Thiết kế hồ nước can lộc

Đồ án tốt nghiệp -1- Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 MỤC LỤC Trang PHẦN I: CÁC TÀI LIỆU TÍNH TỐN CHƯƠNG I: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC DỰ ÁN .4 1.1 Vị trí địa lý,điều kiện địa hình 1.1.1 Vị trí địa lý: .4 1.1.2 Đặc điểm địa hình: 1.2 Điều kiện địa chất,địa chất thuỷ văn 1.2.1 Điều kiện địa chất: 1.2.2 Đặc điểm khí tượng thuỷ văn 1.2.3 Tài liệu dùng cho tính tốn thủy văn .10 1.3 Tài liệu bùn cát .11 1.4 Nhu cầu sử dụng hộ dùng nước .11 CHƯƠNG II: ĐIỀU KIỆN DÂN SINH KINH TẾ 13 2.1.Tình hình dân số lực lượng lao động 13 2.2.Tình hình phân bố sử dụng đát 13 2.2.1.Thu nhập 13 2.2.2 Quyền sử dụng đất 13 2.2.3.Y tế, văn hóa, giáo dục .13 2.2.4 Tình hình sử dụng phân bón thuốc trừ sâu .14 2.2.5 Nhu cầu nhận thức nhân dân dự án 14 2.3 Diện tích suất loại trồng 15 2.4.Các ngành kinh tế khác 15 2.4.1.Chăn nuôi 15 2.4.2.Thuỷ sản 15 2.4.3 Ngành lâm nghiệp 16 2.4.4 Các ngành nghề phụ khác .16 2.4.5 Mạng lưới điện giao thông vùng 16 CHƯƠNG III: HIỆN TRẠNG THUỶ LỢI VÀ YÊU CẦU DÙNG NƯỚC .17 3.1 Tình hình thiên tai vùng 17 3.1.1 Về hạn hán .17 3.1.2 Về lũ lụt 17 3.2 Yêu cầu dùng nước trạng thuỷ lợi 17 3.2.1 Giới thiệu địa hình tưới .17 3.2.2 Quy hoạch thuỷ lợi khu vực .17 3.2.3 Hiện trạng hệ thống thuỷ lợi khu vực .17 3.2.4 Nhiệm vụ khôi phục cải tạo hệ thống thuỷ lợi Hạ Can Lộc 19 3.2.5 Nhu cầu dùng nước cho nông nghiệp sinh hoạt 19 CHƯƠNG IV: THÀNH PHẦN CƠNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 20 4.1 Giải pháp cơng trình thành phần cơng trình .20 4.1.1 Giải pháp cơng trình sử dụng nguồn nước .20 4.1.2 Thành phần cơng trình .20 4.2 Quy mơ cơng trình tiêu thiết kế .20 4.2.1 Xác định cấp bậc cơng trình .20 4.2.2 Xác định tiêu thiết kế: 21 PHẦN II: PHƯƠNG ÁN CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI 23 SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp -2- Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 CHƯƠNG V : TÍNH TỐN ĐẶC TRƯNG HỒ CHỨA 23 5.1 Xác định mực nước đặc trưng 23 5.1.1 Xác định mực nước chết (MNC) .23 5.1.2 Xác định mực nước dâng bình thường (MNDBT) 24 5.2 Tính tốn điều tiết lũ 25 5.2.1 Mục đích 25 5.2.2 Phương pháp tính: 25 5.2.3 Nguyên lý điều tiết lũ: .25 5.2.4 Tài liệu tính tốn: .26 5.2.5 Nội dung tính tốn: 26 5.2.6 Tính tốn điều tiết lũ cho phương án chọn .28 PHẦN III THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÁC CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI 31 CHƯƠNG VI : THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT (PHƯƠNG ÁN CHỌN) 31 6.1 Xác định cao trình đỉnh đập 31 6.1.1 Xác định h hsl ứng với gió tính tốn lớn V 31 6.1.2 Xác định h hsl ứng với gió bình qn lớn 33 6.2.Cấu tạo chi tiết đập 35 6.2.1.Hình thức đập 35 6.2.2.Cấu tạo chi tiết đỉnh đập 36 6.2.3.Mái đập 36 6.2.4.Bảo vệ mái dốc 36 6.2.5.Thiết bị chống thấm thiết bị thoát nước .38 6.3.Tính thấm qua đập .39 6.3.1.Nhiệm vụ 39 6.3.2.Các trường hợp tính 40 6.3.3.Tính tốn thấm cho mặt cắt lịng sơng 40 6.3.4.Tính cho mặt cắt sườn đồi 42 6.4.Tính tốn ổn định đập đất 44 6.4.1.Mục đích ý nghĩa 44 6.4.2.Các trường hợp tính 44 6.4.3.Tính tốn ổn định theo phương pháp cung trượt .45 CHƯƠNG VII: THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ .49 7.1 Vị trí, hình thức phận đường tràn .49 7.1.1 Vị trí, hình thức bố trí tuyến tràn .49 7.1.2.Các phận đường tràn .49 7.2.Tính toán thuỷ lực tràn 49 7.2.1.Tính tốn thuỷ lực dốc nước .49 7.2.2.Tính tốn mũi phun 53 7.2.3.Tính tốn kênh hạ lưu .56 7.3.Cấu tạo chi tiết tuyến tràn .57 7.3.1.Bộ phận cửa vào .57 7.3.2.Ngưỡng tràn 57 7.3.3.Tường bên ngưỡng tràn 58 7.3.4.