạn H2=Z2-Zng

- Cột 10 : Lưu lượng xả qua tràn cuối thời đoạn 3/2

- Cột 14 : Sai số : SSV = VT VP−

Kết quả tính toán trường hợp BT = 24m, được thể hiện trong phụ lục

Kết quả tính toán điều tiết lũ với P= 1%.

Bề rộng tràn B 36

Lưu lượng xả lớn nhất qxả max 383.639(m3/s)

3.1 Xác định cao trình đỉnh đập.

Đập là một hạng mục công trình quan trọng nhất trong cụm công trình đầu mối,nó chiếm một khối lượng không nhỏ về mặt vốn đầu tư Kích thước cũng như caotrình đỉnh đập có ảnh hưởng rất lớn đến sự làm việc an toàn và giá thành của đập Khi xác định cao trình đỉnh đập, một mặt cần bảo đảm trong các trường hợp xảy

ra lũ và sóng vỗ nước vẫn không tràn qua đỉnh đập được, nhưng mặt khác cần xácđịnh được hợp lý các trường hợp có khả năng xảy ra sự cố, để cao trình đỉnh đập đãđược xác định không quá thấp hoặc quá cao Nếu quá thấp sẽ không đảm bảo an toàncho đập, còn nếu quá cao thì sẽ gây lãng phí

Mục đích của việc tính toán cao trình đỉnh đập là để tìm ra được một cao trìnhđỉnh đập hợp lý nhất thoả mãn các yêu cầu về kinh tế - kỹ thuật

Cao trình đỉnh đập được xác định ứng với MNDBT, MNLTK, MNLKT vàMNVKT

MNT

hsl

h

aB

Δh; Δh’: Độ dềnh cao do gió ứng với MNDBT và MNLTK

hsl; hsl’: Chiều cao sóng leo ứng với gió lớn nhất và gió bình quân lớn nhất

a; a’; a’’: Độ vượt cao an toàn.

 Cao trình đỉnh đập được chọn: Zđđ = max (∇1;∇2;∇3;∇4)

Theo TCVN 8216-2009 các thông số được xác định như sau:

Tính toán độ dềnh cao do gió:

α

cos

10 2

2 6

H g

D V

Trong đó:

V: Vận tốc gió lớn nhất ứng với tần suất 4% V = 34 m/s

D: Chiều dài đà sóng ứng với MNDBT, xác định được dựa vào điều kiện địa hình

D = 1300 m

H: Độ sâu nước trước đập ứng với MNDBT:

H = MNDBT - ∇day = 191,17 – 174,5 = 16.67 (m)

Dựa vào địa hình, địa chất vùng tuyến đập xác định được ∇day = 174,5 (m).

α: Góc kẹp giữa trục dọc của đập và hướng gió.Tính cho trường hợp bất lợinhất khi hướng gió vuông góc với trục đập, α = 0o ⇒cosα =1

Thay vào (3-4) ta được:

9 , 81 * 16 67 1 0.02

1300 34 10 2

Tính các đại lượng không thứ nguyên

V

gt, V 2 gD

Trong đó :

t - Thời gian gió thổi liên tục (s), do không có tài liệu nên ta có thể lấy

t = 6 giờ=21600(s)9,81*21600

6232, 2 34

gt

V

Tra đường bao đồ thị hình A1 trong TCVN 8421-2010:

=> Ta xác định được các đại lượng: 2

V

hg

= 0.07,

V

τg

= 3,6

Tính đại lượng không thứ nguyên : 2 2

9,81*1300

11,03 34

g D V

Tra đường bao đồ thị hình A1 trong TCVN 8421-2010:

=> Ta xác định được các đại lượng: 2

V

h = 0,0061,

V

τg

hg

Tính chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%: hs1% = K1% h (3.8)

Trong đó: h: Chiều cao sóng trung bình h = 0,72(m)

K1%: Hệ số tra ở đồ thị hình A2 trong TCVN 8421-2010 phụ thuộc vào giá trị

2

V

gD

= 11,03 và mức đảm bảo i =1% tra được: K1% = 2,05

Thay vào (3 -6) ta được: hs1% = 2,05.0,72 =1,48 (m)

Xác định các hệ số trong công thức (3.6)