Đồ án tốt nghiệp nậm ngam PA3

LỜI CẢM ƠNCông trình thủy lợi “hồ chứa nước Nậm Ngam PA3”có nhiệm vụ trữ và điềutiết nước để cấp nước tưới tự chảy cho 1200 ha, ngoài ra mở rộng đất trông cây ănquả, nuôi trồng thủy sản

LỜI CẢM ƠN

Công trình thủy lợi “hồ chứa nước Nậm Ngam PA3”có nhiệm vụ trữ và điềutiết nước để cấp nước tưới tự chảy cho 1200 ha, ngoài ra mở rộng đất trông cây ănquả, nuôi trồng thủy sản và lấy nước sinh hoạt cho dân ở vùng hạ du, việc xâydựng công trình nhằm đáp ứng sự mong mỏi của nhân dân trong vùng hưởng lợi.Qua 14 tuần làm Đồ án tốt nghiệp với đề tài được giao: “Thiết kế hồ chứanước Nậm Ngam PA3” Với lý thuyết được học, bản thân em đã áp dụng và phântích các tài liệu cơ bản: Tài liệu Địa hình, địa chất, tài liệu Khí tượng thuỷ văn, Vậtliệu xây xựng, Dân sinh kinh tế, xã hội và nhu cầu dùng nước của khu vực xâydựng công trình, để từ đó đưa ra các phương án so sánh, lựa chọn các giải pháp kỹthuật

Qua tính toán công trình đầu mối được thiết kế như sau:

- Đập dâng nước là đập đồng chất, cao trình đỉnh đập là: đđ = +1144 m vàđược bố trí theo tuyến II

- Tràn xả lũ bố trí ở bờ phải đập, chiều rộng tràn được lựa chọn là BT = 12 m,cao trình ngưỡng tràn ng = +1138,77 m nối tiếp ngưỡng tràn là dốc nước thẳng đổvào bể tiêu năng rồi vào sông qua kênh dẫn

- Cống ngầm lấy nước là cống hộp (bxh) = (1.5x2,3) m và được bố trí bên bờtrái đập

Do tài liệu khảo sát về địa hình, địa chất và thủy văn khu vực xây dựng côngtrình chưa đầy đủ và chi tiết cho nên việc tính toán thiết kế chắc chắn còn chưa thỏamãn đồng thời kinh tế và an toàn nhất Vì vậy cần phải khảo sát kỹ để có đủ tài liệucần thiết và chính xác trên cơ sở đó mới thiết kế được một hồ chứa kinh tế và kỹ thuậtnhất

Đất nước ta là một đất nước nông nghiệp, hàng năm lại thường xuyên xảy ralụt lội, hạn hán, đời sống người nông dân còn rất nhiều thiếu thốn khó khăn vì vậycông tác thuỷ lợi là rất quan trọng đối với sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóađất nước Do đó trong lĩnh vực thủy lợi rất cần đến những bàn tay, khối óc của cácCán bộ kỹ thuật lành nghề Chính vì lẽ đó em đã cố gắng rèn luyện, học tập đểkhông ngừng nâng cao kiến thức của mình và ngày càng thêm yêu nghề gắn bó vớicông việc mà bản thân em đã lựa chọn

Để có kiến thức như ngày hôm nay em không thể quên công lao của các thầy

cô giáo Trường đại học Thuỷ lợi, các thầy cô và cán bộ công tác tại Trường CaoĐẳng Công Nghệ Kinh tế và Thủy lợi Miền Trung đã giảng dạy và giúp đỡ emsuốt 5 năm qua

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp với đề tài: " Thiết kế hồ chứa nước Nậm Ngam PA3", được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Nguyễn Hoàng Long, bạn bè cùng

lớp và đồng nghiệp đến nay em đã hoàn thành đồ án được giao Qua đồ án tốt nghiệpnày em đã hệ thống được toàn bộ kiến thức đã học Tuy nhiên, do kinh nghiệm về thiết

kế chưa nhiều, khả năng nhìn nhận tổng thể vấn đề chưa sáng suốt nên Đồ án tốtnghiệp này không tránh khỏi những sai sót Kính mong các thầy cô giáo chỉ bảo, góp ýthêm để em có thể tự hoàn thiện bản thân hơn nữa và trở thành một Kỹ sư công trìnhthủy lợi có chuyên môn vững nhằm phục vụ tốt hơn cho cơ quan công tác khi ratrường

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Nguyễn Hoàng Long đãtận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện về số liệu, tài liệu tham khảo để giúp cho emhoàn thành Đồ án tốt nghiệp này./

