Phương án hồ chứa rào trổ

Việc xây dựng hồ chứa trên sông Rào Trổ là một tất yếu và hết sức cần thiết vì đây là kho nước quyết định cho việc xây dựng và phát triển khu kinh tế Vũng Áng, một mũi nhọn đột phá cho t

MỤC LỤC

1.1) Điều kiện địa hình: 3

CHƯƠNG 2- ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 4

2.1) Tình hình dân sinh kinh tế: 4

2.2) Nhiệm vụ công trình 4

CHƯƠNG 3- CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 6

3.1) Cấp công trình 6

3.2) Các chỉ tiêu thiết kế 6

CHƯƠNG 4- VỊ TRÍ TUYẾN CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 8

CHƯƠNG 5- XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ HỒ CHỨA 10

5.1) Tính toán cao trình mực nước chết (MNC): 10

5.2) Tinh toán cao trình mực nước dâng binh thường(MNDBT), dung tích hiệu dụng của hồ 11

CHƯƠNG 6- HÌNH THỨC CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 17

6.1) Đập ngăn sông 17

6.2) Công trình tháo lũ 17

6.3) Cống lấy nước 17

CHƯƠNG 7- THIẾT KẾ SƠ BỘ CÔNG TRÌNH THEO CÁC PHƯƠNG ÁN 18

7.1) Tính toán điều tiết lũ cho các Btr 18

7.2) Phương pháp tính toán 18

7.3) Thiết kế sơ bộ đập đâng 23

7.4) Thiết kế sơ bộ tràn xả lũ 29

7.5) Thiết kế kênh xả hạ lưu 39

7.6) Tính khối lượng và giá thành các phương án 40

7.7) Các thông số tính toán cơ bản của phương án: 45

7.8) Kiểm tra khả năng tháo 45

CHƯƠNG 8- THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 48

8.1) Xác định cao trình đập đâng 48

8.2) Thiết bị chống thấm 51

8.3) Thiết bị thoát nước 51

8.4) Tính thấm qua nền và đập 52

8.5) Kiểm tra ổn định đập đất 64

CHƯƠNG 9- THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ 68

9.1) Vị trí, hình thức và các bộ phận của đường tràn 68

9.2) Lựa chọn hình thức và cấu tạo các bộ phận tràn : 68

9.3) Tính toán thủy lực đường tràn 70

9.4) Tính toán thủy lực dốc nước với các cấp lưu lượng thiết kế 70

9.5) Tính toán tiêu năng cuối dốc 73

9.6) Tính ổn định tràn 77

CHƯƠNG 10- THIẾT KẾ CỐNG NGẦM 88

10.1) Những vấn đề chung: 88

10.2) Thiết kế kênh hạ lưu cống: 88

10.3) Xác định khẩu diện cống: 91

10.4) Xác định chiều rộng cống : 92

10.5) Xác định cao trình đặt cống 98

10.6) Kiểm tra trạng thái chảy trong cống 100

10.7) Thiết kế tiêu năng sau cống 106

10.8) Cấu tạo chi tiết cống ngầm 108

10.9) Tính kết cấu cống ngầm 111

CHƯƠNG 11- TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỐNG NGẦM 118

11.1) Tính toán xác định nội lực cống ngầm : 118

11.2) Tính toán cốt thép : 121

11.3) Tính toán và kiểm tra nứt : 132

PHẦN I: TÀI LIỆU CƠ BẢN

1.1) Điều kiện địa hình:

1.1.2) Đặc điểm địa hình, địa mạo:

Sông Rào Trổ có độ che phủ của thảm thực vật khá dày, trữ lượng nước mặt hàngnăm dồi dào Đây là tiềm năng quyết định để cung cấp nguồn nước ngọt cho khucụng nghiệp Vũng Áng và huyện Kỳ Anh, tỉnh Hà Tĩnh

Việc xây dựng hồ chứa trên sông Rào Trổ là một tất yếu và hết sức cần thiết vì đây là kho nước quyết định cho việc xây dựng và phát triển khu kinh

tế Vũng Áng, một mũi nhọn đột phá cho tiến trình phát triển nền kinh tế công nghiệp, dịch vụ của tỉnh Hà Tĩnh nói riêng và của khu vực Bắc Trung Bộ nói chung; tuy nhiên việc xác định vị trí xây dựng, qui mô công trình, biện pháp công trình lại hết sức quan trọng, vì ngoài nhiệm vụ cấp nước cho Công nghiệp, hồ Rào Trổ còn có nhiệm vụ phải bảo đảm môi trường, sinh thái, gây

ít thiệt hại do việc xây dựng công trình; hài hoà được các lợi ích và trong đó phải đặc biệt chú ý đến môi trường vùng hạ du của tỉnh Quảng Bình vì đây là con sông chảy qua 2 tỉnh.

CHƯƠNG 2- ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

2.1) Tình hình dân sinh kinh tế:

2.1.1) Định hướng phát triển kinh tế.

1 Phương án hồ chứa có đập dâng Lạc Tiến.

Xây dựng hồ chứa tại thôn 10 xã Kỳ Thượng và đập dâng tại thôn Lạc Tiến xã Kỳ Lạc ( phía dưới hạ lưu hồ chứa khoảng 22km), nước từ hồ Rào Trổ được dẫn theo sông tự nhiên về đập Lạc Tiến, từ đây nước được dẫn về

hồ sông Trí qua tuyến kênh đào và đường hầm tuynen qua núi Ba Hơi tại thôn Xuân Hà xã Kỳ Lâm.

