Thiết kế hồ chứa nước Đông Phong

Trong xây dựngcông trình thủy lợi trên thế giới cũng như ở nước ta hồ chứa đóng vai trò quan trọngtrong việc điều tiết và phân bố lại dòng chảy tự nhiên theo không gian và thời gianphục

MỤC LỤC

167

LỜI CẢM ƠN

Công tác thủy lợi ở nước ta đang phát triển rất mạnh mẽ trong đó ngày càng cầnxây dựng nhiều hồ chứa nước hơn Cụm công trình đầu mối quan trọng của hồ chứanước là đập dâng nước, đập tràn và công trình lấy nước nằm dưới đập Trong xây dựngcông trình thủy lợi trên thế giới cũng như ở nước ta hồ chứa đóng vai trò quan trọngtrong việc điều tiết và phân bố lại dòng chảy tự nhiên theo không gian và thời gianphục vụ nhu cầu dùng nước của con người

Do có nhiều ưu điểm về mặt kỹ thuật và kinh tế cho nên trong những năm gầnđây hồ chứa ngày càng chiếm ưu thế và đang có xu hướng phát triển mạnh về sốlượng, quy mô công trình cũng như tốc độ xây dựng Riêng với nước ta hồ chứa đãđược xây dựng nhiều và trong tương lai hồ chứa chắc chắn còn giữ vai trò quan trọngtrong việc xây dựng và phát triển nền kinh tế quốc dân

Thời gian làm Đồ án tốt nghiệp là một dịp quý báu giúp em hệ thống lại nhữngkiến thức đã học được trong những năm học tại trường và giúp em biết cách áp dụngnhững kiến thức đã được học vào thực tế của công việc thiết kế một công trình thủylợi

Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp vì thời gian có hạn, nên em chưa giải quyếtđược hết các trường hợp trong thiết kế một công trình thủy công Mặt khác do kinhnghiệm thực tế còn thiếu và trình độ có hạn nên chắc chắn trong đồ án này không tránhkhỏi những sai sót, em rất mong các thầy, các cô xem xét và chỉ bảo thêm cho em Đểkiến thức chuyên môn của em được nâng cao và hoàn thiện

Qua khóa học gần năm năm với sự quyết tâm nỗ lực, cố gắng của bản thân vàcùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo Đại Học Thủy Lợi đã dìu dắt chúng

em trở thành những kỹ sư tương lai Cảm ơn Thầy Th.S Vũ Hoàng Hải cùng toàn thểcác thầy cô trường Đại học Thủy Lợi đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn!

11013’-11015’ vĩ độ Bắc

108048’-108050’ kinh độ đông

1.1 Các điều kiện tự nhiên.

Hồ chứa nước Đông Phong nằm giữa các dãy núi cao, phía Đông là dãy núi Tiacmong, núi Ya bô, núi Ma vô, núi Ya bio (+1220 m), phía Tây là dãy núi đá đen, núiFgiagog, núi A sai, phía Bắc là dãy núi Tha Ninh (+1020 m), Tara Nhin và núiMarrai(+1636m), núi Ma via

Sườn núi trong lưu vực tương đối dốc, với góc dốc thay đổi từ 200-250, và kéo dàitới mép suối, nên lòng hồ là lũng hẹp chạy dọc theo suối, với cao trình thay đổi từ(+177m) tới (+140m) Khu vực đầu mối là phần chuyển tiếp giữa núi thấp và đồngbằng nằm dọc theo hai bên bờ phía hạ lưu suối Trà Co, bề mặt địa hình thay đổi từ(+145m) đến (+120m).Vùng đồng bằng này được hình thành chủ yếu từ hai thềm:Thềm bậc 1 là các lớp đất có nguồn gốc bồi tích từ cao trình +140 m trở xuống, thềmbậc 2 là các lớp đất có nguồn gốc pha bồi tích từ cao trình +140 m đến +150 m

Khí hậu khu vực thuộc miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, có hai mùa rõ rệt: mùakhô và mùa mưa.Mùa bắt đầu từ tháng 10 kéo dài đến tháng 4 năm sau, mùa mưa bắtđầu từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa thường tập trung từ tháng 8 đến tháng 10.Lượng mưa bình quân năm từ 1000-1300 mm

Đây là khu vực khô hạn nhất, ít mưa, nhiều gió, nhiệt độ quanh năm cao, lượngbốc hơi lớn, độ ẩm không khí thấp Tuy nhiên vùng nghiên cứu cũng chịu ảnh hưởngcủa khí hậu Đà Lạt nên mát mẻ hơn

Mạng sông suối chính chủ yếu là suối Cho Mo, suối Ma Lâm, suối Ta la và cácphụ lưu của chúng Các suối này có lưu lượng thay đổi theo mùa, rất dồi dào về mùamưa và cạn kiệt về mùa khô Nguồn nước ngầm cũng nghèo nàn, nên việc cấp nướcsinh hoạt rất khó khăn

Điều kiện giao thông đường bộ nhìn chung tương đối thuận tiện cho việc thi côngcông trình sau này Trong vùng có quốc lộ 27 B đi qua được rải nhựa, từ quốc lộ đi vàocông trình 3 km là đường đất cấp phối rộng

1.1.1 Điều kiện địa hình khu vực công trình đầu mối.

Địa hình khu vực công trình đầu mối là lũng sông hẹp, với độ rộng lòng suốitrung bình thay đổi từ 50-100m Dọc theo lòng suối là bãi cát cuội sỏi chạy từ thượnglưu đến hạ lưu Cao độ suối thay đổi từ (+141 m) đến (+137 m) Hai vai tuyến đập làphần nhô ra của sườn núi Sườn núi vai trái từ thượng lưu xuống hạ lưu dốc đều, có độdốc trung bình 300-350 Phía trên tầng phủ tương đối dày, phía dưới sát mép nước đágốc lộ ra chạy từ thượng lưu đến tim tuyến Sườn núi bờ phải có độ dốc thoải hơn từ

150-200 Phía thượng lưu và hạ lưu tuyến sườn núi đều thoải, vị trí tim tuyến sườn núidốc hơn Chân núi ở sát mép nước đá gốc lộ ra chạy dài từ tim tuyến xuống phía hạlưu, có chỗ đá lộ ra ở cả lòng suối Chiều dài đập khoảng 155m

1.1.2 Điều kiện địa chất công trình.

1.1.2.1 Tuyến đập chính.

Theo kết quả nghiên cứu tổng hợp các biện pháp khảo sát cho thấy địa tầngnghiên cứu tuyến đập bao gồm tầng phủ và đá gốc với các lớp theo thứ tự từ trênxuống dưới như sau:

Tầng phủ:

• Lớp 1a: Thành phần là hỗn hợp cuội sỏi, cát, đá tảng màu xám vàng.Cuộisỏi chiếm 25-30%.Lớp này phân bố dọc theo lòng suối từ thượng lưu đến hạlưu, chiều dày từ 4-5m,nguồn gốc bồi tích lòng suối hiện đại

• Lớp 2a: Đất á sét nặng – sét lẫn ít dăm sạn đá phiến serixit mềm bở,màu xám nâu, nâu đỏ,lớp phân bố hai bên sườn tuyến đập.Bên vai tráituyến,lớp 2 có chiều dày 4-5 m.Bên vai phải mỏng hơn có chiều dày 0,5-1

m Nguồn gốc pha tàn tích không phân chia

Đá gốc: Trong tuyến đập chính đá gốc là trầm tích gắn kết hệ tầng La Ngà, tuổi

Ju ra.Thành phần chủ yếu là đá phiến serixit, màu xám, xám xanh, xám xanhsẫm Đá có cấu tạo phân lớp mỏng phân phiến, kiến trúc hạt mịn Đá gốc phân

bố rộng rãi trong khu vực nghiên cứu , ở vai trái tuyến đập chính đá gốc phân

bố ở độ sâu 4-5 m, vai phải đá gốc phân bố ở độ sâu 0,5-1 m dưới lớp phủ tàntích

Đá phong hóa hoàn toàn thành đất á sét nặng, màu xám nâu, nâu đỏ lẫn nhiềudăm đá serixit mềm bở.Trạng thái nửa cứng, kết cấu chặt vừa Đới đá phonghóa mãnh liệt mạnh phân bố dưới lớp pha tàn tích và chủ yếu ở hai vai Chiềudày của đới ở vai trái 6-7m, ở vai phải mỏng hơn 0,5-1,5 m

Đá phong hóa vừa màu xám, xám xanh Đá nứt nẻ vừa, các khe nứt được lấpnhét bằng sét và ôxit sắt màu vàng, nâu vàng Đá tương đối cứng Đới phonghóa vừa phân bố ở hai bên vai đập và ở lòng suối Ở lòng suối đới phong hóavừa nằm dưới lớp cuội sỏi, chiều dày 2,5-3 m.Kết quả thí nghiệm ĐCTV chothấy đới này lượng mất nước đơn vị q = 0,025-0,032 l/ph.m.

Đá phong hóa nhẹ -tươi màu xám, xám xanh sẫm, nứt nẻ ít, cứng chắc Đới nàyphân bố ở cả hai vai và lòng suối dưới đá phong hóa vừa, ở lòng suối bề mặt đớinày nằm sâu 7-8 m

Với các đặc điểm đã nêu trên như sườn núi hai bên vai dốc không đều, lũng suốihẹp, có dạng chữ U, sườn núi có dạng độ dốc không lớn, được phủ bởi lớp pha tàntích, vai phải có chiều dày từ 0,5-1,5m,vai trái dày hơn từ 4-5m Đá gốc lộ ra ở vaiphải là chân núi hai bên mép nước, không có thềm bồi tích ở bờ suối Đây là vị trí

có bề mặt địa hình thuận lợi cho việc bố trí cụm công trình đầu mối

Về mặt địa chất, lớp cuội sỏi lòng sông và đáy thềm có tính thấm lớn gây mất nướcqua nền đập, có chiều dày nhỏ ~ 4m nên cần được bóc bỏ khi xây dựng đập.Vai tráiđập đặt trên lớp 2 và lớp phong hóa mãnh liệt - mạnh nên cần chú ý về mặt chốngthấm.Vai phải sau khi bóc bỏ lớp mỏng pha tàn tích (deQ) và lớp đá phong hóamãnh liệt- mạnh thì vai đập được gối trực tiếp lên đá gốc phong hóa vừa và tươngđối cứng chắc

Về khả năng thấm mất nước qua nền và vai đập: sau khi bóc bỏ các lớp đất phonghóa mãnh liệt -mạnh thì phần đá nền có giá trị q ≥ 0,03 l/ph.m,với chiều dày dựkiến 10-15m cũng cần xử lý chống thấm

Bảng 1-1:Bảng chỉ tiêu cơ lý đất đắp nền đập chính

Tên lớp Lớp1a Lớp1b Lớp1c Lớp 2 Lớp 2a

Đá phonghóahoàn toànChỉ tiêu

Địa tầng khu vực yên ngựa đập phụ bao gồm tầng phủ và đá gốc:

Đá gốc: Đá gốc là đá phiến serixit, đá thuộc đới phong hóa hoàn toàn Đới đáphong hóa mãnh liệt - mạnh thành đất á sét nặng, màu xám nâu, nâu đỏ lẫnnhiều dăm sạn, đá phiến serixit mềm bở, trạng thái nửa cứng, kết cấu chặt vừa.Đới đá phong hóa mãnh liệt - mạnh phân bố dưới lớp pha tàn tích ở nền và haibên vai đập phụ 1.

1.1.2.3 Tuyến đập phụ 2.

Tuyến đập phụ hai nằm tại khu vực yên ngựa trên đường mòn từ Maty đi suối

Vơ Hai bên vai đập là các sườn núi tương đối thoải, phía thượng lưu và hạ lưu tuyếnđập phụ địa hình cũng tương đối thoải Cao độ đỉnh yên ngựa là + 154m

Địa hình khu vực đập phụ 2 bao gồm tầng phủ và đá gốc:

Tầng phủ:

Lớp 2: Đất á sét nặng lẫn ít dăm sạn đá phiến mềm bở, màu xám nâu, nâu đỏ.Trạng thái nửa cứng, kết cấu chặt vừa - chặt Lớp phân bố trên bề mặt ở sườnnúi hai vai và phía thượng hạ lưu đập, chiều dày từ 1 – 2m

Đá gốc: Đá gốc là đá phiến serixit, đá thuộc đới phong hóa hoàn toàn Đới đáphong hóa mãnh liệt - mạnh thành đất á sét nặng, màu xám nâu, nâu đỏ lẫnnhiều dăm sạn, đá phiến serixit mềm bở, trạng thái nửa cứng, kết cấu chặt vừa.Đới đá phong hóa mãnh liệt - mạnh lộ ra hai bên sườn núi vai đập, phân bố dướilớp pha tàn tích ở đỉnh yên ngựa và phía thượng hạ lưu tim tuyến

1.1.2.4 Đập phụ 3.

Tuyến đập phụ 3 nằm tại khu vực yên ngựa trên đường mòn từ Maty đi suối Vơ.Hai bên vai đập là sườn núi tương đối thoải.Phía hạ lưu vai trái có một vết sạt nhỏcách tim tuyến khoảng cách 40m về phía hạ lưu.Vết sạt này phát triển trong lớp phủpha tàn tích, chân vết sạt đã cắt vào đá gốc là đá phiến serxit phong hóa mãnh liệt -mạnh mềm yếu.Kích thước vết sạt: rộng 5-6 m, dài 40m bước sạt khoảng 2,5-3m, gócsạt gần như dựng đứng

Địa tầng khu vực đập phụ 2 bao gồm tầng phủ và đá gốc:

Đá gốc: Đá gốc là đá phiến serixit, đá thuộc đới phong hóa hoàn toàn Đới đáphong hóa mãnh liệt - mạnh thành đất á sét nặng, màu xám nâu, nâu đỏ lẫn

nhiều dăm sạn, đá phiến serixit mềm bở, trạng thái nửa cứng, kết cấu chặt vừa.Đới đá phong hóa mãnh liệt - mạnh lộ ra hai bên sườn núi vai đập, phân bố dướilớp pha tàn tích ở đỉnh yên ngựa và phía thượng hạ lưu tim tuyến.

1.1.3 Điều kiện địa chất thủy văn.

Nhìn chung trong khu vực nước ngầm nghèo nàn, chủ yếu là nước trong tầng bồitích và đá gốc nứt nẻ

1.1.4 Điều kiện vật liệu xây dựng.

• Lớp 1b: Đất á cát – cát lẫn nhiều sạn sỏi, đáy lớp có cuội tảng, màuxám, xám vàng Cuội sỏi chiếm 30 – 35%, thành phần là thạch anh cứng chắc,trạng thái dẻo mềm, kết cấu chặt vừa Lớp phân bố trên bề mặt chiều dày: 0,5-0,7m, có chỗ hơn 1m

• Lớp 2: Đất á sét trung - nặng, màu xám nâu, nâu đỏ, nâu vàng, lẫn ítdăm sạn đá phiến và vón két laterit Trạng thái nửa cứng - cứng, kết cấu chặtvừa Lớp phân bố ở đầu mỏ có tuyến kênh chính đi qua Chiều dày khai thác:0,9 – 1,2m, chiều dày bóc bỏ 0,3m

• Lớp 2b: Đất á sét nặng – trung, màu xám, xám vàng, lẫn ít dăm sạnthạch anh Trạng thái cứng, kết cấu chặt, chiều dày 1 – 1,5m

Mỏ 2:

Vị trí ở phía bên phải, dọc theo đường ô tô vào trại giam sông Cái, cách tuyếnđập chính khoảng 6km theo đường ô tô Mỏ VL số 2 nằm trên địa hình tươngđối bằng phẳng, bề mặt là lớp phủ cây khộp

Mỏ có:

• Diện tích: 780.000m2

• Khối lượng khai thác: 1.120.000m3

• Khối lượng bóc bỏ: 270.000m3

Địa tầng các lớp đất đá của mỏ như sau:

• Lớp 1b: Đất á cát-cát lẫn nhiều sạn sỏi, đáy lớp có cuội tảng, màu xám,xám vàng Cuội sỏi chiếm 30-35%, thành phần là thạch anh cứng chắc, trạngthái dẻo mềm, kết cấu chặt vừa Lớp phân bố trên bề mặt chiều dày: 0,5-0,7m

• Lớp 2: Đất á sét trung - nặng, màu xám, xám vàng lẫn ít dăm sạn thạchanh Trạng thái cứng, kết cấu chặt, chiều dày: 1-1,5m

Địa tầng các lớp đất đá của mỏ như sau:

• Lớp 1b: Đất á cát-cát lẫn nhiều sạn sỏi, đáy lớp có cuội tảng, màu xám,xám vàng Cuội sỏi chiếm 30-35%, thành phần là thạch anh cứng chắc, trạngthái dẻo mềm, kết cấu chặt vừa Lớp phân bố trên bề mặt chiều dày: 0,5-0,7m

• Lớp 2b:Đất á sét nặng-trung, màu xám, xám vàng lẫn ít dăm sạn thạchanh.Trạng thái cứng, kết cấu chặt, chiều dày: 1-1,2 m

• Đá gốc:Đá gốc là đá Granit màu xám, xám trắng, xám vàng Cấu tạokhối kiến trúc poocfia, Đá phong hóa mạnh mềm yếu, Đá phong hóa vừatương đối cứng chắc.Đá gốc phân bố dưới lớp 1b và lớp 2b

Qua khảo sát ĐCCT có nhận xét như sau:

Các mỏ vật liệu nằm cách công trình không xa(<10 km) Khối lượng đáp ứng đủ với yêu cầu đề ra Về chất lượng có thể dùng đắp đập nhiều khối có lõi chống thấm

Chỉ tiêu dùng trong tính toán vật liệu xây dựng đất

• Khối lượng khai thác:48.000m3

Bảng 1-3:Chỉ tiêu tính toán của đất thân và nền đập

STT Chỉ tiêu Đơn vị Đất đậpkhối 1

(Lớp 2b)

Đất đậpkhối 2(Lớp 1b)

Nền đập chính(Lớp 1a)

Nền đập phụ(Lớp 2)1

k

và 11 Lượng mưa lớn cường độ mạnh dễ gây nên lũ lớn thông thường lũ lớn thườngxảy ra nhiều nhất vào 2 tháng 10 và 11.

2507728

4129436

6120995

8899581

12495971

15596440

19046425

1.1.5.4 Các yếu tố khí tượng.

Nhiệt độ không khí:

Lưu vực nghiên cứu được thừa hưởng chế độ bức xạ mặt trời nhiệt đới, cán cân bức xạtrong năm luôn luôn dương và ít biến động mang tính nhiệt đới rõ rệt Chênh lệch

nhiệt độ giữa nhiệt độ tháng nóng nhất và tháng nhỏ nhất từ 5-60 Nhiệt độ trung bìnhngày hầu như vượt trên 250C trừ một số ngày chịu ảnh hưởng của gió mùa cực đới.

Độ ẩm không khí:

Do hoàn lưu quanh năm, gió đều có hướng từ biển thổi vào nên mặc dù gặp không khí cực đới hay Tín phong Bắc bán cầu thì lượng hơi nước trong không khí cũng không nhỏ Độ ẩm ven biển luôn đạt trên 70%, từ tháng 5 đến tháng 8 độ ẩm thấp nhất xấp xỉ 75% Từ tháng 9 đến tháng 10 độ ẩm tăng nhanh và giảm dần từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau

Nắng:

Thời kỳ nhiều nắng từ tháng 12 đến tháng 5 năm sau, số giờ trung bình lớn hơn 200 giờ/ tháng, thời kỳ từ tháng 6 đến tháng 11 số giờ nắng trung bình từ 180 đến

200/tháng

Bảng 1-5:Bảng phân phối số giờ nắng trong năm

Số giờ

nắng

226

271

Bảng 1-6:Đường đặc trưng vận tốc gió lớn nhất theo hướng

Phân phối lượng tổn thất bốc hơi trong năm:

Lượng bốc hơi hằng năm 1656 mm Biến trình bốc hơi trong năm tuân theo quyluật lớn về mùa khô, nhỏ về mùa mưa

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

Z

) 80,3 80,5 97,6 83,2 71,3 71,6 85,8 96,9 51,4 41,6 49,9 70,9

Lượng mưa trung bình nhiều năm lưu vực:

Lượng mưa phân bố theo không gian lớn dần từ đông sang tây, từ hạ lưu đếnthượng lưu Lượng mưa lưu vực Tân Trà biến đổi từ 1400 mm đến 1600 m, NinhThuận thuộc vùng khô hạn nên chọn lượng mưa BQNN đảm bảo thiên về an toàntrong tính toán cấp nước

Xolv = 1500 mm

1.1.5.5 Phân phối dòng chảy năm thiết kế.

Bảng 1-8:Phân phối dòng chảy năm thiết kế (P = 75 %)

1.1.5.6 Đường quá trình lũ thiết kế.

