Trêng ®¹i häc thuû lîi Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 1 Ngành kỹ thuật công trình Trêng ®¹i häc thuû lîi Khoa c«ng tr×nh Ngµnh c«ng tr×nh thñy lîi §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ s¬ bé Hå chøa níc phƯỚC LẬP[.]
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: kỹ thut cụng trỡnh Trờng đại học thuỷ lợi Khoa công trình Ngành: công trình thủy lợi Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ s¬ bé Hå chøa níc phƯỚC LẬP Giáo viên hướng dẫn: Th.S Bùi Anh Dũng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Anh Líp: TH21C Phan rang - 2017 SV thực hiện: Nguyễn Hoàng Anh Lớp : TH21C Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: kỹ thuật cụng trỡnh Nguyễn HòANG ANH Trờng đại học thuỷ lợi Khoa công trình Ngành: công trình thủy lợi ĐATN ngành: công trình thủy lợi Năm 2017 Đồ án tốt nghiệp ThiÕt kÕ s¬ bé Hå chøa níc phƯỚC LẬP Giáo viên hướng dẫn: Th.S Bùi Anh Dũng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Anh Líp: TH21C Phan rang – 2017 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP W R Họ tên sinh viên: U Nguyễn Hoàng Anh SV thực hiện: Nguyễn Hoàng Anh Hệ đào tạo: Vừa làm vừa học Lớp : TH21C Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Lớp: TH21C Khoa: Tại Chức Ngành: kỹ thuật cơng trình Ngành: Cơng trình Thuỷ Lợi 1- TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỒ CHỨA NƯỚC PHƯỚC LẬP ĐỊA ĐIỂM XD: XÃ PHƯỚC NAM, HUYỆN NINH PHƯỚC, TỈNH NINH THUẬN 2- CÁC TÀI LIỆU CƠ BẢN: - Tài liệu địa hình, địa chất - Tài liệu khí tượng thuỷ văn - Tài liệu bùn cát - Bình đồ khu vực - Vật liệu xây dựng - Chỉ tiêu lý vật liệu xây dựng - Tài liệu dân sinh kinh tế nhu cầu dùng nước Do Viện Đào tạo Khoa học ứng dụng Miền Trung cung cấp đảm bảo thiết kế cơng trình - NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TỐN: Căn ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP giao Trường Đại học Thủy lợi gồm 05 phần: PHẦN I : TÀI LIỆU CƠ BẢN PHẦN II : PHƯƠNG ÁN CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI PHẦN III MỐI : THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÁC CƠNG TRÌNH ĐẦU PHẦN IV : CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT PHẦN V : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ BẢN VẼ VÀ BIỂU ĐỒ: 1- Bản vẽ: MẶT BẰNG BỐ TRÍ TỔNG THỂ ĐATN-01 No: SV thực hiện: Nguyễn Hoàng Anh Lớp : TH21C Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: kỹ thuật cơng trình 2- Bản vẽ: MẶT BẰNG VÀ CẮT DỌC ĐẬP ĐATN-02 No: 3- Bản vẽ: CẮT NGANG VÀ CÁC CHI TIẾT ĐẬP ĐATN-03 No: 4- Bản vẽ: CHI TIẾT TRÀN XÃ LŨ ĐATN-04 No: 5- Bản vẽ: MẶT BẰNG VÀ CẮT DỌC CỐNG LẤY NƯỚC ĐATN-05 No: 6- Bản vẽ: Chuyên đề kỹ thuật ĐATN-06 No: TÍNH TOÁN KẾT CẤU TƯỜNG BÊN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S BÙI ANH DŨNG NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngày 06 tháng 02 năm 2017 Trưởng Bộ môn (Ký ghi rõ Họ tên) Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ Họ tên) Th.S Bùi Anh Dũng Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp Hội đồng thi tốt nghiệp Khoa thông qua 2016 Hội đồng Ngày .tháng .năm Chủ tịch (Ký ghi rõ Họ tên) Sinh viên hoàn thành nộp Đồ án Tốt nghiệp cho Hội đồng thi ngày 29 tháng năm 