Đồ án Thiết kế hồ chứa nước Suối Hai

Về phía Nam có dãy núi chạy theo hướng TâyNam – Đông Bắc, các dãy núi này khép lại và hạ thấp cao độ tạo điều kiệnthuận lợi cho phép xây dựng hồ chứa nước - Sông Tích có nhiều hạ lưu là

Đồ án giải quyết các vấn đề sau:

Thiết kế sơ bộ công trình đầu mối

Tính toán lựa chọn phương án hợp lý

Thiết kế kỹ thuật phương án chọn

Tính toán kết cấu

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Mạnh Tuân và các thầy cô đã tận tình chỉbảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án để em có thể hoàn thành đồ ánnày

Do thời gian có hạn cũng như còn thiếu nhiều kinh nghiệm nên không tránh khỏi saisót Kính mong các thầy cô góp ý để đồ án được tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, Ngày 20 tháng 06 năm 2014

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 4

1.1 Vị trí và nhiệm vụ công trình 4

1.2 Các điều kiện tự nhiên 6

1.3 Điều kiện dân sinh kinh tế và nhu cầu dùng nước 19

1.4 Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế 20

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THỦY LỢI 23

2.1 Chọn tuyến xây dựng công trình 23

2.2 Tính toán mực nước chết của hồ 24

2.3 Tính toán mực nước dâng bình thường và dung tích hồ 26

2.4 Bố trí tổng thể công trình đầu mối 33

2.5 Tính toán điều tiết lũ 35

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ ĐẬP CHÍNH 44

3.1 Tài liệu thiết kế 44

3.2 Xác định các kích thước cơ bản của đập 46

3.3 Tính toán thấm 59

3.4 Tính toán ổn định mái đập 70

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ ĐƯỜNG TRÀN 88

4.1 Bố trí chung đường tràn 88

4.2 Tính toán thủy lực đường tràn 90

4.3 Chọn cấu tạo các bộ phận tràn 106

4.4 Tính toán ổn định ngưỡng tràn 109

109

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ CỐNG LẤY NƯỚC 116

5.1 Bố trí cống 116

5.2 Tính toán khẩu diện cống 119

5.3 Chọn cấu tạo cống 129

CHƯƠNG 6 CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT 132

TÍNH TOÁN KẾT CẤU TƯỜNG BÊN TRÀN 132

6.1 Mục đích 132

6.2 Yêu cầu tính toán, tài liệu tính toán 133

Hình 6-4 : Sơ đồ lực tác dụng lên bản đáy tường TH1 140

6.3 Tính toán bố trí cốt thép 155

CHƯƠNG 7 ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG 164

7.1 Nhận xét cơ bản 164

7.2 Những ảnh hưởng có hại 164

7.3 Những ảnh hưởng có lợi : 168

KẾT LUẬN 170

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

- Tọa độ địa lí : khoảng 21°07' đến 21°09' vĩ độ Bắc

105°22' đến 105°24' kinh độ Đông

Công trình: Hồ Chứa nước “ Suối Hai ”

3 Nhiệm vụ của công trình

- Cung cấp nước tưới cho 950 ha đất canh tác của xã Cẩm Lĩnh, Huyện Ba Vì,Thành Phố Hà Nội

- Cắt lũ cho vùng hạ du và giảm bớt thiệt hại về tài sản và con người chohuyện Ba Vì

- Cấp nước sinh hoạt cho dân cư trong vùng hưởng lợi, góp phần phát triểnkinh tế địa phương và nâng cấp đời sống của nhân dân

- Cải tạo môi trương sinh thái ở vùng khô hạn, góp phần phát triển sản xuất cảithiện các vấn đề xã hội ngày càng tốt hơn

1.2 Các điều kiện tự nhiên

1.2.1 Địa hình

1 Tài liệu khảo sát

+ Bình đồ toàn bộ khu vực sông Tích tỉ lệ 1:2000

+ Bình đồ khu công trình đầu mối, tỷ lệ 1:2000

+ Mặt cắt dọc, ngang tuyến đập, tràn, cống lấy nước

2 Điều kiện địa hình vùng dự kiến xây dựng hồ chứa

- Khu vực dự kiến xây dựng công trình có địa hình chủ yếu là đồi núi, về phíaTây có các dãy núi cáo trên 100 m Về phía Bắc có các dãy núi chạy theohướng Tây Bắc – Đông Nam Về phía Nam có dãy núi chạy theo hướng TâyNam – Đông Bắc, các dãy núi này khép lại và hạ thấp cao độ tạo điều kiệnthuận lợi cho phép xây dựng hồ chứa nước

