Thiết kế hồ chứa nước hồi xuân – PA 1

Đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực xây dựng công trình Hồ chứa nước Hồi Xuân nằm trên lưu vực Sông Mã phía tây bắc tỉnh ThanhHoá và phía tây tỉnh Hoà Bình.. Bảng 1–4: Tốc độ gió lớn nhất

LỜI CẢM ƠN

Sau mười tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự cố gắng của bản thân và sự nhiệttình của thầy giáo Tiến sĩ ĐÀO TUẤN ANH thuộc bộ môn thủy công – trường Đạihọc Thủy lợi, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình Đề tài mà em đã hoànthành là: “ Thiết kế hồ chứa nước Hồi Xuân PA1

Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là một dịp tốt để em tổng hợp lại kiến thứcmình đã học trong năm năm tại trường Đại học Thủy lợi và giúp em biết cách ápdụng lý thuyết vào thực tế công trình mình đã làm, làm quen được với công việccủa một kỹ sư thiết kế công trình thủy lợi Qua đó đã giúp em có thêm những hànhtrang kiến thức chuyên ngành ngoài kiến thức lý thuyết để bước vào tương lai vàgiúp em đỡ bỡ ngỡ khi bước vào đời với công việc thực tế của một kỹ sư thủy lợisau này

Đây là đồ án tốt nghiệp sử dụng tài liệu thực tế công trình thủy lợi, vận dụngthực tế các kiến thức đã học Mặc dù bản thân có nhiều cố gắng nhưng do thời gian

có hạn và còn nhiều bỡ ngỡ về đường lối giải quyết khi đưa lý thuyết đã học ápdụng vào thực hành công trình thực tế Trong quá trình làm đồ án do kinh nghiệmthực tế còn thiếu, trình độ còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót Em rấtmong được sự thông cảm và sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo giúpcho đồ án của em được hoàn chỉnh, chính xác hơn, giúp cho kiến thức chuyên mônđược hoàn thiện tự tin là một kỹ sư bước vào tương lai với kiến thức chuyên ngànhcủa mình

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, các thầy cô giáo trongkhoa, đặc biệt là thầy giáo TS ĐÀO TUẤN ANH đã tận tình giúp đỡ, tạo mọi điềukiện để em hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 09 tháng 12 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thế Duyệt

MỤC LỤC

CHƯƠNG I ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1

1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực xây dựng công trình 1

1.1.1 Vị trí địa lý 1

1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực xây dựng công trình 1

1.1.3 Quan hệ Z = f(F) và Z = f(V) 3

1.2 Điều kiện thủy văn khí tượng 3

1.2.1 Đặc điểm sông và lưu vực 3

1.2.2 Đặc trưng khí tượng 4

1.2.3 Đặc trưng thủy văn 4

1.2.4 Quan hệ Q=f(Z) 9

1.3 Điều kiện địa chất 9

1.3.1 Tổng quan toàn vùng 9

1.3.2 Địa chất địa điểm xây dựng công trình 10

1.4 Địa chất thủy văn 11

1.4.1 Phân lớp các tầng chứa nước 11

1.4.2 Phức hệ chứa nước trong các thành tạo aluvi (aQ) 11

1.4.3 Phức hệ chứa nước trong các trầm tích biến chất hệ tầng Sông Mã (2 sm) 11

1.5 Tình hình vật liệu xây dựng 11

1.5.1 Đất đắp đập 12

1.5.2 Vật liệu cát, đá 12

CHƯƠNG II ĐIỀU KIỆN DÂN SINH KINH TẾ 14

2.1 Tình hình dân sinh kinh tế 14

2.1.1 Dân số 14

2.1.2 Đời sống văn hóa xã hội khu vực dự án 14

2.2.1 Hiện trạng môi trường nước 15

2.2.2 Hiện trạng môi trường đất 15

2.3 Phương hướng phát triển kinh tế 16

CHƯƠNG III CÁC PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG NGUỒN NƯỚC VÀ 17

NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH 17

3.1 Phương án sử dụng nguồn nước 17

3.2 Nhiệm vụ công trình 17

CHƯƠNG IV GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH VÀ THÀNH PHẦN CÔNG

TRÌNH 18

4.1 Giải pháp công trình 18

4.2 Thành phần công trình 18

4.3 Cấp bậc công trình và các chỉ tiêu thiết kế 18

4.3.1 Cấp công trình 18

4.3.2 Các chỉ tiêu thiết kế 19

CHƯƠNG V XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ HỒ CHỨA 20

1 Tính toán mực nước chết của hồ (MNC) 20

1.1 Xác định mựcc nước chết (MNC) 20

1.2 Xác định MNC 20

2 Xác định mực nước dâng bình thường 21

CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 22

1 Các tài liệu tính toán 22

1.1 Đường quan hệ giữa mực nước trong kho và lưu lượng xả lũ của kho nước 22

2.2 Đường đặc tính dung tích của kho nước Z~F~V 22

2.3 Đường quá trình lũ thiết kế (Công trình cấp II) 22

2.Tính toán điều tiết lũ 22

2.1.Mục đích tính toán điều tiết lũ 22

2.2.Phương pháp và kết quả tính 23

CHƯƠNG I THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 29

I.XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN 29

1.1 Nhiệm vụ và hình thức đập 29

2.Kiểm tra khả năng tháo nước của đập 29

2.1.Lưu lượng chảy qua đập tràn đỉnh rộng tính theo công thức sau: 29

2.2.Ảnh hưởng của hệ số co hẹp bên: 30

1.3 Xác định các kích thước cơ bản của đập đất 30

1.3.2 Cấu tạo đỉnh đập 35

1.4 Tính toán thấm qua đập 42

1.4.1 Mục đích tính thấm 42

1.4.2 Trường hợp tính toán 42

1.4.3 Tổng lưu lượng thấm 42

1.4.4 Các mặt cắt tính toán 42

1.4.5 Tính thấm cho các mặt cắt ứng với MNDBT 43

1.4.7 Trường hợp thượng lưu là MNLTK, hạ lưu có nước h2 = 6,85m 50

1.4.8 Trường hợp thượng lưu là MNLKT, hạ lưu có nước h2 = 6,91m 51

1.5 Tính toán ổn định mái đập 52

1.5.0 Mục đích tính toán 52

1.5.1 Trường hợp tính toán 53

1.5.2 Tính toán ổn định mái bằng phương pháp cung trượt 53

1.5.3 Đánh giá tính hợp lý của mái 73

CHƯƠNG II THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ 74

2.1 Vị trí, hình thức và quy mô công trình 74

2.1.1 Vị trí 74

2.1.2 Hình thức và quy mô công trình 74

2.2 Kiểm tra khả năng tháo 75

2.2.1 Xét hệ số co hẹp bên εo 76

2.2.2 Xét lưu tốc tiến gần Vo 76

2.3 Tính toán kênh xả hạ lưu 76

2.4 Tính toán thủy lực dốc nước 78

2.4.1 Mục đích 79

2.4.2 Nguyên lý tính toán 79

2.4.3 Tính toán thủy lực đoạn thu hẹp 80

2.4.4 Tính toán thủy lực dốc nước đoạn không đổi 88

2.5 Kiểm tra xói cuối dốc nước 98

2.6 Hiện tượng thuỷ lực trong dốc nước 98

2.6.1 Hiện tượng hàm khí 98

2.6.2 Xác định chiều cao tường bên dốc nước 99

2.7 Tính toán tiêu năng sau dốc nước 99

2.7.1 Tính toán và xác định lưu lượng tính toán tiêu năng 99

2.7.2 Xác định kích thước bể tiêu năng 100

2.8 Cấu tạo chi tiết các bộ phận tràn 102

2.8.1 Ngưỡng tràn 102

2.8.2 Dốc nước 102

2.8.3 Bể tiêu năng 103

2.8.4 Kênh xả hạ lưu 103

2.9 Tính toán ổn định tường các bộ phận tràn 103

2.9.1 Mục đích 103

2.9.2 Trường hợp tính toán 103

2.9.3 Số liệu tính toán 105

2.9.4 Tính toán ổn định tường 105

CHƯƠNG III THIẾT KẾ CỐNG LẤY NƯỚC 113

3.1 Vị trí, nhiệm vụ và hình thức cống 113

3.1.1 Vị trí cống 113

3.1.2 Nhiệm vụ và cấp công trình 113

3.1.3 Hình thức cống 113

3.1.4 Tài liệu thiết kế cống 113

3.2 Thiết kế kênh hạ lưu sau cống 113

3.2.1 Thiết kế mặt cắt kênh 113

3.2.2 Xác định độ sâu trong kênh ứng với các cấp lưu lượng 116

3.3.1 Trường hợp tính toán 116

3.3.2 Xác định bề rộng cống 118

3.3.3 Xác định khẩu diện cống 121

3.3.4 Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống 122

3.4 Kiểm tra trạng thái chảy và tính toán tiêu năng 123

3.4.1 Mục đích tính toán 123

3.4.2 Trường hợp tính toán 124

3.4.3 Xác định độ mở cống 124

3.4.4 Kiểm tra trạng thái chảy trong cống 125

3.5 Chọn cấu tạo cống 131

3.5.1 Bộ phận cửa vào 131

3.5.2 Bộ phận cửa ra 132

3.5.3 Thân cống 132

3.5.4 Tháp van và cầu công tác 134

3.6 Tính toán kết cấu cống ngầm 134

3.6.1 Mục đích tính toán 134

3.6.2 Trường hợp tính toán 135

3.7 Tài liệu cơ bản và yêu cầu thiết kế 135

3.7.1 Tài liệu cơ bản 135

3.7.2 Yêu cầu thiết kế 136

3.8 Xác định các lực tác dụng lên cống ngầm 136

3.8.1 Xác định đường bão hoà trong thân đập 138

3.8.2 Áp lực đất 139

3.8.3 Áp lực nước 140

3.8.4 Trọng lượng bản thân 140

3.8.5 Phản lực nền 141

3.8.6 Sơ đồ lực cuối cùng 141

BẢNG PHỤ LỤC ĐIỀU TIẾT LŨ 143

Bảng phụ lục 1 : Tính toán lũ thiết kế (P=1%) 143

TÀI LIỆU THAM KHẢO 160

PHẦN I TÀI LIỆU CƠ BẢN CHƯƠNG I ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực xây dựng công trình 1.1.1 Vị trí địa lý

Công trình hồ chứa nước Hồi Xuân được nghiên cứu xây dựng trên Sông Mãthuộc địa phận xã Thanh Xuân, huyện Quan Hóa, tỉnh Thanh Hóa Vị trí công trìnhcách thị xã Hoà Bình khoảng 95 km về phía Tây, cách Thành phố Thanh Hoá 195

km về phía Tây Bắc Công trình nằm cạnh Quốc lộ 15

Tuyến 3 (phương án kiến nghị) của công trình hồ chứa nước Hồi Xuân, có tọa

độ theo hệ VN2000 như sau : X = 2 261 955

1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực xây dựng công trình

Hồ chứa nước Hồi Xuân nằm trên lưu vực Sông Mã phía tây bắc tỉnh ThanhHoá và phía tây tỉnh Hoà Bình Đây là vùng núi cao thuộc miền Tây Bắc của ViệtNam bao gồm các dãy núi kéo dài theo phương TB-ĐN phân cắt mạnh đến trungbình, bề mặt sườn có độ dốc khá lớn, từ 10-30o Các khối núi ven sông thường kháthoải, cao độ tuyệt đối dao động từ trăm mét đến vài trăm mét

Căn cứ vào các đặc điểm nguồn gốc, hình thái vùng nghiên cứu có thể chia

ra làm các kiểu địa hình địa mạo chính như sau:

1.1.2.1 Kiểu địa hình xâm thực bóc mòn

Đây là 1 trong các dạng địa hình có quy mô lớn nhất trong toàn diện tích

công tác Chúng trùng với các dải đồi có mức phân cắt cao

Căn cứ theo mức độ phân cắt và độ dốc của địa hình có thể phân chia ra cáckhối núi sau đây

* Các khối núi xâm thực bóc mòn phân cắt yếu

Chiếm diện tích không lớn trên tờ bản đồ, trùng với diện tích phân bố các đábazan hệ tầng Cẩm Thuỷ Địa hình có mức độ phân cắt trung bình đến thấp Bề mặtsườn dốc 50 đến 100, có nhiều yên ngựa, các bề mặt đỉnh diện tích khá rộng

* Khối núi xâm thực bóc mòn phân cắt trung bình

Bao gồm phần lớn các khối núi trong vùng công tác được tạo bởi các đá trầmtích hệ tầng Cò Noi, trầm tích biến chất hệ tầng Sông Mã Các khối núi kéo dàiphương TB-ĐN và á kinh tuyến dạng yên ngựa Tại đây địa hình có mức phân cắtkhá mạnh, bề mặt sườn có độ dốc tương đối lớn, đường phân thuỷ hẹp dạng sốngtrâu, vỏ phong hoá sét có chiều dày lớn, đá gốc thường nằm ở độ sâu lớn.

1.1.2.2 Kiểu địa hình karst

Chiếm diện tích không lớn ở phần cực Nam tờ bản đồ 1/50.000 tương ứngvới diện phân bố các đá vôi, đá vôi dolomit của hệ tầng Hàm Rồng; đá phiến vôi,phiến sét vôi hệ tầng Sông Mã Địa hình phân cắt mạnh, bề mặt sườn dốc đến dốcđứng, các đá vôi và dolomit gốc cứng rắn lộ ngay trên bề mặt địa hình Lớp sét vàđất phủ có chiều dày không lớn

1.1.2.3 Kiểu địa hình tích tụ

Trên bình đồ, dạng địa hình trùng với các diện tích phân bố trầm tích hệ Đệ

Tứ dưới dạng các dải đất bằng hẹp Theo độ cao, có thể phân ra các dạng địa hìnhthềm bậc I, bãi bồi cao và các bãi bồi thấp, doi cát, bãi cát ven sông

* Thềm bậc I Phân bố ở độ cao tương đối 7-8m đến 10-11m so với mặt nước

sông Bề mặt thềm thường hẹp, hơi nghiêng về phía lòng sông Thành phần gồm hailớp Lớp dưới gồm cuội thạch anh lẫn sạn cát sét chiều dày 3-5m Lớp trên, thànhphần gồm sét, sét pha lẫn sạn dăm chiều dày 2-4m

* Bãi bồi cao Nằm ở độ cao tương đối 2-3m, thường bị ngập trong mùa mưa

lũ Các bãi bồi có diện tích hẹp, bề mặt nghiêng về phía lòng sông Thành phần baogồm sét, sét pha, cát, cát pha Đây là các diện tích trồng lúa và hoa màu của nhândân địa phương

* Các doi cát và bãi cát ven sông Phân bố rải rác ở các đoạn sông uốn khúc.

Kích thước các bãi cát và doi kéo dài từ vài chục mét đến vài trăm mét, chiều rộngvài chục mét Thành phần bao gồm các loại cuội sỏi, sạn và cát Chiều dày các bãi

và doi cát dao động từ 1-2 m đến hàng chục mét

1.1.2.4 Hoạt động kiến tạo hiện đại

Các quan sát chi tiết cho thấy, dọc Sông Mã không quan sát thấy các mặtfacet (mặt tam giác), các bậc thềm hoàn toàn yên tĩnh, không bị cắt qua bởi các hệ

thống khe nứt và đứt gãy nội sinh Do đó có thể kết luận, trong vùng không có cácbiểu hiện hoạt động kiến tạo hiện đại.

1.2 Điều kiện thủy văn khí tượng

1.2.1 Đặc điểm sông và lưu vực

Sông Mã bắt nguồn từ vùng núi Pu Huổi Long (tỉnh Lai Châu) ở độ cao2179m, địa hình lưu vực chủ yếu là núi xen lẫn cao nguyên Độ cao trung bình toànlưu vực khoảng 760m, đỉnh cao nhất đạt trên 2000m Diện tích lưu vực của hệthống sông Mã khoảng 28400km2, trong đó có 17600 km2 nằm trong lãnh thổ ViệtNam, phần còn lại 10800km2 nằm trên lãnh thổ nước Lào chiếm khoảng 38,6% diệntích toàn lưu vực Tính từ nguồn tới cửa sông, dòng chính sông Mã dài 512 km,trong đó phần lãnh thổ Việt Nam sông dài 410 km

Sông Mã có 39 sông nhánh các cấp, các sông nhánh lớn cấp I như: sông Chu(Flv=7580km2), sông Luông (Flv=1850km2), sông Bưởi, sông Lò

Lưu vực sông Mã nằm lọt giữa hai dãy núi cao chạy song song theo hướngTây Bắc Đông Nam: dãy thứ nhất thuộc bờ trái sông Mã kéo dài từ Tuần Giáo đếnHồi Xuân, dãy thứ hai thuộc bờ phải sông Mã và sông Chu Đặc điểm nổi bật củađịa hình lưu vực là cao nguyên thể hiện rõ ở vùng thượng lưu và trung lưu

Lưu vực nằm trong vùng khí hậu nóng ẩm mưa nhiều, rừng trong lưu vựcchủ yếu là rừng lá rộng, có hệ thực vật rất phong phú và đa dạng về họ và loài Ở độ

cao 700 m trở xuống thì họ tre nứa chiếm ưu thế, gồm tre luồng, nứa vầu vàgiang v.v Ở độ cao trên 700 m là vùng có diện tích rừng nhiều, chủ yếu là các loại

gỗ, tỷ lệ che phủ đạt 65%- 70 %

1.2.2 Đặc trưng khí tượng

Việc nghiên cứu khí tượng trên lưu vực sông Mã được tiến hành khá sớm:năm 1910 đã có trạm đo mưa Thanh Hoá, tới năm 1926 đập dâng nước Bái Thượngtrên sông Chu được xây dựng và là công trình thủy lợi lớn nhất tỉnh Thanh Hoácũng như của lưu vực sông Mã

Mạng lưới trạm khí tượng phân bố không đều, hầu hết tập trung ở hạ du.Thời kỳ đầu các trạm cấp I đo đạc đầy đủ các yếu tố, nhưng sau năm 1976 TổngCục khí tượng thuỷ văn đã hạ cấp và giải thể khá nhiều trạm

1.2.3 Đặc trưng thủy văn

Mạng lưới trạm thủy văn trên lưu vực khá dày, song phân bố không đều, hầuhết tập trung ở hạ du Thời kỳ đầu các trạm cấp I đo đạc đầy đủ các yếu tố, nhưngsau năm 1976 Tổng Cục khí tượng thủy văn đã hạ cấp và giải thể khá nhiều trạm.Hiện nay số trạm đo lưu lượng còn lại trên lưu vực như sau:

- Trên dòng chính sông Mã còn duy nhất trạm thủy văn đo lưu lượng Xã Là,trạm Cẩm Thủy sau khi bỏ đo lưu lượng từ 1977 - 1994 được khôi phục lại thànhtrạm đo lưu lượng từ năm 1995 đến nay

- Trên nhánh sông Chu còn duy nhất trạm đo lưu lượng Cửa Đạt, một sốtrạm khác đã bỏ hẳn hoặc hạ cấp xuống chỉ còn đo mực nước

1.2.3.1 Điều kiện khí hậu

a, Nhiệt độ không khí

Chế độ nhiệt trên lưu vực cũng phân ra là hai mùa tương ứng: mùa hè và mùa đông

- Mùa hè từ tháng IV ÷ X thời tiết nóng ẩm, nhiệt độ cao Nhiệt độ cao nhấtthường xuất hiện vào tháng VII, đo được tại Thanh Hoá Tmax = 42oC (VII/1910),tại Như Xuân Tmax = 41.7oC (11/V/1996) Theo không gian nhiệt độ tăng dần từthương lưu về hạ lưu sông Mã, điều này phù hợp với vị trí địa lý và điều kiện địahình trên lưu vực: Tại Tuần Giáo Tnăm = 20.9oC xuống đến vùng hạ lưu nhiệt độtăng nên, tại Thanh Hoá Tnăm = 23.6oC

- Mùa đông từ tháng XI ÷III thời tiết khô lạnh, nhiệt độ giảm nhanh, nhiệt độ thấpthường xuất hiện vào tháng I Nhiệt độ tối thấp đo được trong tháng I tại một số trạm sau:Tại sông Mã TMin = -0.8oC (3/I/1974), Sơn La TMin = -0.8oC (1/I/1940), Bái ThượngTMin = 2.6oC (2/I/1974) và Thanh Hoá TMin = 5.4oC (VII/1910)

Bảng 1–2: Đặc trưng nhiệt độ không khí trạm tiêu biểu (trạm Hồi Xuân)

Đặc

Ttb oC 17,0 18,1 20,9 24,4 26,6 27,5 27,5 27,1 25,9 23,7 20,5 17,7 23,1Tmax

oC 33,8 36,8 40,7 40,8 41,4 41,6 40,3 38,9 40,6 37,8 34,9 34,9 41,6Tmin

16,

3 17 20,2 21,2

16,7

10,

9 6,4 2,1 2,1

b, Độ ẩm không khí

Độ ẩm trên lưu vực sông Mã biến đổi không lớn, tăng dần từ thượng lưu về

hạ lưu Độ ẩm tương đối trung bình năm lưu vực dao động từ 80 ÷ 86 % Chế độ ẩmtrên sông Mã tương ứng với mùa hè và mùa đông

Bảng 1–3: Độ ẩm tương đối trung bình tháng tại các trạm

khí tượng Đơn vị: (%)

Tháng

TrungBình

> 40 m/s.

