Thiet ke so bo tram bom tuoi viet hoa tinh bac 201816

Tình hình chung của hệ thống tới khu tới kênh 4/3

Điều kiện tự nhiên

1.1.1 Vị trí địa lý, diện tích

Vùng dự án nằm ở phía Nam huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang bao gồm đất đai của các xã Tiên Sơn, Trung Sơn, Ninh Sơn và Quảng Minh (huyện Việt Yên) và một phần đất đai của xã Đông Lỗ (huyện Hiệp Hoà) Giới hạn của vùng nh sau:

- Phía Bắc giáp núi Con Voi và Rộc Trũng Khả Lý.

- Phía Đông giáp đờng sắt Hà Nội - Lạng Sơn.

- Phía Nam giáp đê Sông Cầu.

Diện tích canh tác của toàn khu vực là 2365 ha.

1.1.2 Địa hình, địa thế Địa hình khu vực thuộc địa hình trung du, có:

- Hớng dốc từ Bắc xuống Nam, từ núi Con Voi và kênh 4/3 (cao độ +5,010 m) xuống cánh đồng Mai Vũ và cánh đồng Hữu Nghị (cao độ +2,0+3,0 m).

Nhìn chung địa hình khu vực tơng đối bằng phẳng, ngoại trừ một số diện tích ở ven đồi núi và vùng gò cao

Khí hậu của vùng nói riêng và của tỉnh Bắc Giang nói chung nằm trong miền nhiệt đới gió mùa của miền Bắc Việt Nam Với đặc trng mùa Đông là lạnh, khô hanh và ít ma Mùa Hè nắng nóng và ma nhiều.

Nhiệt độ trung bình: 23,3 0 C, tổng nhiệt độ cả năm khoảng 8500 0 C, hàng năm có 4 tháng (Từ tháng XII năm trớc đến tháng III năm sau) nhiệt độ giảm xuống dới 20 0 C, tháng I lạnh nhất có nhiệt độ trung bình khoảng 15 0 C Mùa hè nhiệt độ trung bình từ tháng V đến tháng IX là 25 0 C, tháng VIII là tháng nắng nóng nhất có nhiệt độ trung bình trên dới 30 0 C. b) §é Èm Độ ẩm tơng đối trung bình nhiều năm là 92%, độ ẩm thấp nhất là tháng I vào khoảng 88%  90%, các tháng mùa Thu và đầu mùa Đông là thời kỳ khô lạnh, độ ẩm trung bình thờng xuống dới 80% Độ ẩm cao nhất trong năm có ngày lên tới 98% và thấp nhất có ngày xuống tới 64%. c) Bốc hơi

Lợng bốc hơi trung bình năm vào khoảng 1000  1100mm, các tháng đầu mùa ma (V, VI, VII) lại là những tháng có lợng bốc hơi lớn nhất trong năm Lợng bốc hơi trong tháng V đạt trên 100mm Các tháng mùa xuân(II- IV) có lợng bốc hơi nhỏ nhất là những tháng có ma phùn và độ ẩm tơng đối cao. d) Gió bão

- Hớng gió thịnh hành trong mùa hè là gió Nam, gió Đông Nam và mùa Đông thờng có gió Bắc và Đông Bắc

- Tốc độ gió trung bình khoảng 2  3 m/s

- Từ tháng VII đến tháng IX là những tháng có bão hoặc áp thấp nhiệt đới, tốc độ gió bão lớn nhất đạt cấp 10 đến cấp 11 (khoảng 30  40 m/s) e) Ma

Lợng ma bình quân năm 1455mm, trong đó ma vụ mùa chiếm 85% lợng ma cả năm

Sông Cầu là nguồn nớc tới và tiêu của khu vực Sông Cầu bắt nguồn từ dãy núi cao khoảng 1000m ở tỉnh Bắc Cạn Sông chảy theo hớng Bắc - Nam đến Thái Nguyên chuyển sang hớng TâyBắc - Đông Nam, đến Phả Lại nhập với sông Thái Bình Sông có chiều dài 290km, chảy qua tỉnh Bắc Giang 107km Diện tích lu vực khoảng 6000km 2 Từ thợng nguồn về đến cửa sông, lòng sông hẹp, dốc và có nhiều thác ghềnh Hạ lu từ Thái Nguyên lòng sông mở rộng, có bãi và đê dọc sông ngăn lũ

Ruộng đất trong vùng phần lớn là đất bạc màu trên nền phù sa cổ có thành phần cơ giới nặng và trung bình Do không đợc tới một số diện tích đất ở vùng cao đang bị quá trình feralit hoá, tạo kết von sắt Thêm vào đó là các quá trình rửa trôi, xói mòn do ma, gió làm cho đất ngày cảng giảm độ phì Một số diện tích vùng ruộng trũng ven sông Cầu thờng bị ngập nớc nên bị glây.

Nhìn chung điều kiện địa chất công trình của khu vực tốt Các kênh tới đợc đắp bằng loại đất ở trạng thái chặt, có khả năng chịu lực tốt, điều kiện địa chất công trình cũng rất tốt, cấu trúc địa tầng đơn giản, đất chặt cứng, chịu lực tốt

Trong khu vực có đờng quốc lộ 1A chạy qua và đờng liên huyện nối từ đờng 1A đến phố Thắng, Hiệp Hoà và nối với quốc lộ 3 Nhìn chung giao thông trong khu vực thuận tiện.

- Gạch có thể mua từ lò sản xuất gạch của t nhân trong vùng

- Vôi, cát đen, cát vàng đợc khai thác tại chỗ

- Xi măng, thép mua từ thị xã Bắc Ninh

Trong khu vực có đờng dây cao thế 35Kv chạy qua.

Điều kiện dân sinh kinh tế

Khu vực gồm 4 xã: Tiên Sơn, Trung Sơn, Ninh Sơn và Quảng Minh của huyện Việt Yên và một phần của xã Đông Lỗ của huyện Hiệp Hoà Đời sống của nhân dân trong vùng còn gặp nhiều khó kh¨n

Dân số của khu vực: 35.000 ngời, số lao động 12.000 ngời, số hộ: 7.100 hộ Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên là 1,59 %.

Ngành nghề chính của nhân dân trong vùng là sản xuất nông nghiệp, trong đó trồng lúa là chủ yếu Do nguyên nhân chính là thiếu nớc tới vào vụ chiêm và cuối vụ mùa, nên năng suất cây trồng trong khu vực đạt thấp Năng suất trung bình vụ chiêm là 2,1 T/ha, vụ mùa là 2,3 T/ha.

Hiện trạng thuỷ lợi và biện pháp công trình

hiện trạng hệ thống thuỷ lơị

Khu vực đợc tới bởi 3 nguồn nớc:

Tổng diện tích canh tác của khu vực là 2365 ha, trong đó diện tích tới đợc các nguồn nớc đảm nhiệm nh sau: a) Về vụ Chiêm (Đông Xuân)

- Kênh 4/3 tới đợc khoảng 425 ha, có năm không có nớc tới.

- Trạm bơm Trúc Núi tới đợc 200 ha.

- Trạm bơm Việt Hoà tới đợc 400 ha,

Diện tích còn lại ở cuối kênh 4/3 không đợc tới, bị hạn Trớc kia để tới cho diện tích này, ngời dân phải bơm tát từ hồ nớc đ- ợc tạo bởi 400 ha ruộng đất trũng bị ngập úng gần thôn Nội Ninh.

Từ khi trạm bơm tiêu Nội Ninh hoàn thành đi vào vận hành, khai thác (năm 1997) đã giải quyết tiêu cho 1.350 ha ruộng đất của khu vực trong đó có 400 ha đất bị trũng tạo thành hồ nói trên, để biến diện tích này thành diện tích canh tác Do vậy mà diện tích bị hạn này không còn nớc để tới nữa b) Về vụ mùa

- Trạm bơm Trúc Núi tới khoảng: 200 ha

- Trạm bơm Việt Hoà tới khoảng : 400 ha

Diện tích còn lại ở cuối kênh 4/3 không đợc tới, bị hạn và khu vực này không còn nguồn nớc tới do nguyên nhân nói trên.

2 Hiện trạng công trình tới

Kênh 4/3 là kênh nhánh của kênh 3 thuộc hệ thống thuỷ nông Sông Cầu - Thác Huống Cống đầu kênh 4/3 có nhiệm vụ lấy nớc từ kênh 3 vào kênh 4/3.

- Cống đầu kênh 4/3 là cống tròn 100, có máy đóng mở và cửa van, hiện nay vẫn còn tốt

- Kênh 4/3 là kênh đất, có chiều dài 7,5 km, nhiệm vụ thiết kế ban đầu là tới cho 2.000 ha

+ Từ năm 1954 đến nay kênh cha đợc đầu t sửa chữa đại tu.

+ Tuyến kênh đi theo ven chân đồi, về mùa ma có hiện t- ợng nớc lũ từ trên núi dội xuống mang theo nhiều đất cát bồi lấp vào lòng kênh và phá hỏng bờ kênh

+ Kênh đợc đắp bằng loại đất có hệ số thấm cao, dẫn tới l- ợng nớc tổn thất dọc trên kênh lớn.

Nên kênh 4/3 không còn đáp ứng tốt yêu cầu dẫn nớc đợc n÷a.

Các công trình trên kênh 4/3 cũng xuống cấp nghiêm trọng không đáp ứng đợc việc dẫn nớc và lấy nớc theo yêu cầu thiết kế. b) Trạm bơm và kênh tới Trúc Núi

Trạm bơm Trúc Núi Đợc xây dựng từ năm 1987 và bắt đầu đi vào hoạt động năm 1989 Nhiệm vụ thiết kế của trạm bơm là:

- Đảm bảo tiêu cho 407 ha, trong đó có 300 ha là diện tích canh tác của 2 xã Tiên sơn và Trung sơn (Việt Yên).

- Kết hợp tới hỗ trợ cho 1.425 ha thuộc kênh 4/3, khi hệ thống thuỷ nông Sông Cầu thiếu nớc.

* Quy mô, thông số thiết kế:

+ Số lợng máy bơm: 10 máy

+ Loại máy bơm: ly tâm trục ngang, Q = 800 m 3 / h, H = 8m + Động cơ điện: có 2 động cơ 33 KW (số 8 và 10), còn lại 8 động cơ 30 kw (các động cơ số 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9)

+ Trạm biến áp: có 2 máy biến áp: 1 máy 320 KVA và 1 máy

+ Bơm chân không: Có hai máy bơm chân không BCK9- 270

+ Nhà trạm: Loại móng tách rời rộng 6 m, dài 15m, cao 5,2m. Kết cấu tờng gạch dày 22 cm, mái đổ bê tông cốt thép Cao trình sàn nhà: +4,2 m

Mùc níc bÓ hót thiÕt kÕ khi tíi: +1,16 m Cao trình đáy bể hút: -0,3 m + Bể xả:

Mực nớc bể xả thiết kế khi tới:+7,1 m

Cao trình đáy bể xả: +5,5 m

+ Cống lấy nớc qua đê:

Cao trình đáy cống thiết kế: -0,3 m

+ Kênh dẫn nớc từ sông Cầu vào bể hút trạm bơm

Phần trong đê dài 39,5 m, đã đợc lát đá.

Phần ngoài đê dài 222,5 m, đã lát đá đợc 109,5 m còn lại 113 m cha lát đá

Chiều rộng đáy kênh b = 2,0 m, mái kênh m = 1,5.

- Phần cơ khí: Tuy mới đợc đầu t sửa chữa đại tu năm

1996, nhng do đầu t không đồng bộ, sửa chữa chắp vá nên đến nay 10 máy bơm cũng không còn làm việc đợc tốt, các trục, ổ trục, cánh quạt bị mòn, rơ nhiều. Đờng ống hút: 70m ống hút 300 bị han rỉ. Đờng ống xả: 30m ống xả bị thủng.

Máy bơm chân không làm việc kém.

- Phần điện: 4 động cơ: số 5, 8, 9, 10 bị hỏng nặng, 6 động cơ còn lại (1, 2, 3, 4, 6,7) nói chung làm việc tốt Các thiết bị điều khiển nhìn chung vẫn còn làm việc tốt Cáp hạ thế từ

Nhà trạm, bể hút, bể xả: còn tốt, kết cấu ổn định, không có hiện tợng rạn nứt, lún, sạt, trợt Riêng nhà trạm, 6 bộ cửa sổ bằng gỗ đã bị h hỏng

Cống lấy nớc qua đê kết cấu còn tốt Do đáy cống đặt cao (-0,3m) nên khả năng lấy nớc của cống không đảm bảo Vào mùa kiệt, có thời kỳ cống không lấy đủ nớc cho trạm bơm Trúc Núi chạy 4 máy Đáy cống cần phải hạ thấp xuống cao trình -0,8m

Kênh tới Trúc Núi dài 2030m, làm nhiệm vụ dẫn nớc từ trạm bơm Trúc Núi tới cho 200 ha dọc kênh và tiếp nớc cho kênh 4/3 Kênh tới Trúc Núi đi ven theo sờn đồi nên cũng bị nớc lũ từ trên đồi đổ xuống mang theo nhiều đất cát lấp vào lòng kênh, phá hỏng bờ kênh Kênh tới Trúc Núi cũng đợc đắp bằng loại đất có hệ số thấm cao nên lợng nớc thẩm lậu trên kênh lớn, kênh lại bị bồi lắng nhiều do không đợc nạo vét thờng xuyên Vì vậy kênh tới Trúc Núi không còn đáp ứng đợc yêu cầu dẫn nớc nữa c) Trạm bơm Việt Hoà và kênh Việt Hoà Đợc xây dựng từ năm 1966, làm nhiệm vụ tới tiêu kết hợp Trải qua mấy chục năm hoạt động, tơi nay đã bị xuống cấp nghiêm trọng không còn đáp ứng đợc các nhu cầu về nớc.

Nhìn chung tình hình tiêu trong khu vực đã đợc giải quyết tốt Các trạm bơm Trúc Núi, Nội Ninh đảm bảo tiêu úng cho khu vùc.

Đánh giá nguyên nhân hạn hán

2.2.1 Nguyên nhân thứ nhất là do các nguồn nớc cấp không đảm bảo

Khu tới kênh 4/3 đợc cấp bởi 3 nguồn nớc:

- Nguồn của kênh 4/3 từ hệ thống sông Cầu - Thác Huống

- Nguồn nớc từ trạm bơm Trúc Núi.

- Nguồn nớc từ trạm bơm Việt Hoà

+ Do thống thuỷ nông Sông Cầu - Thác Huống xuống cấp, mặt khác nhu cầu dùng nớc trong hệ thống này ngày càng tăng do việc tới thâm canh và tăng số vụ gieo trồng Các nguyên nhân này làm cho nguồn nớc từ hệ thống Thác Huống không đến đợc tới kênh 4/3, hoặc chỉ đến với lu lợng nhỏ

+ Trạm bơm Trúc Núi không đảm bảo đợc lu lợng thiết kế và thời gian tới mà nguyên nhân là:

- Đáy cống lấy nớc qua đê đặt cao, nên không lấy đợc nớc liên tục, những ngày mực nớc Sông Cầu xuống thấp thì không lấy đủ nớc cho trạm bơm

- Một số máy bơm, động cơ đã bị h hỏng nhng cha đ- ợc đầu t sửa chữa

+ Nguồn nớc ở khu ruộng trũng Nội Ninh không còn do trạm bơm Nội Ninh đi vào hoạt động chuyển diện tích úng ngập này thành đất canh tác

+ Trạm bơm Việt Hoà xây dựng lâu năm, lại không đợc tu bổ sửa chữa thờng xuyên nên không đảm bảo đợc lu lợng thiết kế

2.2.2 Nguyên nhân thứ hai là do kênh và công trình trên kênh xuống cấp nghiêm trọng

- Kênh 4/3 xuống cấp nhiều, nhiều đoạn bị lũ núi bồi lấp, n- ớc tổn thất trên kênh lớn.

