Nghiên cứu nâng cao dung tích hồ chứa hồ sông mực tỉnh thanh hóa phục vụ theo nhiệm vụ mới

LỜI CẢM ƠN Để hồn thành chương trình cao học viết luận văn này, nhận hướng dẫn, giúp đỡ góp ý nhiệt tình quý thầy cô trường Đại học Thủy Lợi Hà Nội Trước hết, xin chân thành cảm ơn đến qúy thầy cô trường Đại học Thủy Lợi, đặc biệt thầy tận tình dạy bảo cho tơi suốt thời gian học tập trường Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến GS.TS Lê Kim Truyền TS Lê Xuân Khâm dành nhiều thời gian tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu giúp tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Nhân đây, tơi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Thủy Lợi quý thầy cô Khoa Công trình, lãnh đạo Chi cục thủy lợi Thanh Hóa tạo nhiều điều kiện để học tập hồn thành tốt khóa học Cuối tơi xin chân thành cảm ơn lòng người thân gia đình, bạn bè động viên giúp đỡ khích lệ tơi suốt q trình học tập hồn thành luận văn Mặc dù tơi có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn tất nhiệt tình lực mình, nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp qúy báu qúy thầy bạn Xin chân thành cảm ơn./ Hà Nội, tháng 11 năm 2015 Tác giả luận văn Lê Hoàng Hà LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị Mọi giúp đỡ cho việc hoàn thành luận văn ghi lời cảm ơn Các thơng tin, tài liệu trình bày luận văn ghi rõ nguồn gốc Tác giả luận văn Lê Hoàng Hà MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC .3 DANH MỤC HÌNH ẢNH .6 DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG HỒ CHỨA NƯỚC TỈNH THANH HĨA 1.1 Tóm tắt điều kiện tự nhiên phát triển kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu 1.2 Hiện trạng hồ chứa nước tỉnh Thanh Hóa 1.2.1 Hiện trạng cấp nước hồ chứa 1.2.2 Hiện trạng hệ thống công trình .10 1.2.3 Hiện trạng hệ thống dẫn nước 13 1.2.4 Tình hình quản lý khai thác hệ thống cơng trình thủy lợi tỉnh Thanh Hóa 14 Kết luận chương 21 CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH DUNG TÍCH HIỆU DỤNG HỒ CHỨA SƠNG MỰC THEO CHỨC NĂNG NHIỆM VỤ MỚI 22 2.1 Giới thiệu cơng trình 22 2.1.1 Khái quát hệ thống hồ Sông Mực: 30 2.1.2 Hiện trạng sử dụng nước 33 2.2 Xác định nhiệm vụ cơng trình điều kiện 34 2.2.1 Xác định Dung tích hồ chứa phục vụ cho Nông nghiệp .34 2.2.2 Xác định dung tích hồ chứa phục vụ cho phát điện: .34 2.2.3 Xác định dung tích hồ chứa phục vụ cho phịng lũ: .34 2.2.4.Xác định dung tích hồ chứa phục vụ du lịch: 35 2.2.5 Xác định dung tích hồ chứa phục vụ cho thủy sản: .35 2.2.6 Xác định dung tích hồ chứa phục vụ cho cơng nghiệp: .35 2.2.7 Xác định dung tích hồ chứa phục vụ cho Sinh Hoạt: 35 2.3 Tính tốn dung tích hồ chứa theo nhiệm vụ 36 2.3.1 Tính tốn u cầu nước cho trồng 36 2.3.2 Tính tốn nhu cầu dùng nước cho công nghiệp 41 2.3.3 Tính tốn nhu cầu dùng nước cho Sinh hoạt .41 2.3.4 Phân phối yêu cầu dùng nước hồ Sông Mực 41 2.3.5 Yêu cầu phòng lũ cho hạ du 42 2.3.6 Tính tốn lũ 45 2.4 Nhiên cứu giải pháp đảm bảo an toàn đập nâng cao dung tích hồ chứa phục vụ theo nhiệm vụ 47 2.4.1 Nâng cao trình ngưỡng tràn kết hợp chuyển hình thức ngưỡng tràn đỉnh rộng sang tràn thực dụng .48 2.4.2 Nâng cao trình ngưỡng tràn kết hợp mở rộng độ tràn tràn .49 2.4.3 Nâng cao trình ngưỡng tràn kết hợp chuyển tràn tự sang tràn có cửa van 51 2.4.4 Nâng cao trình ngưỡng tràn kết hợp chuyển hình thức tràn thực dụng sang tràn zích zắc 52 2.4.5 Nâng cao trình ngưỡng tràn kết hợp làm thêm tràn phụ, tràn cố 56 2.4.6 Nâng cao trình ngưỡng tràn + Nâng cao đập kết hợp với làm tường chắn sóng .68 2.4.7 Kết hợp giải pháp với 70 Kết luận chương 72 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CẢI TẠO NÂNG CẤP CƠNG TRÌNH HỒ CHỨA NƯỚC SƠNG MỰC THEO NHIỆM VỤ MỚI 74 3.1 Các quy chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng để bảo đảm an toàn đập 74 3.2 Nghiên cứu lựa chọn giải pháp hợp lý nâng cấp cơng trình 75 3.3 Tính tốn kiểm tra an tồn cơng trình đầu mối 76 3.3.1 Xác định cao trình đỉnh đập 76 3.3.2 Kiểm tra thấm 80 3.3.3 Kiểm tra ổn định 83 KẾT LUẬN 85 KIẾN NGHỊ 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hồ Cửa Đạt huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa Hình 1.2 Hồ Sơng Mực huyện Như Thanh tỉnh Thanh Hóa Hình 1.3 Hồ n Mỹ huyện Nơng Cống, tỉnh Thanh Hóa .7 Hình 1.4 Hồ Cống Khê huyện Ngọc Lặc, tỉnh Thanh Hóa .8 Hình 2.1 Mặt cắt ngưỡng tràn đỉnh rộng .48 Hình 2.2 Mặt cắt ngưỡng tràn thực dụng Ơphixêrơp 49 Hình 2.3 Mặt cắt dọc ngưỡng tràn nâng cao, mở rộng 50 Hình 2.4 Chuyển hình thức tràn tự sang tràn có cửa van 51 Hình 2.5 Cắt ngang ngưỡng tràn thực dụng 53 Hình 2.6 Mặt cắt ngang ngưỡng tràn zích zắc 53 Hình 2.7 Quan hệ lưu lượng mực nước hình thức A, B tràn Creager .55 Hình 2.8 Tổ hợp hình thức kết cấu tràn tràn phụ 57 Hình 2.9 Đường trình xả lũ tràn 57 Hình 2.10 Đường q trình xả tràn tự tràn phụ kiểu gập nhanh đập tự vỡ ( Trường hợp 1) 59 Hình 2.11 Đường trình xả tràn tự tràn phụ kiểu gập .60 Hình 2.12 Đường trình xả tràn tràn tự tràn phụ kiểu lệch trục ngang (Trường hợp 1) .60 Hình 2.13 Đường q trình xả tràn tự tràn phụ kiểu lệch trục ngang (Trường hợp 2) .61 Hình 2.14 Đường trình xả lũ tràn có cửa tràn phụ tự 62 Hình 2.15 Đường trình xả tràn cócửa van tràn phụ kiểu gập nhanh đập tự vỡ ( Trường hợp 1) .64 Hình 2.16 Đường q trình xả tràn cócửa van tràn phụ kiểu gập nhanh đập tự vỡ ( Trường hợp 2) .65 Hình 2.17 Đường trình xả tràn có cửa van tràn phụ kiểu lệch trục ngang (Trường hợp 1) .66 Hình 2.18 Đường trình xả tràn có cửa van tràn phụ kiểu lệch trục ngang (Trường hợp 2) .67 Hình 2.19: Lắp ghép cửa van phụ phía 68 Hình 2.20 Áp trúc mái thượng lưu đập 69 Hình 2.21 Áp trúc mái thượng hạ lưu đập .69 Hình 2.22 Áp trúc mái thượng thượng hạ lưu đập .70 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng nhà máy trồng mía 12 Bảng1.2 Bảng tổng hợp diện tích mía có khả tưới .12 Bảng 1.3 Tổng hợp tình hình cấp nước cho sản xuất nông nghiệp theo lưu vực 13 Bảng 2.1 Nhiệt độ trung bình, lớn nhất, nhỏ tháng, năm T (0C) 24 Bảng 2.2 Độ ẩm tương đối trung bình, trung bình thấp thấp tuyệt đối tháng, năm U (%) 25 Bảng 2.3 Lượng bốc trung bình tháng, năm X (mm) 25 Bảng 2.4 Tốc độ gió trung bình, lớn tháng, năm V (m/s) 25 Bảng 2.5 Số nắng trung bình tháng, năm G (giờ) 26 Bảng 2.6 Phân phối mưa năm thiết kế X (mm) 27 Bảng 2.7 Các thông số kỹ thuật cơng trình đầu mối: 30 Bảng 2.8 Hệ thống kênh hồ Sông Mực 33 Bảng 2.9 Thời gian sinh trưởng trồng 38 Bảng 2.10 Tổng lượng nước tưới cần cho loại trồng 39 Bảng 2.11 Tổng nhu cầu dùng nước ngành .41 Bảng 2.12 lượng mưa lớn ngày trạm đo mưa Như Xuân 42 Bảng 2.13 Lượng mưa thời đoạn 1-3 ngày lớn với tần số thiết kế 43 Bảng 2.14 Lượng mưa ngày lớn ứng với tần suất thiết kế trạm Như Xuân 43 Bảng 2.15 lưu lượng đỉnh lũ ứng với tần số thiết hồ Sông Mực .44 Bảng 2.16 Tổng lượng lũ thiết kế ứng với tần suất 44 Bảng 2.17 Đường đặc tính lịng hồ 45 Bảng 2.18 Kết tính tốn điều tiết lũ ứng với tần suất 46 Bảng 2.19 Hệ số tăng lưu lượng n cuả tràn piano key A so với tràn Creager 54 Bảng 2.20 Hệ số tăng lưu lượng (n) tràn piano key B so với tràn Creager 55 Bảng 3.1 Kết tính sóng 79 Bảng 3.2 Kết tính tốn cao trình đỉnh đập 80 Bảng 3-3 Thông số hồ chứa 83 Bảng 3-4 Hệ số thấm lớp đất 83 Bảng 3-5 Các tiêu lý vật liệu đắp đập đất 83 MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết Đề tài: Thanh Hóa có 610 hồ chứa, có hồ chứa có dung tích từ 10 triệu m3 nước trở lên Đa phần hồ chứa xây dựng trước năm 1980 xây dựng điều kiện kinh tế nước ta khó khăn nên việc đầu tư cịn nhiều hạn chế Hơn điều kiện kĩ thuật chưa phát triển việc xác định nhiệm vụ cơng trình chưa lường hết phát triển kinh tế xã hội địa phương nên phần lớn hồ chứa phục vụ tưới chính, chưa đề cập đến phục vụ đa mục tiêu Qua nhiều năm sử dụng cơng trình thiếu vốn để tu bảo dưỡng quản lý khai thác thiếu quy trình nên nhiều hồ chứa bị xuống cấp, dẫn đến nguy an toàn cho hồ chứa Trong điều kiện nhiều hồ chứa có nhu cầu nâng cao dung tích dể đảm bảo mục tiêu: Cấp nước cho nông nghiệp, cho thủy sản, chăn nuôi, công nghiệp, dân sinh, giảm lũ cho hạ lưu, giảm lũ cho hạ lưu biến đổi khí hậu Hồ chứa nước Sông Mực hồ nằm số Theo đơn vị quản lý hồ chứa (Công ty TNHH thành viên Sông Chu) nhu cầu dùng nước hạ du hồ chứa tăng lên so với thiết kế ban đầu tốn đặt cần nâng cao dung tích hiệu dụng hồ chứa để đảm bảo nhiệm vụ đặt Trước yêu cầu nêu đề tài “ Nghiên cứu nâng cao dung tích hồ chứa hồ Sơng Mực tỉnh Thanh Hóa phục vụ theo nhiệm vụ mới” cần thiết II Mục đích Đề tài: - Đánh giá trạng hồ chứa địa bàn tỉnh Thanh Hóa xác định nhiệm vụ hồ chứa nước Sông Mực; - Đánh giá kiểm tra an toàn hồ chứa nước Sơng Mực nâng cao dung tích theo nhiệm vụ 74 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CẢI TẠO NÂNG CẤP CƠNG TRÌNH HỒ CHỨA NƯỚC SÔNG MỰC THEO NHIỆM VỤ MỚI 3.1 Các quy chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng để bảo đảm an toàn đập - Luật Xây dựng số 50/2014/QH13 ngày 18/6/2014 - Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13 ngày 21/6/2012 - Nghị định 143/2003/NĐ-CP ngày 28 tháng 11 năm 2003 quy định chi tiết thi hành số điều Pháp lệnh khai thác bảo vệ cơng trình thuỷ lợi - Nghị định 112/2008/NĐ-CP ngày 20 tháng 10 năm 2008 quản lý, khai thác tổng hợp tài nguyên môi trường hồ chứa thuỷ điện, thuỷ lợi - Nghị định 72/NĐ-CP ngày 07 tháng 02 năm 2007 quản lý an toàn đập - Chỉ thị Chính phủ văn số 21/CT-TTg ngày 14 tháng 10 năm 2013 việc tăng cường quản lý đảm bảo an tồn hồ chứa nước - Thơng tư 33/2008/TT-BNN ngày 04 tháng 02 năm 2008 việc hướng dẫn số điều thuộc Nghị Định 72/NĐ-CP - Chính sách hoạt động an toàn đập OP/BP 4.37 Ngân hàng giới - Các quy chuẩn, tiêu chuẩn hành khác có liên quan Các Quy chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng để lập báo cáo an toàn đập - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 04-01:2010/BNNPTNT Thành phần, nội dung lập Báo cáo đầu tư, Dự án đầu tư Báo cáo kinh tế kỹ thuật cơng trình thủy lợi - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 04-05:2012/BNNPTNT – Các quy định chủ yếu thiết kế cơng trình thủy lợi - Tiêu chuẩn Việt nam TCVN 8216 : 2009- Thiết kế đập đất đầm nén 75 - TCVN 8421:2010 Cơng trình thủy lợi – Tải trọng lực tác dụng lên cơng trình sóng tàu - Các tiêu chuẩn Quy chuẩn hành 3.2 Nghiên cứu lựa chọn giải pháp hợp lý nâng cấp cơng trình Hiện trạng hệ thống cơng trình hồ Sông Mực Hồ chứa nước Sông Mực xây dựng năm 1977 đưa vào khai thác năm 1981 Qua q trình sử dụng cụm đầu mối cơng trình hoạt động bình thường + Đập đất: Theo nhiệm v mi ca cụng trỡnh Đỉnh đập = +38.45 (m) < Đỉnh đập = +39.4 (m) p t đảm bảo không cần phải đắp tôn cao Hiện đập làm việc bình thường Mái thượng lưu đập gia cố bê tông cốt thép từ với cao trình (+28.5m) đến cao trình đỉnh đập, mặt đập rải nhựa qua trình sử dụng mặt đường bị hỏng, xử lý tạm cách đắp đất cấp phối bảo đảm xe nhỏ qua lại bình thường, cấm xe trọng tải lớn qua đập, mái hạ lưu bố trí đống đá nước cao trình (+16.50m) làm việc bình thường, nước chảy nhẹ Tồn mái HL đập khơng phát thấy tổ mối, sạt lở, lún, thẩm lậu, hệ thống rãnh nước làm việc bình thường, cỏ dọn Đề xuất:Đắp lại cấp phối, lu lèn lại mặt đập vị trí sụt lún, rải nhựa lại mặt đập Tràn xả lũ: Từ kết điều tiết lũ tác giả nhận thấy rằng: chiều rộng tràn nhỏ (∑B tràn = 8m) nên lưu lượng xả qua tràn nhỏ so với lưu lượng lũ đến Với lũ thiết kế 0,5% có Q max=2454.8 m 3/s lưu lượng xả qua tràn lớn Qxả = 262m3/s Lưu lượng xả qua tràn tăng chậm mực nước hồ biến đổi nhanh thời gian cắt lũ Quá trình xả tràn giảm dần sau lũ đạt đỉnh nên thời gian để đưa mực nước hồ trở lại mực nước +35,0m lâu (khoảng 90h) Với lũ thiết kế mực nước lớn hồ +37,21m so với 76 đỉnh đập (+39,4m) thấp 2,19m Với lũ kiểm tra mực nước lớn +38,15m thấp đỉnh đập 1.25m Như vậy, ứng với lũ thiết kế lũ kiểm tra hồ chứa an tồn nhiên thời gian trì mực nước cao cao trình mực nước dâng bình thường dài Đề xuất giải pháp mở rộng chiều rộng tràn xả lũ để giảm thời gian trì mực nước cao mực nước dâng bình thường 3.3 Tính tốn kiểm tra an tồn cơng trình đầu mối 3.3.1 Xác định cao trình đỉnh đập a Tài liệu mực nước - MNDBT= 33,2 m - MNLTK = 37.21 m - MNLKT = 38.15 m - ∇ chânđập = 1.4 m b Tài liệu gió - Hướng gió tính tốn bất lợi nhất: Hướng gió vng góc với trục đập - Vận tốc gió trung bình cơng trình: v = 1,5 m/s + Đà gió thổi ứng với MNDBT: L1= 368,56m = 0,369km + Đà gió thổi ứng với MNLTK: L2= 386,19m = 0,386km - Thời gian tác dụng gió: t = c Cấp cơng trình Tra theo QCVN 04-05-2012, cấp cơng trình cấp II d Tài liệu viện dẫn [1] - Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén TCVN 8216-2009 [2] - CTTL -Tải trọng lực tác dụng lên cơng trình sóng tàu TCVN 8421-2010 3.2.4.2 Tính tốn xác định cao trình đỉnh đập a Cơng thức tính tốn 77 Theo [1] cao trình đỉnh đập cao trình lớn xác định theo trường hợp sau: Trường hợp 1: Tính với MNDBT thượng lưu Tốc độ gió tính toán lấy theo tần suất p = 4% ∇ = MNDBT + Dh + hsl + a1 Trường hợp 2: Tính với MNLTK thượng lưu Tốc độ gió tính tốn lấy theo tần suất p = 50% ∇ = MNLTK+ Dh + hsl + a2 Trường hợp 3: Tính với MNLKT thượng lưu ∇ = MNLKT + a3 Theo [1], trường hợp khơng xét đến sóng leo gió gây Trong đó: a - chiều cao an tồn, xác định theo bảng - [1] a1 = 1.2 m ứng với MNDBT a2 = 1m ứng với MNLTK a3 = 0,3 m ứng với MNLKT b • Xác định tham số hai cơng thức Tính tốn chiều cao nước dềnh gió ∆ h ∆ h: Là chiều cao nước dềnh lên ứng với tốc độ gió xác định theo công thức 114 trang 52 - [2] ∆h = K w V L cos α g (d + 0,5∆h) Trong : - Kw: hệ số phụ thuộc vận tốc gió, lấy theo bảng A2 [2] - V (m/s): Là vận tốc gió tính tốn - L (m): Đà gió - d (m): Cột nước trước đập - a (độ): Góc kẹp hướng gió tính tốn với hướng vng góc trục đập, α=0 78 • Xác định chiều cao sóng leo hsl Theo [2], cơng thức 2, trang chiều cao sóng dềnh tính tốn ứng với mức bảo đảm p = 1% Giả thiết sóng tạo dịng vùng nước sâu : H/λ > 0,5 Chiều cao sóng leo xác định sau: (Công thức 25 trang 14 - [2]) hsl1% = Kr Kp Ksp Krun Ka h1% Trong đó: + Kr, Kp: hệ số phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái độ nhám tương đối mái thượng lưu đập Tra bảng - [2] Đập thiết kế có hệ số mái thượng lưu phía m = 3,25; Mái đập khơng gia cố + Ksp: hệ số phụ thuộc vào vận tốc gió hệ số mái dốc đập thượng lưu, xác định theo bảng - [2] + Krun: hệ số phụ thuộc vào tỷ số λ s / hs1% mái dốc đập, xác định theo đồ thị hình 11 - [2] - l s (m): Chiều dài trung bình bước sóng, xác định theo công thức đây: τ2 λs = g 2π g τ v  gτ   g L g.d  = f  ,  xác định theo đồ với trị số  g  v  V v   v Trong đó: τ =  thị hình 36 - [2] + Ka : hệ số phụ thuộc vào góc kẹp hướng gió tính tốn với trục hồ, xác định theo bảng • Xác định chiều cao hs1% Chiều cao sóng leo vùng nước sâu d > 0.5 l s với mức đảm bảo 1% xác định theo công thức sau: hs1% = K1% hs 79 Trong đó: - K1% : hệ số có mức bảo đảm 1% phụ thuộc vào g L tra theo đồ thị hình A2, v2 - [2] - hs Chiều cao trung bình sóng v2 hs = g Trị số  g.h  x   (m) v  g.h  g L g d  phụ thuộc vào f  ;  xác định theo đồ thị hình A1, v  v  v [2] Kết tính tốn lập thành bảng 2.18 bảng 2.19: Bảng 3.1 Kết tính sóng B¶ng 1: KÕt qu¶ tính sóng Thông số Chân đập TL d L V α Kw*106 ∆h g L / V2 g h / V2 g τ / V hs τ λs MNLTK Đơn vị MNDBT m 1.40 1.40 m m m/s ®é m m s m 31.60 1200.00 1.50 0.00 2.00 0.00002 5232.00 0.0800 3.90 0.02 0.60 0.56 35.81 1500.00 1.50 0.00 2.00 0.000019 6540.00 0.0880 4.20 0.02 0.64 0.64 (P=0.5%) 80 d /λs gd/V2 k1% hs1% λs / hs1% Kr Kp Ksp Krun Kα hsl1% a m m m 56.89 137.776 2.06 0.038 14.70 1.00 0.90 1.10 1.50 1.00 0.06 1.20 55.58 156.132 2.10 0.042 15.20 1.00 0.90 1.10 1.50 1.00 0.06 1.00 Bảng 3.2 Kết tính tốn cao trỡnh nh p Bảng 2: Kết tính toán cao trình đỉnh đập MNTL Đỉnh đập Truờng a ∆h (m) hsl1% (m) hỵp (m) (m) (m) MNDBT 33.20 0.0000 0.056 1.20 34.26 MNLTK 37.21 0.0000 0.063 1.00 38.27 MNLKT 38.15 0.30 38.45 Kết Luận: Chọn cao trình đỉnh p thit k Đỉnh đập = +38.45 (m) 3.3.2 Kiểm tra thấm Tính ổn định theo modul SLOPE/W: a Các giả thiết tính tốn: + Phương trình cân giới hạn xác định dựa giả thiết: Đất xem vật liệu tuân theo định luật Mohr - Coulomb Hệ số ổn định cho tất điểm mặt trượt Trạng thái giới hạn xảy mặt trượt 81 + Ứng suất cắt theo định luật Mohr - Coulomb: τ = c + (σn - uw) tgϕ (đất bảo hòa) (2-42) τ = c + (σn - ua) tgϕ + (ua - uw) tgϕb(đất bảo khơng hịa) (2-43) + Các hình dạng mặt trượt giả định: O aL WATERAL x d R ω D W X kW R ER EL XL α N aR AR TENSION CRACK ZONE S β Hình 2.32: Lực tác dụng lên phân tố đất mặt trượt dạng trụ trịn b Phương trình cân mơmen: + Phương trình cân bằng: ( Các đại lượng xem hình 2; 3) ∑W.x - ∑Sm.R - ∑N.f + ∑kW.e ± D.d ± A.a = (2-44) + Hệ số an tồn ổn định theo phương pháp cân mơmen: - Đất bảo hòa: Km = ∑ [c.β R + ( N − u β ).R.tgϕ ] ∑ W x − ∑ N f + ∑ kW e ± D.d ± A.a w (2-45) - Đất khơng bào hịa:    tg ϕ b tg ϕ b  1 c β R + N u β u β  ∑ w a  tg ϕ tg ϕ  K =  m ∑Wx - ∑ Nf    R tgϕ     (2-46) τ β Trong đó: S m = K (2-46) m Km - Hệ số ổn định xác định theo điều kiện cân mômen τ - Ứng suất cắt giới hạn đất xác định theo công thức Với: σn = N - ứng suất pháp trung bình đáy mặt trượt β c Phương trình cân lực: 82 + Phương trình cân bằng: ( Các đại lượng xem hình 2; 3) ∑(EL-ER) - ∑(N.sinα) + ∑(Sm.cosα) - ∑kW + D.cosω ± A = (2-47) + Hệ số an toàn ổn định theo phương pháp cân lực: - Đất bảo hòa: Kf = ∑ [c.β cos α + ( N − u.β ).tgα cos α ] ∑ ( N sin α ) + ∑ kW − D cos ω ± A (2-48) - Đất khơng bảo hịa:    tg ϕ b tg ϕ b  ∑  cβ cos α +  N - u w β tg ϕ - u a β 1 - tg ϕ    K = f ∑ N sin α    tg ϕ cos α     (2-49) d Phương trình cân giới hạn tổng quát (GLE): Phương pháp cân giới hạn tổng quát (GLE ), sử dụng phương trình cân tỉnh để tìm hệ số an toàn Tuy nhiên lời giải bất định cần giả thiết thêm phương lực hợp lực tiếp giáp cột đất Kết hệ số ổn định chung K tính hệ số ổn định Km Kf, tức thoả mãn điều kiện cân lực cân mơmen e.Phương pháp phân tích xác suất ổn định mái dốc (Monte Carlo): Phân tích tất định chịu số hạn chế, chẳng hạn thay đổi thông số nhập không xem xét trả lời câu hỏi: “Mái dốc ổn định nào?” Phân tích xác suất ổn định mái dốc cho phép tính đến biến đổi thơng số nhập vào định lượng xác suất phá hoại mái dốc Phương pháp Monte Carlo, chọn trình tự tính tốn đa đơn giản, ta cần nhập độ lệch tiêu chuẩn vào tính chất lý đất Căn vào tính ưu nhược điểm giải pháp tính tốn ổn định tìm tâm cung trượt nêu đề xuất giải pháp dùng phần mềm Geoslope để tính 83 tốn ổn định đập Phương pháp áp dụng rộng rãi thủy lợi giao thông, tương đối phù hợp với thực tế 3.3.3 Kiểm tra ổn định a Mặt cắt tính tốn - Mặt cắt đập vị trí lịng sơng b Số liệu - Tài liệu địa chất thủy văn địa chất cơng trình (xem chi tiết báo cáo khảo sát địa chất cơng trình) - Tài liệu cơng trình: Bảng 3-3 Thông số hồ chứa Flv Hồ chứa MNDBT MNC MNLTK (km2) (m) (m) (m) 257.7 33.2 18 38.15 - Các tiêu chuẩn thiết kế: W Ft ∇δ (106m3 ) 205.11 (ha) 384 (m) 39.4 Đập đất Hd Ld (m) 38 (m) 470 + Cơng trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu thiết kế: QCVN 0405:2012/BNNPTNT + Thiết kế đập đất đầm nén – TCVN 8216 : 2009 + Quy phạm TCVN 4253- 86: Nền cơng trình thủy cơng + Phần mềm địa kỹ thuật chuyên dụng có quyền Geostudio 2004 - Bản vẽ mặt cắt địa chất, mặt cắt ngang thiết kế đập đất vị trí mặt cắt tính tốn (theo tài liệu khảo sát giai đoạn DAĐT) Bảng 3-4 Hệ số thấm lớp đất TT Loạt đất K (m/s) Lớp 8,54 x10-7 Lớp 8,99x10-8 Bảng 3-5 Các tiêu lý vật liệu đắp đập đất Chỉ tiêu lý Lớp Lớp 84 Độ ẩm tự nhiên W (%) 22,3 23,0 γω (g/cm3) 1,97 1,92 γc (g/cm3) 1,61 1,56 Khối lượng riêng ∆ (g/cm3) 2,72 2,78 Độ bão hoà G (%) 88,6 81,4 Độ lỗ rỗng n (%) 40,6 43,9 Hệ số rỗng eo 0,683 0,782 Góc ma sát ϕ (độ) Lực dính c (kG/cm2) Khối lượng thể tích c 16°28′ 15°18′ 0,237 0,162 Trường hợp tính tốn - MNDBT thượng lưu +33.2 m, hạ lưu nước d MNLTK thượng lưu +38.15 m, Phương pháp tính tốn - Phần mềm chun dụng Geostudio 2004 sử dụng để kiểm tra ổn định thấm ổn định trượt 85 KẾT LUẬN Luận văn kế thừa kết nghiên cứu trước xem xét đánh giá, tính tốn dự báo nhu cầu sử dụng nước, Đánh giá tiềm nguồn nước; Xác định vấn đề khai thác sử dụng tài nguyên nước; dự báo xu diễn biến tài nguyên nước kỳ quy hoạch địa vùng Kết đạt bao gồm: Đã thu thập, đề cập đầy đủ tài liệu trạng phương hướng phát triển KT – XH vùng, thừa kế bổ sung quy hoạch có ngành để xem xét trình nghiên cứu Đã tính tốn, đánh giá trạng, nhu cầu sử dụng nước ngành nông nghiệp, sinh hoạt, chăn ni, cơng nghiệp…có ảnh hưởng đến quy hoạch phát triển nguồn nước Xác định xu biến đổi khí hậu phát triển kinh tế tác động đến tài nguyên nước, nhu cầu nước vùng giai đoạn quy hoạch để đảm bảo, trì tốc độ phát triển kinh tế vùng nhu cầu nước ngành nông nghiệp chiếm tỷ lệ cao nhất, tiếp đến nhu cầu nước cho công nghiệp, sinh hoạt thủy sản Đã tính tốn cân nước trường hợp nước đến cho nhu cầu sử dụng nước kỳ quy hoạch, qua đánh giá khả đáp ứng tài nguyên nước cho ngành khu vực Kết cho thấy Vùng có nguy thiếu nước nghiêm trọng vào mùa khô Đưa phương án phân bổ tài nguyên nước ứng với trường hợp nước đến Qua tính tốn định lượng cân nước phương án đưa tranh tổng thể việc phân bổ chia sẻ nguồn nước Từ xác định khả thiếu nước kỳ quy hoạch theo phương án Phương án lựa chọn ( phương án 2) đề xuất cho quy hoạch tài nguyên nước phương án phân bổ chia sẻ nguồn nước hài hòa, hợp lý đồng thời đảm bảo mục tiêu sử dụng nước Phương án đảm bảo 86 100% nhu cầu nước cho sinh hoạt hạn chế mức thiếu nước thấp cho ngành kinh tế khác đồng thời đảm bảo nhu cầu nước cho môi trường sông Theo phương án này, giai đoạn quy hoạch cần tiến hành dự án điều tra, khảo sát địa hình, địa chất để xây dựng hồ chứa, để tác động đến mơt trường mang lại hiệu kinh tế cao Học viên ứng dụng mơ hình WEAP vào tốn phân bổ tài nguyên nước cho ngành dùng nước khu vực đến năm 2020 định hướng đến năm 2030 theo kịch tài nguyên nước ít, qua lựa chọn phương án tối ưu để đề xuất giải pháp quản lý, khai thác sử dụng tài nguyên nước cách hợp lý Trong bối cảnh hầu hết quy hoạch phân bổ tài nguyên nước xây dựng nước ta chủ yếu ứng dụng mơ hình truyền thống MIKE BASIN, có giao diện file quản lý cồng kềnh, chưa có tích hợp phần tính tốn hiệu ích kinh tế (định giá nước) nghiên cứu luận văn dù có khối lượng tính tốn khơng phải lớn có ý nghĩa thiết thực Đây dùng tài liệu nghiên cứu cho người ứng dụng mơ hình WEAP, làm sở cho nghiên cứu chuyên sâu nhằm phát huy tính ưu việt việc ứng dụng mơ hình tốn giải vấn đề thực tiễn 87 KIẾN NGHỊ Luận văn ứng dụng mơ hình tốn WEAP để tính tốn cân nước nghiên cứu, đề xuất phương án phân bổ tài nguyên nước sở trình tự toán quy hoạch phân bổ tài nguyên nước Vì vậy, để phát huy kết nghiên cứu luận văn này, tác giả mong muốn trình nghiên cứu giai đoạn sau cần cập nhật thêm thông tin chi tiết tài liệu địa hình, địa chất - địa chất thủy văn, trạng khai thác sử dụng tài nguyên nước đặc biệt cần xem xét đánh giá thêm hiệu ích kinh tế phân tích, lựa chọn phương án phân bổ tài nguyên nước nhằm làm sở thúc đẩy dự phát triển kinh tế - xã hội khu vực 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Bộ Nông nghiệp PTNT - Chương trình đảm bảo an tồn hồ chứa nước - Nhà xuất xây dựng 2002 2- Đinh Quang Dương - Thủy lợi Thanh Hóa 2014 3- GS.TS Phan Sỹ Kỳ - Sự cố số cơng trình thuỷ lợi Việt Nam biện pháp phòng tránh- NXB Khoa học kỹ thuật 4- GS.TS Phạm Ngọc Quý - Tràn cố - Nhà xuất xây dựng 5-Thuyết minh tính tốn kỹ thuật- Lập quy trình vận hành điều tiết hồ chứa nước Sông mực- Viện kỹ thuật cơng trình – Trường Đại học thủy lợi 6- Tiêu chuẩn thiết kế đập bê tông bê tông cốt thép 14TCN 56-88 NXB Khoa học kỹ thuật 7- Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 285: 2002 - Cơng trình thủy lợi Các quy định chủ yếu thiết kế 8- Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén 14 TCN - 157-2005 - Bộ Nông nghiệp PTNT - Nhà xuất xây dựng 2005 9- Nguyễn Xuân Trường - Thiết kế đập đất – NXB Khoa học kỹ thuật 1972 10- Ngơ Trí Viềng, Nguyễn Chiến, Nguyễn Văn Mạo, Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Cảnh Thái - Giáo trình thuỷ cơng - Trường Đại học Thuỷ lợi - Nhà xuất xây dựng 2004 ... cao dung tích hiệu dụng hồ chứa để đảm bảo nhiệm vụ đặt Trước yêu cầu nêu đề tài “ Nghiên cứu nâng cao dung tích hồ chứa hồ Sơng Mực tỉnh Thanh Hóa phục vụ theo nhiệm vụ mới? ?? cần thiết II Mục đích... trạng hồ chứa địa bàn tỉnh Thanh Hóa xác định nhiệm vụ hồ chứa nước Sông Mực; - Đánh giá kiểm tra an toàn hồ chứa nước Sơng Mực nâng cao dung tích theo nhiệm vụ 2 III Cách tiếp cận phương pháp nghiên. .. thời nhiệm vụ cắt giảm lũ cho hạ du quan trọng cấp thiết Như Nghiên cứu nâng cao dung tích hồ chứa phục vụ theo nhiệm vụ cần thiết 22 CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH DUNG TÍCH HIỆU DỤNG HỒ CHỨA SÔNG MỰC THEO