Thiết kế hồ chứa nước kim sơn 2 – huyện can lộc – tỉnh hà tĩnh (bản vẽ + thuyết minh)

Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 1 Ngành : Công Trình LỜI CẢM ƠN. Sau thời gian mười bốn tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự cố gắng của bản thân và được sự hướng dẫn nhiệt tình, khoa học của thầy giáo ThS. Nguyễn Văn Thìn – Bộ môn Thuỷ Công – Trường Đại Học Thuỷ Lợi, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Với đề tài : “ Thiết kế hồ chứa nước Kim Sơn 2 – Huyện Can Lộc – Tỉnh Hà Tĩnh “. Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là một dịp tốt để em có điều kiện hệ thống lại kiến thức đã được học trong 5 năm tại trường, giúp em biết cách áp dụng lý thuyết đã được học vào thực tế và làm quen với công việc của một kĩ sư thiết kế công trình thuỷ lợi. Những điều đó đã giúp em có thêm hành trang kiến thức chuyên ngành để chuẩn bị cho tương lai và giúp em đỡ bỡ ngỡ khi bước vào nghề với công việc thực tế của một kĩ sư thuỷ lợi sau này. Mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng nhưng do điều kiện thời gian hạn chế nên trong đồ án em chưa giải quyết được đầy đủ và sâu sắc các trường hợp trong thiết kế cần tính, mặt khác do trình độ và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên trong đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo giúp cho đồ án của em được hoàn chỉnh hơn, chính xác hơn, giúp cho kiến thức chuyên môn của em được hoàn thiện. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô giáo trong bộ môn Thủy Công đặc biệt là thầy giáo ThS. Nguyễn Văn Thìn đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện để em hoàn thành đồ án này. Hà Nội, ngày 20 tháng 11 năm 2009 Sinh viên thực hiện : Lê Anh Duy SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 2 Ngành : Công Trình PHỤ LỤC 1 ……………..……………………………………………………………… ........................................................................................................................................ 2 PHỤ LỤC CHƯƠNG 4 ……………………………………………………….............2 PHỤ LỤC CHƯƠNG 5…………………………………………………………..........2 PHỤ LỤC CHƯƠNG 6…………………………………………………………..........2 PHỤ LỤC CHƯƠNG 7…………………………………………………………..........2 PHỤ LỤC 2……………………………………………………………………………... ........................................................................................................................................ 2 PHỤ LỤC CHƯƠNG 8 ………………………………………………………….........2 PHỤ LỤC CHƯƠNG 9…………………………………………………………..........2 PHỤ LỤC CHƯƠNG 10…………………………………………………………........2 PHẦN I: TÌNH HÌNH CHUNG...................................................................................3 CHƯƠNG I : ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC DỰ ÁN.................................3 1.1.Vị trí địa lý và điều kiện địa hình...................................................................3 1.2.Điều kiện địa chất và địa chất thủy văn.........................................................4 CHƯƠNG II : TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ.............................................10 2.1.Tình hình dân số và lực lượng lao động.......................................................10 2.2.Tình hình phân bố và sử dụng đất...............................................................11 2.3.Diện tích và năng suất các loại cây trồng.....................................................13 2.4.Các nghành kinh tế khác...............................................................................14 CHƯƠNG III : HIỆN TRẠNG THUỶ LỢI VÀ YÊU CẦU DÙNG NƯỚC......16 3.1.Tình hinh thiên tai trong vùng.....................................................................16 3.2.Yêu cầu dùng nước và hiện trạng thủy lợi...................................................17 8.2 Xác định cao trình đỉnh đập.........................................................................57 8.4 Tính toán thấm qua đập và nền....................................................................60 PHỤ LỤC CHƯƠNG 4 :..........................................................................................122 PHỤ LỤC TÍNH TOÁN...........................................................................................148 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................148 PHỤ LỤC 1 ……………..……………………………………………………………… PHỤ LỤC CHƯƠNG 4 ……………………………………………………….. PHỤ LỤC CHƯƠNG 5…………………………………………………………. PHỤ LỤC CHƯƠNG 6………………………………………………………… PHỤ LỤC CHƯƠNG 7………………………………………………………… PHỤ LỤC 2……………………………………………………………………………... PHỤ LỤC CHƯƠNG 8 ………………………………………………………… PHỤ LỤC CHƯƠNG 9…………………………………………………………. PHỤ LỤC CHƯƠNG 10…………………………………………………………. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 3 Ngành : Công Trình PHẦN I: TÌNH HÌNH CHUNG CHƯƠNG I : ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC DỰ ÁN 1.1.Vị trí địa lý và điều kiện địa hình. 1.1.1.Vị trí địa lý. - Hồ Kim Sơn được xây dựng tại xã Thiên Lộc, huyện Can Lộc, tỉnh Hà Tĩnh, thuộc sườn phía nam núi Hồng Lĩnh, trên thuợng nguồn khe Kim Sơn.Tuyến công trình đặt tại Rú Cấm cách huyện Can Lộc 7km về phía Đông Bắc. - Thiên Lộc là một xã miền núi phía Bắc huyện Can Lộc, có tọa độ từ 180 27’ 20’’đến 180 33’10’’ Vĩ độ Bắc và 105044’30’’ đến 105047’30’’ Kinh độ Đông, có ranh giới hành chính: + Phía Bắc giáp xã Cổ Đạm huyện Nghi Xuân. + Phía Tây giáp xã Vượng lộc huyện Can lộc. + Phía Đông giáp xã Phúc lộc huyện Can lộc. + Phía Nam giáp thi trấn huyện Can lộc. + Phía Tây - bắc giáp xã Đậu liên huyện Can lộc. 1.1.2. Điều kiện địa hình. - Thiên lộc có địa hình thấp dần từ Bắc sang Nam, chỗ thấp nhất có độ cao 1m, chỗ cao nhất có độ cao 560 m so với mực nước biển. Địa hình được chia thành 2 vùng rõ rệt. - Vùng đồi núi có độ cao 25 - 560 m. Vùng này thuộc sườn phía Nam của dải Hồng Lĩnh, địa hình bị chia cắt mạnh bởi các dãy núi và khe suối có độ dốc lớn. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 4 Ngành : Công Trình - Lưu vực hồ Kim Sơn bao gồm 2 con suối hợp lại. Dòng suối chính bắt nguồn từ độ cao khoảng 200m chảy theo hướng Đông Bắc -Tây Nam, rồi đổi hướng sang Tây Đông sau đó chảy thẳng hướng Bắc-Nam. Chiều dài suối chính 6 Km. Dòng suối nhánh cũng bắt nguồn từ độ cao gần 200 m nằm ở phía Đông lưu vực chảy theo hướng Tây Bắc -Đông Nam, đổ vào suối chính cách tuyến công trình khoảng 1,5 Km. Chiều dài suối nhập lưu là 3 Km. Lưu vực Hồ Kim Sơn có diện tích 11 Km 2 thuộc loại lưu vực nhỏ. Độ cao trung bình H=100 m. Độ dốc lưu vực 121%o. Mật độ lưới sông 0,8Km/Km 2. Độ dốc lòng sông đo được 12%o. - Vùng đất bằng: Có độ cao từ 1 đến 25 m so với mực nước biển, cao đần từ Bắc Nghèn lên đến chân núi Hồng Lĩnh. Đây là vùng phát triển kinh tế - xã hội chủ yếu của xã. Khu tưới Hồ Kim Sơn tương đối phức tạp gồm nhiều mảnh có cao độ khác nhau, độ dốc lớn: Chỗ cao nhất ở cao trình + 10, thấp nhất ở cao trình + 2,5 m so với mực nước biển. Không những thế khu tưới lại nghiêng dần từ Bắc xuống Nam, từ Đông sang Tây do vậy rất khó khăn cho việc bố trí kênh tưới. Bảng 1-1: Đặc tính quan hệ Z~F~V của vùng lòng hồ. Z(m) 10 12 14 16 18 20 22 24 F(km2) 0 0,2 0,5 2 8 12 15 20 V(106m3) 0 0,015 0,1 3,0 7,0 10 16 22 Bảng 1-1a : Quan hệ Q ~ Zhl Z hl (m) 7.3 7 6.5 6.2 5.5 Q (m 3 / s) 168.45 163 120 100 50 1.2.Điều kiện địa chất và địa chất thủy văn. 1.2.1.Điều kiện địa chất. 1.2.1.1. Địa chất lưu vực. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 5 Ngành : Công Trình - Lớp 1: Sét tàn tích (elQ), mầu nâu đỏ, loang lổ trắng vàng. Bề dày thay đổi từ 1,0 đến 2,5 m. thấm ít. - Lớp 2: Đá sét bột cát kết phân lớp, đá tảng lăn cứng. 1.2.1.2. Đất đai thổ nhưỡng. - Đất đai chủ yếu là loại đất cát pha, đất cát, đất thịt nhẹ (chiếm 93%), đất thịt nặng, đất sét pha cát chiếm 7% về diện tích. Đất có tính thấm nước, thấm khí tốt, bốc hơi nhanh, khả năng chống hạn kém, hàm lượng dinh dưỡng không được cao, nhiệt độ thay đổi mạnh, đất chua thuộc vùng ven đồi, đất ít chua thuộc vùng đồng ruộng. 1.2.1.3.Thảm thực vật. - Thảm phủ trên lưu vực có thể phân thành các loại: + Rừng. + Bụi cây rải rác + Trảng cỏ. - Diện tích rừng còn lại trên lưu vực không nhiều phần lớn đã bị khai thác đến mức nghèo kiệt. - Sự tàn phá rừng trong những năm gần đây đã dẫn tới hậu qủa làm cho đất đai trên các sườn dốc xói mòn nghiêm trọng do đó lũ lên nhanh. Thảm phủ thực vật nghèo nàn nên lưu vực không giữ được nước, vì vậy trong thời kỳ kiệt rất hiếm nước. - Trên các vùng đồi, phần lớn là các bụi cây thấp rải rác và cỏ lau lách. Thảm phủ thực vật thay đổi theo mùa, chủ yếu là các cây cỏ có bộ rễ nông, không hút được nước trong đất, nên bị khô héo đi trong mùa khô và chỉ xanh tốt lên trong mùa mưa. Thảm phủ ở đây không có khả năng bảo vệ đất đai, nhất là trong các vùng canh tác cây ngắn ngày. 1.2.1.4. Địa chất công trình. - Lớp 1: Là địa chất thân đập phân bố từ cao trình +20 đên cao trình +15, +16 đất lớp này chủ yếu là là hỗn hợp đất cát lẫn sét, mầu vàng nhạt. Trạng thái cứng, chặt vừa. Thành phần hạt của đất chứa nhiều cát hạt trung, hạt thô và sỏi sạn. Do đó đất có tính thấm nước lớn. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 6 Ngành : Công Trình - Lớp 2: Là địa chất nền đập phân bố từ cao trình +15,+16 đến cao trình 10-12m. Đất lớp này là đất á sét bồi tích có cấu tạo lớp xen kẽ giữa các lớp á sét và các lớp mỏng cát thô, sỏi sạn do đó có tính thấm ngang lớn . - Lớp 3: Là địa chất nền đập phân bố từ cao trình 10-12 đến -1 - 5m. Đất lớp này là á sét nặng tàn tích có nguồn gốc từ đá gốc sét, bột cát kết phong hoá mạnh. trạng thái cứng, kết cấu chặt, tính thấm nhỏ. Dưới lớp này là đấ gốc sét, bột cát kết cứng chắc. Bảng 1-2: Chỉ tiêu cơ lý của đất nền và đất đắp đập TT Chỉ tiêu cơ lý Đơn vị Lớp1 Lớp 1A Lớp 2 Lớp 3 1 Độ ẩm (W) % 11.7 16.0 15.4 19.4 2 Góc ma sát trong (ϕ) độ 21o19’ 22o46’ 19o36’ 18o18’ 3 Lực dính đơn vị (C) kG/cm2 0.18 0.20 0.2 0.25 4 Dung trọng khô (γk) T/m3 1.74 1.78 1.73 1.63 5 Dung trọng tự nhiên (γw) T/m3 1.95 2.06 1.99 1.95 6 Dung trọng bão hoà T/m3 2.09 2.11 2.08 2.02 7 Hệ số thấm K m/s 3.5.10-4 2.9.10-5 5,9.10-5 3.5.10-6 ⇒ Qua bảng trên ta thấy với các chỉ tiêu cơ lý như vậy rất phù hợp với việc xây dựng đập đất. Cụ thể là : Độ ẩm tốt nhất đối với loại đất để đắp đập hiện có là từ 9 -15% ( Đáp ứng được yêu cầu). Dung trọng khô γk cũng thỏa mãn ⇒ Làm tăng hiệu quả đầm nén. Mặt khác, góc ma sát trong ϕ lớn và lực dính C làm cho cường độ chống cắt tăng lên ⇒ tăng khả năng ổn định cho công trình 1.2.2. Đặc điểm về khí tượng thuỷ văn. 1.2.2.1.Trạm khí tuợng. Vùng nghiên cứu ở vị trí gần các trạm khí tượng sau: Trạm đo mưa Đại Lộc, ở thị trấn Can Lộc, là trạm khí tượng gần nhất. Phía Bắc lưu vực có các trạm khí tượng như Vinh, Nghi Xuân, Phía Tây và Tây Nam lưu vực có các trạm đo mưa như Thạch Ngọc, Hà Tĩnh, Hộ Độ số lưu quan trắc khí tượng chủ yếu từ 1961 trở lại đây. Tuy SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 7 Ngành : Công Trình nhiên quá trình phân tích để tính toán, thì trạm Đại Lộc là trạm mưa đại biểu để phục vụ cho tính mưa và dòng chảy. Ngoài ra chúng tôi còn sử dụng toàn bộ tài liệu mưa năm để kéo dài và tính toán giá trị trung bình để thiết lập bản đồ đăng trị mưa dòng chảy cho vùng nghiên cứu. Bảng 1-3: Tình hình quan trắc khí tượng STT Trạm Loại trạm Yếu tố đo đạc Thời gian đo Thời kỳ quan trắc 1 Đại Lộc đo mưa x 37 1960 -1996 2 Vinh Khí tượng x, t, z, v, R. 77 1911-1946,1956-1996 3 Hà Tĩnh Khí tượng x, t, z, v, R. 50 1932-1944,1956-1996 4 Thạch Ngọc Đo mưa x 22 1961 - 1982 Ghi chú: x: Mưa, t: nhiệt độ, z: bốc hơi, V: tốc độ gió, R: độ ẩm. 1.2.2.2.Trạm thuỷ văn. - Trong vùng nghiên cứu không có trạm đo thuỷ văn nên việc tính toán dòng chảy phải dựa vào tài liệu mưa và quan hệ mưa dòng chảy trong vùng. Bảng 1-4: Đường quá trình lũ đến P= 0.2% P= 1% T(h) Q(m3/s) T(h) Q(m3/s) T(h) Q(m3/s) T(h) Q(m3/s) 1.00 0.00 17.00 27.31 1.00 0.00 17.00 25.60 2.00 25.86 18.00 19.38 2.00 13.84 18.00 18.63 3.00 143.52 19.00 15.02 3.00 89.84 19.00 13.64 4.00 305.52 20.00 10.66 4.00 203.31 20.00 10.60 5.00 411.12 21.00 6.82 5.00 290.43 21.00 7.57 6.00 444.85 22.00 5.17 6.00 321.39 22.00 4.95 7.00 416.56 23.00 3.53 7.00 313.52 23.00 3.80 8.00 363.00 24.00 2.15 8.00 279.37 24.00 2.65 SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 8 Ngành : Công Trình 9.00 297.87 25.00 1.78 9.00 236.55 25.00 1.60 10.00 233.91 26.00 1.40 10.00 190.30 26.00 1.33 11.00 180.40 27.00 1.03 11.00 150.43 27.00 1.07 12.00 134.70 28.00 0.65 12.00 114.43 28.00 0.81 13.00 101.09 29.00 0.28 13.00 87.68 29.00 0.55 14.00 74.03 30.00 0.00 14.00 65.82 30.00 0.29 15.00 53.19 31.00 0.00 15.00 47.81 31.00 0.03 16.00 38.10 32.00 0.00 16.00 34.82 32.00 0.00 1.2.2.3.Đặc điểm khí hậu. */ Chế độ nhiệt. + Nhiệt độ trung bình nhiều năm : 23,8oC + Nhiệt độ trung bình tháng 1 : 17,3oC + Nhiệt độ trung bình tháng 5 đến tháng 10 : 26oC */ Chế độ bốc hơi. - Lượng bốc hơi đo bằng Picche trung bình nhiều năm đạt 954,3mm. Số liệu bốc hơi hàng tháng được thể hiện ở bảng sau : Bảng 1-5: Phân phối chênh lệch bốc hơi ( ∆Z ~t). Tháng I ∆Z (mm) II III IV V VI VII VIII IX 50.1 71.7 16.4 25 50.1 71.7 83.5 56 X XI XII 30.4 27.8 25.3 23.4 */ Gió - Tốc độ gió bình quân năm trong vùng nghiên cứu đạt trung bình 2,0 m/s. - Tài liệu về gió lớn nhất ứng với các tần suất thiết kế: Bảng 1-6 : Quan hệ giữa tần suất và vận tốc gió P% 4% 50% V(m/s) 32 17 */Chế độ mưa. - Mùa mưa bắt đầu từ tháng 8 đến tháng 11, chiếm 71,1% lượng mưa năm. Lượng mưa tập trung chủ yếu vào tháng 9 và tháng 10 chiếm 53,3% lượng mưa năm. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 9 Ngành : Công Trình - Mùa khô lượng mưa chiếm 28,3% lượng mưa năm, tháng 1,2 và tháng 3 là có lượng ít nhất trong năm. - Lượng mưa trung bình nhiều năm đạt 2140 mm 1.2.3.Tính toán đặc trưng thuỷ văn thiết kế. 1.2.3.1.Tính toán mưa lũ thiết kế. - Mưa lũ thiết kế cho lưu vực nhỏ (lưu vực hồ Kim Sơn ) là mưa 1 ngày lớn nhất năm.Trạm đo mưa đại biểu là trạm đại lộc có 28 năm đo đạc Năm 1984 là năm mưa đặc biệt lớn với thời kỳ xuất hiện lại theo điều tra hiện trường là 100 năm Bảng 1-7: Thông số mưa lũ thiết kế Xtb Cv Cs X1% X1,5% X2,0% X5% X10,0% 0,58 3,48 775,2 725,4 675,7 498,5 405,1 (mm) 247,0 1.2.3.2.Dòng chảy năm thiết kế. - Trên lưu vực không có trạm đo dòng chảy, do vậy việc tính toán dòng chảy năm trung bình nhiều năm phải dựa vào tài liệu mưa, các bản đồ đẳng trị mưa dòng chảy trên lưu vực sông Nghèn và quan hệ mùa dòng chảy vùng khu 4 để tính toán. Các thông số của dòng chảy năm thiết kế như sau : Bảng 1-8: Đặc trưng thuỷ văn thiết kế tại Kim Sơn . F Q0 (km2) (m3/s) 11 0,36 X0 Y0 (mm) (mm) 2140 1031 α0 M0 W0 (L/skm2) Cv (106m3) 32,7 0,48 11,35 Qp(m3/s) Cs 5 10 75 85 0,53 1,06 Bảng 1-9: Phân phối dòng chảy năm ts 75% TS Năm 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 75% 0.220 0.525 0.83 0.292 0.316 0.078 0.067 0.058 0.075 0.126 0.097 0.041 0.099 1.2.3.3.Dòng chảy lũ thiết kế. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 10 Ngành : Công Trình */ Đỉnh lũ thiết kế: Lưu vực hồ Kim Sơn thuộc loại lưu vực nhỏ có F lưu vực=11Km2 q một phần lượng nước lũ được trữ lại trong hồ chứa. Đến thời điểm t 1 khi lũ đến giảm (đường quá trình lũ đi xuống) Q = q khi đó lượng nước được trữ lại trong hồ trước đó bắt đầu được xả xuống hạ lưu cùng với lưu lượng lũ đến. Sau thời gian lũ mực nước trong hồ lại trở về MNDBT. 5.4. Tính toán điều tiết lũ cho các phương án khác nhau. - Ta tính toán điều tiết lũ cho các phương án chiều rộng tràn khác nhau để chọn đuợc phương án Btr kinh tế nhất. - Nếu Btr nhỏ cột nước siêu cao lớn, diện tích ngập lụt lớn, chiều cao đập lớn khối lượng đất đắp đập lớn. Nhưng khối lượng đào đắp tràn nhỏ. Ngược lại B tr lớn cột nước siêu cao nhỏ diện tính ngập lụt nhỏ khối lượng đào đắp đập nhỏ, khả năng cắt lũ tốt, nhưng khối lượng làm tràn lớn. Do vậy ta phải chọn B tr hợp lí để vừa thoả điều kiện kinh tế và kĩ thuật. Trong phạm vi của đồ án chỉ tính toán với 3 trường hợp B tt và chọn ra Btr kinh tế nhất. - Ta tính toán với các Btr : Btr1 = 24 m, Btr2 = 27 m, Btr3 = 30 m. 5.4.1. Số liệu đầu vào chung cho các phương án. - Quan hệ F~Z~V của vùng lòng hồ ( Phần tài liệu ) - Đường quá trình lũ đến. ( Phần tài liệu ) - Các thông số của tràn xả lũ : + Tràn đỉnh rộng chảy tự do không có cửa van điều tiết + Cao trình ngưỡng tràn = MNDBT = 16,2m + Chiều rộng tràn : Các Btr giả thiết 24m, 27m, 30m. + Hệ số lưu lượng m = 0,36 SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 34 Ngành : Công Trình + Hệ số co hẹp bên ε = 1. 5.4.2. Tính toán cụ thể. - Kết quả tính toán đường phụ trợ, tính toán điều tiết và đường quá trình xả lũ của hồ chứa nước Nhà Đường ứng với các phương án Btr = 24; 27; 30m được thể hiện trong các bảng từ (5-1) đến (5-9) và các biểu đồ tương ứng ở phụ lục 1. - Kết quả tổng hợp như sau : Bảng 5 -10 : Kết quả tổng hợp tính toán điều tiết lũ cho các phương án với P = 1% Phương án Btràn (m) MNDBT (m) MNLTK (m) Htr (m) 1 24 16.2 18.41 2.41 2 27 16.2 18.52 2.32 3 30 16.2 18.42 2.22 Vsc (10 6 m 3 ) 4.6 4.863 4.845 qxả max (m3/s) 165.63 163.28 168.42 Bảng 5-11 : Kết quả tổng hợp tính toán điều tiết lũ cho các phương án với P = 0.2% Phương án Btràn (m) MNDBT (m) MNLKT (m) Htr (m) 1 24 16.2 19.16 2.96 2 27 16.2 19.52 3.32 3 30 16.2 19.07 2.87 Vsc (10 6 m 3 ) 5.963 6.275 5.595 qxả max (m3/s) 243.28 246.92 256.37 CHƯƠNG VI : XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP ĐẤT. 6.1. Xác định cao trình đỉnh đập. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 35 Ngành : Công Trình 6.1.1. Mục đích, ý nghĩa. - Đập là một hạng mục công trình quan trọng nhất trong cụm công trình đầu mối, nó chiếm một khối lượng không nhỏ về mặt vốn đầu tư. Kích thước cũng như cao trình đỉnh đập có ảnh hưởng rất lớn đến sự làm việc an toàn và giá thành của đập. - Khi xác định cao trình đỉnh đập, một mặt cần bảo đảm trong các trường hợp xảy ra lũ và sóng vỗ nước vẫn không tràn qua đỉnh đập được, nhưng mặt khác cần xác định được hợp lý các trường hợp có khả năng xảy ra sự cố, để cao trình đỉnh đập đã được xác định không quá thấp hoặc quá cao. Nếu quá thấp sẽ không đảm bảo an toàn cho đập, còn nếu quá cao thì sẽ gây lãng phí. - Mục đích của việc tính toán cao trình đỉnh đập là để tìm ra được một cao trình đỉnh đập hợp lý nhất thoả mãn các yêu cầu về kinh tế - kỹ thuật. 6.1.2. Xác định cao trình đỉnh đập. */ Trong thiết kế sơ bộ cao trình đỉnh đập được xác định từ 3 điều kiện : - Xác định theo MNDBT : Z1 = MNDBT + ∆h + hsl + a (6-1) - Xác định theo MNLTK : Z2 = MNLTK + ∆h’ + hsl’+ a’ (6-2) - Xác định theo MNLKT : Z 3 = MNLKT + a '' (6-3) Trong đó : MNDBT : Mực nước dâng bình thường. MNLTK : Mực nước lũ thiết kế ( MNDGC). ∆h và ∆h’ : độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất. hsl và hsl’ : chiều cao sóng leo (có mức bảo đảm 1%) ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất. a và a’ - độ vượt cao an toàn, tra bảng (5-1)- trang 93- Giáo trình thuỷ công tập I ứng với công trình cấp 3 ta có : a = 0,5 m; a’ = 0,4 m SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 36 Ngành : Công Trình ⇒ Cao trình đỉnh đập được chọn theo trị số nào lớn nhất trong các kết quả tính theo (6-1) và (6-2). 6.1.2.1. Xác định ∆ h và h sl ứng với gió lớn nhất V. */ Xác định ∆h. - ∆h được xác định theo công thức : Δh = 2.10 −6 V 2 .D cosα s g.H (6-4) Trong đó : V : Vận tốc gió tính toán lớn nhất lấy với tần suất p = 4%. Theo tài liệu thủy văn khu vực ta có VP = 4% = 32 (m/s). D : Đà sóng ứng với MNDBT (m), (được xác định bằng cách đo trực tiếp trên bình đồ lòng hồ). D = 3,8 km. g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2). H : Chiều sâu nước trước đập (m). H = MNDBT – Zđáy = 16.2 – 3 = 13,2 m αs : Góc kẹp giữa trục dọc của đập và hướng gió. Lấy α s = 0o. −6 ⇒ ∆h = 2.10 32 2 .3,8.10 3 cos 0 o = 0,06 m. 9,81.13,2 */ Xác định h sl . - Theo quy phạm C1 – 78, chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định như sau : hsl 1% = K1.K2.K3.K4.hs 1%. (6-5) Trong đó : hs 1% : chiều cao sóng ứng với mức bảo đảm 1%. K1, K2, K3, K4 : Các hệ số. hs 1% được xác định như sau ( theo QPTL C1 – 78) : - Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu H > 0,5λ - Tính các đại lượng không thứ nguyên SVTH: Lê Anh Duy (6-6) gt gD , V V2 Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 37 Ngành : Công Trình Trong đó : t - Thời gian gió thổi liên tục (s), do không có tài liệu nên ta có thể lấy t = 6 giờ. ⇒ Tra đường bao đồ thị hình P2-1 (GT. Đồ án môn học Thuỷ Công), ta xác định được các đại lượng không thứ nguyên Ta có : g h g.τ , . V2 V gt 9,81.6.3600 = = 6621,75 V 32 gD 9,81.3,8.10 3 = = 36,4 V2 32 2 - Tra đố thị ở phụ lục P2-1 ta được :  gh  2 = 0,067 gt V = 6621,75 ta có  - Với V  gτ = 3,6  V - Với  gh  2 = 0,011 V gD  = 36,4 ta có  gτ 2 V  V = 1,2  gh  2 = 0,011 V  - So sánh hai cặp giá trị ta chọn cặp giá trị bé :  gτ  V = 1,2 - Từ đó ta tính được : SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 38 Ngành : Công Trình − gh V2 32 2 h= 2 . = 0,011. = 1,15 g 9,81 V − − gτ V 32 τ= . = 1,2. = 3,91 V g 9,81 − −2 gτ 9,81.3,912 λ= = = 23,87 2.π 2.π − − - Kiểm tra lại giả thiết ban đầu : H= 13,2 m > 0,5 λ = 11,935 m ( Giả thiết đúng ) - Tính hS1% : hS1% = K1% . h (6-7) Trong đó K1% tra ở đồ thị hình P2-2 ứng với đại lượng gH gD = 36, 4 và = 0,126 ⇒ 2 V V2 Chọn lấy giá trị bé nhất trong 2 giá trị ⇒ K 1% = 2,1 ⇒ h1% = 2,1.1,15 = 2,415 (m) - Hệ số K1, K2 tra ở bảng P2-3 ( GT. ĐATC ) phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái và độ nhám tương đối trên mái. - Ở đây ta chọn hình thức gia cố mái bằng đá xây và độ nhám tương đối ∆/hs1% < 0,002 => K1 = 1,00 và K2 = 0,90. - Hệ số K3 tra ở bảng P2-4 (GT. ĐATC) phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái m. Ở đây tính với vận tốc gió lớn nhất ứng với tần suất 4% => V 4% = 32(m/s) > 20 (m/s) và sơ bộ chọn hệ số mái thượng lưu của đập là : m = 3 => K3 = 1,5. - Hệ số K4 tra ở dồ thị hình P2-3, phụ thuộc vào hệ số mái m và trị số − ⇒ λ hs1% = λ h s1% . 19,34 = 8 ⇒ Tra đồ thị P2-3 ( Đồ án môn học thủy công ) ⇒ K4 = 1,3 2,415 Thay tất cả vào công thức (6-5) ta có : hsl1% = 1.0,9.1,5.1,3.2,415 = 4,24m ⇒ Z1 = 16,2 + 0,06 + 4,24 + 0,5 = 21 m SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 39 Ngành : Công Trình ' 6.1.2.2. Xác định ∆ h ' và h sl ứng với gió bình quân lớn nhất V ' =V 50% - Cách tính tương tự như trên nhưng ứng với vận tốc gió bình quân lớn nhất V’ và đà sóng ứng với mực nước dâng gia cường D’. 6.1.2.3. Tính toán cụ thể : - Ta xác định các cao trình đỉnh đập tương ứng với các trường hợp B tràn khác nhau. Với mỗi Btràn ta sẽ xác định được một cao trình đỉnh đập. - Kết quả tính toán cụ thể được thể hiện trong Bảng 6-1 (phụ lục 1). - Kết quả tổng hợp như sau : Bảng 6-2 : Kết quả tổng hợp với MNLTK Phương án 24 21.3 18.3 Zđđ (m) Hđ (m) Btràn (m) 27 21.5 18.5 30 21.35 18.35 Bảng 6-3 : Kết quả tổng hợp với MNLKT Phương án Zđđ (m) Hđ (m) 24 19.66 16.66 Btràn (m) 27 20.02 17.02 30 19.57 16.57 6.2. Cấu tạo các chi tiết đập. 6.2.1. Cấu tạo đỉnh đập. - Việc lựa chọn, kích thước, cấu tạo, và hình thức gia cố phụ thuộc vào điều kiện làm việc của đập, điều kiện thi công và các yêu cầu về giao thông. Ở đây đỉnh đập không có yêu cầu về giao thông nên theo điều kiện cấu tạo và thi công ta chọn chiều rộng đỉnh đập là Bđ = 6,0 (m). - Kết cấu đỉnh đập bao gồm : trên mặt rải một lớp đá dăm cấp phối dày 25 cm, phía dưới là một lớp cát đệm dày 10 cm. 6.2.2. Mái đập và cơ đập. - Độ dốc mái phụ thuộc vào hình thức, chiều cao đập, loại đất đắp, tính chất nền… Khi thiết kế phải thông qua tính ổn định để chọn mái. Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ để lựa chọn phương án ta có thể tính toán hệ số mái dốc của đập theo công thức : SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 40 Ngành : Công Trình Mái thượng lưu : mtl = 0,05H + 2,00. Mái hạ lưu : mhl = 0,05H + 1,50. Trong đó: H – Chiều cao đập (m). Cơ đập được bố trí ở cả mái thượng lưu và hạ lưu : Cơ thượng lưu đặt ở cao trình 8, rộng 3 m để đảm bảo cho thi công cơ giới. Cơ hạ lưu đặt ở cao trình 10, rộng 3 m. 6.2.3. Thiết bị chống thấm. - Theo tài liệu cho, đất đắp đập và đất nền có hệ số thấm khá lớn nên cần có thiết bị chống thấm cho thân đập và nền ⇒ Ta chọn phương án: Dùng thiết bị chống thấm kiểu tường nghiêng chân răng 6.2.4. Thiết bị thoát nước. - Thiết bị thoát nước hạ lưu chọn hình thức là lăng trụ bằng đá đổ. 6.2.5. Bảo vệ mái thượng lưu, hạ lưu. - Bảo vệ mái hạ lưu : Với 3 phương án B tr khác nhau ta đều chọn hình thức bảo vệ mái hạ lưu là trồng cỏ. Phủ một lớp đất mầu dày 10 cm, trên đó trồng các ô cỏ nằm giữa có hệ thống các rãnh thoát nước mái hạ lưu. Các ô cỏ là các hình vuông có kích thước 5 x 5(m). - Bảo vệ mái thượng lưu : Để đảm bảo ổn định cho đập, tránh sự va đập của sóng, mái đập thượng lưu được bảo vệ đá xây. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 41 Ngành : Công Trình 0 50 0 50 0 50 20 20 Hình 6-1 : Bảo vệ mái hạ lưu Bảng 6-4 : Kết cấu chi tiết của đập đất. Phương án Zđđ (m) Hđ (m) Bđỉnh (m) Mái TL ∇cơ Cơ TL Bcơ Mái HL ∇cơ Cơ HL Bcơ TB chống thấm TB thoát nước Bảo vệ mái TL Bảo vệ mái HL 24 21.3 18.3 6,0 3,5 - 3 8 3,0 3 – 2,5 10 3,0 Đập đồng chất Lăng trụ Đá xây Trồng cỏ Btràn (m) 27 21.5 18.5 6,0 3,5 - 3 8 3,0 3 – 2,5 10 3,0 Đập đồng chất Lăng trụ Đá xây Trồng cỏ 30 21.35 18.35 6,0 3,5 – 3 8 3,0 3 – 2,5 10 3,0 Đập đồng chất Lăng trụ Đá xây Trồng cỏ CHƯƠNG VII : TÍNH TOÁN THỦY LỰC TRÀN SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 42 Ngành : Công Trình 7.1. Hình thức bố trí tràn. 7.1.1. Vị trí tuyến tràn. - Căn cứ vào bình đồ khu vực đầu mối sau khi đã lựa chọn tuyến đập ta thấy địa hình bên bờ trái của tuyến đập dốc hơn so với bên bờ trái. Nếu bố trí tuyến tràn ở bên bờ trái thì khối lượng đào đắp và chiều dài tràn lớn hơn nhiều so với bên bờ phải. Do vậy ta bố trí tuyến tràn bên bờ phải và vuông góc với tuyến đập. 7.1.2. Hình thức tràn. - Chọn hình thức tràn đỉnh rộng do địa hình tự nhiên tại vị trí đặt tràn tương đối thoải đồng thời điều kiên địa chất ở đây cũng khá phù hợp với loại tràn này. Chọn hình thức tràn xả tự do. - Chiều rộng tràn : Tính cho 3 trường hợp 24m, 27m, 30m. - Cao trình ngưỡng : Do tràn không có cửa van điều tiết nên lấy cao trình ngưỡng bằng cao trình MNDBT = 16,2m. 7.1.3. Nối tiếp tràn với hạ lưu. - Theo mặt cắt dọc tự nhiên của tuyến tràn ta nhận thấy địa hình tại đây tương đối thoải, chênh lệch về độ cao không lớn. Ta chọn hình thức nối tiếp sau tràn là dốc nước, tiếp đến là bể tiêu năng và cuối cùng nước sẽ được dẫn về hạ lưu qua kênh dẫn. 7.2. Tính toán thủy lực dốc nước. 7.2.1. Mục đích tính toán thủy lực dốc nước. - Tính toán thủy lực dốc nước chủ yếu xác định được đường mặt nước trong dốc, hoặc chiều sâu của nước trong dốc để từ đó thiết kế được chiều cao của tường bên, tính được lưu tốc trên dốc, điều kiện thủy lực trước khi vào bể tiêu năng ⇒ Xác định kích thước của bể tiêu năng. 7.2.2. Nguyên lý tính toán. - Phương trình cơ bản để tính đường mặt nước trong dốc là : d∋ =i− j dl (7-1) - Nếu sai phân hoá phương trình trên ta được : SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 43 Ngành : Công Trình _ Δ∋ =i− j Δl Δl = hay (7-2) Δ∋ (7-2’) _ i− j Trong đó : ∆l : chiều dài đoạn tính toán. i : độ đốc đáy kênh. ∆ ∋ : hiệu số tỷ năng của hai mặt cắt ở hai đầu đoạn ∆l. Δ ∋=∋ i +1 αv i2+1 αv i2 − ∋ i = (h i +1 + ) − (h i + ) 2g 2g (7-3) _ J : Độ dốc thuỷ lực trung bình. _ J= Q2 (7-4) − 2 K (7-5) K = ω.C R 7.2.3. Các bước tính toán. - Ở đây ta thiết kế đoạn thu hẹp ( ở đầu dốc nước) có đáy và tường hai bên dạng đường thẳng, đáy đoạn thu hẹp có độ dốc i = 8%. th th - Đoạn thu hẹp có bề rộng thay đổi từ B 1 = B đ = B tr và B 2 = B c = B d . 2 3 3 4 Theo kinh nghiệm : B d =  −  Btr ⇒ Chọn B d = 0,74.B tr . - Tính toán đoạn thu hẹp có nhiều phương pháp, ở đây ta tính toán đoạn thu hẹp theo phương pháp định trước chiều dài và sau đó xác định chiều sâu mực nước ở các vị trí khác nhau của đoạn thu hẹp. - Sơ bộ chọn góc thu hẹp φ = 16 o và n = 0,014 ta có chiều dài đoạn thu hẹp được tính theo công thức : Btr − Bdoc 2 L= Φ tg 2 SVTH: Lê Anh Duy (7-6) Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 44 Ngành : Công Trình ⇒ Kết quả tính toán của từng phương án được thể hiện trong bảng sau : Bảng 7-1 : Kích thước dốc nước. BTràn (m) 24 27 30 iDốc (%) 8 8 8 Đoạn 1 BĐầu 1(m) 24 27 30 BCuối 1(m) 18 20 22,5 Đoạn 2 LDốc 1(m) 21,3 25 26,7 BĐầu 2(m) 18 20 22,5 BCuối 2(m) 18 20 22,5 LDốc 2(m) 78,7 75 73,3 */ Tính toán cụ thể. Bước 1: Tính độ sâu dòng đều h0và độ sâu phân giới hk trên dốc. - Độ sâu phân giới tại mặt cắt cửa vào. αQ 2 hk = B 2 .g ( 7-7 ) 3 Trong đó: Q : Lưu lượng xả max B : Bề rộng tràn nước Bảng 7-2 : Độ sâu phân giới đầu đoạn dốc nước. BTràn(m) (1) 24 27 30 QXả max(m3/s) (2) 165,63 163,28 168,42 Bđ dốc (3) 24 27 30 q(m3/s.m) (4) 6,9 6,05 5,61 hkđầu đ1(m) (5) 1,69 1,55 1,47 Bảng 7-3 : Độ sâu phân giới đoạn 2 của dốc nước BTràn(m) QXả max(m3/s) Bđ2 q(m3/s.m) hk đ2(m) (1) (2) (3) (4) (5) 24 165,63 18 9,2 2,05 27 163,28 20 8,16 1,89 30 168,42 22,5 7,48 1,79 Độ sâu h k của đoạn 1 ( đoạn thu hẹp ) thay đổi từ h k đầu dốc đến h k đầu đoạn 2. - Xác định độ sâu dòng đều trong đoạn thu hẹp SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 45 Ngành : Công Trình Dùng phương pháp lợi nhất về thủy lực để tính. f(R ln ) = 4.m o i Q (7-8) Trong đó : m o = 2 1 + m 2 − m Tra phụ lục 8-1 (Các bảng tính thuỷ lực) với f(R ln ) và n = 0,014 => ta được Rln Lập tỷ số b . R ln Với m = 0 tra phụ lục 8-3 (các bảng tính thuỷ lực) ta được  h0 = ( h . R ln h ) .Rln R ln Bảng 7-4 : Kết quả tính độ sâu dòng đều đầu dốc nước BTràn (m) 24 27 30 QXả max (m3/s) 165,63 163,28 168,42 Bd 24 27 30 F(Rln) 0,0136 0,0138 0,0134 Rln (m) 1,018 1,008 1,012 h0đ2 0,56 0,53 0,51 Bảng 7-5 : Kết quả tính độ sâu dòng đều đoạn 2. BTràn (m) 24 27 30 QXả max (m3/s) 165,63 163,28 168,42 Bd 18 20 22,5 F(Rln) 0,0136 0,0138 0,0134 Rln (m) 1,018 1,008 1,012 h0đ2 0,66 0,6 0,57 Ta thấy hk > h0 => Dòng chảy trong dốc là dòng chảy xiết và đường mặt nước trong dốc là đường nước hạ bII. Ngưỡng tràn nằm ngang => dòng chảy trên ngưỡng là dòng chảy êm. Dòng chảy từ trạng thái chảy êm chuyển sang trạng thái chảy xiết trên dốc phải qua trạng thái phân giới. Do đó độ sâu dòng chảy tại đầu dốc (cửa vào) là độ sâu phân giới h1= hk Bước 2 : Chia đoạn thu hẹp thành nhiều đoạn nhỏ để tính. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 46 Ngành : Công Trình - Có độ sâu dòng chảy tại mặt cắt đầu đoạn thu hẹp h 1, giả thiết độ sâu dòng chảy tại mặt cắt sau h2. - Dùng phương trình cơ bản tính được Δl tt = Δ∋ _ i− j , lấy h2 đó làm giá trị độ sâu đầu đoạn sau và tính toán tương tự như đối với đoạn 1 tính như vậy đến khi tổng chiều dài tính toán Σ∆li bằng chiều dài của đoạn thu hẹp thì dừng lại Bước 3 : Có các giá trị độ sâu dòng chảy tại các mặt cắt ta vẽ được đường mặt nước trên dốc Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng (7-6) đến (7-11) của phụ lục 1 */ Kiểm tra vận tốc lớn nhất. - Theo bảng (11-9)/203 sổ tay tính toán thủy lực với bê tông M200 ta có : [Vmax] = 18 (m/s). Bảng 7-12 : Kiểm tra vận tốc lớn nhất Btr (m) 24 27 30 [V max] Vmax (m/s) 11.589 11.214 10.976 (m/s) 18 18 18 7.2.4. Đường mặt nước trong dốc nước có kể đến hàm khí. - Dòng chảy trên thân dốc có tốc độ tương đối lớn, do đó mặt nước bị trộn khí và chiều sâu dòng chảy có tăng lên một ít. Tính đường mặt nước có hàm khí nhằm mục đích xác định chiều cao tường, đảm bảo không cho nước tràn ra hai bên tường. - Dòng chảy trong thân dốc có kể đến hàm khí tính theo công thức đơn giản sau đây : h hk = h.(1 + v ) 100 (7-9) Trong đó : h : Chiều sâu dòng chảy trên thân dốc. v : Tốc độ dòng chảy tại mặt cắt tính toán. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 47 Ngành : Công Trình - Từ công thức trên ta tính được chiều sâu dòng chảy có trộn khí tại các mặt cắt với các phương án tràn khác nhau thể hiện trong bảng (7-13),(7-14) phụ lục1 - Với các phương án Btr khác nhau ta cũng tính toán được chiều cao của tường bên của dốc nước theo công thức : ht = hhk + a (7-10) Trong đó : hhk : chiều cao mực nước trong dốc có kể đến hàm khí a : Độ cao an toàn. a = 0,5 m - Tại đầu dốc để nối tiếp với tường dọc trên ngưỡng => ta chọn chiều cao tường bên tại đầu dốc bằng chiều cao tường bên trên ngưỡng tràn. - Chiều dày bản đáy của dốc nước có thể tính sơ bộ theo công thức : t = (0,030 ÷ 0,035)α .v. h (7-11) v :Lưu tốc trung bình của dòng chảy (m/s). h :Chiều sâu dòng chảy (m). α :Hệ số phụ thuộc vào nền, với nền là cát, á cát chọn α = 1,5. Kết quả tính toán thể hiện trong bảng (7-15),(7-16) phụ lục 1 7.3. Thiết kế sơ bộ tràn. 7.3.1. Ngưỡng tràn. - Cao trình ngưỡng tràn = 16,2m - Chiều dài ngưỡng tràn theo chiều dòng chảy L : Theo quy phạm tính toán thủy lực đập tràn QPTL C8-76 thì chiều dài ngưỡng tràn cần thỏa mãn điều kiện : (2 ÷ 3 ).H ≤ L ≤ (8 ÷ 10).H (7-12) ⇒ Chọn L = 4.H. Bảng 7-17: Sơ bộ chọn chiều dài ngưỡng tràn Btr (m) Htr (m) L (m) 24 2.41 10 27 2.32 10 30 2.22 9 - Bản đáy được làm bằng BTCT M200, dày 0,8m, hai đầu có chân khay. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 48 Ngành : Công Trình - Bản đáy ngưỡng : + Độ dốc đáy i = 0 + Chiều cao ngưỡng : P = 0 + Mặt cắt cơ bản của tràn là mặt cắt hình chữ nhật + Tường bên làm bằng BTCT M200 có cao trình đỉnh tường bằng cao trình đỉnh đập. 7.3.2. Dốc nước. Tổng chiều dài cả dốc đã bao gồm cả đoạn thu hẹp là 100m 7.3.2.1. Đoạn thu hẹp. - Độ dốc i = 8% - Chiều rộng dốc thay đổi từ Btr đến Bd. - Mặt cắt ngang dạng hình chữ nhật, chiều dày bản đáy và chiều cao tường bên được tính toán ở phần trên tùy thuộc vào từng phương án Btr. - Tường bên làm bằng BTCT M200 : 7.3.2.2. Đoạn dốc nước có bề rộng không đổi. - Độ dốc i = 8% - Chiều rộng không đổi, số liệu như đã tính toán ở trên. - Mặt cắt ngang hình chữ nhật, chiều dày bản đáy và chiều cao tường bên như đã tính toán ở trên. - Dốc nước làm bằng BTCT M200 7.4. Thiết kế kênh xả sau tràn - Dòng chảy sau khi ra khỏi dốc sẽ chảy vào bể ở đây phần lớn năng lượng dòng chảy đã được tiêu hao và trở về trạng thái gần với chảy ổn định, từ đó đổ ra kênh dẫn hạ lưu. Kênh dẫn hạ lưu được thiết kế để dẫn nước từ tràn xả lũ vào lòng sông cũ. - Ta phải thiết kế kênh dẫn nước từ bể ra hạ lưu đập sao cho kênh không bị xói lở và chuyển được lưu lượng nước lớn nhất từ tràn xả lũ xuống. - Kênh dẫn hạ lưu là kênh đất có mặt cắt ngang dạng hình thang và có các đặc trưng sau: SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 49 Ngành : Công Trình + Lưu lượng lớn nhất qua kênh: QK = Qxả max ứng với từng phương án Btr. + Hệ số mái kênh: m = 1,5. + Độ nhám: n = 0,025. + Độ dốc đáy kênh i = 0,004. - Giả thiết bề rộng đáy kênh lớn hơn bề rộng dốc nước. 7.4.1. Phương pháp tính toán. */ Tính toán độ sâu dòng chảy đều trong kênh theo phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về thủy lực. Quy trình tính toán như phần trước, kết quả tính toán cho các phương án Btr được thể hiện ở bảng sau : Bảng 7-17 : Kết quả tính ho của kênh xả Btr (m) Bd (m) Q (m3/s) Bk (m) f(Rln) 24 18 165.63 20 0,00321 27 20 163.28 22 0,00326 30 22.5 168.42 25 0,00316 */ Kiểm tra điều kiện không bồi lắng, xói lở. Rln (m) 2,15 2,14 2,17 Vmax < [ Vkx] b/Rln 9,3 10,28 11,52 h/Rln 0,93 0,881 0,825 ho (m) 2 1,88 1,79 (7-13) Bảng 7-18 : Kiểm tra điều kiện không xói BTràn (m) QXả max (m3/s) Bk Vmax(m/s) ω (m2) 24 165.63 20 46 3,6 27 163.28 22 46,7 3,49 30 168.42 25 49,55 3,39 */ Xác định mực nước và cao trình đáy kênh. [vkx] (m/s) 4,0 4,0 4,0 So sánh Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn - Mực nước trong kênh xả : Từ các lưu lượng xả của từng phương án. Tra quan hệ Q ~ Zhl ⇒ Zck Zđ = Zck + Lk . ik (7-14) - Cao trình đáy kênh xả : ∇ đk = Z đ − ho (7-15) Bảng 7-19 : Kết quả tính mực nước và cao trình đáy kênh Qxả max (m3/s) SVTH: Lê Anh Duy Zkênh (m) Zck Zđk ∇ck ∇đáy (m) ∇đk Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư 165.63 163.28 168.42 Trang 50 7,05 7 7,1 7,29 7,24 7,34 Ngành : Công Trình 5,05 5,12 5,31 5,29 5,36 5,55 7.5. Tính toán tiêu năng. 7.5.1. Mục đích. - Dòng chảy sau khi chảy qua dốc nước xuống hạ lưu có năng lượng tương đối lớn. Năng lượng đó được tiêu hao bằng nhiều dạng khác nhau: một phần năng lượng này phá hoại bờ kênh hạ lưu gây nên xói lở, một phần tiêu hao do ma sát nội bộ dòng chảy, phần khác do ma sát giữa nước và không khí. Sức cản nội bộ dòng chảy càng lớn thì tiêu hao năng lượng do xói lở càng nhỏ và ngược lại. Vì vậy ta dùng biện pháp tiêu hao năng lượng bằng ma sát nội bộ dòng chảy để giảm khả năng xói lỏ bờ kênh. 7.5.2. Hình thức. - Qua nghiên cứu tài liệu địa hình, địa chất tại vị trí cuối dốc và đầu kênh xả hạ lưu ta thấy địa chất nền tương đối kém do đó ta dùng hình thức tiêu năng đáy. Điều kiện cơ bản của hình thức tiêu năng này là chiều sâu nước hạ lưu phải lớn hơn chiều sâu liên hiệp thứ hai của nước nhảy (h h > hc’’) để đảm bảo sinh nước nhảy ngập và tiêu năng tập trung. Để đảm bảo sinh nước nhảy ngập cuối dốc, ta dùng hình thức tiêu năng dạng bể. Ưu điểm của nó là rút ngắn được chiều dài gia cố và mau chóng tạo nên sự nối tiếp của dòng chảy cuối dốc với dòng chảy của sông phía hạ lưu. 7.5.3. Tính toán thủy lực bể tiêu năng. - Do dốc nước có bề rộng không đổi nên ta chọn hcd = hc. '' */ Tính độ sâu liên hiệp hc - Tính : Eo = Ho + P (7-16) Trong đó : 2 α.v cd Ho = hcd + 2.g P = ∇cd - ∇đk . - Tính : F (τ C ) = q Q = 3/ 2 ϕE 0 Bcd ϕE 03 / 2 (7-17) ϕ hệ số lưu tốc, có thể chọn ϕ = 0,95. '' '' '' Từ F (τ c ) Tra phụ lục (15-1) được τ c ⇒ hc = τ c .Eo SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 51 Ngành : Công Trình Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng (7-20) phụ lục 1. Nhận xét : Cả 3 trường hợp đều có nước nhảy phóng xa nên cần bố trí bể tiêu năng. 7.5.4. Tính toán kích thước bể tiêu năng. - Đầu tiên sơ bộ chọn dgt ' - Tính lại E o = E o +dgt - Tính F( τ c ) = q ϕ.(E '0 )3/ 2 Từ F (τ c ) tra phụ lục (15-1) ⇒ τ c'' ⇒ hc'' = τ c'' .E o' - Tính ∆Z = q2 q2 9,2 2 9,2 2 − = − = 2 gϕ 2 .hh2 2 g .(σhc'' ) 2 2.9,81.0,95 2.2,2 2 2.9,81.(1,1.5,0315) 2 - Tính lại chiều sâu bể d = ( σ .hc’’)-(hh + ∆ Z) - Kết luận : + Nếu d ≈ d gt thì dừng lại đó chính là chiều sâu bể cần tìm + Nếu d ≠ d gt thì tính lại từ bước đầu cho đến khi d ≈ d gt - Tính chiều dài bể tiêu năng theo công thức : l b = 0,8.l n (7-18) Trong đó : '' l n : Chiều dài nước nhảy. l n = 4,5.h c Kết quả tính toán cụ thể cho từng phương án được thể hiện trong bảng (7-21) đến (724) của phụ lục 1. 7.6. Tính toán khối lượng chọn phương án. - Trong các chương trên ta đã tính toán sơ bộ các thông số cho các phương án khác nhau, trên cơ sở đó ta tính toán khối lượng, giá thành, lựa chọn ra phương án tối ưu nhất về kinh tế và phải đảm bảo được các yêu cầu về kỹ thuật. Để đơn giản nhưng vẫn đảm bảo tính chính xác và có độ tin cậy ở đây em bỏ qua một số hạng mục có khối lượng và giá thành gần tương đương, chênh nhau không nhỏ. 7.6.1. Tính khối lượng đất đắp đập. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 52 Ngành : Công Trình - Có số liệu tính toán sơ bộ và bình đồ khu vực ta vẽ mặt cắt dọc và ngang đập ở các vị trí khác nhau. Ta chia đập thành các dãi nhỏ có chiều dài li sao cho ở mỗi đoạn có địa hình nền đập tương đối bằng phẳng (mặt cắt đập ít thay đổi). Sau đó tính diện tích tại các mặt cắt rồi tính diện tích trung bình mặt cắt ngang của đoạn đập li. Cuối cùng khối lượng đập được tính theo công thức: Ftb= Fi + Fi +1 (m2) 2 (7-19) n V= ∑ Ftbi .li (m3) (7-20) i =1 - Với mỗi phương án B tr khác nhau ta tính được khối lượng đập của các phương án khác nhau. Được thể hiện từ bảng (7-25) đến (7-30) 7.6.2. Tính toán khối lượng tràn. 7.6.2.1. Khối lượng đào móng tràn. - Được thể hiện trong bảng (7-31) đến (7-33) của phụ lục 1. 7.6.2.2. Khối lượng bê tông tràn Bảng 7-34 : Khối lượng bê tông M200 thi công tràn Phương án Btr Đoạn thu hẹp Đoạn dốc nước Ngưỡng tràn Tổng cộng (m) 24 27 30 (m3) 787,248 1034 1233,56 (m3) 1133,28 1200 1319,4 (m3) 192 216 216 (m3) 2112,53 2450 2769 7.6.3. Thống kê khối lượng và chọn phương án thích hợp. Bảng 7-35 : Kết quả tổng hợp giá thành các phương án P/ án Đập đất Btr (m) (m) 24 27 30 KL đắp 3 Tràn xả lũ KL đào 3 KL đào 3 (m ) (m ) (m ) 270959 71104,1 31962,77 263192,34 61111,04 34240,52 256531,09 54432,32 40012,43 SVTH: Lê Anh Duy KL BT 3 (m ) 2112,53 2450 2769 Đơn giá Đơn giá đất BT 103/m3 103/m3 109VNĐ 20 20 20 700 700 700 8,959 8,885 8,957 Tổng Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 53 Ngành : Công Trình Từ phương án giá thành như trên ta chọn phương án có giá thành nhỏ nhất.Vậy phương án tối ưu được chọn là phương án Btr = 27m PHẦN 3 : THIẾT KẾ KỸ THUẬT CHO PHƯƠNG ÁN CHỌN CHƯƠNG VIII : THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 8.1. Tính toán điều tiết lũ. 8.1.1. Kiểm tra khả năng tháo của đập tràn. - Trong phần tính toán sơ bộ chọn phương án, ta đã tính toán điều tiết lũ cho phương án Btr = 27 (m) với điều kiện chưa xét đến yếu tố ảnh hưởng của lưu tốc tới gần, hệ số co hẹp bên và hệ số lưu lượng trong tính toán. Ở phần này ta phải tính toán cụ thể các yếu tố trên và xác định khả năng tháo của tràn. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 54 Ngành : Công Trình - Lưu lượng chảy qua tràn đỉnh rộng tính theo công thức : Q = ε.m.B tr . 2.g .H 3/2 (8-1) o Trong đó : ε : Hệ số co hẹp bên. m : Hệ số lưu lượng. Ho : Cột nước tràn có kể đến lưu tốc tới gần. Btr : Tổng chiều rộng các khoang tràn. 8.1.1.1. Ảnh hưởng của lưu tốc tới gần tới khả năng tháo. - Cột nước trên ngưỡng tràn có kể đến lưu tốc tới gần : H o = H tr + α.V 2 (8-2) 0 2.g - Trong phần thiết kế sơ bộ ta đã bỏ qua đại lượng : α.V02 2.g . Theo QPTL C8 – 76 điều kiện để xét đến lưu tốc tới gần là : Ωt < 4.( Btr . Htr ) (8-3) Trong đó : Ωt : Diện tích mặt cắt ướt thượng lưu. Ωt = ( B + m.H ).H (8-4) m : Hệ số mái kênh thượng lưu, kênh thượng lưu có mặt cắt hình thang với hệ số mái m = 1,5. H : Cột nước trên tràn, H = 2,32m. B : Bề rộng kênh thượng lưu. Kênh thượng lưu được nối tiếp với ngưỡng tràn theo tuyến cong.Chiều rộng kênh thượng lưu, chọn B = 34 m. Vậy : Ωt = ( 34 + 1,5.2,32).2,32 = 98,55 (m2). 4.( Btr.Htr ) = 4 . 15 . 4,63 = 250,56 (m2). Ta thấy : Ωt < 4.( Btr.Htr ) nên phải kể tới lưu tốc tới gần. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 55 Vo = Q max Ωt Ngành : Công Trình (8-5) Trong đó: Qmax = 163,28 (m3/s) – Tính toán ở chương 4. ⇒ Vo = 163,28 = 0,65 (m/s). 250,56 1.0,65 2 = 2,34 (m) . ⇒ H o = 2,32 + 2.9,81 8.1.1.2. Ảnh hưởng của co hẹp bên. - Tràn xả lũ là dạng đập tràn đỉnh rộng, để tiện bố trí cầu công tác ta chia ngưỡng thành 3 khoang phân chia bởi 2 trụ pin. Chọn chiều dày trụ pin d = 0,75 (m). Btr = ∑b + ∑d = 27 + 2.0,75 = 28,5 (m). (8-6) Trong đó: ∑b : Tổng chiều rộng tràn nước của tất cả các khoang tràn. ∑d : Tổng chiều dày của tất cả các mố trụ. - Với tràn đỉnh rộng có các mố trụ chia khoang. Theo quy phạm tính toán thủy lực đập tràn QPTL C8 – 76. Hệ số co hẹp ngang do các mố trụ gây nên được tính theo công thức sau : ε= B tr − ∑ d B tr = 28,5 − 1,5 = 0,947 28,5 (8-7) 8.1.1.3. Chọn lại hệ số lưu lượng. - Trường hợp đập không có ngưỡng, khi H ≤2 ∑ b thì hệ số lưu lượng m xác định theo bảng 6 QPTL C8 – 76. - Hệ số lưu lượng m phụ thuộc vào tỷ số β = ∑B . Bk Trong đó : ∑ B = 27 (m) : Bề rộng tràn nước. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 56 Ngành : Công Trình Bk = 39 (m) : Bề rộng kênh thượng lưu. ⇒ β = 0,692. - Với chiều dài đoạn sân trước (đoạn cửa vào ) l cv = 20 m, góc thu hẹp đoạn cửa vào Cotgθ = 3,487. => Tra bảng 6 – trang 37 (QPTL C8 – 76) có m = 0,36 8.1.2. Tính toán điều tiết lũ. - Sau khi xác định lại các hệ số co hẹp bên ε, hệ số lưu lượng m của đập tràn. Ta tính toán lại điều tiết lũ cho hồ chứa ứng với hai tổ hợp lũ là lũ thiết kế (p = 1 %) và lũ kiểm tra (p = 0,2%). Các số liệu đầu vào như sau : 8.1.2.1. Các thông số của tràn. - Cao trình ngưỡng tràn : ∇ngưỡng = MNDBT = 16,2 m. - Chiều rộng tràn : Btr = 27 m. - Số khoang tràn : n = 3. - Hệ số lưu lượng tràn : m = 0,36. - Hệ số co hẹp bên : ε = 0,947 8.1.2.2. Tính toán cụ thể. - Kết quả được thể hiện trong bảng (8-1),(8-2),(8-3) của phụ lục 2. Bảng 8-4 : Kết quả tổng hợp tính toán điều tiết lũ với các tổ hợp lũ. Tổ hợp Lũ thiết kế (p = 1 %) Lũ kiểm tra (p = 0,2 %) MNDBT (m) 16,2 16,2 MNDGC (m) 18,6 19,37 Htr (m) 2,4 3,17 7,893 9,053 157,38 236,03 6 3 Vsc ( 10 m ) 3 qxả max (m /s) SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 57 Ngành : Công Trình 8.2 Xác định cao trình đỉnh đập. - Cao trình đỉnh đập trong thiết kế kỹ thuật được xác định từ 3 điều kiện : + Xác định theo MNDBT : Z1 = MNDBT + ∆h + hsl + a (8-8) + Xác định theo MNLTK : Z2 = MNLTK + ∆h’ + hsl’+ a’ (8-9) + Xác định theo MNLKT : Z3 = MNLKT + a’’ Với : (8-10) MNLKT : Mực nước lũ kiểm tra. ⇒ Cao trình đỉnh đập được chọn là trị số lớn nhất trong các kết quả tính theo các công thức (8-8); (8-9); (8-10). - Các bước tính toán (8-8); (8-9) tương tự như ở 6.1 (phần 2). Kết quả tính toán cụ thể được thể hiện trong Bảng 8-5 (phụ lục2). - Với trường hợp tính theo lũ kiểm tra ta có : Z3 = MNLKT + a’’ = 19,37 + 0,2 = 19,57 (m) (a’’ độ vượt cao an toàn, đối với trường hợp MNLKT : a’’ = 0,2 m “ tra theo bảng 41 trang 19 : 14TCN 157 – 2005 tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén). Bảng 8-6 : Kết quả tổng hợp các cao trình đỉnh đập ứng với các mực nước. Mực nước Thông số MNDBT MNLTK Zđđ (m) 21 21,6 Hđ 18 18,6 - Từ bảng kết quả tổng hợp trên ta chọn cao trình đỉnh đập là : MNLKT 19,57 16,57 Zđđ = 21,6 (m). - Chiều cao đập : Hđ = Zđđ - Zđáy = 21,6 – 3 = 18,6 (m). 8.3. Cấu tạo các chi tiết đập. 8.3.1. Hình thức đập. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 58 Ngành : Công Trình - Căn cứ vào các điều kiện đã có ta chọn hình thức đập là đập đồng chất có chân răng cắm sâu vào nền chống thấm. - Chỉ tiêu cơ lý của đất đắp đập như sau : Dung trọng khô : γk = 1,95 (g/cm3). Độ ẩm tốt nhất : WTN = 11,7 %. Góc ma sát trong : ϕ = 21o19’. Lực dính đơn vị : C = 0,18 (kg/cm2). Hệ số thấm : K = 3,5.10-4 (m/s) 8.3.2. Cấu tạo đỉnh đập. Xem trong bản vẽ 8.3.3. Mái đập và cơ đập. - Độ dốc mái phụ thuộc vào hình thức, chiều cao đập, loại đất đắp, tính chất nền v.v… độ dốc mái phải chọn sao cho phải đảm bảo sự ổn định của đập trong quá trình làm việc. Theo giáo trình Thủy Công tập I, chiều cao đập H đ không quá 40 m, mái đập có thể được xác định theo công thức đơn giản sau : Mái thượng lưu : mtl = 0,05Hđ + 2,00 (8-11) Mái hạ lưu : mhl = 0,05Hđ + 1,50 (8-12) Trong đó : Hđ – Chiều cao đập, Hđ = 18,6 (m) . - Ta chọn hệ số mái đập như sau : Mái thượng lưu : + Trên cơ : m1 = 3,0 . + Dưới cơ : m1’ = 3,5 . Mái hạ lưu : + Trên cơ : m2 = 2,5 . : + Dưới cơ : m1’ = 3,0 . - Cơ đập được bố trí ở cả mái thượng lưu và hạ lưu : + Cơ thượng lưu đặt thấp hơn mực nước chết một đoạn bằng 4 m ở cao trình 8m. Chiều rộng của cơ thượng lưu rộng 3 m để đảm bảo thi công cơ giới được dễ dàng. + Cơ hạ lưu đặt ở cao trình 10, rộng 3m. 8.3.4 Thiết bị chống thấm và thiết bị thoát nước : 8.3.4.1 Chống thấm thân và nền đập SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 59 Ngành : Công Trình - Trên toàn bộ mặt cắt đập ta bố trí hình thức chống thầm kiểu tường nghiêng chân răng. 8.3.4.2 Thiết bị thoát nước thân đập : */ Đoạn lòng sông. - Hạ lưu có nước, chiều sâu nước hạ lưu nhỏ nên ta chọn thoát nước kiểu lăng trụ. Cao trình đỉnh lăng trụ cao hơn cao trình mực nước hạ lưu (MNHL)max một khoảng d = 1,0 ÷ 2,0 m, để đảm bảo trong mọi trường hợp đường bão hoà không chọc ra mái hạ lưu. Chọn d = 1,5 m. - Theo tài liệu thủy văn ta có : ∇MNHL max = 7 m. => ∇đỉnh lâng trụ = ∇MNHL max + d = 7 + 1,5 = 8,5 (m). - Chiều rộng đỉnh lăng trụ chọn Blt = 2 m. Hệ số mái thượng lưu m1’= 1, hệ số mái hạ lưu m2’= 1,5. - Mặt tiếp giáp giữa lăng trụ với đập và nền có tầng lọc ngược để tránh hiện tượng xói ngầm, cuốn trôi đất thân đập vào vật thoát nước. Kết cấu tầng lọc ngược gồm các lớp tăng dần từ phía thân đập đến vật thoát nước. 8.3.5 Bảo vệ mái thượng, hạ lưu : - Bảo vệ mái hạ lưu : dưới tác dụng của gió, mưa và động vật đào hang có thể gây hư hỏng mái dốc hạ lưu cho nên cần phải bảo vệ. Chọn hình thức bảo vệ mái hạ lưu là trồng cỏ. Phủ một lớp đất mầu dày 10 cm, trên đó trồng các ô cỏ, các ô cỏ có dạng là các ô hình vuông có kích thước 5 x 5(m). Giữa các ô cỏ có hệ thống các rãnh thoát nước mái hạ lưu, rãnh thoát nước này đặt xiên với mặt đập một góc 450 để tăng độ thoải cho rãnh nhằm tránh hiện tượng rãnh bị xói do lưu tốc lớn trong rãnh, các rãnh có chiều rộng 20 cm, trong các rãnh có phủ lớp cấp phối cuội sỏi để thoát nước. - Để tiêu nước mặt của mái hạ lưu, ta làm các rãnh tập trung nước ở cơ và các rãnh dẫn nước đổ xuống thân đập. Khoảng cách giữa các rãnh dẫn nước từ 40 đến 50 m. Kích thước rãnh tập trung nước ở cơ 30x30 cm. Kích thước rãnh dẫn nước : 30x30 cm. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 60 Ngành : Công Trình Độ dốc dọc cơ về hai phía rãnh dẫn nước i = 0,005. Độ dốc ngang cơ về phía rãnh tập trung nước i = 0,03. 0 50 0 50 0 50 20 20 Hình 8-4 : Trồng cỏ bảo vệ mái hạ lưu. - Bảo vệ mái thượng lưu : Để đảm bảo ổn định cho đập, tránh các hiện tượng bất lợi do tác dụng của sóng gió lên mái đập, mái đập thượng lưu được bảo vệ bằng 1 lớp đá xây có chiều dày 30cm, phía dưới có lớp đệm gồm lớp dăm sỏi dày 15cm và lớp cát lọc dày 10cm. 8.3.6. Nối tiếp đập và bờ. */ Nối tiếp mái hạ lưu và bờ. - Đường viền nối tiếp đập với bờ ta làm rãnh tập trung nước bằng đá xây 8.4 Tính toán thấm qua đập và nền. 8.4.1. Mục đích và các trường hợp tính toán thấm qua đập đất : - Tính toán thấm qua đập đất nhằm giải quyết những vấn đề sau : + Xác định lưu lượng nước thấm qua thân đập, nền và bờ để đánh giá tổn thất nước trong tính toán kinh tế và cân bằng hồ chứa, đồng thời trên cơ sở tính toán đó mà quyết định những hình thức chống thấm cho thân đập và nền. + Xác định vị trí của đường bão hoà để bố trí vật liệu xây dựng thân đập và đánh giá sự ổn định của mái. Việc xác định vị trí của đường bão hoà còn có mục đích lựa chọn SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 61 Ngành : Công Trình hình thức thoát nước thích hợp cùng kích thước của nó nhằm nâng cao ổn định mái dốc hạ lưu. + Tính toán građiên thấm để đánh giá mức độ xói ngầm chung và xói ngầm cục bộ nhằm mục đích xác định kích thước hợp lý của thân đập, của những kết cấu chống thấm, thoát nước và thành phần của tầng lọc ngược. - Các trường hợp tính toán : + Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là mực nước min tương ứng, thiết bị chống thấm, thoát nước làm việc bình thường. + Thượng lưu là MNDGC (MNLTK), hạ lưu là mực nước max tương ứng. + Ở thượng lưu mực nước rút đột ngột. + Trường hợp thiết bị thoát nước làm việc không bình thường. + Trường hợp thiết bị chống thấm bị hỏng. Trong phạm vi đồ án này yêu cầu tính toán cho hai trường hợp đầu. - Các mặt cắt dùng để tính thấm. + Mặt cắt lòng sông + Mặt cắt sườn trái + Mặt cắt sườn phải. 8.4.2. Tính toán thấm cho mặt cắt lòng sông. - Với mặt cắt lòng sông ta tính toán cho 2 trường hợp : + Trường hợp thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là mực nước min tương ứng. + Trường hợp thượng lưu là MNLKT, hạ lưu là mực nước max tương ứng. 8.4.2.1. Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu không có nước */ Sơ đồ tính toán. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 62 Ngành : Công Trình y 21.6m 5 2 . 1 : 3 Kd = 3.5.10-4m/s 1 : 2.75 MNDBT = 16.2 +3m α T 1 1: O 1: 1.5 x -6 Kn = 3.5.10 m/s Hình 8-5 : Sơ đồ tính toán thấm cho mặt cắt lòng sông ứng với MNDBT */ Tính toán lưu lượng thấm. - Dùng phương pháp phân đoạn để tính. Bỏ qua độ cao hút nước a o ở cuối dòng thấm.  h12 − h32 − Z o2 h1 − h3 q = K ( + T)  o 2δ sin α t   h32 − h22 (h3 − h2 )T q = K + Kn đ  2( L − m1 h3 ) L − m' h2 + 0,44T (8-13) Trong đó : K đ : Hệ số thấm của đập K đ = 3,5.10-4(m/s) K o : Hệ số thấm của vật liệu làm tường nghiêng. K o = 4.10 −7 (m/s) K n : Hệ số thấm của nền. K n = 3,5.10 −6 (m/s) h 1 : Chiều sâu cột nước trước đập. h 1 = 13,2m h 3 : Chiều cao cột nước sau tường nghiêng. δ : Chiều dày trung bình của tường nghiêng. δ = 2,5m α : Góc nghiêng của mái đập so với phương nằm ngang. α = 17 o m 1 : Hệ số mái thượng lưu. Chọn theo hệ số mái trung bình. m 1 = 3,25 m’ : Hệ số mái của đống đá thoát nước. m’ = 1 Z o = δ . cos α = 2,5.cos17 o = 2,4m. L = 97m t : Chiều dày trung bình của chân răng. t = 3m T : Chiều dày tầng thấm. T = 4m. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 63 Ngành : Công Trình Thay vào hệ phương trình trên và giải theo phương pháp thử dần ta có kết quả. Bảng 8-7 : Kết quả tính toán lưu lượng thấm qua mặt cắt lòng sông. h1 (m) Z o (m) 13,2 2,4 δ (m) L(m) T (m) t (m) h3 (m) q (m 3 / s / m) 2,5 97 4 3 4,91 5,28.10 −5 */ Phương trình đường bão hòa. h32 − h22 y= h − x = 24,1 − 0,297 x L − m1 h3 2 3 (8-14) Bảng 8-8 : Tọa độ đường bão hòa trong thân đập x y 0 4.91 5 4.76 10 4.60 20 4.26 30 3.90 40 3.50 50 3.04 60 2.51 81.1 0 */ Kiểm tra độ bền thấm. - Đối với thân đập. [ ] (8-15) h3 − h2 = 0,06 L − m1 h3 (8-16) J Kđ < J Kđ Trong đó : J Kđ = [ J ] : Gradien thấm cho phép phụ thuộc vào vật liệu đắp đập và cấp công trình. Tra bảng P3-3 ( ĐAMH Thủy Công ) [ J ] = 1,25 đ K đ K Nhận xét : Thân đập đảm bảo độ bền thấm. - Đối với nền đập : [ ] J Kn < J Kn (8-17) Trong đó : J Kn = h3 − h2 = 0,05 L − m' h2 + 0,44T (8-18) [ J ] : Phụ thuộc vào loại đất nền và cấp công trình lấy theo Trugaep. Tra bảng P3-2 ta có : [ J ] = 0,2 n K n K Nhận xét : Độ bền thấm nền đập được đảm bảo. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 64 Ngành : Công Trình 8.4.2.2. Thượng lưu là MNLTK, hạ lưu là mực nước max. */ Sơ đồ tính toán. y 21.6m MNLTK = 18.6 -4 1 +3m α Kd = 3.5.10 m/s 5 : 3.2 .75 1: 1 1: O T 1:2 1.5 x -6 Kn = 3.5.10 m/s Hình 8-6 : Sơ đồ tính toán thấm cho mặt cắt lòng sông ứng với MNLTK */ Tính toán lưu lượng thấm  h12 − h32 − Z o2 h1 − h3 q = K ( + T)  o 2δ sin α t   h32 − h22 (h3 − h2 )T q = K + Kn đ  2( L − m1 h3 ) L − m' h2 + 0,44T (8-19) Trong đó : h1 : Cột nước trước đập ứng với MNLTK. h1 = 15,6m h2 : Cột nước hạ lưu max. h2 = 3,8m Bảng 8-9 : Kết quả tính toán lưu lượng thấm qua mặt cắt lòng sông. h1 (m) Z o (m) δ (m) 15,6 2,5 2,4 */ Phương trình đường bão hòa. y = h32 − L(m) T (m) t (m) h3 (m) q (m 3 / s / m) 97 4 3 6,6 6,7. 10 −5 h32 − h22 x = 43,56 − 0,385 x L − m1 h3 */ Kiểm tra độ bền thấm. - Đối với thân đập. [ ] J Kđ < J Kđ Trong đó : SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư J Kđ = Trang 65 Ngành : Công Trình h3 − h2 = 0,037 L − m1 h3 [ J ] : Gradien thấm cho phép phụ thuộc vào vật liệu đắp đập và cấp công trình. Tra bảng P3-3 ( ĐAMH Thủy Công ) [ J ] = 1,25 đ K đ K Nhận xét : Thân đập đảm bảo độ bền thấm. - Đối với nền đập : [ ] J Kn < J Kn Trong đó : J Kn = h3 − h2 = 0,03 L − m' h2 + 0,44T [ J ] : Phụ thuộc vào loại đất nền và cấp công trình lấy theo Trugaep. Tra bảng P3-2 ta có : [ J ] = 0,2 n K n K Nhận xét : Độ bền thấm nền đập được đảm bảo. 8.4.3. Tính thấm cho mặt cắt bên sườn phải ( MC 2-2 ) */ Sơ đồ tính toán. y 21.6 6 MNDBT = 16.2 1:3 1:2 .5 -4 Kd = 3.5.10 m/s H = 7.6m 8.6 1 O x -6 Kn = 3.5.10 m/s T = 3.6m L Hình 8-7 : Sơ đồ tính toán thấm cho mặt cắt bên sườn phải */ Tính toán lưu lượng thấm. - Tính toán tương tự như trường hợp mặt cắt lòng sông hạ lưu không có nước. Thay vào hệ phương trình trên và giải theo phương pháp thử dần ta có kết quả. Bảng 8-10 : Kết quả tính toán lưu lượng thấm cho mặt cắt 2-2. h1 (m) Z o (m) SVTH: Lê Anh Duy α (o ) L(m) δ (m) h3 (m) q ( m 3 / s / m) Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư 7,6 2,38 Trang 66 18 81 Ngành : Công Trình 2,5 1,85.10 −5 3 */ Phương trình đường bão hòa. y = 9 − 0,126 x Bảng 8-11 : Tọa độ đường bão hòa trong thân đập qua mặt cắt 2-2. x y 0 3.00 5 2.89 10 2.78 20 2.55 30 2.28 40 1.99 50 1.64 60 1.20 71.4 0 */ Kiểm tra độ bền thấm. - Với thân đập. [ ] J Kđ < J Kđ J Kđ = h3 = 0,042 < 0,55 L − m1 h3 Nhận xét : Độ bền thấm thân đập đảm bảo. - Đối với nền đập : [ ] J Kn < J Kn Trong đó : J Kn = h3 − h2 = 0,036 L − m' h2 + 0,44T [ J ] : Phụ thuộc vào loại đất nền và cấp công trình lấy theo Trugaep. Tra bảng P3-2 ta có : [ J ] = 0,2 n K n K Nhận xét : Độ bền thấm nền đập được đảm bảo 8.4.4. Tính thấm cho mặt cắt sườn trái ( MC 4-4) */ Sơ đồ tính toán. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 67 Ngành : Công Trình y 21.6 1:3 MNDBT = 16.2 -4 Kd = 3.5.10 m/s 1:2 .5 H1 8.2 O x -6 T Kn = 3.5.10 m/s L Hình 8-8 : Sơ đồ tính toán thấm cho mặt cắt bên sườn trái */ Tính toán lưu lượng thấm. Tương tự như tính cho mặt cắt 2-2 ta có kết quả. Bảng 8-12 : Kết quả tính toán lưu lượng thấm cho mặt cắt 4-4. h1 (m) Z o (m) 8,0 2,38 α (o ) 18 L(m) δ (m) h3 (m) q ( m 3 / s / m) 83 2,5 3,1 1,97.10 −5 */ Phương trình đường bão hòa. y = 9,61 − 0,132 x Bảng 8-13 : Tọa độ đường bão hòa trong thân đập qua mặt cắt 4-4. x y 0 3.10 5 2.99 10 2.88 20 2.64 30 2.38 40 2.08 50 1.73 60 1.30 72.8 0.02 */ Kiểm tra độ bền thấm. - Với thân đập. [ ] J Kđ < J Kđ J Kđ = h3 = 0,042 < 0,55 L − m1 h3 Nhận xét : Độ bền thấm thân đập đảm bảo. - Đối với nền đập : SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 68 Ngành : Công Trình [ ] J Kn < J Kn Trong đó : J Kn = h3 − h2 = 0,036 L − m' h2 + 0,44T [ J ] : Phụ thuộc vào loại đất nền và cấp công trình lấy theo Trugaep. Tra bảng P3-2 ta có : [ J ] = 0,2 n K n K Nhận xét : Độ bền thấm nền đập được đảm bảo 8.4.5. Tính tổng lượng nước thấm qua đập đất. */ Mục đích : Nhằm xác định tổng lượng nước thấm qua đập trong 1 thời gian nào đó có vượt quá trị số cho phép không và kiểm tra xem hình thức đập như thế đã hợp lý chưa để tìm ra biện pháp xử lý thích hợp. */ Nội dung. Wth < [Wth ] (8-20) Trong đó : W th : Tổng lượng nước thấm qua đập trong 1 thời gian nào đó. W th = Q.T Q : Tổng lượng nước thấm qua đập đất i=n Q = ∑ q i .L i i=1 q i : Lưu lượng thấm đơn vị qua mặt cắt thứ i L i : Chiều dài đoạn thứ i Bảng 8-14 : Kết quả tổng hợp tính thấm qua các mặt cắt TT Mặt cắt Li (m) qi ( m3/s.m) qi.Li (m3/s) 1 2 3 2-2 3-3 4-4 111,83 116,35 169,66 1,85.10 −5 2,07.10 −3 5,28.10 −5 6,14.10 −3 1,97.10 −5 3,34.10 −3 ∑ SVTH: Lê Anh Duy 0,011 Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 69 Ngành : Công Trình Ta tính cho thời đoạn là 1 tháng ( T = 30 ngày = 2592000 s ) => Tổng lượng nước tổn thất do thấm qua đập trong một năm là : Wth = Q.T = 0,011.2592000 = 28512 (m3). [Wth] – Tổng lượng nước thấm cho phép, theo kinh nghiệm thường lấy [W th] = (1÷2)%Whồ. Ta chọn [Wth] = 1%Whồ . Whồ – là dung tích của hồ chứa ứng với MNDBT là 3,01.10 6 m 3 → 1%Whồ = 0,01.3,01.10 6 = 30100 (m3). Wth = 28512 (m3) < 1%Whồ = 30100 (m3). Như vậy : đập thiết kế đảm bảo được yêu cầu về chống thấm và hình thức đập như đã chọn là hợp lý. 8.5. Tính toán ổn định đập đất 8.5.1. Mục đích, ý nghĩa và các trường hợp tính toán ổn định. */ Mục đích : Trên cơ sở tính toán việc ổn định mà xác định được một mặt cắt đập hợp lý nhất cả về kỹ thuật lẫn kinh tế. */ Các trường hợp tính toán. - Đối với mái hạ lưu : + Khi thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là chiều sâu nước lớn nhất có thể xảy ra, thiết bị chống thấm, thoát nước làm việc bình thường ( tổ hợp cơ bản). + Khi thượng lưu là MNDGC, sự làm việc bình thường của thiết bị thoát nước bị phá hoại ( tổ hợp đặc biệt). - Đối với mái thượng lưu : + Khi mực nước hồ rút nhanh từ MNDBT đến mực nước thấp nhất có thể xảy ra (tổ hợp cơ bản). + Khi mực nước thượng lưu ở cao trình thấp nhất (nhưng không nhỏ hơn 0,2H đập) – tổ hợp cơ bản. + Khi mực nước hồ rút nhanh từ MNDGC đến mực nước thấp nhất thể xảy ra (tổ hợp đặc biệt). SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 70 Ngành : Công Trình Do thời gian có hạn nên trong đồ án này chỉ giới hạn tính ổn định cho mái hạ lưu với trường hợp mực nước thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là mực nước tương ứng (H 2 = 0 m). 8.5.2. Tính toán ổn định mái bằng phương pháp cung trượt. 8.5.2.1. Xác định vùng tâm cung trượt nguy hiểm. - Để tìm vùng tâm có cung trượt nguy hiểm, có nhiều phương pháp của nhiều tác giả khác nhau, trong đồ án này ta sử dụng kết hợp hai phương pháp : */ Phương pháp Filennít : Tâm cung trượt nằm ở lân cận đường MM 1 như trên hình vẽ. Các trị số α, β phụ thuộc độ dốc mái, tra bảng (6-5), giáo trình thủy công tập I. Với hệ số mái hạ lưu là : m2 = 2,75 => ta tra được : α = 35o ; β = 25o. */ Phương pháp Fanđêep : Tâm cung trượt nguy hiểm nằm ở lân cận hình thang cong bcde như trên hình vẽ. Các trị số bán kính r và R phụ thuộc vào hệ số mái m và chiều cao đập Hđ , tra ở bảng (6-6), giáo trình thủy công tập I. Với hệ số mái hạ lưu là m2 = 2,75 và chiều cao đập Hđ = 18,6 m => ta tra được: R/Hđ = 2,1625 => R = 40,2 (m). r/Hđ = 0,9375 => r = 17,4 (m). Kết hợp cả hai phương pháp, ta tìm được phạm vi có khả năng chứa tâm cung trượt nguy hiểm nhất là đoạn AB. Trên đó ta giả định các tâm O 1, O2, O3 … Vạch các cung trượt đi qua một điểm Q1 ở chân đập, tiến hành tính hệ số an toàn ổn định K1, K2, K3 cho các cung tương ứng, vẽ biểu đồ quan hệ giữa K i và vị trí tâm Oi , ta xác định được trị số Kmin ứng với các tâm O trên đường thẳng M1M. Từ vị trí của tâm O ứng với Kmin đó, kẻ đường N-N vuông góc với đường M 1M. Trên đường N-N ta lại lấy các tâm O khác, vạch các cung cũng đi qua điểm Q 1 ở chân đập, tính K ứng với các cung này, vẽ biểu đồ trị số K theo tâm O, ta xác định được trị số Kmin cho mái đập. Với các điểm Q1, Q2 … ở mặt nền hạ lưu đập, bằng cách tương tự, ta cũng tìm được trị số Kmin tương ứng. Vẽ biểu đồ quan hệ giữa K i min với các điểm ra của cung Qi, ta tìm được hệ số an toàn nhỏ nhất Kmin min cho mái đập. Trong phạm vi của đồ án này, do thời gian có hạn nên chỉ tính K min min đối với mặt cắt lòng sông. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 71 Ngành : Công Trình c B b r2 A M1 d α a r1 MNDBT = 16.2 o 85 β H1 +3m Kminmin H1 M 4.5H1 Hình 8-9 : Xác định vùng tâm trượt nguy hiểm 8.5.2.2. Xác định hệ số an toàn K cho 1 cung trượt bất kỳ. - Theo phương pháp mặt trượt trụ tròn, có nhiều công thức xác định hệ số an toàn K cho một cung trượt.Khác nhau giữa các công thức chủ yếu là cách xác định lực thấm. Trong đồ án này sử dụng công thức Ghecxêvanốp với giả thiết xem khối trượt là vật thể rắn, áp lực thấm được chuyển ra ngoài thành áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên mặt trượt và hướng vào tâm. - Chia khối trượt thành các dải có chiều rộng b (như hình vẽ) theo điều kiện : b= SVTH: Lê Anh Duy R m (8-21) Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 72 Ngành : Công Trình c B b C Z2 αn A Z3 Z1 O1 d a Tn Wn R Gn MNDBT = 16.2 9 H1 8 +3m 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 Q1 Hình 8-10 : Sơ đồ tính ổn định trượt mái đập theo phương pháp Ghecxevanop Trong đó : R – bán kính cung trượt (m). m – số nguyên dương thường lấy bằng m = 10 đến 20. K= ∑ (N n − Wn )tgϕ n + ∑ C n l n ∑ Tn (8-22) Trong đó : ϕn , Cn – Góc ma sát trong và lực dính đơn vị ở đáy dải thứ n. b ln – Bề rộng đáy dải thứ n, l n = . Cosα n Wn - Áp lực thấm ở đáy dải thứ n. Wn = γn.hn.ln (8-23) hn – chiều cao cột nước, từ đường bão hoà đến đáy dải. Nn và Tn – Thành phần pháp tuyến và tiếp tuyến của trọng lượng dải Gn : Nn = Gn.cosαn ; Tn = Gn.sinαn. Gn = b.(∑γi.Zi )n. (8-24) (8-25) Zi – Là chiều cao phần dải tương ứng có dung trọng là γi. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 73 Ngành : Công Trình - Đối với đất trên đường bão hoà lấy với dung trọng tự nhiên : γtn. - Đối với đất dưới đường bão hoà lấy với dung trọng bão hoà nước : γbh. - Đất đắp đập : + Độ ẩm tự nhiên w = 11,7% ; Dung trọng khô γk = 1,74 T/m3. + Góc ma sát trong ϕ = 21019’ ; ϕbh = 300. + Lực dính C = 1,8 T/m2 ; Cbh = 2,2 T/m2 + Dung trọng tự nhiên : γ tn = 1,95 (T/m3). + Dung trọng bão hoà : γ bh = 1,98 (T/m3). - Đất nền : + γbh = 2,02 (T/m3) ; C = 0,25 ; ϕ = 18018’ ; Kết quả tính toán ổn đinh được trình bày từ bảng (8-15) đến (8-32) và từ hình (8-11) đến (8-28) Bảng 8-33 : Tổng hợp kết quả tính toán ổn định trượt Điểm chân trượt Q1 Q2 Q3 SVTH: Lê Anh Duy Tâm trượt O1 O2 O3 O4 O5 O6 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O1 O2 O3 O4 Hệ số ổn định K 1.827 1.859 1.815 1.781 1.942 1.721 1.73 1.8 1.742 1.724 1.84 1.309 1.654 1.769 1.58 1.677 Kmin 1.721 1.309 1.573 Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 74 O5 O6 Ngành : Công Trình 1.761 1.573 Kết luận : Hệ số ổn định nhỏ nhất ở chân mái hạ lưu K min min = 1,309. 8.5.3. Đánh giá tính hợp lý của mái. */ Điều kiện kỹ thuật : - Theo TCXDVN 285 – 2002. Mái dốc ổn định nếu thoả mãn điều kiện : K min min ≥ [ K ] (8-26) Trong đó : [K] – Hệ số an toàn ổn định trượt cho phép của mái đập, phụ thuộc vào cấp công trình và tổ hợp tải trọng. Theo bảng 4-6 trang 37 của 14TCN 157-2005 Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén, với tổ hợp lực cơ bản và công trình cấp III thì hệ số ổn định cho phép [K] = 1,30. => K min min = 1,309 > [K] = 1,30. - Kết luận : mái dốc đảm bảo điều kiện kỹ thuật (mái hạ lưu đập không bị trượt). */ Điều kiện kinh tế : - Để đảm bảo điều kiện về kinh tế, cần khống chế : K min min ≤ 1,15[K] (8-27) K min min = 1,309 [K] = 1,30 => 1,15[K] = 1,495. => K min min = 1,309 < 1,15[K] = 1,495. - Kết luận : mái dốc đảm bảo điều kiện về kinh tế. ⇒ Như vậy hệ số mái đập đã chọn là hợp lý, đảm bảo điều kiện ổn định mái dốc và đồng thời đảm bảo điều kiện kinh tế. CHƯƠNG IX : THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ 9.1. Tính toán thủy lực ngưỡng tràn. - Từ kết quả điều tiết lại với phương án Btr kinh tế : + Lưu lượng xả lớn nhất : Q x = 157,38 (m 3 / s) SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 75 Ngành : Công Trình + Cột nước trên tràn : Htr = 2,4 m - Đường mặt nước trên ngưỡng tràn là đường nước hạ b2 do đó độ sâu dòng chảy tại cuối ngưỡng chính bằng độ sâu phân giới. 9.2. Tính toán thủy lực dốc nước. 9.2.1. Các thông số dùng trong tính toán. - Chiều dài dốc nước chia làm 2 đoạn tổng chiều dài 100m. + Đoạn thu hẹp : L đ 1 = 25m Bđ 1 = 27 m ; Bđ 2 = 20m + Đoạn không đổi : Lđ 2 = 75m Bđ 2 = 20m - Độ dốc i = 8% - Độ nhám n = 0,014 - Lưu lượng thiết kế Q x = QTK = 157,38(m 3 / s) 9.2.2. Xác định đường mặt nước trong dốc. - Tính toán hk tương tự như phần thiết kế sơ bộ. Bảng 9-1 : Kết quả tính toán hk Btr (m) B đ 1 ( m) B đ 2 ( m) qđ1 qđ 2 hkd 1 (m) hkd 1 (m) Q x (m 3 / s) 27 157,38 27 20 5,83 7,87 1,51 1,85 - Tính toán đường mặt nước, chiều cao tường bên và chiều dày bản đáy tương tự như phần thiết kế sơ bộ. Kết quả được thể hiện từ bảng (9-2) đến (9-7) của phụ lục 2 9.3. Tính toán kênh xả. 9.3.1. Các tài liệu dùng để tính toán. - Kênh xả được thiết kế sao cho chuyển được lưu lượng xả lớn nhất mà vẫn đảm bảo kênh không bị xói lở. Vì thế lấy lưu lượng để thiết kế kênh bằng lưu lượng xả lớn nhất. + Hệ số mái kênh : m = 1,5 + Hệ số nhám : n = 0,025 SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 76 Ngành : Công Trình + Độ dốc đáy kênh : i = 0,004 + Bề rộng đáy : B đk = 22 m + Lưu lượng xả : Q x = 157,38 m3/s. 9.3.2. Tính toán thủy lực kênh xả. */ Xác định độ sâu dòng chảy đều ho. - Dùng phương pháp đối chiếu mặt cắt lợi nhất về thủy lực. Các bước tính toán như phần thiết kế sơ bộ. Bảng 9-8 : Kết quả tính toán độ sâu ho Q x (m 3 / s ) Bđk (m) F ( Rln ) 157,38 22 0,00338 */ Kiểm tra điều kiện bồi lắng, xói lở. Rln ( m) B Rln h Rln ho (m) 2,12 10,38 0,87 1,84 - Trước khi vào kênh thì nước phải qua tràn xả lũ nên hàm lượng bùn cát trong nước nhỏ. Không cần kiểm tra điều kiện bồi lắng chỉ kiểm tra điều kiện xói lở. Vmax < [Vkx ] Trong đó : Vmax : Lưu tốc lớn nhất trong kênh. Vmax = [Vkx ] Qx = 3,45 m / s ( Bk + mho )ho : Lưu tốc cho phép không xói. Với nền đá [Vkx ] = 4m/s Nhận xét : Vmax < [Vkx ] ⇒ Kênh xả sau tràn không bị xói lở. */ Xác định mực nước và cao trình đáy kênh. 3 - Ứng với Q x = 157,38(m / s ) Tra quan hệ Q~Zhl có : + Mực nước cuối kênh xả : Z c = 6,93 m + Mực nước đầu kênh xả : Z đ = Z c + i.L = 7,12 m. + Cao trình đáy cuối kênh xả : ∇ c = Z c − ho = 5,1 m + Cao trình đáy đầu kênh xả : ∇ đ = Z đ − ho = 5,28 m. 9.4. Tính toán tiêu năng sau dốc nước. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 77 Ngành : Công Trình 9.4.1. Thông số tính toán - Lưu lượng xả từ Q min ÷ Q max - Cao trình đáy kênh xả ∇ đk = 5,28 m - Cao trình cuối dốc nước : ∇ cd = 8,2 m 2 αV/2g P hh h''c d hc L L r Hình 9-3 : Sơ đồ tính toán 9.4.2. Xác định lưu lượng tiêu năng. */ Trình tự tính toán. - Tính : Eo = H o + P P = ∇ cd − ∇ đk = 2,92 m Ho = H + α .Vcd2 2.g - Tính F ( τ C ) = q 1, 5 ϕ.( E 0 ) '' '' '' Tra phụ lục (15-1) ⇒ τ c ⇒ Tính hc = E o .τ c '' '' - Tính hiệu số hc − hh và chọn cấp lưu lượng có hiệu số hc − hh lớn nhất làm lưu lượng tiêu năng. Bảng 9-9 : Kết quả tính toán lưu lượng tiêu năng Qtn Qxả 100 120 140 157.38 hcd 1.09 1.23 1.37 1.45 Vcd 4.57 4.86 5.12 5.41 SVTH: Lê Anh Duy H0 2.16 2.44 2.7 2.95 E0 5.08 5.36 5.62 5.87 F(τc) 0.4179 0.4627 0.5028 0.5295 τc” 0.5209 0.5434 0.5621 0.5739 hc" 2.646 2.913 3.159 3.369 hh 0,92 1.22 1.42 1.62 hc”-hh 1,726 1,693 1,739 1,749 Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 78 Ngành : Công Trình Từ bảng trên ta có Qtn = 157,38 (m 3 / s ) 9.4.3. Xác định kích thước bể tiêu năng. */ Xác định chiều sâu bể tiêu năng. Tính toán tương tự như phần thiết kế sơ bộ Bảng 9-10 : Tính toán chiều sâu đào bể. dgiả thiết 1.75 1.63 1.55 1.5 1.48 Eo' 7.62 7.5 7.42 7.37 7.35 q 7.15 7.15 7.15 7.15 7.15 hc'' 3.716 3.694 3.68 3.671 3.668 ∆Z 0.944 0.942 0.941 0.94 0.94 hh 1.62 1.62 1.62 1.62 1.62 di 1.52 1.5 1.49 1.48 1.476 */ Chiều dài bể tiêu năng. lb = 0,8.ln (9-1) Trong đó: ln - chiều dài nước nhảy: ln = 4,5. hc'' = 4,5.3,668 = 16,5 (m) Vậy lb = 0,8.16,5 = 13,2(m). Chọn l b = 13,5 m. Chọn chiều dài bể tiêu năng lb = 13,5 (m). - Xác định chiều dài đoạn nước rơi. l roi = Vcd Y=P+ 2.Y g (9-2) 1,45 ho = 2,92 + = 3,645 m 2 2 ⇒ l roi = 4,67. Chọn l roi = 5 m. 9.4.4. Kiểm tra chế độ chảy sau bể và đưa ra biện pháp thích hợp. */ Mục đích : Dòng chảy sau khi ra khỏi bể nếu như năng lượng còn đủ lớn thì sẽ gây ra nước nhảy sau bể tiêu năng và gây ra xói lở kênh tháo. Do đó cần phải kiểm tra chế độ chảy để có biện pháp xử lý thích hợp. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 79 Ngành : Công Trình */ Tính toán cụ thể. - Dựa vào bảng (9-10) ta thấy hc ' ' > hh : Có nước nhảy sau bể tiêu năng do đó cần phải làm sân sau thứ 2. */ Tính toán chiều dài sân sau thứ 2. - Chiều dài sân sau : Ls = K . q ∆H =15m (9-3) Trong đó : ∆H : Chênh lệch mực nước thượng lưu và hạ lưu. q : Lưu lượng đơn vị cuối sân tiêu năng. K : Hệ số phụ thuộc vào địa chất nền lòng dẫn. Theo GT nối tiếp và tiêu năng hạ lưu công trình tháo nước – GS.TS. Phạm Ngọc Quý chọn K = 8 9.5. Bố trí các bộ phận của công trình tràn. 9.5.1. Bộ phận cửa vào ngưỡng tràn - Để đảm bảo dòng chảy vào tràn được xuôi thuận, giảm được tổn thất cột nước. Đoạn cửa vào được thiết kế thu hẹp dần. Tường cánh dạng thẳng. Theo điều kiện địa hình, chọn góc thu hẹp theo cấu tạo : θ = 10 o - Chiều dài đoạn cửa vào : L = 20m - Đoạn đầu cửa vào B = 34m - Cao trình đáy cửa vào bằng cao trình ngưỡng tràn Sơ bộ chọn chiều dày = 40cm. Tường cánh có kết cấu dạng sườn chống bằng BTCT có kích thước như hình vẽ. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 80 Ngành : Công Trình Hình 9-4: Mặt cắt ngang tường cánh thượng lưu 9.5.2. Ngưỡng tràn. - Bề rộng ngưỡng tràn : Btr = 27m - Cao trình ngưỡng tràn : ∇ = 16,2m - Chiều dài ngưỡng theo chiều dòng chảy : L = 10m - Bản đáy được làm bằng BTCT M200 dày 0,8m. Hai đầu ngưỡng có bố trí chân khay. - Độ dốc đáy : i= 0 - Chiều cao ngưỡng tràn : P = 0 - Mặt cắt ngưỡng : hình chữ nhật. Hình 9-5 : Mặt cắt ngang ngưỡng tràn SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 81 Ngành : Công Trình - Tường bên làm bằng BTCT M200, cao trình đỉnh tường bằng cao trình đỉnh đập - Ngưỡng tràn chia làm 3 khoang bởi 2 trụ pin. Mỗi khoang rộng 8,5m. - Trụ pin được làm bằng BTCT M200, chiều dày d = 0,75m. Chiều dài trụ pin bằng chiều dài ngưỡng = 10m. Hai đầu trụ pin lượn tròn bán kính r = 0,375m. Cao trình đỉnh trụ pin bằng cao trình đỉnh đập. Hình 9-6 : Kích thước mố trụ 9.5.3. Dốc nước. - Độ dốc i= 8% - Cao trình đầu dốc bằng cao trình ngưỡng tràn = 16,2m - Dốc nước gồm 2 đoạn : + Đoạn thu hẹp : Bdd = 27 m ; Bcd = 20m ; Lth = 25m + Đoạn không đổi : B = 20m ; L =75m. - Mặt cắt ngang dốc có dạng hình chữ nhật. - Bản đáy được làm bằng BTCT M200. - Tường bên được làm bằng BTCT M200, dạng tường trọng lực. Tường bên cũng được chia làm nhiều đoạn giống như bản đáy, tại đoạn tiếp giáp được xử lý bằng các khớp nối. 9.5.4. Bể tiêu năng. - Được làm bằng BTCT M200. - Chiều sâu đào bể d = 1,48m - Chiều dài bể Lb = 13,5m - Chiều dài đoạn nước rơi Lrơi = 5m - Cao trình đáy bể tiêu năng ∇ đb = ∇ đk − d = 5,28 − 1,48 = 3,8m - Chiều rộng đầu bể tiêu năng B = 20m - Góc mở θ = 6 o SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 82 Ngành : Công Trình - Chiều dày bản đáy được xác định theo công thức kinh nghiệm t b = 0,25. q P = 0,916m (9-4) ⇒ Chọn tb = 1m Trong đó : q : Lưu lượng xả đơn vị P : Độ chênh cao giữa cao trình đáy cuối dốc và cao trình đáy kênh. - Hình thức tường bên là tường kết cấu dạng sườn chống. - Tại bản đáy bể bố trí các hàng lỗ thoát nước có đường kính φ = 5cm, các hàng lỗ cách nhau 1m. Bên dưới bố trí tầng lọc ngược. 9.5.5. Kênh xả hạ lưu. - Chiều rộng đáy : Bk = 22m - Cao trình đáy kênh đoạn đầu = 5,28m - Cao trình cuối đáy kênh = 5,1m - Độ dốc đáy kênh I = - Kênh mặt cắt hình thang có hệ số mái m = 1,5 9.6. Tính toán ổn định tràn. 9.6.1. Mục đích. - Tính toán ổn định tràn nhằm mục đích kiểm tra các khả năng mất ổn định của chúng trong mọi điều kiện bất lợi nhất như khả năng trượt, lật của ngưỡng tràn, tường bên của ngưỡng, của dốc nước …… Từ đó đưa ra kết luận xem kích thước, cấu tạo của các bộ phận đó đã hợp lý chưa. Nếu chưa hợp lý thì phải chọn lại hoặc phải đề nghị các biện pháp xử lý cụ thể. - Trong phạm vi đồ án này ta chỉ tính toán cho đoạn tường cánh thượng lưu vì đoạn này có chiều cao lớn nhất. 9.6.2. Tính toán ổn định 9.6.2.1. Các thông số dùng trong tính toán. - Đất đắp hai bên tường có các chỉ tiêu cơ lý : + Dung trọng tự nhiên : γ tn = 1,95 ( T/m3 ) SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 83 Ngành : Công Trình + Dung trọng bão hòa : γ bh = 1,98 ( T/m3 ) + Góc ma sát trong : ϕ tn = 21 o 19’ ; ϕ bh = 18 o 15’ + Lực dính đơn vị : C tn = 0,18 ( KG/cm2 ) ; C bh = 0,16 (KG/cm2 ) + Dung trọng của bê tông : γ bt = 2,5(T / m 3 ) - Các chỉ tiêu về hệ số an toàn. Với công trình cấp III theo TCXD 285-2002 hệ số an toàn ổn định lật và trượt như sau : + [ K ] = 1,2 đối với tổ hợp tải trọng cơ bản + [ K ] = 1,1 đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt 9.6.2.2.Các trường hợp tính toán. - Trường hợp vừa thi công xong, đất đắp bằng cao trình đỉnh tường. Phía trên còn đặt các thiết bị thi công - Trường hợp làm việc bình thường với tổ hợp tải trọng cơ bản - Trường hợp mực nước rút nhanh ở ngoài tường. Trong phạm vi đồ án này vì thời gian có hạn chỉ tính toán cho trường hợp đầu. 9.6.2.3. Tính cho trường hợp 1: */ Sơ đồ tính toán. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 84 Ngành : Công Trình q = 2 ( T/m) A Zo P2 P3 Ecd B P1 γhKcd − 2c K tn qKcd cd */ Các lực tác dụng lên tường - Các lực thẳng đứng. + Trọng lượng bản thân của tường : Ta chia tường làm 2 phần như hình vẽ Pi = γ bt .Fi .1.n (9-5) P3 = γ tn .F .1.n (9-6) + Áp lực đất thẳng đứng - Các lực theo phương ngang : + Cường độ áp lực đất chủ động tại A : p cđđ = −2ctn K cđ = 1,7 (T/m 2 ) ϕ 2 o Với K cđ = tg (45 − ) = 0,192 2 (9-7) (9-8) + Cường độ áp lực đất chủ động tại B : p cđB = γHK cđ − p cđA = 0,51 ( T/m 2 ) SVTH: Lê Anh Duy (9-9) Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư + Tính Z o = 2c γ K cđ Trang 85 Ngành : Công Trình = 4,1m + Tính áp lực đất chủ động E cđ = 1 ( H − Z o ) p cđB = 0,46 ( T/m) 2 (9-10) + Áp lực đất tăng them do tải trọng xe máy : P 4 = q.K cđ .H = 2,26 (T) (9-11) Trong đó: Pi : Trọng lượng bản thân của từng bộ phận của tường P3 , E c : Áp lực đất tác dụng lên tường theo phương thẳng đứng và phương ngang γ bt : Dung trọng của bê tông Fi :Diện tích của bộ phận thứ i của tường F : Diện tích phần đất tác dụng lên tường theo phương thẳng đứng n : Hệ số vượt tải γ tn : Dung trọng tự nhiên của đất bên lưng tường H : Chiều cao cột đất tác dụng lên tường C : Hệ số dính của đất ϕ : Góc ma sát trong của đất Bảng 9-12 : Kết quả tính toán lực và mômen tương ứng đối với điểm ở mép biên trái Hệ số Giá trị lực (T) Tay Mô men (T.m) Bộ phận Lực Gây lật vượt tải Đứng Ngang đòn Chống lật Bản Mặt P2 0,95 5,13 0,7 3,6 Bản đáy P1 0,95 4,04 1,7 6,87 P3 0,95 25,52 2,15 54,87 áp lực đất Ec 1,2 0,54 0,6 0,33 Trọng lượng xe P4 1,2 2,71 2,95 8 máy Tổng 34,69 3,25 2,15 65,34 8,33 */ Kiểm tra ổn định trượt - Hệ số an toàn chống trượt theo mặt đáy tường. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 86 KT = f . ∑ Pi ∑ Ni Ngành : Công Trình (9-12) Trong đó : F : Hệ số ma sát giữa đáy tường và nền. ∑ Pi : Tổng các lực thẳng đứng tác dụng lên tường ∑ N i : Tổng các lực nằm ngang tác dụng lên tường ⇒ KT = 0,6.34,69 = 6,4 3,25 Nhận xét : K T > [ K ] = 1,2 ⇒ Tường đảm bảo an toàn về trượt - Hệ số an toàn chống lật Kl = M cl = 7,84 >1,2 M gl Nhận xét : Tường đảm bảo an toàn chống lật CHƯƠNG X : THIẾT KẾ CỐNG LẤY NƯỚC SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 87 Ngành : Công Trình 10.1. Vị trí và hình thức tuyến cống 10.1.1. Vị trí - Theo bình đồ ta bố trí cống ở bên phía vai trái của đập chính 10.1.2. Hình thức cống. - Cống ngầm làm việc với cột nước thượng lưu thay đổi từ MNC = 12m đến MNDBT = 16,2m nên chọn hình thức cống ngầm không áp - Vật liệu làm cống là BTCT, mặt cắt hình chữ nhật - Dùng tháp van để khống chế lưu lượng, trong tháp bố trí van công tác và van sữa chữa 10.1.3. Sơ bộ bố trí cống. - Từ vị trí đặt cống và mặt cắt đập đất đã có. Sơ bộ chọn cao trình đáy cống thấp hơn MNC 1,5m tức là cao trình đáy cống = 11m( Cao trình đáy cống sẽ được chính xác bằng tính toán thủy lực sau này ) - Sơ bộ chọn chiều dài cống L c = 80m + Đoạn trước khi vào tháp van = 24m + Đoạn sau khi vào tháp van = 56m 10.2. Thiết kế kênh hạ lưu cống - Kênh hạ lưu được thiết kế trước nhằm mục đích tính toán thủy lực cống. 10.2.1. Thiết kế mặt cắt kênh - Mặt cắt kênh được tính toán với lưu lượng lớn nhất yêu cầu lấy Q= Q max = 0,85 (m3/s) - Dựa vào điều kiện địa chất tuyến kênh đi qua sơ bộ chọn các chỉ tiêu sau : + Độ dốc đáy kênh : i= 2,5.10 −4 + Độ nhám lòng kênh : n = 0,025 + Hệ số mái kênh : m =1,5 */ Xác định chiều rộng đáy kênh ( b )và chiều sâu mực nước trong kênh ( h ) - Sơ bộ định chiều sâu ho theo công thức SVTH: Lê Anh Duy ho = 0,5.(1 + Vkx ).3 QTK (10-1) Vkx = K .Q 0,1 (10-2) Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 88 Ngành : Công Trình Trong đó : K : Hệ số phụ thuộc đất lòng kênh. K = 0,62 ⇒ Vkx = 0,61 (m/s) ⇒ ho = 0,76 m - Xác định b theo phương pháp lợi nhất về thủy lực khi đã biết Q và h Bảng 10-1 : Kết quả tính toán bề rộng đáy kênh Q (m 3 / s) f ( Rln ) Rln (m) h Rln b Rln b (m) 0,85 0,1567 0,505 1,505 1,75 1,5 - Kiểm tra lại tỷ số : Mặt cắt kênh hợp lý khi Ta có : b = 0,5 ÷ 2 h b = 1,97 ( Thỏa mãn ) h Vậy mặt cắt kênh ta chọn như trên là hợp lý. 10.2.2. Kiểm tra điều kiện không bồi lắng, xói lở. - Vì kênh dẫn nước từ hồ chứa nên hàm lượng bùn cát trong nước nhỏ, không cần kiểm tra điều kiện bồi lắng. Do đó ta cần kiểm tra điều kiện xói lở. - Kênh dẫn hạ lưu cống đảm bảo không xói khi thoã mãn điều kiện sau: Vmax < [Vkx] (10-3) [Vkx]: Vận tốc cho phép để kênh không xói, phụ thuộc cột nước trong kênh và nền kênh. [Vkx] = 0,61 m/s Vmax: Lưu tốc lớn nhất trong kênh ứng với lưu lượng thiết kế. Vmax = Qmax ω Qmax = K.QTK (10-4) (10-5) K: hệ số phụ thuộc Q, lấy K = 1,2 ⇒ Qmax = 1,2.0,85 = 1,02 (m3/s) Từ Qmax = 1,02 (m3/s) và bkênh = 1,5( m ) ta xác định được độ sâu hmax ứng với Qmax. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 89 Ngành : Công Trình Theo phương pháp đối chiếu mặt cắt lợi nhất về thủy lực: + Tính f(Rln) = 4.m0 i 8, 424 2,5.10−4 = = 0,1306 Qmax 1, 02 + Tra phụ lục 8-1 ( BTTL) ta được: Rln = 0,54 m + Lập tỷ số: b 1,5 = = 2,78 m Rln 0,54 + Tra phụ lục 8-3 ( BTTL) hmax = 1,63 → hmax = 0,88 m Rln + Tính: ω = ( b + m.hmax ).hmax = ( 1,5 + 1,5.0,88 ).0,88 = 2,48 (m2) ⇒ Vmax = 0,411 (m/s) Vậy Vmax = 0,411 (m/s) < [Vkx] = 0,61(m/s) Do vậy: kênh hạ lưu sau cống đảm bảo không bị xói lở trong quá trình làm việc. Bảng 10-2 : Kích thước kênh hạ lưu m n i b(m) 0,85 1,5 0,025 1,5 2,5.10 −4 10.2.3. Tính độ sâu dòng chảy trong kênh ứng với các cấp lưu lượng h(m) 0,76 Q (m 3 / s) - Xác định quan hệ (Q ~ h) của kênh dẫn hạ lưu cống ứng với các cấp lưu lượng khác nhau để phục vụ cho việc tính toán tiêu năng sau này. - Độ sâu dòng đều trong kênh được xác định theo phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về thủy lực (như đã trình bày ở trên). Ứng với mỗi cấp lưu lượng ta xác định được độ sâu dòng đều tương ứng trong kênh. Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng sau : Q (m3/s) 0,3.Qtk = 0,255 ho (m) 0,43 10.3. Tính toán khẩu diện cống. 0,7.Qtk = 0,595 Qtk = 0,85 0,67 0,76 10.3.1. Trường hợp tính toán. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 90 Ngành : Công Trình - Do cống có nhiệm vụ cung cấp nước cho hạ lưu nên phải có kích thước đảm bảo lấy đủ lưu lượng yêu cầu ngay cả trong trường hợp bất lợi nhất. Do vậy ta sẽ tính toán khẩu diện cống ứng với trường hợp chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ và lưu lượng lấy nước tương đối lớn. Ở đây ta thiết kế cống khi thượng lưu là MNC còn hạ lưu là mực nước khống chế đầu kênh tưới Zkc. Lúc này để lấy đủ lưu lượng cần thiết Q, cần mở hết cửa van. - Chênh lệch mực nước thượng lưu, hạ lưu [∆Z] = MNC - Zđầu kênh = 12 – 11,5 = 0,5 (m) - Sơ đồ tính toán Hình 10-1 : Sơ đồ tính toán thủy lực xác đinh khẩu diện cống Trong đó : Z1 : Tổn thất cột nước ở cửa vào. Zp : Tổn thất do khe phai. ZL: tổn thất qua lưới chắn rác. Zv : Tổn thất qua tháp van. Z2 : Tổn thất ở cửa ra. 10.3.2. Tính toán bề rộng cống. - Bề rộng cống phải đủ lớn để lấy được lưu lượng thiết kế ứng với chênh lệch mực nước thượng và hạ lưu cống đã khống chế tức là phải đảm bảo điều kiện: ∑ Zi ≤ [Z]. SVTH: Lê Anh Duy (10-6) Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 91 Ngành : Công Trình Trong đó : ∑ Zi là tổng tổn thất từ đoạn cửa vào đến đoạn cửa ra của cống ∑ Zi = Z1 + Zp + ZL + Zv + Z2 +iL (10-7) - Phương pháp tính toán : Dùng phương pháp đúng dần + Giả thiết các giá trị bc + Với mỗi giá trị bc ta xác định các tổn thất cột nước dọc theo chiều dài cống ( Tính toán ngược từ hạ lưu lên ), sau đó tính tổng tổn thất ΣZi , lập quan hệ bc~ ΣZi. Từ [∆Z] tra quan hệ ta tìm được bc. */ Tính toán tổn thất cửa ra. - Dòng chảy từ bể tiêu năng ra kênh hạ lưu coi như sơ đồ đập tràn đỉnh rộng chảy ngập. Khi đó: α.v 2b Q2 Z2 = − 2.g.(ϕ n .b k .h h ) 2.g (10-8) Trong đó: bk : Bề rộng cuối bể tiêu năng (bề rộng kênh), bk = 1,5 (m) hh : Chiều sâu mực nước hạ lưu ứng với lưu lượng Q = 0,85 m3/s. hh = 0,76 (m) ϕn : Hệ số lưu tốc (trường hợp chảy ngập), ϕn = 0,93 Vb : Lưu tốc bình quân trong bể tiêu năng. - Chọn chiều sâu bể d = 0,5m hb = hh + d +Z2 ; bb = bc ; vb = Q h b .b b (10-9) */ Xác định tổn thất dọc đường - Coi dòng chảy trong cống là dòng chảy đều với độ sâu h1. h1 = hh + Z2 (10-10) - Khi đó tổn thất dọc theo chiều dài của cống bằng i.L với i là độ dốc của cống được xác định theo công thức: SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 92  Q  i=    ω.C. R  Ngành : Công Trình 2 (10-11) Trong đó: ω - Diện tích mặt cắt ướt của cống có bề rộng bc R - Bán kính thủy lực cống. R= h1 .bc ω = χ bc + 2.h1 C : Hệ số Sedy. 1 n C = .R1/6 n : Độ nhám của cống n = 0,014. */ Tổn thất qua khe van - Tổn thất qua khe van được tính theo công thức α.Vv2 Z1v = ξ v . 2.g (10-12) Ở đây ta bố trí có 2 khe van (một khe van sửa chữa , một khe van công tác). Do đó tổng tổn thất qua 2 khe van là : α.Vv2 Z v = 2.ξ v . 2.g (10-13) Trong đó : Vv : Lưu tốc dòng chảy ngay sau cửa van, ở đây ta coi dòng chảy trong cống là dòng đều với độ sâu h1 nên có thể coi chiều sâu dòng chảy ngay sau cửa van là hv = h1. Vv = SVTH: Lê Anh Duy Q Q Q = = ω b c .h v b c .h1 (10-14) Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 93 Ngành : Công Trình ξv : Hệ số tổn thất qua khe van xác định theo quy phạm “Tính toán thuỷ lực cống dưới sâu QPTL C-1-75”. + bv ≤ 0,1 ⇒ Lấy ξv = 0,05. bc + bv ≥ 0,2 ⇒ Lấy ξv = 0,1. bc bv ≤ 0,2 => Nội suy ở 2 giá trị trên. + 0,1 ≤ bc (bv : Bề rộng khe van bv = 0,25 ÷ 0,3 m; Chọn bv = 0,3 m) => Tổn thất qua khe van Zv. */ Tổn thất qua lưới chắn rác. - Tổn thất qua lưới chắn rác tính theo công thức : α.VL2 ZL = ξ L . 2.g (10-15) Trong đó : t 4 ξL : Hệ số tổn thất qua lưới : ξ L = β.sinθ.( ) 3 b (10-16) β : Hệ số phụ thuộc vào cấu trúc tấm lưới chắn rác. Lưới làm bằng thanh tròn. Tra phụ lục III trang 122 “ Bài tập và đồ án môn học trạm bơm ” ⇒ β = 1,79. t : Độ dày của tấm lưới (mm), t = 10 mm. b : Khoảng trống (mm), b = 100 mm. α : Góc nghiêng lưới chắn rác α = 750. 4  10  3 0 ξ L = 1,79.sin75 . = 0,08 .   100  VL : Vận tốc dòng chảy qua lưới chắn rác (m/s). VL = SVTH: Lê Anh Duy Q Q Q = = ω L b c .h b c .(h1 + Z v ) 2 (10-17) Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 94 Ngành : Công Trình => Tổn thất qua lưới chắn rác ZL. */ Tổn thất qua khe phai. - Tổn thất cột nước qua mỗi khe phai được tính theo công thức : α.Vp2 Z1p = ξ p . 2.g (10-18) - Theo cách bố trí ta có 2 khe phai. Do đó tổng tổn thất qua cả 2 khe phai là : Z p = 2.ξ p . α.Vp2 2.g ξ p : là hệ số tổn thất đối với khe phai, xác định tương tự như đối với khe van. Vp : Vận tốc dòng chảy ngay sau khe phai. Vp = Q Q Q = = ω p b .h p b c .(h + Z + Z ) c 1 v L (10-19) => Tổn thất qua khe phai Zp. */ Tổn thất tại cửa vào. - Xác định theo công thức đập tràn đỉnh rộng chảy ngập. Z = 1 Q2 2.g.(ε.ϕ .ω ) 2 − α.. V02 2.g (10-20) ϕ : Hệ số lưu tốc ở cửa vào .ϕ = 0,96. ε : Hệ số co hẹp bên ở cửa vào, ở đây nước được dẫn ngay từ hồ ε = 1. ωcv : Diện tích mặt cắt ướt tại ngay sau cửa vào. ωcv = bc.hcv = bc.( h1 + Zv + ZL + Zp ) (10-21) V0 : Lưu tốc tới gần tính theo công thức : SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư V0 = Trang 95 Ngành : Công Trình Q Q = ω b c .(h + Z v + Z L + Z p ) 1 (10-22) => Tổn thất tại cửa vào Z1. Kết quả tính toán với các giá trị bc giả thiết được thể hiện trong bảng (10-4) của phụ lục 2 Hình 10-2: Đồ thị quan hệ bc ~ ∑ Z i -Từ quan hệ trên với điều kiện khống chế [ ∆Z ] = 0,5m ta tra được bc = 0,6m - Theo điều kiện cấu tạo cần khống chế bc > 1 ÷ 1,2 để tiện cho kiểm tra, sửa chữa và đảm bảo điều kiện thi công. Do vậy ta chọn bc = 1m 10.3.3. Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống. */ Chiều cao mặt cắt cống : Hc = h1 + ∆ (10-23) Trong đó : h1 : là độ sâu dòng chảy trong cống h1 = hh + Z2 = 0,76 + 0,0244 = 0,79 (m). ∆ : là độ lưu không, có thể chọn từ 0,5 ÷ 1 m. Ở đây ta chọn ∆ = 1 m. => Hc = h1 + ∆ = 0,79 + 1 = 1,79 (m). SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 96 Ngành : Công Trình Ngoài ra Hc cần thoả mãn điều kiện cấu tạo, thường khống chế H c ≥ 1,6 m để tiện kiểm tra sửa chữa và phù hợp với TCXDVN 285-2002. */ Cao trình đặt cống : - Cao trình đặt cống ở cửa vào : Z cv = MNC − h1 − ∑ Z i (10-24) Với các số liệu đã tính toán ở trên : ⇒ Z cv = 12 − 0,784 − 0,15 = 11,07 m - Cao trình đáy cống ở cửa ra. Z r = Z cv − iL = 10,98 m 10.4. Kiểm tra trạng thái chảy và tính toán tiêu năng. 10.4.1. Mục đích. - Khi mực nước thượng lưu lớn, để lấy được lưu lượng cần thiết ta chỉ mở một phần cửa van, dòng chảy sau cửa van thường là dòng chảy xiết. Dòng chảy này sẽ nối tiếp với dòng chảy êm ở kênh hạ lưu qua nước nhảy. Do đó ta cần tính toán kiểm tra trạng thái chảy trong cống để: + Kiểm tra xem nước nhảy có xảy ra trong cống không. Với mực nước cao ở thượng lưu cần khống chế không cho nước nhảy trong cống để tránh rung động gây bất lợi cho ổn định cống trong quá trình làm việc. Còn với các mực nước thấp ở thượng lưu, nước nhảy trong cống là không tránh khỏi. Tuy nhiên khi đó năng lượng của dòng chảy không lớn nên mức độ rung động nguy hiểm không đáng kể. + Xác định chiều sâu bể cần thiết để giới hạn nước nhảy ngay sau cửa ra của cống, tránh xói lở kênh hạ lưu. + Tùy theo vị trí và kích thước của nước nhảy mà có các biện pháp công trình để đưa nước nhảy ra khỏi cống, tiêu năng ngay sau cống hoặc không cho nước nhảy chạm trần cống. 10.4.2. Trường hợp tính toán. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 97 Ngành : Công Trình - Để kiểm tra chế độ chảy trong cống và tính toán tiêu năng sau cống ta cần tính toán với các trường hợp khác nhau, tuy nhiên trong đồ án này ta chỉ tính với trường hợp sau: Mực nước thượng lưu là MNDBT= 16,2 (m) và lưu lượng lấy qua cống là lưu lượng thiết kế: Q = 0,85 (m3/s). MNDBT H1 Z2 hc a hr d hh Lb L2 Hình 10-3: Sơ đồ tính toán thủy lực 10.4.3. Xác định độ mở cống a - Độ mở cống được xác định theo sơ đồ chảy tự do qua lỗ: Q = ϕ.α.a.bc. 2.g .( H ' o −α .a) . (10-25) Trong đó: ϕ: hệ số lưu tốc, sơ bộ chọn ϕ = 0,95. α: hệ số co hẹp đứng, phụ thuộc tỉ số a/H. a: độ mở cửa van. bc = 1 m: bề rộng cống. Ho': cột nước tính toán trước cửa van có kể đến lưu tốc tới gần. αV02 H0' = H0 - hw = H1 + - hw 2.g (10-26) H1 = MNDBT - Z cv = 16,2 – 11,07 = 5,13 (m) SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 98 Ngành : Công Trình Vì mực nước cao và được dẫn trực tiếp từ hồ chứa nên ta bỏ qua lưu tốc tới gần. Vo = 0 hw là tổn thất cột nước từ cửa vào tới vị trí cửa van. hw = Z1 + ZL + ZP + i.Lo = 0,041 (m) Lo : Khoảng cách từ cửa vào của cống cho đến cửa van là 18m → Ho' = 5,13 – 0,041 = 5,09(m). - Xác định độ mở cống a theo phương pháp tra bảng của Jucôpxki F (τ c ) = Q ϕ .bc .H 3 ' 2 o = 0,85 = 0,0779 0,95.1.5,091,5 Tra phụ lục 15-1 – BTTL, với ϕ = 0,95, ta được: τc = 0,0178 Vì F (τc) = 0,0779 < 0,264 khi đó theo bảng phụ lục 16-1 – BTTL ta thấy: 0< a < 0,1 → ε = 0,611 ÷ 0,615 H Nội suy với τc = 0,0164 từ bảng phụ lục 16-1 – BTTL, ta có: a = 0,0454 H ⇒a=( a ). Ho’ = 0,0454.5,09 = 0,231 (m) H hc = τc. Ho’ = 0,0178.5,09 = 0,09 (m) Với các giá trị ε và a như trên ta có: α= hc = 0,389 a Thay a vào công thức tính lưu lượng (7-3) ta được: Q* = 0,95.0,389.0,231.1. 2.9,81.(5,09 − 0,389.0,231) Q* = 0,846 ( m3/s ). SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 99 Ngành : Công Trình - Ta thấy sai số về lưu lượng : ∆Q = Q − Q* Q = 0,85 − 0,846 0,85 = 0,47 % < 5% → giá trị ϕ, α, ε mà ta sơ bộ chọn ở trên là chấp nhận được. Vậy độ mở cống a = 0,23 (m) là hợp lý. 10.4.4. Kiểm tra trạng thái chảy trong cống. 10.4.4.1. Vẽ đường mặt nước trong cống ( sau tháp van ) */ Định tính đường mặt nước. - Độ sâu co hẹp sau cửa van : hc = 0,09m - Độ sâu phân giới : hk = 3 α .q 2 3 1.0,85 2 = = 0,419 m g 9,81 - Độ sâu dòng đều ho được xác định theo phương pháp so sánh mặt cắt lợi nhất về thủy lực Q (m / s ) 3 0,85 Bảng 10-5 : Kết quả tính toán độ sâu dòng đều trong cống b h f ( Rln ) Rln (m) i 0,0011 0,312 0,305 Rln Rln 3,278 2,462 ho (m) 0,75 - So sánh ta thấy : hc < hk < ho nên dạng đường mặt nước sau cửa van là đường nước dâng C1 */ Định lượng đường mặt nước. - Khoảng cách từ cửa van đến mặt cắt co hẹp : l = 1,4.a = 0,32 m - Khoảng cách từ mặt cắt co hẹp đến cửa ra của cống = 56- 0,32 = 55,68 m - Cách vẽ : + Xuất phát từ mặt cắt co hẹp c - c vẽ đường mặt nước về cuối cống. Để vẽ đường mặt nước ta dùng phương pháp cộng trực tiếp. ∆L = SVTH: Lê Anh Duy Δ∋ i− j (10-27) Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 100 Ngành : Công Trình Trong đó : ∆ ∋ :Năng lượng đơn vị giữa 2 mặt cắt có độ sâu hi và hi+1. ∆ ∋ = ∋2 - ∋1. (10-28) α.Vi2 ∋i = hi + 2g (10-29) αV22 α.V12 ∆ ∋ = (h2 + ) - (h1 + ). 2.g 2g (10-30) J + J1 j= 2 2 ;J =   i    C i . R i  Vi 2 (10-31) 10.4.4.2. Xác định vị trí nước nhảy trong cống. - Từ bảng (10-6) ta thấy với h = h k = 0,419m thì ∑ L = 43,24m < 55,68m nên trong cống có nước nhảy */ Mục đích : Xác định vị trí nước nhảy trong cống nhằm xác định xem nước nhảy có chạm trần cống hay không để từ đó có các biện pháp xử lý thích hợp. */ Nguyên tắc. - Vận dụng lý luận về sự nối tiếp. Trước nước nhảy là một đoạn chảy xiết theo đường nước dâng CI bắt đầu từ mặt cắt co hẹp có độ sâu hc đến mặt cắt I – I có độ sâu h’. Sau nước nhảy là đoạn chảy êm theo đường nước hạ bI bắt đầu từ mặt cắt II-II có độ sâu h” và tận cùng ở cửa ra có độ sâu hr. */ Sơ đồ tính toán. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 101 Ngành : Công Trình MNDBT I II r CI'' C I' Hc hc CI a bI h'' hr hk h' d Lb L2 I hh II r Hình 10-4 : Sơ đồ xác định vị trí nước nhảy trong cống */ Cách xác định. - Vẽ đường mặt nước CI bắt đầu từ mặt cắt ( C-C ) có độ sâu h c đến mặt cắt có độ sâu hk. Trên đường nước dâng CI ta dựng một số mặt cắt => ta có các giá trị độ sâu tương ứng h1’, h2’ .... - Lấy đó làm các giá trị độ sâu liên hiệp trước nước nhảy, tính chiều sâu liên hiệp sau nước nhảy và chiều dài nước nhảy tương ứng theo các công thức sau :  h'  α.q 2 h = . 1 + 8 '3 − 1 2  gh  (10-32) ln = 4,5.h” (10-33) '' - Từ đó dựng được đường CI’ liên hiệp với đường nước dâng CI. - Ứng với mỗi cặp (h i”; ln i) ta xác định được một điểm d i , nối các điểm di lại ta có đường CI”. - Có chiều sâu nước trong kênh hạ lưu tại cửa ra, dùng phương pháp cộng trực tiếp vẽ đường mặt nước từ hạ lưu lên => ta có đường nước đổ B 1. Kết quả được thể hiện trong bảng ( 10-7) của phụ lục 2. - Đường CI” và đường B1 cắt nhau tại O => O là vị trí sau nước nhảy mà ta cần xác định. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 102 Ngành : Công Trình - Với vị trí O đã xác định ta có chiều sâu h” => tính độ sâu liên hiệp trước nước nhảy h’ và chiều dài nước nhảy Ln => ta xác định được vị trí trước nước nhảy L. Bảng 10-8 : Kết quả tính toán xác định vị trí nước nhảy Q (m 3 / s ) h '' (m) h ' (m) Ln (m) L (m) 0.85 0.766 0,199 3.45 18,93 Nhận xét : Từ bảng tính trên ta thấy chiều cao nước nhảy lớn nhất là 0,766m, trong khi đó chiều cao cống là 1,79m. Như vậy nước nhảy không chạm trần cống. 10.4.5. Tính toán tiêu năng. - Do có nước nhảy trong cống và dòng chảy được tiêu năng ngay trong cống nên ta không cần tính toán tiêu năng mà thiết kế bể tiêu năng theo điều kiện cấu tạo. - Kích thước bể tiêu năng : + Chiều sâu đào bể : d = 0,5m + Chiều dài bể L = 5m 10.5. Chọn cấu tạo chi tiết cống. 10.5.1.Bộ phận cửa vào, cửa ra. - Bố trí tường hướng dòng theo hình thức mở rộng dần, góc chụm ở cửa vào lấy θ = 20 o , tại cửa ra θ = 10 o - Tại cửa vào bố trí 2 hàng phai kích thước (20x20)cm, khoảng cách giữa 2 khe phai là 0,5m. Lưới chắn rác nghiêng 75 o so với mặt phẳng nằm ngang - Tại cửa ra làm bể tiêu năng bằng BTCT M200 với chiều rộng mở dần để nối tiếp với kênh hạ lưu. Chiều dày bản đáy lấy theo cấu tạo dày 0,5m, có bố trí lỗ thoát nước đáy. - Cuối bể tiêu năng là đoạn kênh hạ lưu được bảo vệ bằng đá xây vữa M100 dày 30 cm. 10.5.2. Thân cống. 10.5.2.1. Mặt cắt ngang cống. - Cống được làm bằng BTCT M200 đổ tại chỗ. Mặt cắt ngang dạng hình chữ nhật với kích thước (1x1,79)m. Các góc trong được làm vát với kích thước (10x10) cm để tránh ứng suất tập trung. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 103 Ngành : Công Trình - Chiều dày thành cống được chọn theo điều kiện chịu lực, điều kiện chống thấm và yêu cầu cấu tạo. + Điều kiện chống thấm xuyên thành t≥ H Jb Trong đó : H : Cột nước lớn nhất. H = MNDBT - Z cv = 5,13m J b : Gradien thấm cho phép của bê tông. J b = 15 ⇒ t ≥ 0,34m. Chọn t = 0,4 m 10.5.2.2. Phân đoạn cống - Vì cống tương đối dài nên bố trí khớp nối chia cống thành từng đoạn để tránh rạn nứt do lún không đều. - Cống có tổng chiều dài 80m. + Đoạn trước tháp chia thành 2 đoạn nhỏ : Đoạn ngoài đập 13m, Đoạn trong đập 5m. + Đoạn tháp 12m + Đoạn sau tháp chia làm 5 đoạn, chiều dài mỗi đoạn 10m - Tại các khe nối bố trí thoát bị chống rò nước. Thiết bị chống rò làm bằng tấm kim loại phẳng cho tấm đứng và tấm Ω cho tấm nối ngang. - 5 3 2 1 1 Khớp nối ngang SVTH: Lê Anh Duy 4 2 Khớp nối đứng Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 104 Ngành : Công Trình Hình 10-5 : Cấu tạo khớp nối 1. Tấm bao tải nhựa đường 4. Tấm kim loại hình phẳng 2. Đổ nhựa đường 5. Vữa bê tông đổ sau. 3. Tấm kim loại hình Ω 10.5.2.3. Nối tiếp thân cống với nền và đập - Để nối tiếp thân cống với nền, trước khi đổ bê tông cống ta rải 1 lớp bê tông lót M100 dày 10cm giữa mặt tiếp xúc của cống và nền. - Nối tiếp thân cống với đập ta dùng đất sét nện chặt thành một lớp bao quanh cống dày 50 cm. Tại chỗ nối tiếp các đoạn cống, làm thành các gờ để nối tiếp cống với đất được tốt hơn, tránh cho cống không bị trượt về hạ lưu đồng thời làm tăng đường viền thấm. 10.5.2.4. Tháp van. - Vị trí tháp van được đặt ở khoảng giữa mái thượng lưu. Cách cửa vào 1 đoạn bằng 11m. - Tháp được làm bằng BTCT M200. Mặt cắt ngang hình chữ nhật, chiều dày xác định theo điều kiện chịu lực, điều kiện chống thấm và yêu cầu cấu tạo. - Sàn tháp đặt ngang với cao trình đỉnh đập. Phía trên tháp van có nhà để đặt thiết bị đóng mở và thao tác van. Cầu công tác nối tháp van với đỉnh đập có chiều rộng bằng 2 m, lan can cầu cao 1,2 m SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 105 Ngành : Công Trình PHẦN 4 : CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT CHƯƠNG XI : TÍNH TOÁN KẾT CẤU TƯỜNG BÊN CỦA NGƯỠNG TRÀN 11.1. Tài liệu cơ bản và các yêu cầu thiết kế. 11.1.1. Bố trí kết cấu. - Chiều dài tường bên 10m - Chiều dài mỗi khoang 8,5m - Chiều dày đỉnh tường 0,8m - Chiều dày đáy tường 0,8m - Chiều cao tường 5,4m 11.1.2. Số liệu dùng để tính toán - Địa chất nền : Tường được đặt trên nền cát lẫn sét. Ứng suất cho phép [σ ] =2,5 kg/cm 2 . Hệ số ma sát giữa nền và bê tông đáy tường f = 0,6 - Các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp o o + Góc ma sát trong : ϕ tn = 21 19'. ϕ bh = 18 15' + Lực dính : C tn = 0,18 kg / cm 2 . C bh = 0,16 kg / cm 2 + Dung trọng đất : γ tn = 1,95 T / m 3 γ bh = 1,98 T / m 3 + Bê tông M200 : γ bt = 2,5 T / m 3 11.1.3. Trường hợp tính toán. - Trường hợp vừa thi công xong, đất đắp bằng cao trình đỉnh tường - Trường hợp làm việc bình thường - Trường hợp mực nước rút nhanh ở ngoài tường Trong phạm vi đồ án ta chỉ tính cho trường hợp 3 – Trường hợp bất lợi nhất. 11.2. Tính toán cho trường hợp thứ nhất 11.2.1. Tính toán các lực tác dụng lên tường. */ Sơ đồ tính toán. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 106 Ngành : Công Trình q = 2 ( T/m) P2 P2 P3 Ecd 1 3H P1 O P1 γHKcd qKcd Hình 11-2 : Sơ đồ tính toán các lực tác dụng lên tường */ Trọng lượng bản thân tường. - Chia tường thành phần thẳng đứng P 2 và nằm ngang P 1 . Trọng lượng của từng phần Pi = γ bt .1.Fi .n (11-1) Fi : Diện tích phần tường thứ i n : Hệ số vượt tải */ Áp lực đất thẳng đứng. P3 = γ tn .1.F3 .n (11-2) */ Áp lực đất nằm ngang. - Giá trị áp lực đất chủ động chính là diện tích của biểu đồ Ec = 1 γ tn H 2 K cđ 2 - Ecđ cách chân tường một khoảng (11-3) H 3 - Trọng lượng xe máy phía trên P4 = q.K cđ H SVTH: Lê Anh Duy (11-4) Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 107 ϕ K cđ = tg 2 (45 o − ) 2 TT Ngành : Công Trình (11-5) Bảng11-1 : Kết quả tính toán các lực tác dụng lên tường chắn đối với điểm O Lực Giá trị tiêu chuẩn(T) Hệ số Giá trị tính Mômen với điểm O tác lệch toán(T) dụng tải ← ← ↓ ↓ Tay đòn M 1 P1 7,6 0,95 7,22 1,9 -13,72 2 P2 10,8 0,95 10,26 0,9 -9,23 3 P3 26,33 0,95 25 2,55 -63,75 5 E cđ 2,067 14,88 6 1,2 Tổng 44,73 6 11.2.2. Tính ứng suất đáy móng. σmax,min = 42,48 ∑G ± ∑ M F 7,2 o W 7,2 -71,82 (11-6) Trong đó : ∑ G : tổng các lực thẳng đứng tác dụng lên đáy móng. ∑M 0 : tổng mômen các lực lấy đối với tâm đáy móng. F: diện tích đáy móng; F = 3,04 (m2). W: mômen chống uốn đáy móng lấy đối với trục oy đi qua tâm móng: B.L2 W= = 16,67 (m3) 6 Thay số liệu vào công thức σmax = 42,48 71,82 + = 18,3 (T/m2). 3,04 16,67 σmin = 42,48 71,82 = 9,66 (T/m2) 3,04 16,67 So sánh thấy σmin > 0 ; σmax < [σ ] =2,5 (Kg/cm 2 ) ⇒ nền đảm bảo được yêu cầu về chịu tải, vì vậy ta chỉ cần kiểm tra khả năng trượt phẳng. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 108 Ngành : Công Trình 11.2.2. Kiểm tra ổn định trượt phẳng. KT = f .∑ G ∑P (11-7) Trong đó : f : Hệ số ma sát giữa nền và bê tông đáy tường. f = 0,6 ∑ G : Tổng tất cả các lực thẳng đứng . ∑ Pi = 42,48 (T) ∑ P : Tổng tất cả các lực nằm ngang . ∑ N i = 7,2 (T) ⇒ K T = 3,5 > [ K ] = nc .K n =1,15. Vậy tường đảm bảo yêu cầu chống trượt m 11.2.3. Kiểm tra điều kiện chống lật - Vì giá trị ứng suất σ min > 0 nên tường đảm bảo không bị lật 10.3. Tính toán nội lực tác dụng lên tường. - Ta sẽ tính toán nội lực và bố trí cốt thép cho 2 mặt cắt A-A và B-B B A A B Hình 11-3 : Các mặt cắt dùng trong tính toán. - Quy ước dấu : Mômen mang dấu (+) khi quay ngược chiều kim đồng hồ và ngược lại. Lực cắt mang dấu (+) khi có chiều từ trái sang phải, từ trên xuống dưới và ngược lại 10.3.1. Trường hợp vừa thi công xong, đất đắp bằng cao trình đỉnh tường. */ Xét cho mặt cắt A-A: - Sơ đồ tính toán. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 109 Ngành : Công Trình 5,4m 9,82 2,02 T/m O (a) 5,45 Q (T) M (T.m) 5,4m O 5,61 0,385 T/m (b) M (T.m) 2,08 Q (T) Hình 11-4 : Sơ đồ tính toán nội lực tác dụng lên mặt cắt A-A (a) : Áp lực đất chủ động bên ngoài bể (b) : Áp lực xe máy tác dụng lên tường  q.l 2 = 9,82(T .m) M O = 6 - Hình (a) :  Q = q.l = 5,45(T )  O 2 SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 110 Ngành : Công Trình  q.l 2 = 5,61(T .m) M = - Hình ( b) :  O 2 Q = q.l = 2,08(T )  O - Tổng hợp mômen và lực cắt tại mặt cắt A-A M OA− A = 15,43(T .m)  A− A QO = 7,53(T ) */ Xét cho mặt cắt B-B. - Thành phần phân bố đều q1 = H.γtn.B + qxe máy.B = 5,4.1,95.2,5 = 26,66 (T/m) 26,66 T/m O 2,5 m Hình 11-5 : Sơ đồ tính toán nội lực tác dụng lên mặt cắt B-B  B−B q.l 2 = −83,31(T .m) M O = − 2  Q B − B = −q.l = −66,65(T )  O SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 111 Ngành : Công Trình 10.3.2. Trường hợp mực nước rút nhanh ở ngoài tường. */ Sơ đồ tính toán. A 21.6 h 1 P3 B h 2 19.6 O 18.6 Zo P2 P4 h W2 Ecd 3 W 1 15.4 1 3(h 2-Zo ) 1 3h 3 O C P1 Wdn a b γ1h1Kcd + γ2h2Kcd + 2c K 2 2 bh 2 cd Wth Hình 11-6 : Sơ đồ tính toán lực tác dụng lên tường ( Trường hợp 3 ) */ Trọng lượng bản thân tường. - Tính toán tương tự như đã tính với trường hợp 1 */ Trọng lượng khối đất tác dụng lên tường theo phương thẳng đứng - Khối đất được chia làm 2 phần : + Phần trên MNN tính với γ tn , ϕ tn P3 = 2,5.h1 .1.1,95 = 4,39 (T ) + Phần dưới MNN tính với γ bh , ϕ bh P4 = 2,5.(20,7 − 16,2).1.1,98 = 22,27 ( T ) */ Áp lực đất chủ động - Hệ số áp lực đất chủ động của lớp 1 : K cđ1 = tg 2 (45 − ϕ tn ) = 0,192 2 - Hệ số áp lực đất chủ động của lớp 2 : K cđ2 = tg 2 (45 − ϕ bh ) = 0,254 2 SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 112 Ngành : Công Trình - Cường độ áp lực đất chủ động tại A 1 p cđđ = −2c tn . K cđ = −1,57(T / m 2 ) - Cường độ áp lực đất chủ động tại B 1 p cđđ = γ 1 h1. K cđ − p cđđ = −0,82(T / m 2 ) - Cường độ áp lực đất chủ động tại C p cđđ = γ 1 .h1 .K cđ2 + γ 2 .h2 .K đc2 − 2.c bh . K cđ2 = 1 + 1,05 – 1,6 = 0,45 (T / m 2 ) - Tính z o = 2c γ đn K cđ2 − γ 1 h1 = 2,09m γ đn - Tính áp lực đất chủ động. E cđ = dt∆Oab = 0,46(T / m) - Áp lực nước 1 2 + W1 = .γ n .h32 = 5,12 ( T ) 1 2 2 + W2 = .γ n .(h2 + h3 ) = 8,82 ( T ) - Áp lực thấm 1 2 + Wth = .γ n .h2 .B.1 = 1,9 ( T ) - Áp lực đẩy nổi + Wđn = γ n .h3 .B.1 = 12,16 ( T ) SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 113 Ngành : Công Trình Bảng11-2 : Kết quả tính toán các lực tác dụng lên tường chắn đối với điểm O Giá trị tiêu Lực Hệ số chuẩn(T) Giá trị tính Mômen với điểm O tác lệch toán(T) TT dụng tải ← ← ↓ ↓ Tay đòn M 1 P1 7,6 0,95 7,22 1,9 -13,72 2 P2 10,8 0,95 10,26 0,9 -9,23 3 P3 4,39 0,95 4,17 2,55 -10,63 4 P4 22,27 0.95 21,16 2,55 -53,96 7 E cđ 0,46 1,2 0,733 0,38 8 W1 -5,12 1,0 5,12 1,07 -5,48 9 W2 8,82 1,0 8,82 1,4 12,35 10 Wth -1,9 1,0 1,9 2,53 4,81 11 Wđn -12,16 1,0 12,16 1,9 23,1 Tổng 31 4,62 */ Tính toán ứng suất đáy móng tường. 0,51 28,75 14,5 -52,38 Ứng suất đáy móng của tường cánh được tính theo công thức nén lệch tâm: σmax,min = ⇒ ∑G ± ∑ M F o W Thay các giá trị đã có vào công thức ta được: σmax = 28,75 52,38 + = 12,6 (T/m2). 3,04 16,67 σ min = 28,75 52,38 = 6,31 (T/m2). 3,04 16,67 So sánh thấy σmin > 0 ; σmax < [σ ] =2,5 (Kg/cm 2 ) ⇒ nền đảm bảo được yêu cầu về chịu tải, vì vậy ta chỉ cần kiểm tra khả năng trượt phẳng. */ Kiểm tra điều kiện trượt phẳng SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư K= Ta có: K= Trang 114 Ngành : Công Trình f ∑G ∑P 0,6.28,75 n .K = 1,19 > [ K ] = c n = 1,15. 15,05 m ⇒ Tường bên đảm bảo điều kiện ổn định về trượt phẳng. */ Kiểm tra điều kiện lật - Do σmin > 0 nên tường đảm bảo không bị lật. */ Xét mặt cắt A-A - Sơ đồ tính toán. 2,11m 0,34 0,49 O 0,92 T/m (a) M (T.m) Q (T) 3,4m 11,14 O 5,78 T/m (b) SVTH: Lê Anh Duy 9,83 M Q (T.m) (T) Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư 2,4m 2,4 T/m Trang 115 2,3 Ngành : Công Trình 2,88 O M Q (T.m) (T) ( c ) Hình 11-7: Sơ đồ tính toán nội lực tác dụng lên mặt cắt A-A (a) : Áp lực đất chủ động bên ngoài bể (b) : Áp lực nước bên ngoài bể (c) : Áp lực nước bên trong bể  ql 2 M = = 0,34(T .m)  O 6 - Hình (a) :  Q = 1 q.l = 0,49(T )  O 2  ql 2 = 11,14(T .m) M O = 6 - Hình (b) :  Q = 1 q.l = 9,83(T )  O 2  q.l 2 M = − = −2,3(T .m)  O 6 - Hình (c) :  Q = − 1 q.l = −2,88(T )  O 2 - Tổng hợp mômen và lực cắt ta có: M OA− A = 9,18(T .m)  A− A QO = 7,44(T ) */ Xét cho mặt cắt B-B - Trong trường hợp này ngoài các lực tính tương tự như trường hợp 1 thì bản đáy còn chịu thêm tác dụng của áp lực thấm và áp lực đẩy nổi. - Sơ đồ tính toán. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư M=9,18 T.m Trang 116 Ngành : Công Trình M=9,18 T.m 26,66 T/m 2,5 m O O 3,99 T/m 2,5 m (a) (b) 92,49 M M (T.m) (T.m) 7,44 66,65 Q Q 4,99 (T) (T) M=9,18 T.m 2,5 m 12,16 T/m O (c) 28,82 M (T.m) Q 30,4 (T) Hình 11-8 : Sơ đồ tính toán nội lực cho mặt cắt B-B (a) : Áp lực đất bên ngoài bể (b) : Áp lực thấm dưới bản đáy (c) : Áp lực đẩy nổi dưới bản đáy.  q.l 2 − M = −92,49(T .m) M O = − - Hình (a) :  2 Q = −q.l = −66,65(T )  O SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 117 Ngành : Công Trình 2 2  M = q.l − M = 7,44(T .m) O  3 - Hình (b) :  Q = q.l = 4,99(T )  O 2  q.l 2 M = − M = 28,82(T .m)  - Hình (c) :  O 2 Q = q.l = 30,4(T )  O - Tổng hợp mômen và lực cắt tại mặt cắt B-B: M OB − B = −56,23(T .m)  B−B QO = −31,26(T ) 10.4. Tính toán và bố trí cốt thép. - Dựa theo kết quả tính toán ở trên, cấu kiện chỉ xuất hiện mômen và lực cắt. Do vậy ta tính toán kết cấu cho tường bên như đối với cấu kiện chịu uốn. - Khi tính toán bố trí cốt thép, ứng với mỗi mặt cắt ta chọn ra một cặp mômen và lực cắt lớn nhất trong hai trường hợp trên để tính toán. 10.4.1. Tính toán bố trí cốt thép cho mặt cắt A-A - Tính toán thép cho mặt cắt ngàm với M = 9,18 (T.m) - Tiết diện tính toán hình chữ nhật có kích thước : b = 100cm ; h = 80cm - Do h = 80cm. Theo trang 29 GTBTCT chọn chiều dày lớp bảo vệ a = a’ = 5cm Tra các phụ lục trong GTBTCT ta có các số liệu Bảng 11-3 : Kết quả tổng hợp các số liệu dùng để tính toán. Kn nc ma 1,15 1 1,1 */ Tính toán cụ thể - A= mb 1 αo Ao 0,65 0,439 Rn ( KG / cm 2 ) Ra ( KG / cm 2 ) Ra' ( KG / cm 2 ) 90 2100 2100 K n .n c .M 1,15.1.9,18.10 5 = = 0,02 < Ao = 0,439 mb .R n .b.ho2 1.90.100.75 2 ⇒ Ta chỉ cần bố trí cốt đơn. - Sơ đồ tính toán SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 118 Ngành : Công Trình Rn R n bx Mgh R a Fa Fa Hình 11-9 : Sơ đồ tính toán ứng suất mặt cắt A-A - Các công thức dùng trong tính toán. + Từ phương trình hình chiếu các lực lên phương trục dầm viết được công thức: mbRnbx = maRaFa (11-8) + Từ phương trình mô men của các lực đối với trục qua điểm đặt hợp lực của cốt thép chịu kéo và vuông góc với mặt phẳng uốn viết được công thức: knncM ≤ Mgh = mbRnbx(ho – x/2) (11-9) + Đặt α = x/ho → Từ phương trình ta có: maRaFa = mbRnbhoα (11-10) + Đặt A = α(1- α/2) → Từ phương trình ta có knncM ≤ Mgh = mbRnbho2.A (11-11) - Tính cốt thép + Ta có A = 0,02 ⇒ α = 1 − 1 − 2. A = 0,02 + ⇒ Fa = mb .R n .b.ho .α 1.90.100.75.0,02 = = 5,85 (cm 2 ) m a .R a 1,1.2100 ⇒ Tra phụ lục 12 GTBTCT ta bố trí 6 Φ 12/1m ở miền chịu kéo (Fa = 6,79 cm 2 ) và 6 Φ 10/1m ở vùng chịu nén. 10.4.2. Tính toán và bố trí cốt thép cho mặt cắt B-B - Tính toán thép cho mặt cắt ngàm với M = 56,23 (T.m) - Tiết diện tính toán hình chữ nhật có kích thước : b = 100cm ; h = 80cm - Sơ đồ tính toán và các bước tính tương tự như với mặt cắt A-A SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư A= Trang 119 Ngành : Công Trình K n .n c .M 1,15.1.56,23.10 5 = = 0,127 < Ao = 0,439 ⇒ α = 1 − 1 − 2. A = 0,136 mb .R n .b.ho2 1.90.100.75 2 ⇒ Fa = mb .R n .b.ho .α 1.90.100.75.0,136 = = 39,74 (cm 2 ) m a .R a 1,1.2100 - Ta bố trí 5 Φ 32/1m ở miền chịu kéo (Fa = 40,21 cm 2 ) và 5 Φ 10/1m ở vùng nén. 10.5. Kiểm tra nứt. - Ta chỉ kiểm tra nứt cho mặt cắt có lực cắt lớn nhất. Theo số liệu tính toán thì ta phải kiểm tra nứt cho mặt cắt B-B 10.5.1. Số liệu tính toán - Kích thước mặt cắt B-B : b = 100cm ; h = 80cm - M = 56,23 ( T.m ) ; Q = 31,26 ( T ) 10.5.2. Kiểm tra - Theo GTBTCT cấu kiện không bị nứt khi thỏa mãn : nc.Mc ≤ Mn = γ1. Rkc .Wqd (11-12) Trong đó : nc : Hệ số tổ hợp tải trọng. nc = 1 M c : Mômen uốn do tác dụng của tải trọng tiêu chuẩn. M c = 56,23 ( T.m ) M n : Mômen uốn mà tiết diện có thể chịu được ngay sau khi khe nứt xuất hiện Wqđ : Mômen chống uốn của tiết diện quy đổi. Wqđ = J qđ h − xn (11-13) x n : Chiều cao của miền bê tông chịu nén ( Khoảng cách từ mép biên chịu nén đến trọng tâm của tiết diện quy đổi ) 0,5.b.h 2 + nFa ' .a ' + n.Fa.ho xn = = 41,35 cm b.h + n( Fa + Fa ' ) n : Hệ số quy đổi. n = (11-14) Ea = 8,75 Eb J qđ : Mômen quán tính chính trung tâm của tiết diện quy đổi4,71 6,79 SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư J qđ = Trang 120 Ngành : Công Trình b.x n3 b.(h − x n ) 3 + + n.Fa.(ho − x n ) 2 + n.Fa ' .( x n − a ' ) 2 = 4718834 ( cm 4 ) 3 3 ⇒ Wqđ = 122091,43 ( cm 3 ) γ 1 = mh .γ : Hệ số có kể đến biến dạng dẻo của bê tông miền kéo. Tra phụ lục 13,14 GTBTCT : γ 1 = 0,9 + 10 = 1,025 80 Rkc : Cường độ tiêu chuẩn của bê tông khi chịu kéo dọc trục. Tra phụ lục 2 GTBTCT Rkc = 11,5(kG / cm 2 ) Thay số vào công thức (11-12) VT = 56,23 ( T.m ) > VP = 1439153 (kg.cm) = 14,39 ( T.m) ⇒ Cấu kiện bị nứt. 10.5.3. Tính toán bề rộng khe nứt. - Để xác định bề rộng khe nứt ta dùng công thức kinh nghiệm : an = k.c.η. σ a −σ o .7.(4 - 100μ). d Ea (11-15) Trong đó : a n : Bề rộng khe nứt (mm) k : Hệ số. Đối với cấu kiện chịu uốn lấy k = 1 c : Hệ số có xét tới tính chất tác dụng của tải trọng. c =1 η : Hệ số có xét đến tính chất bề mặt của cốt thép. η = 1 ( Thép có gờ ) σ a : Ứng suất trong cốt thép. Mc σa = F .Z a 1 (11-16) M c : Mômen uốn tại tiết diện có khe nứt do tải trọng tiêu chuẩn gây ra. M c =56,23 (T.m) Z 1 : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép dọc chịu kéo đến điểm đặt của hợp lực miền nén tại tiết diện có khe nứt. Z 1 được xác định theo công thức kinh nghiệm : Z 1 = η .ho SVTH: Lê Anh Duy (11-17) Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 121 Tra bảng 5-1 GTBTCT ứng với Ngành : Công Trình Fa = 0,5% ⇒ η = 0,85 b.ho ⇒ Z 1 = 63,75 (cm) ⇒ σ a = 2193,58 (kg/cm 2 ) σ o : Ứng suất kéo ban đầu trong cốt thép do sự trương nở của bê tông. Với kết cấu nằm trong nước σ o = 200 (kg/cm 2 ) µ= Fa = 0,5% b.ho (11-18) d : Đường kính của cốt thép. d = 32 mm ⇒ a n = 0,041cm = 0,41mm - Điều kiện khống chế cấu kiện bị nứt a n ≤ a ngh (11-19) a ngh : Bề rộng khe nứt giới hạn cho phép. Tra bảng 19 (QPTL C2-75) : a ngh = 1,6.0,3 = 0,48mm gh - So sánh : a n < a n Vậy cấu kiện bị nứt có bề rộng khe nứt nằm trong giới hạn cho phép. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 122 Ngành : Công Trình PHỤ LỤC CHƯƠNG 4 : Bảng 4-1 : Bảng tính lượng tổng lượng nước dùng Tháng I Lúa chiêm (103m3) Lúa mùa (103m3) 361.9 Nước sinh hoạt(m3) Tổng Mía (m3) Người M.ruộng Đầu mối 27.99 2000 394.5 526 364848.49 II 335.5 26.89 2000 367.1 489.5 338383.49 III 409.6 20.85 2000 435.1 580.1 412636.05 IV 438.4 2000 443.4 571.2 441414.6 V 304.6 50.95 2000 360.5 480.67 358391.17 VI 914.1 2000 919.1 1225.5 918244.6 VII 591.8 2000 596.8 795.7 595192.5 VIII 237.4 2000 242.4 323.2 425965.6 IX 2000 4.9 6.5 2011.4 X 2000 4.9 6.5 2011.4 2000 54.9 73.2 52028.1 2000 715.1 953.47 710694.75 XI 49.9 XII 707 SVTH: Lê Anh Duy 26.18 Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 123 Ngành : Công Trình Bảng 4-2 : Bảng tính VH chưa kể đến tổn thất (P=75%) Tổng Tổng Lượng Lưu lượng Số ngày lượng Lượng nước thừa nước tích Lượng lượng nước dùng trong nuớc đến (ΔV+) hoặc thiếu trong hồ nước xả Tháng nước đến thángΔti hàng (ΔV-) hàng thừa Qi hàng 6 (ngày) tháng WQi (10 m3) tháng (106m3) (m3/s) tháng W qi (106m3) (106m3) (106m3) ΔV+ ΔV7 1 2 3 4 5 6 IX 30 0.525 1.361 0.002 1.359 1.359 X 31 0.83 2.223 0.002 2.221 2.948 0.632 XI 30 0.292 0.757 0.052 0.705 2.948 0.705 XII 31 0.116 0.311 0.711 0.400 2.170 I 31 0.078 0.209 0.365 0.156 2.014 II 28 0.067 0.162 0.338 0.176 1.838 III 31 0.058 0.155 0.413 0.258 1.580 IV 30 0.075 0.194 0.441 0.247 1.333 V 31 0.126 0.337 0.358 0.021 1.313 VI 30 0.097 0.251 0.918 0.667 0.646 VII 31 0.041 0.110 0.595 0.485 0.161 VIII 31 0.099 0.265 0.426 0.161 0.000 6.336 4.621 Tổng 4.285 8 2.948 9 1.337 Giải thích bảng 4-2 : - Cột 1: Thứ tự của các tháng trong năm. - Cột 2: Số ngày của từng tháng. DTi - Cột 3: Lưu lượng nước đến bình quân tháng. (Lấy với số liệu đã cho trong phần phân phối dòng chảy năm ứng với tần suất 75%). - Cột 4: Tổng lượng nước đến của từng tháng trong năm. WQi = Qi .Dti. - Cột 5: Tổng lượng nước dùng của từng tháng. đã tính toán ở bảng 2.1 và đã được qui đổi đơn vị ). - Cột 6: Lượng nước thừa (khi WQ > Wq) SVTH: Lê Anh Duy W qi = qi .Dti. ( Lấy theo số liệu (6) =(4) – (5); Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 124 - Cột 7: Lượng nước thiếu (khi WQ < Wq) Ngành : Công Trình (7) = (5) – (4); Tổng cột 7 sẽ có dung tích nước cần trữ để điều tiết đảm bảo yêu cầu cấp nước và đó chính là dung tích hiệu dụng chưa kể đến tổn thất (Vh’). Theo bảng 1 ta có : Vh’ = 2,948 (106m3). Cột 8: Luỹ tích lượng nước có trong kho (khi tích nước thì luỹ tích cột 8 nhưng chú ý không để vượt quá V h’. Phần xả thừa được ghi vào cột 9. Khi cấp nước thì lấy lượng nước ở kho trừ đi lượng nước cần cấp ghi ở cột 7). Vh(106m3) Wxt(106m3) Chênh lệch tổng lượng ΔV Wq(106m3) Wd(106m3) Wtt(106m3) Wth(106m3) Wbh(106m3) Δzi(mm) Fh(106m2) Vbq(106m3) Vi (106m3) Tháng Bảng 4-3 :Bảng tính Vh có kể đến tổn thất (P=75%) 13 14 ΔV+ ΔV1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0.015 0.015 IX 1.374 0.694 0.78 30.4 0.024 0.007 0.031 1.361 0.033 1.328 1.343 X 2.963 2.168 1.4 27.8 0.039 0.021 0.06 2.223 0.062 2.161 3.013 0.491 XI 2.963 2.963 1.9 25.3 0.048 0.0296 0.0776 0.757 0.1296 0.627 3.013 0.627 XII 2.185 2.574 1.6 23.4 0.037 0.0257 0.0627 0.311 0.7737 0.463 2.550 I 2.029 2.107 1.2 50.1 0.06 0.021 0.081 0.209 0.446 0.237 2.776 II 1.853 1.941 1.05 71.7 0.075 0.019 0.094 0.162 0.432 0.270 2.743 III 1.595 1.724 0.9 0.290 2.723 IV 1.348 1.472 0.8 V 16.4 0.015 0.017 0.032 0.155 0.445 0.02 0.015 0.035 0.194 0.476 0.282 2.731 1.328 1.338 0.7 50.1 0.035 0.013 0.048 0.337 0.406 0.069 2.944 VI 0.661 0.995 0.6 71.7 0.043 0.01 0.053 0.251 0.971 0.720 2.293 VII 0.176 0.419 0.3 83.5 0.025 0.004 0.029 0.11 0.624 0.514 2.499 VIII 0.015 0.096 0.1 25 56 0.006 0.001 0.007 0.265 0.433 Tổng 0.168 2.845 3.013 Giải thích bảng 4-3: - Cột 1: Thứ tự sắp xếp của các tháng trong năm. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 125 Ngành : Công Trình - Cột 2: Dung tích của kho nước ở cuối mỗi thời đoạn tính toán chính là cột 8 ở bảng 42 cộng với dung tích chết Vc. Vi = luỹ tích lượng nước của từng tháng +Vc (Vc =15005m3). - Cột 3: Dung tích bình quân trong hồ chứa ( V i): V i = ( Vi −1 + Vi ) 2 - Cột 4: Diện tích mặt hồ tương ứng với Vi qua các thời đoạn tính toán Nếu tra bảng Fh từ V i mà không có sẵn trong bảng quan hệ Z ~ F thì ta phải tiến hành nội suy. -Cột 5: Ghi lượng bốc hơi cho sẵn phần tài liệu - Cột 6: Biểu thị tổng lượng tổn thất do bốc hơi(Wbi) Wbi = ∆ Zi . Fh. ; - Cột 7: Tiêu chuẩn thấm (k), theo giả thiết ta có k = 1%.Vbq - Cột 8: Biểu thị lượng tổn thất do thấm (Wt) Wtt = Wth + Wbh - Cột 9: Tổng lượng nước đến của từng tháng lấy từ cột 4 của bảng 2.2 Cột 9 = Cột 6 + Cột 8; Cột 10: Lượng nước dùng hàng tháng chưa kể tổn thất cột 5 của bảng 2.2 cộng với lượng nước tổn thất ở cột 8 của bảng 2.3 Cột 11: Lượng nước thừa hàng tháng. Cột 12: Lượng nước thiếu hàng tháng của thời kì thiếu nước. Tổng lượng nước thiếu ở cột 12 chính là V - và là dung tích hiệu dụng Vh đã kể đến tổn thất Cột13 và cột14 là dung tích hồ hàng tháng và lượng nước xả thừa. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 126 Ngành : Công Trình PHỤ LỤC CHƯƠNG 5 : Giải thích cách tính: */ Đối với bảng tính các giá trị đặc trưng của đường phụ trợ Cột 1 : Số thứ tự Cột 2 : Giả thiết các cao trình Z từ MNDBT = 16,2 m Cột 3 : Giá trị cột nước tràn H = Z – MNDBT 3 Cột 4 : Giá trị lưu lượng q = mBtr. 2 g .H 2 Với m = 0,36 ; H lấy ở cột 3. Cột 5 : Dung tích xả lũ V = Vkho – VMNDBT Vkho được xác định bằng cách tra quan hệ V~Z. Ứng với Z ở cột 2 ⇒ Vkho Cột 6 : Giá trị f 1 = V − 0,5q ∆t Cột 7 : Giá trị f 2 = V + 0,5q ∆t Với ∆t = 3600s. */ Đối với bảng tính toán điều tiết lũ cho từng phương án : Cột 1 : Số thứ tự Cột 2 : Thời gian ( Lấy theo tài liệu đã có sẵn bảng 1-4 ) Cột 3 : Giá trị lưu lượng đến Q (Lấy theo tài liệu đã có sẵn bảng 1-4 ) Cột 4 : Giá trị lưu lượng trung bình Qtb = Qi + Qi +1 2 Cột 5 : Lưu lượng xả. Cột 6 : Giá trị f1. Ban đầu giá trị qx = 0 ⇒ Tra quan hệ q~f1 ⇒ f1. Cột 7 : Giá trị f2 = f1 + Qtb. Từ f2 vừa tính tra quan hệ q~f2 ⇒ Lưu lượng xả qx ở cuối thời đoạn thứ nhất. Lặp lại quá trình tính toán trên cho đến khi kết thúc với lưu lượng xả ở cuối thời đoạn làm lưu lượng xả ở đầu thời đoạn tiếp theo. Cột 8 : V+=( Qtb – qtb ).∆t ( Khi Qtb > qtb ) Cột 9 : V-=( qtb – Qtb ).∆t ( Khi Qtb < qtb ) Cột 10 : Dung tích của hồ V. Được xác định bằng cách tính cộng dồn. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 127 Ngành : Công Trình Cột 11 : Cao trình Z tương ứng với dung tích hồ ở từng thời đoạn. Được xác định bằng cách tra quan hệ Z ~ V. Bảng 5-1 : Bảng tính các giá trị đặc trưng của biểu đồ phụ trợ với Btr = 24m TT Z (m) H (m) q (m3/s) V (106m3) f1 f2 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 1 0 0 0 0 0 2 16.2 16.5 0.3 6.2885 0.515 139.91 146.2 3 17 0.8 27.384 1.515 407.14 434.53 4 17.5 1.3 56.725 2.515 670.25 726.97 5 18 1.8 92.421 3.515 930.18 1022.6 6 18.5 2.3 133.49 4.215 1104.1 1237.6 7 19 2.8 179.31 4.915 1275.6 1454.9 8 19.5 3.3 229.42 5.615 1445 1674.4 9 20 3.8 283.49 6.515 1668 1951.5 10 20.5 4.3 341.24 8.015 2055.8 2397 11 21 4.8 402.46 9.515 2441.8 2844.3 12 21.5 5.3 466.96 11.015 2826.2 3293.2 Hình 5-2 : Biểu đồ quan hệ đường phụ trợ phương án Btr = 24m SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 128 Ngành : Công Trình Bảng 5-2: Tính toán điều tiết lũ (Trường hợp BT = 24m; P = 1%) TT T (h) Q (m3/s) (1) (2) 1 Qtb f2 = V+ f1+Qtb (106 m3) 3 (m /s) (m /s) qx (m3/s) f1 (m3/s) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 1 0 0 0 0 0 2 2 13.84 6.92 0 0 3 3 89.84 51.84 0.29 6.62 4 4 203.31 146.58 2.51 5 5 290.43 246.87 10.4 6 V- V (106m3) Z (m) (10) (11) 0 3.013 16.2 6.92 0.024 3.037 16.25 58.46 0.182 3.219 16.3 55.84 202.42 0.504 3.723 16.36 0.820 4.543 16.77 6 321.39 305.91 27.82 411.05 716.96 0.951 5.494 17.25 7 7 313.52 317.46 55.72 661.24 978.7 0.886 6.380 17.69 8 8 279.37 296.45 87.12 891.58 1188.03 0.687 7.067 18.04 9 9 236.55 257.96 1063.91 1321.87 0.433 7.500 18.33 10 10 190.30 213.43 151.26 1170.61 1384.04 0.200 7.701 18.36 11 11 150.43 170.36 164.37 1219.68 1390.04 0.019 7.720 18.38 12 12 114.43 132.43 165.63 1224.4 1356.83 0.107 7.613 18.41 13 13 87.68 101.05 158.63 1198.2 1299.25 0.185 7.428 18.28 14 14 65.82 76.75 146.49 1152.76 1229.51 0.225 7.203 18.13 15 15 47.81 56.82 131.94 1097.54 1154.36 0.245 6.958 17.98 16 16 34.82 41.31 0.248 6.710 17.85 17 17 25.60 30.21 1005.21 0.239 6.470 17.73 18 18 18.63 22.12 90.32 914.88 937 0.231 6.240 17.62 19 19 13.64 16.13 82.08 854.88 871 0.223 6.017 17.5 20 20 10.60 12.12 74.11 796.84 808.96 0.210 5.80 17.4 21 21 7.57 9.09 66.62 742.3 751.39 0.195 5.612 17.3 22 22 4.95 6.26 59.67 691.7 697.96 0.182 5.431 17.21 23 23 3.80 4.37 53.8 648.37 0.169 5.262 17.13 24 24 2.65 3.22 48.84 599.54 602.76 0.156 5.106 17.05 25 25 1.60 2.12 44.26 558.47 560.59 0.144 4.962 16.98 26 26 1.33 1.46 40.03 520.54 0.132 4.830 16.91 SVTH: Lê Anh Duy 3 124 192 438.87 117.6 1036.81 1078.12 103 975 644 522 (9) Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 129 Ngành : Công Trình 27 27 1.07 1.20 36.16 485.84 487.04 0.120 4.710 16.85 28 28 0.81 0.94 32.65 454.36 455.3 0.108 4.602 16.8 29 29 0.55 0.68 29.47 425.85 426.53 0.099 4.503 16.75 30 30 0.29 0.42 26.8 399.74 400.16 0.091 4.411 16.7 31 31 0.03 0.16 24.87 375.3 375.46 0.086 4.326 16.66 32 32 0.00 0.01 23.06 352.36 352.37 0.041 4.284 16.64 Hình 5-3 : Biểu đồ quan hệ lưu lượng theo thời gian với P = 1% ( P/a Btr =24m) Bảng 5-3: Tính toán điều tiết lũ (Trường hợp BT = 24m; P = 0,2%) TT T (h) Q (m3/s) (1) (2) 1 Qtb f2 = V+ f1+Qtb (106 m3) (m3/s) (m /s) qx (m3/s) f1 (m3/s) V- V (106m3) Z m (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) 1 0 0 0 0 0 0 3.013 16.2 2 2 25.86 12.93 0 0 12.93 0.046 3.059 16.22 3 3 143.52 84.69 0.556 12.37 97.06 0.296 3.355 16.3 4 4 305.52 224.52 4.17 92.77 317.29 0.767 4.122 16.56 5 5 411.12 358.32 18.8 298.4 656.72 1.167 5.289 17.14 6 6 444.85 427.985 49.68 607.07 1035.05 1.281 6.569 17.78 7 7 416.56 430.705 94.8 7.658 18.44 SVTH: Lê Anh Duy 3 940.25 1370.95 1.089 Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 130 Ngành : Công Trình 8 8 363.00 389.78 161.61 1209.35 1599.13 0.730 8.388 18.92 9 9 297.87 330.435 212.24 1386.92 1717.35 0.379 8.768 19.18 10 10 233.91 265.89 237.8 1479.56 1745.45 0.091 8.859 19.24 11 11 180.40 207.155 243.28 1502.16 1709.31 0.117 8.742 19.16 12 12 134.70 157.55 236.23 1473.09 1630.64 0.253 8.489 18.99 13 13 101.09 117.895 219.43 1411.23 1529.12 0.324 8.165 18.77 14 14 74.03 87.56 196.25 1332.87 1420.43 0.348 7.817 18.54 15 15 53.19 63.61 172.04 1248.39 1312 0.349 7.468 18.31 16 16 38.10 45.645 149.18 1162.83 1208.47 0.334 7.134 18.1 17 17 27.31 32.705 127.93 1080.55 1113.25 0.310 6.824 17.9 18 18 19.38 23.345 109.74 1003.52 1026.86 0.281 6.542 17.77 19 19 15.02 17.2 93.23 950.8 0.257 6.286 17.64 20 20 10.66 12.84 83.75 867.04 879.88 0.240 6.046 17.52 21 21 6.82 8.74 75.18 804.63 813.37 0.225 5.821 17.41 22 22 5.17 5.995 67.16 746.23 752.22 0.207 5.614 17.3 23 23 3.53 4.35 59.77 692.423 696.77 0.189 5.426 17.21 24 24 2.15 2.84 53.7 643.12 645.96 0.174 5.252 17.13 25 25 1.78 1.965 48.6 597.39 599.35 0.159 5.092 17.05 26 26 1.40 1.59 43.92 555.42 557.01 0.145 4.947 16.97 27 27 1.03 1.215 39.67 517.31 518.52 0.131 4.816 16.91 28 28 0.65 0.84 35.81 482.7 483.54 0.120 4.696 16.85 29 29 0.28 0.465 32.3 451.22 451.68 0.109 4.588 16.79 30 30 0 0.14 29.1 422.53 422.67 0.100 4.488 16.74 31 31 0 0 26.5 395.942 395.942 0.092 4.396 16.7 32 32 0 0 24.56 371.37 371.37 0.044 4.352 16.67 SVTH: Lê Anh Duy 933.6 Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 131 Ngành : Công Trình Hình 5-4 : Biểu đồ quan hệ lưu lượng theo thời gian với P = 0,2% ( P/a Btr =24m) Bảng 5-4 : Bảng tính các giá trị đặc trưng của biểu đồ phụ trợ với Btr = 27m: Z H q V (m) (m) (m3/s) (m3) (1) (2) (3) (4) 1 0 2 16.2 16.5 3 TT f1 f2 (5) (6) (7) 0 0 0 0 0.3 7.0745 0.987 270.63 277.7 17 0.8 30.807 1.987 536.54 567.35 4 17.5 1.3 63.816 2.987 797.81 861.63 5 18 1.8 103.97 3.987 1055.5 1159.5 6 18.5 2.3 150.18 4.687 1226.9 1377 7 19 2.8 201.72 5.387 1395.5 1597.2 8 19.5 3.3 258.1 6.087 1561.8 1819.9 9 20 3.8 318.93 6.987 1781.4 2100.3 10 20.5 4.3 383.9 8.487 2165.5 2549.5 11 21 4.8 452.77 9.987 2547.8 3000.6 12 21.5 5.3 525.33 11.487 2928.2 3453.5 SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 132 Ngành : Công Trình Hình 5-5 : Biểu đồ quan hệ đường phụ trợ phương án Btr = 27m Bảng 5-5: Tính toán điều tiết lũ (Trường hợp BT = 27m; P = 1%) f1 (m3/s) f2 = f1+Qtb (m3/s) V+ (106 m3) V- (m3/s) qx (m3/s) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 1 0 0 0 0 0 2 2 13.84 6.92 0 0 3 3 89.84 51.84 0.18 6.88 4 4 203.31 146.58 1.5 57.38 5 5.2 TT T (h) Q (m3/s) (1) (2) 1 Qtb V (106m3) Z (m) (10) (11) 0 3.013 16.2 6.92 0.025 3.038 16.23 58.72 0.184 3.221 16.28 3.737 16.36 5 290.43 246.87 203.96 0.516 198.92 445.79 0.842 4.579 16.79 6 6 5.554 17.28 7 7 321.39 305.91 20.85 424.98 730.89 0.975 313.52 317.46 49.15 681.73 999.2 0.906 6.460 17.73 8 8 7.171 18.11 9 9 279.37 296.45 82.36 916.82 1213.27 0.711 236.55 257.96 115.39 1097.86 1355.82 0.459 7.630 18.42 10 10 7.846 18.56 11 11 190.30 213.43 145.68 1210.21 1423.64 0.216 150.43 170.36 161.1 1262.62 1432.98 0.029 7.876 18.58 12 12 114.43 132.43 163.28 1269.75 1402.18 0.098 7.778 18.52 13 13 87.68 101.05 156.07 1246.17 1347.22 0.176 7.601 18.40 14 14 65.82 76.75 143.85 1203.42 1280.17 0.216 7.386 18.26 15 15 47.81 56.82 129.61 1150.6 1207.42 0.234 7.151 18.10 16 16 34.82 41.31 114.15 1093.26 1134.57 0.238 6.913 17.96 SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 133 Ngành : Công Trình 17 17 25.60 30.21 100.61 1033.94 1064.15 0.236 6.677 17.84 18 18 18.63 22.12 91.12 973.03 995.15 0.232 6.445 17.72 19 19 13.64 16.13 81.81 929.43 0.221 6.225 17.61 20 20 10.60 12.12 72.96 856.49 868.61 0.204 6.021 17.51 21 21 7.57 9.09 64.76 803.87 812.96 0.189 5.832 17.42 22 22 4.95 6.26 58.36 754.62 760.88 0.177 5.655 17.33 23 23 3.80 4.37 52.52 708.4 760.92 0.173 5.481 17.24 24 24 2.65 3.22 52.53 708.48 711.7 0.168 5.314 17.16 25 25 1.60 2.12 664.71 666.83 0.153 5.161 17.08 26 26 1.33 1.46 41.97 624.89 626.35 0.138 5.024 17.01 27 27 1.07 1.20 37.42 590.1 0.123 4.901 16.95 28 28 0.81 0.94 33.36 556.75 557.69 0.111 4.790 16.90 29 29 0.55 0.68 30.02 527.72 528.4 0.101 4.689 16.84 30 30 0.29 0.42 27.62 500.83 501.25 0.094 4.595 16.80 31 31 0.03 0.16 25.39 475.84 0.087 4.508 16.75 32 32 0.00 0.01 23.32 452.65 452.66 0.042 4.466 16.73 47 913.3 588.9 476 Hình 5-6 : Biểu đồ quan hệ lưu lượng theo thời gian với P = 1% ( P/a Btr =27m) SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 134 Ngành : Công Trình Bảng 5-6: Tính toán điều tiết lũ (Trường hợp BT = 27m; P = 0,2%) TT T (h) Q (m3/s) (1) (2) 1 Qtb f2 = V+ f1+Qtb (106 m3) 3 (m /s) (m /s) qx (m3/s) f1 (m3/s) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 1 0 0 0 0 0 2 2 25.86 12.93 0 0 3 3 143.52 84.69 0.33 12.62 4 4 305.52 224.52 5 V- V (106m3) Z (m) (10) (11) 0 3.013 16.2 12.93 0.047 3.060 16.26 97.31 0.304 3.363 16.31 2.48 94.87 319.39 0.799 4.163 16.58 5 411.12 358.32 10.49 308.9 667.22 1.252 5.415 17.21 6 6 444.85 427.985 40.01 625.21 1053.2 1.397 6.811 17.91 7 7 416.56 430.705 89.64 963.54 1394.24 1.228 8.039 18.69 8 8 363.00 389.78 154.22 1240.12 1629.9 0.848 8.887 19.26 9 9 297.87 330.435 1419.92 1750.35 0.434 9.321 19.55 10 10 233.91 265.89 240.49 1509.86 1775.75 0.091 9.412 19.61 11 11 180.40 207.155 246.92 1528.82 1735.97 0.125 9.287 19.52 12 12 134.70 157.55 236.85 1499.12 1656.67 0.249 9.038 19.36 13 13 101.09 117.895 216.78 1439.92 1557.8 0.312 8.726 19.15 14 14 74.03 87.56 192.5 1365.34 1452.9 0.334 8.392 18.93 15 15 53.19 63.61 167.95 1285.03 1348.64 0.333 8.059 18.71 16 16 38.10 45.645 144.15 1204.53 1250.17 0.317 7.742 18.49 17 17 27.31 32.705 123.23 1126.94 1159.64 0.291 7.451 18.30 18 18 19.38 23.345 0.271 7.180 18.12 19 19 15.02 17.2 93.11 985.8 0.255 6.925 17.96 20 20 10.66 12.84 82.87 920.1 932.94 0.235 6.690 17.85 21 21 6.82 8.74 73.43 859.5 868.24 0.217 6.473 17.74 22 22 5.17 5.995 64.71 803.55 809.54 0.199 6.274 17.64 23 23 3.53 4.35 57.97 751.54 755.89 0.182 6.092 17.55 24 24 2.15 2.84 51.96 703.97 706.81 0.167 5.925 17.46 25 25 1.78 1.965 46.45 660.36 662.32 0.151 5.774 17.39 26 26 1.40 1.59 41.46 620.86 622.45 0.136 5.638 17.32 27 27 1.03 1.215 0.122 5.516 17.26 SVTH: Lê Anh Duy 3 210 104 37 1055.61 1078.95 1003 585.56 586.77 (9) Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư 28 28 0.65 0.84 29 29 0.28 30 30 31 32 Trang 135 33 554 Ngành : Công Trình 554.84 0.110 5.407 17.20 0.465 29.78 525.03 525.49 0.101 5.305 17.15 0 0.14 27.38 498.14 498.28 0.094 5.211 17.11 31 0 0 25.15 473.15 473.15 0.087 5.124 17.06 32 0 0 23.09 450.07 450.07 0.042 5.083 17.04 Hình 5-7 : Biểu đồ quan hệ lưu lượng theo thời gian với P = 0,2% ( P/a Btr =27m) Bảng 5-7: Bảng tính các giá trị đặc trưng của biểu đồ phụ trợ với Btr =30m TT Z (m) H (m) q (m3/s) V (m3) f1 f2 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 1 0 0 0 0 0 2 16.2 16.5 0.3 7.8606 0.987 270.24 278.1 3 17 0.8 34.23 1.987 534.83 569.06 4 17.5 1.3 70.907 2.987 794.27 865.18 5 18 1.8 115.53 3.987 1049.7 1165.3 6 18.5 2.3 166.86 4.687 1218.5 1385.4 7 19 2.8 224.14 5.387 1384.3 1608.5 8 19.5 3.3 286.78 6.087 1547.4 1834.2 9 20 3.8 354.36 6.987 1763.7 2118 10 20.5 4.3 426.56 8.487 2144.2 2570.8 SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 136 Ngành : Công Trình 11 21 4.8 503.08 9.987 2522.6 3025.7 12 21.5 5.3 583.7 11.487 2899 3482.7 Hình 5-8 : Biểu đồ quan hệ đường phụ trợ phương án Btr = 30m Bảng 5-8: Tính toán điều tiết lũ (Trường hợp BT = 30m; P = 1%) TT T (h) Q (m3/s) (1) (2) 1 Qtb f2 = V+ f1+Qtb (106 m3) (m3/s) (m /s) qx (m3/s) f1 (m3/s) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 1 0 0 0 0 0 2 2 13.84 6.92 0 0 3 3 89.84 51.84 0.2 4 4 203.31 146.58 1.46 5 5 290.43 246.87 5.56 6 V- V (106m3) Z (m) (10) (11) 0 3.013 16.2 6.92 0.025 3.038 16.22 6.87 51.71 0.184 3.221 16.27 50.2 196.78 0.515 3.736 16.37 191.15 438.02 0.838 4.575 16.79 6 321.39 305.91 22.35 415.63 721.54 0.965 5.540 17.27 7 7 313.52 317.46 53.12 668.45 985.91 0.887 6.427 17.71 8 8 279.37 296.45 88.86 897.04 1193.5 0.687 7.115 18.08 9 9 236.55 257.96 122.11 1071.34 1329.3 0.432 7.547 18.36 10 10 190.30 213.43 153.78 1175.49 1388.92 0.190 7.737 18.49 11 11 150.43 170.36 167.76 1221.11 1391.47 0.008 7.745 18.50 12 12 114.43 132.43 168.42 1223.02 1355.45 0.114 7.631 18.42 13 13 87.68 101.05 159.9 1195.61 1296.66 0.187 7.443 18.30 SVTH: Lê Anh Duy 3 (9) Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 137 Ngành : Công Trình 14 14 65.82 76.75 146.16 1150.43 1227.18 0.221 7.223 18.15 15 15 47.81 56.82 129.96 1097.15 1153.97 0.234 6.988 17.99 16 16 34.82 41.31 113.85 1040.08 1081.39 0.242 6.747 17.87 17 17 25.60 30.21 103.05 978.26 1008.47 0.243 6.504 17.75 18 18 18.63 22.12 92.21 916.21 938.33 0.234 6.270 17.64 19 19 13.64 16.13 81.78 856.51 872.64 0.219 6.052 17.53 20 20 10.60 12.12 72.02 800.64 812.76 0.202 5.850 17.43 21 21 7.57 9.09 64.41 748.31 757.4 0.187 5.663 17.33 22 22 4.95 6.26 57.56 699.86 706.12 0.173 5.490 17.25 23 23 3.80 4.37 51.21 654.94 659.31 0.158 5.331 17.17 24 24 2.65 3.22 45.41 613.9 617.12 0.142 5.189 17.09 25 25 1.60 2.12 40.18 576.92 579.04 0.129 5.060 17.03 26 26 1.33 1.46 35.47 543.6 545.06 0.116 4.944 16.97 27 27 1.07 1.20 32.05 512.96 514.16 0.106 4.838 16.92 28 28 0.81 0.94 29.25 484.86 485.8 0.097 4.741 16.87 29 29 0.55 0.68 26.68 459.07 485.75 0.094 4.647 16.82 30 30 0.29 0.42 26.65 458.77 459.19 0.090 4.557 16.78 31 31 0.03 0.16 24.27 434.89 435.05 0.083 4.474 16.74 32 32 0.00 0.01 22.08 412.92 412.93 0.040 4.435 16.72 Hình 5-9 : Biểu đồ quan hệ lưu lượng theo thời gian với P = 1% ( P/a Btr =30m) SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 138 Ngành : Công Trình Bảng 5-9: Tính toán điều tiết lũ (Trường hợp BT = 30m; P = 0,2%) TT T (h) Q (m3/s) (1) (2) 1 Qtb f2 = V+ f1+Qtb (106 m3) 3 (m /s) (m /s) qx (m3/s) f1 (m3/s) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 1 0 0 0 0 0 2 2 25.86 12.93 0 0 3 3 143.52 84.69 0.36 12.55 4 4 305.52 224.52 2.75 5 V- V (106m3) Z (m) (10) (11) 0 3.013 16.2 12.93 0.046 3.059 16.28 97.24 0.299 3.358 16.35 94.54 319.06 0.782 4.141 16.57 5 411.12 358.32 11.57 307.46 665.78 1.186 5.327 17.16 6 6 444.85 427.985 46.21 619.57 1047.55 1.281 6.608 17.80 7 7 416.56 430.705 949.35 1380.05 1.076 7.684 18.46 8 8 363.00 389.78 165.61 1214.39 1604.17 0.704 8.388 18.93 9 9 297.87 330.435 1381.1 1711.53 0.333 8.721 19.15 10 10 233.91 265.89 252.73 1458.74 1724.63 0.041 8.762 19.17 11 11 180.40 207.155 256.37 1468.22 1675.37 0.153 8.609 19.07 12 12 134.70 157.55 242.7 1432.63 1590.18 0.265 8.344 18.90 13 13 101.09 117.895 219.44 1370.7 1488.59 0.319 8.026 18.68 14 14 74.03 87.56 193.35 1295.18 1382.74 0.332 7.694 18.46 15 15 53.19 63.61 166.24 1216.46 1280.07 0.326 7.367 18.24 16 16 38.10 45.645 142.3 1137.73 1183.37 0.307 7.060 18.04 17 17 27.31 32.705 119.74 1063.54 1096.24 0.287 6.773 17.89 18 18 19.38 23.345 105.26 990.9 1014.24 0.273 6.500 17.75 19 19 15.02 17.2 93.07 921.13 938.33 0.253 6.247 17.62 20 20 10.66 12.84 81.78 856.5 869.34 0.230 6.017 17.51 21 21 6.82 8.74 71.5 797.66 806.4 0.212 5.806 17.40 22 22 5.17 5.995 63.63 742.8 748.79 0.195 5.611 17.31 23 23 3.53 4.35 56.5 692.36 696.71 0.176 5.435 17.22 24 24 2.15 2.84 50.04 646.66 649.5 0.159 5.275 17.14 25 25 1.78 1.965 44.19 605.28 607.24 0.143 5.133 17.07 26 26 1.40 1.59 568.57 570.16 0.126 5.006 17.00 27 27 1.03 1.215 34.36 535.75 536.96 0.114 4.893 16.95 SVTH: Lê Anh Duy 3 98 223 39 (9) Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 139 Ngành : Công Trình 28 28 0.65 0.84 31.32 505.63 506.47 0.105 4.788 16.89 29 29 0.28 0.465 28.56 477.94 478.4 0.097 4.691 16.85 30 30 0 0.14 26.01 452.35 452.49 0.089 4.602 16.80 31 31 0 0 23.66 428.77 428.77 0.081 4.521 16.76 32 32 0 0 21.5 0.039 4.482 16.74 407.1 407.1 Hình 5-9 : Biểu đồ quan hệ lưu lượng theo thời gian với P = 0,2% ( P/a Btr =30m) SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 140 Ngành : Công Trình PHỤ LỤC CHƯƠNG 6 : Bảng 6-1 : Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 141 TH Đơn vị Thông số Mực nước (m) (m) ∇đáy V (m/s) D (km) H (m) (độ) αs Cosαs g (m/s2) (m) ∆h t (giờ) gt v g.h v2 g.τ v g.D v2 g.h v2 g.τ v (m) h (s) τ (m) λ Kiểm tra giả thiết K1% hs1% (m) (s) τ (m) λ K1 K2 K3 K4 hsl 1% (m) a (m) Z (m) Chọn SVTH: Lê Anh Duy Ngành : Công Trình MNLTK MNDBT Btràn1 = 24 m Btràn2 = 27 m Btràn3 = 30 m 16.2 3 32 3.8 13.2 0 1 9.81 0.06 6 18.41 3 17 4.1 15.6(4)1 0 1 9.81 0.0156 6 18.52 3 17 4.1 15.52 0 1 9.81 0.0155 6 18.42 3 17 4.1 15.42 0 1 9.81 0.0156 6 6621.75 12464.47 12464.47 12464.47 0.067 0.085 0.085 0.085 3.6 4.2 4.2 4.2 36.4 139.17 139.17 139.17 0.011 0.02 0.02 0.02 1.2 1.7 1.7 1.7 1.15 3.91 23.87 H > 0.5λ 2.1 2.415 3.91 23.87 1.000 0.900 1.500 1.3 4.24 0.5 21 21 0.59 2.95 13.594 H > 0.5λ 2.25 1.25 2.95 13.594 1.000 0.900 1.38 1.5 2.48 0.4 21.3 21.3 0.59 2.95 13.594 H > 0.5λ 2.25 1.25 2.95 13.594 1.000 0.900 1.38 1.5 2.48 0.4 21.41 21.5 0.59 2.95 13.594 H > 0.5λ 2.25 1.25 2.95 13.594 1.000 0.900 1.38 1.5 2.19 0.4 21.31 21.35 Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư SVTH: Lê Anh Duy Trang 142 Ngành : Công Trình Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư SVTH: Lê Anh Duy Trang 143 Ngành : Công Trình Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư SVTH: Lê Anh Duy Trang 144 Ngành : Công Trình Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư SVTH: Lê Anh Duy Trang 145 Ngành : Công Trình Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư SVTH: Lê Anh Duy Trang 146 Ngành : Công Trình Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư SVTH: Lê Anh Duy Trang 147 Ngành : Công Trình Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 148 Ngành : Công Trình PHỤ LỤC TÍNH TOÁN. TÀI LIỆU THAM KHẢO. [1] Giáo trình thuỷ công, tập I + II, NXB Xây dựng 2005. [2] Đồ án môn học thuỷ công Trường Đại Học Thuỷ Lợi – 2004. [3] Giáo trình thuỷ lực, tập I + II + III NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp – 1987. [4] Bài tập thuỷ lực, tập I + II NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp – 1979. [5] Giáo trình thuỷ văn công trình NXB Nông nghiệp – 1993. [6] Công trình tháo lũ trong đầu mối hệ thống thủy lợi. Nguyễn Văn Cung, Nguyễn Xuân Đặng, Ngô Trí Viềng NXB Khoa học và Kỹ thuật – 1977. [7] Thiết kế đập đất Nguyễn Xuân Trường – Xuất bản 1972. [8] Ví dụ tính toán đập đất, Vụ kỹ thuật 1977. [9] Cơ sở tính toán các công trình thuỷ lợi bằng đất NXB Khoa học và thuật 1971. [10] Thiết kế và thi công hồ chứa nước loại vừa và nhỏ NXB Nông nghiệp. [11] Nối tiếp và tiêu năng hạ lưu công trình tháo nước PGS . TS. Phạm Ngọc Quý – Trường Đại Học Thủy Lợi. NXB Xây Dựng – 2003. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư [12] Trang 149 Ngành : Công Trình Sổ tay tính toán thủy lực NXB Nông Nghiệp. [13] Công trình thuỷ lợi, các quy định chủ yếu về thiết kế TCXDVN 285:2002. [14] Quy phạm thiết kế đập đất đầm nén, 14 TCN 157 - 2005. [15] Quy phạm tính toán Thủy lực đập tràn QPTL C8 – 76. [16] Quy phạm thiết kế tràn xả lũ SJD 341 – 89, Hà Nội 1999. [17] Quy phạm tải trọng tác dụng lên công trình thủy lợi QPTL C1-78. [18] Thiết kế cống, Trịnh Bốn – Lê Hoà Xướng NXB Nông Thôn 1988. [19] Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép, Trường đại học thuỷ lợi. [20] Bài tập và đồ án môn học Kết cấu bê tông cốt thép. [21] Quy phạm tính toán thuỷ lực cống dưới sâu QPTL C1 – 75,Vụ kỹ thuật 1976. [22] Các bảng tính thuỷ lực, trường Đại Học Thuỷ Lợi – 1995. [23] TCVN 4253 – 86 Nền các công trình thuỷ công, Hà Nội 2003. [24] Giáo trình cơ học đất, Trường đại học thuỷ lợi Nhà Xuất Bản Xây Dựng 2003. [25] TCVN 4116 – 85 Tiêu chuẩn thiết kế bê tông cốt thép. SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT [...]... Htr (m) 1 24 16 .2 18.41 2. 41 2 27 16 .2 18. 52 2. 32 3 30 16 .2 18. 42 2 .22 Vsc (10 6 m 3 ) 4.6 4.863 4.845 qxả max (m3/s) 165.63 163 .28 168. 42 Bảng 5-11 : Kết quả tổng hợp tính toán điều tiết lũ cho các phương án với P = 0 .2% Phương án Btràn (m) MNDBT (m) MNLKT (m) Htr (m) 1 24 16 .2 19.16 2. 96 2 27 16 .2 19. 52 3. 32 3 30 16 .2 19.07 2. 87 Vsc (10 6 m 3 ) 5.963 6 .27 5 5.595 qxả max (m3/s) 24 3 .28 24 6. 92 256.37 CHƯƠNG... Địa hình dốc, nước rút nhanh, kéo theo lớp đất mặt ruộng làm xói mòn đất canh tác 3 .2. Yêu cầu dùng nước và hiện trạng thủy lợi 3 .2. 1.Giới thiệu về địa hình tưới - Khu tưới các xã Hạ Can lộc gồm các xã: Vượng lộc, Thiên lộc, Phúc lộc, Hồng lộc, Hậu lộc Trên khu tưới có kênh giữa đi qua, địa hình cơ bản chia thành 2 phần: + Phần 1: Phía Nam kênh giữa có cao độ từ 0,6 đến + 2, 5 m + Phần 2: Phía Bắc kênh... 395.6 - 100 - 38 38.4 - 380 384 - 80 80 - 30 32 - 24 0 25 6 - Sắn 30 30 - 70 70 - 21 0 21 0 - Đậu 32 32 - 4 4 - 12. 8 12. 8 - lạc 40 40 - 14 14 - 56 56 - Rau các loại 127 127 - - - 4 .22 triệuđ/ha - - 535.94triệuđ/ha 2. 4.Các nghành kinh tế khác 2. 4.1.Chăn nuôi - Chăn nuôi ở xã Thiên lộc khá phát triển Toàn xã có 1004 con bò; 3 52 con Trâu; 1746 con lợn ; 1700 con vịt; 24 0 con Dê; 10 con Hươu; khoảng trên 8 nghìn... có nhiệm vụ cung cấp nước tưới cho 324 ha lúa,95 ha màu - Theo bảng 2- 1 TCXDVN 28 5 -20 02 ta xác định được cấp công trình là cấp IV ⇒ Kết hợp cả hai điều kiện trên ta xác định được cấp công trinh là cấp III 4.3 .2 Xác định các chỉ tiêu thiết kế */ Mức đảm bảo thiết kế của công trình - Theo bảng 4 -2 TCXDVN 28 5 -20 02 với cụm đầu mối công trình cấp III phục vụ tưới thì mức đảm bảo thiết kế của công trình là... trình là P=75% SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 26 Ngành : Công Trình */ Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất thiết kế và kiểm tra - Theo bảng 4 -2 TCXDVN 28 5 -20 02 với cụm công trình đầu mối cấp III thì: + Tần suất thiết kế là Ptk = 1% + Tần suất kiểm tra là Pkt = 0 ,2% */ Hệ số vượt tải n - Theo TCXDVN 28 5 -20 02 khi tính ổn định công trình và độ bền công trình do công trình chủ... yêu cầu về kinh tế - kỹ thuật 6.1 .2 Xác định cao trình đỉnh đập */ Trong thiết kế sơ bộ cao trình đỉnh đập được xác định từ 3 điều kiện : - Xác định theo MNDBT : Z1 = MNDBT + ∆h + hsl + a (6-1) - Xác định theo MNLTK : Z2 = MNLTK + ∆h’ + hsl + a’ (6 -2) - Xác định theo MNLKT : Z 3 = MNLKT + a '' (6-3) Trong đó : MNDBT : Mực nước dâng bình thường MNLTK : Mực nước lũ thiết kế ( MNDGC) ∆h và ∆h’ : độ dềnh... 4 .2. 2 .2 Cách xác định - Trong quá trình tính toán ta thường dựa vào phương trình cân bằng nước: (Q-q).Dt = DV  WQ – Wq = DV (4-1) Trong đó: Dt : Thời đoạn tính toán WQ: Tổng lượng dòng chảy vào hồ chứa trong thời đoạn tính toán Wq: Tổng lượng dòng chảy ra khỏi hồ chứa Q: Lưu lưọng dòng chảy vào hồ chứa q: Lưu lượng dòng chảy ra khỏi hồ chứa( lượng nước dùng cho các ngành) - Mặt khác ta có: Wq = Wd +. .. suất lưu lượng, mực nước thiết kế là P = 1% Tần suất lưu lượng, mực nước thiết kế là P = 0 ,2 % SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 32 Ngành : Công Trình - Quan hệ đặc tính lòng hồ : Quan hệ Z ~ F và quan hệ Z ~ V của hồ chứa 5.3.3 .2 Các bước tính toán Bước 1 : Xây dựng biểu đồ phụ trợ + Lựa chọn bước thời gian tính toán ∆t, sau đó giả thiết nhiều trị số mực nước trong kho để tính... MNLKT + d (4-3) Trong đó : d : Chiều cao an toàn có thể lấy d = 1,5 – 3 m Chọn d = 3m MNLTK : Mực nước lũ kiểm tra Vì MNLKT chưa biết nên có thể sơ bộ chọn: MNLKT = MNDBT + 2, 5m = 16 ,2 + 2, 5 = 18,7 m ⇒ Zđđ=18,7 + 3 = 21 ,7 m - Vậy chiều cao đập: Hđ = Zđđ - Zđáy = 21 ,7 – 3 = 18,7 m - Đập được đặt trên nền nhóm B: Nền là đất cát,đất hòn thô,đất sét ở trạng thái cứng và nửa cứng ⇒Theo TCXDVN 28 5 -20 02 với... 0,6 tới 2, 5 m Đập Ku lây đã được cải tạo nhưng năng lực của hồ sau khi cải tạo cũng không đủ khả năng đưa nước sang tưới cho khu tưới của xã Thiên Lộc. Vì vậy Hồ Kim Sơn cần thiết phải cải tạo để SVTH: Lê Anh Duy Lớp : 47LT Đồ Án Tốt Nghiệp Kỹ Sư Trang 20 Ngành : Công Trình đảm nhiệm vụ tưới cho phần diện tích phía đông kênh giữa có cao trình từ +2 , 5 tới +1 0 của xã Thiên Lộc 3 .2. 5.Nhu cầu dùng nước cho ... Nghi Xuân + Phía Tây giáp xã Vượng lộc huyện Can lộc + Phía Đông giáp xã Phúc lộc huyện Can lộc + Phía Nam giáp thi trấn huyện Can lộc + Phía Tây - bắc giáp xã Đậu liên huyện Can lộc 1.1 .2 Điều... trí địa lý - Hồ Kim Sơn xây dựng xã Thiên Lộc, huyện Can Lộc, tỉnh Hà Tĩnh, thuộc sườn phía nam núi Hồng Lĩnh, thuợng nguồn khe Kim Sơn. Tuyến công trình đặt Rú Cấm cách huyện Can Lộc 7km phía... 30 32 - 24 0 25 6 - Sắn 30 30 - 70 70 - 21 0 21 0 - Đậu 32 32 - 4 - 12. 8 12. 8 - lạc 40 40 - 14 14 - 56 56 - Rau loại 127 127 - - - 4 .22 triệuđ/ha - - 535.94triệuđ/ha 2. 4.Các nghành kinh tế khác 2. 4.1.Chăn