Thiết kế hồ cao vân tỉnh quảng ninh

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành : Công trình thủy lợi MỞ ĐẦU Trong năm qua khoa học kỹ thuật thuỷ lợi nước nhà tiếp tục có bước phát triển mạnh mẽ có đóng góp to lớn vào nghiệp công nhiệp hoá, đại hoá đất nước Nước loại tài nguyên quý giá coi vĩnh cửu Không có nước sống hành tinh Nước phân bố gần khắp nơi trái đất động lực chủ yếu chi phối hoạt động dân sinh kinh tế người Nước sử dụng rộng rãi sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, thuỷ điện, giao thông vận tải, du lịch, nuôi trồng thuỷ sản … Nước ta nước có kinh tế mà nông nghiệp chiếm tỷ trọng lớn, sản xuất nông nghiệp chiến lược hàng đầu chiến lược phát triển kinh tế Thuỷ lợi ngành khoa học tổng hợp biện pháp khai thác, sử dụng, bảo vệ nguồn nước mặt đất nước ngầm, đồng thời làm công tác bảo vệ môi trường Nước cần cho sản xuất nông nghiệp mà cần cho ngành kinh tế khác Hồ Cao Vân xây dựng suối Thác Cát ranh giới xã Hoà Bình, huyện Hoành Bồ xã Dương Huy, Cẩm Phả, Quảng Ninh Để đáp ứng khả công suất nhà máy nước Diễn Vọng, đáp ứng yêu cầu dùng nước cho sản suất than sinh hoạt khu vực Hòn Gai, cần xây dựng hồ Cao Vân để tạo nguồn nước định Chính phủ Với kiến thức học với giúp đỡ giáo viên hướng dẫn, đồ án em thiết kế hồ chứa nước Cao Vân Đồ án gồm phần: Phần 1: Tài liệu Phần 2: Tính toán thiết kế lựa chọn phương án Phần 3: Thiết kế kỹ thuất cụm công trình đầu mối Phần 4: Chuyên đề kỹ thuật SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành : Công trình thủy lợi PHẦN THỨ NHẤT : TÀI LIỆU CƠ BẢN CHƯƠNG I : ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1 Vị trí địa lý tình hình khu vực dự án 1.1.1 Vị trí địa lý Hồ Cao Vân xây dựng suối Thác Cát ranh giới xã Hoà Bình, huyện Hoành Bồ xã Dương Huy, Cẩm Phả có toạ độ 107 o12’ kinh đông 21o04’ vĩ bắc Thác Cát nhánh sông Diễn Vọng, sông lớn sông đổ cửa Lục chảy Vịnh Hạ Long Phía Bắc giáp lưu vực sông Ba Chẽ, phía tây giáp lưu vực sông Vũ Oai, phía đông giáp lưu vực sông Khe Rửa, phía tây giáp vùng đồi Quang Hanh, đường 18B hướng biển 1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực dự án Hồ Cao Vân nằm vùng núi cao trung bình ( cao 200 ÷ 300m) vùng tây bắc Cẩm Phả, hướng núi chủ yếu B-N, góc dốc 20 ÷ 30 o, nhìn toàn cảnh rừng rậm núi cao xen dải thấp là: Các đồi thấp 50 ÷ 80m theo sông Diễn Vọng Các thềm sông rộng trung bình 150m, dài 500 ÷ 700m, cao độ mặt thềm +20÷+22m Các cánh đồng nhỏ Thác Cát, Dương Huy chạy dọc theo đường 18B Các mạng lưới sông suối hình lồng chim, hướng B-N, lòng sông uốn khúc quanh co hẹp, thác ghềnh 1.2 Điều kiện thuỷ văn khí tượng 1.2.1 Đặc trưng khí tượng Sự thay đổi nhiệt độ, lượng mưa thời tiết hàng năm chia thành mùa rõ rệt: khô rét mưa nóng Mưa: Trên lưu vực sông Diễm Vọng lượng mưa bình quân năm vào loại lớn so với nhiều lưu vực khác thuộc tỉnh Quảng Ninh (2500mm, mưa thường tập trungvào tháng mùa mưa từ tháng đến tháng chiếm đến 80% lượng năm, tháng đến tháng có lượng mưa lớn 500 ÷ 700mm Lượng mưa bình quân nhỏ vào tháng 12 tháng 1, trung bình 20mm SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành : Công trình thủy lợi Nhiệt độ trung bình nhiều năm 28 độ Cao nhất: 31độ Thấp nhất: 2độ Độ ẩm trung bình nhiều năm 83% Cao nhất: 100% Thấp nhất: 5% Bốc trung bình nhiều năm 502mm Gió: Trong khu vực có hướng gió Đ-B mùa khô Đ-N, vào mùa hạ tốc độ gió thường lớn vào đến mùa gió Đ-N (từ tháng ÷ 7) yếu dần vào tháng 10, tốc độ gió lớn đo 55m/s P% V(m/s) 43 39 50 20 Bốc hơi: Tháng Z 177, (mm) 105,7 83, 57,4 98,8 63, 63, 80 137, 10 136, 11 121, 7 12 117,6 1.2.2 Đặc trưng thuỷ văn lưu vực Trên lưu vực sông Diễn Vọng có trạm thuỷ văn Dương Huy cách không xa hạ lưu công trình, trạm có 14 năm tài liệu từ năm 1961 ÷ 1975 sử dụng tính toán cho công trình 1.2.2.1 Dòng chảy bình quân năm Tại tuyến I diện tích lưu vực F = 46,5km2 có: Qo = 2,6 m3/s Cv = 0,28 Mo = 55,91 L/s/km2 Wo = 85,05.106 m3/năm Tại tuyến III diện tích lưu vực F = 44,2km2 có: Qo = 2,6 m3/s Mo = 55,91 L/s/km2 Cv = 0,28 Wo = 85,05.106 m3/năm 1.2.2.2 Dòng chảy năm ứng với tần suất 75; 90; 95% Phân phối dòng chảy năm: Dùng phương pháp chọn năm đại biểu để đảm bảo khả cấp nước tốt cho năm chu kỳ kiệt nhất, dạng năm đại biểu chọn năm có dạng phân phối lệch, mùa kiệt nhỏ nhất, mùa lũ lại lớn SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành : Công trình thủy lợi Trong liệt 14 năm, Dương Huy có năm 1962 có hệ số lệch: 31,14 = 15,19 2,05 Chọn năm 1962 làm năm đại biểu Kết phân phối dòng chảy năm cho bảng sau: Lưu lượng tuyến I: Tần Dòng chảy Q(m3/s) K suất Đại biểu P= 75% P= 90% P= 95% 10 11 12 0,4 0,21 0,4 0,3 0,88 6,9 11 8,5 2,6 1,7 0,5 0,3 0,722 0,3 0,15 0,3 0,2 0,64 0,623 0,3 0,13 0,2 0,2 0,56 4,3 6,6 5,3 1,6 1,1 0,3 0,2 0,554 0,2 0,12 0,2 0,1 0,49 3,8 5,9 4,7 1,4 0,9 0,3 0,2 7,6 5,9 1,8 1,2 0,4 0,2 Lưu lượng tuyến III: Tần suất Lưu lượng bình quân (m3/s) K Đại biểu P= 75% P= 90% P= 95% 0,68 Qnăm 2,67 0,4 0,21 1,89 0, 0,1 0,3 10, 0,25 0,88 6,9 0,26 0,1 7,27 5,83 1,75 0,592 1,64 0,2 0,12 0,23 0,15 0,52 4,09 6,29 5,05 0,526 1,45 0,2 0,1 0,2 0,1 0,4 3,6 10 11 8,51 2,55 1,7 4,7 0,6 5,58 4,48 1,5 1,3 12 10,5 0,2 1,1 0,3 1,0 0,1 0,32 0,1 0,89 0,28 0,1 Tổng lượng dòng chảy P = 95% (106 m3) Tháng Tuyến I 0,59 0,29 0,56 SVTH : Nguyễn Văn Tuyển 0,3 1,3 6 9,9 15,7 12, 3,6 10 11 12 2,52 0,78 0,4 Cả năm 48,71 Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Tuyến III 0,56 0,28 0,54 Trang Ngành : Công trình thủy lợi 0,3 1,2 9,4 14, 12 2,47 2,38 0,7 0,3 45,88 1.2.2.3 Dòng chảy lũ Sử dụng tài liệu lũ trạm Dương Huy ta có kết bảng sau (đã cộng thêm 20% theo QPTV) Lưu lượng lũ tuyến công trình (m3/s): Tuyến / Tần suất I III QmaxP = 0,2% 752,48 718,66 1% 5% 10% 718,87 596,80 519,69 686,55 567,28 496,33 Tổng lượng lũ tuyến công trình (106 m3): Tuyến / Tần suất I III WmaxP = 0,2% 15.106 m3 14,1.106 m3 1% 5% 10% 13.106 m3 12,7.106 m3 11.106 m3 12,2.106 m3 11,1.106 m3 10,0.106 m3 Lũ thiết kế kéo dài 10 Lũ kiểm tra kéo dài 11,1 Lưu lượng tổng lượng lũ kéo dài P = 5% Tuyến I Tuyến III QP = 5% 596,8 m3/s 567,28 m3/s WP = 5% 22.106 m3 21.106 m3 Lưu lượng tổng lượng lũ kéo dài P = 10% tháng mùa kiệt sử dụng Q max tháng 9, 10, 11, 12, 1, 2, 3, liệt 14 năm từ 1961 ÷ 1974 tính toán Q10% tháng có kết sau: SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành : Công trình thủy lợi Tháng Q10% Tuyến I Q10% Tuyến III IX 271,94 259,717 X 116,14 110,925 XI 3,455 32,997 XII 1,818 1,735 I 1,520 14,535 II 2,067 1,975 III 5,345 51,034 IV 1,827 1,745 1.2.2.4 Dòng chảy rắn Tổng lượng bùn cát đến tuyến công trình 4800T/năm Hệ số lắg đọng Klđ = 0,8 1.3 Điều kiện địa hình, địa chất 1.3.1 Cấu tạo địa hình, địa chất đồ địa hình, địa chất 1.3.1.1 Địa hình, địa mạo Hồ Cao Vân nằm vùng núi cao trung bình (cao 200 ÷ 300m) vùng tây bắc Cẩm Phả, hướng núi chủ yếu B-N, góc dốc 20 o ÷ 30o nhìn toàn cảnh rừng rậm núi cao xen dải thấp là: Các đồi thấp 50 ÷ 80m theo sông Diễn Vọng Các thềm sông rộng trung bình 150m dài 500 ÷ 700m, cao độ mặt thềm +20 ÷ 22m Các cánh đồng nhỏ Thác Cát, Dương Huy chạy dọc theo đường 18B Mạng lưới sông suối hình lồng chim, hướng B-N lòng sông uốn khúc quanh co hẹp, thác ghềnh 1.3.1.2 Cấu tạo điều kiện địa chất Hồ chứa Cao Vân nằm phạm vi mà nham thạch chủ yếu cát, đá, cát kết, bột kết tầng phủ chủ yếu lớp đất sét đến sét chứa dăm sạn, kết cấu chặt vừa, tính thấm vừa, chiều dày ÷ 5m, bồi tích thềm sông thềm bậc 1, thành phần sét nhẹ đến trung, chiều dày tầng ÷ 4m Bãi bồi lòng sông cuội sỏi chiều dày ÷ 3m SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành : Công trình thủy lợi 1.3.2 Địa chất thuỷ văn Nước mặt xuất cao độ +60m suối vùng hồ nước ngầm tồn đồi nứt nẻ đá gốc Nước mặt loại nước cacbônat sunfat natri, kali, canxi không màu, không mùi, không vị, nước có tính axít, nước ngầm loại nước bị cacbonat natri, kali, canxi không màu, không mùi, không vị, nước đục có tính axít Qua tình hình địa chất thuỷ văn thấy: Vấn đề tái tạo bờ hồ sạt lở, vấn đề tái tạo bờ hồ không cần quan tâm Trong phạm vi hồ chứa chưa có đứt gãy lớn vùng hồ dọc theo quốc lộ 18B có đứt gãy lớn Vấn đề giữ nước qua thí nghiệm ép nước đá gốc A = 0,01 ÷ 1,8l/ph/m tầng đá gốc có phủ lớp đất pha tàn tích có: Kn = 5.10-4 (cm/s) Kd = 10-5 (cm/s) Ko = 10-6 (cm/s) Các nguồn nước ngầm xuất lộ suối nước mặt đến xuất lộ cao độ +60m Các đỉnh chia nước thường dày, chỗ mỏng 300m Núi quanh hồ thường cao +150m, địa hình xung quanh hồ bị chia cắt hồ đặt vấn đề nước mực nước dâng cao trình +60m 1.3.3 Địa chất vùng hồ Vùng hồ chứa Cao Vân phân bố chủ yếu đá cổ, không chứa khoáng sản có ích, tác giả lập đồ địa chất xếp vùng hồ Cao Vân vào tuổi ocdovic-si lua mài đề vông Hệ ocdovic-si lua mài (o-s) ti phân bố khắp vùng hồ, từ tuyến đến thượng lưu hồ chứa đặc trưng đá trầm tích biến chất, bao gồm đá phiến thạch anh xenrixít, phyllit quắn xít, bề dày tầng mài phạm vi khảo sát khoảng 1500m Hệ đềvôn thống trung (D20) phân bố chủ yếu từ tuyến đế tuyến 2, gồm đá phiến thạch anh cácbônat bột kết cát kết, đặc điểm đấ hệ D20 chưa biến chất biến chất nhẹ, chiều dày tầng đềvôn phạm vi khảo sát khoảng 1200m SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành : Công trình thủy lợi Hệ đệ tứ Q trầm tích, đệ tứ vùng chủ yếu pha tàn tích sườn đồi, bồi tích thềm sông bãi bồi pha tàn tích sườn đồi sét, sét nặng lẫn dăm sạn dày 1.3.4 Địa chất công trình vùng tuyến 1.3.4.1 Tình hình địa chất tuyến đập công trình phụ a Tuyến đập Tuyến đập gối lên hai núi tương đối dốc, sườn núi dốc từ 25 ÷ 30 o Hai bên vai đập tượng sạt lở Nham thạch đổ hạ lưu dốc 25 ÷ 30 o mặt trượt đập đáng ngại Ở vai đập phân bố chủ yếu loại nham thạch tương đối cứng (đá phiến thạch anh cácbonat, bột kết cát kết) lún không đáng ngại Tầng cuội sỏi lòng sông dày 1m, tầng đất bồi tích thềm sông sét nhẹ trung dày 3,5 ÷ m, tầng pha tàn tích sét sét nặng lẫn dăm sạn dày ÷ 2,5m Về mức độ nứt nẻ nước: Nếu lấy Q = 0,03l/ph/m giới hạn thấm nước nhiều vai tả đập + đập: 3,0 ÷ 3,5m Vai hữu đập dày từ ÷ 10m b Công trình tràn Dự kiến theo hình thức tràn mặt qua mặt cắt địa chất thấy tràn đặt yên ngựa phía bờ hữu cao trình +25 ÷ +27m nằm đá gốc phạm vi phong hoá nhẹ đáng ngại Dọc tuyến tràn có lớp trầm tích chủ yếu cấu tạo lên dạng địa hình sét, sét, cát, cát cuội sỏi dày trung bình 1m, phía hạ lưu tuyến sườn đồi có chiều dày lớn cần có biện pháp tiêu va gia cố bờ tránh gây xói lở 1.3.4.2 Tình hình địa chất tuyến đập công trình phụ Tuyến Đặt thượng lưu tuyến cách tuyến khoảng 1,5km, vai hữu đập đặt núi thấp +63m Sườn núi hai vai đập dốc khoảng 25 ÷ 30 o không phát trường hợp sạt lở sản trạng nham thạch tương đối thuận lợi, phạm vi hướng dốc hạ lưu dốc 40 ÷ 50o Do mặt trượt đáng ngại Về lún vai đập phân bố loại quặng xít đá phiến thạch anh xêrixitxen cặp nhau, loại quặng xít rắn lại đá phiến thạch anh xêrixit trơn nên có tượng lún không SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành : Công trình thủy lợi Tầng cuội sỏi lòng sông dày 1÷ 1,5m, lớp sét nhẹ thềm sông dày 1÷ 1,5m Lớp sét nặng pha tàn tích dày từ 3÷ 5m Về thấm nước: Nếu lấy Q = 0,03l/ph/m giới hạn thấm mắt nước nhiều vai tả đập 25m, vai hữu đập 13m, đập 17m Công trình tràn Tràn dự kiến đặt yên ngựa vai hữu đập chính, tràn dự kiến đặt cao trình +38 ÷ + 41m nằm tầng đá gốc chủ yếu đá phiến thạch anh xexit quắc xí, đá tương đối rắn chắc, phạm vi phong hoá nhẹ, đáng ngại 1.4 Vật liệu xây dựng 1.4.1.Vật liệu đất đắp đập Đã thăm dò bãi vật liệu đất đắp đập, bãi lấy đất nằm tuyến I tuyến III A, E, D2, bãi nằm hạ lưu tuyến đập B C Nếu kể bãi vật liệu B C bãi khai thác chiều dày ÷ 4m thì: Trữ lượng đảm bảo khai thác: 2.600.000 m3 Cự li vận chuyển tuyến III 3km, tuyến I 1,5km Chất lượng sử dụng đất đắp tốt, đất loại sét (al-Q) có tiêu lý trạng thái bão hoà là: G = 95%, γ = 1,7T/m3, ϕ = 15o04’ , C = 0,31kg/cm2 Chỉ tiêu lý đất đắp đập Chỉ tiêu Tỷ trọng Độ ẩm ϖ(%) Độ rỗng n (%) Góc ma sát ϕtn(o) 24% 0,39 22o Đất đắp đập 2,65 17,2% 0,41 20o ϕbh(o) 17,6o 16o Lực dính đơn vị Ctn (T/m2) SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Đất đập Đá 0,35 25o 20o Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 10 Cbh (T/m2) Ngành : Công trình thủy lợi 0,8 2,4 Dung trọng tự nhiên γtn(T/m3) 1,86 1,84 2,5 Dung trọng khô γk(T/m3) 1,5 1,57 2,5 Dung trọng bão hoà γbh(T/m3) 1,89 1,98 2,85 Hệ số thấm K(cm/s) 5.10 -4 -5 10 1.4.2 Tài liệu lưu vực hồ chứa Quan hệ Z = f(F) Z = f(W) hồ Z(m) Tuyến I Tuyến III W(.106 m3) 10 F(.106 m2) 0,006 15 0,014 0,05 20 0,226 0,75 24 0,434 2,07 30 1,218 7,026 34 1,934 13,33 40 3,076 28,36 44 4,148 42,808 50 6,422 74,518 54 7,23 101,822 60 8,79 149,88 F(.106 m2) W(.106 m3) 0,12 0,3 0,59 3,82 2,06 17,07 5,026 52,68 7,12 113,59 CHƯƠNG II : PHƯƠNG HƯỚNG QUY HOẠCH VÀ NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH 2.1 Tình hình dân sinh kinh tế 2.1.1 Tài nguyên nguyên khoáng sản Than: Vùng phía nam lưu vực sông Diễn Vọng phía nam đường 18B vùng than Dương Huy theo dự kiến lượng mỏ khu vực khe Tam, khe Chàm ngã hai trở thành mỏ than lớn tỉnh Quảng Ninh Công suất tổng cộng sau 1995 9.106 than Rừng: Trên dãy núi phía bắc rừng tự nhiên phần nhiều rừng thông trồng cát đồi thấp nhiều đất cằn cỗi, có sim, ổi 2.1.2 Các sở kinh tế khu xây dựng công trình SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư β= Trang 115 Ngành : Công trình thủy lợi l ; l-chiều rộng chân khay H kn kđ H +T H + T λ= α hệ số phụ thuộc tỷ số kn vị trí tường kđ Lưu lượng thấm qua đập xác định theo công thức : H 1'' − H 2" q = kđ   H 1'' 0,4 H + l ' ( ' − 1) + L  H1   (9.6) '' Với H 2'' = H +T kn kđ Giả thiết tỷ số kn từ nhỏ tới lớn để xét thay đổi chiều dày chân kđ lưu lượng thấm Kết tính toán theo Nguyễn Xuân Trường bảng : q Tỷ số H T kn/kd (m) (m) λ α β l H1' H1" H2" l' 10-7 (m) (m) (m) (m) (m) (m3/s m) 10 18.5 2.60 1.1 1.1304 20.91 22.5 58.5 40 24.91 7.46 20 18.5 4.38 1.05 1.2037 22.27 22.5 98.5 80 26.27 8.83 50 18.5 9.71 1.03 1.3581 25.13 22.5 218.5 120 27.59 9.32 100 18.5 18.60 1.03 1.4655 22.5 418.5 402 31.11 8.75 200 18.5 36.38 1.03 1.5455 28.59 22.5 818.5 400 31.11 9.78 400 18.5 71.93 1.03 1.6035 29.67 22.5 800 32.59 9.73 500 18.5 89.71 1.03 1.6184 29.94 22.5 2018.5 1600 33.66 9.62 1000 18.5 22.5 4018.5 2000 33.94 9.59 1500 18.5 267.49 1.03 1.6721 6018 6002 2000 18.5 356.3 22.5 8018.5 8002 178.6 SVTH : Nguyễn Văn Tuyển 1.03 1.6556 1.03 1.6819 27.1 30.6 30.9 31.1 22.5 1618 34.93 35.11 8.42 8.39 Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 5000 18.5 10000 18.5 Trang 116 889.7 1778 Ngành : Công trình thủy lợi 1.03 1.7053 31.55 22.5 1.03 1.7171 31.7 22.5 20019 8000 35.12 9.41 40019 20000 35.55 9.33 Chiều rộng hợp lý tính toán theo Geo- Slôpe Xác định chiều rộng hợp lý chân tính theo Geo- slope cách tính toán với chiều rộng chân ứng với tỷ số kn/kđ khác Kết tính toán : (*) kn = 10 kđ Lưu lượng q = 6,32.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,4 (*) kn = 20 kđ Lưu lượng q =8,83.10-7 m3/s SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 117 Ngành : Công trình thủy lợi Gradien thấm lớn vị chân khay JCD = 0,45 (*) kn = 50 kđ Lưu lượng q =9,77.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,5 (*) kn = 100 kđ Lưu lượng q =1,02.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,5 (*) kn = 200 kđ Lưu lượng q =5,75.10-7 m3/s SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 118 Ngành : Công trình thủy lợi Gradien thấm lớn vị chân khay JCD = 0,4 (*) kn = 400 kđ Lưu lượng q = 9,41.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,5 (*) kn = 500 kđ Lưu lượng q = 1.10-6 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,55 (*) kn = 1000 kđ Lưu lượng q =9,6.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,5 SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư (*) Trang 119 Ngành : Công trình thủy lợi kn = 1500 kđ Lưu lượng q =9,88.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,55 (*) kn = 2000 kđ Lưu lượng q =9,61.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,55 (*) kn = 5000 kđ Lưu lượng q =9,82.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,55 SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư (*) Trang 120 Ngành : Công trình thủy lợi kn = 10000 kđ Lưu lượng q = 9,69.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,5 9.2.3 Ảnh hưởng chiều dầy tầng thấm tới kích thước chân 9.2.3.1 Bài toán Cao trình đỉnh đập : ∇ đỉnhđập = +32,5m Cao trình đáy đập : ∇ đáyđập = +10m Mực nước dâng bình thường MNDBT = +28,5m Hệ số thấm đập Kđ =1.10-7 m/s Hệ số thấm Kn = 5.10-6 m/s Chiều rộng đỉnh đập Bđđ = 5m, bề rộng Bcơ = 3m Cao trình : ∇ = +25 m Hệ số mái thượng lưu mtl1 = 3,25 ; mtl2 = 3,5, hạ lưu mhl1 =2,75 ; mhl2 =3 Cao trình đỉnh thiết bị thoát nước + 13m Hệ số mái thiết bị thoát nước thượng lưu m1’ = 1,5 Hệ số mái thiết bị thoát nước hạ lưu m2’ = 2,0 9.2.3.2 Kết tính toán theo Nguyễn Xuân Trường Với toán ứng với kđ/kn=100, JCD = 0,85 Sử dụng công thức (9.5); (9.6) tiến hành tính toán chiều rộng hợp lý chân chiều dầy tầng thấm thay đổi Kết tính toán ghi bảng : T H (m) (m) kd/kn λ SVTH : Nguyễn Văn Tuyển α β l H1' H1" H2" l' (m) (m) (m) (m) (m) q 10-7 (m3/s m) Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư 10.65 12.78 14.81 2.0 18.5 100 2.5 18.5 100 3.0 18.5 100 3.5 4.0 4.5 5.0 18.5 18.5 18.5 18.5 100 100 100 100 5.5 18.5 100 16.75 18.6 20.37 22.064 23.68 6.0 18.5 Trang 121 Ngành : Công trình thủy lợi 1.03 1.375 25.5 20.5 218.5 202 29.45 8.05 1.03 1.407 26.0 21.0 252 30.04 8.25 1.03 1.431 26.5 21.5 302 30.49 8.43 1.03 1.03 1.03 1.03 1.450 1.465 1.478 1.488 26.8 27.1 27.3 27.5 22.0 22.5 23.0 23.5 268.5 318 368 418.5 468.5 518.5 352 402 452 502 30.83 31.11 31.34 31.54 8.59 8.75 8.9 9.05 1.03 1.497 27.7 24.0 552 31.70 9.19 100 25.245 1.03 1.505 27.8 24.5 602 31.85 9.34 6.5 18.5 100 1.03 1.512 28.0 25.0 652 31.97 9.48 7.0 18.5 100 1.03 1.518 28.1 25.5 718.5 702 32.09 9.62 8.0 18.5 100 26.74 28.17 30.88 568.5 618 668 1.03 1.528 28.3 26.5 818.5 802 32.28 9.9 9.2.3.3 Kết tính toán theo phần mềm Trường hợp : T = 2m Lưu lượng thấm q = 7,67.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,8 Trường hợp : T = 2,5m SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 122 Ngành : Công trình thủy lợi Lưu lượng thấm q =7,69.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,75 Trường hợp : T = 3m Lưu lượng thấm q = 7,93.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,75 Trường hợp : T = 3,5m Lưu lượng thấm q =8,22.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,7 Trường hợp : T = 4m Lưu lượng thấm q =8,3.10-7 m3/s SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 123 Ngành : Công trình thủy lợi Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,7 Trường hợp : T = 4,5m Lưu lượng q =8,39.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,7 Trường hợp : T = 5m Lưu lượng q = 8,86.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,6 Trường hợp : T = 5,5m Lưu lượng q = 9,08.10-7 m3/s SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 124 Ngành : Công trình thủy lợi Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,55 Trường hợp : T =6m Lưu lượng q = 9,25.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,55 10 Trường hợp : T = 6,5m Lưu lượng q = 9,61.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,6 11 Trường hợp : T = 7m Lưu lượng q = 9,5 9.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,55 SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 125 Ngành : Công trình thủy lợi 12 Trường hợp : T = 8m Lưu lượng q =1.10-7 m3/s Gradien thấm lớn vị trí chân khay JCD = 0,6 9.3 Kết luận trường hợp tính toán Với vị trí chân khay đặt đập, dựa vào kết tính toán theo Nguyễn Xuân Trường sử dụng phần mềm Seep chạy ta nhận thấy : - Khi tính toán theo Nguyễn Xuân Trường ứng với [JCD], tỷ số kn/kđ tăng kích thước tường tăng - Trong trường hợp kích thước chân khay thay đổi gradient thấm lớn chân không hoàn toàn biến đổi chiều tăng dần - Theo tính toán ta thấy, chiều dày tầng thấm lớn, yêu cầu kích thước chân khay phải tăng lên để đảm bảo ổn định cho đập - So sánh hai phương pháp, chiều rộng hợp lý chân khay để đảm bảo độ bền thấm vị trí nhỏ chân khay tính theo công thức Nguyễn Xuân Trường lớn nhiều so với kết tính toán theo phần mềm Seep - Công thức tính chiều rộng hợp lý Nguyễn Xuân Trường thiên an toàn Nếu tính theo phương pháp không kinh tế SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 126 Ngành : Công trình thủy lợi KẾT LUẬN Với mục tiêu đẩy mạnh công nghiệp hoá, đại hoá, xây dựng kinh tế độc lập tự chủ, công tác thủy lợi có đóng quan trọng với phát triển bền vững tăng trưởng kinh tế ổn định xã hội, gốp phần quan trọng vào công xóa đói giảm nghèo thay đổi mặt nông thôn Việc nghiên cứu, thiết kế, xây dựng hồ chứa nước Cao Vân tỉnh Quảng Ninh nhằm giải vấn đề cấp nước tưới, nước phục vụ sinh hoạt phát triển ngành công nghiệp khu vực Hòn Gai – Cẩm Phả Trong thời gian học tập trường Đại học Thủy Lợi, dìu dắt, bảo thầy cô giáo em hoàn thành khóa học nhà trường phân công nhiệm vụ thiết kế hồ chứa nước Cao Vân, tỉnh Quảng Ninh Thời gian 14 tuần làm đồ án thực khoảng thời gian bổ ích cho sinh viên trước trường, dịp để củng cố kiến thức cho thân Ngoài rèn luyện kỹ đọc tài liệu, độc lập suy nghĩ, sáng tạo, bước đầu tiếp cận với công việc người kỹ sư thiết kế, thi công công trình, phục vụ cho phát triển xã hội SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 127 Ngành : Công trình thủy lợi Em tự hiểu thân cần cố gắng học hỏi nhiều để trở thành người cán thiết kế thực thụ tương lai Trong trình làm đồ án, cố gắng nhiều thời gian kiến thức hạn chế nên đồ án em không tránh khỏi thiếu sót Vì em mong sau có điều kiện nhận bảo, hướng dẫn, sữa chữa thầy cô giáo để em có thêm kiến thức phục vụ cho công việc Em xin chân thành cám ơn thầy giáo, cô giáo tận tâm giảng dạy, trau dồi kiến thức, đạo đức cho em thời gian học tập trường, giúp em có hành trang mới, vững tin bước tiếp đường chọn Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo ThS Nguyễn Khắc Xưởng tận tâm hướng dẫn, bảo em hoàn thành đồ án Hà Nội, ngày 14 tháng năm 2010 Sinh viên thực Nguyễn Văn Tuyển SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 128 Ngành : Công trình thủy lợi Trong thực tế thường tính thấm cho đập đất ứng với trường hợp sau: .79 Trong phạm vi đồ án tính thấm cho hai trường hợp đầu mặt cắt lòng sông mặt cắt sườn đồi 79 Trong thực tế, đập đất thường không đồng chất đập đắp nhiều loại đất khác loại đất có dòng thấm thân đập làm tiêu lý phần đất nằm đường bão khác 89 Mặt trượt đập đất giả thiết mặt cong, để đơn giản tính toán, ta xem phần mặt trụ giải theo toán phẳng, nghĩa xét đoạn đập có chiều dài thân đập đơn vị (1m) Đối với mái dốc giả thiết nhiều mặt trượt ứng với trị số bán kính R tâm trượt O khác nhau, mặt trượt đặc trưng hệ số ổn định khác Mặt trượt đập đất mặt cong Để đơn giản tính toán coi phần mặt trụ tròn tính ổn định cho mái dốc hạ lưu 89 Giả thiết cung trượt tâm O bán kính R, nguyên tắc để đảm bảo ổn định mái đập thỏa mãn bất đẳng thức sau: .89 Có nhiều công thức để xác định hệ số an toàn K cho cung trượt Theo đề nghị N.M.Ghecxêvanôp, coi khối trượt vật thể rắn, áp lực thấm chuyển thành áp lực thủy tĩnh tác dụng lên mặt trượt hướng tâm Trị số áp lực điểm γn.h .90 Với γi lấy sau: 91 Ở cách xác định hệ số an toàn K cho cung trượt Trong thiết kế cần xác định cung trượt nguy hiểm nhất, tức có hệ số an toàn nhỏ Kmin Mái dốc đảm bảo ổn định hệ số Kmin lớn hệ số an toàn cho phép [K] Nội dung tính toán sau: .92 Cách tính toán có khối lượng lớn, để tiện cho việc tính toán xem cung trượt qua điểm Q1 đỉnh vật thoát nước 93 Mái đập đảm bảo tính hợp lý thỏa mãn điều kiện: .93 Sinh viên : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 129 Ngành : Công trình thủy lợi Tính ổn định cho cung trượt 93 Thượng lưu MNLTK=31,38 m, hạ lưu MNHL = 2m Đập thiết bị chống thấm thiết bị thoát nước làm việc bình thường 93 Kết tính toán cho cung trượt có tâm O1 ; O2 ; O3 ; O4 ; O5 mái hạ lưu đỉnh lăng trụ thoát nước ứng với MNLTK tìm Kmin = 1,384 93 Trường hợp thượng lưu MNLKT = 31,88m, hạ lưu MNHL = 2m Tính toán với cung trượt tâm O2 qua Q1 tìm Kmin = 1,334 93 Sinh viên : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 [...]... mực nước dâng bình thường và dung tích hồ MNDBT là mực nước trong hồ chứa khống chế phần dung tích chết và dung tích hiệu dụng Theo tài liệu thuỷ văn về phân phối dòng chảy năm thiết kế và lượng nước dùng đối với hồ Cao Vân Ta tính toán điều tiết cân bằng hồ chứa, hồ điều tiết năm và sử dụng phương pháp lập bảng để tính mực nước dâng bình thường (MNDBT), dung tích hồ Lượng nước đến ứng với tần suất P... cấp III Kết luận: Từ hai điều kiện trên ta xác định được cấp công trình là cấp III 4.3 Các chỉ tiêu thiết kế Từ cấp công trình là cấp III Theo các tiêu chuẩn, quy phạm ta có các chỉ tiêu thiết kế như sau: Tra TCXDVN 285-2002 ta được như sau : - Mức đảm bảo thiết kế công trình cấp nước tưới P = 75 % - Thời gian tính toán dung tích bồi lắng của hồ chứa bị lấp đầy là T = 75 năm - Tần suất lũ thiết kế : 1.0... bằng kết cấu bê tông cốt thép SVTH : Nguyễn Văn Tuyển Lớp 47C3 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 19 Ngành : Công trình thủy lợi CHƯƠNG IV : XÁC ĐỊNH CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 4.1 Tính toán điều tiết hồ 4.1.1 Mực nước chết và dung tích chết Mực nước chết (MNC) là mực nước thấp nhất cho phép trong hồ mà ứng với nó hố chứa vẫn làm việc bình thường Vì vậy khi tiến hành tính toán thiết kế hồ chứa... trọng Để đáp ứng khả năng công suất của nhà máy nước Diễn Vọng, đáp ứng được yêu cầu dùng nước cho sản suất than và sinh hoạt của khu vực Hòn Gai, cần xây dựng hồ Cao Vân để tạo nguồn nước như quyết định của Chính phủ Việc xây dựng hồ Cao Vân kết hợp với khả năng nguồn nước hiện tại của đập Đá Bạc cung cấp hàng năm 6 ÷ 12 vạn m3 /ngày đêm cho nhà máy nước Diễn Vọng, sẽ thoả mãn được nhu cầu dùng nước... trình 4.2.1 Xác định theo nhiệm vụ của công trình trong hệ thống Hồ chứa Cao Vân có nhiệm vụ tưới cho 950 ha đất nông nghiệp Tra bảng 2.1 TCXDVN 285 - 2002 ta xác định được công trình thuộc cấp IV 4.2.2 Xác định dựa vào đặc tính kỹ thuật Căn cứ vào tài liệu báo cáo nghiên cứu tiền khả thi công trình hồ chứa Cao Vân, qua tính toán điều tiết hồ chứa, xác định được: MNDBT = +28,5 (m) Căn cứ vào tài liệu... của công trình, từ đó tra quan hệ Z ~ V tìm được Zbc h: Độ sâu cần thiết trước cống để lấy đủ lưu lượng thiết kế Chọn h = 1,2m a: Chiều dày lớp nước đệm dưới ngưỡng cống, a = ( 0,2÷0,5m) Chọn a = 0,3m Hình 4.1 : Sơ đồ tính MNC theo cao trình bùn cát Tính toán Zbc Trong tính toán sơ bộ, sơ bộ xác định cấp công trình của Hồ chứa nước Cao Vân thuộc công trình cấp III( việc xác định chính xác cấp công trình... rẻ, dễ quản lý, tận dụng được vật liệu địa phương, khả năng cơ giới hoá trong thi công cao Tràn xả lũ là loại tràn đỉnh rộng, có cửa van điều tiết 5.2.1 Thiết kế sơ bộ đập ngăn sông 5.2.1.1 Các tài liệu thiết kế Cấp công trình thuộc công trình cấp III Mực nước dâng bình thường: MNDBT = 28,5 (m) Mực nước lũ thiết kế: Có 3 phương án BTr với mỗi phương án ta có MNLTK tương ứng như sau: BTr = 24(m) =>... nhất và gió bình quân lớn nhất hsl và hsl': chiều cao sóng leo (mức bảo đảm 1%), ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất a , a’, a’’: Độ vượt cao an toàn Trong thiết kế sơ bộ xác định Btr kinh tế chỉ đi tính cao trình đỉnh đập theo hai mực nước là : MNDBT và MNLTK Cao trình đỉnh đập chọn trị số lớn nhất trong hai trị số (Z1 và Z2) 1 Tính cao trình đỉnh đập theo MNDBT a Xác định ∆h, ∆h’... được: hsl1% Từ đó xác định được cao đỉnh đập theo MNDBT 2 Tính cao trình đỉnh đập theo MNLTK Áp dụng các bước tính toán xây dựng tương tự như ứng với MNDBT ta xác định được cao trình đỉnh đập ứng với MNLTK Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập : Đại lượng MNLTK MNDBT Btr = 24m Btr = 30m Btr = 36m Zdd (m) 30,4 32,5 32,0 31,6 Từ kết quả tính toán trên ta xác định được cao trình đỉnh đập ứng với ba trường... (H) giả thiết ở bước 1 là đúng, và trị cần tìm, tương ứng sẽ là Vm cần tìm Nếu điều kiện trên không thỏa mãn cần giả thiết lại (H) Tính lại từ bước 1 cho đến khi thỏa mãn điều kiện 5.1.3.3.Tài liệu tính toán MNDBT = 28,5 m Cao trình ngưỡng tràn ∇ ngtran = 28,5 – 2,5 = 26 m Quá trình lũ đến ứng với tần suất thiết kế Qmax P=1% = 718,87 m3/s Thời gian lũ kéo dài T = 10h Đặc trưng quan hệ lòng hồ Z~F~V ... tích hồ MNDBT mực nước hồ chứa khống chế phần dung tích chết dung tích hiệu dụng Theo tài liệu thuỷ văn phân phối dòng chảy năm thiết kế lượng nước dùng hồ Cao Vân Ta tính toán điều tiết cân hồ. .. giáo hướng dẫn, chọn phương án thiết kế ứng với Btr = 24m để tính toán thiết kế kỹ thuật PHẦN THỨ III : THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÁC CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI CHƯƠNG VI : THIẾT KẾ ĐƯỜNG TRÀN 6.1 Bố trí chung... dâng cao trình +60m 1.3.3 Địa chất vùng hồ Vùng hồ chứa Cao Vân phân bố chủ yếu đá cổ, không chứa khoáng sản có ích, tác giả lập đồ địa chất xếp vùng hồ Cao Vân vào tuổi ocdovic-si lua mài đề vông