Công trình hồ chứa sông sắt thuộc xã phước thắng, huyện bác aí , tỉnh ninh thuận

Điều kiện thuỷ văn Dựa vào điều kiện thuỷ văn của dòng sông như: lưu lượng, lưu tốc, mực nước lớn haynhỏ, biến đổi nhiều hay ít, mùa lũ hay mùa khô dài hay ngắn đều trực tiếp ảnh hưởng

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế tctc công trình Sông Sắt 2.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI

http://www.wru.edu.vn

PHẠM VIỆT DŨNG – LỚP ĐIỆN BIÊN I

THIẾT KẾ TỔ CHỨC THI CÔNG CÔNG TRÌNH

SÔNG SẮT II

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH: CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Vị trí công trình

Công trình hồ chứa Sông Sắt thuộc xã Phước Thắng, huyện Bác Aí , tỉnh Ninh Thuận.Công trình đầu mối có toạ độ :

 11046’00”÷ 11052’ vĩ độ Bắc

 108050’÷ 108058’ kinh độ Đông

1.2 Nhiệm vụ công trình

Công trình có 2 nhiệm vụ chính sau:

tưới Sông Sắt.trong đó đất khai hoang là 2938 ha

 Tạo điều kiện phát triển nuôi trồng thuỷ sản, cải tạo cảnh quan môi trường

 Lưu lượng lũ thiết kế 601 m3/s

1.3.5 Cửa nhận nước, kênh dẫn.

1.3.7 Trạm phân phối 110KV: 1 trạm

1.3.8 Đường dây 110KV: 38km

1.4 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình

1.4.1 Điều kiện địa hình

Lưu vực Sông Sắt nằm trên thương nguồn thuộc loại địa hình miền núi cao từ +200 –

300 m chiều dài sông từ 7- 8 km với độ dốc sườn núi và độ dốc lòng sông lớn, địa hình bị chia cắt Lưu vực vùng long hồ ở cao độ + 170 m có đường phân lưu ở thượng nguồn đi qua các đỉnh có cao độ từ 170 m đến 150 m, độ cao được hạ dần tới cuối suối ở cao độ khoảng 150

m Bao gồm nhiều nhánh suối, phân bố không đều dọc hai bên bờ dòng chính, trong đó bờ hữutập trung nhiều nhánh suối và có độ dốc lớn hơn bờ tả

1.4.2 Điều kiện địa chất

Bề mặt của lưu vực với tầng phủ khá dày được cấu tạo bằng đất đá phong hoá mạnh, đất

á sét lẫn dăm sạn Lớp 1a trên cùng là đất á sét lẫn sỏi sạn mầu xám vàng, nâu vàng, nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng - nửa cứng, chặt vừa, tính thấm lớn, chiều dày dự kiến 2-3m, lớp này phân

bố trên cao sườn núi tại vai đập, nhà máy và tuyến năng lượng Lớp 2 là tảng lăn, cuội, sỏi lẫn sét, kết cấu rời độ chặt vừa, tính thấm lớn, lớp này phân bố ở lòng suối và hạ lưu nhà máy Lớp3a là đá Granít phong hoá, nứt nẻ vừa đến mạnh phân bồ dọc theo hai bên suối lớp này cần bóc

bỏ đến phong hoá vừa, chiều dầy bóc bỏ khoảng (1-2)m Lớp 3b là Granit phong hoá nứt nẻ ít đến tươi, lớp này làm nền tốt cho công trình

1.4.3 Điều kiện thuỷ văn

Đặc điểm khí tượng thuỷ văn vùng dự án được hình thành hai mùa rõ rệt:

mưa trung bình trong mùa mưa chiếm tới 85 - 90% lượng mưa cả năm

tháng 4 hầu như không mưa

Nhiệt độ trung bình giữa các tháng trong năm không có sự chênh lệch lớn, nhưng biên độgiao động có thể lên tới 4  5oC Đặc biệt là sự khác biệt về nhiệt độ giữa các vùng trong tỉnhthể hiện qua sự giảm nhiệt độ khi địa hình tăng lên Với độ cao trung bình trên 200 m so vớimặt biển thì nhiệt độ trung bình tại Ninh Thuận là 27 oC, tại Bác Aí là 25 oC Nhiệt độ cao vàotháng 1 đến tháng 8, cao nhất là vào tháng 3 tháng 4 (30,9oC)

Nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa nên khu vực cũng có hai mùa gió rõ rệt, từ tháng 11đến tháng 4 là gió Đông, Đông Bắc thổi qua vùng lục địa phía Bắc, có độ ẩm thấp, hình thànhmùa khô, hầu như không mưa, nhiệt độ trung bình thấp hơn trung bình năm, lượng bốc hơilớn Từ tháng 5 đến tháng 10, gió có hướng Tây và Tây Nam Tốc độ gió trung bình từ 1,1 ÷3,5m/s.

Độ ẩm không khí cũng có sự chênh lệch lớn giữa các tháng trong năm và các vùng khácnhau trong tỉnh Độ ẩm trung bình nhiều năm là 83%, có thể nói là vùng có độ ẩm cao do mưanhiều nhiệt độ trung bình lại thấp, độ ẩm cao nhất xuất hiện vào các tháng mùa đông từtháng 7, 8, 9, độ ẩm tương đối trung bình là 90 ~ 91 % Độ ẩm tương đối thấp nhất vào cáctháng 2, 3 trung bình 77 ~ 78%

Lượng bốc hơi đo bằng ống Piche, có xu thế thay đổi theo độ cao, tổng lượng bốc hơi hàng năm xấp xỉ 865mm ở Ninh Thuận , 1104mm ở Bác Aí , lượng bốc hơi trung bình tháng lớn nhất thường xảy ra vào các tháng mùa khô, tháng 1, 2, 3 lượng bốc hơi đạt trên 100mm Lượng bốc hơi cũng có sự thay đổi lớn giữa mùa mưa và mùa khô và giữa các vùng trong tỉnh

1.4.4 Điều kiện địa chất thuỷ văn

1.4.4.1 Phân phối dòng chảy mùa kiệt

Bảng 1.1 Bảng lưu lượng ứng với các tháng mùa kiệt theo tần suất 10%

Lưu lượng lũ tiểu mãn Q = 10 m3/s Lưu lượng đỉnh lũ chính vụ Qlũ=1200 m3/s

1.4.4.2 Quan hệ Q~Z ở hạ lưu tuyến đập

Bảng 1.2 Quan hệ Q~Z ở hạ lưu tuyến đập

BIỂU ĐỒ QUAN HỆ Q - Zhl

144 145 146 147 148 149 150

1.4.4.4 Quan hệ dung tích hồ và cao trình mực nước hồ F~Z~W

Bảng 1.3 Quan hệ dung tích, diện tích mặt nước và cao trình mực nước trong hồ F~Z~W

16

0 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172

Hình 1.2 Quan hệ lòng hồ hồ Sông Sắt

BIỂU ĐỒ QUAN HỆ F-Zhl

0 0.5 1 1.5 2 2.5

1.4.4.6 Kinh tế

Kinh tế huyện Bác ái chủ yếu là nông nghiệp, nền kinh tế có tốc độ tăng trưởng trungbình Cơ cấu kinh tế có sự chuyển dịch theo hướng tích cực còn chậm, các ngành đều tăng vềgiá trị sản lượng, riêng công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, dịch vụ thương mại chưa tươngxứng với tiềm năng sẵn có

1.5 Nguồn cung cấp vật liệu, điện, nước

1.5.1 Vật liệu

 Vật liệu đất đắp: Có thể khai thác tại chỗ

 Vật liệu đá, cát, sỏi có thể khai thác dọc theo suối trong phạm vi 10-15km Tuy nhiênvới các hạng mục yêu cầu chất lượng vật liệu cao thì phải lấy từ các mỏ xung quanh với cự ly2- 3km

 Vật liệu xi măng, sắt, thép phải chuyển từ huyện Bác Aí với cự ly khoảng 35km

CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT Ở CÁC MỎ

Thông số Ký

hiệu Đơn vị

Mỏ B (Phần mở rộng)

Mỏ B gđ NCKT

Mỏ C (Phần mở rộng)

Mỏ C gđ NCKT

phân phối, trạm biến thế) Hiện trạng lưới điện Bác Aí có khả năng cung cấp tối đa phụ tảihiện tại, thoả mãn nhu cầu điện liên tục 24/24 giờ trong ngày Đã có 120/138 xã đã có điện lư-

ới quốc gia Tốc độ gia tăng tiêu thụ điện bình quân từ 18-20% (riêng điện sinh hoạt tăng từ20-25%) chiếm 50% tổng lượng điện tiêu thụ

1.5.3 Nước

Trong khu vực dự kiến xây dựng công trình thuỷ điện chủ yếu là đất rừng hầu như không

có dân cư sinh sống nên công trình thuỷ điện Yantansien không có nước sạch phục vụ sinhhoạt và thi công

Để phục vụ công tác thi công công công trình ta cần cóphương án cải tạo nguồn nước mặt của suối để sử dụng

1.6 Thời gian thi công được phê duyệt

Dự án hồ chứa Sông Sắt thuộc xã Phước Thắng, huyện Bác ái , tỉnh Ninh Thuận doCông ty Tư Vấn ∞CGCN – Trường ĐHTL lập báo cáo nghiên cứu khả thi Công trình này dựkiến được xây dựng trong 02 năm.`

1.8 Những khó khăn và thuận lợi trong quá trình thi công

Công trình hồ chứa Sông Sắt khi xây dựng có những thuận lợi và khó khăn sau:

1.8.1 Thuận lợi

thưa nên mức độ ảnh hưởng đến đền bù di dân tái định cư là không lớn

 Trong khu vực dự án không có di tích lịch sử, danh lam thắng cảnh

hơn nữa tại khu vực này chủ yếu là đất rừng do đó không ảnh hưởng đến an ninh quốc phòng

hình thành một cách hợp lý phục vụ tốt cho việc vận chuyên nguyên vật liêu, trang thiết bi sửdụng thi công công trình cũng như thuận lợi cho việc khai thác quản lý

 Tuyến đầu mối đập thấp, điều kiện địa chất thuận lợi, ổn định đối với tuyến đập, tuyếnnăng lượng và nhà máy

1.8.2 Khó khăn

không thuận lợi Điều kiện địa hình chia cắt gây khó khăn cho việc đi lại

xây dựng mới một công trình (ngầm hoặc cầu), 12km đường thi công công trình và một sốtuyến đường thi công nội bộ công trình

công nghiệp (chè, cà phê ) và khu vực gần huyện Bác Aí nên việc đền bù giải phóng mặtbằng, di dân tái định cư cần phải có điều tra và có phương án cụ thể

 Khí hậu ở đây chia thành 2 mùa rõ rệt Mùa mưa (từ tháng 8 đến tháng 12 trong năm)nên sẽ làm giảm tiến độ thi công.

đường mòn, rất khó khăn đi lại trong mùa mưa

CHƯƠNG 2 CÔNG TÁC DẪN DÒNG THI CÔNG 2.1 Các nhân tố ảnh hưởng đến dẫn dòng thi công

2.1.1 Điều kiện thuỷ văn

Dựa vào điều kiện thuỷ văn của dòng sông như: lưu lượng, lưu tốc, mực nước lớn haynhỏ, biến đổi nhiều hay ít, mùa lũ hay mùa khô dài hay ngắn đều trực tiếp ảnh hưởng đến việcchọn phương án dẫn dòng

2.1.2 Điều kiện địa hình

Địa hình của khu vực công trình đầu mối thuỷ lợi có ảnh hưởng trực tiếp đến việc bố trícác công trình ngăn nước và dẫn dòng thi công

2.1.3 Điều kiện địa chất và địa chất thuỷ văn

Địa chất ảnh hưởng đến mức độ thu hẹp của lòng sông, kết cấu công trình dẫn nước,hình thức cấu tạo và phương pháp thi công đê quai

2.1.4 Cấu tạo và bố trí công trình thuỷ công

Giữa các công trình đầu mối và phương án dẫn dòng thi công có mối liên hệ trực tiếpvới nhau Khi thiết kế công trình thuỷ lợi đầu tiên phải chọn phương án dẫn dòng Ngược lạikhi thiết kế tổ chức thi công phải thấy rõ, nắm chắc đặc điểm cấu tạo và sự bố trí công trình để

có kế hoạch khai thác và lợi dụng chúng vào việc dẫn dòng Chỉ có như vậy thì bản thiết kếmới có khả năng hiện thực và có giá trị cao về kinh tế

2.1.5 Yêu cầu lợi dụng tổng hợp dòng chảy hạ lưu

Việc cung cấp nước cho hạ du là yêu cầu bắt buộc không thể ngừng trong thời gian thicông dài được vì sông Sắt là nguồn cung cấp nước chính cho đất canh tác và phục vụ dân sinh

ở hạ du.Do đó trong quá trình thi công phải cấp nước liên tục cho hạ du với lưu lượng tối thiểu

đủ đáp ứng yêu cầu nước dung, cấp nước cho hệ thống thuỷ nông huyện Bác Aí

Do vậy trong quá trình thiết kế cần chọn phương án dẫn dòng thi công đảm bảo cung cấp đủnước cho hạ du

2.1.6 Điều kiện và khả năng thi công

Bao gồm: thời gian thi công, khả năng cung cấp thiết bị, nhân lực, vật liệu, trình độ tổchức và quản lý thi công.cộng

Tóm lại, có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến việc chọn phương án dẫn dòng Do đó khithiết kế dẫn dòng cần phải điều tra cụ thể, nghiên cứu kỹ càng và phân tích toàn diện để chọnphương án dẫn dòng hợp lý, có lợi cả về kỹ thuật và kinh tế

2.2 Chọn phương án dẫn dòng thi công

2.2.1 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công

Lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công là lưu lượng lớn nhất trong thời đoạn dẫn dòngứng với tần suất dẫn dòng thiết kế

2.2.1.1 Chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công

Theo TCXDVN 285-2002 công trình hồ chứa Sông Sắt là công trình cấp III nên tần suấtthiết kế : P = 10 %

2.2.1.2 Chọn thời đoạn thiết kế dẫn dòng

Căn cứ vào bố trí công trình đầu mối và đặc điểm khí tượng thuỷ văn chọn thời đoạn dẫndòng như sau:

Mùa kiệt từ tháng 1 đến tháng 8 (T = 8 tháng)

Mùa lũ từ tháng 9 đến tháng 12 (T = 4 tháng)

2.2.1.3 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công

Căn cứ vào lưu lượng trung bình tháng trong thời đoạn dẫn dòng và tần suất thiết kếdẫn dòng đã chọn ở trên ta chọn được lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công như sau:

 Mùa kiệt: Qkiệt = 10 m3/s

 Phương án 2: Mùa kiệt năm thứ hai dẫn dòng qua cống

2.2.2.1 Phương án 1: Dẫn dòng qua kênh dẫn dòng

Năm

thi

Công trình dẫn dòng

Lưu lượng dẫn dòng (m 3 /s)

Các công việc phải làm và các

- Chuẩn bị mặt bằng thi công

- Thi công kênh dẫn dòng ở bên

- Mở móng và thi công tràn xả lũ

- Hoàn thiện kênh dẫn dòng

II

Mùa kiệt:

- Ngăn dòng vào đầu tháng 1

- Thi công đập đến cao trình thiết kế

- Tiếp tục thi công nhà máy thuỷđiện

- Hoàn thiện nhà máy thuỷ điện

- Bàn giao công trình đưa vào sửdụng

2.2.2.1 Phương án 2: Dẫn dòng qua công dẫn dòng

- Chuẩn bị mặt bằng thi công

- Thi công cống xả đáy

- Thi công vai trái và vai phảiđập tới cao trình thiết kế

2.2.3 Lựa chọn phương án dẫn dòng

Phương án 2 có ưu điểm là tận dụng công trình lâu dài trong thân đập đã xây dựng xong

để dẫn dòng nhưng có nhược điểm là mực nước sau khi ngăn dòng cao nên hệ thống đê quaicao

Phương án 1 có ưu điểm là mực nước sau khi ngăn dòng thấp nên hệ thống đê quai mùakiệt năm thứ nhất sẽ thấp nhưng phát sinh thêm khối lượng đào đá và đổ bê tông bù nên giáthành xây dựng tăng

Như vậy có thể nói phương án 2 đảm bảo điều kiện kỹ thuật và có hiệu quả kinh tế hơnphương án 1 nên chọn phương án 2 làm phương án dẫn dòng để xây dựng công trình

2.3 Tính toán thuỷ lực dẫn dòng theo phương án chọn

2.3.1 Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp

2.3.1.1 Mục đích.

 Xác định quan hệ Q~ZTL khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp

 Xác định cao trình đê quai thượng và hạ lưu

 Xác định cao trình đắp đập vượt lũ

 Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy

2.3.1.2 Nội dung tính toán

 Sơ đồ tính toán

 Căn cứ vào lưu lượng dẫn dòng vào mùa lũ lu 1200

 Như vậy ứng với cấp lưu lượng Qp = 1200 m3/s thì ∆Zhl = 4,5 m

 Ta giả thiết các Z gt Sau đó tính lại Ztl = Zhl + Z gt

 Từ đó ta tính được diên tích mặt căt ngang sông, đó chính là diện tích mặt cắt ướt củalòng sông 1và diện tích ướt của hố móng, sau đó tính lại diện tích mắt cắt ướt của hố móng

0 2

Q V

2

Q



1,2: đo trên mặt cắt ngang ứng mực nước ZTL

 - Hệ số lưu tốc Bố trí mặt bằng đê quai theo dạng hình thang lấy =0,85;

 - Hệ số thu hẹp bên Thu hẹp một bên ta lấy  = 0,95

Nếu Z gt Z tt (sai số cho phép [] < 5%) thì giả thiết ban đầu là đúng, còn nếu

không thì tiếp tục giả thiết lại các giá trị Z gt và tính toán tiếp cho đến khi Z gt Ztt, lúc

đó ta có được giá trị cuối cùng của Z

 Giả thiết : Z= 0,92m.trình mực nước thượng lưu là : ZTL= 148,5 + 0,92 = 149,42(m)

Với ZTL= 149,31 m đo trên mặt cắt ngang ta được 1= 283,44m2 ; 2= 598,47m2

Từ đó ta tính được:

V c 0,95(5981200,47 283,44) = 4,0 (m/s)

V 0 = 5981200,47 = 2,0 (m/s)

Vậy ta có: Ztt = 0,851 2 24.9,0,812  22.9,0,812 = 0,92 (m)

Z gt = 0,92 m thoả mãn điều kiện Zgt Ztt

giao thông nên ta chọn theo kinh nghiệm) Mái dốc đê quai được chọn theo 88

 Độ dốc mái hạ lưu: m = 1,5

− Chiều cao đê quai H = 150 - 144 = 6 (m)

− Vật liệu dùng để đắp đê quai là đất

 Vậy K = 47,36 % thoả mãn điều kiện hợp lý là: 30% < K < 60%

2.3.2 Tính toán thủy lực dẫn dòng qua cống

1) Mục đích tính toán

2) Nội dung tính toán

* Bài toán: Xác định mực nước đầu cống khi cho biết các thông số sau:

+ Lưu lượng dẫn dòng qua cống Qgt

+ Thông số của cốngv: đường kính D = 1,5 m; chiều dài L = 110 m; hệ số nhám n

= 0,017 (Tra phụ lục 4-3 bảng tra thuỷ lực); độ dốc i = 0,001

+ Cao trình cửa vào cống :  = +156 ,5 m

+ )Với trường hợp chảy không áp :

Ta có chiều dài cống L = 110 m >(8 10)D =15 m  là cống dài (sách thủy lực tập

3 trang 44) Theo giáo trình Thuỷ lực tập 3 (trang 44), đưa sơ đồ bài toán thuỷ lực qua cống về

sơ đồ bài toán đập tràn đỉnh rộng chảy ngập chiều dài là l = 10hx nối tiếp với đoạn kênh (độdốc i = 0,001) với chiều dài là l = 110 – 10hx

+)Với trường hợp chảy có áp :

Sơ đồ bài toán có thể đưa về dạng thuỷ lực chảy qua vòi hoặc qua ống ngắn

Với trường hợp chảy bán áp, sơ đồ bài toán đưa về bài toán chảy qua lỗ dưới cửacống hở

- Áp dụng các công thức tương ứng với các sơ đồ để tính ra cột nước cống H

- Kiểm tra lại trạng thái chảy: theo Hứa Hạnh Đào ta có

H(1,2 ÷ 1,4)D và hn<D Chảy không áp

H(1,2 ÷ 1,4)D Có thể xảy ra chảy có áp hoặc bán áp còn tùy thuộc vào

độ dài của cống và mực nước hạ lưu cống

Để thuận lợi cho tính toán ta coi dòng chảy trong cống xả như dòng chảy qua vòi hoặc ống ngắn:

Khi: hn >

2

d

thì Q = C  2g(H0 iL h n) (2-10)

2 (

2

C

2

2 1

gL

2

2

: là tổn thất thủy lực dọc theo chiều dài cống

Để xác định chính xác trạng thái chảy trong cống phải vẽ đường mặt nước trong cống.Nếu xuất hiện nước nhảy trong cống và chạm trần cống thì trạng thái chảy là có áp Nếu nướcnhảy trong cống không tới trần hoặc nước nhảy phóng xa ra sau cống thì trạng thái chảy làbán áp Nếu trạng thái chảy giả thiết là đúng thì tính tiếp, trường hợp sai thì tính lại

hr = hk nếu hk > hn

hr = hn nếu hk < hn

- Mặt cắt co hẹp C-C ở cách cửa cống một đoạn LC = 1,4.a = 1,4.hcống

- Lưu lượng qua cống Q = c 2gH  h c

- Tính toán độ sâu phân giới hk của dòng chảy trong cống :

 Độ sâu phân giới : hk = Sk.D

*) Tính toán chi tiết :

Ta sẽ tiến hành tính cụ thể cho một số cấp lưu lượng cụ thể, với các cấp lưu lượngkhác sẽ được tính tương tự Kết quả tính toán cuối cùng sẽ được lập thành bảng, qua đó vẽđược quan hệ Q~ZTL.

+) Tính toán với cấp lưu lượng :Q tk = 5,5 m 3 /s

Giả thiết chế độ chảy trong cống là không áp Tính toán vẽ đường mặt nước cho đoạnkênh để xác định cột nước đầu kênh (cũng là cột nước cuối đập tràn đỉnh rộng)

5 , 5 1

Với ZHL= 145 m < Zcửa ra cống = 156,4 m  Đường nước tại cửa ra là đường nước đổ b1

và ta có cột cột nước tại cửa ra là hra = hk = 1,215 m

Tiến hành lập bảng tính toán đường mặt nước (Bảng 2.5-phụ lục) Các giá trị trongbảng được chọn và tính toán như sau:

Cột 1: Giả thiết các giá trị cột nước của hx từ hra với thứ tự tăng dần

Cột 2: Xác định diện tích mặt cắt ướt qua cống (mặt cắt tròn) Dựa vào phụ lục 14-8, Trang 59-BTTL : i  .D2= (   ).R2+R.(h x  R) sin 

 được tra từ giá trị

D

h

s 

Cột 3: Vận tốc dòng chảy qua từng mặt cắt : Vi =

i i

C 

Cột 7: Trị số độ dốc thuỷ lực :

i i

i i

R C

Từ bảng ta có cột nước cuối đoạn đập tràn đỉnh rộng là hx = hn = 1,34 m < D = 1,5 m Nhưvậy đường mặt nước không chạm trần cống So sánh chỉ tiêu chảy ngập phân giới ta có:

=1,1 < ( n

k

h

h )pg = 1,2 ÷ 1,4

Như vậy phần đầu cống l = 10hx = 10.1,34 = 13,4 làm việc như đập tràn đỉnh rộng chảy

tự do Công thức tính lưu lượng đối với đập tràn đỉnh rộng chảy tự do:

Từ đó tra bảng 14-4 bảng tra thuỷ lực với m = 0,35   = 0,97

 = 56 m2 : Là diện tích mặt cắt ướt tại hx = hn = 1,34 m

Vậy ta có :

81 , 9 2 56 97 , 0

5 , 5

2 2

+) Tính toán với cấp lưu lượng Q min = 1,8 m 3 /s

Giả thiết chế độ chảy trong cống là không áp Tính toán vẽ đường mặt nước cho đoạnkênh để xác định cột nước đầu kênh (cũng là cột nước cuối đập tràn đỉnh rộng)

H

Độ sâu phân giới hk,với mặt cắt tròn được tính theo công thức:

hk = Sk D Trong D : Đường kính tuynen D = 1,5 m

Sk : Tra phụ lục 9-2 (Bảng tra thuỷ lực) từ giá trị

2

5

k

Q gD

8 , 1 1

Với ZHL= 145 m < Zcửa ra cống = 156,4 m  Đường nước tại cửa ra là đường nước

đổ b1 và ta có cột cột nước tại cửa ra là hra = hk = 0,69 m

Tiến hành lập bảng tính toán đường mặt nước (Bảng 2.5-phụ lục) Các giá trịtrong bảng được chọn và tính toán như sau:

Cột 1: Giả thiết các giá trị cột nước của hx từ hra với thứ tự tăng dần

Cột 2: Xác định diện tích mặt cắt ướt qua cống (mặt cắt tròn) Dựa vào phụ lục 14-8, Trang 59-BTTL : i  .D2= (   ).R2+R.(h x  R) sin 

 được tra từ giá trị

D

h

s 

Cột 3: Vận tốc dòng chảy qua từng mặt cắt : Vi =

i i

i i

R C

Từ bảng ta có cột nước cuối đoạn đập tràn đỉnh rộng là hx = hn = 0,96 m < D = 1,5 m Nhưvậy đường mặt nước không chạm trần cống So sánh chỉ tiêu chảy ngập phân giới ta có:

Từ đó tra bảng 14-4 bảng tra thuỷ lực với m = 0,35  n = 0,93

 = 64 m2 : Là diện tích mặt cắt ướt tại hx = hn = 0,96 m

Vậy ta có :

81 , 9 2 64 93 , 0

8 , 1

2 2

Trong D : Đường kính tuynen D = 1,5 m

Sk : Tra phụ lục 9-2 (Bảng tra thuỷ lực) từ giá trị

2

5

k

Q gD

10 1

Với ZHL= 145 m < Zcửa ra cống = 156,4 m  Đường nước tại cửa ra có hra = hk = 1,5 m.

ta thấy đường mặt nước chạm trần cống Do chiều dài cống lớn nên dòng chảy qua cống làdòng chảy có áp

Sơ đồ thuỷ lực bài toán dòng có áp:

MNTL

Z = H + i.L - D/2 hn

MNTL

hc Khu chân không H

110m D

Sơ đồ thuỷ lực dòng chảy có áp trong cống khi hn < D/2

Áp dụng theo công thức tính thuỷ lực qua vòi hoặc ống ngắn, trường hợp hn < D/2:

2 0

D L i g

Q H

L g

c c

.

2 1

C R n

 : Hệ số, lấy =1 c :Tổng các hệ số tổn thất cục bộ : ccvkv+cr

th:Tổn thất do thu hẹp ở cửa vào : cv = 1,0

2 2

quan hệ Q ~ ZTL của cống như sau:

Đồ thị quan hệ Q ~ ZTL khi dẫn dòng qua cống

2.3.3 Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua tràn.

Mùa lũ năm thứ 2 dòng chảy được dẫn qua công trình dẫn dòng gồm có cống và tràn

1)Mục đích tính toán

Xác định quan hệ Qxả ~ ZTL khi dẫn dòng mùa lũ năm thi công thứ 2, phục vụ cho tínhtoán điều tiết lũ năm thi công thứ 2.

2) Nội dung tính toán

a) Bài toán:

Xác định tổng lưu lượng xả cho biết các thông số sau:

- Cao trình mực nước thượng lưu: giả thiết các giá trị ZTL

- Các thông số về cống và đã có ở trên

cao độ đập tràn dùng để tràn nước  = +167;

bề rộng của tràn Btràn = 15 m;

chiều dài dốc nước L1 = 63,4 m

chiều dài kênh xả L2 = 230 m

Nhận thấy với lưu lượng lũ thiết kế dẫn dòng Q = 601 m3/s thì mực nước hạ lưu là ZHL =146,2 m thấp hơn rất nhiều so với ngưỡng hạ lưu kênh, cuối dốc nước có kênh xả nên ta có độsâu phân giới của dòng chảy qua dốc nước ngay tại đầu kênh xả Để tìm cột nước thượng lưutrước hết ta dùng phương pháp vẽ đường mặt nước từ cuối dốc nước ngược lên, sau đó dùngcông thức đập tràn đỉnh rộng để xác định cột nước thượng lưu dốc nước

 Thiết kế dốc nước dẫn dòng hợp lý về kỹ thuật và kinh tế

2.3.2.2 Nội dung tính toán

 Chọn tuyến kênh: thể hiện trong bản vẽ

 Tính độ dốc ik :

 diện tích mặt cắt ướt của dốc nước: i= bkhi = 15×5 = 75 m2

 chu vi ướt của dốc nước: i= bc+2hi= 15+2×5 = 25 m

 bán kính thuỷ lực trong dốc nước: Ri =

1

= 70,64 m0,5

=> . . 752.60170,642.3 0,0043

2 2

Ztl

N1

N1 K

K

K N2

Hình 2.3 Sơ đồ tính toán thủy lực dẫn dòng sau qua dốc nước:

Hình 2.4 Mặt cắt ngang kênh dẫn dòng sau tràn

*.Tính độ sâu phân giới, độ sâu dòng đều

Tính với các cấp lưu lượng Q= 601( m3/s)

+ Độ sâu phân giới hk:

Lập bảng tính đường mặt nước trong dốc nước :

- Mục đích của việc xác lập đường mặt nước trong dốc nước là xác định được cột nước

trạng thái làm việc của dốc nước

- Cách lập bảng tính toán đường mặt nước trong dốc nước như sau:

+ Xuất phát từ dòng chảy cuối dốc nước hcd = hk = 5,47m tính ngược lên trên đầu dốcnước xác định cột nước đầu dốc nước hx

+ Giả thiết các cột nước hx từ hcc = hk = 5,47 m.đến ho= 8,55 m

+ Xác định diện tích mặt cắt ướt của dốc nước: i= bkhi

+ Xác định chu vi ướt của dốc nước: i= bc+2hi

+ Tính vận tốc dòng chảy trong dốc nước: Vi =

i i

i

R n

+ Tính trị số độ dốc thuỷ lực: Ji =

i i

i

R C

V

2 2

+ Xác định năng lượng đơn vị của dòng chảy:

-0.016 15.00 0.00 0.00 0.00239 -0.00139 11.786.20

dẫn dòng Q(p=10%) = 601 m /s như sau:

Lx = 63,3 m ; hx = ho = 6,146 m

* Tính toán cột nước đầu dốc ứng với cấp lưu lượng dẫn dòng thiết kế:

+ Trước khi tính toán cột nước đầu dốc ta cần xác định trạng thái của nước chảy trongdốc để từ đó sử dụng các công thức tính toán cho phù hợp với cấp lưu lượng tương ứng

+ Ở đây ta giả thiết là trạng thái chảy của dốc ứng với cấp lưu lượng là trạng thái chảykhông áp

Lưu lượng nước chảy qua dốc nước được xác định theo công thức:

Q n 2 (g H o h n)

Với Q: Lưu lượng qua dốc nước (m3/s)

hn : Cột nước cuối dốc nước hn = hđd= 6,146 m

Ho: Cột nước trước dốc nước (tính từ đáy cống) (m)

 : Diện tích mặt cắt ướt của dốc nước (m2)

n: Hệ số lưu tốc chảy ngập lấy theo hệ số của đập tràn đỉnh rộng vì dốc nước cócửa vào tương đối thuận tra [5] bảng 14 – 12 ta có m = 0,35

6,146 9,930,93.75 2.9,81

Vậy : Ztl = Zhl + H = 156,4 + 9,93 = 166,33 m

GVHD: GS.TS.Lê Kim Truyền Sinh viên:Phạm Việt Dũng

 Đê quai là công trình ngăn nước tạm thời, ngăn cách hố móng với dòng chảy để tạođiều kiện cho công tác thi công hố móng được khô ráo.

 Tuyến đê quai: chọn tuyến đê quai trên nền địa chất tốt, ổn định và có khả năng chốngxói Tuyến đê quai được thể hiện trên bản vẽ dẫn dòng thi công số 02

 Kích thước mặt cắt đê quai: Chọn đê quai có mặt cắt hình thang

 Cao trình đỉnh đê quai:

* Đê quai thượng lưu:

+) Từ kết quả tính toán thuỷ lực cống ta thấy rằng ứng với Qdd = 10 m3/s thì mực nướctrước cống ZTL

lưu rộng 3 m.(do không yêu cầu về giao thông nên ta chọn theo kinh nghiệm) Mái dốc đê quaiđược chọn theo TCVN-57-88

 Chiều cao đê quai H = 165,5 - 156,5 = 9 (m)

 Vật liệu dùng để đắp đê quai là đất

 Độ dốc mái hạ lưu: m = 2

+ ) Từ kết quả tính toán thuỷ lực tràn ứng với Qdd = 601 m3/s thì mực nước trước tràn ZTL

tran=166,33 m

GVHD: GS.TS.Lê Kim Truyền Sinh viên:Phạm Việt Dũng

giao thông nên ta chọn theo kinh nghiệm) Mái dốc đê quai được chọn theo TCVN-57-88.

 Chiều cao đê quai thượng lưu : H = 167 - 156,5 = 10,5 (m)

 Vật liệu dùng để đắp đê quai là đất

 Độ dốc mái hạ lưu: m = 2

* Đê quai hạ lưu:

 Xác định cao trình đê quai:

dequai HL Zhl +

 Trong đó: Zhl là cao trình mực nước hạ lưu với lưu lượng dẫn dòng thiết kế Tra quan hệQ~Zhl ứng với Qdd = 10 m3/s được Zhl = 145 (m)

 Vậy HL dequai  145 + 0,5 = 145,5 (m)

 Chiều cao đê quai hạ lưu H = dinh  day = 145,5 – 144 = 1,5 m

 Bề rộng đỉnh đê quai hạ lưu: Ta đắp đê quai hạ lưu kết hợp làm đường thi công nên tachọn bề rộng đỉnh đê quai là B = 6(m).

 Độ dốc mái hạ lưu: m = 1,5

2.4.2 Công trình tháo nước

Dẫn dòng qua cống và tràn

2.5 Ngăn dòng

Trong quá trình thi công công trình để có thể đào móng và thi công đập phần lòng sôngtrong điều kiện khô ráo thì ta phải tiến hành công tác ngăn dòng Đây là một khâu quan trọngquyết định sự thành bại của quá trình xây dựng công trình và khống chế toàn bộ tiến độ thicông

2.5.1 Chọn lưu lượng thiết kế ngăn dòng

2.5.1.1 Chọn thời điểm ngăn dòng

Căn cứ và điều kiện thủy văn dòng chảy ta chọn ngày đầu tháng 3 của năm thi công thứnhất để tiến hành ngăn dòng vì:

 Lúc này giá trị lưu lượng nước tương đối nhỏ

 Sau khi ngăn dòng có đủ thời gian đắp đắp vượt lũ

2.5.1.2 Chọn tần suất thiết kế ngăn dòng

Do cấp công trình là cấp III nên theo TCXDVN 285-2002 bảng 4 – 7 được tần suất thiết

kế ngăn dòng là P= 10%

2.5.1.3 Chọn lưu lượng thiết kế ngăn dòng

Theo TCXDVN 285 – 2002 thì lưu lượng thiết kế ngăn dòng là lưu lượng trung bìnhngày có giá trị lớn nhất do sông không chịu ảnh hưởng của vùng triều

GVHD: GS.TS.Lê Kim Truyền Sinh viên:Phạm Việt Dũng

nd

2.5.2 Chọn vị trí và độ rộng cửa ngăn dòng

2.5.2.1 Vị trí cửa ngăn dòng

Chọn cửa ngăn dòng tại chính giữa lòng suối chính vì:

 Vị trí cửa ngăn dòng thuận lợi cho công tác ngăn dòng

2.5.2.2 Chọn bề rộng cửa ngăn dòng

Bề rộng cửa ngăn dòng phụ thuộc vào:

 Khả năng thi công khi ngăn dòng

 Lưu lượng, lưu tốc dòng chảy trước khi ngăn dòng

Từ các yếu tố trên chọn bề rộng cửa ngăn dòng B = 5(m)

2.5.3 Phương án ngăn dòng và tổ chức thi công ngăn dòng

Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất, đặc điểm thủy văn, nguồn cung cấp vật liệu,điều kiện thi công,….Ở đây ta chọn phương pháp lấp đứng để ngăn dòng vì phương pháp nàyphù hợp với đặc điểm công trình hồ chứa Sông Sắt có diện tích thi công không rộng, nềnchống xói tốt, yêu cầu thi công nhanh chóng

2.5.4 Tính toán thuỷ lực ngăn dòng cho phương pháp lấp đứng

Qđ = Qx + Qc + Qth + Qti

Sơ đồ tính toán như sau

GVHD: GS.TS.Lê Kim Truyền Sinh viên:Phạm Việt Dũng

hbt

 Z

H