Trong lưu vực không có trạm đo dòng chảy nên phải dùng công thức kinhnghiệm để tính toán dòng chảy lũ thiết kế từ mưa rào – dòng chảy Đối với những lưuvực nhỏ như lưu vực duyên hải trung bộ áp dụng công thức cường độ giới hạn là tươngđối phù hợp

Bảng 1-9: Đường quá trình lũ thiết kế (m 3 /s)

Q0,2% 50 64 85 104 161 317 507 725 840 992 1120 1280

Q0,2% 976 682 454 341 284 263 196 192 186 164 163 138Q1% 685 528 341 270 225 208 155 152 147 130 121 109

Lưu lượng bùn cát lơ lửng: Rll = 0,236 kg/s.

Tổng lượng bùn cát lơ lửng : Wll = 7447 tấn/năm.

1.1.5.8 Dòng chảy lớn nhất trong mùa kiệt.

Mùa kiệt được xác định từ tháng 1 đến tháng 8, tính toán dòng chảy lớn nhấttrong mùa kiệt để phục vụ thhi công công trình Lũ tiểu mãn xuất hiện vào tháng 5 vàtháng 6, ngoài ra còn chú ý đến tháng 4 và 7

Bảng 1-10: Lưu lượng lũ thi công mùa kiệt

Qtb10%(m3/s) 1,28 0,45 0,65 1,12 6,7 4,91 4,19 5,26

CHƯƠNG 2: NHU CẦU DÙNG NƯỚC, CẤP CÔNG TRÌNHVÀ CÁC CHỈ

TIÊU THIẾT KẾ

2.1 Nhiệm vụ công trình.

Công trình có nhiệm vụ cấp nước tự chảy ổn định cho 1450 ha đất canh tác trồnglúa, cây công nghiệp và cấp nước sinh hoạt cho các hộ dân thuộc xã Phước Tiến vàPhước Tân, góp phần cải tạo môi sinh, môi trường, chống hiện tượng sa mạc hóa, ổnđịnh dân cư, nâng cao đời sống kinh tế, văn hóa của đồng bào các dân tộc thuộc khuhưởng lợi

2.2 Nhu cầu dung nước.

Bảng 2-1: Nhu cầu dùng nước năm thiết kế hồ Đông Phong ứng với P = 75%

Hệ số điều kiện làm việc: m = 1,0.

Thời gian tính toán dung tích bồi lắng hồ: T = 75 năm

Hệ số lệch tải:

• Trọng lượng bản thân công trình: n=1,05

• Áp lực thẳng do trọng lượng đất gây ra: n=1,10

• Áp lực bên của đất: n=1,20

• Áp lực bùn cát: n=1,20

• Áp lực nước, áp lực thấm, áp lực đẩy nổi: n=1,0

Theo TCVN 8216-2009:

Tần suất gió tính toán ứng với MNDBT: P = 4%.

Tần suất gió tính toán ứng với MNLTK:P = 50%.

Độ vượt cao an toàn:

• Độ vượt cao an toàn ứng với MNDBT: a = 0,7m

• Độ vượt cao an toàn của đập ứng với MNLTK: a’ = 0,5m

• Độ vượt cao an toàn của đập ứng với MNLKT: a’’ = 0,2m

PHẦN HAI: THIẾT KẾ SƠ BỘ CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ

3.1 Mục đích, nhiệm vụ tính toán

Mục đích: Tìm ra mối quan hệ giữa quá trình lưu lượng nước chảy đến, quá trình lưulượng nước chảy ra khỏi hồ và sự thay đổi mực nước hoặc dung tích kho nước theothời gian

Nhiệm vụ: Xác định dung tích nước hiệu dụng Vh của hồ chứa và cao trình mực nướcdâng bình thường

3.2 Nội dung tính toán điều tiết hồ chứa theo phương pháp lập bảng.

3.2.1 Xác định cao trình mực nước chết (MNC) và dung tích chết.

MNC là mực nước thấp nhất mà hồ chứa có thể làm việc bình thường

Các yếu tố ảnh hưởng tới MNC của hồ:

• Đảm bảo yêu cầu lấy nước tưới tự chảy

• Tại cửa lấy nước không bị bồi lấp trong thời gian hoạt động của côngtrình

3.2.1.1 Theo điều kiệntuổi thọ công trình.

Theo QCVN 04-05:2012, công trình cấp II có tuổi thọ 75 năm có nghĩa là dung tíchchết phải lớn hơn hoặc bằng dung tích bùn cát bồi lắng sau 75 năm hoạt động của hồ

ZKC = 145 ( theo tài liệu cho)

- ∑∆Z: tổng tổn thất qua cống Sơ bộ chọn ∑∆Z = 0,5m

MNC ≥ 145 + 0,5 = 145,5m

So sánh 2 phương án ta thấy : Để đảm bảo cả 2 điều kiện về yêu cầu tưới tự chảy

và yêu cầu tuổi thọ công trình thì MNC = 150,4m

Vậy MNC = 150,4 tra quan hệ (Z∼V) ta được Vc = 1571522,4 m 3

3.2.2 Xác định dung tích hiệu dụng và mực nước dâng bình thường(MNDBT) 3.2.2.1 Mục đích, ý nghĩa.

MNDBT là mực nước cao nhất mà hồ chứa có thể làm việc bình thường, là mộtthông số quan trọng, quyết định đến dung tích hồ chứa, cột nước và lưu lượng

Về mặt công trình: MNDBT quyết định chiều cao đập, kích thước công trìnhxả

Về mặt kinh tế vùng hồ: MNDBT ảnh hưởng đến diện tích vùng ngập và tổnthất do ngập lụt thượng lưu

Về mặt kinh phí xây dựng: MNDBT ảnh hưởng đến chi phí xây dựng côngtrình

Vì vậy việc chọn MNDBT phải được tiến hành thận trọng, so sánh, lựa chọn giữa cácphương án tìm ra phương án có lợi nhất

3.2.2.2 Nội dung và phương pháp tính toán.

Theo tài liệu thủy văn về phân phối dòng chảy năm thiết kế và lượng nước dùng, ta có:

Tổng lượng nước đến: Wđến = 42,290(106m3)

Tông lượng nước yêu cầu: Wdùng = 18,944 (106m3)

Ta thấy Wđến> Wdùng nên hồ chỉ cần điều tiết năm là đáp ứng được yêu cầu dùng nước.Dùng phương pháp lập bảng: dùng bảng tính để tính và so sánh lượng nước đến vàlượng nước dùng

Nguyên lý cơ bản của phương pháp này là tiến hành cân bằng nước trong kho, chiathời kì tính toán ra làm 12 đoạn tương ứng với 12 tháng của năm đại biểu Tính toáncân bằng nước trong kho theo từng thời đoạn sẽ biết được quá trình thay đổi mựcnước, lượng nước trữ, xả trong kho

Trong từng thời đoạn có thể dùng công thức đơn giản để biểu thị phương trình cânbằng nước giữa lượng nước đến và lượng nước xả trong kho:

∆V = ( Q – q ) ∆t Trong đó:

+ ∆V: là lượng nước trữ lại trong kho trong thời đoạn tính toán ∆t + Q: lưu lượng nước đến kho trong thời đoạn tính toán ∆t

