Thiết kế hồ chứa nước Khe Lại PA1

Vị trí địa lý Hồ chứa nước Khe Lại nằm trong lưu vực hồ Vực Mấu thuộc lưu vực sôngHoàng Mai, có diện tích lưu vực 50km2.. Từ vùng thượng lưu hồ Vực Mấu lên đến vị trí dự kiến xây dựng đậ

LỜI MỞ ĐẦU

Sau 14 tuần làm đồ án với sự nỗ lực của bản thân, sự chỉ bảo tận tình của thầy

giáo PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái và sự quan tâm giúp đỡ của các thầy, cô giáo bộ

môn Thủy công, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời hạn với đề tài “Thiết

kế hồ chứa nước Khe Lại – PA1”.

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

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đặc biệt là thầy giáo PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái đã chỉ bảo, hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đồ

án này

Dù bản thân đã hết sức cố gắng nhưng vì điều kiện thời gian có hạn cũng nhưcòn thiếu nhiều kinh nghiệm nên trong đồ án không thể tránh những sai sót Kínhmong các thầy, cô góp ý để đồ án của em được tốt hơn

Em xin trân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 5

1.1 Điều kiện tự nhiên 5

1.2 Điều kiện khí tượng thủy văn 6

1.3 Điều kiện địa chất 8

1.4 Vật liệu xây dựng 10

CHƯƠNG 2 ĐIỀU KIỆN DÂN SINH KINH TẾ 14

2.1 Điều kiện dân sinh xã hội 14

2.2 Tình hình kinh tế 14

2.3 Hiện trạng các công trình thủy lợi 16

CHƯƠNG 3 NHU CẦU DÙNG NƯỚC VÀ NHIỆM VỤ CỦA CÔNG TRÌNH 17

3.1 Nhu cầu dùng nước 17

3.2 Nhiệm vụ của công trình 17

CHƯƠNG 4 CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 18

4.1 Cấp công trình 18

4.2 Các chỉ tiêu thiết kế 18

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ 20

5.1 Mục đích và nhiệm vụ tính toán 20

5.2 Tính toán mực nước chết 20

5.3 Tính toán mực nước dâng bình thường và dung tích hiệu dụng 22

CHƯƠNG 6 BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 28

6.1 Tuyến đập chắn nước 28

6.2 Tràn xả lũ 28

6.3 Cống lấy nước 29

6.4 Chọn phương án công trình 29

CHƯƠNG 7 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 30

7.1 Khái niệm 30

7.2 Mục đích tính toán 30

7.3 Ý nghĩa 30

7.4 Phương pháp tính toán 30

7.5 Nội dung tính toán theo phương pháp pôtapôp 32

CHƯƠNG 8 THIẾT KẾ SƠ BỘ CÔNG TRÌNH 42

8.1 Thiết kế sơ bộ đập ngăn nước 42

8.2 Thiết kế tràn xả lũ 49

8.3 Thiết kế kênh xả sau tràn 57

8.4 Tính toán tiêu năng 60

8.5 Thiết kế bể tiêu năng 62

CHƯƠNG 9.TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG, VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH 64

9.1 Mục đích của tính toán khối lượng và giá thành công trình 64

9.2 Nguyên tắc tính toán 64

9.3 Tính toán khối lượng của đập đất 65

9.4 Tính toán khối lượng tràn xả lũ 65

9.5 Chọn phương án công trình 67

CHƯƠNG 10 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ LẠI THEO PHƯƠNG ÁN ĐÃ CHỌN 68

10.1 Tính toán các hệ số 68

10.2 Tính toán điều tiết lũ lại với hệ số đã tính 70

10.3 Kiểm tra khả năng tháo 70

CHƯƠNG 11 THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 71

11.1 Nhiệm vụ và hình thức đập đất 71

11.2 Xác định mặt cắt cơ bản của đập đấp và cấu tạo chi tiết 71

11.3 Đập phụ 77

11.4 Tính thấm qua đập đất 78

11.5 Tính toán ổn định mái đập 87

CHƯƠNG 12 THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ 100

12.1 Hình thức và quy mô công trình 100

12.2 Tính toán thủy lực tràn 102

12.3 Tính toán thủy lực kênh xả sau tràn 108

12.4 Tính toán tiêu năng sau dốc nước 110

12.5 Cấu tạo chi tiết đường tràn 112

12.6 Tính toán ổn định 116

CHƯƠNG 13 THIẾT KẾ CỐNG NGẦM 124

13.1 Nhiệm vụ, cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế 124

13.2 Tuyến cống và hình thức cống 124

13.3 Thiết kế kênh hạ lưu 125

13.4 Tính khẩu diện cống 128

13.5 Kiểm tra trạng thái chảy trong cống 136

13.6 Thiết kế chi tiết các bộ phận cống 142

CHƯƠNG 14 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG 145

14.1 Mục đích 145

14.2 Các tác động tới môi trường tự nhiên 145

14.3 Các biện pháp giảm thiểu tiêu cực 147

CHƯƠNG 15 THIẾT KẾ KỸ THUẬT TÍNH KẾT CẤU CỐNG NGẦM 150

15.1 Mục đích và trường hợp tính toán 150

15.2 Nội dung tính toán bằng tay 150

15.3 Tính nội lực cho mặt cắt ngang cống 155

15.4 Tính toán bố trí cốt thép trên mặt cắt ngang cống 163

15.5 Tính toán và kiểm tra nứt 172

15.6 Tính toán bằng phần mềm sap 2000 176

15.7 Kết luận 184

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 186

PHỤ LỤC……… 187

CHƯƠNG 1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

1.1 Điều kiện tự nhiên

1.1.1 Vị trí địa lý

Hồ chứa nước Khe Lại nằm trong lưu vực hồ Vực Mấu thuộc lưu vực sôngHoàng Mai, có diện tích lưu vực 50km2 Công trình đầu mối dự kiến xây dựng trênKhe Lại cách đập Vực Mấu 15 km2 về phía thượng lưu hồ

Khu tưới của hồ Khe Lại thuộc hai xã Quỳnh Thắng, Tân Thắng Tọa độ địalý: 190 07'  190 18' vĩ độ Bắc, 1050 33' 1050 50' kinh độ Đông

1.1.2 Điều kiện địa hình và địa mạo

Vùng xây dựng nằm trong miền địa hình núi thấp đến cao, trung bình có caotrình thiên nhiên từ +35 m đến +60 m Nhìn chung địa hình toàn vùng tương đốithoải, cấu tạo nên dạng địa hình này bao gồm các trầm tích của Ba Zan đệ tứ và cácsản phẩm tàn tích từ đá Ba Zan

Lưu vực hồ Khe Lại chủ yếu là đồi núi gồm nhiều dãy núi cao liên tiếp ở phíaBắc, Đông Bắc cây cối rậm rạp (Núi Mồng gà, Khê Nê, Đa Gung) Các dãy núi này

là ranh giới giữa hai tỉnh Nghệ An và Thanh Hóa Phía Tây, Tây Bắc là đồi núi thấpxen kẽ một số dãy núi cao là ranh giới giữa hai huyện Nghĩa Đàn và Quỳnh Lưu.Phía nam lưu vực : Vùng tiếp giáp với đường sắt Bắc Nam và Quốc Lộ 1A làđồng bằng có xen kẽ một vài núi thấp

Từ vùng thượng lưu hồ Vực Mấu lên đến vị trí dự kiến xây dựng đập Khe Lại

là vùng đồi núi thấp trồng cây ăn quả và cây công nghiệp xen kẽ đồng ruộng của hai

xã Quỳnh Thắng và Tân Thắng Vùng này là khu tưới của hồ Khe Lại sau khi côngtrình được xây dựng

Phía Đông, Đông Bắc lưu vực ( hạ lưu hồ Vực Mấu ) là khu tưới của kênhchính, kênh Bắc Vực Mấu Trong vùng có một số đồi trọc thấp và một số đồi trọcthấp và một số núi đá vôi

1.2 Điều kiện khí tượng thủy văn

1.2.1 Tài liệu khí tượng thủy văn

Để tính toán các đặc trưng thủy văn cho lưu vực nghiên cứu đã dựa vào số liệu

đo đạc tại trạm thủy văn Bến Nghè, trạm khí tượng Quỳnh Lưu và trạm khí tượngTây Hiếu:

Trạm thuỷ văn Bến Nghè, trên sông Hoàng Mai, diện tích lưu vực là 10 km2,thời gian quan trắc lưu lượng từ năm 1972-1977

Trạm khí tợng Tây Hiếu cách lưu vực nghiên cứu khoảng 17 km về hướngTây, đây là trạm cơ bản thuộc mạng lưới khí tượng- thủy văn của đài khí tượng-thủy văn khu vực Bắc Trung Bộ, thời gian quan trắc từ năm 1964 đến nay, các yếu

tố quan trắc gồm: mưa, nắng, bốc hơi, tốc độ gió, độ ẩm

Trạm khí tượng Quỳnh Lưu cách lưu vực nghiên cứu khoảng 17 km về hướngĐông, đây là trạm cơ bản thuộc mạng lới khí tượng- thủy văn (KTTV) của ĐàiKTTV khu vực Bắc Trung Bộ, thời gian quan trắc từ năm 1961 đến nay, các yếu tốquan trắc gồm: mưa, nắng, bốc hơi, tốc độ gió, độ ẩm

1.2.2 Đặc điểm thủy văn dòng chảy

Mùa lũ bắt đầu từ tháng VIII và kết thúc vào cuối tháng XI Mùa cạn từ thángXII năm trước đến tháng VII năm sau và mùa giới hạn gồm 3 tháng từ tháng II đếntháng IV (mùa giới hạn (MGH) gồm 3 tháng liên tiếp có lượng nước đến ít nhấttrong năm

Bảng 1.2.2.1 1.1 Phân phối dòng chảy năm của hồ Khe Lại

0.066

0.099

0.121

0.572

0.176

0.099

3.762

3.069

1.419

0.418

1.2.3 Đặc điểm khí tượng

Quỳnh Lưu nằm trong vùng chuyển tiếp giữa vùng khí hậu Bắc bộ và Bắc khu

4 cũ, chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, do vậy khí hậu đa dạng vàphức tạp Trong năm có hai mùa chuyển tiếp : mùa lạnh từ tháng 11 đến cuối tháng

3 năm sau; mùa nóng từ tháng 4 đến giữa tháng 11 dương lịch

Các đặc trưng khí tượng thủy văn :

Số ngày mưa và lượng mưa ở Quỳnh Lưu tương đối thấp so với các vùng trong tỉnh

và phân bố không đều trong lãnh thổ Lượng mưa tiểu mãn tăng dần Đông sangTây, lượng mưa trong mùa mưa chính thì ngược lại và ở phía Nam mưa nhiều hơnphía Bắc huyện

1.2.3.4 Chế độ gió: Có 2 hướng gió chính

- Gió mùa Đông Bắc : Từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau Do đặc điểm địa hìnhnên thường tạo ra thời kỳ lạnh và ít mưa

- Gió Tây Nam : Từ tháng 5 đến giữa tháng 8, gió Tây Nam khô và nóng nắng,cường độ gió mạnh làm cho cường độ thoát hơi nước lớn, thường gây hạn hán ảnhhưởng đến sản xuất nông nghiệp