- Kênh tới Việt Hoà và Trúc Núi đi trên sờn cao lại đắp bằng loại đất có hệ số thấm cao nên lợng nớc tổn thất trên kênh nhiều. Vả lại kênh lại bị bồi lắng nghiêm trọng không đợc nạo vét, tu bổ thờng xuyên, nếu dẫn lu lợng lớn sẽ bị tràn kênh

- Các công trình trên kênh xuống cấp nhiều, khả năng dẫn níc, lÊy níc kÐm

Tóm lại, nguyên nhân gây ra hạn trong vùng là do công trình đầu mối không đảm bảo đợc lu lợng thiết kế và hệ thống kênh, công trình trên kênh xuống cấp không còn khả năng dẫn n- ớc đợc theo yêu cầu Để giải quyết hạn hán cho vùng cần phải xây dựng Trạm bơm Việt Hoà mới, phá bỏ trạm bơm Trúc Núc.

biện pháp công trình thuỷ lợi và nhiệm vụ trạm bơm đầu mèi

Dự án xây dựng trạm bơm tới Việt Hoà thuộc hệ thống thuỷ nông Sông Cầu nhằm mục đích đảm bảo cung cấp nớc tới đủ,kịp thời và chủ động cho 2365 ha đất canh tác của 4 xã TrungSơn, Nội Sơn, Tiên Sơn, Quang Minh (huyện Việt Yên) và một phần đất của xã Đông Lỗ (huyện Hiệp Hoà), đa năng suất cây trồng tăng cao và ổn định, góp phần nâng cao đời sống của nhân dân trong vùng

Xác định vị trí trạm bơm và bố trí tổng thể công trình ®Çu mèi

3.1.1 Vị trí xây dựng công trình

Trạm bơm Việt Hoà mới đợc xây dựng ngay bên cạnh trạm bơm cũ Vậy vị trí trạm bơm Việt Hoà mới thuộc thôn Lơng Tài, xã Tiên Sơn, huyện Việt Yên, Tỉnh Bắc Giang.

3.1.2 Chọn tuyến công trình và hình thức bố trí

Chọn tuyến công trình, chọn vị trí trạm bơm phải đặc biệt chú ý đến điều kiện lấy nớc, điều kiện lấy nớc phải thuận lợi từ nguồn nớc đến nhà máy, không bồi lắng, xói lở trong kênh Khả năng khống chế đợc toàn bộ khu tới với các cao trình khác nhau, khối lợng công trình nhỏ, mặt bằng thi công rộng, điều kiện địa chất tốt. a)Phơng án 1

Toàn bộ công trình bao gồm kênh dẫn, nhà máy, bể tháo đặt ngoài đê, vuông góc với đê.

 Ưu điểm: Không mất diện tích canh tác để xây dựng trạm bơm , kênh dẫn ngắn, khối lợng đào đắp nhỏ, bùn cát lắng đọng ít, chi phí đào đắp, quản lí nhỏ.

 Nhợc điểm: Bãi sông chủ yếu là đất cát nên xử lí nền móng phức tạp Nhà máy đặt ngoài đê vấn đề chống lũ cho nhà máy, tầng động cơ cần phải đợc tính toán cẩn thận, chiều cao nhà máy lớn Khi xây dựng cống ngầm qua đê dẫn nớc vào khu tới phải xử lí chống thấm, ổn định của đê trong mùa ma bão Muốn đảm bảo kĩ thuật thì giá thành công trình sẽ cao. b) Phơng án 2

Công trình đặt trong thân đê, ống đẩy chui qua đê.

 Ưu điểm: Nớc từ sông bơm trực tiếp vào khu tới không cần xây cống ngầm qua đê, giảm giá thành xây dựng kênh tháo.

 Nhợc điểm: Không đảm bảo cho công trình trong mùa lũ, áp lực thấm lu lợng thấm tăng ảnh hởng đến sự làm việc an toàn của đê Hiện trờng thi công hẹp do đó sẽ gặp nhiều khó khăn. Nhà máy đặt trong thân đê, trên mặt đê kết hợp làm đờng giao thông nên phải xử lí nền móng phức tạp để chống lún, đứt gẫy cục bộ Chống rung ở tầng trên thông gió cho toàn nhà máy sẽ gặp trở ngại Vận chuyển, lắp đặt các thiết bị, thời gian xây dựng, quản lí, sửa chữa không thuận lợi. c) Phơng án 3

Công trình bố trí trong đê, xây dựng kênh dẫn và cống ngầm qua đê dẫn nớc tới bể hút.

 Ưu điểm: Về mùa lũ công trình làm việc đợc đảm bảo an toàn, không bị ngập do đó chiều cao nhà máy giảm Nền địa chất, điều kiện địa chất thuỷ văn tốt, xử lí nền móng không tốn kém Mặt bằng thi công rộng, vận chuyển lắp đặt các thiết bị thuận lợi, kênh tháo ngắn, hệ số sử dụng nớc đợc nâng lên.

- Mất diện tích canh tác

- Kênh dẫn dài, khối lợng đào đắp tăng, nạo vét bùn cát hàng n¨m lín.

- Xây dựng cống ngầm qua đê.

Kết luận: Căn cứ vào những u nhợc điểm của 3 phơng án đã nêu ra ta chọn phơng án 3 làm phơng án xây dựng trạm bơmViệt Hoà Tuyến công trình vuông góc với thân đê.

Xác định cấp công trình , tần suất thiết kế

Muốn công trình đạt đợc hai yếu tố là kinh tế và kĩ thuật thì việc tính toán các mực nớc sông ứng với tần suất kiểm tra tại vị trí xây dựng trạm bơm ta phải dựa vào cấp bậc công trình

Các trạm bơm nằm trong hệ thống thuỷ nông thì dựa vào diện tích tới, tiêu để xác định cấp bậc công trình

Trạm bơm Việt Hoà tới cho 2365 ha theo quy phạm TCVN 5060 –

90 qui định công trình này thuộc công trình cấp IV ứng với cấp công trình qui định tần suất để tính toán nh sau:

+ Mực nớc sông ứng với tần suất thiết kế: Ptk = 75%.

+ Mực nớc sông ứng với tần suất phòng lũ: P = 1% (mực nớc lớn nhÊt).

Mực nớc lớn nhất trong tập hợp thống kê là mực nớc có trị số lớn nhất xuất hiện trong từng năm.

Mực nớc thấp nhất là mực nớc ứng với tần suất kiểm tra: P = 90%.Mực nớc thấp nhất là mực nớc trung bình ngày có trị số thấp nhất xuất hiện trong từng năm thống kê.

Tính toán xác định các yếu tố thuỷ văn khí tợng

Các yếu tố thuỷ văn khí tợng cần tính toán ở đây gồm các l- ợng ma thiết kế và các loại mực nớc thiết kế, đợc xác định theo phơng pháp phân tích thống kê trên cơ sở số liệu đo đợc nhiều năm Trình tự đợc xác định nh sau:

1 – Vẽ đờng tần suất kinh nghiệm

- Chọn liệt số liệu thống kê tơng ứng X (Xvụ, Xnăm, Hvụ, Hnăm, H1 ngày max).

Xvụ: Tổng lợng ma vụ (từ tháng I đến tháng V) của năm.

Xnăm: Tổng lợng ma năm.

Hvụ: Mực nớc trung bình vụ của năm.

Hnăm: Mực nớc trung bình của năm.

H1 ngày max: Mực nớc trung bình ngày lớn nhất trong năm.

- Sắp xếp số liệu theo thứ tự giảm dần (từ lớn đến nhỏ).

- Tính tần suất kinh nghiệm Pi theo công thức:

Trong đó: i – Số thứ tự của số liệu thống kê tơng ứng trong bảng sau khi sắp xếp. n- Số năm của liệt số liệu

Chấm các điểm có toạ độ (Xi, Pi) lên giấy tần suất đợc các điểm tần suất kinh nghiệm.

2 – Vẽ đờng tần suất lí luận

Dựa vào liệt số tài liệu thống kê đã có nh giới thiệu ở trên, tính các tham số thống kê theo phơng pháp mômen bằng các công thức sau:

X : Trị số bình quân của đại lợng thống kê cần tính toán.

Xi : Giá trị của đại lợng thống kê năm thứ i. n : Số năm của chuỗi số liệu.

Cs : Hệ số thiên lệch.

Cv : Hệ số phân tán.

Dựa vào các thông số này, sử dụng công thức phân phối xác suất của Pearson III để tính toạ độ của các đờng tần suất lí luận Từ tần suất P tra phụ lục I trong giáo trình thuỷ văn công trình đợc trị số Kp, với Kp XX Khi đó ta có: Xp = Kp.X Chấm các điểm (P,

Xp) lên giấy tần suất và nối các điểm đó lại đợc đờng tần suất lí luận Thônh thờng đờng tần suất lí luận không nằm ở trung tâm của băng điểm tần suất kinh nghiệm Trong phơng pháp đờng thích hợp ngời ta không để ý đến Cs mà chọn Cs = m.Cv Giả thiết các trị số m khác nhau, với mỗi giá trị m thì ứng với tần suất P lại có một trị số Kp tơng ứng Trong thực hành trị số Kp đ- ợc xác định theo một trong hai cách sau:

Sử dụng bảng tra lập sẵn ở phụ lục 2 giáo trình thuỷ văn công trình Sử dụng phần mềm tính toán “ DFC” (của Nguyễn Mai Đăng – Trờng Đại học Thuỷ Lợi)

Trong đồ án này sử dụng cách thứ hai là cách sử dụng phần mềm

Cách sử dụng phần mềm “ DFC” :

+ Bớc nhảy của liệt tài liệu.

+ Độ dài của liệt tài liệu.

+ Năm bắt đầu tính toán.

+ Nhập các trị số của liệt tài liệu.

- Chỉnh sửa đờng tần suất lí luận.

Sau khi vẽ đợc đờng tần suất lí luận của đại lợng X cần xác định ứng với mỗi tần suất P tra đợc giá trị Xp tơng ứng.

Với các bớc thực hiện nh trên sẽ xác định đợc các lợng ma và mực nớc ứng với các tần suất thiết kế.

3.3.2 Tính các lợng ma thiết kế.

1 Tính tần suất các lợng ma a-Lợng ma vụ: Xvụ

Số liệu đợc thể hiện ở bảng 1 – Phụ lục. b-Lợng ma của năm : Xnăm

Số liệu đợc thể hiện ở bảng 2 – Phụ lục.

2 Xác định tần suất các lợng ma ứng với tần suất 75 % a- Xvô:

Tra trên đờng tần suất Xvụ (Hình 1 – Phụ lục) đợc : X vu 75% 236.74 (mm) b- Xn¨m:

Tra trên đờng tần suất Xnăm (Hình 2 – Phụ lục) đợc : X nam 75% 1196.4 (mm)

Phân phối ma vụ ứng với tần suất 75%:

X vu 75% = 236.74 (mm) đối chiếu với tài liệu đo trạm Đáp Cầu trong 25 năm (1970 đến 1995), thấy năm 1970 có lợng ma X vu 1970

= 245.1 (mm).Vậy chọn năm 1970 là năm điển hình, kết quả đợc thể hiện ở bảng III-1, với hệ số thu phóng :

N¨m ®iÓn h×nh (1970) Ph©n phèi ma vô P = 75%

I II III IV V I II III IV V

3.3.3 Tính các mực nớc thiết kế tram Đáp Cầu

1 Tính tần suất các mực nớc a- H1 ngày max: Số liệu đợc thể hiện ở bảng 3 – Phụ lôc. b- Hvụ : Số liệu đợc thể hiện ở bảng 4 – Phụ lôc.

2 Xác định các mực nớc a- Xác định H vu 75 % , H vu 90% :

Tra trên đờng tần suất lí luận Hvu của trạm thuỷ văn Đáp Cầu (Hình 3 – Phụ lục) đợc:

H vu 90% = 87.45 (cm) b- Xác định H 1 1% ngay max :

Tra trên đờng tần suất lí luận H1 ngày max của trạm thuỷ văn Đáp Cầu (Hình 4 – Phụ lục) đợc:

H 1 1 % ngay max = 846.62 (cm) c- Ph©n phèi mùc níc vô: Hvô.

H vu 75% = 96.74 (cm), chọn năm điển hình là năm 1972 có

Hvụ= 96.4 (cm) Kết quả ở bảng III-2, với

Tháng Tuần Số ngày Cao trình mực nớc (cm)

75 129.2 196.9 3.3.4 Tính các mực nớc thiết kế trạm Phúc Lộc Phơng

1 Tính tần suất các mực nớc a- Hvụ: Số liệu đợc thể hiện ở bảng 5 – Phụ lục. b- H1 ngày max: Số liệu đợc thể hiện ở bảng 6 – Phụ lục.

2 Xác định các mực nớc c- Tra trên đờng tần suất lí luận Hvụ của trạm Phúc Lộc Phơng hình 5- Phụ lục, đợc :

H vu 90% = 87.81 (cm). d-Tra trên đờng tần suất lí luận H1ngày max của trạm Phúc Lộc Phơng hình 6- Phụ lục, đợc :

H vu 75% = 97.1 (cm), chọn năm điển hình là năm 1975, có

H vu 1975 = 97(cm), hệ số thu phóng :

Tháng Tuần Số ngày Cao trình mực nớc (cm)

Tính toán lu lợng trạm bơm

3.4.1 Tính toán chế độ tới cho lúa chiêm xuân ở miền Bắc nớc ta, chế độ canh tác gieo cấy lúa thờng là chế độ làm ải, tức là sau khi gặt mùa xong, cày ruộng, phơi ải cho đất htật khô và thoáng Sau đó cho nớc vào bừa, ngâm ruộng rồi gieo cấy Thời gian này gọi là thời gian làm ải Thời gian làm ải là thời gian cần nớc căng thẳng nhất, mức độ cần nớc không những phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, đất trồng, loại cây trồng mà điều quan trọng hơn là nps còn phụ thuộc vào hình thức làm ải, cụ thể là hình thức gieo cấy, hình thức đa nớc vào ruộng. Việc đa nớc vào ruộng trong vụ chiêm có thể chia làm hai thời kỳ rõ rệt:

- Thời kỳ làm ải, là thời gian đa nớc vào ruộng, bừa ngâm ruộng và cấy đồng loạt trong ngày cuối cùng.

- Thời kỳ dỡng lúa là thời gian sau khi cấy xong, toàn bộ cây trồng bớc vào thời kỳ sinh trởng và phát triển.

Nh vậy, mức tới toàn bộ đợc xác định theo :

M1: Mức tới thời kỳ làm đất (mức tới ải) (m 3 /ha).

M2: Mức tới thời kỳ dỡng lúa (m 3 /ha).

1 Các tài liệu cho trớc a- Chỉ tiêu cơ lí của đất:

 Độ rỗng A (% thÓ tÝch đất)

Hệ số ngÊm ban ®Çu K 1

Hệ số ngấm ổn định K (mm)/ngày Độ ẩm sẵn cã trong đất

0.45 43 40 2 40 Độ sâu tầng đất canh tác H = 0.45 (m). b- Các tài liệu về nông nghiệp.

- Thời gian làm đất : ta = 13 ngày.

- Thời vụ và công thức tới :

Giai đoạn sinh trởng Từ ngày Đến ngày Số ngày Công thức t- ới Hệ số

Cấy-bén rễ hồi xanh 20/1 26/1 7 30-80 1.03

Hồi xanh đẻ nhánh 27/1 25/2 30 30-80 1.13 Đẻ nhánh làm đòng 26/2 7/3 10 30-80 1.23

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII e o

2 Tính toán cụ thể c- Xác định M1:

W1: Lợng nớc cần thiết làm bão hoà tầng đất canh tác

W2: Lợng nớc cần để tạo thành lớp nớc mặt ruộng (m 3 /ha).

W2 = 10.a (m 3 /ha) a: Độ sâu lớp nớc tạo thành đầu giai đoạn gieo cấy a = 30 mm.

W3 : Lợng nớc ngấm ổn định trong thời gian làm đất (m 3 /ha).

(m 3 /ha) K: Hệ số thấm, K = 2 mm/ ngày. ta : Thời gian làm ải, ta = 13 ngày tb:Thời gian cần thiết để làm bão hoà tầng đất canh tác. tb = [ A H K ( 1−β o o ) ] 1−α 1

K1: Tốc độ ngấm hút ở cuối đơn vị thời gian thứ nhất (mm/ ngày).

 : Chỉ số ngấm của đất  = 0,45.

W4: Lợng bốc hơi mặt nớc tự do.

W4 = 10.e ta (m 3 /ha) e: Cờng độ bốc hơi, lấy theo tài liệu của trạm khí tợng (mm/ngày). e = 2,526 (mm/ngày)

Po: Lợng ma hữu ích sử dụng đợc (mm).

Trong thời gian làm đất P = 0.

Mức tới dỡng M2 đợc xác định theo phơng trình cân bằng nớc. hc = hd + P + m - (e + K) - C (mm)

Phơng trình này viết cho độ sâu và tính toán cho từng ngày. Trong đó: hc: Độ sâu lớp nớc mặt ruộng cuối ngày tính toán (mm) hd: Độ sâu lớp nớc mặt ruộng đầu ngày tính toán (mm)

P : Lợng ma trong ngày (mm) m : Lợng nớc tới trong ngày (mm).