Trong phương án này có 2 phương án tuyến đập hồ Rào Trổ được đưa

2.2) Nhiệm vụ công trình.

Chủ động được nguồn nước đảm bảo cấp nước với tần suất 95% cho khu côngnghiệp Vũng áng với công suất 762.000m3/ngày đêm; Cấp nước trả cho môi trườngvào những tháng kiệt với lưu lượng tối thiểu là 2,1m3/s; Cấp nước sinh hoạt cho thịtrấn Kỳ Anh và Cảng Vũng Áng với công suất 12.000m3/ngày đêm và đảm bảo tưới

ổn định cho 1.335 ha đất canh tác và 300 ha đất nuôi trồng thuỷ sản của các xã KỳThượng, Kỳ Sơn, Kỳ Lâm, Kỳ Hoa, Kỳ Thư, Kỳ Hưng, Kỳ Hà và thị trấn Kỳ Anh,góp phần làm cho đời sống của nhân dân ổn định và ấm no hơn, đời sống văn hoá,

xã hội của người dân được phát triển, góp phần ổn định an ninh, chính trị trongcộng đồng những hộ dùng nước.

Bảng 2-1: P Phân phối tổn thất bốc hơi hồ Rào Trổ.hân phối

CHƯƠNG 3- CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ3.1) Cấp công trình

Cấp công trình được xác định từ hai điều kiện : theo chiều cao đập, loại nềncông trình và theo nhiệm vụ, vai trò của công trình trong hệ thống

3.1.1) Theo chiều cao công trình và loại đất nên

-Theo tài liệu địa chất đã cho, khi xây dựng công trình ta phải bóc bỏ tầngphủ, khoan phụt qua lớp đá Granit phong hóa để tránh mất nước Như vậy nền côngtrình là nền đất

Chiều cao công trình được xác định theo công thức sau:

Sơ bộ xác định chiều cao công trình theo công thức sau:

H = MNDBT - đáy + d

Trong đó: - H: chiều cao công trình

- MNDBT: cao trình mực nước dâng bình thường (được xác địnhtrong phần tính toán điều tiết hồ)

- d: độ cao an toàn kể đến độ dềnh do gió, chiều cao sóng leo ứngvới MNDBT, sơ bộ chọn d = 3m

3.1.2) Theo năng lực phục vụ

Công trình có nhiệm vụ cung cấp nước tưới + Rào Trổ tưới 300 ha lúa; 250

ha màu Theo bảng 2.1 TCXDVN 285-2002 được công trình cấp III

Như vậy: Từ hai điều kiện trên ta được công trình là công trình cấp II

3.2) Các chỉ tiêu thiết kế

Theo TCXDVN 285 – 2002 và QPTL 11 – 77, QPTL C1 – 78, 14TCN 157 – 2005 các tần suất và hệ số đối với công trình cấp II được lấy như sau:

3.2.1) Tần suất tính toán:

- Tần suất lũ thiết kế: P = 1% (Bảng 4-2 TCXD VN 285 – 2002)

- Tần suất lũ kiểm tra: P = 0.2% (Bảng 4-2 TCXD VN 285 – 2002)

- Tần suất gió lớn nhất và bình quân lớn nhất: Pmax = 4%; Pbq = 50% (Bảng 4-2 TCN 157 – 2005)

- Tần suất mực nước khai thác thấp nhất: P = 75% (Bảng 4-5 TCXD VN 285 – 2002)

- Tần suất tưới đảm bảo: P = 75% (Bảng 4-1 TCXD VN 285 – 2002)

- Tần suất lưu lượng mực nước lớn nhất để tính toán ổn định và kết cấu: P = 1% (Bảng 4-2 TCXD VN 285 – 2002)

3.2.2) Hệ số tính toán:

- Hệ số tin cậy: Kn = 1.15 (Mục 6-2 TCXD VN 285 – 2002)

- Hệ số điều kiện làm việc: m = 1.0 (Phụ lục B-TCXD VN 285 – 2002)

- Tuổi thọ công trình: T = 75 năm (Bảng 7-1 TCXD VN 285 – 2002)

CHƯƠNG 4- VỊ TRÍ TUYẾN CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

4.1 Tuyến trên.

+ Tuyến đập đất: Phía dưới hợp lưu của khe Rào Trâm và khe Rào Ngốp

khoảng 150 m Vai trái gối vào phần nhô ra của sườn núi có cao độ khoảng +88 m,

độ dốc trung bình khoảng 270, sườn bên phải có độ dốc 290360 Cao độ đáy lòngkhe +53,0 m Chiều dài tuyến đập khoảng từ (2100  2200)m Chiều rộng lòngsông khoảng (7090)m Thượng lưu tuyến ở giữa có bãi bồi

+ Tuyến tràn: Tràn bố trí bờ trái sông Rào Trổ, giữa thân đập

+ Tuyến cống lấy nước dưới đập: Bố trí bên bờ trái sông Rào Trổ, sát vớilòng khe

4.2 Tuyến dưới.

+ Tuyến đập đất: Phía dưới hợp lưu của khe Rai và khe Chè Mè, cách hạ lưutuyến trên khoảng 500m Tuyến được nối liền giữa 2 đỉnh núi, phía vai bờ phải cócao độ +84 m, phía vai bờ trái có cao độ +93,5 m Tuyến đập dài 2.290 m; trong đóđoạn có cao độ đất từ nhiên từ +80 m trở lên dài 790 m Chiều rộng lòng sôngkhoảng (7590) m; cao độ đất tự nhiên +50,6 m; lòng sông đã lộ đá gốc Từ tuyếnđập như trên chúng tôi bố trí các tuyến tràn, cống các phương án như sau:

+ Tuyến tràn: Tràn chính bố trí ở yên ngựa cao trình +89m, phía vai tráituyến đập

+ Tuyến tràn sự cố: bố trí ở vị trí ở yên ngựa coa trình +83m, phía vai tráituyến đập,(gần với tuyến đường từ Kỳ Lâm đi Kỳ Tây);

+ Tuyến cống lấy nước dưới đập: bố trí phía vai phải tuyến đập, cống đặttrên nền đất tự nhiên

+ Tuyến kênh: Bố trí phía vai phải của tuyến đập, theo dọc địa hình khu tưới

b Đập dâng Lạc Tiến chuyển nước về hồ sông Trí.

+ Đập dâng tại thôn Lạc Tiến xã Kỳ Lạc

+ Kênh dẫn nước từ đập dâng về hồ sông Trí xuyên qua núi Ba Hơi tại thônXuân Hà, xã Kỳ Lâm

c Tuyến kênh dẫn thẳng

Điểm bắt đầu từ khe cây Đa, cao độ đáy khe +64m ( một nhánh của Khe Rào Trâm, thượng lưu của hồ Rào Trổ), thuộc xóm 2 xã Kỳ Tây vượt qua eo núi 112 ( núi Lòi

Cổ Ướm) đổ về khe Lành Ngạnh, một nhánh của khe Ma Rến thuộc xã Kỳ Hợp và

đổ sang khe Rào lưu vực của hồ sông Trí tại cao trình +56 m

PHẦN II: THIẾT KẾ CƠ SỞ

CHƯƠNG 5- XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ HỒ CHỨA

5.1) Tính toán cao trình mực nước chết (MNC):

5.1.1) Điều kiện tưới tự chảy:

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

Zc =Zkc + hwTrong đó:

- Vc là dung tích chết của hồ chứa

- Vbc là dung tích bùn cát lắng đọng của hồ chứa

Theo công thức trong thủy văn, lượng bùn cát lắng đọng của hồ chứa có thểđược xác định theo công thức:

Vbc = Vll + Vdđ (*)Trong đó:

- Vll là lượng bùn cát lơ lửng lắng đọng trong suốt thời gian hoạt động của hồ chứa

- Vdđ là lượng bùn cát di đẩy lắng đọng trong suốt thời gian hoạt động của hồ chứa

- Theo bảng kết quả tính toán các yếu tố bùn cát ta có:

- Wll= 31134 (T/năm)

- Vbc= 2,335.106m3

Tra quan hệ (ZV) ta được Zbc=55,73m.

Chọn phương án cống lấy nước là cống bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật đặttrong thân đập, chảy không áp Khi đó mực nước chết tính theo điều kiện bồi lắng cảubùn cát là:

MNC Z bc a h

Trong đó:

- Zbc : Cao trình bùn cát lắng đọng trong thời gian làm việc của công trình

- a: Độ cao an toàn từ cao trình bùn cát đến đáy cống để tránh bùn cát bịcuốn vào cống, theo kinh nghiệm a = 0,51m; chọn a = 0,5m

- h: Chiều sâu nước trong cống, h = 11,4m

Từ đó: MNC = Zbc + a + h = 55,73 + 1,2 + 0,5 = 57,43(m).(2)

Từ (1)(2) ta chọn ZMNC max= max(58m;57,43m)= 58 m

Qua đó:

Tra quan hệ (ZV) ta được VMNC=4,275.106 m3

5.2) Tinh toán cao trình mực nước dâng binh thường(MNDBT), dung tích hiệu dụng của hồ

5.2.1) Khái niệm chung

- Dung tích hiệu dụng Vhd là phần dung tích nằm trên phần dung tích chết Vềmùa lũ nước được tích vào phần dung tích Vhd để bổ sung nước cho thời kì mùa kiệtkhi nước đến không đủ cấp cho các hộ dùng nước

- Mực nước dâng bình thường Zbt là mực nước trong hồ chứa khống chế phầndung tích chết và dung tích hiệu dụng:

Vbt = Vc + Vhd

Giá trị của Zbt được suy ra trên đường cong Z ~ V khi biết giá trị Vbt

- MNDBT của hồ chứa được xác định thông qua tính toán điều tiết hồ Sửdụng phương pháp lập bảng để tính toán

- Phương pháp lập bảng dựa theo nguyên lý cân bằng nước viết cho hồ chứatrong từng thời đoạn nhất định :

Qi.ti - qi.ti = Vi - Vi-1

Trong đó:

Vi , Vi-1: Dung tích đầu và cuối thời đoạn tính toán



t i ti – ti-1: Thời đoạn cân bằng thứ i, Chọn i = 1 tháng

Qi, qi : Lưu lượng nước đến, đi trong thời đoạn tính toán

5.2.2) Xác định hình thức điều tiết hồ

Theo tài liệu thủy văn về phân phối dòng chảy năm thiết kế và nhu cầu dùngnước trong năm ta có:

 Tổng lượng dòng chảy năm thiết kế: Wp = 203,84 (106m3)

 Tổng lượng nước dùng trong cả năm: Wq = 201,31(106m3)

So sánh ta thấy: Wp > Wq Tức là, lượng nước đến trong 1 năm luôn đáp ứng

đủ lượng nước yêu cầu trong năm đó Do vậy hồ Rào Trổ là hồ chứa điều tiết năm

5.2.3) Trường hợp tình toán bỏ qua tổn thất hồ

WQ; Wq – Tổng lượng nước vào và tổng lượng nước yêu cầu (106m3)Lượng nước thừa và lượng nước thiếu được tính như sau:

V + = WQi - Wqi ( Khi WQi  Wqi)

V - = Wqi – WQi ( Khi Wqi  WQi)

Bảng 1.1- Bảng tính toán điều tiết hồ khi chưa kể tổn thất

MNC= 58 m VMNC = 4,275 (triệu m3)

Tháng ngàySố

Nướcđến Nước đến

Nướcdùng

Nướcthừa

Nướcthiếu

Dung tích

Q(m3/s) W

Cột 8 : Quá trình lượng nước có trong hồ (kể từ mực nước chết)

Cột 9 : Lượng nước xả thừa (khi lượng nước trữ vượt quá Vh)

Vậy: Dung tích hiệu dụng của hồ chưa kể tổn thất là:

Cột 1: Thứ tự các tháng sắp xếp theo năm thuỷ văn

Cột 2: Lưu lượng đến hàng tháng ứng với tần suất thiết kế P = 95%

bq





Cột 7: Diện tích bình quân mặt hồ được tính từ cột 5

Cột 8: ΔZZi là lượng bốc hơi phụ thêm hàng tháng (mm)

Cột 9: Wbh là lượng tổn thất do bốc hơi

Wbh = ΔZZi FhồCột 10: Wth là lượng tổn thất do thấm Wth=K Vbq , K là hệ số tính đến tổnthất thấm trong trường hợp lòng hồ có điều kiện địa chất tốt ta chọn K=1% lượngnước bình quân trong hồ

Cột 11: Wtt là lượng nước tổn thất tổng cộng Wtt=Wbh+Wth

Cột 12: Tổng lượng nước đến cộng với tổng lượng nước tổn thất Wq+WttCột 13: Lượng nước thừa hàng tháng khi (WQ > Wq)

Cột 14: Lượng nước thiếu hàng tháng của thời kỳ thiếu nước (WQ  Wq) Tổng lượng thiếu ở cột 14 chính là dung tích hiệu dụng Vhd đã kể đến tổnthất với lần tính thử dần đầu tiên, theo bảng (2-2) có:

Vhd = 46,51.106 (m3)Cột 15 và Cột 16 là dung tích hồ hàng tháng và lượng xã thừa

Tính sai số giữa hai lần tính dung tích hiệu dụng ( trường hợp đã kể đến tổnthất và trường hợp chưa kể đến tổn thất) ta có:

∆V(%) = x 100% =0,45 %

Lấy sai số cho phép là 0.25%

  Kết quả tính toán đạt yêu cầu nên không phải tính toán lại lần 2

Với VMNDBT = 50,78 106(m3) tra trên đường quan hệ (Z  V) ta được mựcnước dâng bình thường là: ZMNDBT = 69,86 (m)

Vậy ta chọn chọn ZMNDBT = 69,86 (m)

Bảng 1.1- Điều tiết hồ khi có kể đến tổn thất lần thứ nhất

MNC= 58 m VMNC = 4,275 (triệu m3)

Tháng

Lượng nước Chưa kể tổn thất Bốc hơi Thấm Tổng Wq+Wtt V = (Q-q).t Có kể đến tổn thất

W Q W q V 2 D.tích F2 Vtb Ftb Zbh Wb.hơi Chỉ tiêu Wthấm lượngtổn V+ V- V.T khoV2 X.thừaWx (10 6 m 3 ) (10 6 m 3 ) (10 6 m 3 ) (10 6 m 2 ) (10 6 m 3 ) (10 6 m 2 ) (mm/thg) (10 6 m 3 ) T.thất K (10 6 m 3 ) thất Wtt (10 6 m 3 ) (10 6 m 3 ) (10 6 m 3 ) (10 6 m 3 ) (10 6 m 3 )

22.8216

V MNBT = 50,78 x10 6 (m 3 ) MNBT = 69,86 (m)

CHƯƠNG 6- HÌNH THỨC CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

CHƯƠNG 7- THIẾT KẾ SƠ BỘ CÔNG TRÌNH THEO CÁC

- Phương pháp bán giản đồ của POTAPOP

- Phương pháp đơn giản của kôtrêrin

Tất cả các phương án trên khi tính toán điều tiết lũ đều dựa trên một nguyên lý

cơ bản là kết hợp giải phương trình cân bằng nước và phương trình thủy lực củacông trình xả lũ

Phương trình cân bằng nước:

1 2 2

1 2

1

2

q q t Q Q

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

q1, q2 : lưu lượng nước xả ra khỏi kho nước ở đầu và cuối thời đoạn

t : thời đoạn tính toán

V1, V2 : dung tích kho nước ở đầu và cuối thời đoạn tính toán

Zt, Zh : mực nước trước và sau công trình xả lũ

C : tham số biểu thị công trình.

Trong đồ án chọn tính toán theo phương pháp lặp

7.2.1) Tính toán cụ thể cho từng phương án tràn

Tần suất lũ thiết kế 1%, tần suất lũ kiểm tra 0,2%

Quá trình lũ thiết kế là dạng tam giác với lưu lượng lũ thiết kế ứng với P=1 %

là Qmp= 142,2 m3/s, với lưu lượng lũ kiểm tra ứng với P = 0,2% là Qmp = 185,1 m3/s

Đường quan hệ địa hình kho nước (Z~V), (Z~F) , MNDBT = 69,86 m

Tràn chảy tự do không cửa van, tràn đỉnh rộng, cao trình ngưỡng bằng caotrình MNDBT, chiều rộng ngưỡng tràn là Btr = 36m, 45 m, 54m

7.2.1.1) Nội dung tính toán

Cột 1: số thứ tự cột 13: q2 tính toánCột 2: Thời gian T cột 14: sai số giữa q2tt vàq2gt

Cột 3: lưu lượng Q đến cột 15: q trung bìnhCột 4: Chênh lệch giữa 2 khoảng thời gian

Cột 5: lưu lượng Q1 Cột 6: lưu lượng Q2Cột 7:lưu lượng q1Cột 8: lưu lượng q2 giả thiếtCột 9: thể tích V1

Cột 10: thể tích V2Cột 11: chiều cao thương lưuCột 12: chênh cao cột nước thượng lưu với ngưỡng tràn

Kết quả tính điều tiết lũ ứng với lũ thiết kế (P=0,2%), Btr = 36m

Hình 1.2- biểu đồ tần suất lũ kiểm tra P=0.2%, ứng với B tr =36 m.

Kết quả tính toán lũ kiểm tra P=0,2% ứng với Btr = 45 m và Btr = 54m trongbảng phụ lục 2

Kết quả tính toán lũ thiết kế P=1% ứng với Btr = 36m và Btr = 45 m, Btr = 54mtrong bảng phụ lục 1

Tổng hợp kết quả tính toán như sau:

Bảng 2.1- Kết quả điều tiết lũ cho trường hợp lũ kiểm tra P = 0,2%.

7.3) Thiết kế sơ bộ đập đâng

Mục đích của thiết kế sơ bộ đập đất là sơ bộ tính toán được các kích thước cáccông trình phụ thuộc vào các phương án tràn như đập, tràn…lần lượt với 3 phương

án tràn khác nhau Trên cơ sơ đó tiến hành tính toán chi phí xây dựng đập ứng vớitừng phương án tràn khác nhau để chọn ra phương án tràn có lợi nhất về kinh tế, từ

đó đưa ra được phương án tràn đảm bảo cả hai điều kiện là kinh tế và kỹ thuật

7.3.1) Xác định cao trình đỉnh đập:

Cao trình đỉnh đập được xác định từ 3 mực nước: MNDBT, MNLTK vàMNLKT

+ Z1 = MNDBT + h + hsl + a+ Z2 = MNLTK + h’ + hsl’ + a’

Chiều dài truyền sóng ứng với MNDBT: D = 540m;

Chiều dài truyền sóng ứng với MNLTK: D`= 600m

Cao trình đỉnh đập được lựa chọn là cao trình có trị số lớn nhất trong 3 kết quả trên

V - vận tốc gió tính toán lớn nhất (m/s)

D - Đà gió

g - Gia tốc trọng trường: g = 9,81 m/s2

H - là chiều sâu nước trước đập

as - Góc giữa hướng gió tính toán và phương vuông góc với trục đập(độ) góc a có quan hệ với mực nước trong hồ Ở đây cho chọn góc a= 00 là trườnghợp nguy hiểm nhất

hs1% - Chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%

K1, K2, K3, K4, Kα - Là các hệ số, được tra theo quy phạm QPTL C1-78

+ K1, K2 - Các hệ số phụ thuộc vào độ nhám tương đối ΔZ/h1% và đặc trưng vậtliệu gia cố mặt đập Chọn hình thức gia cố mái bằng đá xếp và độ nhám tương đối

- Xác định h s1% : Được xác định theo QPTL C1- 78 như sau:

+ Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu (H > 0,5 _ )

+ Tính các đại lượng không thứ nguyên : ; 2

V

gD V gt

+ Tra đồ thị hình 35- (QPTL C1-78) ứng với đường bao trên cùng: với một giá

trị không thứ nguyên ta xác định được cặp trị số 

+ Sau đó ta kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu xem có thoả mãn hay không:

H > 0,5, nếu không thì sóng là sóng nước nông ta phải tính toán lại

+ Thoả mãn sóng nước sâu thì chiều cao sóng 1% được xác định theo công thức:

hs1% = K1%.h

Bảng 1.1- Toán cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT và MNLTK

Bảng 1.1- Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập ứng với MNLKT

7.3.2) Kiểm tra lại cấp công trình:

Khi đã có chiều cao đập tiến hành xác định lại cấp công trình

* Mái đập:

Mái đập là yếu tố cơ bản để đảm bảo sự ổn định của đập trong quá trình làmviệc Hình dạng của mái đập và cơ đập phụ thuộc vào đặc tính của đất đắp đập,chiều cao đập và loại đập cũng như điều kiện thi công Đối với chiều cao đập < 40m

ta xác định sơ bộ theo công thức kinh nghiệm sau:

Mái thượng lưu : mTL = 0,05Hđ + 2,00

Mái hạ lưu : mHL = 0,05Hđ + 1,50

Bảng 1.1- Hệ số mái của các phương án tràn

Hệ số mái Đơn vị Các phương án tràn

và tạo điều kiện đi lại, sửa chữa khi cần thiết trong quá trình thi công cũng như vận hành

- Mái đập thượng lưu: Chọn cơ tại cao trình 67 bề rộng cơ 3,0m Mái đập thayđổi từ dưới lên trên là: mTL = 3÷ 3,25

- Mái hạ lưu: Chọn cơ tại cao trình 67 bề rộng cơ 3,0m Mái đập thay đổi từdưới lên trên là: mHL = 2,75÷ 3

* Bảo vệ mái:

- Mái thượng lưu là phần mái chịu tác động trực tiếp của nhiều loại lực phứctạp: như áp lực sóng, nắng, thay đổi nhiệt độ,mực nước hồ rút nhanh….vì vậy máiđập cần phải được gia cố bảo vệ để đề phòng sự xói lở do sóng gây ra

- Mái hạ lưu: Ở mái hạ lưu dưới tác dụng của dòng chảy do mưa dễ gây ra xói lở mái

* Hình thức bảo vệ mái:

- Mái thượng lưu: Sơ bộ chọn hình thức bảo vệ mái bằng bê tông

- Mái hạ lưu: Trồng cỏ để giữ đất, mặt khác bố trí các rãnh để thoát nước mưa

7.3.3.2) Thiết bị thoát nước và thấm thân đập:

* Thiết bị chống thấm:

đ k =2,4.10-8 ÷ 8,2.10-8

* Thiết bị thoát nước: nhiệm vụ chính của thiết bị thoát nước.

+ Không cho dòng thấm thoát ra trên mái hạ lưu

+ Hạ thấp đường bão hòa để nâng cao ổn định cho mái đập hạ lưu

+ Dẫn nước thấm qua thân, nền đập đập xuống hạ lưu

+ Ngăn ngừa biến dạng do thấm

* Đoạn lòng sông

Chọn hình thức thiết bị thoát nước cho thân đập là vật thoát nước kiểu lăng trụ

Cấu tạo vật thoát nước lăng trụ như sau: Mặt cắt hình thang , được xếp bằng đá đổ

Hệ số mái dốc phía tiếp xúc với thân đập là m = 1,0.Chỗ vật thoát nước tiếpxúc với thân đập và nền được bố trí tầng lọc ngược Hạ lưu đập là m’ = 1,5

Hình 2.1- Thiết bị thoát nước kiểu lăng trụ

Kích thước cơ bản của vật thoát nước như sau :

Cao trình đỉnh vật thoát nước : ltrụ = MNHLmax + a

Độ vượt cao an toàn a = 1,5  2,5m

Bề rộng đỉnh vật thoát nước : b = 2m

* Đoạn sườn đồi do ở hạ lưu không có nước nên ta chọn hình thức thoát nước kiểu áp mái

Ở vị trí này mái hạ lưu chỉ chịu tác dụng của dòng thấm đi ra nên để bảo đảmcho mái không bị hư hỏng do tác dụng của dòng thấm em sử dụng thiết bị thoátnước kiểu áp mái

Hình 2.2- Thiết bị thoát nước kiểu áp mái

7.4) Thiết kế sơ bộ tràn xả lũ

7.4.1) Hình thức - quy mô tràn xả lũ

Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất, vật liệu xây dựng tại công trình đầumối ta chọn hình thức công trình tháo lũ là đường tràn dọc nối tiếp bằng dốc nước.Loại tràn là thực dụng , chảy tự do

7.4.1.1) Quy mô tràn

Bộ phận nối tiếp thượng lưu

Để dòng chảy từ hồ vào tràn được thuận dòng, ta bố trí kênh dẫn thượng lưu

để dẫn nước vào ngưỡng tràn

Kênh dẫn gồm 2 đoạn:

+ Đoạn đầu có bề rộng không đổi

+ Đoạn tiếp theo là đoạn nối tiếp giữa kênh với tràn có bề rộng thu hẹp dầntránh hiện tượng co hẹp dòng chảy đột ngột gây bất lợi cho công trình, ngoài ra ởđoạn này ta có bố trí thêm tường cánh hướng dòng để bảo vệ bờ và nối tiếp đượcthuận tiện, góc mở của tường cánh cotg = 2

+ Độ dốc đáy kênh i = 0,12

+ Cao trình đáy kênh: +60,03m

+ Hệ số mái kênh thượng lưu, kênh thượng lưu có mặt cắt hình thang với

hệ số mái m = 1,5

a) Ngưỡng tràn

Ngưỡng tràn có nhiệm vụ điều tiết lưu lượng và mực nước, bố trí cầu cầu côngtác Cấu tạo gồm: bản đáy, tường bên

Cao trình ngưỡng tràn: +69,86m; số khoang tràn: n = 3 khoang

- Tổng chiều rộng các khoang tràn: Tính toán với 3 phương án: Btr = 36m;45m; 54m

- Mố trụ lượn tròn, chiều dày mố trụ: dmt =1,5m

- Chiều dày mố bên thay đổi từ (0,51,5)m

- Bề rộng dốc: Bd = Btr +2dmt

- Chiều rộng đỉnh tràn: Chọn sơ bộ theo điều kiện bố trí thiết bị Do hình thứcđập tràn thực dụng không cửa van nên chọn =10m

: chiều dài ngưỡng tràn (m)

Theo ba phương án tràn đã tính sơ bộ trong phần tính toán điều tiết lũ thì cộtnước siêu cao biến đổi không nhiều nên sơ bộ ta chọn  = 10m

Để nối tiếp ngưỡng tràn với hạ lưu ta bố trí một dốc nước, đưa nước xả rasông sau tràn Do kích thước tràn khá lớn nên ta thiết kế dốc nước có đoạn thu hẹp,góc thu hẹp chọn theo kinh nghiệm chọn  < 230 thì dòng chảy không bị co hẹp đột ngộtCăn cứ vào tình hình địa chất, địa hình của tuyến tràn đã chọn, ta lấy độ dốctoàn bộ dốc nước i = 12%, chiều dài toàn bộ dốc nước L = 60 m

Độ dốc đáy dốc nước: i = 0,12 Hệ số nhám của dốc nước: n = 0,014

Cao trình đầu dốc nước: đd = ng.tr = +66,86m

Cao trình cuối dốc nước: cd =đd - i.Ld = 69,86- 0,12.60 = 59,66mChiều dày bản đáy: t = 0,5 (m)

Bảng 7.4.1: Toạ độ đường cong Ôphixêrôp của các phương án tràn

H = 1.0m B tr = 36m

(H tk =3 m) B

tr = 45m (H tk =3 m) B

tr = 54m (H tk =3 m)

- Cách xây dựng mặt cắt đập tràn như sau:

+ Chọn cao trình ngưỡng tràn trùng với MNDBT

+ Chọn hệ trục Oxy: trục Ox ngang với cao trình ngưỡng tràn,hướng về hạ lưu.Trục Oyhướng xuống dưới Gốc O nằm ở mép thượng lưu đập,ngang cao trình ngưỡng tràn

+ Vẽ đường cong theo toạ độ Ôphixêrốp trên hệ trục đã chọn

+ Tịnh tiến đường cong đó theo phương ngang cho đến khi tiếp xúc với biên hạ lưucủa mặt cắt cơ bản

+ Mặt cắt hạ lưu nối tiếp với sân sau bằng mặt cong bán kính R:

0,2 0,5  t

Trong đó: P là chiều cao đập (m); Ht là cột nước tràn (m)

7.4.2) Tính toán thủy lực dốc nước

Tính toán thuỷ lực dốc nước, dựa vào địa hình ta chia dốc nước ra làm 2 đoạn

để tính toán :

+ Đoạn 1: Đoạn thu hẹp đầu dốc nước

+ Đoạn 2: Đoạn dốc nước không đổi

i i-1

2 1

a Xác định kích thước đoạn thu hẹp

+ Bề rộng ở đầu đoạn thu hẹp lấy bằng bề rộng tràn :Bđ = BT +2dmt

+ Bề rộng ở cuối đoạn thu hẹp theo kinh nghiệm thường được chọn:

Bd = ( 4

3 3

2

)Bt+ Chiều dài đoạn thu hẹp Lth được xác định

d 2 2

c th

7.4.2.3) Xác định độ sâu co hẹp h c

0 ) (

7.4.2.4) Tính đường mặt nước trong dốc đoạn thu hẹp

+ Chia đoạn kênh phi lăng trụ ( đoạn thu hẹp ) thành n đoạn ngắn, mỗi đoạndài L như nhau:

vi =

i

Q



+ Xác định chu vi ướt ở mặt cắt đầu và cuối đoạn tính toán theo công thức:

i = bi + 2.hi+ Bán kính thuỷ lực ở mặt cắt đầu và cuối đoạn tính toán được xác định theo

-  : Hiệu số tỷ năng ở đầu và cuối đoạn tính toán, tính theo công thức:

 = i + 1 - i =

1 1

+ Nếu L  L' thì ta phải giả thiết lại chiều sâu nước ở cuối đoạn tính toán

và tiến hành các bước như trên cho đến khi L  L'

Tiếp tục tính toán cho các đoạn còn lại với chiều sâu nước ở cuối đoạn trước làchiều sâu nước ở đầu đoạn tiếp theo cho đến hết đoạn thu hẹp sao cho L = Lth

- Phần tính toán chi tiết xem ở phụ lục bảng phụ lục 2

Bảng 1.1- Tổng hợp kết quả tính toán đoạn dốc nước thay đổi

BT(m) Bđdốc(m) Bcdốc(m) Q(m3/s) hđầu(m) Hcuối(m)

7.4.2.5) Tính đường mặt nước trong dốc đoạn không đổi

Để tính đường mặt nước trong đoạn này ta sử dụng phương pháp cộng trựctiếp hay phương pháp sai phân để tính

Chiều sâu dòng đều trên dốc ho tính theo phương pháp đối chiều với mặt cắt

lợi nhất về thủy lực:

Q

i m R

f 4 o

) ( ln 

ik =

2 2

+ Ck : Hệ số Sedi ứng với độ sâu phân giới 1 1/ 6

7.4.2.8) Tính đường mặt nước trong dốc đoạn không đổi.

Tính đường mặt nước trên dốc tương tự như trên, với mực nước ban đầu(mực nước đầu đoạn có bề rộng không đổi) hđ bằng độ sâu dòng chảy ở cuối đoạnthu hẹp.Từ đó ta sẽ tính được độ sâu h tại từng mặt cắt đến cuối dốc nước

Phần tính toán chi tiết xem ở phụ lục bảng phụ lục 2

Bảng 1.1- Tổng hợp kết quả tính toán đoạn dốc nước không đổi

 Đường mặt nước trên dốc là đường nước đổ b2 có chiều sâu đầu dốc h=hkvà

đổ xuống tiệm cận với đường N-N có chiều sâu dòng đều ho

7.4.3) Đường mặt nước trong dốc nước có kể đến hàm khí

Trong dốc nước có lưu tốc lớn nên lớp không khí gần mặt nước sẽ bị hútvào lớp nước Các bọt khí đó pha trộn vào lớp nước trên vùng mặt, chuyển độngcùng với dòng chảy và do đó chiều sâu dòng nước sẽ tăng so với tính toán khi

không có hàm khí Khi đó chiều cao tường bên của dốc nước sẽ tăng hơn so với tính

toán bình thường

Đường mặt nước có kể đến hàm khí được xác định theo công thức :

hhk = hi (1 +

i V

100)Trong đó :+ hi: chiều sâu dòng nước trên thân dốc + Vi: Vận tốc dòng chảy ứng với mặt cắt tính toán thứ i

Để xác định chiều cao tường bên dốc nước ta đi xác định đường mặt nước trên

dốc nước có kể đến hàm khí ứng với lưu lượng xả lớn nhất

Ta tính cho 3 mặt cắt đầu dốc, cuối đoạn thu hẹp và cuối dốc nước

Bảng 1.1- Kết quả tính đường mặt nước có kể đến hàm khí

Q (m3/

s)

Đầu đoạn thu hẹp Cuối đoạn thu hep Cuối dốc nước

Bđầu h1 V1 Hh.khí Bcuối h2 V2 Hh.khí Bdốc h3 V3 Hh.khí(m) (m) (m/s) (m) (m) (m) (m/s) (m) (m) (m) (m/s) (m)1392.8 39 3.26 9.748 3.5778 27 4.1427 11 4.602 27 3.016 15.2 3.47491480.8 48 3.03 9.577 3.3202 33 3.6986 11.4 4.121 33 2.795 15.10 3.21691239.4 57 2.74 9.481 2.9998 39 3.229 11.8 3.608 39 2.533 14.99 2.9126

+ Kiểm tra điều kiện không xói

Thông qua tính toán thuỷ lực dốc nước ta xác định được vận tốc dòng chảy

lớn nhất trên dốc, phải thoả mãn điều kiện:

Vmax < [Vmax]

Với: [Vmax] là vận tốc không xói cho phép của vật liệu làm dốc nước

Theo bảng (11.9) sổ tay TTTL, với bêtông M200 có: [Vmax] = 20 (m/s)

Từ kết quả tính toán đường mặt nước ứng với cấp lưu lượng ở trên, ta thấy các

trường hợp đều thoả mãn

Vậy đảm bảo điều kiện không xói

7.4.3.2) Tường bên dốc nước có kể đến hàm khí

Sơ bộ chọn chiều cao tường bên dốc nước: ht = h + a

- Đáy và bờ kênh làm bằng đá lát dày 50cm

- Mặt cắt kênh được tính toán với lưu lượng thiết kế ứng với các phương án: + PA1: QTK = Qmax = 1239,37 m3/s, ứng với Bk = 44 m

+ PA2: QTK = Qmax = 1392,82 m3/s, ứng với Bk = 53 m

+ PA3: QTK = Qmax = 1480,8 m3/s, ứng với Bk = 62 m

Bk(m) Q(m3/s) F(Rln) R(ln) b/Rln h/Rln hh(m)

44 1239.37 0.00407 1.606 27 0.489 0.7853

53 1392.82 0.00338 1.726 31 0.427 0.737

+ Kiểm tra điều kiện xói của kênh

36 1239.37 44 4.32457 367.9487 3.3683

45 1392.82 53 4.12911 380.8135 3.6575

54 1480.8 62 3.87418 382.7877 3.8685

+ Kiểm tra điều kiện không xói của kênh

Kênh không bị xói khi thỏa mãn điều kiện V < [V]kx

Trong đó:

[V]kx: Lưu tốc cho phép không gây xói lở bờ và đáy kênh, với nền đá [V]kx = 4 m/s

V: Lưu tốc trong kênh được xác định theo công thức: V =

k

QωVới: k = (Bk + m.hK).hK

.Từ bảng (9.21) ta thấy Vmax  [V]kx → Thỏa mãn điều kiện không xói

7.6) Tính khối lượng và giá thành các phương án.

7.6.1) Tính khối lượng các phương án

7.6.1.1) Tính khối lượng đắp đập

Chia đập thành n đoạn ngắn có chiều dài lisao cho ở mỗi đoạn có địa hình nềnđập tương đối bằng phẳng (mặt cắt đập ít thay đổi) Sau đó tính diện tích tại các mặtcắt rồi tính diện tích trung bình mặt cắt ngang của đoạn đập li

Khối lượng đắp đập tính theo công thức:

V =

1

1 2

i

i i

i n