Hội An, ngày 30 tháng 5 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Vũ

Mục lục

PHẦN I TÀI LIỆU CƠ BẢN 7

Chương 1 Tổng quan về công trình 7

1.1 Vị trí và nhiệm vụ công trình 7

1.1.1 Vị trí công trình 7

1.1.2 Nhiệm vụ công trình 7

1.2 Các điều kiện tự nhiên 7

1.2.1 Điều kiện địa hình địa mạo 7

1.2.2 Đặc điểm địa chất 8

1.2.3 Vật liệu xây dựng 9

1.2.4 Khí tượng thủy văn 10

1.2.5 Dòng chảy lũ 14

1.3 Điều kiện dân sinh kinh tế 16

1.4 Các thông số của hồ chứa 18

1.4.1 Đường đặc tính quan hệ Z ~ F, Z ~ V 18

1.4.2 Cấp công trình 18

PHẦN II THIẾT KẾ CƠ SỞ 19

Chương 2 Phương án công trình đầu mối………19

2.1 Tính toán mực nước chết của hồ chứa (MNC) 19

2.1.2 Nguyên tắc lựa chọn mực nước chết và dung tích chết 19

2.1.3 Xác định mực nước chết 20

2.2 Xác định mực nước dâng bình thường (MNDBT) 21

Chương 3 Tính toán điều tiết lũ 28

3.1 Mục đích………28

3.1.1 Nhiệm vụ….………28

3.1.2 Tài liệu hiện có……….28

PHẦN III THIẾT KẾ CHI TIẾT 38

Chương 4: Thiết kế sơ bộ đập đất 38

4.1 Chọn loại và hình thức 38

4.1.1 Xác định các kích thước cơ bản mặt cắt ngang đập 38

4.1.3 Bề rộng đỉnh đập 44

4.4.1 Mục đích, nhiệm vụ và các trường hợp tính toán 66

Chương V Thiết kế tràn xã lũ (Phương án B tr =12m) 84

5.1.Tài liệu thiết kế: 84

5.1.2 Vị trí,nhiệm vụ và hình thức tràn xả lũ 84

5.1.3 Vị trí ……… 84

5.1.4 Nhiệm vụ 84

5.1.5 Lựa chọn hình thức 84

5.4.1 Tính toán thủy lực ngưỡng tràn 87

5.4.2.Tính toán thủy lực dốc nước 88

5.5 Chọn cấu tạo chi tiết tràn 113

5.5.1 Bộ phận cửa vào ( nối tiếp thượng lưu) 113

5.5.2 Ngưỡng tràn 113

5.5.3 Nối tiếp sau tràn: Dốc nước 114

5.5.4 Kích thước kết cấu bể tiêu năng sau dốc nước 115

5.5.5 Kênh hạ lưu 115

Chương 6 Thiết kế cống lấy nước……… 119

6.1 Vị trí và hình thức cống 119

6.1.1 Nhiệm vụ: 119

6.1.2 Tuyến cống và hình thức cống 119

6.1.3 Thông số dùng trong tính toán 119

6.2 Thiết kế kênh hạ lưu cống 120

6.2.1 Thiết kế mặt cắt kênh 120

6.3 Tính khẩu diện cống 122

6.3.1.Trường hợp tính toán 122

6.3.2.Tính bề rộng cống 123

6.3.3.Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống 130

6.4.Kiểm tra trạng thái chảy và tính toán tiêu năng 130

6.4.1.Mục đích 130

6.4.2.Trường hợp tính toán 131

6.4.3.Xác định độ mở cống 131

6.4.4.Tiêu năng sau cống 139

6.4.5.Cửa vào cửa ra 139

Chương 7 Tính toán khối lượng 142

7.1 Tính khối lượng và giá thành 142

7.1.1 Mục đích tính toán 142

7.1.2 Nguyên tắc tính toán 142

7.1.3 Tính toán khối lượng 142

7.2 Tính toán giá thành áp dụng đơn giá hiện hành 149

PHẦN IV CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT 150

Chương 8 Chuyên đề kỹ thuật Tính toán kết cấu cống ngầm 150

8.1 Mục đích 150

8.2 Các trường hợp tính toán 150

8.3 Số liệu tính toán 150

8.2 Xác định phương trình đường bão hoà tại vị trí đặt cống ngầm 152

8.3 Xác định các ngoại lực tác dụng lên cống 153

8.3.1 Áp lực đất: 154

8.3.2 Áp lực đất trên cống: 154

8.4 Áp lực nước 155

8.4.2 Áp lực nước trên đỉnh cống (q2) 155

8.4.3 Áp lực nước hai bên thành cống (p2, p’2 ) 155

8.4.4 Áp lực nước dưới đáy cống q3 155

8.5 Trọng lượng bản thân 155

8.5.2 Tấm nắp 155

8.5.3 Tấm bên 156

8.5.4 Tấm đáy 156

8.6 Phản lực nền r 156

8.7 Sơ đồ lực cuối cùng 156

8.7.2 Các lực thẳng đứng 156

8.7.3 Các lực nằm ngang 156

8.8 Xác định nội lực cống ngầm 158

8.8.2 Mục đích 158

8.8.3 Phương pháp tính toán 158

8.8.4 Xác định biểu đồ mômen trong kết cấu 158

8.8.5 Nội dung tính toán 159

8.8.6 Biểu đồ nội lực cuối cùng 163

8.8.7 Tính toán và bố trí cốt thép 163

8.8.8 Tài liệu tính toán 163

8.8.9 Tính toán cốt thép dọc chịu lực 163

8.9 Kiểm tra khả năng chống nứt 163

PHẦN I TÀI LIỆU CƠ BẢN Chương 1 Tổng quan về công trình 1.1 Vị trí và nhiệm vụ công trình.

1.1.1 Vị trí công trình.

Cụm công trình đầu mối dự kiến xây dựng nằm trên suối Nậm Ngam, thuộc địaphận bản Nậm Ngam A xã Pu Nhí Huyện Điện Biên Đông tỉnh Điện Biên Cách thị xãĐiện Biên 20km, cách thị trấn Na Son 23km rất thuận tiện cho xây dựng công trình

Vị trí cụm đầu mối có toạ độ : 21030' vĩ độ Bắc

1030 07' kinh độ Đông

1.1.2 Nhiệm vụ công trình.

- Đảm bảo, chủ động nguồn nước mặt tưới cho lúa và cây ăn quả với tổng diệntích đất canh tác 1200ha

- Cấp nước sinh hoạt cho 4500 dân trong vùng,

- Cấp nước nuôi trồng thuỷ sản, cảnh quan du lịch, cải tạo môi trường sinh tháivùng dự án

1.2 Các điều kiện tự nhiên

1.2.1 Điều kiện địa hình địa mạo.

Suối Nậm Ngam là một nhánh chính của sông Nậm Ngam, phát nguyên từ dãynúi Pu Huốt xã Mường Phăng, huyện Điện Biên Diện tích lưu vực tính đến tuyếncông trình là 14,8km2 Xung quanh lưu vực là núi cao bao bọc, thung lũng chật hẹp,càng về hạ lưu gần bản Nậm Ngam A thung lũng được mở rộng có chỗ tới 0,9km,nhưng tại cuối bản suối bị thắt lại bới hai dãy núi có cao độ +1248 có khả năng tạothành một lòng hồ chứa nước tương đối tốt Lòng suối về mùa cạn chỉ rộng vài mét tuynhiên về mùa lũ nước chảy tràn trên cánh đồng rộng gần 200m

Đặc điểm địa hình khu vực cụm công trình đầu mối tương đối hẹp, mái dốc củacác sườn núi thay đổi từ 500 đến 650 Với các khu tưới do bị các dãy núi phân chiathành các mảnh nhỏ chạy dọc các thung lũng ven suối, xung quanh bị bao bọc bởi cácdãy núi, các thửa ruộng kiểu này phân bố trên hầu hết các bản của xã Pú Nhi

1.2.2 Đặc điểm địa chất.