- Gió bão : Hàng năm Quỳnh Lưu chịu ảnh hưởng của 12 cơn bão trongkhoảng thời gian từ tháng 810, sức gió ở đồng bằng rất mạnh nhưng lại suy yếunhanh ở vùng đồi núi

CHƯƠNG 2 Bảng phân phối bốc hơi từng tháng

0.05 2

0.06 6

0.11 6

0.11 3

0.11 7

0.09 9

0.10 6

0.09 8

0.07 3

0.06 3

Cs/

Cv

V1%

V2%

V4%

V50%

1961-2001 21,2 0,33 3 42,2 39,0 35,6 20,1

2.1.2 Dòng chảy bùn cát

Tại tuyến đập Khe Lại: F = 50 Km2

Q0 = 1.1 m3/s 0 = 229 g/m3 T1 = 31.5106 s

- Trọng lượng bùn cát lơ lửng tại tuyến đập là:

2.2 Điều kiện địa chất

2.2.1 Điều kiện địa chất lòng hồ

Lòng hồ Khe Lại nằm trong miền cấu tạo của đới Trường Sơn và một phầnđới khu Phu Hoạt

Đá trong vùng bao gồm các trầm tích lục nguyên, lục nguyên cacbonat và cácphun trào núi lửa ( Trầm tích nguồn núi lửa ).

Vùng lòng hồ Khe Lại tương đối đơn giản, toàn bộ lòng hồ được phủ bằng lớptrầm tích đệ tứ dày bao gồm á sét, sét tàn tích của Ba Zan, phần đá gốc chủ yếu là

đá Ba Zan

Toàn vùng có lớp trầm tích đệ tứ phủ dày có nơi từ 34 m, phía dưới là đágốc chủ yếu là đá bazan trầm tích nguồn núi lửa Dọc theo lòng suối nhiều nơi đágốc lộ ngay ra trên bề mặt

2.2.2 Địa chất tại vị trí tại tuyến đập chính

Qua khảo sát thăm dò địa chất tại các vị trí công trình địa chất nền bao gồmcác lớp : á sét, sét tàn tích của đá bazan, đá bazan Đá bazan phong hóa mạnh đếnrất mạnh, chiều dày lớp phong hóa chỗ dày nhất là từ 3,5-4m Lớp trầm tích đệ tứ ásét, sét phủ dày có nơi từ 3-4m

Điều kiện địa chất tuyến đập chính tương đối đồng nhất và đơn giản gồm cáclớp đất phân bố như sau :

+ Các lớp đất bồi tích (aQ): gồm lớp 1, lớp 2, lớp 3, phân bố ở khu vực lòngkhe, thềm khe Trong đó lớp 1 là lớp đất kém chặt, cần bóc bỏ hết khi thiết kế thicông chân khay đập; lớp 2 là có sức chịu tải, sức chống cắt, lực dính kết trung bình,

ít bị nén lún, thấm mất nước ít nên có thể đặt chân khay đập trong lớp này Nhưngcần lưu ý ở dưới lớp 2 là lớp 3 có tính thấm nước vừa và twơng đối yếu nên cần tínhtoán lượng mất nớc qua nền đập, nếu bề dày và diện phân bố của lớp 2 đã đủ điềukiện kéo dài đường thấm và lượng mất nước qua lớp này cho phép thì không phải

xử lý lớp 3

+ Các lớp sườn tàn tích (deQ): gồm lớp 4, lớp 5, phân bố chủ yếu ở 2 vai đập.Trong đó lớp 4 có sức chịu tải, lực dính kết, tính nén lún trung bình, sức chống cắttương đối cao, thấm nước ít Nhưng dưới lớp 4 là lớp 5 có tính thấm nước vừa, mặtkhác tổng bề dày của 2 lớp này mỏng (từ 1,0m - 2,0m) nên cần bóc bỏ hết 2 lớp này

ở khu vực chân khay khi thiết kế và thi công đập

+ Các lớp đá gốc: gồm lớp 6 là đới đá phong hoá hoàn toàn, lớp 6b là lớp đáphong hoá mạnh, lớp 6c là lớp đá phong hoá vừa Các lớp đá gốc này phân bố hầu

hết dưới nền đập, là các lớp ổn định và cách nước tốt dưới nền đập nên có thể đặtchân khay đập trong các lớp này.

2.2.3 Đia chất thủy văn

Vùng lòng hồ Khe Lại có điều kiện địa chất thủy văn tương đối đơn giản

Có hai phức chứa nước chính :

- Phức hệ chứa nước trong trầm tích bở rời đệ tứ : Phức hệ chứa nước này

phân bố chủ yếu là dọc khe suối tầng chứa nước chủ yếu là cuội sỏi phân bố dọc bãibồi thềm khe Nước trong phức hệ này xuất lộ từ cao trình + 20,0 m đến cao trình +

27 m Nguồn cung cấp chính cho phức hệ này là nước mưa ngấm từ trên xuống vànước trong khe nứt đá gốc

- Phức hệ chứ nước trong khe nứt đá gốc : Phức hệ chứa nước này phân bố

rộng rãi trong vùng Thành phần đất đá của phức hệ chứa nước này là đá bazan và

đá phiến sét vôi

Đá phiến sét vôi có cấu tạo dạng lớp, dạng tấm Đá có nứt nẻ song trong khenứt mặt lớp đã lấp đầy bằng chất sét do đó mức độ chứa nước trong khe nứt rấtnghèo

Đá bazan có cấu tạo dạng khối, mức độ phong hóa vừa đến mạnh, trong kherỗng được lấp đầy bằng đất sét Do vậy mức độ chứa nước trong khe nứt nghèo.Nước trong phức hệ này xuất lộ từ cao trình +40 trở lên, về mùa khô các điềm xuất

lộ nước hầu như không có, nguồn cung cấp nước chủ yếu là nước mưa và miềnthoát dọc khe suối

Tổng khối lượng đất đắp yêu cầu để đắp đập và một số hạng mục công trình412.000m3, trong đó khối lượng đất đắp đập chính: 336.000m3, đập phụ 1:23.000m3, đập phụ 2: 47.000m3, đường quản lý, thi công: 16.000m3 Trong giaiđoạn này chúng tôi đã khảo sát 7 bãi vật liệu đất đắp với tổng trữ lượng 550.000m3

2.3.2 Vị trí và trữ lượng các bãi đất đắp

1.4.2.1 Vị trí, trữ lượng và địa tầng của bãi vật liệu số 1

- Vị trí: Thượng lưu đập chính (thuộc phạm vi lòng hồ)

- Diện tích: 3,0ha

- Chiều sâu bóc bỏ trung bình: 0,3m

- Chiều sâu khai thác trung bình: 3,0m

- Trữ lượng khai thác: 90.000m³

- Độ ẩm tối ưu: Wop = 17,70%

- Dung trọng khô lớn nhất: γ cmax = 1,71 T/m³

- Độ ẩm chế bị: Wcb = 17,89%

- Dung trọng khô chế bị: γ ccb = 1,66 T/m³

- Cự ly vận chuyển bình quân đến đập chính: 0,6km

1.4.2.2 Vị trí, trữ lượng và địa tầng của bãi vật liệu số 1a

- Vị trí: Thượng lưu đập chính (thuộc phạm vi lòng hồ)

- Diện tích: 2,5 ha

- Chiều sâu bóc bỏ trung bình: 0,3m

- Chiều sâu khai thác trung bình: 2,5m

- Trữ lượng khai thác: 62 500m³

- Độ ẩm tối ưu: Wop = 14,05%

- Dung trọng khô lớn nhất: γ cmax = 1,81 T/m³

- Độ ẩm chế bị: Wcb = 14,36%

- Dung trọng khô chế bị: γ ccb = 1,76 T/m³

- Cự ly vận chuyển bình quân đến đập chính: 0,8km

1.4.2.3 Vị trí, trữ lượng và địa tầng của bãi vật liệu số 2

- Vị trí: Thượng lưu đập chính (thuộc phạm vi lòng hồ)

- Diện tích: 5,5ha

- Chiều sâu bóc bỏ trung bình: 0,3m

- Chiều sâu khai thác trung bình: 2,5m

- Trữ lượng khai thác: 137 500m³

- Độ ẩm tối ưu: Wop = 17,15%

- Dung trọng khô lớn nhất: γ cmax = 1,75 T/m³

- Chiều sâu bóc bỏ trung bình: 0,3m

- Chiều sâu khai thác trung bình: 3,0m

- Trữ lượng khai thác: 135 000m³

- Độ ẩm tối ưu: Wop = 20,60 %

- Dung trọng khô lớn nhất: γ cmax = 1,65 T/m³

- Độ ẩm chế bị: Wcb = 20,68 %

- Dung trọng khô chế bị: γ ccb = 1,60T/m³

- Cự ly vận chuyển bình quân đến đập chính: 0,7km

1.4.2.5 Vị trí, trữ lượng và địa tầng của bãi vật liệu số 4

- Vị trí: Thượng lưu đập phụ 1 (thuộc phạm vi lòng hồ)

- Diện tích: 2,5ha

- Chiều sâu bóc bỏ trung bình: 0,3m

- Chiều sâu khai thác trung bình: 3,0m

1.4.2.6 Vị trí, trữ lượng và địa tầng của bãi vật liệu số 5

- Vị trí: Thượng lưu đập phụ 2 (thuộc phạm vi lòng hồ)

- Diện tích: 1,5ha

- Chiều sâu bóc bỏ trung bình: 0,3m

- Chiều sâu khai thác trung bình: 2,0m

1.4.2.7 Vị trí, trữ lượng và địa tầng của bãi vật liệu số 6

- Vị trí: Thưng lưu đập phụ 3 (thuộc phạm vi lòng hồ)

- Diện tích: 1ha

- Chiều sâu bóc bỏ trung bình: 0,3m

- Chiều sâu khai thác trung bình: 2,0m

- Trữ lượng khai thác: 20 000m³

- Độ ẩm tối ưu: Wop = 14,05%

- Dung trọng khô lớn nhất: γ cmax = 1,88 T/m³

- Độ ẩm chế bị: Wcb = 14,02%

- Dung trọng khô chế bị: γ ccb = 1,82 T/m³

- Cự ly vận chuyển bình quân đến đập phụ 3: 0,4km

CHƯƠNG 3 ĐIỀU KIỆN DÂN SINH

KINH TẾ

3.1 Điều kiện dân sinh xã hội

Khu hưởng lợi trực tiếp của dự án gồm 2 xã Quỳnh Thắng, Tân Thắng Ngoài

ra hồ Khe Lại sẽ tiếp nước bổ sung cho hồ Vực Mấu phục vụ cho khu vực HoàngMai và 13/42 xã thuộc 3 vùng :

- Vùng Nông Giang : Quỳnh Thạch, Lâm, Mỹ, Hoa, Văn

- Vùng Hoàng Mai : Gồm 6 xã Quỳnh Lộc, Quỳnh Vinh, Quỳnh Thiện,Quỳnh Hùng, Quỳnh Trang

- Vùng bán sơn địa gồm xã Quỳnh Thắng, Tân Thắng

Tổng dân số : 120.075 người

Dân số chủ yếu sống bằng nghề nông, ngoài ra còn 1 số ngành nghề khác nhưtiểu thủ công nghiệp, trồng rừng, chăn nuôi gia súc có sừng, nuôi rồng thủy sản3.2 Tình hình kinh tế

3.2.1 Nông nghiệp

Đất đai phân bố trên nhiều dạng địa hình và thổ nhưỡng khác nhau, thích hợpcho nhiều loại cây trồng phát triển trong đó cây lương thực lúa màu và cây côngnghiệp ngắn ngày vẫn chiếm ưu thế

Năng suất lúa bình quân toàn huyện vụ Đông Xuân đạt 46,8 tạ/ha, vụ hè thuđạt 37,5 tạ/ha, vụ mùa đạt 28  30 tạ/ha Năng suất ngô đạt 28 tạ/ha, khoai lang đạt69tạ/ha, lạc đạt 21 tạ/ha, vừng đạt 3, 3tạ/ha

Bình quân lương thực đầu người đạt 250kg/ngời/năm

3.2.2 Nuôi trồng thủy hải sản

Tổng diện tích mặt nớc nuôi trồng thuỷ sản cả huyện là 3.400ha, phần lớnnuôi quảng canh, ít đầu tư nên năng suất còn thấp (Cá đạt 450  500kg/ha, tôm,cua đạt 100 120kg/ha)

Hiện nay toàn huyện đã xây dựng và thực hiện 2 dự án nuôi trồng thuỷ sản ởvùng Đông Bắc và vùng Đông Nam, với diện tích 1100ha (vùng dự án 400ha các xãQuỳnh Lộc, Dị, Xuân, Mai Hùng, Trịnh Môn) đã được đầu tư tương đối có hiệu

quả, bước đầu thực hiện chuyển dịch cao cấu mùa vụ thích hợp để né tránh lụt bão,chuyển một phần diện tích nuôi Tôm sú kém hiệu quả sang nuôi Tôm hẹ, nuôiCua tạo việc làm ổn định trên 700 lao động.

Tuy nhiên nguồn nước ngọt cấp cho nuôi trồng thuỷ sản đang còn thiếu trầmtrọng Vì vậy việc xây dựng hồ Khe Lại để bổ sung nước cho hồ Vực Mấu là hếtsức cấp bách

3.2.3 Các ngành khác

* Công nghiệp - Tiểu thủ công nghiệp :

Công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp ở Quỳnh Lưu tương đối phong phú vềngành nghề, đã đi dần vào thế phát triển, thích ứng với cơ chế mới, làm ăn có hiệuquả nhất là công nghiệp ngoài quốc doanh Đã xuất hiện nhiều mô hình, tổ hợp sảnxuất nhỏ vật liệu xây dựng, cơ khí nhỏ, chế biến nông sản, hải sản Tổng số laođộng ngành công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp chiếm khoảng 15% lao động xã hội.Các loại ngành nghề, làng nghề truyền thống đang dần dần được khôi phục vàphát triển: làm muối, chế biến hải sản, mộc cao cấp vv

* Dịch vụ thương mại :

Mạng lưới thương mại dịch vụ ngày càng được mở rộng, đủ thu hút hàng hóa

và khách hàng trong và ngoài huyện Thị trường giao lưu hàng hóa ngày một sôiđộng, thông thoáng, hàng hóa phong phú lên cả về số lượng và chủng loại, đáp ứngnhu cầu tiêu dùng của nhân dân và từng bước phát triển ra ngoài huyện

Ngoài ra hệ thống đường liên xã, liên xóm, thôn bảnv.v khá phát triển, tạođiều kiện giao lưu giữa các vùng trong huyện dễ dàng

- Đường thuỷ : Sông Thái, sông Hoàng Mai, sông Mơ Ngoài ra còn có một sốsông nhỏ khác như kênh Nhà Lê, LaMan

- Điện :

Hệ thống lưới điện Quỳnh Lưu khá phát triển, hiện nay tất cả các xã tronghuyện đều có lưới điện phục vụ sản xuất và sinh hoạt

3.3 Hiện trạng các công trình thủy lợi

Hệ thống thủy lợi Bắc Nghệ An: với kênh chính đoạn qua huyện Quỳnh Lưu từ

Quỳnh Hồng đến Quỳnh Văn, các kênh cấp 2 (N13, N17, N28 ), kênh vượt cấp, cáctrạm bơm chuyền tuy mới được nâng cấp sửa chữa nhưng mới chỉ tưới ổn địnhđược cho diện tích canh tác phân bố ở đầu kênh Diện tích cuối kênh tưới không ổnđịnh, nguyên nhân do các kênh cấp dưới chưa được gia cố đáng kể (kênh N17 dài5200m mới được gia cố 2000m, kênh N13 dài 14017m nhưng mới chỉ được gia cố8790m,…) Công tác quản lý nước còn gặp nhiều khó khăn nên lượng tổn thất lớn,không đảm bảo đầu nước khống chế tưới Đại bộ phận diện tích canh tác cuối kênh

N13, N17 … qua các xã Quỳnh Lâm, Quỳnh Mỹ, Quỳnh Hoa, Quỳnh Văn, QuỳnhThạch, địa phương phải xây dựng các trạm bơm nhỏ để bơm tưới nhưng rất khókhăn do không chủ động được nguồn nước Các xã thuộc vùng dự án có diện tíchđất sản xuất nông nghiệp đang sử dụng nguồn nước Đô Lương 2061ha, trong đóđược tưới ổn định 1299ha, không ổn đinh 762ha

Công trình thủy lợi Vực Mấu: Được xây dựng năm 1978, dung tích hồ 75.053

triệu m3 nước, năng lực thiết kế tưới 4690ha (khu tưới Bãi Ngang, Quỳnh Lương1000ha thuộc kênh Đông; khu tưới bằng bơm 706ha cho vùng Quỳnh Lộc, Lập,Thiện thuộc kênh Bắc) Như vậy với diện tích tưới thiết kế còn lại 2984ha, tổngchiều dài hệ thống kênh chính 29,2km Do các tuyến kênh hiện nay có chất lượngchưa đảm bảo và một số tuyến, công trình trên kênh chưa được thi công theo thiết

kế Nên hiện nay công trình mới tưới được 2280ha, trong đó tưới ổn định 1381ha,không ổn định 899ha: đạt 49,3% năng lực thiết kế

CHƯƠNG 4 NHU CẦU DÙNG NƯỚC VÀ NHIỆM VỤ CỦA CÔNG TRÌNH

Bảng 4.1.1.1 1.1 Nhu cầu dùng nước trong các tháng

Wq

(10 6 m 3 ) 0.615 0.571 2.069 2.991 1.565 2.181 3.218 3.269 0.159 0.074 0.215

0.2364.2 Nhiệm vụ của công trình

Tạo nguồn nước tưới trực tiếp cho 2353 ha đất canh tác của làng Thanh niênxung phong, xã Quỳnh Thắng, phần thượng lưu hồ Vực Mấu

Bổ sung nguồn nước cho hồ Vực Mấu để mở rộng 800 ha nuôi trồng thủy sảncùng Bãi Ngang Tạo nguồn bơm tưới cho 740 ha vùng Quỳnh Lộc, Quỳnh Thiện,cấp nước cho khu công nghiệp Hoàng Mai Tham gia cắt lũ cho hồ Vực Mấu

CHƯƠNG 5 CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ

5.1 Cấp công trình

Việc xác định cấp công trình phụ thuộc vào 2 yếu tố :

5.1.1 Theo năng lực phục vụ của công trình

- Căn cứ vào nhiệm vụ của công trình là cấp nước tưới cho 1524 ha đất canhtác,theo tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN 285/2002 tra bảng 2-1 ta sơ bộ xác định đượccông trình Khe Lại là công trình cấp IV

5.1.2 Theo đặc tính kỹ thuật của công trình và loại nền

- Theo chiều cao của công trình đầu mối: sơ bộ xác định được chiều cao đậpkhoảng

Hđ = MNLTK – Zđ = MNDBT+ d- Zd

d chọn sơ bộ = 1,5-3 m

( cao trình đáy sau khi đã bóc bỏ lớp phong hóa là +23 )

Sơ bộ theo kinh nghiệm chọn MNDBT = +46

=> công trình cấp III theo bảng 2.2 TCXDVN- 285/2002

-Tần suất lũ kiểm tra: P=0,2%

-Tần suất gió lớn nhất và gió bình quân lớn nhất: Pmax=4%; Pbq=50%

-Tần suất tưới bảo đảm: P=75%

5.2.2 Các hệ số tính toán

Tra trong Mục 6.2 TCXDVN 285:2002

Ta có :

+ Độ vượt cao an toàn ứng với MNDBT: a = 0,7 m;

+ Độ vượt cao an toàn của đập ứng với MNLTK: a’ = 0,5 m + Độ vượt cao an toàn của đập ứng với MNLKT: a’’ = 0,2 m

CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ

6.1 Mục đích và nhiệm vụ tính toán

Mục đích của việc tính điều tiết hồ là tìm ra mối quan hệ giữa quá trình lưulượng chảy đến, quá trình lưu lượng chảy ra khỏi hồ và sự thay đổi mực nước hoặcdung tích kho nước theo thời gian Xác định dung tích nước hiệu dụng Vh và caotrình mực nước dâng bình thường

6.2 Tính toán mực nước chết

6.2.1 Tài liệu tính toán

Bảng nhu cầu dùng nước trên bảng 3.1 đã trình bày ở trên

Hình 6.2.1.1 1.1.2 Quan hệ Z-V

6.2.2 Khái niệm về dung tích chết và mực nước chết

Dung tích chết Vc là phần dung tích không tham gia vào quá trình điều tiếtdòng chảy Dung tích chết chính là giới hạn dưới của hồ chứa Mực nước chết làmực nước tương ứng với dung tích chết Mực nước chết và dung tích chết có quan

hệ với nhau qua đường đặc trưng địa hình hồ chứa Z~V

6.2.3 Xác định MNC theo điều kiện lắng đọng bùn cát:

Tài liệu địa hình

+ V bc: Tổng thể tích bùn cát lắng đọng bình quân trong 1 năm

Theo tài liệu ở trên V = 10877 m3/ năm

+ T: Tuổi thọ công trình, T=75 năm

  V bc 10877.75= 815775 m3

 bc= 33 (Tra quan hệ Z~V với V=V bc)

+ h d : Chiều dày lớp nước đệm từ cao trình bùn cát đến đáy cống, là độ caovượt an toàn để bùn cát không chảy vào cống

Theo kinh nghiệm h d=(0, 4 0,7)m , chọn h d =0,5m

+ h: Độ sâu cột nước trước cống để lấy đủ lượng nước thiết kế

(thường từ 1-1,5m) Sơ bộ chọn h=1 m

MNC= 33+ 0,5+ 1= 34,5

6.2.4 Xác định MNC theo yêu cầu khống chế tưới tự chảy

MNC theo điều kiện khống chế tưới tự chảy phải thoả mãn điều kiện sau:

6.3 Tính toán mực nước dâng bình thường và dung tích hiệu dụng

6.3.1 Khái niệm mực nước dâng bình thường và dung tích hiệu dụng

- MNDBT là mực nước trữ cao nhất trong hồ ứng với các điều kiện thủy văn

và chế độ làm việc bình thường

Dung tích hiệu dụng (Vh) là phần dung tích được giới hạn bởi MNDBT vàMNC Đây là phần dung tích cơ bản làm nhiệm vụ điều tiết dòng chảy

- Mục đích của việc tính toán điều tiết hồ chứa:

Tính toán điều tiết hồ chứa là nội dung quan trọng khi thiết kế hồ chứa để xác định dung tích hiệu dụng ( Vhd) và mực nước dâng bình thường (Zbt)

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

đủ lượng nước dùng Mặt khác trong một năm có những tháng thừa nước liên tiếpnhau và những tháng thiếu nước liên tiếp nhau Vậy đối với hồ chứa Khe Lại ta tiếnhành điều tiết năm theo phương án trữ sớm tức là tích nước đến khi mực nước trong

hồ bằng mực nước dâng bình thường thì ta xả

6.3.3 Phương pháp tính toán

Nguyên lý tính toán dựa vào sự kết hợp giải phương trình cân bằng nước cùngvới các quan hệ phụ trợ của đặc trưng địa hình hồ chứa Z- F và Z- V với phươngtrình cân bằng nước :

Trong đó:

Cột 1: Tháng thủy văn

Cột 2: Tổng lượng nước đến hàng tháng

Cột 3: Tổng lượng nước dùng hàng tháng

Cột 4: Dung tích của hồ ở cuối mỗi thời đoạn tính toán

Cột 5: Dung tích trung bình của hồ chứa 2

Cột 13 : Quá trình lượng nước có trong hồ (kể từ mực nước chết)

Cột 14 : Lượng nước xả thừa (khi lượng nước trữ vượt quá Vh)

Dung tích hiệu dụng của hồ có kể tổn thất là:

CHƯƠNG 7 Tổng hợp thông số hồ chứa

MNC

(m)

MNDBT (m)

CHƯƠNG 8 BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

Nguyên tắc chung về lựa chọn tuyến xây dựng:

- Tuyến công trình ngắn

- Điều kiện địa chất tốt, địa hình thuận lợi

- Diện tích khu hưởng lợi lớn, diện tích ngập lụt nhỏ

- Tổ chức thi công thuận lợi, vận chuyển dễ dàng

- Không gây ảnh hưởng tiêu cực lớn tới môi trường

- Thuận lợi cho bố trí từng hạng mục công trình và bố trí tổng thể

Theo phân tích ở trên tuyến đập được lựa chọn đi qua mỏm đồi phía bên vaiphải có độ cao là 49,81 m và bên vai trái là mỏm đồi có độ cao khoảng 56,27 m tại

vị trí thu hẹp của sông Ta có thể xây dựng đập bê tông trọng lực hoặc đập đất Tuynhiên ta thấy rằng nếu chọn loại đập đất thì sẽ có nhiều ưu điểm hơn như:

- Nền đá ở rất sâu vì vậy nếu xây đập bê tông sẽ phỉa bóc bỏ 1 lượng đất rất lớn

- Đập thi công dễ dàng, tận dụng được vật liệu địa phương có sẵn

- Chi phí, giá thành xây dựng đập rẻ hơn

Vậy ta chọn hình thức xây dựng đập là đập đất

8.2 Tràn xả lũ

Ta lựa chọn hình thức tràn là đập tràn đỉnh rộng: ưu điểm là thi công và quản

lý đơn giản, xây dựng được đập trong những điều kiện địa hình khác nhau, yêu cầu

về địa chất không cao, an toàn về tháo lũ

Căn cứ vào điều kiện địa hình có hai phương án hình thức tràn: Đập tràn cócửa van điều tiết và đập tràn không có cửa van điều tiết Cả 2 phương án đều có ưunhược điểm khác nhau:

- Đập tràn có cửa van điều tiết:

+ Do ngưỡng tràn thấp hơn MNDBT nên giảm được diện tích ngập lụt thượng lưu.+ Điều tiết lũ tốt và mực nước lũ không vượt qua nhiều so với MNDBT, cóthể kết hợp xả bớt 1 phần mực nước hồ khi cần thiết, quản lý vận hành phức tạp

- Đập tràn không có cửa van điều tiết

+ Tăng mức độ ngập lụt thượng lưu, không thể kết hợp xả bớt một phần nước

hồ khi cần thiết

+ Quản lý vận hành đơn giản

Ta thấy với mặt bằng công trình đầu mối hiện nay và địa chất lớp mặt đã khảosát việc bố trí tràn không cửa van rất khó và không hiệu quả, lại gây ngập lụtthượng lưu dẫn tới tốn kém cho di dân tái định cư Do những ưu điểm của đập tràn

có cửa van nên ta chọn hình thức đập tràn có cửa van điều tiết

Tuyến cống đặt ở bờ tả của đập dâng nước

Cao trình bố trí cống phải đảm bảo hai điều kiện chính là :

- Cao trình thấp hơn mực nước chết với MNC = 35 m

- Cao trình lớn hơn mực nước khống chế đầu kênh để đảm bảo tự chảy

8.4 Chọn phương án công trình

Với hình thức đập là đập đất có đặc điểm là không cho nước tràn qua, đồngthời đảm bảo tiêu năng ở hạ lưu Trên cơ sở xem xét yêu cầu phòng lũ và điều kiệnđịa chất cũng như đảm bảo tính kinh tế của toàn thể công trình sơ bộ ta xét 3 trường hợp Phương án 1: Tràn có 3 cửa van, mỗi cửa rộng 6 m, ∇ ng = MNDBT – 4 mPhương án 2: Tràn có 3 cửa van, mỗi cửa rộng 6 m, ∇ ng = MNDBT – 5 mPhương án 3: Tràn có 3 cửa van, mỗi cửa rộng 6 m, ∇ ng = MNDBT – 6 m

CHƯƠNG 9 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ

- Xác định phương thức vận hành, qui mô, kích thước công trình xã lũ

- Từ việc tính toán điều tiết lũ ta xác định được MNLTK và MNLKT để thiết

kế chiều cao đập cho phù hợp

Trong hệ thống công trình đầu mối của công trình thuỷ lợi, công trình tràn giữvai trò quan trọng Hình thức và kích thước tràn ảnh hưởng đến qui mô kích thướccông trình và sự ngập lụt thượng lưu đâp

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

qx = f(A, Z, Zh)

- Các quan hệ phụ trợ : Z~ V

Trong đó: Q: Quá trình lũ đến

qr: Lưu lượng ra khỏi hồ chứa

V : là dung tích của hồ chứa tại thời điểm t

dV

dt là sự thay đổi dung tích hồ chứa theo thời gian t

Viết lại phương trình ta được:

(Q – q)dt = dVNếu thay dt bằng khoảng thời gian đủ lớn ΔZt = t2 – t1, ở đây t1 là thời điểm đầu

và t2 là thời điểm cuối của khoảng thời gian tính toán thì chúng ta có phương trìnhcân bằng nước dạng sai phân sau đây:

Q1, Q2 :là lưu lượng đến ở đầu và cuối thời đoạn tính toán

q1, q2 : là lưu lượng xả ở đầu và cuối thời đoạn tính toán

V1, V2 : lượng nước có trong kho ở đầu và cuối thời đoạn tính toán

9.4.2 Các phương pháp tính toán

Hiện nay có rất nhiều phương án khác nhau tính toán điều tiết lũ bằng khonước Tất cả các phương pháp này đều dựa trên cùng một nguyên lý chung đã nêu ởtrên Tuy nhiên sự khác nhau của các phương pháp thể hiện ở cách giải hệ phươngtrình cân bằng nước và thủy lực công trình xả Một số phương pháp tính toán điềutiết lũ hiện nay hay dùng là:

Phương pháp lặp trực tiếp

Phương pháp đồ giải pôtapôp

Phương pháp đồ giải hoàn toàn

Phương pháp Ko- trê- zin

Với ưu điểm là tính toán đơn giản, nhanh chóng, cho kết quả khá chính xácnên trong đồ án chọn phương pháp điều tiết lũ pôtapôp

9.5 Nội dung tính toán theo phương pháp pôtapôp

9.5.1 Nguyên lý tính toán điều tiết lũ theo phương pháp pôtapôp

Cũng xuất phát từ nguyên lý chung phương trình (7.2) được viết lại như sau :

Các giá trị q1 và V1 ở mỗi đầu thời đoạn đã biết Δt t đã biết, ngoài ra giá trị

Q ở mỗi thời đoạn cũng đã biết Do đó vế phải của phương trình (7.3) xác định,

các giá trị q2 và V2 được xác định dựa trên phương trình thủy lực đập tràn và quan

hệ địa hình hồ chứa

9.5.2 Nội dung phương pháp

Căn cứ tài liệu thuỷ văn cung cấp với công trình cấp III, theo TCXDVN

285-2002 ta tính lũ thiết kế với tần suất P = 1% và lũ kiểm tra với tần suất P = 0,2% Đặc điểm của tràn xả lũ trong trường hợp tràn có cửa van điều khiển:

Từ t0 t1 có thể điều khiển cửa van để q = Q

Từ t1t2 mở toàn bộ cửa van và có Q>q và

(q~t)

(f 1 ~t) (f 2 ~t)

Q,q (m3/s)

Q1=q1

q2 Q2

Hình 9.5.2.1 1.1.1 Mối quan hệ giữa Qđến ~ q xả trong hồ

Bước 1 : Lập mối quan hệ phụ trợ :

- Dựa vào quan hệ Z  V ứng với các mực nước giả thiết HT= Z-Zngưỡng

- Dựa vào đường quan hệ Z-V của kho nước để xác định dung tích kho Vk

tương ứng với các mực nước đã giả thiết Từ đó tìm được V = Vk-Vngưỡng

 sau đó vẽ đường quan hệ q~f1, q~f2

Bước 2 : Sử dụng biểu đồ phụ trợ để tính điều tiết:

- Xác định thời điểm T ban đầu đầu điều tiết theo pôtapôp khi đó :

Qđến = qxả = q=ε m B √2 g H

T3/2

H = MNDBT – Zngưỡng

Ta tính được Q tra mối quan hệ Q~ t được giá trị t ban đầu.

Với mỗi thời đoạn t tính 1 2

Từ f2 tra biểu đồ phụ trợ ngược lại tìm được q2 Như vậy ta đã xác định được

qxả cuối thời đoạn thứ nhất, và nó cũng là q đầu cho thời đoạn tiếp theo

Công việc lặp đi lặp lại đến hết quá trình lũ, khi đó xác định được lưu lượng

xả theo tời gian qx  t từ đó tìm ra qxmax, HTrmax và quyết định qui mô, kích thướccông trình

- Cột (4) : Lưu lượng xả qua tràn : q=ε m B √2 g H T3/2

- Cột (5) : Dung tích trên ngưỡng tràn : V= Vk( Tra từ cột 2) - Vngưỡng

f2 0 , 5

Hình 9.5.3.1 1.1.1 Mối quan hệ q~f với ∇ ng =40,5 m

Bảng 9.5.3.1 1.2 Tính toán điều tiết lũ P= 1% với ∇ ng =40,5 m

Trong đó :

- Cột (1) : Số thứ tự

- Cột (2) : Thời gian lũ

- Cột (3) : Lưu lượng lũ đến Qlũ (m3/s)

- Cột (4) : Lưu lượng lũ trung bình thời đoạn Qtb (m3/s)

- Cột (5) : Lưu lượng xả lũ qxả (m3/s), xác định từ biểu đồ phụ trợ

- Cột (6) : f1 (m3/s) Tra trên biểu đồ từ qxả ở cột (5)

- Cột (7) : f = Q + f2 tb 1

- Cột (8) : Lưu lượng xả lũ cuối thời đoạn t

- Cột (9) Lưu lượng xả lũ trung bình qtb (m3/s)

Kết quả tính toán điều tiết lũ cho các phương án được trình bày trong phụ lục 2

Tổng hợp kết quả tính toán như sau: