đồ án tốt nghiệp thi công công trình trên sông nậm mô

1.1. Vị trí công trình: Sông Nậm Mô là một nhánh của sông Vu Gia, nằm trong tỉnh Quảng Nam thuộc miền Trung Việt Nam. Diện tích lưu vực tính đến tuyến đập Sông Nậm Mô là 1448 km2, chiều dài dòng sông chính khoảng 106,6km. Vị trí của tuyến công trình nằm trên địa bàn xã Tà BHing và xã ZuôiH thuộc huyện Nam Giang tỉnh Quảng Nam, cách thành phố Đà Nẵng theo đường chim bay khoảng 75km về hướng Tây Nam. Tọa độ địa lý tuyến đập dự kiến là 1542’19’’vĩ Bắc, 10738’28’’ kinh Đông. Nhà máy nằm trên địa phận xã Tà BHing huyện Nam Giang tỉnh Quảng Nam, có tọa độ là 15043’38” vĩ Bắc, 107038’58” kinh Đông. 1.2. Nhiệm vụ công trình: Phát điện năng lên lưới Quốc gia với công suất lắp máy 156MW, điện lượng trung bình năm 514,1 triệu Kwh. Ngoài ra tham gia cắt giảm lũ và bổ sung nguồn nước cho hạ du. Đầu tư xây dựng công trình thủy điện Nậm Mô 4, ngoài việc đảm bảo thực hiện được nhiệm vụ ghi trong Quyết định đầu tư, sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển kinh tế xã hội của khu vực. Sau khi kết thúc xây dựng công trình, khu vực công trình Nậm Mô 4 với các cơ sở dân cư, văn hoá, xã hội sẽ trở thành một điểm tập trung dân cư với cơ sở hạ tầng tương đối đầy đủ. Hệ thống đường giao thông phục vụ thi công, vận hành công trình sẽ tạo ra khả năng giao lưu về kinh tế và xã hội của khu vực xây dựng công trình với các trung tâm kinh tế, xã hội của địa phương. Đặc biệt là cầu vĩnh cửu vượt Nậm Mô tại hạ lưu đập để phục vụ xây dựng công trình và tới các khu tái định cư sẽ tạo ra khả năng nâng cao đời sống kinh tế văn hoá, khai thác các tiềm năng vốn có ở khu vực bờ trái sông Nậm Mô.

MỤC LỤC

3.1 Phân tích tài liệu, điều kiện thi công 46

3.4.6 Chọn máy đào và vận chuyển đất đá 52

3.4.8 Tính toán chọn thiết bị cho giai đoạn xúc đá sau nổ mìn 55

Đơn vị tính : 100m3 đá nguyên khai 55

3.4.8.1 Tính số máy đào 55

3.4.8.2 Tính số xe ôtô 55

3.4.8.3 Tính số máy ủi 56

Chương 6: DỰ TOÁN HẠNG MỤC ĐẬP TRÀN XẢ LŨ 117

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG

Theo Tiêu chuẩn thiết kế TCXD VN 285-2002, công trình thủy điện Nậm Mô

4 có đập bêtông trọng lực trên nền đá cao hơn 100m, nhà máy thủy điện có công suất

156 Mw, dung tích hồ chứa nhỏ hơn 1 tỷ m3

Tổng hợp các yếu tố trên kiến nghị cấp công trình là cấp I, cấp thiết kế của cáccông trình chủ yếu, thứ yếu, tạm thời được xác định theo TCXD VN 285-2002 nhưsau:

- Cấp thiết kế công trình chủ yếu : Cấp I

- Cấp thiết kế công trình thứ yếu : Cấp III

- Cấp thiết kế công trình tạm thời : Cấp IV

Bảng 1.1 Bảng thông số chỉ tiêu chính thuỷ điện Nậm Mô

STT Thông số Đơn vị Trị số

1 Diện tích lưu vực FLV km2 1448

2 Dòng chảy trung bình năm Qo m3/s 63,5

3 Tổng lượng dòng chảy năm Wo 106m3/s 2002

4 Lưu lượng dòng chảy lũ

3 Mực nước gia cường khi lũ KT P = 0.02% m 228,11

4 Mực nước gia cường khi lũ TK P = 0.1% m 225,82

4 Lưu lượng lớn nhất qua nhà máy 103m3 166

Cột nước lớn nhất Hmax m 121,3

Cột nước nhỏ nhất Hmin m 101,6

Cột nước tính toán Htt m 106

STT Thông số Đơn vị Trị số

3 Điện lượng trung bình nhiều năm Eo 106kWh 514,1

Khả năng xả lũ kiểm tra P=0,02% m3/s 10798

STT Thông số Đơn vị Trị số

Khả năng xả lớn nhất cống khi xả lũ m3/s 2395,5Mực nước cao nhất khi xả lũ thi công m 186,42

Chiều dài tuyến hầm

- Chiều dài đoạn chuyển tiếp

- Chiều dài đoạn hầm có D=7,2m

- Chiều dài đoạn chạc ba

- Chiều dài đoạn D=4m

mmmmm

3225,5914,43061,5726,3123,32

65,5 x 20,8 x8,29Cầu trục gian máy Sức nâng / nhịp 320T / 18,5m

1.4 Điều kiện tự nhiên khu vục xây dựng công trình:

1.4.1.Điều kiện địa hình.

Công trình thủy điện Nậm Mô 4 nằm trên lưu vực sông Nậm Mô tiếp giáp vớibiên giới Việt- Lào ở phía Bắc và Tây Bắc, phía Đông Bắc là lưu vực sông A Vương,phía Đông và Đông Nam tiếp giáp với lưu vực sông Thanh Diện tích lưu vực sôngNậm Mô (tính đến tuyến đập PA) là 1448 km2

Địa hình lưu vực thuộc loại địa hình miền núi bị phân cắt mạnh, độ cao từ 1200m trên đường phân thủy phía Nam, trên 1800m trên đường phân thủy phía núi thường rất dốc và lòng sông sâu có nhiều thác ghềnh Bắc, địa hình lưu vực hạ thấp dần về phía Đông theo hướng chảy của sông đổ ra cửa biển, các sườn

1.4.2.1 Điều kiện khí hậu.

a Nhiệt độ không khí:

Lưu vực nghiên cứu thuộc vùng núi phía Tây tỉnh Quảng Nam, trên sườn phíaĐông dãy Trường Sơn, miền Trung Trung Bộ, có khí hậu nhiệt đới gió mùa Lượngmưa năm khá phong phú nhưng tập trung không đều trong năm

b.Độ ẩm không khí:

Giá trị độ ẩm tương đối trung bình thực đo hàng tháng và năm của một số trạmtrên lưu vực cho thấy độ ẩm không khí tương đối cao và khá ổn định Các số liệu quantrắc cho thấy độ ẩm lớn nhất trong các tháng X- XII, độ ẩm nhỏ nhất vào tháng IV-VII

c Gió:

Cơ chế gió mùa đã quyết định đến các đặc trưng tốc độ và hướng gió trên lưuvực, hướng gió thịnh hành là hướng Đông, Đông Bắc, Bắc và Tây Bắc

d Mưa:

Trong mùa mưa có 3 tháng mưa chính từ tháng IX-tháng XI, lượng mưa trong

ba tháng này chiếm hơn 50% lượng mưa toàn năm, đỉnh mưa lớn nhất xuất hiện vàotháng X hoặc tháng XI

1.4.2.2 Điều kiện thủy văn và đặc trưng dòng chảy.