1.2.2.1 Địa chất lưu vực

a Phân vùng I: Khu vực có địa hình khá bằng phẳng hoặc dốc thoải trải dọc vềhai phía thuộc thềm dọc theo suối Nậm Ngam và chi lưu của nó, phạm vi phân bố có

dạng hẹp và kéo dài Đất đá phía trên là các thành tạo bồi, lũ tích sông (a,pQ) vớithành phần chính sét pha, cát pha lẫn sét bụi đến cuội sỏi; thành phần hạt nhỏ là thạchanh và phenspát Chiều dày của tầng này thay đổi từ 3,0 – 8,0m và phủ lên trên tầngphong hoá mạnh của đá cát sạn kết.

b Phân vùng II: Khu vực có địa hình dốc chiếm đa phần diện tích hồ đó là cácsườn đồi và các dãy núi dọc cánh trái đường viền hồ Đây là vùng phát triển các thànhtạo có nguồn gốc sườn tích (dQ); thành phần chủ yếu là đất sét pha nặng đôi chỗ cólẫn tảng lăn, tảng sót, kích thước từ 0,2 – 1,5m; Chiều dày trung bình từ 1,5 - 3,0m

c Phân vùng III: Tầng đá gốc đá grano diorit, Điorit thạch anh phong hoá vừa,mức độ nứt nẻ của đá từ trung bình đến ít Trong lòng hồ, diện lộ trên bề mặt thường ởdạng nhỏ dưới dạng các khối độc lập nơi tầng phủ trên mặt bị bào mòn Phía đầu sườnvai phải đập, tầng đá gốc xuất lộ dưới dạng một Batolit lớn có sườn dốc đứng Nhìnchung tầng đá gốc có cấu tạo dạng khối, cường độ cứng chắc, ít nứt nẻ

1.2.2.2 Địa chất lòng hồ

Địa chất tại vùng lòng hồ Nậm Ngam có lớp tầng phủ dày, gồm các lớp đất cóhàm lượng sét cao tính thấm nước từ yếu đến trung bình; Tầng đá gốc có chiều dàyhàng Km thường nằm sâu, cấu tạo khối nứt nẻ nhỏ nên tính thấm nước yếu; Tầng đágốc ít bị ảnh hưởng vò nhàu, đập vỡ do đứt gãy kiến tạo Dọc theo đường viền hồ làcác dãy núi cao ngăn cách nước tốt với các lưu vực khác; Những điều kiện này chothấy hồ có khả năng trữ nước tốt và sẽ không xảy ra hiện tượng thấm mất nước từ hồsang các lưu vực lân cận

Bảng 1 1 Chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đất nền

(kN/m 3 )

φ ( 0 )

C (kN/m 2 )

K

E (kN/m 2 )

1.2.2.3 Địa chất thuỷ văn

Nước mặt và nước ngầm trong khu vực là loại nước nhạt Bicacbonat Canximagiê có độ pH = 7,0 - 7,2; độ kiềm Bicacbonát HCO3-  = 1,52 - 2,59mg/l; hàmlượng các ion muối tan khác CL- = 0,16 - 0,24g/l; Mg+  = 0,51 - 0,86mg/l Qua đốichiếu hàm lượng hoá học của nước với các chỉ tiêu được quy định trong tiêu chuẩn

ngành 14TCN 78 - 88 nhận thấy: nước trong khu vực công trình không có bất cứ mộtdấu hiệu nào về khả năng ăn mòn các loại đối với bê tông dùng cho công trình thuỷcông.

1.2.3 Vật liệu xây dựng

1.2.3.1 Đất đắp

Trong giai đoạn dự án đã khảo sát các mỏ vật liệu sau:

- Mỏ M1: Khu vực dự kiến khai thác vật liệu đất đắp là triền đất cao có cao độ từ+1110m đến +1125m Diện khai thác của M1 chiều dài 250m, chiều rộng 60m, diệntích khai thác S1 = 15000 m2, chiều sâu khai thác trung bình đạt từ 2,0m đến 3,0m saukhi đã bóc bỏ lớp thảm thực vật và rễ cây bề dày từ 0,2-0,4m, tổng trữ lượng khai tháccủa mỏ (được đánh giá ở cấp A) với trữ lượng là: 37500m3

- Mỏ M2: Phạm vi dự kiến khai thác có chiều dài 500m, chiều rộng 300m, diện khaithác S2 = 150000m2 Với chiều sâu của tầng khai thác thác đạt từ 3,0m đến trên 4,0msau khi đã bóc bỏ lớp thực vật và rễ cây là 0,2 - 0,3m, mỏ cho phép khai thác với tổngtrữ lượng là: 500000m3

Đất khai thác ở 2 mỏ này chủ yếu là đất sét pha màu nâu đỏ, nâu vàng, xámvàng lẫn ít dăm mảnh, chiều dày khai thác của các lớp này đều > 2,0m

Trong giai đoạn này đã tiến hành khảo sát 02 mỏ vật liệu đắp phía hạ lưu đập Gồm có

02 VL3, VL4, có vị trí và trữ lượng như sau:

- Mỏ đất VL3 (khảo sát tại giai đoạn TKKT): Nằm về phía hạ lưu tuyến đập, ngay bêncạnh đường vào bản Nậm Ngám A, cách vị trí đập khoảng 1.5 km Khu vực dự kiếnkhai thác là một phần quả đối có kích thước 200m x 200.m, diện tích S = 40 000 m2

Độ sâu khai thác dự kiến đạt khoảng > 5 m Trữ lượng đạt khoảng 200 000 m3 Kếtquả cho thấy đất vật liệu tại đây là sét pha nặng mầu nâu hồng, xám nâu đốm trắngchứa ít sạn nhỏ, đất có trạng thái cứng

- Mỏ đất VL4 (khảo sát tại giai đoạn TKKT): Nằm về phía hạ lưu tuyến đập, ngay bêncạnh đường vào bản Nậm Ngám A, trước đoạn rẽ vào đường đi bản Nậm Ngám C,cách vị trí đập khoảng 2.0 Km Khu vực dự kiến khai thác là một quả đối có kíchthước 300m x 400.m, diện tích S = 120 000m2 Độ sâu khai thác dự kiến đạt khoảng

từ 3-5 m Trữ lượng đạt khoảng 400 000 m Kết quả cho thấy đất vật liệu tại đây làsét pha nặng mầu nâu hồng, đốm trắng lẫn ít sạn nhỏ, đất có trạng thái cứng.

