TKTCTC công trình hồ chứa suối nưa

Thực tế cho thấy những công trình có khối lượng nhỏ nằm trên các suối nhỏ có khả năng cho phép thi công trong 1 mùa khô thì không cần phải xây dựng côngtrình dẫn dòng.Nhưng nhìn chung vi

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Vị trí công trình

Hồ chứa nước Suối Nưa 2 đặt trên suối Tranh cách làng Sập Việt 200m vềphía Bắc thuộc xã Trung Mỹ, huyện Bình Xuyên, tỉnh Vĩnh Phúc Với địa hình kháthuận lợi cho việc thi công công trình đầu mối

1.2 Nhiệm vụ công trình

Công trình Hồ chứa nước Suối Nưa 2 có nhiệm vụ:

- Cấp nước tưới cho 967 ha đất canh tác nông nghiệp thuộc các xã Trung

Mỹ, Phúc Yên, Bá Hiến và Thiện Kế

- Cấp nước sinh hoạt và nuôi trồng thuỷ sản

- Hạn chế lũ lụt cho Tam Đảo - Vĩnh Phúc và cải thiện tiêu úng cho vùng hạdu

- Góp phần cho công tác cải tạo, tạo nên môi trường trong sạch nhằm bảo vệmôi trường sinh thái cho lưu vực

1.3 Quy mô, kết cấu các hạng mục công trình

Hồ chứa nước Suối Nưa 2 đã được Bộ Thuỷ Lợi phê duyệt luận chứng kinh tế

Hệ số mái đập thượng lưu mt1,

Hệ số mái trong mlt1/ngoài mlt2

Hình thức thoát nước hạ lưu ống khói+ốp mái

III Tràn xả lũ

1.3.3 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình

1.3.4 Điều kiện địa hình

- Hồ chứa nước Suối Nưa 2 nằm ở phía Bắc làng Sập Việt thuộc huyện Tam

Đảo tỉnh Vĩnh Phúc.Lũng sông vùng tuyến đập tương đối mở rộng

- Thềm sông có cao độ thay đổi từ cao độ (54÷56)m chủ yếu nằm ở bên phảidòng chảy Đáy sông ở cao độ (52÷53)m Địa hình hai vai đập tương đối dốc vaiphải dốc 32o vai trái dốc từ 15÷200.Vùng phủ thực vật chỉ phát triển ở các vai đậpbao gồm các cây nhỏ,dây leo và một phần được trồng thông từ (10÷15)năn nay

- Cống lấy nước : Được bố trí ở vai trái đập cao độ tự nhiên nơi đặt cống từ

(112÷113)m

- Tràn:Tràn có cửa đặt ở đập phụ II nằm trên yên ngựa có cao độ 71,5

- Đập phụ 1: Nằm phía bên trái đập chính được xây dựng trên eo núi Hai

vai đập là 2 quả núi có cao độ (82÷83)m,yên ngựa thấp có cao độ 66 m

- Đập phụ 2: ở bên phải đập chính,cách đập chính 300 m yên ngựa thấp nhất

ở cao độ 71,5 hai vai đập thoải trên măt tầng phủ là cây nhỏ và rừng thông mớitrồng

1.3.5 Điều kiện khí hậu, thuỷ văn và đặc trưng dòng chảy

1.Khí tượng:

Khu vực xây dựng nằm ở trung du Bắc Bộ qua số liệu đo đạc ta thấy:

- Nhiệt độ không khí :Trung bình 23,70 C,cao nhất là 40,20C,thấp nhất là 3,70C

Nưa 2

- Độ ẩm:Trung bình 81,% lớn nhất 100% thấp nhất 14 %.Những tháng độ ẩmlớn như tháng 8,tháng 9.Những tháng khô hanh như tháng 11 và tháng 12

- Lượng mưa trung bình 1705 mm/năm.Số ngày mưa 117,2 ngày /năm

- Lượng nước bốc hơi :1154 mm/năm

- Lũ chính vụ theo tần xuất p=10% là Qmax10% = 350,75m3/s

- Tổng lượng lũ thiết kế W=15,72.106 (m3)

- Theo tần suất p=1,5 %.là Qmax1,5%=514,05m3/s

Thời gian của lũ chính vụ là 24 giờ

1.4 Điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn

-Điều kiện địa chất:

1-Đập chính:

Xét từ trên xuống dưới vùng tuyến đập chính có cấu tạo như sau:

- Lớp 1: Là đất á sét vừa,mỏng phân bố ở hạ lưu tuyến I

- Lớp 2: Hỗn hợp cuội sỏi,cát lòng sông.Phân bố trên mặt lũng sông chiều dày

từ (2,5÷5)m được phủ một lớp á sét mỏng.Từ tim tuyến I về hạ lưu lớp này hoàntoàn lộ thiên

Hàm lượng cuội sỏi từ(30 ÷ 40)% có nơi(50 ÷ 60)% kích thước d = (5 ÷ 10)cm cólẫn những hòn d=25 cm phần còn lại là sỏi và cát.Hệ số thấm k=1.10-2cm/s

- Lớp 3: Lớp pha tàn tích không phân chia phân bố rộng trên mặt sườn đồi.Đỉnh

đồi là đất sét nặng lẫn dăn sạn màu nâu vàng đến đỏ,trạng thái nửa cứng đếncứng.Kết cấu chặt vừa chiều dày phổ biến từ( 3 ÷ 5 ) m dung trọng tự nhiên

