Thuyết minh thủy công hồ chứa nước đa sị tỉnh lâm đồng

Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán MỤC LỤC CHƯƠNG I .2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT .2 1.1 CẤP CÔNG TRÌNH & CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 1.2 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ĐẬP ĐẤT .3 1.3 TÍNH TOÁN THẤM QUA ĐẬP ĐẤT 1.4 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬP ĐẤT CHƯƠNG II 12 THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THÁO LŨ .12 2.1 BỐ TRÍ CHUNG TRÀN XẢ LŨ 12 2.2 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC TRÀN 13 2.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỦA VAN TRÀN XẢ LŨ (PHƯƠNG ÁN BTRÀN=8M) 26 CHƯƠNG III 29 THIẾT KẾ CỐNG LẤY NƯỚC DƯỚI ĐẬP .29 CỐNG ỐNG THÉP BỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP .29 3.1 CÁC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 29 3.2 CẤU TẠO: 29 3.3 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC CỐNG: 29 3.4 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC KÊNH HẠ LƯU 33 3.5 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC BỂ TIÊU NĂNG 34 BỐ TRÍ CÁC BỘ PHẬN CỐNG 35 TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán CHƯƠNG I TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 1.1 CẤP CÔNG TRÌNH & CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 1.1.1 Cấp công trình - Theo TCXDVN 285-2002, cấp công trình xác định dựa điều kiện: - Theo chiều cao công trình nền: Công trình đập đất đất sét có chiều cao 25>H>15 ⇒ Công trình cấp III - Theo nhiệm vụ: Công trình cấp nước tưới cho 1.514,0ha ⇒ Công trình cấp IV Vậy cấp công trình cấp III 1.1.2 Các tiêu thiết kế - Tần suất lũ thiết kế: P = 1% - Tần suất lũ kiểm tra: P = 0,2% - Hệ số tin cậy: Kn = 1,15 - Hệ số ổn định mái cho phép: [K] = 1,30 - Tần suất gió tính toán lớn bình quân lớn nhất, P1= 4%, P2=50% - Độ cao an toàn đỉnh đập với trường hợp MNDBT a = 0,7m, trường hợp MNLTK a’ = 0,5m, trường hợp MNLKT a’ = 0,2m (theo 14 TCN 157 - 2005) 1.1.3 Các trường hợp tính toán Để so sánh lựa chọn phương án nên tính toán cao trình đỉnh đập ứng với phương án bề rộng Btràn khác nhau, trường hợp tính toán sau: Trường hợp tràn tự BTràn = 15m Trường hợp tràn có cửa van, cao trình ngưỡng tràn thấp mực nước dâng bình thường 4m - Trường hợp BTràn = 5,0m - Trường hợp BTràn = 6,0m - Trường hợp BTràn = 8,0m 1.1.4 Các số liệu tính toán Theo kết tính toán thủy văn công trình hồ chứa nước Đa Sị thông số hồ chứa phương án sau: - Cao trình MNC: +145,50m - Cao trình MNDBT: +157,20m - Cao trình mực nước lũ thiết lũ thiết kế P=1,0% Trường hợp tràn tự BTràn = 15,0m; MNLTK = 159,22m Trường hợp BTràn = 5,0m, MNLTK = +158,74m Trường hợp BTràn = 6,0m, MNLTK = +158,61m Trường hợp BTràn = 8,0m, MNLTK = +158,38m - Cao trình mực nước lũ thiết lũ thiết kế P=0,2% TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán Trường hợp tràn tự BTràn = 15,0m; MNLKT = 160,04m Trường hợp BTràn = 5,0m, MNLKT = +159,64m Trường hợp BTràn = 6,0m, MNLKT = +159,48m Trường hợp BTràn = 8,0m, MNLKT = +159,20m 1.2 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ĐẬP ĐẤT 1.2.1 TÍNH TOÁN CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP Tính toán cao trình đỉnh đập cho phương án: Theo 14 TCN 157 - 2005 cao trình đỉnh đập xác định từ mực nước MNDBT, MNLTK MNLKT theo công thức: ∇đđ = ∇MNDBT + ∆h + hsl1% + a (2-1) ∇đđ = ∇MNLTK + ∆h’ + h’sl1% + a’ (2-2) ∇đđ = ∇MNLKT + ∆h’ + a’ (2-3) Trong đó: - ∇đđ: Cao trình đỉnh đập tính toán (m) - ∆h, ∆h’(m): Là độ dềnh gió ứng với gió tính toán lớn gió bình quân lớn - ∇MNDBT, ∇MNLTK, ∇MNLKT: Mực nước dâng bình thường, mực nước lũ thiết