LỜI CẢM ƠN 1 LỜI CẢM ƠN Với sự giúp đỡ của phòng Đào tạo Đại học và sau Đại học, Khoa Công trình trường Đại học Thuỷ Lợi, cùng các thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đến nay Luận văn Thạc s[.]
1 LỜI CẢM ƠN Với giúp đỡ phòng Đào tạo Đại học sau Đại học, Khoa Công trình trường Đại học Thuỷ Lợi, thầy giáo, bạn bè, đồng nghiệp gia đình đến Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp nâng cấp cơng trình hồ chứa nước tỉnh Hà Tĩnh điều kiện biến đổi khí hậu, áp dụng cụ thể cho hồ Nhà Đường” hồn thành Tác giả xin tỏ lịng biết ơn chân thành đến quan đơn vị cá nhân truyền đạt kiến thức, cho phép sử dụng tài liệu công bố Đặc biệt tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS Lê Kim Truyền TS Dương Đức Tiên người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tận tình cho tác giả trình thực luận văn Với thời gian trình độ cịn hạn chế, luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận bảo đóng góp ý kiến thầy cô giáo, Quý vị quan tâm bạn bè đồng nghiệp Luận văn hoàn thành Khoa Cơng trình, Trường Đại học Thủy Lợi Hà Nội, tháng 05 năm 2014 Tác giả luận văn VÕ HỒNG QUẾ BẢN CAM KẾT Tên là: Võ Hồng Quế Học viên lớp: 19 C22 Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khoa học Hà Nội, tháng 05 năm 2014 Tác giả luận văn VÕ HỒNG QUẾ MỤC LỤC Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu phạm vi nghiên cứu đề tài .2 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu .2 Kết dự kiến đạt Bố cục luận văn CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CƠNG TRÌNH HỒ CHỨA Ở HÀ TĨNH 1.1 Tổng quan yếu tố tự nhiên Hà Tĩnh 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Khí hậu, thủy văn 1.1.2.1 Khí hậu: 1.1.2.2 Thủy văn: 1.2 Tổng quan công trình thủy lợi khu vực Hà Tĩnh 1.2.1 Hồ chứa nước 1.2.2 Đập dâng 10 1.2.3 Hệ thống cống ngăn mặn giữ ngọt, cống vùng triều 11 1.3 Hiện trạng chất lượng hồ chứa Hà Tĩnh 11 1.3.1 Khái quát 11 1.3.2 Đặc điểm 13 1.4 Điều kiện địa hình hồ chứa nước Hà Tĩnh 17 1.4.1 Điều kiện địa hình chung Hà Tĩnh 17 1.4.2 Điều kiện địa hình hồ chứa 18 1.5 Điều kiện địa chất hồ chứa nước khu vực Hà Tĩnh 19 1.5.1 Điều kiện địa chất hồ chứa khu vực Hà Tĩnh 19 1.5.1.1 Các thành tạo đá: 19 1.5.1.2 Các lớp phủ: 22 1.5.2 Các hoạt động kiến tạo khu vực: 22 1.5.3 Các hoạt động địa chất vật lý: 23 1.5.4 Điều kiện địa chất thuỷ văn 23 1.6 Hiện trạng quản lý, vận hành hồ chứa Hà Tĩnh 24 1.6.1 Mơ hình quản lý 24 1.6.2 Thực trạng công tác quản lý 24 1.6.2.1 Lực lượng quản lý 24 1.6.2.2 Hồ sơ quản lý 24 1.6.3 Tình hinh vi phạm Pháp lệnh khai thác bảo vệ cơng trình 25 1.6.4 Thực trạng khai thác 25 1.7 Những yêu cầu hồ chứa Hà Tĩnh điều kiện biến đổi khí hậu .26 1.8 Kết luận chương 27 CHƯƠNG II 28 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU ĐẾN NHU CẦU DÙNG NƯỚC CỦA KHU VỰC 28 2.1 Tổng quan biến đổi khí hậu (BĐKH) [2] 28 2.1.1 Khái quát 28 2.1.2 Các kịch biến đổi khí hậu khu vực Miền Trung [2] 29 2.2 Ảnh hưởng BĐKH đến khu vực tỉnh Hà Tĩnh 29 2.2.1 Tác động BĐKH đến chế độ khí tượng 30 2.2.1.1 Tác động BĐKH đến chế độ nhiệt 30 2.2.1.2 Tác động BĐKH đến chế độ mưa 33 2.2.1.3 Tác động BĐKH đến chế độ bốc 34 2.2.1.4 Tác động BĐKH đến số ẩm ướt 35 2.2.2 Tác động BĐKH đến chế độ thủy văn 36 2.3 Ảnh hưởng BĐKH đến nhu cầu nước Hà Tĩnh 39 2.3.1 Ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến nhu cầu nước cho nông nghiệp 39 2.3.2 Ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến đến nhu cầu nước cho thủy sản 41 2.3.3 Ảnh hưởng biến đổi khí hậu đến nhu cầu nước cho ngành khác 41 2.3.4 Những kiến nghị tính tốn nhu cầu dùng nước điều kiện biến đổi khí hậu 41 2.4 Ảnh hưởng BĐKH đến cân nước hồ chứa Hà Tĩnh 43 CHƯƠNG III 44 NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CẤP CÁC HỒ CHỨA CỦA HÀ TĨNH 44 3.1 Đặt vấn đề 44 3.2 Tính tốn thủy văn lưu vực có xét đến ảnh hưởng BĐKH 45 3.2.1 Phương pháp tính dịng chảy thiết hồ có xét đến ảnh hưởng BĐKH 45 3.2.2 Tính tốn dịng chảy lũ thiết kế xét đến ảnh hưởng BĐKH 45 3.3 Tính tốn cân nước cho lưu vực hồ chứa 46 3.3.1 Khái niệm hệ thống nguồn nước cân nước hệ thống 46 3.3.1.1 Hệ thống nguồn nước 46 3.3.1.2 Khái niệm cân nước hệ thống 46 3.3.2 Tính toán nhu cầu nước 47 3.3.2.1 Mức đảm bảo cấp nước 47 3.3.2.2 Các tài liệu nông nghiệp 47 3.3.2.3 Tài liệu hộ dùng nước khác 49 3.3.2.4 Tính toán nhu cầu nước 50 3.3.3 Tính tốn cân nước cho lưu vực hồ chứa 50 3.4 Tính tốn điều tiết lũ, đề xuất giải pháp cơng trình tháo lũ .50 3.5 Nghiên cứu giải pháp nâng cấp công trình hồ chứa tỉnh Hà Tĩnh điều kiện biến đổi khí hậu 50 3.5.1 Yêu cầu đặt 50 3.5.2 Phân nhóm hồ chứa theo đặc trưng lưu vực khả trữ nước 51 3.5.3 Các nhóm giải pháp 52 3.5.3.1 Nhóm giải pháp cơng trình: 52 3.5.3.2 Nhóm giải pháp phi cơng trình 53 3.5.4 Các giải pháp cơng trình tổng thể 53 3.5.4.1 Nâng cao trình ngưỡng tràn kết hợp cải tạo khả tháo tràn (thay đổi hình thức ngưỡng để tăng hệ số lưu lượng) 53 3.5.4.2 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp với mở rộng độ tràn 55 3.5.4.3 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay tràn khơng có cửa van tràn có cửa van 56 3.5.4.4 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp làm thêm tràn phụ, tràn cố 57 3.5.4.5 Nâng cao ngưỡng tràn kết hợp thay đổi kiểu tràn thẳng sang tràn ziczắc 66 3.5.4.6 Nâng cao trình ngưỡng tràn, Nâng cao đập kết hợp với làm tường chắn sóng 73 3.5.4.7 Kết hợp giải pháp với 74 3.6 Nghiên cứu giải pháp nâng cấp cơng trình đầu mối hồ chứa Hà Tĩnh 75 3.6.1 Các giải pháp nâng cấp đập dâng 75 3.6.1.1 Đắp áp trúc, tôn cao đập 75 3.6.1.2 Xử lý chống thấm thân đập 78 3.6.1.3 Gia cố chống sóng mái thượng lưu 79 3.6.1.4 Gia cố chống xói mái hạ lưu 79 3.6.2 Các biện pháp nâng cấp cống lấy nước 80 3.6.3 Các biện pháp nâng cấp tràn xả lũ 80 3.7 Kết luận 81 CHƯƠNG IV 82 ỨNG DỤNG KẾT QUẢ TÍNH TỐN CÁC KỊCH BẢN BĐKH 82 TÍNH TỐN GIẢI PHÁP NÂNG CẤP CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI HỒ CHỨA NƯỚC NHÀ ĐƯỜNG 82 4.1 Giới thiệu chung công trình 82 4.1.1 Vị trí địa lý 82 4.1.2 Nhiệm vụ cơng trình 83 4.1.3 Các tiêu thiết kế 83 4.1.4 Quy mô cơng trình 83 4.2 Hiện trạng cơng trình hồ chứa nước Nhà Đường 84 4.2.1 Hiện trạng sử dụng nguồn nước 84 4.2.2 Hiện trạng đập đất: 84 4.2.3 Hiện trạng cống lấy nước: 85 4.2.4 Hiện trạng tràn xả lũ: 85 4.2.5 Hiện trạng hệ thống kênh: 85 4.2.6 Công tác quản lý cứu hộ: 85 4.3 Tài liệu địa hình, địa chất 85 4.3.1 Tài liệu địa hình 85 4.3.2 Tài liệu địa chất 87 4.4 Tính tốn thủy văn hồ chứa 87 4.4.1 Tài liệu thuỷ văn: 87 4.4.2 