đồ án kỹ thuật công trình xây dựng Thiết kế hồ chứa Trường Xuân – Phương án 1

Các đặc trưng thủy văn đã tính toán ở trên được tính toán từ tài liệu thực đo nhiều năm từ năm 1961-1996 của các trạm trong lưu vực, qua kiểm nghiệm với số liệu thực đo của năm 1998, 199

LỜI CẢM ƠN

Sau 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân và được

sự dạy dỗ, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn thủy công cũng như toànthể các thầy cô giáo trong trường đã dạy dỗ và chỉ bảo em trong suốt những năm họcvừa qua, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TH.S Nguyễn Khắc Xưởng,

em đã hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình

Với đề tài: ’’ Thiết kế hồ chứa Trường Xuân – Phương án 1’’

Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là một khoảng thời gian có ích để em có điềukiện hệ thống lại kiến thức đã được học và giúp em biết cách áp dụng lí thuyết vàothực tế, làm quen với công việc của một kỹ sư thiết kế công trình thủy lợi

Đây là đồ án tốt nghiệp sử dụng tài liệu thực tế công trình thủy lợi và vận dụngtổng hợp các kiến thức đã học Dù bản thân đã hết sức cố gắng nhưng vì điều kiện thờigian còn hạn chế nên trong đồ án em chưa giải quyết hết các trường hợp có thể xảy ra.Mặt khác kinh nghiệm bản thân trình độ còn hạn chế nên trong đồ này không tránhkhỏi những thiếu sót

Em kính mong được sự chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ của các thầy cô giỏo giỳpcho đồ án của em được hoàn chỉnh hơn, từ đó kiến thức chuyên môn cũng được hoànthiện và nâng cao

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đặc biệt là thầy giáo TH.S Nguyễn KhắcXưởng đã chỉ bảo, hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đồ ánnày

Thêm một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 11 tháng 07, năm 2011

Sinh viên thực hiện

Phạm Thị Thêu

MỤC L C ỤC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 4

1.1 Vị trí địa lý và địa hình khu vực 4

1.2 Điều kiện thủy văn khí tượng 4

1.3.Điều kiện địa hình, địa chất 9

1.4 Tài liệu về lưu vực hồ chứa 14

1.5.Tình hình dân sinh kinh tế 15

1.6 Hiện trạng thủy lợi trong khu vực và phương hướng phát triển kinh tế xã hội ởđịa phương 16

1.7.Tài liệu về tính toán thủy nông, thủy lợi.17

1.8 Nhiệm vụ công trình 17

CHƯƠNG II:TÍNH TOÁN THỦY LỢI 18

2.1.Lựa chọn vị trí xây dựng tuyến công trình 18

2.2 Tính toán điều tiết hồ chứa 19

2.3.Xác đinh cấp công trình 25

2.4 Các chỉ tiêu thiết kế 25

3.1 Mục đích, yêu cầu, các tài liệu cho trước 26

3.2 Thiết kế sơ bộ đập dâng 29

3.3 Thiết kế sơ bộ đường tràn35

3.4 Tính toán khối lượng lựa chọn phương án 45

CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ 47

4.1 Bố trí chung : 47

4.2 Kiểm tra khả năng tháo 48

4.3.Tính toán thuỷ lực dốc nước 49

4.4 Tính tiêu năng sau dốc nước 54

4.5 Chọn cấu tạo chi tiết các bộ phận 58

6.1 Bố trí cống 92

6.2 Tính toán khẩu diện cống 95

6.3 Kiểm tra trạng thái chảy và tính toán tiêu năng99

PHẦN I: TÀI LIỆU CƠ BẢN

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1.1 Vị trí địa lý và địa hình khu vực

1.1.1.Vị trí địa lý

Lưu vực sông Trường Xuõn,tỉnh Quảng Bình nằm ở phía Đông dãy Trường sơn,giới hạn từ 17o05’ đến 17o16’ VĐB Phía Bắc và Tõy giỏp lưu vực sông Đại Giang,phía Nam nằm giáp lưu vực sông Cẩm Ly,phớa Đụng giỏp lưu vực sông Kiến

Giang.Diện tích lưu vực hồ Rào Đá tuyến III-2 rộng 93,5km2

Vị trí cụm đầu mối Rào Đá theo địa danh và theo tọa độ địa lý như sau:

-Về địa danh:Thuộc xã Trường Xuân, huyện Quảng Ninh, tỉnh Quảng Bình

-Về tọa độ địa lý: 17o16’ VĐB; 106o33’ KĐĐ

1.1.2.Đặc điểm địa hình địa mạo khu vực dự án

-Khu vực hồ chứa Trường Xuân: Lưu vực hồ Trường Xuân phương án chọn tuyến II-2 Địa hình có dạng hình lòng chảo, bốn phía là núi cao , giữa có lòng hồ, có một cửa thoát duy nhất là sông Đại Giang

-Khu vực đầu mối và vùng tuyến nghiên cứu của công trình đầu mối tuyến III-2:Lòng sông hẹp và sõu, đỏy khe ở cao trình 0 đến -1.0, bói sụng bờ hữu rộng 120m đến 130m, có cao trình thay đổi từ 15m đến 17m, sườn dốc bờ hữu khá thoải, độ dốc thay đổi từ 20o đến 30o, sườn tả khá dốc, độ dốc từ 40o đến 45o, tuyến III-2 này độ dài 700m, ngắn hơn rất nhiều so với tuyến I và II Tuyến tràn chọn ở vai tả đập chính, địa hình tương đối dốc nhưng thuận lợi là đổ nước trực tiếp ra sông Trường Xuân với kênh

xả ngắn, không ảnh hưởng đến các hạng mục khác, phù hợp với tuyến chọn ở giai đoạn NCKT.Tuyến cống chọn ở vai hữu đập chình thuận lợi cho việc nối tiếp với kênhchính, khối lượng đào móng nhỏ, phù hợp với giai đoạn NCKT

- Khu hưởng lợi và vùng tuyến nghiên cứu của hệ thống kênh dẫn: khu hưởng lợicủa hồ chứa Trường Xuân là vùng đồng bằng huyện Quảng Ninh thuộc đuôi Cẩm Ly

và vùng thiếu nước nghiêm trọng Võ – Duy – Hàm Vùng này tương đối bằng phẳng

có địa thế thấp dần từ Tây sang Đông, thuận lợi cho việc bố trí đường dẫn

1.2 Điều kiện thủy văn khí tượng

1.2.1.Đặc trưng thủy văn của khu vực

1 Dòng chảy trung bình nhiều năm

Đối với lưu vực không có tài liệu thực đo dòng chảy, tính dòng chảy năm theo tài liệu mưa:

F: là diện tích lưu vực; T: là thời gian trong năm tính bằng giây

yo: độ sâu dòng chảy tính theo quy phạm tính toán thủy văn QPTL-77

yo1 = a.(xo –b) =1558mm

10 Q 10 4,62

2 Dòng chảy năm thiết kế

Diện tích lưu vực lớn, nguồn nước đến lớn hơn lượng nước dùng nhiều, do đó nghiên cứu thiết kế hồ chứa theo phương án điều tiết năm

:

 hệ số dòng chảy lũ lấy theo bảng (4-2) QPTL C6-77

Ap : là mô đun đỉnh lũ, phụ thuộc vào dạng đặc trưng địa mạo thủy văn : và thờigian tập trung nước trên sườn dốc d

Mô hình đại biểu :Để xây dựng mô hình quá trình lũ thiết kế, dùng tài liệu thực

đo lưu lượng lũ của trạm Kiến Giang và Cao Khê

Chọn năm 1975 của trạm Kiến Giang và năm 1978 của trạm Cao Khê để thu phóng

Qmax (m3/s) 1.4 1 1.1 0.5 0.5W(106 m3) 3.683 2.343 2.968 1.169 1.231

4.Dòng chảy rắn.

Kết quả tính toán thủy văn có được:Tổng lượng bùn cát đến và lắng đọng trong

hồ hàng năm là 17439 tấn/năm

E, đánh giá chất lượng tài liệu

Các đặc trưng thủy văn đã tính toán ở trên được tính toán từ tài liệu thực đo nhiều năm (từ năm 1961-1996) của các trạm trong lưu vực, qua kiểm nghiệm với số liệu thực đo của năm 1998, 1999 của trạm thủy văn Trường Xuân và đối chiếu với kết quả tính toán của thủy văn các công trình đã xây dựng như : Mỹ Trung, Phú Vinh, An

Mỹ là khá phù hợp và đảm bảo đủ tin cậy để tính toán , thiết kế công trình

5 Thủy triều

Vị trí của tuyến công trình cách cửa sông Nhật Lệ khoảng 25km về phía Tây Nam.Do

đó sự ảnh hưởng của thủy triều đến công trình không đáng kể, vì vậy không thống kê

số liệu thủy triều

+Nước ngầm chứa trong các hệ thống khe nứt phong hóa Đây là loại nước ngầm chủ yếu có trong khu vực nghiên cứu.Mực nước thường xuất hiện ở độ sâu cách mặt đất từ

5 đến 10m Thành phần chủ yếu của nước là Bicacbonat Canxi natri Trong khu vực nghiên cứu cỏc đỏ chủ yếu là sét bột kết, do đó sau khi bị phong hóa hệ thống khe nứt thường bị lấp nhét, vì thế nguồn nước ngầm nghèo

7 Chất lượng nước

Theo kết quả thí nghiệm của Liên Đoàn Địa Chất Bắc Trung Bộ và Xí Nghiệp Địa Kỹ Thuật thuộc công ty TVXD Thủy Lợi thì nước trong khu vực chủ yếu là nước Bicacbonat Canxi natri Nhìn chung nước trong suốt, khụng mựa vị, ít cặn lắng, sử dụng cho sinh hoạt tốt

1.2.2 Đặc trưng khí tượng của khu vực

1 Mưa

-Mưa năm; căn cứ vào tài liệu thực đo của các trạm: Cẩm Ly,Tam Lu từ năm 1960-2003

Căn cứ vào bản đồ đẳng trị mưa ban hành theo quy phạm QPTL C6-77

Căn cứ vào vị trí tương đối giữa lưu vực Trường Xuân và các trạm khí tượng thủy văn Cẩm Ly, Tam Lu và sự đồng nhất về địa hình, tính chất mặt đệm của các khuvực nghiên cứu, xác định lượng mưa trung bình nhiều năm của lưu vực như sau:

oCL 0TL 0LV

Trong đó :X0CL =2365mm Lượng mưa TBNN trạm Cẩm Ly

X0TL=2599,5mm Lượng mưa TBNN trạm Tam Lu

-Mưa lũ:

Tại khu vực công trình không có tài liệu, sát lưu vực về phía Đông Nam có trạm Cẩm Ly, chúng tôi dùng tài liệu trạm này để tính toán mữa lũ cho lưu vực Tài liệu quan trắc mưa lũ của trạm Cẩm Ly từ 1962-2003

Lũ chính vụ xuất hiện từ tháng 9 đến tháng 11, lũ tiểu mãn xuất hiện từ tháng 4 đến tháng 6 Mỗi năm chọn một trị số mưa ngày lớn nhất theo thống kê, bằng phương pháp momen tính CV, bằng phương pháp thích hợp chọn CS, tính toán được mưa lũ chính vụ và lũ tiểu mãn như sau:

Mưa tính toán từ liệt quan trắc từ năm 1970 đến năm 2003 của trạm Lệ Thủy

Để xác định mô hình mưa tưới bất lợi, xây dựng chế độ tưới đảm bảo cấp nước an toànnhất, tính toán mô hình mưa nhiều năm và mưa vụ để lựa chọn mô hình bất lợi Kết quả tính toán xác định như sau:

X0= 2334mm; CV = 0,32; Cs = 2.CV

K75% = 0,732; X75% = 143,8mm

Chọn năm 1962 làm năm đại biểu để tính toán thiết kế

Khí hậu vùng Nam Quảng Bình chia làm 2 mùa : mùa mưa và mùa khô

+Mùa mưa bắt đầu từ tháng 9 đến tháng 12

+Mùa khô bắt đầu từ tháng 1 đến tháng 8

Các đặc trưng khí hậu như: Nhiệt độ, độ ẩm, bốc hơi, chỉ số khô hạn xác định theo chuỗi quan trắc của trạm Lệ Thủy từ năm 1961-2003 như sau :

2.Nhiệt độ không khí

Biến trình nhiệt độ trung bình nhiều năm T (00C)

Tbinh 18.6 19.3 22.0 24.9 27.8 28.9 29.0 28.3 26.8 24.7 21.9 20.9 Tcao mùa nóng 39.1 39.3 39.6 37.8 37.5 36.5 35.0

3.Độ ẩm không khí

Biến trình độ ẩm trung bình nhiều năm W%

Tháng Đ trưng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Trung bình 90 90 92 89 82 76 73 78 86 87 87 89 Tối thấp 45 40 39 45 44 39 45 44 46 53 51 51

1.3.Điều kiện địa hình, địa chất

1.3.1 Cấu tạo địa hình, địa chất và các bản đồ về địa hình, địa chất

1 Địa hình địa mạo

-Lưu vực hồ Trường Xuân với phương án chọn tuyến III-2 rộng 93,5km2 , địa hình lòng chảo, bốn phía là núi cao , giữa là lòng hồ, có một cửa thoát duy nhất ra sôngĐại Giang

-Khu vực đầu mối và vùng tuyến nghiên cứu công trình đầu mối (tuyến III-2): Lòng sông hẹp và sõu, đỏy khe ở cao trình 0 đến -1.0, bói sụng bờ hữu rộng 120m đến 130m, có cao trình thay đổi tuef +15m đến +17m, sườn dốc bờ hữu khá thoải, độ dốc thay đổi từ 200 đến 300, sườn tả khá dốc, độ dốc từ 400 đến 450, tuyến III-2 này độ dài 700m, ngắn hơn rất nhiều so với tuyến I và II.Tuyến tràn chọn ở vị trí vai tả đập chính,địa hình tương đối dốc nhưng thuận lợi là đổ nước trực tiếp ra sông Rào Đá với kờnh

xó ngắn, không ảnh hưởng đến các hạng mục khác, phù hợp với tuyến chọn ở giai

đoạn NCKT Tuyến cống chọn ở vai hữu đập chính thuận lợi cho việc nối tiếp với kênh chính, khối lượng đào móng nhỏ, phù hợp với giai đoạn NCKT.

2.Cấu tạo và điều kiện địa chất

Toàn bộ khu vực lòng hồ chứa nước Trường Xuõn cú đá gốc được phát triển rộng rãi với các trầm tích của hệ tầng Đại Giang và hệ Tõn Lõm Khu vực phía Đông Nam và phía Bắc cú cỏc trầm tích thuộc hệ tầng Cô Bai

+Địa tầng:

-Tầng trầm tích kỷ thứ tư( hệ đệ tứ) :Thành phần nham thạch trong tõng gồm:ỏ cỏt, cuội, sói, hỗn hợp cát cuội sỏi đá tảng, ỏ sột chứa dăm sỏi…cú kết cấu chặt vừa đến rời, thành tạo chủ yếu ở khu vực lòng sông, ven lòng sông và các tụ thủy dưới đồi núi, trên sườn dốc bề dày thay đổi từ 1,0- 10 m

-Đá gốc : Trong khu vực nghiên cứu cỏc đỏ được hình thành gồm có ba hệ tầng:

Hệ tầng Cô Bai : Đỏ cú ở hệ tầng là đá vôi( D2gv-D3frcb) phân bố chủ yếu ngoài khu vực hồ

Hệ tầng Tõn Lõm(D1-2tl): là cát kết, bột kết, sét kết phân bố chủ yếu ở thành hồ ( phía Đông và phía Bắc)

Hệ tâng Đại Giang( S2D +1+đg

2): cát kết, bột kết, sét kết và đá vôi xen kẽ.Phõn

bố chủ yếu trong khu vực lòng hồ

+Kiến tạo :

Trong khu vực nghiên cứu hoạt động kiến tạo đã được trải qua nhiều thời kỳ khác nhau, tạo nên cỏc đỏ bị vò nhàu, uốn nếp nhỏ.Cú một số khu vực bề mặt của các lớp bị tách ra.Trong lòng hồ có 5 đứt gãy hình thành theo hai phương chủ yếu là Đụng Bắc-Tõy Nam và á kinh tuyến, nhìn chung các đứt gãy hiện đã ổn định và được gắn kết tốt Hệ thống khe nứt kiến tạo phát triển trung bỡnh.Độ hở khe nứt từ 0,5-5m song

đa phần được lấp đầy bởi các sản phẩm phong hóa( sét hoặc ỏ sột)

+Hoạt động Kastơ:

Trong khu vực lòng hồ cú cỏc lớp và các thấu kính đá vôi thuộc hệ tầng Đại Giang, hang hốc, kastơ chỉ hình thành với quy mô nhỏ ở dạng cục bộ, chưa thấy có dấu hiệu hoạt động kastơ lớn và mối liên hệ với nhau là chưa có, ở các khu vực có bề mặt địa hình thấp các hang hốc nhỏ đều được lấp gần đầy bằng sản phẩm của trầm tích kỷ thứ tư( sét hoặc ỏ sột).

1.3.2.Địa chất thủy văn

-Bề mặt địa hình ở khu vực ngiờn cứu chủ yếu là đồi nỳi.Đỏ gốc xuất hiện sớm,

hệ tầng thứ tư mỏng và phân bố với diện hẹp, do đó nguồn gốc nước ở hệ thứ tư khôngphong phú

+Nước trong đá gốc nứt nẻ: Mặc dù trong khu vực các hệ thống đứt gãy phát triển dày, song bề mặt khe nứt kiến tạo phần lớn được lấp kín nên lượng nước chứa trong các hệ thống khe nứt không nhiều

+ Nước trong kastơ : kastơ hình thành trong đá vôi ở khu vực nhưng chỉ có quy

mô nhỏ, chưa co dấu hiệu có sự liên quan dòng ngầm trong kastơ với nhau ,nên ở khu nực hồ nguồn nước trong kastơ rất nghèo

cú hướng dốc đổ vào khu vực lòng hồ , trên thành hồ phía Tây Bắc tuy có đá vôi của

hệ thống Cô Bai nhưng đá vôi này chủ yếu xuất hiện ở địa hình trên cao(Cao độ

>+60,0m trở lên) và được bao quanh bằng các trầm tích sét, bột kết

Khu vực phía Nam, Đông Nam : Lòng và vách hồ có đá vôi dolomite phân bố với diện rộng, khả năng hình thành kastơ ở quy mô nhỏ, cục bộ đó cú nhưng chưa có khả năng liên kết với các hoạt động kastơ khác ngoài khu vực.Dũng chảy ngầm có hướng chảy đổ về phía Bắc( phía Đông Trường Xuân)

+Về cấu trúc địa chất:

Toàn bộ lòng hồ nằm trong khu vực tập 2, phân hệ tầng trên của hệ tầng Đại Giang Trong hệ tầng cú cỏc lớp và các thấu kính đá vôi xen kẹp.Đỏ vụi trong tập thuộc loại giàu Silis, do đó có độ cứng khỏ cao.Cỏc hoạt động kastơ có ảnh hưởng đếnviệc xây dựng công trình không thấy, khả năng mất nước sâu từ khu vực hồ chứa sang lưu vực khác không xảy ra

Thành hồ được bao bọc bằng các trầm tích của hệ tầng Tõn Lõm, với cỏc đỏ trầmtích chủ yếu là sét, bột kết có đặc điểm thấm nước nhỏ

Hoạt động địa kiến tạo trong vùng tuy có nhiều hệ thống đứt gãy nhưng các đứt gãy này xảy ra trong thời kỳ Silua muộn- Đờvụn sớm, hiện nay không còn hoạt động nữa, treen bề mặt của hệ thống khe nứt kiến tạo phần lớn đã được lấp nhét, qua các tài liệu thí nghiệm ép nước cho kờt quả thấm nước nhỏ( q từ 0,025 đến 0,08l/ph/m

Từ những đặc điểm trên chúng tôi xét thấy với cao độ MNDBT khoảng +28,0 đến +30,0m thì khu vực hồ chứa đáp ứng được yêu cầu giữ nước, không có khả năng thấm mất nước từ hồ sang lưu vực khác

khoảng sản( kèm theo công văn số 1232 CV/ĐCKS-ĐTĐC ngày 18/10/2001 của Cục địa chất và Khoáng sản Việt Nam)

1.3.4 Địa chất công trình vùng tuyến

1.Địa chất tuyến đập chính

Tuyến III-2 này, nền đập có kết cấu địa tầng như sau

+Tầng đá gốc ký hiệu lớp 9: trên khu vực tuyến đá gốc chủ yếu là sét xen kẽ các lớp bột và cát kết, chiều dày phong hóa mạnh từ 5 đến 10 m có tính thấm nước nhỏ đến vừa.Trờn tuyến cũn cú cỏc thấu kính đá vôi, song được phân bố sâu và được bao bọc bằng đỏ sột kết.Đối với đoạn thấm nước vừa (có q>=1 l/ph.m) từ cọc DD4 đến cọc DD8 dài 99m và từ BI1+25m đến DD dài 357m cần xử lý chống thấm bằng khoan phụt vữa xi măng.

+Tầng phủ trên đá gốc gồm cá phần pha tàn tích( Ký hiệu 3; 5; 7; 8-alQ), và tầng bồi tích ( Ký hiệu các lớp 1; 2; 4-dlQ)

-Tầng alQ: Các đất đá trong tầng được hình thành chủ yếu ở khu vực lòng hồ và ven lũng cỏc sụng suối trong vùng

Khu vực lòng suối: Các lớp được hình thành chủ yếu gồm có cát, cuội sỏi thuộc tầng xung tích và bồi tích , màu xám, xám sangs dạng tròn cạnh, không có tính dính kết, khả năng thấm nước lớn, bề dày từ 1 đến 3m ( lớp 1-alQ), đề nghị bóc bỏ

Khu vực thềm suối: Cấc lớp được hình thành chủ yếu ở khu vực là ỏ sột, sột cú chứa ít nhiều sỏi màu vàng, sẫm, nâu Trạng thái nửa cứng, cứng Kết cấu chặt, chặt vừa.Chiều dày từ 1,0 đến 2,0 m Hệ số thấm từ 10-4 đến 10-5 cm/s Riêng lớp 7-dlQ có kết cấu chặt vừa và có thấm nước, tầng thám dày ?<1m Hệ số thấm từ 10-3 đến 10-4cm/s nên đề nghị xử lý bằng chân khay

-Tầng pha tàn tích không phân chia (8-dlQ): Trong tầng chủ yếu là đất hỗn hợp răm sỏi, đất ỏ sột, sột, màu xám, vàng, nâu sẫm Thành phần dăm sạn chủ yếu là sét bột kết

bị phá hủy qua tính phong hóa, hình thnafh dạng bán sắc cạnh

Diện tích phân bố khá rộng rói trờn bề mặt toàn bộ khu vực địa hình bào mòn và một phần dưới các tụ thủy dưới đồi, núi, kết cấu từ xốp ít đến chặt vừa Trạng thái cựng Hệ số thấm từ 10-4 đến 10-6 cm/s, chiều dày thay đổi từ 0,5 đến 3,0 m

Tóm lại:

-Địa chất tuyến đập: Điều kiện địa chất tuyến đập III-2 qua thăm dò bằng nhiều biện pháp như :Địa vật lý, khoan đào, đánh giá tác động về động đất tại vị trí xây dựng

công trình cho thấy đây là vị trí có nền đập ổn đinh nhất, khả năng xử lý nền ít nhất so với 3 tuyến trước đây Biện pháp xử lý nền đập của PA III-2 là:

+Phần lòng sông từ cọ Đ15-Đ 18 bóc bỏ hết lớp 1 và 4

+Các đoạn từ cọc Đ4-Đ8 và BI +25m-Đ; Biện pháp xử lý chống thấm đối với nền đá,những vị trí có hệ số thấm qt >0,1 l/ph/m Tổng chiều dài xử lý 456m, khoan phụt 3 hàng xen khẽ nhau kiểu hoa thị, khoảng cách các hàng là 3m Chiều sâu khoan phụt

=2/3Hđập Khối lượng xử lý 5544m (Vị trí thể hiện trên Hồ Sơ TKKT khoan phụt xi măng chống thấm nền đập chính)

2.Địa chất tuyến tràn chính

Tràn chính nằm ở vai tả đập chinh(PA1): Vị trí tràn nằm phía tả đập tại vị trí sườn dốc( cọc TT), từ trên xuống có 2 lớp như sau:

-Tầng phủ là lớp 6-dlQ, là tầng pha tàn tích không phân chia, có cấu tạo thành phần và

cá c chỉ tiêu cơ lý như đó nờu ở phần đập

-Tầng đá gốc ký hiệu lớp 9 là đỏ sột kết màu xám, xám sẫm, nâu Cấu tạo phân lớp mỏng, phân phiến nhẹ, nứt nẻ trung bình Trong tầng phong hóa vừa, độ mở khe nuets nhỏ, trên bề mặt cú ụxớt sắt phủ.Trong tầng phong hóa mạnh, bề mặt khe nứt đa số được lấp nhét bằng sản phẩm phong hóa (đất ỏ sột đến sột) Đỏ có tuổi Silua muộn, Đevon sớm thuộc phân hệ tầng trên của hệ tầng Đại Giang(S2-D1đg2 ) Mức độ phong hóa ở độ sâu đặt móng từ phong hóa vừa đến mạnh,

+ Tuyến tràn có lớp tầng phủ mỏng, bề mặt đá gốc xuất hiện sớm, cách mặt đất tự nhiên 1-2m, đá gốc phần trên phong hóa mạnh, càng về sau mức độ phong hóa càng giảm dần, cường độ chịu nén của đá đảm bảo sử dụng làm nền công trình được

2

/kg

E0Kg/cm

2

CttKg/cm

2

tt

Độ

KttCm/s

Cỏc bãi này có cự ly gần từ 700 đến 1500m đều ở trong và ngoài lòng hồ Qua thăm dò khảo sát chủ yếu đạt kết quả sau:

Bãi số 4: Vị trí hạ lưu đập chính tuyến III-2, cự ly 700-1000m, trữ lượng khoảng

Bãi vật liệu C : Vị trí thượng lưu đập chớnh, phớa bờ hữu sông Rào Đá, cự ly700-1000m, trữ lượng khoảng 127 000 m

3 , đất đắp thuộc lớp 1-2aQ, deQ, sử dụng đểđặp đê quai và đập chớnh phớa bờ hữu

Bãi vật liệu P: Vị trí hạ lưu đập phụ tả 1, cự ly 400-500m ,trữ lượng khoảng 12 000 m

3

, đất đắp thuộc lớp 1-2aQ, sử dụng để đắp đập phụ tả 1,

7 bãi vật liệu đắp đập đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, kết quả khảo sát bằng hó đào và thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý đất đắp đập của cỏc bói ghi ở dưới đây:

3.Cát, cuội, sỏi

-Cát : căn cứ vào nguồn vật liệu cát hình thành trờn cỏc lưu vực sông Kiến Giang

và sông Long Đại, căn cứ vào tài liệu thí nghiệm mẫu thấy rằng:

Tên

bãi

Cự ly đến PA

Diện tích bãi(m

2

)

Ký hiệu lớp đất

H bóc

bỏ (m)

Khối lượng bóc bỏ

KL khai thác (m

2561056 622024

81901 45539

24791 56486

15842 115842

Cát trên sông Kiến Giang và sông Long Đại không đảm bảo được tiêu chuẩn làm cốt liệu bê tông ( thành phần hạt vừa và nhỏ chiếm ưu thế), chỉ sử dụng làm đệm lót được Khai thác chủ yếu phía hạ lưu cầu Long Đại, cự ly cách đầu mối khoảng 10 km đường bộ.

Cát làm cốt liệu bê tông đề nghị dùng cát khai thác ở mỏ Chỏnh Hũa cỏch công trình khoảng 40-45km về phía Bắc theo đường bộ, cỏt cú moodun lớn Mk

=2,95, đảm bảo tiêu chuẩn (10TC4797-64)

-Cuội sỏi : Sử dụng nguồn cuội sỏi Long Đại, vị trí khai thác cách cầu Long Đại 500m vố phớa thượng lưu, có trữ lượng lớn đáp ứng được yêu cầu xây dựng công trình, cự ly vận chuyển 5-6 km theo đường thủy

1.4 Tài liệu về lưu vực hồ chứa

1.4.1.Quan hệ lưu lượng với mực nước ở hạ lưu đập Q=f(Z h ) tại tuyến nghiên cứu

Do điều kiện số liệu thực đo mực nước, lưu lượng tại tuyến công trình không có, chúng tôi tính toán xây dựng quan hệ lưu lượng với mực nước lòng dẫn hạ lưu để tính toán ổn định cho tràn xả lũ và đập đất bằng tài liệu khảo sát địa hình đoạn kênh xả hạ lưu và phương pháp tính toán bằng công thức thủy lực.Kết quả tính toán được

Hình 1-2 Quan hệ W~Z

1.5.Tình hình dân sinh kinh tế

1.5.1.Dân cư và đời sống

Theo số liệu thống kê của cục thống kê Quảng Bình, đến cuối năm 2003 trong vùng dự án có :

-Tổng dân số :126 000 người

-Số lao động :71 100 người

-Gồm các nghề: Nông nghiệp, lâm nghiệp, ngư nghiệp và các dịch vụ khác

Như vậy nền kinh tế hiện tại trong vùng dự án chủ yếu là sản xuất nông nghiệp

1.5.2 Phân bố đất trồng trọt và sản lượng nông nghiệp

Tổng diện tích tự nhiên là 102 257 ha, trong đó đất nông nghiệp chiếm 6 218 ha, còn diện tích đất lâm nghiệp là 65 681 ha, đất thổ cư là 807 ha; đất trống đồi trọc là 1

260 ha

Sản lượng lương thực quy ra thóc: 33 390 tấn

Lương thực bình quan đầu người :265 kg/ ng.năm

Thu nhập bình quân đầu người :230 USD/ ng.năm

Năng suất các loại cây trồng trong vùng dự án không ổn định, những năm thời tiết thuận lợi, mưa nhiều thì đạt năng suất cao từ 4,5-5 tấn/ha/năm, những năm hạn hánkéo dài năng suất chỉ đạt 3-4 tấn/ha/năm Điều đó chứng tỏ sản xuất nông nghiệp ở đây còn bấp bênh, phụ thuộc nhiều vào thiên nhiên và các yếu tố như giống, khí hật, phõn bún… trong đó chủ yếu do chưa có công trình chủ động cấp nước tưới

