Thiết kế hồ chứa nước cửa đạt – phương án 1

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư trình thủy Chuyên ngành cơng MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU .1 PHẦN 1:TÀI LIỆU CƠ BẢN .2 CHƯƠNG 1.ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI 1.1.Điều kiện tự nhiên .2 1.1.1.Vị trí địa lý 1.1.2.Khu hưởng lợi vùng dự án bao gồm .2 1.1.3.Đặc điểm địa hình địa mạo .2 1.1.4.Điều kiện thuỷ văn khí tượng 1.1.5.Điều kiện địa chất 14 1.1.6.Tình hình vật liệu xây dựng 26 1.2.Điều kiện dân sinh kinh tế .28 1.2.1.Tình hình dân sinh kinh tế 28 1.2.2.Hiện trạng thuỷ lợi điều kiện cấp thiết xây dựng cơng trình- tình hình quy hoạch nguồn nước vùng 31 PHẦN II.THIẾT KẾ CƠ SỞ 33 CHƯƠNG 2:PHƯƠNG ÁN CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI 33 2.1.Giải pháp cơng trình thành phần cơng trình 33 2.1.1.Giải pháp cơng trình 33 2.1.2.Thành phần cơng trình 33 2.2.Cấp bậc công trình tiêu thiết kế .33 2.2.1.Cấp bậc cơng trình .33 2.2.2.Các tiêu thiết kế 33 2.2.3.Vị trí tuyến cơng trình đầu mối .34 CHƯƠNG 3.TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN 48 3.1.Hình thức cơng trình đầu mối 48 3.1.1.Đập dâng nước .48 3.1.2.Cơng trình tháo lũ 48 3.1.3.Cửa lấy nước 49 3.2.Chọn phương án cơng trình .49 3.3.1.Tính tốn điều tiết lũ .49 SVTH: Trần Trọng Thành Lớp: 53CTL2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư trình thủy Chun ngành cơng CHƯƠNG 4:THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI THEO CÁC PHƯƠNG ÁN 56 4.1.Thiết kế sơ đập dâng 56 4.1.1.Cao trình đỉnh đập 56 4.1.2.Thiết kế mặt cắt 60 4.2.Thiết kế sơ tràn tháo lũ .61 4.2.1.Cấp cơng trình tiêu thiết kế 61 4.2.2.Hình thức cơng trình .61 4.2.3.Bố trí chung đường tràn .67 4.2.4.Tính tốn thủy lực 69 4.2.5.Tính tốn thủy lực kênh xả hạ lưu 77 4.2.6.Tính tốn tiêu hạ lưu tràn 81 4.3.Tính toán khối lượng, chọn phương án 84 4.3.1.Tính khối lượng đập dâng .84 4.3.2.Tính tốn khối lượng tràn xả lũ 85 4.3.3.Tính tốn khối lượng cửa van .85 87 PHẦN III:THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÁC CƠNG TRÌNH ĐẦU MỐI 88 CHƯƠNG 5:THIẾT KẾ ĐẬP CHÍNH .88 5.1.Tính toán điều tiết phương án chọn 88 5.1.1.Tính tốn thủy lực cơng trình xả 88 5.1.2.Tính tốn điều tiết 89 5.2.Xác định kích thước đập 89 5.2.1.Tài liệu thiết kế .90 5.2.2.Cao trình đỉnh đập 90 5.2.3.Chi tiết đập đất .91 5.3.Tính tốn thấm 91 5.3.1.Mục đích nghiệm vụ tính toán thấm 91 5.3.2.Các trường hợp tính tốn thấm 91 5.3.3.Các mặt cắt tính tốn 92 5.3.4.Tài liệu dùng cho tính tốn .92 5.3.7.Tổng lưu lượng thấm qua đập 101 SVTH: Trần Trọng Thành Lớp: 53CTL2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư trình thủy Chun ngành cơng 5.3.Tính tốn ổn định mái đập .102 5.3.1.Mục đích tính tốn 102 5.3.2.Trường hợp tính tốn 102 5.3.3.Phương pháp tính toán .103 3.4.Tính tốn ổn định mái dốc đập 103 5.4.Chọn cấu tạo đập 108 5.4.1.Đỉnh đập .108 5.4.2.Thiết bị bảo vệ mái .109 5.4.3.Bảo vệ mái hạ lưu .110 CHƯƠNG 6:THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ 111 6.1.Cấp cơng trình tiêu thiết kế 111 6.2.Hình thức cơng trình 111 6.3.Tính tốn thuỷ lực tràn 116 6.3.1.Mục đích tính tốn 116 6.3.2.Nội dung tính tốn 116 6.3.3.u cầu tính tốn 117 6.2.4.Chiều dầy đáy dốc nước 125 6.3.4.Tường bên dốc nước 125 6.3.5.Tính tốn thủy lực kênh tháo hạ lưu 125 6.4.Lựa chọn cấu tạo đường tràn 131 6.4.1.Bộ phận cửa vào 131 6.4.2.Xác định kích thước kết cấu tường bên ngưỡng tràn .132 6.4.3.Dốc nước 132 6.4.4.Cửa van 133 6.4.5.Cầu công tác .134 6.4.6.Dầm thả phai 135 6.5.Tính tốn ổn định tràn 136 6.5.1.Mục đích .136 6.5.2.Các trường hợp tính toán 136 6.1.Mục đích tính tốn 146 6.2.Yêu cầu 146 SVTH: Trần Trọng Thành Lớp: 53CTL2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư trình thủy Chun ngành cơng 6.3 Các thiết bị bố trí cửa lấy nước 147 6.3.1.Lưới chắn rác .147 6.3.2.Cửa van 147 6.3.3.Thiết bị nâng chuyển 148 6.4 Tính tốn cửa lấy nước 148 6.4.1.Các thông số tính tốn 148 6.4.2 Vị trí 148 6.4.3.Hình thức cửa lấy nước 148 6.4.4 Kiểm tra cao trình đặt cống .150 6.5.Tính tốn thủy lực 152 6.5.1.Các thơng số tính tốn 152 6.5.2.Tính tốn tổn thất cửa lấy nước 152 PHẦN IV: CHUYÊN ĐỀ 156 CHƯƠNG 8: TÍNH THẤM VÀ ỔN ĐỊNH BẰNG PHẦM MỀM BẰNG GEOSTUDIO 156 8.1 Nhiệm vụ .156 8.2 Giới thiệu cơng trình,giới thiệu phần mềm 156 8.2.1 Giới thiệu công trình 156 8.2.2Giới thiệu phần mềm Geostudio 157 8.3 Các bước giải toán geostudio 2007 157 8.4 Phương án thiết kế 157 8.5 Sử dụng SEEP/W SLOPE/W phân tích thấm ổn định đập Cửa Đạt có tường lõi mềm .158 8.5.1 Tính toán thấm: 158 8.5.2 Phân tích thấm 159 TÀI LIỆU THAM KHẢO 163 PHỤ LỤC 164 SVTH: Trần Trọng Thành Lớp: 53CTL2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư trình thủy Chun ngành cơng LỜI NĨI ĐẦU Trong trình làm Đồ án tốt nghiệp ’’ Thiết kế hồ chứa nước Cửa Đạt – Phương án ’’ em vận dụng kiến thức thày cô Trường Đại học Thủy lợi giảng dạy, sử dụng tài liệu điều kiện xây dựng để thiết kế Thời gian làm đồ án tốt nghiệp khoảng thời gian hữu ích để em có điều kiện hệ thống lại kiến thức học giúp em biết cách áp dụng lí thuyết vào thực tế, làm quen với công việc kỹ sư thiết kế cơng trình thủy lợi Đây đồ án tốt nghiệp sử dụng tài liệu thực tế công trình thủy lợi vận dụng tổng hợp kiến thức học Dù thân cố gắng điều kiện thời gian hạn chế nên đồ án em chưa giải hết trường hợp xảy Mặt khác kinh nghiệm thân trình độ hạn chế nên đồ khơng tránh khỏi thiếu sót Em kính mong bảo, hướng dẫn, giúp đỡ thầy cô giáo giúp cho đồ án em hồn chỉnh hơn, từ kiến thức chun mơn hoàn thiện nâng cao Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tất thầy cô giáo Trường Đại học Thủy lợi, đặc biệt PGS.TS Phạm Văn Quốc tận tình giảng dạy hướng dẫn em hoàn thành tốt đồ án Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2016 Sinh viên thực Trần Trọng Thành SVTH: Trần Trọng Thành Lớp: 53CTL2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư trình thủy Chuyên ngành công PHẦN 1:TÀI LIỆU CƠ BẢN CHƯƠNG 1.ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI 1.1.Điều kiện tự nhiên 1.1.1.Vị trí địa lý Tuyến cơng trình đầu mối hồ chứa nước Cửa Đạt sông Chu thuộc tuyến III toạ độ 19052’30’’ N 105017’00’’, thuộc địa phận xã Xuân Mỹ huyện Thường Xuân tỉnh Thanh Hố, cách Thành Phố Thanh Hố 60 Km phía Tây 1.1.2.Khu hưởng lợi vùng dự án bao gồm - Khu hưởng lợi Dự án nằm địa phận huyện Ngọc Lạc, Thường Xuân, Triệu Sơn, Thọ Xuân, Đơng Sơn, Nơng Cống, n Định, Thiệu Hố, Quảng Xương, xã Cẩm Vân huyện Cẩm Thuỷ thành phố Thanh Hố với tổng diện tích tự nhiên khoảng 365.182ha Đây vùng trị, kinh tế tập trung lớn tỉnh Thanh Hố, khu cơng nghiệp Nghi Sơn, Mục Sơn; vùng sản xuất lương thực lớn vùng hệ thống tưới Nam sông Chu, hệ thống Nam sông Mã…; nơi có hệ thống đường đường sắt xuyên Việt qua Do vậy, nhiệm vụ cấp nước, phát điện bảo vệ môi trường, nhiệm vụ hàng đầu hồ chứa Cửa Đạt chống lũ, tạo điều kiện ổn định phát triển sản xuất cho khu vực 1.1.3.Đặc điểm địa hình địa mạo 1.1.3.1.Địa hình lưu vực vùng lòng hồ khu vựu đầu mối a Địa hình lưu vực lòng hồ Địa hình khu vực hồ chứa hình thành từ đặc điểm địa hình lưu vực sơng Chu nhánh lớn sông Khao sông Đạt Tuyến I cơng trình đầu mối hình thành từ lưu vực ba sơng nói trên, tuyến III có lưu vực sông Chu sông Khao Lưu vực sông Chu hai bên núi cao áp sát bờ sông, đỉnh cao Bù Chò (1563 m); Bù Đồn (834 m) Từ cửa sông Khao hạ lưu lũng sông mở rộng, Sát sông dãy núi thấp, cao độ từ 100 đến 200m, xa vào phía lác đác số núi cao không liên tục đỉnh Bù Me (703m) Nhìn chung lưu vực sông Chu hẹp dài Nếu xây dựng hồ chứa từ sông Khao trở lên, chiều cao đập lớn SVTH: Trần Trọng Thành Lớp: 53CTL2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư trình thủy Chun ngành cơng Lưu vực sơng Khao, nhánh lớn phía bờ tả sơng Chu có điều kiện địa hình tương tự lưu vực sông Chu, hai bên núi cao áp sát bờ sông, bờ trái núi thấp hơn, cao độ phổ biến từ (100m) ÷ (400m) bị phân chia thung lũng, cao độ đỉnh Dốc Cáy (105) ÷ (107m), chiều rộng khoảng 30 ÷ 35 m Tại phải xây dựng đập phụ mực nước lớn hồ lớn từ 105 ÷ 107 m Dốc Cáy vị trí thích hợp thuận lợi cho việc xây dựng cơng trình lấy nước tưới cho Bắc sông Chu - Nam sông Mã Lưu vực sông Đạt: Sông Đạt nhánh lớn sông Chu phía bờ phải, cách cửa sơng Khao phía hạ lưu khoảng 8,0 km Diện tích lưu vực sông Đạt 278 km 2, lũng sông mở rộng, sườn núi hai bên thoải bụng hồ lý tưởng hồ Cửa Đạt nơi dân cư tập trung đơng đúc b Địa hình tuyến đập : Tóm tắt điều kiện địa hình tuyến đập I III sau: ( Bảng 1-1 ) Bảng 1-1 TT Đặc điểm Sườn núi hai vai đập Tuyến I Tuyến III - Độ dốc vai trái 25 ÷ 300 20÷ 220 - Độ dốc vai phải 35 ÷ 450 30÷ 320 Chiều rộng lòng sơng 70 ÷ 80m 50÷ 70m, có nhiều thác Cao độ đáy sơng bình qn 22,0m ghềnh Dạng lũng sông Chữ V 26,m Thềm sông Khơng Chữ U Chiều dài đập 400 ÷ 450m 330m Đập phụ Khơng 700÷ 800m 1.1.3.2.Khu tưới: a Đặc điểm chung khu hưởng lợi Khu hưởng lợi vùng dự án gồm có vùng sau: Nam sông Chu, Bắc sông Chu Nam sông Mã Đặc điểm địa hình vùng Nam sơng Chu, Nam sơng Mã SVTH: Trần Trọng Thành Lớp: 53CTL2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư trình thủy Chun ngành cơng phần Bắc sông Chu (thuộc huyện Thọ Xuân) vùng đồng bằng, cao độ mặt đất đại phận (+10), vùng trồng lương thực trọng điểm tỉnh Thanh Hố Phần lại vùng Bắc sông Chu bán sơn địa, đồng ruộng xen kẽ với đồi núi thấp theo hình da báo Cao độ mặt đất thấp dần từ Tây - Bắc xuống Đông -Nam Cây lương thực hoa màu phân bố chủ yếu từ cao độ (+18) trở xuống, từ (+18) đến (+40) sườn đồi, trồng chủ yếu mía, cam cao su Từ cao độ (+40) trở lên rừng thưa, luồng, tre nứa bụi rậm Diện tích theo cao độ mặt đất vùng Bắc sơng Chu xem bảng 1-2 Bảng 1-2 Cao độ 8,00 10,00 12,00 14,00 ÷ ÷ ÷ ÷ 10,00 12,00 14,00 16,00 851 3994 8638 12151 15047 16,00 18,00 20,00 25,00 30,00 ÷ ÷ ÷ ÷ ÷ 18,00 20,00 25,00 30,00 40,00 17204 19245 21064 21536 21889