(e + K) : Tổng lợng bốc thoát hơi nớc và ngấm trong ngày (mm).

C: Lợng nớc tháo đi trong ngày (mm)

Trong hai phơng trình này có hai ẩn số hc và m Để giải ta giả thiết m và tìm hc kiểm tra theo điều kiện :

[hmin] ¿ hc ¿[hmax] hmin, hmax : Xác định theo công thức tới tăng sản:

Bảng III-4 kết quả tính toán chế độ tới cho lúa chiêm thời kỳ tới dỡng

Sù thay đổi líp níc MR (mm)

Cấy bén rễ hồi xanh 30 - 80

Theo kết quả bảng tính ta thấy tổng mức tới trong thời kỳ tới d- ỡng cho lúa là : M2 = 4000 (m 3 /ha)

3.4.2 Tính toán hệ số tới

Hệ số tới là hệ lu lợng cần cung cấp cho 1 đơn vị diện tích (1 ha) ký hiệu là q(l/s/ha). q α m

3,6.n t (l/s/ha). m: Mức tới. n : Số giờ tới trong một ngày (n = 24 giờ). t : Thêi gian tíi.

 : Tỷ lệ diện tích mỗi loại cây trồng.

1 Tính toán sơ bộ hệ số tới

Dựa vào bảng III-4 ta có bảng tính toán sơ bộ hệ số tới : tính toán sơ bộ hệ số tới Bảng III- 5.

Ngày tới nớc chính Mức tới(m3/ha) Hệ số tới q(l/s-ha)

2 Hiệu chỉnh giản đồ hệ số tới

Giản đồ hệ số tới sơ bộ còn nhiều chỗ bất hợp lí vì vậy ta tiến hành hiệu chỉnh để cho hệ số tới tơng đối đồng đều nhau.

Ta thấy hệ số tới trong những ngày làm ải quá cao vì thời gian làm ải ngắn mà lợng nớc yêu cầu lớn, nên ta hiệu chỉnh bằng cách tăng thời gian làm ải lên 20 ngày sẽ hợp lí hơn.

Bảng III-6: Bảng kết quả hệ số tới đã hiệu chỉnh.

Hiệu chỉnh hệ số tới.

3 Chọn hệ số tới thiết kế

- Hệ số tới thiết kế là hệ số tới đảm bảo hai điều kiện :

+ Có giá trị lớn nhất.

+ Có thời gian tới dài nhất.

Từ giản đồ hệ số tới sau khi hiệu chỉnh ta có: qmax = 1,16 (l/s/ha). qmin = 0,93 (l/s/ha).

- Chọn qtk : Ta thấy qmax = 1,16 (l/s/ha), có t = 20 ngày Vậy chọn: qtk = qmax = 1,16 (l/s/ha).

3.4.2 Xác định Q tk , Q max , Q min cho trạm bơm

1 Chọn lu lợng thiết kế : Q tk

ht: Hệ số lợi dụng nớc của hệ thống, ht= 0,7.

 :Hệ số lợi dụng kênh mơng ứng với các thời kỳ kết quả ghi ở bảng III-7.

Theo bảng III-7 với qtk = 1,16 (l/s/ha), ta có lu lợng thiết kế là:

2 Xác định lu lợng gia cờng : Q gc

3 Xác định lu lợng nhỏ nhất: Q min

Hệ số tới q(l/s-ha) q i /q tk   Qi(m 3 /s)

Tính toán thiết kế trạm bơm

Xác định quá trình mực nớc sông thiết kế

Từ quá trình mực nớc sông Cầu tại vị trí trạm thuỷ văn Phúc Lộc Phơng (bảng III-3) và tại vị trí trạm thuỷ văn Đáp Cầu (bảng III-2), ta xác định quá trình mực nớc sông Cầu mùa kiệt tại vị trí xây dựng trạm bơm Việt Hoà ứng với tần suất thiết kế ( P = 75% ) bằng cách nội suy theo công thức:

ZVH = ZPLP – LPLP-VH {(ZPLP – Z§C)/ (LPLP - §C)} (IV – 1)

ZVH: Cao trình mực nớc sông tại vị trí xây dựng trạm bơm Việt Hoà.

ZPLP: Cao trình mực nớc sông tại vị trí trạm thuỷ văn Phúc Lộc Phơng.

ZVH: Cao trình mực nớc sông tại vị trí trạm thuỷ văn Đáp CÇu.

LPLP-VH : Khoảng cách từ trạm thuỷ văn Phúc Lộc Phơng đến trạm bơm Việt Hoà; LPLP-VH = 16 (km).

LPLP-ĐC : Khoảng cách từ trạm thuỷ văn Phúc Lộc Phơng đến trạm thuỷ văn Đáp Cầu; LPLP-ĐC = 30 (km).

Quá trình mực nớc sông Cầu mùa kiệt tai vị trí xây dựng trạm bơm Việt Hoà

Tháng Tuần Số ngày Cao trình mực nớc (cm)

Tính mực nớc lớn nhất và nhỏ nhất (Z max , Z min )

-Mực nớc lớn nhất ở bể hút có ý nghĩa rất quan trọng trong việc thiết kế trạm bơm Nó ảnh hởng trực tiếp đến cao trình đặt sàn động cơ Ngoài ra nó có liên quan đến vấn đề chống thấm, chống ẩm ngập lụt trong mùa ma bão.

-Mực nớc nhỏ nhất ở bể hút quyết định quá trình làm việc ổn định của trạm bơm , dùng để tính toán cột nớc địa hình lớn nhất phục vụ công tác kiểm tra máy bơm hoạt động ở vùng hiệu suất thấp, có khí thực xuất hiện và quá tải động cơ.

1 Mực nớc nhỏ nhất ứng với tần suất kiểm tra :Với P = 90%

Bằng phơng pháp nội suy theo công thức IV - 1 ta đợc :

Mực nớc lớn nhất ứng với tần suất kiểm tra: P = 1%.

Bằng phơng pháp nội suy theo công thức IV - 1 ta đợc : Nội suy đợc : Zmax = 8,49 (m)

Thiết kế kênh dẫn kênh tháo

Để thiết kế kênh cho trạm bơm Việt Hoà ta phải thiết kế hai loại kênh đó là kênh dẫn nớc từ sông tới bể hút và kênh tháo. Khi thiết kế phải đảm bảo kênh ổn định, nhà máy vận hành phải chuyển đợc lu lợng thiết kế

Trong tính toán kênh ta dùng phơng pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về mặt thuỷ lực.

Kênh tháo có nhiệm vụ dẫn nớc từ bể tháo tới mặt ruộng Kênh phải đảm bảo dẫn đủ nớc, ổn định, không bị bồi lắng và xói lở Thông qua tính toán thuỷ lực để xác định kích thớc mặt cắt kênh.

Phần trên ta đã có các lu lợng :

Qmin = 3,23 (m 3 /s). Đối với địa hình đồng bằng ven sông tơng đối bằng phẳng ta chọn : i = 2.10 -4

QTK = 3,92 (m 3 /s) đất thịt pha sét nặng và vừa tra trong giáo trình thuỷ nông: n = 0,0225

2 Xác định các kích thớc kênh

Theo kinh nghiệm : hk = A.√ 3 Q TK

Trong đó A là hệ số : A = 0,7  1 chọn A = 0,8, ta có : hk = 0,8.√ 3 3 , 92 = 1,26 (m)

3, 92 = 0,026 Với n = 0,0225 tra phụ lục 8-1 bảng tra thuỷ lực ta có : Rln = 0,94 (m)

0, 94 =1 , 34 m = 1 tra phụ lục 8-3 bảng tra thuỷ lực =>

3 Kiểm tra điều kiện xói lở bồi lắng a) Đảm bảo điều kiện xói lở

Kênh tháo không bị xói lở khi đảm bảo điều kiện : Vmax < [VKX]

Vmax : Lu tốc dòng chảy trong kênh ứng với QGC.

[VKX] : Lu tốc dòng chảy không xói cho phép.

4 ,704 = 0,022 Với n = 0,0225 tra phụ lục 8-1 bảng tra thuỷ lực ta có : Rln = 0,99 (m)

0 ,99 = 4 , 059 m = 1 tra phụ lục 8-3 bảng tra thuỷ lực =>

(m/s) [VKX] = k.Q 0,1 với đất thịt pha sét vừa tra phụ lục 8-7 giáo trình thuỷ nông đợc : k = 0,62

Vậy Vmax < [VKX] kênh không bị xói lở. b) Đảm bảo điều kiện bồi lắng Để lòng kênh không bị mọc cỏ thì Vmin > 0,3 (m/s).

Vmin : Lu tốc dòng chảy trong kênh ứng với Qmin.

3 , 23 = 0,032 Với n = 0,0225 tra phụ lục 8-1 bảng tra thuỷ lực ta có : Rln = 0,877 (m)

0 , 877 =4 , 675 m = 1 tra phụ lục 8-3 bảng tra thuỷ lực =>

Tính đợc : Vmin Q min ω min = 3 , 23

Nhận thấy Vmin > 0,3 (m/s) nên lòng kênh không bị mọc cỏ. c) Kiểm tra ổn định của kênh:

Muốn cho lòng kênh đợc ổn định thì không những không để cho mặt cắt kênh không bị bồi lắng hoặc xói lở mà đồng thơì phải giữ cho tuyến kênh không bị xê dịch sang bên trái hoặc bên phải vì bên xói bên bồi Do vậy trị số  = b/h phải hợp lí để kênh không bị bồi lắng, xói lở, tuyến kênh không bị xê dịch, đồng thời khối lợng đào đắp là nhỏ nhất Để thoả mãn điều kiện trên thì  > []:

Theo kết quả thiết kế kênh ở trên thì có: 1,4,126= 3.25 Trị số [] đợc xác định theo công thức :

Nhận thấy  > [] nên chiều rộng b = 4,1 m và độ sâu hTK 1.26 m mà ta thiết kế đợc cho kênh dẫn là hợp lí

VËy : bK = 4,1 m m = 1 hTK = 1,26 m i = 2.10 -4 d) Xác địng cao trình đáy và bờ kênh tháo

+ Cao trình đáy : Zđk = Zyc - hyk

Zyc : Cao trình mực nớc yêu cầu đầu kênh tới.

A0 : Cao trình mặt ruộng trung bình của khu vực tới, A0 = 5 m h : Chiều sâu lớp nớc nớc mặt ruộng, h = 0,3 m

i.l : Tổng tổn thất dọc đờng, với i là độ dốc bình quân của kênh tới i = 0,0002, l là chiều dài đoạn kênh tới l = 9 km

hc : Tổng tổn thất đầu nớc qua các công trình trên hệ thống kênh

Zyc = 5 + 0,3 + 1,8 + 0,4 = 7,5 (m) htk:Độ sâu dòng chảy trong kênh khi dẫn lu lợng thiết kế : htk 1,26 (m)

 Z®k = 7,5 -1,26 = 6,24 (m) + Cao trình bờ kênh tháo :

Zbk = Z®k + hGC + a hGC: Độ sâu dòng chảy trong kênh khi dẫn lu lợng gia cờng : hGC

= 1,37 (m) a : Chiều cao an toàn của đỉnh bờ kênh.

Bờ kênh kết hợp làm đờng giao thông nên chọn bề rộng bờ kênh là 2 (m).

Kênh dẫn làm nhiệm vụ dẫn nớc từ nguồn nớc vào bể hút của trạm bơm

2 Mặt cắt kênh dẫn và độ dốc đáy kênh

Do kênh dẫn cùng chuyển nớc với lu lợng nh kênh tháo nên ta chọn mặt cắt của kênh dẫn nh kênh tháo.

Chiều sâu mực nớc trong kênh : htk = 1,26 m.

Chiều rộng đáy kênh : bk = 4,1 m. Độ dốc mái kênh : m = 1 Độ dốc đáy kênh : i = 2.10 -4

3 Xác định cao trình đáy kênh dẫn

Zbhmin : Cao trình mực nớc thấp nhất ở bể hút ứng với tần suất P

Zsmin : Cao trình mực nớc thấp nhất ngoài sông ứng với tần suất

Zsmin 90% = 87,63 (cm) = 0,876 (m) hms : Cột nớc tổn thất từ sông tới bể hút, sơ bộ chọn chọn hms 0,15 (m)

4 Xác định cao trình bờ kênh dẫn

Zbk = Zbhmax + a a: Độ cao an toàn a = 0,4 (m)

Zbhmax: Cao trình mực nớc lớn nhất ở bể hút. Đối với trạm bơm đặt trong đê, cao rtình mặt đất thấp, về mùa lũ phải dùng cửa cống khống chế mực nớc trong kênh Để ổn định bờ kênh, ổn định cửa cống ta quy định mực nớc bể hút lín nhÊt Zbhmax = 2,2 (m).

Tính toán các cột nớc của trạm bơm

4.3.1 Tính cột nớc thiết kế của trạm bơm (H tk )

Cột nớc thiết kế của trạm bơm cũng chính là cột nớc thiết kế của máy bơm Đợc xác định theo công thức:

Trong đó: hđhbq là cột nớc địa hình bình quân Đợc xác định theo công thức: h®hbq ∑ Q i h i t i

∑ Q i t i Để dễ dàng xác định đợc cột nớc địa hình (h) và thời gian

4,1m bơm tới (ti) Vẽ lên cùng một hệ trục toạ độ đờng quan hệ mực nớc bể hút với thời gian là: (Zbh~t) Và đờng quan hệ mực nớc bể tháo với thời gian là (Zbt~t) Rồi lập bảng thống kê và tính toán nh ở bảng IV-2.

+ Tính các trị số trong bảng IV-2 nh sau:

- Qi là lu lợng yêu cầu ở đầu kênh tới.

- Zbti là mực nớc ở bể tháo ứng với lu lợng yêu cầu Qi Bảng IV- 3.

- Zbhi là mực nớc ở bể hút ứng với mực nớc sông Cầu tai vị trí xây dựng trạm bơm Việt Hoà trừ đi tổn thất cột nớc qua cống điều tiết là 0,15 m kết quả tính nh ở bảng IV-1

Tháng Tuần Số ngày Cao trình mực nớc (cm)

- h là cột nớc địa hình thứ i đợc tính theo công thức: hdhi = Zbti – Zbhi

Bảng IV-2: Tính toán cột nớc địa hình bình quân

Thêi gian tíi Sè ngày

Qi (m 3 /s) Zbt Zbh h dhi Qit i

STT Q i (m 3 / s) f(R ln ) R ln b/R ln h/R ln h(m) Z bti (m)

- Tổng hms là tổn thất cột nớc trong ống hút và ống đẩy do ma sát Gồm có tổn thất cục bộ và tổn thất dọc đờng vì cha chọn đợc máy bơm nên cha thiết kế đợc ống hút và ống đẩy. Chọn tổng hms theo kinh nghiệm Theo giáo trình hớng dẫn đồ án trạm bơm thờng chọn:

Tổng hms = 1- 1,5 m Chọn Tổng hms = 1,4 m.

4.3.2 Tính toán cột nớc lớn nhất và nhỏ nhất

1 Cét níc thiÕt kÕ lín nhÊt (H TK max )

HTK max = h®h max + hms hđh max : Cột nớc địa hình lớn nhất ứng với tần suất thiết kế P 75%. h®h max = 6,88 (m)

Thay vào công thức đợc : HTK max = 6,88 + 1,3 = 8,18 (m)

2 Cét níc thiÕt kÕ nhá nhÊt (H TK min )

HTK min = h®h min + hms hđh min : Cột nớc địa hình nhỏ nhất ứng với tần suất thiết kế P

Thay vào công thức đợc : HTK max = 6,44 + 1,4 = 7,84 (m)

4.3.3 Tính toán cột nớc lớn nhất nhỏ nhất ứng với tần suất kiểm tra

1 Cét níc lín nhÊt (H KT max )

HKT max = h®hmax KT + hms hđhmax KT : Cột nớc địa hình lớn nhất suất hiện khi mực nớc ở bể tháo là lớn nhất và mực nớc ở bể hút là nhỏ nhất Mực nớc ở bể tháo lớn nhất khi bơm với lu lợng gia cờng Qgc = 4,704 (m 3 /s) Mực nớc ở bể hút ứng với tần suất kiểm tra P = 90 %. h®hmax KT = Z®k + hgc - Zbhmin = 6,24 + 1,37 – 0,726 = 6,884

2 Cét níc nhá nhÊt (H KT min )

HKT min = h®hmin KT + hms hđhmin KT : Cột nớc địa hình nhỏ nhất suất hiện khi mực nớc ở bể tháo là nhỏ nhất và mực nớc ở bể hút là lớn nhất Mực nớc ở bể tháo nhỏ nhất khi bơm với lu lợng gia Qmin = 3,23 (m 3 /s) Mực nớc ở bể hút lớn nhất nh đã chọn:

Zbhmax = 2,2 (m) h®hmin KT = Z®k + hmin - Zbhmmax = 6,24 + 1,133 – 2,2 = 5,173 (m)

Vậy kết quả tính toán thoả mãn bất đẳng thức:

Hmin TK < HTK < Hmax TK < Hmax KT

Chọn máy bơm và động cơ

1 Chọn số máy bơm (n) n là số máy của một trạm bơm Có ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật rất lớn Cả về mặt thiết kế cũng nh mặt quản lý, vận hành của trạm bơm sau này Nó quyết định trực tiếp đến loại máy bơm và loại nhà máy bơm.