1.5.3 Các ngành kinh tế trong khu vực

Về chăn nuôi: Vật nuôi chủ yếu là gia súc, gia cầm Theo thống kê, trong vùng

dự án thu nhập bằng chăn nuôi chỉ đạt 15-20% cơ cấu nông nghiệp

Về lăm nghiệp: Với chiến lược phát triển lâm nghiệp là: “khoang trồng và bảo vệrừng đầu nguồn và phủ xanh đất trống đồi núi trọc” trong những năm qua được sự hỗ trợ của nhà nước trong chương trình dự án 327, nhân dân trong vùng đã tích cực trông được một số diện tích rừng trồng là 1 772 ha, chủ yếu là các rừng thông, cây cao su, bạch đang…Hiện nay nhân dân đang khai hoang, mở rộng diện tích các vùng rừng trồng khác,

1.6 Hiện trạng thủy lợi trong khu vực và phương hướng phát triển kinh tế xã

hội ở địa phương

1.6.1 Tình hình nguồn nước, sông suối trong khu vực

Mạng lưới sông suối trong khu vực chỉ có suối Rào Đá đổ vào sông Đại Giang, lòng sông suối hẹp và dốc, lượng nước ngầm và lượng nước mặt khá dồi dào, đảm bảo cấp nước theo yêu cầu và nhiệm vụ

1.6.2 Tình hình cung cấp nước cho sản xuất nông ngiệp, công nghiệp, sinh hoạt,

và các ghành kinh tế khỏc…

Vựng lòng hồ và đầu mối, thảm thực vật và nguồn nước khá dồi dào, vùng khí hậu chia ra hai mùa rõ rệt thuộc vùng nhiệt đới gió mùa, lắm nắng nhiều mưa Mùa khô kéo dài từ tháng 1 đến 30 tháng 8 , lượng mưa chiếm khoảng 30% tổng lượng mưa

cả năm Mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12 , lượng mưa chiếm khoảng 70% tổng lượngmưa cả năm Do chưa xây dựng được các công trình thủy lợi để điều hòa dòng chảy giữa cỏc mựa nờn về mùa khô thường hạn hán kéo dài gây tính trạng thiết nước cho sản xuất nông nghiệp, có năm hạn hỏn cũn gõy thiếu nước cho cả người và gia súc Vềmùa mưa, lượng nước tập trung lớn gây nên úng lụt, uy hiếp nghiêm trọng sản xuất nông nghiệp và cuộc sống người dân trong vựng….Phối hợp với hồ Cẩm Ly cấp nước tưới cho 5 909 ha lúa hai vụ thuộc huyện Quảng Ninh và Lệ Thủy, tạo nguồn cung cấpnước sinh hoạt cho

38 000 người.

1.6.3.Phương hướng phát triển kinh tế xã hội ở địa phương

Thực hiện chiến lược giao đất, giao rừng cho người dân, khai phá những vùng đất hoang vu nhằm mục đích tạo nên những vùng kinh tế mới, tăng sản phẩm cho xã hội, tạo công ăn việc làm cho người lao động, từng bước xóa đói giảm nghèo, xây dựng nông thôn ngày một hiện đại, ngoài ra phải cải tạo môi trường sinh thái xanh, sạch,đẹp để thu hút khách du lich…

1.7.Tài liệu về tính toán thủy nông, thủy lợi

1.7.1 Yêu cầu dùng nước

Hình 1-3 Biểu đồ nhu cầu dùng nước.

1.7.2 Cao trình tự chảy : 10,6m (PA 1)

-Tạo độ ẩm để phát triển rừng trồng xung quanh lòng hồ.

-Đồng thời, với vị trí gần đường Hồ Chí Minh nên có tác dụng cải tạo cảnh quan môi trường sinh thái và du lịch rất thuận lợi…

Vị trí xây dưng công trình hợp lý là vị trí mà sau khi ta xây dựng công trình tại

đó sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất và đáp ứng được yêu cầu, nhiệm vụ đặt ra đốivới công trình Nghĩa là đối với điều kiện kĩ thuật hiện có, ta hoàn toàn có thể xâydựng được công trình tại vị trí chọn thoả món cỏc yêu cầu kĩ thuật đặt ra đối với côngtrình với giá thành xây dựng hợp lý nhất

Căn cứ vào tài liệu quy hoạch, kết hợp các tài liệu địa hình, địa chất, vật liệu xâydựng, nhiệm vụ và quy mô cụng trỡnh Qua quá trình phân tích, đánh giá, so sánh, lựachọn phương án ta đã chọn được vị trí xây dựng công trình và bố trí các công trình đầumối như sau:

2.1.1 Đập chính

1 Tuyến đập

Qua khảo sát và nghiên cứu địa hình, địa mạo, địa chất, vật liệu xây dựng và khả năng thi công trên lưu vực Sông Sắt để tạo thành hồ chứa ta tìm được một tuyến được coi là hợp lý nhất ( thoả mãn được hầu hết các yều cầu đặt ra với tuyến công trình )để xây dựng đập

Tuyến đập chạy từ bờ trái qua điểm : Đ1 và cắt ngang lòng sông sang bờ phảiqua điểm Đ4 Đây là tuyến đập ngắn nhất, hai vai đập gối trên sườn núi dốc, nền là đáphong hóa nhẹ hệ số thấm rất nhỏ có thể coi như không thấm sau khi bóc bỏ lớp đấtphong hóa và xử lý khoan phụt nền, mực nước ngầm ở sâu trong tầng đá Nhìn chung

điều kiện địa hình, địa chất tại nơi tuyến đập đi qua rất thích hợp cho ta xây dựng mộtđập dâng băng vật liệu đia phương

về phía thượng lưu

Qua khảo sát địa chất vùng tuyến công trình, nền cú cỏc tầng đất đá khác nhau cótính thấm nhỏ và vừa Riêng khu vực thềm suối, lớp 7-dlQ, dày > 1m có thấm nướcvới hệ số thấm từ 10-3 đến 10-4 cm/s

Dựa vào điều kiện địa hình, địa chất lòng sông ở thượng lưu và hạ lưu tuyến đập taquyết định chọn vị trí tuyến tràn về phía bờ trái của đập, cách bờ trái của đập 70 m Đây là vùng tuyến tràn hợp lý duy nhất để bố trí tràn xả lũ

Tuyến tràn nối từ điểm T1 đến điểm T4

Nhìn chung điều kiện địa hình, địa chất tại nơi tuyến đập đi qua rất thích hợp cho taxây dựng một tuyến tràn xả lũ

2 Hình thức tràn

Ta lựa chọn hình thức tràn đỉnh rộng bới thi công đơn giản, thuận tiện Loạihình tràn không có cửa van Tiêu năng sau tràn là dốc nước Cuối dốc nước ta chọnmũi hắt bởi nền đá gốc tương đối tốt, có thể tạo hố xói

2.1.3 Cống lấy nước

1 Tuyến cống

Theo sự phân công của thầy hướng dẫn, tuyến cống được lựa chọn ở vai hữu đậpchính Vị trí này thuận lợi cho việc nối tiếp với kênh chính, khối lượng đào móng nhỏ,phù hợp với giai đoạn NCTKT Hơn nữa, địa chất nền cống tại vị trớ đó chọn có lớp

đá gốc đảm bảo được cường độ chịu lực, sử dụng làm nền công trình được

2 Hình thức và kết cấu cống

Hình thức và kết cấu cống có thể lựa chọn một trong hai phương án sau:

+Phương án 1: Cống cú ỏp, mặt cắt tròn bằng ống thép đặt trong hành lang bê tông, cótháp van điều tiết lưu lượng.

+Phương án 2: Cống chảy khụng ỏp, mặt cắt chữ nhật bằng bê tông cốt thép, đặt trênnền đá gốc, có tháp van điều tiết lưu lượng

So sánh hai phương án trên, nhận thấy phương án 1 phức tạp hơn, chi phí tốnkém hơn Vỡ võy, phương án lựa chọn là phương án 2

2.2 Tính toán điều tiết hồ chứa

2.2.1.Tớnh toán mực nước chết của hồ (MNC)

- Xác định theo điều kiện bùn cát lắng đọng:

Theo kết quả tính toán thủy văn :Tổng lượng bùn cát đến và lắng đọng trong hồhàng năm là 17439 tấn/ năm

Sơ bộ định cấp cụng trình là cấp III theo bảng 7.1 (TCXDVN 285-2002) tuổi thọ

công trình là T=75 năm Lấy 3

  => Vbc = 17349.75 1, 446.10 (m )6 3

Tra quan hệ Z ~ V => cao trình bùn cát lắng đọng: Zbc = 8,535

Cao trình MNC cần đảm bảo nước chảy đầy cống khi tháo lưu lượng lớn nhất

MNC = bc + h + a

h a bc

Hình 2-1 sơ đồ tính toán mực nước chết (MNC)

Trong đó a: Độ cao an toàn để bùn cát không vào cống lấy nước

h: Chiều sâu dòng chảy trước cửa vào cống lấy nước

Theo kinh nghiệm a=(0,4 ữ 0,7)m

ΔZZ-Tổng tổn thất tính từ đầu kênh tưới đến cửa vào của cống lấy nước (baogồm tất cả tổn thất cục bộ và tổn thất dọc đường) ΔZZ=0,5m Vậy:

MNC=Zdk   Z =11,1 mKết hợp 2 trường hợp trên ta chọn MNC=11,1m.Tương ướng ta có dung tích chết

- Chọn phương thức điều tiết:

Theo tài liệu thủy văn về phân phối dòng chảy năm thiết kế và nhu cầu dùngnước trong năm ta có: Wđến =116,457.106m3 ;Wdùng = 76,548.106 m3

Ta thấy Wđến>Wdùng , do đó trong một năm lượng nước đến luôn đáp ứng đủlượng nước dùng

Vậy đối với hồ chứa Trường Xuân ta tiến hành điều tiết năm

Khi tính toán điều tiết năm thường sử dụng năm thủy lợi để tính, tức là đầu nămmực nước trong hồ là MNC, đến cuối mùa lũ mực nước trong hồ là MNDBT và cuốinăm nước trong hồ trở về MNC

Nướcdùng

Nướcthừa

Nướcthiếu

Cột 2: Ghi số ngày của từng tháng.

Cột3: Ghi tổng lượng nước đến của tháng tương ứng với cột 2.: WQ=Q.ΔZti Cột4: Ghi tổng lượng nước dùng

Cột 5: Ghi tổng lượng nước thừa

Cột 6: Ghi tổng lượng nước thiếu.ΔZV= WQ- Wq

Tổng cột 6 chính là lượng nước còn thiếu và chính là dung tích hiệu dụng của hồ chứa

Cột 7: Ghi lượng nước tích trong hồ chứa kể cả dung tích chết

Cột 8: Ghi tổng lượng nước xả thừa

+) Xác định V h hồ chứa có kể đến tổn thất hồ chứa:Tính tổn thất hồ chứa thể hiện

Trong đó: Cột 1: Ghi thứ tự cỏc thỏng sắp xếp theo năm thủy lợi

Cột 2: Ghi dung tích hồ chứa kể cả dung tích chết khi chưa tính tổn thất (bằng cột 7 ởbảng 2.1+Vc) (106 m3)

Cột 3: Ghi dung tích bình quân của hồ chứa (106 m3).: 1

2

i i bq

 Cột 4: Ghi diện tích mặt hồ tương ứng với Vbq (tra theo đường đặc trưng địahình kho nước) (106 m2)

Cột 5: Là lượng tổn thất Zphân phối trong năm

Cột 6: Là tổn thất bốc hơi tương ứng với cỏc thỏng ở cột 1 : W bh Z F i mh Cột 7: Chỉ tiêu tổn thất thấm, ta lấy k=1%Vtb

Cột 1: Ghi thứ tự cỏc thỏng sắp xếp theo năm thủy lợi

Cột 2: Tổng lượng nước đến trong từng tháng

Cột 3: Tổng lượng nước dùng trong từng tháng chưa kể đến tổn thất

Cột 4: Tổng lượng nước dùng trong từng thỏng cú kể đến tổn thất

Cột 5: Lượng nước còn thừa trong kho trong từng tháng khi WQ>Wq’

Cột 6: Lượng nước còn thiếu trong kho trong từng tháng khi WQ<Wq’

Cột 7: Dung tích kho chứa V t V t1V Dấu (+) khi tháng thừa nước

Dấu (-) khi tháng thiếu nước V t V h

Cột 8: Lượng nước xả thừa

So sánh Vhd của hồ khi có tổn thất va không có tổn thất thông qua sai số

2.3.Xác đinh cấp công trình

Căn cứ vào quy phạm thiết kế công trình thuỷ lợi TCXDVN 285-2002 , cấpcông trình của hồ chứa Trường Xuân được xác địn theo hai điều kiện sau:

- Theo nhiệm vụ của công trình , vai trò của công trình trong hệ thống

- Theo điều kiện đặc tính kỹ thuật

2.3.1 Theo nhiệm vụ công trình

Hồ Trường Xuân phối hợp với hồ Cẩm Ly cấp nước tưới cho 5 905 ha lúa 2 vụ thuộchuyện Quảng Ninh và Lệ Thủy Theo TCXD 285-2002 thì cấp công trình được xácđịnh là cấp III

2.3.2 Theo điều kiện đặc tính kỹ thuật

Đập là đập đất, sơ bộ chọn chiều cao đập chính là : H = MNDBT +d - đáy

Sơ bộ chọn d= 4m =>H = 26,49 +4 – 0,5 = 30 m (đáy : cao trỡnh đỏy đập đóbúc bỏ 1m đất yếu phong hóa)

Đập trên nền đất nhóm B, theo TCXDVN 285 – 2002 xác định được cấp côngtrình là cấp III.Vậy, từ trên đây ta có cấp công trình là cấp III

2.4 Các chỉ tiêu thiết kế

Từ công trình cấp III tra TCXDVN 285-2002 ta được :

- Bảng 4.1 Mức đảm bảo tưới P = 75 %

- Bảng 7.1 Thời gian tớnh toỏn dung tích bồi lắng của hồ chứa bị lấp đầy T=75 năm

- Bảng 4.2 Lưu lượng , mực nước lớn nhất thiết kế và kiểm tra công trình thuỷ:

+ Tần suất thiết kế : 1,0 + Tần suất kiểm tra : 0,2 %

+ Tần suất tính lũ thiết kế dẫn dòng thi công và P = 10%

- Theo mục 6.1 Hệ số tin cậy Kn = 1,15

- Hệ số lệch tải:+ Với trọng lượng bản thân công trình: n = 1,05

+ Với trọng lượng bản thân công trình trong trường hợp bất lợi: n = 0,95

+ Với áp lực nước, áp lực thấm, áp lực đẩy nổi: n = 1

-Hệ số tổ hợp tải trọng:+ Đối với tổ hợp tải trọng cơ bản :nc = 1,00

+Đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt :nc= 0,9

+Đối với tổ hợp tải trọng trong thời kỳ thi công và sửa chữa :nc=0,95

Tra 14TCN-157-2005

- Bảng 4.2 Tần suất gió lớn nhất tớnh toán sóng do gió gõy ra trong hồ chứa P = 4% (MNDBT) và P = 50% (MNLTK)

- Bảng 4.6.Hệ số an toàn ổn định nhỏ nhất của mái đập :[Kcp]

+ Tổ hợp tải trọng và lực tác dụng chủ yếu (cơ bản) : [Kcb] = 1,3

Trong hệ thống công trình đầu mối của công trình thuỷ lợi, công trình tràn giữ vaitrò quan trọng Hình thức và kích thước tràn ảnh hưởng đến qui mô kích thước côngtrình

Xác định được chiều cao đập, diện tích vùng bị ngập lụt Những yếu tố này ảnhhưởng rất lớn đến giá thành công trình và làm cơ sở để đánh giá tính an toàn của côngtrình Để đảm bảo điều kiện kinh tế, kỹ thuật toàn bộ công trình ta phải tính toán điềutiết lũ sao cho công trình đảm bảo an toàn và kinh tế

3.1.3 Tài liệu tính toán

Từ số liệu bài cho :Quá trình lũ thiết kế ( P=1%) có : T lũ= 48h ; Q1%max = 1200

Hình 3-2 : Biểu đồ quá trình lũ kiểm tra (P=0,2%)

Căn cứ vào địa hình tổng thể công trình đầu mối chọn cụng trình xả mặt ở phía

tả của đập chính Dạng đập tràn đỉnh rộng không ngưỡng , có cửa van

Mực nước dâng bình thường (MNDBT) =26,49 m

Dung tích hồ ứng với mực nước dâng bình thường (MNDBT): V = 72,13.106 (m3)

-Phương thức điều tiết lũ: trữ sớm hay trữ muộn

-Hình thức tràn :có van hay không van; có ngưỡng hay không ngưỡng

-Hình thức ngưỡng

-Kích thước tràn (Btr)

3.1.5 Đặc điểm của quá trình xả lũ khi có cửa van

Quá trình điều tiết lũ có thể chia thành các thời đoạn:

- Từ t0 – t1: Lưu lượng lũ đến chưa lớn ta điều khiển độ mở cửa van để lưu lượng xảbằng lưu lượng đến q = Q Khi đó đường quá trình xả (q ~ t) lũ trùng với đường quá trình lũ đến (Q ~ t)

- Từ t1 - t2 : Tại thời điểm t1 khi Q =Q0 ta mở hết cửa van để xả lũ, với Q0 là khả năng tháo khi mở hết cửa van ứng với MNDBT

Q0 = ε.m.Bt 2

3 0

2 H g với H0 = MNDBT - Zngưỡng tràn Trong khoảng thời gian này Qđến > qxả và  0

- Từ t2 – t3: Lưu lượng xả giảm dần nhưng vẩn lớn hơn lưu lượng đến nên trong thời gian này lượng nước được tích lại trong kho trước đó được xả ra Tại t3 khi qxả =

Q0 thì ta tiến hành đóng cửa van lại để qxả = Qđến

- Sau t3: Điều chỉnh cửa van để duy trì q = Q

q - t Q- t

Hình 3-3 Quá trình xả lũ khi có cửa van

3.1.6.Phương pháp tính toán điều tiết lũ

Hiện nay có nhiều phương pháp tính toán điều tiết lũ như: Pụtapụp, Kụtrờrin,

phương pháp tính thử dần Ở đây em dùng phần mềm tính toán điều tiết lũ của trường

ĐHXD viết theo phương pháp thử dần

Nguyên lý điều tiết lũ theo phương pháp thử dần:

q = ε.m.B 2.g H3/2 (3-5)Như vậy nguyên lý cơ bản của điều tiết lũ là việc kết hợp giải phương trình cânbằng nước dạng (3-2) và phương trình thủy lực (3-5) Đó là hệ phương trình cơ bảncân bằng nước viết cho hồ chứa với các thời đoạn tính toán khác nhau và phương trìnhthuỷ lực công trình, đú chớnh là phương trình biểu thị mối quan hệ giữa lưu lượng xả

và chênh lệch z giữa thượng và hạ lưu công trình

Cách giải hệ phương trình (3-2), (3-5):

+ Giả sử giá trị q2, theo (3-5) ta tính được giá trị H suy ra Z

+ Từ giá trị Z, tra quan hệ V=f(Z) tính được giá trị V2

+ Thay các giá trị Q1, Q2,V1, V2, q1 vào phương trình đầu (3-2) tính được q2

+ Nếu giá trị q2 tính ra xấp xỉ giá trị giả sử thì giá trị q2 được chọn làm giá trị qxảcuối thời đoạn đó Ngược lại, nếu không thỏa mãn thì phải giả sử lại một giá trị kháccho đến khi đạt yêu cầu

+ Giá trị lưu lượng đến và xả ở cuối thời đoạn này sẽ là giá trị của đầu thời đoạntiếp theo

3.1.7.Kết quả tính toán điều tiết

Kết quả tính với các Btr giả thiết được ghi trong phụ lục 1 tổng hợp trong bảng

3.2 Thiết kế sơ bộ đập dâng

3.2.1 Tài liệu thiết kế

- Cấp công trình xác định theo điều kiện chung của hệ thống công trình là côngtrình cấp III

- Mực nước dâng bình thường: +26,49 m

Khi tính với MNDBT thì P=4%, tương ứng với V4%=31,2(m/s)

Khi tính với MNLTK thì P=50%, tương ứng với V50%=17,3(m/s)

- Đà gió được tính từ bờ hồ đến tuyến công trình theo hướng gió thổi t=6giờ:Khi tính với MNDBT, ta có: D= 900(m)

Khi tính với MNLTK, ta có bảng sau:

Bảng 3-1: Đà gió ứng với MNTK và MNKT của các phương án B tr

Cao trình đỉnh đập cần xác định để đảm bảo sao cho trong các trường hợp xảy

ra lũ và súng thỡ vẫn không tràn qua đỉnh đập, đồng thời phải xác định hợp lý cáctrường hợp xảy ra sự cố, để cao trình đỉnh đập được xác định không quá thấp hoặc quácao đảm bảo tính kinh tế Căn cứ vào 14TCN 175-2005, cao trình đỉnh đập được xácđịnh theo các điều kiện sau:Z1 = MNDBT + h + hsl + a

Z2 = MNTK + h' + hsl' + a' Cao trình đỉnh đập sẽ là trị số lớn nhất trong hai tri số trên ( Z1 và Z2 ) và phải

so sánh với điều kiện của biểu thức:

b) Xác định h sl

Theo mục 2-14 trang 13 QPTL C-1-78 chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1%được xác định như sau :hsl1% = K1 K2.K3.K4.Kα hs1%

Trong đó : - hs1% :chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%

Giả thiết trường hợp đang xét là sóng nước sâu: H > 0,5 rồi tớnh cỏc đạilượng không thứ nguyên gt

v và 2

gD

- t: thời gian gió thổi liên tục (s), với hồ chứa không có tài liệu quan trắc ta lấy t = 6h=21600 (s )

Theo đường cong bao phía trờn đồ thị hình 35 (trang 46) QPTL C-1-78 ta xácđịnh được các đại lượng không thứ nguyên ( s

Trong đó: hs: chiều cao sóng bình quân

ở trên là đúng Không thỏa mãn thỡ tớnh theo sóng nước nông

- Tính hs1% theo công thức: hs1% = k1% hs

k1% :hệ số tra đồ thị H-36 (trang 47), QPTL C-1-78, ứng với gD2

v ,được k1% Xác định các hệ số K1, K2, K3, K4, Kα

+ Hệ số Kα phụ thuộc vào góc : góc kẹp giữ trục dọc của hồ và hướnggió Tra bảng P2-6 ( Đồ án môn học thủy công) với  = 00.=> Kα =1

+ Hệ số K1, K2 tra bảng 6 (trang 14) QPTL C-1-78, phụ thuộc vào đặc trưng lớpgia cố mái và độ nhám tương đối trờn mỏi

Chọn hình thức gia cố mái bằng đá kích thước đặc trưng về độ nhám  = 0,04(m)

+ Hệ số K4 tra ở đồ thị hình 10 (trang 15) QPTL C-1-78, phụ thuộc vào trị số

mái và trị số

s1%

h

, ta có: H > 2.hs1% ; m = 3,5 ta được: K4 Thay các trị số trên vào công thức ta được : hsl1% = K1 K2.K3.K4 Kα. hs1%

c) Xác định độ vượt cao an toàn a

- Theo bảng 4.1 ( trang 19) 14TCN 157-2005, ứng với công trình cấp III,MNDBT thì độ vượt cao an toàn a = 0,7 m

- Vậy chiều cao đỉnh đập theo MNDBT được xác định:

Z1 = MNDBT + h + hsl + a

2 Cao trình đỉnh đập ứng với MNLTK

Cỏch tính tương tự như trường hợp MNDBT nhưng ứng với V’ và D’

Bảng 3-2: Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập

Trường hợp tính toánMNLKT

Btr 24 27 30

3.2.3.Bề rộng đỉnh đập B

Bề rộng đỉnh đập xác định theo 2 yêu cầu:

-Về cấu tạo : chủ yếu xét điều kiện thi công đầm nén và quản lý khai thác đập.-Về giao thông : đỉnh đập được chọn theo quy phạm đường giao thông

Với công trình đập hồ Trường Xuân không có yêu cầu về giao thông nên ta xácđịnh bề rộng đỉnh đập theo yêu cầu về mặt cấu tạo Để tiện lợi trong quá trình thi côngcũng như quản lý và khai thác đập, ta chọn bề rộng đỉnh đập B=5m

Đỉnh đập phủ một lớp đá dăm dày 25 cm để bảo vệ mặt đỉnh đập Mặt đỉnh đậplàm dốc về 2 phía với độ dốc 3% để dễ dàng thoát nước mưa trên đỉnh đập

3.2.4 Mái đập và cơ đập

1 Mái đập

Mái đập phải đảm bảo ổn định theo tiêu chuẩn quy định trong mọi điều kiện màđập làm việc Độ dốc của đập được xác định phụ thuộc vào: loại hình đập, chiều caođập, tính chất vật liệu của thân đập và nền đập, các lực tác dụng lờn mỏi, điều kiện thicông và vận hành công trình

Sơ bộ hệ số mái đập dâng chọn theo công thức kinh nghiệm:

- Mái thượng lưu : m1 = 0,05.H + 2

- Mái hạ lưu : m2 = 0,05.H + 1,5Trong đó: H: chiều cao lớn nhất của đập (m) :H = đ.đ -  đỏy.đập = đ.đ – 0,5 m

Với mỗi phương án Btr khác nhau ta sẽ xác định được các hệ số mái thượnglưu hạ, lưu đập khác nhau Kết quả tính toán xác định hệ số mái đập ứng với cácphương án Btr khác nhau được ghi ở bảng sau:

Bảng 3-5: Hệ số mái đập ứng với 3 phương án B tr

-Mái thượng lưu : m = 3,5

-Mái hạ lưu : +Phía trên cơ m = 3,0

+Phía dưới cơ m = 3,5

2 Cơ đập:

Cơ đập có tác dụng tăng thêm độ ổn định cho đập, thoát nước trờn mỏi đập,quản lý và kiểm tra trong khai thác và vận hành dễ dàng Ngoài ra còn phục vụ thicông và giao thông đi lại

Hình dạng và kích thước: trên cơ sở sử dụng đập để thi công và kết hợp quản lýkhai thác, sơ bộ chọn cơ hạ lưu đập Bề rộng của các cơ Bcơ = 3m.

3.2.6 Thiết bị thoát nước

Mặt hạ lưu bố trí thiết bị thoát nước nhằm hạ thấp đường bão hòa trong thânđập, đảm bảo cho mái hạ lưu luụn khụ Do vật liệu đá sẵn có tại địa phương nên chọnthiết bị thoát nước của đoạn lòng sông kiểu lăng trụ để hạ thấp đường bão hòa Chiềungang đỉnh là 2m có mặt cắt ngang là hình thang bằng đá hộc xếp Kiểu này có ưuđiểm là ổn định mái dốc hạ lưu, bảo vệ mái hạ lưu khi có nước và súng, thoỏt nước cảcho nền và thân đập Cao trình đỉnh lăng trụ cao hơn mực nước hạ lưu lớn nhất

3.2.7 Bảo vệ mái

Trong thiết kế sơ bộ để tính toán lựa chọn Btr kinh tế, ta xác định hình thức bảo

vệ mái như sau:

- Bảo vệ mái hạ lưu: với 3 phương án tràn khác nhau ta đều chọn hình thức bảo

vệ mái hạ lưu là trồng cỏ, phủ một lớp đất màu dày 10cm, trên đó có trồng cỏc ụ cỏ,nằm giữ có hệ thống rãnh thoát nước Cỏc ụ cỏ hình vuông kích thước 5x5 (m)

- Bảo vệ mái thượng lưu: để đảm bảo ổn định cho đập tránh sự va đập của súng,mỏi đập thượng lưu được bảo vệ bằng đá lát khan Phạm vi bảo vệ từ cao trình đỉnhđập đến cao trình thấp hơn MNC một đoạn H = MNC – 2,5 m ( theo 14TCN 157-

2005 mục 4.3.6 trang 22)

3.3 Thiết kế sơ bộ đường tràn

Trong hệ thống công trình dầu mối, sau đập đất thì tràn xả lũ là một trongnhững hạng mục quan trọng nhất chiếm một giá thành khá lớn Nó ảnh hưởng đến vốnđầu tư công trình Vì vậy chúng ta tính toán sơ bộ đường tràn ứng với các phương ántràn khác nhau để từ đó tìm được một đường tràn kinh tế nhất

Đập tràn có nhiệm vụ cắt lũ cho công trình đảm bảo an toàn cho đập, do đó trànthiết kế phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Tràn và nền phải đảm bảo điều kiện ổn định trong mọi trường hợp làm việc không xảy ra hiện tượng trượt lật

- Tràn phải đảm bảo tháo được lượng lũ lớn nhất, trong thời gian ngắn nhất

- Nước sau khi qua tràn không được gây xói lở và ngập lụt ở hạ lưu công trình

3.3.1 Bố trí tràn xả lũ

Căn cứ vào điều kiện địa chất và địa hình của khu vực xây dựng công trình tràn như đã phân tích ở phõn trờn nờn phương án hợp lý nhất là thiết kế đường tràn dọc nối

tiếp dốc nước, tiêu năng bằng mũi phun Hình thức đập tràn đỉnh rộng có cửa van điều tiết.

Tường làm bằng bê tông trọng lực M200

Mặt cắt ngang của tường có dạng hình chữ nhật

Chiều dài kênh dần vào ngưỡng tràn là Lk = 27m

2 Bộ phận thu nước (ngưỡng tràn)

- Theo phân tích đó nờu ở trên thì ngưỡng tràn là ngưỡng tràn đỉnh rộng có cửa van điều tiết Đập tràn là đập tràn đỉnh rộng chiều cao ngưỡng P=0 có cấu tạo đơn giảnphù hợp với điều kiện địa chất, địa hình tại khu vực tràn

- Cao trình ngưỡng tràn: Zngtràn=MNDBT – 6 = 20,49 m

- Chiều dài ngưỡng tràn chọn phải căn cứ vào việc bố trí cửa van công tác, cầugiao thông và cầu thả phai, nên ta phải tính toán bố trí hợp lý chiều dài ngưỡng trànchọn theo điều kiện tràn đỉnh rộng Theo QPTL C 8-76 (trang 23) thì chiều dài ngưỡngtràn  được xác định theo công thức sau:

(2  3) H    (8 10) H

Trong đó: + H: cột nước trên ngưỡng tràn

+ : chiều dài ngưỡng tràn

Do cả ba phương án có cột nước trên ngưỡng tràn khác nhau không nhiều nên

ta chọn sơ bộ chiều dài ngưỡng của cả ba phương án là như nhau

Bảng 3-6: Kết quả tính toán chiều dài ngưỡng tràn