đồ án kỹ thuật xây dựng Thiết kế hồ chứa nước Sông Lanh - Ninh Thuận

LỜI CẢM ƠN.

Sau thời gian mười bốn tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự cố gắng của bản thân và được sự hướng dẫn nhiệt tình, khoa học của thầy giáo ThS.Lê Văn Thịnh– Bộ môn Thuỷ Công – Trường Đại Học Thuỷ Lợi, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình Với đề tài : “ Thiết kế hồ chứa nước Sông Lanh - Ninh Thuận “.

Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là một dịp tốt để em có điều kiện hệ thống lại kiến thức đã được học trong 5 năm tại trường, giúp em biết cách áp dụng lý thuyết đã được học vào thực tế và làm quen với công việc của một kĩ sư thiết kế công trình thuỷ lợi Những điều đó đã giúp em có thêm hành trang kiến thức chuyên ngành để chuẩn bị cho tương lai và giúp em đỡ bỡ ngỡ khi bước vào nghề với công việc thực tế của một kĩ sư thuỷ lợi sau này.

Đồ án đã đi vào sử dụng tài liệu thực tế công trình thuỷ lợi, vận dụng tổng hợp các kiến thức đã học Mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng nhưng do điều kiện thời gian hạn chế nên trong đồ án em chưa giải quyết được đầy đủ và sâu sắc các trường hợp trong thiếtkế cần tính, mặt khác do trình độ và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên trong đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của cácthầy cô giáo giúp cho đồ án của em được hoàn chỉnh hơn, chính xác hơn, giúp cho kiến thức chuyên môn của em được hoàn thiện.

Để đạt được kết quả này em đã được các thầy các cô trong trường ĐHTL, từ các thầy các cô ở các môn học cơ sở đến các thầy các cô ở các môn chuyên nghành dạy bảo tận tình, truyền đạt tất cả những tâm huyết của mình cho em được có ngày trở thành một kỹ sư thực thụ Em xin chân thành cảm ơn các thầy các cô.

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô giáo trong bộ môn Thủy Côngđặc biệt là thầy giáo ThS Lê Văn Thịnh đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện để em hoàn thành đồ án này.

Hà Nội, ngày 11 tháng 05 năm 2009

Sinh viên thực hiện :

Đoàn Văn Mạnh

MỤC LỤC

TÀI LIỆU CƠ BẢN… ……… … 4

CHƯƠNG 1 : ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN……… 5

1.1Vị trí địa lý……….5

1.2 Đặc điểm địa hình địa mạo……… …5

1.3Điều kiện khí tượng, thuỷ văn……… …7

1.4Điều kiện địa chất……… 10

1.5Tình hình vật liệu xây dựng……….16

CHƯƠNG 2 : TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ……… 18

2.1 Điều kiện dân sinh, kinh tế……… 18

CHƯƠNG 3 : PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN KINH TẾ VÀ NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH……… 19

3.1 Phương hướng phát triển kinh tế……….19

3.2 Giải pháp thuỷ lợi………19

3.3 Nhiệm vụ công trình……… 19

PHẦN 2: THIẾT KẾ CƠ SỞ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN………20

CHƯƠNG 4 : CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ………… 21

4.1 Cấp công trình……….….21

4.2 Các chỉ tiêu thiết kế……… 21

4.3 Các tiêu chuẩn sử dụng trong thiết kế……….…21

CHƯƠNG 5: XÁC ĐỊNH CÁC MỰC NƯỚC ĐẶC TRƯNG………22

5.1 Xác định mực nước chết……….22

5.2 Xác định mực nước dâng bình thường……… 24

CHƯƠNG 6 : BỐ TRÍ TỔNG THỂ VÀ HÌNH THỨC CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI……… 28

6.1 Vị trí tuyến công trình đầu mối……….28

§6.2 Bố trí tổng thể công trình đầu mối………29

§6.3 Hình thức công trình đầu mối……… 29

CHƯƠNG 7 : TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ………31

§ 7.1 Mục đích tính toán điều tiết lũ……….31

§ 7.2 Tài liệu tính toán……….31

§ 7.3 Nguyên lý cơ bản của điều tiết lũ bằng kho nước và dạng đường xả lũ.…31§ 7.4.Phương pháp tính toán điều tiết lũ……… 33

CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN……….37

§8.1 Thiết kế sơ bộ đập dâng………37

§8.2.Thiết kế sơ bộ tràn xả lũ……… 43

§8.3 Tính khối lượng công trình và giá thành công trình……….48

PHẦN 3:CHƯƠNG 9 : THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ……….51

§9.1 Các tài liệu cơ bản……… 51

§9.2 Thiết kế mặt cắt ngưỡng tràn……….52

§9.3 Tính toán thuỷ lực……….55

§9.4 Thiết kế tiêu năng………60

§9.5 Cấu tạo chi tiết các bộ phận tràn………64

§ 11.4 Kiểm tra trạng thái chảy và tính toán tiêu năng ……… 118

§ 11.5 Chọn cấu tạo chi tiết cống ………125

CHƯƠNG XII : ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG .128

12.1 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA DỰ ÁN ĐẾN CÁC NHÂN TỐ VỀ MÔI TRƯỜNG .128

12.2 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA DỰ ÁN ĐẾN VẤN ĐỀ XÃ HỘI .129

1.1 CHƯƠNG XIII: TÍNH TOÁN KẾT CẤU TƯỜNG BÊN BỂ TIÊU NĂNG … 131

§13.1 Tài liệu cơ bản và các yêu cầu thiết kế ……….131

§13.2 Tính toán ổn định tường bể tiêu năng ……… 133

§13.3 Tính toán nội lực trong các bộ phận tường chắn ……… …140

§13.4 Tính toán bố trí cốt thép ……….150

PHẦN I

TÀI LIỆU CƠ BẢN

CHƯƠNG I : ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

§1.1.Vị trí địa lý

1.1.1 Đầu mối: Hồ chứa sông Lanh thuộc địa phận xã Phước An,huyện Ninh Phước,tỉnh Ninh

Thuận;Cách thị xã Phan Rang khoảng 18km về hướng Tây –Tây Bắc Toạ độ địa lý: - 11035'10037' Vĩ độ Bắc

- 108050'108052' Kinh độ Đông

1.1.2.Khu tưới: Bao gồm phần lớn diện tích trồng bông vải,thuốc lá,lúa màu và ngô lai có

tổng diện tích 928ha,thuộc xã Phước An,hsyện Ninh Phước,tỉnh Ninh Thuận.

§1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo

1.2.1 Đặc điểm địa hình vùng I (Xây dựng hồ chứa nước Lanh Ra).

Về phía Tây xã Phước Sơn là vùng núi có các dãy núi cao trên 100m, về phía Bắc có dãynúi Đỏ chạy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, về phía Nam có dãy núi LaChai chạytheo hướng Tây Nam – Đông Bắc đến gần suối Lanh Ra hai dãy núi này kép lại và hạthấp cao độ tạo điều kiện thuận lợi cho phép xây dựng một hồ chứa nước có diện tích lưuvực 80km2.

1.2.2 Đặc điểm địa hình vùng II (khu tưới của hồ chứa nước Lanh Ra).

Khu tưới hồ chứa nước Lanh Ra là một dải đồng bằng chân núi chuyểnb tiếp từvùng núi xuống đồng bằng được giới hạn từ cao độ +29m đến kênh Chính Nam hệ thốngthủy nông Nha Trinh – Lâm Cấm có cao độ +11m.

Với đặc điểm là vùng chuyển tiếp giữa vùng núi và vùng đồng bằng cho nên cónhững đặc điểm địa hình như sau:

- Khu tưới có cao độ cao, độ dốc địa hình lớn.- Hướng dốc của địa hình từ Tây sang Đông.

- Mặt bằng bị chia cắt nhiều bởi các suối và hệ thống đồi bát úp.

Với đặc điểm địa hình khu tưới như trên vừa có yếu tố thuận lợi vừa có những yếutố không thuận lợi để bố trí hệ thống kênh tưới.

§1.3 Đặc điểm khí tượng ,thuỷ văn1.3.1.Đặc điểm khí tượng:

Khí hậu vùng dự án nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, lượng mưa BQNN trênlưu vực vào khoảng 850mm Biến trình mưa hàng năm chia làm 2 mùa rõ rệt: Mùa khôvà mùa mưa, mùa khô bắt đầu từ tháng 1 đến tháng 8, trong thời kỳ này vào tháng 5, 6xuất hiện những trận mưa lớn gây nên lũ gọi là lũ tiểu mãn, mùa mưa bắt đầu từ tháng 9đến tháng 12, tuy có 4 tháng mùa mưa nhưng lượng mưa chiếm từ 70% ÷80% lượng mưacả năm, lượng mưa lớn tập trung nhiều nhất vào 2 tháng 10 và 11 Lượng mưa lớn cườngđộ mạnh dễ gây nên lũ lớn Thông thường lũ lớn thường xẩy ra nhiều nhất vào 2 tháng 10và 11.

