THIẾT KẾ CỐNG Đồ án tốt nghiệp|THUYẾT MINH

Tính chất cơ lý của các lớp đất được cho ở bảng dưới: Bảng 1.1 Tính chất cơ lý của các lớp đất nền khu vực xây dựng công trình Kg/cm2 Góc ma sát trong φ 0 Hệ số thấm K cm/s Địa chất nền

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ CỐNG KÊNH CẦU SỐ 3

TỈNH KIÊN GIANG

Giảng viên hướng dẫn: -

- Sinh viên thực hiện: -

Lớp : - Khóa : -

Hệ : CHÍNH QUY

, Tháng 9 năm

-BỘ NN & PTNT

Trường đại học Thủy Lợi

KHOA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

-, ngày 03 tháng 09 năm -

(Đề cương nhiệm vụ thiết kế)

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CỐNG KÊNH CẦU SỐ 3 Địa điểm : Huyện Hòn Đất, Tỉnh Kiên Giang

Giảng viên hướng dẫn: -

Một vài khái quát của đề tài tốt nghiệp:

Tên đề tài: Thiết kế cống kênh cầu số 3 – Tỉnh Kiên Giang

Địa điểm : Huyện Hòn Đất, Tỉnh Kiên Giang

2 CƠ SỞ THIẾT KẾ

2.1 Cơ sở địa điểm

Căn cứ theo tài liệu đồ án cụ thể của đề tài mà thu được các vấn đề cơ bản sau: + Vị trí địa lý khu vực công trình thiết kế:

- Bản đồ hiện trạng khu vực thiết kế:

- Các yêu cầu cơ bản về quy hoạch đối với khu vực thiết kế:

- Ảnh hưởng, tác động của công trình thiết kế tới phát triển Kinh tế - Xã hội, môi trường, dân cư

2.2 Cơ sở về chức năng, công nghệ, môi trường

Tùy vào công trình cụ thể, việc thu thập tài liệu về công nghệ, quy hoạch, kiến trúc, chức năng – nhiệm vụ của công trình mà tiến hành để giải quyết các vấn đề phát sinh trong thiết kế

2.3 Các tiêu chuẩn, quy phạm có liên quan đến thiết kế

Ngày 27/06/2012 Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành Thông tư 27/ 2012/TT – BNNPTNT về việc ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về công trình thủy lợi Theo đó, ban hành các tiêu chuẩn về thiết kế, thi công, quản lý, quy hoạch hay vận hành công trình thủy lợi

Thiết kế công trình phải được tuân theo một số tiêu chuẩn như sau:

TCVN 285 – 2002 Công trình thủy lợi – Yêu cầu chung về thiết kế

TCVN 8218 : 2009 Bê tông thủy công – Yêu cầu kỹ thuật

TCVN 4253 – 86 Nền công trình thủy công – Tiêu chuẩn thiết kế

TCVN 2737 – 1995 Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

2.4 Các tài liệu tham khảo có liên quan

Thống kê các tài liệu trong thiết kế công trình sử dụng Công trình là Cống tham khảo các tài liệu sau:

Thiết kế cống; Trịnh Bốn, Lê hoài Xướng

Giáo trình Thủy công tập 1, tập 2; Trường Đại học Thủy lợi

Sổ tay tính toán thủy lực; Lưu công Đào, Nguyễn Tài dịch từ tiếng Nga; Nhà xuất bản Nông nghiệp Hà nội

Đồ án môn học Thủy công; Nhà xuất bản xây dựng

Giáo trình môn học Kết cấu bê tông cốt thép; Nhà xuất bản xây dựng

3 NỘI DUNG CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

+ Thời gian thực hiện HPTN: 14 tuần đối với trình độ đại học

+ Hình thức thực hiện HPTN: Thực hiện Đồ án tốt nghiệp (ĐATN) áp dụng cho các ngành trong đó có ngành kỹ thuật công trình

Đối với nhiệm vụ sinh viên, kết thúc thời gian thực hiện ĐATN nộp cho Bộ môn: + 01 Thuyết minh ĐATN (60 – 80 trang đánh máy khổ A4, không kể phụ lục tính toán)

+ 01 Bộ bản vẽ theo tiêu chuẩn bản vẽ kỹ thuật chuyên nghành

+ 01 Đĩa CD chứa tài liệu thuyết minh, bản vẽ và kết quả liên quan

3.2 Nội dung

3.2.1 Nội dung thuyết minh (hồ sơ sản phẩm)

Thuyết minh ĐATN bao gồm 4 phần:

+ Phần 1: Giới thiệu chung

+ Phần 2: Thiết kế sơ bộ

+ Phần 3: Thiết kế kỹ thuật

+ Phần 4: Chuyên đề kỹ thuật – Tính toán kết cấu bản đáy

+ Kết luận – Kiến nghị

3.2.2 Nội dung bản vẽ (hồ sơ sản phẩm)

Đối với ĐATN chuyên ngành Thủy công, bản vẽ bao gồm 6 bản:

Bảng i: Nội dung bản vẽ đồ án tốt nghiệp

NỘI DUNG BẢN VẼ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Mặt bằng bố trí tổng thê công trình No.1

Bảng ii: Tiến độ thực hiện đồ án tốt nghiệp

TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thời gian

Ghi chú

Từ tuần Đến tuần

Phần 4: Chuyên đề kỹ thuật – Tính toán

Kết luận, Kiến nghị 10 10 PPhụ

7 Bảo vệ đồ án

Tồng thời gian thực hiện 14 tuần + 1 tuần

Đề cương nhiệm vụ ĐATN này do sinh viên lập, được sự hướng dẫn và thông qua của Giảng viên hướng dẫn Đồng thời được lưu lại trong thuyết minh ĐATN

LỜI NÓI ĐẦU

Để chuẩn bị tốt cho sinh viên trước khi tốt nghiệp ra trường, sinh viên nghành kỹ thuật nói chung và sinh viên nghành xây dựng công trình thủy nói riêng phải được trang bị đầy đủ kiến thức về mặt lý thuyết và thực tế

Thực hiện công tác thiết kế kỹ thuật trong Học phần tốt nghiệp là bước cuối cùng

để làm tiêu chuẩn xét và đánh giá học lực của sinh viên khi ra trường Đây là môn học

có sự kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực tế, là dịp để sinh viên kiểm nghiệm những kiến thức đã được học trên ghế nhà trường và những kiến thức thực tế để áp dụng trong việc thiết kế kỹ thuật ở một công trình cụ thể

Việc thực hiện Học phần tốt nghiệp là dịp để sinh viên làm quen với tác phong của một người cán bộ kỹ thuật trên lĩnh vực thu thập tài liệu, rèn luyện kỹ năng đánh máy, thuyết trình, bảo vệ Cũng là dịp trao đổi, tiếp xúc, gặp gỡ giữa sinh viên với giảng viên, sinh viên với sinh viên và sinh viên với cán bộ kỹ thuật về các vấn đề liên quan tới thiết kế công trình thủy lợi

Nằm trong nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp, dù được sự hướng dẫn của Giảng viên, các cán bộ kỹ thuật khác và sự góp ý của các sinh viên cùng thực hiện Học phần tốt nghiệp Song vì thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều Do vậy, người thực hiện không tránh khỏi những sai sót trong bản thuyết minh, bản vẽ của Học phần tốt nghiệp, rất mong nhận được những ý kiến phản hồi và góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản biện

Cô (là cán bộ, giảng viên) – Trường Đại học Thủy Lợi cơ sở Hà Nội, sơ sở Thành phố

Hồ Chí Minh Những người tham gia giảng dạy, đào tạo, rèn luyện, trang bị cho tôi những kiến thức để tôi có thể hoàn thành chương trình đào tạo chuyên ngành Kỹ thuật công trình của trường Đại học Thủy Lợi cũng như Đồ án tốt nghiệp này

Tiếp đến là lời cảm ơn tới người thân, bạn bè đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập Họ là những người luôn khích lệ và cho tôi những lời khuyên, góp ý

và giúp tôi công tác chuẩn bị tài liệu, nội dung phục vụ cho Đồ án tốt nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên -

NHẬN XÉT

(Của giảng viên hướng dẫn)

NHẬN XÉT

(của giảng viên phản biện)

MỤC LỤC

Trang

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU

LỜI CẢM ƠN

NHẬN XÉT (của giảng viên hướng dẫn)

NHẬN XÉT (của giảng viên phản biện)

MỤC LỤC

PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1

CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1

1.1 Vị trí địa lý công trình 1

1.2 Điều kiện địa hình địa mạo 1

1.3 Điều kiện địa chất 1

1.4 Điều kiện khí tượng thủy văn 2

1.5 Điều kiện môi trường, sinh thái 3

CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH DÂN SINH, KINH TẾ - XÃ HỘI 5

2.1 Tình hình dân sinh 5

2.2 Hiện trạng thủy lợi, điện, giao thông, sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp 5

CHƯƠNG 3: NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 9

3.1 Nhiệm vụ công trình 9

3.2 Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế 9

PHẦN 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ 11

CHƯƠNG 4: CÁC PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN 11

4.1 Tính toán thủy lực toàn mạng vùng Đồng bằng Sông Cửu Long 11

4.2 Phương án tuyến 13

4.3 Hình thức cống 13

4.4 Hình thức cửa van 14

CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 19

5.1 Lựa chọn tuyến cống 19

5.2 Lựa chọn hình thức cống 19

5.3 Lựa chọn loại cửa van 19

5.4 So sánh chọn phương án cống 20

5.5 Phương án chọn 25

PHẦN 3: THIẾT KẾ KỸ THUẬT 26

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN THỦY LỰC 26

6.1 Tính toán thủy lực kênh26 6.2 Tính toán kiểm tra khẩu diện cống 29

6.3 Tính toán tiêu năng 33

CHƯƠNG 7: BỐ TRÍ LỰA CHỌN CÁC BỘ PHẬN CỐNG 38

7.1 Bộ phận thân cống 38

7.2 Bộ phận nối tiếp phía đồng và phía sông 43

CHƯƠNG 8: TÍNH TOAN ỔN ĐỊNH THẤM 45

8.1 Mục đích và trường hợp tính toán 45

8.2 Tài liệu tính toán 45

8.3 Phương pháp tính 46

8.4 Tính toán ổn định thấm bằng phương pháp tỷ lệ đường thẳng 46

8.5 Tính toán ổn định thấm bằng phương pháp sử dụng lưới thấm 48

8.6 Kết quả 50

8.7 Kết luận 53

CHƯƠNG 9: TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT BẢN ĐÁY CỐNG 54

9.1 Mục đích 54

9.2 Tài liệu và trường hợp tính toán 54

9.3 Phương pháp tính 54

9.4 Kết quả 56

9.5 Kết luận 69

CHƯƠNG 10: TÍNH TOÁN XỬ LÝ NỀN 70

10.1 Mục đích 70

10.2 Tài liệu tính toán 70

10.3 Phương pháp xử lý nền 71

10.4 Tính toán thiết kế móng cọc 74

CHƯƠNG 11: TỔ CHỨC THI CÔNG 87

11.1 Bố trí mặt bằng công trường 87

11.2 Biện pháp thi công 88

PHẦN 3: CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT – TÍNH TOÁN KẾT CẤU BẢN ĐÁY 89

CHƯƠNG 12: TỔNG QUAN CHUNG 89

12.1 Mục đích 89

12.2 Tài liệu tính toán 89

12.3 Phương pháp tính toán 90

12.4 Trường hợp tính toán 90

12.5 Sơ đồ tính toán 90

CHƯƠNG 13: XÁC ĐỊNH NGOẠI LỰC 92

13.1 Trường hợp 1: Thi công xong bản đáy 92

13.2 Trường hợp 2: Thi công xong bản đáy, trụ cống, chưa đắp đất 95

13.3 Trường hợp 3: Thi công xong cống, đắp đất, chưa thông nước 101

CHƯƠNG 14: XÁC ĐỊNH NỘI LỰC 107

14.1 Phương pháp xác định 107

14.2 Biểu thức tính toán 107

14.3 Kết quả 107

CHƯƠNG 15: TÍNH TOÁN THÉP VÀ KIỂM TRA 108

15.1 Tài liệu cơ bản 108

15.2 Tính toán cốt thép 109

15.3 Kiểm tra biến dạng về nứt 111

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC 1: TÍNH TOÁN NỘI LỰC DẢI DẦM BẢN ĐÁY CỐNG

PHỤ LỤC 2: BIỂU ĐỒ NỘI LỰC DẢI DẦM BẢN ĐÁY CỐNG

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG

CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

- Phía Tây Nam giáp biển

- Phía Đông Bắc giáp đồng

Một vài nét về huyện Hòn Đất:

Hòn Đất là huyện có diện tích tự nhiên lớn nhất của tỉnh Kiên Giang, huyện

lỵ là thị trấn Hòn Đất Hòn Đất là huyện thị thứ ba của tỉnh Kiên Giang kể từ Biên giới Việt Nam - Campuchia (thứ tự lần lượt là thị xã Hà Tiên, huyện Kiên Lương, huyện Hòn Đất) Phía tây nam giáp vịnh Thái Lan, phía tây bắc giáp huyện Kiên Lương), phía đông nam giáp thành phố Rạch Giá, phía đông giáp huyện Tân Hiệp, đông bắc giáp huyện Thoại Sơn (tỉnh An Giang)

1.2 Điều kiện địa hình, địa mạo

Khu vực xây dựng công trình có địa hình tương đối bằng phẳng Là vùng rộng lớn

có địa hình hơi xoải về phía Đông và Đông Bắc

Theo bản đồ mặt bằng bố trí chung của khu vực xây dựng công trình có:

Nhìn chung, địa hình khu vực xây dựng công trình tương đối thuận lợi, cao trình mặt đất tự nhiện dao động nhỏ, trong khoảng (+0,20 ÷ +0,55)m Đặc điểm địa hình này cùng với chế độ thủy triều biển Tây chi phối rất lớn khả năng tiêu thoát úng về mùa mưa đồng thời bị ảnh hưởng lớn của mặn nhất là vào tháng cuối mùa khô, gây trở ngại nhiều tới sản xuất và đời sống của nhân dân trong vùng

1.3 Điều kiện địa chất

Nền khu vực xây dựng công trình bao gồm các lớp sau:

Trạng thái: Dẻo mềm, dẻo cứng Phân bố : Nằm tại vị trí các hố khoan nằm trên hai bên bờ kênh

Độ dày: Nằm trong khoảng từ 0,80 m đến 2,00m

Trạng thái: Dẻo mềm - Dẻo rất mềm, dẻo chảy

Độ dày: Thay đổi trong khoảng từ 15 m đến 16 m

Trạng thái: Cứng – Nửa cứng, kết cấu chặt

Tính chất cơ lý của các lớp đất được cho ở bảng dưới:

Bảng 1.1 Tính chất cơ lý của các lớp đất nền khu vực xây dựng công trình

(Kg/cm2)

Góc ma sát trong φ (0)

Hệ số thấm K (cm/s)

Địa chất nền dưới thân cống được thể hiện ở hình:

Hình 1.1 Mặt cắt địa chất phần dưới thân cống 1.4 Điều kiện khí tượng, thủy văn

1.4.1 Khí tượng

+ Khí hậu:

Khí hậu của khu vực công trình nói riêng hay toàn tỉnh Kiên Giang nói chung

là một trong những khí hậu tiêu biểu cho vùng Đồng bằng sông Cửu Long, khí hậu mang tính chất nhiệt đới gió mùa nóng ẩm Mặt khác, Kiên Giang là một tỉnh nằm sát biển nên khí hậu còn mang tính chất hải dương, hàng năm có 2 mùa khí hậu tương phản một cách rõ rệt (mùa khô tháng 11 − 4 và mùa mưa tháng 5 − 10)

Kiên Giang có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ khá cao và ổn định Nhiệt

độ trung bình hàng năm 27oC biên độ nhiệt hàng năm là 3oC, tháng có nhiệt độ trung bình cao nhất là tháng 4 (29oC), tháng có nhiệt độ trung bình thấp nhất là tháng 1 (25,6oC) Tổng lượng nhiệt hàng năm cao: (9.928 ÷ 10.074)oC

Kiên Giang ở vùng vĩ độ thấp, có độ dài của ngày lớn Trong mùa khô, số giờ nắng trung bình mỗi ngày là (7 ÷ 8) giờ ngày⁄ Vào mùa mưa, số giờ nắng trung bình (4 ÷ 6) giờ ngày⁄ Số giờ nắng nhiều, nhiệt độ cao nên năng lượng bức xạ nhận được khá lớn, trung bình hàng năm là (130 ÷ 150) Kcal cm⁄ 2

+ Độ ẩm:

Độ ẩm tương đối bình quân trong năm thường đạt (80 ÷ 83)%, sự chênh lệch độ ẩm giữa các tháng trong năm trên 10% Thời kỳ ẩm nhất trong năm rơi vào

tháng 7 − 8 (mùa mưa), độ ẩm cao nhất 86%, thời kỳ độ ẩm thấp nhất rơi vào tháng

2 − 3 độ ẩm thấp nhất 76% Ngoài ra, vùng chịu ảnh hưởng của chế độ gió mùa từ tháng 5 − 11 có hướng gió thịnh hành là hướng Tây - Nam, mang theo nhiều hơi nước

và gây mưa, tốc độ gió trung bình (3,0 ÷ 4,8) m s⁄ Từ tháng 12 − 4 có gió Đông - Bắc, tốc độ gió trung bình 3 m s⁄ Ngoài chế độ gió theo mùa, vùng còn có gió thổi theo ngày và đêm, đó là gió đất và gió biển, tốc độ trung bình (2,5 ÷ 3,0) m s⁄

+ Sương mù:

Vùng có chế độ ẩm sương mù không đáng kể, trong năm chỉ có 7 − 10 ngày

có sương mù, chỉ vào các tháng mùa khô vì mặt đất bị khô, trời ít mây về đêm bị mất nhiệt nhanh gây nên các sương mù vào sáng sớm

Điều kiện khí hậu thời tiết của vùng có những thuận lợi cơ bản mà các Tỉnh khác ở phiá Bắc không có được: ít thiên tai, không rét, không có bão đổ bộ trực tiếp, ánh sáng và nhiệt lượng dồi dào

1.4.2 Thủy văn

Là khu vực ở cuối nguồn nước ngọt của nhánh sông Hậu nhưng lại ở đầu nguồn nước mặn của vịnh Thái Lan Chế độ thủy văn của vùng bị chi phối bởi 3 yếu tố: thủy triều vịnh Thái Lan, chế độ thủy văn của sông Hậu và mưa tại chỗ Các yếu tố này tác động từng thời kỳ, từng vùng khác nhau làm cho chế độ thủy văn vùng diễn biến phong phú và đa dạng

+Mưa:

Tổng lượng mưa trung bình năm là (1.600 ÷ 2000)mm Mùa mưa từ tháng

4 − 11, tháng nhiều nhất là tháng 8, mùa khô từ tháng 12 − 4 năm sau, tháng ít mưa nhất là tháng 2

Khu vực công trình cũng như toàn tỉnh Kiên Giang không chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão, nhưng lượng nước mưa do bão chiếm một tỷ trọng đáng kể, nhất là vào cuối mùa mưa

1.5 Điều kiện môi trường, sinh thái

1.5.1 Vùng sinh thái

Toàn tình Kiên Giang có 4 vùng sinh thái chủ yếu:

+ Vùng Tây Sông Hậu

+ Vùng Tứ giác Long Xuyên

+ Vùng bán đảo Cà Mau

+ Vùng Hải đảo

Trong đó, khu vực xây dựng công trình thuộc vùng sinh thái Tứ giác Long Xuyên

có diện tích tự nhiên khoảng 244.230 ha bao gồm các đơn vị hành chánh: Thị xã Hà Tiên, các huyện Hòn Đất, Kiên Lương và một phần của huyện Tân Hiệp, Châu Thành Vùng Tứ Giác Long Xuyên tiếp giáp với biên giới Campuchia và vịnh Thái Lan Địa hình có hướng dốc từ Tây Bắc sang Đông Nam, cao độ biến đổi từ (0,2 ÷ 1,2)m, nơi cao nhất là dãy đất tiếp giáp Campuchia có độ cao (0,8 ÷ 1,2)m, nơi thấp nhất là vùng từ phía Tây Rạch Giá - Hà Tiên có độ cao biến đổi từ (0,2 ÷ 0,7)m

Là một vùng có lượng mưa hàng năm từ (1.800 ÷ 2000)mm, điều kiện thổ nhưỡng khắc nghiệt nên vùng này có quá trình diễn biến thoái hoá đất xảy ra mạnh, sản xuất Nông – Lâm - Ngư đòi hỏi phải đầu tư lớn

Là vùng duy nhất trong Tỉnh có nguồn khoáng sản dồi dào, đặc biệt là đá vôi

1.5.3 Kết quả phân tích nước

Mẫu nước phân tích được lấy tại hiện trường, sau quá trình phân tích thu được: + Khả năng ăn mòn của nước ngầm với bê tông thường:

- pH: Không ăn mòn

- Mg2+: Không ăn mòn

- SO42−: Không ăn mòn

- HCO3−: Ăn mòn + Khả năng ăn mòn của nước mặt với bê tông thường:

- pH: Không ăn mòn

- Mg2+: Không ăn mòn

- SO42−: Không ăn mòn

- HCO3−: Ăn mòn

CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH DÂN SINH, KINH TẾ - XÃ HỘI

2.1 Tình hình dân sinh

2.1.1 Dân số

Theo số liệu thống kê 1996, toàn vùng dự án hiện có 45.493 người Mật độ dân số

là 90 người Km⁄ 2, trong đó dân số nông nghiệp chỉ có 27.912 người, chiếm 61,3% dân số toàn vùng

Toàn vùng có 20.521 lao động, trong đó lao động nông nghiệp 12.784 người, lao động phi nông nghiệp (chủ yếu ở thị xã Rạch Gía, thị trấn Kiên Lương, Hòn Đất) chiếm tới 70% tổng lao động xã hội Bình quân mỗi lao động nông nghiệp có 1,4 ha đất nông nghiệp nhưng phân bố không đều Khu vực Rạch Gía 0,87 ha, khu vực Hòn Đất 1,81 ha, Hà Tiên 0,84 ha

Nhìn chung, đất canh tác theo đầu người ở vùng dự án cao hơn nhiều so với trung bình toàn Đông bằng Sông Cửu Long, nhưng do điều kiện khó khăn nên thường không canh tác hết đấ và hệ số quy vòng thấp

2.1.2 Nguồn lực nông hộ

Toàn vùng có khoảng 8.878 hộ, trong đó có 5.287 hộ làm nông nghiệp Theo số liệu điều tra nhanh nông thôn, trong 100% hộ nông nghiệp được điều tra, có 19,8% hộ giàu, 41,2% hộ trung bình và 39,9% hộ nghèo Tuy bình quân đất đai cao, nhưng mức

độ trang bị phương tiện cơ giới thấp, cứ 100 hộ mới có 1,02 máy kéo, 0,15 máy bơm, 2,80 máy tuốt lúa

Về nhà ở, có 2,5% hộ có nhà kiên cố, 7,3% hộ có nhà bán kiên cố, 90,2% hộ có nhà ở tạm và nhà lá

Khả năng tài chính của nông hộ còn hạn chế, chỉ có hộ giàu mới có đủ vốn để đầu

tư sản xuất và chuyển đổi cơ cấu nông hộ Các hộ trung bình đủ vốn mua vật tư nông nghiệp cho sản xuất hàng năm nhưng thiếu vốn cho chuyển đổi cơ cấu kinh tế nông

hộ Các hộ nghèo thì khó khăn trong cả 2 vấn đề đầu tư sản xuất và chuyển đổi cơ cấu nông hộ

2.2 Hiện trạng thủy lợi, điện, giao thông, sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp

2.2.1 Thủy lợi

Trong nhiều năm qua, công tác thủy lợi trong vùng dự án chưa được chú trọng Ngoài các kênh đã có trước đây như kênh Rạch Giá – Hà Tiên, kênh Luỳnh Quỳnh, kênh Tuần Thống, kênh Ba Hòn và các kênh 2, 3, 4, 5, 6, 7 hầu như chưa đào được kênh mới, hay công trình thủy lợi nào trong vòng 5 năm gần đây Vì thế, nhằm ứng phó với biến đổi khí hậu do điều kiện tự nhiên của vùng (mặn, hạn hán, phèn, triều…) Người dân và chính quyền địa phương đã quan tâm đến việc xây dựng hệ thống thủy lợi cải tạo môi trường nói chung, đặc biệt là khu vực Hòn Đất và Rạch Giá Nhờ vậy

mà các khu vực này đã làm được hai vụ Tuy nhiên do chưa có sự đầu tư về cơ sở vật chất thủy lợi cũng như công trình thủy lợi lớn với quy mô vùng, nên việc sản xuất Nông – Lâm –Ngư chưa đạt được hiệu quả cao về kinh tế và giá trị

2.2.2 Giao thông

Vùng dự án có ưu thế lớn về giao thông thủy và bộ

+ Giao thông thủy: Có tuyến đường thủy Quốc gia như kênh Rạch Giá – Hà Tiên,

từ tuyến này nối với các tuyến ngoài vùng như Tám Ngàn, Tri Tôn, Kiên Hào, T3 Rạch Giá – Hà Tiên,và các kênh trục nội vùng như Luỳnh Quỳnh, Tuần Thống, Ba Hòn… rất thuận lợi cho việc vận chuyển nông sản trong vùng và trao đổi với vùng khác

+ Giao thông đường bộ: Tuyến liên Tỉnh lộ 80 chạy quanh ranh giới phía đông, đông bắc và bắc của vùng dự án dài 67 Km đã được rải nhựa, còn có các tuyến nội vùng như Ba Hòn – Hòn Chuông, Thị trấn Hòn Đất – Hòn Sóc Riêng giao thông nông thôn còn kém phát triển

Theo quy hoạc toàn vùng Đông bằng Sông Cửu Long và tỉnh Kiên Giang, trong tương lai có thể mở rộng cảng biển Hòn Chuông, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển vùng kinh tế dự án

2.2.3 Mạng điện

Tất cả các xã trong vùng dự án đều đã có điện về Nhưng chỉ có trên 30% nông

hộ sử dụng điện, mức độ sử dụng điện vào sản xuất nông nghiệp và thủy lợi còn hạn chế

2.2.4 Sản xuất nông nghiệp

Trong suốt thời gian dài từ năm 1976 đến năm 1990 sản xuất nông nghiệp phát triển chậm và không ổn định, đời sống nông dân trong vùng gặp rất nhiều khó khăn Riêng trong thời gian từ 1991 đến nay, sản xuất nông nghiệp vẫn còn phát triển với tốc

độ chậm, biến động ít, đời sống nhân dân chuyển dần theo hướng ổn định

Điển nổi bật trong phát triển sản xuất lúa ở vùng dự án là đã mở rộng vùng sản xuất lúa hai vụ khá rộng, với cơ cấu Hè thu – Thu đông (lúa mùa cấy giống ngắn ngày) Trong tương lai, nếu xây dựng cống ngăn mặn và khai thông các tuyến lũ, chắc chắn sẽ có cơ hội mở rộng diện tích sản xuất lên toàn vùng dự án

+ Hoa màu ngắn ngày:

Do dất bị phèn chua nên chưa phát triển được các giống hoa màu ngắn ngày trên diện tích trồng lúa, toàn bộ diện tích cây trồng ngắn ngày được canh tác trên diện tích đất chuyên canh hoa màu Các cây trồng chính chủ yếu là: khóm, đậu, khoai lang, rau

+ Phát triển khóm: Trước đây, trong thời kỳ Liên xô còn tiêu thụ khóm của Việt Nam thì sản xuất khóm ở vùng dự án phát triển mạnh với ba nông trường chuyên trồng khóm Nhưng sau đó, thị trường khóm bị thu hẹp, sản xuất khóm bị thu giảm rất nhanh từ 1.500 ha (năm 1991) xuống còn 445 ha (năm 1996), năng suất giảm tương ứng từ 11,87 tấn ha⁄ xuống 8,67 tấn ha⁄ Số lượng giảm từ 21.400 tấn xuống còn 3.947 tấn

+ Đậu các loại: Bao gồm đậu xanh, đậu đen, các loại đậu ăn quả Diện tích

376 ha, năng suất 0,84 tấn ha⁄ , sản lượng 314 tấn, chủ yếu cung cấp cho nhu cầu nội vùng

+ Rau: Cây rau mới được phát triển với quy mô nhỏ với các loại rau thông thường như rau muống, bí xanh, bí đỏ… với diện tích khoảng 77 ha, năng suất 8,7 tấn ha⁄ , sảng lượng 670 tấn

+ Sản xuất cây lâu năm:

Cây lâu năm bao gồm: dừa, điều và một số loại cây ăn quả Loại này phát triển chậm, năng suất không ổn định Nguyên nhân là do tình trạng nhiễm mặn kéo dài

2.2.4.2 Chăn nuôi

Vùng dự án có ưu thế là ít bị ngập, có thể phát triển chăn nuôi vào mùa lũ, nhưng lại bị hạn chế bởi yếu tố phèn mặn và thiếu nước ngọt vào mùa khô Vì vậy mà chính quyền địa phương dù đã khuyến khích chăn nuôi nhưng vẫn chăn nuôi vẫn chưa phát triển

Đàn trâu bò có 1.355 con, bình quân 1ha canh tác có 0,07 đầu trâu bò

Đàn heo phát triển chậm nhưng khá ổn định, tốc độ tăng trung bình hàng năm thời

kỳ 1991 – 1995 là 3,16%, bình quân 1 ha canh tác chỉ có được 0,3 đầu heo Mức độ này là rất thấp so với trung bình toàn Đồng bằng sông Cửu Long

Đàn gia cầm phát triển nhưng các chỉ tiêu về số đầu con tính theo đơn vị diện tích đất nông nghiệp và hộ nông nghiệp đều thấp so với mức chung Đồng bằng sông Cửu Long

Nuôi tôm phát triển với quy mô nhỏ, năng suất thấp do môi trường nước kém hơn nhiều so với khu vực nuôi tôm ở vùng Bán đảo Cà Mau Trong tương lai, khi xây dựng xong hệ thống thủy lợi (cống ngăn mặn) thì môi trường nước trong vùng sẽ không còn thích hợp để nuôi tôm Vì vậy, không phù hợp để phát triển nuôi tôm với quy mô lớn trong vùng dự án

2.2.5 Sản xuất lâm nghiệp

Khác với các vùng khác trong dự án, diện tích rừng của vùng ngày càng bị thu hẹp Vùng dự án ven biển Rạch Giá – Hà Tiên đã chú trọng phát triển lâm nghiệp theo hướng: Khôi phục rừng đồi, ven biển, trồng cây lấy gỗ (tràm, bạch đàn) tập trung thành khu vực chuyên canh và phân tán trong vườn Đến nay, diện tích lâm nghiệp tập trung có khoảng 4.586 ha, chiếm 9% tổng diện tích, trong đó 70% là diện tích rừng phòng hộ

CHƯƠNG 3: NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ

3.1 Nhiệm vụ công trình

Công trình Cống Kênh Cầu số 3 –Tỉnh Kiên Giang có nhiệm vụ chính như sau: + Tăng cường khả năng thoát lũ để cùng với các công trình khác chống lũ cho vùng Tứ Giác Long Xuyên, tham gia tiêu thoát lũ từ Campuchia ra biển Tây nhằm:

- Giảm độ sâu ngập vào đầu và cuối mùa lũ tạo điều kiện thu hoạch an toàn

vụ Hè thu và xuống giống vụ Đông xuân kịp thời

- Chuyển lượng lũ ít phù sa từ Campuchia tràn sang thoát ra biển Tây, tạo thế đưa nước nhiều phù sa từ sông Hậu vào để cải tạo đồng ruộng

+ Ngăn mặn, tạo nguồn nước ngọt cho diện tích canh tác đất nông nghiệp khoảng 5.600 ha

+ Tiêu chua rửa phèn, cải tạo đất cho khu hưởng lợi phía Tây lộ 80 có diện tích 7.000 ha

+ Kết hợp phát triển dân cư, giao thông, thủy lợi cho toàn vùng dự án

3.2 Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế

3.2.1 Cấp công trình

Căn cứ theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 285 – 2002 Công trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu về thiết kế Theo đó, cấp của công trình được xác định theo 2 điều kiện:

+ Theo năng lực phục vụ của công trình:

Hệ thống thủy nông có diện tích được tưới hoặc diện tích tự nhiên tiêu: 7.000 ha Tra bảng 2.1 TCVN 285 – 2002 Cấp thiết kế của công trình theo năng lực phục vụ:

→ Cấp thiết kế: Cấp III

+ Theo đặc tính kỹ thuật của các hạng mục công trình:

Đập bê tông, bê tông cốt thép các loại và các công trình thủy chịu áp có chiều cao, m: (5 ÷ 10)m

Nền thuộc nhóm B - Nền là đất cát, đất hòn thô, đất sét ở trạng thái cứng và nửa cứng

Tra bảng 2.2 TCVN 285 – 2002 Cấp thiết kế của công trình theo đặc tính kỹ thuật các hạng mục của công trình thủy:

→ Cấp thiết kế: Cấp IV

Như vậy, nhằm đảm bảo an toàn cho công trình trong quá trình vận hành và an toàn

về mặt người – vật chất – môi trường trong trường hợp xảy ra sự cố:

→ Cấp thiết kế được chọn: Cấp III

3.2.2 Các chỉ tiêu thiết kế

Từ cấp thiết kế của công trình, tra theo TCVN 285 – 2002 Công trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu về thiết kế Thu được các chỉ tiêu thiết kế chính của công trình như sau:

+ Mức bảo đảm thiết kế của công trình thủy:

Bảng 4.1 TCVN 285 – 2002:

+ Tần suất lưu lượng và mực nước lớn nhất thiết kế và kiểm tra công trình thủy:

Bảng 4.2 TCVN 285 – 2002:

+ Vận tốc gió ứng với mức bảo đảm tính toán:

Tần suất thiết kế %: Mực nước thấp nhất quy định trong khai thác

Tần suất kiểm tra %: Mực nước tháo cạn để sửa chữa, nạo vét…

+ Tần suất mực nước lớn nhất ở sông nhận tiêu để tính toán chế độ khai thác cho các công trình tiêu nông nghiệp:

- Hệ số đảm bảo xét theo quy mô, nhiệm vụ công trình Kn:

Khi tính toán trạng thái giới hạn theo nhóm thứ nhất: Kn = 1,15

Khi tính toán trạng thái giới hạn theo nhóm thứ hai: Kn = 1,00

PHẦN 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ

CHƯƠNG 4: CÁC PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN

4.1 Tính toán thủy lực toàn mạng vùng Đồng bằng Sông Cửu Long

4.1.1 Mô hình tính toán

Các mô hình thủy lực và chất lượng nước một chiều cho mạng kênh sông đều giải

số hệ phương trình Saint – Venant một chiều cho dòng chảy và phương trình lan truyền chất một chiều cho lan truyền mặn hay lan truyền các yếu tố chính của chất lượng nước (như tổng Nitơ, tổng phốtpho…) Có rất nhiều mô hình giải các bài toán được đề xuất từ cùng một hệ các phương trình vât lý (hay cơ học), nhưng do cách giải

số (hay thuật toán) cách tổ chức khác nhau nên cho ra kết quả giải khác nhau Ở một

số mô hình kết quả tính toán không phản ánh được hiện tượng vật lý mô phỏng

Với hệ phương trình Saint – Venant một chiều cho dòng chảy thì phương pháp số truyền thống được sử dụng là phương pháp sai phân Với các bài toán lan truyền chất trong các ô đồng, đây là một bài toán khó và kết quả tùy thuộc vào cách xử lý của từng

mô hình khác nhau

Một số mô hình đã được sử dụng hiện nay:

- Mô hình VRSAP: Hà lan, do PGS Nguyễn Như Khuê đưa về Việt Nam từ năm 1978

- Mô hình SAL và SRSAP – SAL: Gs Ts Nguyễn Tất Đắc

- Mô hình KOD1: Gs TSKH Nguyễn Ân Niên

- Mô hình MIKE 11: DHI Đan Mạch

- Mô hình ISIS: Ủy hội Mê Kông

A: Diện tích mặt cắt ướt (m2) α: Hệ số điều chỉnh

g: Gia tốc trọng trường (m2⁄ s)R: Bán kính thủy lực (m) C: Hệ số Chezy, C = Ry⁄ n

n : Hệ số nhám

y : Hệ số thủy lực, theo maninh y ≈ 1 6⁄ z: Cao trình mực nước tại thời điểm tính toán q: Lưu lượng nhập lưu trên một đoạn chiều dài mặt dọc sông (m2⁄ s)

t: Thời gian (s) x: Khoảng cách giữa các mặt cắt (m)

Hình 4.2 Sơ đồ dòng chảy giữa hai mặt cắt tính toán 4.1.3 Kết quả tính toán

Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp, người thực hiện sử dụng kết quả tính toán thủy lực toàn mạng cho vùng dự án của Công ty Cổ phần Tư vấn xây dựng Thủy lợi 2 (Hec2) cung cấp

Công trình Cống Kênh Cầu số 3 với các hạng mục và thông số thiết kế chính như sau:

+ Hạng mục chính:

+ Cống

+ Kênh dẫn thượng hạ lưu

+ Hệ thống đê bao ngăn mặn nối cống với đê ven biển Tây

+ Khu quản lý công trình

+ Các thông số thiết kế:

Cống được đặt ở đoạn sông phải thẳng, tránh các nơi có địa hình sâu và hẹp, tạo điều kiện cho thi công

+ Về địa chất: Phải đặt nơi có địa hình tốt hoặc không phức tạp để giảm bớt khối

lượng xử lý nền và không gây khó khăn cho thi công, tăng giá thành công trình

+ Về dân sinh, môi trường: Cống đặt tại vị trí ít dân cư, diện tích mặt bằng thi

công, mặt bằng công trình là ít nhất tạo điều kiện cho giải phóng mặt bằng và thi công được thuận lợi

+ Về thủy văn: Cống phải là nơi khống chế được vùng dự án Nơi tập trung dòng

chảy ra và vào khi điều kiện thủy văn thay đổi

+ Theo nhiệm vụ công trình: Ngăn mặn, tiêu lũ, cải tạo môi trường… Vị trí

tuyến cống được đặt sao cho phù hợp với bố trí tổng thể của dự án, nhằm đạt hiệu quả cao trong khai thác và thuận tiện khi sửa chửa, vận hành

4.3 Hình thức cống

Về cơ bản, cống được chia thành 2 loại cơ bản:

+ Cống lộ thiên

+ Cống ngầm

Tùy theo nhiệm vụ công trình, điều kiện quy mô công trình, bố trí, địa hình, địa chất…mà ta lựa chọn loại cống phù hợp với công năng sử dụng hay công năng khác Hai hình thức cống cơ bản được trình bày cụ thể như sau:

+ Cống ngầm:

Thuộc vào loại công trình ngầm (kín và có nắp, bốn phía đắp đất…) Thông thường về mặt vị trí cống được đặt dưới đê, đập, vật liệu địa phương dùng vào việc tháo nước hay lấy nước, kết hợp dẫn dòng thi công

Về mặt thủy lực, cống ngầm là loại công trình thường xuyên chịu ảnh hưởng của cột nước công tác lớn

+ Cống lộ thiên:

Là loại công trình thủy lợi hở được xây dựng để điều tiết lưu lượng và khống chế mực nước nhằm đáp ứng các yêu cầu cấp nước, phân lũ, tiêu úng, ngăn triều, giữ ngọt, ngăn mặn Cống lộ thiên được sử dụng rộng rãi ở vùng đồng bằng vì vậy còn được gọi là “cống đồng bằng” hay cống hở

Cống được phân loại theo mục đích sử dụng công trình bao gồm:

Hiệu quả của công trình được đảm bảo theo thiết kế khi cửa van được vận hành đúng theo quy trình Như vậy, việc lựa chọn hình thức của van cho công trình là một yếu tố hết sức quan trọng

Việc phân loại cửa van được tuân theo nhiều quy tắc như: vị trí đặt cửa van, theo hình dạng kết cấu, theo hình thức tháo nước qua cửa van… Tuy nhiên, thực tế hiện nay các loại cửa van được sử dụng tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long như sau:

Hình 4.3 Sơ đồ cấu tạo cửa van phẳng + Ưu điểm:

Có thể làm cửa với kích thước lớn

Kích thước không gian theo hướng dòng chảy tương đối nhỏ

Tấm cửa có thể di chuyển ra khỏi miệng lỗ, tiện cho kiểm tra, sưa chữa

Dễ sử dụng máy đóng mở di động

+ Nhược điểm:

Yêu cầu đặt máy cao nên sàn công tác cao, trụ pin cống dày

Rãnh cửa có ảnh hướng tới dòng chảy, đối với cống có cột nước cao thì bất lợi và dễ sinh hiện tượng khí thực

Số lượng cấu kiện chôn vào bê tông tương đối nhiều

Lực đóng mở cửa van lớn, chịu nhiều ảnh hưởng của lực ma sát, sức cản của dòng chảy, nên cần phải dùng thiết bị đóng mở công suất lớn

Khi kéo lên, cửa van treo trên cao, chịu ảnh hưởng gió bão

4.4.2 Cửa sập (cửa Clape trục dưới)

+ Đặc tính:

Cửa sập còn gọi là cửa clape trục dưới là cửa có trục phía dưới gắn với bản

đế công trình, có thể làm khoang rộng nhờ có nhiều gối tựa trung gian ở đáy, kết cấu đơn giản, gọn, chiếm ít không gian trên cống, khi mở cửa nằm trong dòng chảy không

bị ảnh hưởng bởi gió bão, có khả năng điều chỉnh chính xác mực nước và cho phép xả vật nổi, làm việc nhanh nhạy

+ Nhược điểm:

Cửa nằm trong nước khó sửa chữa

Phụ thuộc vào nhiều yếu tố: cột nước, chiều dòng chảy

+ Phạm vi ứng dụng:

Cửa sập điều khiển bằng cơ khí: Dùng cho các đập thấp có cột nước từ (4 ÷ 6)m, thích hợp vùng trung du, các cống tiêu ở đồng bằng cần làm khoang rộng

và cần đóng mở nhanh để thoát lũ Hiện nay, được hỗ trở đóng mở bởi hệ thống xilanh thủy lực nên cần có quy trình đóng mở

Cửa Clape phao: Loại cửa này có thể dùng cho khẩu diện rộng lớn tới 30m và cao (8 ÷ 10)m có thể ứng dụng cho các công trình ngăn sông vùng đồng bằng có chênh lệch cột nước thượng hạ lưu không quá lớn Tuy nhiên, nó chưa được ứng dụng rộng rãi

Hình 4.4 Cửa phao sập 4.4.3 Cửa Clape trục trên

+ Cấu tạo:

Là một tấm phẳng có thể bằng gỗ hay bằng thép hoặc vật liệu tổng hợp được liên kết với các dầm chính, dầm phụ ngang và đứng Cửa van được treo vào các ổ quay đặt ở dầm ngang phía trên hay ở trụ pin

Loại cửa này được áp dụng nhiều ở cống dưới đê sông, đê biển

+ Ưu điểm: Tự động tiêu lũ kịp thời, tự động ngăn triều, ngăn lũ nhanh nhạy + Nhược điểm:

Không điều tiết được mực nước trong đồng hay nói đúng hơn là không giữ được mực nước trong đồng và cũng không lấy được nước từ sông vào đồng

Với loại cửa van có trọng lượng lớn, khi vận hành dễ gây hư hỏng do va đập bởi sự làm việc của trục quay

Như vậy, loại cửa này thường được dùng để ngăn mặn và tiêu lũ phía sông, biển, còn phía trong đồng thì phải có cửa phẳng để giữ nước

Hình 4.5 Cửa Clape trục trên 4.4.4 Cửa van cánh cửa tự động

Cửa van loại này có dạng giống cánh cửa nên được gọi là cửa van cánh cửa Có dạng hộp, được làm bằng thép hoặc bê tông cốt thép Cửa hoạt động nhờ trục quay đặt cối trên và cối dưới lệch nhau một góc θ dưới tác dụng của chênh lệch cột nước, trọng lượng bản thân cửa, lực ma sát do chênh lệch cột nước và trọng lượng nước gây ra một loại lực có tên gọi là “lực lệch trục”

Hình 4.6 Cửa van cánh cửa tự động trong khoang cống làm việc hai chiều

+ Hình thức hoạt động:

Cửa van cánh cửa tự động được bố trí hoạt động theo 2 phương thức sau:

a Cửa van làm việc một chiều

Cửa được áp dụng cho những vùng chỉ ngăn triều giữ ngọt, không có triều để lấy hoặc không có triều ngọt, hoặc không lấy mặn Thường áp dụng cho các cống miền Trung Loại này có gờ gắn chắn cửa lắp gioăng cao xu ở cả ba phía dưới đáy và hai phía bên nên đảm bảo kín nước

b Cửa van làm việc hai chiều

Hình 4.7 Cửa van cánh cửa tự động trong khoang cống làm việc một chiều

CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

5.1 Lựa chọn tuyến cống

Trên cơ sở các nguyên tắc chọn tuyến cống đã nêu ở mục 4.2 Phương án tuyến

Việc phân tích đánh giá để đưa ra hình thức cống được xét kèm theo bản vẽ (địa hình khu vực, dân cư) trên cơ sở đó tuyến cống được đưa ra như sau:

+ Kênh:

Xây dựng trên Kênh cầu số 3 cũ

Tuyến kênh chọn như vậy nhằm tận dụng thế mạnh, ưu điểm:

- Tận dụng được kênh rạch có sẵn trong vùng, diện tích mất đất giảm, dòng chảy thuận dòng với dòng chảy tự nhiên (phía đồng và biển trên tuyến kênh số 3 xây dựng thẳng), chi phí xây dựng giảm

- Khống chế được dự án: giải quyết định canh, định cư, môi trường của dân trong vùng, nhất là dân cư 2 bên bờ kênh

- Phù hợp với quy hoạch phát triển sản xuất, xã hội của địa phương

Có hai phương án theo số lượng khoang cống:

Việc bố trí số lượng khoang cống sẽ được quyết định sau khi so sánh về kỹ thuật

và kinh tế

5.3 Lựa chọn loại cửa van

Căn cứ theo ưu nhược điểm của các loại cửa van được sử dụng cho cống vùng Đồng bằng Sông Cửu Long hiện nay, phương án được chọn là loại cửa van cánh cửa

tự động làm việc một chiều do những yếu tố sau:

+ Công trình ở vùng chịu ảnh hưởng của triều biển Tây, nước lũ từ Campuchia đổ sang kết hợp với mưa bão, khí hậu biển gây ra biến đổi khí hậu Nên công trình luôn

có sự thay đổi dòng chảy liên tục Dẫn tới yêu cầu tiêu lũ và ngăn mặn

+ Nhiệm vụ công trình là ngăn mặn, đồng thời kết hợp tiêu chua rửa phèn, giữ nước ngọt, cải tạo môi trường nên đòi hỏi sự thay đổi liên tục theo dòng chảy Nhất là triều cường, nên loại cửa van đóng mở tự động sẽ thuận lợi cho quản lý, vận hành một cách hiệu quả nhất

+ Về mặt lịch sử:

Sau năm 1975 một số cống ngăn mặn được xây dựng ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long theo kiểu cống ở khi vực miền bắc sử dụng Cửa van phẳng đóng mở bằng trục vít (có thể hỗ trợ bởi xilanh…) Sau thời gian xây dựng, các cống tiêu đều không được vận hành do không làm được nhiệm vụ gạn triều tiêu úng với ảnh hưởng chế độ nhật triều của biển Tây (một ngày có hai đỉnh triều lên và xuống)

Theo đề tài nghiên cứu “Cấu trúc và phương pháp tính cửa van tự động thủy lực cống vùng triều” mã số 06-04-01-02 năm 1981 – 1985 Ngiên cứu 6 loại cửa van đóng mở tự động nhưng chỉ có cửa van cánh cửa tự động được ứng dụng rộng rãi đến hiện nay

Như vậy, việc lựa chọn loại cửa van “Van cánh cửa tự động” đảm bảo được các

yếu tố do thủy văn, môi trường và nhiệm cụ công trình đề ra Hơn nữa, còn tạo điều kiện cho quá trình quản lý vận hành và thiết kế kỹ thuật (có đủ tài liệu và thực tế ứng dụng để thiết kế, sửa chữa)

- Dòng chảy ngoằn ngèo

Để minh họa cho hai trường hợp trên, ta có thể đưa ra hình vẽ mô tả dòng chảy qua cống cho hai trường hợp kể trên như sau:

Hình 5.1 Phương án một khoang cống

Phương án 1:

- Dòng chảy bị lệch dòng khi qua ngưỡng cống

- Dễ gây xói lở một bên bờ, kết hợp với chế độ triều thay đổi liên tục, vận tốc dòng chảy qua cống lớn làm phân bố lưu tốc không đều gây xói lở cục bộ cao

Hình 5.2 Phương án hai khoang cống Phương án 2:

- Dòng chảy qua khỏi cống không bị lệch dòng

- Giảm hiện tượng xói lở cục bộ do dòng chảy bị lệch dòng gây ra

Nhận xét: Về chế độ dòng chảy qua cống thì phương án 2 là hiệu quả hơn

b Tổn thất dòng chảy:

Để xác định tổn thất chảy qua cống ta tính toán lưu lượng chảy qua cống cho hai phương án đưa ra:

+ Tài liệu, trường hợp tính toán:

- Bài toán tiêu thoát lũ: Đồng chảy ra biển

Trong đó:

H: Chiều cao cột nước trước cống (m)

HO: Chiều cao cột nước trước cống có kể tới lưu tốc tới gần (m)

Chảy ngập:

Q = φn n b h √2g (Ho− h) (5 − 2) Hoặc:

Q = φn φg n b h √2g (Ho − h) (5 − 2′) Chảy không ngập:

Q = m n b √2g Ho3 2⁄ (5 − 3) Trong đó:

Q: Lưu lượng dòng chảy cống (m3⁄ s)

- Kiểm tra điều kiện theo (5 - 1):

Bài toán tiêu thoát lũ:

3 (1,07 + 3,00)m ≤ 17,00m ≤ 10 (1,07 + 3,00)m

→ 12,21m ≤ 17,00m ≤ 40,07m Bài toán lấy nước:

→ 10,92m ≤ 17,00m ≤ 36,40m

Số liệu tính toán cột nước H (m) ứng với số liệu:

Vậy, theo quy phạm thủy lợi C-8-76 Tính toán thủy lực đập tràn (QPTL C-8-76), cống đủ điều kiện, được phép tính toán lưu lượng theo công thức đập tràn đỉnh rộng

hn

Ho]pg = (0,70 ÷ 0,85) Bài toán lấy nước:

hn

Ho]pg = (0,70 ÷ 0,85) Kết quả cho thấy các mực nước ứng với hai bài toán xuất hiện chảy ngập Do đó, khi tính toán lưu lượng qua cống ta áp dụng công thức cho đập tràn trường hợp chảy ngập (5 - 2) hoặc (5 – 2’)

- Tính toán lưu lượng:

Bảng 5.1 Tính toán lưu lượng chọn phương án cống

Trong bảng các đại lượng tính như sau:

φn = 0,97; Tra ứng hệ số lưu lượng m của đập tràn đỉnh rộng theo Đ.I Cumin; Ứng với hệ số lưu lượng m = 0,36 đập không ngưỡng và có co hẹp bên

φo: Xác định theo công thức (6 – 4); Ứng với hai trường hợp phương án cống

Tính toán giả sử độ cao phục hồi Z2 = 0, như vậy hn = hh, tính toán lại lưu lượng với Q tìm được kết quả sẽ chính xác hơn Trong phần kiểm tra này chỉ tính toán

sơ bộ để lựa chọn phương án

Kết luận: Kết quả tính toán lưu lượng so sánh phương án cống, lưu lượng chảy qua cống ứng với các bài toán tiêu và lấy nước từ bảng thể hiện về phương diện tổn thất dòng chảy thì phương án hai là tổn thất dòng chảy lớn hơn

Về phương diện tổn thất dòng chảy phương án một khoang cống là hiệu quả hơn

5.4.2 Về giao thông thủy:

Theo tài liệu thiết kế được giao, yêu cầu giao thông thủy qua cống được tính toán với loại ghe tải trọng nhỏ hơn 40T có được các kích thước yêu cầu sau:

Phương án một khoang cống: do bản đáy chịu lực phức tạp nên với phương

án này kết cấu bản đáy dày, bố trí thép phức tạp và thi công khó khăn do khối lượng nhiều Khó bố trí khe lún, khe thi công cho bản đáy công trình

Phương án hai khoang cống: Việc bố trí khe lún, khe thi công đơn giản, có thể tận dụng các biện pháp thi công để thi công nhanh hơn Kết cấu bản đáy tiết kiệm được vật liệu, bố trí thép đơn giản

+ Kết cấu trụ pin:

Do phương án hai khoang cống cần có thêm trụ pin nên kết cấu này sẽ tăng khối lượng thi công

+ Kết cấu cửa van:

Nhìn chung, mô hình cửa van cánh cửa tự động đã xuất hiện và ứng dụng trên thực tế đã lâu Nhưng do điều kiện chế tạo và lắp đặt tại Việt Nam thì phương án hai khoang cống là thuận tiện hơn cả về phương diện thiết kế thi công và lắp đặt

- Loại cửa van: Cửa van kiểu chữ nhất - một chiều

- Phương án: Hai khoang cống

- Phương án tuyến và các thông số như trình bày ở mục 5.1 và 4.1.3

PHẦN 3: THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN THỦY LỰC

6.1 Tính toán thủy lực kênh

6.1.2 Tài liệu, trường hợp tính toán

a Tài liệu tính toán

Thông số thiết kế mặt cắt kênh dẫn:

b Trường hợp tính toán

Tính toán cho hai trường hợp cơ bản:

+ Điều kiện không xói

+ Điều kiện không lắng

Lưu lượng dẫn để tính toán kiểm tra cho kênh được lấy theo Tiêu chuẩn Việt Nam

4118 – 1985 Hệ thống kênh tưới – Tiêu chuẩn thiết kế (TCVN 4118 – 1985) Mục 5 Tính toán lưu lượng và hệ số lợi dụng của hệ thống kênh tưới Theo đó, lưu lượng dẫn trong kênh được lấy như sau:

+ Kiểm tra khả năng xói lở: Lưu lượng lớn nhất (lưu lượng bất thường) Qmax+ Kiểm tra khả năng bồi lắng: Lưu lượng nhỏ nhất Qmin

Lưu lượng lớn nhất:

Qmax = K Qtk (6 − 1) Trong đó:

Qtk: Lưu lượng thiết kế trong kênh (m3⁄ ) s

K: Hệ số sửa chữa lưu lượng, lấy theo TCVN 4118-1985; Tra ứng với lưu lượng thiết kế kênh Mục 5.1 Các lưu lượng dùng để thiết kế kênh

Lưu lượng thiết kế được chọn là lưu lượng lớn nhất trong thiết kế khẩu diện cống bài toán tiêu thoát lũ (đồng chảy ra biển):

Qtk = 53,28 m3⁄ s

Hệ số sửa chữa lưu lượng: K = (1,10 ÷ 1,15) = 1,12

Mực nước tương ứng lấy ở trên

h: Độ sâu nước chảy đều trong kênh

B: Bề ngang kênh mặt trên; B = b + 2mh

Vmax: Lưu tốc của dòng chảy ứng với Qmax (m/s)

[Vkx]: Lưu tốc cho phép không xói của dòng chảy (m/s); Xác định theo TCVN 4118 – 1985

Lưu tốc cho phép không xói là lưu tốc lớn nhất mà khi dòng chảy đạt tới trị

số ấy không gây xói lở (phá hoại) lòng kênh, trở ngại cho việc sử dụng bình thường

Lưu tốc cho phép không xói của dòng chảy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vật liệu tạo thành lòng kênh, độ sâu cột nước, độ nhám lòng kênh và lượng bùn cát lơ lửng mà dòng chảy mang theo

Vkx = K Q0,1 (6 − 3) Trong đó:

K: Hệ số phụ thuộc vào đất lòng kênh Bảng 13 TCVN 4118 – 1985

Q: Lưu lượng của dòng chảy trong kênh (m3⁄ ) s

b Về bồi lắng thủy lực

Để dòng chảy trong lòng dẫn mang theo lượng bùn cát lơ lửng không gây bồi lắng lòng kênh gây lấp kênh thì lưu tốc của dòng chảy trong kênh phải thỏa mãn:

Vmin > [Vkl] (6 − 4) Trong đó:

Vmin: Lưu tốc của dòng chảy ứng với Qmin (m/s)

[Vkx]: Lưu tốc giới hạn không lắng (m/s); Xác định theo TCVN 4118 – 1985 Lưu tốc giới hạn không lắng là lưu tốc mà ứng với nó dòng chảy đủ sức tải số lượng bùn cát đã cho với thành phần tổ hợp bùn cát định trước

Lưu tốc giới hạn không lắng phụ thuộc vào số lượng chất lơ lửng, thành phần hạt, tỷ trọng hạt, kích thước hạt mà dòng chảy mang theo

c Tính toán ổn định

Từ thực tế trên, dòng chảy trong lòng dẫn khi được tính toán ổn định phải thỏa mãn đồng thời hai điều kiện là không gây xói và không được gây bồi lắng lấp kênh Như vậy, ta có thể đưa ra một công thức toàn diện cho tính toán ỏn định kênh để lưu tốc của dòng chảy trong lòng dẫn thỏa mãn đồng thời hai điều kiện

Điều kiện tính toán ổn định về bồi lắng và không xói:

[Vkl] < V < [Vkx] (6 − 5)

6.1.5 Kết quả tính toán

a Kiểm tra khả năng xói

+ Xác định lưu lượng lớn nhất trong kênh theo (6 – 1):

Qmax = 1,12 × 53,28 = 59,67 m3⁄ s+ Xác định lưu tốc dòng chảy lớn nhất trong kênh:

Vmax =Qmax

59,6797,03 = 0.61 m s⁄ Trong đó:

ω: Diện tích mặt cắt ướt trong kênh (m2); ứng với độ sâu dòng chảy phía hạ lưu (phía biển)

ω = (b + mh)h = (16,50 + (2,00 × 3,97)) × 3,97 = 97,03 m2

+ Xác định vận tốc không xói cho phép theo (6 – 3):

Vkx = 0,73 × 53,280,1 = 1,09 m s⁄ + Kiểm tra điều kiện chống xói theo (6 – 2):

Vmax = 0.61 m s⁄ < [Vkx] = 1,09 m s⁄

b Kiểm tra khả năng bồi lắng

Do cống nằm tại vùng triều, làm việc theo chế độ triều biển Tây, mực nước và dòng chảy thay đổi liên tục Do đó lưu tốc nhỏ nhất của dòng chảy thay đổi liên tục:

Vi < 0 < Vj

Nên lưu tốc có thời điểm bằng không (V = 0) Nên hiện tượng bồi lắng là xảy ra

Vì vậy, cần có biện pháp nạo vét kênh thường xuyên tránh bồi lắng gây lấp kênh dẫn

6.1.6 Kết luận

Qua kiểm tra, tính toán thủy lực về điều kiện xói lở và điều kiện bồi lắng thủy lực của kênh, kết quả cho thấy:

- Kênh không bị xói lở

- Kênh xảy ra hiện tượng bồi lắng

Trong quá trình vận hành, quản lý kênh dẫn trong hệ thống Phải có biện pháp nạo vét kênh thường xuyên Tránh bồi lắng, lấp kênh gây trở ngại cho kênh dẫn vận hành bình thường

6.2 Tính toán kiểm tra khẩu diện cống

6.2.1 Mục đích tính toán

Trong tính toán thiết kế, kích thước khẩu diện cống phải đảm bảo thực hiện được yêu cầu về nhiệm vụ (tưới, tiêu, ngăn mặn…) và yêu cầu về giao thông thủy Việc lựa chọn mực nước thiết kế khẩu diện cống có chênh lệch cột nước nhỏ, lưu lượng tương ứng bất lợi nhất cho mục tiêu thiết kế để đảm bảo lấy đủ lưu lượng và an toàn cho công trình Do đó, việc tính toán thủy lực nhằm kiểm tra khả năng làm việc của cống, ứng với tổ hợp mực nước bất lợi được chọn và khẩu diện đã được tính toán theo mô hình thủy lực toàn mạng vùng dự án Đảm bảo cống hoạt động theo đúng nhiệm vụ, yêu cầu đề ra

6.2.2 Tài liệu, trường hợp tính toán

a.Tài liệu toán kiểm tra khẩu diện cống

b Trường hợp tính toán kiểm tra khẩu diện cống

Tính toán kiểm tra khẩu diện cống được tính với hai bài toán lấy nước và tiêu nước, theo đó mực nước tương ứng với hai bài toán như sau:

+ Bài toán tiêu thoát lũ: Đồng chảy ra biển

+ Bài toán lấy nước: Biển vào đồng