Thiết kế hồ Quỳnh-Bắc Giang

Tài liệu tham khảo cho các bạn sinh viên khoa công trình Thuỷ Lợi làm đồ án tốt nghiệp. Chúc các bạn làm đồ án thành công!

LỜI CẢM ƠN

Sau 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp,với sự hướng dẫn tận tình đầy tâm huyết của thầy giáo,GS.TS.Ngô Trí Viềng và sự cố gắng,nỗ lực của bản thân,đến nay em đã hoàn thành Đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế hồ Quỳnh I” thuộc tỉnh Bắc Giang

Nội dung đồ án gồm những phần sau :  Chương 1 : Tình hình chung

 Chương 2 : Quy mô công trình đầu mối  Chương 3 : Thiết kế các phương án

 Chương 4 : Tính toán điều tiết lũ cho phương án chọn  Chương 5 : Thiết kế đập đất

 Chương 6 : Thiết kế tràn xả lũ  Chương 7 : Thiết kế cống lấy nước

 Chương 8 : Thiết kế mặt bằng thi công và tổ chức thi công  Chương 9 : Chuyên đề kỹ thuật

Mặc dù trong quá trình làm đồ án em đã cố gắng,nỗ lực rất nhiều nhưng do trình độ kiến thức và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên đồ án vẫn còn nhiều thiếu sót.Kính mong nhận được sự góp ý,chỉ bảo của thầy cô

Để hoàn thành được đồ án này em đã nhận được sự hướng dẫn,chỉ bảo hết sức tận tình và đầy tâm huyết của thầy giáo,GS.TS.Ngô Trí Viềng Em xin gửi tới thầy lòng biết ơn chân thành,kính chúc thầy cùng gia đình luôn mạnh khỏe,hạnh phúc

Em cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong Khoa cũng như trong trường đã giảng dạy,truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm cho em trong quá trình học tập tại trường

Em xin chân thành cám ơn!

Lê Văn Cường

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH CHUNG……….…2

1.1 Đặc điểm tự nhiên……… 2

1.2 Tình hình xã hội ……….……16

1.3 Phương hướng phát triển của vùng………19

1.4 Nhu cầu dùng nước của vùng và nhiệm vụ công trình……… ….20

CHƯƠNG 2: QUY MÔ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI……… 30

2.1 Cấp công trình………30

2.2 Nhiệm vụ công trình……… 30

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC PHƯƠNG ÁN……… 32

3.1.Tính toán điều tiết lũ……… … 32

3.2.Xác định các kích thước cơ bản……… …35

3.3.Tính toán khối lượng giá thành các hạng mục công trình ứng với các phương án……….….51

3.4 Phân tích lựa chọn Btr kinh tế……… ……….59

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ CHO PHƯƠNG ÁN CHỌN………… 60

6.2 Tính toán thủy lực ngưỡng tràn……… …… 81

6.3 Tính toán thủy lực dốc nước……… 81

6.4 Tính toán tiêu năng bằng bể tiêu năng……….………84

6.5.Chọn cấu tạo chi tiết đập tràn………87

8.1 8.2 Điều kiện thi công……… …………125

8.2 Điều kiện thi công……….………….125

8.3 Tiến độ và biện pháp thi công……….….126

CHƯƠNG 9: CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỐNG NGẦM ……….129

9.6 Tính toán và kiểm tra nứt………155

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… ………158

PHỤ LỤC 159

CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH CHUNG 1.1 Đặc diểm tự nhiên

1.1.1 Điều kiện khí tượng,khí hậu

Đây là vùng trung du núi thấp giáp với đồng bằng Bắc Bộ nên gió mang cả đặc điểm khí hậu vùng núi Đông Bắc lẫn khí hậu vùng đồng bằng Bắc Bộ Đó là kiểu khí hậu nhiệt đới gió mùa có mùa đông lạnh,cuối mùa ẩm ướt với hiện tượng mưa phùn,mùa hạ nóng và nhiều mưa

1.1.1.1 Nhiệt độ

Toàn vùng có nền nhiệt độ hơi thấp: nhiệt độ trung bình năm 32,10C, tổng nhiệt độ năm khoảng 8.400oC Hàng năm có 4 tháng(từ tháng XII đến tháng III năm sau) nhiệt độ trung bình xuống dưới 20oC Tháng I lạnh nhất,gnhiệt độ trung bình chỉ đạt 15,8oC Mùa hè nhiệt độ tương đối dịu hơn: có 5 thang(tư tháng V đến tháng XI)nhiệt độ trung bình trên 20oC tháng VII,VIII là những tháng nóng nhất có nhiệt độ trung bình lên tới 28,6oC

Bảng 1.1- Nhiệt độ trung bình tháng nhiều năm vùng dự án (oC)

Ttb 15,8 16,5 19,8 23,6 27,2 28,2 Ttb max 19,6 19,8 22,6 26,6 31,1 32,4 Ttb min 13,3 14,8 17,8 21,3 24,3 25,7

Ttb 28,6 28,6 27,0 25,2 20,6 17,1 Ttb max 32,7 31,9 31,1 28,7 25,4 22,0 Ttb min 26,1 25,7 24,4 21,5 17,6 14,2

1.1.1.2 Mưa

Đây là vùng mưa ít Tổng lượng mưa trung bình năm giảm dần từ vung thượng nguồn về hạ lưu Mùa mưa kéo dài từ tháng V đến tháng X vời tổng lượng mưa chiềm tới 85% lượng mưa cả năm Mưa lớn trong mùa mưa đã gây nên tình trạng lũ lụt,đặc biệt ở vùng ven sông làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp và đời sống nhân dân

Bảng 1.2-Lượng mưa trung bình tháng nhiều năm vùng dự án(mm)

1.1.1.4.Độ ẩm

Độ ẩm bình quân năm vùng khá thấp,đạt khoảng 82% Ba tháng đầu mùa đông(tháng XI, XII, I)là những tháng khô nhất Độ ẩm bình quân tháng I chỉ đạt 78% Thời kì ẩm ướt rơi vào tháng cuối đông (tháng IV) và tháng đầu mùa thu (tháng VIII) với độ ẩm trung bình 85% hoặc hơn

1.1.1.5.Mây

Lượng mây trung bình năm chiếm khoảng 75% bầu trời Tháng III u ám nhất có lượng mây cực đại, chiếm trên 90% bầu trời Tháng V là tháng quang đãng nhất, lượng mây trung bình chiếm khoảng 60% bầu trời

1.1.1.6.Nắng

Số giờ nắng hàng năm trên 1600 giờ Các tháng mùa hè (tù tháng V đến X) có nhiều nắng nhất, trên dưới 200 giờ mỗi thánh Các tháng II,III trùng với thời gian u ám nên rất ít nắng, chỉ đạt 50-60 giờ mỗi tháng

1.1.1.7 Gió

Hướng gió thịnh hành ở vùng này phù hợp vơi hướng gió chung của toàn miền Bắc: gió mùa đông chủ yếu là hướng đông bắc, gió mùa hè chủ yếu là hướng nam va đông nam Tốc độ gió nhìn chung không lớn,bình quân khoảng 1,52m/s Mùa hè thường có gió mạnh trong giông bão Trong cơn giông xảy ra vào các tháng VII,VIII tốc đọ gió có thể đạt trên 30m/s

1.1.2.2.Ngòi Cầu Liềng

Ngòi Cầu Liềng dài hơn 20km,bắt nguồn từ rừng Phe thộc xã Tam Tiến,chảy qua khu tưới rồi đổ ra sông Thương

Nhìn chung sông ngòi vung này khá phong phú trong đó sông Sỏi là vùng cung cấp nước chủ yếu cho Yên Thế nhưng chưa được khai thác do vậy nền sản xuất nông nghiệp của địa phương còn phụ thuộc vào thiên nhiên Các suối nhỏ phân bố tương đối đều,không chỉ có tác dụng hỗ trợ nước tưới cho các thung lũng nhỏ mà còn là trục tiêu thiên nhiên rất tốt cho khu tưới

1.1.3.Điều kiện địa hình

Địa hình vùng khá phức tạp,có đủ các địa hình: đồng bằng, trung du và miền núi Tuy nhiên phổ biến nhất là kiểu địa hình trung du và đồng bằng

Địa hình trung du là kiểu địa hình phổ biến nhất,phân bố trên hầu khắp khu tưới Đất canh tác trải dài theo đường 379, ven sông Sỏi và các sông suối nhỏ khác…,Hai bên bờ sông Sỏi

là các dãy đồi thấp có cao độ từ 20 đến 30m trồng các loại cây công nghiệp, cây ăn quả có giá trị kinh tế tương đối cao

Kiểu địa hinh đồng bằng tập trung chủ yếu ở phía nam khu tưới và ven sông Sỏi,ruộng đất canh tác tập trung thành những cánh đồng lớn,khá rộng và băng phẳng,cao độ phổ biến từ 1012m, có nơi chỉ 56m