Khi chọn máy bơm phải làm sao đảm bảo cung cấp đủ nớc theo biểu đồ lu lợng yêu cầu một cách chính xác với hiệu quả kinh tế cao nhất Vậy phải dựa vào biểu đồ lu lợng yêu cầu để chọn số máy bơm Hai là qua kinh nghiệm vận hành, quản lý cho thấy tốt nhất cho tháy số máy bơm của một trạm bơm sao cho :

3  n+1  8 Nếu n+ 1 mà lẻ thì càng tốt.

Biểu đồ lu lợng yêu cầu

Qua biểu đồ lu lợng yêu cầu dự kiến đa ra 2 phơng án số máy tơng đối hợp lý hơn cả là:

Về mặt lu lợng yêu cầu mà phân tích, thì thấy ngay :

+ Phơng án 1 có 5 máy thì lu lợng thừa thiếu lớn hơn phơng án 2.

Khi lu lợng yêu cầu là 3,23 m 3 /s thì phải vận hành 4 máy là 4 x 0,784 = 3,136 m 3 /s sẽ thiếu 0,094 m 3 /s Còn khi lu lợng yêu cầu là

3,92 m 3 /s thì vận hành 5 máy là phù hợp với lu lợng yêu cầu và thừa 0,03 m 3 /s so với lu lợng yêu cầu Q = 3,89 m 3 /s.

+ Phơng án 2 có n = 6 máy sẽ tốt hơn Vì nó phù hợp với khả năng cung cấp lu lợng đòi hỏi của cây trồng qua từng thời kỳ Lu lợng thừa thiếu ở các thời kỳ rất nhỏ.

Với lu lợng yêu cầu là 3,23 m 3 /s thì vận hành 5 máy là 5 x 0,65

= 3,25 m 3 /s Lu lợng thừa chỉ là 0,02 m 3 /s Khi lu lợng yêu cầu là 3,92 m 3 /s thì phải vận hành 6 máy Lu lợng máy bơm cung cấp vừa đủ lu lợng yêu cầu và thừa 0,03 m 3 /s so với lu lợng yêu cầu Q

Trong thực tế để chọn ra đợc một phơng án số máy bơm có lợi nhất, còn phải so sánh nhiều mặt khác nhau nữa Nh vậy sẽ chọn loại máy bơm cho cả hai phơng án để so sánh tìm ra một ph- ơng án có lợi nhất.

Máy bơm đợc chọn phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Với cột nớc thiết kế HTK đảm bảo cung cấp đủ lu lợng QTK.

- Có hiệu suất cao nhất trong các thời kỳ làm việc.

- Khả năng chống khí thực cao để không phải xây nhà máy quá sâu.

- Có chất lợng tốt (lắp ráp thuận lợi, các bộ phận nh ổ bi, vòng đệm chống rò rỉ, thiết bị chống lực dọc trục đủ chất lợng yêu cÇu)

- Có số vòng quay lớn sẽ giảm đợc trọng lợng của máy bơm và động cơ.

Hiện nay trên thị trờng có nhiều loại máy bơm khác nhau Cả máy bơm nội địa do nhà máy chế tạo bơm Hải Dơng sản xuất.

Và cả máy bơm nhập ngoại của các nớc trên thế giới.

*Về máy bơm nội địa:

+ Ưu điểm: Không phải nhập từ nớc ngoài về Cho nên có thể chủ động về thời gian xây dựng công trình Giá thành rẻ và phụ tùng thay thế lại có sẵn ở trong nớc.

+ Nhợc điểm : Cha có nhiều trủng loại khác nhau Nhất là các loại máy bơm có lu lợng lớn mà dùng máy bơm nội thì số máy sẽ nhiều Số máy bơm nhiều thì quản lý vận hành cũng phức tạp. Hơn nữa do trình độ kỹ thuật sản xuất chế tạo máy bơm còn nhiều hạn chế, nên chất lợng máy còn thấp, máy bơm hay hỏng và khả năng chống khí thực kém.

+ Ưu điểm: Có nhiều loại máy bơm kích cỡ khác nhau, thiết kế đồng bộ Khi trạm bơm có lu lợng lớn thì không cần phải dùng nhiều máy Do đó kết cấu nhà máy ngắn, thuận lợi cho việc quản lý vận hành Hai là chất lợng máy tốt ít h hỏng và khả năng chèng khÝ thùc cao.

+ Nhợc điểm: Do máy bơm phải nhập từ nớc ngoài về, do đó không chủ động về thời gian xây dựng công trình Giá thành đắt (nh đối với máy bơm của Thuỵ Điển ),vật t thiết bị thay thÕ khi cÇn còng khã kh¨n.

Qua phân tích u nhợc điểm các máy bơm nội địa và máy bơm ngoại nhập Để trạm bơm hoạt động lâu dài, đảm bảo an toàn khi vận hành, thuận lợi trong quản lý thì đối với trạm bơm Việt Hoà nên chọn máy bơm của Liên Xô cũ chế tạo. a Xác địng thông số kỹ thuật của các máy bơm

Từ biểu đồ sản phẩm máy bơm ( trong sổ tra cứu máy bơm và thiết bị) căn cứ vào HTK , QTK chọn đợc loại máy bơm và các thông số theo các phơng án nh bảng IV.4:

STT Thông số công tác Đơn vị Các phơng án

1 Loại máy bơm OB5- 47 20pB-60

7 Độ sâu dìm máy M -1 -1 b Xác định cao trình đặt máy

Cao trình đặt máy bơm có ý nghĩa quan trọng đối với giá thành và tuổi thọ công trình Nếu cao trình đặt máy bơm thấp, áp lực trong khe cánh quạt tăng nên chống đợc hiện tợng khí thực làm tăng tuổi thọ máy bơm.Nhng kinh phí xây dựng lớn. Nếu cao trình đặt máy bơm cao , áp lực trong khe cánh quạt thấp nên dễ phát sinh hiện tợng khí thực làm giảm tuổi thọ của máy bơm , nhng kinh phí xây dựng nhỏ.

Ta thấy đờng đặc tính của máy bơm 20pB – 60 không có đờng quan hệ

[h ]~ Q hay [Hck] ~ Q Trờng hợp này ta tính h theo công thức kinh nghiệm của Tom:

K: Hệ số dự trữ do điều kiện kỹ thuật ấn định thờng lấy K  1,15

hth : Độ dự trữ khí thực của máy bơm

H : Cột nớc của máy bơm

th : Hệ số khí thực tới hạn. Đối với máy bơm hớng trục có thể dùng công thức kinh nghiệm của

Viện nghiên cứu thuỷ lực Liên Xô (cũ):

th = 2,05.10 -4 ns 4/3 ns : Hệ số tỷ tốc của máy bơm ta đang xét, xác định theo công thức : ns = 3,65.n.

4√ H 3 (v/ph) n: Số vòng quay của máy bơm , n = 960 (v/ph)

Q,H : Lu lợng và cột nớc tra trên đờng đặc tính ứng với điểm công tác có hiệu suất cao nhất.

Ta thấy khi máy bơm làm việc với cột nớc H = 8,4 m, Q = 0,73 (m 3 /s), hiệu suất cao nhất  = 87 % nên tính ns theo những giá trị của Q, H trên ns = 3,65.960.

 Khi máy bơm làm việc với cột nớc lớn nhất

 Khi máy bơm làm việc với cột nớc nhỏ nhất:

 [h]’’ = 1,15.6,77 = 7,94 (m) Tại trạm bơm Việt Hoà lắp máy bơm hớng trục trục đứng do vậy cao trình đặt máy phải tính theo 2 điều kiện:

*Điều kiện 1: Đảm bảo máy bơm không sinh ra hiện tợng khí thực khi làm việc với cột nớc thiết kế Khi đó cao trình đặt máy Z 1 đm đợc xác định theo công thức: Z 1 đm = Z min bh +[hs]

Z min bh: Cao tr×nh mùc níc bÓ hót thÊp nhÊt, Z min bh = 0,726 (m). [hs]: Độ cao hút nớc địa hình cho phép từ mực nớc bể hút thấp nhất đến trung tâm bánh xe cánh quạt, để máy không sinh ra hiện tợng khí thực, [hs] đợc xác định theo công thức :

Hat: Cột nớc áp lực khí trời trên bề mặt thoáng của bể hút đợc xác định theo công thức :

Hbh: Cột nớc áp lực bốc hơi của nớc bơm lên Trong trờng hợp nhiệt độ nớc trung bình t = 30 o tra phụ lục 2 sách Bài tập và Đồ án môn học trạm bơm có

Hbh = 0,43 (m) hmsoh : Tổn thất vì ma sát trên đờng ống hút, sơ bộ lấy hmsoh 0,5 (m).

[h]: Độ dự trữ khí thực cho phép đợc xác định bằng cách tra trên đờng đặc tính máy bơm ứng với HTK =8 (m).

Kết quả tính cao trình đặt máy theo điều kiện 1 của cả 2 phơng án đợc thể hiện ở bảng sau:

PA Loại máy Z bh min (m) H at (m) H bh (m) H msoh

Thiết kế nhà máy

Nhà máy là nơi đặt các thiết bị cơ khí thuỷ động lực chủ yếu nh máy bơm , động cơ và các thiết bị phụ nh quạt gió, bơm chân không, các loại khoá, máy bơm nớc kỹ thuật, thiết bị điều khiển an toàn

Các kích thớc cơ bản của nhà máy bao gồm: chiều dài, chiều rộng, chiều cao của nhà máy Việc tính toán xác định các kích thớc cơ bản đó phải dựa vào sơ đồ lắp giáp máy bơm , động cơ điện và các điều kiện đảm bảo về quy trình vận hành và quản lý khai thác sau này nh an toàn về điện, thuận lợi cho công tác sửa chữa, lắp giáp động cơ và các thiết bị khác Đồng thời nhà máy đợc thiết kế có tính mỹ thuật cao phù hợp với cảnh quan xung quanh.

Hình dạng, kích thớc và kết cấu của nhà máy phụ thuộc vào các yÕu tè sau:

- Cách nối tiếp nhà máy với các công trình lấy nớc

- Cấu tạo máy bơm và động cơ chính

- Tình hình nguồn nớc, điều kiện địa chất vị trí đặt công trình

- Tình hình khí hậu, loại vật liệu xây dựng nhà máy bơm

- ChiÒu cao hót níc cho phÐp

- Sự dao động mực nớc trớc trạm

Theo tính toán ở phần trên loại máy bơm đợc chọn để thiết kế nhà máy là loại 20pB-60(n0 v/ph) và các thông số phục vụ cho việc thiết kế nhà máy đó là:

+ Lu lợng thiết kế cho mỗi máy: Q1 máy= 0,653 (m 3 /s)

+ Cột nớc thiết kế của trạm: HTK = 8 m

+ §é cao hót níc cho phÐp : hyc= -1 m

+ Dao động mực nớc bể hút: + 0,726  + 2,2 m

+ Tình hình địa chất nơi xây dựng công trình là tơng đối tèt.

Căn cứ vào các thông số trên ta chọn nhà máy bơm kiểu buồng ớt máy đặt tầng khô

4.5.2 Cấu tạo chung toàn nhà máy

Nhà máy bơm kiểu buồng ớt máy đặt tầng khô đợc thiết kế 3 tÇng.

1 Tầng trên mặt đất ( tầng động cơ )

Tầng động cơ là tầng có cấu tạo kiểu khung nhà công nghiệp, trong đó bố trí các động cơ của máy bơm , thiết bị khởi động, tổ phân phối điện, cầu trục, gian sửa chữa lắp ráp, là nơi trực tiếp cho công nhân vận hành và điều khiển thiết bị.

Tầng bơm đợc tính từ sàn động cơ trở xuống đến cao trình sàn bơm Đây là nơi đặt các máy bơm , ống đẩy, ống hút, ngoài ra còn có các thiết bị cơ khí thuỷ lực, máy bơm nớc kỹ thuật, máy bơm tiêu nớc, cầu thang lên xuống.

Là phần kết cấu của nhà máy , đợc tính từ cao trình sàn bơm trở xuống, mỗi máy bơm lấy nớc ở từng buồng riêng biệt.

4.5.3 Cấu tạo chi tiết và kích thớc nhà máy Để chọn đợc cấu tạo và xác định kích thớc nhà máy hợp lý, trớc hết phải xác định kích thớc định hình của máy bơm 20pB- 60-960 và quy cách bố trí nhà máy bơm kiểu buồng ớt máy đặt tầng khô

Kích thớc định hình của máy bơm 20pB-60-960 đợc thể hiện ở hình vẽ IV.1

+ Buồng hút chọn kiểu buồng hình chữ nhật

Dv: Đờng kính miệng vào của máy bơm , Dv = 0,6 m

+ Độ ngập sâu của miệng vào máy bơm dới mực nớc thấp nhất ở bể hút là: h2 = 0,6 – 0,8 Dv 0,8 – 1,5 m h2 = 0,8.0,6 = 0,48 (m)

+ Khoảng cách từ miệng vào của máy bơm đến đáy buồng hút tốt nhất là ( theo sơ đồ kích thớc định hình của máy bơm) h1 = 0,82 m

+ Chiều rộng của buồng hút : B1 = 3Dv = 3.0,6 = 1,8 m

+ Chiều dài của buồng hút:

Q = 6,53 m 3 /s > 0,5 m 3 /s chọn K = 17 h: chiều cao của buồng ớt, h = 1,3 m

+ Khoảng cách giữa tâm của 2 ống hút liền nhau :

B2 = 3Dv + dp dp: chiều dầy của trụ pin thờng lấy dp = 0,6 – 0,8 m

Chơng 1 : Tình hình chung của hệ thống tới khu tới kênh 4/3

Tầng bơm nằm sâu dới đất, xung quanh chịu áp lực đất nớc tác dụng Cho nên tờng tầng bơm phải làm bằng bê tông cốt thép mác 200 Có độ chống thấm từ

B4 – B6 Trát tờng cao hơn mực nớc lớn nhất ở bể hút là 0,5 m Sau đó quét nhựa đờng rồi mới lấp đất Mặt trong của tờng quét vôi chống ẩm, theo sơ đồ kích thớc định hình của nhà máy thì htb

= 5,226 m < 10 m nên trong tầng bơm không phải xây tờng ngăn mà tầng bơm là một gian chung.

Chiều dầy của tờng thợng, hạ lu tầng bơm đợc lấy theo chiều cao tầng bơm (htb ) Theo giáo trình Hớng dẫn đồ án môn học trạm bơm thì htb = ( 4 – 8) m, chọn chiều dầy tờng là :

Từ sàn bơm xuống buồng hút làm cửa lên xuống để tiện khi sửa chữa, kiểm tra Cửa lên xuống thiết kế dạng hình tròn có 

= 0,8 m Phía trên làm nắp đậy bằng thép bản dầy 0,005 m

Có lỗ chừa sẵn để bắt bu lông với sàn bơm Các bu lông này phải đợc chôn sẵn từ khi thi công.

3 Cấu tạo tầng động cơ

Tầng động cơ nhô lên khỏi mặt đất cho nên ngoài việc thiết kế đẩm bảo kỹ thuật còn phải đảm bảo về mặt mỹ thuật.

Tầng động cơ lắp đặt động cơ, các thiết bị khởi động, tủ điều khiển, cầu trục, gian sửa chữa, gian điện Kích thớc tầng động cơ phụ thuộc vào kích thớc định hình của động cơ và các thiết bị khác và yêu cầu sửa chữa quản lý vận hành đợc dễ dàng, nên bố trí gọn và ngăn nắp.

- Sàn động cơ đúc bằng bê tông cốt thép mác 200 dầy 30 cm Trên tờng bố trí cửa sổ, cửa ra vào để thông gió, thoáng mát Cao trình sàn động cơ cao hơn mặt đất bên ngoài là 0,1 m để cho nớc không chảy vào sàn tầng động cơ đợc.

- Cao trình sàn động cơ đợc xác định:

Dầm đỡ động cơ đợc đúc liền với sàn Dầm chịu các lực tác dụng nh : Trọng lợng bản thân, trọng lợng của động cơ , trọng l- ợng của sàn động cơ, trọng lợng của ngời và các vật trọng quá trình sửa chữa, chịu lực động có chu kỳ của động cơ khi động cơ làm việc.

Dầm đợc đúc bằng bê tông cốt thép mác 200

+ Dầm chính: Nh phần cấu tạo tầng bơm đã thiết kế , tầng bơm chỉ có một gian chung, không có tờng ngăn Do đó dầm chính đợc nối lên hai tờng thợng và hạ lu tầng bơm.

- Chiều dài Ldầm bằng chiều rộng của nhà máy

- Chiều cao dầm : hdầm = 1/10 Ldầm  60cm, chọn hdầm = 0,6 m

- Chiều rộng dầm: bd  2/3 hd chọn bd = 0,4 m

Dầm phụ nối liền hai dầm chính và có kích thớc mặt cắt ngang bằng dầm chính Khoảng cách giữa 2 dầm phụ và dầm chính phụ thuộc vào đờng kính động cơ để đặt trực tiếp động cơ lên dầm đợc.

Theo sơ đồ bố trí của nhà máy bơm lắp máy bơm 20pB –

60 – 960 có đờng kính chân động cơ :  = 1,285 m, đờng kính động cơ:  = 1,01 m Vậy khoảng cách mép trong của 2 dầm chính và dầm phụ cũng chính là 1,01 m

Mặt cắt đặc trng của dầm phụ : hdp = 0,6 m bdp = 0,4 m

 Lỗ kéo máy xuống tầng bơm

Nhà máy bơm kiểu buồng ớt máy đặt tầng khô gồm có hai tầng : Tầng động cơ và tầng bơm.

- Khi cần sửa chữa máy bơm thì dùng cầu trục chuyển động cơ ra khỏi bệ máy Lợi dụng khoảng trống từ mép trong dầm phụ và dầm chính làm kích thớc lỗ kéo máy bơm lên xuống Máy bơm 20pB – 60 – 960 lỗ kéo máy bơm có kích thớc là : 1,01x 1,01 (m)

Tính toán thiết kế các công trình nối tiếp với nhà máy

4.6.1 èng ®Èy ống đẩy là đoạn nối tiếp từ nhà máy bơm tới bể tháo Chiều dài của ống đẩy phụ thuộc vào khoảng cách từ nhà máy tới bể tháo.

- Đờng kính kinh tế của ống đẩy đợc xác định bằng công thức kinh nghiệm sau:

DKT = √ n 4 π Q V bq KT n: Số ống đẩy làm việc (không kể máy dự trữ), n = 6.

VKT: Tốc độ kinh tế chảy trong ống đẩy, theo kinh nghiệm thờng lÊy VKT = 1,5 (m/s).

Qbq: Lu lợng bình quân của trạm tính theo công thức:

Vì đờng kính ống đẩy lớn hơn đờng kính miệng ra của máy bơm Do đó phải lắp một đoạn ống chuyển tiếp Chiều dài đoạn ống chuyển tiếp (Lct) đợc tính theo công thức:

D1: Đờng kính miệng ra của máy bơm , theo kích thớc định hình của máy bơm D1 = 0,61 (m)

Bể hút có nhiệm vụ nối tiếp giữa kênh dẫn với miệng ống hút.

Bể hút có hai phần là : phần mở rộng của kênh dẫn và công tr×nh lÊy níc. a) Công trình lấy nớc có nhiệm vụ phân phối nớc cho các máy bơm và ngăn cản rác bẩn chui vào máy bơm Trên bình đồ công trình lấy nớc có dạng hình chữ nhật Có chiều dài phụ thuộc vào số máy bơm , cách bố trí ống hút và chiều dầy trụ pin. Chiều dài này ảnh hởng rất lớn đến dòng chảy ở phần mở rộng. Đợc xác định bằng công thức:

B ct b k = 6,2 thì sẽ hình thành khu nớc quẩn dới đáy và các xoáy trên mặt Nếu giảm

B ct b k 4 thì các hiện tợng trên sẽ mất.

B ct b k 16,8 4,1 = 4,0975 xấp xỉ bằng 4 đảm bảo không có các hiện tợng xoáy trên mặt và nớc quẩn dới đáy.

- Chiều rộng của công trình lấy nớc chính là chiều dài của trụ pin, nó phụ thuộc vào các thiết bị nh : khe cửa van, tờng ngực, khe lới chắn rác, khe phai và cầu công tác trên đỉnh trụ pin Chiều cao trụ pin lấy bằng cao trình bờ kênh dẫn là cao trình + 2,6 (m) để đi lại dẽ dàng.

- Chọn khe phai gồm hai khe và một khe van: Chiều rộng 0,2 (m), chiÒu s©u 0,15 (m).

- Chọn khe thả lới chắn rác : Rộng 0,2 (m), sâu 0,15 (m), nghiêng 60 o về phía nhà máy để vớt rác dễ dàng.

- Chọn chiều dài trụ pin là: Ltrp = 5,2 (m). b) Phần mở rộng

Phần mở rộng có nhiệm vụ nối tiếp giữa kênh dẫn và bể hút, chiều dài của đoạn mở rộng phụ thuộc vào góc mở  Nếu  lớn thì chiều dài đoạn mở rộng ngắn, do đó tốc độ dòng chảy giảm đột ngột sinh ra dòng xoáy cuộn trong bể Nếu  nhỏ thì chiều dài đoạn mở rộng tăng lên, dẫn đến vận tốc dòng chảy giảm làm cho bùn cát lắng đọng trớc bể hútlàm ảnh hởng tới việc lấy nớc của trạm và làm tang chi phí quản lý hàng năm của trạm bơm Do đó việc chọn  làm sao cho ta kết quả là tốt nhất. Theo kinh nghiệm thì góc mở đợc chọn dựa vào vận tốc dòng chảy trong kênh:

Vậy ứng với Vkmax = 0,628 (m/s) ta chọn  = 45 o

Do có sự chênh lệch giữa cao trình đáy kênh và cao trình công trình lấy nớc do đó ta làm một đoạn dốc nối tiếp ở đáy phần mở rộng, độ dốc nên lấy id = 0,2  0,25 Chọn id = 0,25. Chiều dài của đoạn dốc Ld đợc xác định theo công thức :

Zđk: Cao trình đáy kênh dẫn theo kết quả tính toán trớc, Zđk = - 0,534 (m).

Zđct : Cao trình đáy công trình lấy nớc bằng cao trình đáy buồng hút,

0,25 = 4,16 (m) Đáy đoạn dốc đợc làm bằng bê tông cốt thép mác 200, dầy 40 cm đợc đục lỗ thoát nớc đờng kính d = 5 cm. Để đảm bảo dòng chảy đợc ổn định trớc khi vào nhà máy , mái và đáy của phần mở rộng đợc lát bằng các tấm bê tông cốt thép đúc sẵn có kích thớc 80x80x8 cm.

Trên bình đồ phần mở rộng là 1 hình thang, đáy nhỏ bằng chiều rộng đáy kênh dẫn, đáy lớn bằng chiều dài công trình lấy nớc.Chiều dài đoạn mở rộng đợc xác định theo công thức:

Bct: Chiều dài của công trình lấy nớc, theo kết quả tính toán ở phần trên ta có

L1g : Chiều dài thiết kế của 1 gian, L1g = 2,4 (m) n: Tổng số máy bơm (kể cả máy dự trữ), n = 7. dp : ChiÒu dÇy trô pin, dp = 0,6(m).

0,4 : Là phần tăng thêm khi bố trí khe lún do trụ pin có khe lún đi qua có chiều dầy tăng thêm là 0,4 m

Bk : Chiều rộng kênh dẫn, theo kết quả thiết kế kênh dẫn ta đợc:

1 Nhiệm vụ của bể tháo

- Bể tháo là công trình quan trọng của trạm bơm ở trạm bơm Việt Hoà bể tháo đợc thiết kế nối tiếp với ống đẩy và kênh tới, và đảm bảo cao trình mực nớc khống chế đầu kênh tới của hệ thống.

- Khi máy bơm ngừng làm việc phải ngăn đợc nớc từ bể tháo chảy về bể hút. Để đảm bảo đợc những nhiệm vụ trên của bể tháo, khi thiét kế bể tháo cần đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Kết cấu bể tháo phải bền vững và ổn định

+ Kích thớc và hình dạng của bể tháo phải đảm bảo cho dòng chảy thuận lợi về mặt thuỷ lực và hợp lý về mặt kinh tế.

+ Tạo điều kiện cho công tác quản lý, thi công , sửa chữa.

2 Chọn vị trí bể tháo

Có hai hình thức bố trí bể tháo :

- Bố trí bể tháo liền nhà máy

- Bố trí bể tháo xa nhà máy

Tuỳ theo điều kiện cụ thể của loại nhà máy bơm đã thiết kế mà ta chọn hình thức bố trí bể tháo cho phù hợp.

 Bố trí bể tháo liền nhà máy

Bố trí bể tháo liền nhà máy khi cao trình đỉnh tờng bể tháo thấp hơn cao trình mép dới của cửa sổ.

- Lợi dụng tờng hạ lu nhà máy làm tờng của bể tháo.

- ống đẩy bố trí trong tờng hạ lu của nhà máy nên giảm hiện tợng nứt gãy đờng ống.

- Chỉ sử dụng với nhà máy cột nớc thấp, dùng máy bơm trục đứng, giao động mực nớc của nguồn nớc thấp hơn miệng ra ống đẩy ở tờng nhà máy bơm.

- Khi thiết kế phải đặc biệt chú ý tính toán nền móng đảm bảo chống lún đều và ổn định.

- Phải có khớp nối chống lún và chống thấm ở chỗ tiếp giáp giữa bể tháo với tờng nhà máy.

 Bố trí bể tháo xa nhà máy:

- Khi cao trình đỉnh tờng bể tháo lớn hơn sàn làm việc tơng đối cao ( cao hơn mép dới của cửa sổ) ta phải bố trí bể tháo xa nhà máy => không làm thay đổi kích thớc nhà máy.

- Tránh kết cấu của bể tháo nằm trên đất mợn gây nứt gãy. + Nhợc điểm :

- Phải xây tờng bể tháo.

- ống đẩy dài hơn, nên tốn vật liệu để làm đờng ống.

- Bể tháo thiết kế xa nhà máy nên xảy ra hiện tợng lún không đều gây nứy gãy đờng ống.

- Phải có biện pháp bảo vệ chống rò rỉ và chống xâm thực do nớc ma Bố trí bệ đỡ bệ néo nhằm giảm lực dọc trục ở đờng èng.

Ta thấy đối với trạm bơm Việt Hoà cao trình đỉnh bể tháo cao hơn mép dới cửa sổ, vì vậy để tạo sự thông thoáng và không làm thay đổi đến kích thớc của nhà máy ta chọn phơng án đặt bể tháo xa nhà máy.

Bố trí bể tháo cách nhà máy l = 15 m.

DKT = 0,74 (m) nằm trong khoảng 0,7  1,2 m theo giáo trình Máy bơm và trạm bơm tập 2 chọn nắp ống đẩy hình cánh bớm có bản lề lệch tâm ở miệng ra.

3 Tính toán thuỷ lực bể tháo

 Xác định đờng kính miệng ra của ống đẩy Để giảm tốc độ nớc ra khỏi ống đẩy, đờng kính miệng ra lấy theo công thức sau:

Dra = (1,1  1,2).DKT Chọn Dra = 1,2 DKT = 1,2 0,74 = 0,89 (m)

 Xác định vận tốc dòng chảy ở miệng ra của ống đẩy: Vra

Vận tốc dòng chảy ở miệng ra của ống đẩy đợc xác định theo công thức:

Q: Lu lợng tính toán ống đẩy khi mực nớc bể tháo là nhỏ nhất Với

Tra vào đờng đặc tính Q~H ứng với góc  = 17 o đợc Q = 0,67 (m 3 /s)

 Độ ngập nhỏ nhất của mép trên miệng ra của ống đẩy hngmin đảm bảo dòng chảy ra ngập lặng đợc xác định theo công thức: hngmin = (3  4).

Vra: Vận tốc dòng chảy ở miệng ra của ống đẩy, theo tính toán ở phần trên Vra = 0,96 (m/s). g: Gia tốc trọng trờng, g = 9,81 (m/s 2 )

 Chiều sâu nhỏ nhất trong giếng tiêu năng của bể tháo:

Chiều sâu nhỏ nhất trong giếng tiêu năng của bể tháo đợc xác định theo công thức :

P: Khoảng cách từ mép dới miệng ra của ống đẩy đến đáy bể, chọn P = 0,5 (m)

Các thông số còn lại nh đã giải thích ở trên.

 Chiều cao của thềm tiêu năng: ht

Chiều cao của thềm tiêu năng đợc xác định theo công thức: ht = Hgtmin - hkmin hkmin : Chiều sâu nhỏ nhất trong kênh, hkmin ứng với lu lợng nhỏ nhất yêu cầu là:

 Chiều sâu lớn nhất của giếng tiêu năng (Hgimax) tính theo công thức:

Hgimax = ht + hkmax hkmax : Mực nớc lớn nhất trong kênh ứng với lu lợng

 Độ ngập lớn nhất của mép trên miệng ra của ống đẩy ( hngmax

) tính theo công thức: hngmax = Hgimax – Dra – P = 1,8 – 0,89 – 0,5 = 0,4 (m)

Chiều cao dự trữ từ mực nớc lớn nhất trong bể tháo đến mép trên tờng bể tháo (Hb)

Chọn độ cao an toàn a = 0,4 (m)

 chiều dài của bể tiêu năng (Lgi) tính theo công thức kinh nghiệm:

K : Hệ số phụ thuộc vào hình dạng thềm ra khỏi giếng tiêu năng, hình dạng tiết diện miệng ra của ống đẩy, hình dạng và chiều cao của thềm K = f(k.Dra)

D ra 00,5,89 = 0,56 (m) Theo bảng (XI – 1) giáo trình trạm bơm tập 2 trang 136 tra đợc :

 Chiều dài đoạn kênh dẫn cần bảo vệ: Lbv

Theo kinh nghiệm : Lbv = (4 5) hkmax

 Khoảng cách giữa các tâm miệng ống: B

B = Dra + 2b + dp b: Khoảng cách từ mép ống đến trụ pin, theo kinh nghiệm chọn b = 0,5 (m) dp : ChiÒu dÇy trô pin, dp = 0,6 (m)

 Chiều rộng toàn bộ phía trong bể tháo đợc xác định theo công thức:

Bb = ( n – 1)B + Dra + 2b+ 0,4 n: Sè èng ®Èy, n = 7.

0,4 : Chiều dầy tăng thêm của trụ pin có khe lún đi qua b: Khoảng cách từ mép ống đến trụ pin, b = 0,5 (m)

Các đại lợng còn lại đã xác định ở trên.

Tính toán, thiết kế sơ bộ các hệ thống thiết bị phụ trong nhà máy

4.7.1 Hệ thông tiêu nớc trong nhà máy

Nhà máy bơm trong trờng hợp thiết kế là nhà máy bơm kiểu buồng ớt máy đặt tầng khô, tầng bơm có cao trình sàn bơm là : Zsb = Zđm + 0,6

 Zsb = - 0,274 + 0,6 = + 0,326 (m) So sánh cao trình sàn bơm Zsb = + 0,326 (m) với cao trình mực nớc bể hút nhỏ nhất

Zbh min = + 0,726 (m) nhận thấy sàn bơm thấp hơn mực nớc bể hút nhỏ nhất nên có thể có hiện tợng nớc ngầm thấm qua tờng nhà máy vào sàn bơm Ngoài ra còn có thể có hiện tợng nớc thấm qua khe lún, nớc rò rỉ từ các vòng đệm và khớp nối ống đẩy của máy bơm nên gây ớt sàn bơm, gây khó khăn cho quản lý vận hành Do đó cần có thiết bị tiêu nớc để sàn bơm đợc khô ráo và bơm nớc từ buồng hút khi cần sửa chữa máy bơm chính

Sàn bơm phải có độ dốc i = 0,002 về phía rãnh ở sát tờng hạ lu để đa nớc thấm về bể tập trung Bể tập trung nớc tiêu bố trí ở gian sửa chữa máy dùng máy bơm tiêu đa nớc ra ngoài. a) Việc xác định lu lợng thấm rất khó khăn và không chính xác Do đó phải dựa vào kinh nghiệm quản lý để chọn lu lợng tiêu Đối với trạm bơm loại vừa thì chọn lu lợng tiêu Qt1 = 10  18 m 3 /h, chọn lu lợng tiêu của trạm bơm Việt Hoà là Qt1 = 10 m 3 /h. b) Để giảm bớt cột nớc của máy bơm tiêu, máy bơm tiêu sẽ xả nớc ra bể hút Nh vậy cột nớc của máy bơm tiêu phải đảm bảo khi mực nớc ở bể hút là lớn nhất Tính theo công thức :

Ht = hdh + hms (m) hdh = Zbhmax - Zbttrmin

Zbhmax = + 2,2 (m) là cao trình mực nớc lớn nhất ở bể hút.

Zbttrmin : Cao trình mực nớc tháp nhất ở bể tập trung nớc tiêu.

 hdh = + 2,2 – (- 1,574) = 3,774 (m) hms: Cột nớc tổn thất vì ma sát trong đờng ống của máy bơm tiêu Chọn hms = 1,5 (m), thay vào công thức:

Khi sửa chữa máy bơm chính hoặc sửa chữa buồng hút thì phải bơm cạn nớc trong buồng hút rồi mới mở nắp đậy miệng lỗ xuống buồng hút để sửa chữa. a) Lu lợng của máy bơm tiêu nớc buồng hút bằng lu lợng bơm cạn nớc chứa trong buồng hút và trong máy bơm khi mực nớc ở bể hút là lớn nhất, có kể đến lợng nớc rò rỉ qua các khe hở của cửa van Thời gian bơm cạn thờng từ 6 8 giờ Chọn thời gian bơm cạn là 6 giờ Thì lu lợng của máy bơm tiêu nớc buồng hút đợc xác định nh sau:

(m 3 /h) W: Thể tích nớc chứa trong ống hút và trong máy bơm khi mực n- ớc ở bể hút là lớn nhất t : Thời gian bơm cạn , t = 6 giờ q: Lu lợng nớc rò rỉ qua các khe hở của phai và cửa ra ống đẩy. q = 3,6.q1.l (m 3 /h) q1: Lu lợng rò rỉ qua 1m dài khe hở trong 1 giây, thờng lấy q1 0,5  1 (l/sm), chọn q1 = 0,6 (l/sm)

l = lph + lôđ lph: Chiều dài của khe hở ở cửa phai đợc xác định lph = 2.(3,774 + 1,8) – 1,8 = 9,35 (m) lôđ: Chiều dài khe hở ở ống đẩy lôđ =  Dra = 3,14 0,89 = 2,795 (m)

W1: Thể tích nớc trong buồng hút

W2 : Thể tích nớc trong ống hút thân bơm ở đoạn thẳng đứng ;

W3 : thể tích nớc 1 phần ống đẩy ở đoạn nằm ngang khi mực nớc bể hút lớn nhất thì ở đoạn nằm ngang có chứa một lớp nớc có độ s©u : h = 0,37 ( m )

So sánh Qt1 và Qt2 thấy Qt1 < Qt2 chọn Qt2 = 46,3 (m 3 /h) để chọn máy bơm tiêu

Tính dung tích bể tập trung : Thể tích bể tập trung nớc tiêu lấy bằng 1020 lần lu lợng tiêu trong 1 phút :

( m 3 /phót) Vậy thể tích bể tập trung nớc tiêu:

Khi đó ta chọn kích thớc bể tập trung là:

ChiÒu cao mùc níc trong bÓ : hbÓ = 1,5 (m)

Cao trình đáy bể tập trung nớc thấp hơn cao trình đáy đờng hầm 0,3 (m) nên cao trình bể tập trung nớc là :

Cao trình đỉnh bể tập trung Zđỉnh bể tính theo công thức:

Zđỉnh bể = hbể + a + Zđb a: Chiều cao an toàn tính từ mực nớc lớn nhất đến đỉnh bể, lấy a = 0,1 (m)

Trên mặt sàn tầng bơm cũng bố trí 1 rãnh dẫn nớc sát tờng chạy dọc nhà máy phía trên đờng hầm và có các lỗ cho nớc chảy xuống đờng hầm.

4 Bố trí kết cấu và chọn kích thớc

+ Bố trí hành lang tiêu nớc bơm, độ dốc đờng hầm i = 1.10 -3 Máy bơm tiêu đợc lắp trên sàn bơm ở cao trình bằng cao trình sàn tầng bơm Zsb = + 0,326 (m), ống hút của máy bơm tiêu chui qua sàn bơm nhờ một đoạn ống nối đợc chèn chặt ở sàn bơm có bắt bu lông ở hai đầu ống đẩy chui qua tờng thợng lu tiêu nớc ra bÓ hót.

Căn cứ vào Qt = 34,1 (m 3 /h), Ht = 5,3 (m) tra sổ tra cứu máy bơm và thiết bị chọn loại máy bơm ly tâm LT46- 7 của nhà máy chế tạo bơm Hải Dơng Các thông số kỹ thuật của máy bơm LT46-7 đợc thể hiện ở bảng sau:

4.7.2 Hệ thống bơm nớc kỹ thuật

Hệ thống bơm nớc kỹ thuật có nhiệm vụ đa nớc sạch co áp đến làm trơn các ổ trục bằng cao su ở cổ thân bơm và ở trục phía trên cánh quạt, làm mát các ổ bi của động cơ qua một hệ thống đờng ống bao quanh, làm mát dầu bôi trơn ổ trục động cơ, ngoài ra hệ thống bơm nớc kỹ thuật còn cung cấp nớc sinh hoạt cho trạm bơm Vì vậy yêu cầu nớc phải có chất lợng sạch, có áp lực tại ổ trục cao hơn áp lực nớc trong máy bơm để ngăn ngừa các hạt bùn cát lọt vào ổ trục.

2 Xác định lu lợng cột nớc máy bơm nớc kỹ thuật a) Xác định lu lợng bơm nớc kỹ thuật : Q KT Đợc xác định theo công thức: QKT = n.Qtổ máy + Qsh

Qtổ máy : Lu lợng cần làm mát và bôi trơn một tổ máy do nhà máy chế tạo bơm cung cấp, Qtổ má = 34 (m 3 /h), chọn Qtổ máy = 4 (m 3 /h)

Qsh: Lợng nớc dùng để vệ sinh nhà trạm, thiết bị cho công nhân viên vận hành rửa tay chân Với số máy trạm bơm là 7 máy ( kể cả máy dự trữ) dự tính số công nhân viên vận hành cho trạm bơm là 10 ngời, tiêu chuẩn dùng nớc của mỗi ngời từ 150 200 (l/ngày) sơ bộ lấy mỗi ngời tiêu thụ 200 (l/ngày) = 0,2 (m 3 /ngày)

 QKT = 7.4 + 0,08 = 28,08 (m 3 /h) b) Xác định cột nớc của máy bơm nớc kỹ thuật: H KT

Cột nớc của máy bơm nớc kỹ thuật đợc tính trong hai trờng hợp:

- Làm trơn ổ trục cao su của máy bơm

- Làm mát ổ bi của động cơ

 Trờng hợp làm trơn ổ trục bơm

Cột nớc bơm đợc xác định nh sau:

+hms: Tổng tổn thất cột nớc trên đờng ống từ máy bơm nớc kỹ thuật đến máy bơm chính xa nhất, theo kinh nghiệm từ ( 34)m Chọn hms = 4 (m )

h : Cột nớc dự trữ để cho cột nớc của máy bơm nớc kỹ thuật lớn hơn cột nớc áp suất máy bơm chính ở cổ thân bơm, theo kinh nghiệm thì h từ 3  5 (m), chọn h = 5 (m)

+hđh1: Khoảng cách từ cổ thân bơm đến mực nớc bể sạch h®h1 = Zcb - Zbhkt

Trạm bơm Việt Hoà là trạm bơm tới, nên lấy nớc từ bể hút của máy bơm nớc kỹ thuật, có giá trị bằng cao trình mực nớc nhỏ nhất ở bể hút trừ đi cột nớc tổn thất qua các ống dẫn, khoá đóng mở và lới chắn rác là ( hms3 )

Zbhmin : Cao trình mực nớc nhỏ nhất ở bể hút của trạm bơm Việt Hoà là: + 0,726 (m) hms3 chọn 2 (m)

Zcb : Cao trình cổ bơm chính , Zcb = + 2,05 (m) h®h1 = 2,05 – (- 1,274) = 3,324 (m)

+ Hb : Cột nớc áp lực của nớc chảy trong máy bơm chính tại cổ thân bơm (m) Xác định Hb bằng cách viết phơng trình Becnuli tại 2 mặt cắt 1-1 và 2-2 Mặt cắt 1-1 cắt qua cổ thân bơm, mặt cắt 2-2 cắt qua mặt thoáng cao nhất của bể tháo và lấy mặt chuẩn là mực nớc biển.

Từ phơng trình trên rút ra:

Hb P cb −P a γ =Z bt max −Z cb +V ra 2 −V cb 2

Zbtmax: Cao trình mực nớc lớn nhất ở bể tháo, Zbtmax = + 7,61 (m)

Zcb: Cao trình cổ than bơm: + 2,05 (m)

Pcb: áp lực tuyệt đôi của nớc tại cổ thân bơm.

Pa : áp lực khí trời trên mặt nớc thoáng của bể tháo.

Vcb , Vra : Tốc độ dòng chảy trong máy bơm tại cổ thân bơm và tại cửa ra của ống đẩy (m/s) hmscb-bt: Tổn thất vì ma sát từ cổ thân bơm tới bể tháo, chọn hmscb-bt = 1 (m)

- Tính Vcb theo công thức :

Q: Lu lợng của máy bơm ứng với Hmax KT = 8,184 (m), tra trên đ- ờng đặc tính của máy bơm 20pB – 60 – 960 góc  = 17 0 đợc

Wcb: Diện tích cổ bơm, Wcb = .R 2 Máy bơm 20pB – 60 – 960 cã Dcb = D1 = 0,61 (m)

- Tính Vra theo công thức : Vra W Q ra

Q: Lu lợng cửa ra ứng với Hmax KT = 8,184 (m), tra trên đờng đặc tính của máy bơm 20pB – 60 – 960 góc  = 17 0 đợc Q = 0,64 (m 3 /s).

Wra : Diện tích tại cửa ra , Wra = .R 2

 Trờng hợp làm mát ổ dầu bôi trơn các ổ bi của động cơ chÝnh

Xác định theo công thức :

h, hms: Nh ở phần trớc. hđh2: Khoảng cáhc từ ổ bi cao nhất đến mực nớc bể hút bơm kỹ thuật Tính theo công thức : hđh2 = Zôbcn - Zbhkt

Zôbcn: Cao trình ổ bi cao nhất của động cơ chính, Zôbcn = + 6,8 (m)

Zbhlt : Cao trình mực nớc bể hút của máy bơm nớc kỹ thuật nh đã xác định ở trờng hợp trên

So sánh H1 và H2 thấy H1 > H2 Vậy HKT = H1 = 18,724 (m) c) Chọn máy bơm nớc kỹ thuật

Chọn 3 máy bơm nớc kỹ thuật trong đó có một máy dự trữ Lu l- ợng của một máy bơm nớc kỹ thuật tính theo công thức :

QKT = 28,08 (m 3 /h) n: Số máy bơm nớc kỹ thuật không kể máy dự trữ : n = 2

(m 3 /h) Tra sổ tra cứu máy bơm của nhà máy bơm Hải Dơng chọn đợc loại máy bơm ly tâm 1 cấp trục ngang, có các thông số kỹ thuật nh sau:

LT20- 18 13 -25 14 - 20 2900 2,2 50 32 d) Thể tích của bể chứa nớc kỹ thuật

 Thể tích của bể chứa nớc sạch

Thể tích của bể chứa nớc sạch lấy bằng 20 lần lu lợng nớc kỹ thuật trong 1 phót:

Vậy thể tích của bể nớc sạch là : 20.0,468 = 9,36 (m 3 )

 Thể tích của bể nớc cha lọc

Thể tích của bể nớc cha lọc lấy bằng 2 lần thể tích của bể nớc sạch : 2x 9,36 = 18,72 (m 3 )

 Thể tích của bể lọc là:

Vbl = Vbể nớc sạch + Vbể nớc cha lọc

Bể tập trung nớc kỹ thuật bố trí ở buồng trống trong khối móng phía dới của gian điện có kích thớc là :(5,5x3,2x2) = 35,2 (m 3 )

Vậy thể tích bể lọc bố trí lớn hơn thể tích bể theo yêu cầu, đảm bảo lu lợng bơm nớc kỹ thuật

Sơ đồ : Hệ thống nớc kỹ thuật dùng bể lọc

Qsh Sỏ i 1 5 cm Th an h oa 1 5 cm Cá t 2 0 cm

Thiết kế sơ bộ hệ thống điện

4.8.1 Chọn sơ đồ đấu dây hệ thống điện

Do điện áp động cơ là 380 V do đó sơ đồ đấu dây của hệ thống điện đợc thể hiện nh hình vẽ:

4.8.2 Chọn máy biến áp cho nhà máy

Trạm bơm Việt Hoà lấy điện từ đờng dây cao thế 35 Kv Để có điện áp thích hợp với động cơ kéo máy bơm, các thiết bị phụ và dùng cho sinh hoạt ta phải hạ điện áp của nguồn xuống các cấp điện áp thích hợp với mục đích sử dụng.

Các máy biến áp của trạm bơm đợc chọn theo các tiêu chuẩn sau:

- Dung lợng yêu cầu của trạm bơm Syc

- Điện áp của động cơ Vđc

Chọn sơ đồ đấu điện nh hình vẽ trên thì dung lợng yêu cầu Syc của trạm bơm đợc tính theo công thức sau :

S yc =k.k 1 k 2 ∑ N H η dc cosϕ k : Hệ số an toàn thờng lấy k = 1,05  1,1, chọn k = 1,1 k1: Hệ số phụ tải của động cơ xác định theo công thức : k1 N max

Nmax : Công suất thực tế lớn nhất tại trục của động cơ khi làm việc với HKT max Theo kết quả tính toán ở trên có Nmax = 64,32 kw

NH : Công suất định mức của động cơ, NH = 75 Kw

75 = 0,86 k2 : Hệ số làm việc đồng thời của trạm bơm, đợc tính theo công thức k2 Số máy bom làm việc

đc : Hiệu suất của động cơ, đc = 0,906 cos : Hệ số công suất, cos = 0,88

NH : Tổng công suất định mức của động cơ trong trạm bơm, kể cả máy dự trữ Ta có NH = 7 NH = 7.75 = 525 Kw

Tra phụ lục HA2 giáo trình Điện khí hoá trong nông nghiệp thuỷ lợi ( TS Lê Công Thành) ta chọn 2 máy biến áp chính, và một máy biến áp phụ do hãng ABB sản xuất Các thông số kỹ thuật nh bảng sau :

Dung lợng (KVA) Điện áp lớn nhất (KV) Cao áp Hạ áp

4.8.3 Tính toán thiết kế hệ thống điện hạ áp

1 Tính chọn dây dẫn cho mạng điện trong nhà máy

Việc chọn dây dẫn cho hệ thống điện đòi hỏi phải đảm bảo về điều kiện kỹ thuật là cung cấp đầy đủ điện năng theo yêu cầu, đờng dây điện không bị phá huỷ bởi những tác động cơ giới, nhiệt hoá học cũng nh các tác động của môi trờng.Đòi hỏi chi phí đầu t và vận hành hợp lý, mặt khác đòi hỏi cần đảm bảo về mặt thẩm mỹ cũng nh thuận tiện cho thi công lắp ráp. a) Tính toán chọn dây dẫn từ tủ khởi động đến động cơ

Mỗi động cơ chọn một hàng cáp Dựa vào cờng độ dòng điện định mức của động cơ sẽ tìm đợc loại dây dẫn và tiết diện S thích hợp Cờng độ dòng điện định mức đợc tính theo công thức :

Nđm : Công suất định mức của động cơ, Nđm = 75 Kw

Các thông số còn lại đã giải thích ở trên

Có Iđm chọn loại dây dẫn và tiết diện dây dẫn theo điều kiện phát nóng sau:

Iđm : Cờng độ dòng điện định mức của một dây cáp, Iđm 142,9 (A)

Ihc : Dòng điện hiệu chỉnh cho phép của dây dẫn tính theo công thức :

K1 : Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ thực tế của môi trờng đặt d©y dÉn.

Nhiệt độ quy định của môi trờng tiêu chuẩn đặt dây dẫn là

25 0 C Nhiệt độ thực tế môi trờng đặt dây dẫn ( môi trờng không khí) là 35 0 C Tra bảng 5.8 Giáo trình điện khí hoá trong nông nghiệp thuỷ lợi ( TS Lê Công Thành) đợc :

K2 : Hệ số hiệu chỉnh theo số lợng cáp làm việc, vì ở đây mỗi động cơ chỉ dùng một cáp nên K2 = 1.

0,88 = 162,4 (A) Dựa vào Icp tra bảng 5.7 Giáo trình điện khí hoá trong nông nghiệp thuỷ lợi ( TS Lê Công Thành) ta chọn loại cáp dây đồng 3 lõi có S = 50 mm 2 và có Icp = 172 (A). b) Tính toán chọn dây dẫn từ máy biến áp chính đến tủ đầu vào

√ 3 U dc η dc cosϕ (A) n: Số máy bơm mà một máy biến áp đảm nhiệm, n = 3

Nđc : Công suất của động cơ , Nđc = 75 Kw

Uđc : Điện áp của động cơ, Uđc = 380 V

đc : Hiệu suất của động cơ, đc = 0,906 cos : Hệ số công suất, cos = 0,88

Dựa vào Icp tra bảng 5.7 Giáo trình điện khí hoá trong nông nghiệp thuỷ lợi ( TS Lê Công Thành) ta chọn loại cáp dây đồng 1 lõi có S = 185 mm 2 và có Icp = 535 (A). c) Chọn dây dẫn từ tủ dầu vào đến tủ khởi động

Do cờng độ dòng điện từ tủ đầu vào đến tủ khởi động bằng cờng độ từ tủ khởi động đến động cơ, cờng độ dòng điện định mức cho mỗi hàng cáp là 142,9 (A) Vậy ta chọn dây dẫn cùng loại với dây dẫn từ tủ khởi động đến động cơ. d) Tính chọn dây dẫn từ máy biến áp phụ đến tủ tự dùng

Ta coi hệ số cos = 1 và hiệu suất td = 1

Utd : Điện áp tự dùng, Utd = 0,4 KV

Ntd : Công suất tự dùng , Ntd = Ntd1 + Ntd2 + Ntd3

Ntd1, Ntd2 , Ntd3 : Công suất tự dùng của máy bơm tiêu, máy bơm nớc kỹ thuật, máy bơm nớc cứu hoả.

Dựa vào Icp tra bảng 5.7 Giáo trình điện khí hoá trong nông nghiệp thuỷ lợi ( TS Lê Công Thành) ta chọn loại cáp dây đồng 3 lõi có S = 2,5 mm 2 và có Icp = 28 (A). e) Tính toán chọn dây dẫn từ tủ tự dùng đến các thiết bị tự dùng

Ntb : Công suất của thiết bị, ta chọn Ntb = 10 KW

Utd : Điện áp tự dùng, Utd = 0,4 KV

Ta chọn dây đồng loại 3 lõi, tiết diện lõi 2,5 mm 2 , có dòng điện cho phép 27 (A)

Nhiệt độ môi trờng làm việc 35 0 C, nhiệt độ giới hạn lõi 70 0 C

Nh vậy dòng điện lâu dài đã hiệu chỉnh :

Ihc > Iđm => ta chọn dây dẫn : Dây đồng 3 lõi, tiết diện 2,5 mm 2 cách điện bằng nhựa tổng hợp.

2 Chọn thiết bị đo lờng và bảo vệ a) Chọn thiết bị bảo vệ từ đờng điện 35Kv vào trạm biến áp:

Cầu dao cách ly : PH - 35/630 do Nga chế tạo.

Cầu chảy : Chọn loại cầu chì có điện áp danh định 35 KV, có thể dùng loại KTH và KKY – cầu chảy thạch anh dùng để bảo vệ máy biến áp, điện áp từ 3 35 KV.

Bố trí cầu dao cách ly và cầu chì cho mỗi máy biến áp. Để bảo vệ trạm biến áp ta bố trí chống sét van PBC 35 b) Chọn Aptomat

Aptomat là thiết bị điện dùng để đóng cắt điện cho các đ- ờng dây chính, các đờng dây hạ áp, cho các động cơ, Aptomat thờng đợc trang bị bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá tải hay bảo vệ non áp tuỳ thuộc vào loại Aptomat

- Ta xác định đợc dòng điện định mức của động cơ : Iđm 142,9 (A)

Nh vậy ta chọn loại Aptomat kiểu A3130 của Liên Xô:

Tiếp điểm chính Cắt quá tải Cắt ngắn mạch

Dòng điện định mức tự dùng : Idm = 21,36 (A)

Chọn loại Aptomat A3160 của Liên Xô:

Tiếp điểm chính Cắt quá tải Cắt ngắn mạch

Dòng điện khởi động từ Ikđ > Ilv của động cơ

AE – 600 có kiểu Rơle nhiệt TP - 150 với Iđm = 160 (A). d.Chọn thiết bị điện khác

+ Đèn chiếu sáng ngoài trạm bơm : chọn đèn thuỷ ngân cao áp 250W – 220V.

+ Đèn chiếu sáng trong nhà trạm : Chọn đèn huỳnh quang 1,2 m , 40W – 220V.

+ Ngoài ra còn chọn và bố trí các bảng điện, ổ cắm công tắc, hệ thống giá đỡ cáp, tủ khởi động, bàn điều khiển, hệ thống quạt trần, đèn nhà quản lý…

Tính toán kinh tế

tính toán chi phí xây dựng công trình

5.1.1 Tính khối lợng xây dựng

Dựa vào các bản vẽ thiết kế kỹ thuật sẽ tính đợc khối lợng xây dựng của công trình nh khối lợng đất đào, đất đắp, bê tông lót, bê tông móng, tờng , trụ pin, xà dầm, cột, sàn động cơ mái hắt, lanh tô …, gạch xây tờng, trát, quét vôi, cửa sổ, cửa ra vào, máy bơm máy biến áp, các thiết bị điều khiển, đo lờng bảo vệ…ta lập bảng để tính toán nh sau:

TT Hạng mục công tr×nh

3 BTCT ch©n khay bÓ hót M200 #

8 BTCT M200 # đổ các tấm lát mái bể hót

9 BTCT M200 # đổ các tấm lát mái kênh dÉn

Cát đen lót đáy dÇy 0,05 (m)

TT Hạng mục công tr×nh

4 BTCT tờng thợng lu tầng bơm M200 #

5 BTCT tờng hạ lu tầng bơm M200 #

6 BTCT têng hai ®Çu hồi tầng bơm

8 BTCT dÇm chÝnh đỡ động cơ và sàn sửa chữa M200 #

9 BTCT dầm phụ đỡ động cơ M200 #

11 BTCT M200 # cét tầng động cơ

12 Xà ngang dọc nối các cột M200 #

13 BTCT M200 # dÇm đỡ cầu trục

14 BTCT M200 # vai đỡ dÇm cÇu trôc

15 Panen ghép mái tầng làm việc

16 Mái chống hắt tầng làm việc

17 BTCT M200 # lanh tô cửa sổ

18 BTCT M200 # lanh tô cửa ra vào

19 BTCT M200 # lanh tô cửa thông gió gian điện

21 BTCT M200 # láng chèng thÊm tÇng động cơ

22 Gạch xây tờng th- ợng lu hồ M75 #

23 Gạch xây tờng hạ l- u hồ M75 #

24 Gạch xây tờng đầu hồi trái hồ

25 Gạch xây tờng đầu hồi phải hồ

26 Trát vữa hai mặt t- ờng thợng lu M75 #

27 Trát vữa hai mặt t- ờng hạ lu M75 #

Giống nh tờng thợng lu m 3 3.63

28 Trát vữa hai mặt t- ờng đầu hồi phải

29 Trát vữa hai mặt t- ờng đầu hồi trái

30 Trát vữa mái chống hắt M75 #

32 Trát vữa M75 # cạnh cửa + ô văng

33 Láng nền sàn làm việc M75 #

TT Hạng mục Diễn toán Đơn vị

3 BTCT ch©n khay bÓ tháo M200 #

5 BT M100 # lót đáy bể tháo

6 BTCT M200 # đáy đoạn bảo vệ kênh tháo

7 BT M100 # lót đáy đoạn bảo vệ kênh tháo

8 BTCT M200 # đổ các tấm lát mái kênh

BTCT M200 # đổ tấm lát mái bể tháo

Khối lợng đào đắp toàn công trình

TT Hạng mục công tr×nh

1 Đào đất kênh dÉn + hè mãng

Tổng hợp khối lợng xây dựng của trạm bơm

TT Hạng mục công trình §/ vị

Bể hút Nhà máy Bể tháo Tổng céng

9 BTCT M200 # xà dầm, giằng nhà m 3 0 57,4 0 57,4

BTCT M200 # sàn, cầu công tác m 3 4,32 58,061 1.73 64.111

BTCT M200 # lanh tô, mái chống hắt, ô văng, tờng ngùc m 3 11,844 21,983 0 33,827

Trát canh cửa, mái chống hắt, ô văng m 3 0 3,083 0 3,083

BTCT M200 # đổ tấm lát mái m 3 38,45 0 7,13 45,58

Panen mái tầng làm việc m 3 0 17,82 0 17,82

5.1.2 Tính chi phí xây dựng công trình

Chi phí tính thuế xây dựng công trình

1 Chi phí vật liệu 1x1xCvl 718645496.3

2 Chi phí nhân công (NC) 1,064x1,46xC nc

3 Chi phí máy thi công 1x1,07xCm 26735106.88

Céng chi phÝ trùc tiÕp

II Chi phÝ chung (C) 64%xNC 64995255.83

III Thu nhập chịu thuế tÝnh tríc (Bt)

Giá trị dự toán xây lắp tríc thuÕ (Z)

IV Thuế giá trị gia tăng ®Çu ra

Giá trị dự toán xây lắp sau thuÕ

Chi phí phần đất tính thuế

1 Chi phí vật liệu 1x1xCvl 29422849.5

2 Chi phí nhân công (NC) 1,064x1,46x

3 Chi phí máy thi công 1x1,07xCm 0

Céng chi phÝ trùc tiÕp (T) 209023439.9

II Chi phÝ chung (C) 64%xNC 114944377.9

III Thu nhập chịu thuế tính tríc (Bt)

Giá trị dự toán xây lắp trớc thuÕ (Z)

IV Thuế giá trị gia tăng đầu ra

Giá trị dự toán xây lắp sau thuÕ

Tổng mức đầu t cho xây lắp nhà máy: ( Bằng giá trị dự toán xây lắp sau thuế phần thuỷ công + Giá trị dự toán xây lắp sau thuế đất)

Chi phí lắp đặt điện hạ áp :

1 Chi phí nhân công (NC) 1,46xCnc 3375641.18

2 Chi phí máy thi công 1,07xCm 226198

Céng chi phÝ trùc tiÕp (T) 3601839.18

II Chi phÝ chung (C) 71%xNC 2396705.238

III Thu nhập chịu thuế tính tríc (Bt)

Giá trị dự toán xây lắp trớc thuÕ (Z)

IV Thuế giá trị gia tăng đầu ra

Giá trị dự toán xây lắp sau thuÕ

Tổng chi phí thiết bị điện: Ctbđ = Ccptb + Cđhast

Trong đó : Ccptb – Chi phí thiết bị điện (212418000 VNĐ)

Cđhast – Chi phí lắp đặt điện hạ áp sau thuế

Chi phí thiết bị cơ khí

TT Loại thiết bị Đơn vị

Khèi l- ợng Đơn giá Thành tiền

6 Cửa van bằng sắt Chiế c

Chi phí vận chuyển thiết bị cơ khí 5%xCck = 183790000

Chi phí bảo quản bảo hiểm 3,32%x Cck = 122036560

Chi phí lắp đặt chạy thử 100.000.000

Thu nhập chịu thuế tính trớc (Bt) = 5,5% x (T) = 2244894608

Giá trị dự toán của thiết bị cơ khí trớc thuế (G) = 6326521168

Thuế giá trị gia tăng đầu ra (VAT) = 5% x (G) = 3163260584

Giá trị dự toán của thiết bị cơ khí sau thuế: 9.489.781.752

 Tổng cộng mức đầu t thiết bị : Bằng giá trị dự toán của thiết bị cơ khí sau thuế + Tổng chi phí thiết bị điện = 9.489.781.752 +

(Chín tỷ bảy trăm linh tám triệu tám trăm bảy mơi sáu nghìn một trăm ba mơi ba đồng)

 Tổng vốn đầu t ban đầu = Tổng mức đầu t xây lắp nhà máy + Tổng mức đầu t thiết bị = 1.369.066.856 +

(Mời một tỷ bảy mơi bảy triệu chín trăm bốn hai nghìn chín trăm tám chín nghìn)

Tổng dự toán công trình

TT Các chi phí khác Thành tiền

1 Thiết kế phí lấy bằng 2% Tổng kinh phÝ x©y dùng(Cb®)

2 Chi phí khảo sát láy bằng 5% (Cbđ) 553897149.5

3 Giám sát công trình lấy bằng 0,638%

4 Chi phí quản lý lấy bằng 1,2%x(Cbđ)x1,1 1462288475

6 Bảo hiểm lấy bằng 0,35%(Cnm)x1,1 52709073.96

7 Lập hồ sơ mời thầu lấy bằng 0,109%

8 Dự phòng lấy bằng 10%(Cnm) 136906685.6

Tổng dự toán xây dựng công trình 14049463347.

đánh giá hiệu quả kinh tế của dự án

Tính toán và đánh giá hiệu quả kinh tế của dự án xây dựng trạm bơm Việt Hoà, đợc thực hiện trên cơ sở xác dịnh giá trị sản lợng của sản xuất nông nghiệp tăng thêm, nhờ có tác động của dự án thông qua một số chỉ tiêu đầu t chủ yếu nh :

Hệ số nội hoàn kinh tế (EIRR %), giá trị thu nhập dòng (NPV), tỷ số thu nhập và chi phí (B/C) …

Tính toán hiệu quả kinh tế đợc thực hiện trên cơ sở các giả định sau đây:

Thời gian thi công thực hiện dự án là 2 năm Đời sống kinh tế của dự án là 30 năm

Giá cả đầu vào đầu ra theo giá thị trờng quý III/2002

Dự kiến khả năng phát huy hiệu quả kinh tế của dự án :

Năm đầu tiên đem vào khai thác sử dụng dự án đạt 50% Bt

Năm thứ hai đem vào khai thác sử dụng dự án đạt 70% Bt

Năm thứ ba trở đi đem vào khai thác sử dụng dự án đạt đợc

Xác định tổng chi phí của dự án

1 Tổng vốn đầu t ban đầu (VNĐ)

2 Các chi phí quản lý khai thác (VNĐ)

C = 1836846217.17 a) Chi phí sửa chữa thờng xuyên (VNĐ)

Csctx= 2,0%.K = 280989266.9 6 b) Chi phí sửa chữa lớn (VNĐ)

Cscl= 1,5%.K = 210741950.22 c) Chi phí điện năng (VNĐ)

C®n=(320+220)KWh/ha*2365ha*650§/KW 830115000.00 d) Chi phí tiền lơng (VNĐ)

Ctl= 7 ng * 6,000,000 ®/ng = 42000000.00 e) Chi phí khác (VNĐ)

5.2.1 Đánh giá lợi ích của dự án

1-Tính thu nhập thuần tuý của một ha gieo trồng khi cha có dự án:

2 - Tính thu nhập thuần tuý của một ha gieo trồng khi có dự án:

Tổng thu nhập tăng thêm hàng năm do có dự án đã trừ đi chi phí sản xuất nông nghiệp là: 8615381429 (VNĐ)

5.2.2 Xác định các chỉ tiêu hiệu quả

1.Tính hệ số nội hoàn kinh tế

2 – i1) Trong đó: i: Hệ số chiết khấu (%)

NPV : Giá trị thu nhập dòng.

NPV = (Thu nhËp quy vÒ n¨m ®Çu) – ( Chi phÝ quy vÒ n¨m ®Çu)

EIRR càng lớn chứng tỏ hiệu ích công trình đạt đợc càng lớn Vì vậy so sánh phơng án ngời ta lấy max(EIRR) làm nguyên tắc u tiên lựa chọn.

Nếu gọi hệ số chiết khấu của nghành nào đó là [i] thì điều kiện của một dự án đầu t cho nghành nào đó có hiệu quả là EIRR [i].

Với điều kiện kinh tế của nớc ta hiện nay ngân hàng phát triển Châu á ADB đề nghị lấy EIRR > [i] = 12 15% cho Thuỷ lợi.

Phơng pháp xác định EIRR là phải tính thử dần :

Xác định quá trình chi phí và thu nhập quy về đầu năm của dự án trong quá trình xây dựng và khai thác.

Các bớc tính toán đợc thực hiện trong Bảng V.4 Kết quả ta đ- ợc hệ số nội hoàn kinh tế EIRR = 0,32 = 32 %

2 Phân tích độ nhậy cuả dự án:

Phân tích độ nhậy của dự án nhằm mục đích xác định sự biến động về hiệu quả của dự án thông qua các chỉ tiêu : Giá trị thu nhập dòng (NPV), tỷ số B/C và EIRR trớc những biến động bất lợi có thể xẩy ra trong tơng lai nh chi phí đầu t tăng lên, thu nhập giảm đi và ngợc lại … Phân tích độ nhậy đợc thực hiện trong Bảng V.5

Dựa vào kết quả tính toán và đánh giá hiệu quả kinh tế của dự án thực hiện trên đây có thể cho thấy dự án xây dựng trạm bơm Việt Hoà huyện Việt Yên tỉnh Bắc giang có hiệu quả kinh tế cao Với các chỉ tiêu đầu t nh sau :

Các chỉ tiêu đầu t Kết quả

1 Hệ số nội hoàn kinh tế :EIRR 32%

2 Giá trị thu nhập dòng: NPV 27430,61.10 6 (VNĐ)

3 Tổng thu nhập / chi phí : B/C 2,21

4 Với hệ số chiết khấu: i 12%

Kết quả phân tích độ nhậy trong Bảng V.5 cũng chỉ ra rằng hiệu quả dự án hoàn toàn ổn định trớc các biến động rủi ro có thể xẩy ra trong tơng lai.

Tóm lại dự án có tính chất khả thi về kinh tế cần đợc đầu t xây dựng để giải quyết vấn đề hạn hán trong khu vực làm cho sản l- ợng nông nghiệp tăng, đáp ứng các vấn đề về kinh tế xã hội của tỉnh Bắc Giang góp phần làm tăng sản lợng lơng thực cho toàn xã hội.

ChuyÊn đề 6.1 xác định các loại tải trọng tác dụng lên khung cột

6.1.1 Xác định tải trọng mái

- Lớp vữa trát trần dày 1 cm:

- Gạch lá nem lát so le dầy 0,05 m

- Trọng lợng bản thân dầm

1,1x0,4x0,6x2500 + 0,01x1800x1,6x1,2 = 694,56 (Kg/m) Trọng lợng phân bố lên dầm ngang : qmái = 46,08 + 756 + 138,24 + 259,2 + 694,56 = 1894,08 (Kg/m) = 1,894 (T/m)

6.1.2 Tải trọng tập trung giữa dầm ngang ( P 1 )

Pngời : Tải trọng do ngời đi lại trên mái

Pdd : Tải trọng dầm dọc

6.1.3 Tải trọng gió Địa điểm xây dựng công trình thuộc khu vực II – Bắc Bộ

Giá trị tải trọng gió tiêu chuẩn theo tiêu chuẩn VN2737-95: q0 95 (Kg/m 2 )

Tải trọng gió tác dụng lên khung đợc tính theo công thức: q = n.q0.k.C.B

Trong đó: q : Giá trị của tải trọng gió tác dụng lên khung. n : Hệ số vợt tải, n = 1,3 k : Hệ số ảnh hởng đến tải trọng gió theo chiều cao, lấy k 1.

Với mặt đón gió C = 0,8 Với mặt khuất gió C = 0,6

Vậy : Tải trọng gió tác dụng vào khung phía đón gió : qg® = 1,3.95.1.0,8.2,4 = 237,12 (Kg/m) = 0,237 (T/m) Tải trọng gió tác dụng vào khung phía khuất gió : qgh = 1,3.95.1.0,6.2,4 = 177,84 ( Kg/m) = 0,178 (T/m)

6.1.3 Tải trọng cầu trục và vật cẩu

Tải trọng bản thân cầu trục : 2 (T)

Sau khi xác định đợc các giá trị tải trọng nh trên Dùng chơng trình SAP2000 tính toán các kết cấu khung phẳng.

6.1.4 Tải trọng bản thân cột qcét = 0,4.0,6.2500.1,2 + 0,01.1,5.1,2.1600 = 748,8 (Kg/m) 0,749 (T/m)

6.2.1 Xác định mặt cắt 1-1: (Dầm ngang)

Công trình thuộc công trinh cấp IV, BTCT M200 # , thép loại CI- Bài toán ta cần kiểm tra xem nên đặt cốt đơn hay cốt kép. áp dụng công thức (3-11, trang 37 GTKCBTCT)

Kn : Là độ tin cậy công trình cấp IV tra phụ lục 3 (GTKCBTCT), Kn = 1,1 nc : Là tổ hợp tải trọng cơ bản tra phụ lục 4 (GTKCBTCT), nc

= 1 mb : Hệ số điều kiện làm việc của bê tông tra phụ lục 5(GTKCBTCT ) ta cã mb = 1

Rn : Cờng độ tính toán nén dọc cột, với M200 # tra phụ lục 2 (GTKCBTCT ) ta cã Rn = 90 (Kg/cm 2 ) b : Bản lề dầy tiết diện b = 40 cm. h0 : Chiều cao hữu ích của tiết diện. h0 = h – a h : Chiều cao tiết diện h = 60 cm. a : Khoảng cáhc từ mép biên miền kéo đến trọng tâm cột ta chọn a = 4 cm. h0 = 60 – 4 = 56 (cm)

M : Momen do tải trọng ở mặt cắt gây ra M = 506500 (Kg.cm)

Víi cèt thÐp CI, M200 # tra phô lôc 11 (GTKCBTCT) ta cã 0 0,65 tra phô lôc 10 (GTKCBTCT ) ta cã:

 A < A0 nên tính cốt thép đơn. áp dụng công thức 3-12 trang 37 GTKCBTCT ta có :

 : Tra phô lôc 10 GTKCBTCT víi A = 0,05 ta cã  = 0,055 (néi suy ). ma : Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép tra phụ lục 8 GTKCBTCT ta cã : ma = 1,1

Ra : Cờng độ tính toán của cốt thép nhóm CI tra phụ lục 7 GTKCBTCT , ta cã Ra = 2100 (kg/cm 2 ).

Kiểm tra điều kiện làm việc Famin < Fa < Famax

Famin : Diện tích cốt thép nhỏ nhất bố trí.

Fa : Diện tích cốt thép bố trí.

Famax : Diện tích cốt thép lớn nhất bố trí.

min : Hàm lợng cốt thép tối thiểu khi bố trí.

BTCT M200 # tra bảng (3-1), trang 24 GTKCBTCT ta có:

Famin = 2,24 (cm 2 ) < Fa = 4,8 (cm 2 ) < Famax = 56,73 (cm 2 )

Tra phụ lục 12 GTKCBTCT ta chọn 314 có Fa = 4,62 cm 2

Kiểm tra sai số tơng đối :

4,62 = - 3,9 % Vậy bài toán thoả mãn điều kiện trên.

Kiểm tra điều kiện đặt cốt đai và cốt xiên Điều kiện tính toán

Khi thoả mãn điều kiện sau cần phải bố trí cốt đai cốt xiên:

Q : Lực cắt lớn nhất do tải trọng tính toán gây ra tại mặt cắt ®ang xÐt

R k : Cờng độ chịu kéo của bê tông tính toán với các trạng thái giới hạn nhóm 1, tra phụ lục 2 GTKCBTCT với M200 # ta có :

R k c : Cờng độ chịu kéo của bê tông tính đối với các trạng thái giới hạn 2 ta có R k c = 11,5 (kg/cm 2 ) mb3 : Hệ số làm việc của bê tông trong kết cấu bê tông cốt thép, tra phô lôc 5 GTKCBTCT ta cã mb3 = 1 mb4 : Hệ số điều kiện làm việc bê tông cốt thép, tra phụ lục 5 GTKCBTCT ta cã mb4 = 0,9

Ta thấy : 0,6.mb4.Rk > 0 nên không cần đặt cốt thép ngang vì bê tông đã đủ sức chịu kéo.

6.2.2 Xác định mặt cắt 2-2: (Giữa dầm ngang)

Công trình thuộc công trình cấp IV, thép loại CI.

Bài toán ta cần kiểm tra xem nên đặt cốt đơn hay kép

Kn : Là độ tin cậy công trình cấp IV ta phụ lục 3 (GTKCBTCT ) ta cã Kn = 1,1 nc : Là tổ hợp tải trọng cơ bản tra phụ lục 4 (GTKCBTCT) , nc = 1 mb : Hệ số điều kiện làm việc của bê tông tra phụ lục 5(GTKCBTCT ) ta cã mb = 1

Rn : Cờng độ tính toán nén dọc cột, với M200 # tra phụ lục 2 (GTKCBTCT ) ta cã Rn = 90 (Kg/cm 2 ) b : Bản lề dầy tiết diện b = 40 cm. h0 : Chiều cao hữu ích của tiết diện. h0 = h – a h : Chiều cao tiết diện h = 60 cm. a : Khoảng cáhc từ mép biên miền kéo đến trọng tâm cột ta chọn a = 4 cm. h0 = 60 – 4 = 56 (cm)

M : Momen do tải trọng ở mặt cắt gây ra M = 684000 (Kg.cm)

Víi cèt thÐp CI, M200 # tra phô lôc 11 (GTKCBTCT ) ta cã 0 = 0,65 tra phô lôc 10 (GTKCBTCT ) ta cã:

 A < A0 nên tính cốt thép đơn. áp dụng công thức 3-12 trang 37 GTKCBTCT ta có :

 : Tra phô lôc 10 GTKCBTCT víi A = 0,067 ta cã  = 0,07 ma : Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép tra phụ lục 8 GTKCBTCT ta cã : ma = 1,1

Ra : Cờng độ tính toán của cốt thép nhóm CI tra phụ lục 7 GTKCBTCT , ta cã Ra = 2100 (kg/cm 2 ).

Kiểm tra điều kiện làm việc F amin < F a < F amax

Famin : Diện tích cốt thép nhỏ nhất bố trí.

Fa : Diện tích cốt thép bố trí.

Famax : Diện tích cốt thép lớn nhất bố trí.

min : Hàm lợng cốt thép tối thiểu khi bố trí.

BTCT M200 # tra bảng (3-1), trang 24 GTKCBTCT ta có:

Famin = 2,24 (cm 2 ) < Fa = 6,11 (cm 2 ) < Famax = 56,73 (cm 2 )

Tra phụ lục 12 GTKCBTCT ta chọn 414 có Fa = 6,16 (cm 2 )

Kiểm tra sai số tơng đối :

Vậy bài toán thoả mãn điều kiện trên.

Kiểm tra điều kiện đặt cốt đai và cốt xiên Điều kiện tính toán

Khi thoả mãn điều kiện sau cần phải bố trí cốt đai cốt xiên:

Q : Lực cắt lớn nhất do tải trọng tính toán gây ra tại mặt cắt ®ang xÐt

R k : Cờng độ chịu kéo của bê tông tính toán với các trạng thái giới hạn nhóm 1, tra phụ lục 2 GTKCBTCT với M200 # ta có :

R k c : Cờng độ chịu kéo của bê tông tính đối với các trạng thái giới hạn 2 ta có R k c = 11,5 (kg/cm 2 ) mb3 : Hệ số làm việc của bê tông trong kết cấu bê tông cốt thép, tra phô lôc 5 GTKCBTCT ta cã mb3 = 1 mb4 : Hệ số điều kiện làm việc bê tông cốt thép, tra phụ lục 5 GTKCBTCT ta cã mb4 = 0,9

Ta thấy : 0,6.mb4.Rk > 0 nên không cần đặt cốt thép ngang vì bê tông đã đủ sức chịu kéo.

N= 16340 (kg) Đây là trờng hợp chịu nén Ta cần phải xác định xem nó là tr- ờng hợp nén lệch tâm lớn hay nén lệch tâm bé. η= 1

Kn : Độ tin cậy công trình cấp IV, tra phụ lục 3 GTKCBTCT ta có

Kn = 1,1 nc : Là tổ hợp tải trọng cơ bản, tra phụ lục 4 GTKCBTCT , nc = 1 mb : Hệ số điều kiện làm việc của bê tông tra phụ lục 5 GTKCBTCT , mb = 1.

Rn : Cờng độ tính toná nén dọc cột, với M200 # tra phụ lục2 GTKCBTCT ta cã Rn = 90 (kg/cm 2 ) h : Chiều cao của tiết diện, h = 60 cm. h0 : Chiều cao hữu ích của tiết diện, ho = h – a = 60 – 4 = 56 cm.

F : Diện tích tiết diện, F = b.h = 40.60 = 2400 (cm 2 ) lo : Chiều dài tính toán của tiết diện, lo = l. l : Chiều dài thực, l = 6 m

Với tiết diện hai đầu ngàm ta có  = 0,5 ( theo GTKCBTCT sức bền vật liệu trang 275) lo = 6.0,5 = 4 m = 300 cm

 : Hệ số ảnh hởng của lực dọc η= 1

= 1,005 eo : Độ lệch tâm ban đầu (cm) eo M

So sánh .eo > 0,3ho , vậy cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn. a : Khoảng cách từ mép biên miền chịu kéo đến trọng tâm cốt thÐp ( Fa).

Chọn a = 4 cm a’: Khoảng cách từ mép biên miền chịu kéo đến trọng tâm cốt thÐp ( F’a).

Chọn a’ = 4 cm. e : Khoảng cách từ điểm đặt của lực nén dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu kéo Fa e = .eo + h/2 – a e = 42,15 + 60/2 –4 = 68,15 cm e’: Khoảng cách từ điểm đặt của lực nén dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu kéo F’a e’ = .eo - h/2 – a’= 8,15 cm

Theo phơng trình (4-13) và 4-14) trang 47 GTKCBTCT ta có đó là phơng trình chứa 3 ẩn, (x , Fa , Fa’)

Chọn x = o.ho, với o = , A = Ao và đảm bảo điều kiện hạn chế. Với loại thép CI, BTCT M200 # tra phụ lục 11 GTKCBTCT ta có o 0,65

Tra phô lôc 10 GTKCBTCT ta cã A = Ao = 0,439

Diện tích cốt thép vùng chịu nén :

Mặt khác : min.b.ho = 0,1%.40.56 = 2,24 (cm 2 )

Fa’ < min.b.ho ,lÊy Fa’= 2,24 cm 2

Phải tính lại A theo công thức 4-19 trang 47 GTKCBTCT

Tra phô lôc 10 GTKCBTCT ta cã  = 0,081 < 2a/h0

Chọn và bố trí cốt thép:

Tra phô lôc 12 GTKCBTCT ta cã: 212 cã Fa’ = 2,26 cm 2 và 418 có Fa = 10,18 cm 2

Kiểm tra sai số tơng đối:

Vậy đạt yêu cầu bố trí.

N= 6852 (kg) Đây là trờng hợp chịu nén Ta cần phải xác định xem nó là tr- ờng hợp nén lệch tâm lớn hay nén lệch tâm bé. η= 1

Kn : Độ tin cậy công trình cấp IV, tra phụ lục 3 GTKCBTCT ta có

Kn = 1,1 nc : Là tổ hợp tải trọng cơ bản, tra phụ lục 4 GTKCBTCT , nc = 1 mb : Hệ số điều kiện làm việc của bê tông tra phụ lục 5 GTKCBTCT , mb = 1.

Rn : Cờng độ tính toán nén dọc cột, với M200 # tra phụ lục2 GTKCBTCT ta cã Rn = 90 (kg/cm 2 ) h : Chiều cao của tiết diện, h = 38 cm. h0 : Chiều cao hữu ích của tiết diện, ho = h – a = 38– 4 = 34 cm.

F : Diện tích tiết diện, F = b.h = 40.38 = 1520 (cm 2 ) lo : Chiều dài tính toán của tiết diện, lo = l. l : Chiều dài thực, l = 2 m

Với tiết diện hai đầu ngàm ta có  = 0,5 ( theo GTKCBTCT sức bền vật liệu trang 275) lo = 2.0,5 = 1 m = 100 cm

 : Hệ số ảnh hởng của lực dọc η= 1

= 1,001 eo : Độ lệch tâm ban đầu (cm) eo M

So sánh .eo > 0,3ho , vậy cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn. a : Khoảng cách từ mép biên miền chịu kéo đến trọng tâm cốt thÐp ( Fa).

Chọn a = 4 cm a’: Khoảng cách từ mép biên miền chịu kéo đến trọng tâm cốt thÐp ( F’a).