kế mực nước lũ kiểm tra - hsl1%, hsl1%’ (m): Chiều cao sóng leo có mức đảm bảo 1% ứng với gió tính toán lớn nhất(P=4%) gió bình quân lớn nhất(P=50%) - a, a’, a’’: độ cao an toàn ứng với trường hợp MNDBT, MNLKT MNLKT (m) Cao trình đỉnh đập chọn theo giá trị lớn hai công thức (2-1), (2-2) (2-2) 1.2.1.1 Tính ∆h hsl1% Trường hợp MNDBT, W4% a Tính ∆ h 2.10 −6 W10 D cos α (m) ∆h = g.H Trong đó: W10: Vận tốc gió (m/s) ứng với trường hợp tính toán độ cao 10 m so với mặt nước hồ D: Đà gió ứng với mực nước tính toán (m) H: Là chiều sâu cột nước trước đập ứng với mực nước tính toán (m) α: Góc kẹp trục dọc hồ hướng gió TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán g: Gia tốc trọng trường b Tính hsl Theo QPVN C1-78, chiều cao sóng leo có mức đảm bảo 1% xác định sau: hsl1% = K1 K K K hs1% Trong đó: K1, K2: Hệ số phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái độ nhám tương đối mái K3: Hệ số phụ thuộc vào vận tốc gió hệ số mái đập m K 4: Hệ số hệ số phụ thuộc vào hệ số mái m trị số λ / hs1% hs1%: Chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo 1% * Tính hs1% sau: + Giả thiết trường hợp xét sóng nước sâu (H>0,5λtb) Tính đại lượng không thứ nguyên g.t/W g.D/W 2, t thời gian gió thổi liên tục T = (giờ) = 21600 (giây) Sau có đại lượng không thứ nguyên ứng với mực nước tính toán tra đồ thị (H- QPVN- C1-78) đại lượng không thứ nguyên tương ứng ( gh gt ), ( ) w w Chọn cặp trị số nhỏ hai cặp giá trị tra theo g.t/W g.D/W để tính toán: h (m), τ (s), λ (m) h =( gh w ) w2 g τ =( gh w ) w2 g gτ λ = 2.π Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu ta có H>0,5λtb Vậy giả thiết sóng nước sâu hs1% = K1% h (m) Trong đó: K1% = f1% ( g.D ) tra đồ thị W2 Kết tính toán ghi bảng 1.1 1.2.1.2 Tính ∆ h' h'sl1% Trường hợp MNLTK, W50% Tính tương tự trường hợp MNDBT 1.2.1.3 Tính ∆ h' Trường hợp MNLKT, W50% TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán Tính tương tự trường hợp MNDBT Kết tính toán xác định cao trình đỉnh đập ứng với trường hợp tính toán ghi bảng 1.1 TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán Bảng 1-1 Kết tính toán cao trình đỉnh đập với trường hợp STT Thông số tính toán Mực nước Vận tốc gió V Đà sóng D Chiều sâu H ∆H gD/V2 g hs /V2 10 11 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 hs hs h1% g τ /V τ Độ nhám mặt mái K1 K2 K3 K4 Hsl a Zđđ tính toán Zđđ chọn Zđ tường chắn sóng Trường hợp MNLTK MNLKT BTràn=5m BTràn=6m BTràn=8m MNLTK MNLKT MNLTK MNLKT MNLTK MNLKT 158,74 159,64 158,61 159,48 158,38 159,20 15 15 15 15 15 15 2100 2100 2100 2100 2100 2100 17,74 18,64 17,61 18,48 17,38 18,2 0,005 0,005 0,005 0,005 0,006 0,005 Đơn vị TH MNDBT m m/s m m m 157,2 22,3 2100 16,2 0,013 m 41.427 0,012 0,608 91,56 0,0172 0,394 91.560 0,0172 0,394 91,56 0,0172 0,394 91,56 0,0172 0,394 1,23 1,25 2.841 0,81 1,45 2.222 0,81 1,45 2.222 0,81 1,45 2.222 0,81 1,45 2.222 0,9 1,5 1,5 2,5 0,7 160,41 160,40 161,20 0,9 1,5 1,4 1,53 0,5 161,26 161,30 162,10 0,9 1,5 1,4 1,53 0,5 160,78 160,80 161,60 0,9 1,5 1,4 1,53 0,5 160,64 160,60 161,40 0,9 1,5 1,4 1,53 0,5 160,42 160,40 161,20 m BTràn=15m MNLTK MNLKT 159,22 160,04 15 15 2100 2100 18,22 19,04 0,005 0,005 m m m m m m TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 0,2 160,25 160,30 161,10 0,2 159,85 159,90 160,70 0,5 159,99 160,00 160,80 0,5 159,71 159,70 160,50 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán - Để đảm bảo mỹ quan công trình tăng an toàn cho đập, ta bố trí tường chắn sóng có chiều cao 0,8m so với cao trình đỉnh đập đất (chưa kể phần móng): 1.2.2 CHIỀU RỘNG ĐỈNH ĐẬP ĐẤT Đỉnh đập chọn theo cấu tạo B=6m, mặt đỉnh đập làm bê tông M250 dày 20cm, dốc