Kiểu địa hình núi thấp xuất hiện một vài khu vực nhỏ ở phía bắc và phía tây khu tưới Tại những khu vực này ruộng đất canh tác không tập trung mà phân bố rải rác ven các thung lũng và sườn núi thấp Đất canh tác theo kiểu ruộng bậc thang,thường có địa hình hơi dốc,bị bào mòn và rửa trôi mạnh.Cao độ mặt ruộng phổ biến trên dưới 30m.Nhìn chung khu tưới có cao độ không đồng đều,nơi cao,nơi thấp,phổ biến từ cốt 24 đến 5,0 m và tạo thành 3 vùng rõ rệt:

+ Vùng 1: nằm ở phía đông bắc khu tưới giới hạn bởi đường sắt và sông Sỏi thuộc địa phận các xã Đông Kỳ,Hương Vĩ và Đông Sơn Hiện tại khu vưc này đã có một số hồ đập nhỏ đang phát huy tác dụng như Bãi Cháy,Suối Cấy và Rừng Tổ Cao độ mặt ruông phổ biến từ cốt 20 đến cốt 10 Địa hình có xu hướng nghiêng về sông Sỏi Sông Sỏi là trục tiêu thiên nhiên chủ yếu của vùng và toàn hệ thống

+ Vùng 2: Nằm kẹp giữa sông Sỏi và ngòi Cầu Liềng,có tỉnh lộ 265 chạy qua, bao gồm địa dư hành chính các xã Tam Hiệp,Phồn Xương,Đong Lạc va Tân Sỏi.Địa hình chủ yếu là đồi trọc, ruộng đất canh tác tạo thành các dải bậc thang.Cao độ khu tưới không đồng đều, thay đổi tù cốt 20,0 đến cốt 6,0 Sông Sỏi và ngòi Cầu Liềng là các trục tiêu tự chảy của vùng

+ Vùng 3: Nằm kẹp giữa ngòi Cầu Liềng và kênh 3-5 của hệ thống sông Cầu gồm 2 xã Tam Hiệp,Phồn Xương Địa hình vùng này khá phức tạo,cao độ mặt ruộng thay đổi từ 25,0 đến 8,0m Kiểu địa hình phổ biến hơn cả là địa hình trung du và núi thấp Ngòi Cầu Liềng là trục tiêu tự chảy chủ yếu của vùng

1.1.4.Điều kiện thổ nhưỡng

Đất vùng tưới có hai nhóm chính: Đất đồng bằng thung lũng và đất đồi núi

1.1.4.1.Đất đồi núi

Nhóm này chiếm phần lớn diện tích vùng nghiên cứu có nguồn gốc phát sinh từ đá sa thạch, sa phiến thạch màu nâu đỏ thuộc hệ Trias Do phát triển trên nền sản phẩm phong hóa thô có thành phần cát bụi là chủ yếu lại bị xói mòn rửa trôi nên đất thường có thành phần nhẹ, quá trình laterit phatf triển mạnh

1.1.4.2 Đất đồng bằng và thung lũng

Nhóm này chiếm tỉ lệ ít hơn, tập trung chủ yếu ở các vùng thấp ven sông Sỏi va sông Thương Đây là loại đồng bằng bồi tụ trũng, phù sa cổ đã bạc màu So với loại đất đỏ vàng trên đá sét,vloại này có thành phần cơ giới nặng hơn và giàu chất hữu cơ hơn nên tầng mặt thường có màu xám đen Tuy nhiên do phần lơn loại đất này có địa hình trũng thấp, về mùa mưa hay bị úng ngập không được tiêu thoát kịp thời , mực nước ngầm ở tầng nông đã tạo ra tình trạng đất bị yếm khí thường xuyên, quá trình glây phát triển mạnh làm cho đất bị loang lổ

1.1.4.3.Đánh giá chung về đặc điểm thổ nhưỡng

Vùng này có đặc tính chung là dễ hạn và dễ úng do khả năng giữ nước kém Nếu để đất trong điều kiện tự nhiên, không chủ động được chế độ tưới tiêu và giữ ẩm sẽ gây nên quá trình thoái hóa do xói mòn, bạc màu, chua hóa,glây hóa và đá ong hóa Vì vậy giải quyết nguồn nước tưới tiêu chủ động và khoa học cho toàn bộ diện tích đang canh tác là rất cần thiết và cấp bách vì chẳng những giải quyết được vấn đề lương thưc cho đồng bào các dân tộc trong vùng mà còn có tác dụng bảo vệ và cải tạo đất, góp phần tạo ra một hệ sinh thái nông nghiệp phát triển ổn định, có năng suất sinh học cao

1.1.5 Điều kiện địa chất công trình

1.1.5.1.Đặc điểm địa chất chung của khu vực a) Điều kiện địa mạo

Vùng dự án thuộc vùng trung du miền núi tạo bởi các dãy đồi núi thấp đã được khai thác mạnh, sườn đồi thoải Sông Sỏi rộng trung bình 30 m uốn khúc nhiều đoạn với mặt cắt không đối xứng: một bên là sườn đồi bị xâm thực khá dốc, một bên là thềm sông rộng hơi nghiêng, bờ sông gần như dốc đứng với độ cao từ 4 đến 9 m Có thể chia ra hai dạng địa mạo khác nhau:

1 Đia mạo vùng xâm thực: Là dạng phổ biến ở vùng dự án gồm các dãy đồi cao trung

bình nối tiếp nhau, xen giữa là thung lũng hẹp, kéo dài hai bên bờ sông Do bị xâm thực nên khu vực lòng suối đá gốc lộ ra ở nhiều nơi

2 Địa mạo tích tụ: Phân bố ở dạng bãi bồi, thềm sông xen kẽ giữa các đồi tạo thành các

bãi đất rộng tương đối bằng phẳng men theo sông

b) Cấu trúc địa chất

 Địa tầng

Theo bản đồ địa chất miền Bắc Việt Nam, vùng dự án nằm trong điệp Nà Khuất thuộc đới

An Châu gồm:

+ Đá có tuổi Triat thuộc hệ ta M Sơn T3ms Phụ hệ tầng dưới gồm cát kết hạt trung và

thô màu xám, đôi chỗ có cuội thạch anh, có các lớp kẹp mỏng sét kết màu phớt vàng và đỏ,

các thấu kính sét vôi Phụ hệ tầng trên bao gồm sét kết,bột kết màu vàng hơi đỏ lẫn với các ánh tím và hơi tím màu phớt vàng xanh , đôi khi lốm đốm hoặc có màu không đều, ành tơ và các đá phiến sét màu xám xẫm và xám phớt lục có các tầng kẹp cát kết hạt nhỏ và các thấu kính sét vôi màu xám trắng Các đá thường có cấu tạo phân phiến

+ Đá có tuổi thuộc hệ đệ tứ gồm đất tàn tích , sườn tích và đất bồi tích Đất tàn tích, bồi

tích phủ lên các sườn đồi , thường là đất sét, á sét chứa dăm sạn có bề dày thay đổi từ vài chục cm đến trên dưới 3m Đất bồi tích gồm cát cuội sỏi ở đáy sông, bbaix bồi, thềm bậc một

 Kiến tạo

Chưa phát hiện được các đưt gãy kiến tạo Theo tài liêu phân vùng động đất của Viện Khoa học Việt Nam, vùng dự án có cấp động đất VII

c) Địa chất thủy văn

- Phức hệ chứa nước trong trầm tích Q, tồn tại trong các lớp cát cuội sỏi ở bãi bồi, thềm sông Do các lớp cát cuội sỏi vùng dự án thường có bề dày mỏng nằm kẹp giữa hai tầng thấm nước kém tạo thành nước có áp nhưng trữ lượng không lớn

- Phức hệ chứa nước trong đá gốc T3ms nứt nẻ, mực nước dưới đất thường nằm sâu cách mặt đất trên dưới 5m

1.1.5.2.Điều kiện địa chất công trình hồ Quỳnh a) Hồ chứa nước

 Khả năng thấm nước

Đất đá vùng lòng hồ bao gồm các loại đá tàn tích cát bột kết và sét kết điệp Nà Khuất (T2nk) và các sản phẩm sườn tích,tàn tích eQ,dQ Tầng trên mặt chủ yếu là loại á sét và sét dày vài ba mét có khả năng thấm nước yếu nên giữ được nước Nước ở hồ có khả năng thấm về hạ lưu đập qua lớp cuội sỏi lòng suối và lớp đất á cát và á sét chứa cuội sỏi trên thềm sông

 Khả năng phá hoại bờ và bồi lắng lòng hồ

Vật liệu bồi lắng ở đáy sông khá mỏng chứng tỏ khả năng đất đá do nước chảy bề mặt

mang đến không nhiều Các sườn đồi thường có độ dốc nhỏ, hiện tượng sạt lở bớ sông không phát triển Do vậy khi làm hồ Quỳnh vùng bờ có khả năng ổn định và vật liệu bồi lắng không lớn