+ γtn=1,77 T/m3

+ γk=1,47T/m3

Hệ số thẩm thấu k=4,55.10-5cm/s.Phần trên mặt trung bình 0,5 m là lớp pháttriển thực vật đang tơi xốp

- Lớp 4: Là lớp đá gốc nền đập bao gồm các loại trầm tích bị phong hoá

mạnh,chiều dày khá lớn cách mặt đất (25÷30 m) có nơi (35÷40)m ở dạng mềmbở,nhiều nơi thành đất vì vậy có thể coi đập đặt trên nền đất

2- Đập phụ I và II

Địa tầng từ trên xuống dưới như sau:

- Lớp 3: Là lớp á sét nặng lẫn dăn sạn,chiều dày phân bố không đều trung bình

từ (2÷3)m

- Đá gốc: Nằm dưới lớp 3 gồm các loại cát bột bết và đấ phiến thạch anh,mica

bị phong hoá mạnh dưới, mặt đất

3-Tràn xả lũ:

Địa tầng từ trên xuống dưới bao gồm:

- Lớp 3: Là lớp á sét nặng lẫn dăn sạn,chiều dày phân bố không đều từ

(1,5÷2)m có nơi từ (5÷6)m

-Đá gốc: Nguồn gốc là cát bột kết hợp hoặc đá phiến thạch anh phong hoá

mạnh ở khá sâu so với mặt đất

4 - Cống lấy nước :

Cấu tạo địa tầng tương tự đập tràn trên cùng là ba lớp dày (4÷7) m dưới là

đá gốc phân hoá mạnh nằm khá sâu so với mặt đất mực nước ngầm ở cao độ(50÷51)

Nưa 2

-Điều kiện địa chất thuỷ văn:

- Vùng đập chính tồn tại hai vùng chứa nước:Tầng cát cuội sỏi thềm sông vàtầng đá nứt nẻ.Tầng đá nứt nẻ ở sâu dưới mặt đất, khả năng lưu thông nước kém.-Tầng cát cuội sỏi có diện phân bố rộng (tới 250 m) Nước chứa trong lớp nàylưu thông trực tiếp với sông Đây là vấn đề cần giải quyết chống thấm cho nền đập

và tháo nước hố móng

1.4.1 Điều kiện dân sinh, kinh tế khu vực

Địa bàn Tam Đảo -Vĩnh Phú là vùng dân cư có nghề nghiệp chính là pháttriển nông nghiệp.Do chưa đáp ứng được nhu cầu nước để phát triển nông nghiệp vìthế dân trong vùng này rất thiết tha được xây dựng công trình nhằm có đủ điều kiện

để sản xuất.Do thiếu nước,thiếu lương thực nên dân trong vùng này phải vất vảmới đáp ứng nhu cầu sinh hoạt hàng ngày.Trong đó không kể tình trạng phá rừnglấy củi làm gỗ,để bán,làm cho tình trạng rừng ngày càng bịh tàn lụi cân bằng sinhthái bị phá vỡ nghiêm trọng.Vì thế để đáp ứng ổn định và lấy lại cân bằng sinh tháinhất thiết phải xây dựng công trình

1.5 Điều kiện giao thông

Từ quốc lộ 2 (ở ngã ba Hương Canh) vào công trường là đường liên xã 201 tới ấp Bảo Sơn theo đường 217 vào hồ chứa Suối Nưa 2 cự li khoảng 15 km.Đây

là đường đất dải cấp phối,các loại xe đi lại được bình thường.Ngoài quốc lộ 2 thì

từ quốc lộ 2 đi các tỉnh khác còn có :

-Đường sắt :Tuyến Hà Nội -Hương Canh

-Đường thuỷ: Trên sông Hồng theo tuyến Hà Nội -Việt Trì.Nhìn chung mạng

lưới giao thông tương đối thuận lợi

1.6 Nguồn cung cấp vật liệu, điện, nước

Theo cácbáo cáo địa chất ở giai đoạn thiết kế kỹ thuật để chuẩn bị vật liệuxây dựng công trình đã tiến hành khảo sát các mỏ vật liêu:đất đá,cát sỏi.Đặc điểmtừng mỏ như sau:

1.6.1 - Mỏ đất

Bao gồm 5 mỏ: A,B,C,D và E

1.Mỏ A:

- Nằm trong lòng hồ cách tuyến đập chính (500÷1000)m là vùng đồi thấp cao

độ (100÷1200)m cao độ chân đồi (64÷70) Trên mặt tầng phủ là rừng cây nhỏ vàthông mới trồng.Độ dày tầng phủ (0,2÷0,3)m

- Lớp đất khai thác là lớp á sét vừa lẫn dăm sạn (10÷15)% ở trạng thái dẻocứng.

2.Mỏ B:

Nằm bên phải đập chính cách đập chính (400÷600)m là vùng đồi thấp,cao độ

từ (50÷90)m.chiều dày tầng phủ (0,2÷0,3)m.Trên mặt gồm các cây nhỏ và thôngmới trồng.Lớp khai thác là đất pha tàn tích ở trạng thá dẻo cứng đến nửa cứng chiềudày phổ biến từ (1÷2)m

3.Mỏ C:

Nằm cạnh làng Sập Việt cách đập chính từ (500÷1500)m Toàn bộ mỏ là chânđồi cao độ (50÷90) m chiều dày tầng phủ từ(0,2÷0,3)m>Trên mặt gồm cây nhỏ vàthông mới trồng.Lớp khai thác là á sét trung đến nặng lẫn dăm sạn chiều dày từ(1÷3)m

4.Mỏ D:

Nằm trên đưòng quốc lộ 2 vào làng Sập Việt cách đập chính 4,5 km.Lớp đấtkhai thác thuộc đất canh tác của dân trữ lượng nhỏ (100.000m3) do vậy không khaithác

5.Mỏ E:

Nằm trên đường từ Hương Canh vào làng Sập Việt cách đập chính 4,5 km

là mỏ có bề mặt bằng phẳng,cao độ từ(23÷24).Lớp phủ trên mặt là đất canh tácdầy (0,2÷0,3)m.Lớp đất khai thác là lớp đất á sét nặng,có chõ là á sét nhẹ ít sạnsỏi.Trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng chiều dầy khai thác từ (1,5÷2)m

- Dưới đây là bảng tính trữ lượng và các chỉ tiêu kỹ thuật xây dựng

Các chỉ tiêu kỹ thuật dùng trong tính toán

Đấtbão hoà Độ ẩm

tựnhiên(%)

K(cm/s)

ϕ0

C(kg/cm3

)

ϕ0 C(kg/cm3)

1.6.2 Mỏ cát sỏi

- Đã tiến hành khảo sát nằm ở bãi hạ lưu công trình dọc theo suối SẬP VIỆTcách tuyến đập từ (4÷6) km Chiều dày lớp phủ 0,1 m,chiều dày khai thác (1,5÷2)m.Qua thí nghiệm các bãi trên đều đảm bảo yêu cầu xây dựng

- Dưới đây là bảng tổng hợp khối lượng cát sỏi:

Dưới mựcnước

- Trữ lượng :

+ Bóc vỏ :6000m3

+ Khai thác 30.000m3

1.7 Điều kiện cung cấp vật tư, thiết

bị, nhân lực

-Nguồn nhân lực ở địa phương dồi dào

-Thiết bị, vật liệu xây dựng đáp ứng đủ nhu cầu thi công công trình

1.8 Thời gian thi công được phê duyệt

Công trình được xây dựng trong khoảng 2 năm kể từ ngày khởi công

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

Do công tác chuẩn bị đi trước rất tốt nên trong quá trình thi công chưa gặpkhó khăn đáng kể nào và quá trình thi công diễn ra một cách rất thuận lợi điển hìnhnhư:

- Khí hậu thuận lợi, đường xá, cầu cống thuận lợi

- Nguyên vật liệu, nhân lực phong phú

- Máy móc, thiết bị tốt…vv

2.1 Mục đích,ý nghĩa,nhiệm vụ dẫn dòng thi công.

2.1.1 Mục đích.

Dẫn dòng thi công là dẫn dòng chảy trong sông theo đường dẫn nhântạo hoặc lòng sông tự nhiên nhằm mục đích đảm bảo hố móng cách ly với dòngchảy và luôn khô ráo để thi công các hạng mục công trình

Thực tế cho thấy những công trình có khối lượng nhỏ nằm trên các suối nhỏ

có khả năng cho phép thi công trong 1 mùa khô thì không cần phải xây dựng côngtrình dẫn dòng.Nhưng nhìn chung việc dẫn dòng là công tác tất yếu.Do đó dẫn dòngthi công nhằm 2 mục đích chính:

Nưa 2

1.Ngăn chặn những ảnh hưởng bất lợi của dòng chảy đảm bảo hố móng đượcthi công

trong điều kiện khô ráo

2.Dẫn dòng chảy về hạ lưu nhằm đảm bảo việc lợi dụng tổng hợp nguồnnước trong suốt quá trình thi công như sinh hoạt,giao thông,tưới nước phục vụ chocông nghiệp và nông nghiệp

Trong quá trình thi công nếu nước tràn vào hố móng sẽ ảnh hưởng rất xấuđếnchất lượng công trình,gây khó khăn cho việc chọn phương án thi công.Do vậyhình thức kết cấu công trình sẽ bị thay đổi dẫn đến kế hoạch tiến độ thi công cũngthay đổi và cuối cùng là ảnh hưởng tới giá thành xây dựng công trình

Phương án dẫn dòng có ảnh hưởng đến tiến độ thi công ( thời gian đạtcao trình đập chính ngăn sông) ảnh hưởng tới bố trí và kết cấu công trình đầumối, đến phương án thi công (trên khô hay bằng phương pháp cơ giới thuỷlực), đến bố trí mặt bằng thi công và giá thành công trình (từ 15%-30%)

Do vậy phải nghiên cứu kỹ để đưa ra phương án dẫn dòng hợp lý đểđưa ra phương án dẫn dòng hợp lý đảm bảo yêu cầu kinh tế,kỹ thuật và lợidụng tổng hợp

2.1.2 Nhiệm vụ của dẫn dòng thi công.

Chọn tần suất, lưu lượng và thời đoạn thiết kế dẫn dòng thi công theo quy

mô kích thước, nhiệm vụ công trình và các tài liệu có liên quan

Chọn sơ đồ và thiết kế quy mô kích thước công trình dẫn dòng phải thíchhợp cho từng thời đoạn thi công bảo đảm:

− Bảo đảm tiến độ chung

− Chênh lệch về cường độ thi công không quá cao trong suốt quá trình thicông công trình

2.2 Phương án dẫn dòng thi công

2.2.1 Các nguyên tắc khi lựa chọn phương án dẫn dòng.

− Thời gian thi công là ngắn nhất

− Phí tổn về dẫn dòng và giá thành công trình là rẻ nhất

− Thi công được thuận lợi,liên tục,an toàn,chất lượng cao

− Đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp nguồn nước ở mức cao nhất

Lưu ượng dẫn dòng

l-Các công việc phải làm và các mốc khống chế

Q =

7,21(m 3 /s)

+ Công tác chuẩn bị chung.

+ Bóc lớp phủ, xử lý hố móng bên trái đập.

+ Đắp vai phải đập lên cao trình tính toán.

+Thi công cống ngầm lấy nước + Thi công đập phụ 1

+ Cuối mùa kiệt thi công xong cống ngầm lấy nước.

Mùa mưa từ tháng 5 đến hết

tháng 10

Qua lòng sông thu hẹp

tk dd

Q =

350,75 (m 3 /s)

+Thi công đập chính lên cao trình khống chế

+ Thi công tràn +Hoàn thiện đập phụ 1

Q =

7,21(m 3 /s)

+Tiến hành ngăn dòng +Thi công phần giữa đập lên cao trình tính toán.

+ Cuối mùa kiệt thi công xong tràn chính.

Mùa mưa từ tháng 5 đến hết

tháng 10

Qua tràn chính

tk dd

Lưulượng dẫndòng

Các công việc phải làm

tk dd

Q =7,21(m3/s)

+ Đắp đê quay dọc và ngangbên trái và bên phải đập

+ Bóc lớp phủ, xử lý hố móngđập đất hai bờ trái, phải

+Thi công cống lấy nước + Thi công và hoàn thiện cốngngầm dẫn dòng

+Thi công đập đất lên caotrình tính toán

tk dd

Q =350,75(m3/s)

+Thi công vai trái và vai phảicủa đập chính lên cao trìnhtính toán

+Thi công tràn chính và đậpphụ 2

tk dd

Q =7,21(m3/s)

+Tiến hành ngăn dòng+Thi công phần còn lại củađập chính lên cao trình thiết kế+Cuối mùa kiệt thi công xongtràn chính và đập phụ 2

Mùa mưa

từ tháng 5 đến

hết tháng 10

Qua trànchính

tk dd

Q =350,75(m3/s)

+Hoàn thiện đập và các côngtrình phụ trợ khác

+ Kiểm tra va đưa công trìnhvào khai thác và vận hành

2.2.3 So sánh lựa chọn phương án dẫn dòng

1) Phương án dẫn dòng 1

+) Ưu điểm:

_ Lợi dụng được điều kiện địa hình của khu vực

- Lợi dụng được cống lấy nước để dẫn dòng

- Do không phải làm đê quai dọc và cống dẫn dòng nên sẽ giảm chi phí cho thicông.

+) Nhược điểm:

- Cống lấy nước kích thước bé, chỉ dùng để lấy lưu lượng nhỏ, mặt khác cao

trình ngưỡng cống đặt cao nên khi dẫn dòng qua cống lấy nước với lưu lượng lớn sẽlàm mực nước thượng lưu cống lớn, do đó đê quai thượng lưu sẽ rất cao

- Khối lượng đắp đập chủ yếu là vào mùa khô năm thi công thứ 2 nên cường

độ rất cao, đòi hỏi phải tập trung nhân lực, máy móc, thiết bị…

- Làm thêm cống dẫn dòng và đắp đê quai dọc nên chi phí sẽ tăng.

- Thi công 2 bên bờ nên sẽ phải làm thêm đường thi công

 Kết luận : Qua phân tích các phương án dẫn dòng thi công, ta thấy phương

án 1 là phù hợp hơn cả Các hạng mục công trình được thi công liên tục, lợidụng được cống ngầm lấy nước và tràn xả lũ cho công tác dẫn dòng vào giaiđoạn sau Hơn nữa cường độ thi công và khối lượng công việc không quálớn, thời gian thi công tương đối hợp lý

2.3 Xác định lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công

2.3.1 Chọn tần suất thiết kế dẫn dòng thi công.

Theo TCVN 285-2005, công trình là công trình cấp III, có thời gian thi

công là 2 năm theo (Bảng 4.6 Lưu lượng mực nước lớn nhất để thiết kế các

công trình tạm thời phục vụ công tác dẫn dòng.) ta tra được : Ptk= 10%

Nưa 2

2.3.2 Chọn thời đoạn thiết kế dẫn dòng thi công.

Ở đây ta thấy thời gian mùa lũ và mùa khô là như nhau và bằng 6 thángnên ta chon thời đoạn thiết kế dẫn dòng thi công là 6 tháng

2.3.3 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công.

Lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công là lưu lượng lớn nhất trong thờiđoạn thiết kế dẫn dòng thi công ứng với tần suất thiết kế dẫn dòng đã chọn

+ Mùa khô lưu lượng thiết kế dẫn dòng là: Q dd tk = 7,21(m3/s)

+ Mùa lũ lưu lượng thiết kế dẫn dòng là : Q dd tk = 350,75(m3/s)

2.4 Tính toán thủy lực dẫn dòng

2.4.1 Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp:

a) Mục đích:

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

Xác định cao trình đê quai thượng và hạ lưu;

Xác định cao trình đắp đập chống lũ cuối mùa khô;

Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy

b)Nội dung tính toán:

1ω

ω

=

K

Trong đó :

+ K - Mức độ thu hẹp của lòng suối

+ ω1- Tiết diện ướt của lòng suối mà đê quai và hố móng chiếm chỗ (m2)

+ ω2- Tiết diện ướt của lòng suối cũ (m2)

+ ω0- Tiết diện ướt của lòng suối (m2)

- Ứng với lưu lượng mùa kiệt thiết kế Qml dd =350,75 (m3/s) tra quan hệ (Q ~Zhl) tương ứng với mực nước sông ở cao trình Zhl = 109,73 m Đo diện tích trênmặt cắt ngang đập ta được

ω1 = 340,72 (m2)

ω2 = 653,49 (m2)

→ K = 653,49

72,340

.100% = 52,13 (%)

*) Tính lưu tốc bình quân tại mặt cắt co hẹp VC:

Vc =ε(ω2 −ω1)

dd tk Q

Qdd tk : Lưu lượng dẫn dòng thiết kế (m3/s)

ε: Hệ số thu hẹp ( Theo giáo trình thi công tập 1 ε = 0,95 Thu hẹp 1bên )

→ Vc =0,95(653,49 340,72)

75,350

- Kiểm tra xói: lòng sông không bị xói thì phải thoả mãn điều kiện

Nưa 2

VC < [ ]V KX Với địa chất lòng sông là lớp sỏi vừa, độ sâu dòng chảy > 3m Tra bảng 1-2GTTC-tập 1 ta được [ ]V KX = 1,4 (m/s)

Để tìm được ∆Z ta phải dùng phương pháp thử dần

- Giả thiết các ∆Zgt => Ztl = Zhl + ∆Zgt => Đo diện tích trên mặt cắt ngangđược diện tích ướt của lòng suối ω0

Tính toán ∆Z lại, nếu ∆Zgt = ∆Ztt thì dừng lại

Bảng 2.3: Bảng tính ∆Z mùa lũ

∆Z gt (m)

Z tl (m)

ω0 (m 2 )

V o (m/s)

∆Z tt (m)

dd ⇒Ztl để xác định cao trình đê quai.

+ Độ nhám: n = 0,017 (tra phụ lục 4 - 3 bảng tra thuỷ lực)

Tính toán thuỷ lực qua kênh dẫn sau cống:

+ Chiều dài kênh Lk =162,5 (m)

+ Cửa ra của kênh ∇ck= ∇đk- i* Lk=+ 105,175 (m)

+ Kết cấu kênh: kênh đất.

+ Bề rộng đáy kênh b = 3(m)

002,0105,2

*44

Q

i m

Theo phương pháp đối chiếu với mặt cắt có lợi nhất về thủy lực thì:

ω = (bKênh +m.h0Kênh).h0Kênh = (3 + 1,5.1,022).1,022= 4,644 (m2)

Vc = ω

mk dd Q

= 4,644

21.7

⇒

⇒ln

2

g b

Vậy đường mặt nước trong kênh là đường nước đổ b1

Sơ đồ hình vẽ đường mặt nước sau:

hK

h

h0

x

sơ đồ đường mặt nước.

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

Giả thiết các cột nước trong kênh hi từ giá trị hk đếnh0,ta xác định đượcdiện tích và chu vi mặt cắt ướt:

i

ω = (b + mh

i)hi m2)

Nưa 2

χ i= b + 2hi 1+m2 (m).

Từ đó ta tính được vận tốc dòng chảy trong kênh Vi =

i i

2

i

V g

α +

Bán kính thủy lực Ri =

i i

ω

χ (m).

Hệ số Sêdi C ( áp dụng công thức Maninh) Ci =

1 6

1.R i n

2 2

Ở đây ta tính H0 theo công thức đập tràn đỉnh rộng

* Áp dụng công thức chảy ngập qua đập tràn đỉnh rộng:

Q =ϕnω 2g(H o −h n)

h = h

b - Bề rộng kênh 3(m).

m -Hệ số lưu lượng là m=0,35 tra "bảng 14-13 BTTL" ta được ϕn- hệ số ngậpϕn= 0,93

Thay vào trên ta tính được:

Theo tác giả Hứa Hạnh Đào trạng thái chảy trong cống phụ thuộc vào mựcnước trước cống như sau :

+ H ≤ (1,2÷1,4) d cống chảy không áp hoặc bán áp

+ H > (1,2÷1,4) d cống chảy có áp hoặc bán áp

Cửa vào không thuận lấy hệ số 1,2

Trong đó d là chiều cao cống : d=h=2,2m

- Kiểm tra nếu thấy điều kiện giả thiết thoả mãn thì kết quả tính cột nước H làđúng nếu không đúng thì phải giả thiết lại

- Tính Z cống= Zđáy công +H

- Vẽ quan hệ Q~ Zcống

*) Xác định dạng đường mặt nước trong cống:

Tính với các cấp lưu lượng Qi( m3/s)

+ Độ sâu phân giới hk:

hk=

g - Gia tốc trọng trường g=9.81 (m/s2)

b - Bề rộng cống b=1,5 (m): Hệ số cột nước lưu tốc, lấy + Độ sâu dòng đều h0:

- Khoảng cánh giữa hai mặt cắt :

-Kết quả tính toán đường mặt nước trong kênh được thể hiện trong phụ lục IIVới chiều dài cống L = 122,3(m), ta xác định được hx

Nhận xét: Ta thấy đường mặt nước trong cống không chạm trần cống nêntrạng thái chảy trong cống là không áp

Ta có hn = H0k < 2

2,2

2 =

D

= 1,1 (m)Kiểm tra chế độ chảy:

Ta thấy

4 , 1 2 ,

n h

h h

ω

i

i

χω

i 1 61

i R n

i i

i R C

V

2 2

i J i

Lưu lượng qua cống chảy không áp được tính theo công thức:

Áp dụng công thức chảy ngập qua đập tràn đỉnh rộng:

0.387588 7

107.387 6

108.126 4

Biểu đồ quan hệ Q ~ Ztl Cống

Zhl tra quan hệ Q-Zhl với Q= 7.21 m3/s

2.4.4 Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua tràn

 Tính toán thuỷ lực qua tràn:

- Hình thức dòng chảy qua tràn là chảy qua đập tràn đỉnh rộng, chảy

tự do, có ngưỡng Phương án dẫn dòng thi công lợi dụng tràn chính làm công trìnhdẫn dòng Khi tính toán lấy lưu lượng đỉnh lũ Qp=5% = 420 m3/s

Các bước tính toán:

- Giả thiết các cấp lưu lượng chảy qua tràn Qi (m3/s)

- Tính toán cột nước tràn ứng với các cấp lưu lượng theo công thức:

Ho3/2

Coi lưu tốc tới gần Vo ≈ 0 ta có:

H = Ho - g

V o

2

2α

= Ho =

3 2

2 

ξmb: Là hệ số hình dạng của mố bên Chọn mố bên có dạng vát: ξmb = 0,7

ξmt: Là hệ số hình dạng của mố trụ.( đập có 1 khoang nên ξmt = 0)

H n

Ho = Hott. Hệ số lưu lượng qua tràn lấy m = 0,34

- Tính cao trình mực nước thượng lưu tràn:

Ztrtl= Zngưỡng tràn+ H0

- Tính với các cấp lưu lượng khác nhau ta được bảng tính sau:

2.5 Tính toán điều tiết lũ.

2.5.1 Mục đích của việc tính toán điều tiết lũ

− Tính toán điều tiết lũ nhằm xác định lưu lượng xả lớn nhất qua tràn hoặc tínhdung tích phòng lũ để từ đó xác định cao trình mực nước lũ trước tràn khi lũ về.Qua đó xác định được cao trình vượt lũ của đập

2.5.2 Tài liệu tính toán

2.5.3 phương pháp tính điều tiết lũ

− Do lũ đến dạng tam giác nên ta dùng phương pháp kotrerin

− Dựa vào hình vẽ trên ta có công thức tính dung tích phòng lũ của kho nước:

q

Q W

Nưa 2

Qmax : Lưu lượng đỉnh lũ tần suất 10%: Qmax =350,75 (m3/s)

− Trên công thức (*)Wm và qmax chưa biết nên ta dùng phương pháp thử dần Ta

tiến hành giả thiết qmax sau đó thay vào công thức ta tính được Wm

Cách làm như sau:

− Ta có tổng lượng nước trong hồ lúc này là :

W = Wm + WMNDBT = Wm + 11 (106m3) (MNDBT=126 ứng với WMNDBT = 11*106m3)

− Tra quan hệ (Z ~ V) của hồ chứa ứng với các giá trị W xác định được mực

nước thượng lưu trước tràn ZTL ,cột nước trước tràn tính theo công thức:

H = ZTL -∇ngưỡng tràn (**)

− Thay H vào công thức tính lưu lượng xả qua tràn ta được:

tt xa

3 2 0

Ta lập bảng tính điều tiết ứng với các q max gt như sau

TT qmax(m³/s) Qmax(m³/s) Wm(10³m³) WL(10³m³) T(giờ) W(10³m³) Ztl(m)

Nưa 2

Ứng dụng kết quả tính toán.

Xác định cao trình đắp đập vượt lũ :

ZVL = Ztlmax + δ = 125.034 + 0,466 = 125,5 m Sau khi tính toán thủy lực qua các công trình và tính toán điều tiết lũ ta có

phương án dẫn dòng với các mốc khống chế như sau:

Năm thi

công Thời gian

Công trình dẫndòng

Lưu lượngdẫn dòng

Các công việc phải làm và các

Q =7,21(m3/s)

+ Công tác chuẩn bị chung.+ Bóc lớp phủ, xử lý hố móng

bên trái đập

+ Đắp vai phải đập lên cao trình

+110,40+Thi công cống ngầm lấy nước+ Thi công đập phụ 1+ Cuối mùa kiệt thi công xongcống ngầm lấy nước

Mùa mưa từ tháng

5 đến hết tháng 10

Qua lòng sôngthu hẹp

tk dd

Q =350,75(m3/s)

+Thi công đập chính lên cao

trình +126,80+ Thi công tràn+Hoàn thiện đập phụ 1

Q =7,21(m3/s)

+Tiến hành ngăn dòng+Thi công phần giữa đập lên cao

trình +126,80+ Cuối mùa kiệt thi công xong

tràn chính

Mùa mưa từ tháng

5 đến hết tháng 10 Qua tràn chính

tk dd

Q = 420(m3/s)

+Thi công và hoàn thiện đậpchính lên cao trình thiếtkế+130,70+ Thi công và hoàn thiện cáccông trình phụ trợ+Kiểm tra và đưa công trình vàokhai thác vận hành

2.6 Thiết kế kích thước công trình dẫn dòng.

2.6.1 Thiết kế đê quay

a)Chọn tuyến đê quay.

− Xuất phát từ nguyên tắc yêu cầu chọn tuyến đê quai là phải đảm bảo chiềudài đê quai nhỏ nhất

− Thuận dòng chảy, diện tích hố móng được đê quai bảo vệ phải đủ rộng để thicông đào móng, bố trí hệ thống tiêu nước hố móng và làm đường thi công nếu cần.Thiết kế và bố trí đê quai đảm bảo cho thi công công trình được an toàn

− Vật liệu đắp đê quai là đất

b)Thiết kế đê quay.

− Tiến hành đắp đê quay vào mùa khô năm thứ 2 ( Dẫn dòng qua cống ngầm)

− Đê quai thượng lưu: Vật liệu là đất

Cao trình đỉnh đê quai ∇tl đq = + 108 , 70m

− Chọn chiều rộng đỉnh đê quai B = 1,5 (m) (do không yêu cầu về giao thôngnên ta chọn theo kinh nghiệm)

− Chiều cao đê quai trung bình : h = 108,7 – 103 =5,7 (m)

− Mái dốc đê quai phía thượng lưu: m = 1,5

− Mái dốc đê quai phía hạ lưu : m = 1,5

- Đê quai hạ lưu:Vật liệu đắp đê quai bằng đất bóc phủ và đất đào móng đập

Cao trình đê quai ∇đq hl =Zhl +δ

Trong đó: Zhl - cao trình mực nước hạ lưu ứng với lưu lượng dẫn dòngthiết kế Tra quan hệ Q ~ Zhạ ứng với Qdd =7,21 m3/s được Zhạ =+103,45 (m)Vậy ∇HL =

đêêquâ 103,45+ 0,55 = 104 (m)

Nưa 2

Chiều cao đê quai trung bình : h = ∇đinh−∇đáy= 104 - 103 = 1 (m)

Bề rộng đỉnh đê quai do không yêu cầu làm đường giao thông nên tachọn

B = 1,5(m)

Độ dốc mái phía thượng lưu: m = 1,5

Độ dốc mái phía hạ lưu: m = 1,5

2.7 Thiết kế sơ bộ công tác ngăn dòng

2.7.1 Tầm quan trọng của công tác ngăn dòng:

− Trong quá trình thi công các công trình thuỷ lợi trên sông, suối hầuhết đều phải tiến hành công tác ngăn dòng Nó là một khâu quan trọng hàng đầu,khống chế toàn bộ tiến độ thi công, nhất là tiến độ thi công công trình đầu mối

− Do đó đòi hỏi chúng ta phải nắm chắc qui luật của dòng chảy để chọnđúng thời cơ, xác định được thời gian và lưu lượng ngăn dòng hợp lý

2.7.2 Chọn thời đoạn và lưu lượng ngăn dòng

a) Mục đích, ý nghĩa của việc ngăn dòng.

- Hầu hết khi xây dựng các công trình thủy lợi trên sông đều phải tiến hành côngtác ngăn dòng

- Nó là một khâu quan trọng hàng đầu , khống chế toàn bộ tiến độ thi công , nhất làtiến độ thi công công trình đầu mối

b) Xác định lưu lượng thiết kế ngăn dòng.

• Xác định thời điểm thiết kế ngăn dòng.

- Căn cứ vào kết cấu công trình, trình tự thi công, thời đoạn dẫn dòng thi công,đường quá trình nước đến ta có thể chọn thời điểm thiết kế ngăn dòng như sau:

+ Mùa kiệt năm thứ hai: Tiến hành ngăn dòng vào đầu tháng 12

- Tần suất ngăn dòng được quy định trong TCVN 285-2002 phụ thuộc vào cấpcông trình Công trình đầu mối thi công thuộc cấp III nên ta có tần suất lưu lượnglớn nhất để thiết kế ngăn dòng là P = 10%

• Xác định lưu lượng thiết kế ngăn dòng.

- Lưu lượng thiết kế ngăn dòng thi công lấy bằng lưu lượng trung bình 10 ngày lớnnhất trong thời gian ngăn dòng ứng với tần suất ngăn dòng thi công:

+ Ngăn dòng mùa kiệt năm thứ 2 : Vào đầu tháng 11 của năm thi công thứ 2, lưulượng ngăn dòng là Q = 4,807 m3/s

• Chọn vị trí và độ rộng cửa ngăn dòng.

- Ta lấp dòng từ bờ phải qua bờ phải để tận dụng đường giao thông Do vậy chọn

vị trí cửa ngăn dòng là bên bờ trái đập

- Chọn bề rộng cửa ngăn dòng, bề rộng này phải thoả mãn điều kiện không xói vàcường độ ngăn dòng không quá lớn.Từ lưu lượng ngăn dòng trên ta tính toán thuỷlực qua lòng sông thu hẹp xác định được Vc từ đó ta sẽ kiểm tra điều kiện khôngxói của nền Vc < [V]K , nếu không thoả mãn có thể chọn lại hoặc dùng giải phápgia cố nền

-Căn cứ vào điều kiện địa hình , địa chất , đặc điểm thuỷ văn của dòng sông vànguồn cung cấp vật liệu ở khu vực xây dựng tuyến đập ta chọn phương pháp lấpđứng Bởi nếu lấp dòng theo phương pháp lâp bằng thì phải xây cầu công tác mà ởđây lòng sông rộng làm cầu rất tốn kém làm cầu nổi sẽ rất tốn kém vì lòng sôngrộng Hơn nữa theo phương pháp này công tác chuẩn bị sẽ đơn giản đỡ tốn kém,tận dụng được đường thi công và thuận tiện cho việc chở vật liệu ngăn dòng, thuậnlợi cho công tác thi công ngăn dòng

2.7.3 Tính thuỷ lực ngăn dòng theo phương pháp lấp đứng

Bài toán: Xác định quan hệ Qngd ~ ZTL và đường kính viên đá dùng để chặn dòng khicho biết các số liệu sau:

- Lưu lượng thiết kế ngăn dòng: Qngd = 4,807 m3/s

Qngd - Lưu lượng thiết kế ngăn dòng (m3/s)

QC - Lưu lượng qua cửa ngăn dòng (m3/s)

QThấm - Lưu lượng thấm qua kè (m3/s)

Nưa 2

Qcống- Lưu lượng xả qua cống (m3/s)

QTích - Lưu lượng tích lại ở thượng lưu (m3/s)

Do QThấm và QTích nhỏ, để thuận tiện tính toán ta coi QThấm = 0 và QTích= 0 Giảthiết này chỉ làm tăng thêm tính an toàn cho công việc ngăn dòng

Khi đó ta có: Qngd = QC + Qcống

+) Lưu tốc qua cửa ngăn dòng đạt giá trị lớn nhất khi 2 chân kè gặp nhau, khi

đó chiều rộng trung bình của cửa ngăn dòng là:

Btb = (H - ∆Z).mtb = mtb.H.(1 -

Z H

∆

)Trong đó:

mtb - hệ số mái dốc trung bình, mtb = 1,25

Z H

∆

= f( 0

Z

H ) xác định trong tiêu chuẩn ngành 14 TCN 57-88

+) Lưu lượng qua cửa ngăn dòng được tính theo công thức:

Z - độ dâng mực nước thượng hạ lưu, Z = ZTL - ZHL

H0 - Cột nước thượng lưu khi tính cả lưu tốc tới gần, H0 = H + g

V o

2

2α

Bỏ qua lưu tốc tới gần ta có : Ho≈ H = Ztl - Zđáy Với Zđáy = 103m

+) Lưu lượng qua cống tra Bảng 2-5 từ ZTL

Phương pháp tính: Với Qngd = 4,807 m3/s tra biểu đồ quan hệ Q ~ ZHL ta được

ZHL=103,29 m.⇒ Hs = ZHL – Zđs = 103,29 – 103 = 0,29 m

Để giải bài toán ta giả thiết các giá trị Z, từ đó ta tính được các giá trị HTL, ZTL.

Từ các công thức ta tính được Qc ; từ ZTL tra Bảng 2-5ta được Qcống⇒ Qngd Ở đây

em xin trình bày cách tính cho một giá trị Z = 1 m Ta có :

Bảng 2.7.3.a 12 Kết quả tính toán

Q V

tb

C

1

=1,38.1,608.(1 0,802)

809,4

g γ γγ

V D

γ

γγ

2

1

165,2.81,9.2.86,0

94,10

Chương 3 TỔ CHỨC THI CÔNG CÔNG LẤY NƯỚC

+Nguyên tắc mở móng

Công việc dựa trên những nguyên tắc chủ yếu sau:

 Khối lượng đào đất là ít nhất

- Bmm : Chiều rộng mở móng, (m)

- b : Chiều rộng công trình thuỷ công(m)

- C : Chiều rộng thi công và rãnh thoát nước 1,2(m)Phạm vi mở móng được thể hiện trong bản vẽ :

m = 1

m = 1

Nưa 2

Hình III-1: Phạm vi mở móng cống + Hệ số mở móng:

Mái dốc hố móng phụ thuộc vào loại đất đá và phương pháp mở móng cống.Theo thiết kế ta mở móng :

 Đối với tầng đất sét : m = 1(vì đáy hố móng nằm trên nền đất sét nên

Công trình thuỷ lợi thường có hố móng rất lớn, kích thước trong không gian

3 chiều không nhỏ Nếu lấy kích thước sai lệch một ít cũng có thể dẫn tới khốilượng đào, đắp sai lệch rất nhiều Do đó kích thước tính toán càng chính xác thì việclập kế hoạch, dự toán sẽ sát thực tế và tránh dược những sai sót đáng kể

- Phương pháp tính toán.

Để tính toán khối lượng đào móng cống ta dựa vào công thức hình họckhông gian :

Vi = Ftb L Trong đó :

Tim