hai phía để thoát nước mưa, độ dốc i=1,5% 1.2.3 MÁI ĐẬP VÀ CƠ Mái đập Sơ chọn hệ số mái sau: - Mái thượng lưu mtl = 0,05H+2,00 - Mái hạ lưu mhl = 0,05H+1,50 H: cột nước lớn trước đập Cơ đập Mái thượng lưu để rộng 3,5 m, ∇cơ +151,00m; phần mái đập m=3,50; phần mái đập m=3,00 Mái hạ lưu để rộng 3,5 m, ∇ +151,00; phần mái đập m=3,0; phần mái đập m=2,75 1.2.4 GIA CỐ MÁI ĐẬP Mái thượng lưu: Bảo vệ mái thượng lưu BTCT M200 đổ chỗ dày 10cm, bên tầng lọc ngược với lớp dăm lọc dày 20cm lớp cát lọc dày 20cm Mái hạ lưu: Bảo vệ mái hình thức trồng cỏ Trên mái bố trí rãnh tập trung nước dăm sỏi xiên góc 45 o dăm sỏi Rãnh thoát nước dọc ngang mái bê tông thường M150 1.2.5 KẾT CẤU MẶT CẮT NGANG ĐẬP Căn vào tình hình vật liệu nơi xây dựng công trình, lựa chọn hình thức mặt cắt đập đồng chất có ống khói thoát nước thấm 1.2.6 THIẾT BỊ CHỐNG THẤM Vì tuyến đập cắm vào hai suờn dốc đá phong hóa mạnh có lượng nước nước lớn lựa chọn phương án khoan vữa xi măng tạo chống thấm hai vai đập đập phụ Chiều sâu khoan trung bình 20m tới tầng đá có hệ số thấm cho phép MẶT CẮT NGANG ĐẬP TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán 1.2.7 THIẾT BỊ THOÁT NƯỚC THẤM Chọn thiết bị thoát nước lăng trụ kết hợp gối phẳng + áp mái, ∇đỉnh lăng trụ +143,00m, mái mtr=1,5, mn =2, Đỉnh lăng trụ B = m, cao trình đỉnh áp mái +144,50m Dải lớp cát đệm tiêu nước nghiêng + gối phẳng đá để hạ thấp đường bão hoà thân đập Chiều dày lớp cát 1,5m có bố trí lớp vải địa kỹ thuật để không cho đất theo dòng thấm chui vào lớp cát Phần hai bên vai đập lựa chọn hình thức thoát nước kiểu áp mái có đỉnh cao dần theo mặt đất tự nhiên LĂNG TRỤ THOÁT NƯỚC 1.3 TÍNH TOÁN THẤM QUA ĐẬP ĐẤT 1.3.1 Nhiệm vụ tính thấm - Xác định lưu lượng thấm - Xác định đường bão hoà thân đập - Kiểm tra độ bền thấm đập Trong phần này, dùng chương trình máy tính SEEP/W hãng phần mềm địa kỹ thuật quốc tế (Geo-Slope, 1998) để giải toán thấm cho đập đất Dựa lý thuyết thấm chương trình máy tính, SEEP/W thiết lập theo phương pháp phần tử hữu hạn để tính toán cho dòng thấm đới bão hoà đới không bão hoà Phương trình vi phân dòng thấm trạng thái ổn định có dạng: ∂  ∂h  ∂  ∂h    +Q = hk y  hk x +  ∂x  ∂x  ∂y  ∂y   Trong đó: h = cột nước thủy lực tổng cộng [L], kx = hệ số thấm theo phương x [Lt-1], ky = hệ số thấm theo phương y [Lt-1], Q = lưu lượng dòng chảy biên [t-1], Giải toán theo phương pháp phần tử hữu hạn, phương trình viết lại sau: [K] {H} + [M] {H}, t = {Q} TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán Trong đó: [K] - Ma trận đặc tính phần tử {H} - Vector thủy lực nút [M] - Ma trận chứa phần tử t - Độ dày phần tử {Q} - Vector dòng chảy Trường hợp dòng thấm ổn định [K] {H} = {Q} Sau giải thủy lực nút ta tính Gradient, vận tốc dòng chảy lưu lượng dòng thấm qua mặt cắt theo phương ngang Kết cho ta giá trị dạng số, đường đẳng đồ thị quan hệ Sơ đồ tính toán thấm cho đập chọn tính cho trường hợp trường hợp trường hợp đặc biệt cụ thể: + TH1: Thượng lưu MNDBT, hạ lưu mực nước + TH2: Thượng lưu MNLTK, hạ lưu mực nước max 1.3.2 Kết tính toán Bảng 153 Bảng thống kê kết tính thấm đập Số liệu mực nước Kết tính TT Trường hợp tính TL HL q (m3/s-m) J ramax -7 Trường hợp MNDBT Min 2,26 10 1,20 -7 Trường hợp đặc biệt MNLTK Max 6,25 10 1,25 (Chi tiết xem phụ lục tính toán kèm theo) Các vị trí thân đập có J < [Jcp] = 0,9 (đất sét), [Jcp] = 1,3 (đất sét), thân đập đảm bảo điều kiện xói ngầm cục Tại vị trí đống đá tiêu nước hạ lưu Jra trường hợp lớn [Jcp] Như cần ý làm tầng lọc ngược vị trí đống đá tiêu nước hạ lưu đập để đảm bảo điều kiện ổn định xói ngầm cục trôi đất 1.3.3 Tính lượng thấm nước tháng lớn Tháng có lượng nước lớn tháng mà hồ có mực nước MNDBT, hạ lưu mực nước min, đó: Vt=Qt*30,5ngày*8,64.104s = 2,26*570*10-7*30,5*8,64*104 = 339,5m3/tháng Lượng thấm nước cho phép Vcp = 2%Vh = 337.600,0m 3/tháng Như có Vt < Vcp, hồ không bị nước thấm 1.4 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬP ĐẤT 1.4.1 Giới thiệu chung Ổn định mái đập tính toán theo phương pháp cân giới hạn thỏi phần mềm Slope/W hãng phần mềm địa kỹ thuật quốc tế (GeoSlope, 1998) Áp lực nước lỗ rỗng từ chương trình Seep/W theo phương pháp phần tử hữu hạn đưa trực tiếp vào trình tính ổn định trượt Chúng dùng TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán phương pháp Bishop để tính ổn định trượt mái, phương pháp thoả mãn cân moment Phương trình tính toán Bishop đơn giản có dạng: ∑[C ' β cosα + ( w − u.β cosα ).tgϕ ' ] K at = ∑ w sin α mα Trong đó: mα = cosα + (sinα.tgϕ')/Kat C' lực dính đơn vị; ϕ' Góc nội ma sát; u áp lực nước kẽ rỗng; w Trọng lượng dải đất tính toán; β Chiều dài đáy dải; α Góc tiếp tuyến đáy dải phương nằm ngang 1.4.2 Các trường hợp tính toán Toàn lưới phần tử hữu hạn từ phần mềm SEEP/W chuyển trực tiếp vào phần mềm SLOP/W để tính ổn định mái dốc Trong trình tính ổn định mái dốc, áp lực nước lỗ rỗng lấy trực tiếp từ kết tính thấm phần mềm SEEP/W Để đảm bảo đủ trường hợp thực tế làm việc công trình, kiểm tra ổn định mái thượng lưu hạ lưu đập mặt cắt lòng sông trường hợp sau: + TH1: Mực nước thượng lưu MNDBT hạ lưu mực nước + TH2: Mực nước thượng lưu MNLTK hạ lưu mực nước max + TH3: Thượng lưu rút đột ngột từ MNLTK xuống mực nước thấp xảy ra, hạ lưu mực nước max 1.4.3 Kết tính toán Bảng 1-7 Bảng thống kê kết tính ổn định mái dốc Mực nước Kmin TT Trường hợp TL HL Mái TL Mái HL TH1 MNDBT Min 1,48 TH2 MNLTK Max 1,44 TH3 MNLTK->MNmin Max 1,369 (Chi tiết xem phụ lục tính toán kèm theo) Theo TCXDVN-285, đập ổn định thoả mãn điều kiện sau: Ktt ≥ [K] = nc * k n m Trong đó: K: Hệ số an toàn tính toán nc: Hệ số tổ hợp tải trọng kn : Hệ số độ tin cậy TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 10 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán 2.2.2.5 Tính toán thuỷ lực kênh hạ lưu Tính toán thủy lực kênh hạ lưu, Q = 128,3m3/3 - Chọn kênh hạ lưu có chiều rộng b = 15m, kênh hình thang có mái m = 2, độ dốc đáy kênh i = 0,0008 Tính toán thủy lực kênh sử dụng phần mềm “Thủy lực công trình” trường Đại học Thủy lợi lập (kết tính toán cụ thể xem trang sau), xác định cột nước kênh h = 2,93m Kích thước mặt cắt ngang kênh hạ lưu sau tràn: + Chiều rộng kênh: B = 15,0m + Chiều cao kênh: Hk = 4,0m 2.2.2.6 Tính toán thuỷ lực bể tiêu Sơ đồ tính toán thủy lực: Hình 2-4: Sơ đồ tính toán thủy lực tràn - Chiều rộng bể B = 15m - Lưu tốc cuối dốc v = 13,76m/s - Chiều sâu nước cuối dốc hcd = 1,18m - Chiều cao đoạn nước rơi P2 = 8,5m Năng lượng dòng chảy E02: E02 = h02 + P2 αv * 13,76 h02 = hcd + = 1,18 + = 10,83m 2g * 9,81 E02 = 10,83 + 8,5 = 19,33m F (τ c ) = q ϕE 02 / Trong đó: q: Lưu lượng đơn vị b- Chiều rộng bể tiêu năng, b = 15m q = Q/b = 129,38/15 = 8,63m3/s F (τ c ) = 8,55 = 0,1183 0,95 * 19,33 / TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 24 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán có F(τc)=0,1183 tra sổ tay thuỷ lực τc=0,0317; τ”c = 0,3042 Xác định hc, h”c: hc = τcE01 = 0,0317*19,33 = 0,613m h”c = τ”cE01 = 0,3042*19,33 = 5,88m Chiều sâu đào bể d1 = σ(h”c) - H02 σ - hệ số an toàn ngập = 1,05 H02 = hn + ∆Z hn- Chiều sâu cột nước ngưỡng bậc lưu tốc dòng chảy kênh V = 2m/s Q2 Q2 − ∆Z = gϕ ω h2 gω b2 129,38 129,38 − ∆Z = = 0,22m x9,81x0,95 x(2,93 x(15 + x 2,93)) 2 x9,81x (1,05 x5,88 x15) d = 1,05x5,88 - 2,93 - 0,22 = 3,02m Chọn bể tiêu d = 3,0m + Xác định chiều dài bể tiêu năng: Lbể = 3.6*hc’’ = 3,6* 5,55 = 21,20m Chọn Lbể = 25m 2.2.2.7 Tính toán thuỷ lực đoạn nước rơi - Lưu tốc cuối dốc Vcd = 13,76m/s - Chiều sâu nước cuối dốc hcd = 1,18m Vx = Vcd*cosα = 13,76*cos60 = 13,72m/s Vy = Vcd * sin α = 13,76*sin60 = 1,44m/s Thời gian nước rơi đước xác định từ phương trình sau: Tính được: gt + V0 t = H V0 vận tốc ban đầu theo phương đứng thay vào ta có phương trình 4,905t2 +1,44t = 8,5 giải phương trình ta t = 1,18s Chiều dài đoạn nước rơi S = Vx*t = 13,776*1,18 = 16,30m Chọn P = 20m theo điểu kiện ổn định mái đất Phương trình nước rơi sau: y = ax2 +bx đầu đoạn nước rơi, x=0, y=0 đạo hàm bậc phương trình tanα = id ⇒ b = 0,1 cuối đoạn nước rơi y = P = 8,5, x = S = 20 ⇒ a = 0,016 Thay vào ta phương trình nước rơi sau: TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 25 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán y = 0,016x + 0,1x Toạ độ đường cong sau: X Y 0 0.264 0.656 1.176 1.824 10 2.6 12 14 16 18 3.504 4.536 5.696 6.984 20 8.4 2.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỦA VAN TRÀN XẢ LŨ (PHƯƠNG ÁN BTRÀN=8M) Các thông số kỹ thuật chủ yếu tràn: Cao trình ngưỡng m 153,20 Chiều rộng tràn m 9,00 Cột nước thiết kế m 5,18 khoang 2,00 Kích thước cửa van cung BxH m 4x4,5 Cao trình tâm quay m 156,00 Số khoang tràn Hình thức đóng mở: Xi lanh thuỷ lực 2.1 Các thông số kỹ thuật chủ yếu van cung: + Số cửa : 02 + Khẩu diện 01 cửa : B x H = x 4,5 m + Bán kính mặt :R=6m + Cao trình tâm quay : ∇ +156,0 m - Dầm chính: Chọn dầm ghép tổ hợp chữ I - Dầm phụ nằm ngang: Đặt dầm trung gian chữ U - Vật chắn nước: Bố trí hai bên đáy van thành tuyến liên tục với vật liệu cao su củ tỏi - Bản mặt: Bản mặt hàn với dầm phụ, dầm chính, dàn ngang - Càng van: + Trục dùng thép hình I + Các khác chọn theo cấu tạo với thép hình U - Gối lề: + Ống bạc trục: Làm hợp kim đồng, + Trục: Làm thép 45 + Kết cấu đế làm thép đúc 35 2.2 Xi lanh thuỷ lực + Số xi lanh cho 01 cửa : 02 TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 26 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán + áp suất bơm : 200 bar + Vận tốc nâng : 0,65 m/ph 2.3 Phai thép cấu nâng phai - Cổng trục di chuyển phai cầu thả phai : 01 - Xe di chuyển phai hầm : 01 - Tời điện tang nâng hạ phai : 01 - Tời tay 01 tang dùng di chuyển cổng trục : 01 - Số phai thép : phai 2.4 Khe phai & Khe van Khe phai, khe van dùng thép hợp kim thấp, phun mạ kẽm + sơn mầu 2.5 Kết cấu thép khác - Nhà để phai vận hành tràn mái lợp tôn chống nóng Vì kèo, xà gồ chế tạo thép hình, thép loại - Trên đỉnh trụ pin tràn +164,7m, cầu thả phai cầu công tác thiết kế lan can thép VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG THIẾT KẾ CƠ KHÍ TRÀN XẢ LŨ - Trên tràn xả lũ có cửa van cung, khe van, khe phai, cửa phai cổng trục nâng hạ phai, cấu móc phai, tời di chuyển cổng - Cửa van cung chế tạo ta chọn vật liệu CT38 phun phủ Các khe van, khe phai phần tiếp xúc trực tiếp với nước khó thay nên chọn thép hợp kim thấp có phun mạ kẽm Các cửa phai phần chôn bê tông chọn CT38 Cửa phai không làm việc thường xuyên, dễ bảo quản, bảo dưỡng nên chọn thép CT38 - Các bạc trượt chọn vật liệu hợp kim đồng Cụm khớp quay cửa chế tạo đơn nên chọn thép đúc Đối với trục lắp xi lanh thuỷ lực chốt quay cửa dùng vật liệu thép hợp kim 40X có bề mặt - Đối với vật chắn nước dùng gioăng cao su dạng chữ P cao su TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 27 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán BẢNG TÍNH TOÁN SƠ BỘ CỬA CUNG TRÀN XẢ LŨ TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 28 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán CHƯƠNG III THIẾT KẾ CỐNG LẤY NƯỚC DƯỚI ĐẬP CỐNG ỐNG THÉP BỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP 3.1 CÁC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN - Mực nước dâng gia cường : MNDGC = 158,38m - Mực nước dâng bình thường : MNDBT = 157,20 m - Mực nước chết : MNC = 145,50 m - Cao trình bùn cát : ∇bùn cát = 143,00 m - Lưu lượng thiết kế - Chiều dài cống - Độ nhám cống : QTK = 2,50 m3/s : Lcống = 97,30 m : n = 0.017 - Cao trình cửa vào : ∇cửa vào = +143,50 - Bề rộng kênh hạ lưu : b = 2,0 m - Cao trình đáy kênh hạ lưu : ∇đ = +141,00 m - Cao trình ngưỡng cống : 143,50 m Cống dài 105 m chia làm đoạn: - Đoạn I: Từ cửa vào đến đầu đoạn chuyển tiếp sang ống thép L1 = 35 m - Đoạn II: Từ cửa van đến cửa L2 = 70 m 3.2 CẤU TẠO: Cống đoạn I BTCT M250 + Khẩu diện cống b×h=1,5×2,2 m + Độ dốc : i=0.001 Đoạn II ống thép bọc BTCT hạ lưu có van côn + Độ dốc i=0,0015 + Khẩu diện cống φ120 Cao độ ngưỡng cống +143,50m Đầu cống bố trí phai sửa chữa lưới chắn rác Vị trí tháp van đặt sườn phía thượng lưu đập 3.3 TÍNH TOÁN THUỶ LỰC CỐNG: Trường hợp tính toán: Mực nước thượng lưu hồ chứa MNC Vì mực nước hồ liên thông với tháp cống nên ta lấy mực nước tháp cống để tính cột nước tác dụng xem đoạn cống từ cửa vào đến tháp cống đoạn tính toán Nội dung tính toán: - Kiểm tra chế độ chảy cống - Kiểm tra khả tháo cống - Tính toán tiêu sau nhà van hạ lưu cống * Kiểm tra chế độ chảy cống: TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 29 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán a Đoạn II (giả thiết đoạnII chảy có áp ổn định): *Xác định mực nước bể tiêu Cao trình mặt nước bể tiêu sau van (gần đúng) cao trình ngưỡng cuối bể nhà van cộng với cột nước ngưỡng ∇mặt nưóc sau van = 143,30 + hbậc (m) Cột nước ngưỡng bậc hbậc= 1,20m (tính theo công thức đập tràn thực dụng mặt cắt hình thang, chiều rộng tràn bbậc = 2,0m) Theo công thức : Q = σ n ε m.B g H 03 / Với B : bề rộng tràn ( = 2,0m) σ n : hệ số ngập ( =1 dòng chảy phía sau ngưỡng chảy xiết dốc nước) ε : hệ số co hẹp ngang (theo công thức 76 trang 52 QPTTTL C- 8-76) ε = − 0,2.ξ K H0 = 0,84 b m : Hệ số lưu lượng (=0,34) ∇mặt nưóc sau van = 143,30+ 1,20 = 144,50m *Xác định hệ số tổn thất Giả thiết cống tròn đoạn II chảy có áp ổn định - Hệ số tổn thất cửa vào: Theo hình 18 trang 54 QPTTTL C1-75 với cửa vào thuận ξv= 0,12 - Hệ số tổn thất cửa van: Đối với van côn tra cửa van mở hết theo bảng 17 QPTTTTL C1-75: ξvan côn= 0,52 - Hệ số tổn thất cửa ra(các bảng tính thuỷ lực trang 17): ω ξra = (1- )2 Ω ω: Diện tích mặt cắt ống cửa Ω: Diện tích mặt cắt củă ξra = (1- 1,13 ) = 0,774 9,41 Tổng hệ số tổn thất cục bộ: Σξcục bộ= ξv + ξvan côn + ξra = 1,414 - Hệ số tổn thất dọc đường: ξ d = λ L D Tính hệ số λ TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 30 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Tính hệ số Rây-nôn: Re = Trong : V D ν Thuyết minh tính toán (CT4-3 tr33 STTTTL) V= Q/ω = 2,5/1,13= 2,21m/s D =1,20 m- đường kính ống thép υ =1,01× 10-6 (m2/s)- hệ số nhớt động học nước t=200C → Re=2,63× 106 Giá trị độ nhám tuyệt đối hạt tương đương: K tđ = 0,15mm (Với ống hàn thép không nhiều, bảng 4-1 tr34 STTTTL) Ta có D/Ktđ =1200/0,15 = 8000 K  Theo hình 4-2a tr35 STTTTL ta được: λ = 0,11 ×  td   D  0, 25 =0,0116 →ξd = 0,678 Tổng hệ số tổn thất Σξi = 1,414+0,678 = 2,093 Hệ số lưu lượng tính theo công thức: µ= = 0,569 ϖ α r ( ) + ξi ϖr αr-hệ số động mặt cắt cửa ra, lấy αr = ωr- diện tích mặt cắt cửa Cột nước tổn thất đoạn tính theo công thức: Q = µ ω r 2.g Z ⇒ Z = Q2 = 0,771 ( µ ω r ) 2.g Cột nước tác dụng trước ống: H = ∇ Cr + H h + Z = 143,30+1,20+0,771 – 143,45 = 1,82 m Kiểm tra điều kiện chảy có áp ổn định thoả mãn điều kiện sau (Theo điều Đ5.4, Đ5.5 QPTL C1-75): H > 1,5 hcống L1 > Lgh ξv + ω v Z v > ∑ξ + ω r Z H : cột nước trước cửa vào đoạn II( =H2 =1,82m) hcống : đường kính cống(=1,20m) L1 : chiều dài đoạn II cống (= 70 m) Lgh : Chiều dài giới hạn ( = 3.hcống = 3,75m) ξ V : Hệ số tổn thất đầu vào (= 1,20) ∑ξ : tổng tổn thất từ cửa vào đến cửa đoạn II( = 2,093) ωV : diện tích mặt cắt cuối đầu vào ( 1,13 m2) TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 31 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán ZV : hiệu số cao độ mực nước thượng lưu trần cống mặt cắt cuối đầu vào ZV = 145,33 – 143,45 – D = 0,623m ω r : diện tích mặt cắt ra( = 1,13 m) Z : cột nước tác dụng (=145,273 – 144,50 = 0,77m) Thay số vào , ta thấy thoả mãn với : ξv + ω v Z v = ∑ ξ +1 ω r Z = 0,12 + × 1,13 0,623 = 0,84 2,093 + × 1,13 0,77 = 0,564 Kết luận: giả thiết cống đoạn II chảy có áp b Đoạn I: - Cột nước ngưỡng cống: H = 145,5– 143,5 = 2,0 m (không thoả mãn điều kiện nên cống đoạn I chảy không áp Theo Đ5.6 trang 18 TTTL C1-75 : L = 35 m > 10.h = 10.2 = 20 m cống hộp đoạn I chảy không áp ổn định + Tổn thất cột nước qua khe van: Xác định tương tự tổn thất qua khe phai, ξV = 0.1 Lưu tốc qua sau cửa van : V = 2,5/(1,5.1,82) = 0,91 m/s ZVan = 0.1x × 0.912 = 0.004m × 9.81 + Tổn thất dọc đường Zd đ = iC.L = 0,001.35 = 0,035 m + Tổn thất cột nước qua lưới chắn rác: Cột nước sau lưới chắn rác : H = H2 + ZVan + Zd đ = 1,82 + 0,004 + 0,035 = 1,862 m Lưu tốc sau lưới chắn rác : V = 2,5/(1,5.1,862) = 0,895 m/s S ξl = β   b Trong đó: 4/3 sin α β = 2,42 (thanh dẹt mặt cắt ngang chữ nhật); S = mm (chiều dày lưới); B = 50 mm (khoảng cách hai mép thanh) α = 750 (góc nghiêng lưới) Thay giá trị vào tính ζl = 0,14 → ZL = 0,14x0,895^2 /(2x9,81) = 0,006 m Cột nước trước lưới chắn rác( cột nước sau khe phai): H1 = H + ZL = 1,862 + 0,006 = 1,868m + Tổn thất cột nước qua khe phai: TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 32 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL ZP = ξ P α.V 2g Thuyết minh tính toán với V lưu tốc sau cửa vào cống V = Q 2,5 = = 0,892 m/s ω 1,5.1,868 Theo phụ lục ( trang 53 ) QP.TL.C-1-75, hệ số tổn thất cục qua khe van : ξV = f( bn ) B Trong đó: - bn: bề rộng khe van, bn = 0,3 (m) - B: bề rộng lỗ cống = 1,5 m: bn 0,3 = = 0,2 B 1,5 Ta có : ⇒ ξP = 0,1 Do bố trí khe phai có khoảng cách 0.5m [...]... quả tính toán thủy lực dốc nước trường hợp tràn tự do BTràn = 15,0m 5,00 50,00 Từ kết qủa tính toán trong bảng trên ta xác định được chiều cao mực nước tại cuối dốc nước là 0,484m TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 16 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán 2.2.2.4 Tính toán thuỷ lực kênh hạ lưu Tính toán thủy lực kênh hạ lưu nhằm xác định được mực nước hạ lưu công trình phục... xác định được hc1 = τcE01 = 0,150*9,18 = 1,38m 2.2.2.3 Tính toán thủy lực đoạn dốc nước - Các thông số của dốc nước: + Chiều dài dốc nước: Ld=50m + Chiều rộng dốc nước: Bdốc = 8m + Độ dốc dốc nước: i=10% + Chiều cao cột nước đầu dốc: hđd = 1,38m TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 20 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán 3 + Lưu lượng xả max: Q = 129,38m /s - Xác định độ... cao trình mặt đập (160,30), phía trên có nhà che máy đóng mở - Cầu công tác: từ đỉnh đập đến mặt tháp dài 12m chia thành 2 nhịp; bề rộng cầu b = 1,8m TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 35 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán PHỤ LỤC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THẤM VÀ ỔN ĐỊNH TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 36 ... 