 Khả năng thay đổi chất lượng nước hồ

Vùng hồ không có khoáng sản cũng như các loại đất đá đặc biệt có khă năng làm thay đổi chất lượng nước hồ Kết quả phân tích nước mặt và nước ngầm cho thấy nước có chất lượng tốt

b) Tuyến đập chính và cống lấy nước

 Điều kiện địa mạo

Hai bờ đập là hai quả đồi thấp Tuyến đập đặt trên hai vùng địa mạo khác nhau là địa mạo bồi tích va địa mạo xâm thực Địa mạo bồi tích gồm cát cuội sỏi và bãi bồi ở lòng sông, rộng khoảng 20m Hai thềm sông là các loại á cát và á sét có chứa cuội sỏi Địa mạo xâm thực phân bố ở hai bên sườn đồi, là sản phẩm do quá trình phong hóa,vận chuyển của dòng chảy bề mặt dưới dạng lớp tàn tích, sườn tích Cống lấy nước nằm ở bờ phải thềm bậc 1 có địa hình tương đối bằng phẳng

 Cấu trúc lớp địa chất Lớp 1: Lớp bồi tích

Lớp 1a: Cát chứa cuội sỏi, thành phần chủ yếu là thạch anh, 22,66% là sạn sỏi còn

lại là cát, phân bố ở lòng sông, dày 0,6m, thấm nước mạnh

Lớp 1b: Đất á cát vàng nhạt, ẩm, không chặt, phân bố ở thềm sông

Thềm phải rộng 1030m, dầy 3,84,3m Thềm trái rộng 5,035,0m, dầy từ 2,04,2m Lớp này có C=0,08kg/cm2,=22o, k=2,1.10-4cm/s

Lớp 1c:cát chứa cuội sỏi, cát hạt thô,sạn cuội thạch anh, phân bố ở bờ phải, dầy từ

1,82,0m, có k=1,4.10-4m/s

Lớp 2: Đất pha tàn tích, đất sét và á sét phân bố ở 2 vai đập Bề dày của lớp ở bờ

phải từ 3,03,2 m , bờ trái từ vài cm đến 2,0 hoặc 3,0 m, có C=0,180,21kg/cm2, = 160’40’10030’, k= 3,1.10-54,15.10-5cm/s

Lớp 3: Đá gốc bột, cát và sét kết điệp Nà Khuất xen kẽ nhau có màu xanh nhạt,

vàng nhạt, tím nhạt, phong hóa mạnh đến vừa

 Điều kiện địa chất thủy văn

Tại 4 hố khoan máy cho thấy mực nước ngầm phía bờ phải cách mặt đất từ 4,8 đến 5,1m,

ở bờ trái cách mặt ddaats1,8m Dưới lòng hồ mực nước ngầm dâng cao trên mặt đất 0,1m Kết quả phân tích thành phần hóa học của các mẫu nước cho thấy nước ngầm không có khả năng ăn mòn cacbonat còn nước mặt thì có khả năng ăn mòn cacbonat

c) Tuyến tràn

 Điều kiện địa mạo

Nằm ở bờ trái một yên ngựa , cách vai đập chính khoảng 120m về phía đông bắc, nằm

trên địa hình xâm thực tạo bởi lớp phủ là lớp tàn tích phong hóa từ đá bột kết, sét kết

 Cấu trúc địa chất

Lớp 1b: Đất á cát màu vàng ,ẩm, không chặt, dày khoảng 1,5m Lớp 1b’: Đất sét xám đen, dẻo chảy, dầy khoảng 1,0m

Lớp 1c: Cát chứa cuội sỏi dầy khoảng 0,5m

Lớp 2c: Đất sét tàn tích eQ vàng nhạt, nâu đỏ, tím, phân bố trên mặt tuyến, dầy từ

2,7 đến 3,5m , C = 0,26kg/cm2 , φ = 150

48’ k= 3,7.10-6 cm/s

Lớp 3: Đá gốc bột, cát và sét điệp Nà Khuất Phía trên của lớp dày từ 2,6 đến

3,4m phong hóa rất mạnh xen phong hóa vừa Phía dưới là loại bột kết ít bị phong hóa có xen kẹp phong hóa vừa lẫn phong hóa mạnh

 Điều kiện địa chất thủy văn

Nước dưới đất nằm trong tầng đá gốc nứt nẻ cát bột kết,mực nước ngầm xuất hiện cách mặt đất từ 2,9 đến 4,5m

d) Vùng tuyến đập phụ

 Điều kiện địa mạo

Khu vực đập phụ I có 2 tuyến Vai trái của tuyến 1 tựa vào sườn đồi phía bên kia đập chính Tuyến 2 gần như vuông góc với tuyến 1, cách tuyến 1 khoảng 250m về phía nam tây nam Vùng đập phụ 1 nằm trên địa hình xâm thực tạo bởi lớp phủ là đất tàn tichseQ phong hóa từ đá bột, cát kết

 Cấu trúc địa chất

Lớp thổ nhưỡng: á cát vàng nâu, khô rời, dày chừng 0,3m

Lớp 2d: Đất á sét tàn tích eQ màu vàng nâu, xms vàng, tím đỏ xen kẽ dày từ 0,5

đến 2,4m có C=0,2kg/cm2; =17030’, k 2,8.10-5m/s

Lớp 3a: Đá gốc cát kết, bột kết màu tím nhạt, phong hóa rất mạnh xen phong hóa

vừa

 Điều kiện địa chất thủy văn

Nước dưới đất nằm trong tầng đá gốc nứt nẻ cát bột kết,mực nước ngầm xuất hiện cách mặt đất từ 4,0 đến 5,0m

e) Vùng tuyến đập phụ II

 Điều kiện địa mạo

Khu vực có 3 đập phụ IIA, IIB và IIC, phía bờ trái suối Diễn, là một thung lũng sông khá

bằng phẳng, một số nhà dân, đất nông nghiệp, làm gạch

 Cấu trúc địa chất

Lớp thổ nhưỡng: á cát màu vàng nâu, khô rời chừng 0,2m

Lớp 2c-tàn tích eQ: Đất sét màu vàng, xám vàng, nâu đỏ xen kẽ dày từ 1,0 đến 4,0m có C=0,31kg/cm2; =16o15’, k=5,5.10-6cm/s

Lớp 3: Đá gốc sét kết màu xám xanh, cát kết màu vàng nhạt, bột kết màu tím đỏ, phân lớp, phong hóa rất mạnh

 Điều kiện địa chất, thủy văn

Nước dưới đất tồn tại trong tầng đá gốc phong hóa, mực nước ngầm xuất hiện ở độ sâu từ 4,0 đến 5,0m

1.1.5.3.Điều kiện địa chất công trình đập dâng a) Vùng tuyến đập phương án I

 Điều kiện địa mạo

Đoạn sông qua tuyến này tương đối bằng phẳng với bề rộng lòng trung bình 30m Ở bờ trái đồi chạy sát ra bờ sông, góc dốc trên 700 với độ cao gần 10m sau đó mới giảm xuống còn 35 đến 400 lên tới cao độ trên 33m Tuyến đập ngắn Tuyến cống bờ phải nằm trên thềm bậc 1 có cao độ ít chênh lệch và dốc thoải dần về hạ lưu Tuyến cống bờ trái nằm trên sườn đồi dốc 60 đến 700, dốc về hạ lưu

 Cấu trúc địa chất

Lớp 1: Cát cuội sỏi bồi tích phân bố ở lòng sông có thành phần chủ yếu là thạch

anh, dầy 0,8 đến 1,0m, thấm nước mạnh

Lớp 2b: Loại đất cát pha bồi tích phân bố ở vai phải, vàng nhạt, rắn, chặt vừa, dày

0,7m, C=0,18kg/cm2; =25043’; k=7,8.10-4cm/s

Lớp 3: Sét pha bồi tích có màu vàng nhạt, nâu nhạt phân bố ở vai phải tuyến đập,

trạng thái nửa rắn đến rắn, kết cấu chặt Bề day lớp tới 9m và giảm dần về phía sông

Lớp 4: Tầng cát bồi tích gồm cát hạt mịn đến hạt trung màu vàng nhạt, trắng xám

Đáy lớp chứa lớp cuội thạch anh có đường kính 2 đến 3cm, dầy 10cm Bề dầy lớp 0,4m phân bố ở bờ phải tuyến đập Hệ số thấm lớn; K=1,5.10-3cm/s

Lớp 5: Đất tàn tích gồm đất sét pha màu xám chứa dăm sạn màu nâu đỏ, trạng

thái nửu rắn đến rắn, phân bố ở vai trái tuyến đập dầy khoảng 2m

Lớp 6: Đá gốc bột kết màu tím, vàng nhạt, cát kết màu vàng nhạt, trắng xám,

phong hóa mạnh đến vừa

 Điều kiện địa chất thủy văn

Nước dưới đất nằm sâu, chứa trong tầng cát cuội sỏi lòng hồ cổ và đá trầm tích bột cát kết nưt nẻ Bờ phải nước ngầm xuất hiện ở độ sâu 7,2m bờ trái xuất hiện ở độ sâu 6,8m Tại bãi đất gần sông nước ngầm nằm sâu hơn, chỉ cách mặt đất chừng 1,7m

b) Vùng tuyến đập phương án II

 Điều kiện địa mạo

Vùng tuyến phương án II cách phương án I khoảng 450m về phía hạ lưu Địa hình mở rộng hơn tuyến I, hai bên bờ là thềm sông Bờ trái là thềm bậc 1 có cao trình từ 16,5 đến 18,5m, bờ trái là thềm bậc 2 có cao trình 20 đến 22m tạo địa hình không đối xứng Các dãy đồi ở xa mép sông từ 80 đén 100m Đoạn sông chảy qua vùng tuyến khá thẳng, rộng 30m Khu vực bờ phải trồng chè còn bờ trái trồng mía Tuyến cống bờ phải nằm trên thềm bậc 2 có độ cao ít chênh lệch, dốc thoải về hạ lưu, là đất trồng chè Tuyến cống bờ trái nằm trên sườn đồi thấp hơi dốc, đồi trọc, dốc dần về phía hạ lưu

 Cấu trúc địa chất

Lớp 1: Cát cuội sỏi bồi tích phân bố ở lòng sông, chủ yếu là cát hạt thô chứa cuội

sỏi thạch anh, dầy 1,2 đến 1,5m, k=5,78.10-5cm/s

Lớp 2a: Sét bồi tích, nâu vàng, nâu xám, rắn, phân bố ở bờ phải Bề dày lớp từ

3,0 đến 6,2m, có C=0,24kg/cm2 ; =21019’; k=2,2.10-5cm/s

Lớp 2b: Cát pha bồi tích phân bố 2 bờ, màu vàng nhạt, trạng thái rắn, kết cấu chặt

vừa Bề dày lớp ở bờ phải tới 3,9m nhưng ở bờ trái từ 1,2 đến 2,2m

Lớp 3: Sét pha bồi tích màu vàng, vàng nâu phân bố ở bờ trái, trạng thía nửa rắn

đến rắn, kết cấu chặ, dày khoảng 2,0m

Lớp 5: Sét pha tàn tích màu xám, nâu vàng, nâu xám chứa dăm sạn màu nâu đỏ

trạng thái nửa rắn đến rắn, kết cấu chặt vừa đôi chỗ mềm yếu, dày khoảng 2,2 đến 3,2m

Lớp 6: Bột kết trắng xám, tím nhạt, phân phiến, phân lớp, mặt lớp nghiêng từ 100

đến150, phong hóa mạnh đến vừa các khe nứt kín, đầy sét

 Điều kiện địa chất thủy văn

Tại các bãi đất gần sông mực nước ngầm nông, xuất hiện ở độ sâu 0,9 đến 2,1m Hai thềm sông mực nước ngầm xuất hiện ở độ sâu 6,2 đến 8,5m

c) So sánh điều kiện địa chất công trình 2 phương án tuyến

 Điều kiện địa mạo

Mặc dù tuyến I ngắn hơn tuyến II nhưng thi công cống bờ trái của tuyến I khó khăn hơn và khối lượng đào lớn hôn tuyến II do địa hình dốc

 Điều kiện cấu trúc địa chất

- Tuyến I có lớp cát cuội sỏi lòng sông dày từ 0,8 đến 1,4m, thành phần chủ yếu là cát hạt trung dày 0,4m tại độ sâu 9,7 đến 10,0m Kết quả ép nước cho thấy đá mềm thuộc loai thấm nước mạnh (ở dọc sông) đến thấm nước yếu (ở 2 bờ)

- Tuyến II cũng có lớp cát cuội sỏi lòng sông dày 1,2m, lớp hỗn hợp cát pha chứa sạn sỏi tại độ sâu 3,7 đến 7,6m nhung kết quả cho thấy đá thuộc loại thấm nước yếu

Tại bờ trái của tuyến I có đá gốc lộ ra ở đáy bờ sông, hướng đá đổ về hạ lưu không lợi cho ổn định và thấm

 Điều kiện địa chất thủy văn

Các khu vực gần bờ sông, nước dưới đất tại các tuyến đều gặp ở tầng nông: Tuyến I từ 1,1 đến 1,8m; Tuyến II từ 0,9 đến 2,1 m

Tại các thềm sông và vùng đồi, mực nước dưới đất đều nằm khá sâu: Tuyến I gặp ở độ sâu từ 6,8 đến 7,2 m còn tuyến II từ 6.2 đến 8,0m

 Đánh giá chung

Mặc dù đập dâng có dài hơn nhưng xét về yếu tố địa chất thì tuyến II có nhiều ưu điểm hơn tuyến I

1.1.5.4 Điều kiện địa chất khu tưới

 Điều kiện địa chất công trình

Kết quả đào hố thăm dò, lấy mẫu đất thí nghiệm trong phòng, đổ nước thí nghiệm ngoài hiện trường tại 3 tuyến kênh chính và công trình trên kênh cho thấy toàn bộ đáy kênh nằm trên nền đá phong hóa gồm các loại chủ yếu sau:

- Đất sét pha sỏi phong hóa có hệ số thấm trung bình - Đá diệp thạch phong hóa mạnh, hệ số thấm nhỏ - Đất sét pha cát màu vàng có hệ số thấm trung bình - Đá cuội sỏi pha sét có hệ số thấm trung bình

 Điều kiện địa chất thủy văn

Mực nước ngầm trong khu vực các tyến kênh tưới đi qua đều thấp hơn đáy kênh Như vậy quá trình thấm xảy ra chủ yếu là nước từ trong lòng kênh thấm ra ngoài Nhìn chung nước ngầm không làm ảnh hưởng đến công tác thi công hệ thống kênh Tuy nhiên đối với miền núi thì kênh mương và công trình trên kênh nên thi công vào mùa mưa thì tốt hơn

 Điều kiện địa chất công trình tuyến kênh Đông

Địa tầng địa chất tuyến kênh đi qua chủ yếu là đất sỏi pha sét, đất sét pha sỏi, đất sét pha cát, đất thịt pha cát và đá diệp thạch phong hóa Đất có dung trọng khô trung bình

 =1,4T/m3, góc ma sát trong =15050’, C=0,178kg/cm2; hệ số thấm k=2,5.10-4cm/s Kết quả khảo sát tăm dò 3 công trình chủ yếu trên tuyến kênh Đông là cầu máng qua đường sắt, cầu máng qua suối Trại Bốn và cầu máng qua suối Cấy cho thấy nền dưới đáy móng các công trình này đều tốt Tất cả các hố đào sâu từ 2,0 đến 2,5m đều gặp tầng đất tốt: tầng đá gốc sa diệp thạch, tầng đá phong hóa hoặc tầng đất tốt có thể đặt móng công trình mà không cần xử lý nền phức tạp

 Điều kiện địa chất tuyến kênh Giữa

Các hố đào địa chất dọc tuyến kênh có địa tầng chủ yếu sau: Đất sét pha sỏi, đất sỏi pha cát, đất sét pha cát, đất thịt pha cát, đá cuội sỏi pha cát và đấ diệp thạch phong hóa,

+ Những đoạn kênh đi qua địa hình thấp hơn đáy kênh thiết kế thường phải xây hoặc tôn cao nền kênh trên nền địa chất là sét pha cát, đất thịt pha cát mức độ ổn định kém nên cần chú ý trong khâu thiết kế

+ Các vị trí dự kiến xây dựng công trình chuyển tiếp đều có địa chất tốt Các hố thăm dò phần lớn đào tới tầng đá gốc sa diệp thạch phong hóa hoặc tầng địa chất tốt đảm bảo đủ điều kiện đặt móng xây dựng công trình

+ Khu vực đập phụ II có 2 bãi đất nằm ở thượng lưu: Bãi 2A có trữ lượng khai thác khoảng 25.0003 Bãi 2B có trữ lượng 4.000m3

 Khu vực đập dâng

Đất đắp có thể sử dụng 2 loại:

+ Lớp 3: Đây là loại sét pha bồi tích màu vàng nhạt,nâu nhạt,trạng thái rắn đến nửa rắn Lớp này phân bố rộng rãi trên thềm bậc 1 Sau khi bóc bỏ lớp cát pha dày 0,7 m ở phía trên, bề dày khai thác có thể tới 34 m Trữ lượng khoảng 10.000 m3

+ Lớp 5: Sét pha tàn tích màu nâu , xám nhạt chứa sạn bột kết màu đỏ Đất ở trạng thái rắn đến nửa rắn Lớp đất này phân bố trên các sườn đồi Bề dày khai thác được từ 1,7 đến 3,2 m Trữ lượng khai thác dồi dào từ 70.000 đến 80.000 m3

1.2.1.2 Nghề nghiệp chính

Phần lớn nhân dân vùng dự án sống bằng nghề nông Theo số liệu thống kê và điều tra thì trong số 9.430 hộ gia đình có tới 86,94% làm nông nghiệp, 0,8% làm dịch vụ, 0,3% làm thủ công nghiệp, còn lại là các hộ khác Đặc biệt với đặc tù của vùng trung du núi thấp, phần lớn các gia đình vùng dự án đều phát triển nghề làm vườn, trồng các loại cây ăn quả quý như vải, cam, chanh,…

1.2.2 Điều kiện về trình độ sản suất nông nghiệp và tập quán canh tác

So với mặt bằng chung của cả nước thì trình độ sản xuất nông nghiệp của vùng dự án vẫn còn thấp Phần lớn diện tích đấy canh tác còn sử dụng nước trời là chính Một số công trình thủy lợi nhỏ tuy đã đáp ứng được một phần nhu cầu tưới nhưng cũng không chủ động

đươc Chính vì vậy mà trình độ thâm canh tăng vụ còn ở mức độ thấp so với các huyện đồng bằng Hệ số sử dụng đất của vùng dự án hiện tại mới chỉ đạt mức 1,5 đến 1,7

Theo số liệu thống kê và điều tra hiện tại trong tổng số 2.125 ha đất canh tác của vùng dự án, vụ đông xuân do không có nước tưới nên chỉ có 64,59% diện tích được sản xuất trong đó diện tích trồng lúa nước chiếm 27,41%, trồng màu chiếm 37,18% còn lại là bỏ hoang Vụ mùa do có mưa nên hầu hết diện tích đất nông nghiệp đều được đưa vào sản xuất trong đó 71,06% là lúa nước, 28,94% là hoa màu Vụ đông sản xuất được trên 24,79% diện tích canh tác chủ yếu là trồng màu và các loại rau quả phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt cho nhân dân địa phương

Trong cơ cấu giống lúa hiện nay ở miền Bắc đặc biệt là vùng đồng bằng bắc bộ, nhờ áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật nên năng suất và sản lượng lúa vụ đông bao giờ cũng rất cao và hơn vụ mùa Tuy thế nhưng ở vùng dự án thì ngược lại : Năng suất và sản lượng vụ đông trước năm 2000 thấp hơn vụ mùa, sau năm 2000 năng suất tuy có cao hơn một chút nhưng sản lượng vẫn rất thấp Sở dĩ có hiện tương bất thường như vậy là do vụ đông xuân không chủ động được nguồn nước, phần lớn diện tích đất canh tác còn phụ thuộc vào thiên nhiên nên diện tích cấy lúa và năng suất đều thấp Vụ mùa do canh tác trong mùa mua , nguồn nước tưới tuy không dồi dào nhưng vẫn dồi dào, diện tích canh tác được mở rộng nên diện tích, năng suất và sản lượng lúa vụ mùa đều cao

1.2.3 Tình hình úng, hạn và thiên tai

1.2.3.1 Hạn

Phần lớn diện tích canh tác của vùng dự án chưa có công trình thủy lợi cấp nước tưới, còn phụ thuộc vào thiên nhiên nên tình trạng hạn và thiếu nước xảy ra thường xuyên Tình trạng hạn còn xảy ran gay cả những khu vực đã có công trình thủy lợi Bởi vì các công trình thủy lợi đã xây dựng chủ yếu là công trình nhỏ do nhân dân tự làm, diện tich lưu vưc bé không có khả năng điều tiết Bắt đầu vào vụ đông xuân các hồ đập này hầu như đã cạn kiệt nguồn nước Ngay cả hồ Suối Cáy là một trong 3 hồ lớn của Yên Thế có dung tích gần 2,7 triêu m3 hầu như năm nào cũng cạn khô ngay từ đầu vụ đông xuân Nhiều năm hồ cạn nước nhân dân trong vùng vào lòng hồ để cấy Mặt khác do rừng đầu nguồn song Sỏi bị tàn phá chỉ còn trơ đất trống dồi trọc nên cùng với tình trạng các hồ cạn nước là nguồn nước sông Sỏi về mùa cạn cũng không đủ cấp nươc cho các trạm bơm tưới

1.2.3.2 Úng

Mặc dú có hệ thống sông suối khá dày, địa hình cao và dốc thoải về các sông suối nhưng tình trạng úng vẫn thường xuyên xảy ra tại các vùng nghiên cứu với mức độ không

nghiêm trọng Theo kết quả điều tra , đến nay mặc dù vẫn còn nhiều tồn tại nhưng vấn đề tiêu úng đã cơ bản giải quyêt xong Tuy nhiên do chưa có hồ trên sông Sỏi nên hiện tượng lũ quét vẫn xảy ra hang năm gây nhiều thiệt hại về mùa màng và của cải cho nhân dân các vùng ven sông

1.2.3.3 Thiên tai

So với các khu vực khác của tỉnh Bắc Giang thì Yên Thế là một trong những khu vực ít

chịu ảnh hưởng của lụt, bão Tuy nhiên, trong những năm gần đây tình trạng tự phát phá rừng đầu nguồn để lấy đất nông nghiệp, trồng cây ăn quả đã diễn ra một cách ồ ạt làm cho

lưu vực sông Sỏi mất khả năng điều tiết Tình trạng lũ quét thường xuyên xảy ra

1.2.4 Điều kiện về cơ sở hạ tầng

1.2.4.1 Các công trình thủy lợi đã có của vùng

Các công trình thủy lợi đã xây dựng trong vùng tưới tập trung ở khu vực cuối kênh Đông còn các khu khác hầu như không có

Bảng 1.3- Các công trình thủy lợi đã xây dựng ở vùng cuối kênh Đông

Thứ tự Tên công trình Địa điểm Diện tich lưu Diện tích tưới vực(km2 (ha)

Bảng 1.4- Các công trình thủy lợi đã xây dựng ở vùng cuối kênh Đông

Thứ tự Tên công trình Địa điểm

Diện tich lưu

Diện tích tưới vực(km2 (ha)

1.2.4.2 Giao thông vận tải

 Đường sắt: Có tuyến Kép-Lưu Xá dài 22 km chạy dọc huyện từ xã Đông Sơn lên Xuân Lương qua hai ga Mỏ Trạng và Bo Lon

 Đường bộ: Chủ yếu là đường đất nối liền trung tân huyện với các xã và các địa phương khác Tuyến đường quan trọng nhất là tỉnh lộ 265 nối liền quốc lộ 1A tại Kép và quốc lộ 1B tại Đồng Hỷ qua hầu hết các xã của Yên Thế với tổng chiều dài 31 km

 Đường thủy: Sông Thương là tuyến đường thủy quan trọng nhất Các tàu trọng tải dưới 100T có thể đi lại dễ dàng

Nhìn chung giao thông chưa phát triển Hầu hết cá đường bộ kể cả đường cấp quốc gia và cấp tỉnh đi qua đều có chất lượng xấu, đi lại trong mùa mưa rất khó khăn

1.2.4.3.Công nghiệp

Mặc dầu có tiềm năng lớn nhưng công nghiệp của Yên Thế vẫn kém phát triển, hầu như chưa có gì đáng kể ngoài 2 xí nghiệp xi măng Bố Hạ và Lâm Nghiệp ở gần khu tưới với sản lượng hàng năm từ 40.000 đến 60.000taans, một só xí nghiệp gạch ngói, vôi, chế biến nông lâm sản và cơ khí nhỏ

1.2.4.4.Năng lượng

Mạng lưới điện quốc gia đã về đến trung tâm các khu dân cư lớn của huyện Phần lớn các gia đình vùng dự án đã có điện dùng cho sinh hoạt

1.3 Phương hướng phát triển của vùng

Phương hướng phát triển kinh tế xã hội đến năm 2010 của huyện Yên Thế và vùng dự án

là : ổn định và nâng cao đời sống vật chất , văn hóa, tinh thần cho đồng bào các dân tộc trong huyện Coi trọng điện khí hóa, thủy lợi hóa để tập trung phát triển nông nghiệp toàn diện theo hướng hiện đại hóa Đồng thời với việc duy trì diện tích cấy lúa nước hiện có, đẩy mạnh thâm canh tăng vụ, phát triển kinh tế vùng đồi Những vùng cao khó khăn về nguồn nước tưới thay thế cây màu bằng cây ăn quả , cây lấy gỗ, cây công nghiệp có giá trị

kinh tế cao Xây dựng và phat triển cơ sơ hạ tầng Giảm tỉ lệ phát triển dân số, từng bước nâng cao đời sống nhân dân trong huyện

Phấn đấu đến năm 2010 đạt được một số chỉ tiêu sau:

- Tổng sản lượng lương thực quy thóc từ 33.300 T năm 2004 lên 40.000 T - Thu nhập bình quân đầu người từ 200 USD năm 1998 lên 350 USD - Hệ số sử dụng đất tăng từ 1,7 năm 1998 lên 2,5

- Diện tích cây ăn quả tăng từ 50640 ha năm 2004 lên 9.000 ha - Tỷ lệ tăng dân số duy trì mức 1,2%

- Các công trình thủy lợi bảo đảm tưới chủ động cho 3.200 ha lúa chiêm xuân, 1.800ha cây vụ đông, 4.000 ha cây vụ mùa và 4.000 ha cây ăn quả, cây công nghiệp

1.4 Nhu cầu dùng nước của vùng và nhiệm vụ công trình

Do đặc điểm thổ nhưỡng của vùng là dễ hạn và dễ úng do khả năng giữ nước kém, nếu để trong điều kiện tự nhiên, không chủ động tưới tiêu và giữ ẩm sẽ gây ra quá trình thoái hóa do xói mòn, bạc màu, chua hóa

Hiện tại phần lớn diện tích đất nông nghiệp còn sử dụng nước trời là chính, các công trình thủy lợi sẵn có không chủ động được nguồn nước, một mặt do lưu vực và dung tích quá bé, một mặt do thiết bị cũ và hư hỏng nhiều, công trình bị xuống cấp nên mức đảm bảo tưới rất thấp Qua nghiên cứu điều tra khảo sát thực trạng 9 hồ chứa nước và 9 trạm bơm thuộc diện loại lớn của vùng Yên Thế cho thấy các công trình này mới chỉ đảm bảo gần 50% so với nhiệm vụ đặt ra Tình hình hạn hán, thiếu nước xảy ra thường xuyên và nghiêm trọng trên hầu hết diện tích canh tác của Yên Thế do không có nguồn nước tưới Hệ số sử dụng đất của vùng còn thấp, diện tích đất nông nghiệp vụ đông xuân bị bổ hoang do thiếu nước còn nhiều

Giải quyết vấn đề nước tưới cho vùng này đang là vấn đề thời sự cấp bách

1.4.1 Các phương án sử dụng đất và lựa chọn phương án cấp nước

1.4.1.1 Phương án 1: Tưới theo hiện trạng sử dụng cho toàn khu tưới

Phương án này áp dụng trong trường hợp không đủ nguồn tưới Nhu cầu nước tưới cho diện tích vườn tạp và trồng cây lâu năm tính như trồng vải thiều

1.4 1.2 Phương án 2: Thâm canh tăng vụ, tăng hệ số sử dụng đất Tạo nguồn nước để

phát triển vùng đồi và các diện tích cao không thỏa mãn yêu cầu tự chảy khi nguồn nước dồi dào

Nội dung của phương án:

- Chuyển toàn bộ diện tích đang canh tác 1 vụ lúa + vụ màu chiêm thành diện tích 2 vụ lúa

- Chuyển toàn bộ diện tích vườn tạp thành vườn vải thiều

- Chuyển toàn bộ diện tích đang cấy 2 vụ lúa thành diện tích 2 vụ lúa và 1 vụ màu đông

1.4.1.3 Phương án 3: Phương án chuyển đổi cơ cấu sử dụng đất

Nội dung của phương án:

- Giữ nguyên diện tích đang cấy 2 vụ lúa, trồng thêm 1 vụ màu đông - Chuyển diện tích đang cấy 1 vụ lúa mùa thành 2 vụ lúa

- Chuyển diện tích trồng màu và vườn tạp thành vườn trồng vải thiều - Tạo nguồn nước tưới cho các đồi hoang dã và sẽ trồng vải thiều

1.4.1.4.Phương án 4: Phương án chuyển đổi cơ cấu sử dụng đất

Nội dung của phương án:

- Giữ nguyên diện tích đang cấy 2 vụ lúa, trồng thêm 1 vụ màu đông

- Chuyển diện tích đang cấy 1 vụ lúa mùa và diện tích trồng màu, vườn tạp thành vườn trồng vải thiều

- Tạo nguồn nước tưới cho các đồi hoang dã và sẽ trồng vải thiều

Mặc dầu tỷ lệ diện tích các loại cây trồng ở mỗi tuyến kênh có khác nhau nhưng do vùng nghiên cứu không lớn, nhaanh dân có cùng tập quán canh tác nên trong tính toán đã sử dụng cùng một tỷ lệ diện tích cho từng tuyến kênh và cả hệ thống Tỷ lệ diện tích ghi ở bảng 2.1 dưới đây là số liệu tính dựa trên số liệu thống kê ở các xã thuộc vùng hưởng lợi:

Bảng 1.5- Tỷ lệ diện tích cây trồng chủ yếu trên vùng tưới

TT Phương án Fcanh tác

Vụ Đông

Xuân

Vụ mùa

Màu vụ đông

Cây ăn quả

1.4.2.Mực nước yêu cầu tưới thiết kế

Mực nước thỏa mãn yêu cầu tưới tự chảy cho diện tích canh tác của từng tuyến kênh phụ trách và đầu hệ thống được xác định theo công thức sau:

Căn cứ vào điều kiện địa hình vùng tưới, khả năng nguồn nước của sông Sỏi và mức độ

ngập lụt phía thượng lưu đập dâng khi thoát lũ, chọn mực nước thiết kế đầu kênh +19,1m

với diện tich tưới tự chảy là 1.614 ha

1.4.3.Tính toán điều tiết hồ Quỳnh cho phương án cấp nước đã chọn (PA4)

1.4.3.1 Đường quan hệ Z F và Z V

Bảng 1.6- Quan hệ giữa cao độ mực nước với diện tích mặt hồ và dung tích hồ

F(m2) 0 30.054 51.465 94.283 164.8 332.375

V(m 3) 0 15.027 55.787 128.661 258.202 506.79

F(m2 ) 636.23 1.094.540 1.391.345 1.696.380 1.909.357 2.263.753 V(m3 ) 991.09 1.856.477 3.099.420 4.643.282 6.446.151 8.532.706

1.4.3.2 Tính mực nước chết và khẩu diện cống xả

 Cao trình bùn cát và cao trình ngưỡng cống xả

Hồ Quỳnh trên sông Sỏi có diện tích lưu vực Flv=99,0 km2 Theo tài liệu thủy văn, lượng nước đến hồ Quỳnh với tần suất 75% là 33,067.106 m3 Theo kết quả tính toán cân bằng nước, lượng nước yêu cầu tưới đối với hồ Quỳnh là 3.739.663 m3 Lượng nước đến tần suất 75% tại hồ Quỳnh ttrong 3 tháng 10, 11, 12 là 4.088.241 m3 Lượng nước này đủ cung cấp cho 4 tháng kiệt là các tháng 12,1,2 và 3 Do đó không cần phải tích nước sớm gây lắng đọng và ảnh hưởng tới tuổi thọ của hồ mà chỉ cần tích nước từ cuối tháng 9 hàng năm Các tháng còn lại từ cuối tháng 5 đến cuối tháng 9 là các tháng mùa mưa, nhất là các thang đầu mùa mưa nước chưa nhiều phù sa được xả qua cống xả để về hạ lưu Như vậy lượng bùn cát lắng đọng chủ yếu là bùn cát đáy Tuy nhiên để an toàn trong tính toán có thể lấy thêm 10% lượng phù sa lơ lửng được giữ lại trong lòng hồ cùng với bùn cát di đẩy

Theo tính toán thủy văn, hàng năm có 1.161 T bùn cát di đẩy và 5.805 T bùn cát lơ lửng chuyển qua hồ Quỳnh Tổng lượng bùn cát có thể lắng đọng trong hồ hàng năm là 1.161+581=1.742 (T) Với dung trọng khô trung bình  k= 1,2 T/m3 Thì thể tích bùn cát lăng đọng trong hồ trong khoảng thời gian 75 năm là: W= 1.742* 75/1,2=108.850 (m3)

 Cao trình bồi lắng bùn cát là Zbc=26.61 (m) Để bùn cát không chảy vào cống, chọn cao trình ngưỡng cống: Zngưỡng = 27,0 m

 Cao trình mực nước chết và khẩu diện cống

Cao trình mực nước chết và khẩu diện cống phải đảm bảo lấy được lưu lượng lớn nhất theo yêu cầu tưới Lưu lượng yêu cầu Qyc= 1,343 m3/s Chọn lưu tốc dòng chảy trong cống v= 1,5m/s

- Diện tích mặt cắt ướt yêu cầu là: yc =1,343: 1,50 = 0,895 (m2)

- Chọn khẩu diện cống thỏa mãn điều kiện thi công: B=0,9m và H= 1,2m

- Chiều sâu nước trong cống thỏa mãn yêu cầu cấp nước: H= 0,895:0,9= 0,995 (m) - Độ nhám của bê tông cốt thép trong điều kiện trung bình n=0,015

- Độ dốc đáy cống:

 (1.1) =0,895 m2

= 0,9+2*0,995=2,89 (m) R= /= 0,3098(m)

Với h= 0,91m ; b=0,90 m coi nước chảy từ hồ vào cống như chảy qua đập tràn đỉnh rộng chảy ngập với =0,95m

MNC = 28,1m tương ứng với dung tích hồ Wch= 0,283.106 m3

1.4.3.3.Tính toán cân bằng nước hồ Quỳnh

Tổng lượng bốc hơi năm theo tài liệu tính toán thủy văn là 1.012mm/năm Như vậy cần tính toán lượng bốc hơi mặt nước hồ Tại vị trí Diễn đã biết diện tích lưu vực là Flv=116km2 , tổng lượng dòng chảy bình quân WoDiễn = 57,63.106 m3/năm, Zmax = 1.012 mm/năm

Độ sâu dòng chảyYo:

Yo =

0, 497116.10

Tổng lượng mưa bình quân năm Xo = 1.600 mm Như vậy:

Zlv =Xo –Yo = 1.600 - 500 = 1.100 (mm)

 = Znước - Zlv

Znước = 1,51.012 = 1.518 (mm/năm) Z=1.518 – 1.100 = 418(mm/năm)

Bảng 1.8- Phân phối Zcho các tháng

K =

0, 499198, 4

Quynhd ng

Do đó lượng nước đến tại Quỳnh: WQuỳnh = 0,499WĐập dâng

Bảng 1.10 – Tổng lượng nước đến Hồ Quỳnh tần suất 75%

Wđậpdâng

(106m3) 0,786 0,647 0,568 1,573 4,230 3,230 2,490 WQuỳnh

(106m3) 0,392 0,323 0,283 0,785 2,111 1,612 1,242

Wđậpdâng

(106m3) 36,370 8,180 3,970 3,550 0,673 66,267

WQuỳnh

(106m3) 18,148 4,081 1,981 1,771 0,336 33,067

 Tính điều tiết hồ khi chưa kể đến tổn thất

Bảng 1.11.Điều tiết hồ chứa xác định sơ bộ Whi khi bỏ qua tổn thất

W đến- Wyc (106m3) Tháng

(1)

W đến (106m3)

(2)

Wyc (106m3)

(3)

dW(+) (4)

dW(-) (5)

Wtích(106m3)

(6)

Wxả(106m3)

(7)

Whi (106m3) (8)

-Cột 4: Chệnh lệch lượng nước đến và lượng nước yêu cầu khi Wđến>Wyc-Cột 5 : Chênh lệch lượng nước đến và lượng nước yêu cầu khi Wđến<Wyc

-Cột 6 : Lượng nước luỹ tích -Cột 7 : Lượng nước xả thừa

-Cột 8: Lượng nước trong hồ cuối thời đoạn, bằng cột (6)+dung tích chết

Từ kết quả trên ta có dung tích hữu ích của hồ chưa có tổn thất là Whi = 3,74.106m3-Cột 7 : Chênh lệch lượng nước đến và lượng nước yêu cầu (7)=(4)-(5)

Khi Wd < Wyc -Cột 8 : Lượng nước luỹ tích

Bảng 1.12 - Bảng tính toán điều tiết hồ Quỳnh có kể đến tổn thất

Tháng Wđến Wyc Wđến - Wyc Wtb Ftb Tổn thất WTT(106m3) Whồ MN hồ W xả

(106m3) (106m3) (+) (-) (106m3) (106m2) (mm) Bốc hơi Thấm Tổng (106m3) (m) (106m3)

4 0.785 0 0.785 0.283 0.182 27.8 0.005 0.003 0.008 0.283 28.1 0.777 5 2.111 0 2.111 0.283 0.182 41.4 0.008 0.003 0.010 0.283 28.1 2.101 6 1.612 0 1.612 0.283 0.182 41.9 0.008 0.003 0.010 0.283 28.1 1.602 7 1.242 0 1.242 0.283 0.182 45.6 0.008 0.003 0.011 0.283 28.1 1.231 8 18.148 0 18.148 0.283 0.182 34.7 0.006 0.003 0.009 0.283 28.1 18.148 9 4.081 0 4.081 0.461 0.303 33.7 0.010 0.005 0.015 0.644 29.28 3.72 10 1.981 0 1.981 1.609 0.963 36.6 0.035 0.016 0.051 2.574 31.58 0 11 1.771 0 1.771 3.416 1.454 36.5 0.053 0.034 0.087 4.258 32.75 0 12 0 0.578 0.578 3.921 1.554 35.4 0.055 0.039 0.094 3.585 32.31 0 1 0 1.34 1.34 2.879 1.339 32.3 0.043 0.029 0.072 2.173 31.25 0 2 0 0.714 0.714 1.793 1.061 26.4 0.028 0.018 0.046 1.413 30.49 0 3 0 1.108 1.108 0.848 0.547 25.7 0.014 0.008 0.023 0.283 28.1 0

-Cột 1 : Thứ tự các tháng xếp theo năm thuỷ lợi ( theo mùa ) -Cột 2 : Lượng nước đến

-Cột 3 : Lượng nước yêu cầu

-Cột 4 : Chênh lệch lượng nước đến và lượng nước yêu cầu (4)=(2)-(3) Khi Wd > Wyc

-Cột 5 : Chênh lệch lượng nước đến và lượng nước yêu cầu (5)=(2)-(3) Khi Wd < Wyc

-Cột 6 : Dung tích bình quân ở mỗi thời đoạn

-Cột 7: Diện tích mặt hồ ứng với dung tích bình quân ở cột 6 -Cột 9 : Lượng tổn thất do bốc hơi Wbhi=Zbhi Fi

-Cột 10 : Lượng tổn thất do thấm (10)=1%.(6) -Cột 11 : Lượng tổn thất tổng cộng (11)=(9)+(10) .-Cột 12: Lượng nước trong hồ cuối thời đoạn -Cột 13: Mực nước hồ cuối thời đoạn

-Cột 14 : Lượng nước xả thừa

Kết quả tính toán điếu tiết cấp nước của hồ theo phương án 4 cho kết quả như sau:

- Dung tích hồ : 4,258.106 m3

- Mực nước dâng bình thường : 32,75 m - Dung tích hữu ích : 3,975.106 m3- Mực nước chết : 28,1 m

- Dung tích chết : 0,283.106 m3

CHƯƠNG 2: QUY MÔ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 2.1 Cấp công trình

Cấp công trình được xác định theo bảng 2-1 và 2-2 của Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 285-2002

2.1.1 Theo chiều cao đập và loại đất nền

2.1.1.1 Đầu mối hồ Quỳnh

Đập chính hồ Quỳnh là loại đập đât đồng chất có chiều cao lớn nhất 15,0m.Đất nền chủ yếu là đất đá phong hóa, đất sét ở trạng thái cứng và nửa cứng Theo bảnh 2-2 của TCXDVN 285:2002, công trình thuộc cấp IV

2.1.1.2 Đầu mối đập dâng

Như đã được xác định ở chương I, mực nước yêu cầu tưới của hệ thống là +19,0 m Cao trình đáy sông là 10,5 m Tổn thất nươc qua cống lấy nước là 0,2m Đập xây dựng trên nền đá phong hóa Chiều cao đập trên tuyến là Hđập = 19,0 – 10,5 + 0,2 = 8,7 (m) <10 m

Theo bảng 2-2, công trình thuộc cấp IV 2.1.2 Theo diện tích tưới

Sau khi xây dựng hoàn chỉnh, hệ thống thủy lợi sông Sỏi có nhiệm vụ tưới 2.806 ha đất

canh tác Theo bảng 2-1, công trình thuộc cấp III

2.1.3 Cấp công trình

Theo TCXDVN 285:2002, dự án hệ thống thủy lợi sông Sỏi thuộc công trình cấp III, tần

suất lưu lượng , mực nước lớn nhất để tính toán thiết kế là p = 1% và kiểm tra là p = 0,2%

2.2 Nhiệm vụ công trình 2.2.1 Hồ Quỳnh

Với diện tích lưu vực 99,0 km2, hồ quỳnh có 1 đập chính và 5 đập phụ, 1 cống lấy nước, 1 tràn xả lũ, bao gồm địa dư hành chính của các xã Xuân Lương, Tam Tiến, Canh Nậu và Đông Vương, cách thị trấn Cầu Gồ khoảng 11km về phía Tây Bắc

Hồ Quỳnh có nhiệm vụ bổ sung nước cho đập dâng ở hạ lưu, tạo nguồn cấp nước cho 2806 ha đất nông nghiệp trong đó có 631 ha lúa 2 vụ còn lại là trồng màu và cây ăn quả, chủ yếu là vải thiều

Ngoài ra hồ Quỳnh còn có nhiệm vụ tạo nguồn nước sạch cung cấp cho nhân dân sống xung quanh khu vực hồ, nuôi cá và cải tạo môi trường sinh thái

2.2.2.Đập dâng sông Sỏi

Đập dâng ở hạ lưu bao gồm đập tràn dâng nước, đập đất và cống lấy nước ở 2 đầu đập Có 2 phương án chọn tuyến đập dâng:

- Vùng tuyến 1 (Tuyến trên): Cách cầu đướng sắt qua sông Sỏi khoảng 350 m về phía hạ lưu

- Vùng tuyến 2 (Tuyến dưới): Cách tuyến trên khoảng 450 m về hía hạ lưu

Vùng phía Tây sông Sỏi do 2 kênh chính đảm nhận tưới 1995 ha đất canh tác Hiện nay khu vực này đang là vùng trắng về thủy lợi, phụ thuộc hoàn toàn vào thiên nhiên Kênh Tây dài 8,02km, tưới cho 869 ha đất canh tác tronh đó có 210 ha tưới tự chảy Kênh Giữa dài 11,84km đảm bảo nhận tưới 1126 ha trong đó có 828 ha tự chảy

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÁC PHƯƠNG ÁN 3.1.Tính toán điều tiết lũ

3.1.1 mục đích

Thông qua tính toán điều tiết lũ, tìm ra dung tích phòng lũ cần thiết của hồ chứa, phương pháp trữ và tháo nước thích hợp, từ đó thiết kế công trình đạt được yêu cầu đặt ra.(thỏa mãn yêu cầu về kinh tế, đảm bảo yêu cầu phòng lũ ở hạ lưu)

3.1.2Nguyên tắc tính toán điều tiết lũ

Dòng chảy lũ thuộc dòng chảy không ổn định tuân theo hệ phương trình cơ bản sau

 : Hệ số sửa chữa động lượng

: Hệ số sửa chữa động năng - : Lưu tốc trung bình mặt cắt (m/s) -K: Mô đun lưu lượng

Đối với dòng chảy lũ vào kho nước, có các đặc điểm sau đây: Diện tích thường rất lớn, lưu tốc thường rất nhỏ, độ dốc mặt nước thường rất nhỏ, độ sâu dòng chảy thường rất lớn Lúc này ta có thể đưa phương trình liên tục về dạng vi phân sau:

(3.3) Trong đó:

- Q: lưu lượng đến kho nước

- q: lưu lượng xả khỏi kho nước

- F: diện tích mặt thoáng của kho nước - t: thời gian

Viết phương trình cân bằng trên dưới dạng sai phân:

- t là thời đoạn tính toán

- Q1, Q2 là lưu lượng đến đầu và cuối thời đoạn tính toán - q1, q 2 là lưu lượng xả đầu và cuối thời đoạn tính toán

Trong phương trình trên các đại lượng đã biết gồm có thời đoạn tính toán, lưu lượng đến đầu và cuối thời đoạn tính toán, lưu lượng xả đầu thời đoạn tính toán, thể tích nước trong kho đầu thời đoạn tính toán Còn các đại lượng chưa biết gồm có hai đại lượng là lưu lượng xả, và dung tích hồ ở cuối thời đoạn tính toán Do đó phương trình trên chưa thể giải được Muốn giải phương trình trên cần bổ sung thêm phương trình lưu lượng xả qua công trình xả: q=f(Zt,Zh,C)

3.1.3 Phương pháp giải phương trình cân bằng nước

Tính toán điều tiết lũ được thực hiện theo 2 loại phương pháp : phương pháp giải tích và phương pháp đồ giải Ngoài ra, đối với các lưu vực nhỏ có thể tính theo phương pháp giản hóa

Ở đây do hồ Quỳnh thuộc loại nhỏ nên có thể tính toán điều tiết lũ theo phương pháp giản hóa của Cô-Tche-rin

3.1.4.Tài liệu tính toán

Theo tài liệu tính toán thủy văn : Q1% = 445,0 m3/s

Wlũ = 45,68.106 m3

Quan hệ Z~V của hồ chứa Cao trình ngưỡng tràn = 30m

Chọn đập tràn là đập tràn thực dụng (3.5) - Lưu lượng xả qua tràn tính theo công thức:

Qtr  (3.6) Công trình xả lũ là đập tràn đỉnh rộng chảy tự do

Trong đó :

Qm : lưu lượng lũ ứng với tần suất thiết kế 1%

Vm : Dung tích phòng lũ thiết kế ứng với tần suất 1% W : tổng lượng lũ

 : hệ số chảy ngập(lấy=1) m : hệ số lưu lượng

m= mtc.σHσhd mtc = 0,504 H=HTK → σH = 1



→ m=0,49 Btr : bề rộng tràn

Ho cột nước tới gần tràn, V0≈0→ H0≈H

3.1.6 Trình tự tính toán

B1 : giả thiết các giá trị của cột nước tràn H, tính được Qtr theo (3.6)

B2 : Tính qxả theo (3.5), so sánh Qtrvà qxả , chọn kết quả chúng gần bằng nhau nhất

khác nhau để chọn ra một phương án tối ưu nhất để làm phương án thết kế

Do thời gian có hạn nên trong chương này ta thiết kế sơ bộ hạng mục : + Đập chính, kết hợp tràn lòng sông

Khi bề rộng tràn tăng lên thì cao trình đỉnh đập không tràn hạ xuống và ngược lại.Khi bề rộng tràn tăng thì giá thành hạng mục tràn tăng lên nhưng giá thành đập không tràn giảm xuống trong chương này ta thiết kế đập chắn nước và tràn lòng sông từ đó chọn ra phương án để thiết kế kỹ thuật

3.2.1 Các kích thước cơ bản của đập đất

3.2.1.1 Mục đích, ý nghĩa :

Đập là một hạng mục công trình quan trọng nhất trong cụm công trình đầu mối, nó chiếm một khối lượng không nhỏ về mặt vốn đầu tư Kích thước cũng như cao trình đỉnh đập có ảnh hưởng rất lớn đến sự làm việc an toàn và giá thành của đập

Khi xác định cao trình đỉnh đập, một mặt cần bảo đảm trong các trường hợp xảy ra lũ và sóng vỗ nước vẫn không tràn qua đỉnh đập được, nhưng mặt khác cần xác định được hợp lý các trường hợp có khả năng xảy ra sự cố, để cao trình đỉnh đập đã được xác định không quá thấp hoặc quá cao Nếu quá thấp sẽ không đảm bảo an toàn cho đập, còn nếu quá cao thì sẽ gây lãng phí

Mục đích của việc tính toán cao trình đỉnh đập là để tìm ra được một cao trình đỉnh đập hợp lý nhất thoả mãn các yêu cầu về kinh tế - kỹ thuật

3.2.1.2 Xác định cao trình đỉnh đập :

Trong thiết kế sơ bộ cao trình đỉnh đập được xác định từ 2 điều kiện : - Xác định theo MNDBT :

Z1 = MNDBT + h + hsl + a (3.1) - Xác định theo MNLTK :

Z2 = MNLTK + h’ + hsl’+ a’ (3.2) Z3 = MNLKT = a”

Trong đó :

- MNDBT : Mực nước dâng bình thường - MNLTK : Mực nước lũ thiết kế

- MNLKT : Mực nước lũ kiểm tra

- h và h’ : độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất

- hsl và hsl’ : chiều cao sóng leo (có mức bảo đảm 1%) ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất

- a ,a’ và a” - độ vượt cao an toàn, tra theo 14TCN-157-2005 ta có a = 0,7 m; a’ = 0,5 m và a” = 0,2

Cao trình đỉnh đập được chọn theo trị số nào lớn nhất trong các kết quả tính theo (3.1) và (3.2)

Hình 3.2-Sơ đồ tính toán cao trình đỉnh đập

- hs 1% : chiều cao sóng ứng với mức bảo đảm 1% - K1, K2, K3, K4 : Các hệ số

+ hs 1% được xác định như sau ( theo QPTL C1 – 78) : - Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu

- Tính các đại lượng không thứ nguyên

, 2

Trong đó :

t - Thời gian gió thổi liên tục (s), do không có tài liệu nên ta có thể lấy t = 6 giờ

- Tra đường bao đồ thị ở theo QPTL C1 – 78, ta xác định được các đại lượng không thứ nguyên 2

,

- Chọn trị số nhỏ trong 2 trị số tra được ở trên Từ đó xác định được các giá trị: h, τ,

λ như sau :

- K1% - Hệ số ứng với mức bảo đảm 1%, tra ở đồ thị ở QPTL C1 – 78 ứng với đại lượng 2

(-) Tính  :  = 

K1% : Hệ số ứng với mức bảo đảm 1% Kp : Hệ số khúc xạ

Kt : Hệ số biến dạng Kn : Hệ số tổn thất

Các hệ số trên tra trong các bảng quy phạm liên quan Tính τ τ

Với : λ - Chiều dài sóng trung bình của sóng nước sâu

tương ứng - Hệ số K1, K2 tra theo QPTL C1 – 78 phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái và độ nhám tương đối trên mái

Ở đây ta chọn hình thức gia cố mái bằng tấm bê tông và độ nhám tương đối /hs1% < 0,002 => K1 = 1,00 và K2 = 0,90

- Hệ số K3 tra theo QPTL C1 – 78 phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái m Ở đây tính với vận tốc gió lớn nhất ứng với tần suất 4% => V4% = 27,1(m/s) > 20 (m/s) và sơ bộ chọn hệ số mái thượng lưu của đập là : m = 3 => K3 = 1,5

- Hệ số K4 tra ở dồ thị hình P2-3, phụ thuộc vào hệ số mái m và trị số

 Xác định h’ và hsl’ ứng với gió bình quân lớn nhất V’ = V50% :

Cách tính tương tự như trên nhưng ứng với vận tốc gió bình quân lớn nhất V’ và đà sóng ứng với mực nước dâng gia cường D’

Bảng 3.5 - Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập

Bảng 3.6 -

Kết quả tổng hợp

MNDGC

Thông số TH

7567.7 10594.8 10594.8 10594.8

6.25 12.2625 12.26250 12.26250

vτg.