Đoạn dốc nước 58 7.3.5.Chi tiết mũi phun 58 7.4.Tính toán ổn định 59 7.4.1.Mục đích 59 SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp -3- Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 7.4.2.Các trường hợp tính tốn 59 7.4.3.Phương pháp tính 59 7.4.4.Các thơng số tính tốn 60 7.4.5.Tính tốn cụ thể 60 CHƯƠNG VIII: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CỐNG NGẦM 63 8.1.Những vấn đề chung .63 8.1.1.Nhiệm vụ,cấp cơng trình tiêu thiết kế 63 8.1.2.Chọn tuyến hình thức cống 63 8.2.Thiết kế kênh hạ lưu 64 8.2.1.Thiết kế mặt cắt kênh 64 8.2.2.Kiểm tra điều kiện khơng xói 65 8.2.3.Tính độ sâu dòng chảy kênh ứng với cấp lưu lượng 66 8.3.Tính tốn diện cống 67 8.3.1.Trường hợp tính tốn 67 8.3.2.Sơ đồ tính tốn 67 8.3.3.Tính bề rộng cống bc 67 8.3.4.Xác định chiều cao cống cao trình đặt cống 71 8.4.Kiểm tra trạng thái chảy tính tốn tiêu .72 8.4.1.Trường hợp tính tốn 72 8.4.2.Sơ đồ tính tốn 72 8.4.3.Xác định độ mở cống 73 8.4.4.Kiểm tra trạng thái nước nhảy cống 74 8.4.5.Tính tốn tiêu 77 8.5.Cấu tạo chi tiết cống 77 8.5.1.Bộ phận cửa vào,cửa .77 8.5.2.Thân cống 78 8.5.3.Tháp van 80 PHẦN IV: CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT 81 CHƯƠNG IX: TÍNH TỐN KẾT CẤU TƯỜNG BÊN 81 9.1 Những nét chung 81 9.2 Trường hợp tính tốn 81 9.3 Số liệu tiêu tính tốn 81 9.4 Sơ đồ tính tốn lực tác dụng 82 9.4.1.Sơ đồ tính tốn: 82 9.4.2.Tính tốn lực lực tác dụng 83 9.5.Tính tốn cốt thép 83 9.5.1.Tính tốn cốt thép chịu lực .83 9.5.2.Tính toán cốt thép ngang 84 9.6.Tính tốn nứt 85 SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp -4- Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 PHẦN I: CÁC TÀI LIỆU TÍNH TỐN CHƯƠNG I:ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC DỰ ÁN 1.1 Vị trí địa lý,điều kiện địa hình 1.1.1 Vị trí địa lý: Hồ chứa Can Lộc xây dựng xã Thiên Lộc, huyện Can Lộc, tỉnh Hà Tĩnh, thuộc sườn phía nam núi Hồng Lĩnh, thuợng nguồn khe Can Lộc Tuyến cơng trình đặt Rú Cấm cách huyện Can Lộc 7km phía Đơng Bắc Thiên Lộc xã miền núi phía Bắc huyện Can Lộc, có tọa độ từ 18 o 27’ 20’ đến 18o 33’ 10’‘ Vĩ độ Bắc 105 o44’ 30’‘ đến 105o47’ 30’‘ Kinh độ Đơng, có ranh giới hành chính: +Phía Bắc giáp xã Cổ Đạm huyện Nghi Xuân +Phía Tây giáp xã Vượng Lộc huyện Can Lộc +Phía Đơng giáp xã Phúc Lộc huyện Can Lộc +Phía Nam giáp thị trấn huyện Can Lộc +Phía Tây - Bắc giáp xã Đậu Liên huyện Can Lộc 1.1.2 Đặc điểm địa hình: Thiên Lộc có địa hình thấp dần từ Bắc sang Nam, chỗ thấp có độ cao 1m, chỗ cao có độ cao 560 m so với mực nước biển Địa hình chia thành vùng rõ rệt: Vùng đồi núi có độ cao 25 - 560 m.Vùng thuộc sườn phía Nam dải Hồng Lĩnh, địa hình bị chia cắt mạnh dãy núi khe suối có độ dốc lớn Lưu vực hồ Can Lộc bao gồm suối hợp lại Dịng suối bắt nguồn từ độ cao khoảng 200 m chảy theo hướng Đông Bắc -Tây Nam, đổi hướng sang Tây Đông sau chảy thẳng hướng Bắc -Nam Chiều dài suối Km Dịng suối nhánh bắt nguồn từ độ cao gần 200 m nằm phía Đơng lưu vực chảy theo hướng Tây Bắc Đông Nam, đổ vào suối cách tuyến cơng trình khoảng 1,5 Km Chiều dài suối nhập lưu Km Lưu vực Hồ Can Lộc có diện tích 11 Km thuộc loại lưu vực nhỏ Độ cao trung bình H = 100 m Độ dốc lưu vực 121%o Mật độ lưới sông 0,8Km/Km Độ dốc lịng sơng đo 120/00 Vùng đất bằng: Có độ cao từ đến 25 m so với mực nước biển, cao đần từ Bắc Nghèn lên đến chân núi Hồng Lĩnh Đây vùng phát triển kinh tế - xã hội chủ yếu xã Khu tưới Hồ Can Lộc tương đối phức tạp gồm nhiều mảnh có cao độ khác nhau, độ dốc lớn: Chỗ cao cao trình + 10, thấp cao trình + 2,5 m so với mực SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp -5- Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 nước biển Không khu tưới lại nghiêng dần từ Bắc xuống Nam, từ Đông sang Tây khó khăn cho việc bố trí kênh tưới 1.2 Điều kiện địa chất,địa chất thuỷ văn 1.2.1 Điều kiện địa chất: 1.2.1.1 Địa chất lưu vực: Có thể phân thành hai lớp Lớp 1: Sét tàn tích (elQ), mầu nâu đỏ, loang lổ trắng vàng Bề dày thay đổi từ 1,0 đến 2,5m thấm Lớp 2: Đá sét bột cát kết phân lớp, đá tảng lăn cứng 1.2.1.2 Đất đai thổ nhưỡng Đất đai chủ yếu loại đất cát pha, đất cát, đất thịt nhẹ (chiếm 93%), đất thịt nặng, đất sét pha cát chiếm 7% diện tích Đất có tính thấm nước, thấm khí tốt, bốc nhanh, khả chống hạn kém, hàm lượng dinh dưỡng không cao, nhiệt độ thay đổi mạnh, đất chua thuộc vùng ven đồi, đất chua thuộc vùng đồng ruộng 1.2.1.3.Thảm thực vật Thảm phủ lưu vực phân thành loại: + Rừng + Bụi rải rác + Trảng cỏ Diện tích rừng cịn lại lưu vực khơng nhiều phần lớn bị khai thác đến mức nghèo kiệt Sự tàn phá rừng năm gần dẫn tới hậu qủa làm cho đất đai sườn dốc xói mịn nghiêm trọng lũ lên nhanh Thảm phủ thực vật nghèo nàn nên lưu vực không giữ nước, thời kỳ kiệt nước Từ nhà nước có chủ trương cơng tác bảo vệ phát triển rừng, khuyến khích trồng rừng cách cho vay vốn ưu đãi nghề rừng xã Thiên lộc trọng.Từ năm 1992 trở lại năm bình quân đất trồng rừng tăng 75 Trên vùng đồi, phần lớn bụi thấp rải rác cỏ lau lách Thảm phủ thực vật thay đổi theo mùa, chủ yếu cỏ có rễ nơng, khơng hút nước đất, nên bị khô héo mùa khô xanh tốt lên mùa mưa Thảm phủ khơng có khả bảo vệ đất đai, vùng canh tác ngắn ngày 1.2.1.4 Địa chất cơng trình Lớp 1: Là địa chất thân đập phân bố từ cao trình +20 đên cao trình +15, +16 đất lớp chủ yếu là hỗn hợp đất cát lẫn sét, mầu vàng nhạt Trạng thái cứng, chặt vừa SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 -6- Thành phần hạt đất chứa nhiều cát hạt trung, hạt thô sỏi sạn Do đất có tính thấm nước lớn Lớp 2: Là địa chất đập phân bố từ cao trình +15,+16 đến cao trình 10-12m Đất lớp đất sét bồi tích có cấu tạo lớp xen kẽ lớp sét lớp mỏng cát thơ, sỏi sạn có tính thấm ngang lớn Lớp 3: Là địa chất đập phân bố từ cao trình 10-12 đến - 8m Đất lớp sét nặng tàn tích có nguồn gốc từ đá gốc sét, bột cát kết phong hoá mạnh trạng thái cứng, kết cấu chặt, tính thấm nhỏ Dưới lớp đấ gốc sét, bột cát kết cứng Tóm lại đập Can Lộc thấm tương đối lớn qua thân đập qua đập nâng cấp cải tạo hồ cần phải có biện pháp chống thấm triệt đập chọn biện pháp dùng vải chống thấm, biện pháp vừa có ưu điểm khả chống thấm tốt vừa có ưu điểm thi cơng nhanh dễ dàng Nhìn chung tất lớp địa chất đập thân đập có tiêu lực học tốt Đất có kết cấu chặt, dung trọng tự nhiên lớn, bề dày lớp không lớn lắm, bên lớp đá gốc nên cơng trình đảm bảo sức chịu tải độ lún ổn định Bảng 1-1: Chỉ tiêu lý đất đất đắp đập TT Chỉ tiêu lý Đơn vị Lớp1 Lớp 1A Lớp Lớp Độ ẩm (W) % 11.7 16.0 15.4 19.4 Góc ma sát () độ 21o19’ 22o46’ 19o36’ 18o18’ Lực dính đơn vị (C) kG/cm2 0.18 0.20 0.2 0.25 Dung trọng khô (k) T/m3 1.74 1.78 1.73 1.63 Dung trọng khô (w) T/m3 1.95 2.06 1.99 1.95 Dung trọng bão hoà T/m3 2.09 2.11 2.33 2.02 Hệ số thấm K m/s 3.5.10-4 2.9.10-5 5,9.10-5 3.5.10-6 Chi tiết địa chất cơng trình xem báo cáo khảo sát địa chất 1.2.2 Đặc điểm khí tượng thuỷ văn 1.2.2.1.Trạm khí tuợng Vùng nghiên cứu vị trí gần trạm khí tượng sau: Trạm đo mưa Đại Lộc, thị trấn Can Lộc , trạm khí tượng gần Phía Bắc lưu vực có trạm khí tượng Vinh, Nghi Xuân, Phía Tây Tây Nam lưu vực có trạm đo mưa Thạch Ngọc, Hà Tĩnh, hộ độ số lưu quan trắc khí tượng chủ yếu từ 1961 trở lại Tuy nhiên trình phân tích để tính tốn, trạm Đại Lộc trạm mưa đại biểu để phục vụ cho tính mưa dịng chảy Ngồi chúng tơi cịn sử dụng toàn tài liệu mưa năm để kéo dài tính tốn giá trị trung bình để thiết lập đồ đăng trị mưa dòng chảy cho vùng nghiên cứu Tình hình quan trắc khí tượng xem bảng số 1.2 Bảng 1-2: Tình hình quan trắc khí tượng SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp -7- Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 Yếu tố đo thời gian đạc đo đo mưa x 37 Vinh Khí tượng x, t, z, v, R 77 Hà Tĩnh Khí tượng x, t, z, v, R 50 Thạch Ngọc Đo mưa x 22 STT Trạm Loại trạm Đại Lộc thời kỳ quan trắc 1960 -1996 1911-1946, 19561996 1932-1944, 1956 1996 1961 - 1982 Ghi chú: x: Mưa, t: nhiệt độ, z: bốc hơi, V: tốc độ gió, R: độ ẩm 1.2.2.2.Trạm thuỷ văn Trong vùng nghiên cứu khơng có trạm đo thuỷ văn nên việc tính tốn dịng chảy phải dựa vào tài liệu mưa quan hệ mưa dòng chảy vùng 1.2.2.3.Đặc điểm khí hậu Các yếu tố khí hậu quan trắc sớm trạm gần lưu vực Phía Bắc có trạm Vinh , mưa đo đạc từ năm 1809, nhiệt độ khơng khí đo từ năm 1908, độ ẩm, khí áp đo từ năm 1930, 1933 Phía Nam có trạm Hà Tĩnh, mưa đo đạc từ 1911, yếu tố khí hậu khác đo từ năm 1958 tới Tuy nhiên trạm đo mưa gần lưu vực có trạm Đại Lộc có số liệu mưa từ 1958 tới nay, ngồi có trạm lân cận phía Tây, Tây Nam có Khe Lang, Thạch Ngọc, An Lộc, phía Bắc, Tây bắc có linh cảm , Trung lương, phía Đơng Nam có trạm Hộ Độ, tất trạm sử dụng cho việc tính tốn để phân tích chế độ mưa, thiết lập đồ đẳng trị mưa vùng nghiên cứu - Chế độ nhiệt Nhiệt độ khu vực nghiên cứu đạt trị số trung bình nhiều năm từ 23,9 oC Vinh 23,8oC Hà Tĩnh, 23,5oC Hương Khê xu hướng nhiệt độ tăng dần từ Bắc vào Nam giảm dần theo chế độ cao Từ Đơng sang Tây, nhiệt độ trung bình tháng thấp tháng đạt 17,6oC Vinh, 17,3oC Hà Tĩnh, 17oC Hương Khê Nhiệt độ hạ thấp ảnh hưởng mạnh khối khơng khí lục địa Châu á, từ tháng V tới tháng X , nhiệt độ trung bình tháng vượt 26oC Tháng VII ảnh hưởng gió mùa Tây Nam, gió Lào, nhiệt độ đạt 29oC nhiệt độ cao tuyệt đối dạt 42,1oC Vinh, VI/1912, 40,1oC Hà Tĩnh 12/VI/1959, 41,2oC 9/VII/1977 Hương Khê.Nhiệt độ thấp tuyệt đối đạt 4oC Vinh I/1914, 6,8oC Hà Tĩnh 28/12/1982, 2,6oC năm 1974 Hương Khê - Chế độ ẩm SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 -8- Độ ẩm tương đối trung bình nhiều năm đạt 85% vinh, 86% Hà Tĩnh, 85% Hương Khê, vùng nghiên cứu độ ẩm tương đối trung bình đạt 85% độ ẩm lớn tháng vừa xảy vào tháng II mà có ảnh hưởng mưa phùn nhiều, độ ẩm thấp trung bình xẩy vào tháng VII, tháng khơ nóng ảnh hưởng gió Lào hoạt động mạnh - Chế độ bốc Lượng bốc đo Picche trung bình nhiều năm đạt 954,3 mm Vinh, 799,7mm Hà Tĩnh, 1007 mm Hương Kh Vùng sơng Can Lộc lấy lượng bốc Vinh để tính tốn đặc trưng bốc hồ chứa Bốc tháng lớn Vinh xẩy vào tháng VII đạt 180,2 mm tháng, nhỏ vào tháng II, III năm đạt 28,9mm vào tháng VII, 35,5mm vào tháng III Khả bốc lớn vào tháng VII ảnh hưởng gió tây khơ nóng, nhiệt độ cao, bốc mạnh, tháng II, III, ảnh hưởng gió mùa đơng bắc tới khu vực, kết hợp mưa phùn, lượng bốc giảm nhỏ đạt giá trị nhỏ năm Bảng 1-3: Phân phối chênh lệch bốc Tháng (mm) I II III IV V VI VII 50.1 71.7 16.4 25 50.1 71.7 83.5 VIII 56 IX X XI XII 30.4 27.8 25.3 23.4 - Số nắng Vùng nghiên cứu có số nắng trung bình năm đạt 1500 - 1660 năm Số nắng cao đạt 200 vào tháng VII, số nắng đạt 48 vào tháng II - Gió,bão Lưu vực sông Can Lộc nhánh sông Nghèn, vị trí lưu vực nằm sát biển nên chịu ảnh hưởng mùa bão nhiều năm Mùa mưa bão chậm Bắc bộ, bão thường tập trung vào tháng IX, tháng X, với sức gió mạnh lên tới cấp 12 Có năm thời gian tháng vùng chịu ảnh hưởng liên tiếp bão, áp thấp nhiệt đới 1964, 1978, 1988 Lượng mưa mùa bão ngày lớn vào tháng IX/1978 đạt 388 mm Đại Lộc, 328 Hộ độ 502 Hà Tĩnh, lượng mưa ngày đạt 672 mm Đại Lộc (26 - 28/1978) 935 mm Hà Tĩnh, 598 Hộ Độ Cho nên việc tính tốn lũ cho hồ chứa vừa nhỏ lưu vực cần phải xem xét tới giá trị mưa lũ để đảm bảo an tồn cho phịng lũ cơng trình Tốc độ gió bình qn năm vùng nghiên cứu đạt trung bình 2,0 m/s Vinh, Gió Lào ảnh hưởng mạnh tới vùng, hàng năm có từ 30 - 35 ngày bị ảnh hưởng gió tây khơ nóng Gió thổi thành đợt khoảng 5-7 đợt thời gian từ tháng V đến SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp -9- Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 tháng VII hàng năm gây nên nhiệt độ khơng khí cao, vào tháng VII dẫn tới độ ẩm bốc cao, mức độ khơ nóng ngày gay gắt lưu vực nhỏ Cho nên q trình tính tốn phân phối dòng chảy đối lưu vực nhỏ < 10 km2 vùng cần điều tra xem xét tới khả kiệt vào tháng VII năm để chọn năm bất lợi Tài liệu gió lớn ứng với tần suất thiết kế: Bảng 1-4: Tài liệu gió P% 4% 50% V(m/s) 27,78 24,75 Góc hợp phương gió thổi với trục vng góc với đập 00 - Chế độ mưa Từ đồ đẳng trị mưa năm lưu vực sơng Nghèn xác định lượng mưa năm trung bình nhiều năm khu vực khe Can Lộc 2140mm, phân phối lượng mưa năm lại không Lượng mưa tháng mùa mưa từ tháng VIII tới tháng XI chiếm 71,7% lượng mưa năm Lượng mưa tập trung chủ yếu vào tháng IX, X chiếm 53,3% lượng mưa năm Mùa khô lượng mưa chiếm 28,3% lượng mưa năm, tổng lượng mưa mưa nhỏ tháng I, II, III có năm chiếm 4,46% lượng mưa năm Nếu tính từ tháng XII tới tháng V tháng trùng với vụ đông xuân trữ lượng mưa chiếm 10,52% lượng mưa năm Lượng mưa nhỏ xẩy vào tháng II đạt trung bình 25,8mm, chiếm 1,2% lượng mưa năm Biên tính mưa năm thường xẩy hai cực đại vào tháng V ảnh hưởng mùa tiểu mãn tháng IX tháng X tuỳ thuộc vào hoạt động bão hình gây mưa khác Cực tiểu thường xẩy vào tháng II tháng VI tháng VII ảnh hưởng gió Tây khơ nóng tràn vùng sớm hay muộn Biến đổi lượng mưa năm mạnh mẽ Theo số liệu quan trắc mưa trạm Vinh cho thấy lượng mưa năm lớn đạt 3520 mm năm 1989, đạt 4391 mm Hà Tĩnh, 3188 mm Can Lộc Lượng mưa năm lớn gấp - lần lượng mưa nhỏ năm Hệ số biến đổi Cv lượng mưa năm vùng đạt 0.25 Đại Lộc ( Can Lộc), 0.18 Thạch Ngọc, 0,24 Hà Tĩnh Cường độ mưa lớn, lượng mưa lớn bão gây nên ngày 17/9/1931 Vinh đạt 484mm, 657 mm vào ngày 8/10/ 1992 Hà Tĩnh 830 mm vào ngày 24/10/1986 Đại Lộc Lượng mưa ngày max đạt 1035 mm từ 23-25/X/1986 Đại Lộc Do q trình tính tốn lũ cho cơng trình vừa nhỏ cần phải bố trí thích hợp hệ thống tràn xả lũ để đảm bảo an tồn cho hồ chứa Q trình tính toán mưa ngày lớn quan sát số trạm Đại Lộc, Vinh, Hà Tĩnh cho thấy mưa mô ngày lớn P = 1% đạt 495 mm Tại Vinh 732 Hà Tĩnh, SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 -10- hệ số biến sai Cv lượng mùa ngày lơn đạt 0,45- 0,50 trạm Vinh, Hà Tĩnh, Đại Lộc 1.2.3 Tài liệu dùng cho tính tốn thủy văn 1.2.3.1 Tài liệu địa hình Quan hệ Z ~ F Z~ V đến tuyến đập lập bình đồ Kết bảng sau: Bảng 1-5: Quan hệ Z ~ F Z (m) 10 12 14 16 18 20 22 24 F (km2) 0.00 0.20 0.50 2.00 8.00 12.00 15.00 20.00 Bảng 1-6: Quan hệ Z ~ V Z (m) 10 12 14 16 18 20 22 24 V (106m3) 0.00 0.02 0.1 3.00 7.00 10.00 16.00 22.00 1.2.3.2 Tài liệu khí tượng thuỷ văn Các tài liệu khí tượng cho bảng 1-7 Bảng 1-7: Bảng tổn thất bốc Tháng (mm) I II III IV V VI VII 50.1 71.7 16.4 25 50.1 71.7 83.5 VIII 56 IX X XI XII 30.4 27.8 25.3 23.4 1.2.3.3 Tài liệu thuỷ văn Phân phối dòng chảy năm thiết kế P% tuyn p bng 1-8 Bảng 1-8: Phân phối dòng chảy năm thiết kế P% tuyến đập Thỏng IX Q75% (m3/s) Q80% (m3/s) 0.6 0.4 X 0.6 XI XII I II III IV V VI VII 0.3 0.2 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1 0.2 0.1 0.0 0.0 0.0 VII I 0.1 0.0 Nă m 2.89 2.08 Phân phối dòng chảy năm thiết kế P% tuyến đập bảng 1-9 SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp -71- Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 + VL : Vận tốc dòng chảy qua lưới chắn rác (m/s) (8-11)  Tổn thất qua lưới chắn rác ZL  Tổn thất qua khe phai : Tổn thất cột nước qua khe phai tính theo cơng thức : (8-12) Theo cách bố trí ta có khe phai Do tổng tổn thất qua khe phai : (8-13) Trong đó: + : Là hệ số tổn thất khe phai, xác định tương tự khe van,được =0,08 + Vp : Vận tốc dòng chảy sau khe phai  Tổn thất qua khe phai Zp  Tổn thất cửa vào: Xác định theo công thức đập tràn đỉnh rộng chảy ngập (8-14) Trong đó: + : Hệ số lưu tốc cửa vào, tra bảng 12 QPTL C8-76 chọn m = 0,36 ta =0,96 + : Hệ số co hẹp bên cửa vào, nước dẫn từ hồ vào nên ta lấy = + cv: Diện tích mặt cắt ướt sau cửa vào cv = bc.hcv = bc.(h1 + Zv + ZL + Zp) + V1 : Lưu tốc tới gần tính theo cơng thức : => Tổn thất cửa vào Z1 Với giá trị bc giả thiết ta có kết ghi bảng 8-2 phần phụ lục SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 -72- 2.50 bc(m) 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 Z(m) Hình 8-4: Biểu đồ quan hệ bc~SZi Từ biều đồ quan hệ so sánh với chênh lệch mực nước thượng hạ lưu khống chế [Z] = 0,5m ta tra bc=0,5m.Nhưng theo điêu kiện cấu tạo bc cần khống chế khoảng 1,2m để tiện cho việc kiểm tra bảo đảm điều kiện thi công Khẩu diện cống bc thuận lợi cho việc chuẩn hoá quy định điều 7.4 TCXDVN 285-2002.Nên ta chọn diện cống bc=1m 8.3.4.Xác định chiều cao cống cao trình đặt cống  Chiều cao cống Hc = h1 + Trong đó: (8-15) - h1: Độ sâu dịng cống h1 = hh + Z2 = 1,121 + 0,097 = 1,218 (m) - : Độ lưu khơng,có thể chọn từ 0,5  m.Ta chọn  = 0,8m Suy ra: Hc = h1 +  = 1,218 + 0,8 = 2,018(m) Ngồi Hc cịn cần thoả mãn điều kiện cấu tạo.Theo TCXDVN 285-2002 Hc chọn phải lớn bằng1,6m Do ta chọn Hc=2,1m  Cao trình đặt cống Cao trình đặt cống cửa vào: (8-16) Trong đó: - MNC: Cao trình mực nước chết tronghồ,MNC=12m - Zi: Tổng tổn thất tháo với lưu lượng,Qtk=0.85m3/s - h: Độ sâu dòng ứng với lưu lượng thiết kế,h=0,92m Việc xác định h phải thơng qua tính tốn thủy lực theo phương pháp mặt cắt lợi thủy lực với thông số sau: SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 -73- Qtk=1,5 m3/s; n=0,014; i=0,001; bc=1m; m=0  Rln = 0,36 (m) Lập tỷ số lực) kết hợp với m=0 tra phụ lục 8-3(Các bảng tính thủy  (m) Do đó: =10,88m Chọn cao trình đặt cống cửa vào là: +10,9m Cao trình đặt cống cửa ra: Zr = Zv – iL = 10,9 – 0,001.76 = 10,82m Mực nước đầu kênh hạ lưu: Zhl =Zr+h1=10,82+0,93=11,75m 8.4.Kiểm tra trạng thái chảy tính tốn tiêu 8.4.1.Trường hợp tính tốn Trong trường hợp ta tính toán với mực nước thượng lưu tương đối cao MNDBT ứng với lưu lượng thiết kế tương ứng 8.4.2.Sơ đồ tính tốn MNDBT H1 a hc hr L2 Z2 d hh Lb Hình 8-5:Sơ đồ tính tốn trạng thái chảy tiêu 8.4.3.Xác định độ mở cống Tính theo sơ đồ chảy tự qua lỗ: SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 -74- Q =  .a.bc (8-17) Trong đó: - : hệ số lưu tốc,tra bảng 15-1 với trường hợp chảy qua lỗ =0,95 : hệ số co hẹp đứng,  f(a/H) - - H : cột nước tính tốn trước cửa van H = H0 - hw = 10,3 – 0,032 = 10,27 (m) = MNDBT - đc = 16,45 – 11,2 = 5,25 (m) + H0 = H + + hw: tổn thất cột nước từ cửa vào vị trí cửa van, hw = Z1 +Zp +Zl +ZV+i.L1 = 0,032 (m) Hệ số co hẹp đứng phụ thuộc tỷ số a/H, xác định a cách sử dụng bảng quan hệ Jucốpxki sau: = = 0,027 Tra bảng thủy lực 15 –1 ta có  c = 0,003 Với n = 0,017 +hh : Độ sâu dòng chảy kênh hạ lưu, hh = 0,924 m Suy ra: => chọn Lsn =22(m) 8.5.2.Thân cống  Mặt cắt ngang thân cống SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 -79- Cống làm BTCT M200 đổ chỗ Mặt cắt ngang thân cống có dạng khung cứng, phía làm vát góc để tránh ứng suất tập trung Chiều dày thành cống xác định theo điều kiện chịu lực, điều kiện chống thấm yêu cầu cấu tạo - Theo điều kiện chống thấm cần đảm bảo điều kiện : t Trong : +H: Cột nước lớn H = MNDBT – Zcv = 21,5 – 11,2 =10,3 (m) +[J] : Građiên thấm cho phép bêtông,[J]=15 Suy ra: - Theo điều kiện cấu tạo ta chọn t = 0,3 (m) Do t = 0,3 (m) nhỏ yêu cầu chống thấm nên ta xử lý cách bên 170 50 30 170 30 50 50 50 cống đắp thêm lớp đất đắp đập đầp nện kỹ thủ công dày 0,5 m 10 10 50 50 100 30 50 Hình 8-7: Mặt cắt ngang cống  Phân đoạn cống Với chiều dài cống L=67.00(m), để tránh tượng rạn nứt lún không đều, ta phân cống thành đoạn.Trong có đoạn chiều dài 11m đoạn có chiều dài 12 m Các đoạn nối với khớp nối Tại khe nối có đặt thiết bị chống rị nước Thiết bị chống rò làm kim loại phẳng cho đứng kim loại hình ( cho nối ngang Cấu tạo khớp nối thể hình 9-7 SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 -80- Khớp nối ngang ; Khớp nối đứng ; Hình 8-8 : Cấu tạo khớp nối cống Bao tải tẩm nhựa đường Đổ nhựa đường Tấm kim loại hình  Tấm kim loại hình phẳng Vữa bê tông đổ sau  Nối tiếp thân cống với Để nối tiếp cống nền, trước đổ bê tơng cống ta rải lớp bê tơng lót M100 dày 10 cm mặt tiếp xúc cống  Nối tiếp thân cống với đập Dùng đất đắp đập đầm nện kỹ thủ công bao quanh cống dày 0,5m Tại chỗ nối tiếp đoạn cống, làm thành gờ để nối tiếp cống với đập tốt 8.5.3.Tháp van Tháp van bố trí mái thượng lưu đập, cách cửa cống đoạn khoảng 50m.Trong tháp van bố trí van sửa chữa van cơng tác, có lỗ thơng phía sau van cơng tác để tránh tượng chân không cống nước nhảy cống xấp xỉ tới trần cống Ngoài tháp van cịn bố trí cầu thang lên xuống kiểm tra Mặt cắt ngang tháp van có dạng hình chữ nhật, làm BTCT M200 Chiều dày thành tháp van thay đổi dật cấp, chiều dày phía 0,7m, phía 0,4m Phía tháp van có nhà để đặt thiết bị đóng mở thao tác van Cầu cơng tác nối tháp van với đỉnh đập có chiều rộng 2m, lan can cầu cao 1,2m SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp -81- Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 PHẦN IV: CHUN ĐỀ KỸ THUẬT CHƯƠNG IX: TÍNH TỐN KẾT CẤU TƯỜNG BÊN 9.1 Những nét chung Tường bên cửa vào cửa cống đổ bê tông M200 liền khối với đáy Tường bên có mặt cắt ngang chữ nhật có bề rộng khơng đổi, chiều dày 0,5m Việc tính tốn tính cho đoạn có chiều cao lớn để xác định cốt thép chịu lực theo phương đứng cốt thép theo phương ngang lấy theo cấu tạo 510/m Tường bê tơng cốt thép M200, thép nhóm CII 9.2 Trường hợp tính tốn + Trường hợp 1: Vừa thi công xong + Trường hợp 2: Cống làm việc bình thường + Trường hợp 3: Trước tường khơng có nước (Đóng phai sửa chữa cống) cịn sau tường có mực nước ngang đỉnh tường Ta thấy trường hợp trường hợp nguy hiểm cả.Ta tiến hành tính tốn kết cấu cho trường hợp 9.3 Số liệu tiêu tính tốn - Chọn mặt cắt có chiều cao tường lớn để tính, mặt cắt có thơng số sau: + Cao trình đỉnh tường : đỉnh tường = 14,12 (m) + Cao trình chân tường :chân tường = 11,12(m) + Cao trình đất đắp cao trình đỉnh tường - Bê tơng M200 có : b = 2,4 T/m3 Rn = 90 daN/cm2 Rk = 7,5 daN/cm2 Eb = 2,4.10-5 daN/cm2 mb = 1,0 - Cốt thép : Dùng cốt thép nhóm CII có : Ea = 2,1.10-6 daN/cm2 Ra = Ra’= 2700 daN/cm2 ma = 1,1 min = 0,1% SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp -82- Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 - Chọn bê tông M200 cốt thép CII để tính tốn bố trí cốt thép tường bên cửa cống nên có tiêu tính tốn sau: + Rn : cường độ tính tốn chịu nén bê tơng theo trạng thái giới hạn I nén dọc trục : tra bảng (trang 15) TCVN 4116 - 85 ta Rn = 90 kg/ cm2 + Rkc : cường độ chịu kéo tiêu chuẩn bê tông theo trạng thái giới hạn II kéo dọc trục : tra bảng TCVN 4116 - 85 ta Rkc = 11,5 kg/ cm2 + Rk : cường độ tính tốn chịu kéo bê tông trạng thái giới hạn I kéo dọc trục : tra theo bảng TCVN 4116 - 85 ta Rk = 7,5 kg/ cm2 + Kn : hệ số tin cậy, phụ thuộc cấp cơng trình : tra theo bảng (trang 9) TCVN 4116 - 85 cơng trình cấp III ta : Kn = 1,15 + nc : hệ số tổ hợp tải trọng tra bảng TCVN 4116 - 85 với tổ hợp tải trọng ta nc = 1,0 + ma : hệ số điều kiện làm việc cốt thép : tra theo bảng (trang 22) TCVN 4116 - 85 ta : ma = 1,1 + Ra : cường độ chịu kéo cốt thép: tra theo bảng TCVN 4116 - 85 ta R a = 2700 kg/ cm2 + Ra’ : cường độ chịu nén cốt thép : tra theo bảng TCVN 4116 - 85 ta Ra’ = 2700 kg/ cm2 + Ea : mô đun đàn hồi cốt thép : tra theo