1,01m < h = 1,38 < h k = 3,00m; i > ik ⇒ Đường mặt nước trong thân dốc là đường nước hạ bII Tính toán đường mặt nước trên dốc nước theo phương pháp số mũ thủy lực (Phương pháp V.I.Tsanomxki) Sử dụng công thức sai phân: ∆l = ∆∋ i−j Trong đó: TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 21 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL ∆∋ = (h2 + Còn : J = Thuyết minh tính toán α v αv ) − (h1 + ) : (α = 1) 2.g 2.g... cột nước cuối dốc hcd = 1,175m TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 23 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán 2.2.2.5 Tính toán thuỷ lực kênh hạ lưu Tính toán thủy lực kênh hạ lưu, Q = 128,3m3/3 - Chọn kênh hạ lưu có chiều rộng b = 15m, kênh hình thang có mái m = 2, độ dốc đáy kênh i = 0,0008 Tính toán thủy lực kênh sử dụng phần mềm Thủy lực công trình” do trường Đại học Thủy. .. mặt nước trong thân dốc là đường nước dâng kiểu cII Tính toán đường mặt nước trên dốc nước theo phương pháp số mũ thủy lực (Phương pháp V.I.Tsanomxki) Sử dụng công thức sai phân: ∆l = ∆∋ i−j Trong đó: ∆∋ = (h2 + Còn : J = α v 22 αv 2 ) − (h1 + 1 ) : (α = 1) 2.g 2.g V2 C 2 R Kết quả tính toán trong bảng 2-1 TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 15 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh. .. Đoạn cửa vào: Lv = 24,0m Căn cứ vào địa hình tại nơi xây dựng công trình, chọn hình thức ngưỡng tràn là TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 12 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán tràn mặt cắt hình thang: Chiều dài đoạn thu hẹp: Lth = 10m Chiều dài dốc nước: Ldốc = 40m Chiều rộng dốc nước: B = 8,0m Chiều dài đoạn nước rơi: Lrốc = 20m Độ dốc đoạn sau ngưỡng: i = 10% 2.2 TÍNH... điểu kiện ổn định của mái đất Phương trình nước rơi như sau: y = ax2 +bx tại đầu đoạn nước rơi, x=0, y=0 đạo hàm bậc nhất của phương trình bằng tanα = id ⇒ b = 0,1 tại cuối đoạn nước rơi y = P = 8,5, x = S = 20 ⇒ a = 0,016 Thay vào ta được phương trình nước rơi như sau: TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 25 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán 2 y = 0,016x + 0,1x Toạ độ... kim đồng Cụm khớp quay cửa do chế tạo đơn chiếc nên chọn thép đúc Đối với trục lắp xi lanh thuỷ lực và chốt quay cửa dùng vật liệu thép hợp kim 40X có tôi bề mặt - Đối với vật chắn nước dùng gioăng cao su dạng chữ P và cao su tấm TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 27 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán 3 BẢNG TÍNH TOÁN SƠ BỘ CỬA CUNG TRÀN XẢ LŨ TKCS - Công trình Thủy. .. theo công thức : d2 = s.hC”- hh + DZ Trong đó TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 34 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL ∆Z = Thuyết minh tính toán q α q − = 0,03 m 2 2 2 gϕ hh 2 g hb2 2 2 d2 = 1,36 ≈ d1 = 1,40m ( chiều sâu bể tính toán là hợp lý) Chọn độ sâu bể tiêu năng là : d = 1,5m Chiều dài bể tính theo công thức : L = L1 + bLn Trong đó : L1 là chiều dài nước rơi ( = 0 ) Ln là chiều dài nước ... - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 27 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL Thuyết minh tính toán BẢNG TÍNH TOÁN SƠ BỘ CỬA CUNG TRÀN XẢ LŨ TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 28 Công. .. 14 Công trình hệ thống thuỷ nông – Ngô Trí Viềng chủ biên TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng 37 Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng Thuyết minh. .. mặt nước hồ D: Đà gió ứng với mực nước tính toán (m) H: Là chiều sâu cột nước trước đập ứng với mực nước tính toán (m) α: Góc kẹp trục dọc hồ hướng gió TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng