Thiết kế hồ chứa nước Tà Ra – PA2

Căn cứ vào sự phân tích về đặc điểm tự nhiên, tình hình dân sinh, kinh tế của địa phương vàvùng dự án thấy rằng: vùng dự án có tiềm năng rất lớn về đất đai, nguồn nước, khí hậu và lao độ

LỜI CẢM ƠN

Sau 14 tuần tiến hành làm đồ án được sự hướng dẫn tận tình và tỉ mỉ của thầy giáo Ths.Lê HồngPhương cùng với sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành đúng tiến độ của đồ án tốt nghiệp đượcgiao: “ Thiết kế hồ chứa nước Tà Ra – PA2”

Trong quá trình làm đồ án em đã cố gắng nghiên cứu, vận dụng kiến thức đã học, tham khảo cáctài liệu có liên quan, các quy trình, quy phạm hiện hành… học hỏi những kinh nghiệm quý báu củathầy cô hướng dẫn để hoàn thành tốt đồ án Quá trình làm đồ án thực sự đã giúp em tổng hợp, nângcao kiến thức, nắm bắt được kiến thức đã được học trong thời gian còn ngồi trên giảng đường đại học

và những nội dung cơ bản trong việc thiết kế một công trình thuỷ lợi

Tuy nhiên do thời gian làm đồ án có hạn, thiếu kinh nghiệm thực tế nên em chưa giải quyếtđược hết các trường hợp trong thiết kế một công trình thuỷ lợi Chắc chắn trong đồ án này khôngtránh khỏi sai sót,vì vậy em kính mong được sự thông cảm của các thầy cô giáo, sự chỉ bảo, bổ sungnhững phần còn thiếu sót để đồ án tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn Giúp em bổ sung kiến thức,nâng cao hiểu biết để có thể hoàn thành tốt nhiệm vụ sau khi tốt nghiệp ra trường

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Lê Hồng Phương đã tận tình hướng dẫn,truyền đạt những kiến thức cơ bản, những kiến thức chuyên môn, các kinh nghiệm thực tế giúp emhoàn thành đồ án của mình Em cũng xin cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Thuỷ công, các thầy

cô giáo trong khoa Kỹ thuật công trình và trong trường Đại Học Thuỷ Lợi đã tận tình dạy bảo vàhướng dẫn em trong suốt thời gian học tại trường

Cuối cùng ,em xin kính chúc các thầy cô trong trường luôn khoẻ mạnh để tiếp tục đào tạo ranhững thế hệ kỹ sư thuỷ lợi đầy tài năng để công kiến cho đất nước

Hà Nội,ngày 01 tháng 01 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Dương Công Mạnh

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

Dự án xây dựng Hồ chứa nước Tà Ra thuộc xã Phước Vinh Huyện Ninh Phước tỉnh NinhThuận Toạ độ địa lý của Dự án:từ 109002’ đến 109 005’ Kinh độ Đông,từ 110 033’ đến 1100 37’ Vĩ độBắc

- Đặc điểm Địa hình vùng Lòng hồ: Khu vực dự kiến xây dựng Hồ chứa nước Tà

Ra là một thung lũng có 3 mặt phía Tây, phía Nam, phía Bắc giáp núi cao, phía Đông

là cửa ra của Suối Tà Ra có 2 dãy núi khép lại tạo điều kiện thuận lợi để xây dựng một

Hồ chứa

- Khu tưới của Hồ chứa nước Tà Ra là một đồng bằng chân núi có cao độ biến đổi từ Cao trình +25m đến +11m Hướng dốc chính của Địa hình từ Tây sang Đông, tính chất địa hình tương đối bằng phẳng thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp gieo trồng các loại cây công nghiệp ngắn ngày cho hiệu quả kinh tế cao.

1.3.1 Tài liệu địa chất

-Đánh giá chất lượng địa chất công trình của đập và nền đập chính, đập phụ đã có

-Trắc ngang địa chất tuyến đập chính,từ tim lấy ra mỗi phía 50m

-Trắc dọc địa chất tuyến đập chính

1.3.2 Điều kiện địa chất công trình

Việc xác định ranh giới địa tầng khu vực tuyến đập chính chủ yếu dựa vào kết quả khoan khảosát, kết hợp tài liệu thí nghiệm mẫu nguyên dạng Tuyến đập chính phương án chọn bao gồm các lớpđịa tầng sau:

• Lớp 1: Cát hạt mịn màu xám, xám nâu, trạng thái kèm chặt,nguồn gốc bồi tích trẻ, phân bố ở lòngsuối

• Lớp 2: Đất cát pha ít sét màu xám nâu vàng nhạt,cát hạt mịn, trạng thái chặt vừa, bóp tơi, tan rãnhanh trong nước Nguồn gốc bồi tích cổ Phân bố đều trên phạm vi thềm sông

• Lớp 3: Đất á sét nhẹ màu xám nâu vàng nhạt,cát hạt mịn,trạng thái chặt vừa Nguồn gốc bồi tích

cổ Phân bố rải rác trên phạm vi thềm sông

• Lớp 6: Đá Riôlít phong hoàn toàn thành đất á sét trungnặng, còn sót ít dăm cục trạng thái vừa chặt, đất màu xám xanh, vàng nhạt Phân bố chủ yếu ở vai phải đập Nguồn gốc tàn tích.

-• Lớp 7: Hỗn hợp dặm sạn, cuội lẫn đất pha cát, trạng thái chặt đến chặt vừa, nguồn gốc tàn tích.Phân bố ở vai đập chính

• Lớp 8: Đối với phong hóa mạnh của đá trầm tích biến chất, đôi chỗ thành đất, đá nứt nẻ mạnh vơdăm thành cục nhỏ Khe nứt được lấp nhét đầy đá á sét, trạng thái cứng chắc Phân bố ở vai phảiđập và thềm lòng sông

• Lớp 9: Đới phong hóa vừa-nhẹ của trầm tích biến chất, đá nứt nẻ ít kín Khe nứt đa dạng thườngsong song với trục nam, độ mở khe nứt nhỏ, kín thường bị oxi hóa nhẹ Đá cứng

1.3.3 Đánh giá địa chất công trình

Ta thấy các lớp đất đá phân bố đồng đều, giữ được nước và khả năng chịu lực tốt Thuận lợi cho việcxây dựng công trình

1.3.4 Chỉ tiêu cơ lý của đất

Các chỉ tiêu cơ lý của đất, đá ở các lớp địa chất ở các tuyến công trình ( Bảng1.1)

Bảng 1.1 Chỉ tiêu cơ lý lực học của các lớp đất nền.

Chỉ tiêu Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 6

Hệ số thấm K (cm/s) 1,0 10-3 1,0.10-3 6,7.10-5 6,8.10-5

1.4.1 Nhiệt độ

Được thừa hưởng chế độ bức xạ mặt trời nhiệt đới cán cân bức xạ trong năm luôn luôn dương

và ít biến động mang tính nhiệt đới rõ rệt Chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ tháng nóng nhất và nhiệt

độ tháng lạnh nhất từ 5-6 oC Nhiệt độ trung bình ngày hầu như vượt trên 25 oC trừ một số ngày chịusâu ảnh hưởng của gió mùa cực đới Bảng phân bố nhiệt độ TBNN (oC) trình bày bảng 1.2

Bảng 1.2 Bảng phân phối các đặc trưng nhiệt độ không khí

Bảng 1 3.Bảng phân phối lượng bốc hơi trong năm

Zpiche(mm) 151.1 151.4 183.5 156.4 134.1 134.6 161.2 181.6 96.7 78.3 93.9 133.2 1656

• Bốc hơi trên lưu vực (Z0lv):

-Phân phối lượng chênh lệch bốc hơi trong năm theo bảng 1-4

Bảng 1.4.Bảng phân phối tổn thất bốc hơi ∆ Z trong năm

∆ Z(mm) 113.3 113.6 137.7 117.4 100.6 101.0 121.0 136.7 72.5 58.7 70.4 100.0 1243

1.4.3 Độ ẩm

Bảng 1.5 Bảng phân phối các đặc trưng độ ẩm tương đối (%)

Umin(%) 20 24 14 22 28 26 24 26 23 39 38 16 14

Độ ẩm tương đối lớn nhất hàng tháng đều đạt tới Umax= 100%

1.4.4 Mưa

a, Lượng mưa TBNN lưu vực

Lượng mưa phân bố theo không gian lớn dần từ Đông sang Tây, từ đồng bằng đến miền núi.Đối với lưu vực Tà-Ra không có trạm đo mưa vùng thượng lưu, chỉ có các trạm đo mưa vùng hạ lưubao gồm : Trạm Tân Mỹ phía Tây, phía Đông trạm Nha Hố và phía Nam là trạm Nhị Hà Lượng mưacác trạm sau khi bổ sung tài liệu đồng bộ từ năm 1978 đến năm 2004

Bảng 1.6 Lượng mưa trung bình các trạm vùng dự án

b,Lượng mưa gây lũ

Bảng 1.7.Bảng thống kế một số trận mưa lớn trong vùng

Qua bảng thống kê trên cho thấy lượng mưa lớn nhất 323mm xảy ra tại Nha Hố năm 1979, trạm

có chuỗi đo đạc 27 năm Để dảm bảo trong an toàn phòng lũ, chọn trạm Nha Hố tính toán lượng mưagây lũ Kết quả tính toán lượng mưa 1 ngày lớn nhất ghi tại bảng 1.8

Bảng1.8 Lượng mưa thiết kế 1 ngày lớn nhất (mm)

c,Lượng mưa khu tưới

Chọn trạm Nha Hố đại diện cho mưa khu tưới, kết quả tính toán lượng mưa khu tưới thiết kế ghiở bảng 1.9 và kết quả phân phối lượng mưa thiết kế P=85% theo mô hình năm 1988 ghi ở bảng 1.10

Bảng 1.9 Bảng tính toán lượng mưa khu tưới thiết kế

Bảng 1.10.Bảng phân phối lượng mưa tháng khu tưới (mm)

X85% 0.0 0.0 24.3 36.8 63.9 17.0 82.3 61.8 80.0 124 78.8 31.5 601

1.4.5 Nắng

Thời kỳ nhiều nắng từ thỏng 12 đến tháng 5 năm sau số giờ nắng trung bình lớn hơn 200 giờ/tháng Thời kỳ từ tháng 6 đến tháng 11 số giờ nắng trung bình từ 180 đến 200giờ / tháng Biến trình sốgiờ nắng trong năm ghi ở bảng 1.11

Bảng 1.11 Bảng phân phối số giờ nắng trong năm

Giờ nắng 266 271 312 268 247 183 242 206 198 183 191 222 2789

1.4.6 Gió bão

Vùng dự án chịu ảnh hưởng của chế độ gió mùa gồm hai mùa gió chính trong năm là gió mùa

đông và gió mùa hạ Biến trình vận tốc gió TBNN trong năm ghi ở bảng 1.12

Bảng 1.12 Bảng vận tốc gió trung bình các tháng trong năm

Với liệt kê số liệu vận tốc gió lớn nhất theo 8 hướng chính đã quan trắc tại 2 trạm Nha Hố và

Phan Rang, tiến hành xây dựng đường tần xuất vận tốc gió (Vmax) kết quả ghi ở bảng 1.13

Bảng 1.13 Bảng tính vận tốc gió thiết kế theo 8 hướng chính

1.5 Điều kiện thủy văn

1.5.1 Dòng chảy nhiều năm

Bảng 1.14 Bảng đặc trưng dòng chảy TBNN hồ Tà-Ra – phương án chọn

1.5.2 Dòng chảy năm thiết kế

Từ các thông số thống kê dòng chảy năm, tính toán dòng chảy năm thiết kế theo hàm phân phối

mật độ Pearson III tại tuyến 1 ghi ở bảng 1.15

Bảng 1.15 Dòng chảy năm thiết kế tuyến chọn

Kết quả thu phóng phân phối dòng chảy năm thiết kế ghi bảng 1.16

Bảng 1.16.Phân phối dòng chảy năm thiết kế (m3/s)

Khu vực duyên hải miền Trung thường xảy ra lũ quét, cường suất lũ lên nhanh, thời gian lũ lênngắn, đường quá trình lũ sử dụng mô hình toán học để tính toán là phù hợp Kết quả đường quá trình

lũ thiết kế ghi tại bảng 1.18

Bảng 1.18 Đường quá trình lũ thiết kế - Công thức CĐGH

1.5.4.1 Bùn cát lơ lửng

Mật độ bùn cát lơ lửng lấy theo tài liệu thực đo bùn cát trong vùng :

-Mật độ bùn cát lơ lửng ρll = 120 g/m3.-Lưu lượng bùn cát lơ lửng R ll = 0,089 kg/s-Tổng lượng bùn cát lơ lửng Wlơlửng = 2800 tấn-Trọng lượng riêng γ1 = 0,80 tấn/m3

-Dung tích bùn cát Vlơlửng = 3500 m3/năm

1.5.4.2 Bùn cát di đẩy:

-Dung tích bùn cát di đẩy lấy theo kinh nghiệm 10% dung tích bùn cát lơ lửng

-Dung tích di đẩy:Vdi đẩy = 350 m3/năm

1.5.4.3 Dung tích bùn cát:

Vbùn cát = Vll +Vdi đẩy

Vbùn cát = 3850 m3/năm

1.5.5 Quan hệ đặc trưng hồ chứa.

Bảng 1 19 Quan hệ đặc trưng hồ chứa

• Kết quả khảo sát cho xác định được địa tầng các lớp ở mỏ vật liệu A như sau:

- Lớp 1: Cát pha sét, màu nâu, nâu vàng, lẫn rễ cây, trạng thái dẻo mềm, kém chặt Chiều dày bóc bỏ

trung bình 0,5m

- Lớp 2: Đất á sét trung đến á sét nặng, màu xám nâu, nâu vàng, trạng thái dẻo mềm, chặt vừa Đây là

tầng khai thác có chiều dày khai thác trung bình 1,0÷ 1,5m

• Từ kết quả thí nghiệm mẫu đất, đề nghị các chi tiêu cơ lý dùng trong tính toán của mỏ vật liệu A

TÊN LỚP Lớp 2

Dân số của tỉnh Ninh Thuận khoảng 556726 người trong đó 67.7% sống tại khu vực Nông thôn Có 15dân tộc hiện đang sinh sống tại tỉnh Ninh Thuận Người Kinh (78%) và người chăm (12%) là 2 dân tộcđông nhất ở đây và họ chủ yếu sống ở đồng bằng

• Ngoài ra còn kể đền người Rằc lây (8%) cư trú ở khu vực đồi núi, Đây cũng là nơi có tình trạngđói nghèo còn ở diện rộng đặc biệt là đối với người thiểu số Rắc lây (67%) Thiếu cơ hội kiềmsống bắt buộc nhiều người dân phải kiếm việc làm ở các tỉnh khác Tuy nhiên do mật độ dân sốthấp, những năm gần đây đã thu hút nhiêu dân di cư từ các tỉnh khác tới định cư tại NinhThuận bấtchấp khó khăn về mặt kinh tế

Bảng 2.1 Bảng diện tích,dân số, mật độ của các huyện ở Ninh Thuận

Nguồn: Thống kê năm 2004

* Năm 2001 huyện Ninh Sơn được tách thành 2 huyện Bắc ỏi và Ninh Sơn

Huyện Ninh Phước nằm ở phía Nam tỉnh Ninh Thuận, gồm 14 xã và 1 thị trấn Dân số của huyện năm 2004 là 177.439 người , với 69% là dân tộc Kinh, 30% dân tộc Chăm và 1% dân tộc Rắc Lây, Ninh Phước có 3 vùng rõ rệt : + Vùng đồng bằng : gồm

8 xã thị trấn, vùng ven biển : 3 xã, vùng miền núi : 4 xã

Phía Tây của huyện là vùng đồi núi, nơi cao nhất lên tới 1.050 m Phía Đôngcủa Huyện giáp biển Huyện có 2 sông chính là sông Gia và sông Tà Ra Quốc lộ 1 và tuyến đường sắt

Hà Nội – thành phố Hồ Chí Minh chạy từ Bắc xuống Nam đi qua địa bàn Huyện

Nông nghiệp, thuỷ sản và lâm nghiệp chiếm tới 61%, công nghiệp và thủ công

mỹ nghệ chiếm 11,3%, thương mại và dịch vụ chiếm 27,1% tổng thu nhập GDP toàn huyện

Xã Phước Vinh là xã hưởng lợi trực tiếp của Dự án Tưới Tà Ra Xã PhướcVinh tách từ xã Phước Sơn từ thángng 10 năm 2003 Có 5 thôn trong xã Lương Sơn 1 và Lương Sơn

2 có một số diện tích đất trong khu vực sẽ được sử dụng làm hồ chứa Tổng diện tích tự nhiên của xãPhước Vinh là 4.557ha, với 2.169 ha đất nông nghiệp Dân số là 10.008 người, 87% sống bằng sản

12,5% dân số toàn xã

2.3.1 Phương hướng phát triển của tỉnh và vùng dự án

2.3.1.1 Phương hướng phát triển kinh tế của tỉnh

Mục tiêu phát triển kinh tế của Tỉnh Ninh Tuận đến năm 2010 đạt được là: Đẩy nhanh phát triểnlực lượng sản xuất Phấn đấu vượt qua tình trạng Tỉnh nghèo và phát triển tiềm lực kinh tế, nâng caođời sống nhân dân, cơ cấu kinh tế tổng thể là Nông- Ngư- Lâm- Công nghiệp chế biến và dịch vụ.Phấn đấu đến 2010 tổng GDP toàn tỉnh gấp 2 lần năm 2000

Ngành Nông nghiệp: Giữ tốc độ tăng giá trị sản xuất toàn ngàng đạt trung bình 6.5%/năm Đếnnăm 2010 cơ cấu ngành Nông_Lâm nghiệp chiếm tỷ trọng 17-18% GDP của tỉnh, thực hiện chuyểndịch cơ cầu sản xuất trong nội bộ nhành đến năm 2010 giái trị trồng trọt chiếm 53-55%, chăn nuôi tốithiểu đạt 35-37% giá trị sản xuất toàn ngành

2.3.1.2 Phương hướng phát triển sản xuất Nông Nghiệp của Vùng dự án

- Sau khi xây dựng Hồ chứa nước Tà Ra chủ động tưới sản xuất 2 vụ trong một năm cho 1050ha đạt sản lượng các loại cây trồng như sau:

-Bông 638 ha Sản lượng đạt 1276 Tấn.

-Lúa 315 ha Sản lượng đạt 1890 Tấn.

-Bắp lai 420 ha Sản lượng đạt 2940 Tấn.

-Thuốc lá sợi vàng 638 ha Sản lượng đạt 1276 Tấn.

Căn cứ vào sự phân tích về đặc điểm tự nhiên, tình hình dân sinh, kinh tế của địa phương vàvùng dự án thấy rằng: vùng dự án có tiềm năng rất lớn về đất đai, nguồn nước, khí hậu và lao động Muốn phát triển kinh tế phải xây dựng công trình Hồ chứa nước Tà Ra thì mới khai thác được các mặt

thuận lợi và hạn chế các mặt không thuận lợi của các yếu tố tiềm năng nói trên của vùng dự án để pháttriển Kinh tế, nâng cao đời sống nhân dân như mục tiêu của dự án đề ra.

Lượng nước dùng yêu cầu tại đầu mối công trình:

Bảng 3.1 Lượng nước yêu cầu trong từng tháng

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THỦY LỢI

Căn cứ theo quy chuẩn Việt Nam QCVN(04-05:2012) cấp công trình được xác định theo haiđiều kiện sau:

•Theo chiều cao công trình và loại nền

Sơ bộ chọn chiều cao đập nằm trong khoảng 15 – 35m Các trị số này sẽ được tính chính xác lại trongquá trình tính toán chi tiết

Nền nền là đất cát, đất hòn thô, đất sét ở trạng thái cứng và nửa cứng ( Nhóm B)

tra QCVN(04-05:2012) ta được công trình thuộc cấp II

•Theo nhiệm vụ công trình

Hồ Tà-Ra có nhiệm vụ tưới cho 2050 ha nông nghiệp tra QCVN(04-05:2012) ta được công trình thuộccấp III

Từ hai điều kiện trên suy ra công trình hồ chứa nước Tà-Ra thuộc cấp II

Các chỉ tiêu thiết kế được xác định theo QCVN04-05 ( bảng 4-trang 16) đối với công trình cấp

II các chỉ tiêu thiết kế gồm:

•Tần suất lũ thiết kế: P=1%

•Tần suất lũ kiểm tra: P=0,2%

•Tần suất tưới bảo đảm: P=85%

•Tần suất lưu lượng lớn nhất để thiết kế chặn dòng: P=10%

•Tần suất gió bình quân lớn nhất : P=50%

• Tần suất gió lớn nhất : P=4%

•Hệ số tổ hợp tải trọng (nc) (theo QCVN 04-05:2012)

• nc =1.0_đối với tổ hợp cơ bản

• nc = 0,9_ đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt

•Hệ số điều kiện làm việc m =1

•Hệ số đảm bảo (kn) ứng với cấp công trình là cấp II ,ta có Kn= 1.15.

•Hệ số lệch tải (n) : Theo QCVN 04-05:2102 , với trường hợp tải trọng và tác động là trọnglượng bản thân công trình , ta có nc = 1.05 (0,95)

•Gradien cho phép để kiểm tra độ bền thấm đặc biệt của thân đập là [J] = 0.85

• Hệ số an toàn cho phép về ổn định của mái đập đất:

3.3.1 Khái niệm về mực nước chết và dung tích chết.

Mực nước chết (MNC)là mực nước tối thiểu của hồ chứa khi xả hết dung tích hữu ích theo điều kiện cho phép khai thác bình thường của hồ chứa

Dung tích chết (Vc) là dung tích tính từ đáy hồ đến mặt thoáng ứng với mực nước chết

Mục đích bố trí : Dung tích chết dùng để chứa phần bùn cát lắng đọng trong thời kỳ hoạt độngcủa công trình, để phục vụ cho việc tưới tự chảy yêu cầu cấp phát điện, giao thông vận tải,thủy sản…

3.3.2 Nguyên tắc lựa chọn MNC.

Do hồ có nhiệm vụ tưới nên MNC và dung tích chết trong hồ được xác định theo hai điều kiện:

Điều kiện thứ nhất: đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy MNC ZKCĐK + [∆Z]

Trong đó: -[∆Z] là tổnng tổn thất từ vào của cống đến đầu kênh tưới

- Mực nước khống chế đầu kênh (MNKCĐK)

Điều kiện thứ hai: đảm bảo tuổi thọ công trình thì MNC hay Vc phải đảm bảo đáy cửa vào lớn hơndung tích bùn cát lắng đọng trong suốt thời gian hoạt động của công trình tức: Vc > Vbc.T

Trong đó:

- Vbc là thể tích bồi lắng hàng năm cuả bùn cát.

- T: tuổi thọ của công trình

3.3.3 Nội dung tính toán.

-Theo điều kiện lắng đọng của bùn cát: MNC phải đảm bảo chứa hết lượng bùn cát lắng đọng ở

hồ chứa trong suốt quá trình hoạt động của công trình:

Theo công thức tính:

MNC1 = Zbc + h + a (2.1)Trong đó:

Zbc: Cao trình bùn cát lắng đọng, ta tính lượng bùn cát lắng đọng trong thời gian làm việc của côngtrình từ đó tra quan hệ Z ∼ V tìm đựơc Zbc

h: Độ sâu cần thiết trước cống để lấy đủ lưu lượng thiết kế Sơ bộ chọn h = 1,5 m

a: Là độ cao bùn cát không đi vào trong cống Chọn a = 0,5m

Hình 4.1 Sơ đồ xác định mực nước chết

3.3.3.1 Xác định theo điều kiện bùn cát lắng đọng.

• Bùn cát lắng đọng trong hồ chứa gồm có bùn cát lơ lửng và bùn cát di đẩy

= 3500+350=3850 ( m3/năm)Trong đó:

V -thể tích bùn cát lắng đọng trong hồ chứa

Vll-thể tích bùn cát lơ lửng lắng đọng trong hồ chứa

Vdđ- thể tích bùn cát di đẩy

• Xác định lượng bùn cát lắng đọng trong xuất thời gian hoạt động của công trình:

Theo yêu cầu tưới tự chảy

MNC không được nhỏ hơn cao trình mực nước tối thiểu để có thể đảm bảo được tưới tự chảy

3.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến MNDBT.

MNDBT có tính chất quyết định, nó ảnh hưởng đến quy mô công trình, đến cột nước, lưulượng Về mặt công trình nó quyết định đến chiều cao đập, kích thước các công trình xả lũ Về mặtkinh tế, nó ảnh hưởng trực tiếp đến diện tích ngập lụt ở thượng lưu và các tổn thất do ngập nước Vìvậy phải thông qua so sánh kinh tế kỹ thuật để chọn ra MNDBT Khi xem xét MNDBT cần chú ý một

số yếu tố ảnh hưởng sau đây:

MNDBT càng cao thì khả năng cung cấp nước càng lớn nhưng quy mô công trình cũng càng lớn và diện tích ngập lụt thượng lưu càng lớn và thiệt hại càng nhiều,

các vấn đề như đền bù, di dân tái định cư càng phức tạp.

Trong một số trường hợp do tình hình địa hình, địa chất và các vấn đề khác về nền móng khốngchế chiều cao đập và do đó khống chế MNDBT

Ở một số vùng khí hậu nóng, nếu MNDBT càng lớn thì diện tích mặt thoáng càng lớn, do đó tổnthất bốc hơi càng lớn

3.4.3 Xác định hình thức điều tiết hồ.

Theo tài liệu thủy văn về phân phối dòng chảy năm thiết kế và nhu cầu dùng nước trong năm

ta có:

Wđến = 15.611x 106 m3 ;Wdùng = 12.781x 106 m3

Ta thấy Wđến>Wdùng , do đó trong một năm lượng nước đến luôn đáp ứng đủ lượng nước dùng Vậy đối với hồ chứa Tà-Ra ta tiến hành điều tiết năm

3.4.4 Các tài liệu tính toán điều tiết hồ

-Tài Liệu thủy văn

-Tài liệu thủy nông

-Quan hệ Z~F~V

-Mực Nước Chết

3.4.5 Tính toán MNDBT theo phương pháp lập bảng

• Xác định MNDBT theo phương pháp lập bảng.Nguyên lý tính toán điều tiết là sự kết hợp giữaviệc giải phương trình cân bằng nước cùng với các quan hệ phụ trợ của đặc trưng địa hình hồ chứa

Z ~ V, Z~ F Dung tích hiệu dụng được xác định dựa trên cơ sở so sánh lượng nước thừa liên tục

và lượng nước thiếu liên lục trong thời kỳ một năm

• Phương trình cân bằng nước: [ Q(t) - q(t)].dt= dV

Trong đó : Q(t) là lưu lượng nước bình quân chảy vào hồ trong thời gian dt

q(t) là lưu lượng nước bình quân ra khỏi hồ trong thời gian dt dV chênh lệch dung tích hồ trongkhoảng thời gian dt

3.4.5.1 Xác định dung tích hiệu dụng hồ chứa chưa kể đến tổn thất.

Cột (1): Thứ tự các tháng sắp xếp theo năm thuỷ văn

Cột (2): Lưu lượng dòng chảy đến: WQ (bảng 1-4 ) Cột (3): Tổng lượng nước dùng: Wq ( bảng 3-2 ) Cột (4), (5): Lượng nước thừa, thiếu: -(4) = (2) – (3) khi WQ > Wq

-(5) = (3) – (2) khi Wq > WQ Cột (6): Lượng nước tích trong kho chưa kể dung tích chết

3

10^6

10^6m 3

Phương án trữ sớm Thán

Diễn giải Bảng 3.2 như sau :

- Cột (1) : Các tháng sắp xếp theo năm thuỷ văn

- Cột (2) : Quá trình dung tích hồ,là cột (7) của Bảng 3.1 cộng với dung tích

W

- Cột (4) : Dịên tích mặt hồ ứng với Wbq (tra từ quan hệ Z ~ F ~ V)

- Cột (5) : Phân phối bốc hơi mặt nước Zn

10^6(m 3)

10^6(m 3)

10^6(m 3)

0.83

Phương án trữ sớm Thán

10^6(m

10^6(m 3)

10^6(m 3)

10^6(m 3)

Bảng 3.6:Dung tích và cao trình của Hồ Tà-Ra PA2

Dung tích Dung tích W (m3 ) Cao trình (m)

Dung tích hiệu dụng 7.07x106

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN

4.1.1 Đập ngăn nước

Trên thế giới hiện nay có rất nhiều loại đập khác nhau được xây dựng như là : đập đất, đập đá

đổ, đập bê tông đầm lăn

Ở đây ta chọn hình thức đập là đập đất, lý do là khi xây dựng đập đất có ưu điểm sau:

Sử dụng được vật liệu tại chỗ, tiết kiệm được các vật liệu khác như: sắt thép, xi măng Công táctrước khi chuẩn bị không tốn nhiều công sức như các đập khác ,giá thành hạ Bền và chống chấn độngtốt, dễ quản lý ,tôn cao, đắp dày thêm

Căn cứ vào điều kiện địa hình có 2 phương thức tràn:

Đập tràn có cửa van điều tiết và đập tràn không có cửa van điều tiết

Cả 2 phương án đều có ưu nhược điển khác nhau:

-Đập tràn có cửa van điều tiết:

Do ngương tràn thấp hơn MNDBT nên giảm được diện tích ngập lụt ở thượng lưu

Điều tiết lũ tốt và mực nước lũ không vượt qua nhiều so với MNDBT, có thể kết hợp xả một lượngnước hồ khi cần thiết, nhưng quản lý vần hành lại phức tạp

-Đập tràn không có cửa van điều tiết:

Tăng mức độ ngập lụt ở thượng lưu, không thể kết hợp xả một lượng nước hồ khi cần thiết

Quản lý vận hành đơn giản

Do nhưng ưu điểm của tràn có cửa van điều tiết, nên ta lựa chọn hình thức đập tràn có cửa van điềutiết

4.1.2.3 Bố trí các bộ phận đường tràn

a Ngương tràn

Chọn loại ngương thực dụng Tại ngương tràn bố trí cửa van hình cung để điều tiết : van được đóng mở bằng tời điện đặt trên cầu công tác Tại ngương bố trí khe phai, cầu thả phai, cầu giao thông

• Chọn vị trí cống : Đặt vai phải đập chính, hướng vuông góc với tuyến đập

• Hình thức cống : Cống hộp bằng bê tông cốt thép , mặt cắt hình chữ nhật, có tháp van đặt ởkhoảng giữa mái thượng lưu

4.2.1 Mục đích tính toán điều tiết lũ

Với quy mô hồ chứa và kích thước đường tràn tháo lũ đã định cần tính toán xác định lưu lượng

xả lớn nhất qua tràn ( Qxmax ) và mực nước cao nhất trong hồ (Zmax) tương ứng với cơn lũ đã biết(Q~t)

4.2.2 Nguyên lý và phương pháp tính toán điều tiết lũ :

Xuất phát từ nguyên lý chung, phương pháp lặp cũng được thực hiện trên cơ sở giải hệ phươngtrình bao gồm phương trình cân bằng nước và phương trình động lực

Phương trình cân bằng nước được viết dưới dạng hệ sau:

(1)

(2)

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

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

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

∆t: là thời gian đoạn tính toán

ε: hệ số co hẹp bên ;

m: hệ số lưu lượng

b: Chiều rộng mỗi khoang tràn

H: Cột nước trên tràn

Trong hệ phương trình trên có 2 giá trị cần phải xác định là q2 và V2 Do vậy tại thời đoạn bất

kỳ các giá trị này được xác định bằng cách tính đúng dần

*Phương pháp tính toán điều tiết lũ

Hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau để tính toán điều tiết lũ Tất cả các phương phápnày đều dựa trên cùng một nguyên lý chung Tuy nhiên sự khác nhau của các phương pháp thể hiện ởcách giải hệ phương trình cân bằng nước và thủy lực công trình xả Một số phương pháp tính toán điềutiết lũ hiện nay hay dùng là:

- Phương pháp thử dần

- Phương pháp bán đồ giải Pôtapôp

- Phương pháp Kotrerin

- Phương pháp Runge- Kutta,…

Ta dùng phương pháp lặp để tính toán điều tiết lũ vì phương pháp này khá đơn giản mà cho takết quả chính xác hơn

4.2.3 Trình tự tính toán :

Tại thời điểm đầu tiên, mực nước và dung tích ban đầu của hồ chứa đã được xác định Các thờiđoạn tiếp theo dung tích ban đầu hoặc mực nước ban đầu là các giá trị tương ứng của nó tại cuối thờiđoạn trước

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

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

- Bước 2: Xác định giá trị mực nước thượng lưu cuối thời đoạn tính toán bằng cách sử dụng đường

cong hoặc bảng tra quan hệ Q~Z~F

- Bước 3: Tính giá trị q2 tại cuối thời đoạn tính toán theo công thức (2) với các tham số đã biết vàkiểm tra điều kiện:

δ= ( | δ | < 5% )

+ Nếu biểu thức thỏa mãn coi như giả thiết q2 ở bước 1 là đúng và chuyển sang thời đoạn tiếp theo.Giá trị q1 của thời đoạn sau là q2 của thời đoạn trước Các bước tính toán với thời đoạn đó tiến hànhlặp lại từ bước 1 đến bước 3

+ Nếu biểu thức không thỏa mãn cần thay đổi giá trị giả định q2 và quay lại bước 1 Giá trị lưu lượng

xả được giả định lại theo biểu thức sau: =

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

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

Tiến hành tính toán cho tất cả các thời đoạn sẽ xác định được quá trình xả lũ

Đặc trưng hình dạng của đường quá trình xả lũ:

Hình 4-1: Đường quá trình điều tiết lũ có cửa van

- Từ t0 – t1: lưu lượng đến tăng dần ta từ từ mở cửa van sao cho lưu lượng xả bằng lưu lượng đến

- Từ t1 – t2 : ta mở toàn bộ cửa van, trạng thái chảy qua tràn là chảy tự do Lưu lượng xả tăng dần vàđạt giá trị cực đại tại thời điểm t2 khi đó mực nước trong kho đạt giá trị cực đại

- Sau t2- t3 : q giảm nhưng vẫn lớn hơn Q, lượng trữ trong kho giảm xuống.Đến khi mực nước trong

- Sau t3 điều chỉnh của van để lưu lượng Q đến bằng lưu lượng q xả và mực nước trong hồ giữ ởMNDBT.

4.2.4 Tài liệu tính toán

- Mực nước dâng bình thường ZMNDBT = 37.09 m

- Cao trình ngương tràn :- PA1 : Zngương tràn = MNDBT – 5m

-PA2 : Zngương tràn = MNDBT – 5.5m-PA3 : Zngương tràn = MNDBT – 6m

- Loại tràn có van, ngương thực dụng

- Số khoang tràn : n= 2 khoang

- Bề rộng tràn được tính : Bt = 2 x 6 = 12 m

-Hệ số lưu lượng m chọn sơ bộ m = 0.485

- Quan hệ mực nước và dung tích hồ ( V~Z)

- Đường quá trình lũ Q = Q(t) ứng với tần suất thiết kế p = 1% và tần suất kiểm tra p = 0,2% ( bảng 1– 18, chương 1)

4.2.5 Kết quả tính toán điều tiết lũ theo phương pháp lặp.

Trong đó:

Cột (1): Số thứ tự

Cột (2): Thời điểm : T (h)

Cột (3): Thời đoạn tính toán: ∆T ( s )

Cột (4): Lưu lượng lũ đến tại thời điểm thứ i: Qi (m3/s)

Cột (5): Lưu lượng lũ đến đầu thời đoạn: qgt (m3/s)

Cột 6: Dung tích lũ đến (m3)

Cột (7): Dung tích hồ khi lũ đến (m3)

Cột (8): Mực nước thượng lưu tra quan hệ V~ Z ứng với V (m)

Cột (9): Cột nước trên tràn H0 = ZTL- (m)

Côt (10): , Với

Cột (11) : Lưu lượng xả lũ tính toán (m3/s): q2tt =

Chọn mố trụ và mố bên kiểu lượn tròn có

n = 2 ( số khoang tràn); b=6m; m=0.485 (sơ bộ chọn ở trên) ;

H0 cột nước tràn :H0= Z -Zngương

Cột (12) : Sai số Dq= ( | δ | < 5% ) Nếu | δ | > 5% phải giả thiết lại

Bảng 4.1: Tính Điều Tiết Lũ Thiết Kế P1% ( ngương = MNDBT -5.0 m)

STT Thời gian

(m3/s)

qgt(m3/s)

ΔV(103m3/s)

V(103m3/s) Z(m)

Htr(m) ꜫ (m3/s) q x10^6Dq

STT Thời gian

(m3/s)

qgt(m3/s)

ΔV(103m3/s)

V(103m3/s) Z(m)

Htr(m) ꜫ (m3/s) q x10^6Dq

Hình 4.2: Biểu đồ quan hệ Q,q,Z ~t (PA1: ngương = MNDBT -5.0 m)

* Kết quả tính toán điều tiết Lũ cho các phương án: Phục Lục I (Bảng 4.2-Bảng 4.6)

Bảng 4.7.Kết quả tính toán điều tiết với tần suất lũ thiết kế:P1%.

BMNDBT

-Δh, Δh’: Độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất (ứng với V4%) và gió bình quân lớnnhất (ứng với V 50% ).

-hsl , hsl’ là chiều cao sóng leo có mức đảm bảo 1% ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bìnhquân lớn nhất

- a ,a’, a’’ là độ vượt cao an toàn ứng với MNDBT, MNLTK, MNLKT Xác định Δh và hsl ứngvới gió lớn nhất V

Cao trình đỉnh đập chọn theo trị số nào lớn nhất trong các kết quả tính toán theo (5.1), (5.2) và(5.3)

- Xác định ∆ h:

+ α : góc giữa trục dọc của khu chứa nước và hướng gió

+ V: vận tốc tính toán của gió

+ D: đà sóng

+H: Chiều sâu nước trước đập (m):

+ kw: hệ số, được lấy theo Bảng A2 _TCVN 8421-2010

- Xác định hsl :

Theo TCVN 8421-2010, chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% được xác định theo công thức :

hsl1%=K1 K2 K3 K4.Kα hs1% (4.5) + K1,K2: Là các hệ số phụ thuộc vào độ nhám tương đối và đặc trưng vật liệu gia cố mặt

+ K3: Là hệ số phụ thuộc tốc độ gió và hệ số mái nghiêng m.

+ K4: Là hệ số được xác định phụ thuộc vào tỷ số và hệ số mái nghiêng của công trình.

+ Kα: Là hệ số được xác định phụ thuộc vào góc αs

+ hs1% : Chiều cao sóng ứng với mức bảo đảm 1%.

- Xác định hs1%:

hs1% được xác định theo TCVN 8421-2010 như sau:

+ Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu (H > 0,5 λ ).

+ Tính các đại lượng không thứ nguyên , , trong đó t là thời gian gió thổi liên tục: t = 6 (h)

+ Tra đồ thị hình A-1_TCVN 8421-2010 xác định được các đại lượng không

thứ nguyên (Có 2 cặp giá trị ứng với giá trị các đại lượng không thứ nguyên

đã tính được ở trên) Chọn cặp giá trị nhỏ hơn để tính ,

+ Kiểm tra điêu kiện sóng nước sâu.

+ Tính hs1% = K1%.  h

Tra đồ thị hình A-2_TCVN 8421-2010 ứng với ta có K1%

+ K1, K2: Hệ số phụ thuộc vào và đặc trưng vật liệu gia cố, tra theo bảng 6_TCVN 8421-2010.

+ K3 : Với hệ số mái của mái thượng lưu tra bảng 7_TCVN 8421-2010

+ K4 : Hệ số phụ thuộc vào và độ dốc m, tra đồ thị hình 11_ TCVN 2010.

+ Kα : Với góc αs tra bảng 9_TCVN 8421-2010.

• Xác định , hsl1% ứng với gió lớn nhất V: theo TCVN 8421-2010

* Xác định :

Ta có:

=kw (m)Trong đó:

-V: Vận tốc gió tính toán lớn nhất ứng với p = 4%; V= (27.7 m/s)

Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu:

Với là chiều dài trung bình của sóng

-Tính giá trị không thứ nguyên ,

Vậy giả thiết sóng nước sâu là đúng.

-Chiều cao sóng ứng với mực nước đảm bảo 1% xác định theo công thức

h1% = K1%

trong đó: - K1% tra đồ thị hình A2 ứng với = 29,41 và P 1% => K1% = 2,09

-Chiều cao sóng ứng với mực nước dâng đảm bảo P1% là:

h1% = K1% = 2,09.0,86 = 1,80 m

Tra các hệ số k1 k2:

+ h1% >1,25 => chọn lớp vật liêu gia cố mái là bê tông

Tra bảng 6 TCVN 8421-2010: k1=1,k2 = 0,9

Tra hệ số k3: được lấy theo Bảng 7; giả thiết mái TL có m = 3÷5: k3= 1,5

Tra hệ số k4: , tra hình 11 ta được k4= 1,1

Tra k : = 110 tra Bảng 9 suy ra k = 0,978

Vậy chiều cao sóng leo có mức đảm bảo 1% là:

hs1 % = k1 k2 k3 k4 k .hsl % = 1.0,9 1,5.1,1.0,978 1,80 = 2,61 (m)

Vậy cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT:

Z1 = MNDBT + Δh + hsl + a = 37,09 + 0,036 + 2,61+ 0,7 = 40,44 (m)

Các trường hợp còn lại tính tương tự

Bảng 4.9 Xác định cao trình đỉnh đập ứng với các phương án tràn theo MNDBT

Vậy công trình thuộc cấp II

b.Bề rộng đỉnh đập

Bề rộng đỉnh đập cần phải đảm bảo điều kiện làm việc của đập được ổn định, thỏa mãn quy địnhđường giao thông (nếu có), quản lý khai thác vận hành, điều kiện thi công,… Căn cứ vào TCVN8216-2009 mục 6.2 với công trình cấp II, không kết hợp với yêu cầu giao thông, ta lấy bề rộng đỉnhđập B = 6 m

c.Mái đập

Mái đập là yếu tố cơ bản đảm bảo sự ổn định của đập trong quá trình làm việc Hình dạng củamái đập phụ thuộc vào đặc tính của đất đắp đập, chiều cao đập và loại đập cũng như điều kiện thicông.Mái đập xác định sơ bộ theo công thức kinh nghiệm:

+ Mái thượng lưu : m1 = 0,05H + 2,00

+ Mái hạ lưu: m2 = 0,05H + 1,50

Trong đó : H: Chiều sâu nước trước đập (m): H = ĐĐ - đáy

Bảng 4.11 : Tính toán mái đập cho 3 phương án.

Từ 3 phương án trên ,sơ bộ chọn

Mái thượng lưu: mtl = 3.25Mái hạ lưu: + trên cơ :mhl = 3.0

e,Bảo vệ mái thượng lưu và hạ lưu đập

Mái thượng lưu thường xuyên chịu tác động của sóng gió , lực thấm thủy động khi nước hồ rútxuống nhanh và do chiều cao sóng > 1,25m căn cứ vào khả năng cung cấp vật liệu và đề phòng sự xói