ĐIỀN KIỆN TỰ NHIÊN
Tiên Yên là một huyện miền núi thuộc khu vực miền Đông tỉnh Quảng Ninh, phía Bắc giáp huyện Đình Lập thuộc tỉnh Lạng Sơn và huyện Bình Liêu, phía Đông giáp huyện Đầm Hà, phía Tây giáp huyện Ba Chẽ và thị xã Cẩm Phả, phía Nam giáp huyện Vân Đồn.
Hệ Thống Thủy Nông Khe Cát là vùng hưởng lợi của nó thuộc công trình đầu mối thuộc xã Hải Lạng, cách thị trấn Tiên Yên khoảng 8km về phía Tây Nam.Vị trí công trình đầu mối có tọa độ địa lý khoảng:
1.2 Đặc điểm địa hình địa chất
Dự án công trình thủy lợi Khe Cát nằm trong khu vực giáp biển, thuộc xã Hải Lạng, huyện Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh, do vậy dịa hình chung của khu vực mang đặc điểm chung của toàn huyện Địa hình có độ dốc từ Bắc xuống Nam
Khu vực có địa hình đồi xen kẽ với lúa nước do vậy khu vực được xen làm hai phần là đồi và khu trồng lúa.
+ Khu vực đồi: Đồi núi trọc bị chia cắt mạnh, ít bãi bằng, độ dốc phổ biến trên
+ Khu tưới: Có dạng lòng chảo hở tiếp giáp với biển, xen lẫn với đồi thấp Về tổng thể địa hình có xu thế dôc dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam và chia làm hai khu vực:
- Khu vực đang canh tác: Có cao độ mặt ruộng thay đổi dần từ +0,80,9m ở gần khu vực đầu mối đến +1,01,5m ở giáp khu vực Hà Dong.
- Khu vực khai hoang Hà Dong: Địa hình tương đối bằng phẳng, cao độ mặt ruộng trong bình từ +0,61,0m.
1.2.2 Đặc điểm địa chất: Đá gốc trong khu vực lòng hồ và khu vực công trình đầu mối nằm trong hệ Triat thượng bậc Cacni, tầng Mẫu sơn (T 3 cms ) Hệ tầng này bao gồm sét kết, bột kết nằm xen kẽ nhau có màu hơi đỏ, lẫn các ánh tím và hơi tím, phiến sét màu xám sẫm và xám phớt lục, có các lớp kẹp cát kết hạt nhỏ nứt nẻ nhiều, xi măng màu xám giàu hydroxit sắt Các đá thường có cấu tạo phân phiến Rất hiếm khi gặp cát kết hạt trung, các lớp có thể nằm khá dốc trên bề mặt phủ tầng phong hóa dày.
Phía hạ lưu đập cách khoảng 500m là những dãy đồi núi thấp, đỉnh tròn, sườn thoải dạng đồi bát úp Đá gốc thuộc loại Jura hạ, hệ tầng Hà cối (J 1 hc ) Thành phần là bột kết màu nâu đỏ, xe kẽ có các lớp cát kết màu nâu nhạt, sang hơn, xi măng có chứa nhiều ôxit sắt cứng chắc Các hạt có độ amif tròn kém, chúng phân lớp và phân phiến mạnh, các lớp dễ tách Đá có góc dốc từ 20 0 - 30 0 Phong hóa và nứt nẻ mạnh Lớp cát kết có mức độ phong hóa kém hơn.
Vùng xây dựng được đặc trưng bởi ba dạng địa hình chính phản ánh cấu trúc địa chất của khu vực:
- Vùng địa hình bóc mòn đồi núi cao, sườn dốc, cây cối rậm rạp Đây là vùng phân bố đá sét kết, bột kết, xen kẹp các kết hệ Triat thượng bậc Cacni, tầng Mẫu Sơn (T 3 cms ) Phong hóa tương đối mạnh, tuy nhiên mức độ phong hóa không đồng đều, nhiều vị trí lộ ra đá gốc trên mặt.
- Vùng địa hình bóc mòn đồi núi thấp, đỉnh tròn, sườn thoải dạng đồi bát úp. Phân bố ở hạ lưu đập và khu vực bãi vật liệu Cấu thành nên dạng địa hình này gồm bột kết, sét kết xen kẹp lớp mỏng cát kết thuộc hệ Jura hạ, hệ tầng Hà cối (J 1 hc ).
- Vùng thung lũng giữa núi tạo nên các đất hẹp, tương đối bằng phẳng, bãi bồi, các bậc thềm phát triển dọc theo suối tạo thành bởi các lớp đất bồi tích phủ lên các lớp đất phong hóa và các tầng sườn tích.
- Vùng đồng bằng nghiêng trước núi phát triển ở hạ lưu công trình, được tạo thành do các tác dụng trầm tích và phong hóa
1.3 Đặc điểm đất đai thổ nhưỡng Đất đai trong khu tưới thuộc vùng phù sa mới Đây là vùng bồi tụ ven biển bị ngăn cách bởi các dãy đồi núi.
Kết quả kiểm tra của liên đoàn địa chất số 9 và 28 đã cho thấy đất đai trong khu vực thuộc nhóm đất phù sa có độ phì từ trung bình đến khá thích hợp cho việc trồng lúa và các loại cây màu khác.
Vùng đồi là loại đất đỏ vàng phát triển trên phù sa cổ Đất có thành phần cơ giới trung bình Phản ứng đất hơi chua Nhìn chung rất thích hợp cho việc trồng các loại cây ăn quả như vải thiều, nhãn vv…
Vùng dưới cùng giáp biển là loại đất nhiễm mặn có thành phần cơ giới nặng. Nhình chung thích hợp cho việc nuôi trồng thủy hải sản.
Qua điều tra nghiên cứu, hiện trạng sử dụng đất trong khu vực như sau:
Bảng 1.1: Hiện trạng sử dụng đất
Loại đất Diện tích (ha) Tỷ lệ (%)
TỔNG DIỆN TÍCH TỰ NHIÊN
1 Cây hàng năm a Ruộng hai vụ lúa b Ruộng một vụ lúa c Chuyên mạ d Chuyên màu
2 Cây lâu năm a Đất cây công nghiệp b Đất cây ăn quả
4 Đất nuôi trồng thủy sản
5 Đất có khả năng khai hoang
1.4 Đặc điểm khí tượng thủy văn
Trên lưu vực sông dự kiến xây dựng công trình không có tài liệu quan trắc khí tượng thủy văn Cách lưu vực suối Khe Cát về phía Bắc khoảng 3km có trạm thủy văn Phố Cũ nằm trên sông Phố Cũ, khống chế diện tích lưu vực 388km 2 đo mực nước và lưu lượng nước Song do bị trôi nhà nên trạm này đã ngừng quan trắc từ năm 1970, tài liệu chỉ có 3 năm Trạm thủy văn Bình Liêu trên sông Tiên Yên có tài liệu dài, nằm xa hơn về phía Bắc khoảng 30km Về phía Tây Nam hơn 30km, có trạm thủy văn Dương Huy trên sông Diễn Vọng, quan trắc được 14 năm.
Cách lưu vực khoảng 6km về phía Đông, có trạm khí tượng Tiên Yên quan trắc đầy đủ các yếu tố khí tượng: mưa, bốc hơi, gió, độ ẩm… Với chất lượng tài liệu tốt, điều kiện khí hậu mặt đệm tương tự, tài liệu trạm Tiên Yên được sử dụng chủ yếu cho quá trình tính toán.
Bảng 1 2: Tình hình tài liệu khí tượng thủy văn
TT Tên trạm F (km 2 ) Số năm Ghi chú
1 Dương Huy 52 14 Trạm thủy văn
2 Bình Liêu 505 44 Trạm thủy văn
3 Phố Cũ 388 3 Trạm thủy văn
4 Tiên Yên 53 Trạm thủy văn
Lưu vực công trình nằm trong vùng có đặc điểm nổi bật là mùa đông khá lạnh, mùa hè mát dịu và mưa nhiều Theo tài liệu trạm Tiên Yên cho thấy nhiệt độ cao nhất vào tháng VII và thấp nhất vào tháng I Nhiệt độ thấp nhất quan trắc được là 1 0 C, và có khả năng thấp hơn nữa, nhiệt độ cao nhất quan trắc được tại Tiên Yên là 40,1 0 C.
Quá trình nhiệt độ trung bình nhiều năm của các tháng trong năm ở Tiên Yên như sau:
Bảng 1.3: Bảng nhiệt độ trung bình nhiều năm ở Tiên Yên
Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm T( 0 C) 15,3 15,9 18,8 22,5 26,2 27,5 27,7 27,3 26,4 23,7 20,1 16,6 22,3
TÌNH HÌNH DÂN SINH-KINH TẾ
Tiên Yên là huyện miền núi tỉnh Quảng Ninh.Có 12 khu vực hành chính gồm thị trấn Tiên Yên và 11 xã với tổng số dân là 50000 người Toàn huện có 13 dân tộc, đông nhất là người Việt (Kinh) chiếm 59%, Dao 19%, Tày 13,8%, Sán Chỉ 8,4%, Sán Dìu 3,8%, còn lại là người các dân tộc khác Nùng, Hoa , Thái
Tính đến năm 2008 dân cư trong hai xã Hải Lạng và Đồng Rui có 7157 người Trong đó xã Hải Lạng có 4850 nhân khẩu, Đồng Rui có 2307 người Mật độ dân số là 58 người trên 1 km 2 thuộc hàng thấp so với tỉnh Quảng Ninh Tỷ lệ tăng dân số là 2,7% Dự tính cho đến năm 2020 dân số toàn khu vực sẽ đạt khoảng 8500 người
Thành phần dân cư trong xã hội dân tộc Kinh chiếm tỷ lệ lớn Ngoài ra còn 7 dân tộc khác như Tày, Dao, Sán Chỉ, Cao Lan, Hoa, Thái, Nùng.
Nhìn chung tình hình văn hóa của nhân dân trong vùng còn có phần hạn chế. Tuy nhiên trình độ canh tác nông nghiệp khá, đặc biệt là dân tộc Kinh Đây là yếu tố quan trọng trong đảm bảo sự thành công về hiệu quả kinh tế của dự án Khe Cát.
2.2.1 Tình hình kinh tế nông nghiệp: a Gieo trồng:
Do vùng còn chưa được đầu tư đúng mức về thủy lợi, nên mặc dù tài nguyên đất đai còn nhiều nhưng mới chỉ khai thác 238,4 ha diện tích canh tác phục vụ cho công tác trồng lúa nước 2 vụ Bình quân năng suất toàn xã chỉ đạt khoảng 38,9/ha/vụ Bình quân sản lượng lương thực đạt 381 kg thóc/người–năm (Năm 2008). b Chăn nuôi:
Thế mạnh của vùng là tiềm năng phát triển đại gia súc như trâu, bò, dê, Nhình chung số đại gia súc ngày một tăng Đây cũng là thế mạnh cần chú ý phát huy của vùng c Thủy sản: Đến năm 2008, toàn huyện có khoảng 2500 ha diện tích nuôi trồng thủy sản. Trong đó khu Hà Dong thuộc xã Hải Lạng có diện tích lớn nhất (chiếm 900 ha). Tuy nhiên cho đến nay năng suất còn rất khiêm tốn do sự nuôi trồng chủ yếu là quảng canh tập trung ở các vùng trong đê Tổng sản lượng nuôi trồng chỉ đạt 500 tấn/năm Nguyên nhân một phần là do môi trường nước trong đê bị thay đổi (nhạt nước) khi có mưa làm cho thủy sản nước mặn bị chết, mùa màng bị giảm sản lượng. d Sản xuất lâm nghiệp:
Sản xuất lâm nghiệp là ngành kinh tế chiếm tỷ trọng lớn trong huyện Tiên Yên nói chung và xã Hải Lạng nói riêng Trong vòng 5 năm từ năm 2001 đến năm
2005, diện tích rừng đã trồng được trên phạm vi toàn huyện la 1200 ha.
Về việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng, đã dịch chuyển từ việc trồng các loại cây bạch đàn, keo để phủ xanh đất trống đồi trọc sang loại hình cây ăn quả như vải, nhãn, xoài, cam hoặc các cây đặc sản như quế Do vậy sản xuất lâm nghiệp đã có sự thay đổi cơ bản về chất.
2.2.2 Tình hình phát triển các ngành kinh tế khác:
Trong vùng có các ngành kinh tế khác như làm gạch, chế biến thức ăn gia xúc, nghề mộc, gia công quần áo may sẵn Nhìn chung sản lượng tăng dần qua các năm Tuy vậy tỷ trọng của các ngành này vẫn ở mức khiêm tốn.
2.3 Các yêu cầu phát triển kinh tế của khu vực:
2.3.1 Sản xuất Nông – Lâm – Ngư nghiệp:
Tiếp tục chỉ đạo đưa các giống cây trồng sinh trưởng ngắn ngày, có năng suất cao vào sản xuất, thực hiện tốt các biện pháp vụ mùa, vụ đông Duy trì đàn gia súc, gia cầm, đẩy mạnh việc dự án phát triển đàn gà Tiên yên Tăng cường các biện pháp phòng chống dịch bệnh cho gia súc, gia cầm, cây trồng và không để dịc bệnh xảy ra trên địa bàn Phấn đấu thực hiện đạt và vượt các chỉ tiêu về nông – lâm – ngư nghiệp trong năm 2009.
+ Giá trị sản xuất nông nghiệp đạt 76 tỷ đồng.
+ Về nông nghiệp: Tổng diện tích gieo trồng vụ mùa năm 2009: 3021 ha (Trong đó: cây lương thực: 2058 ha; cây chất bột: 674 ha; cây công nghiệp: 164 ha; cây thực phẩm: 97 ha) Tổng sản lượng lương thực cả năm: 15300 tấn (Lúa: 12600 tấn; ngô: 2700 tấn).
+ Chăn nuôi: (Thời điểm 01/10/2009) Tổng đàn Lợn, đàn gia cầm, đàn Trâu: phấn đấu thực hiện tăng 1% so với kế hoạch, duy trì và phát triển đàn Dê, riêng đàn
Bò phấn đấu đạt 100% so với kế hoạch.
+ Lâm nghiệp: Hoàn thành vượt mức trồng rừng năm 2009, thực hiện tốt công tác bảo vệ, chăm sóc, phòng chống cháy rừng, nâng độ che phủ rừng đạt 41,5% Giá trị sản lượng lâm nghiệp đạt 12,1 tỷ đồng.
+ Hải sản: Tổng diện tích nuôi trồng thủy hải sản cả năm phấn đấu đạt 100% so với kế hoạch Tổng sản lượng khai thác: 2050 tấn (khai thác tự nhiên: 1650 tấn;khai thác từ nuôi trồng: 400 tấn) Giá trị sản xuất ngư nghiệp đạt 32,3 tỷ đồng.
2.3.2 Sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải: Đẩy mạnh phát triển các cơ sở phát triển công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp, khai thác có hiệu quả về các hoạt động thương mại, dịch vụ, vận tải Kêu gọi và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho các nhà đầu tư công nghiệp, thương mại vào đầu tư tại địa bàn huyện Phấn đấu thực hiện giá trị sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp đạt và vượt 13,5 tỷ đồng.
HIỆN TRẠNG THỦY LỢI
Hệ thống Khe Cát hiện tại là một đập dâng, tận dụng nguồn nước cơ bản của suối Khe Cát, tưới không chủ động cho khoảng 200 ha diện tích canh tác lúa hai vụ của xã Hải Lạng Hệ thống này gồm một đập dâng dài 26m chắn ngang suối Khe Cát Đập này bằng đá xây có chiều dài 26m, cao 2m, chiều rộng đỉnh đập là 1m, cao trình đỉnh đập là +13m Có một cống hở không có van tại bờ trái đập Nhình chung về kết cấu sự xuống cấp không quá nghiêm trọng Tuy nhiên hệ thống này không đảm bảo yêu cầu tưới đang đặt ra ngày càng gay gắt và là nhân tố hạn chế sự phát triển sản xuất của khu vực.
Vị trí công trình đầu mối có tọa độ địa lý khoảng:
3.2 Hệ thống kênh mương và công trình trên kênh :
Hệ thống kênh dài 4,5km, kết cấu đáy bê tông, tường xây bằng gạch Kích thước cơ bản của kênh tại các đoạn ở bảng dưới:
B ng 3.1: Kích thảng thống kê đặc trưng tốc độ gió ưng tốc độ gióớc cơ bản của kênh chính ơ bản của kênh chính ảng thống kê đặc trưng tốc độ gióc c b n c a kênh chínhủa kênh chính
Kênh xây gạch, vữa chát đã bong nhiều, không có cửa van tại các cống đầu kênh nhánh
Kênh xây gạch, vữa chát đã bong nhiều, không có cửa van tại các cống đầu kênh nhánh Qua kiểm tra thấy hệ thống kênh có khả năng chuyển nước theo yêu cầu Tuy nhiên do đã đi vào vận hành một số năm nên lớp áo bảo vệ bị bong tróc nhiều nên cần thiết phải trát lại Trên kênh có 3 cống qua đường có tiết diện tròn và chữ nhật, tại K 0 + 400 tiết diện chữ nhật 0,5x0,6m, tại K1 (cống qua đường 18A) tiết diện chữ nhật 0,4x0,6m, tại K2 tiết diện hình tròn D = 0,5m.
Trên hệ thống hầu như không có cống lấy nước vào đầu các kênh nhánh Hệ thống kênh nhánh của tuyến N1 còn hoạt động tốt.
3.2.2 Hệ thống cống tưới tiêu:
Bảng 3.2: Thống kê hệ thống cống tưới tiêu chính và nội đồng chủ yếu của khu vực nghiên cứu
TT Tên cống Năm xây dựng
Khẩu độ Nhiệm vụ thiết kế Đáy Đỉnh
3 Cái Đản 2,5x4 Kết hợp nuôi trồng thủy hải sản
4 Hà Dong 2,5x4 Kết hợp nuôi trồng thủy hải sản
5 Hà Thụ 2,5x4 Kết hợp nuôi trồng thủy hải sản Cống chính Cái Đản có một cống phụ (hai cửa cống) Cống chính Hà Dong hai bên sườn có kè bảo vệ và có một cống phụ (một cửa cống) Cống Hà Thụ trước đây cũng có cống phụ nhưng bây giờ đã bị lấp và không còn sử dụng nữa Cả 3 cống Cái Đản, Hà Dong, Hà Thụ đều được vận hành đóng mở bằng tay, việc đóng mở cửa cống để lấy nước và thoát nước phụ thuộc vào yêu cầu dùng nước của người dân nuôi trồng thủy hải sản trong khu vực đê.
B ng 3.3: Th ng kê h th ng tr m b m trong khu v cảng thống kê đặc trưng tốc độ gió ống kê đặc trưng tốc độ gió ệ thống trạm bơm trong khu vực ống kê đặc trưng tốc độ gió ạm Tiên Yên ơ bản của kênh chính ực
TT Tên trạm bơm Quy mô công trình Nhiệm vụ thiết kế
3.2.3 Hệ thống tiêu và đê ngăn mặn:
Những năm gần đây tuyến đê ngăn mặn Hà Dong và các cống dưới đê đã được xây dựng với nguồn vốn của địa phương và sự tài trợ của các tổ chức phi chính phủ Tuyến đê này dài hơn 6 km, cao trình đỉnh là +5,5 m, bề mặt đỉnh có chiều rộng 5 m.
Nhìn chung hệ thống này đã đáp ứng được yêu cầu ngăn mặn và giữ ngọt và bảo vệ khu vực nuôi trồng thủy hải sản Hà Dong Tuy nhiên hệ thống cống dưới đê tỏ ra ít hiệu quả trong tiêu thoát lũ và đặc biệt là các trận lũ lớn Để đảm bảo sản xuất nông nghiệp trong vụ mùa, cần thiết phải đầu tư hệ thống cống dưới đê nhằm đảm bảo khả năng thoát lũ trong vụ mùa
Ngoài ra còn có một số đập nhỏ trên các suối dọc ven đường quốc lộ 18A cung cấp nước tưới cho khoảng 20 ha diện tích lúa hai vụ Nhìn chung thì hệ thống này vẫn hoạt động bình thường.
3.3 Đánh giá hiện trạng và phương hướng quy hoạch thủy lợi:
3.3.1.1.Hiện trạng tưới. Đến năm 2008, các công trình thủy lợi xây dựng ở Tiên Yên có khả năng tưới không ổn định cho khoảng 688 ha chiếm khoảng 30% diện tích canh tác của cả huyện, còn 70% diện tích còn lại phụ thuộc vào thiên nhiên.
Như đã nêu ở trên, hệ thống Khe Cát hiện tại là một đập dâng, tận dụng nguồn nước cơ bản của suối Khe Cát tưới không chủ động cho khoảng 200 ha diện tích canh tác lúa hai vụ hiện nay Tuy vậy trọng 200 ha đó có khoảng 20 ha diện tích được tưới từ các con suối nhỏ ven đường quốc lộ 18A, do chưa qua điều tiết nên lưu lượng rất bấp bênh, do vậy những năm hạn diện tích lúa bị giảm năng suất lúa không ổn định
Hệ thống tưới Khe Cát chưa xuống cấp đến mức nghiêm trọng nhưng rõ ràng không đảm bảo được yêu cầu tưới gay gắt như hiện nay.
Phần lớn lượng nước tiêu của khu vực là tiêu ra biển do gần biển và có địa hình dốc dần ra biển Mới đây địa phương đã xây dựng và tu sửa tuyến đê biển Hà Dong và các cống dưới đê, do vậy hệ thống này đã đáp ứng được yêu cầu ngăn mặn giữ ngọt và bảo vệ khu nuôi trồng thủy hải sản Hà Dong Tuy nhiên hệ thống cống dưới đê còn tỏ ra ít hiệu quả trong tiêu thoát lũ và đặc biệt là các trận lũ lớn.
Nhìn chung hệ thống tưới Khe Cát chưa đảm bảo được yêu cầu tưới đang đặt ra ngày càng gay gắt và là nhân tố hạn chế sự phát triển kinh tế của khu vực Năng lực tới của đập Khe Cát còn hạn chế, mặt khác khu vực cũng tận dụng các suối dọc theo quốc lộ 18A để tưới nên mức độ ổn định về lưu lượng còn kém, phải phụ thuộc nhiề vào tự nhiên Theo thống kê thì các hệ thống thủy lợi ở Tiên Yên chỉ đáp ứng tưới không ổn định cho 30% diện tích đất canh tác, 70% diện tích tưới còn lại phụ thuộc hoàn toàn vào thiên nhiên.
Các công trình tên hệ thống như cống, kênh, đê do được xây dựng từ lâu nên trên nhiều tuyến đã xảy ra hỏng hóc, thiết bị vận hành đóng mở ở cửa cống và đầu kênh nhiều nơi không có Khả năng tiêu thoát nước về mùa lũ kém
3.3.2 Phương hướng cho hệ thống công trình hồ Khe Cát:
Mở rộng khu tưới và tăng diện tích tưới Theo phương hướng phát triển kinh tế của khu vực xã Hải Lạng, ngoài việc cấp nước tưới cho 238,36 ha diện tích canh tác hiện có, cần thiết phải khai hoang mở rộng diện tích đất nông nghiệp thêm 400 ha thuộc phạm vi khu tưới Hiện trạng trong số 238,36 ha diện tích đất canh tác, có
20 ha đã được tưới bởi các suối ven đường 18A Như vậy diện tích đất canh tác cần được tuới là 600 ha Trong đó:
- Màu vụ đông phấn đấu 300 ha
Cung cấp nguồn nước ngọt vào mùa khô và chống ngọt hóa vào mùa mưa cho 950 ha diện tích đất nuôi trồng thủy hải sản Cung cấp đủ và ổn định nước cho nông nghiệp, thủy sản và các ngành công nghiệp khác, đẩy mạnh phát triển kinh tế cho khu vực Hải Lạng nói chung và khu vực Hà Dong nói riêng.
ÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC TRƯNG KHÍ TƯỢNG,THỦY VĂN
1.1 Mục đích, ý nghĩa và nội dung tính toán
Nhằm xác định được các mô hình và các giá trị thiết kế ứng với các yếu tố khí tượng thủy văn tương ứng Ngoài ra còn xác định một số các giá trị đặc biệt dùng để kiểm tra trong các tính toán mức độ an toàn của một số công trình chủ yếu như trạm bơm, cống, đập, đê vv Trong đồ án này là xác định ra mô hình mưa tiêu thiết kế. Ý nghĩa:
Nếu tính toán chính xác giá trị các yếu tố khí tượng thủy văn thì đảm bảo các công trình trên hệ thống làm việc an toàn và đúng các giá trị thiết kế, mức độ tính toán chính xác các yếu tố khí tượng thủy văn khác nhau cũng làm cho các thông số thiết kế các công trình khác nhau kéo theo quy mô kích thước công trình khác nhau, từ đó làm cho vốn đầu tư, kinh phí vận hành cũng như lợi ích kinh tế khác nhau Vì thế khi tính toán cần phải cân nhắc chọn lựa các mức độ đảm bảo sao cho phù hợp với các quy mô công trình.
1.1.2 Nội dung tính toán các đặc trưng khí tượng,thủy văn
Nội dung tính toán chính của tính toán đặc trưng khí tượng của dự án tiêu là:
- Chọn trạm đo mưa tính toán, xác định liệt tài liệu mưa ứng với thời đoạn tính toán mưa tiêu có thời gian là 1 ngày max, 3 ngày max, 5 ngày max, 7 ngày max.
- Vẽ đường tần suất thiết kế, xác định các tham số thống kê X , Cv, Cs của các đường tần suất và xác định lượng mưa tiêu thiết kế Xp.
- Chọn mô hình mưa tiêu điển hình.
- Xác định mô hình mưa tiêu thiết kế.
1.2 Chọn trạm, tần suất thiết kế và thời đoạn tính toán
1.2.1.1 Nguyên tắc chọn trạm đo mưa tính toán:
- Trạm đo mưa tính toán phải nằm trong khu vực tính toán hay nằm gần khu vực tính toán hoặc phải mang tính chất đại diện.
- Trạm đo mưa phải có đủ tài liệu quan trắc đủ dài và phải có tài liệu mưa ngày.
- Các số liệu đã được biên chỉnh, xử lý.
1.2.1.2 Chọn trạm đo mưa tính toán:
Theo các tài liệu thu thập được trong khu vực nghiên cứu, qua phân tích số liệu của các trạm ta thấy trạm thủy văn Tiên Yên có những đặc điểm nổi bật sau:
- Trạm nằm trong khu vực nghiên cứu: cách lưu vực khoảng 6km về phía Đông.
- Có tài liệu mưa 30 năm từ năm 1979 đến năm 2008 và có tài liệu mưa ngày.
- Các số liệu đã được chỉnh biên, xử lý.
Do đó chọn số liệu trạm thủy văn Tiên Yên để tính toán xác định mô hình mưa tiêu thiết kế.
Theo TCVN 285 – 2002 tần suất tính toán mưa tiêu là 10%.
Nhằm xác định thời đoạn bất lợi nhất về tiêu để xác định được quy mô, kích thước công trình, đáp ứng được tất cả các trường hợp bất lợi về thời tiết có thể xảy ra trong khu vực.
Dựa vào số liệu thu thập được ta tính toán mô hình mưa 30 năm từ năm 1979 đến năm 2008.
1.2.2 Phân tích tài liệu mưa và chọn mô hình mưa tiêu:
- Trong mỗi tháng của mùa mưa, chọn một trận mưa có số ngày mưa lớn nhất Tính toán hệ số tiêu cho tháng đó, vì vậy mỗi tháng sẽ có một mô hình mưa tiêu riêng Sau đó tìm tháng nào có hệ số tiêu lớn nhất là hệ số tiêu thiết kế.
- Ưu điểm: Phương pháp này cho hệ số tiên phù hợp thực tế, hệ số tiêu thiên nhỏ, quy mô kích thước công trình nhỏ nên mức độ đảm bảo an toàn thấp.
- Mỗi năm chọn liệt một trận mưa lớn nhất vào thống kê, sau đó tính toán hệ số tiêu thiết kế.
- Ưu điểm: Cho hệ số tiêu tương đối lớn, quy mô kích thước công trình lớn nên thiên về an toàn.
Trong những năm gần đây, thời tiết khí hậu diễn biến phức tạp, có nhiều thay đổi không theo quy luật Vì vậy phải thiết kế công trình có quy mô kích thước lớn thiên về an toàn, nên ở đây ta tính toán mô hình mưa tiêu theo năm.
Bảng 1.1: Bảng thống kê ngày mưa 1,3,5,7 ngày max của trạm thủy văn
1 ngày max so với 3 ngày max
3 ngày max so với 5 ngày max
5 ngày max so với 7 ngày max
Lượng mưa ngày Lượng mưa ngày Lượng mưa ngày Lượng mưa ngày
Từ bảng phục lục 1.1 ta có bảng 1.2 và 1.3
Bảng 1 2: M c ức độ xuất hiện các trận mưa của các tháng độ gió xu t hi n các tr n m a c a các thángất hiện các trận mưa của các tháng ệ thống trạm bơm trong khu vực ận mưa của các tháng ưng tốc độ gió ủa kênh chính
II % III % IV % V % VI % VII % VIII % IX % X % XI %
Từ các bảng trên ta thấy các trận mưa lớn thường xuất hiện vào tháng 7, 8,
9, trong đó trong tháng 7 các trận mưa có cường độ mưa và tổng lượng mưa lớn nhất trong năm Sự chênh lệch giữa lượng mưa của cùng thời đoạn lớn nhất của các năm khác nhau là rất lớn, vì thế yêu cầu tiêu nước khác nhau: có thời kỳ tiêu nước khẩn trương, có thời kỳ tiêu nước từ từ.
Bảng 1.3 : T n s xu t hi n các tr n m a có tính ch t baoần số xuất hiện các trận mưa có tính chất bao ống kê đặc trưng tốc độ gió ất hiện các trận mưa của các tháng ệ thống trạm bơm trong khu vực ận mưa của các tháng ưng tốc độ gió ất hiện các trận mưa của các tháng
Thời đoạn mưa Tần số xuất hiện Tỉ lệ %
1 ngày max trong 3 ngày max 19/30 63.33%
1 ngày max trong 5 ngày max 10/30 33.33%
1 ngày max trong 7 ngày max 12/30 40%
3 ngày max trong 5 ngày max 20/30 66.67%
3 ngày max trong 7 ngày max 14/30 46.67%
5 ngày max trong 7 ngày max 25/30 83.33%
Qua bảng thống kê trên ta thấy các trận mưa có tính chất bao: 1 ngày max thường nằm trong 3 ngày max, 3 ngày max thường nằm trong 5 ngày max, 5 ngày max thường nằm trong 7 ngày max Đặc điểm mưa của vùng là mưa thời đoạn ngắn nằm trong thời đoạn dài Đỉnh của các trận mưa thời đoạn 3 ngày max, 5 ngày max, 7 ngày max thường là trận mưa 1 ngày max.
Từ bảng thống kê trên ta nhận thấy mô hình mưa 3 ngày max là bất lợi nhất vì có tổng lượng mưa lớn nhất và có tần suất xuất hiện nhiều nhất.
1.2.3 Phương pháp và kết quả tính toán
1.2.3.1 Phương pháp tính toán: a Vẽ đường tần suất kinh nghiệm: Đường tần suất kinh nghiệm là đường tần suất được xây dựng từ mẫu thực đo Trình tự vẽ đường tần suất kinh nghiệm như sau:
- Chọn liệt số liệu thống kê mưa tương ứng Xi (X3ngàymax) bằng cách mỗi năm lấy một số liệu trong liệt năm đo đạc.
- Sắp xếp chuỗi số liệu mưa thực đo Xi theo thứ tự từ lớn đến nhỏ.
- Tính tần suất kinh nghiệm.
Trong thực tế tính toán hiện nay người ta thường dùng các phương pháp sau: + Công thức trung bình:
Trong đó: m: số thứ tự của các trị số trong liệt số đã sắp xếp n: tổng số trị số của liệt thống kê
Mỗi công thức tính toán cho một kết quả nhất định với một độ chính xác nhất định cụ thể như sau:
- Khi P < 50% (chỉ các năm nhiều nước) với cùng một lượng X như nhau sẽ cho kết quả P2 < P3 < P1 nghĩa là tính toán theo công thức vọng số P2 cho thời kỳ xuất hiện lại bé hơn nên an toàn hơn.
TÍNH TOÁN MÔ HÌNH MƯA PHÂN PHỐI DÒNG CHẢY NĂM THIẾT KẾ
2.1.Các đặc trưng của dòng chảy năm bao gồm :
- Lưu lượng bình quân năm Qn(m 3 /s): là lượng dòng chảy sinh ra trên lưu lượng vực chả qua mặt cắt khống chế trong đơn vị thời gian 1s tính bình quân năm.
- Tổng lượng dòng chảy năm Wn(m 3 ): là lượng dòng chảy sinh ra trên lưu lượng vực chảy qua mặt cắt khống chế trong khoảng thời gian 1 năm.
- Moduyn dòng chảy năm Mn(1/s.km 2 ): lưu lượng nước tính trên đơn vị diện tích trong khoảng thời gian 1 năm
F: diện tích lưu vực (km 2 ).
- Độ sâu dòng chảy năm yn(mm): Tổng lượng nước trên toàn bộ bề mặt lưu vực chảy trong khoảng một năm ta được một lớp dòng chảy năm hay độ sâu dòng chảy năm.
- Hệ số dòng chảy năm : Là tỷ số giữa độ sâu dòng chảy năm và lượng mưa năm
2.2 lựa chọn phương pháp tính toán
2.2.1 Xác định( Q ~ t) TK khi có có nhiều tài liệu a Phương pháp năm điển hình
- Nội dung của phương pháp:
Từ số liệu thực đo chọn lấy một dạng phân phối dòng chảy năm bất lợi với yêu cầu dùng và sử dụng nước rồi tiến hành thu phóng để chuyển hoá về dòng chảy năm thiết kế.
- Ưu điểm: Phương pháp đơn giản, dễ làm.
+ Phương pháp này chưa chú ý đến những năm nước khác.
+ Việc ấn định năm đại biểu mang tính chủ quan nên mức độ chính xác kém.
Phương pháp này được sử dụng khi lưu vực có nhiều tài liệu đo đạc và quan trắc. b Phương pháp tổ hợp theo thời đoạn mùa của nhóm năm tính toán
- Nội dung của phương pháp
Từ số liệu thực đo, ta tiến hành xác định lượng dòng chảy mùa thiết kế và xác định nhóm năm tính toán cho từng mùa Sau đó tiến hành tính tỷ số phân phối lượng dòng chảy tháng với lượng dòng chảy mùa và xác định được lượng dòng chảy của từng tháng trong mùa ứng với tần suất thiết kế Ghép các mùa trong năm, ta được phân phối dòng chảy năm thiết kế.
Theo phương pháp năm điển hình thì năm điển hình là một năm cá biệt nên chưa đảm bảo tính khách quan Để khắc phục nhược điểm này, phương pháp V.G. Anđrêanôp đã sử dụng dạng phân phối của một nhóm năm nhằm làm tăng tính khách quan.
+ Đảm bảo tính khách quan khi chọn năm điển hình.
+ Kết quả khá chính xác.
- Nhược điểm: Khối lượng tính toán lớn.
- Điều kiện áp dụng: Khi lưu vực nghiên cứu có đủ tài liệu đo đạc và quan trắc.
2.2.2 Xác định( Q ~ t) TK khi thiếu tài liệu tính toán Ứng với trường hợp thiếu tài liệu ta có thể sử dụng các phương pháp sau để xác định mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế.
2.2.2.1 Phương pháp lưu vực tương tự
+ Nội dung của phương pháp:
Sau khi chọn được lưu vực tương tự, tiến hành xác định phân phối dòng chảy năm thiết kế của lưu vực tương tự dưới dạng đường quá trình hệ số phân phối dòng chảy
(K ~ t)TK, sau đó mượn dạng phân phối thiết kế này để xác định phân phối dòng chảy năm thiết kế của lưu vực nghiên cứu.
Việc xác định phân phối dòng chảy năm thiết kế của lưu vực tương tự có thể tiến hành theo phương pháp năm điển hình hoặc phương pháp V.G.Anđrêanôp.
Vấn đề đặt ra là chọn lưu vực như thế nào để làm lưu vực tương tự. Lưu vực tương tự là lưu vực thoả mãn các điều kiện sau:
+ Các điều kiện chọn lưu vực tương tự:
- Tương tự về điều kiện khí hậu.
- Các điều kiện về địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, mức che phủ của rừng, mức độ khai phá lưu vực gần như nhau.
- Diện tích lưu vực không nên chênh lệch nhau quá 5 đến 10 lần.
- Chất lượng tài liệu tốt, thời kỳ đo đạc khá dài.
+ Ưu điểm: Phương pháp này đơn giản, dễ làm.
+ Nhược điểm: Mang tính chủ quan khi chọn lưu vực tương tự, do vậy độ chính xác kém.
+ Điều kiện áp dụng: Khi lưu vực nghiên cứu thiếu tài liệu tính toán.
2.2.2.2 Phương pháp tính toán theo mô hình TANK
+ Nội dung của phương pháp:
Theo phương pháp này, lưu vực được diễn tả như một chuỗi các bể chứa sắp xếp theo phương thẳng đứng và nằm ngang Giả thiết cơ bản của mô hình dòng chảy cũng như dòng thấm đều là hàm số của lượng nước trữ trong các tầng đất.
Tuy nhiên nó rất phức tạp do phải kết hợp nhiều yếu tố dòng chảy: lượng mưa, điều kiện bốc thoát hơi nước, điều kiện địa hình, địa chất.
+ Nhận xét: Ưu điểm: Mô hình Tank cho kết quả rất chính xác khi có điều kiện nghiên cứu đầy đủ.
- Mô hình khó thể hiện sự “ trễ” của dòng chảy so với mưa.
- Mô hình này yêu cầu nhiều thông số và phức tạp, đòi hỏi người làm phải thành thạo và có kinh nghiệm mới cho được kết quả khả quan vì vậy mô hình này không được ứng dụng nhiều Điều kiện áp dụng: Khi lưu vực nghiên cứu thiếu tài liệu tính toán.
2.2.2.3 Phương pháp tính toán theo quan hệ mưa - dòng chảy
+ Nội dung của phương pháp
Theo phương pháp này, lượng mưa X và độ sâu dòng chảy Y có mối quan hệ với nhau Mối quan hệ ấy được thể hiện thông qua các phương trình toán học sau:
X0: Lượng mưa trung bình nhiều năm của lưu vực cần nghiên cứu.
Y0: Lớp dòng chảy trung bình nhiều năm (mm). a,b: Các tham số biến đổi theo vùng.
Z0: Khả năng bốc hơi lớn nhất của lưu vực (mm). n: Thông số phản ánh đặc điểm địa hình.
+ Nhận xét Ưu điểm: Đơn giản, dễ tính.
Nhược điểm: Đây là công thức kinh nghiệm nên có sai số. Điều kiện áp dụng: Khi lưu vực nghiên cứu thiếu tài liệu tính toán, chỉ có tài liệu mưa, ta có thể sử dụng mối quan hệ giữa mưa và dòng chảy để tính toán dòng chảy cho lưu vực.
2.2.3 Lựa chọn phương pháp tính toán
Qua các phương pháp kể trên và so với điều kiện thực tế của lưu vực chỉ có tài liệu mưa với liệt tài liệu dài 20 năm, em thấy phương pháp quan hệ mưa - dòng chảy là phù hợp nhất và em chọn phương pháp này để tính toán.
2.3 Tính toán theo phương pháp quan hệ mưa –dòng chảy
Bước 1: Tính lớp dòng chảy chuẩn (Y o )(mm)
Theo Quy phạm tính toán các đặc trưng thuỷ văn thiết kế C - 6 - 77, Yo được tính theo công thức
+ Zo: Khả năng bốc hơi lớn nhất của lưu vực (mm).
+ Xo: Lượng mưa trung bình nhiều năm của lưu vực (mm).
+ n: Thông số phản ánh đặc điểm của địa hình.
* Tính Xo: Theo tính toán chương 2 có X0 = 2238,3 mm
* Tính Zo, n (tra theo quy phạm TTĐTTVTK bảng 2-3 trang 20) Tra với vùng Đông Bắc (khu vực trung du) có:n = 2.
Bước2: Tính Moduyn dòng chảy chuẩn.(Mo)(l/s- Km 2 )
Theo giáo trình thuỷ văn Thuỷ văn công trình Môduyn dòng chảy được xác định theo công thức:
Bước 3: Tính lưu lượng dòng chảy chuẩn (Qo)(m 3 /s
Lưu lượng dòng chảy chuẩn được xác định theo công thức :
Flv : Diện tích khu vực tính toán: Flv = 9,8Km 2
* Tính lưu lượng dòng chảy chuẩn ứng với tần suất P = 85 % (Q p )
Theo quy định Qp được tính toán ứng với tần suất P = 85 % (Q85%) và Qp được tính toán theo công thức:
Trong đó: Kp: Biến suất lưu lượng ứng với tần suất thiết kế P (P = 85%).
Kp: Tra bảng phụ lục - 3 Giáo trình Thuỷ văn công trình.
- Cv được tính toán dựa vào công thức kinh nghiệm sau:
+ Thông số A’ được xác định theo bảng 2-4 (Quy phạm tính toán các đặc trưng thuỷ văn thiết kế: C -6 - 77 ) Tra với vùng I được A’ = 2,6
Trong trường hợp tính toán của em do không có tài liệu nên lấy Cs theo kinh nghiệm tra theo QPTTĐTTVTK có: Cs = 2Cv = 0,9
Tra phụ lục - 3 GTTVCT ta được Kp = 0,54Vậy Qp = Kp Qo = 0,54.0,477 = 0,26 (m 3 /s).
Bước 4: Tính toán phân phối dòng chảy
Do có ít tài liệu quan trắc thuỷ văn nên để tiến hành phân phối dòng chảy năm em dựa vào quan hệ giữa các thông số phân phối với các nhân tố ảnh hưởng.
Với các thông số đặc trưng dạng phân phối dòng chảy năm
Chọn mô hình sác xuất dạng Pearson III , tra bảng hệ số môduyn Kp ( Phụ lục 2 Giáo trình thuỷ văn ) ta được Kp85% = 0.54
TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TRƯNG THỦY VĂN
1 Xác định mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế.
2 Xác định mô hình phân phối dòng chảy lũ thiết kế.
3 Tính toán lượng bốc hơi mặt hồ.
4 Tính toán lượng bùn cát.
3.2 Phương pháp tính toán dòng chảy lũ thiết kế
Tính toán lũ là một trong những nội dung quan trọng khi tính toán các đặc trưng thủy văn thiết kế Khi thiết kế công trình hồ chứa, dung tích chống lũ và các thông số thiết kế của công trình tháo lũ được xác định với quy mô một trận lũ nào đó xảy ra tại tuyến công trình, được gọi là lũ thiết kế Lũ thiết kế được đánh giá bằng ba đặc trưng: đỉnh lũ thiết kế (Qmax), tổng lượng lũ thiết kế (Wmax) và đường quá trình lũ thiết kế (Q ~ t).
3.2.1 Tần suất thiết kế lũ P
Theo TCVN 285-2002, công trình đập dự kiến xây dựng thuộc cấp III,có chiều cao đập H3m, tần suất thiết kế lũ P = 1%,tần suất lũ kiểm tra P=0,2%.
3.2.1.1 Tính lưu lượng đỉnh lũ thiết kế Q maxP
Lưu vực công trình Khe Cát khá bé, không có tài liệu đo đạc, theo quy phạm tính toán các đặc trưng thủy văn thiết kế QPTL-C6-77 lưu lượng đỉnh lũ thiết kế QmaxP được xác định bằng công thức cường độ giới hạn:
Ap: Mô đuyn đỉnh lũ tương đối. α: Hệ số dòng chảy đỉnh lũ.
HngP: Lượng mưa ngày thiết kế (mm).
F: Diện tích lưu vực (km 2 ).
+ Xác định HngP: Theo phân khu mưa rào của QPTL-C6-77 lưu vực tính toán thuộc vùng I Lượng mưa ngày thiết kế xác định được từ trạm Tiên Yên tương ứng với tần suất P = 1% là HngP=1% = 651,6 mm ( tra bảng phục lục 4.3 lượng mưa 3 ngày max ứng với tần suất thiết kế P=1%)và lượng mưa ngày ứng với tần suất kiểm tra là HngP=0.2v3,6 (mm).
+ Xác định thông số phản ánh cường độ cấp nước lớn nhất của lưu vực Ap:
Trong đó: Фs: thông số địa mạo thủy văn lòng sông, Фs 1 4
ms: hệ số phản ánh sức cản của lòng sông, ms = 7.
Ls: chiều dài sông chính Ls = 4,5 km.
Js: độ dốc trung bình lòng sông, Js = 4,1%.
Thay số vào ta có: Фs 1 4
+ Tính τd: τd = τ(Фd, vùng phân khu mưa rào)
: hệ số địa mạo thủy văn của sường dốc.
Với: Ld: chiều dài bình quân sườn dốc của lưu vực
L+ Li chiều dài sông chính và các sông nhánh trên lưu vực (km) Chọn thông số tập trung nước trên sườn dốc md = 0,25.
Thay số vào ta được: d =
Căn cứ trên bản đồ lòng hồ tỷ lệ 1/1000,chiều dài bình quân sườn dốc lưu vực tính được Bđ = 698m Từ bản đồ địa hình xác định được độ dốc sườn dốc Jd 3,1% Chọn thông số tập trung nước trên sườn dốc md = 0,25 Hệ số dòng chảy đỉnh lũ lấy α = 0,8.
Tra quan hệ Фd ~ τd (Bảng 4-3 QPTL C-6-77)của vùng mưa rào I, xác định được τd = 48,phút.
Với các đặc trưng chiều dài sông chính Ls = 4,5 km, độ dốc trung bình lòng sông Js = 4,1%, diện tích lưu vực F = 9,8 km 2 , chọn thông số tập trung nước trong sông ms = 7, tính được thông số địa mạo thủy văn lòng sông Фs = 23,73.
Dựa vào bảng 6-11(giáo trình thủy văn công trình) với lưu vực công trình thuộc phân khu mưa rào I có Фs = 47,51 và τd = 48 phút,ta tra được giá trị mô đuyn đỉnh lũ tương đối Ap = 0,0519
Thay các thông số vào (3) ta có kết quả:
Lưu lượng lũ kiểm tra P=0,2% là:QmaxP=0.2%=0,0519 x0,8 x 763,6 x9,810,706 (m 3 /s)
3.2.1.2 Tính tổng lượng lũ thiết kế W maxP
Tổng lượng trận lũ thiết kế tính được từ mưa theo công thức:
Do khu vực khe cát có lưu vực nhỏ Wm thì phải cấp nước
+ Khi Wbh < Wm thì không cấp nước
Kết quả cân bằng nước được thể hiện trong bảng dưới :
Bảng 4.2 : Bảng cân bằng nước.
Từ kết quả bảng tính toán cho thấy :
+Tháng 4 và tháng 5 có lượng bốc hơi lớn hơn lượng mưa, do vậy cần cấp nước với tổng lượng nước là 0,605 (106m3).
+Tháng 3 và tháng 6,7 không cần cấp nước.
-Tính lượng nước cấp cho nuôi cá nước ngọt :
Ta có : Wn = (Fa Va ) (m3)
Wn : Tổng lượng nước cho nuôi cá nước ngọt
Fa : Tổng diện tích nuôi cá nước ngọt
Va : Thể tích nước trong 1 ha nuôi ( độ sâu nước trong ao là h= 1,2 m )
Va = 12000 (m3) Từ đó ta có : Wn = 50.12000 = 0,6.106 (m3)
Như vậy tổng lượng nước nuôi cá nước ngọt là 0,6.106 m3 Thời gian cấp nước như sau :
- Tháng 3 cấp nước tạo ra độ sâu ao nuôi là 0,7 m, tổng lượng nước yêu cầu là 0,35.106 m3
- Ngày 1/4 đến 15/4 cấp nước đến độ sâu thiết kế ao nuôi là 1,2 m, tổng lượng nước yêu cầu là 0,25.106 m3
Như vậy tổng hợp nhu cầu nước cho nuôi trồng thuỷ sản được tổng hợp trong bảng dưới đây
Bảng 4.3 : Tổng hợp nhu cầu dùng nước cho nuôi trồng thuỷ sản
Thời gian cấp nước (ngày)
4.1.4.2 Tính toán nhu cầu nước cho dân sinh.
Dự báo dân số đến năm 2020 theo phương pháp tăng tự nhiên ta có :
Na : Số dân dự báo đến hết năm 2020
No : Số dân hiện tại tính đến hết năm 2008 n : Thời gian quy hoạch, n năm.
Nb: Số dân thống kê ở thời gian đầu (năm 2006) t : Thời hạn từ năm thống kê ban đầu đến năm hiện tại.(2008)
K : Tỷ lệ tăng dân só bình quân, ta có thể xác định như sau
Thay các giá trị vào ta có :
Dự báo dân số năm 2020 là : 7157.(1+k)12 = 8325 người.
Theo tiêu chuẩn TCXDVN 33 : 2006 ( Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình - Tiêu chuẩn thiết kế ), ứng với đối tượng dùng nước là điểm dân cư khu vực nông thôn và miền núi, lượng nước cấp sinh hoạt là 80 l/người/ngày đêm
Như vậy tính lượng nước sinh hoạt hàng tháng cho 8325 người như sau:
Bảng 4.4 : Lượng nước cấp sinh hoạt
4.1.4.3 Tính toán lượng nước yêu cầu đầu hệ thống
Lượng nước yêu cầu tại đầu hệ thống được tính toán trên cơ sở kết quả tính toán mức tưới của các loại cây trồng, nhu cầu nước cho nuôi trồng thuỷ hải sản và nước cấp cho sinh hoạt của người dân đã trình bầy ở trên Lượng nước yêu cầu tại đầu mối được xác định theo công thức :
Trong đó : Wdm : Lượng nước yêu cầu tại đầu mối hệ thống thời đoạn tính toán Wmr : Lượng nước yêu cầu tại mặt ruộng trong thời đoạn tính toán ( bao gồm nước tưới cho các loại cây trồng, cho nuôi trồng thuỷ hải sản và cấp nước cho sinh hoạt người dân) η : Hệ số sử dụng nước của hệ thống lấy bằng 0,8 ( kênh bêtông và gạch xây )
Bảng 4.5 : Lượng nước cần tại mặt ruộng và đầu mối
Wtưói Wts Wsh Wmr Wdm Số ngày q
Từ bảng trên ta chọn hệ số tưới thiết kế ở đầu mối là q = 1,5 l/s/ha.
4.1.5 Xác định dung tích hiệu dụng của hồ chứa
Sơ đồ mô hình quá trình điều tiết nước của hồ
Biết quá trình nước nước đến thiết kế, biết lưu lượng cấp nước ta sẽ tìm được dung tích hữu ích của hồ chứa Đối với công trình Khe Cát ta chọn hình thức điều tiết năm vì tổng lượng nước cả năm thiết kế (Wtk = 8,123.106m3) lớn hơn tổng lượng nước yêu cầu tại đầu mối (Wyc= 7,9877.106m3 ).
Ta sử dụng phương pháp lập bảng.
4.1.5.1 Tính Vh khi chưa kể tổn thất :
Giải thích các cột trong quá trình tính
Cột 1: Thứ tự các tháng tính theo năm thuỷ lợi.
Cột 2 : Số ngày từng tháng.
Cột 3 : Lưu lượng dòng chảy đến
Cột 4 : Lưu lượng yêu cầu
Cột 7 : Lượng nước thiếu t (ngày)
Kết quả tính toán được ghi trong bảng sau :
Bảng 4.6: Bảng tính kết quả lượng nước thừa thiếu
Lưu lượng bình quân tháng ( m 3 /s)
Lượng nước thừa, thiếu trong từng tháng (qđ-qyc).Δt.10 6 m 3
- Thời kì thừa nước từ tháng 6 cho tới tháng 1 với tổng lượng là
- Thời kì thiếu nước từ tháng 2 đến tháng 5 với tổng lượng là
Vì V- < V+ nên dung tích hiệu dụng của hồ là 3,955.10 6 m 3
Lượng nước tháo xuống hạ lưu là : V+ - V- = 0,28.10 6 m 3
4.1.5.2 Tính Vh khi kể cả tổn thất :
Dung tích hồ tính được ở trên khi chưa kể tổn thất chỉ là kết quả tính toán sơ bộ, bởi trong thực tế lượng tổn thất của hồ chứa là khá lớn nên không thể bỏ qua khi thiết kế.
Tuy nhiên để tính lượng tổn thất ta phải biết dung tích hồ chứa, trong khi dung tích hồ chứa lại chưa biết nên ta dùng cách tính thử dần với giả thiết dung tích hồ chứa bằng dung tích hiệu dụng khi chưa kể tổn thất.Từ đó tính được dung tích hồ chứa trung bình và lượng nước tổn thất trong các thời đoạn tính toán, sau đó tính được dung tích hiệu quả và quá trình vận hành của hồ chứa đã xét đến tổn thất.
Kết quả xem bảng (phụ lục)
Trình tự tính toán trong bảng như sau :
Cột 2,3 là lượng thừa, thiếu từng tháng chưa kể tổn thất
Cột 4 là dung tích hồ chưa kể tổn thất bằng dung tích chết cộng với dung tích chứa thêm vào.
Cột 5 là diện tích mặt hồ ứng với số liệu cột 4 tra từ quan hệ Z~F và Z~V Cột 6,7 là dung tích hồ trung bình và diện tích hồ trung bình.
Cột 8 là lớp nước tổn thất bốc hơi từng tháng.
Cột 9 là lượng nước bốc hơi từng tháng (9) = (7) x (8)
Cột 10 là tiêu chuẩn tính toán, ta lấy lượng bốc hơi hàng tháng là 0,25%. Cột 11 là lượng tổn thất do ngấm (11) = (10) x (6)
Cột 12 là lượng nước tổn thất của hồ trong từng tháng (12) = (11) + (9). Cột 13, 14 là lượng nước thừa thiếu từng tháng (13) = (2) – (12) ; (14) = (3) – (12)
Dựa vào cột 13 và 14 ta có dung tích hiệu dụng của hồ Vh = 4,0013.106 m3 Dung tích hồ ứng với mực nước dâng bình thường là :
TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ HỒ CHỨA KHE CÁT
Mục đích của nghiên cứu tính toán điều tiết lũ là thông qua tính toán tìm ra các biện pháp phòng chống lũ lụt thích hợp và có hiệu quả nhất, như xác định dung tích phòng lũ cần thiết của kho nước, phương thức vận hành công trình, quy mô công trình xả lũ hay kích thước đường tràn…Cụ thể, căn cứ vào nước lũ thiết kế và lũ kiểm tra để xác định đường quá trình lưu lượng xả (qxả ~ t) sau khi đã qua kho nước điều tiết, khi cần phải tìm ra dung tích phòng lũ của kho và một số vấn đề khác.
Yêu cầu tính toán điều tiết lũ để xác định:
- Lưu lượng xả lũ lớn nhất: qmax
- Cột nước xả lớn nhất: Hmax
- Mực nước lũ thiết kế.
4.2 Tính toán đường quá trình lũ thiết kế và lũ kiểm tra
Do lưu vực nhỏ, không có tài liệu thực đo, coi đường quá trình lũ thiết kế và lũ kiểm tra có dạng tam giác.
TT Các thông số lũ F lưu vực = 9.8 (km 2 )
1 Tần suất lũ thiết kế (%) 1
2 Tần suất lũ kiểm tra (%) 0.2
3 Lưu lượng lũ thiết kế (m 3 /s) 265.133
4 Lưu lượng lũ kiểm tra (m 3 /s) 310.706
5 Tổng lượng lũ thiết kế (10 6 m 3 ) 5.108
6 Tổng lượng lũ kiểm tra (10 6 m 3 ) 5.987
8 Thời gian lũ lên Tl 3.6
9 Thời gian lũ xuống Tx 7.1
4.3 Cơ sở và nguyên lý tính toán
Dựa vào phương trình cân bằng nước và lượng nước xả của hồ chứa.Xét thời đoạn t phương trình cân bằng nước có dạng:
1 =v1-v2 ( 4.6) Trong đó:Q1, Q2 :lưu lượng nước đến ở đầu và cuối thời đoạn tính toán t q1, q2 :lưu lượng nước xả ở đầu và cuối thời đoạn tính toán t
V1,V2 :Lượng nước có trong hồ ở đầu và cuối thời đoạn tính toán t
Vục đích là tìm đường quá trình xả lũ (qxả ~ t) thì phương trình chưa thể giải trực tiếp đươc vì có 2 số hạng chưa biết là q2,v2.Vì vậy cần xác định một phương trình nữa,ta biết lưu lượng xả lũ qua công trình phụ thuộc vào cột nước tháo lũ qua công trình nên phương trình cần tìm phương trình thủy lực của công trình xả lũ.
Phương trình có dạng là: q=m.B 2 g H 3 / 2 (4.7) Trong đó:m là hệ số lưu lượng,đối với đập tràn đỉnh rộng ta chọn m=0.35 g là gia tốc trọng trường lấy g=0.98( m/s 2 )
H là cột nước trên tràn (m)
Từ hai phương trình trên ta xác định được đường quá trình (q xả ~ t)
4.4 Tính toán điều tiết lũ
4.4.1 cở sở và nguyên lý tính toán
* nhiệm vụ: nhiệm vụ của tính toán điều tiết lũ là căn cứ vào nước thiết kế và nước lũ kiểm tra để xác định đường quá trình lưu lượng xả(qxả ~ t) xác định dung tich phòng lũ
*nguyên lý tính toán: có nhiều phương pháp điều tiết lũ như:phương pháp thử dần, phương pháp pootapop,phương pháp Kô trê rin ….vv.
Do khu vực hồ chứa nước khe cát có diện tích lưu vực nhỏ, ít tài liệu tính toán nên ta dung phương pháp Kô trê rin để tính toán điều tiết lũ
Trong trương hợp này đường quá trình lũ đến là đương tam giác và tính toán với lưu lương xả lũ lớn nhất,được xác định theo công thức sau: qmax= Q V max
1 Vm (4.8) kết hợp với phương trình : q=m.B 2 g H 3 / 2 trong đó :Qmax,qmax lưu lương xả lũ lớn nhất
Vm là dung tích phòng lũ của kho nước
Vl là tổng lưu lượng lũ đến
T :là thời gian lũ đến t: là thời gian kéo dài đỉnh lũ t=0 (do lũ là tam giác) với kết quả lũ ơ chương II ta tính được như bảng trên
4.4.2 xác định chiều rộng tràn
Xác định kích thước chiều rộng tràn trong trường hợp không có cửa van điều tiết mực nước lũ ngang mực nước dâng bình thường
Xác định sơ bộ kích thước chiều rộng tràn B(m) bằng cách lập quan hệ (B
~H) ứng với giá trị qxả
-xác định mực nước siêu cao: có H xác định được ZMNSC
Ta có dung tích hồ ứng với mực nước dâng bình thường là:
V =Vc +Vh =4.10 6 +0,145.10 6 = 4,145.10 6 (m 3 ) tương ứng với V
=4,145.10 6 (m 3 ) tta trên đường quan hệ Z~V ta xác định được cao trình mực nước dâng bình thường như sau:ZMNDBT = + 34,28 (m)
-Xác định dung tích trữ: với Vsc vừa xác định ta xác định dược Vm
-xác định lưu lượng q max : với thể tích Vm ta tính được thay vào công thức 4.7 ta xác định được qmax
-xác định chiều rông B tr : với qmax xác định được ở trên thay vào công thức 4.8 ta xác định được giá trị Btr tương ứng với H giả thiết làm tương tự với H giả thiết nhiều giá trị khác nhau ta sẽ lập được quan hệ (H ~ Q) tính toán sơ bộ ta lập bảng xác định ở phục lục 4.1
Từ bảng phục luc 4.1 ta vẽ được đường quan hệ B ~H
* khi xác định chiều rộng tràn B tr cần căn cứ vào nhiều yếu tố quan trọng như:
-Chiều rộng tràn quyết định tới lưu lượng nước xả xuống hạ lưu, nên ảnh hưởng tới mức độ ngập lụt ở hạ lưu đập do vậy yếu tố này rất quan trọng trong việc xác định tràn
-Chiều rộng tràn ảnh hưởng đến mức độ ngập lụt của lòng hồ.Nếu chiều rộng tràn nhỏ dẫn tới mực nước siêu cao lớn,dẫn đến ngập lụt thương lưu lớn do đó chi phí giải tỏa đền bù lòng hồ sẽ lớn.Ngược lại nếu nếu chiều rộng tràn lớn thì mức độ ngập lụt thượng lưu đập nhỏ,chí phí cho đền bù giải phóng lòng hồ nhỏ hơn nhưng chi phí xây dựng tràn sẽ lớn hơn.
+Chiều rộng B tăng chi phí xây dựng tràn tăng,chi phí đập giảm ,chi phí đền bù giảm
+Chiều rộng B giảm chi phí xây dựng tràn giảm,chi phí đập tăng,chi phí đền bù tăng.
Trên cơ sở xây dựng đường quan hệ (H~B) ta xác định được 2 giá trị của
H và B, tại 2 vị trí này khi H thay đổi thì B ít biến đổi nhất và ngược lại :
Ta thấy nếu chọn PA2 thì chi phí xây dựng tràn sẽ rất lớn, tuy tiết kiệm được chi phí đắp đập và chi phí đền bù cho thượng lưu nhưng như vậy thì cột nước
Quan hệ H B trước tràn sẽ nhỏ,vào mùa mưa sẽ làm cho hạ lưu bị ngập nhiều, thiệt hại cho hạ lưu sẽ rất lớn Vậy không thể chọn PA2 được.
Từ mối quan hệ B~H ta nên chọ chiều rộng tràn hợp lý với tổng chi phí nhỏ nhất
Dự vào quan hệ B~H ta chọn tròng vùng B tăng nhưng H thay đổi không đáng kể.
Giả thiết qmax = 136 (m 3 /s) thay vào công thức 6.5 ta có dung tích trữ lại hồ như sau: Vm = Wm
Từ Vm ta tính toán ra được Vsc = Vm + VMNDBT =2,488.10 6 + 4,145.10 6
=6,633.10 6 (m 3 ) với Vsc tra trên quan hệ Z~V ta xác định được Zsc = 39,22 (m)
Từ Zsc và ZMNDBT ta tính được Hsc = Zsc –ZMNDBT 9,22 – 34,28 =4,94 (m)
Có Hsc và Btr ta thay vào công thức 6.4 ta có :q = m.Btr 2 g H 3/2 = 0,35.8.
Vậy qmaxgt = 136,19 m 3 /s là chính xác Từ đây ta tiến hành phân phối dòng chảy lũ như sau:
Với trận lũ có đặc trưng như sau: QmaxP = 265,133 m 3 /s , WP = 5,108.10 6 (m 3 ),
Tlũ = 10,7 h , Với chiều rộng tràn B = 8,0 m.
Cuối cùng ta xác định được:
Dung tích phòng lũ của hồ là: Vm = 2,488.10 6 m 3
Lưu lượng xả lũ lớn nhất là: qmax= 136 m 3 /s.
Cột nước siêu cao của hồ chứa: HSC = 4,94 m.
Cao trình đỉnh đập ứng với mực nước siêu cao: ZSC = 39,22 m.
Dung tích siêu cao của hồ chứa: VSC = 6,633.10 6 m 3 Đồ thị phân phối lũ thiết kế có dạng như sau:
Hình 4.5:Đồ thị phân phối lũ
Mục đích, ý nghĩa
Đầm Hà Dong nằm trong khu vực hạ du của hồ chứa Khe Cát, do vậy mà lượng nước xả từ hồ được đổ trực tiếp vào đầm, thêm vào đó là lượng nước tiêu từ khu nuôi trồng thủy hải sản và khu canh tác đất nông nghiệp Mặt khác khu vực nuôi trồng thủy sản rất nhạy cảm với nước và việc tiêu nước cho khu nông nghiệp cũng rất quan trọng Nên việc phòng lũ và tiêu thoát nước cho khu vực đầm Hà Dong vào mùa lũ là rất cần thiết, việc phòng lũ hiệu quả sẽ đảm bảo cho khu vực hạ du không bị ngập vào mùa lũ đảm bảo an toàn cho khu nuôi trồng thủy hải sản và khu nông nghiệp của vùng. Để hai bên khu vực đầm Hà Dong không bị ngập vào mùa lũ thì ta cần xây dựng hệ thống đê bên cánh tả và cánh hữu để ngăn nước Yêu cầu đặt ra ở đây là xác định cao trình đỉnh đê để cho nước không bị tràn qua, đồng thời cũng phải thỏa mãn các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật.
Đề xuất và phân tích lựa chọn tuyến đê
- Tuyến đê cần bố trí phù hợp với hướng chảy của thế sông và song song với tuyến chủ lưu của dòng chảy khi sông có lũ lớn Khoảng cách giữa tuyến đê của hai bờ của một đoạn sông, hoặc khoảng cách giữa bờ, bãi cao bên này đến đê của bờ bên kia về đại thể cần bằng nhau, không nên đột nhiên rộng ra hoặc hẹp lại.
- Tuyến đê cần trơn tru, các đoạn đê cần nối với nhau thành đường trơn không được để gẫy khúc uốn cong gấp.
- Cần tận dụng tuyến đê sẵn có và địa hình thuận lợi, đắp đê trên bãi sông tương đối ổn định, có điều kiện địa chất tương đối tốt, nên chừa lại bãi sông đủ rộng, hết sức tránh vùng nền đất mềm yếu hoặc nền đất thấm nước mạnh, vùng đất ngập nước sâu, lòng sông cổ, vùng có hố xói do vỡ đê tạo thành.
- Tuyến đê cần bố trí sao cho chiếm ít đất canh tác, di dời ít nhà cửa và công trình, tránh các di tích lịch sử, văn hóa, thuận lợi cho việc hộ đê phòng lũ và quản lý công trình.
- Việc bố trí tuyến đê cửa sông giáp biển phải chú ý thích đáng yêu cầu thoát lũ nhanh, đồng thời tránh được sự tác động chính diện của hướng gió, bão thịnh hành và sóng Đối với đê cửa sông ở nơi sông nhánh chảy vào sông chính hoặc sông chính chảy vào sông nhánh cần bố trí tuyến đê cong trơn, xuôi thuận để giữ cho cửa sông được ổn định lâu dài, đồng thời không để cho dòng chảy uy hiếp an toàn đoạn đê phía hạ lưu cửa sông.
Dựa vào các nguyên tắc trên em đưa ra phương án bố trí tuyến đê phòng lũ của khu vực như sau:
PA1: Bố trí tuyến đê đi sát với hệ thống bờ bao khu nuôi trồng thủy sản nằm ngay sát hiện trạng của đầm Hà Dong.
PA2: Bố trí tuyến đê tương đối thẳng, đi sâu vào trong và chiếm mất một phần diện tích đất canh tác nông nghiệp và diện tích đất nuôi trồng thủy hải sản với mục đích giảm cao trình đỉnh đê cho phù hợp với điều kiện khu vực.
Dưới đê bên cánh tả và cánh hữu có bố trí 2 cống tiêu thoát nước từ khu nuôi trồng thủy sản và sản xuất nông nghiệp ra đầm Hà Dong với kết cấu cống là bê tông cốt thép.
Chọn loại hình kết cấu đê
- Việc lựa chọn loại hình kết cấu của đê cần thông qua phân tích, so sánh kinh tế, kỹ thuật, dựa trên nguyên tắc: phù hợp với tình hình thực tế, sử dụng vật liệu địa phương, đồng thời căn cứ vào vị trí, tầm quan trọng của đoạn đê, đặc điểm địa chất nền đê, vật liệu xây dựng đê, đặc điểm dòng chảy, điều kiện thi công, giá thành công trình, yêu cầu sử dụng, quản lý và cứu hộ đê, môi trường cảnh quan v.v…
- Tùy theo yêu cầu kỹ thuât và khả năng về vật liệu làm đê, có thể lựa chọn các loại kết cấu: đê đất, tường phòng lũ bằng bê tông cốt thép, tường phòng sóng bằng đá xây hoặc đê có kết cấu vật liệu hỗn hợp tùy theo từng đoạn, từng bộ phận của đê.
- Hình thức kết cấu mặt cắt đê, có thể chọn đê kiểu mái dốc, đê kiểu tường thẳng đứng hoặc kiểu phức hợp thẳng đứng và mái dốc.
- Theo hình thức thiết kế bộ phận phòng thấm, có thể chọn đê đất đồng chất, đê đất có tường tâm hoặc tường nghiêng chống thấm.
- Các đoạn đê trên cùng một tuyến, có điều kiện khác biệt nhau, có thể chọn dùng các loại hình đê khác nhau Ở chỗ thay đổi loại hình kết cấu mặt cắt đê cần xử lý tốt chỗ nối tiếp và nên làm đoạn chuyển tiếp.
Chọn hình thức kết cấu đê là đê đất đồng chất, sử dụng vật liệu địa phương là đất sét và á sét Kết cấu mặt cắt đê kiểu mái dốc, phòng thấm bằng tường tâm.
Tính toán các thông số kỹ thuật của đê
5.4.1 Xác định cấp đê, các tiêu chuẩn và chỉ tiêu tính toán
5.4.1.1 Cấp đê Đê bảo vệ diện tích đất canh tác nông nghiệp và diện tích đất nuôi trồng thủy hải sản là 452,152 ha Tra bảng 3-1 ta có đê thuộc công trình cấp III
5.4.1.2 Xác định tiêu chuẩn và chỉ tiêu tính toán: a Tiêu chuẩn phòng lũ:
Tra bảng 3-2 ta có tiêu chuẩn phòng lũ là 25 ÷ 50 năm. b Độ gia cao an toàn của đê:
Tra bảng 3-3 ta có độ gia cao an toàn của đê là a = 0,6 m. c- Gradien thấm cho phép của đê:
* Gradien thấm cho phép của đất nền, [J]đn:
- Tầng ít thấm, đất á sét: [J]đn = 0,4.
- Tầng thấm, đất cát hạt trung [J]đn = 0,28.
* Gradien thấm cho phép trong thân đê thi công bằng phương pháp đầm nén: Tra bảng 3-5 ta có: đất đắp đập là đất á sét nên [J] = 0,85.
* Gradien thấm cho phép của tường tâm, tường nghiêng, sân phủ thượng lưu bằng đất có tính dính quy đinh như sau:
- Đất sét: [J] = 6. d Hệ số toàn ổn định chống của đê đất:
- Điều kiện sử dụng bình thường: 1,15.
- Điều kiện sử dụng bất thường: 1,05. e Hệ số an toàn ổn định chống trượt của tường phòng lũ:
- Điều kiện sử dụng bình thường: 1,05.
- Điều kiện sử dụng bất thường: 1,00. f Hệ số an toàn ổn định chống lật của tường phòng lũ:
- Điều kiện sử dụng bình thường: 1,5.
- Điều kiện sử dụng bình thường: 1,4.
5.4.2 Tính toán lưu lượng tiêu thoát của khu vực :
- Lưu lượng tiêu cho sản xuất nông nghiệp(lúa), trong đó trừ 80% diện tích do kênh N2 phụ trách (52,15 ha) => Qlúa = 52,15.5,4 = 281,61 (l/s)
- Lưu lượng tiêu cho thủy hải sản, trong đó trừ 50% diện tích nuôi trồng thủy hải sản của vùng (400 ha) Hệ số tiêu thiết kế cho nuôi trồng thủy hải sản là 25 l/s-ha ứng với trường hợp tiêu nước do ao bị nhiễm bệnh cần phải thay nước, với tổng lượng nước cần thay chiếm 15% tổng lượng nước ao.
- Lưu lượng tiêu từ lưu lượng xả của hồ chứa vào mùa lũ.
Lưu lượng tiêu bất lợi nhất của khu vực được chọn tương ứng với thời gian xả lũ từ hồ chứa, cho nên thời đoạn tính toán tiêu thoát của khu vực bằng thời gian xả lũ là 10,7h Lập bảng tính toán tổng hợp lượng nước tiêu cho khu vực ta được:
Bảng5.1: Lưu lượng tiêu trong khu vực
5 4.3 Lập quan hệ Z ~ W ~ S của Đầm Hà Dong Để dễ dàng cho việc tính toán,và đảm bảo độ chính xác ta chia Đầm hà Dong thành 4 đoạn L1 = 828 m, L2 = 883 m, L3 = 904 m, L4 = 842 m.
Do mặt cắt Đầm Hà Dong không đồng đều nên khi tính toán với mỗi đoạn ta lấy bề rộng trung bình của đầm để tính toán Dựa vào cao độ địa hình khu vực Đầm Hà Dong, từ cao trình +0.35 trở lên do đó ta phải đào từ cao trình +0.35 đến cao trình 0.Giả thiết tính toán từ cao trình 0m đến +10 Với hệ số mái m = 2 ta xác lập được quan hệ Z ~ W ~ S tương ứng với mỗi đoạn như sau:
Bảng 5.6: Bảng tổng hợp quan hệ Z ~ W ~ S của Đầm Hà Dong theo lũy tích
5.4.4 Xác định cao trình đỉnh đê
- Liệt tài liệu triều thiết kế phục vụ cho tính toán tiêu thoát ứng với tần suất
P = 10% để tính toán khả năng tiêu thoát nước qua cống Hà Dong ứng với từng giai đoạn lũ.
Bảng 5.7: Liệt tài liệu triều thiết k
Mực nước triều TK ngày thứ nhất (cm )
Mực nước triều TK ngày thứ nhất (cm )
Mực nước triều TK ngày thứ nhất (cm )
- Thông số kỹ thuật cống Hà Dong: Cống Hà Dong gồm 4 cửa với kích thước mỗi cửa là b × h = 2,5 × 4.
- Kết quả tính toán quá trình xả lũ theo thời gian từ hồ chứa Khe Cát: bảng 5.1
- Thử dần theo từng giai đoạn lũ, ở đây chọn Δt =1h.
- Cao trình đê tính toán cao hơn mực nước trong đầm lớn nhất trong thời đoạn tính toán.
- Lập bảng tính toán: Ta lập bảng tính cho 2 phương án I và II
+ Cột 2: Tổng lưu lượng xả của khu vực vào Đầm Hà Dong:
+ Cột 3: Lượng nước xả vào đầm ứng với thời gian T: W1 = Q1 × T (m 3 )
+ Cột4: Mực nước trong đầm đầu thời đoạn tính toán (m)
+ Cột 5: Mực nước chiều TK ngày thứ nhất (m)
+ Cột 7: Lưu lượng qua cống Q2 ứng với ΔZ (m 3 /s)
+ Cột 8: Lượng nước xả qua cống: W2 = Q2 × T (m 3 )
+ Cột 9: Lượng nước còn lại trong đầm sau khi xả W3 = W1 – W2 (m 3 )
+ Cột 10: Tính Z3 từ quan hệ Z ~ W
Từ bảng kết quả tính toán cao trình đỉnh đê Hà Dong trình bày ở phục lục 5.1 và
+Theo phương án 1 thì cao trình mực nước tính toán lớn nhất của đê là Zmax1 5.71(m) lớn hơn cao trình đỉnh đê Hà Dong Z =5.5(m) Vậy không thỏa mãn yêu cầu thiết kế.
+Theo phương án 2 thì cao trình mực nước tính toán lớn nhất của đê là Zmax2
=4.58(m) nhỏ hơn cao trình đỉnh đê Hà Dong nên thỏa mãn yêu cầu thiết kế.
Thiết kế mặt cắt đê
Dựa vào lưu lượng xả lũ của đầm và cao trình mực nước lớn nhất trên đầm ta chọn đê thuộc loại đê đập đất.
5.5.1 Xác định cao trình đỉnh đê
Cao trình đỉnh đê ĐĐ = Zmax2 + a = 4,58+ 0,5= 5,08 m
Với a là chiều cao an toàn tùy thuộc vào cấp của đê
Chọn cao trình đỉnh đê ĐĐ = 5,1 m.
- Bố trí cơ đê để tăng hệ số an toàn ổn định chống trượt và khống chế không cho điểm ra của đường bão hòa thoát ra mái đê, thi công thuận lợi và kết hợp làm đường hộ đê Chọn bề rộng cơ đê bc = 1 m
- Chiều cao đê: Hđ = ĐĐ – 0,35 = 5,5 – 0,35 = 5,15 m
- Bố trí cơ đê ở cao trình + 3,5 m
5.5.3 Kết cấu đỉnh đê mà mái đê
- Chiều rộng đỉnh đê ngoài việc thỏa mãn yêu cầu đảm bảo ổn định chung và ổn định thấm, khi xác định chiều rộng đỉnh đê cần xét đến yêu cầu thi công, yêu cầu xử lý cấp cứu hộ đê, kể cả trường hợp vượt lũ thiết kế và các yêu cầu khác để xem xét, quyết định Đê thuộc công trình cấp III nên chọn bề rộng đỉnh đê b 3.5+0.6=4.1m Kết hợp đỉnh đê làm đường giao thông nên bố trí rải nhựa mặt đường.
- Căn cứ vào cấu tạo địa chất nền đê, địa hình hai bên chân đê, cấp công trình đê, chiều cao đê Chọn mái dốc trong điều kiện bình thường m1 = 2.5, m2 = 2.
MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA VÀ NỘI DUNG TÍNH TOÁN
Mục đích của việc tính toán hiệu quả kinh tế của dự án Khe Cát là xác định hiệu quả của đồng vốn bỏ ra thực hiện dự án, kiểm tra hiệu quả của dự án đầu tư có hiệu quả hay không để từ đó quyết định lựa chọn phương án tối ưu đạt hiệu quả kinh tế nhất.
Thông qua việc tính toán hiệu quả kinh tế của dự án Khe Cát , ta biết được điều kiện thu hồi vốn và khả năng tái tạo vốn khi bỏ ra xây dựng công trình, từ đó thấy được lợi ích của việc đầu tư.
Việc tính toán hiệu quả kinh tế của dự án Khe Cát gồm những nội dung sau:
- Xác định tổng vốn đầu tư cho dự án.
- Xác định các chi phí quản lý cho dự án.
- Tính toán các chỉ tiêu kinh tế khi thực hiện dự án.
CÁC VĂN BẢN PHỤC VỤ CHO TÍNH TOÁN
- Đơn giá, định mức xây dựng cơ bản của tỉnh
- Tiêu chuẩn ngành 14 TCN 112-1997 về việc hướng dẫn tính toán hiệu quả kinh tế dự án công trình thủy lợi.
- Các thông tư, chính sách về quản lý xây dựng cơ bản áp dụng trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh.
XÁC ĐỊNH HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA DỰ ÁN
Nguyên lý của việc tính toán hiệu quả kinh tế của dự án là tính toán xác định lợi ích và chi phí khi thực hiện dự án, từ đó so sánh giữa lợi ích và chi phí rồi đi đến quyết định chọn phương án khả thi.
6.3.2 Các phương pháp tính toán Để đánh giá hiệu quả kinh tế của dự án thuỷ lợi, người ta thường thực hiện theo hai phương pháp: Phương pháp phân tích trạng thái động và phương pháp phân tích trạng thái tĩnh. a Phương pháp phân tích trạng thái tĩnh
Theo phương pháp này không tính đến sự biến động theo thời gian của vốn, chi phí và hiệu quả
- Cách chọn phương án khả thi
Người ta thường sử dụng các chỉ tiêu để lựa chọn phương án như: Thời gian hoàn vốn (Th), thời gian bù vốn (Tb).
Phương án nào có Th [Th] hoặc có Tb [Tb] thì phương án đó khả thi (công trình đạt hiệu quả kinh tế). b Phương pháp phân tích trạng thái động
Phương pháp này không xét đến sự biến động của vốn theo thời gian, có thể tính đổi các giá trị tương lai về hiện tại và ngược lại.
- Cách chọn phương án khả thi
Người ta thường sử dụng các chỉ tiêu chủ yếu để lựa chọn phương án như:
- Suất thu lời nội tại IRR.
- Giá trị thu nhập hiện tại ròng NPV.
- Tỷ số lợi ích/ chi phí (B/C).
- Độ nhạy của dự án. c Lựa chọn phương pháp tính
Trong đồ án này sinh viên chọn phương pháp phân tích trạng thái động để tính toán vì phương pháp có kể đến sự biến động của vốn theo giá cả thị trường, xét đến nhiều yếu tố ảnh hưởng nên nó chính xác và phù hợp với thực tế hơn.
6.3.3 Xác định các chỉ tiêu chủ yếu của phương pháp phân tích trạng thái động a Giá trị thu nhập ròng NPV
Giá trị thu nhập ròng NPV là tổng lượng thu nhập ròng (lãi thực) trong suốt cả đời dự án được tính đổi về thời điểm đầu tiên với một lãi suất i nào đó.
Công thức xác định: NPV=
Bt: Thu nhập của dự án vào năm thứ t.
Ct: Tổng chi phí của dự án vào năm thứ t.
C0: Chi phí bỏ ra tại thời điểm đầu năm ở năm đầu tiên. i: Là hệ số chiết khấu.
T: Đời kinh tế của dự án.
Dự án này có quy mô trung bình nên theo tiêu chuẩn ngành 14 TCN 112-
1997, thì đời kinh tế của dự án từ 25 30 năm và ở đây em tính với T = 30 năm.
- Cách chọn phương án khả thi theo NPV
Phương án được gọi là khả thi là phương án có NPV lớn nhất Tuy nhiên đối với những trường hợp có cùng NPV mà vốn đầu tư cũng lớn thì không thể quyết định ngay được mà phải xét thêm các chỉ tiêu khác. b Hệ số nội hoàn kinh tế IRR (Suất thu lời nội tại)
Hệ số IRR của một phương án hay một dự án là trị số lãi suất mà ứng với lãi suất đó sẽ có được trị số NPV = 0 hay nói cách khác:
Thực chất IRR là lãi suất do công trình mang lại đủ để hoà vốn, bởi với lãi suất IRR thì đến khi công trình hết tuổi thọ mới thu đủ chi phí bỏ ra Nếu gọi lãi suất để đầu tư xây dựng công trình là [i] thì điều kiện để việc đầu tư xây dựng công trình có hiệu quả là:
Cách 1: Theo phương pháp đồ thị: Có hai trường hợp tính là nội suy tuyến tính va ngoại suy tuyến tính.
Theo phương pháp này thì IRR được tính gần đúng theo công thức nội (ngoại suy) tuyến tính sau:
IRR: Suất thu lời nội tại (hệ số nội hoàn). i1: Tỷ suất chiết khấu ban đầu để tính NPV1. i2: Tỷ suất chiết khấu giả định để tính NPV2.
NPV1: Giá trị thu nhập thuần của dự án, đựơc triết khấu với i1.
NPV2: Giá trị thu nhập thuần của dự án, được triết khấu với i2
Cách 2: Dùng công thức đã được lập sẵn trong Excel. c Tỷ số thu nhập với chi phí B/C
Tỷ số B/C cho biết tương quan giữa lượng thu nhập do dự án mang lại với chi phí đã bỏ ra trong suốt đời dự án trên cơ sở tính quy đổi về cùng thời điểm ban đầu.
Tỷ số B/C có ý nghĩa quyết định đến việc lựa chọn phương án khả thi.
Phương án khả thi là phương án có
B 1. d Độ nhạy của dự án Độ nhạy của dự án nói lên mức độ thay đổi của các chỉ tiêu hiệu quả kinh tế trong trường hợp thu nhập và chi phí có biến động. e Mối quan hệ giữa 3 chỉ tiêu IRR, NPV và B/C
Giữa 3 chỉ tiêu trên có mối quan hệ chặt chẽ, khi i=IRR thì NPV=0 và lúc đó
B =i Ba chỉ tiêu trên phản ánh các góc độ nhìn nhận khác nhau, không thể nó chỉ tiêu nào tốt hơn, chúng hỗ trợ nhau khi đánh giá hiệu quả dự án Nếu NPV là chỉ tiêu tuyệt đối thì IRR là chỉ tiêu tương đối, NPV phụ thuộc vào nhân tố bên ngoài là lãi suất i, ngược lại IRR lại không phụ thuộc vào i mà phụ thuộc vào những nhân tố của bản thân dự án như Bt, Ct và T Theo ý nghĩa hiệu quả kinh tế đơn thuần thì IRR biểu thị đầy đủ hơn, một dự án có IRR lớn kéo theo B/C lớn, nhưng nếu xét theo lợi ích xã hội thì dự án có NPV lớn sẽ có sức thuyết phục hơn vì nó đem lại thu nhập cao cho xã hội.
Do vậy một phương án gọi là có tính khả thi nếu phương án đó có IRR vàNPV lớn
TÍNH TỔNG MỨC ĐẦU TƯ DỰ ÁN
Tổng mức đầu tư còn gọi là vốn đầu tư ban đầu của dự án Khe Cát bao gồm: Chi phí xây lắp, chi phí khác và chi phí dự phòng
Kb= KXL+ CK+ CDP Các thành phần chi phí này được xác định như sau:
- Chi phí xây lắp cho hạng mục xây dựng công trình đầu mối :
+ Hồ chứa nước Khe Cát + Đập dâng nước đầu kênh N2 + Đập dâng nứoc đầu kênh N3
Bảng 6-1:Chi phí xây dựng công trình đ ầu mối
Hạng mục Định mức đầu tư
Diện tích phụ trách (ha)
Hồ Khe Cát 100 1520.7 152,070 Đập dâng đầu kênh N2 80 260.76 20,861 Đập dâng đầu kênh N3 80 69.38 5,550
- Chi phí xây lắp cho hạng mục xây dựng hệ đê
- Giả sử suất đầu tư cho 1km đê là 500 triệu đồng.
=> Mức đầu tư xây dựng đê là:
- Giả sử suất đầu tư của 1 cống tiêu thoát dưới đê là 2 tỷ đồng.
=> Mức đầu tư xây dựng cống dưới đê là:
Vậy tổng chi phí xây lắp của dự án là: KXL = 189,938,000,000 đồng
Tạm tính bằng 10 đến 12% chi phí xây lắp Ở đây em lấy chi phí khác bằng 10% chi phí xây lắp : CK = KXL 10% = 18,993,800,000 đồng
Tạm tính bằng 10 đến 15% chi phí xây lắp Ở đây em lấy chi phí dự phòng bằng 10% chi phí xây lắp : CDP = KXL 10% = 18,993,800,000 đồng
Sau khi tính được chi phí xây lắp, chi phí khác và chi phí dự phòng, thì mức đầu tư của dự án là:
Kb= KXL+ CK+ CDP = 227,925,600,000 đồng
Giả sử dự án phải thực hiện trong 3 năm và việc phân bổ vốn trong 3 năm thi công theo tỷ lệ là k1:k2:k3 = 4:3:3, thì vốn bỏ ra trong mỗi năm thi công xây dựng công trình như sau:
XÁC ĐỊNH CHI PHÍ QUẢN LÝ VẬN HÀNH HÀNG NĂM CỦA DỰ ÁN
Chi phí sản xuất hàng năm bao gồm:
- Chi phí khấu hao tài sản cố định A.
- Chi phí tiền lương cán bộ và công nhân quản lý vận hành CTL.
- Chi phí năng lượng điện CĐ
- Chi phí nạo vét bùn cát CNV.
- Chi phí hành chính sự nghiệp và chi phí khác CK
Vậy chi phí sản xuất hàng năm là Cnăm = A + CTL+ CĐ+ CNV + CK
Tổng số người quản lý hệ thống tạm lấy theo phụ lục II-6, tiêu chuẩn 14 TCN 112-1997 Với hệ thống thủy lợi Khe Cát có diện tích phục vụ là 1520.7 ha nên có tổng số người quản lý ở công trình đầu mối hồ chứa và hệ thống kênh là 7 người Theo mức lương bình quân hiện nay là 1.000.000 đ/người/tháng.
Vậy chi phí tiền lương hàng năm là CTL= 84.000.000 đ.
6.5.2 Chi phí năng lượng điện
Do hệ thống thủy lợi Khe Cát tưới bằng trọng lực (tưới tự chảy) chi phí cho điện năng rất nhỏ nên có thể coi chi phí điện năng bằng 0.
6.5.3 Chi phí khấu hao tài sản cố định Để tính chi phí khấu hao tài sản cố định hiện nay có hai phương pháp là: Tính toán trực tiếp dựa vào tuổi thọ định mức của TSCĐ hoặc căn cứ vào tỷ lệ khấu hao quy định Do phương pháp tính khấu hao dựa vào tỷ lệ khấu hao đơn giản và dễ xác định hơn nên em sử dụng nó để tính cho đồ án.
Ai = ai.Kbi ( đồng/năm ) Trong đó:
Kbi : Vốn đầu tư của TSCĐ (dự án) ( đồng ). ai : Mức khầu hao tính bằng % so với Kbi.
Theo quy định 507 - TC/ĐTXD, đối với các hạng mục công trình như trong dự án này a = 1 %.
6.5.4 Chi phí nạo vét bùn cát
Có hai phương pháp xác định chi phí nạo vét bùn cát :
- Phương pháp trực tiếp : Để xác định CNV cần phải căn cứ vào khối lượng nạo vét và khoảng cách thời gian giữa hai lần nạo vét.
- Phương pháp kinh nghiệm : Đối với hệ thống thuỷ nông chi phí nạo vét bùn cát thường bằng ( 8 13 )% tổng chi phí sản xuất năm.
Trong đồ án em sử dụng phương pháp kinh nghiệm và lấy CNV = 8% B Với B = A + CTL+ CĐ = 2,363,256,000 đ
6.5.5 Chi phí hành chính sự nghiệp và chi phí khác
Chi phí phục vụ cho quản lý hành chính, điều hành công việc trong các trạm, cụm, các chi phí phát sinh trong quá trình quản lý khai thác do chủ quan hoặc khách quan được gọi là chi phí quản lý xí nghiệp và chi phí khác Chi phí nay thường không ổn định
Theo kinh nghiệm CK tính CK = ( 8 13 )% B
Trong đồ án em lấy CK = 8% B = 189,060,480 đ.
6.5.6 Tổng chi phí sản xuất hàng năm
Cnăm = A + CTL+ CĐ+ CNV + CK = 2,741,377,000 đ
XÁC ĐỊNH THU NHẬP DÒNG CỦA DỰ ÁN
6.6.1 Nguyên lý tính toán Được tính toán trên cơ sở cân đối thu nhập từ các sản phẩm nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ hải sản trên một đơn vị diện tích canh tác canh tác (1 ha) và chi phí đầu vào để sản xuất ra các sản phẩm nông nghiệp và nuôi trồng thuỷ hải sản
Căn cứ vào số liệu thống kê định mức vật tư nông nghiệp, công lao động, các yếu tố khác tiêu hao để sane xuất ra một sản phẩm nông nghiệp ( là lúa, ngô, nuôi trồng thuỷ hải sản) trên một đơn vị diện tích đất canh tác và đơn giá của các thành phần trên áp dụng trên địa bàn vùng dự án
Sử dụng nguyên lý tính toán trên ta tính dược thu nhập thuần tuý của dự án trước và sau khi có dự án là :
- Thu nhập thuần tuý của một ha đất nông nghiệp khi chưa có dự án : 9,062,000 đ
- Thu nhập thuần tuý của một ha nuôi trồng thuỷ hải sản khi chưa có dự án : 47,850,000 đ
- Thu nhập thuần tuý của một ha đất nông nghiệp khi có dự án : 11,770,000 đ
- Thu nhập thuần tuý của một ha nuôi trồng thuỷ hải sản khi chưa có dự án : 179,550,000 đ
Kêt quả tính toán cụ thể trong bảng 6-1,6-2,6-3,6-4 trong phần phụ lục chương 6
Từ đây ta có thu nhập dòng của dự án là
Bảng 6-3: Bảng tính thu nhập thuần tuý của dự án Đơn vị: 10 6 đ
Trước khi có dự án Sau khi có dự án Diện tích (ha)
6 Tổng thu nhập hàng năm 45,019.98 98,560.38
Kết quả tổng lợi ích của dự án là 53,540,400,000 đ
6.7 XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA DỰ ÁN
Trên cơ sở tổng mức đầu tư ban đầu, chi phí quản lý và vận hành hàng năm, chi phí khấu hao tài sản cố định, thu nhập dòng hàng năm Áp dụng các phương pháp tính toán các chỉ tiêu kinh tế đã chọn ở trên em tính được các chỉ tiêu hiệu quả kinh tế như sau
Từ kết quả trên cho thấy dự án đạt hiệu quả kinh tế đề ra
Kết quả tíng toán cụ thể nêu trong bảng 6-5 phần phụ lục
6.8 PHÂN TÍCH ĐỘ NHẬY CỦA DỰ ÁN
Trong thực tế thực hiện dự án có rất nhiều nguy cơ rủi ro làm ảnh hưởng đến tiến trình thực hiện dự án cũng như hiệu quả đầu tư của dự án Để lường trước được điều này việc phân tích độ nhạy của dự án ứng với các rủi ro có thể xẩy ra trong thực tế như lợi ích giảm ( thiên tai, mất mùa, giá sản phẩm giảm, ) hoặc chi phí đầu tư tăng ( giá vật liệu tăng, chi phí nhân công tăng, ) là công việc rất cần thiết.
Cụ thể em giả thiết 8 kịch bản có thể xảy ra đối với lợi nhuận và chi phí của dự án sau đó tính lại với các chỉ tiêu IRR NPV, B/C của từng kịch bản Kết quả tính toán cụ thể trong bảng 6-4
Bảng 6-4: Phân tích độ nhạy của dự án với i = 12% Đơn vị: 10 3 đ
TH Trường hợp tính toán
Tỷ số thu nhập/chi phí B/C
Giá trị tính toán ban đầu 18 91,830,972.44 1.46
Theo bảng tính toán độ nhạy của dự án ở trên thì thấy dự án có lợi ích kinh tế lớn và nó được áp dụng khi nền kinh tế thị trường không có biến động hoặc biến động nhỏ.Cụ thể là khi các lợi ích giảm 10% ~ 20% hoặc khi tổng chi phí tăng từ
10 ~20 % thì dự án vẫn có hiệu quả
Còn khi nền kinh tế thị trường biến động vừa cụ thể là khi tổng chi phí tăng 10 đến 20% còn lợi ích giảm 10% hoặc tổng chi phí tăng 10% lợi ích giảm 20% thì dự án vẫn có hiệu quả nhưng rất thấp
Còn nếu nền kinh tế thị trường biến động lớn cụ thể là khi tổng chi phí tăng 20% còn hiệu ích giảm 20% thì dự án không còn tính hiệu quả nữa
KẾT LUẬN Công tác thuỷ lợi đã và đang đóng một vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hoà và hiện đại hoá của nước ta hiện nay Trên cơ sở phân tích tình hình kinh tế và tầm quan trọng của thuỷ lợi đối với khu vực, căn cứ vào nhiệm vụ bổ xung nâng cao quy hoạch thuỷ lợi, dựa trên tiềm năng về tài nguyên nước và đất đai của khu vực đề xuất phương hướng tối ưu để giả quyết nguồn nước Hệ thống thuỷ lợi Khe Cát thuộc huyện Tiên Yên tỉnh Quảng Ninh được xây dựng nhằm giải quyết các nhiệm vụ trên.
Với đề tài: “nâng cấp và cải tạo hệ thống phòng lũ hồ chứa nước khe cát Quảng Ninh” sau thời gian 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự hướng dẫn và giúp đỡ cảu thày giáo Nguyễn Việt Anh em đã hoàn thành được các công việc:
- Tính toán lựa chọn phương án thiết kế hệ thống tiêu cho hệ thống thuỷ lợi Khe Cát.
- Thiết kế hệ thống tiêu và phòng chống lũ cho khu vực hạ du công trình thuỷ lợiKhe Cát là hai con đê phái cánh tả và cánh hữu đi dọc theo hai bên Đầm Hà Dong.Các công việc trên đã được trình bày cụ thể trong phần thuyết minh của đồ án này và đi kèm 3 bản vẽ A1 bao gồm mặt bằng, mặt cắt ngang điển hình của tuyến