2016 Sinh viên làm Đồ án tốt nghiệp (Ký ghi rõ Họ tên) SV thực hiện: Nguyễn Hoàng Anh Lớp : TH21C Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: kỹ thuật cơng trình Nguyễn Hồng Anh SV thực hiện: Nguyễn Hoàng Anh Lớp : TH21C Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: kỹ thuật cơng trình Lời cảm ơn ! Qua 15 tuần làm Đồ án tốt nghiệp với hướng dẫn tận tình thầy giáo Th.S Bùi Anh Dũng cố gắng nổ lực thân đến Đồ án em hoàn thành với nội dung Đề tài giao là: “Thiết kế Hồ chứa nước Phước Lập” thuộc địa phận xã Phước Nam, huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận Mặc dù cố gắng, song khả kiến thức hạn chế kinh nghiệm thiết kế chưa nhiều nên Đồ án em khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong thầy, cô giúp đỡ, góp ý kiến để em rút kinh nghiệm trau dồi thêm nhiều kiến thức nhằm phục vụ cho công việc mà thân công tác ngày tốt trường Có kiến thức ngày hôm nay, em quên công lao thầy cô giáo Trường đại học Thuỷ lợi, thầy cô giáo cán công tác Viện Đào tạo Khoa học ứng dụng Miền Trung giảng dạy giúp đỡ em suốt năm học tập Cuối em xin chân thành cảm ơn tận tình hướng dẫn thầy giáo Th.S Bùi Anh Dũng, cảm ơn thầy cô giáo Viện Đào tạo Khoa học ứng dụng Miền Trung bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện số liệu, tài liệu tham khảo giúp cho em hoàn thành Đồ án tốt nghiệp thời hạn Xin chân thành cảm ơn! SV thực hiện: Nguyễn Hoàng Anh Sinh viên: Nguyễn Hoàng Anh Lớp : TH21C Lớp : TH21C Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: kỹ thuật cơng trình PHẦN MỞ ĐẦU Đất nước ta phát triển Nông Nghiệp gắn liền với lịch sử văn hóa lúa nước lâu đời, điều kiện kinh tế phát triển theo hướng CNH-HĐH nguồn nước cung cấp cho nhu cầu sinh hoạt, sản xuất cần thiết Đứng trước tình hình chung đó, ngành thủy lợi từ trước đến đạt thành tựu đáng kể công tác quy hoạch, xây dựng cơng trình cung cấp nước tưới tiêu Riêng tỉnh Ninh Thuận đặc điểm điều kiện tự nhiên khắc nghiệt Tuy nhiều khu vực toàn tỉnh hình thành mạng lưới cơng trình thủy lợi khai thác hiệu lưu lượng dịng chảy sơng suối Nhưng giải phần nhu cầu dùng nước sản xuất nông nghiệp sinh hoạt vùng gần trung tâm Cụ thể huyện Ninh Phước, đặc biệt xã Phước Nam, qua nghiên cứu tình hình phát triển, dân sinh kinh tế, phát triển nông nghiệp, biện pháp thủy lợi… Ta thấy cần phải có giải pháp thủy lợi đem lại hiệu kinh tế lớn cho khu vực canh tác xây dựng hồ chứa nước hệ thống cơng trình tưới Cơng trình hồ chứa nước Phước Lập xây dựng lên giải số vấn đề sau: - Về nông nghiệp: Giải tình trạng thiếu nước tưới vào mùa khơ cho 170 - Về chăn nuôi: Khi ngành nông nghiệp ổn định tạo nguồn thức ăn dồi chăn ni, góp phần nâng cao đời sống cho nhân dân khu vực - Về sinh hoạt: Cung cấp nước cho nhân dân địa phương vùng - Về môi trường sinh thái: Tạo điều kiện cho thảm thực vật vùng thêm phong phú, cải tạo khí hậu, đất đai vùng cân sinh thái cách hiệu Từ phân tích trên, thấy việc xây dựng hồ chứa Phước Lập cần thiết, nhằm giải nhu cầu dùng nước tình hình cho tương lai gắn liền với lợi ích phát triển kinh tế vùng nói riêng, tỉnh Ninh Thuận nói chung MỤC LỤC SV thực hiện: Nguyễn Hồng Anh Lớp : TH21C Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: kỹ thuật cơng trình PHẦN I: TÀI LIỆU CƠ BẢN PHẦN MỞ ĐẦU Chương 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC §1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực xây dựng cơng trình, Z~F, Z~V §1.2 Điều kiện khí tượng thuỷ văn §1.3 Điều kiện địa chất 13 Chương 2: ĐIỀU KIỆN DÂN SINH KINH TẾ §2.1 Tình hình dân sinh kinh tế 15 §2.2 Hiện trạng thuỷ lợi điều kiện cần thiết xây dựng cơng trình 16 Chương 3: CÁC PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG NGUỒN NƯỚC VÀ NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH §3.1 Các phương án sử dụng nguồn nước 18 §3.2 Nhiệm vụ cơng trình 19 PHẦN II: PHƯƠNG ÁN CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI Chương 4: GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH VÀ THÀNH PHẦN CƠNG TRÌNH §4.1 Giải pháp cơng trình 20 §4.2 Thành phần cơng trình 20 Chương 5: CẤP BẬC CƠNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ SV thực hiện: Nguyễn Hoàng Anh Lớp : TH21C Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: kỹ thuật cơng trình §5.1 Cấp bậc cơng trình 21 §5.2 Chỉ tiêu thiết kế: (Theo QCVN 04-05 : 2012) 21 Chương 6: VỊ TRÍ TUYẾN CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI §6.1 Phương án tuyến hình thức kết cấu tuyến đập 26 §6.2 Phương án tuyến hình thức kết cấu tuyến cống lấy nước 26 §6.3 Phương án tuyến hình thức kết cấu tuyến tràn xả lũ 26 Chương 7: XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ HỒ CHỨA §7.1 Xác định dung tích chết Vc mực nước chết (MNC) Zc 28 §7.2 Tính tốn dung tích hữu ích (Vhd) mực nước dâng bình thường (MNDBT) 30 Chương 8: HÌNH THỨC CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI §8.1 Đập ngăn sông 36 §8.2 Cơng trình tháo lũ 37 §8.2 Cống lấy nước 37 Chương 9: CHỌN PHƯƠNG ÁN CƠNG TRÌNH §9.1 Chọn phương án cơng trình SV thực hiện: Nguyễn Hoàng Anh Lớp : TH21C Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 10 Ngành: kỹ thuật công trình 38 §9.2 Tính tốn điều tiết lũ 40 PHẦN III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÁC CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI Chương 10: THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT §10.1 Xác định kích thước 45 §10.2 Tính thấm qua đập đất 56 §10.3 Kiểm tra ổn định đập đất 73 Chương 11: TRÀN XẢ LŨ §11.1 Bố trí chung đường tràn 93 §11.2 Tính tốn thủy lực đường tràn: 94 §11.3 Thiết kế kênh xả hạ lưu 108 §11.4 Tính tốn tiêu 110 §11.5 Chọn cấu tạo chi tiết 115 §11.6 Kiểm tra ổn định ngưỡng tràn 117 Chương 12: THIẾT KẾ CỐNG LẤY NƯỚC SV thực hiện: Nguyễn Hoàng Anh Lớp : TH21C 300 Ngành: kỹ thuật cơng trình 500 1705 899 Kd h1=1168 25 '=3 m1 y m2 =2 48.75 40.00 x T 500 35.00 200 430 1815 54.95 MNDBT = 51.68 48.75 1=2.7 m 300 1395 m2' =2.7 42.15 m= (h2=0) Kn ∆L m ' 2844 Trang 66 ao Đồ án tốt nghiệp kỹ sư L0 L Lđ = 8236 Hình 10-2: Sơ đồ thấm qua đập thượng lưu MNDBT, hạ lưu h2 =0 Mặt cắt tính tốn với tiêu: + + + + + + + Cao trình đỉnh đập Cao trình đáy Cao trình MNDBT Cao trình đỉnh lăng trụ Chiều cao đập ứng với MNDBT Chiều cao lăng trụ Chiều cao mực nước hạ lưu = 54,95 m ∇đáy = 20,00 m ∇MNDBT = 51,68 m ∇LTR = 42,15 m MNDBT h1 = 11,68 m hlt = 2,15 m h2 = 0,00 m ∇đđ + Hệ số mái thượng lưu m1 = 2,75 ; m1’ = 3,25 + Hệ số mái hạ lưu m2 = 2,25 ; m2’ = 2,75 + Hệ số mái thượng lăng trụ m’ = 1,5 + Chiều dày tầng thấm T = 5,0 (m) - Xác định chiều cao điểm đường bão hoà so với mặt (độ cao hút nước a0) - Đường bão hoà Parabol nhận chân mái thượng vật thoát nước làm tiêu điểm nên theo tính chất Parabol ta có cơng thức tính a0 sau: ao = 2lo = h12 + ( L + ∆L) − ( L + ∆L) (công thức 6-24 GTTC tập 1) Trong đó: L – chiều dài thấm từ mép nước thượng lưu đến chân thượng lưu lăng trụ SV thực hiện: Nguyễn Hoàng Anh Lớp : TH21C Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 67 Ngành: kỹ thuật cơng trình L =(∇đđ - ∇MNDBT ).m1 + Bđập + (∇đđ - ∇cơ).m2 + Bcơ + (∇cơ - ∇L.trụ).m2’- (∇L.tru ∇MNHL).m’ L = (54,95-51,68)*2,75 + 5,0 + (54,95-48,75)*2,25+ 3,0 +(48,75-42,15)*2,75 – (42,15-40,0)*1,5 = 45,87(m) ∆L: Chiều rộng HCN nêm tam giác thượng lưu biến đổi thành HCN Theo Mikhailốp: ∆L = m1 * h1 , với: m1 - mái thượng lưu trung bình, m1 = 3,00 2m1 + ⇒ ∆L = 3, 00*11, 68 = 5, 01m 2*3, 00 + ⇒ ao = 11, 682 + (45,87 + 5, 01) − (45,87 + 5, 01) = 1,32m Ta có: ao = 2lo ⇒ l0 = ao 1,32 = = 0, 66m 2 - Dựa vào lý luận toán thấm bản, xem đập đồng chất có vật nước, hạ lưu khơng có nước, thấm hữu hạn Theo đề nghị N.N.Pavơlốpxki tính tốn xem không thấm để xác định lưu lượng thấm qua thân đập theo công thức sau: qd = K d * h12 − a02 = K d a0 2( L + ∆L) (công thức 6-25 GTTC tập 1) 11, 682 − 1,322 = 1,32*10 −7 ( m3 / s.m) ⇒ qd = 1, 0*10 * 2*(45,87 + 5, 01) −7 - Tính thấm cho ta xem đập khơng thấm, lúc lưu lượng tính thấm qua qn tính nước chảy qua đường ống Ta có: qn = K n * h1 * T Ln + 0,88T (tương tự công thức 6-39 GTTC tập 1) Trong đó: Ln – chiều dài từ chân mái thượng lưu đập đến chân mái thượng lưu vật thoát nước SV thực hiện: Nguyễn Hoàng Anh Lớp : TH21C Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 68 Ngành: kỹ thuật cơng trình Ln =(∇đđ - ∇cơ ).m1 + Bcơ + (∇cơ - ∇đ ).m1’ + Bđập + (∇đđ - ∇cơ).m2 + Bcơ + (∇cơ ∇L.trụ).m2’- (∇L.tru - ∇CL.trụ).m’ Ln = (54,95-48,75)*2,75 + (48,75-40,00)*3,25 + 5,0 + (54,95-48,75)*2,25+ 3,0 +(48,75-42,15)*2,75 – (42,15-40,0)*1,5 =82,36(m) −7 ⇒ qn = 5, 0*10 * 11, 68*5 = 3,37 *10−7 ( m3 / s.m) 82,36 + 0,88*5 Lưu lượng thấm qua mặt cắt lịng sơng là: qlsTK = qđ+qn qlsTK = qđ + qn = 1,32*10-7 + 3,37*10-7 = 4,68*10-7 (m3/s.m) h12 *x − Công thức tính đường bão hịa: y = (∆L + L + l0 ) ⇒ y= h12 11, 682 *x = * x = 2, 65* x (∆L + L + l0 ) (5, 01 + 45,87 + 0, 66) Bảng 10-1: Bảng kết tính tốn toạ độ đường bảo hoà ứng với MNDBT x(m ) y(m ) 10 15 20 25 30 35 40 45.9 0.0 3.6 5.1 6.3 7.2 8.1 8.9 9.6 10.3 11.6 − Kiểm tra độ bền thấm: + Với thân đập cần thỏa mãn điều kiện: J kd ≤ [ J k ] d Trong đó: [Jk]đ – Trị số gradien cho phép khối đất đắp thân đập, phụ thuộc vào loại đất đắp đập cấp cơng trình tra theo Bảng 5, TCVN 8216-2009, với đất đắp đập sét, cơng trình cấp II ta [Jk]đ = 0,90 J Kd = h1 − a0 11, 68 − 1,32 = = 0, 23 L 45,87 Với: h1 – chiều sâu mực nước thượng lưu, h1 = 11,68 m a0 – chiều cao cột nước thấm điểm mái hạ lưu, a0 = 1,32 m L – khoảng cách nằm ngang tính từ mép nước thượng lưu đến điểm mái hạ lưu, L = 45,87 m SV thực hiện: Nguyễn Hoàng Anh Lớp : TH21C Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 69 Ngành: kỹ thuật cơng trình d ⇒ J K = 0, 23