Cũng như mưa năm, mô hình dòng chảy trong năm thường có hai đỉnh: một đỉnhvào tháng V - VI và một đỉnh vào tháng X - XI, tuy nhiên đỉnh lũ tháng V - VI khôngđược rõ nét như đỉnh lũ tháng X - XI Lượng dòng chảy trung bình trong 4 tháng mùa

lũ hơn 60% tổng lượng dòng chảy cả năm Dòng chảy kiệt nhất thường xuất hiện vàotháng III hoặc tháng IV nhưng tháng kiệt nhất vào tháng III Tháng chuyển tiếp giữamùa lũ và mùa kiệt là tháng I, tháng chuyển tiếp từ mùa kiệt sang mùa lũ là tháng VIII

Bảng:1.2 Các đặc trưng dòng chảy năm tại tuyến đập - Sông Nậm Mô

(km2)

n (năm)

Qo (m3/s)

Mo (l/s.km2)

Wo (106m3)

Yo (mm)

Bảng: 1.3 Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế cho tuyến công trình Nậm Mô 4

Bảng: 1.4 Tổng lượng lũ theo các tần suất tại tuyến đập – Sông Nậm Mô

+ Lưu lượng đỉnh lũ các tháng mùa kiệt:

Dòng chảy mùa kiệt thường bắt đầu từ tháng I đến tháng VIII Lưu lượng lớnnhất thời kỳ lấp sông và dẫn dòng thi công ứng với các tần suất thiết kế 1%, 5%, 10%được xác định dựa trên cơ sở tính toán từ 31 năm số liệu thực đo của trạm thủy vănNậm Mô và tính chuyển về tuyến công trình theo công thức triết giảm Kết quả tínhtoán lưu lượng lớn nhất từng tháng mùa kiệt và cả mùa kiệt được thể hiện trong bảng1.5

Bảng: 1.5

Tuyến Flv

(km2)

P(%)

+ Lưu lượng bình quân ngày lớn nhất thời đoạn 5 ngày tuyến đập sông Nậm Mô 4

Lưu lượng bình quân ngày lớn nhất thời khoảng 5 ngày thiết kế mùa kiệttại tuyến công trình được tính từ tài liệu quan trắc lưu lượng bình quân ngày lớn nhất

thời khoảng 5 ngày trạm thuỷ văn Thành Mỹ, sau đó tính chuyển về tuyến công trìnhtheo tỷ lệ diện tích Kết quả tính toán ghi trong bảng 1.6.

Bảng: 1.6

3%

1-5 286.8 145.4 103.5 75.4 117.6 130.5 118.2 130.8 275.9 6-10 197.8 116.8 82.6 59.4 91.3 138.9 143.9 98.3 761.0 11-15 188.5 115.0 73.5 83.1 182.0 310.5 73.8 125.8 617.0 16-20 143.0 116.5 63.8 109.3 215.8 322.1 83.9 156.8 465.3 21-25 157.3 123.1 79.9 92.8 401.4 343.8 130.0 654.6 906.5 26-31 153.6 78.5 114.3 92.1 190.4 183.4 104.2 148.6 492.7

5%

1-5 250.0 127.4 90.7 66.8 99.7 111.9 102.8 111.0 220.9 6-10 180.9 104.6 73.4 53.6 80.0 118.5 116.8 88.2 549.0 11-15 168.1 102.1 66.3 72.5 147.3 244.7 68.4 109.5 468.1 16-20 129.6 101.0 58.8 91.5 175.7 252.5 74.8 131.7 383.3 21-25 137.2 105.2 69.8 81.4 305.1 262.3 109.5 453.5 679.8 26-31 133.9 71.3 95.6 79.3 159.7 148.5 91.6 128.6 393.2

10%

11-15 141.7 85.0 57.2 58.8 106.6 166.7 61.0 87.4 286.6 16-20 112.6 83.8 52.1 70.6 128.3 171.0 63.1 101.2 283.0 21-25 112.1 85.5 58.6 66.3 196.5 170.4 84.5 227.5 405.1 26-31 109.4 62.1 73.8 63.3 121.3 106.8 75.2 102.0 276.7

1.4.3 Điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn:

a Tuyến đập 1B

* Địa chất:

- Vai trái tầng đất phủ (edQ+IA1) dày trung bình 5-10m, có chỗ đến 15m ĐớiIA2 dày trung bình 2-4m, có nơi dày tới 8m Đới IB dày 15-20m Bề mặt đới IB nằmsâu trung bình 10-15m, có nơi đến 20m Đới IIA dày trung bình 15-25m, mặt đới nằmsâu 20-40m, có chỗ còn sâu trên 47m Đá gốc thuộc tập 2 với thành phần chủ yếu làbột kết, cát-bột kết màu xám tím, thế nằm của đá thay đổi từ 290 ÷ 20 ∠ 20 ÷ 70

- Vai phải tầng đất phủ (edQ+IA1) dày trung bình 3-7m, có chỗ đến 10m ĐớiIA2 dày trung bình 3-5m, có chỗ đến 8m Đới IB dày 20-25m, có chỗ dày tới 35m Bềmặt đới IB nằm sâu trung bình 5-10m, có nơi đến 20m Đới IIA dày trung bình 20-30m, mặt đới nằm sâu 25-30m, có chỗ tới 40m Đá gốc thuộc tập 1 với thành phần chủyếu là cát kết hạt nhỏ màu xám xanh, thế nằm 280 ÷ 90 ∠ 20 ÷ 70

- Lòng sông có tích tụ cát cuội sỏi lòng sông, phân bố không đồng đều cả bềmặt lẫn độ sâu, dày 2-3m, đôi chỗ lộ đá Dưới lớp cát sỏi lòng sông là đá cát kết màuxám xanh xen kẹp cát bột kết màu nâu gụ Đới phong hóa IB dày trung bình 3-5m, cóchỗ đến 12m Đới IIA dày 15-20m, tại mặt cắt thượng lưu, hạ lưu do ảnh hưởng củađứt gãy, đới IIA dày tới trên 60m

* Địa chất thủy văn:

Chỉ có 1 phức hệ chứa nước trong các trầm tích hệ tầng Sông Nậm Mô Mựcnước về mùa khô ở độ sâu đến 20-40m Về mùa mưa mực nước dâng lên chỉ cách mặtđất một vài mét

b Cửa nhận nước

* Địa chất:

Tầng đất phủ là á sét chứa 30-40% dăm sạn, dày trung bình 5-10m, có chỗ đến15m Đới IA2 dày trung bình 3-5m, có nơi dày tới 12m Đới IB dày 12-15m Bề mặtđới IB nằm sâu trung bình 15-20m Đới IIA dày trung bình 25-40m, mặt đới nằm sâu20-40m, có chỗ còn sâu trên 46m Đá gốc thuộc tập 1 với thành phần chủ yếu là cát kếtmàu xám xanh, thế nằm 280÷90∠20÷70

c Tuyến hầm dẫn nước (tuynen)

* Địa chất:

Đoạn 130m đầu phân bố đất đá tập 1 với thành phần chủ yếu là cát kết hạt nhỏmàu xám xanh Tiếp 420m đến điểm ngoặt phân bố đất đá thuộc tập 2 với thành phầnchủ yếu là bột kết, cát-bột kết màu xám tím Từ điểm ngoặt đến cách tháp điều áp380m phân bố đất đá thuộc tập 3 với thành phần cát kết hạt vừa-nhỏ màu xám, xámphớt xanh Từ điểm gần tháp điều áp trở đi phân bố đất đá thuộc tập 4 với thành phầncát kết ackoz xen cát sạn kết chứa cuội, sét bột kết chứa vật chất than màu đen

Bề dày tầng đất phủ (edQ+IA1) trung bình 20-30m, có chỗ tới 50m Đới IA2dày 2-10m Đới IB dày 5-10m Đới IIA dày 20-30m, có chỗ 50m Mặt đới IIB sâutrung bình 50m, có chỗ đến 100m

* Địa chất thủy văn:

Mực nước dưới đất vào mùa khô nằm ở độ sâu 20-30m về mùa mưa nằm gầnsát mặt đất Như thế toàn bộ đường hầm nằm trong đới bão hòa nước Dự báo lượngnước chảy vào hố móng không lớn, nhưng do đường hầm nằm sâu, áp lực nước lớn, cóthể tạo thành các dòng thấm tập trung tại khe nứt đứt gãy, nước ngầm (thậm chí cảnước suối phía trên hầm) theo các dòng thấm đó chảy xối xả vào hầm, gây khó khăncho thi công

d Tháp điều áp

* Địa chất

Lớp đất phủ là á sét chứa 30-40% dăm sạn, dày trung bình 7-10m Đới IA2 dày2-5m Đới IB dày 35-40m Bề mặt đới IB nằm sâu 10-12m Đới IIA dày 60-65m, mặtđới nằm sâu 45-50m Đá gốc thuộc tập 4 với thành phần cát kết xen bột kết, sạn kết

Đá nứt nẻ vỡ vụn khá mạnh từ trên xuống tận chiều sâu tim hầm dẫn nước Hố khoanSB4-87 (giai đoạn trước) khoan sâu 104m mới hết đới IIA, hố khoan SB4-149 khoansâu 130m còn chưa qua đới IIA

* Địa chất thủy văn:

Tháp điều áp vẫn nằm trong vùng phân bố của phức hệ chứa nước trong trầmtích hệ tầng Sông Nậm Mô Mực nước dưới đất dao động ở độ sâu 40-100m, có thểcòn cao hơn vào thời điểm có mưa nhiều

1.4.4 Điều kiện dân sinh, kinh tế khu vực:

Dân cư trên lưu vực nghiên cứu không tập trung đông thành vùng lớn mà phân

bố thành từng cụm, từng điểm dân cư nhỏ lẻ tẻ, sống rải rác trong các thung lũng, vencác trục đường giao thông Cư dân nơi đây chủ yếu là người dân tộc thiểu số sốngbằng nghề làm nương phát rẫy Trong điều kiện địa hình hiểm trở, giao thông khókhăn, đời sống người dân ở đây còn rất thấp, kinh tế kém phát triển, nông nghiệp lạchậu Ngoài ra có chăn nuôi gia súc gia cầm nhưng không đáng kể Việc khai thácnguồn nước sông Nậm Mô phục vụ cho tưới tiêu phát triển kinh tế trong vùng cũngcòn ở mức thấp

1.5 Điều kiện giao thông.

Vùng công trình là vùng núi cao suối sâu, địa hình bị cắt xẻ nhiều, cây cối rậmrạp

Đường đi gần khu đo là đường quốc lộ 14D ngoài ra trong công trình còn có

một số đường mòn nhỏ đi lại rất khó khăn

1.6 Nguồn cung cấp vật liệu.

a Mỏ đá.

- Mỏ đá 1: mỏ nằm ở bờ trái sông Nậm Mô, vị trí tuyến đập 2 cũ Bề dày bóc bỏđất của mỏ rất lớn (tới 20m), thành phần gồm đá cát bột kết, tầng có ích xen kẹp cáclớp đá cứng và mềm yếu khác nhau, nên rất khó khăn cho khai thác, và tỷ lệ đá loại bỏkhá lớn so với đá có ích Đá cát bột kết khi nghiền dăm bê tông thường có tỷ lệ hạtkim dẹt khá lớn, không thích hợp làm vật liệu bê tông RCC Để khai thác mỏ này phảilàm cầu và đường Nói chung mỏ không thuận lợi, chỉ sử dụng khi không có nguồnthay thế

- Mỏ đá 2: Mỏ nằm ở bờ phải sông Nậm Mô, cách tuyến đập 4km về phía thượnglưu Tầng bóc bỏ rất dày, trung bình 24m Nếu khai thác sẽ phải bóc bỏ khối lượng lớnmới tới tầng có ích Mặt khác, mỏ nằm trên sườn dốc ngay đường vận hành từ quốc lộvào công trường, nếu khai thác rất dễ xảy ra nguy hiểm do sạt lở đá.

- Mỏ đá số 3 nằm cách đường quốc lộ 14D từ 300-800m, cách tuyến đập 5 đến 6

km Phạm vi khu mỏ nằm trên sườn đồi khá thoải Mỏ đá 3 là mỏ đá granit - là loại vậtliệu có chất lượng tốt làm vật liệu bê tông RCC Qua kết quả khoan 2 hố của giai đoạntrước cho thấy mỏ có tầng phủ mỏng (<10m), trữ lượng đảm bảo yêu cầu cho côngtrình Điều kiện khai thác, vận chuyển, thoát nước dễ dàng thuận tiện Có thể mở rộngmỏ

- Sử dụng đá đào từ hố móng: Hầm dẫn nước đào chủ yếu trong đới đá IIB, dựkiến sử dụng 42000 m3 đá, đủ cho yêu cầu cốt liệu bê tông xây dựng nhà máy Khốilượng đào đá từ hố móng cũng có thể tận dụng phục vụ các yêu cầu làm cốt liệu bêtông thường, đá lát, đá xây để giảm bớt khai thác tại mỏ

Thành phần hạt và chỉ tiêu cơ lý của đáp ứng yêu cầu đất đắp trên cạn và dướinước Kiến nghị lấy sâu thêm đến đới đá IA2 để tăng tỷ lệ dăm sạn cho vật liệu

200 Nếu được rửa sạch, cát đủ tiêu chuẩn cho bê tông mác 300 Điều kiện khai thác,vận chuyển đều thuận tiện.

1.7 Điều kiện cung cấp vật tư, thiết bị, nhân lực.

Xi măng được cung cấp đầy đủ từ những nhà máy xi măng lớn với chất lượng tốtđảm bảo yêu cầu của công trình như xi măng Bỉm Sơn, xi măng Hoàng Thạch

Các vật tư khác như gỗ, thép, thép dùng cho ván khuôn, thuốc nổ, thiết bị cơkhí…đều được cung cấp đầy đủ cả về chất lượng và số lượng theo đúng yêu cầu

1.8 Thời gian thi công được phê duyệt.

Với các mốc chính như sau:

Khởi công công trình Tháng 3/2012

Nút cống dẫn dòng Tháng 8/2015

Phát điện tổ máy 1 Tháng 11/2015

Phát điện tổ máy 2 Tháng 12/2015

Hoàn thành công trình Quý I/2016

1.9 Những thuận lợi và khó khăn trong quá trình thi công.

1111Những thuận lợi:

Do điều kiện tự nhiên của tuyến công trình thuận lợi cho việc xây dựng côngtrình thủy điện Sông Nậm Mô và vùng địa hình rộng nên thuận lợi cho việc bố trí mặtbằng xây dựng, thuận lợi cho công tác bố trí các công trình phụ trợ khác

Vật liệu xây dựng công trình phần lớn được cung cấp tại chỗ bằng các mỏ vậtliệu gần tuyến công trình và có trữ lượng lớn đáp ứng đủ nhu cầu của công trình

1111Những khó khăn:

Khu vực xây dựng công trình là nơi có nền kinh tế kém phát triển, cơ sở vậtchất nghèo nàn, lạc hậu do đó phải xây dựng mới hoàn toàn các cơ sở vật chất cầnthiết

Hệ thống thông tin liên lạc, cung ứng điện nước, mạng lưới giao thông rất kémhầu như phải xây mới hoặc sửa chữa lại toàn bộ

Chương 2: DẪN DÒNG THI CÔNG

2.1 Mục đích, ý nghĩa của việc chọn phương án dẫn dòng thi công

2.1.1 Mục đích của công tác dẫn dòng thi công

Tìm hiểu biện pháp hợp lý và tối ưu để dẫn được nước từ thượng lưu về hạ lưu, hạnchế và đẩy lùi sự tác động sự tác động phá hoại của dòng chảy để công trình được triểnkhai thi công trong điều kiện khô ráo, đồng thời đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp

2.1.2 Nhiệm vụ của công tác dẫn dòng

- Chọn phương án dẫn dòng

- Chọn tần suất và lưu lượng dẫn dòng thi công

- Tính toán thuỷ lực và điều tiết dòng chảy Qua đó thiết kế các công trình tạm,ngăn dòng, thi công công trình chính

2.1.3.Ý nghĩa của công tác dẫn dòng

Công tác dẫn dòng thi công có ý nghĩa quyết định đến việc lựa chọn hình thức kếtcấu và bố trí công trình thuỷ lợi đầu mối, tiến độ thi công, biện pháp thi công và giáthành công trình

2.2 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến việc chọn phương án dẫn dòng thi công

2.2.1 Điều kiện thuỷ văn:

Dựa vào đặc trưng thuỷ văn dòng chảy quyết định chọn phương án dẫn dòng thicông vì lưu lượng, lưu tốc, mực nước lớn hay nhỏ, biến đổi nhiều hay ít, mùa lũ vàmùa khô dài hay ngắn đều ảnh hưởng trực tiếp tới việc lựa chọn phương án dẫn dòngthi công

Qua tài kiệu thuỷ văn tại tuyến công trình đầu mối ta thấy: mùa lũ bắt đầu từ tháng

IX và kết thúc vào tháng XII thời gian tập trung lũ nhanh, mùa kiệt bắt đầu từ tháng I

và kết thúc vào tháng VIII năm sau Mặt khác lưu lượng mùa lũ và mùa kiệt chênhnhau lớn nên ta phải có phương án dẫn dòng thi công thích hợp như mùa lũ dẫn dòngqua lòng sông tự nhiên hay thu hẹp, thi công các công trình chính như cống, kênh; mùakiệt chặn dòng và thi công đập chính

2.2.2 Khí hậu thuỷ văn:

Lưu vực nghiên cứu thuộc vùng núi phía Tây tỉnh Quảng Nam, trên sườn phía Đông dãy Trường Sơn, miền Trung Trung Bộ, có khí hậu nhiệt đới gió mùa Do ảnh hưởng của dãy Trường Sơn mà phía Tây của tỉnh có chế độ mưa và đặc trưng thủy vănkhác biệt với vùng đồng bằng Lượng mưa năm khá phong phú nhưng tập trung không đều trong năm

Lưu vực nghiên cứu nằm trong miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, theo số liệu củacác trạm lân cận, nhiệt độ không khí trung bình năm thay đổi trong khoảng 20oC-

28oC, nhiệt độ tối thấp trung bình khoảng 12oC- 15oC, nhiệt độ tối thấp tuyệt đối là8,7oC Các tháng XII, I, II là các tháng lạnh nhất với nhiệt độ trung bình 20oC-22oC.Các tháng nóng nhất là V, VI, VII với nhiệt độ trung bình lên đến 26oC-29oC, nhiệt độtối cao tuyệt đối là 41oC Độ ẩm trung bình là 82% Có thể nói điều kiện khí hậu thuỷvăn tại khu vực tuyến công trình là khá thuận lợi cho việc chọn phương án dẫn dòngthi công cũng như công tác thi công

2.2.3 Điều kiện địa hình

Cấu tạo địa hình của lòng sông và hai bờ tại khu vực công trình đầu mối thuỷ lợi

có ảnh hưởng trực tiếp đến bố trí các công trình ngăn nước và dẫn dòng thi công Vớinhững sông suối lớn, có lòng sông rộng có thể dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Vùngcông trình là vùng núi cao suối sâu, địa hình bị cắt xẻ nhiều, cây cối rậm rạp SôngNậm Mô có bậc thềm rộng, bờ tương đối bằng phẳng do đó về mùa khô thì lòng sôngtương đối nhỏ, về mùa lũ lòng sông tương đối rộng cho nên có thể dùng phương ándẫn dòng qua lòng sông tự nhiên, kết hợp với các công trình dẫn dòng khác ứng vớitừng thời kỳ mực nước

2.2.4 Điều kiện địa chất

- Lòng sông có tích tụ cát cuội sỏi lòng sông, phân bố không đồng đều cả bềmặt lẫn độ sâu, dày 2-3m, đôi chỗ lộ đá Dưới lớp cát sỏi lòng sông là đá cát kết màuxám xanh xen kẹp cát bột kết màu nâu gụ Đới phong hóa IB dày trung bình 3-5m, cóchỗ đến 12m Đới IIA dày 15-20m, tại mặt cắt thượng lưu, hạ lưu do ảnh hưởng củađứt gãy, đới IIA dày tới trên 60m Đá gốc thành phần chủ yếu là cát kết tập 1, phầntrên có ít cát bột kết tập 2

- Vai trái có tầng đất phủ (edQ+IA1) là á sét chứa 30-40% dăm sạn, dày trungbình 5-10m, có chỗ đến 15m Đới IA2 dày trung bình 2-4m, có nơi dày tới 8m Đới IBdày 10-15m, tại các mặt cắt hạ lưu, đới dày tới 30-40m Bề mặt đới IB nằm sâu trungbình 15-20m, có nơi đến 30m Đới IIA dày trung bình 15-25m, mặt đới nằm sâu 20-45m, có chỗ còn sâu trên 50m Đá gốc thuộc tập 2 với thành phần chủ yếu là bột kết,cát-bột kết màu xám tím phân lớp dày dạng khối, thế nằm của đá thay đổi từ 290 ÷

20 ∠ 20 ÷ 70

- Vai phải có tầng đất phủ (edQ+IA1) là á sét chứa 30-40% dăm sạn, dày trungbình 5-8m, trên cao có chỗ đến 15m Đới IA2 dày trung bình 3-8m Đới IB dày 20-25m, tại mặt cắt hạ lưu có nơi dày tới 40m Bề mặt đới IB nằm sâu trung bình 15-20m,

có nơi đến 30m Đới IIA dày trung bình 20-30m, mặt đới nói chung nằm sâu như vai

trái 20-45m Đá gốc thuộc tập 1 với thành phần chủ yếu là cát kết hạt nhỏ màu xámxanh, thế nằm 280 ÷ 90 ∠ 20 ÷ 70

2.2.5 Cấu tạo và bố trí các công trình thuỷ lợi đầu mối

Giữa công trình thuỷ lợi đầu mối và phương án dẫn dòng có mối quan hệ hữu cơmật thiết, khi thiết kế công trình thuỷ lợi đầu tiên phải chọn phương án dẫn dòng.Ngược lại khi thiết kế tổ chức thi công phải thấy rõ, nắm chắc đặc điểm cấu tạo và sự

bố trí công trình để có kế hoạch khai thác lợi dụng chúng vào việc dẫn dòng Loại đậpđược lựa chọn là đập bê tông, nên có khả năng cho lũ tràn qua trong giai đoạn dẫndòng thi công Chính vì thế có thể sử dụng đập xây dở để dẫn dòng trong quá trình thicông

2.2.6 Điều kiện về khả năng thi công

Từ các tài liệu đã có cho ta biết khả năng cung cấp thiết bị máy móc, vật tư,nhân lực là đây đủ Điều kiện địa hình thuận lợi cho việc bố trí mặt bằng, trình tự thicông

Trong khi thi công cũng có thể nhiều đợn vị xây dựng hợp đồng thi công vàtừng hạng mục công trình được thi công một cách hỗn hợp, có thể là thi công theophương pháp trình tự, có thể là song song Vì vậy việc bố trí phải căn cứ vào tình hình,khả năng của từng đơn vị thi công mà ký kết hợp đồng và sắp xếp cho hợp lý

Tuy nhiên do khối lượng công trình lớn nên không thể thi công trong một thờigian ngắn được mà phải tiến hành trong một thời gian dài Mặt khác có những mốc caotrình khống chế bắt buộc phải hoàn thành trong thời điểm nào đó.Vì vậy ứng với từnggiai đoạn thi công thì ta phải có phương án dẫn dòng thi công cho phù hợp

Kế hoạch tiến độ thi công không những chỉ phụ thuộc vào thời gian thi công doNhà nước quy định mà còn phụ thuộc vào biện pháp dẫn dòng thi công hợp lý sẽ tạođiều kiện thi công hoàn thành đúng hoặc vượt thời gian quy định

2.3 Phương án dẫn dòng thi công

2.3.1 Nguyên tắc lựa chọn phương án dẫn dòng thi công:

- Thời gian thi công ngắn nhất

- Phí tổn dẫn dòng và giá thành công trình rẻ nhất

- Thi công thuận tiện, liên tục, an toàn và chất lượng cao

- Triệt để lợi dụng các điều kiện có lợi của tự nhiên và các đặc điểm của kết cấucông trình thuỷ công để giảm bớt khối lượng và giá thành các công trình tạm

- Khai thác mọi khả năng, lực lượng tiên tiến về kỹ thuật tổ chức và quản lý như:Máy móc có năng suất cao, phương pháp và công nghệ thi công tiên tiến, tổ chức thicông khoa học để tranh thủ tối đa thi công vào mùa khô với hiệu quả cao nhất Cụ thể

là mùa khô mực nước thấp, đắp đê quai ngăn dòng tập trung đắp đập với tốc độ nhanhvượt lũ tiểu mãn và lũ chính vụ.

- Khi thiết kế các công trình tạm nên chọn các phương án thi công đơn giản, dễlàm, thi công nhanh, dỡ bỏ dễ dàng, tạo điều kiện cho công trình chính sớm khởi công

và thi công thuận lợi, đặc biệt là tạo điều kiện để công trình sớm phát huy tác dụng

2.3.2 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công

Lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công là lưu lượng lớn nhấttrong thời đoạn dẫn dòng ứng với tần suất dẫn dòng thiết kế

2.3.2.1 Chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công.

Công trình thủy điện Nậm Mô 4 là công trình cấp I Theo tiêu chuẩn TCXDVN285:2002, tần suất lưu lượng để thiết kế công trình tạm phục vụ cho dẫn dòng thi côngđược xác định dựa vào thời gian công trình đầu mối hoàn thành Thủy điện Nậm Mô 4

là công trình cấp I, dẫn dòng qua một mùa khô chọn tần suất lưu lượng, mực nước lớnnhất để thiết kế công trình tạm phục vụ cho công tác dẫn dòng là P=10%; dẫn dòng từhai mùa khô chọn P=5%

2.3.2.2 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công

Lưu lượng mực nước lớn nhất được lấy với trị số lớn nhất xuấthiện trong từng mùa dẫn dòng Căn cứ vào lưu lượng trung bìnhtháng trong thời đoạn dẫn dòng và tần suất thiết kế dẫn dòng đãchọn ở trên ta chọn được lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công

2.3.3 Nêu phương án dẫn dòng thi công

Căn cứ vào việc phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến việc dẫn dòng thi công, cóthể đề xuất các phương án sau:

- Phương án 1: Dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên và lòng sông thu hẹp trong mùa kiệt

năm xây dựng đầu tiên, trong thời gian này thi công cống dẫn dòng bên vai phải; mùa

lũ dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp Mùa kiệt năm thứ hai dẫn dòng qua cống, mùa lũnăm thứ hai qua cống kết hợp xả lũ qua đập bê tông đang xây dở Năm thứ ba dẫndòng qua cống kết hợp tràn xả lũ Mùa kiệt năm thứ tư dẫn dòng qua cống còn mùa lũdẫn hoàn toàn qua công trình tràn xả lũ

Theo phương án này thời gian thi công là 4 năm.

Nội dung của phương án:

Bảng 2 - 1: Trình tự dẫn dòng theo phương án 1

TầnsuấtTKDD(P%)

Lưulượngdẫndòng(m3/s) Các công việc phải làmvà các mốc khống chế

10

866,2

- Đắp đê quai dọc bên bờ phải

- Đào móng cống dẫn dòng, móng đập bê tông vaiphải

- Lấp sông từ 15 đến 20 tháng 2

- Tiếp tục đổ bê tông cửa nhận nước

- Đào móng đập vai trái

- Tiếp tục đắp đập bê tông hai vai và thi công nhà máy

- Thi công đường ống áp lực

đ

∇ 159,8m

- Tiếp tục đổ bê tông đập

- Tiếp tục thi công nhà máy và đường ống áp lực

- Tiếp tục thi công cửa nhận nước

III Mùa khô

1347 - Thi công đập tràn và

đập bê tông hai vai đập

- Thi công kênh xả nhà máy và hố tiêu năng sau tràn

- Hoàn thiện cửa lấy nước, tiếp tục thi công bêtông hai vai đập, tiếp tục đổ bê tông trụ pin Nút lỗ cống dẫn dòng vào tháng8.

- Hoàn thiện nhà máy và đường ống áp lực

- Phương án 2 : Dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên và lòng sông thu hẹp trong mùa

kiệt năm xây dựng đầu tiên, trong thời gian này thi công kênh dẫn dòng bên vai phải;mùa lũ dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên kết hợp kênh dẫn dòng Mùa kiệt năm thứ haidẫn dòng qua kênh, mùa lũ năm thứ hai qua kênh kết hợp xả lũ qua đập bê tông đangxây dở Mùa kiệt năm thứ ba dẫn dòng qua kênh, mùa lũ năm thứ ba dẫn dòng quakênh kết hợp tràn xã lũ Mùa kiệt năm thứ tư dẫn dòng qua kênh còn mùa lũ dẫn hoàntoàn qua công trình tràn xả lũ

Theo phương án này thời gian thi công là 4 năm.

Nội dung của phương án:

Bảng 2 - 2: Trình tự dẫn dòng theo phương án 2

TầnsuấtTKDD(P%)

Lưulượngdẫndòng(m3/s) Các công việc phải làmvà các mốc khống chế

10 866,2

- Đắp đê quai ngăn cả dòng sông trong một mùa

- Đào kênh dẫn dòng bên

10 6630

- Hoàn thiện kênh dẫn dòng

- Thi công bê tông vai phải đập

- Thi công cửa nhận nước vào nhà máy, đổ bê tông nhà máy

- Tháo dỡ đê quai

- Đào móng và thi công vai trái đập

- Tiếp tục đắp đập bê tông và thicông nhà máy

- Thi công đường ống áp lực

đ

∇ 159,8m

- Tiếp tục đổ bê tông đập

- Tiếp tục thi công nhà máy và đường ống áp lực

- Tiếp tục thi công cửa nhận nước

5

1347 - Hoàn thiện cửa lấy

nước, tiếp tục thi công bêtông hai vai đập, đổ bê tông trụ pin Nút lỗ cống dẫn dòng vào tháng 8

- Hoàn thiện nhà máy và đường ống áp lực

- Hoàn thiện hai vai đập.

- Thi công lấp kênh dẫn dòng

- Tiếp tục lắp đặt thiết bị, hoàn thiện nhà máy thủy điện để phát điện vào ngày 15/11/2015

2.3.4 So sánh lựa chọn phương án.

- Phương án 1: Do tuyến cống dẫn dòng được đặt ngay trên nền đá

cát kết màu xám xanh xen kẹp cát bột kết màu nâu gụ nên khốilượng bóc móng ít, địa chất tương đối ổn định, thuận lợi cho quá trìnhthi công Mặc dù lòng sông có tích tụ nhiều cát cuội sỏi, phân bốkhông đều nên quá trình thi công đào móng tốn kém hơn so với đàođất nhưng bù lại tính ổn định của cống cao, dẫn được lưu lượng lớn,khống chế được lưu lượng dẫn Sau khi công trình hoàn thành ta cóthể giữ lại cửa cống làm cửa xả bùn cát đáy, có lợi về kinh tế.Phương án này ta thi công được liên tục với cường độ cao mà vẫnđảm bảo chất lượng công trình

- Phương án 2: Khi thi công kênh dẫn dòng qua phần bờ phải ta có

thể tận dụng đất đào kênh cho quá trình thi công đê quai Mặc dùvậy phương pháp này cũng có nhều bất cập Đó là trong quá trình thicông kênh ta phải tiến hành gia cố mái kênh và đáy kênh kỹ càng bởi

vì nền bờ sông bên phải hầu hết là đất, lưu tốc dòng chảy cao vì lưulượng dẫn dòng lớn Ngoài ra khi thi công kênh dẫn dòng bờ phải lạiphải làm cầu tạm qua kênh phục vụ xe cộ đi lại thi công công trìnhchính Vì vậy khi thi công theo phương án này không có lợi về kinh

tế và thi công xử lí phức tạp, không đảm bảo thi công với cường độcao để đảm bảo tiến độ chung của toàn bộ công trình

*Chọn phương án dẫn dòng :

Từ những nhận xét trên ta thấy trình tự dẫn dòng theo phương án 1

là khả dĩ và tối ưu hơn Do đó em chọn phương án 1 làm phương ánthiết kế dẫn dòng thi công công trình thủy điện Nậm Mô 4

Trình tự dẫn dòng thi công theo phương án 1 trong 4 năm Theophương án này công trình tạm có cống dẫn dòng ở lòng sông phía

bờ phải

2.4 Tính toán thủy lực dẫn dòng thi công

*Mục đích tính toán :

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

+ Xác định cao trình đê quai thượng lưu và hạ lưu;

+ Xác định cao trình đắp đập chống lũ ;

+ Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy;

*Theo yêu cầu của giáo viên hướng dẫn em sẽ tính toán thủy lực cho các nội dung sau:

- Tính toán thủy lực qua lòng sông thu hẹp mùa lũ năm thứ nhất

- Tính toán thủy lực qua cống dẫn dòng mùa kiệt năm thứ hai

- Tính toán thủy lực qua cống dẫn dòng và đập xây dở mùa lũ năm thứ hai

2.4.1 Tính toán thủy lực qua lòng sông thu hẹp mùa lũ năm thứ nhất.

2.4.1.1.Mục đích :

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

- Xác định cao trình đê quai thượng lưu và hạ lưu

- Xác định cao trình khống chế thi công công trình vượt lũ

- Kiểm tra xói lòng sông và bờ sông

2.4.1.2.Nội dung tính toán:

- Xác định mức độ thu hẹp của lòng sông

Mức độ thu hẹp của lòng sông phải hợp lý Một mặt đảm bảo yêucầu về mặt bằng thi công, mặt khác đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổnghợp dòng chảy cho hạ du mà không gây xói lở, theo giáo trình thicông tập I, mức độ thu hẹp lòng sông được xác định theo công thức:

Trong đó: ω2- Diện tích mặt cắt ướt của sông cũ (m2)

ω1 - Diện tích của đê quai và hố móng chiếm chỗ (m2)

K - Mức độ thu hẹp của lòng sông

Thông thường theo kinh nghiệm K =30% ~ 60%

Tuy nhiên với những sông miền núi có lưu lượng lớn nên tính toánvới mức độ thu hẹp lòng sông nhỏ để giảm bớt xói cho lòng sông

Với lưu lượng dẫn dòng TK

Như vậy mức độ thu hẹp lòng sông đảm bảo

- Xác định độ cao nước dâng Zc

Khi lòng sông bị thu hẹp thì mực nước sẽ tăng lên một đoạn:

Vc- lưu tốc bình quân tại mặt cắt co hẹp (m/s)

Vo- lưu tốc trung bình trước mặt cắt co hẹp (m/s)

• Vận tốc trung bình tại mặt cắt co hẹp:

Vc =

2 1

TK dd

Q

Trong đó : TK

dd

Q - lưu lượng ứng với tần suất dẫn dòng thiết kế

ε - hệ số co hẹp bên, co hẹp một bên ε =0,95

ϖc- diện tích mặt cắt lòng sông sau khi thu hẹp.

ϖc=ω ω2 − 1 = 1347,25 – 477,49 = 869,76 (m2)

Thay vào ta có: Vc = .

TK dd c

Q

66300,95.869,76 = 8,02 (m/s)

• Xác định vận tốc trung bình Vo trước mặt cắt co hẹp

Ta giả thiết các giá trị Zcgt⇒Ztl=Zhl+ Zcgt , từ đó sẽ đo được các diện

tích ωo tương ứng.

Và tính được các giá trị Vo =

TK dd o

- Cao trình đê quai hạ lưu là: ml

Với δ = (0,5 ÷ 0,7)m là độ vượt cao an toàn Ở đây ta chọn δ = 0,7m

• Kiểm tra điều kiện chống xói:

Lòng sông tại tuyến đập là một lớp đá cuội, sỏi to có đường kínhhạt lớn, tra Bảng 1-2 (Giáo trình thi công T1), ta có với đá cuội to vàđộ sâu dòng chảy trên 3m, [ ]V KX =3,4 m/s ⇒ Vc>[ ]V KX

Nhận thấy khi thu hẹp lòng sông 35,44% thì lưu tốc dòng chảylớn hơn cả lưu tốc cho phép không xói của lòng sông Trong trườnghợp này, do lớp cát cuội sỏi dưới lòng sông khá dày mà sau này tacũng phải đào bỏ nên ta có thể tận dụng lưu tốc dòng nước để đàoxói bớt lớp cát cuội sỏi Phần phải gia cố ở đây là mái đê quai dọc đểkhông làm ảnh hưởng đến công trình phía trong Để gia cố đề xuấtphương án dùng rọ đá lớn kè ở đê quai dọc

2.4.2.Tính toán thuỷ lực qua cống dẫn dòng mùa kiệt năm thứ hai

- Lưu lượng thiết kế dẫn dòng : Qc=1347 m3/s

- Chiều dài cống Lc= 133,06 m (đo trên bình đồ)

b Mục đích:

- Lập quan hệ giữa lưu lượng qua cống và mực nước thượng lưu cống: (Q ~ ZTLC)

- Lợi dụng công trình lâu dài để dẫn dòng

- Xác định mực nước trước cống để xác định cao trình đỉnh đê quai thượng lưu, cao trình đắp đập vượt lũ

- Kiểm tra sự an toàn của cống khi dẫn dòng

c Tính toán thuỷ lực qua kênh dẫn sau cống:

Căn cứ vào địa hình vùng xây dựng công trình, sơ bộ thiết kế kênh dẫn dòng có các thông số như sau:

- Chiều rộng của đáy kênh: b = 16m

- Hệ số mái: m = 1,5

- Độ nhám lòng kênh (tra bảng 4-1 các bảng tính thuỷ lực ): n = 0,025

- Độ dốc: i = 0,002

- Chiều dài kênh: Lk = 130,74 m (đo trên bình đồ).

- Lưu lượng dẫn dòng : QK = 1347 (m3/s)

- Cao trình cửa vào: ▼cvk = ▼cr cống = +121,0m

- Cao trình cửa ra: ▼crk = ▼cvk – iLk = 121,0 – 0,002*130,74 = 120,74m

• Tính toán thuỷ lực qua kênh:

Sơ đồ tính toán thuỷ lực kênh dẫn sau cống

• Xác định độ sâu mực nước cuối kênh hCK (m):

- Muốn xác định độ sâu mực nước cuối kênh (hCK), ta phải xác phải xác định được cao trình mực nước cuối kênh ZCK (m)

- Tính độ sâu dòng đều h0 và độ sâu phân giới hk để xác định đường mặt nước trong kênh

* Nội dung gồm các bước sau:

5, 41

b

R = = tra bảng thuỷ lực PL8-3 ta được: h 1,597

R =

→ ho = ln

ln

*( h ) 5, 41*1,597 8,64m R

cn

3

σ1h

Với : hkcn = 3

2

2gb

αQ

=

2 3

Q

k k

Đường mặt nước trong kênh

Độ sâu tại cửa ra của kênh là: hCK = hK = 7,12 m

+ Ta lập được bảng tính h0 và hK tương ứng với các cấp lưu lượng như sau:

+ Tính và vẽ đường mặt nước: Tính dòng ổn định không đều bằng phương pháp cộng trực tiếp xuất phát từ độ sâu cuối kênh, công thức tính như sau:

α

; Э1 = h1 + 2V g

2 1

α

; i = 0.002

2

1 J J

J = +

; Với J1 =  C R  

V

11

2

; J2 =  C R  

V

22

- Đoạn đầu kênh coi như đập tràn đỉnh rộng:

8,07,0

.

.

g p k

n k

n

g p o

n o

n

h

h h h

H

h H

h

- Ta lấy gần đúng hn = hđk rồi xét chỉ tiêu chảy ngập

- Nếu chảy không ngập : Q=ϕ ω 2 (g H o −h dk)

Chọn ϕ = 0,956 ; ω = +(b m h h ) → Ho = ( ) +

ϕω

Q g

Trong đó: Z2 -độ cao hồi phục

ω - Diện tích mặt cắt ướt ứng với độ sâu h (m)

+Kết quả tính toán được ghi ở các bảng tính toán đường mặt nước trong kênh

0,00 4

d Tính toán thủy lực qua cống dẫn dòng.

Căn cứ vào lưu lượng dẫn dòng Qmk

ddvà quan hệ Q~Zhl ta xác định được ZhlỨng với Qmk

229

Sơ đồ tính toán thuỷ lực của cống ngầm

- Giả thiết cống chảy không áp.

- Về mặt định tính, ta thấy L > Lk = (8 ÷10)H nên có thể coi cống làm việc như mộtđập tràn đỉnh rộng nối tiếp với hạ lưu bằng một đoạn kênh Nghĩa là phải xét đến ảnh hưởng của độ dốc và độ nhám của lòng cống

- Tính độ sâu phân giới (hk):

hk = 3

2

2

b g

Q: Lưu lượng qua cống ngầm

Tính độ sâu phân giới

* Ta lập bảng tính toán đường mặt nước:

- Mục đích để xác định cột nước tính toán đầu cống hx từ đó biết được chế độchảy trong cống

- Xuất phát từ dòng chảy cuối cống hr ta tính ngược lên trên đầu cống xác địnhđược cột nước hx

hr = hx khi hk > hn

hr = hn khi hk < hn

Trong đó:

hx- Độ sâu cột nước gần cửa vào

- Ta dùng phương pháp cộng trực tiếp để vẽ đường mặt nước Theo phươngpháp này khoảng cách giữa hai mặt cắt có độ sâu h1 và h2 đã biết sẽ là:

; Э1 = h1 + 2V g

2 1

J = +

; Với J1 =  C R  

V

11

2

; J2 =  C R  

V

22

2

- Diện tích mặt cắt ướt với cống : ω = bihi (m2)

- Chu vi ướt của cống : χ = bi + 2hi (m)

- Ứng với từng cấp lưu lượng Qi và chiều dài cống L = 133,06 m

- Tiến hành vẽ đường mặt nước trong cống theo phương pháp cộng trực tiếp, vẽ

từ cuối cống lên đầu cống với độ sâu cuối cống là h = hk Từ đó chúng ta xác địnhđược hx

*Kết quả tính toán trong bảng sau:

Bảng tính toán đường mặt nước trong cống với Qk10% = 1347m³/s

- Từ đây ta có quan hệ giữa các cấp lưu lượng và cột nước tính toán đầu cống

* Tính toán xác định cột nước đầu cống :

- Dòng chảy trong cống là chảy ngập khi: x (1, 2 1, 4)

k

pg

hx h

Z2: Độ cao hồi phục khi mở sau đập tràn đỉnh rộng

φn: Hệ số lưu tốc khi chảy ngập

Theo bảng (14-4) ( Bảng tra thuỷ lực ) với cửa vào không thuận, hệ số lưu lượng m

= 0,33 ta có φn = 0,87 Trong tính toán gần đúng ta coi Z2 ≈ 0 Vậy ta có:

Q = φnbhn 2g(H o−h n

g hn b n

Tính toán với các cấp lưu lượng Qi ta được các cột nước Ho

- Nếu chảy không ngập công thức tính lưu lượng là:

Q = φω 2g(H o−h x)

Trong đó:

hx: cột nước tính toán đầu cống

φ : Hệ số lưu tốc phụ thuộc vào hình dáng kích thước cửa vào

Tra 14-4 (Bảng tra thủy lực) với m = 0,33 ta có φ = 0,963

g

h x b

Tính toán với các lưu lượng Qi ta có các cột nước Ho

- Kết quả tính toán tổng hợp thể hiện trong bảng sau:

Bảng tính mực nước thượng lưu cống ứng với Qi

- Kiểm ta trạng thái chảy trong cống:

Theo Hứa Hạnh Đào ta so sánh

 nếu H < 1,2d: Cống chảy không áp;

 nếu H > 1,4d: Cống chảy có áp;

 nếu 1,2d ≤ H ≤ 1,4d: Cống chảy bán áp hoặc có áp;

Theo bảng tổng hợp trên thì ta thấy:

- Ứng với các cấp lưu lượng(900÷1400) thì có: H > 1,4d =1,4*9 = 12,6m, do vậy

ta giả thiết lại cống chảy có áp để tính toán

• Tính thuỷ lực cống chảy có áp giả thiết với các lưu lượng như trường hợp cống chảy không áp để tính toán cho trường hợp cống chảy có áp

- Tính toán cột nước trước cống:

Dòng chảy qua cống có lưu lượng được xác định theo công thức dòng có áp trong cống

gL R

- Ta lập bảng tính toán thuỷ lực với dòng chảy trong cống có áp:

Bảng tính toán thuỷ lực dòng chảy trong cống có áp

Kiểm tra trạng thái chảy:

Kiểm tra theo công thức của Hứa Hạnh Đào ở trên ta thấy:

Ứng với Qi = 700; 900; 1100; 1347; 1400 (m3/s) thì H > 1,4d = 1,4*9 = 12,6m → cống chảy có áp Giả thiết cống chảy có áp là hợp lý

- Mực nước thượng lưu: Ztlc = Zđáy cống + Ho (m)

- Từ đó ta có bảng quan hệ Qc và Ztlc như sau:

Bảng quan hệ (Q c ~ Z tl c )

Ztlc(m) 124,68 125,76 127,41 130,27 135,14 141,11 148,26 158,74 161,22

e.Ứng dụng kết quả tính toán:

Cao trình mực nước thượng lưu là :

Chọn cao trình đê quai hạ lưu bằng 130,50 m

2.4.3 Tính toán thủy lực qua cống dẫn dòng và đập bê tông xây dở mùa lũ năm thứ hai.

Trong tính toán thủy lực cống chúng ta thấy bước sang mùa lũ lưu lượng tăng lênrất nhanh, do đó chúng ta không thể thi công kịp đập đến cao trình vượt lũ, cũng như

đê quai ngăn dòng có khối lượng quá lớn Do đó chúng ta sẽ dùng đập bê tông đang

xây dở ở cao trình +159,8 m cho lũ tràn qua Do đó trong mùa lũ chúng ta kết hợp dẫndòng qua cống và đập đang xây dở.

- Từ đường quan hệ Q ~ ZHL ta xác định được ZHL

- Giả thiết lưu lượng chảy qua cống ngầm: QCi

- Tính được lưu lượng chảy qua tràn: QT i = Qdd - QCi

- Tính thử dần cột nước thượng lưu sao cho ZTr = ZC từ đó tìm được lưu lượng qua cống và tràn ứng với lưu lượng Qdd

- Từ Qdd= 7970 (m3/s) tra quan hệ Q ~Zhlta xác định được ZHL= 143,04 (m)

a.Tính cho cống:

Ta có hn= ZHL-ZDC= 143,04 -121= 22,04 (m) > D= 9 (m) Vậy cống chảy ngập + Ta có: cột nước trước cống:

Với mỗi cấp lưu lượng ta có bảng sau

Kết quả tính toán được MN trước tràn với Q 5% = 7970 m 3 /s

*Ứng dụng kết quả tính toán.

- Xác định cao trình khống chế đắp đập vượt lũ:

δ+

=

∇dd Z tl = 174,2 + 0,5=174,7 (m)

2.5 Thiết kế đê quai

Khi thiết kế đê quai cần phải đảm bảo được các yêu cầu sau:

- Phải đủ cường độ chịu lực, ổn định, chống thấm và chống xói tốt;

- Cấu tạo đơn giản, dễ thi công đảm bảo công việc thi công và tháo dỡ là nhanhchóng nhất;

- Phải liên kết chặt với 2 bên bờ sông, nếu lưu tốc dòng nước lớn phải có biện phápchống xói cho đê quai;

- Khối lượng vật liệu xây dựng là ít nhất tận dụng vật liệu tại chỗ, thi công hoànthành trong thời gian ngắn;

2.5.1 Thiết kế đê quai mùa lũ năm thứ nhất

Ta đắp đê quai dọc thu hẹp lòng sông để mở móng đắp bờ trái đập đất

Cao trình đê quai dọc thượng lưu : Zdqtl= Ztl + δ = 144,52 +0,7= 145,3(m)

Cao trình đê quai dọc hạ lưu : Zdqhl= Ztl + δ = 141,02 +0,7 = 141,8(m)

- Bề rộng mặt đê quai: do không yêu cầu làm đường giao thông vì vậy ta chỉ cần xácđịnh bề rộng đê quai theo cấu tạo, và theo yêu cầu của máy thi công đắp đê

Ta chọn bề rộng đê quai: B = 6,0 (m)

- Đê quai được đắp bằng đất đầm nén vì vậy ta chọn hệ số mái đê là:

mTL =1,5; mHL = 1,5;

2.5.2 Thiết kế đê quai ngăn dòng mùa kiệt năm thứ hai

*Thiết kế đê quai thượng lưu:

- Cao trình đỉnh đê quai: Zđq = 159,3(m);

- Bề rộng đỉnh đê quai: B = 4,0(m);

- Hệ số mái đê quai: mTL = 1,5; mHL = 1,5;

- Loại đê quai: Đê quai được đắp bằng đất đầm nén

*Thiết kế đê quai hạ lưu:

- Cao trình đỉnh đê quai: Zđq = 130,5(m);

- Bề rộng đỉnh đê quai: B = 3,5 (m);

- Hệ số mái đê quai: mTL = 1,5; mHL =1,5;

- Loại đê quai: Đê quai được đắp bằng đất đầm nén