Tính tốn thủy văn thiết kế 87 4.5 Tính tốn cân nước hồ chứa 88 4.5.1 Tính tốn nhu cầu nước 88 4.5.2 Tính tốn cân nước 90 4.6 Nghiên cứu giải pháp nâng cấp hồ chứa nước Nhà Đường 90 4.7 Tính tốn giải pháp .91 4.7.1 Nâng ngưỡng tràn mở thêm tràn có cửa van bên cạnh 91 4.7.2 Nâng ngưỡng tràn mở thêm tràn tự 91 4.7.3 Thay tràn tự tràn xả sâu có cửa van điều tiết 92 4.8 Lựa chọn giải pháp nâng cấp hồ chứa 92 4.9 Tính tốn giải pháp nâng cấp cơng trình đầu mối 93 4.9.1 Đập đất 93 4.9.1.1 Hình thức nâng cấp 93 4.9.1.2 Cao trình đỉnh đập 93 4.9.1.3 Chiều rộng đỉnh đập: 93 4.9.1.4 Mái đập đập: 93 4.9.1.6 Tính tốn thấm ổn định đập đất 95 4.9.2 Tràn xả lũ 96 4.9.2.1 Giải pháp thiết kế 96 4.9.2.2 Tính tốn thủy lực ngưỡng tràn 97 4.9.2.3 Kết cấu tràn 99 4.9.3 Cống lấy nước 99 4.10 Kết luận 100 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 101 Kết đạt luận văn .101 Những tồn luận văn 101 Kiến nghị 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 PHỤ LỤC TÍNH TỐN 103 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các hồ chứa có dung tích tiệu m3 Hà Tĩnh 12 Bảng 1.2: Các hồ chứa nâng cấp từ năm 2003 đến 13 Bảng 2.1: Mức tăng nhiệt độ vùng Bắc Trung Bộ theo kịch BĐKH 30 Bảng 2.2: Mức thay đổi lượng mưa năm (%)vùng Bắc trung theo kịch 34 Bảng 2.3: Biến đổi dịng chảy trung bình năm trạm thủy văn Dừa sông Cả ứng với kịch so với thời kỳ 1980-1999 37 Bảng 2.4: Biến đổi dịng chảy trung bình mùa lũ trạm thủy văn Dừa sông Cả ứng với kịch so với thời kỳ 1980-1999 38 Bảng 2.5: Biến đổi dịng chảy trung bình mùa cạn trạm thủy văn Dừa sông Cả ứng với kịch so với thời kỳ 1980-1999 38 Bảng 3.1: Yêu cầu nước số trồng cạn 48 Bảng 3.2: Tính tốn hệ số tưới nông nghiệp 48 68 Bảng 3.3: Thông số số đập tràn labyrinth xây dựng giới Bảng 4.1: Quan hệ mực nước dung tích hồ Nhà Đường 86 Bảng 4.2: Phân phối dòng chảy năm hồ Nhà Đường 87 Bảng 4.3a: Nhu cầu nước tưới nông nghiệp hồ Nhà Đường (106m3) .88 Bảng 4.3b: Nhu cầu nước sinh hoạt, du lịch hồ Nhà Đường (106m3) .89 Bảng 4.3c: Nhu cầu nước công nghiệp hồ Nhà Đường (106m3) .89 Bảng 4.3: Tổng nhu cầu nước hồ Nhà Đường (106m3) .89 Bảng 4.5: Bảng so sánh kết tính tốn điều lũ giải pháp 92 Bảng 4.6: Bảng tiêu lý tính tốn ổn định đập .95 Bảng 4.7: Các tiêu tính tốn tràn xả lũ 96 Bảng 4.8: Kết tính tốn toạ độ đường cong ngưỡng tràn 97 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Bản đồ hành tỉnh Hà Tĩnh Hình 1.2: Hồ chứa nước Kim Sơn Hình 1.3: Hồ chứa nước Thượng Sơng Trí Hình 1.4: Hồ chứa nước Kẻ Gỗ Hình 1.5: Hồ chứa nước Ngàn Trươi Hình 2.1: Hiệu ứng nhà kính 28 Hình 2.2: Nhiệt độ trung bình năm, thời kỳ 1980 - 1999 30 Hình 2.3: Nhiệt độ trung bình năm, thời kỳ 2041 - 2050 31 Hình 2.4: Nhiệt độ trung bình năm, thời kỳ 2091 – 2100 32 Hình 2.5: Lượng mưa năm thời kỳ 2041 – 2050 33 Hình 2.6: Lượng bốc trung bình năm thập kỷ 2041 – 2050 35 Hình 2.7: Chỉ số ẩm năm thời kỳ 1980 – 1999 36 Hình 2.8: Sơ đồ đánh giá ảnh hưởng BĐKH đến tài nguyên nước 37 Hình 3.1: Mặt cắt ngưỡng tràn đỉnh rộng 54 Hình 3.2: Mặt cắt ngưỡng tràn thực dụng Ơphixêrơp 54 Hình 3.3: Mặt cắt dọc ngưỡng tràn nâng cao, mở rộng 55 Hình 3.4: Chuyển hình thức tràn tự sang tràn có cửa van 56 Hình 3.5: Tràn cố kiểu tự 58 Hình 3.6: Tràn cố hồ chứa nước Vực Trống – Can Lộc 59 Hình 3.7: Tràn cố kiểu đập đất để gây vỡ tự 61 Hình 3.8 Cắt dọc tràn cố hồ Easoup thượng 62 Hình 3.9: Cắt dọc tràn cố hồ Kè Gỗ - Hà Tĩnh 64 Hình 3.10: Mặt tràn cố hồ Kè Gỗ - Hà Tĩnh 65 Hình 3.11: Tràn zích zắc - Mỹ (nhìn từ hạ lưu) 67 Hình 3.12: Hình thức cấu tạo tràn labyrinth kiểu ngưỡng cưa 67 68 Hình 3.13: Mặt dạng ngưỡng tràn đặc biệt Hình 3.14: Mơ hình tràn Sơng Móng (nhìn từ thượng lưu) 70 Hình 3.15: Mơ hình 1/2 tràn Phước Hịa (nhìn từ thượng lưu) 70 Hình 3.16: Đập tràn phím Piano Maguga Xoa zi lân 71 Hình 3.17: Đập tràn phím Piano Liege Bỉ 71 Hình 3.18: Đập tràn phím Piano Goulou Pháp 72 Hình 3.19: Mơ hình đập tràn phím Piano Văn Phong Việt Nam 72 Hình 3.20: Thi cơng tràn phím đàn- ống dẫn khí đặt console hạ lưu 73 Hình 3.21: Lắp ghép cửa van phụ phía 73 Hình 3.22: Áp trúc mái thượng lưu đập 76 Hình 3.23: Áp trúc mái thượng hạ lưu đập 77 Hình 3.24: Áp trúc mái thượng thượng hạ lưu đập 78 Hình 4.1: Mặt vị trí hồ Nhà Đường 82 Hình 4.2 Đường quan hệ mực nước, diện tích ngập dung tích trữ hồ 86 Nhà Đường (Z - F- W) 86 Hình 4.3: Đường cong ngưỡng tràn 98 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BĐKH: Biến đổi khí hậu MNDBT: Mực nước dâng bình thường MNDGC: Mực nước dâng gia cường MNLKT: Mực nước lũ kiểm tra MNKC: Mực nước khống chế MNC: Mực nước chết KTXH: Kinh tế xã hội KH&CN: Khoa học Công nghệ QCVN: Quy chuẩn Việt Nam TB: Tây Bắc BTB: Bắc Tây Bắc ĐB: Đông Bắc ĐBBB: Đồng Bắc BTB: Bắc trung NTB: Nam trung TN: Tây nguyên ĐNB: Đông Nam TNB: Tây Nam DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC Bảng 4.3: Tính tốn nhu cầu nước hồ Nhà Đường Bảng 4.4: Tính tốn cân nước hồ Nhà Đường Phụ lục 4.1: Tính tốn điều tiết lũ phương án (lũ thiết kế) Phụ lục 4.2: Tính tốn điều tiết lũ phương án (lũ thiết kế) Phụ lục 4.3a: Tính tốn điều tiết lũ phương án (lũ thiết kế) Phụ lục 4.3b: Tính tốn điều tiết lũ phương án (lũ kiểm tra) Phụ lục 4.4a: Tính tốn thấm đập đất Phụ lục 4.4b: Tính tốn ổn định đập đất 10 96 Lớp Lớp Lớp Lớp Lớp 4a Lớp Lớp (Đất đắp (Đất nền) (Đất nền) (Đất nền) (Đất nền) (Đất (Đất đập cũ) Hạng mục No Thành phần hạt (%) Hạt bụi 2.3 4.0 7.3 2.2 16.0 9.0 10.3 Hạt cát 74.4 80.7 82.7 49.4 45 76.0 57.2 Hạt bụi 9.8 9.0 7.8 27.4 10 12.5 14.6 Hạt sét 13.5 6.3 2.2 21.0 29.0 2.5 17.9 19.7 27.6 19.4 28.6 19.6 21.2 19.8 Dung trọng ướt (γ w ) T/m3 1.87 1.81 1.80 1.94 2.68 1.91 Dung trọng khô (γ c ) T/m3 1.56 1.42 1.40 1.62 1.59 Dung trọng bão hoà T/m3 2,10 2,12 Độ lỗ rỗng n (%) 42.1 47.3 48.2 40.1 41.0 Tỷ lệ lỗ rỗng 0.73 0.90 0.93 0.67 0.69 Độ bão hòa G(%) 73.1 82.8 83.0 79.2 77.1 Lực dính C (kg/cm2) 0.140 0.093 0.116 0.209 0.198 o o o o 16o14' Lượng ngậm nước (%) Dung trọng 2,2 Góc ma sát φ (o) 16 14' 13 07' Hệ số ép lún a (cm2/kg) 0.032 0.043 10 Hệ số thấm K (cm/s) 3.2*10 -4 8.2*10 -4 5.6*10 -2 11 50' 16 51 0.049 0.032 1.2*10 -5 2.0*10 -5 0.028 5.5*10 -5 3.73*10-5 Phương pháp tính tốn Tính tốn ổn định chống trượt đập đất dùng phương pháp cung trượt phương pháp cung trượt cải tiến (Sử dụng phần mềm Geo-Slope Canada để tính tốn) 3.Trường hợp tính tốn Trường hợp bình thường (tổ hợp bản): Tính ổn định cho mái đập thượng hạ lưu ứng với mực nước dâng gia cường Kết tính tốn Kết tính tốn cho hệ số ổn định K minmin = 1,38 Cơng trình cấp III tra theo QCVN 04 - 05 hệ số ổn định cho phép K=1,3 So sánh thấy mái đảm bảo ổn định (Chi tiết tính tốn xem phần phụ lục) 4.9.2 Tràn xả lũ 4.9.2.1 Giải pháp thiết kế Như phân tích lựa chọn mục 4.4, phương án lựa chọn thiết kế phương án thay tràn tự trạng tràn xả sâu, tiêu thiết kế tràn sau: Bảng 4.7: Các tiêu tính tốn tràn xả lũ 97 Các tiêu Tần suất lũ tính tốn P (%) Thiết kế 1,5 Kiểm tra 0,5 Lưu lượng xả qua tràn (m3/s) 272,83 328,15 Chiều rộng tràn (m) 9 Cột nước tràn (m) 6,64 6,95 TT 4.9.2.2 Tính tốn thủy lực ngưỡng tràn Cấu tạo ngưỡng tràn Đường tràn tháo lũ có ngưỡng Ơ-phi-xê rốp Cao trình ngưỡng tràn +17,0 m Hệ số lưu lượng m=0,4 - Chọn hệ trục toạ độ Oxy có gốc O mép thượng lưu ngang với ngưỡng tràn, trục Ox hướng hạ lưu, trục Oy hướng thẳng đứng xuống - Vẽ đường cong Ôphixêrốp hệ trục toạ độ chọn với H th.kế =H tr =6,64m Tra phụ lục 14-2 (Các bảng tra thuỷ lực), ứng với đập loại ta giá trị X , Y ứng với H tk = 1m Từ ta tính toạ độ X, Y mặt cắt ngang ngưỡng tràn: X = X × H tk ; Y = Y × H tk Bảng 4.8: Kết tính tốn toạ độ đường cong ngưỡng tràn Xtb 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 X 0.00 0.66 1.32 1.98 2.64 3.31 3.97 4.63 Ytb 0.13 0.04 0.01 0.00 0.01 0.03 0.06 0.10 Y 0.83 0.24 0.05 0.00 0.04 0.18 0.40 0.66 Xtb 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 X 5.29 5.95 6.61 7.27 7.93 8.59 9.25 9.92 Ytb 0.15 0.20 0.26 0.32 0.39 0.48 0.56 0.66 Y 0.97 1.31 1.69 2.12 2.60 3.14 3.73 4.37 Từ điểm (X, Y) tính ta đặt lên hệ trục Oxy chọn vẽ đường ABCD AB: Đoạn lên BC: Đoạn nằm ngang đỉnh CD: Một phần đường cong Ôphixêrốp 98 Nối tiếp với đáy bể mặt cong có bán kính R Theo kinh nghim ly R = (0,5 ữ 1,0)ì (P + H tr ) Ta chọn R = 8,0 m Hệ số co hẹp bên Đập tràn có khoang (Khơng có mố trụ đập) hệ số co hẹp bên xác định theo công thức: Trong đó: ε= − 0, 2ξ k H0 = 0,853 b ξ k : hệ số phụ thuộc vào mép bên; mép cạnh vuông ξ = b: Chiều rộng tràn; b=9 m H: Chiều cao cột nước tràn; H = 6,61 m Hệ số lưu lượng hệ số ngập Căn vào bảng 4.4 ta vẽ đường cong ngưỡng tràn hình vẽ sau: Hình 4.3: Đường cong ngưỡng tràn Theo N.N Pavlopvxky, hệ số lưu lượng tràn xác định theo biểu thức: m = m r xσ H xσ d Trong đó: m r : Hệ số lưu lượng dẫn xuất m r = 0,504 σ H : Hệ số hiệu chỉnh cột nước H = nên σ H = H tk σ d : Hệ số hình dạng; α T =900; α H = 260 tra bảng σ d = 0,96 Thay vào cơng thức ta có m=0,48 Dịng chảy hạ lưu sát chân đập có trạng thái chảy xiết theo QPTL C876 đập tràn ln ln đập khơng ngập, có hệ số ngập σ n = Tính tốn thuỷ lực ngưỡng tràn Theo QPTL C8 - 76 chiều rộng tràn xác định theo cơng thức: B= Trong đó: Q mε g H 3/ = 272,83 0,48 x0,853 x9,81x6,64 / m: Hệ số lưu lượng: m = 0,48 = 8,8m 99 ε: Hệ số co hẹp bên H : Cột nước tràn toàn phần, bỏ qua lưu tốc tới gần H = H =6,64 m Q: Lưu lượng xả qua tràn: Q =272,83 m3/s Vậy chọn chiều rộng tràn B = 9,0 m Xác định đường mực nước ngưỡng tràn - Theo kết tính tốn phần ta có: + Cột nước ngưỡng tràn: H = 6,64 m; + Cột nước sau ngưỡng tràn (Tại vị trí đầu dốc nước) h h = h c = 3,01 m - Xác định độ sâu dòng chảy mặt cắt A-A Mặt cắt A-A có cao độ thấp ngưỡng tràn d A = 0,8 m góc θ = 24056' Vậy độ sâu dòng chảy mặt cắt A-A xác định biểu thức sau: vA = q = hA g (d A + H − hA cos θ Thay số liệu vào công thức ta có: vA = 30,11 = hA x9,81(0,8 + 6, 61 − 0,907 hA ) = 145,38 − 17,8hA Bằng phương pháp thử dần xác định h A = 3,2 m 4.9.2.3 Kết cấu tràn Kết cấu tràn bê tơng cốt thép, cửa van cung thép đóng mở tời kết hợp với xilanh thủy lực 4.9.3 Cống lấy nước Cống lấy nước có cống trịn diện D = 0,8m; lưu lượng thiết kế Q = 0,64m3/s Hình thức cống định hình, đoạn ống dài 6m làm bê tông cốt thép dự ứng lực, điều tiết cửa van thép, vận hành máy quay tay Riêng cửa van lưới chắn rác hư hỏng, kẹt, roăng cao su bị thoái hố trơi nên khơng cịn khả kín nước, lượng nước rò rỉ lớn Mái bảo vệ phía hạ lưu cống kết cấu đá xây vữa hình thành lỗ hổng có số đoạn đứt gãy hồn tồn 100 Từ thực tế hư hỏng cống, tiến hành sửa chữa nội dung sau: - Thay lưới chắn rác, cửa van hỏng hệ thống đóng mở - Xây dựng nhà đóng mở cửa van 4.10 Kết luận Như trình bày mục II - chương III, việc nghiên cứu đưa giải pháp nâng cấp cơng trình hồ chứa cần phải đánh giá cách kỹ yếu tố tự nhiên, điều kiện địa hình, địa chất, nhu cầu dùng nước…từ phân loại cơng trình theo đặc điểm (nhóm 1A, 1B, 2A, 2B) để lựa chọn giải pháp phù hơp kinh tế Trong nhiều trường hợp cần kết hợp hay nhiều giải pháp, cơng trình phi cơng trình nhằm tối ưu hóa đầu tư mang lại hiệu cao Đối với hồ Nhà Đường, việc cải tạo nâng cao hiệu khai thác cách nâng dung tích hữu ích cịn áp dụng giải pháp khác chuyển phần nước đến cho hồ Cù Lây (sử dụng khả trữ nước tốt hồ này) thay nâng cao đập, tràn… cách đào kênh thông hai hồ thuận tiện 101 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết đạt luận văn - Trên cở sở số liệu thống kê, tổng kết tình hình xây dựng hồ chứa, phân tích số ảnh hưởng biến đổi khí hậu, kinh tế xã hội phát triển đến làm việc an toàn hiệu hồ chứa nước Hà Tĩnh - Qua đánh giá tác nhân biến đổi khí hậu, phát triển kinh tế xã hội ảnh hưởng đến hồ chứa Tác giả phân tích ảnh hưởng địi hỏi phải nâng cấp cơng trình hồ chứa nước Hà Tĩnh Từ đưa giải pháp cơng trình phù hợp u cầu đặt hồ chứa nước cụ thể Trong luận văn tính tốn xác định quy mơ cơng trình hồ chứa cần nâng cấp ảnh hưởng BĐKH Luận văn đề xuất giải pháp nâng cấp cơng trình đầu mối hồ chứa, phân tích ưu nhược điểm điều kiện ứng dụng giải pháp, từ lựa chọn giải pháp phù hợp cho hồ chứa thông qua việc đánh giá điều kiện cụ thể hồ chứa Từ số liệu cụ thể cơng trình hồ Nhà Đường - tỉnh Hà Tĩnh Áp dụng kết lý thuyết tác giả lựa chọn hình thức tràn hợp lý kinh tế kỹ thuật, xác định quy mô đập, cống, tràn, thông số làm việc tràn Đưa số biện pháp cơng trình nhằm đảm bảo an toàn cho hồ chứa Những tồn luận văn Trong khuôn khổ đề tài này, với phần nghiên cứu giải pháp chủ yếu sử dụng lý luận sở kinh nghiệm thân, chưa xây dựng lý thuyết tính tốn cụ thể cho giải pháp Tuy nhiên, theo ý kiến chủ quan tác giả lý thuyết tốn có tiêu chuẩn quốc gia, sổ tay kỹ thuật giáo trình Vậy nên nhà thiết kế việc vận dụng cho mà Kiến nghị Trong trình nghiên cứu đề tài, tác giả có tìm hiểu thêm thơng tin giải pháp nâng ngưỡng tràn cầu chì bê tơng đập cao su, nhiên cịn thơng tin nên tác giả chưa có điều kiện nghiên cứu sâu để phát triển ứng dụng Rất mong thầy giáo, quan chun mơn có tài liệu nghiên cứu sâu hai giải pháp cơng trình nhằm giúp cho nhà thiết kế có nhiều giải pháp để lựa chọn đảm bảo yếu tố kỹ thuật kinh tế nâng cấp cơng trình 102 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Bộ Nơng nghiệp PTNT - Chương trình đảm bảo an toàn hồ chứa nước - Nhà xuất xây dựng 2002 2- Bộ Tài nguyên Môi trường (2012) Kịch Biến đổi khí hậu nước biển dâng cho Việt Nam 3- GS.TS Nguyễn Văn Cung - Cơng trình tháo lũ - NXB Khoa học kỹ thuật 4- Công ty cổ phần tư vấn xây dựng thuỷ lợi Hà Tĩnh - Tài liệu khảo sát địa hình, địa chất, lập dự án đầu tư dự án: Hồ chứa nước Nhà Đường, tỉnh Hà Tĩnh 5- Hà Văn Khối nnk (2012) Giáo trình Thủy văn Cơng Trình – Tập Đại học Thủy lợi Nhà Xuất Bản Xây Dựng 6- GS.TS Phan Sỹ Kỳ - Sự cố số cơng trình thuỷ lợi Việt Nam biện pháp phòng tránh- NXB Khoa học kỹ thuật 7- QCVN 04 - 05 : 2012/BNNPTNT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia - Cơng trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu thiết kế, biên soạn sở chuyển đổi, sửa chữa bổ sung TCXDVN 285: 2002: Cơng trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu thiết kế (nêu T10 Hồ sơ) 8- GS.TS Phạm Ngọc Quý - Tràn cố - Nhà xuất xây dựng 9- GS.TS Lê Kim Truyền - Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ: Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu khai thác, giảm nhẹ thiệt hại do thiên tai (lũ, hạn) đảm bảo an toàn hồ chứa nước khu vực miền Trung điều kiện BĐKH 10- TCVN 8216:2009 - Cơng trình Thủy lợi - Thiết kế đập đất đầm nén 11- TCVN 8299:2009 - Cơng trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật thiết kế cửa van, khe van thép 12- TCVN 9137:2011 - Công trình thủy lợi - Thiết kế đập bê tơng bê tông cốt thép 13- Viện Khoa học KTTV Mơi trường (2010) Biến đổi khí hậu tác động Việt Nam 14- Ngơ Trí Viềng, Nguyễn Chiến, Nguyễn Văn Mạo, Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Cảnh Thái - Giáo trình thuỷ cơng - Trường Đại học Thuỷ lợi - Nhà xuất xây dựng 2004 103 PHỤ LỤC TÍNH TỐN 104 105 Phụ lục 4-1 Tính tốn điều tiết lũ phương án (lũ thiết kế) Bảng tính điều tiết lũ hồ Nhà Đường TT Ht Z 0,00 0,50 1,00 1,50 1,64 2,20 2,70 3,20 22,00 22,50 23,00 23,50 23,64 24,20 24,70 25,20 Whx106m3 Tra quan hÖ 4,423 4,837 5,944 5,569 5,674 6,100 6,493 6,890 Wtx106m3 0,000 0,414 1,521 1,146 1,251 1,677 2,070 2,467 P=1.5% Wt:Wp 0,000 0,076 0,279 0,210 0,230 0,308 0,380 0,453 1-(Wt:Wp) 1,000 0,924 0,721 0,790 0,770 0,692 0,620 0,547 Bảng tính lưu lượng xả qua tràn (tràn tự do) TT 10 Z 22,00 22,25 22,50 23,00 23,50 23,64 23,70 24,20 24,70 24,20 Ht 0,00 0,25 0,50 1,00 1,50 1,64 1,70 2,20 2,70 2,20 Ht3/2 0,000 0,125 0,354 1,000 1,837 2,100 2,217 3,263 4,437 3,263 2,04Ht3/2 qx¶(m3/s) 0,000 0,255 0,720 2,038 3,743 4,279 4,516 6,649 9,040 6,649 B=35(m) 0,000 8,914 25,213 71,314 131,012 149,776 158,070 232,707 316,389 232,707 Bảng tính lưu lượng xả qua tràn phụ (có cửa van) TT 10 Z 22,00 22,25 22,50 23,00 23,50 23,64 23,70 24,20 24,70 24,20 Ht 5,00 5,25 5,50 6,00 6,50 6,64 6,70 7,20 7,70 7,20 Ht3/2 11,180 12,029 12,899 14,697 16,572 17,110 17,343 19,320 21,367 19,320 1,99Ht3/2 qx¶(m3/s) 19,809 21,313 22,854 26,040 29,362 30,315 30,727 34,230 37,857 34,230 B=4(m) 79,236 85,253 91,414 104,159 117,446 121,261 122,908 136,920 151,428 136,920 Qtr(m3/s) 352,090 325,346 253,836 278,078 271,278 243,759 218,372 192,726 106 Phụ lục 4-2 Tính tốn điều tiết lũ phương án (lũ thiết kế) Bảng tính điều tiết lũ hồ Nhà Đường TT Ht Z 0,00 0,50 1,00 1,50 1,64 2,20 2,70 3,20 22,00 22,50 23,00 23,50 23,64 24,20 24,70 25,20 Whx106m3 Tra quan hÖ 4,423 4,837 5,944 5,569 5,674 6,100 6,493 6,890 Wtx106m3 0,000 0,414 1,521 1,146 1,251 1,677 2,070 2,467 P=1.5% Wt:Wp 0,000 0,076 0,279 0,210 0,230 0,308 0,380 0,453 1-(Wt:Wp) 1,000 0,924 0,721 0,790 0,770 0,692 0,620 0,547 Bảng tính lưu lượng xả qua tràn (tràn tự do) TT 10 Z 22,00 22,25 22,50 23,00 23,50 23,64 23,70 24,20 24,70 24,20 Ht 0,00 0,25 0,50 1,00 1,50 1,64 1,70 2,20 2,70 2,20 Ht3/2 0,000 0,125 0,354 1,000 1,837 2,100 2,217 3,263 4,437 3,263 2,04Ht3/2 qx¶(m3/s) 0,000 0,255 0,720 2,038 3,743 4,279 4,516 6,649 9,040 6,649 B=35(m) 0,000 8,914 25,213 71,314 131,012 149,776 158,070 232,707 316,389 232,707 Bảng tính lưu lượng xả qua tràn phụ (tràn tự do) TT 10 Z 22,00 22,25 22,50 23,00 23,50 23,64 23,70 24,20 24,70 24,20 Ht 0,00 0,25 0,50 1,00 1,50 1,64 1,70 2,20 2,70 2,20 Ht3/2 0,000 0,125 0,354 1,000 1,837 2,100 2,217 3,263 4,437 3,263 2,04Ht3/2 qx¶(m3/s) 0,000 0,255 0,720 2,038 3,743 4,279 4,516 6,649 9,040 6,649 B=30(m) 0,000 7,641 21,611 61,126 112,296 128,379 135,488 199,463 271,190 199,463 Qtr(m3/s) 352,090 325,372 253,836 278,078 271,278 243,759 218,372 192,726 107 Phụ lục 4-3a Tính tốn điều tiết lũ phương án (lũ thiết kế) Bảng tính điều tiết lũ hồ Nhà Đường TT Ht Z (1) (2) 0,00 0,50 1,00 1,50 1,64 2,20 2,70 3,20 (3) 22,00 22,50 23,00 23,50 23,64 24,20 24,70 25,20 Whx106m3 Tra quan hÖ (4) 4,423 4,837 5,944 5,569 5,674 6,100 6,493 6,890 Wtx106m3 (5) 0,000 0,414 1,521 1,146 1,251 1,677 2,070 2,467 P=1.5% Wt:Wp (6) 0,000 0,076 0,279 0,210 0,230 0,308 0,380 0,453 1-(Wt:Wp) (7) 1,000 0,924 0,721 0,790 0,770 0,692 0,620 0,547 Bảng tính lưu lượng xả qua tràn (có cửa van) TT (1) 10 Z (2) 22,00 22,25 22,50 23,00 23,50 23,64 23,70 24,20 24,70 24,20 Ht (3) 5,00 5,25 5,50 6,00 6,50 6,64 6,70 7,20 7,70 7,20 Ht3/2 (4) 11,180 12,029 12,899 14,697 16,572 17,110 17,343 19,320 21,367 19,320 1,77Ht3/2 qx¶(m3/s) (5) 19,809 21,313 22,854 26,040 29,362 30,315 30,727 34,230 37,857 34,230 B=9(m) (6) 178,282 191,819 205,682 234,358 264,254 272,838 276,544 308,071 340,713 308,071 Qtr(m3/s) (8) 352,090 325,372 253,836 278,078 271,278 243,759 218,372 192,726 108 Phụ lục 4-3b Tính tốn điều tiết lũ phương án (lũ kiểm tra) Bảng tính điều tiết lũ hồ Nhà Đường TT Ht Z (1) 10 (2) 0,00 0,50 1,00 1,50 1,64 1,95 2,70 3,20 (3) 22,00 22,50 23,00 23,50 23,64 23,95 24,70 25,20 Whx106m3 Tra quan hÖ (4) 4,423 4,837 5,944 5,569 5,674 6,161 6,493 6,890 Wtx106m3 (5) 0,000 0,414 1,521 1,146 1,251 1,738 2,070 2,467 P=0.5% Wt:Wp (6) 0,000 0,062 0,228 0,172 0,188 0,261 0,311 0,370 1-(Wt:Wp) (7) 1,000 0,938 0,772 0,828 0,812 0,739 0,689 0,630 Bảng tính lưu lượng xả qua tràn (có cửa van) TT (1) 10 Z (2) 22,00 22,25 22,50 23,00 23,50 23,64 23,95 24,20 24,70 24,20 Ht (3) 5,00 5,25 5,50 6,00 6,50 6,64 6,95 7,20 7,70 7,20 Ht3/2 (4) 11,180 12,029 12,899 14,697 16,572 17,110 18,322 19,320 21,367 19,320 1,77Ht3/2 qx¶(m3/s) (5) 22,249 23,938 25,668 29,247 32,978 34,049 36,461 38,446 42,520 38,446 B=9(m) (6) 200,240 215,444 231,015 263,222 296,801 306,442 328,150 346,015 382,676 346,015 Qtr(m3/s) (8) 444,713 417,122 343,250 368,284 361,261 328,775 306,628 280,145 109 110