+ q: là lưu lượng nước ra khỏi kho trong thời đoạn tính toán ∆t

+ ∆t: là thời đoạn tính toán

Lượng nước trong kho cuối thời đoàn bằng lượng nước đầu thời đoạn cộng với ∆V.Biết được lượng nước trong kho dựa vào quan hệ Z~F~V sẽ biết được diện tích bề mặtkho nước và mực nước trong kho tại cuối thời đoạn

3.2.2.3 Nguyên lí tính toán

Để xác định được MNDBT trước tiên phải xác định được Vh trên cơ sở tính toánđiều tiết hồ theo hình thức điều tiết năm ứng với năm tính toán ít nước có tần suất 75%bằng phương pháp lập bảng

Cơ sở của phương pháp là dựa vào phương trình cân bằng nước:

yc

1 2

q q

q q

.

q

V V t q Q

Trong đó:

- Q: lưu lượng nước đến đã biết,

- qyc: lưu lượng nước yêu cầu

- qb.hơi: lượng nước bốc hơi khỏi hồ nước

- qthấm: lưu lượng thấm(phụ thuộc vào điều kiện địa chất lòng hồ, Vhồ)

- qxả: lượng nước xả thừa(phụ thuộc vào quá trình nước đến, phương thức vậnhành kho nước)

- V1, V2: dung tích hồ đầu và cuối thời đoạn tính toán

Sử dụng phương trình cân bằng nước để cân bằng cho từng thời đoạn, trên cơ sở

đó dựa vào nhu cầu dùng nước từng thời đoạn ta xác định được thời kỳ thiếu nước vàthời kỳ thừa nước, từ đó xác định được phần dung tích cần thiết ( dung tích hiêu dụng )

để thiết kế

3.2.3.3 Trình tự tính toán.

Bước 1: Tính Vh khi chưa kể đến tổn thất

Kết quả tính toán được thể hiện ở Bảng 3-1.

Bảng 3-1 :Bảng tính V h chưa kể đến tổn thất

Th¸ng

Xả thừa

(ngµy

)

(m 3 /s )

Cột 3: Lưu lượng dòng chảy đến ứng với tần suất thiết kế P = 75% (Qđến)

Cột 4: Lượng nước yêu cầu tại đầu mối (qy/c)

Cột 5: Lượng nước đến: Wđến = Qđến Δt.24.3600 (m3/s)

Cột 6: Lượng nước yêu cầu: Wy/c = qy/c Δt.24.3600 (m3/s)

Cột 7: Lượng nước thừa: (7) = (5) – (6) khi Wđến> Wy/c

Cột 8: Lượng nước thiếu: (8) = (6) – (5) khi Wy/c> Wđến

Cột 9: Dung tích trữ nước trong hồ

Cột 10: Lượng nước xả thừa đảm bảo dung tích trong hồ

Trong bảng tính trên thì tổng lượng nước thiếu ứng với nhu cầu dùng nước ở

đầu mối (cột 9) chính là dung tích hữu ích của hồ chứa: V hi = 5023296 (m 3 )

Trong trường hợp chưa kể đến tổn thất thì Vhi = 5023296m3 Khi đó dung tích

hồ là:

Vhồ = Vhi + Vc = 5023296 +1337471 = 6594818,4 m3Tuy nhiên trong quá trình làm việc của hồ chứa còn rất nhiều tổn thất do thấm,

do bốc hơi… Do vậy để đảm bảo yêu cầu tưới tiêu ở hạ lưu thì rất cần thiết phải xét tớicác tổn thất này

Bước 2: Tính toán lượng nước tổn thất do thấm và bốc hơi

Bảng 3-2: Tính toán điều tiết hồ- Kể đến tổn thất lần 1;

Bảng 3-3: Tính toán điều tiết hồ- Kể đến tổn thất lần 2.

Trong đó:

- Cột 1: Thứ tự các tháng xếp theo năm thủy văn

- Cột 2: Tổng lượng nước đến Wđến

- Cột 3: Tổng lượng nước yêu cầu theo tháng Wy/c

- Cột 4: Dung tích trữ nước trong hồ Vhồ

Bảng 3-2: Vhồ chính là cột 9 trong bảng 3-1;

Bảng 3-3: Vhồ chính là cột 15 trong bảng 3-2

- Cột 5: Diện tích mặt hồ tương ứng, tra quan hệ F ~ V ⇒ Fhồ

- Cột 6: Dung tích bình quân của hồ chứa: 2

1 i i bq

V V

- Cột 8: Lượng bốc hơi theo tháng thuỷ văn (∆Z).

- Cột 9: Là tổn thất bốc hơi tương ứng với các tháng ở cột: Wbh = Ftb ∆Z

- Cột 10: Là tổn thất thấm tương ứng với các tháng trong năm thuỷ văn:

Wth = K.Vbq Trong đó: K - tiêu chuẩn thấm trong hồ chứa, K = 1,0%

- Cột 11: Là tổng tổn thất: Wtt = Wt + Wbh

- Cột 12: Tổng lượng nước cần hàng tháng: (12) = (3) + (11)

- Cột (13): Tổng lượng nước thừa: (13) = (2) – (12) khi Wđến> Wq + Wtt

- Cột (14): Tổng lượng nước thiếu: (14) = (12) – (2) khi Wđến< Wq + Wtt

- Cột (15): Dung tích trữ nước trong hồ

4.1.2 Mục đích.

Nghiên cứu điều tiết lũ của hồ chứa là tìm ra biện pháp phòng lũ thích hợp và

hiệu quả nhằm hạ thấp lưu lượng lũ xuống hạ lưu, đảm bảo an toàn cho các công trìnhven sông và các khu dân cư Thông qua việc tính toán, xác địnhđược dung tích phòng

lũ cần thiết của hồ chứa, phương thức trữ nước và tháo nước thích hợp từ đó xác địnhphương thức vận hành, qui mô, kích thước của công trình xã lũ

Các yếu tố cần tìm được khi tính toán điều tiết lũ:

• Lưu lượng xả lũ lớn nhất qxả max

• Cột nước xả lớn nhất :Hmax

• Xác định dung tích phòng lũ cần thiết của kho nước

• Quy mô công trình xả lũ hay kích thước đường tràn

4.1.3 Ý nghĩa.

Từ tính toán điều tiết lũ xác định được chiều cao đập, diện tích vùng bị ngập lụt,qui mô, kích thước của công trình xã lũ Những yếu tố này ảnh hưởng rất lớn đến giáthành công trình và làm cơ sở để đánh giá tính an toàn của công trình

4.2 Nguyên lý tính toán điều tiết lũ

- Dòng chảy trong sông trong thời kỳ có lũ là dòng không ổn định được mô tả bởi

∂

∂+

∂

∂

tK

Qv.Q

.g

1x

v.g

vx

hxZ

0t

AxQ

2 0

Trong đó: Q: là lưu lượng Z0: là cao trình đáy

x: là khoảng cách h: độ sâu dòng chảy

A: diện tích mặt cắt ướt v: vận tốc dòng chảy

Khi lũ di chuyển qua hồ chứa có các đặc điểm sau:

• Phương trình liên tục được biến đổi thành phương trình cân bằng nước

• Phương trình động lực được thay bằng các công thức thủy lực tính lưu lượng

PT động lực có dạng cụ thể tùy theo hình thức công trình xả lũ.

Từ nguyên lý cơ bản của tính toán điều tiết lũ như trên Người ta đã đưa ra cácphương pháp tính toán khác nhau Trong đồ án này em sử dụng phương pháp lậpbảng tính thử dần Đây là phương pháp tính toán đơn giản, thuận tiện khi sử dụngcác bảng tính Excel và cho kết quả tính chính xác

4.3 Nội dung phương pháp lập bảng tính thử dần để tính toán điều tiết lũ.

- Viết lại hệ phương trình cơ bản trong trường hợp tràn tự do:

( ) 2

2 B g H3 / 2

m

( ) 1 2

2

2 1 2

1 1

Trong đó: Q1; Q2 : là lưu lượng lũ đến ở đầu và cuối thời đoạn tính toán∆t

q1; q2 : là lượng xả tràn ở đầu và cuối thời đoạn tính toán ∆t

V2, V1 : là dung tích nước trong hồ ở cuối và đầu thời đoạn ∆t

• Bước 2: Từ giá trị của V2, tra quan hệ Z~V xác định Z2

• Bước 3: Tính giá trị q2tt theo phương trình (2) và kiểm tra điều kiện:

ε

≤

−

% 100

2

2 2

tt

gt tt

q

q q

(Với là sai số cho phép giữa hai lần tính,ở đây lấy = 0,1%)

• Nếu sai số thỏa mãn thì chuyển sang thời đoạn tiếp theo

• Nếu sai số không thỏa mãn thì quay lại bước 1

4.4 Áp dụng phương pháp lập bảng tính thử dầnvào bài toán HồĐông Phong.

4.4.1 Đặc điểm quá trình xả lũ của tràn có cửa van.

Với công trình xả lũ là đập tràn, có cửa van thì đường quá trình lũ có dạng như sau:

Hình 5-1: Dạng đường quá trình xả lũ của đập tràn có cửa van.

- Từ t0 – t1: Lưu lượng lũ đến tăng dần, ta từ từ mở cửa van sao cho lưu lượng xảqua trànq bằng lưu lượng lũ đến Q

- Từ t1 – t2 : ta mở toàn bộ cửa van, trạng thái chảy qua tràn là chảy tự do Lưulượng xả q tăng dần và đạt giá trị cực đại tại thời điểm t2 khi đó mực nước trong khođạt giá trị cực đại.

- Sau t2: Lưu lượng xả qua tràn q giảm nhưng vẫn lớn hơn lưu lượng lũ đến Q,lượng trữ trong kho giảm xuống.Đến khi mực nước trong kho giảm xuống MNDBT thì

ta từ từ đóng bớt của van xuống để lưu lượng lũ đến bằng lưu lượng xả Kết thúc quátrình, sau khi đóng cửa van, mực nước trong hồ trở về cao trình MNDBT

4.4.2 Tài liệu cho trước

Ta tính toán điều tiết lũ cho các phương án chiều rộng tràn khác nhau để chọn

đuợc phương án Btr kinh tế nhất

Nếu Btr nhỏ cột nước siêu cao lớn, diện tích ngập lụt lớn, chiều cao đập lớnkhối lượng đất đắp đập lớn Nhưng khối lượng đào đắp tràn nhỏ Ngược lại Btr lớncột nước siêu cao nhỏ diện tính ngập lụt nhỏ khối lượng đào đắp đập nhỏ, khả năngcắt lũ tốt, nhưng khối lượng làm tràn lớn Do vậy ta phải chọn Btr hợp lí để vừa thoảmãn điều kiện kinh tế và kĩ thuật Trong phạm vi của đồ án chỉ tính toán với 3trường hợp Btt và chọn ra Btr kinh tế nhất

4.4.3 Nội dung tính toán

Ta tiến hành tính toán điều tiết lũ cho 3 phương án bề rộng tràn như sau:

Lũ thiết kế qmax (m³/s) 635,89 671,22 699,07

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH

5.1 Thiết kế sơ bộ đập ngăn nước.

5.1.1 Mục đích của việc thiết kế sơ bộ.

Tiến hành thiết kế sơ bộ công trình đập, tràn với các phương án tràn khác nhau từ đó ta

so sách giữa các phương án đó về khối lượng cũng như giá thành, đánh giá lựa chon giữa các phương án rồi chọn phương án tối ưu nhất để làm phương án chọn

5.1.2 Tài liệu tính toán.

Cao trình MNDBT = 156,7m

Cao trình MNC = 150,4m

Cao trình đáy đập ∇đáy=134 m

Cao trình MNLTK: với mỗi phương án BTrta có một giá trị MNLTK

Tốc độ gió:

• Khi tính với MNDBT với P = 4%, tương ứng với V4% = 27,5 m/s

• Khi tính với MNLTK với P = 50%, tương ứng với V50% = 13,3 m/s

Đà gió: LMNDBT= 1260m; LMNLTK = 1390 m

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

Thời gian gió thổi liên tục, khi không có tài liệu lấy: t = 6 giờ

Độ vượt cao an toàn ứng với cấp công trình:

+ hsl; hsl’- Chiều cao sóng leo ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quânlớn nhất.

+ a, a’,a’’: Độ vượt cao an toàn, phụ thuộc vào cấp công trình và điều kiện làmviệc của hồ chứa, theo (bảng 2) QCVN 8216-2009, với công trình cấp II lấy:

D V

+hs1% - Chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%

+K1, K2, K3, K4, Kα - Là các hệ số, được tra theo quy phạm QPTL C1-78

-Xác định h s1% :

Chiều cao sóng với mức đảm bảo 1% được xác định theo quy phạm C1-78, vớitrình tự tính toán như sau:

+ Gỉa thiết sóng đang xét là sóng nước sâu (H> 0,5λ )

Vớiλ là bước song trung bình của sóng

+ Tính các đại lượng không thứ nguyên ; 2

V

gD V

gt

.Trong đó t là thời gian gióthổi liên tục ,do không có tài liệu lấy t=6 giờ

Theo đường cong bao phía trên ở đồ thị hình 35 trang 51 QPTL C1-78 xác định

được cặp đại lượng không thứ nguyên :   V  

g V

h g h

(s) ; + Chiều dài sóng trung bình xác định theo công thức sau:

π

τ λ

2

. 2

g

+ Sau đó ta kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu xem có thoả mãn hay không: H

> 0,5λ , nếu không thì sóng là sóng nước nông ta phải tính toán lại

+ Thoả mãn sóng nước sâu thì chiều cao sóng 1% được xác định theo công thức:

b, Xác định ∆ h’,hsl’ ứng với gió bình quân lớn nhất V’

Cách tính tương tư như trên tương ứng với V’,D’ tần suất lũ kiểm tra P= 0,2%.Tiến hành tính toán cao trình đỉnh đập theo các bước trên tương ứng với các Btr nà

T

MNLTKThông số tính Btr = 12(m) Btr = 14 (m) Btr = 16 (m)

Thiên về an toàn đập ta chọn cao trình đỉnh đập thiết kế : 162,8 m.

Cao trình đỉnh đập trong thi công : +162,8m

Tương ứng chiều cao đập là : Hđ = 162,8-134=28,8 m

Chiều cao đập H không quá 40m Sơ bộ xác định mái dốc đập theo công thức kinhnghiệm sau:

- Mái thượng lưu: mt = 0,05.H + 2

- Mái hạ lưu: mh = 0,05.H + 1,5

Trong đó: H là chiều cao đập

Với mỗi phương án BTr khác nhau ta sẽ xác định được các hệ số mái thượng lưu, hạlưu đập khác nhau Kết quả tính toán hệ số mái đập ứng với các BTr khác nhau đượcghi ở bảng sau:

Bảng 5-5: Hệ số mái của đập ứng với 3 phương án B Tr

Từ kết quả tính toán trên, ta sơ bộ xác định mái đập cho cả 3 phương án như sau:

- Mái thượng lưu: mT = 3,5

- Mái hạ lưu: mh = 3

5.1.4.3 Cơ đập.

Trên mái đập, nên bố trí các cơ đập do yêu cầu thi công, kiểm tra sửa chữa trongquá trình khai thác do sử dụng đê quai thượng lưu và đống đá tiêu nước ở hạ lưu vàothân đập Số lượng cơ đập phụ thuộc vào chiều cao đập, điều kiện thi công, kiểu gia cốmái và khả năng ổn định thân đập

- Ở mái thượng lưu, bố trí cơ ở cao trình +149m, bề rộng cơ là 3m

- Ở mái hạ lưu, bố trí cơ ở cao trình +152,8m, bề rộng cơ là 3m

5.1.4.4 Bảo vệ mái thượng lưu.

Mái dốc thượng lưu chịu tác động của các yếu tố: sóng, nhiệt độ thay đổi, lực thấm thủy động khi mưc nước hồ rút nhanh… Do vậy mái thượng lưu cần được bảo vệ Giớihạn trên của phần gia cố chủ yếu lấy đến đỉnh đập Giới hạn dưới của phần gia cố mái thượng lưu theo TCVN 8216-2009 thì được lấy thấp hơn mực nước chết của hồ một đoạn bằng Z = 2,5 m đối với đập cấp II trở lên, chọn phạm vi bảo vệ từ cao trình đỉnh đập đến cao trình thấp hơn MNC một đoạn Z = 3m theo chiều cao

Để bảo vệ mái thượng lưu thường dùng các hình thức như: đá đổ, đá xây khan, bê tôngcốt thép, bê tông nhựa đường, các lọai cây…Ở đây ta chọn lớp bảo vệ là những tấm bêtông

5.1.4.5 Bảo vệ mái hạ lưu.

Mái dốc hạ lưu dưới tác dụng của gió, mưa và động vật đào hang có thể gây hưhỏng cho nên cần phải bảo vệ Có nhiều hình thức bảo vệ mái hạ lưu, đối với côngtrình này ta chọn hình thức gia cố phổ biến: phủ lớp đất màu dày 10cm lên sau đótrồng cỏ Biện pháp này dễ thi công, rẻ tiền đồng thời rất có mỹ quan Kích thước ô cỏ4x4(m)

Ngoài ra cần phải làm hệ thống rãnhthoát nước trên toàn bộ mái đập hạ lưu để tránhhiện tượng mưa có thể gây xói lở lớp gia cố, làm hỏng lớp cỏ bảo vệ bề mặt mái hạlưu Để tăng độ thoải cho rãnh, khả năng thoát nước nhanh, tránh hiện tượng rãnh bịxói do lưu tốc lớn trong rãnh, các rãnh được đặt xiên với mặt đập một góc 450 Kíchthước rãnh bxh=20x20cm Nước từ các rãnh được tập trung tại mương ngang bố trí ở

cơ đập Mương ngang được nối với các mương dọc theo mái đập để thoát nước về hạlưu

5.1.4.6 Bố trí chống thấm cho thân và nền đập

Mục đích:

- Hạ thấp đường bão hòa để nâng cao ổn định cho mái đập

- Giảm gradient thấm trong thân đập và vùng cửa ra, đề phòng các hiện tượng biếndạng của đất do tác dụng của dòng thấm làm phát sinh thấm tập trung trong thân đập,nền đập, trong phần đất tự nhiên tiếp giáp ở hai vai và hạ lưu dẫn đến phá vỡ côngtrình và nền

- Giảm lưu lượng thấm qua thân và nền đập, vai đập nằm trong phạm vi cho phép

5.1.4.7 Bộ phận tiêu thoát nước

Đập đất đầm nén phải bố trí bộ phận tiêu thoát nước trong thân đập ở hạ lưu để làmnhiệm vụ:

Thoát nước thấm qua thân và nền đập về hạ lưu, không cho dòng thấmthoát ra trên mái đập và bờ vai đập hạ lưu

Hạ thấp đường bão hòa để nâng cao ổn định cho mái hạ lưu

Ngăn ngừa các biến dạng do thấm

Để đảm bảo các nhiệm vụ trên thì bộ phận thoát nước thân đập cần đáp ứng các yêucầu sau:

Đủ khả năng thoát nước thấm qua thân và nền đập

Đảm bảo không cho đường bão hòa chảy ra mái đập,

Cần thiết kế theo nguyên tắc tầng lọc ngược

Thuận tiện cho quan trắc sửa chữa

Chọn thiết bị thoát nước lăng trụ khi hạ lưu có nước:

Đối với trường hợp mực nước không thay đổi nhiều thì cao trình đỉnh lăng

trụ chọn cao hơn mực nước hạ lưu lớn nhất để đảm bảo trong mọi trường hợpđường bão hòa không chọc ra mái hạ lưu, thường thì chiểu cao đỉnh lăng trụ phảilớn hơn mực nước hạ lưu max là 2 m

Trong đồ án này vì mực nước hạ lưu thay đổi nhiều nên ta kết hợp thoát

nước lăng trụ với áp mái Cao trình đỉnh lăng trụ chọn cao hơn mực nước hạ lưunhỏ nhất và cao trình áp mái chọn cao hơn điểm ra của đường bão hòa ứng vớitrường hợp mực nước hạ lưu max: chọn cao trình đỉnh lăng trụ là +144m

Bề rộng đỉnh lăng trụ thường ≥ 2m Vậy ta chọn bề rộng là 2m

Mặt tiếp giáp của lăng trụ với đập và nền cần thiết kế tầng lọc ngược.

5.3 Thiết kế sơ bộ tràn xả lũ.

5.3.1 Hình thức đập tràn.

Hình thức tràn là tràn thực dụng, mặt cát hình thang, có cửa van điều tiết

5.3.2 Bố trí các bộ phận tràn

5.3.2.1 Kênh dẫn phía thượng lưu tràn.

Kênh dẫn có nhiệm vụ hướng nước chảy thuận dòng vào ngưỡng tràn, hệ số máim=1, đáy kênh mở rộng dần về phía lòng hồ

5.3.2.2 Sân trước ngưỡng:

Đây là bộ phận nối tiếp giữa kênh dẫn và ngưỡng tràn, có nhiệm vụ hướng dòngchảy xuôi thuận vào ngưỡng Đáy và tường bên của sân trước ngưỡng làm bằng bêtông cốt thép

- Cao trình đỉnh tường cánh bằng cao trình đỉnh đập

- Góc mở của tường α = 14,5o

- Mặt cắt ngang của tường có dạng hình chữ nhật

- Tường làm bằng bê tông trọng lực M200

5.3.2.3 Ngưỡng tràn.

- Hình thức tràn xả lũ của công trình là tràn dọc, ngưỡng tràn thực dụng, mặt cắtmui rùa, chia làm 2 khoang, có cửa van điều tiết lưu lượng Phần mép phía thượnglưu của ngưỡng làm lượn tròn để cho nước vào được thuận dòng

- Cao trình ngưỡng tràn ZNgưỡng = MNDBT - 5m = 151,7m

- Mặt thượng lưu thẳng đứng (S=0), mặt hạ lưu nằm nghiêng (S’=3)

- Chiều dày mố trụ (Chung cho 3 phương án): d = 2 m

- Chiều dày mố bên (Chung cho 3 phương án): d’ = 1 m

5.3.2.4 Dốc nước sau ngưỡng tràn

Nối tiếp sau ngưỡng tràn có nhiệm vụ dẫn nước sau khi qua tràn xuống hạ lưu đậpđảm bảo cho công trình an toàn Ở đây ta chọn phương án nối tiếp bằng dốc nước

- Để đảm bảo điều kiện ổn định của dốc nước (do lún không đều) ta chia dốc thànhcác đoạn nhỏ, cách nhau bởi các khe lún, trong khe lún bố trí thiết bị chống thấm

- Tuyến dốc nước thẳng

- Dốc nước có mặt cắt hình chữ nhật

- Sơ bộ chọn chiều dài toàn bộ dốc nước là 60 (m)

- Chiều rộng dốc nước Bdốc=BTr+∑d

- Độ dốc của đáy dốc nước: id = 11%

- Hệ số nhám của dốc nước, đáy bê tông: n=0,017

- Cao trình đầu dốc nước: +147,3m

Bảng 5-6: Bề rộng dốc nước tương ứng cho các phương án B Tr

5.3.3.1 Xác định dạng đường mặt nước trên dốc nước.

Chiều sâu dòng chảy đầu dốc nước chính là chiều sâu mặt cắt co hẹp sau ngưỡng tràn

hc Xác định theo phương pháp Agơrôtkin :hc τ= c.E0

- ϕ - hệ số lưu tốc.Tra bảng 15-1Các bảng tính Thủy lực-ĐHTL được ϕ=0,90

- E0- năng lượng đơn vị của dòng chảy ở thượng lưu so với mặt chuẩn đã chọn là đầu dốc nước Zđầu dốc = +147,3 m E0 = Ht + P (m)

- Ht- Cột nước toàn phần trên đỉnh tràn, Ht = H(m)

- P- Chênh lệch địa hình từ cao trình ngưỡng tràn đến mặt chuẩn,

- P = Zngưỡng - Zđầu dốc = 151,7-147,3= 4,4 (m)

Bước 2: Có F(τc) tra phụ lục (15-1) Các bảng tính Thủy lực-ĐHTL được giá trị τc

Tính được: hc = τc E0(m)

Xác định lưu tốc dòng chảy tại mặt cắt co hẹp:

vc = c hc

q Q

=

Tính tương lần lượt như trên cho các trường hợp BTr Kết quả thể hiện ở bảng sau:

Bảng 5-7: Kết quả tính toán chiều sâu dòng chảy và lưu tốc tại đầu dốc nước

12.394

12.141

11.953

So sánh v c với [v]:

Với dốc nước bêtông cốt thép M200 Tra bảng 5 trang 91 TCVN 4118-2012 ta xác địnhđược lưu tốc cho phép của vật liệu làm dốc [v] = 20m/s

Ta thấy vctrong cả ba phương án trànđều nhỏ hơn [v]=20 m/s

Đảm bảo yêu cầu phòng xói

 Xác định độ sâu dòng đều trong dốc nước h o.

Dùng phương pháp đối chiếu lợi nhất về mặt thủy lực của Agơrôtskin

Áp dụng lần lượt cho các phương án BTr và được kết quả ở bảng sau

Bảng 5-8: Kết quả tính toán độ sâu dòng đều trên dốc nước.

 Xác định độ sâu phân giới h k

Vì dốc nước có mặt cắt hình chữ nhật nên theo ta có công thức tính hk:

Bảng 5-9: Kết quả tính toán độ sâu phân giới

- Q : lưu lượng xả lớn nhất, Q =Qmax(m3/s).

- ωk: diện tích ướt ứng với độ sâu hk: ωk = Bd.hk (m 2)

- Rk: bán kính thủy lực ứng với độ sâu phân giới: Rk =

k

k

χ

ω

- χk : chu vi ướt ứng với độ sâu phân giới: χk = B + 2hk(m)

- Ck : hệ số Cedi, xác định theo công thức Maninh: Ck = 6

Tính lần lượt cho các phươn án BTr và ta được kết quả ở bảng sau

Bảng 5-10: Kết quả tính toán độ dốc phân giới i k

48.4187

3.307918

48.1901

18 699.07 5.357 96.426 28.714

3.358153

48.0692

Ta thấy với cả ba phương án BTr đều thỏa mãn điều kiện:

i = 0,11> ikh0< hc< hk Kết luận: Vậy dạng đường mặt nước trên dốc nước là đường nước đổ bII

5.3.3.2 Tính toán định lượng đường mặt nước khi không xét đến hàm khí.

Dùng phương pháp cộng trực tiếp (còn gọi là phương pháp sai phân) để tính toán Chia dốc nước thành n đoạn ngắn, như vậy ta sẽ có (n+1) mặt cắt

Xác định đường mặt nước theo công thức: L i − J

∆L : khoảng cách giữa 2 mặt cắt tính toán

∆∋ : chênh lệch tỉ năng giữa 2 mặt cắt

i : độ dốc của dốc nước i = 0,11

J: độ dốc thủy lực trung bình giữa 2 mặt cắt tính toán

i i-1

2 1

Hình 5-2: Dạng đường mặt nước trên dốc nước

Để thuận tiện cho việc tính toán, ta lập bảng tính toán đường mặt nước

Giải thích các giá trị trong bảng tính:

- Cột 1: Thứ tự mặt cắt tính toán trên dốc nước

- Cột 2: Chiều rộng đáy dốc nước tại mặt cắt tính toán

- Cột 3: Chiều sâu cột nước giả thiết tại mặt cắt tính toán

- Cột 4: Diện tích ướt tại mặt cắt tính toán ωi = Bi hi

- Cột 5: Bán kính thủy lực Ri =

i

i

χ ω

Bảng 5-11: Tính định lượng đường mặt nước trên dốc nước ứng với chiều rộng tràn B Tr =18m(chưa kể chiều dày mố)

Lưu lượng tháo: Q=635.89m3/s

Chiều dài dốc nước: L=60 m

11 14.0 2.835 39.689 2.018 66.124 16.022 15.919 0.408 0.029

12 14.0 2.788 39.026 1.994 65.992 16.294 16.319 0.401 0.0306 0.0298 5.00 55.00

13 14.0 2.744 38.410 1.971 65.867 16.555 16.713 0.393 0.0321 0.0313 5.00 60.00