“Quy hoạch và thiết kế hệ thống tưới hồ pleipai phương án 2

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang nước Ngành: Kỹ thuật tài nguyên MỤC LỤC Sinh viên: Nguyễn Đức Giang 52NTC1 Lớp Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nước Trang Ngành: Kỹ thuật tài nguyên LỜI CẢM ƠN Sau khoảng thời gian 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp kỹ sư với đề tài “Quy hoạch thiết kế hệ thống tưới hồ Pleipai- Phương án 2” em hoàn thành với giúp đỡ nhiệt tình thầy cô giáo khoa kỹ thuật tài nguyên nước, bạn bè gia đình Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Ngô Văn Quận tận tình hướng dẫn, bảo suốt thời gian qua Do đồ án thực thời gian có hạn, tài liệu tham khảo số liệu đo đạc không đầy đủ, kinh nghiệm thân hạn chế nên nội dung đồ án nhiều thiếu sót Vì vậy, mong nhận đóng góp quý báu thầy cô giáo toàn thể bạn sinh viên để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 02 tháng 01 năm 2016 Sinh viên Nguyễn Đức Giang Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nước Trang Ngành: Kỹ thuật tài nguyên CHƯƠNG TÌNH HÌNH CHUNG CỦA KHU VỰC Điều kiện tự nhiên khu vực Vị trí địa lý Tuyến công trình đầu mối Pleipai, cách quốc lộ 14 khoảng 14km phía Tây cách Thị Trấn Chư Prông khoảng 40km phía Tây Nam Từ Thành Phố PleiKu theo quốc lộ 14 phía Đăk Lăk khoảng 20km rẽ phải theo TL 675 khoảng 30km sau rẽ trái vào xã Ia Lâu 12km đến khu đầu mối PleiPai Toạ độ địa lý khu vực dự án từ: 130 25' 20'' đến 13 031' 40'' vĩ độ Bắc 107 49' 20'' đến 107 56' 20'' kinh độ Đông Toạ độ địa lý tuyến đập Pleipai vị trí giao với lòng suối: 130 29' 00'' vĩ độ Bắc 107 53' 00'' kinh độ Đông Về giới hạn hành chính: - Phía Bắc giáp thị xã Iapia - Phía Đông giáp huyện Chư Sê - Phía Nam giáp huyện Easoup tỉnh Đăk Lăk - Phía Tây giáp khu tưới khu tưới Ia Lâu có hữu Khu vực dự án thuộc cao nguyên Gia Lai, vùng đất phẳng nằm cao độ +195m đến +215m, địa hình thoải, độ dốc địa hình nhỏ thung lũng sông suối thường mở rộng, sườn dốc từ 30-80, dốc 150 Vị trí tyến đập Pleipai chọn nằm suối Ia Lo, cách vị trí hợp lưu hai suối Ia Lo Ia Pông khoảng 50m phái hạ lưu Vị trí địa lý nằm phía Tây quốc lộ 14( PleiKu – Buôn Mê Thuột), thuộc địa phận xã Ia Lâu, huyện Chư Prông, tỉnh Gia Lai Qua đặc điểm địa hình vùng tuyến nhận xét thấy rằng: Đối với công trình hồ chứa nước Pleipai, giải pháp công trình xây dựng đập chắn tạo hồ chứa nước khả thi Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nước Trang Ngành: Kỹ thuật tài nguyên Toàn khu hưởng lợi hồ chứa Pleipai nằm địa giới hành xã Ia Lâu, huyện Chư Prông, tỉnh Gia Lai Khu hưởng lợi trực tiếp phần kẹp suối Ia Lo suối Ia Lốp Diện tích khống chế tưới tự chảy 640 Địa hình địa mạo - Bình đồ lòng hồ tỉ lệ 1/500 - Bình đồ mặt tổng thể toàn công trình tỉ lệ 1/10000 a.Đặc điểm địa hình địa mạo lưu vực Nhìn tổng thể toàn công trình hồ chứa nước Pleipai, thấy vùng dự án nơi có cao độ địa hình tương đối thoải thấp, với độ dốc chung sườn – 4% Cao độ phổ biến dao động khoảng chừng 200,0 Về phía Đông hồ cách khoảng 5km có núi dá Chư Don với cao độ đỉnh núi 822,0, xa phái Nam có hai dãy núi, cao độ đỉnh 700,0, dãy núi cao vùng Nếu nhìn xu địa hình từ Thành Phố PleiKu qua huyện Chư Prông tới xã Ia Lâu hướng nghiêng chung Đông Bắc xuống Tây Nam, thấp dần phía biên giới Việt Nam – Cam Pu Chia Dạng địa hình khu nghiên cứu nói chung phân cách – phân cách vừa, mạng lưới phát triển dạng toả tin cấp độ trung bình cao Hướng chảy chủ yếu suối phù hợp với hướng nghiêng vùng Đông Bắc – Tây Nam b Đặc điểm mạng lưới sông suối Ngoài sông suối vùng suối Iapông, IaLô, IaLôp, nhánh sông suối nhỏ đổ suối sông lớn có khe độ dốc khe lớn, nhỏ hẹp Các suối có dòng chảy quanh năm, nhiên mùa nước lũ lên nhanh sau xuống nhanh, lũ thường gây ngập lụt cục số phạm vi nhỏ Sông Ia Lốp Ia Glea bắt nguồn từ vùng núi Ya Puch, sông Ya Puch bắt nguồn từ đỉnh Chư Gô, đỉnh núi có cao độ khoảng 700m Hướng sông Đông Bắc – Tây Nam, bắt nguồn từ vùng núi cao sông chảy qua khu vực tương đối phẳng, dốc chia cắt mạnh đột ngột địa hình Các lưu vực có hình dạng “lông chim” dài, hẹp Đặc điểm dẫn đến việc tập trung lũ chậm, thời gian lũ kéo dài Hướng nghiên cứu lưu vực thuận lợi cho việc đón gió Tây Nam có nhiều ẩm, nên nguồn nước từ mưa dồi Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nước Trang Ngành: Kỹ thuật tài nguyên Bảng 1-1: Bảng đặc trưng trạng thái lưu vực Đặc trưng Diện tích lưu vực Độ dài sông Độ dốc bình quân lòng sông Độ dốc bình quân lưu vực Độ rộng bình quân lưu vực Mật độ lưới song Tình hình địa chất- thổ nhưỡng Ký Hiệu F L Js Jd B D Đơn vị Km² Km %o %o Km Km/km² Giá trị Hồ Pleipai 128 26,3 6,0 47,7 4,9 0,21 Hệ thống lớp đất có nguồn gốc bồi tích - Lớp 1: Đất sét nặng – sét vàng xám loang nâu đỏ nhạt, trạng thái dẻo cứng nửa cứng, cá biệt lớp có chỗ sét trung, không phổ biến Thành phần hạt lớp có lẫn sạn sỏi nhỏ, phân bố không Nguồn gốc lớp bồi tích, độ cứng cấp 3, chiều dày có chỗ 5m Phạm vi phân bố lớp rộng, hai bên bờ suối, từ bờ suối vào khoảng từ 250m – 300m - Lớp 1a: Đất sét nhẹ - trung màu nâu xám, xám vàng, nâu đỏ nhạt kết cấu chặt vừa, trạng thái dẻo mềm dẻo cứng Trong lớp có lẫn sạn sỏi Laterite nhỏ Nguồn gốc bồi tích - pha tích, độ cứng cấp Lớp đất phân bố mặt, chủ yếu bên bờ trái, chiều dày thay đổi từ 0,5 – 1,2m - Lớp 1b: Đất sét trung- nhe màu xám nâu đỏ, nâu vàng nhạt, trạng thái dẻo mềm, lẫn nhiều sạn sỏi nhỏ Lớp đất phổ biến mặt, phổ biến bên bờ phải, chiều dày nhỏ, từ 0,4 – 1,5m Nguồn gốc lớp bồi tích, độ cứng cấp - Lớp 1c: Đất cát – cát sạn sỏi màu xám vàng, vàng nâu nhạt, kết cấu chặt vừa – chặt, thành phần sạn sỏi thạch anh dăm đá Trên mặt cắt dọc đập phần thượng lưu, hạ lưu, lớp đất phân bố lớp 1, lớp 3, với chiều dày phần sát bờ suối chỗ dày 2,9m, chúng vát mỏng nhanh phía vai phải với chiều dày 0,4 – 0,5m Nguồn gốc lớp bồi tích, độ cứng cấp Hệ thống lớp đất có nguồn gốc sườn tàn tích – pha tàn tích - Lớp 2: Đất sét nặng, đôi chỗ trung màu xám nâu vàng, nâu đỏ nhạt, loang đốm trắng, trạng thái dẻo cứng – nửa cứng.Trong lớp có lẫn sạn sỏi nhỏ, hàm lượng khoảng - 10% Nguồn gốc lớp pha tàn tích, đất phân bố rộng hai vùng vai đập, với bề dày có chỗ 4m Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nước Trang Ngành: Kỹ thuật tài nguyên - Lớp 2a: Đất sét nhẹ - cát nặng màu xám vàng, xám đen nhạt, ẩm , mềm, rời, kết cấu chặt.Đất phân bố mặt, chiều dày lớp mỏng, từ 0,4 – 0,8m - Lớp 2b: Đất sét lẫn sỏi sạn – hỗn hợp sét sỏi sạn màu nâu đỏ nhạt, nâu vàng đốm xám trắng, kết cấu chặt, trạng thái nửa cứng – dẻo cứng Hàm lượng sạn sỏi lớp có chỗ cao 40 – 50% Nguồn gốc sườn tích, độ cứng cấp - Lớp 2c: Đất sét nhẹ - cát nặng màu xám nâu pha vàng nhạ, nâu đỏ nhạt, lẫn sạn sỏi laterite., đát ẩm mềm rời, chặt – chặt vừa Đất phân bố phổ biến khu vai phải tuyến đập, cống lấy nước Nguồn gốc sườn tích, độ cứng cấp 2, chiều dày tối thiẻu từ 0,5 -1,6m - Lớp 3: Đất sét nặng- trung màu xám vàng, nâu đỏ nhạt loang xám trắng, trạng thái dẻo cứng nửa cứng, lớp có chỗ lẫn sạn sỏi, hàm lượng 10% Chiều dày lớp 10m, nguồn gốc pha tàn tích, độ cứng cấp - Lớp 3a: Đất sét nhẹ - trung màu nâu đốm xám trắng , trạng thái dẻo mềm, đôi chỗ dẻo cứng, phân bố lớp 2, chiều dày 7,5m Nguồn gốc lớp pha tàn tích, độ cứng cấp - Đá gốc: Đá gốc thuộc phức hệ xâm nhập Bến Giằng – Quế sơn thành phần Granodorit – Granit biotit – Plagiogranit biotit, cấu tạo khối, kiến trúc hạt nửa tự hính, có chỗ bị cày nát biến đổi Gneit hoá Tên gọi đá gốc theo báo cáo sử dụng tên xác định tờ đồ địa chất PleiKu: D-48-XXIV Tất vị trí thí nghiệm mẫu đá, mô tả đá thống lấy ten chung đá gốc Granodiorit Theo tài liệu thống kê , đất đai huyện Chư Prông tóm tắt sau: Diện tích đất tự nhiên 162.363 ha, đất nông nghiệp 29.380 chiếm 18.1%, đất lâm nghiệp 92.281 chiếm 56.8%, đất chuyên dùng 1.370 chiếm 0.84%, đất 411ha chiếm 0.25%, đất chưa sử dụng 38920 chiếm 24% nên tiềm đất đai lớn Qua khảo sát đất lưu vực sông IaLo IaPông có độ phì nhiêu cao Thành phần giới nhẹ, tỷ lệ cát sét lớn nên bị rửa trôi xói mòn bạc màu nhanh Nhìn chung đất đai vùng dùng để phát triển cá loại có giá trị kinh tế cao điều, mía, thuốc Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nước Trang Ngành: Kỹ thuật tài nguyên Tình hình khí tượng thủy văn a Nhiệt độ Khu vực hồ chứa Pleipai thuộc vùng khí hậu tương đối ấm áp, theo tài liệu quan trắc nhiều năm: - Nhiệt độ trung bình nhiều năm: 25,60C - Nhiệt độ trung bình cao vào tháng IV: 28,50C - Nhiệt độ trung bình thấp vào tháng I XII: 22,00C Mùa khô từ tháng XI đến tháng IV năm sau.Mùa mưa từ tháng V đến tháng X Bảng 1.2 Nhiệt độ trung bình tháng nhiều năm khu vực hồ Pleipai Đơn vị: 0C Tháng Nhiệt độ I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm 22,0 24,3 27,0 28,5 28,3 27,0 27,0 26,6 26,1 25,2 23,8 22,0 25,6 b Độ ẩm Độ ẩm khu vực hồ chứa Pleipai cao - Độ ẩm tương đối trung bình nhiều năm: 77% - Độ ẩm tương đối cao vào tháng X: 86% - Độ ẩm tương đối thấp vào tháng III: 66% Tháng khô năm hai tháng mùa đông (tháng III tháng IV), độ ẩm đạt 67,5% Thời kỳ ẩm ướt xảy vào hai tháng mùa đông (tháng X tháng XI), độ ẩm đạt 85% Bảng 1.3 Độ ẩm tương đối trung bình nhiều năm khu vực hồ Pleipai Đơn vị: % Tháng Độ ẩm I 76 II 72 III 66 IV 69 V 74 VI 80 VII 79 VIII 81 IX 82 X 86 XI 84 XII 80 Năm 77 c Nắng Khu vực hồ chứa Pleipai có số nắng năm khoảng 2484,3 Cả mùa hạ nhiều nắng, bình quân tháng mùa hạ có khoảng 200 280 nắng Tháng X đến tháng XI tháng có nắng nhất, bình quân từ 150 158 nắng Bảng 1.4 Số nắng hàng tháng trung bình nhiều năm khu vực hồ Pleipai Đơn vị: Tháng Số nắng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm 189,8 227,6 279,3 252,2 260,7 177,9 233,9 180,2 192,2 181,0 158,0 151,2 2484,3 d Lượng bốc Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nước Trang Ngành: Kỹ thuật tài nguyên Lượng bốc hàng năm khu vực thấp bình quân đạt 37,7mm Các tháng II, III,IV tháng có lượng bốc cao nhất, bình quân đạt 57 – 70mm Các tháng VII, VIII, IX tháng có lượng bốc thấp nhất, bình quân đạt 16 – 20mm Bảng 1.5 Lượng bốc bình quân nhiều năm khu vực hồ Pleipai Đơn vị: mm Tháng I II III IV V VI Zo(mm) 150 157.5 194.96 180.24 154.86 124.4 denta Z 100.50 105.53 130.62 120.76 103.76 83.35 Tháng VII VIII IX X XI XII Zo(mm) 127.73 120.06 111.77 117.76 116.56 125.19 ∆Z 85.58 80.44 74.89 78.90 78.10 83.88 e Lượng mưa Lượng mưa bình quân nhiều năm lưu vực hồ chứa Pleipai vào khoảng 1700,9 mm, tập trung chủ yếu vào mùa mưa chiếm khoảng 85% lượng mưa năm Mưa lớn thường tập trung vào tháng VII, VIII, IX Nhiệt độ trung bình năm vào khoảng 25,60C g Gió -Gió: Trong năm có hai mùa gió +Gió mùa Hạ hoạt động từ tháng đến tháng 10, hướng gió thịnh hành Tây Tây Nam, tốc độ gió bình quân mùa 1,6m/s +Gió mùa Đông hoạt động tháng lại năm, hướng gió thịnh hành từ Bắc đến Đông Nam, tốc độ gió bình quân mùa 3,3m/s Tốc độ gió vùng không lớn, bình quân khoảng 1,1 2,3m/s Bảng 1.6 Tốc độ gió trung bình nhiều năm khu vực hồ chứa Pleipai Đơn vị: m/s Thán g Tốc độ I II III IV V VI VII 1,3 2,0 2,3 1,9 1,6 1,7 1,5 VII I 1,7 IX X XI XII 0,9 0,8 1,1 1,2 Nă m 1,5 gió h Phân bố dòng chảy Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nước Trang Ngành: Kỹ thuật tài nguyên Đối với lưu vực tự nhiên lưu vực xét, nguồn sinh dòng chảy lưu vực lượng mưa hang năm Phụ thuộc diễn biến mưa yếu tố khí hậu khác, phân bố dòng chảy phân hoá mạnh mẽ theo thời gian năm, có tương phản sâu sắc hình thành hai mùa lũ – kiệt đối lập - Mùa lũ: Từ tháng VI đến tháng XI lượng nước dồi dào, chiếm khoảng 74 – 85% tổng lượng dòng chảy năm, mùa thường xuất lũ gây ngập lụt - Mùa kiệt: Từ tháng XII đến tháng V năm sau, dòng chảy dòng chảy điều tiết từ lưu vực sau mùa mưa, tháng III, IV thường dòng chảy nhỏ, chiếm khoảng 3,5% tổng lượng dòng chảy năm, gây khó khăn cho việc tưới cho trồng i.Tài nguyên nước - Nước mặt: Nước mặt tồn trong sông suối khe, mùa mưa nước thường đục hàm lượng phù sa lớn, mùa khô nước suốt không mùi vị, lắng cặn - Chất lượng nước: Theo số liệu khảo sát định lượng chất lượng nước: Nước thuộc loại nước mềm, độ khoáng thấp, tiêu nằm giới hạn cho phép Nước đạt tiêu chuẩn làm nguồn lấy nước cho khu xử lý nước sinh hoạt Như đánh giá chất lượng nước thích hợp cho tưới, cải tạo đất tạo nguồn cấp nước cho sinh hoạt - Nước ngầm: Trong khu vực dự án chưa đầu tư nghiên cứu toàn diện Qua khảo sát cho thấy nước ngầm phong phú, song thường độ sâu tương đối lớn, nguồn cung cấp chủ yếu nước mưa Qua phân tích cho thấy nước ngầm độc tố song độ an toàn vệ sinh thấp Tình hình dân sinh kinh tế Tóm tắt tình hình dân sinh- kinh tế Theo tài liệu thống kê năm 2000 toàn Huyện có 10.619 hộ với dân số 75.363 nhân nhân nông nghiệp 64.812 chiếm 86%, nhân phi nông nghiệp 10551 chiếm 14% Trong dân tộc kinh chiếm 32,2%, Gia lai chiếm 67,5%, dân tộc khác chiếm 0,3% Dân cư tập trung phần lớn nông thôn chiếm 84% Tỷ lệ đói nghèo chiếm 25%, tỷ lệ tăng dân số 2,3% Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nguyên nước Trang 10 Ngành: Kỹ thuật tài Diện tích đất tự nhiên 162.363 ha, đất nông nghiệp 29.380 chiếm 18.1%, đất lâm nghiệp 92.281 chiếm 56.8%, đất chuyên dùng 1.370 chiếm 0.84%, đất 411ha chiếm 0.25%, đất chưa sử dụng 38920 chiếm 24% nên tiềm đất đai lớn Tổng sản lượng quy thóc toàn huyện đạt 20.687 tấn, bình quân 357kg/người.Ngành công nghiệp tiểu thủ công nghiệp không phát triển, lạc hậu Tóm tắt tình hình dân sinh kinh tế hưởng lợi Theo thống kê toàn vùng có 18037 dân sinh sống, người kinh chiếm 41,6%, người Gia lai chiếm 58%, dân tộc khác chiếm 0,4%.Tỷ lệ đói nghèo 6,6%, hộ đói 14,5% Theo thống kê diện tích suất trồng tóm tắt sau: Bảng 1.7: Diện tích suất trồng chưa có dự án TT Chỉ tiêu Đơn vị Diện tích tự nhiên Km² Lúa Đông xuân Năng suất Tạ/ha Mùa Năng suất Tạ/ha Ngô Đông xuân Năng suất Tạ/ha Diện tích tự nhiên vùng dự án chiếm 26,6% toàn huyện, Tổng 80 38 320 24 150 18 dân số chiếm 23,9% Trong khu vực dự án có nhiều dân tộc thiểu số sinh sống, chủ yếu sống nghề nông , đời sống nhân dân vô khó khăn.Phát triển xã hội chậm, trình độ dân trí thấp Để sử dụng tiềm đất đai phát triển kinh tế, ổn định kinh tế nâng cao đời sống phận dân cư sống khu vực Nhu cầu nước cho sinh hoạt, cho sản xuất, bảo vệ môi trường… lớn Với khả nguồn nước dồi dào, có khả xây dựng hồ chứa giữ nước, việc phát triển Thuỷ lợi cần thiết cấp bách Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nguyên nước Trang 125 S∆AB 'C Ngành: Kỹ thuật tài = *qm*T q ⇒ 1 ⇔ Vsc = Qm T (1 − m ) Qm Vsc = *Qm*T - *qm*T (10) Trong đó: T thời gian lũ; qm lưu lượng đỉnh lũ xả; Q m đỉnh lũ đến Ta có: Qm T W m= (11) Trong đó: Wm tổng lượng lũ đến (là phần diện tích ABC) nên rút công thức: Vsc = Wm (1 − Và công thức: qm = Qm (1 − qm ) Qm (12) VSC ) Wm (13) Như vậy, nguyên lý tính toán điều tiết lũ theo phương pháp Kô-trê-rin hợp giải hệ phương trình (12) (8) quan hệ phù trợ (5) Viết lại hệ phương trình sau: Trong đó: + q max: lưu lượng xả lũ lớn + Q max: lưu lượng đỉnh lũ thiết kế: Qmax = 6901.9 (m3/s) + Wm : tổng lượng lũ thiết kế: Wm = 15392*103 (m3) + Vsc : dung tích phòng lũ hồ chứa + BTr, HTr chiều rộng tràn cột nước tràn qua (m) + m hệ số lưu lượng lấy m = 0,37 • Tính toán điều tiết lũ, xác định bề rộng tràn : Ta tiến hành tính toán theo trình tự sau: - Giả thiết giá trị qgtm < Qm; - Có qgtm ta xác định dung tích phòng lũ Vsc - Có Vsc ta xác định dung tích lớn hồ chứa theo công thức sau: Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nguyên nước Trang 126 Ngành: Kỹ thuật tài Vhồ max = V + Vhd + Vm C Trong đó: V , Vhd: Lần lượt dung tích chết dung tích hiệu dụng hồ chứa; C - Có Vhồ max ta tìm mực nước siêu cao Z (mực nước cao cho phép tồn SC hồ chứa thời gian ngắn có lũ về) cách tra quan hệ (Z ~ V); - Có Z ta tính cột nước siêu cao H (đây cột nước tràn lớn nhất) theo SC SC công thức sau: H = Htràn = Z – Zbt SC SC Trong đó: Zbt: Mực nước dâng bình thường; - Với qm giả thiết Htràn tìm ta tìm chiều rộng tràn Btràn qm Btràn = m ⋅ 2g ⋅ H - Giả thiết nhiều giá trị qm tìm nhiều cặp giá trị (Btràn, Htràn) - Vẽ quan hệ (Btràn ~ Htràn) - Kết tính toán điều tiết bảng sau: 3/ Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nguyên nước Trang 127 Ngành: Kỹ thuật tài Bảng 5.11: Tính toán điều tiết lũ, xác định bề rộng tràn xả lũ STT 10 11 12 13 qgtm (m3/s) 6500 6000 5500 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Vsc (106m3) 0.896 2.011 3.126 4.241 5.357 6.472 7.587 8.702 9.817 10.932 12.047 13.162 14.277 Vhồ max (106m3) 6.846 7.961 9.076 10.191 11.307 12.422 13.537 14.652 15.767 16.882 17.997 19.112 20.227 Z (m) Htràn (m) Btràn (m) 204.55 204.92 205.21 205.49 205.76 206.03 206.25 206.47 206.69 206.91 207.11 207.3 207.49 0.29 0.66 0.95 1.23 1.5 1.77 1.99 2.21 2.43 2.65 2.85 3.04 3.23 25395.99 6827.85 3624.32 2236.46 1494.60 1036.45 760.74 557.16 402.70 282.89 190.23 115.12 52.56 SC Từ kết tính toán ta vẽ đường quan hệ cột nước tràn H tràn bề rộng tràn Btràn hình 5.3 Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nguyên nước Trang 128 Ngành: Kỹ thuật tài Hình 5.3 :Đường quan hệ Htràn~Btràn Căn vào kết bảng 5.11 hình 5.3, ta tiến hành lựa chọn bề rộng tràn sở phân tích mối quan hệ sau đây: - Chiều rộng tràn Btràn định tới lưu lượng nước xả xuống hạ lưu, nên ảnh hưởng tới mức độ ngập lụt hạ lưu đập yếu tố quan trọng việc định chiều rộng tràn - Chiều rộng tràn có ảnh hưởng tới mức độ ngập lụt lòng hồ + Nếu chiều rộng tràn nhỏ dẫn tới mực nước siêu cao lớn, dẫn tới ngập thượng lưu đập lớn chi phí cho đền bù giải toả lòng hồ lớn + Nếu chiều rộng tràn lớn mức độ ngập lụt thượng lưu đập nhỏ hơn, chi phí cho đền bù giải phóng lòng hồ nhỏ chi phí xây dựng tràn lớn Từ bảng 5.11 hình 5.3, xác định chiều rộng tràn B tràn = 52.56 (m), Htr = 3.23 (m) Khi ta có: + Dung tích phòng lũ: Vpl = Vmax = 14.277 (106m3) + Lưu lượng xả lũ lớn là: qmax = 500 (m3/s) + Cột nước siêu cao hồ chứa: H = Htràn = 3,23 (m) + Mực nước siêu cao: Z = 207.49 (m) + Dung tích lớn hồ chứa: Vhồmax = 20.227 (106 m3) SC SC 5.7 Xác định cao trình đỉnh đập: 5.7.1 Xác định cấp công trình: * Theo lực phục vụ: Hệ thống thủy lợi hồ Pleipai có diện tích cung cấp nước cho 450 diện tích đất canh tác, tra bảng 2.1 – TCXDVN 285 – 2002 cấp công trình cấp IV * Theo chiều cao đập: Để xác định chiều cao đập, sơ định cao trình đỉnh đập : Zđđ = MNDGC + d Ở lấy d = 1,5 ÷ ( m ), chọn d = 1,5 ( m ) ta có : Zđđ = 207.49 + 1.5 = 208.99 (m) Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nguyên nước Trang 129 Ngành: Kỹ thuật tài Dựa vào bình đồ tuyến đập chính, xác định cao trình đáy đập 199.3 (m) Vậy chiều cao đập : Hđ = 208.99 – 199.3 = 9.69 (m) Tra Bảng 2.2 - TCXDVN 285 - 2002 với công trình đắp đất ta cấp công trình cấp V Kết hợp hai điều kiện cấp công trình cấp IV Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nguyên nước Trang 130 Ngành: Kỹ thuật tài CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ ĐƯỜNG TRÀN XẢ LŨ 6.1 Mục đích, ý nghĩa nội dung tính toán: 6.1.1 Mục đích, ý nghĩa: 6.1.1.1 Mục đích : Thiết kế đường tràn xả lũ nhằm xả lượng nước thừa hồ chứa lũ đến để đảm bảo hồ chứa công trình hệ thống làm việc bình thường an toàn cho thượng hạ lưu công trình 6.1.1.2 Ý nghĩa : Việc thiết kế tràn xả lũ có ý nghĩa quan trọng mặt kinh tế kỹ thuật định quy mô kích thước công trình đầu mối vốn đầu tư Ngoài ra, có ý nghĩa mặt trị, môi trường xã hội, người khu vực thượng lưu hạ lưu hồ chứa 6.1.2 Nội dung tính toán: - Xác định hình thức tràn tài liệu dùng thiết kế - Xác định kích thước đường tràn - Tính toán thuỷ lực đường tràn - Xác định hình thức tính toán tiêu 6.2 Các tài liệu hình thức tràn: 6.2.1 Các tài liệu dùng thiết kế: - Cấp công trình : Hđập = 9.69 ( m ), theo TCXDVN 285 - 2002 cấp công trình cấp V - Tài liệu địa hình khu vực xây dựng tràn - Tài liệu địa chất khu vực xây dựng tràn - Tài liệu thuỷ văn : + Lưu lượng lũ : Qmax ( 1.5% ) = 6901.9 ( m3/s ) + Tổng lượng lũ : Wmax = 15392*103 ( m3 ) + Lưu lượng xả : qx = 500 ( m3/s ) - Đặc trưng hồ chứa : + Cao trình mực nước chết : Zc = 200.8 ( m ) + Cao trình mực nước dâng bình thường : Zbt = 204.26 ( m ) + Cao trình mực nước siêu cao : Zsc = 207.49 ( m ) Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nguyên nước Trang 131 Ngành: Kỹ thuật tài 6.2.2 Phương án bố trí chọn hình thức tràn: 6.2.2.1 Phương án bố trí: Dựa vào điều kiện địa hình, điều kiện địa chất khu vực qua phân tích đánh giá lựa chọn tuyến tràn nằm vai trái đập 6.2.2.2 Hình thức tràn: Hình thức tràn lựa chọn dựa điều kiện kinh tế, kỹ thuật nhiệm vụ công trình Tràn xả lũ có hai hình thức tràn xả lũ có cửa van tràn xả lũ cửa van - Tràn xả lũ có cửa van khống chế có cao trình ngưỡng tràn thấp cao trình mực nước dâng bình thường Khi cần dự báo lũ, quan sát mực nước hồ để xác định thời điểm mở cửa tràn điều chỉnh lưu lượng tháo - Tràn xả lũ cửa van khống chế có cao trình ngưỡng tràn cao trình mực nước dâng bình thường Khi mực nước hồ bắt đầu dâng lên cao ngưỡng tràn nước hồ tự động chảy xuống hạ lưu Theo phần bố trí phương án tràn ta chọn đường tràn xả lũ cửa van khống chế giá thành rẻ việc quản lý khai thác đơn giản so với đường tràn xả lũ có cửa van khống chế - Tràn dọc, ngưỡng đỉnh rộng, cửa van - Tràn có co hẹp bên sau ngưỡng tràn với độ dốc i = 15% - Dốc nước bố trí nối tiếp với đoạn thu hẹp sau ngưỡng tràn, có độ dốc không đổi i = 15% có bề rộng không đổi, mặt cắt ngang dốc hình chữ nhật.Nối tiếp cuối dốc nước bể tiêu 6.3 Xác định kích thước cớ đường tràn: Đường tràn dọc bao gồm ba phận : Bộ phận cửa vào, ngưỡng tràn dốc nước Việc xác định kích thước tràn xác định kích thước phận 6.3.1 Tường cánh hướng dòng: Phía trước ngưỡng tràn sân trước, kết hợp với tường cánh có dạng hình chữ nhật mặt cắt co hẹp dần, dùng để dẫn nước từ hồ chứa vào ngưỡng tràn Bộ phận cửa vào có thông số sau : Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nguyên nước Trang 132 Ngành: Kỹ thuật tài - Sân trước có chiều dài 20m - Mặt cắt ngang tường có dạng hình chữ nhật Sân trước làm bê tông cốt thép M200 dày 0.8 (m) - Chiều rộng sân trước (chỗ giáp ngưỡng tràn) B = Btràn + Bmố - Cao trình đỉnh tường cao trình đỉnh đập : +208.99 (m) - Cao trình đáy tường cao trình ngưỡng tràn : +204.26 (m) o - Góc mở tường α = 20 Vì đỉnh đập không yêu cầu giao thông nên ta thiết kế trụ pin cầu giao thông 6.3.2 Ngưỡng tràn: Theo tính toán Chương V có thông số tràn sau : - Zngưỡng tràn = ZMNDBT = 204.26 ( m ) - Lưu lượng xả : qx = 500 ( m3/s ) - Bề rộng tràn Btr = 52.56 ( m ) - Cột nước tràn : Htr = 3.23 ( m ) - Chiều cao ngưỡng P = ( m ) - Chiều dài ngưỡng tràn Ltr, theo QPTL C8 -76 đập tràn đỉnh rộng chiều rộng đỉnh ngưỡng tràn theo chiều dòng chảy chọn phạm vi: (2÷3).H ≤ δ ≤ (8÷10).H Với H chiều sâu cột nước ngưỡng tràn : H = 3.23 ( m ) Nên chọn δ = 20 (m) chọn độ dốc đáy ngưỡng tràn i = 6.3.3 Dốc nước: Dốc nước loại kênh hở có độ dốc lớn, xây dựng đất đá, nối tiếp sau ngưỡng tràn để dẫn nước xuống hạ lưu Trong thiết kế đoạn dốc có bề rộng dốc nước không đổi Căn vào địa hình tuyến tràn ta chọn sơ dốc nước sau : - Dốc nước có mặt cắt ngang hình chữ nhật, hệ số mái m = - Độ dốc dốc nước id = 15% + Cao trình đầu dốc cao trình ngưỡng tràn Zdd = 204.26 (m) + Cao trình cuối dốc Zcd = 199.3 (m) - Đoạn thu hẹp dài 20 (m) Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nguyên nước Trang 133 Ngành: Kỹ thuật tài - Độ nhám dốc : Dốc làm bê tông, theo TCVN 4118 - 85 có hệ số nhám : n = 0.017 - Bản đáy dốc nước làm bê tông cốt thép M200 dày 0.8 (m) - Lớp lót đáy bê tông M100 dày 0.1m Cần tính toán thủy lực qua dốc nước nhằm đảm bảo xác định đường mặt nước dốc nước xác định vận tốc dòng chảy lớn làm sở cho việc kiểm tra ổn định dốc nước tính toán tiêu sau dốc nước 6.4 Tính toán thủy lực đường tràn: 6.4.1 Tính toán thủy lực dốc nước: 6.4.1.1 Mục đích: Tính toán thuỷ lưc dốc nước mà chủ yếu xác định đường , mặt nước dốc nước chiều sâu dòng nước dốc để từ thiết kế chiều cao tường bên tính lưu tốc dốc đảm bảo an toàn cho dốc nước Từ có biện pháp tiêu thích hợp 6.4.1.2 Sơ đồ tính toán: - Do tràn có cửa van, cột nước tràn lớn, nên ta bố trí chiều rộng dốc nước chiều rộng ngưỡng tràn để tăng khả tháo hk ho Hình 6.1 Sơ đồ tính toán dốc nước 6.4.1.3 Trường hợp tính toán: Nhằm đảm bảo tháo lũ an toàn trình làm việc ta chọn tính toán với trường hợp lưu lượng qua tràn qmax Ta cần phải tính toán độ sâu dòng độ sâu phân giới chúng để so sánh xác định đường mặt nước Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nguyên nước Trang 134 Ngành: Kỹ thuật tài a Độ sâu phân giới hk : Độ sâu phân giới mặt cắt sau ngưỡng tràn xác định theo công thức : hk = Trong đó: α.q2 g α: hệ số động lượng α = Qmax q: lưu lượng đơn vị q = Btr g: gia tốc trọng trường g = 9.81 (m/s2) Với q = = = 9.5 (m3/s - m) Suy : hk = 2.1 ( m ) b Xác định độ sâu dòng chảy dốc nước h0 : Ta có h0 xác định theo phương pháp lợi mặt cắt thuỷ lực, với trình tự tính toán sau : - Tính : f( Rln ) = Trong : + m0 = 1+ m − m + m : Hệ số mái dốc nước, dốc nước có mặt cắt hình chữ nhật nên m = + Q : Lưu lượng chảy qua dốc nước, lưu lượng xả + i : Độ dốc dốc nước id = 0.15 Suy : f( Rln ) = = 161.37 - Tra phụ lục - ( Bảng tra thuỷ lực ) với hệ số nhám n = 0,017 ta bán kính thuỷ lực lợi Rln = 1.468 ( m ) - Lập tỷ số : = = 35.8 Tiếp tục tra phụ lục - ( Bảng tra thuỷ lực ) với hệ số mái m = ta : = 0.558 - Suy : = 0.558*1.468 = 0.82 (m) So sánh ta thấy : hk > h > ho Vậy đường mặt nước dốc đường nước hạ Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nguyên nước Trang 135 Ngành: Kỹ thuật tài Khi không xét đến hàm khí Đường mặt nước dốc nước xác định theo phương pháp cộng trực tiếp i-1 i i+1 n v h2 hi-1 hi i i-1 hi+1 ∆ Li hn ∆ Li+1 i+1 n L Hình 6.2: Sơ họa đường mặt nước dốc nước Với chiều dài dốc nước cột nước đầu dốc h đd= hđ biết, ta chia dốc nước thành nhiều đoạn mặt cắt 1-1; 2-2; 3-3;… Mặt cắt 1-1 mặt cắt đầu dốc nước - Giả thiết cột nước mặt cắt h 1, h2, h3,… Khi khoảng cách mặt cắt liền kề xác định theo công thức: ∆L = ∆∋ i−J Trong đó: + ∋ - Năng lượng đơn vị mặt cắt +  αV22 ∆ ∋=  h2 + 2g    αV12  − h + ÷  ÷ 2g    hiệu số tỷ mặt cắt đầu cuối đoạn tính toán + ∆L : Khoảng cách mặt cắt liên tiếp + J : Độ dốc thủy lực trung bình đoạn tính toán + + + + Ji = J= J1 + J 2 Q2 ωi2 Ci2 Ri độ dốc thủy lực mặt cắt thứ i ωi = Bi hi diện tích mặt cắt ướt mặt cắt thứ i Ci = Vi = ω Ri = i × R1/6 χ i : bán kính thủy lực mặt cắt i n Hệ số sezi, Q ωi vận tốc trung bình dòng chảy qua mặt cắt i Tính toán đường mặt nước ứng với Zng= 204.26 m Q = 500 (m3/s) Sinh viên: Nguyễn Đức Giang h k = 2.1 (m ) Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nguyên nước Trang 136 Ngành: Kỹ thuật tài B tràn = 52.56 (m) i= 0.15 L = 220 (m ) TT (1) 10 11 B h w n = 0.017 R (m) c (m) (m) (m2) (2) (3) (4) (5) (6) 110 1.944 65.71 63.0 1.147 60.18 52.5 0.963 46.7 52.5 2.1 52.5 1.2 52.5 52.5 52.5 52.5 52.5 52.5 52.5 52.5 52.5 0.89 0.82 0.77 0.72 0.69 0.65 0.62 0.6 v (m/s) (7) ∋ i (m) (8) ∆∋ (m) (9) J Jtb (10) (11) 3.145 0.002 7.927 4.403 1.257 0.015 0.008 58.45 9.512 5.612 1.209 0.027 0.021 0.860 57.37 10.68 4 1.100 0.040 0.033 0.795 56.61 11.60 7.679 0.966 0.052 0.046 56.04 12.35 8.549 0.869 40.4 0.748 0.058 37.8 0.700 55.43 13.21 9.617 36.2 0.672 55.05 13.78 10.37 34.1 0.634 54.52 14.63 32.5 0.605 54.10 31.5 0.586 43.1 53.82 4.53 6.713 0.065 L (m) (12 (m) (13 ) ) 1.068 0.081 0.073 0.760 0.093 0.087 11.56 1.189 0.113 0.103 15.34 12.61 0.132 0.123 15.85 13.41 0.793 0.147 0.140 1.052 ∆L 9 18 28 37 10 47 14 61 12 73 26 98 39 137 82 220 Trong đó: Cột : Thứ tự mặt cắt Cột : Bề rộng mặt cắt tính toán Cột : Chiều sâu cột nước giả thiết mặt cắt i Cột : Diện tích mặt cắt ướt ω = B.h ω Cột ̀5 : Bán kính thủy lực R = 2h + b Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nguyên nước Trang 137 Ngành: Kỹ thuật tài 1/ R Cột : Hệ số cêzi C = n Q B Cột : Vận tốc mặt cắt tính toán V = h , Q = Qmaxxả α V2 ∋= h + 2g Cột : Tỷ mặt cắt tính toán  αV22   αV12  ∆ ∋=  h2 + ÷−  h1 + ÷ 2g   2g   Cột : Chênh lệch tỷ mặt cắt Cột 10 : Độ dốc thủy lực Ji = Q2 ωi2 Ci2 Ri Cột 11 : Độ dốc thủy lực trung bình J= J1 + J 2 Cột 12 : Khoáng cách mặt cắt tính toán ∆L = ∆∋ i−J Cột 13 : Khoảng cách cộng dồn * Kiểm tra khả xói dốc: Từ kết tính toán ta kiểm tra xói cho trường hợp lưu lượng qua tràn lớn Qmax = 500 m3/s + Vận tốc dòng chảy cuối dốc nước : Vc = 15.855 m/s + Tra bảng 11-9 sách '' Sổ Tay Tính Toán Thuỷ Lực '', ta vận tốc cho phép không xói bê tông M200 [V]KX = 25 (m/s) Vậy Vc < [V]KX nên dốc nước đảm bảo không bị xói trình làm việc 6.5 Tính toán tiêu năng: 6.5.1 Sơ đồ tính toán: Chọn Zdk = Zcd, sau dốc nước ta đào bể tiêu Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nguyên nước Trang 138 Ngành: Kỹ thuật tài V2/2g E E' o o Z h cd d vy h'' h c vx x vcd dk h c l1 y l n Hình 6.3: Sơ đồ tính toán bể tiêu 6.5.2 Tính toán kích thước bể tiêu năng: * Tính chiều sâu bể Khi chưa đào bể, chọn mặt chuẩn nằm ngang cuối dốc, ta có: αv02 E = h cd + g Ta có: q 3/ τ ) F( c = ϕE Q Trong đó: q: Lưu lượng đơn vị bể tiêu năng, q = b = = 9.5 (m2/s) ϕ: Hệ số lưu tốc, ϕ = 0,9 E : Cột nước toàn phần cuối dốc, αv02 E = h cd + g = 0.6 + = 12.8 (m) Suy : F( τ c ) = = 0.23 Tra phụ lục 15-1 (Bảng tra thủy lực) " Mà: hc= E0* Chiều sâu đào bể sơ d = Với σ τ c" = 0.345 τ c" = 12.8*0.345 = 4.416 σ * hc" − hk = 1.05*4.416 – 2.1 = 2.53 : Hệ số ngập chọn = 1,05 Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư nguyên nước Chọn chiều sâu đào bể d Trang 139 gt = d0 Ngành: Kỹ thuật tài = 2.52 Chọn mặt chuẩn nằm ngang qua đáy bể: αv 02 gt E = d + h cd + g = 2.52 + 0.6 + =15.93 Suy : F( τ c ) = = 0.166 Tra phụ lục 15-1 (Bảng tra thủy lực) " Mà: hc = E0* τ c" = 0.327 τ c" = 15.93*0.327 = 5.21 q2 q2 2 '' Z = ϕ be g hhl - g (σ hc ) = 0.95 Với ϕ be hệ số, ϕ be = 0,9 Chiều sâu đào bể tính toán: d1 = σ * hc" − ( hk + Z ) = 1.05*5.21 – (2.1 + 0.95) = 2.42 Tính toán sai số: d = = 4.13% < 5% Vậy ta chọn chiều sau bể: d = 2.5 (m) * Tính chiều dài bể Tương tự phần thiết kế sơ ta tính chiều dài bể tiêu theo công thức: l b = l + 0.8.l n Trong đó: l n : Chiều dài nước nhảy l n = 4.5*h’’ c = 4.5*5.21 = 23.45 (m) l chiều dài nước rơi chọn sơ = Vậy ta chọn chiều dài bể 24 (m) Sinh viên: Nguyễn Đức Giang Lớp 53NTC1 ... 20 21 22 23 24 25 26 1995 1996 1997 1998 1999 20 00 20 01 20 02 2003 20 04 390.50 354.00 143.10 785 .20 419.00 415.90 21 5.40 21 8.80 26 1.40 27 .50 23 8.00 23 5 .20 22 8.40 22 3.40 21 8.80 21 5.40 143.10 122 .00... 4.88 ea 2. 21 2. 51 2. 89 3.13 3.09 2. 89 2. 89 2. 83 2. 76 2. 63 2. 44 2. 21 Hr 76.0 72. 0 66.0 69.0 74.0 80.0 79.0 81.0 82. 0 86.0 84.0 80.0 ed 1.68 1.80 1.91 2. 16 2. 29 2. 31 2. 28 2. 29 2. 26 2. 26 2. 05 1.77... Trang 25 10 16 17 18 12. 2 19 24 20 21 22 23 24 25 26 27 10.7 21 4.0 3.0 7.0 6.5 1.0 18.5 20 21 22 23 24 25 26 27 16 1.0 28 10.6 3.0 29 30 31 1.8 5.5 10 29 30 31 8.8 19 10.0 28 Ngành: Kỹ thuật tài