1 Nhiệt độ không khí:

Được thừa hưởng chế độ bức xạ mặt trời nhiệt đới có cân bức xạ trong năm luôn luôn dương và ít biến động, mang tính nhiệt đới rõ rệt Chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độtháng nóng nhất và nhiệt độ tháng nhỏ nhất từ 5 - 60C Nhiệt độ trung bình ngày hầu nhưvượt trên 250C trừ một số ngày chịu ảnh hưởng của gió mùa cực đới

2 Độ ẩm không khí:

Do hoàn lưu quanh năm, gió đều có hướng từ biển thổi vào nên mặc dù gặp khôngkhí cực đới hay Tín phong Bắc bán cầu thì lượng hơi nước trong không khí cũng khôngnhỏ Độ ẩm ven biển luôn luôn đạt trên 70% Từ tháng 5 đến tháng 8 độ ẩm thấp nhất xấpxỉ 75% do kết quả của hiệu ứng Fơn Từ tháng 9 đến tháng 10 độ ẩm tăng nhanh và giảmdần từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau

Thời kỳ nhiều nắng từ tháng 12 đến tháng 5 năm sau số giờ nắng trung bình lớnhơn 200 giờ/ tháng, thời kỳ từ tháng 6 đến tháng 11 số giờ nắng trung bình từ 180 đến200 giờ/ tháng

Vùng dự án chịu ảnh hưởng chế độ gió mùa gồm hai mùa gió chính trong năm là gió mùa đông và gió mùa hạ Vận tốc gió trung bình hàng tháng dao động từ 2 m/s đến 3m/s

5.Bốc hơi:

Bảng 1.1:Phân phối lượng chênh lệch bốc hơi trong năm theo bảng

) 113,3 113,6 137,7 117,4 100,6 101,0 121,0 136,7 72,5 58,7 70,4 100,0 1243

6.Lượng mưa TBNN lưu vực:

Lượng mưa phân bố theo không gian lớn dần từ đông sang tây, từ đồng bằng đếnmiền núi Đối với lưu vực Lanh Ra không có trạm đo mưa vùng thượng lưu, chỉ có cáctrạm đo mưa vùng hạ lưu bao gồm : Trạm Tân Mỹ phía tây, phía đông trạm Nha Hố vàphía Nam là trạm Nhị Hà Lượng mưa các trạm sau khi bổ sung tài liệu đồng bộ từ năm1978 đến năm 2004.

Bảng 1.2:Lượng mưa trung bình các trạm vùng dự án

Trạm Nha Hố đại diện cho hạ lưu công trình có lượng mưa 800 mm

Trạm Nhị Hà đại diện cho lượng mưa vùng trung lưu phía nam có lượng mưa 850 mm.Trạm Nha Hố đại diện cho lượng mưa vùng trung lưu phía tây có lượng mưa 1160 mm.Trị số trung bình cộng của 3 trạm :

X tr.bình 3 trạm = 1/3 ( 800+850+1160) = 941mm.

Dự án thuộc vùng mưa nhỏ, để đảm bảo an toàn trong cấp nước chọn trạm Nhị Hà đại diện cho lượng mưa lưu vực :

Đối chiếu trên bản đồ đẳng trị mưa tỉnh Ninh Thuận cho thấy, trị số lượng mưalưu vực Lanh Ra 850 mm là hợp lý.

7.Lượng mưa gây lũ:

Lượng mưa lớn nhất xảy ra chủ yếu là do ảnh hưởng của bão, dải hội tụ nhiệt đớihoặc do gió mùa Đông Bắc kết hợp với địa hình gây nên Những trận mưa này thườnggây nên lũ lớn gây nên ngập lụt phá hoại công trình Thống kê tài liệu quan trắc lượngmưa một ngày lớn nhất đã đo được trong một số năm gần đây tại các trạm mưa trong khuvực tỉnh Ninh Thuận thể hiện trong bảng 2-3

Bảng 1.3:Th ng k m t s tr n m a l n trong vùngống kế một số trận mưa lớn trong vùngế một số trận mưa lớn trong vùng ột số trận mưa lớn trong vùng ống kế một số trận mưa lớn trong vùng ận mưa lớn trong vùngưa lớn trong vùng ớn trong vùng

Qua bảng thống kê trên cho thấy lượng mưa lớn nhất 323mm xảy ra tại Nha Hốnăm 1979 là lớn nhất, trạm có chuỗi đo đạc 27 năm Để dảm bảo trong an toàn phòng lũ,chọn trạm Nha Hố tính toán lượng mưa gây lũ Kết quả tính toán lượng mưa 1 ngày lớnnhất ghi tại bảng 2-4.

Bảng 1.4:Lưa lớn trong vùngợng mưa thiết kế 1 ngày lớn nhất (mm)ng m a thi t k 1 ng y l n nh t (mm)ưa lớn trong vùngế một số trận mưa lớn trong vùng ế một số trận mưa lớn trong vùngày lớn nhất (mm) ớn trong vùngất (mm)

Xp (mm) 689 445 324 167 Xo=93.4mm; Cv=0.64; Cs=2.49

8 Lượng mưa khu tưới:

Chọn trạm Nha Hố đại diện cho mưa khu tưới, kết quả tính toán lượng mưa khutưới thiết kế và kết quả phân phối lượng mưa thiết kế P=75% theo mô hình năm 1988

Bảng 1.5:Lưa lớn trong vùngợng mưa thiết kế 1 ngày lớn nhất (mm)ng m a khu tưa lớn trong vùngưa lớn trong vùngớn trong vùngi thi t kế một số trận mưa lớn trong vùng ế một số trận mưa lớn trong vùng

Bảng 1.6:Phân ph i lống kế một số trận mưa lớn trong vùng ưa lớn trong vùngợng mưa thiết kế 1 ngày lớn nhất (mm)ng m a tháng khu tưa lớn trong vùngưa lớn trong vùngớn trong vùngi (mm)

X75% 0.0 0.0 24.3 36.8 63.9 17.0 82.3 61.8 80.0 124 78.8 31.5 601

1.3.2 Đặc điểm thuỷ văn:

Chảy qua khu dự án có suối Lanh Ra (đoạn phía trên siphông 1 gọi là suối Tầm Giá,suối Lanh Ra phía dưới siphông 1 gọi là sông Quao) là 1 nhánh cấp 1 của sông Cái PhanRang.

Đoạn thượng lưu của suối Lanh Ra chảy theo hướng Tây nam – Đông Bắc khi chảyra khỏi vùng núi đoạn hạ lưu của suối chảy vào vùng đồng bằng Phan Rang phía thượnglưu của cầu Đạo Long 1 cách cửa sông Cái khoảng 5km.

Tại vị trí suối Lanh Ra chảy ra khỏi vùng núi điều kiện địa hình cho phép xây dựngmột hồ chứa

Các đặc trưng thủy văn nguồn nước của suối Lanh Ra tính đến vị trí dự kiến xây dựng hồchứa nước Lanh Ra như sau:

1.Các đặc trưng dòng chảy năm:

+ Dòng chảy năm thiết kế:

2Cv+ Phân phối dòng chảy năm thiết kế

Trạm thuỷ văn Tân Giang tiến hành đo đạc 3 năm 1996-1998 (năm 1996 đo không đủ12 tháng) Công trình Lanh Ra có diện tích lưu vực 86 km2 xấp xỉ diện tích lưu vực TânGiang nên được chọn làm lưu vực tương tự Sử dụng mô hình thiết kế công trình TânGiang và kết hợp hiệu chỉnh trị số thực đo một số năm gần đây để làm năm điển hình vàtiến hành thu phóng theo giá trị năm thiết kế.

Bảng 1.7:Phân phối dòng chảy năm thiết kế (m3/s)

Giờ Q0.01%(m3/s) Q0.2%(m3/s) Q1%(m3/s) Q10%(m3/s)

3 Dòng chảy lớn nhất trong mùa kiệt:

Mùa kiệt được xác định từ tháng 1 đến tháng 8, tính toán dòng chảy lớn nhất trongmùa kiệt để phục vụ thi công công trình Lũ tiểu mãn xuất hiện vào tháng 5 và tháng 6,ngoài ra cần chú ý tới tháng 4 và tháng 7 tháng 8.

Tính toán lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất trong mùa kiệt với tần suất P= 10% dựa vàotài liệu quan trắc các trạm thuỷ văn trong vùng như Tân Giang, Cà Giây kết hợp phân tíchlượng mưa tại Phan Rang, Nha Hố, Nhị Hà, kết quả tính toán lưu lượng lũ lớn nhất ghi tạibảng

Bảng 1.10:K t qu tính toán l u lế một số trận mưa lớn trong vùngả tính toán lưu lượng lũ trong mùa kiệt P=10%ưa lớn trong vùng ưa lớn trong vùngợng mưa thiết kế 1 ngày lớn nhất (mm)ng l trong mùa ki t P=10%ũ trong mùa kiệt P=10%ệt P=10%

Mật độ bùn cát lơ lửng ll = 120 g/m3.Lưu lượng bùn cát lơ lửng R ll = 0.089 kg/sTổng lượng bùn cát lơ lửng Wlơlửng= 2800 tấn

Trọng lượng riêng 1 = 0,80 tấn/m3.Dung tích bùn cát Vlơlửng = 3500 m3/năm

§1.4 Đặc điểm địa chất công trình1.4.1 Điều kiện địa chất chung của vùng dự án:

Theo bản đồ Địa chất và Khoáng sản Việt Nam tỷ lệ 1/200000 do Cục Địa Chất vàKhoáng Sản Việt Nam xuất bản năm 1999 , khu vực công trình Hồ chứa nước Lanh Racó các đặc tính sau:

1.Địa chất cấu tạo:

Tại khu vực dự án gồm:

+ Hệ tầng Là Ngà ( J2ln) lộ diện ở phía Đông Bắc của Lanh Ra, gồm các tập Bột kết,Cát bột kết, Sét kết, Cát kết với bề dày tương đối lớn ( > 1000m).Hệ tầng này ở gần cáckhối mắc ma trẻ hơn sẽ bị biến chất nhiệt với mức độ khác nhau tùy theo thế nằm,khoảng cách, thành các loại đá sừng, quarzit, biotit, granat.

+ Phức hệ Định Quán ( J3 đq) được coi là thể xâm nhập nông với các đá xâm nhậpthuộc kiến trúc hạt vừa và dạng porphyr Đây là các thể xâm nhập chỉnh hợp thuộc miềnnền với các thể phân bố chủ yếu là thể vỉa, thể chậu, thể nấm Trên các thể xâm nhập nàycó phát triển thêm một số thể tiêm nhập nhỏ có thành phần chủ yếu là quắczit (kèm theolà hoạt động biến chất nhẹ) Các thể tim nhập này có dạng tường, mạch Ngoài ra c ̣n cócác đá xâm nhập của phức hệ Cà Ná và các loạt phun trào của Rhyolit và Andesit thuộchệ tầng Đơn Dương.

+ Hệ tầng Đèo Bảo Lộc ( J3đbl) Thành tạo núi lửa gồm các khối có kích thước từ vàikm2 đến 100km2 bao gồm Andesit porphyrit, Dacit Rhiodacit và tuf của chúng.Bề dàychung của hệ tầng thay đổi hàng trăm mét (< 500m).

+ Phức hệ Phan Rang (pPpr) Phức hệ phát triển chủ yếu ở vùng Phan Rang, KrôngPha, Cà Đú dưới dạng các mạch có kích thước khác nhau, kéo dài chủ yếu theo phươngĐông Bắc – Tây Nam với góc cắm dốc 40 - 700 đến dốc đứng Các mạch này bao gồmGranit porphyry và Granosyenit porphyry.

Tập 2: cát, sạn, bột, sét gắn kết yếu, màu nâu nhạt, xám vàng, xám sẫm, dàykhoảng 2.4m

Đứt găy trong phạm vi khu vực công tŕnh không có tuy nhiên trong vùng có cácnhóm đứt găy Đông Bắc – Tây Nam, nhóm đứt găy Tây Bắc – Đông Nam và nhóm đứtgăy á kinh tuyến.

3 Điều kiện địa chất thuỷ văn:

Việc nghiên cứu địa chất thuỷ văn của vùng dự án còn quá ít Qua quan sát thực tếtại thực địa có thể nhận xét rằng : nước ngầm quá nghèo nàn Nước mặt chỉ phong phúvề mùa mưa Mùa khô, nước mặt khô cạn nhanh chóng và chỉ chảy trong các khe nhỏ.

+ Địa hình địa mạo: Lòng hồ có dạng hình lũng sông thấp, hẹp Lòng hồ có bề mặtthoải khá đều, không có đồi thấp nào trong khu vực lòng hồ Bao quanh lòng hồ là cácdãy núi cao, độ dốc trung bình 100- 150 kéo dài đến tận mép sông Thảm thực vật tươngđối thưa, chủ yếu thân cây gỗ nhỏ (Ư = 5 –10cm), độ che phủ nhỏ

+ Đánh giá khả năng giữ nước của hồ chứa: Tại vị trí dự kiến xây dựng tuyến đậpLanh Ra tạo hồ chứa xung quanh là các dãy núi cao Do đó đường thoát nước duy nhất làsuối Lanh Ra Đất đá cấu tạo nên bờ Phía Bắc và Phía Nam đều là đá xâm nhập và đátrầm tích có tuổi Jura và Creta, cấu tạo khối, ít nứt nẻ, cách nước tốt Các vách hồ cóchiều dày rất lớn, nơi mỏng nhất 300m – 400m Thì việc giữ nước trong hồ là hiện thựckhông sợ thấm sang các khu vực xung quanh Phần lớp phủ ở lòng suối là bồi tích trẻ cóthành phần cát cuội sỏi thấm mất nước mạnh, có thể dẫn đến làm mất nước vì vậy cầnđược quan tâm xử lý chống thấm cho nền đập.

+ Đánh giá khả năng sạt lở bờ hồ: Nền lòng hồ được cấu tạo bởi các đá xâm nhậpvà đá trầm tích núi lửa Tầng phủ lên trên có bề dày không lớn (chiều dày không quá2.0m), thảm thực vật còn tương đối với nhiều thân cây gỗ nhỏ Hầu như các sườn núi đágốc lộ ra có độ dốc không lớn Vì vậy, khả năng sạt lở là khó có khả năng xảy ra, nếu xãyra thì tương đối nhỏ.

+ Khả năng bồi lắng: Trong khu vực khảo sát thảm thực vật nghèo nàn, thưa thớt,làm cho đất đá bề mặt bị bào mòn xói mạnh liệt Dẫn đến hồ bị bồi lắng nhanh, cần đượcchú ý khi tính toán dung tích hồ chứa

+ Khả năng ngập và bán ngập khi xây dựng hồ chứa: Hồ Lanh Ra dự kiến xâydựng là hồ có diện tích mặt hồ tương đối nhỏ Trong lòng hồ hiện nay đã có dân cư sinhsống nhưng cũng rất ít Cơ sở Nông nghiệp chưa có gì, nguồn kinh tế chủ yếu là tự cấp.Do đó khi hồ dâng nước chỉ cần di dời một số hộ dân ra khỏi vùng ngập nước

1.4.3 Đặc điểm địa chất cụm công trình đầu mối1.Đập chính:

Việc xác định ranh giới địa tầng khu vực tuyến đập chính chủ yếu dựa vào kết qủakhoan khảo sát, kết hợp tài liệu thí nghiệm mẫu nguyên dạng Vùng tuyến đầu mốiphương án II bao gồm các lớp địa tầng sau

Lớp 1: Cát hạt mịn màu xám, xám nâu, trạng thái kém chặt, nguồn gố bồi tích trẻ,

phân bố ở lòng suối

Lớp 2: Đất cát pha ít sét màu xám nâu vàng nhạt, cát hạt mịn, trạng thái chặt vừa,bóp tơi, tan rã nhanh trong nước Nguồn gốc bồi tích cổ Phân bố đều trên phạm vi thềmsông

Lớp 3: Đất á sét nhẹ màu xám nâu vàng nhạt, cát hạt mịn, trạng thái chặt vừa.Nguồn gốc bồi tích cổ Phân bố rải rác trên phạm vi thềm sông

Lớp 4: Đất á sét nhẹ trung màu xám nâu, nâu đỏ, vàng nhạt, trạng thái dẻo mền dẻo cứng chặt vừa Nguồn gốc bồi tích Phân bố rải rác trên phạm vi thềm sông

-Lớp 5: Cát hạt mịn- thô lẫn dăm cuội sỏi màu xám, xám nâu, vàng nhạt, trạng tháikém chặt, nguồn gốc bồi tích trẻ

Lớp 6: Đá Riôlít phong hoàn toàn thành đất á sét trung - nặng , còn sót ít dăm cụctrạng thái chặt vừa - chặt đất màu xám xanh, vành nhạt Phân bố chủ yếu ở vai phải đập.Nguồn gốc tàn tích

Lớp 7: Hỗn hợp dăm sạn, cuội tảng, đất á sét màu nâu đỏ, hàm lượng cuội tảng40%-60%, kích thước 30-60cm, góc cạnh Tại đây gặp một số tảng lăn có kích thước khálớn 1.0-2.0m Nguồn gốc sườn tích (dQ).Phân bố ở vai vai đập chính

Lớp 8: Đới phong hóa mạnh của đá trầm tích biến chất, đôi chỗ thành đất, đá nứtnẻ mạnh vỡ dăm thành cục nhỏ Ke nứt được lấp nhét đầy đất á sét, trạng thái cứng chắc.Phân bố ở vai phải đập và thềm, lòng sông.

Lớp 9: Đới phong hóa vừa-nhẹ của đá trầm tích biến chất, đá nứt nẻ ít kín khenứt đa dạng thường song song với trục nõn, độ mở khe nứt nhỏ, kín thường bị ôxi hóa

Lớp 10: Đới phong hóa vừa-nhẹ của đá trầm tích biến chất, đá nứt nẻ ít kín khenứt đa dạng thường song song với trục nõn, độ mở khe nứt nhỏ, kín thường bị ôxi hóanhẹ Đá cứng

Bảng 1.11:Các chỉ tiêu cơ lý các lớp nền đập chính

Thành phần hạt (%)Hạt sỏi%

Hạt cát%Hạt bụi%Hạt sét%

Dung trọng tự nhiên w (g/cm3)

Dung trọng khô k (g/cm3)Tỷ trọng ()Độ rỗng(n%)Hệ số rỗng(e0)Độ bão hòa G(%)Góc ma sát trong(o)

Lực dính C (kG/cm2)Hệ số thấm K(m/s)

0.15,8 10-

* Đánh giá điều kiện địa chất công trình tuyến đập

Nhìn chung, địa tầng khu vực đầu mối tuyến đập khá phức tạp Hầu như các đơnnguyên địa chất khu vực này hình thành từ bồi tích cổ

+ Đánh giá khả năng chịu tải:

Đối với hai vai đập: sau khi bóc bỏ lớp 7 (hỗn hợp dăm, cuội, tảng) thì vai đập gốitrực tiếp đá gốc phong hoá nhẹ tương đối cứng chắc Đối với vai phải đặt một phần lên đágốc phong hoá hoàn toàn Nhưng do kết cấu là đập đất nên không đáng ngại về khả năngchịu lực.

Phạm vi lòng suối: lớp cát hạt mịn lòng suối (Lớp 1) có bề dày tương đối mỏng cầnbóc bỏ Đối với Lớp 5 lớp cuội sỏi lòng suối, kém chặt, rời rạt Lớp này có bề dày khá

lớn trải dài từ D6 đến D18 Cần có biện pháp xử lý hợp lý Bóc bỏ lớp này, hoặc đàochân khay qua lớp này và cắm sâu vào lớp đá phong hoá hoàn toàn (Lớp 6) và lớp đáphong hoá mạnh, nứt nẻ (Lớp 8) và tiến hành khoan phụt vào (Lớp 8)

- Khả năng thấm mất nước qua nền đập:

Lớp 5 (cát cuội sỏi lòng suối, kém chặt, rời rạt) có hệ số thám khá lớn k= 1x10-2(cm/s) Nên việc mất nước khi hồ tích nước là xãy ra Vì vây cần bóc bỏ lớp này,hoặc đào chân khay cắm sâu vào lớp đá phong hoá.

Thí nghiệm địa chất thuỷ văn: ép nước thí nghiệm trong tầng đá phong hoá mạnh,nứt nẻ (Lớp 8) có lưu lượng mất nước đơn vị khá lớn: tại hố khoan Ib-6 có q =0.35(lít/phút.m2)>0.05(lít/phút.m2), tại hố khoan Ib-2 có q= 0.47(lít/phút.m2)>0.05(lít/phút.m2) Đặc biệt tại vị trí hố khoan Ib-3 lưu lượng mất nước là rất lớn Trongquá trình ép nước đồng hồ áp lực không thể tăng lên khỏi vạch 0 Nên cần biện pháp xửlý khoan phụt trong tầng đá phong hoá mạnh (Lớp 8) là cần thiết Phạm vi khoan phụt từD1+20m đến D11, được giới hạn trên bản vẽ mặt cắt địa chất dọc tuyến đập phương ánIb

2.Đập Phụ:

Theo tài liệu khoan khảo sát hiện trường và thí nghiệm trong phòng đã xác định địatầng tại vị trí đập phụ 1 như sau:

Lớp 8: Đá riolít phong hoá mạnh, máu xám xanh, nứt nẻ tương đối Các khe nứt

lấp nhét bởi sét Đôi chỗ phong hoá hoàn toàn.

Lớp 9: Đá riolít máu xám xanh, tươi, ít nứt nẻ.* Đánh giá điều kiện địa chất công trình tuyến đập phụ I

- Khả năng chịu tải: nền đập đặt trên tầng đá gốc phong hoá mãnh liệt, đôi chỗ phonghoá hoàn toàn Như vậy các lớp này đều có khả năng chịu tải công trình.

- Khả năng thấm mất nước: Do nền đập đặt trực tiếp lên (Lớp 8) đá gốc phong hoá

mạnh, nứt nẻ tương đối lớn Theo thí nghiệm địa chất thuỷ văn hiện trường lưu lượng mấtnước đơn vị q= 0.070(lít/phút.m2)> 0.05(lít/phút.m2) Do vậy, cần có giải pháp chốngthấm cho lớp này Có thể chân khay cắm vào lớp đá phong hoá nhẹ, ít nứt nẻ (Lớp 9).Hoặc khoan phụt bentonite chống thấm cho lớp này

3.Tuyến tràn xã lũ:

Tuyến tràn được bố trí vai đập phải của tuyến đập phương án II Địa tầng các lớpđất đá dọc tuyến tràn như sau:

Lớp 7 : Hỗn hợp dăm sạn,cuội tảng, đất á sét màu nâu đỏ, hàm lượng cuội tảng

40%-60%, kích thước 30-60cm, góc cạnh Tại đây gặp một số tảng lăn có kích thước khálớn 1.0-2.0m Nguồn gốc sườn tích (dQ).

Lớp 9: Đá Trầm tích biến chất máu xám xanh, tươi, ít nứt nẻ.* Đánh giá điều kiện địa chất công trình

Tuyến tràn được bố trí vai trái của tuyến đập chính Nhìn chung các đơn nguyênđịa chất dọc tuyến tràn như trên Sau khi bóc bỏ tầng phủ Lớp 7 Cao trình đáy ngưỡng

Hệ số thấm nhỏ, đảm bảo độ ổn định công trình Tuy vậy, trong quá trình thi công, để đạtđược cao trình đặt móng tràn có thể dùng biện pháp nổ mìn để đào hố móng Quá trìnhnày sẽ làm tăng độ nứt nẻ của đá gốc Vì vậy, cần có biện pháp thi công hợp lý, hạn chếnứt nẻ của đá gốc

4.Các tuyến cống lấy nước:

Cống lấy nước được bố trí hai vị trí, cống số 1 bố trí vị trí vai phải đập phụ 1, cốngsố 2 bố trí vai phải đập chính phương án Ib

+ Cống lấy nước 1:

Địa tầng tuyến cống gồm các lớp sau:

Lớp 8: Đá riolít phong hoá mạnh, máu xám xanh, nứt nẻ tương đối Các khe nứt lấpnhét bởi sét Đôi chỗ phong hoá hoàn toàn.

Lớp 9: Đá riolít máu xám xanh, tươi, ít nứt nẻ.

Dọc tuyến cống gồm các lớp như trên Cao trình đáy cống dự kiến đặt hoàn toàntrên nền đá phong hoá mạnh, nứt nẻ tương đối (Lớp 8) Theo thí nghiệm địa chất thuỷvăn Lớp này có lưu lượng mất nước đơn vị khá lớn Như vậy khi thi công cần có biệnpháp thi công phù hợp hạn chế tăng độ nứt nẻ và cần lưu ý xem xét tiến hành khoan phụtđể tăng cường khả năng chống thấm nếu cần thiết

+ Cống lấy nước số 2

Địa tầng dọc tuyến cống gồm các lớp sau:

- Lớp 2: Đất cát pha ít sét màu xám nâu vàng nhạt, cát hạt mịn, trạng thái chặt vừa,Nguồn gốc bồi tích cổ có độ sâu từ 0 đến 2.5m.

Lớp 6: Đá trầm tích biến chất phong hoàn toàn thành đất á sét trung - nặng , cònsót ít dăm cục trạng thái chặt vừa - chặt đất màu xám xanh, vành nhạt có độ sâu từ 2.5mđến 5.5m

Lớp 8: Đới phong hóa mạnh của đá trầm tích biến chất, đôi chỗ thành đất, đá nứtnẻ mạnh vỡ dăm thành cục nhỏ Ke nứt được lấp nhét đầy đất á sét, trạng thái cứng chắc

Bố trí dọc theo chân vai đập phải Địa tầng đất đá dọc tuyến có tầng phủ là lớp 2cần được bóc bỏ Cao trình đáy móng cống nên đặt hoàn toàn trên nền đá gốc phong hoáhoàn toàn (Lớp 8) Lớp này có khả năng chịu lực cũng như chống thấm

§1.5 Vật liệu xây dựng:1.5.1 Đất đắp đập:

Bảng 1.12:Thống kê trữ lượng các mỏ vật liệu đất

TT Tên bãi VL Diện tích(ha) H bóc bỏ TB

3.Chỉ tiêu cơ lý của đất :

Bảng 1.13: Ch tiêu c lý c a ỉ tiêu cơ lý của đất đắp từ các mỏơ lý của đất đắp từ các mỏủa đất đắp từ các mỏ đất (mm) đắp từ các mỏ ừ các mỏt p t các mỏChỉ

tiêu Đơn Vị

Bãi VLA E mởrộng

- Trữ lượng đất đắp đập khá phong phú, đáp ứng đủ yêu cầu về khối lượng đất đắpđập

- Cự ly vận chuyển đất đắp đập trong phạm vi từ 1 đến 3km.

- Chất lượng đất đắp: Về tính thấm, trương nở, tan rã không đồng đều ở các mỏ nêncần bố trí vật liệu đất vào từng vị trí trong thân đập cho hợp lý để bảo đảm điềj kiện antoàn và kinh tế.

- Đất mỏ D là đất sét được đề nghị dùng làm vật liệu chống thấm cho thân đập.

1.5.2 Vật liệu cát, đá.

1 Cát : Cát có thể khai thác trong lòng sông Lanh Ra ở thượng lưu và hạ lưu tuyến

đập, chất lượng bảo đảm cho xây đúc và làm tầng lọc Trữ lượng khoảng 400.000 m3.

2 Đá :

a Các mỏ đá nằm ở khu vực phía Tây Nam tuyến đập (đầu đập phải) đá có màuxám trắng, phớt hồng Thành phần : Plagiocla, thạch anh, fenpat kali và một số ít biotit,epidot … chất lượng thuộc loại đá nửa cứng, có thể khai thác làm đá hộc, đá dăm, trữlượng khoảng 2 triệu mét khối.

b Chỏm núi phía tây khu vực công trình, cách tuyến đập chính (Ib) 1,5km Đá cómàu xám trắng, lốm đốm đen, bề mặt phong hóa màu trắng ngà Thành phần khoáng vậtgồm : Thạch anh, Plagiocla, fenpat kali, bocolen, biotit và một ít khoáng vật phụ epidot,apatit Đánh giá : Đá thuộc loại cứng, có thể dùng làm đá chẻ, trữ lượng khoảng 0,5 – 1,0triệu m3

CHƯƠNG II: TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ

§2.1 Điều kiện đân sinh kinh tế2.1.1.Tình hình dân cư:

Tổng diện tích đền bù giải phóng mặt bằng là 276,45 ha Hỗ trọ và di dời nhà tạm tronglòng hồ là 30 hộ.

2.1.2.Tình hình đất đai:

Theo kết quả tính toán thuỷ nông, phương án tưới hợp lý được xác định với diện tích tướilà 1050 ha, gồm:

Bông vụ khô + Thuốc là vụ mùa: 315 ha;Thuốc lá vụ khô + ngô lai vụ khô: 420 ha;

Bảng 2.1:Cơ cấu cây trồng khu tưới hồ Lanh Ra T

T Công thức luâncanh

Diện tích Thời gian sinh trưởng

011 121 Bông vụ khô + lúamùa 315 30

Trên toàn khu tưới: Cao độ thay đổi từ 22,0 đến 29,0

CHƯƠNG III : PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN KINH TẾ VÀ NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH

Trong kế hoạch đầu tư phát triển nông nghiệp của tỉnh công trình thuỷ lợi sông Lanh là một trong những công trình đầu tư trọng điểm.

Xây dựng Hồ chứa nước Lanh Ra: phục vụ tưới tự chảy cho 1050 ha đất nông nghiệp và cấp nước tạo nguồn cho 200 ha hạ lưu công trình.

§3.2.Giải pháp thuỷ lợi

Trên cơ sơ tình hình sản xuất nông nghiệp và hiện trạng thuỷ lợi,phương hướng quy hoạch cây trồng và khả năng diện tích của vùng dự án,nhu cầu cấp nước sinh hoạt của dân trong vùng,kết hợp với các điều kiện tự nhiên như đã phân tích.Giải pháp thuỷ lợi cho hiệu quả đầu tư cao nhất là phương án tưới tối đa phần diện tích canh tác trong vùng dự án,theo một cơ cấu cây trồng thích hợp nhằm vừa đảm bảo diện tích,vừa không làm thay đổi qui mô công trình đầu môí.

Để thực hiện phương án đề ra,biện pháp thuỷ lợi mang lại nhiều lợi ích,lâu dài nhất là xây dựng hồ chứa sông Lanh

Các giải pháp thuỷ lợi khác như: Đập dâng,trạm bơm…khai thác dòng chảy đều không đảm bảo.

§3.3.Nhiệm vụ công trình

Hồ chứa nước sông Lanh được xây dựng với các nhiệm vụ sau :

1.Cung cấp nước tưới : cho 928 ha đất canh tác của xã Phước An ,huyện Ninh Phước ,tỉnh Ninh Thuận Cơ cấu cây trồng dự kiến như sau:

- Bông vu khô + lúa mùa : 278 ha

- Bông vụ khô + thuốc lá vụ mùa : 278 ha - Thuốc lá vụ khô + ngô hai vụ mùa : 372 ha

Phân bố khu tưới :

- Khu tưới 1 : Nằm ở bờ trái sông Lanh ,có diện tích 580 ha : lấy nước qua cống dưới đập phụ số 1 với Qtk1 = 1,48 (m3/s)

- Khu tưới 2 : Nằm ở bờ phải sông Lanh có diện tích 348 ha : lấy nước qua cống dưới đập phụ số 2 với Qtk2 = 0,91 (m3/s)

2.Cấp nước sinh hoạt : cho khoảng 2000 dân trong vùng hưởng lợi

3.Kết hợp phòng lũ cho hạ du : Lũ sông Lanh thường tập trung nhanh ,nhưng cửa thoátra biển ở vùng hạ du nhỏ ,nên úng lụt ở vùng giữa xảy ra hàng năm Nhiệm vụ của hồ Lanh khi xây dựng xong là điều tiết một phần lũ sông ,làm chậm con lũ đổ về hạ lưu vàdo đó giảm bớt một phần ngập úng ở khu giữa

PHẦN II

THIẾT KẾ CƠ SỞ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

CHƯƠNG 4 : CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ §4.1 Cấp công trình

-Theo TCXDVN285 -2002 cấp công trình được xác định từ hai tiêu chuẩn:

+ Theo năng lực phục vụ.

+ Theo đặc tính kỹ thuật của các hạng mục công trình thuỷ.

-Theo năng lực phục vụ, công trình phục vụ tưới 1050 ha: tra bảng 2.1 trang 7 TCXDVN285 -2002 ta có công trình cấp IV

- Theo chiều cao đập và loại nền: đập đất cao15÷ 25, trên nền đất sét bão hoà nước: tra bảng 2.2 trang 7 TCXDVN285 -2002 ta có công trình cấp III

Tổng hợp 2 điều kiện trên, ta có cấp của công trình đầu mối là công trình cấp III

§4.2 Các chỉ tiêu thiết kế chính

Với công trình cấp III ta có:

-Tra TCXDVN 285:2002 có các chỉ tiêu thiết kế như sau: Theo bảng 4.1 trang 12:

+ Tần suất bảo đảm tưới: P=75% Theo bảng 4.2 trang 13:

+ Tần suất lũ thiết kế: P=1,0% + Tần suất lũ kiểm tra: P=0,2% Theo bảng 4.7 trang 16:

+ Tần suất lưu lượng lớn nhất thiết kế chặn dòng : P=10% Theo bảng 7.1 trang 33:

+ Tuổi thọ công trình: 75 năm Theo điều 6.2 trang 19:

+ Hệ số tin cậy: Kn =1,15- Tra 14 TCN 157 – 2005 có các chỉ tiêu sau: Theo bảng 4.2 trang 20: tần suất gió thiết kế: + Ở mực nước dâng bình thường : 4% + Ở mực nước lũ thiết kế : 50%

§4.3 Các tiêu chuẩn sử dụng trong thiết kế:

1.Công trình thuỷ lợi –Các quy định chủ yếu về thiết kế:TCXDVN 285:20022.Hệ thống kênh tưới – Tiêu chuẩn thiết kế : TCVN 4118 – 85

3.Nền các công trình thuỷ công – Các tiêu chuẩn thiết kế : TCVN 4253-864.Kết cấu bêtông và bêtông cốt thép thuỷ công : TCVN 4116-85

5.Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén:14TCN 157-20056.Quy phạm tính toán thuỷ lực đập tràn:QPTL C-8-76

7.Quy phạm tải trọng và lực tác dụng lên CT thuỷ lợi(do sóng và tàu): QPTL C-1-78

8.Quy phạm tính toán thuỷ lực cống dưới sâu:QPTL C-1-75

CHƯƠNG 5:XÁC ĐỊNH CÁC MỰC NƯỚC ĐẶC TRƯNG §5.1 Xác định mực nước chết

5.1.1.Mục đích và ý nghĩa:1.Dung tích chết:

Là phần dưới cùng của kho nước, là phần không tham gia vào quá trình điều tiết dòng

chảy của công trình.

Nhiệm vụ của dung tích chết là trữ hết lượng bùn cát đến trong kho nước trong suốt thờigian làm việc của công trình, nâng cao đầu nước trong kho cũng như chiều sâu phía thượng lưu kho nước, đảm bảo cột nước tối thiểu để phát điện , và đảm bảo dung tích phục vụ môi trường, giao thông, vận tải thuỷ.

2.Mực nước chết:

Mực nước chết (MNC) là cao trình giới hạn trên của dung tích chết, là mực nước tối

thiểu đảm bảo hồ vẫn hoạt động bình thường.

5.1.2.Nguyên tắc xác định mực nước chết,dung tích chết:

a.Dung tích chết phải thoả mãn điều kiện lắng đọng bùn cát trong thời gian sử dụng công trình:

Vc V .T Trong đó:

V :Thể tích bồi lắng hàng năm của bùn cát T :Tuổi thọ công trình

b.Hồ chứa làm nhiệm vụ tưới tự chảy MNC không được nhỏ hơn cao trình mực nước tối thiểu để có thể đảm bảo được tưới tự chảy:

MNC Ztc

c.Dung tích chết,MNC phải được lựa chọn sao cho hoặc là công suất đảm bảo của nhà máy thuỷ điện là lớn nhất,hoặc là đảm bảo cột nước tối thiểu cho việc phát điện trong trường hợp có nhà máy thuỷ điện.

d Đối với giao thô ng thuỷ ở thượng lưu,MNC phải là mực nước tối thiểu cho phép thuyền bè đi lại bình thường.

e Đảm bảo mặt thoáng tối thiểu cho tôm,cá sinh sống bình thường.

f Đảm bảo cho môi trường sạch,không ảnh hưởng đến du lịch sinh thái trong khu vựcTrong phạm vi đồ án này xác định theo điều kiện a và b

5.1.3 Các tài liệu cơ bản:

- Hàm lượng bùn cát lơ lửng bình quân năm: 0= 120 g/m3

- Lưu lượng dòng chảy bình quân nhiều năm: Q0= 0,69 m3/s- Dung trọng bùn cát : bc= 0,8 T/m3- Tuổi thọ công trình T=75 năm.- Tài liệu địa hình

- Quan hệ hồ chứa (V~F~Z)

5.1.4.Cách xác định MNC, dung tích chết:1.Xác định theo điều kiện a:

Dung tích chết phải đảm bảo chứa hết được lượng bùn cát lắng đọng trong suốt thời gian làm việc của công trình:

R0=

1000 00Q

bc : Là trọng lượng riêng của bùn cát bc= 0,8 T/m3Thay vào ta được:

Vll=(1-0) .31,5.1038

Zbc: Là cao trình bùn cát

a : Là khoảng cách an toàn từ cao trình bùn cát tới đáy cống đảm bảo bùn cát không chảy vào cống trong quá trình làm việc.Chọn a=0,5 (m) h : Mực nước trước cống đảm bảo cho cống làm việc an toàn và hiệu quả.Lấy h= 2 (m).

Vậy MNC= 27,14 + 0,5 + 2 = 29,64 (m)

Ứng với giá trị MNC= 29,64 (m) tra quan hệ (Z~V) được Vc= 1,38.106(m3)

2 Kiểm tra điều kiện tưới tự chảy :

Để đảm bảo điều kiện tưới tự chảy thì mực nước chết không được nhỏ hơn cao trình mực nước tưới tối thiểu đầu kênh hạ lưu.

Vc Zmin

Dựa vào bình đồ tổng thể ta thấy MNC tính toán trên thoả mãn yêu cầu tưới tự chảy chotoàn khu hưởng lợi Vì cao độ khu hưởng lợi lớn nhất là +29m

Kết luận:

Mực nước chết: MNC = 29,64 (m) Dung tích chết : Vc= 1,38.106(m3)

§5.2 Xác định mực nước dâng bình thường5.2.1.Mục đích và ý nghĩa:

1.Dung tích hiệu dụng:

Là phần dung tích nằm phía trên dung tích chết, có nhiệm vụ điều tiết, trữ nước và cấp nước hoặc tạo đầu nước cho nhà máy thuỷ điện Về mùa lũ, nước được tích vào phần dung tích hiệu dụng để bổ sung cho nước dung trong thời kỳ mùa kiệt

Dung tích hiệu dụng là thành phần quan trọng của hồ chứa, nó quy định quy mô, kích thước, hiệu quả của công trình.

2.Mực nước dâng bình thường:

Mực nước dâng bình thường (MNDBT) là cao trình giới hạn trên của dung tích hiệu

Dung tích hiệu dụng và MNDBT quyết định khả năng khai thác , sử dụng nguồn nước, quy định quy mô, kích thước của công trình.

5.2.2 Nguyên tắc xác định mực nước dâng bình thường:

MNDBT đảm bảo yêu cầu việc cấp nước đối với kho nước Khi lựa chọn MNDBT và dung tích hiệu dụng cần thoả mãn những điều kiện:

- Mực nước trong hồ ứng với MNDBT phải nhỏ hơn mực nước lớn nhất cho phép trong hồ:

[Q(t)-q(t)]dt = dVTrong đó:

Q: Là lưu lượng nước đến tại thời điểm t q: Là lưu lượng nước dùng tại thời điểm t.

dV: Là lượng nước trữ vào trong hồ trong thời gian điều tiết.

Khi tính toán cân bằng nước trong một thời đoạn, ta có thể viết phương trình cân bằng nước dưới dạng sai phân như sau:

(Qi-qi ).ti = (Vi-Vi1)Trong đó:

Qi : Lưu lượng nước đến trong thời đoạn qi : Lưu lượng nước dùng trong thời đoạn qi= yc

q + qbhi + th

q + xtiq

yci

q : Lưu lượng nước yêu cầu của hệ thống trong thời đoạn (theo kế hoạch dùng nước).

qbh

i : Tổn thất do bốc hơi.

Giá trị này phụ thuộc khả năng bốc hơi từ mặt nước ( Z) và diện tích mặt hồ tại thời đoạn đang xét Ở đây ta xác định diện tích mặt hồ ứng với dung tích trung bình thời đoạn tb

iV =

V ,tức là thiq

cũng phải tính thử dần xt

q : Lưu lượng nước xả thừa trong thời đoạn

Khi tích nước, nếu với dòng chảy đến ta tích nước vượt quá dung tích hiệu dụng của hồ đã tích được, thì về nguyên tắc ta chỉ được phép tích đến khi bằng dung tích hiệu dụng, lượng nước còn lại sẽ phải xả xuống hạ lưu Đó chính là lượng nước xả thừa.

5.2.5.Các bước tính toán

Thực chất việc tính toán là tính đúng dần Ban đầu khi chưa biết quá trình tích nước của hồ chứa qua các thời đoạn, ta giả sử lưu lượng tổn thất của hồ chứa do thấm, do bốc hơi là không có nhằm đơn giản việc tính toán, tìm được đường quá trình tích nước của hồ.Sau đó, dùng đường quá trình đó tính toán khi có kể đến tổn thất theo các công thức đã trình bày trên Cuối cùng ta tìm được dung tích hiệu dụng của hồ chứa qua các lần tínhtoán đúng dần, lấy đường quá trình tích nước của lần tính trước để tính toán cho lần tính tiếp theo.

a.Xác định dung tích hồ khi chưa kể đến tổn thất

Từ lưu lượng nước đến Qi và lưu lượng nước dùng qi ta xác định được tổng lượng nước đến WQ và tổng lượng nước dùng Wq Từ đó xác định được lượng nước thiếu haylượng nước thừa của từng tháng Tổng lượng nước thiếu chính là dung tích hiệu dụng củahồ khi chưa kể đến tổn thất.

Kết quả tính toán được trình bày theo bảng phụ lục (5-1): Giải thích bảng:

Cột 1:Thứ tự các tháng sắp xếp theo năm thuỷ văn.Cột 2:Số ngày trong từng tháng.

Cột 3:Lưu lượng nước đến trong từng tháng.Cột 4:Tổng lượng nước đến trong từng tháng.Cột 5:Tổng lượng nước yêu cầu trong từng tháng.

Cột 6:Lượng nước thừa (WQ >Wq) được tính bằng (cột 4- cột 5).Cột 7:Lượng nước thiếu (WQ<Wq) được tính bằng (cột 5- cột 4) Luỹ tích cột 7 chính là dung tích hiệu dụng khi chưa kể đến tổn thất.Cột 8:Luỹ tích dòng chảy đến.

Cột 8 chính là quá trình làm việc (tích nước) của hồ chứa khi chưa kể đến tổn thất.Cột 9:Lượng nước xả thừa.

Kết quả tính được dung tích hiệu dụng hồ chứa khi chưa kể đến tổn thất: '

Cột 1:Thứ tự các tháng sắp xếp theo năm thuỷ văn.Cột 2:Số ngày trong từng tháng.

Cột 3:Dung tích hồ đầu thời đoạn tính toán (Vdi ).Cột 4:Dung tích hồ cuối thời đoạn tính toán (Vci).Cột 5:Dung tích bình quân thời đoạn Vbq

Lập bảng tính tương tự, tuy nhiên có kể thêm lượng tổn thất Wtt

Ta có Wyc= Wq+ Wtt

Kết quả tính toán được trình bày theo phụ lục (5-3)

c.Kết quả tính toán

- Dung tích hiệu dụng: Vh = 7,569.106 (m3)- Dung tích toàn bộ : Vtb = 8.949 106 (m3) Tra quan hệ ( Z~V) được MNDBT= 35,5 (m)

CHƯƠNG 6: BỐ TRÍ TỔNG THỂ VÀ HÌNH THỨC CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

§6.1 Vị trí tuyến công trình đầu mối6.1.1 Vị trí tuyến công trình đầu mối:

Khu tưới hồ chứa nước Sông Lanh là một dải đồng bằng chân núi chuyển tiếp từ vùngnúi xuống đồng bằng được giới hạn từ cao độ 25m đến kênh Chính Nam hệ thống thủynông Nha Trinh – Lâm Cấm có cao độ +11m.

Với đặc điểm là vùng chuyển tiếp giữa vùng núi và vùng đồng bằng cho nên có nhữngđặc điểm địa hình như sau:

- Khu tưới có cao độ cao, độ dốc địa hình lớn.- Hướng dốc của địa hình từ Tây sang Đông.

- Mặt bằng bị chia cắt nhiều bởi các suối và hệ thống đồi bát úp.