- Mùa đông: Gió mùa Đông Bắc tiến vào lưu vực đã bị dãy núi ở giữa sông

Đà với sông Mã và dãy núi cao Hoàng Liên Sơn chặn lại, nên khả năng ảnh hưởnggió mùa Đông Bắc ở vùng thượng lưu sông Mã ít hơn Đây là nguyên nhân gây ramùa đông khô lạnh và đến sớm hơn các vùng khác

Bảng 1–4: Tốc độ gió lớn nhất ứng với các tần suất thiết kế - Trạm Hồi XuânĐặc Giá trị Vmax các hướng chính (m/s)

Mưa trên lưu vực có biến đổi theo thời gian và theo không gian, trong năm

có hai mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô :

- Mùa mưa bắt đầu từ tháng IV và kết thúc vào tháng IX (vùng thượng lưu)hoặc từ tháng V đến tháng X (vùng hạ lưu) có gió mùa Tây Nam từ vịnh Benganthổi tới mang theo nhiều hơi nước, nóng ẩm, mưa nhiều Nếu xác định mùa mưagồm các tháng có lượng mưa từ 100 mm trở lên Lượng mưa mùa mưa chiếm 80 -85% lượng mưa cả năm, ba tháng có lượng mưa lớn nhất là tháng VI ÷ VIII (vùngTL) và tháng VII ÷ IX (vùng HL)

- Mùa khô: Bắt đầu từ tháng X hoặc tháng XI và kết thúc vào tháng III-IVnăm sau tháng có lượng mưa ít nhất là tháng I ÷ III, lượng mưa trong mùa này chỉchiếm 10 ÷30 % lượng mưa năm Riêng phần diện tích lưu vực thuộc CHDCND

Lào (chiếm gần 39% diện tích toàn lưu vực), theo tài liệu nước ngoài có lượng mưadao động từ 1200-1500 mm, trong đó lượng mưa tại trạm Xầm Nưa cách trạm MộcChâu của Việt Nam khoảng 180 km có lượng mưa là 1500 mm, trạm LuangPrabang 1250mm.

e, Bốc hơi

Lượng bốc hơi biến đổi trong năm trên toàn lưu vực ngược lại với sự biếnđổi của mưa, nhiệt độ và độ ẩm: nơi nào mưa nhiều độ ẩm lớn thì lượng bốc hơinhỏ và ngược lại Tại Lạc Sơn, Bái Thượng X ≈ 2000 mm thì bốc hơi Zpic.năm =

770 mm, trong khi những vùng mưa nhỏ như sông Mã X ≈ 1200mm thì lượng bốchơi năm đạt tới Zpic.năm > 900 mm Qua phân tích lượng bốc hơi trên toàn lưu vựcthấy sự biến đổi theo thời gian và không gian lớn

Xác định phân phối tổn thất bốc hơi các tháng trong năm dựa theo phân phốilượng bốc hơi đo bằng ống piche tại trạm Hồi Xuân Kết quả tính toán tổn thất bốchơi trung bình tháng thể hiện ở bảng dưới:

Đặc trưng bùn cát về tuyến công

trình Lượng bùn cát lắng đọng khi có hồ chứaQo

m3/s

llg/m3

Rkg/s

Bảng 1–7: Lưu lượng đỉnh lũ Q max p (m 3 /s) ứng với các tần suất thiết kế

Bảng 1–8 : Tổng lượng lũ ứng với các thời đoạn và tần suất

1.2.3.2 Các đặc trưng thủy văn

Chọn trạm trạm thủy văn Hồi Xuân làm trạm tương tự để xác định chuỗi dòngchảy năm cho tuyến đập Trạm Hồi Xuân nằm cách tuyến đập 1 khoảng 9 km vềphía hạ lưu, có thời gian quan trắc lưu lượng từ 1965-1970, đo mực nước từ 1962-2005

a, Chuẩn dòng chảy năm

Bảng 1–9: Đặc trưng dòng chảy năm thủy văn thiết kế

Giá trị trung bình Lưu lượng thiết kế Qp(m3/s)

b, Phân phối dòng chảy năm

Trên cơ sở chuỗi dòng chảy năm tính toán cho tuyến đập hồ chứa nước HồiXuân, dùng chỉ tiêu vượt trung bình để xác định các tháng mùa lũ, các tháng mùakiệt Kết quả tính toán cho thấy mùa lũ trên sông Mã bắt đầu từ tháng VI kết thúcvào tháng X (kéo dài 5 tháng), mùa kiệt từ tháng XI đến tháng V năm sau Phânphối dòng chảy mùa và dòng chảy tháng ứng với các tần suất thiết kế thể hiện trongcác bảng sau:

Bảng 1–10: Phân phối dòng chảy mùa ứng với các tần suất thiết kế

) 279 313 524 496 384 247 146 139 98,8 83,6 107 161 24890% Q(m3/s

) 84.4 215 373 301 426 170 115 94.5 84.3 85.8 82.4 135 180

1.2.4 Quan hệ Q=f(Z)

Tài liệu dùng để tính toán quan hệ Q=F(H) gồm các mặt cắt ngang, mặt cắtdọc tại khu vực nhà máy và các tuyến đập với tỷ lệ 1/2000, bản đồ địa hình tỷ lệ1/10.000, tài liệu điều tra lũ lịch sử tại các khu vực tuyến công trình

Toạ độ đường Q = F(H) được tính toán dựa theo CT thủy lực: Q =

Hệ số nhám và độ dốc đường mặt nước phần nước thấp xác định dựa trên tài

liệu thực đo, sử dụng chương trình máy tính HEC-RAS 3.1.3 -2005 hiệu chỉnh và

lựa chọn các giá trị n và J tối ưu nhất

1.3 Điều kiện địa chất

1.3.1 Tổng quan toàn vùng

Trong giai đoạn báo cáo đầu tư đã tiến hành khảo sát địa chất theo 2 phương

án tuyến công trình là Tuyến 1 và Tuyến 2 Tuy nhiên qua nghiên cứu đã xác địnhđược phương án tuyến 2 có điều kiện địa chất bất lợi do có hang karst ở lòng sôngnên đã được loại bỏ Trong giai đoạn dự án đầu tư tiếp tục nghiên cứu nhằm làmsáng tỏ điều kiện địa chất công trình phương án tuyến 1 đồng thời triển khai nghiêncứu phương án tuyến 3 cách tuyến đập 1 khoảng 500m về phía hạ lưu tuyến đập đểchọn ra được vị trí tối ưu nhất để xây dựng

Nhiệm vụ khảo sát địa chất - địa chất công trình trong giai đoạn dự án đầu tưbao gồm:

- Công tác đo vẽ bản đồ địa chất - địa chất công trình tỉ lệ 1:2.000 vùng đầumối công trình

- Khoan đào thăm dò khu đầu mối và các khu mỏ vật liệu xây dựng (VLXD)

- Thí nghiệm địa chất thuỷ văn (ĐCTV) tại hiện trường bằng phương pháp

đổ nước, ép nước và múc nước trong hố khoan hố đào

- Thăm dò địa vật lý bằng phương pháp mặt cắt địa chấn, đo sâu và mặt cắt điện

- Nghiên cứu tính chất cơ lý của đất đá bằng phương pháp thí nghiệm trong phòng

1.3.2 Địa chất địa điểm xây dựng công trình

1.3.2.1 Hiện tượng phong hóa

Là hiện tượng địa chất vật lý phổ biến nhất trong vùng Trong báo cáo này đã

sử dụng bảng phân loại các đới phong hoá của Nga thường được áp dụng cho côngtác khảo sát các công trình điện ở Việt Nam

Bảng 1–12: Bảng phân chia đất đá theo mức độ phong hoá

hóa mãnh liệt IA1

Thành phần hoá học của đá đã hoàn toàn bị biến đổi, bị oxit hoá rất mạnh, tuy còn giữ được cấu trúc của đá mẹ nhưng đá trở thành đất lẫn dăm sạn

Đới phong

hóa mạnh IA2

Thành phần hoá học của đá bị biến đổi mạnh trừ thạch anh, sự gắn kết của đá bị giảm mạnh, đá bị oxit sắt hoá mạnh Đá mềm yếu, nứt nẻ rất mạnh, ở phần đáy còn sót những tảng tương đối cứng chắc

nẻ, giảm tải IIA

Đá khá tươi bề mặt khe nứt bị oxit sắt hoá hoặc không bị oxit sắt hoá, màu sắc của đá hầu như không bị biến đổi, đácứng chắc, nứt nẻ mạnh (bước của khe nứt <30cm)

Đới đá tương

đối nguyên

Đá tươi cứng chắc, cứng chắc đến cứng chắc trung bình, nứt nẻ trung bình đến yếu, thấm nước trong đá phiến thạchanh sericit tương đối yếu

1.3.2.1 Hiện tượng trượt lở ở sườn dốc

Dọc theo thung lũng Sông Mã trong vùng nghiên cứu ít gặp hiện tượng trượt

lở Trượt lở xảy ra trong tầng sườn tàn tích (edQ) và đới phong hoá mãnh liệt (IA1)

có thể tích hàng chục mét khối tại những khu vực có đường giao thông đi qua.Trượt này xảy ra trong mùa mưa, tại những vị trí sườn dốc có tầng phủ tương đốidày Thấy rằng tại đây lớp phủ thực vật và rừng còn được bảo tồn khá tốt nên đãhạn chế được quá trình trượt lở.

1.4 Địa chất thủy văn

1.4.1 Phân lớp các tầng chứa nước

Dựa vào cấu trúc địa chất, đặc điểm, khả năng tàng trữ vận động nước củađất đá trong khu vực và mối quan hệ nước mặt với nước dưới đất, có thể chia ra cácphức hệ chứa nước chính như sau:

- Phức hệ chứa nước trong các thành tạo aluvi (aQ)

- Phức hệ chứa nước trong các trầm tích biến chất hệ tầng Sông Mã (2 sm)

1.4.2 Phức hệ chứa nước trong các thành tạo aluvi (aQ)

Trong khu vực đầu mối, các thành tạo aluvi phát triển ít, gặp ở dọc hai bênsông và dọc theo các thung lũng suối lớn dạng bãi bồi cao và bãi bồi ven sông thànhphần thạch học là á cát, á sét lẫn cuội sỏi Nước ngầm chứa và vận động trong các

lỗ hổng của đất có quan hệ chặt chẽ với nước sông, suối, biên độ dao động của nướcngầm thay đổi theo mùa

Nước thuộc loại Bicacbonat Kali Natri Canxi, nước nhạt, có tính ăn mòn yếuđối với bê tông tiêu chuẩn (Theo tiêu chuẩn TCVN149-1986 xét trong điều kiện:Công trình không chịu áp lực, đất thấm trung bình đến mạnh, bê tông có độ đặcchắc trung bình)

1.4.3 Phức hệ chứa nước trong các trầm tích biến chất hệ tầng Sông Mã ( 2 sm)

Nước dưới đất phân bố trong các đất đá thuộc hệ tầng Sông Mã, tầng chứanước thuộc loại hố rỗng - vỉa - khe nứt có đặc tính sau:

- Nước cung cấp là nước mưa, miền thoát nước là hệ thống sông suối

- Nước dưới đất tồn tại và lưu thông trong các khe nứt kiến tạo, phong hoá vàcác mặt lớp của đá

- Nước thuộc loại Bicacbonat Canxi Magie, nước nhạt, có tính ăn mòn yếuđối với bêtông tiêu chuẩn

1.5 Tình hình vật liệu xây dựng

1.5.1 Đất đắp đập

Đã khảo sát mỏ đất ở bờ trái, cách tuyến đập 3 khoảng 2,5km về phía hạ lưu

Mỏ có diện tích là 150.000m2, chiều dày tầng bóc bỏ là 0,5m; chiều dày tầng có ích

γ (g/cm3)

Độ ẩmchế bị W(%)

Mỏ dựtrữ

b, Đá

Mỏ phân bố ở bờ trái Sông Mã cách tuyến 1 khoảng 4km, cách tuyến 3khoảng 3,5km về phía hạ lưu Mỏ nằm trong vùng phân bố đá vôi thuộc hệ tầngHàm Rồng

Bảng 1–15: Bảng chỉ tiêu kiến nghị tính toán mỏ đá số 1

riêng

(g/cm2)

Độrỗng

%

Cường độkháng nén(kG/cm2)

Các chỉ tiêu kháng cắt

Hệ sốmềmhoá

Khôgió Bãohoà Khô gió Bão hoà

(Trong đó: ϕ đơn vị là độ, C đơn vị là kG/cm2)

Mỏ có chiều dày tầng bóc bỏ khoảng 2m, trữ lượng mỏ là 3,2triệu m3

Tóm lại mỏ đá có tầng bóc bỏ mỏng, tầng có ích là đá vôi có chất lượng tốt, đápứng yêu cầu làm cốt liệu bê tông cũng như làm vật liệu đắp đập đá đổ, trữ lượnglớn Mỏ có cự ly vận chuyển tương đối gần Cần chú ý các biện pháp khai thácnhằm đảm bảo an toàn do mỏ có độ dốc lớn, cạnh đường giao thông

CHƯƠNG II ĐIỀU KIỆN DÂN SINH KINH TẾ

2.1 Tình hình dân sinh kinh tế

2.1.1 Dân số

Khu vực dự định xây dựng công trình và vùng lòng hồ làm ảnh hưởng đến 2huyện miền núi của 2 tỉnh Thanh Hoá và Hoà Bình là huyện Quan Hoá (ThanhHoá) và huyện Mai Châu (Hoà Bình) Đây là các huyện miền núi có nhiều dân tộcthiểu số cùng sinh sống trong cộng đồng Bên cạnh người dân bản địa sống lâu đời

ở đây như Thái, Mường, Những năm gần đây còn có một lượng lớn người di cư từnơi khác tới, chủ yếu là người Kinh từ khu vực đồng bằng chuyển lên

Bảng 2–1: Một số chỉ tiêu chủ yếu về dân cư 2 huyện vùng dự án

STT Huyện Tổng dân số NgườiThành thị(%) NgườiNông thôn(%)

2.1.2 Đời sống văn hóa xã hội khu vực dự án

Các huyện trong vùng dự án đã hoàn thành xong chương trình xoá mù chữ, tuy nhiên

số học sinh đi học tại các huyện vẫn còn thấp; số phòng học bán kiên cố, phòng tạm còn nhiều;

cơ sở vật chất thiếu thốn và đường đi lại khó khăn là những nguyên nhân dẫn đến chất lượngđào tạo chưa cao và chưa khuyến khích được học sinh đi học

Mạng lưới y tế từ huyện xuống các xã và bản làng chưa nhiều, chủ yếu mớiđến các xã, còn các bản làng hầu như chưa có Số cán bộ y tế có trình độ về cơ sở y

tế của các huyện và xã còn thấp, bệnh thường gặp tại các huyện trong vùng dự án làbệnh về đường tiêu hoá và hô hấp

Bảng 2–2: Một số chỉ tiêu về văn hoá xã hội của 2 huyện vùng dự án

Chỉ tiêu Đơn vị Các huyện

Nguồn: niên giám thống kê huyện Quan Hoá, Mai Châu năm 2005

2.2 Hiện trạng thủy lợi và điều kiện cần thiết xây dựng công trình – Tình hình quy hoạch nguồn nước trong vùng

2.2.1 Hiện trạng môi trường nước

Theo kết quả quan trắc, đối chiếu phân tích với TCVN 5942:1995 cho thấyhầu hết các chỉ tiêu quan trắc đều nằm trong giới hạn cho phép Thời điểm thực hiệnlấy mẫu sau khi trời mưa, vì vậy chỉ tiêu tổng chất rắn lơ lửng TSS vượt tiêu chuẩncho phép

Nhận xét: Nước Sông Mã có thể sử dụng để cấp nước sinh hoạt, công nghiệp

và dịch vụ (sau khi xử lý nước bằng phương pháp keo tụ sử dụng chất đông tụ vô cơ

và khử trùng), thủy vực lòng hồ có thể sử dụng để nuôi thuỷ sản, du lịch - giải trí,

2.2.2 Hiện trạng môi trường đất

Khu vực công trình hồ chứa nước Hồi Xuân có các loại đất sau:

- Đất phù sa ngòi suối

- Đất nâu đỏ trên đá macma bazơ và trung tính (Fk)

- Đất đỏ nâu trên đá vôi (Fv)

Đất có thành phần cơ giới trung bình, phản ứng chua (pHKCl: 3,68-4,17).Hàm lượng hữu cơ tầng mặt trung bình (1,66%) Đạm, lân và kali tổng số trungbình (tương ứng 0,123%, 0,077% và 1,18%) Lân dễ tiêu nghèo (3,60 mg/100g đất)

Kali dễ tiêu trung bình (10,20 mg/100g đất) Tổng cation kiềm trao đổi thấp (5,10lđl/100g đất) Dung tích hấp thu trung bình (CEC): 11,41 lđl/100g đất.

Đất này thuận lợi để phát triển nông nghiệp: trồng lúa, rau màu và cây côngnghiệp ngắn ngày

2.3 Phương hướng phát triển kinh tế

- Với các phương án chọn (tuyến 3) sẽ làm ảnh hưởng tới 11 xã của 2 huyệnQuan Hoá, Mai Châu trên địa bàn tỉnh Thanh Hoá và Hoà Bình Tổng diện tích đấtảnh hưởng bởi công trình hồ chứa nước Hồi Xuân là 966,05ha đất các loại (trongđó: 893,42ha đất khu vực lòng hồ và 72,63 ha đất khu mặt bằng công trình) Ảnhhưởng tới nhà cửa, tài sản trên đất và đất sản xuất của 1.225 hộ/5.331 khẩu (trongđó: số hộ bị ảnh hưởng tới nhà và đất sản xuất là 547hộ/2.416khẩu, số hộ chỉ bị ảnhhưởng đất sản xuất là 678hộ/2.915khẩu)

- Khi xây dựng công trình không gây ảnh hưởng đối với trung tâm các xã,các thị trấn trong vùng, tuy nhiên làm ngập và ảnh hưởng đến trên 14 km đườngQuốc lộ 15 là tuyến giao thông nối liền Thanh Hoá và Hoà Bình

CHƯƠNG III CÁC PHƯƠNG ÁN SỬ DỤNG NGUỒN NƯỚC VÀ

NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH

3.1 Phương án sử dụng nguồn nước

Công trình hồ chứa nước Hồi Xuân với nhiệm vụ chính là cung cấp nước tướicho nhân dân trong vùng Công trình được hoàn thành sẽ tạo thuận lợi phát triển nuôitrồng đánh bắt thuỷ sản trong vùng và sẽ góp phần thúc đẩy sự nghiệp phát triển kinh

tế xã hội không những của các huyện Quan Hoá (tỉnh Thanh Hoá), Mai Châu (tỉnhHoà Bình)

3.2 Nhiệm vụ công trình

Hồ chứa nước Hồi Xuân có nhiệm vụ phục vụ cấp nước tưới cho 30.000 hadiện tích canh tác huyện Quan Hóa, Quan Sơn, Bá Thước tỉnh Thanh Hóa

CHƯƠNG IV GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH VÀ THÀNH PHẦN CÔNG TRÌNH

Để phục vụ giải pháp công trình đã nêu thì khu đầu mối cần có:

- Đập ngăn sông : qua khảo sát địa hình, địa chất và vật liệu xây dựng chọnhình thức đập là đập đất để tạo hồ chứa điều tiết nước

- Đường tràn xả lũ : tràn đỉnh rộng, tự do, cao trình ngưỡng bằng MNDBT của

hồ nhằm xả bớt nước trong hồ khi lũ về

- Cống lấy nước: hình thức cống ống thép bọc bê tông, có van điều tiết lưulượng ở thượng lưu.có nhiệm vụ cấp nước tưới vào mùa kiệt

4.3 Cấp bậc công trình và các chỉ tiêu thiết kế

4.3.1 Cấp công trình

Căn cứ vào quy phạm thiết kế các công tình thủy lợi QCVN 04-05/2012 cấp củacông trình hồ chứa được xác định theo hai điều kiện:

Theo nhiệm vụ của công trình

Công trình có nhiệm vụ tưới nước cho 30.103 ha cấp nước sinh hoạt và du lịchkết hợp nuôi trồng thủy sản Theo QCVN 04-05/2012 xác định được cấp công trình

là cấp II

Theo điều kiện nền và chiều cao của công trình

Để xác định chiều cao đập sơ bộ xác định cao trình đỉnh đập theo công thức :

Zđđ = MNLTK + d (3-1)Trong đó :

- d : Chiều cao an toàn có thể lấy d = 1,5 ÷3 m.Chọn d = 3 m

- MNLTK : Mực nước lũ thiết kế

- MNDBT : 80 m

Vì MNLTK chưa biết nên có thể sơ bộ chọn :

- Tần suất lũ kiểm tra: P = 0,2%

- Tần suất gió lớn nhất và gió bình quân lớn nhất: Pmax = 2%; Pbq = 25%

- Tần suất tưới đảm bảo: P = 75%

- Tần suất lưu lượng lớn nhất để thiết kế chặn dòng: P = 5%

Hệ số tính toán

- Hệ số tin cậy khi tính ổn định, độ bền: Kn = 1,20

- - Hệ số an toàn cho phép về ổn định của mái đập đất [K]

theo QPVN11-77

Tải trọng chủ yếu [K] = 1,30 Tải trọng đặc biệt [K’] = 1,15

- Độ vượt cao an toàn đỉnh đập (theo 14 TCN 157- 2005):

a = 1,2 m ( ứng với MNDBT) a’ = 1,0 m (ứng với MNLTK) a” = 0,3 m (ứng với MNLKT)

CHƯƠNG V XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ HỒ CHỨA

1 Tính toán mực nước chết của hồ (MNC)

* Theo điều kiện lắng đọng của bùn cát trong hồ, điều kiện bồi lắng lòng hồ :

Phải chứa được hầu hết bùn cát lắng đọng trong hồ chứa trong thời gian hoạt động công trình: Vc ≥ Vbc.T (4-3)

Trong đó:

+ Vbc: thể tích bồi lắng hàng năm của bùn cát

+ T : thời gian hoạt động cửa công trình, T = 75 năm (tra QCVN 05:2012/BNNPTNT với công trình cấp II)

∇bc: Cao trình bùn cát lắng đọng trong suốt quá trình làm việc của hồ,

∇ =bc f(∑V bc)

bc

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

T: Tuổi thọ công trình, T=75 năm (cấp 2)

d

h : Chiều dày lớp nước đệm từ cao trình bùn cát đến đáy 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

sơ bộ chọn h = 1,2 m

→MNC=67,66 + 0,5 + 1,2 = 69,36 m

*Xác định MNC theo điều kiện tưới tự chảy

Theo điều kiện tưới tự chảy, MNC xác định như sau: MNC = Zkc + ∆Z

CHƯƠNG VI TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ

1 Các tài liệu tính toán

1.1 Đường quan hệ giữa mực nước trong kho và lưu lượng xả lũ của kho nước

Với công trình xả lũ qua đập tràn đỉnh rộng chảy tự do:

2 / 3 0

.2 m b g H

q =ε ∑ Trong đó:

2.2 Đường đặc tính dung tích của kho nước Z~F~V

2.3 Đường quá trình lũ thiết kế (Công trình cấp II)

a, Kết quả tính toán ứng với tần suất lũ thiết kế P = 1%:

- Lưu lượng đỉnh lũ đến: Qmax0,5% = 157,50 (m3/s)

b, Kết quả tính toán ứng với tần suất lũ kiểm tra P = 0,2%:

- Lưu lượng đỉnh lũ đến: Qmax0,1% = 204,0 (m3/s)

2.Tính toán điều tiết lũ

2.1.Mục đích tính toán điều tiết lũ

Mục đích của điều tiết lũ là thông qua quá trình tính toán tìm ra các biện phápphòng chống lũ thích hợp và hiệu quả như:

-Xác định dung tích phòng lũ cần thiết của kho nước

-Phương thức vận hành công trình

-Quy mô công trình xả lũ hay kích thước tràn

-Tìm lưu lượng xả lớn nhất đảm bảo cho hệ thống công trình đầu mối làm việc antoàn : không gây xói lở ở hạ lưu và ngập lụt ở thượng lưu

Từ việc tính toán điều tiết lũ sẽ xác định được MNLTK,dung tích siêu caođường quá trình xả lũ,lưu lượng xả lũ lớn nhất đối với phương án tràn đã chọn.Từ

đó chọn ra phương án đáp ứng yêu cầu kinh tế kỹ thuật

2.2.Phương pháp và kết quả tính

a.Nguyên lý tính toán

Dòng chảy là dòng không ổn định nên ta có phương trình:

Q.dt – q.dt = F.dh (5.1) → (Q – q ).dt = dV

Nếu chọn khoảng thời gian đủ lớn ∆t = t2 – t1

vì có 2 số hạng chưa biết là q2 và V2 Ta cần một phương trình nữa là phương trình thuỷ lực công trình xả lũ:

Q = f(Zt , Zh , C ) Trong đó:

Zt : Mực nước thượng lưu công trình xả

Zh : Mực nước hạ lưu

C : Tham số biểu thị công trình Như vậy nguyên lý cơ bản của tính toán điều tiết lũ là việc hợp giải phươngtrình cân bằng nước và phương trình thuỷ lực

- Phương trình cân bằng nước:

b.Phương pháp tính toán điều tiết lũ:

Xuất phát từ nguyên lý chung, phương pháp lặp cũng được thực hiện trên

cơ sở giải hệ phương trình bao gồm phương trình cân bằng nước và phương trìnhđộng lực Phương trình cân bằng nước được viết dưới dạng hệ sau:

Trong đó: V1, V2: Dung tích hồ đầu, cuối thời đoạn đoạn tính toán

Q1, Q2: Lưu lượng lũ đến đầu, cuối thời đoạn tính toán

q1, q2: Lưu lượng xả đầu, cuối thời đoạn tính toán

Trong hệ phương trình trên có 2 giá trị cần phải xác định là q2 và V2 Do vậy,tại thời đoạn bất kỳ các giá trị này được xác định bằng cách tính đúng dần

Tại thời điểm đầu tiên, mực nước và dung tích ban đầu của hồ chứa đã đượcxác định Các thời đoạn tiếp theo dung tích ban đầu hoặc mực nước ban đầu là cácgiá trị tương ứng của nó tại cuối thời đoạn trước

Quá trình tính toán thử dần cho mỗi thời đoạn được xác định theo các bướcsau đây:

Bước 1: Giả định giá trị q2 ở cuối mỗi thời đoạn tính toán, tính giá trị V2 theocông thức (1)

Bước 2: Xác định giá trị mực nước thượng lưu cuối thời đoạn tính toán bằng

cách sử dụng đường cong hoặc bảng tra quan hệ Q~Z~F

Bước 3: Tính giá trị q2tt tại cuối thời đoạn tính toán theo công thức (2) vớicác tham số đã biết và kiểm tra điều kiện:

- Nếu biểu thức thỏa mãn coi như giả thiết q2 ở bước 1 là đúng vàchuyển sang thời đoạn tiếp theo Giá trị q1 của thời đoạn sau là q2 của thời đoạntrước Các bước tính toán với thời đoạn đó tiến hành lặp lại từ bước 1 đến bước 3

- Nếu biểu thức không thỏa mãn cần thay đổi giá trị giả định q2 và quaylại bước 1 Giá trị lưu lượng xả được giả định lại theo biểu thức sau:

Trong đó: q2n+1: Giá trị giả định của lưu lượng xả q2 ở bước lặp thứ(n+1)

q2n và q2tn: Giá trị giả định và tính toán của đại lượng q2 ở bước lặpthứ n

Tiến hành tính toán cho tất cả các thời đoạn sẽ xác định được quá trình xả lũ,các đặc trưng dung tích chống lũ và các mực nước đặc trưng

Kết quả tính toán điều tiết lũ theo phương pháp lặp Cột (1), (2):

Quá trình lũ dếnCột (3): Lưu lượng lũ đến đầu thời đoạn

Cột (4): Lưu lượng lũ đến cuối thời đoạn

Cột (5): Thời đoạn tính toán

Cột (6): Lưu lượng xả đầu thời đoạn

Cột (7): Lưu lượng cuối thời đoạn giả thiết

Cột (8): Dung tích hồ đầu thời đoạn

Cột (9): Dung tích hồ cuối thời đoạn

Cột (10): Mực nước thượng lưu

Saisố(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13)

Bảng 5.3: Đường quá trình lũ thiết kế ứng với P=1%

Bảng 5.4: : Đường quá trình lũ kiểm tra (P=0,2%)

Bảng 5.4: Đường quá trình lũ vượt tần suất P = 0.01 %

Qxả max(m3/s)

PHẦN II THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÁC CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

Căn cứ vào địa chất nền và các bãi vật liệu ở khu vực xây dựng công trình, taquyết định chọn hình thức đập là đập đất tường nghiêng và sân phủ ( trên nền thấmnước )

2.Kiểm tra khả năng tháo nước của đập.

2.1.Lưu lượng chảy qua đập tràn đỉnh rộng tính theo công thức sau:

Q = ε.m ∑b 2g Ho3/2 Trong đó :

Ωt : mặt cắt ướt phía thượng lưu

Btràn : bề rộng tràn

H0 : cột nước trên tràn

Thực tế khi thượng lưu là MNLTK thì mặt cắt ướt Ωt là rất lớn do đó công thức(1-1) luôn thỏa mãn Vậy không cần xét đến lưu tốc tới gần

→ H0 = Htr =2,73 (m).

2.2.Ảnh hưởng của hệ số co hẹp bên:

Hệ số co hẹp bên: ε =1

2.3 Chọn lại hệ số lưu lượng:

Tra phụ lực 14-9 Bảng tra thủy lực ta có m =0,35

Lưu lượng tháo lớn nhất xác định theo công thức :

Qtháo = ε.m ∑b 2g Ho3/2 =1.0,35.16 2.9,81.2,733/2 =111.88 (m3/s)

05.112

05.1128.111

%100.max

Ta đi vào việc thiết kế công trình với tràn có bề rộng Btr = 16 m, và ngưỡng tràn

Cao trình đỉnh đập được xác định dựa vào các công thức sau:

Z1 = ∇MNDBT +∆h + hsl + a (m) (1-1)

Z2 = ∇MNLTK + ∆h’ + h’sl + a’ (m) (1-2)

Z4 = MNLVTS (m) Trong đó: ∆ h và ∆ h’: Độ dềnh do gió ứng với tính toán lớn nhất và gió bình quânlớn nhất

hsl và hsl’ : Chiều cao sóng leo (có mức đảm bảo 1%) ứng với gió tính toánlớn nhất và gió bình quân lớn nhất

a , a’và a’’: Độ vượt cao an toàn

MNDBT, MNLTK và MNLKT : mực nước dâng bình thường, mực nước lũthiết kế và mực nước lũ kiểm tra

Cao trình đỉnh đập được chọn từ trị số lớn nhất : Zđỉnh đập = max(Z1; Z2, Z3 Z4 )

Bảng 1-1: Đà gió ứng với các mực nước

+ ∆h là độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất

+ hsl là chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% ứng với gió tính toán lớn nhất

+ a là độ vượt cao an toàn của đỉnh đập a=1,2 m

D

V2 α (m) Trong đó: V: Vận tốc gió tính toán lớn nhất ứng với P=2%: V=38 (m/s)

D : Đà sóng ứng với MNDBT: D = 2000 (m)

g : Gia tốc trọng trường (m/s2) : g = 9,81 (m/s2)H: Chiều sâu nước trước đập (m) :

* Xác định chiều cao sóng leo h sl :

Theo QPTL C1-78 chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định như sau:

+ Giả thiết trường hợp này là sóng nước sâu : (H f 0,5λ)

Với t là thời gian gió thổi liên tuc do khu vực không có tài liệu nên lấy t = 6 h

Kiểm tra lại sóng nước sâu: H > 0,5λ

H = 39,5(m) > 0,5λ = 0,5.18,15 = 9,08 (m)Thỏa mãn điều kiện sóng nước sâu

- Hệ số K1, K2 tra ở QPTL C1-78, phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái và độnhám tương đối trên mái.

Hệ số K1, K2 tra bảng 6 (trang 14) QPTL C-1-78, phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia

cố mái và độ nhám tương đối trên mái

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

- Hệ số K3 tra P2-4, phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái m :

s

hλ = = ⇒ K4=1,0

- Kαlà hệ số phụ thuộc vào góc αs, tra bảng P2-6 (QPTL C1-78)

Với góc αs= 00 tra bảng P2-6 được Kα=1

∆h’: Độ dềnh do gió ứng với gió bình quân lớn nhất

hsl’: Chiều cao sóng leo ( mức đảm bảo 1%) ứng với gió bình quân lớnnhất

a’: Độ vượt cao an toàn.

Z2 = 82,24+0,007+1,2+1,0 = 84,44 (m)Các giá trị này được xác định và tính toán trong bảng (1-2)

1.3.1.3 Xác định cao trình đỉnh đập theo MNLKT

Z3 = ∇MNLKT + a” = 82,73+0,3 = 83,03 (m)1.3.1.4 Xác định cao trình đỉnh đập theo,MNVTS