Bảng 1.2 Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý bãi vật liệu VL3

1.2.4 Khí tượng thủy văn

1.2.4.1 Tình hình chung

Khí hậu vùng dự án nói chung chịu ảnh hưởng của vùng nhiệt đới giói mùa:nắng nóng, mưa nhiều, độ ẩm cao, bốc hơi nhiều Nhiệt độ vùng Nậm Ngam mang đặctrưng của vùng miền núi, nhiệt độ lên cao vào những tháng mùa hè và giảm đáng kểvào những tháng mùa đông, có thời điểm xuống tới gần 00 C Lượng mưa chia làm haimùa rõ rệt : Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 9, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3, tháng

10 và tháng 4 là hai tháng chuyển tiếp Lượng mưa phân phối không đều, chiếm tỷ lệnước lớn trong mùa mưa Mùa khô lượng mưa ít, tuy nhiên vào tháng 4, tháng 10 cóthể xuất hiện một vài trận mưa gây lũ

Hồ Nậm Ngam nằm nằm trên suối Nậm Ngam Công trình đầu đặt tại vị trí cótoạ độ 21030' vĩ độ Bắc, 1030 07' kinh độ Đông Tính đến tuyến công trình, đặc trưnghình thái lưu vực như sau:

Bảng 1-3 Thống kê các đặc trưng hình thái lưu vực

TT Các đặc trưng Ký

hiệu

Đơn vị

Tuyến hồ chứa

vụ thiết kế tính toán công trình

b Các trạm đo mưa và lưu lượng

- Trạm đo mưa

Gần với lưu vực tính toán có:

+ Trạm Điện Biên có số liệu quan trắc từ 1957 đến nay

+ Trạm Mường Trà có số liệu quan trắc từ 1962 đến nay

Kết quả đo đạc của các trạm này tương đối tốt, có thể sử dụng cho tính toán

- Trạm đo lưu lượng

Gần vị trí lưu vực có trạm Nứa Ngàm (F = 125 km2) quan trắc dòng chảy ngày

từ 1970 – 1974, trạm Bản Yên (F = 638 km2) quan trắc dòng chảy từ 1976 đến nay,trạm Thác Bay trên sông Nậm Rốm quan trắc dòng chảy từ năm 1959 - 1962 Tuynhiên, trạm Bản Yên có diện tích lưu vực quá lớn so với vùng nghiên cứu, trạm NứaNgàm ở gần lưu vực tính toán nhất, tuy nhiên có chuỗi tài liệu quá ngắn nên chỉ dùng

để tính toán phân phối dòng chảy năm của lưu vực

1.2.4.3 Điều kiện khí hậu

Kết quả phân tích tính toán từ số liệu quan trắc của các trạm khí tượng thuỷ văn

có thể đại diện cho vùng dự án có kết quả như sau:

a Nhiệt độ:

Bảng 1-4 Các yếu tố khí hậu chính trong vùng Tháng Nhiệt độ K

1.2.4.2 Lưu lượng dòng chảy trung bình nhiều năm Q 0

Lưu lượng dòng chảy trung bình nhiều năm Q0 được xác định theo công thức:

1.2.4.3 Tính đặc trưng phân phối dòng chảy năm

Bảng 1.7 Tổng hợp các đặc trưng thuỷ văn vùng công trình

1.2.4.4 Phân phối dòng chảy năm thiết kế

Chọn mô hình đại biểu

Mục tiêu tính toán là thiết kế hồ chứa nên chọn những năm có dòng chảy bất lợinhất để phân phối Từ liệt tài liệu dòng chảy trạm Nứa Ngàm từ 1970 – 1975, chọn môhình năm 1975 (có lượng dòng chảy mùa lũ chiếm tỷ lệ 83,7% tổng lượng dòng chảytoàn năm) để phân phối dòng chảy năm cho lưu vực

Kết quả tính toán phân phối dòng chảy năm thiết kế 85% cho lưu vực

Bảng 1 8 Phân phối dòng chảy năm thiết kế tần suất 85%

Nội dung tính toán xác định các thông số: Lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất thiết kế (Q

m p%), tổng lượng lũ lớn nhất thiết kế (W m p%), đường quá trình lũ lớn nhất thiết kế((Q~t) m p%)

Để tính toán các đặc trưng dòng chảy lũ lớn nhất thiết kế cho lưu vực hồ chứa, dolưu vực hồ không có tài liệu thực đo dòng chảy nên sử dụng một số phương pháp tínhtoán gián tiếp Ở đây sử dụng công thức cường độ giới hạn để tính lưu lượng đỉnh lũcho lưu vực Kết quả tính toán như sau:

 Tính đường quá trình lũ thiết kế:

Vì lưu vực nhỏ nên chọn dạng đường quá trình lũ có dạng hình tam giác với thờigian lũ xuống bằng  = 1,5 lần thời gian lũ lên TX = 1,5Tl

Đường quá trình lũ đến với tần suất thiết kế P = 1% và kiểm tra P = 0,2% ghitrong bảng 1.9

Bảng 1.9 Đường quá trình tần suất thiết kế, tần suất kiểm tra

Tần suất thiết kế

P = 1% Tần suất kiểm tra P = 0,2%

TT

Thời gian Lưu lượng

1.2.5.1 Lũ dẫn dòng thi công

Về mùa kiệt, tuy không có lũ lớn nhưng thường xuất hiện những trận lũ vàocuối kỳ hoặc đầu kỳ mùa mưa còn gọi là lũ tiểu mãn Lũ thi công tại các tuyến côngtrình được xác định bằng phương pháp lưu vực tương tự, và được chuyển về các tuyếncông trình Nậm Ngam - Pú Nhí theo tỉ lệ diện tích từ công thức triết giảm

Vì lưu vực công trình không có trạm thuỷ văn, gần lưu vực công trình có trạmNứa Ngam và trạm Bản Yên có quan trắc dòng chảy Trạm Nứa Ngam chỉ có 5 năm sốliệu (1970 ÷ 1974), trạm Bản Yên có số liệu từ năm 1976 đến nay nhưng trạm này códiện tích tương đối lớn (F = 638km2) Trong tính toán lũ thi công đã sử dụng haiphương pháp, tính lũ thi công từ trạm Nứa Ngam và sử dụng trạm thuỷ văn tương tựBản Yên ; dựa trên kết quả tính toán và để an toàn cho công tác dẫn dòng đề nghị chọnkết quả tính từ trạm Nứa Ngàm để thiết kế

1.2.5.2 Dòng chảy bùn cát

Độ đục bình quân nhiều năm: sau khi tham khảo số liệu đo đạc, kết hợp với sốliệu đã chọn để tính toán cho các công trình Pe Luông, Thác Bay, Nậm Rốm chọn độđục tính toán cho lưu vực hồ tính toán là o = 250 (g/m3)

1.2.5.3 Nhu cầu dùng nước

Tổng lượng nước yêu cầu tại đầu mối hồ chứa bao gồm: lượng nước yêu cầu cấp

bổ sung cho đập dâng Tạ Té B và lượng nước yêu cầu tưới cho khu tưới Nậm Ngam Cđược tính toán trong bảng 1.10

Bảng 1.10 Tổng lượng nước yêu cầu tại đầu mối hồ chứa

2,43 2

1,36 0

0,16 6

0,33 9

0,16 3

0,09 4

0,16 6

0,11 4

0,30 6

0,27 4

10,96 3

Mực nước khống chế đầu kênh phải thỏa mãn yêu cầu tưới tự chảy theo tài tiệutính toán thủy nông Zkc= 1125 (m)

1.3 Điều kiện dân sinh kinh tế

CHƯƠNG 2 Tình hình dân sinh

Toàn bộ dân cư vùng dự án là người dân tộc, bao gồm các dân tộc chủ yếu làngười Mông, người Thái, người Khơ Mú, v.v

Trình độ văn hoá thấp, tư tưởng còn lạc hậu, phong tục tập quán nặng nề, nhiềungười mù chữ, thậm chí không biết tiếng phổ thông, do đó rất hạn chế đến việc chuyểngiao tiến bộ kỹ thuật và giao lưu văn hoá giữa người Kinh và người dân tộc.

b Tình hình sử dụng đất đai, kết quả sản xuất và thu nhập

Hiện trạng sử dụng đất đai xã Pú Nhi như sau :

- Tổng diện tích đất tự nhiên 17.900ha

trong đó :

Đất nông nghiệp 2395 ha

Cây công nghiệp, cây ăn quả 593ha

Do tập quán canh tác lạc hậu, điều kiện tự nhiên khắc nghiệt vào mùa kiệt thiếunước sinh hoạt và canh tác nên năng suất thu hoạch rất thấp Năng suất bình quan củacác ruộng lúa chỉ đạt từ 2,5 đến 3.0 tấn/ha Sản lượng bình quân đầu người qui thóc chỉđạt 318kg/người/năm Cây ăn quả mới chỉ được trồng lác đác trên một số sườn đồi chỉ

c Tình hình giao thông vận tải, điện, nước sinh hoạt

Do địa hình khu vực rất dốc, vào mùa kiệt nước chỉ chảy với lưu lượng rất nhỏtrên các tuyến suối chính Nước sinh hoạt cho các hộ ở đây phải vận chuyển trên mộtquãng đường khá dài, có hộ phải gùi nước từ 1 - 1.5 km đường rừng để lấy nước chosinh hoạt Hiện tại tại vùng dự án chưa có một công trình thuỷ lợi nào được xây dựng

* Về giao thông: Tại vùng dự án có một số tuyến đường giao thông rải đất cấp

phối với chiều rộng từ 5-7m Tuy nhiên các tuyến đường này mới chỉ nối trung tâm xã

Pú Nhi và một số bản lớn, các bản còn lại chưa có tuyến đường giao thông Với địachất đất có tính sét cao, vào mùa mưa các tuyến đường giao thông trên bị xói lở nhiều

và rất lầy lội, các phương tiện cơ giới khó có thể vận chuyển được Hiện tại vào mùamưa việc liên lạc với bên ngoài của một số Bản hầu hết bằng ngựa thồ, xe mô tô.

* Về điện: Hiện tại có một đường dây điện 35kv cung cấp điện cho xã Điện đã

được đưa tới phần lớn các bản của xã Pú Nhi Hiện nay điện mới chỉ được dùng chosinh hoạt

2.1 Các thông số của hồ chứa

2.1.1 Đường đặc tính quan hệ Z ~ F, Z ~ V

=> Tổ hợp lại ta có công trình là công trình cấp II theo QCVN 04-05.2012

Tương ứng với công trình cấp III theo TCVN 8216:2009

- Tần suất lũ kiểm tra: P=0,2%

- Tần suất lũ vượt kiểm tra: P=0,1%

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

- Tần suất tưới bảo đảm: P=85%

Hệ số tính toán:

- Hệ số tin cậy khi tính ổn định, độ bền: Kn=1,15

- Hệ số điều kiện làm việc: m=1

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

- Hệ số an toàn cho phép về ổn định mái đập đất ( Bảng 7.Mục 6.7.3.2 TCVN 8216:2009):

Tổ hợp tải trọng cơ bản: K=1,3

Tổ hợp tải trọng đặc biệt: K=1,1

Độ vượt cao an toàn (Bảng 2 Mục 6.1.2 TCVN 8216:2009):

- Với MNDBT: a=0,7m

- Với MNLTK: a’=0,5m

- Với MNLKT: a”=0,2m

Hệ số tổ hợp tải trọng:

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

+ Đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt nc = 0,90

+ Đối với tổ hợp tải trọng trong thời kì thi công và sửa chữa nc = 0,95

Mức đảm bảo tính toán của chiều cao sóng leo : i = 1%

PHẦN II THIẾT KẾ CƠ SỞ Chương 2 Phương án công trình đầu mối 2.1 Tính toán mực nước chết của hồ chứa (MNC)

2.1.1 Khái niệm mực nước chết và dung tích chết:

Mực nước chết là mực nước khai thác thấp nhất của hồ chứa nước

Dung tích chết Vc là phần dung tích của hồ chứa nước nằm dưới cao trình mực nước chết, nó không tham gia vào quá trình điều tiết dòng chảy

Mực nước chết và dung tích chết có quan hệ với nhau qua đường đặc trưng địa hình hồ chứa Z~V

2.1.2 Nguyên tắc lựa chọn mực nước chết và dung tích chết

Mực nước chết và dung tích chết lựa chọn thỏa mãn các điều kiện sau:

+ Phải chứa được hết phần bùn cát lắng động trong hồ chứa suốt thời gian hoạt độngcủa công trình:

Vc ≥ Vb.Ttrong đó: - Vb : thể tích bồi lắng hàng năm của bùn cát

- T: tuổi thọ của công trình+ Đối với hồ chứa có nhiệm vụ tưới tự chảy, mực nước chết không được nhỏ hơn caotrình mực nước tối thiểu để có thể đảm bảo tưới tự chảy

+ Đối với nhà máy thủy điện, MNC và dung tích chết phải được lựa chọn sao cho hoặc

là công suất đảm bảo của nhà máy là lớn nhất hoặc là đảm bảo cột nước tối thiểu choviệc phát điện

+ Đối với giao thông thủy ở thượng lưu, MNC là mực nước tối thiểu cho phép tàu bè

đi lại bình thường

+ Đối với thủy sản, MNC và dung tích chết phải đảm bảo dung tích tưới cần thiết chochăn nuôi các và các thủy sản khác

Ngoài ra còn phải xét đến yêu cầu về du lịch và bảo vệ môi trường

Trong các điều kiện trên đây thì điều kiện đầu tiên là kiên quyết khi lựa chọndung tích chết Trong trường hợp có nhiều yêu cầu cần phải đáp ứng thì việc lựa chọnmực nước chết và dung tích chết phải thông qua phân tích hiệu quả kinh tế, kỹ thuật đểlựa chọn cho hợp lí

2.1.3 Xác định mực nước chết

2.1.3.1 Xác định MNC theo điều kiện lắng đọng bùn cát

Nội dung tính toán:

Hồ chứa nước Nậm Ngam xây dựng nhằm cung cấp nước tới cho đất canh tácnông nghiệp, tạo nguồn nước sinh hoạt nên MNC phải đảm bảo thỏa mãn hai điều kiệnsau:

Lượng bùn cát lắng đọng hàng năm tại vị trí tuyến công trình bao gồm:

- Bùn cát lơ lửng

- Bùn cát di đáy

Vc Vhd Vsc

BC MNC MNDBT MNLTK

Hình 2.1 Sơ đồ tính toán mực nước chết theo điều kiện lắng đọng bùn cát.

bc d

Trong đó:

Zbc: cao trình bùn cát lắng đọng trong suốt quá trình làm việc của hồ

a : chiều cao lớp nước đệm từ cao trình bùn cát đến cửa cống

Theo kinh nghiệm hd = (0,5-1,0) Chọn hd= 1

h: chiều cao lớp nước trước cửa cống đảm bảo lấy đủ lượng nước thiết kế.Theo kinh nghiệm h=(1-1,5).Chọn h=1,2

Tính Zbc: Zbc f(Vbc);Vbc V T bc. ;

Ta có: Vbc = Vll + Vdd

Trong đó :

Vll : thể tích bùn cát lơ lửng lắng đọng lại trong hồ (m3)

Vdd : thể tích bùn cát di đẩy lắng đọng lại trong hồ (m3)

Xác định hàm lượng bùn cát lơ lửng :

o 31,536 10 m6 3

ll

R T V





Trong đó:

T = 75 năm: Tuổi thọ công trình, xác định dựa vào cấp công trình

ll : Khối lượng riêng của bùn cát lơ lửng, ll = 0,8 T/m3

a Lưu lượng bùn cát lơ lửng xác định theo công thức:

Q0 = 0,319m3/s: Lưu lượng bình quân năm

Tổng lượng bùn cát lơ lửng trong 75 năm:

2.1.3.2 Xác định MNC theo yêu cầu khống chế tưới tự chảy

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

Ứng với MNDBT là dung tích hiệu dụng (Vh) phần dung tích được giới hạn bởiMNDBT và MNC Đây là thành phần dung tích cơ bản làm nhiệm vụ điều tiết dòngchảy.

2.2.2 Tính toán MNDBT chưa kể đên tổn thất:

Theo tài liệu thủy văn về phân phối dòng chảy năm thiết kế (P = 85%)và yêu cầu

sử dụng nước ở hạ du trong năm ta có:

Lượng nước đến trong năm: WQ= 12,688 x106 m3

Lượng nước dùng trong năm: Wq = 10,963x106 m3

So sánh ta thấy WQ > Wq,ta thấy trong một năm lượng nước đến luôn đáp ứngđược nhu cầu dùng nước.Vậy ta tiến hành điều tiết năm đối với hồ chứa nước NậmNgam, theo phương pháp lập bảng dựa trên phương trình cân bằng nước:

1 2 2

1 2

1

2

q q t Q Q

Trong đó: Q1, Q2 : là lưu lượng đến đầu và cuối thời đoạn t

q1, q2 : là lưu lượng nước dùng đầu và cuối thời đoạn

V1, V2 : là dung tích hồ tại thời điểm đầu và cuối thời đoạn

t : lấy bằng 1 tháng

Bảng 2.1: Kết quả tính toán V h khi chưa kể đến tổn thất

Tổng lượng nước đến hàng tháng WQ

Tổng lượng nước dùng hàng tháng Wq

Lưu lượng nước thừa hoặc thiếu (10 6 m 3 )

Lượng nước tích trong hồ hàng tháng

V h

Lượng nước xả thừa

Cột 1: Các tháng được sắp xếp theo năm thủy văn bắt đầu từ đầu mùa lũ và kếtthúc vào cuối mùa kiệt

Cột 2: Số ngày trong tháng của năm thủy văn

Cột 3: Phân phối lưu lượng nước đến của năm thiết kế tương ứng với tần suấtthiết kế

Cột 4: Phân phối tổng lượng nước dùng WQ = Q.t.=Cột( 2*3*24*60*60)*10^-6.Cột 5: Tổng lượng nước thừa Wq =q t

Cột 6: Lượng nước thừa hàng tháng ΔZV+ = WQ- Wq

Cột 7: Lượng nước thiếu hàng tháng ΔZV-= Wq- WQ

Cột 8: Lượng nước lũy tích trong hồ hàng tháng phải nhỏ hơn Vh Nếu lượngnước lũy tích lớn hơn Vh thì phải tiến hành xả thừa Trong thời kỳ cấp nước, phần

dung tích hiệu dụng được cấp cho thời kỳ thiếu nước sao cho cuối thời kỳ thiếu nướcphần dung tích trên MNC bằng 0.

Cột 9: Lượng nước xả trong hồ hàng tháng

2.2.2.1 Tính toán MNDBT khi có kể tổn thất

a Tổn thất do bốc hơi phụ thêm.

Do lượng bốc hơi mặt thoáng lớn hơn lượng bốc hơi trên mặt đất nên khi xâydựng kho nước cần tính toán đến lượng bốc hơi phụ thêm do diện tích mặt thoáng tănglên, ký hiệu là Z

Wbốc hơi = Z Ftb

Trong đó Wbốc hơi: là lượng tổn thất bốc hơi

Ftb: là diện tích mặt thoáng trung bình trong thời đoạn tính toán t

Ftb được tính thông qua quan hệ V~F~Z

b Tổn thất do thấm.

Tổn thất thấm là lượng nước thấm qua nền và qua thân công trình đập ngăn vàqua hai vai đập xuống hạ du Tổn thất do thấm phụ thuộc vào loại đất đắp đập, địa chấtlòng hồ và lượng nước trữ trong kho nước

Lượng tổn thất này được xác định gần đúng bằng cách căn cứ vào dung tích hồbình quân trong những thời đoạn tính toán:

Cột 1: Các tháng sắp xếp theo năm thủy văn

Cột 2: Quá trình dung tích nước trong hồ bằng cột 8 của lần tính chưa kể tổnthất cộng thêm dung tích chết Vc=0,581x106 (m3)

Cột 3: Dung tích bình quân của hồ trong thời đoạn ΔZt

Cột 4: Diện tích mặt nước bình quân của hồ trong thời đoạn tính toán có quan

hệ với cột 3 theo quan hệ phụ trợ V~F~Z

Cột 5: Phân phối tổn thất bốc hơi phụ thêm sắp xếp theo năm thủy văn.

Cột 6: Lượng nước tổn thất bốc hơi phụ thêm (6)=(4).(5)

Cột 7: Lượng nước tổn thất do thấm (7)=K(%).(3) Sơ bộ lấy K=1%

Cột 8: Tổng lượng nước tổn thất (8)=(6)+(7)

Cột 9: Phân phối lượng nước đến hàng tháng

Cột 10: Phân phối lượng nước dùng hàng tháng

Cột 11: Lượng nước thừa hàng tháng (11)=(9)-(10)-(8)

Cột 12: Lượng nước thiếu hàng tháng (12)=(10)+(8)-(9)

Cột 13: Quá trình diễn biến lượng nước trong hồ

Cột 14: Lượng nước xả thừa

Bảng 2.2 Kết quả tính toán dung tích hiệu dụng có kể đến tổn thất.

* Từ kết quả của bảng 2.2 nhận thấy: Vh’ = V = 4.321x106 m3

4.225

h h h

Không phải điều tiết lần 2

Khi đó dung tích hiệu dụng của hồ Vh= V- = 4.321.106 m3

Dung tích tổng cộng của hồ chứa tính đến MNDBT kể cả dung tích chết là:

Vbt = Vc + Vh = 0.581+ 4.321 = 4.902 (106m3)

Từ Vbt tra quan hệ Z~V ta xác định được MNDBT =1138.77 m

Vậy kết quả tính toán được là:

Chương 3 Tính toán điều tiết lũ

q

V )

(

h g d dt q Q



Trong đó:

ε - là hệ số co hẹp bên, Sơ bộ chọn ε = 0.96

m - là hệ số lưu lượng của tràn đỉnh rộng Sơ bộ chọn m = 0.35

Btr – Tổng bề rộng qua nước của tràn: Bt r = 12m

Sai phân hóa phương trình được:

[Q12 - 0.5(q1 + q2 )].ΔZt = V2 – V1

Từ phương trình trên, biết q1, giả thiết q2 từ đó tính thử dần ta xác định đượcđường quá trình xả Xác định Vsc và Hsc

2.2.1.2Tính toán điều tiết lũ thiết kế (P = 1%)

Tính toán điều tiết lũ Ứng với tần suất lũ thiết kế P=1% Kết quả ở các bảngsau:

Bảng 3.1 Kết quả tính toán điều tiết lũ ứng với B tràn = 12(m), tần suất lũ thiết kế P=0.1%

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ (Phương pháp THỬ ĐÚNG DẦN - Lũ thiết kế)

Cột 3: Lưu lượng lũ bình quân mỗi thời đoạn.

Cột 4: Lưu lượng lũ xả, q đầu thời đoạn đã biết, q cuối thời đoạn giả thiết

Cột 5: Lưu lượng lũ xả bình quân mỗi thời đoạn, qtb = (q1+q2)/2

Cột 6: Lũy tích dung tích hồ kể từ MNDBT đến mực nước tính toán (Vsc)

VSC = Vtrước + (Qtb – qtb).dt

Cột 7: Dung tích tổng cộng của hồ chứa đến mực nước tính toán

Vhồ = VMNDBT + VSC

Cột 8: Mực nước hồ tương ứng với các giá trị dung tích hồ

Z Được xác định bằng cách tra quan hệ (W~Z) lòng hồ

Cột 9: Cột nước trên ngưỡng tràn

Cột 10: Lưu lượng lũ xả tính toán, qtt = .m.B 2g.H tr3/2

Cột 11: Sai số giữa q giả thiết và qtt

Thời gian (giờ)

BIỂU ĐỒ QUAN HỆ (Q ~ t) & (q ~ t)

(LŨ THIẾT KẾ, PHƯƠNG PHÁP THỬ ĐÚNG DẦN, Btr = 12 m)

Hình 3-1: Quá trình lũ đến và xả lũ thiết kế (Btr = 12 m, P=1% )

Tính toán điều tiết lũ kiểm tra (P =0.2%)

Bảng 3.2 Kết quả tính toán điều tiết lũ ứng với B tràn = 12(m), tần suất lũ kiểm tra P=0.2%

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ (Phương pháp THỬ ĐÚNG DẦN - Lũ kiểm tra)

10.37 136.17 144.50 155.73 156.75 -0.022 7.317 1,143.01 4.24 155.73 0.00 10.98 119.51 127.84 151.47 153.60 -0.046 7.271 1,142.93 4.16 151.47 0.00 11.59 102.84 111.17 145.38 148.43 -0.067 7.204 1,142.82 4.05 145.38 0.00 12.20 86.18 94.51 137.81 141.59 -0.085 7.119 1,142.67 3.90 137.81 0.00 12.81 69.52 77.85 129.04 133.42 -0.100 7.019 1,142.51 3.74 129.04 0.00

13.42 52.86 61.19 119.34 124.19 -0.113 6.906 1,142.32 3.55 119.34 0.00 14.03 36.20 44.53 108.91 114.13 -0.125 6.780 1,142.11 3.34 108.91 0.00

Thời gian (giờ)

BIỂU ĐỒ QUAN HỆ (Q ~ t) & (q ~ t)

(LŨ KIỂM TRA, PHƯƠNG PHÁP THỬ ĐÚNG DẦN, Btr = 12 m)

Hình 3-2: Quá trình lũ kiểm tra (Btr = 12 m, P= 0.2% )

Bảng 3.3 Tính toán điều tiết lũ ứng với tần xuất lũ kiểm tra

3.1.2.4 Kết quả điều tiết lũ

PHẦN III THIẾT KẾ CHI TIẾT Chương 4: Thiết kế sơ bộ đập đất

4.1 Chọn loại và hình thức

Tính toán sơ bộ dựa vào cấp công trình, điều kiện địa hình, điều kiện địa chất đãxác định ở chương 1 Theo tài liệu khảo sát vật liệu xây dựng đảm bảo đủ đất xâydựng đập Xây dựng đập đất tận dụng được vật liệu địa phương với hệ số thấm nhỏlàm giảm chi phí cho công trình Đập đất thi công nhanh chóng giúp sớm đưa côngtrình vào sử dụng phục vụ Vì thế ta chọn đập đất đồng chất

Xác định các kích thước cơ bản mặt cắt ngang đập

Z3 = MNLKT + a’’

trong đó :

- ΔZh và ΔZh’ là độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất

- hsl và hsl’ là chiều cao sóng leo (có mức bảo đảm 1%) ứng với gió tính toán lớn nhất

và gió bình quân lớn nhất

- a, a’,a’’ là độ vượt cao an toàn Chiều cao an toàn a của đập theo tiêu chuẩn TCVN

8216 : 2009 Ta tra được a = 0,7m; a’ = 0,5m; a’’ = 0,2m

Tần suất gió thiết kế ứng với công trình cấp II (tương ướng trong tiêu chuẩnTCVN 8216 :2009 là cấp III) tại mục 6.1.3 Bảng 3 : Tần suất gió thiết kế ta được + Ở MNDBT : P = 4%

- Xác định ΔVh, ΔVh’ :

2 6

D: Chiều dài truyền sóng (m); D = 1420m.

+ Giả thiết trường hợp xét là sóng nước sâu: H > 0,5.

+ Tính các đại lượng không thứ nguyên gt V ; 2

gD

9,81.1420

27, 4 = 18,555+ Tra đồ thị hình A1 - Các đồ thị xác định các yếu tố sóng do gió ở vùng nước sâu vànông_TCVN 8421-2010 xác định được các đại lượng không thứ nguyên gh2

v ;

g v



(có

2 cặp giá trị ứng với giá trị các đại lượng không thứ nguyên đã tính được ở trên)

Với gt V = 7733,431 tra đồ thị ta được gh2

v = 0,07;

g v



= 0,95.Khi đó:

.

Bước sóng bình quân  được tính theo công thức:

22

* Kiểm tra lại điều kiện bước sóng nước sâu: H  0.5  ( 30,7 > 0,5.10,998 = 5,499)

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

s

h  K h

Trong đó: Tra đồ thị hình A_TCVN 8216:2010 ứng với 2

Với tốc độ gió 27,4 m/s > 20 m/s và hệ số mái nghiêng trong khoảng từ 3÷5 nên

= 8,426 => nội suy từ hình ta được K4 = 1,19

+ K∝: Hệ số phụ thuộc vào s, Bảng 9 – Giá trị hệ số k theo gócTCVN 8421-2010lấy  s 0 ta có K∝ =1

 Thay các giá trị vừa tìm được vào công thức (4.3):

* Xác định h'sl