đồ án kỹ thuật tài nguyên nước Thiết kế trạm bơm tiêu Cổ Đô- Ba Vì, Hà Nội (phương án 2)

Về khu vực Bắc Ba Vì có thể chia thành hai khu vực sau: - Vùng đồng bằng ven sông: Đây là vùng hình thành bởi sự bồi đắp củađất phù sa nhưng không được bồi đắp thường xuyên, đất trung tí

LỜI MỞ ĐẦU

Nước ta là một nước nông nghiệp, nền sản xuất nông nghiệp giữ một vai tròquan trọng trong nền kinh tế Sự phát triển của nông nghiệp sẽ kéo theo sự pháttriển của các ngành khác và đóng góp tích cực vào sự tăng trưởng của nền kinh tếhiện nay Chính vì thế mà việc đầu tư cho sản xuất nông nghiệp luôn được Nhànước quan tâm thích đáng Muốn phát triển nông nghiệp thì việc đầu tiên là phảiphát triển công tác thuỷ lợi tức là nâng cao khả năng đáp ứng về tưới, tiêu nướccủa hệ thống thuỷ lợi phục vụ cho nông nghiệp

Huyện Ba Vì - Hà Nội thuộc miền Bắc Việt Nam có khí hậu đặc trưng củavùng nhiệt đới, nắng lắm – mưa nhiều, mùa mưa thường kéo dài từ tháng V đếntháng XI, lượng mưa trong năm phân bố không đều theo cả không gian và thờigian Những năm gần đây do ảnh hưởng của sự biến đổi khí hậu toàn cầu, trêntoàn vựng đó xuất hiện liên tiếp các trận mưa “lịch sử” gây thiệt hại cho nền sảnxuất nông nghiệp nói riêng và thiệt hại cho nền kinh tế quốc dân

Vì vậy yêu cầu đặt ra là cần nâng cấp và hoàn chỉnh hệ thống thủy lợi chovùng này với mục đích tưới, tiêu kịp thời mang lại hiệu ích lớn nhất từ ngành nôngnghiệp Muốn đạt được điều đó thì điều quan trọng là cần xây dựng một hệ thốngcông trình đầu mối có đủ khả năng đáp ứng được yêu cầu đặt ra

Được sự nhất trí của trường Đại học thủy lợi, khoa Tại chức em được nhận đềtài “Thiết kế trạm bơm tiêu Cổ Đô- Ba Vì, Hà Nội (phương án 2)” Dưới sự hướngdẫn của thầy giáo TS Nguyễn Tuấn Anh

Nhiệm vụ của đồ án là thiết kế trạm bơm tiêu Cổ Đô, tiêu nước thừa cho 689

ha của 2 xã Cổ Đô, Phú Cường huyện Ba Vì, Hà Nội

CHƯƠNG 1TÌNH HÌNH CHUNG CỦA HỆ THỐNG1.1 Điều kiện tự nhiên của hệ thống

1.1.1 Vị trí địa lý

Trạm bơm tiêu Cổ Đô thuộc huyện Ba Vì là huyện thuộc vùng bán sơn địa,nằm ở tận cùng phía Tây Bắc của tỉnh Hà Tây nay là Hà Nội, Phía Bắc và ĐôngBắc giỏp sụng Hồng, Phía Tây giỏp sụng Đà, Phía Đông giáp Thị xã Sơn Tây,Phía Nam giáp Huyện Kỳ Sơn và Lương Sơn của tỉnh Hoà Bình Với tổng diệntích tự nhiên năm 2009 là 42.403 ha Trong đó: Diện tích đất sản xuất nông nghiệp

là 17.134 ha, diện tích đất trồng cây hàng năm là 11.516 ha, riêng đất cấy lúa cảnăm là 8.933 ha

Trạm bơm tiêu Cổ Đô chủ yếu tiêu cho 2 xã Phú Cường và Cổ Đô nằm ởvùng trũng thấp của huyện Ba Vì; phía Nam giỏp xó Vạn Thắng, phía Tây giỏp xóPhỳ Đụng và Phong Vân, Phía Đông Nam giỏp xó Phỳ Phượng, Phía Đông giỏp

xó Tản Hồng và xó Chõu Sơn Với tổng diện tích tự nhiên của 2 xã năm 2009 là1.787 ha Trong đó: Diện tích đất sản xuất nông nghiệp là 594,4 ha, diện tích đấttrồng cây hàng năm là 503,7 ha, riêng đất cấy lúa cả năm là 471,7 ha

1.1.2 Đặc điểm địa hình

Địa hình cả huyện Ba Vì gồm rất nhiều đồi gò Hướng dốc tập trung từ haiphía Tây và Đông đổ vào giữa Toàn bộ khu vực Ba Vì là hình lòng chảo kéo dài

từ Bắc vào Nam Hướng dốc từ đỉnh núi Ba Vì đổ xuống sụng Tớch

Diện tích canh tác của khu vực đồng bằng ven sông Hồng, sông Đà và cỏc xó

ở phía Nam của huyện Ba Vỡ cú cao độ đa số từ +9,0 m ữ +13,0 m Với tổng diệntích trồng lúa toàn huyện 7.200 ữ 7.300 ha

Khu vực tiêu mà trạm bơm Cổ Đô đảm nhận là vựng cú địa hình thấp, cao độphổ biến từ +9,0 ữ +11,0 m, cá biệt có nơi +7,0 ữ +9,0 m, có dạng lũng mỏng dốc

từ Tây Bắc xuống Đông Nam, diện tích trồng lúa của 2 xã Phú Cường và Cổ Đônăm 2009 là 471,7 ha

Khu vực có cao độ từ +13,0 m ữ +15,0 m với tổng diện tích là 1.842 ha ở phíaTây nằm xen kẹp trong vùng đồi gò

1.1.3 Đất đai thổ nhưỡng

Đất đai của huyện Ba Vì có thể chia ra ba vùng:

- Vựng nỳi có diện tích 19.600 ha chiếm 47,2% diện tích, chủ yếu là loạiđất đồi, đất sét đỏ, đất lẫn đá sỏi.

- Vùng đồi gũ cú 14.600 ha chiếm 35,2% diện tích, trong đó khoảng mộtnửa là có khả năng canh tác còn lại là đất đồi gò bị xói mòn và phong hoá

- Vùng đồng bằng có 8.600 ha chiếm 17,6% là vựng cú nguồn gốc đấtphù sa thích hợp với cây luơng thực, chủ yếu là lúa

Về khu vực Bắc Ba Vì có thể chia thành hai khu vực sau:

- Vùng đồng bằng ven sông: Đây là vùng hình thành bởi sự bồi đắp củađất phù sa nhưng không được bồi đắp thường xuyên, đất trung tính, ít chua, hiệntượng glõy hoỏ ở mức độ trung bình do đó cho năng suất cây trồng cao nếu nhưchủ động trong việc tưới tiêu và áp dụng các biện pháp thâm canh, biết sử dụnghợp lý các loại cây trồng vào vùng này

- Vùng bán sơn địa đồi gò: Chủ yếu là đất chưa tốt, phát triển trên lớp phù

sa cổ, chua và nghèo dinh dưỡng, có tầng đất canh tác mỏng Do trong vùng hiệnnay bị thiếu nước nên chủ yếu chỉ trồng được các loại cây trồng cạn, cây côngnghiệp ngắn ngày, cây ăn quả nhưng cho năng suất thấp

1.1.4 Điều kiện khí tượng

Vùng Ba Vì là vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa Một năm có 2 mùa là mùa khô

và mùa mưa Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, thời tiết lạnh giá chịu ảnhhưởng của gió mùa Đông Bắc Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 9, thời tiết nóng

1.1.4.1 Nhiệt độ

Vùng Ba Vì xa biển 200 km nờn ớt gió bão, nhiệt độ không khí thay đổi theomùa Nhiệt độ trung bình lớn nhất của khu vực tập trung vào tháng 7 và tháng 8.Nhiệt độ trung bình thấp nhất tập trung vào tháng 1 và tháng 2 với biên độ daođộng của nhiệt độ như sau:

- Độ ẩm không khí nhỏ nhất: 81%.

1.1.4.3 Ánh sáng

Nắng trong khu vực mang tính chất của vùng đồng bằng Bắc Bộ, có khoảng

120 ữ 140 ngày nắng trong năm, số giờ nắng trong năm là 1.558,2 giờ Mùa đôngthường không có nắng trong thời gian từ 2 ữ 3 ngày liền, làm ảnh hưởng đến sinhtrưởng của cây trồng vụ đông Mùa hè có nhiệt độ cao, thời gian nắng nóng kéodài cũng ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của cây trồng

1.1.4.4 Gió

Mùa hè giú cú hướng chủ yếu là Tây Nam sau đó chuyển sang hướng ĐôngNam, tốc độ gió trung bình trên 4,8 m/s với vùng đồng bằng và 4,0 m/s với vùngnúi

1.1.4.5 Mưa tính bình quân 5 năm

Do khu vực có núi phía Tây chắn gió Đông Nam và Đông Bắc mang hơi nước

ẩm từ biển vào, vì vậy lượng mưa hàng năm của khu vực là tương đối cao Lượngmưa trung bình nhiều năm dao động từ 1.300 ữ 1.500 mm và được phân bố theomùa Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 9 với lượng mưa chiếm 60% tổng lượng mưa

cả năm

Thời kỳ tập trung mưa là cuối tháng 7, có năm luợng mưa trong tháng 7chiếm đến 40% lượng mưa cả năm Vào mùa khô mưa ít, mực nước trong cỏcsụng suối, hồ chứa thấp gây khó khăn lớn về nguồn nước tưới cho cây trồng

Bảng 1.1: Lượng mưa bình quân, nhỏ nhất, lớn nhất thời đoạn 1960 – 1990

1.1.4.6 Bốc hơi

Theo tài liệu bốc hơi vùng quy hoạch hệ thống ta nhận thấy:

Lượng bốc hơi trung bình tháng lớn nhất của khu vực là tháng 10 đạt 94,5

mm chiếm 11,2% tổng lượng bốc hơi cả năm Lượng bốc hơi trung bình nhỏ nhất

là vào tháng 4 đạt 52,9 mm chiếm 6,26% tổng lượng bốc hơi cả năm

Qua phân tích tài liệu bốc hơi ta thấy mô hình bốc hơi ở khu vực chênh lệchnhau không nhiều, thỏng cú lượng bốc hơi lớn nhất và thỏng cú lượng bốc hơi nhỏnhất trung bình nhiều năm chênh lệch nhau 1,79 lần và được thống kê như sau:

- Lượng bốc hơi bình quân năm: 743,9 mm;

- Lượng bốc hơi tháng cao nhất: 84,5 mm;

Nhiệt độ 16,5 17,3 20,1 23,7 27,3 27,0 28,7 28,9 28,5 24,6 23,1 17,7 24,0

Độ ẩm 83,0 85,0 87,0 87,0 84,0 83,0 83,0 85,0 85,0 83,0 81,0 81,0 84,0Bốc hơi 52,9 45,2 52,9 55,7 72,2 72,0 75,0 64,9 63,0 62,2 62,5 62,5 740,0

1.1.5 Điều kiện thủy văn

Hệ thống sông Đà và sông Hồng bao bọc ở ba phía: phía Bắc, phía Đông vàphía Tây của khu vực Vào mùa lũ mực nước sông Đà và sông Hồng thường caohơn rất nhiều so với mực nước sụng Tớch

Theo tài liệu đo đạc thuỷ văn nhiều năm nhìn chung tình hình thuỷ văn của hệthống sông trong vùng như sau:

- Lưu lượng về mùa lũ và mùa kiệt rất phong phú, chất lượng nước tốthoàn toàn thoả mãn nhu cầu dùng nước của khu vực

- Vào mùa kiệt mực nước trong cỏc sụng xuống thấp, thường dao động từ+5,0 ữ + 6,0 m

- Ngoài hệ thống sông Đà và sông Hồng là các nguồn nước cung cấp cho khuvực, trong khu vực cũn cú hồ chứa nước Suối Hai cũng là một nguồn cấp nướcchính Hồ chứa Suối Hai, thuộc huyện Ba Vì tỉnh Hà Tây nay là Hà Nội Ngoàinhiệm vụ cấp nước tưới cho nông nghiệp, hồ còn làm nhiệm vụ cắt lũ vì Suối Hai

là một nhánh lớn của sụng Tớch, đồng thời trên hồ còn là một địa điểm du lịch thuhút nhiều du khách đến tham quan.

Bảng 1.3: Mực nước bình quân tháng, bình quân năm, thấp nhất năm và ứng với tần suất

Thông qua việc xây dựng những công trình thuỷ lợi đó cú trong khu vực ta thấy:Điều kiện địa chất khu vực Cổ Đô – Ba Vì là thuận lợi cho việc xây dựng hệthống công trình trong khu vực nhất là kiên cố hoá kênh mương do địa chất chủyếu có cấu tạo thành những lớp như sau: thường lớp trên cùng là tầng đất phonghoá hỗn hợp với đất sét và đất thịt từ 1 ữ 5 m có lẫn các loại cuội, dăm, sỏi vớikích cỡ nhỏ Lớp tiếp theo là lớp đất sét và đất trung bình màu vàng xám kết cấuchặt trạng thái từ dẻo cứng tới dẻo mềm với bề dày khoảng gần 1 m Lớp thứ ba là

hỗn hợp cát, cuội sỏi tròn cạnh chiếm từ 25 ữ 30% là đất sét có kết cấu rời rạc vàthấm nước mạnh, chiều dày của lớp này khoảng 6 m Lớp cuối cùng là lớp đất sétnhẹ, mềm yếu, chảy nhão.

1.1.6.2 Địa chất thuỷ văn

Nguồn nước mặt: Khu vực bắc Ba Vì được bao bọc ba hướng bởi ba hệ thốngsông Hồng, sông Đà và sụng Tớch do đó nguồn nước mặt có quan hệ mật thiết vớinhau

Nước ngầm: Nghiên cứu từ trên xuống dưới cú cỏc hệ chứa nước sau:

- Nước thượng tầng: Không hình thành tầng chứa nước liên tục mà nằmtrong các thấu kính có diện phân bố hẹp, bề dày không lớn lắm, thường gặp ở cáctầng đất thịt, ỏ sột cú chứa thấu kính cát hoặc ỏ cỏt, thường chỉ có nước vào mùamưa

- Nguồn nước ngầm nằm trong tầng đất cỏt, ỏ cỏt cú những chỗ là nước

áp lực như ở Cổ Đô nước đục, không mùi, không vị

1.1.7 Nguồn vật liệu xây dựng

Dựa trên vị trí của huyện Ba Vì, đây là khu vực có thể mua và vận chuyển vậtliệu xây dựng khá thuận lợi Nguồn vật liệu như xi măng sắt thép và các vật tưkhác phục vụ cho việc xây dựng công trình có thể mua tại Hà Nội, riêng gạch vàcát có thể nhập tại chỗ vì nơi đây có rất nhiều lò gạch, bãi cát do nhân dân kinhdoanh với số lượng lớn và chất lượng đảm bảo

1.1.8 Tình hình giao thông

1 Đường bộ: có quốc lộ 32 chạy qua thị trấn Tây Đằng, nối Sơn Tây với

Hưng Hóa tỉnh Phú Thọ và đi các tỉnh vùng Tây Bắc Bắc Bộ Trên quốc lộ này,đoạn cuối tại xó Thỏi Hũa cú cầu Trung Hà, bắc qua Sông Đà

1.2 Tình hình dân sinh kinh tế

1.2.1 Đặc điểm dân số

Tổng dân số toàn huyện tính đến năm 2009 là 247.107 người, số người trong

độ tuổi lao động là 128.650 người Trong đó tổng dân số của 2 xã Phú Cường và

Cổ Đô là 11.079 người

Thu nhập bình quân đầu người đạt khoảng 7.000.000 đồng/người/năm

Lương thực bình quân đầu người là 400 kg/người/năm

Nhìn chung khu vực tiêu là vùng nông nghiệp có tiềm năng lao động dồi dàonhưng chưa được sử dụng hết, do kinh tế chưa phát triển mạnh, cơ sở hạ tầng cònthấp kém, giao thông nông thôn chưa được phát triển, đời sống nhân dân còn gặpnhiều khó khăn.

1.2.2 Tình hình sản xuất nông nghiệp, phân bố các loại cây trồng và thời vụ

Thế mạnh kinh tế của khu vực tiêu là nông nghiệp Cây trồng chủ yếu là câylúa với tổng diện tích đất lúa của khu vực năm 2009 là 471,7 ha, năng suất đạt109,6 tạ/ha, sản lượng đạt 5.195 tấn Tổng diện tích hoa màu là 327 ha, năng suấtđạt 701,2 tạ/ha, sản lượng đạt 2.337,7 tấn Trong đó, cây Ngô: Diện tích 145 ha,năng suất 94 tạ, sản lượng 690,5 tấn; Khoai lang: Diện tích 62 ha, năng suất 194

tạ, sản lượng 585 tấn; Rau các loại: Diện tích 55 ha, năng suất 340 tạ, sản lượng

950 tấn; cây Đậu Tương: Diện tích 54 ha, năng suất 35 tạ, sản lượng 92,1 tấn; câyLạc: Diện tích 11 ha, năng suất 38,2 tạ, sản lượng 20,1 tấn Đất trồng cây hàngnăm là 1.143,4 ha, đất trồng cây lâu năm là 110,4 ha Ngành chăn nuôi và thủysản cũng phát triển

Do đặc điểm địa hình của khu vực tiêu là vùng trũng nên thường xảy ra ngậpúng Lượng mưa bình quân cả năm 2009 của huyện là 1.051 mm, về mùa mưalượng nước trong khu vực khá lớn vì vậy trạm bơm Cổ Đô sẽ hoạt động hết côngsuất khi cần thiết để tiêu nước ra kờnh tiờu Cổ Đô – Vạn Thắng chống úng chokhu vực tiêu Ban chỉ đạo đã khẩn trương chỉ đạo các ban ngành và bà con ra quânnạo vét, tu sửa kênh mương

1.2.3 Các ngành sản xuất khác

Ba Vì nối liền với các tỉnh và thủ đô Hà Nội bằng các trục đường chính như:quốc lộ 32, tỉnh lộ 89A… và các tuyến đường thủy qua sông Hồng, sông Đà cótổng chiều dài 70 km Với những lợi thế về giao thông đường thủy, đường bộ, Ba

Vì có điều kiện khá thuận lợi trong giao lưu kinh tế, văn hóa với bên ngoài, tiếpthu những tiến bộ khoa học – kỹ thuật để phát triển kinh tế với cơ cấu đa dạngnông nghiệp, dịch vụ, du lịch, công nghiệp

Những năm gần đây, huyện Ba Vỡ đó tích cực chuyển đổi những vùng đấtcấy lỳa kộm hiệu quả sang nuôi trồng thủy sản Hiện Ba Vỡ cú 1.800 ha nuôitrồng thủy sản, tập trung ở cỏc xó Cổ Đô, Phú Cường, Vạn Thắng…Nhiều trangtrại nuôi trồng thủy sản thu nhập đạt 200 triệu đồng/ha, tăng gấp 4 – 5 lần so với

cấy lúa Tuy nhiên, khi triển khai các dự án này người nông dân gặp không ít vấn

đề như quy hoạch, vốn đầu tư…

Huyện Ba Vỡ cú 103 trang trại VAC phát triển tốt, đạt hiệu quả kinh tế cao,,thu nhập từ 180 đến 200 triệu đồng/ha/năm Ngoài ra, huyện còn tập trung pháttriển chăn nuôi lợn, bò sữa, bò thịt ở cỏc xó Sơn Đà, Cẩm Lĩnh, Võn Hũa…, khảosát cỏc vựng chuyên canh trồng rau ở thị trấn Tây Đằng 50 ha, xã Chu Minh là 20

ha, xã Minh Châu là 34 ha

1.2.4 Phương hướng phát triển kinh tế của khu vực

Ba Vì là vùng đất được thiên nhiên ban tặng nhiều cảnh quan tươi đẹp Là địabàn quan trọng trong lịch sử đấu tranh dựng nước và giữ nước của đõn tộc Là nơihội tụ đủ các lợi thế của địa hình sụng, nỳi, vựng hợp lưu của 3 dòng sông: Đà, Lô

và Thao, tạo nên một phong cảnh sơn thủy hữu tình Một nét đặc thù rất riêng của

Ba Vì là địa hình được chia làm 3 vùng rõ rệt: Vùng núi, vựng gũ đồi và vùngđồng bằng ven sông Vùng đồng bằng lại được bao bọc và bồi đắp bởi hai consông là sông Hồng và sông Đà nên đất đai phì nhiêu, màu mỡ

Những lợi thế ấy đã tạo cho Ba Vì có điều kiện thuận lợi giao lưu kinh tế, vănhóa với bên ngoài, tiếp thu những tiến bộ KHKT để phát triển kinh tế Với cơ cấu

đa dạng nông nghiệp, công nghiệp và dịch vụ du lịch, cùng với phát triển nôngnghiệp, Ba Vì đặc biệt chú ý khai thác tiềm năng về du lịch, dịch vụ Ba Vì chiếm42% diện tích toàn huyện với trung tâm là ngọn núi Ba Vì cao 1.296 m, cùng vớitrăm con suối và hàng chục hồ lớn nhỏ như Ao Vua, Khoang Xanh, Thác Mơ,Suối Tiên, hồ Suối Hai, đặc biệt là suối khoỏng núng Thuần Mỹ có thể khai thácphục vụ du lịch dưỡng bệnh Ba Vì còn là nơi có nhiều di tích địa danh đã đi vàolịch sử như khu tưởng niệm Bác Hồ, đỡnh Tõy Đằng, và hàng loạt đỡnh chựa đóđược Nhà nước xếp hạng Hàng năm, du lịch Ba Vỡ đún khoảng 2,3 triệu lượtkhách và huyện đó cú chủ trương tiếp tục đầu tư vào lĩnh vực này, đẩy mạnh khaithác du lịch Vườn quốc gia Ba Vì và du lịch suối nước nóng, hướng tới phát triểncác mô hình du lịch sinh thái và nghỉ ngơi cuối tuần Cùng với những bước tiếntrong phát triển kinh tế, các lĩnh vực văn hóa, y tế, giáo dục cũng đạt được nhữngkết quả khả quan Ba Vì cũng là huyện có nhiều dân tộc: Dao, Mường và Kinh,đặc biệt xã Ba Vỡ cú khoảng gần 2.100 nhân khẩu toàn người Dao, là nơi vẫn bảotồn, giữ gìn được những nét sinh hoạt văn hóa truyền thống từ nhiều đời nay Tiêu

biểu là phong tục Tết nhảy Với những lợi thế về vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên,tài nguyên thiên nhiên và con người, những năm qua Đảng bộ, chính quyền vànhân dân Ba Vỡ đó quyết tâm khắc phục khó khăn, vượt qua những thách thức và

đã đạt được những thành tựu trong các lĩnh vực hoạt động và trên cơ sở kết quả

đó, Ba Vỡ đó cú định hướng phát triển kinh tế – xã hội đến năm 2010 với nhữngchỉ tiêu cụ thể là:

- Về nông nghiệp: Đẩy mạnh chuyển đổi cơ cấu cây trồng có giá trị kinh

tế cao, tăng diện tích gieo trồng lên 28.567 ha Phát triển chăn nuôi toàn diện, đadạng hóa vật nuôi, tăng đàn bũ lờn 30 ngàn con, hàng năm cung cấp 4.200 tấn sữa

và 1.400 tấn thịt Quy hoạch 4 khu vành đai rau sạch có diện tích hàng chục ha

- Về du lịch – dịch vụ: Đổi mới phương thức hoạt động theo cơ chế thịtrường, doanh thu sẽ tăng nhiều lần và đón 5 triệu lượt khách mỗi năm, giải quyếtviệc làm, tạo thu nhập ổn định cho 1.600 đến 6.000 dân, đưa du lịch thành ngànhkinh tế mũi nhọn

- Về công nghiệp – tiểu thủ công nghiệp: Tiếp tục kêu gọi các nhà đầu tư trong

và ngoài huyện có chương trình kế hoạch quy hoạch đất đai, dành quỹ đất thíchhợp cho các điểm công nghiệp

Thời cơ và vận hội không bao giờ tự đến, nó đòi hỏi bản thân con người phải

tự chủ động phát hiện và nắm bắt Dưới ánh sáng của Nghị quyết Đảng cùng với

sự quyết tâm của chính quyền, Ba Vì đang nỗ lực vươn lên với tinh thần chủ độngsáng tạo, nhất định trở thành điểm sáng về kinh tế, văn hóa, du lịch của Thủ đôngàn năm văn hiến

CHƯƠNG 2HIỆN TRẠNG THỦY LỢI VÀ BIỆN PHÁP CÔNG TRÌNH

2.1 Hiện trạng hệ thống thủy lợi

Biện pháp tiêu cho vùng Ba Vì chủ yếu áp dụng cho khu vực đồng bằng đượcgiới hạn bởi bờ tả sụng Tớch kéo dài từ phía tây bắc ven sông Đà xuống khu vựcđông nam ven sông Hồng, có tổng diện tích cần tiêu là 11.230 ha

- Khu vực Phú Sơn – Yên Bài chủ yếu là đất đồi gò thuộc địa phận cỏc xóVật Lại, Phú Sơn, Yên Bài có tổng diện tích là 3.682 ha được tiêu vào kờnh Yờn

Bồ Kênh dài trên 7 km sau đó đổ vào sụng Tớch Kờnh tiờu cú độ dốc lớn, khảnăng chuyển nước tốt Tuy nhiên khu vực này vẫn còn khoảng 250 ha lúa thuộc xóYờn Bồ ở cao trình 8-10 m hàng năm vẫn bị ngập úng mà nguyên nhân chủ yếu là

do hai bờ kênh chưa có đê bao, nước ruộng chảy tràn lan xuống kênh làm chokênh không tiêu kịp và gõy ỳng

- Khu vực Cổ Đô – Vạn Thắng có diện tích tự nhiên 5.548 ha, trong đótiêu động lực 3305 ha và tiêu tự chảy 2243 ha Địa hình thấp, cao độ phổ biến từ+9,0  +11,0 m, cá biệt có nơi +7,0  +9,0 m, có dạng lũng mỏng dốc từ Tây Bắcxuống Đông Nam, đỏy mỏng là trục tiêu Cổ Đô – Vạn Thắng dài 17,2 km đổ vàosụng Tớch tại cửa Vật Lại Trục tiêu được xây dựng trên cơ sở lạch cũ từ năm

1978 có thể tiờu ỳng cho toàn bộ khu vực với hệ số tiêu 6,0 l/s.ha, nhưng hiện naykênh xuống cấp, lòng thu hẹp, bờ kênh thấp nên vào mùa mưa lũ xảy ra tình trạngtràn bờ, gây ngập úng cho những vùng ven kênh Hiện nay có 07 trạm bơm tiêubơm nước vào trục tiêu Cổ Đô – Vạn Thắng này Theo kết quả khảo sát, hàng nămkhu vực này vẫn còn vài trăm ha đất canh tác không được tiờu thoỏt kịp thời

- Nằm sát khu vực tiêu của cụm công trình Cổ Đô – Vạn Thắng về phíaNam là khu vực Tiền Phong – Cam Thượng có diện tích lưu vực 2.000 ha trong đó

có 120 ha đất canh tác Cao độ ruộng đất khu vực này phổ biến ở cốt +8,0  10,0

m Diện tích có thể tiêu tự chảy ra sụng Tớch khoảng 460 ha, diện tích phải tiêubằng động lực khoảng 740 ha nhưng chưa có công trình tiêu, chủ yếu thuộc hai xãTiên Phong và Cam Thượng

2.2 Tình hình úng hạn của khu vực và nguyên nhân

2.2.1 Tình hình úng hạn

Tình hình úng ngập của huyện Ba Vì nói chung và lưu vực tiêu nói riêng phụthuộc vào lượng mưa vụ mùa kết hợp với lũ sông Mưa nội đồng lớn cộng vớimực nước sông lên cao ở mức lũ xấp xỉ hoặc trên báo động 3 sẽ xảy ra tình trạngnước trong đồng dâng cao, việc tiêu tự chảy bị ngăn chặn, lúc này chỉ tiêu bằngđộng lực là chính, song năng lực tiêu lại hạn chế, nếu gặp năm mưa lớn, lũ cao,tình hình úng dễ xảy ra, đặc biệt là ở các khu vực có cao độ thấp như Cổ Đô, VạnThắng, Tiên Phong, Phú Sơn, Yên Bài Theo số liệu thống kê, hàng năm khu vựcnày có từ 500 đến trên 1.000 ha đất canh tác bị ngập úng

Khu vực tiêu mà trạm bơm Cổ Đô đảm nhận tiêu cho cây lúa là chính và một số câyhoa màu khác, địa hình trũng nên về mùa mưa đất canh tác thường bị ngập úng, nhiềuvùng đất bị oi ỷ, chua phèn ảnh hưởng đến năng suất và sản lượng cây trồng

Để khắc phục những hạn chế của khu vực ban chỉ đạo đã đưa ra các giải phápcông nghệ tưới tiêu cải tạo đất ở những vùng đất oi ỷ, chua phốn Cỏc nghiên cứuxâm nhập loại đất oi ỷ, chua phèn phải xác định ranh giới cho từng loại đất theocấp độ khác nhau, cơ chế xâm nhập và ảnh hưởng chua phèn tới năng suất của câytrồng Kết quả nghiên cứu đã góp phần quan trọng cho việc nghiên cứu tìm ra cácgiải pháp kỹ thuật hợp lý giải quyết dần ảnh hưởng xâm nhập oi ỷ, chua phèn tớisản xuất nông nghiệp, đưa sản lương thực không ngừng tăng lên

Trạm bơm Cổ Đụ đó có nhiều cố gắng trong quản lý, khai thác phục vụ tiêucho 1.842,4 ha đất trồng lúa, năng suất đạt 9.991 tấn (năm 2009) Tuy nhiên, vớinhững năm thời tiết không thuận lợi, mùa mưa nhiều vùng ngập ỳng nờn năngsuất của khu vực giảm xuống

2.2.2 Nguyên nhân

- Diễn biến thời tiết ngày càng bất lợi, hạn hán, lũ lụt xảy ra liên tiếp, rừngđầu nguồn hồ chứa bị tàn phá nên lượng lũ tập trung về hồ càng nhanh hơn, gâymất an toàn cho các hồ đập

- Các hồ chứa nước vừa và nhỏ chưa được sửa chữa, nâng cấp nên nhiều hồđang ở tình trạng mất an toàn cao Cụ thể, trong số 43 hồ chứa vừa và nhỏ, có tới50% thiếu năng lực xả lũ, 80% số hồ đập bị thẩm lậu, xô tụt lớp gia cố mái thượnglưu, lòng hồ bị bồi lắng các cống lấy nước đều bị rò rỉ do xuống cấp nghiêm trọng

Vì không đủ năng lực xả lũ, nên ở nhiều nơi người dân đã phải tháo bỏ nước từ hồ

ra, chỉ giữu lại dung tích chứa còn 30 ữ 40%, điều này đã biến nhiều hồ thành các

ao chứa nước, không còn tác dụng tích nước như thiết kế

- Để sửa chữa các hồ này chủ yếu dựa vào các nguồn vốn chính là vốn ngânsách của các địa phương Trên thực tế, việc huy động vốn lớn phụ thuộc chủ yếuvào hai nguồn chính là nhà nước và địa phương, các nguồn vốn khác rất khó huyđộng và cũng không được bao nhiêu Nhưng gay go nhất hiện nay là các hồ đậpvừa và nhỏ, một phần vỡ cỏc nguồn vốn của địa phương không đủ, một phần vìnguồn vốn nhà nước không thể vươn tới do số lượng hồ nhiều, nhưng dung tích hồlại nhỏ, địa điểm thì nằm rải rác ở nhiều nơi Cũng như thu thuỷ lợi phí không đủchi, chỉ phục vụ được công tác quản lý chứ không đủ để sửa chữa

- Hiện nay cỏc kờnh đa số là kênh đất bị xuống cấp nghiêm trọng, việc tướitiêu gặp rất nhiều khó khăn về tưới, cần phải được cứng hoỏ cỏc đoạn kênh chính

và kênh chủ chốt

2.3 Biện pháp công trình thủy lợi và nhiệm vụ trạm bơm đầu mối

2.3.1 Biện pháp công trình thủy lợi

Trên cơ sở quy hoạch phát triển kinh tế xã hội của thành phố Hà Nội, dựatheo yêu cầu phát triển kinh tế của huyện Ba Vì và nhu cầu tiêu nước của khu vựctrạm bơm tiêu Cổ Đụ thỡ yêu cầu đặt ra là phải tăng cường cho sản xuất nôngnghiệp, phục vụ chế biến nhằm hạn chế tối đa phụ thuộc vào thiên nhiên Uỷ bannhân dân thành phố Hà Nội đã chỉ đạo xây dựng hệ thống tiêu nước cho nôngnghiệp theo chủ trương xây dựng đồng bộ, hiện đại, mang tính kinh tế cao màtrước mắt là hệ thống tiêu phục vụ nông nghiệp của huyện Ba Vì Giải pháp của

dự án như sau:

- Xây dựng trạm bơm tiêu Cổ Đô tiêu nước ra kờnh tiờu Cổ Đô – Vạn Thắng

- Cải tạo hệ thống kênh mương từ kênh chính đến nội đồng của khu vực này

- Kiờn cố hoỏ cỏc kờnh quan trọng mà trước hết là kiên cố hoá hệ thốngkờnh thỏo sau trạm bơm, tiến hành nạo vét và tu sửa thường xuyên

2.3.2 Nhiệm vụ trạm bơm đầu mối

Qua điều tra nghiên cứu cho thấy hầu hết nhân dân trong huyện Ba Vì sinhsống bằng nghề sản xuất nông nghiệp là chính, nhưng sản xuất nông nghiệp cònmanh mún gặp nhiều khó khăn vất vả, chưa thể tiến lên sản xuất hàng hóa chất

lượng cao Đặc biệt khu vực tiêu mà trạm bơm Cổ Đô đảm nhận là vùng trũng,mùa mưa thường bị ngập úng ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp nói chung vàcác ngành kinh tế nói riêng Nguyên nhân chủ yếu là do về mùa mưa lượng nướctập trung vào khu vực khá lớn làm cho sản lượng cây trồng đạt thấp, chất lượngchưa cao làm đời sống nhân dân trong vùng gặp nhiều khó khăn.

Vì vậy việc xây dựng trạm bơm tiêu Cổ Đô là yêu cầu cấp thiết Khi trạmbơm đi vào hoạt động sẽ giải quyết tiêu cho diện tích lớn đất canh tác, hạn chế úngngập trong mùa mưa thoả mãn yêu cầu sản xuất cho 3 vụ và nhu cầu phát triển củacác ngành kinh tế khác trong hiện tại và tương lai, đáp ứng được yêu cầu pháttriển kinh tế theo hướng hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn, tiến lên sản xuấthàng hóa chất lượng cao, góp phần nâng cao mức sống của người dân trong vùng

2.4 Nhiệm vụ của đồ án

Thiết kế trạm bơm tiêu cho 689 ha thuộc 2 xã Phú Cường và Cổ Đô với hệ sốtiêu là: qtk= 8,7 l/s/ha

CHƯƠNG 3TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN3.1 Xác định vị trí của trạm bơm và bố trí tổng thể công trình đầu mối

3.1.1 Xác định vị trí trạm bơm

Vị trí công trình được chọn phải cân đối các yêu cầu sau:

- Phải đặt ở vị trí có cao trình thấp để thu được toàn bộ nước từ cỏc kờnhtiờu, đồng thời khối lượng đào kênh tiêu ít nhất

- Vị trí đặt phải thích hợp với việc phân khu tiêu nước, giảm bớt nănglượng tiêu hao, các công trình bố trí không chồng chộo lờn nhau

- Nên chọn ở chỗ nước bơm ra có mực nước thấp, nước tiêu ra nhanh,không làm dâng mực nước khu tiêu sẽ ảnh hưởng đến việc tiêu nước các khu vựckhác

- Ổn định về mặt xói lở và bồi lắng Đảm bảo chống lũ cho động cơ (máybơm trục đứng) hoặc sàn nhà máy (máy bơm trục ngang kiểu móng tách rời) tức caotrình sàn động cơ hoặc sàn nhà máy phải cao hơn mực nước lũ từ 0,5 m trở lên Đểviệc vận chuyển giao thông dễ dàng, giảm khối lượng đào đắp và thông gió tự nhiênthì cao trình sàn động cơ phải cao hơn mặt đất tự nhiên từ 0,2 ữ 0,3 m

- Khối lượng xây dựng công trình nhỏ, giảm vốn đầu tư ban đầu nhưngvẫn đảm bảo tính kỹ thuật cao

- Điều kiện thi công thuận lợi, mặt bằng thi công rộng rãi, lợi dụng côngtrình cũ đó cú như kênh mương, cầu máng Giảm nhỏ tối đa mức chi phí bồithường thiệt hại do xây dựng công trình

3.1.2 Bố trí tổng thể công trình đầu mối

a Phương án 1: Bể thỏo sỏt nhà máy

Vì trạm đặt trong đê, để chống lún không đều gõy góy ống đẩy nên bố trí bểthỏo sỏt tường hạ lưu nhà máy Tại chỗ tiếp giáp đặt khớp nối bằng đồng và baotải tẩm nhựa đường

Ưu điểm: Toàn bộ máy bơm, ống đẩy, cửa ra ống đẩy nằm trọn vẹn trong nhàmáy bơm và nếu bể thỏo lỳn không đều thì ống đẩy cũng không bị ảnh hưởng gỡ,mỏy vẫn làm việc bình thường Tổn thất qua ống đẩy ít, tiết kiệm kinh phí nối ốngđẩy

Nhược điểm: Khi nhà máy làm việc gây rung động bể tháo, dẫn đến mất ổn

định bể tháo Kết cấu nhà máy phức tạp, có nguy cơ rò rỉ nước từ bể tháo vàotrong nhà máy nếu biện pháp phòng thấm không tốt, nhà máy không đượcthông thoáng.

b Phương án 2: Bể tháo xa nhà máy

Trạm bơm được xây dựng trong đờ, kờnh tiờu dẫn vào bể hút được lấy từkờnh tiờu chớnh, bể tháo xa nhà máy

Ưu điểm:

- Dễ quan sát đường ống đẩy, không có khớp nối nên không rò rỉ, nhàmáy được thông thoáng, kênh xả ngắn hơn nên giảm bớt khối lượng đào đắp Khitrạm bơm làm việc không làm mất ổn định bể tháo

- Mặt khác do trạm bơm được xây dựng bên trong đờ nờn cú nền đất chắcchắn hơn ngoài đờ vỡ bên ngoài đê nền địa cơ ở đó bao giờ cũng yếu hơn

Nhược điểm: Vỡ cú một đoạn ống đẩy nối nhà máy với bể thỏo nờn hai côngtrình lún không đều sẽ ảnh hưởng đến ổn định của ống đẩy, mặt bằng nhà máyrộng

3.2 Xác định cấp công trình và tần suất thiết kế

90%, ta chọn tần suất bảo đảm thiết kế của hệ thống tiêu là P = 90%

- Mức đảm bảo thiết kế của công trình P = 90%;

- Mực nước thiết kế với tần suất P = 10%;

- Tần suất lũ kiểm tra (Mực nước ngày lớn nhất) P =5%

3.3 Tính toán xác định các yếu tố thuỷ văn khí tượng

3.3.1 Tài liệu thủy văn

Trạm đo thủy văn khí tượng phải nằm trong khu vực tính toán hoặc lân cậnkhu vực tính toán Trạm đo được chọn phải có liệt tài liệu thủy văn đủ dài, liêntục, số liệu đã được chỉnh biên và xử lý

Trong đồ án này ta sử dụng tài liệu tại trạm Cầu Bã trên sông Tích (Phụ lục 3–1)

3.3.2 Các phương pháp tính toán

Tính toán các yếu tố thuỷ văn là đi xác định các mực nước thiết kế, các mựcnước này được xác định bằng phương pháp thống kê toán học dựa trên liệt tài liệunhiều năm Trong phương pháp thống kê có thể vẽ đường tần suất bằng cácphương pháp khác nhau

3.3.2.1 Phương pháp mô men

Cơ sở của phương pháp này cho rằng các đặc trưng thống kê X , Cv, Cs đượctính từ chuỗi số liệu thực đo X1, X2, X3, …, Xn bằng các đặc trưng thống kê tươngứng của tổng thể Sau đó ta giả thiết một mô hình xác suất thường dùng nào đấykiểm tra sự phù hợp giữa mô hình xác suất giả thiết với chuỗi số liệu thực đo, theophương pháp thống kê nếu đạt yêu cầu ta có thể sử dụng mô hình đó để tính giá trịthiết kế

Phương pháp mô men cho kết quả tính toán khách quan song gặp trường hợp

có điểm đột xuất không xử lý được và thường cho kết quả thiên nhỏ khi tớnh cỏcđặc trưng thống kê

3.3.2.2 Phương pháp thích hợp

Phương pháp thích hợp là phương pháp vẽ đường tần suất theo các tham sốthống kê được tính bằng phương pháp mụmen Sau đó căn cứ vào sự phân tích ảnhhưởng của các tham số thống kể đến dạng đường tần suất để hiệu chỉnh các đặctrưng đó sao cho đường tần suất lý luận phù hợp với các điểm tần suất kinhnghiệm

Phương pháp thích hợp cho ta khái niệm trực quan, dễ dàng nhận xét và xử lýđiểm đột xuất Song việc đánh giá tính phù hợp giữa đường tần suất lý luận vàđường tần suất kinh nghiệm còn phụ thuộc vào chủ quan người vẽ

3.3.2.3 Phương pháp 3 điểm

Giống như phương pháp thích hợp, phương pháp 3 điểm cũng lấy sự phù hợpgiữa đường tần suất lý luận với điểm tần suất kinh nghiệm làm chuẩn mực Songkhác ở chỗ các thông số X , Cv, Cs tính được theo 3 điểm cho trước

Phương pháp này có ưu điểm là tính toán nhanh hơn, đơn giản nhưng cũngphụ thuộc chủ quan người vẽ

3.3.3 Lựa chọn phương pháp tính toán

3.3.3.1 Vẽ các điểm tõ̀n suṍt kinh nghiệm

Trình tự vẽ:

- Bước 1: Sắp xếp số liệu theo thứ tự giảm dần (từ lớn đến nhỏ)

- Bước 2: Tính tõ̀n suṍt kinh nghiệm Pi theo công thức sau:

+ m là số thứ tự của các trị số trong liệt số đã sắp xếp;

+ n là tổng trị số của liệt tài liệu

Công thức kỳ vọng thường cho kết quả an toàn hơn được sử dụng tính chodòng chảy lũ, mưa lũ

- Bước 3: Chấm các điểm có tọa độ ( Xi, Pi) lên giấy vẽ đường tõ̀n suṍt tađược các điờ̉m tõ̀n suṍt kinh nghiệm

3.3.3.2 Phương pháp vẽ đường tõ̀n suṍt lý luận

Đường tần suất lý luận được vẽ theo phương pháp mô men

n i





X n

X Xi

C v

).

1 (

3 3

( 3)

n i i s

+ X : Trị bình quân toán học của đại lượng cần tính toán;

+ Xi : Giá trị của đại lượng thống kê năm thứ i;

+ n : Số năm của chuỗi số liệu, n = 29 năm;

+ Cv: Hệ số phân tán của đại lượng ngẫu nhiên;

+ Cs: Hệ số lệch của đại lượng ngẫu nhiên

- Bước 3: Với các giá trị X ; Cv; Cs đã xác định ta tính XP theo công thứcPearson III: X P (C V 1)X , với  là hàm số chỉ phụ thuộc vào CS và P theo bảngFoxtơ – RưpKin Vẽ đường tần suất lý luận Xp  P lên giấy tần suất, nối các điểmlại thành đường tần suất lý luận Nếu đường này phù hợp với các điểm kinhnghiệm là được

Để công việc tính toán được nhanh chóng hơn, ở đây sử dụng phần mền

tính toán thuỷ văn “TSTV–2002” (Tác giả Đặng Duy Hiển – CQLN&CTTL, Cố

vấn lý thuyết PGS Đặng Văn Bảng – Trường ĐH Thủy Lợi) vẽ được đường tầnsuất lý luận theo phương pháp mô men

3.3.4 Xác định mực nước sông tại trạm Cầu Bã ( Z 1ngaymax 5%CB ; Z 5ngaymax 10%CB )

Để tính toán các mực nước sông ứng với tần suất thiết kế và kiểm tra dùng

phần mềm tính toán thuỷ văn “TS–TV2002”.

3.3.4.1 Mực nước 1 ngày lớn nhất trong năm ( Z 1ngaymax 5%CB )

Dựa vào số liệu về mực nước ngày trong liệt năm thuỷ văn xác định đượcmực nước lớn nhất trong năm, ứng với mỗi năm xác định được một giá trị, từ cácgiá trị đã xác định vẽ đường tần suất để xác định Z 1ngaymax 5%CB với tần suất P = 5%.Đường tần suất mực nước 1 ngày lớn nhất trong năm tại trạm Cầu Bã với tầnsuất P = 5% (Z 1ngaymax 5%CB ):

Hình 3.2: Đường tần suất mực nước 1 ngày max tại trạm Cầu Bã

Bảng 3-1: Kết quả tính toán tần suất kinh nghiệm

(Mực nước 1 ngày max)

Bảng 3-2: Kết quả tính toán tần suất lý luận

(Mực nước 1 ngày max)

3.3.4.2 Mực nước trung bình 5 ngày lớn nhất trong năm ( Z 5ngaymax 10%CB )

Dựa vào số liệu về mực nước ngày trong liệt thuỷ văn xác định được mựcnước trung bình 5 ngày liên tiếp lớn nhất trong năm, ứng với mỗi năm xác địnhđược một giá trị, từ các giá trị đã xác định vẽ đường tần suất xác định Z5ngàymax vớitần suất P = 10%

Đường tần suất mực nước bình quân 5 ngày lớn nhất tại trạm Cầu Bã với tầnsuất P = 10%  10%CB 

5ngaymax

Hình 3.3: Đường tần suất mực nước 5 ngày max tại trạm Cầu Bã

Bảng 3-3: Kết quả tính toán tần suất kinh nghiệm

(Mực nước trung bình 5 ngày max)

Bảng 3-4: Kết quả tính toán tần suất lý luận

(Mực nước trung bình 5 ngày max)

3.3.5 Nội suy mực nước sông tại trạm Cầu Bã về vị trí xây dựng trạm bơm

Các mực nước ta có hiện nay là mực nước ở trạm thủy văn Cầu Bã vì vậy để

sử dụng tính toán thiết kế trạm bơm Cổ Đô ta phải nội suy các mực nước này về vịtrí xây dựng trạm như sau:

ZCĐ = ZCB + i1l1 + i2l2+ hcbTrong đó:

+ ZCĐ: Mực nước sông tại vị trí xây dựng trạm bơm Cổ Đô;

+ ZCB: Mực nước trên sông Tích tại trạm Cầu Bã;

+ i1: Độ dốc mặt nước sụng Tớch tại trạm Cầu Bã

Theo điều tra khảo sát: i1 = 7.10-5;

+ i2: Độ dốc mặt nước kờnh tiờu Cổ Đô – Vạn Thắng

Theo điều tra khảo sát: i2 = 5.10-5;

+ l1: Chiều dài đoạn sụng Tớch từ trạm Cầu Bã tới kờnh tiờu Cổ Đô –VạnThắng; l1=

+ l2: Chiều dài đoạn kờnh tiờu Cổ Đô – Vạn Thắng từ sụng Tớch tới vị tríxây dựng trạm bơm Cổ Đô;

Dựa vào bản đồ khu tưới Trung Hà – Suối Hai, huyện Ba Vì – Hà Nội, tỷ lệ1:25000 Ta xác định được chiều dài l1, l2 như sau: l1 = 593,5 m, l2 = 12240,7 m

+ hcb: Tổn thất cục bộ trên chiều dài đoạn kờnh tiờu Cổ Đô – VạnThắng

Theo điều tra tính toán trên đoạn kờnh tiờu Cổ Đô – Vạn Thắng từ sụng Tớchtới trạm bơm Cổ Đụ cú 4 công trình trờn kờnh với tổn thất hcb = 0,05 m/một côngtrình

 hcb = 4.0,05 = 0,2 m

Từ đó ta có:

- Mực nước 1 ngày max tại vị trí xây dựng trạm bơm với tần suất P = 5%:

5%CD 1ngaymax

Z = Z 5ngaymax 10%CB + i1l1 + i2l2+ hcb

 Z 5ngaymax 10%CD = 9,54 + 7.10-5.593,5 + 5.10-5.12240,7 + 0,2

= 10,39 (m)

3.4 Tính toán lưu lượng cho trạm bơm

3.4.1 Lưu lượng thiết kế: Q tk

Lưu lượng thiết kế của trạm bơm được xác định theo công thức:

Qtk = ( / ) 1000

3 s m x

3.4.2 lưu lượng lớn nhất: Q max

Qmax = K.Qtk

Trong đó: K Hệ số, phụ thuộc vào Qtk, với Qtk = 6 m3/s, chọn K = 1,15

Vậy Qmax = 1,15.6 = 6,9 (m3/s)

3.4.3 Lưu lượng nhỏ nhất: Q min

Lưu lượng nhỏ nhất Qmin được chọn:

Qmin = = = 2 (m3/s)

CHƯƠNG 4TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM BƠM

1 2 3 4 5 6 7

Hình 4-1: Sơ đồ bố trí tổng thể công trình đầu mối

1- Kênh dẫn 2- Bể hút 3- Nhà máy4- Ống đẩy 5- Bể xả 6- Kờnh tháo 7- Cống qua đê

4.1 Thiết kế kênh dẫn, kờnh thỏo.

4.1.1 Thiết kế kênh dẫn

4.1.1.1 Nhiệm vụ

Kênh dẫn có nhiệm vụ dẫn nước từ lưu vực tiêu Cổ Đô, Phú Cường đến bểhút của nhà máy Kênh phải đảm bảo dẫn được lượng nước tiêu cho lưu vực, ổnđịnh không bị bồi lắng xói lở

4.1.1.2 Tính toán kích thước kênh

i 4.m 

, với 4mo tra trong phụ lục 8.1 bảng tra thủy lực từm.Với n đã chọn, f(Rln) tra phụ lục 8-1 Bảng tra thuỷ lực →Rln Với h sơ bộ tính

theo công thức kinh nghiệm, lập tỷ số

ln R

h

Tra phụ lục 8-3 bảng tra thuỷ lực

được tỷ số

ln R

b

→ b kênh dẫn

Trình tự tính toán như sau:

Trong thiết kế sơ bộ có thể tính độ sâu h theo công thức kinh nghiệm sau:h= A.3

tk Q

Trong đó: A là hệ số thường lấy từ 0,7 ữ 1,0, chọn A = 0,7

4.1.1.3 Kiểm tra điều kiện không bồi lắng, không xói lở.

* Để kênh dẫn không bị xói lở khi thoả mãn điều kiện: Vmax < Vkx

*Kênh dẫn không bị lắng khi thoả mãn điều kiện: Vmin > Vkl

Vậy Vmin> [Vkl] :thỏa mãn điều kiện không bồi lắng

Vậy mặt cắt kênh dẫn thiết kế hợp lý là:

b = 7,8 (m)và h = 1,27(m) ứng với Q TK = 6 (m 3 /s).

+10,0 +10,0

MNMin= +8,12 MNMax= +9,6

+7,83

Hình 4-2: Mặt cắt kênh dẫn

4.1.2 Thiết kế kờnh thỏo

4.1.2.1 Mục đích thiết kế.

Kờnh tháo làm nhiệm vụ dẫn nước từ bể tháo của trạm bơm ra sông qua cống

dưới đê Do lưu lượng chảy trong kênh dẫn bằng lưu lượng chảy trong kờnh thỏo.

Vì vậy giống như kênh dẫn ta cũng phải tính toán b, h và kiểm tra điều kiện bồilằng, xói lở để đảm bảo công trình làm việc an toàn và lâu dài

4.1.2.2 Các yếu tố thuỷ lực

Do kờnh thỏo tương đối ngắn nên ta chọn kờnh thỏo cú đáy bằng đỏ xõy, mỏikờnh lỏt bằng tấm bê tông cốt thép

Tra bảng phụ lục (4-3) của bảng tính thủy lực

Với kờnh mỏng được xây bằng bê tông trong điều kiện trung bình ta có n = 0,014Kờnh tháo là kênh bê tông nên ta chọn mặt cắt kênh hình thang m = 1,5

Độ dốc đỏy kờnh i là một chỉ tiêu quan trọng Độ dốc hợp lý là độ dốc đảmbảo yêu cầu tiêu tự chảy là lớn nhất, bảo đảm điều kiện ổn định của lũng kờnh,khụng gõy bồi lắng xói lở và khối lượng đào đắp kênh mương là nhỏ nhất Dựavào điều kiện địa hình của tuyến kênh chọn i = 2.10-4 =0,0002.

Lưu lượng thiờt kế Qtk = 6( m3/s)

4.1.2.4 Kiểm tra điều kiện không bồi lắng, không xói lở.

Để kênh dẫn không bị xói lở khi thoả mãn điều kiện: Vmax < Vkx

Trong đó:

- Vmax : Lưu tốc dòng chảy trong kênh lớn nhất ứng với Qmax

Vmax= 0,936 (m/s)

- Vkx: Tốc độ khụng xúi cho phép.

Theo TCVN4118-1985 thì Vkx= 8 (m/s) đối với kênh bê tông

Vậy Vmax< [Vkx] :thỏa mãn điều kiện không xói lở

Kênh dẫn không bị lắng khi thoả mãn điều kiện: Vmin > Vkl

Vậy Vmin> [Vkl] :thỏa mãn điều kiện không bồi lắng

Vậy mặt cắt kờnh thỏo thiết kế hợp lý là

b = 3,3 (m) và h = 1,27(m) ứng với QTK = 6 (m3/s)

§¸ x©y dµy 30 cm D¨m sái dµy 10 cm C¸t lãt dµy 10 cm

TÊm BTCT M200- 80x80x15

§ôc lç 5cm

MNMin= +9,92 MNMax= +11,38

+9,22

+11,78 +11,78

Hình 4-3: Mặt cắt kờnh thỏo

4.2 Tính toán các mực nước thiết kế.

4.2.1 Tính mực nước bể hút

4.2.1.1 Cao trình mực nước bể hút thiết kế

Cao trình mực nước bể hút phụ thuộc vào cao trình mặt ruộng khu tiêu, đượctính theo công thức:

tk

bh

Z = A0 + h0 – L i i i–h cTrong đó:

+ A0: Cao trình mặt ruộng đại diện cho khu tiêu

Theo điều tra thực tế tại khu vực khảo sát A0 = +9,9 m;

+ h0: Độ sâu lớp nước mặt ruộng, thường h0 = 0,1 m;

+ L i i i: Tổng tổn thất dọc đường từ điểm đại diện đến bể hút;

Theo điều tra khảo sát, khoảng cách từ điểm vùng đại diện A0 đến trạm bơmkhoảng L = 4.000 (m), độ dốc kênh bình quân i = 1,5.10-4.

min bh

A : Mực nước ở ao hồ đại diện sau khi tiêu nước đệm

Theo điều tra thực tế tại khu vực khảo sát '

Theo điều tra lấy mực nước bể hút lớn nhất: max

bh

Z = +9,60 m

4.2.2 Mực nước bể xả

4.2.2.1 Mực nước bể xả thiết kế

Mực nước bể xả thiết kế tk

bx

Z = + httS-Tr1Trong đó :

+ : Mực nước sông bình quân 5 ngày max ứng với tần suất thiết kếp=10% tại vị trí xây dựng trạm bơm trờn kờnh tiờu Cổ Đô - Vạn Thắng.+ httS-Tr1: Tổn thất từ bể xả ra sông (cục bộ+dọc đường), sơ bộ chọn httS-Tr=0,1(m)

+ Zđkth : Cao trỡnh đỏy kờnh thỏo

Cao trỡnh đỏy kờnh thỏo Zđkth = tk

bx

Z -htkkt=10,49-1,27 = +9,22(m)min

bh

Z +aa: Độ cao an toàn a=0,4 (m) theo bảng 4-2 BT&ĐAMBTB

Zđkth = tk

bx

Z -htkkt=10,49-1,27 =+9,22(m) Chiều sâu mực nước lớn nhất trong kênh được tính theo công thức:

hktmax= max

bx

Z - Zđkth = 11,38 – 9,22 =2,16 (m)+ Cao trình bờ kờnh thỏo:

Zbkth=Zđkth +hthmax+aa: Độ cao an toàn a=0,4 (m) theo bảng 4-2 BT&ĐAMBTB

bx

Z - tk

bh

Z =10,49 – 9,10= 1,39(m)+ h ms1: Tổn thất đường ống hút và ống đẩy của máy bơm Vì chưa chọn đượcmáy bơm, chưa thiết kế được đường ống hút và ống đẩy nên thường lấy theo kinhnghiệm h t1=1,3 (m)

HTK = +h ms1=1,39+1,3 = 2,69 (m)

4.3.2.Cột nước lớn nhất trong trường hợp kiểm tra: KT

max HCông thức xác định cột nước lớn nhất trong trường hợp kiểm tra

KT max

H = KT

dhmax

h +h ms2+ KT

dhmax

h : Cột nước địa hình lớn nhất xuất hiện khi mực nước bể tháo lớn nhất vàmực nước bể hút nhỏ nhất

KT dhmax

KT max

H = KT

dhmax

h +h ms2=3,26 +1,2= 3,46 (m)

4.3.3 Cột nước nhỏ nhất trong trường hợp kiểm tra

Công thức xác định cột nước nhỏ nhất trong trường hợp kiểm tra

KT min

H = KT

dhmin

h +h ms3

KT min

1) Chọn số lượng máy bơm

Việc chọn số lượng máy bơm của nhà máy có ý nghĩa lớn về mặt kinh tế và

kỹ thuật Nó ảnh hưởng trực tiếp đến việc thiết kế cũng như vận hành quản lý trạmbơm Số lượng máy bơm chọn sao cho phải đảm bảo máy chọn theo sát yêu cầuthiết kế, số máy không lớn quá và không nhỏ Số lượng máy nhỏ khối lượng côngtrình nhỏ nhưng mức độ đảm bảo an toàn trong việc tiêu nước sẽ kém Trongtrường hợp số lượng máy lớn việc tiờu thoát nước được đảm bảo nhưng việc quản

lý sẽ phức tạp hơn, khối lượng công trình cũng lớn hơn Theo kinh nghiệm số máybơm chọn: 3≤ n ≤ 8

- Trường hợp cột nước H thay đổi ít có thể dựa vào biểu đồ lưu lượng cần Sốmáy bơm được chọn hợp lý khi mà lưu lượng bơm của trạm đáp ứng được lưulượng yêu cầu một cách lớn nhất, tức là lưu lượng thừa, thiếu ΔQ ở các cấp lưuQ ở các cấp lưulượng là nhỏ nhất

- Trường hợp cột nước thay đổi lớn dùng biểu đồ quan hệ N=f(t) để sơ bộchọn số máy N=γ.Qi.Hi

- Dựa vào kinh nghiệm 3≤ n ≤ 8.Chọn số máy của trạm n = 5 máy và 1 máy

dự trữ, tổng số máy của trạm là 6

2) Chọn loại máy bơm

Lưu lượng của một máy: Q1máy=

n

Q

tk(tm) =56 = 1,2 (m3/s) = 4320(m3/h)

Trong đó Qtk(tm): Lưu lượng thiết kế của toàn bộ tổ máy

Dựa sổ tra cứu máy bơm, lưu lượng của một máy: Q1máy = 4320 (m3/h) và cộtnước HTK= 2,69 (m) có hai phương án chọn loại máy bơm:

- Loại máy bơm HTĐ 3700-5 do công ty cổ phần chế tạo máy bơm HảiDương sản xuất.

- Loại máy bơm OB6-55 do Nga sản xuất

Phương án1: Loại máy bơm của Nga OB6-55:

Phương án 2: Loại máy bơm HTĐ 3700-5 do công ty cổ phần chế tạo máy bơm

Hải Dương sản xuất

+ Ưu điểm:

Thuận tiện cho công nhân vận hành, thiết bị sẵn có trên thị trường, công vậnchuyển và lắp đặt rẻ, thiết bị thay thế nhiều Vì vậy giá thành máy rẻ Hiện naynhờ tiếp thu khoa học kỹ thuật của nước ngoài do vậy về mặt chất lượng khôngkém máy của Nga là mấy

+ Nhược điểm: Chất lượng kém hơn máy bơm của Nga, có hiệu suất thấp hơnη=77,5%

Qua so sánh phương án em chọn phương án 2: máy bơm HTĐ 3700-5 vì ưuđiểm của nó là giá rẻ, dễ vận hành, sửa chữa Hiện nay máy bơm Hải Dương đã vàđang được sử dụng rộng rãi trên thị trường cả nước

Hình 4-4: Đường đặc tính công tác của máy bơm HTĐ 3700-5(HTĐ 560)

Máy bơm HTĐ 3700-5 có thông số kỹ thuật sau:

Loại máy

bơm

Q (m 3 /h)

H (m)

n(v/

p)

Nđ.cơ (KW)

Dx (mm)

Dh (mm)

n (v/p)

η

Tra lại trên đường đặc tính của máy bơm HTĐ 3700-5

( KT max

H )

Kiểm tra ( KT min

Sai số so với lưu lượng yêu cầu ΔQ ở các cấp lưuQ 0,12% 3,24% 3,47%

4.4.2 Kiểm tra công suất của động cơ

Công suất thực tế mà động cơ phải làm việc trong mọi trường hợp phải nhỏhơn công suất định mức của động cơ :

Nmax < NH

- NH: Công suất định mức của động cơ NH= 75 (KW)

- Nmax: Công suất thực tế lớn nhất mà động cơ sẽ làm việc, xác định theo công thức:

Nmax=

tr b

b b

ηη

HK.Q

.9,81

Trong đó:

+ K: Hệ số dự trữ về độ thiếu chính xác của đường đặc tính của máy bơm có tínhđến các tổn thất bất thường, lấy theo kinh nghiệm Với NH<100kW lấy K=1,15.+ Hb: Cột nước của máy bơm cho công suất lớn nhất, đối với máy bơm hướng trụccông suất lớn nhất xuất hiện khi máy bơm làm việc với cột nước lớn nhất

+ ηtr : Hiệu suất truyền động Khi nối trực tiếp động cơ với trục máy bơm ηtr=1

Nmax=

tr b

b b

ηη

HK.Q.

9,81.

Dựa vào số liệu thiết kế:

- Lưu lượng của 1 máy bơm Q1mỏyb= 1,2(m3/s)

- Loại máy bơm hướng trục trục đứng HTTĐ

- Độ cao hút nước cho phéph =-0,9(m)s

- Dao động mực nước trước bể hút từ +8,12 (m) đến +9,6 (m)

Mặt khác nền địa chất xây dựng công trình đặt trên lòng sông cũ, địa chất rấtmền yếu Vì vậy chọn loại nhà máy bơm kiểu buồng ướt, máy đặt chìm

4.5.2 Cấu tạo các bộ phận công trình

1) Cấu tạo móng và buồng hút.

*) Cấu tạo khối móng: Móng nhà máy bằng BTCT M200- dày 50 cm, phía dưới

có lớp BT lót M100-10 (cm)

*) Cấu tạo buồng hút: Buồng hút là để máy bơm hút nước lên, vì vậy cấu tạo vàkích thước của buồng hút phải đảm bảo điều kiện thuỷ lực tốt, tránh gây ra cáchiện tượng xoáy mặt và xoáy ngầm làm cho không khí chui vào máy bơm hoặclàm cho phân bố áp lực không đều trước khi chảy vào máy bơm Những hiệntượng trên là nguyên nhân làm tăng tổn thất lưu lượng , gây ra hiện tượng rungđộng và hư hỏng máy bơm

Cấu tạo buồng hút gồm có: Tường hạ lưu bằng BTCT M200-50cm, có tườngchắn phỏ xoỏy phía sau ống hút bằng BTCT M200-10 cm, hai dầm đỡ ống hútbằng BTCT M200-40cm

*) Cầu thang