Với đặc điểm địa hình khu tưới như trên vừa có yếu tố thuận lợi vừa có những yếu tốkhông thuận lợi để bố trí hệ thống kênh tưới.

6.1.2 Lựa chọn tuyến công trình đầu mối:1.Ý nghĩa của việc chọn tuyến

Lựa chọn tuyến công trình đầu mối là khâu đầu tiên trong công tác thiết kế, quyết định giải pháp công trình,giá thành,khối lượng công trình, hiệu ích tổng hợp của công

trình.Thông qua tính toán so sánh các điều kiện kinh tế kỹ thuật các phương án tuyến mớicó thể xác định được tuyến tối ưu nhất

+ Tuyến II:

Khu tưới hồ chứa nước Lanh Ra là một dải đồng bằng chân núi chuyểnb tiếp từ vùng núixuống đồng bằng được giới hạn từ cao độ 25m đến kênh Chính Nam hệ thống thủy nông Nha Trinh – Lâm Cấm có cao độ +11m

3 So sánh lựa chọn tuyến thiết kế: + Tuyến I:

Tuyến này có ưu điểm là bố trí cụm công trình đầu mối thuận lợi cho việc thi công vì mặt bằng thi công không quá rộng và phân tán Tuy nhiên tuyến này có nhược điểm là địa hình hẹp vi trí tuyến tràn bố trí không thuận lợi tuyến đập ngắn vì thế phải xây đập cao do đó giá thành công trình cao

+ Tuyến II:

Tuyến này có ưu điểm là bố trí tuyến tràn thuận lợi, chiều dài tuyến đập lớn vì thế chiều cao đập thấp hơn Địa hình rộng và có khả năng cung cấp nước tưới nhiều hơn Nhược điểm là thiệt hại do ngập lụt lòng hồ lớn, mặt bằng thi công khó khăn.

Qua so sánh số liệu thấy tuyến II phù hợp hơn với tình hình kinh tế và nhu cầu dùng nước Vì vậy chọn tuyến II là tuyến thiết kế công trình.

§6.2 Bố trí tổng thể công trình đầu mối6.2.1 Khái niệm bố trí tổng thể công trình:

Bố trí tổng thể công trình đầu mối là rất quan trọng, không những ảnh hưởng lớn đến các thông số kinh tế- kỹ thuật của công trình,điều kiện thi công, mà còn ảnh hưởng đến sự thuận lợi và chất lượng sử dụng khai thác công trình.Mục đích là xác định được vị trí của các công trình thành phần trong cụm đầu mối trên mặt bằng

6.2.2 Nguyên tắc bố trí công trình đầu mối:

Khi bố trí công trình đầu mối phải căn cứ vào nhiều yếu tố và phải tuân theo các nguyên

tắc sau:

- Thuận lợi khi khai thác, sử dụng: khi vận hành các công trình không ảnh hưởng lẫn nhau Đặc biệt cần chú ý đến mối quan hệ giữa đập tràn và các công trình khác.- An toàn, hiệu ích, đáp ứng nhu cầu phát triển trong tương lai

- Thuận lợi cho thi công: Đảm bảo an toàn và thuận lợi cho dẫn dòng, bố trí mặt bằng, tuyến đường thi công.

Bố trí ở bên phải đập, địa hình dốc, thẳng thuận lợi cho việc bố trí Nền tuyến tràn là nền

đá gốc phong hoá nhẹ chịu lực tốt, hệ số thấm nhỏ, có độ ổn định cao.

3.Tuyến cống:

Bố trí ở bên trái đập, xiên so với trục đập chính, cống được đặt trên nền đá gốc phong

hoá nhẹ có cường độ cao và tính thấm yếu

§6.3 Hình thức công trình đầu mối6.3.1 Hình thức đập:

1.Lựa chọn phương án đập:

Thông qua khảo sát vật liệu xây dựng tại địa phương cho thấy khá phong phú đặc biệt làvật liệu đất với khối lượng lớn, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.Chiều cao đập không lớn do đó sẽ tập trung vào nghiên cứu hình thức đập vật liệu địa phương.Các phương án đập bê tong, đập vòm, đập trụ chống đều không tối ưu.

Các phương án đập vật liệu địa phương: đập đất, đập đá đổ,đập đất đá hỗn hợp.Chưa có các tài liệu nghiên cứu,khảo sát về mỏ đá trong khu vực, ngoài ra khai thác đá cũng rất khó khăn trong điều kiện khu vực.vì vậy phương án đập đất là tối ưu nhất.

2.Kết cấu đập:

Các hình thức đập:

- Đập đất 3 khối, lõi giữa chống thấm, chân khay bố trí tại tim đập.- Đập đất 2 khối, khối thượng lưu chống thấm, chân khay ở thương lưu.- Đập đồng nhất.

Lựa chọn phương án tối ưu phải thông qua tính toán,so sánh kinh tế - kỹ thuật của các phương án.

6.3.2 Hình thức tràn:1 Hình thức ngưỡng tràn:

Các hình thức ngưỡng tràn được nghiên cứu là: ngưỡng tràn đỉnh rộng, ngưỡng tràn

thực dụng không chân không Ophixelop, thực dụng hình thang, thực dụng hình thang kết hợp Ophixelop.

Để đảm bảo khả năng tháo nước cho hồ chứa cao trình ngưỡng tràn dự kiến đặt tại cao trình +31m, địa hình tự nhiên tại ngưỡng tràn là +37m.Nếu sử dụng ngưỡng Ophixelop thì ngưỡng sẽ rất thấp không làm được Ngưỡng đỉnh rộng thì sẽ tăng khối lượng đất đá đào tràn và khả năng tháo lũ sẽ kém Vì vậy ở đây ta sử dụng hình thức kết hợp giữa

ngưỡng thực dụng hình thang và Ôphixelop Với hình thức này có ưu điểm là giảm được khối lượng đất đá đào, tăng khả năng tháo cho tràn.

2 Hình thức tiêu năng:

Các hình thức tiêu năng:- Tiêu năng mặt.

- Tiêu năng đáy.

Chọn hình thức đào bể tiêu năng vì địa hình tràn tương đối thấp

3 Các phương án tràn:

Bt=3x5 m Bt=3x6 m Bt=3x7 m

Thông qua tính toán kỹ thuật để chọn phương án tối ưu.

Điều tiết lũ có nhiệm vụ cơ bản là nghiên cứu cách hạ thấp lưu lương lũ nhằm đáp ứng

các yêu cầu phòng chống lũ cho các công trình ven sông và khu vực hạ lưu.

Mục đích của việc nghiên cứu điều tiết lũ là thông qua tính toán tìm ra các biện pháp phòng chống lũ thích hợp và có hiệu quả nhất, như xác định dung tích phòng lũ cần thiết của hồ chứa, phương thức vận hành công trình ( vận hành cửa van, quy mô công trình xả lũ hay kích thước đường tràn.

Biện pháp phòng chống lũ rất đa dạng, có biện pháp chủ động như: bảo vệ rừng,

trồng rừng và cải tạo đất, xây dựng kho nước phòng lũ biện pháp bị động như: đắp đê, cải tạo lòng sông , phân lũ và làm chậm lũ.

Với công trình đang tính toán thì mục đích của tính toán điều tiết lũ là lấy được các thông số cần thiết để xây dựng kho nước phòng lũ, có các thông số sau: dung tích lũ cần trữ lại hồ khi lũ về ( dung tích siêu cao), mực nước lớn nhất trong hồ khi lũ về ( mực nước dâng gia cường) , đường quá trình xả lũ.

§ 7.2 Tài liệu tính toán:

-Các đặc trưng của hồ chứa -Các tài liệu địa hình

-Quá trình lũ đến với tần suất thiết kế p=1% và tần suất kiểm tra p=0,2% -MNDBT=35,5 (m),Vh = 7,569.106 (m3)

-Tràn mặt cắt thực dụng

Hệ số lưu lương m=0,42;hệ số co hẹp bên  =1 -Tính toán với ba phương án bề rộng tràn:

Phương án I : Bt=3x5 (m) Phương án II : Bt=3x6 (m) Phương án III : Bt=3x7 (m)

§ 7.3 Nguyên lý cơ bản của điều tiết lũ bằng kho nước và dạng đường xả lũ7.3.1.Nguyên lý cơ bản:

Hệ phương trình diễn toán dòng chảy lũ trong sông

Dòng chảy lũ là dòng chảy không ổn định tuân theo hệ phương trình cơ bản sau:

Trong đó: Q: Lưu lượng.x: Khoảng cách.

A:Diện tích mặt cắt ướt.t: Thời gian.

Zo:Cao trình đáy sông.h: Độ sâu dòng chảy.v: Vận tốc dòng chảy.K: Môđun lưu lượng

1.1.1 Nguyên lý cơ bản của điều tiết bằng hồ chứa

Khi dòng chảy lũ vào kho nước thì mặt cắt mở rộng đột ngột , độ dốc mặt nước rấtnhỏ, độ sâu dòng chảy lớn và tốc độ dòng chảy nhỏ do có đập ngăn dòng.

Do đó ta có thể coi bài toán điều tiết lũ bằng hồ chứa là một trường hợp riêng của bài toán diễn toán nói chung Lúc này ta có thể đưa phương trình (1) về dạng vi phân sau:

Q.dt-q.dt= F.h

Trong đó: Q đt : Lưu lượng đến của hồ.Q đt : Lưu lượng ra khỏi hồ chứa F : Diện tích mặt thoáng của hồ.

Dh : Vi phân cột nước trên công trình xả lũ

Nếu thay F.dh = dV và thay dt bằng khoảng thời gian đủ lớn t = t2-t1 ở đây là thời điểm đầu và t2 là thời điểm cuối của khoảng thời gian tính toán thì ta có phương trìnhcân bằng nước sau đây:

1 QtqqtVVQ

Trong đó : Q1,2 :Lưu lượng đầu và cuối thời đoạn q1.2 : Lưu lượng xả đầu và cuối thời đoạn

V1,2: Lượng nước có trọng kho trong thời đoạn t.

Với mục đích tìm đường quá trính qt thì phương trình (3) chưa thể giải được vì có hai số hạng chưa biết là q2 và V2 Vậy chúng ta cần 1phương trình nữa đó là công trình xả lũ với dạng tổng quát :

q=f(Zt, Zh, C ) (4)

Trong đó Zt : Mực nước thượng lưu công trình xả lũ.Zh : Mực nước hạ lưu.

C : Tham số biểu thị công trình.

Phương trình (4) có thể tuỳ theo cụ thể từng công trình và chế độ thuỷ lực ma ta có phương trình cụ thể.

Như vậy , nguyên lý cơ bản của việc điều tiết lũ là việc giải quyết phương trình (3)và(4).

Để thuận lợi cho việc phân tích , từ phương trình (3) ta đưa về: Q-q = F.dqdh.dqdt

7.3.2.Phân tích dạng đường xả lũ:

1.1.2 Công trình xả lũ là đập tràn có van điều khiển Từ to đến t1 điều khiển cửa van để q=Q

q ~ tQ ~ t

nên lưu lượng xả tăng , tại t2 đạt

Q=q nên 0

, lưu lượng xả đạt giá trị max

Sau t2 thì q giảm nhưng vẫn lớn hơn Q và lượng dự trữ trong kho giảm xuống.

§ 7.4.Phương pháp tính toán điều tiết lũ:

Có nhiều phương pháp khác nhau để tính toán điều tiết lũ như: phương pháp thử dần,

phương pháp đơn giản Kotrerin, phương pháp Pôtapốp Trong đồ án này sử dụng phươngpháp Pôtapốp để tính toán Phương pháp Pôtapốp có ưu điểm là khá đơn giản và cho kết quả tương đối chính xác.

7.4.1 Điều tiết lũ bằng phương pháp Pôtapốp:

(5)

Như vậy ở đây với bất kỳ thời đoạn nào thì vế phải đều đã biết và có

q 10.5

q 10.5

Hai quan hệ này gọi là quan hệ phụ trợ để tính toán điều tiếtlũ Thay vào (5) ta có: f2Q f1 (7)

Với bài toán đã cho quá trình lũ đến Qt, địa hình kho nước ZFW,và loại hình công trình xả lũ Yêu cầu xác định quá trình xả lũ, dung tích cắt lũ,mực nước lớn nhất trong kho nước thì ta làm theo trình tự sau đây:

Hình 7.2: Biểu đồ quan hệ phụ trợ

a.Xây dựng biểu đồ phụ trợ

-Chia quá trình lũ đến thành nhiều thời đoạn (sao cho điểm chia đi qua đỉnh lũ),mỗi thời đoạn tính toán có t=1 (h)

-Giả thiết mực nước trong hồ chứa.

-Tính lưu lượng xả lũ tương ứng với các mực nước giả thiết.

-Dựa vào quan hệ ZW ứng với các mực nước giả thiết tìm ra dung tích hồ chứa là Vkho và từ đó tìm ra được dung tích hồ kể từ cao trình ngưỡng tràn đến mực nước giả thiết V=Vkho-VTL

Với VTl là dung tích hồ ứng với mực nước thượng lưu

-Tính các giá trị f1 và f2 ứng với các giá trị q và V vừa tính trên bằng các công thức (6) rồi vẽ các giá trị lên đồ thị như sau(trang bên)

1.1.3 b.Sử dung quan hệ phụ trợ để điều tiết lũ-Mỗi thời đoạn t tính được Q(Q Q2).0,5.

-Từ q1 đã biết tra quan hệ phụ trợ qf1 được f1và tính được f2 theo(7) -Từ f2 tra quan hệ phụ trợ qf2 ta được q Đây chính là lưu lượng xả lũ ở cuối thời đoạn.

c-Lặp lại bước 2 cho các thời đoạn tiếp theo , cuối cùng tìm được quan hệ qt d-Từ quá trình Qt và qt ta xác định được dung tích cắt lũ và mực nước lớn nhất trong kho.

Cột(8): Tính giá trị : qtVf20,5

-Bảng kết quả tính toán điều tiết lũ được thể hiện ở phụ lục (7-2),(7-3),(7-5),(7-6),(7-8),(7-9).

Chú thích:Cột(1):Số thứ tự

Cột(2):Thời đoạn tính toán t=1 giờ.Cột(3):Lưu lượng đến đầu thời đoạn Q1Cột(4): Lưu lương trung bình thời đoạn QtbCột(5): Lưu lương xả đầu thời đoạn q1Cột(6): Giá trị f1

Cột(7): Giá trị f2=Qtb+f1

Cột(8): Lưu lương xả cuối thời đoạn q2

Cột(9): Lưu lượng xả trung bình thời đoạn qtb=

4,268

3,18

§8.1 Thiết kế sơ bộ đập dâng.

8.1.1 Xác định cao trình đỉnh đập ứng với các phương án chiều rộng tràn:

Với B = 18 m:

MNDBT = 35,5 m MNLTK = 37,09 m MNLKT = 39,17 m.

Cao trình đỉnh đập được xác định từ 2 mực nước: MNDBT và MNLTKZ1 = MNDBT + h + hsl + a

Z2 = MNLTK + h’ + hsl’ + a’ Z = MNLKT + a"

Cao trình đinh đập được chọn theo trị số nào lớn nhất trong hai giá trị trên.

a Xác định Z1 từ MNDBT:

Ứng với tần suất gió lớn nhất P% = 4%:V4%= 27,5(m/s)

* Xác định h theo công thức:h = 2.10-6.

.cos s (m).Trong đó:

V : Vận tốc gió tính toán lớn nhất V = V4% = 27,5 m/s D : Đà sóng ứng với MNDBT = 35,5m, D = 2120 m.

h = 2.10-6.279,81,52..172120,5 cos0o = 0,019 ( m ) * Xác định hsl 1%:

Theo QPTL-C1-78, chiều cao sóng leo có mức đảm bảo 1% xác định như sau: hsl 1% = K1  K2  K3  K4  K  hs1%.

Trong đó:

hs 1%: chiều cao sóng có mức bảo đảm 1% K1, K2, K3 , K4 : các hệ số

- Giá trị hs 1% , theo QPTL-C1-78, xác định như sau:

+ Giả thiết trường hợp tính toán là ứng với sóng nước sâu ( H > 0,5  ).+ Tính các đại lượng không thứ nguyên

, . 2

:Trong đó:

t: thời gian gió thổi liên tục, t = 6 giờ

= 9,8127.6.,36005 = 7705.3 . 2

= 27,522120.81,9

= 27,5

Theo đường cong bao phía trên ở đồ thị hình P35 QP.TL-C-1-78, xác định các đạilượng không thứ nguyên : .2

,

Vg .

.+ ứng với

= 11598,03 .2

= 0,065,

Vg .

= 3,7+ ứng với . 2

= 27,5 .2

= 0,0095.

Vg .

= 1,06

+ Trong hai cặp giá trị trên, chọn cặp có giá trị bé hơn để tính toán: .2

= 0,0095

Vg .

= 1,06

+ Từ đó xác định được chiều cao sóng trung bìnhh và chu kì sóng trung bình  : h = 0,0095

= 0,0095279,81,52 = 0,73 m  = 1,06

= 1,06 279,81,5 = 2,97+ Từ đó ta có bước sóng trung bình  bằng:

 =

= 27,522120.81,9

=27,5K1% = 2,05

H’ = MNLTK – dáy = 37,09 – 18 = 19,09( m )* Xác định h’

h’ = 2  10-6

 h’ = 2.10-6  139,81,32.19.2400,09  cos0o = 0,0045 ( m )* Xác định h’sl 1%

Theo QPTL C1-78, chiều cao sóng leo có mức đảm bảo 1% xác định như sau: h’sl 1% = K1  K2  K3  K4  K  h’s 1%.

Trong đó:

h’s 1%: chiều cao sóng có mức bảo đảm 1% K1, K2, K3 , K4, K : các hệ số

- Giá trị h’s 1% , theo QPTL-C1-78, xác định như sau:

+ Giả thiết trường hợp tính toán là ứng với sóng nước sâu ( H > 0,5 ' ).+ Tính các đại lượng không thứ nguyên

Vtg 

, 2

VDg 

:t: thời gian gió thổi liên tục t = 6 giờ

= 9,8113.6,.33600 = 15932,03