bảng 13 (trang 24) TCVN 4116 - 85 ta : Ea = 2,1.106 kg/ cm2 + Eb : mô đun đàn hồi ban đầu bê tông Eb = 240.103 kg/ cm2 Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép miền kéo miền nén a = a' = cm + Chiều cao hữu ích tiết diện : h0 = h - a = 40 - 6,5 = 33,5 (cm) + Tra bảng 17 (trang 32) với mác bê tơng M200, nhóm cốt thép CII ta hệ số giới hạn o = 0,6 => A0 = 0(1 - 0,5 0) = 0,42 - Hệ số độ tin cậy kn (với cơng trình cấp III), kn = 1,15 9.4 Sơ đồ tính tốn lực tác dụng 9.4.1.Sơ đồ tính tốn: Cắt 1m, sơ đồ tính tốn dầm cơng sơn có ngàm đáy SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 -8314.12 Mặt đất đắp h=3m Tư ờng bê n ®Çu cưa c èng 11.12 Hình 9-1: Sơ đồ tính tốn tường bên cửa cống 9.4.2.Tính tốn lực lực tác dụng + Áp lực đất: Với phân bố hình tam giác,giá trị lớn q1 = n.tn.h tg2(45o – /2) (9-1) = 1,2.1,95.3.tg2(45o – 22o46’/2) = 1,17 (T) + Áp lực nước: q2 = n.n.h = 1,2.1.3=3,6 (T) (9-2) Như áp lực lớn đáy là: h=3m q = q1 + q2 = 4,77 (T) 7,16 q=4,77T/ m 7,16 M (T.m) Q (T) Hình 9-2: Kết tính tốn nội lực Như ta có kết cấu chịu nén với Mmax=7,16T.m ; Qmax=7,16T 9.5.Tính tốn cốt thép 9.5.1.Tính tốn cốt thép chịu lực Biết : M=7,16T.m =716000kg.cm ; Q=7160kg ; b=100cm ; h=30cm h0=26cm ; a=a’=4cm ; bê tông M200 SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 -84- Tính x = = Và x < = 3,26cm < 2a’= 8cm (cm) Vì vậy: (cm2) Fa > 0,002.b.h = 0,002.100.30 = (cm2) Nên chọn Fa=Fa’= 616 = 12,06 (cm2) 9.5.2.Tính tốn cốt thép ngang Tính tốn cường độ mặt cắt nghiêng cấu kiện tiến hành theo phương pháp đàn hồi phương pháp trạng thái giới hạn Ở ta dùng phương pháp trạng thái giới hạn để tính tốn Điều kiện tính tốn: Khi thoả mãn điều kiện sau cần phải tính toán cốt xiên, cốt đai cho cấu kiện: 0,6.mb4.Rk < 1 = 0 = k n n c Q  mb3.Rkc 0,9.b.h o (9-3) Trong : + Q : Lực cắt lớn tải trọng tính tốn gây ra(kg) + Rkc : Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn bê tông, Rkc = 11,5 (kg/cm2) + Rk : Cường độ chịu kéo bê tông, Rk =7,5 (kg/cm2) + mb3 : Hệ số điều kiện làm việc bê tông kết cấu bê tông cốt thép Tra bảng (trang 16) TCVN 4116 - 85 ta mb3 = 1,15 + mb4 : Hệ số điều kiện làm việc kết cấu bê tông không cốt thép Tra bảng TCVN 4116 – 85 ta mb4 = 0,9 + 0: Ứng suất tiếp lớn mặt cắt tính tốn (kg/cm2) + kn : Hệ số tin cậy, phụ thuộc cấp cơng trình, kn = 1,15 + nc: Hệ số tổ hợp tải trọng, nc =1 Thay số ứng với giá trị nội lực vào công thức (10-3) ta được: 0,6.mb4.Rk = 0,6.0,9.7,5 = 4,05 (kg/cm2) 0 = (kg/cm2) mb3.Rkc = 1,15.11,5 = 13,225 (kg/cm2) Do 0 < 0,6.mb4.Rk < mb3.Rkc nên khơng phải tính cốt ngang nghĩa điều kiện chịu lực mặt cắt nghiêng đảm bảo 9.6.Tính tốn nứt SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 -85- Việc tính tốn kiểm tra nứt tiến hành với Mtc=681905(Kg.cm) Vì cấu kiện có mặt cắt đối xứng,Fa=Fa’ nên y=yc=15cm = = 538929 (cm4) n= (cm3) Ta thấy: Mn = = 1,75.11,5.35929 = 723071 (Kg.cm) nc.Mc = 1.681905 = 681905 (Kg.cm) Mn > nc.Mc cấu kiện khơng bị nứt Sơ đồ bố trí thép tường bên sau: 20 30  300 a = 20 Hình 9-3: Bố trí cốt thép tường bên SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh ... xã Vượng Lộc huyện Can Lộc +Phía Đơng giáp xã Phúc Lộc huyện Can Lộc +Phía Nam giáp thị trấn huyện Can Lộc +Phía Tây - Bắc giáp xã Đậu Liên huyện Can Lộc 1.1.2 Đặc điểm địa hình: Thiên Lộc có địa... 3m Chọn d = 3m MNLTK - Mực nước lũ thiết kế Do chưa biết mực nước lũ thiết kế nên chọn sơ SV: Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp -21- Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 MNLTK = MNDBT + =... Nguyễn Thanh Long Lớp Hà Tĩnh Đồ án tốt nghiệp -18- Thiết kế hồ chứa Can Lộc PA2 Kênh thiết kế để đưa nước từ trạm bơm Cầu Cao tưới cho vùng hạ Can Lộc Hiện trạm bơm Cầu cao bị xuống cấp nghiêm trọng,