- Sông Tích có nhiều hạ lưu là các suối cạn phát triển từ các sườn núi baoquanh khu vực Sông chảy qua khu vực khảo sát theo hướng Đông – Đông

Nam, có bề rộng thay đổi từ 20-50 m, sông quanh co, đổi hướng liên tục,nhiều chỗ ăn vào triền núi lộ đá gốc Dọc hai bên sông hình thành các dải đấthẹp khá bằng phẳng, thành phần gồm bồi tích và sườn tích loại cát mịn, phân

bố đến tận chân các triền núi thấp Đây là vùng đất canh tác chính của khuvực Cao độ của vùng đất canh tác phía dưới tuyến đập khoảng từ 20 ÷ 27 m

3 Điều kiện địa hình khu tưới

- Khu tưới của hồ chứa nước Suối Hai là một dải đồng bằng chân núi, chuyểntiếp từ vùng núi xuống vùng đồng bằng

- Khu tưới có độ cao và độ dốc địa hình lớn

- Địa hình dốc từ Tây sang Đông

- Mặt bằng bị chia cắt bởi nhiều đồi núi và các suối

1.2.2 Điều kiện địa chất vùng lòng hồ

1 Cấu tạo địa chất

- Lớp đất mặt phổ biến trong lòng hồ là lớp sét pha, cát pha có màu vàng, nâu

đỏ, lẫn nhiều dăm, sạn, mảnh đá lăn (Riolit, Fenzit) phong hóa mạnh mềm

bở hoặc còn khá cứng, nguồn gốc sườn tàn tích, phân bố chủ yếu trên cácsườn núi thấp

- Lớp cát pha vừa màu nâu sẫm, trạng thái cứng, nguồn gốc bồi, sườn tích kếtcấu chặt, phân bố ở các vùng trũng thấp, chủ yếu là dọc bờ phải sông Tích.Chiều dày từ 2 ÷ 3 m

- Lớp cát cuội sỏi : cát có hạt từ trung đến thô, màu vàng lẫn nhiều sỏi sạn tròncạnh, khá cứng, nguồn gốc bồi tích Lớp này phổ biến rộng khắp lòng hồ,chiều dày 3÷6m

- Đá gốc trong vùng là Riolit, Fenzit thuộc đá nửa cứng, tuổi Kesta thượng( K2)

2 Khả năng thấm mất nước

- Phần đá gốc Riolit, Fenzit phong hóa nứt nẻ mạnh có các khe nứt phát triểntheo hướng Tây Bắc – Đông Nam đã được lấp đầy bởi các xâm thực nên khảnăng thấm mất nước nhỏ

- Phần lớp phủ ở lòng và thềm sông có thành phần cát cuội sỏi hạt thô, thấmmất nước mạnh, chiều dày lớn, có thể dẫn đến làm thấm mất nước lòng hồ,cần được quan tâm xử lý chống thấm nền đập.

3 Khả năng sạt lở, tái tạo bờ hồ

- Khi hồ chứa hoạt động, bao bọc xung quanh sẽ là những triền núi thấp, có

độ dốc khá nhỏ ( < 0.2 ÷ 0.4 ) được cấu tạo bởi đá Riolit, Fenzit Khả năngtái tạo bờ hồ nếu xảy ra cũng chỉ với quy mô nhỏ và sẽ dừng lại khi chạm tớilớp đất phong hóa nứt nẻ yếu

4 Khả năng bồi lắng trong lòng hồ

- Trong khu vực khảo sát, thảm thực vật nghèo nàn, thưa thớt làm cho đất đá

bề mặt bị bào mòn mạnh mẽ nên hồ bị bồi lắng nhanh

- Lớp á sét có chiều dày ( 0÷0,5 m ) nằm phía trên lớp 2b, phân bố ở thềmphải, có khả năng chịu lực và khả năng chống thấm tốt

- Lớp cát lòng suối ( Lớp 2a) nằm ở phía trên lớp 2b và 3, gồm cát mịn pha lẫntạp chất hữu cơ, khả năng chịu lực và chống thấm kém, cần bóc bỏ hết khixây dựng đập

- Lớp sườn tích dày 0.5 ÷1 m (lớp 1) ở hai đàu đập gồm đất á sét, á cát có lẫndăm sạn, mạnh vỡ đá lăn phong hóa từ vừa đến mạnh, khả năng dính kết yếu,

Bảng 1.1 : Một số chỉ tiêu cơ lý của đất nền đập tuyến I

- Lớp 1: Lớp phủ sườn tích dày 0,5 ÷1 m, phân bố ở sườn đồi 2 đầu đập, thànhphần gồm đất á sét lẫn nhiều dăm sạn, đá lăn và các mảnh vụn của chúng.Lớp này cần được bóc bỏ khi xây dựng

- Lớp 2: Bồi tích lòng và thêm lòng sông gồm các hạt mịn đến trung màu xámtrắng, màu nâu phân bố ở lòng suối đến độ sâu 4,1m và rộng 135 m Dochiều dày của lớp này không quá lớn nên có thể xử lý chống thấm bằng cáchlàm chân răng

- Lớp 3: Á sét trung đến nhẹ, màu nâu, nâu đỏ, dẻo mềm, trạng thái chặt vừađến chặt phủ toàn bộ thềm lòng sông rộng 490 m, chiều dày 0 ÷5 m

- Lớp 4:Là loại đất á sét nặng phân bố dưới lớp 3 ( thềm sông bên phải) cóchiều dày từ 0÷ 0.4 m Lớp này có các chỉ tiêu xây dựng tốt, hệ số thấm nhỏ.

- Lớp 5: Là đất sét phân bố phía dưới lớp 4, ở cuối thềm sông bên phải, giápvới chân núi trên chiều rộng 110m, chiều dày từ 0 ÷ 2.1 m

- Lớp 6 : Đá gốc Riolit, Fenzit, phần trên dày 4 ÷6 m phông hóa nứt nẻ mạnh,càng xuống sâu mức độ nứt nẻ giảm dần và có thể không cần phải khoanphụt chống thấm khi đắp đập Lớp này phân bố trên toàn tuyến đập ( dướicác lớp 1,2,3,4,5 )

Bảng 1.2 : Một số chỉ tiêu cơ lý của đất nền đập tuyến II

- Nham thạch chủ yếu là cát hạt trung đến thô lẫn nhiều sạn sỏi, bở rời, thấm

và thoát nước tốt Tầng này nước phong phú, nhưng phân bố không đều, phụthuộc lượng nước và nước mặt ngấm xuống

2 Nước chứa trong đá gốc

- Chủ yếu là nước trong khe nứt của đá gốc ( Riolit, Fenzit), độ phong phúthấp, hầu như chỉ có vào mùa mưa

1.2.5 Đặc điểm khí tượng thủy văn

1 Đặc điểm về khí tượng

a) Nhiệt độ không khí

Bảng 1.3 : Bảng phân phối các đặc trưng nhiệt độ không khí

T cp 24.6 25.8 27.2 28.4 28.7 28.7 28.6 29 27.3 25.6 25.9 24.6 27.1

T max (C o ) 33.5 35.2 36.2 36.6 38.7 40.5 39 38.9 36.5 34.9 34.9 34 40.5

T min (C o ) 15.5 15.6 18.9 20.7 22.6 22.5 22.2 21.2 20.8 16.9 16.9 14.2 14.2

b) Độ ẩm không khí

Bảng 1.4 : Bảng phân phối các đặc trưng độ ẩm tương đối ( %)

Độ ẩm tương đối lớn nhất hàng tháng đều đạt tới Umax = 100%

c) Nắng

Bảng 1.5 : Bảng phân phối số giờ nắng trong năm

Giở

nắng 226 271 312 268 247 183 242 206 198 183 191 222 2789

d) Gió

Bảng 1.6 : Bảng vận tốc gió trung bình các tháng trong năm

V

(m/s) 2.3 2.6 2.8 2.5 2.3 2.2 2.5 2.4 2.2 1.8 1.8 2.2 2.3

Bảng 1.7 : Bảng tính vận tốc gió thiết kế theo 8 hướng chính

Bảng 1.8 : Bảng phân phối bốc hơi trong năm

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm

Zpiche 151.5 151.4 183.5 156.4 134.1 134.6 161.2 181.6 96.

7 78.3 93.9 133.2 1656

+ Bốc hơi trên lưu vực ( Z0lv )

Lượng bốc hơi trên lưu vực được tính bằng phương trình cân bằng nước :

Z0lv = Xo - Yo

Zolv = 850 – 272

Zolv = 578 mm+ Bốc hơi mặt hồ ( Zn)

Lượng bốc hơi mặt hồ được tính theo công thức kinh nghiệm từ dụng cụ

đo bốc hơi Piche

Zn = k * Zpiche = 1821 mm+ Lượng chênh lệch bốc hơi mặt nước và bốc hơi lưu vực :

Tháng VIII IX X XI XII Năm

f) Lượng mưa trung bình nhiều năm lưu vực

- Lượng mưa lưu vực sông được khống chế bởi 3 trạm đo mưa Chênh lệchlượng mưa năm giữa các trạm không lớn từ 800 mm đến 1000 mm.Lượng mưa BQNN lưu vực được tính theo trị số bình quân của 3 trạm

Xolv = 850 mm

h) Lượng mưa gây lũ

Bảng 1.10 : Lượng mưa gây lũ thiết kế hồ chứa nước Suối Hai (mm)

Xtb =91.4

Cv =0.59Cs=2.23

2 Các yếu tố thủy văn

a) Dòng chảy trung bình nhiều năm

- Sử dụng công thức kinh nghiệm với trị số lưu lượng mưa BQNN trên lưuvực Xo = 850 mm ta tính toán được các đặc trưng sau :

Yo = 272 mm , Mo = 8.631 l/s.Km2 , Qo = 0.742 m3/s , Wo = 23,39 106 m3

b) Dòng chảy năm thiết kế

Bảng 1.11 : Đặc trưng dòng chảy năm thiết kế

Tháng VIII IX X XI XII Năm

c) Đường quá trình lũ thiết kế

Hình 1.4 :Đường quá trình lũ đến ứng các tần xuất

Bảng 1.13 : Đường quá trình lũ thiết kế

Dung tích bùn cát lơ lửng : Vll = 3500 m3/năm

Dung tích di đẩy : Vdi đẩy = 350 m3/ năm

Dung tích bùn cát : Vbùn cát = V lơ lửng + V di đẩy = 3850 m3/ năm

1.2.6 Vật liệu địa phương

1 Đất đắp đập

- Qua khảo sát ta đã thăm dò tại các bãi A, B, C ở phía thượng lưu tuyến đập

và bãi D, E ở hạ lưu tuyến đập thu được kết quả như ở bảng sau:

Bảng 1.16 : Bảng chỉ tiêu cơ lý của đất đắp đập

lưu lưu lưu lưu

nặng

Sét phavừa

Sét phavừa

Sét phavừa

Sét phanặng

Độ sâu

khai thác m 1,6 -3,6 3,3 – 3,9 1,1 – 3,6 2,7 -3,6 1,7 – 3,4Diện

- Chỏm núi phía Tây khu vực công trình, cách tuyến đập chính 1,5 km đá cómàu xám trắng ngà, thành phần khoáng vật chủ yếu gồm pilagiocle, thạchanh, Fenpatkali và một số Biolit, hocblen và một ít các khoáng vật khác

- Nói chung đá vùng này thuộc loại đá cứng, có thể dùng làm vật liệu, trữlượng ước tính khoảng 1,5 triệu m3

Bảng 1.18 : Bảng các chỉ tiêu cơ lí của đá

1.3 Điều kiện dân sinh kinh tế và nhu cầu dùng nước

1.3.1 Đặc điểm dân sinh.

- Hồ chứa nước Suối Hai thuộc xã Cẩm Lĩnh, huyện Ba Vì, Thành Phố HàNội Xã Cẩm Lĩnh nằm về phía Tây Bắc Huyện Ba Vì, có tổng diện tích tựnhiên là 59,2 km2, có khoảng 50% diện tích là vùng núi và 50% diện tích làvùng đồng bằng Xã có tổng dân số là 21325 người, mật độ dân cư là 360người/km2 số người trong độ tuổi lao động chiếm 48% dân số của xã Dân

cư trong xã chủ yếu là dân tộc Kinh

1.3.2 Đặc điểm kinh tế

- Xã Cẩm Lĩnh thuộc khu vực bán sơn địa nên kinh tế chủ yếu là phát triểnnông- lâm nghiệp Bình quân lương thực đầu người 283 kg/người Như vậydiện tích và sản lượng lương thực đáp ứng nhu cầu cho người dân Để nângcao đời sống cho dân xã phải bố trí cơ cấu cây trồng hợp lí, đưa các loại câytrồng có giá trị kinh tế cao vào sản xuất nhiều hơn nữa

1.3.3 Hiện trạng thủy lợi.

- Hiện nay khu dự án được phân làm 3 vùng

a) Vùng 1: là khu tưới của kênh chính 1, có diện tích tự nhiên 616 ha Hiện nay

có 272,4 ha sản xuất được bằng trạm bơm Liên Sơn lấy nước từ kênh Cònlại đất ở vùng cao không tưới bằng trạm bơm Liên Sơn, hiên nay đang bỏhoang hoặc sản xuất 1 vụ màu vào mùa mưa, năng suất cây trồng thấp

b) Vùng 2: là khu tưới của kênh chính 2, phía Bắc là suối, phía Tây giáp núi,

phía đông giáp kênh của hệ thống thủy nông, phía Nam giáp khu tưới củatrạm bơm Tà Dương

c) Vùng 3: là vùng lòng hồ có diện tích tự nhiên là 232 ha, có 14 ha diện tích

canh tác Vùng này hiện nay người dân chủ yếu sản xuất một vụ, không cócông trình thủy lợi chủ động tưới nước mà chủ yếu gieo trồng một vụ chính.Vào mùa mưa, nhờ nước trời một ít diện tích ven suối gieo trồng thêm vụđông xuân Nhờ các bơm nhỏ bơm nước từ suối hoặc các giếng tự đào

1.3.4 Hiện trạng về nông nghiệp.

Bảng 1-19: Hiện trạng về nông nghiệp của vùng.

Loại cây trồng Diện tích trồng(ha) Sản lượng(tấn)

1.3.5 Nhu cầu dùng nước:

- Qua kết quả tính toán thuỷ nông thì nguồn nước tưới tự chảy cho 950 ha diện tích đất canh tác địa bàn xã Cẩm Lĩnh thuộc huyện Ba Vì như bảng dưới đây

Bảng 1-20: Nhu cầu dùng nước của vùng.

0.86

0.76 2

0.70 8

1.27 7

0.92 2

+ Xây dựng trên nền đất sét bão hòa nước ở trạng thái hóa dẻo.

50%(MNLTK)

Bảng1-22: Độ vượt cao an toàn

Bảng1-23 : Hệ số tổ hợp tải trọng

+ Hệ số tin cậy : = 1,15

+ Mực đảm bảo tính toán của chiều cao sóng leo: i = 1%

TÍNH TOÁN THỦY LỢI

+ Chọn tuyến xây dựng công trình

+ Tính toán mực nước chết của hồ

+ Tính toán MNDBT và dung tích hồ chứa

+ Bố trí tổng thể công trình đầu mối

+ Tính toán điều tiết lũ

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THỦY LỢI

2.1 Chọn tuyến xây dựng công trình

- Dựa vào tài liệu thì có sự chênh lệch lượng nước đến giữa 2 mùa do phụthuộc vào chế độ mưa Dòng chảy vào mùa mưa chiếm 85% còn mùa khôchỉ chiếm khoảng 15% tổng lượng dòng chảy năm Trong khi đó, dòng chảyđến trong năm thiết kế WQ= 15,06.106 m3 đáp ứng nhu cầu dung nước ở hạ

du Wq =11,72.106 m3.Do vậy xây dựng hồ chứa điều tiết là biện pháp côngtrình thích hợp

- Khu vực dự kiến xây dựng công trình dự kiến nghiên cứu cho 2 vị trí tuyếncông trình là tuyến I và tuyến II

- Tuyến I: Đi qua phần đất trũng, yếu nhưng chiều dài tuyến ngắn hơn so vớituyến II Biện pháp xử lý nền ở đây tương đối phuc táp vì lòng sông vàthềm sông là lớp đất bồi tích dày dẫn đến thấm lớn Khi xử lý nền phải tiếnhành bóc bỏ hết các lớp bồi tích lòng và thềm sông Với lòng sông phải làmtường lõi chạm lớp đá gốc, hai bên vai cần làm chân rang và khoan phụtchống thấm

- Theo phương án này thì đập phải xây cao mới đảm bảo được lượng nướctưới cần thiết vì vùng thượng lưu lòng hồ có diện tích nhỏ

- Tuyến II: Nằm ở hạ lưu và có đầu đập phía trái chung với tuyến I, độ dàilớn hơn tuyến I do đó phần diện tích lòng hồ phía thượng lưu lớn Điều nàylàm cho việc di dân phức tạp và ảnh hưởng tới đời sống cũng như môitrường sinh thái khu vực Tuy vậy tuyến II lại đi qua vùng địa chất khá tốt,tránh được phần bồi tích lòng sông dày nên việc xử lý nền đơn giản hơn

- Theo phương án này thì hồ chứa phía thượng lưu lớn nên đập có thể đượcxây dựng thấp so với tuyến I mà vẫn đảm bảo yêu cầu dung nước

- Dựa vào các yếu tố trên ta nhận thấy phương án thiết kế theo tuyến II sẽ chohiệu quả hơn

2.2 Tính toán mực nước chết của hồ

2.2.1 Khái niệm

- Mực nước chết (MNC) là mực nước thấp nhất cho phép trong hồ mà ứng với

nó hồ chứa vẫn làm việc bình thường

2.2.2 Ý nghĩa và các yêu cầu

1 Ý nghĩa

- Từ MNC ta xác định được dung tích chết của hồ Vc bằng cách tra quan hệgiữa Z~V Dung tích chết Vc là thành phần dưới cùng của hồ chứa khôngtham gia vào quá trình điều tiết dòng chảy hay còn được gọi là thành phầndung tích lót đáy Dung tích này có vai trò quan trọng để làm tăng hiệu quảcủa công trình kho nước

2 Các yêu cầu

- Cao trình MNC phải đảm bảo tạo ra dung tích chứa được bùn cát bồi lắngtrong hồ trong thời gian công trình đang hoạt động

- MNC phải đủ cao để đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy

- Đảm bảo vệ sinh lòng hồ trong mùa kiệt

- Đối với giao thông thủy MNC phải là mực nước tối thiểu cho phép tàu bè đilại bình thường theo nhiệm vụ giao thông thủy

- Đối với thủy sản MNC phải đảm bảo có quy mô cần thiết cho nuôi cá và cácloại thủy sản

- Đối với yêu cầu về du lịch và bảo vệ môi trường, MNC phải đảm bảo yêucầu tối thiểu cho du lịch và vệ sinh thượng hạ lưu hồ

2.2.3 Tính toán

- MNC trong hồ được xác định theo 2 điều kiện:

- Đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy

- Đảm bảo tuổi thọ của công trình tức là dung tích chết Vc phải lớn hơn dungtích lắng đọng của bùn cát trong suốt thời gian hoạt động của công trình

1 Xác định MNC theo yêu cầu tưới tự chảy

• Trong đó:

Zkc là mực nước khống chế đầu kênh tưới theo điều tra thực tế, cao

trình khống chế nước tự chảy ở đầu là Zkc= 27,2m ∆Z là tổng tổn thất trong cống khi lấy lưu lượng lớn nhất Sơ bộ chọn

Z

∆ = 0,8

→ MNC = 27,2 + 0,8 = 28,0 m

2 Xác định MNC theo điều kiện bùn cát

- MNC được tính toán theo công thức sau:

δ: chiều dày lớp nước đệm từ cao trình bùn cát đến đáy cống, là

khoảng cách cần thiết để tránh bùn cát bị cuốn vào cống

Theo kinh nghiệm chọn δ=(0,4 0,7)m ta chọn δ=0,5

- Tính cao trình bùn cát

+ Theo tài liệu thủy văn lượng bùn cát lắng đọng trong 1 năm là:

Vbc = VII + Vdd = 3500 + 350 = 3850 m3/năm+ Theo QCVN 04-05-2012 với cấp công trình là cấp II vì vậy tuổi thọ của công

trình là 75 năm Thể tích bùn cát trong thời gian vận hành công trình:

V =3850 75 0, 289.10 m× =

∑

• Trong đó: T là thời gian vận hành công trình

- Tra quan hệ Z ~ V với V = 0,289.106 m3 ta có Zbc = 26,63(m)

Vậy MNC = 26,63 + 1,2 + 0,5 = 28,33(m)

 Từ hai điều kiện trên ta chọn MNC = 28,33(m)

- Dung tích hồ ứng với MNC được tra theo quan hệ Z~V với Z = 28,33(m),

Vc= 0,989 10 m 6 3

2.3 Tính toán mực nước dâng bình thường và dung tích hồ

2.3.1 Khái niệm

- Mực nước dâng bình thường (MNDBT) là mực nước cao nhất cho phéptrong hồ trong thời gian dài ứng với điều kiện thủy văn và chế độ làm việcbình thường của hồ chứa

- Dung tích hiệu dụng (Vh) là phần dung tích được giới hạn bởi MNDBT vàMNC Đây là thành phần dung tích cơ bản làm nhiệm vụ điều tiết dòngchảy

2.3.3 Tài liệu tính toán

1 Lượng nước đến và nhu cầu dung nước

Bảng 2.1:Lượng nước đến và nhu cầu dùng nước của năm thiết kế

thiếu nước (từ tháng I đến tháng VI) Như vậy ta tính toán cho trường hợp hồđiều tiết năm.

- Hồ điều tiết năm là kho nước để trữ lượng nước thừa vào mùa lũ để cấp cholượng nước thiếu hụt vào mùa kiệt Nó giúp điều hòa dòng chảy trong nămcho phù hợp vơi yêu cầu dùng nước

F( ) 0.00 0.00

9

0.10 3

0.32 4

0.71 1.19

9

1.59 8

1.97 3

2.24 6

2.55 5 2.801 3.047

- Dựa trên phương trình cân bằng nước:

• Trong đó: Q1,Q2: là lưu lượng đến đầu và cuối thời đoạn ∆t

q1,q2: là lưu lượng nước dùng đâug và cuối thời đoạn

V1,V2: là dung tích hồ tại thời điểm đầu và cuối thời đoạn

∆t: thường lấy bằng 1 tháng

2.3.5 Nội dung tính toán

1 Tính toán dung tích hồ khi chưa kể tổn thất: Theo (Bảng 2-3)

Cột (1) : Các tháng sắp xếp theo năm thuỷ lợi( từ đầu thời kỳ thừa nước đến

cuối thời kỳ thiếu nước ) Cột (2) : Tổng lượng nước đến trong tháng WQ = Qi Δti

Cột (3) : Tổng lượng nước dùng trong tháng

Cột (4) và (5) : Chênh lệch giữa lượng nước đến và lượng nước dùng

WQ - Wq > 0 thì ghi vào cột (4)

WQ - Wq < 0 thì ghi vào cột (5)

Cột (6) : Quá trình lượng nước có trong hồ (kể từ mực nước chết).Cột (6) là

luỹ tích của cột (4) với điều kiện lượng nước trữ không quá Vh

Cột (7) : Lượng nước xả thừa (khi lượng nước trữ vượt quá Vh)

Bảng 2.3: Tính Vh chưa kể tổn thất

2 Error! Not a valid link.Tính toán dung tích hồ khi kể tổn thất.

- Trong tính toán dung tích hồ cần chú ý tính toán đến hai loại tổn thất là tổnthất thấm và tổn thất bốc hơi

Bảng 2.4: Tính toán dung tích hồ khi kể đến tổn thất

a)Tổn thất bốc hơi Wbochoi

- Do lượng bốc hơi mặt thoáng lớn hơn lượng bốc hơi trên mặt đất nên khi xâydựng kho nước cần tính toán đến lượng bốc hơi phụ thêm do diện tích mặt thoáng tăng lên, ký hiệu là ∆ Z

bochoi tb

• Trong đó:

+ Wbochoi là lượng tổn thất bốc hơi (10 m 6 3)

+ Ftb là diện tích mặt thoáng trung bình trong thời đoạn tính toánt

∆ Ftbđược tính thông qua quan hệ V~F~Z Từ giá trị Vtb cho từng thời đoạn quan hệ V~Z ta tìm được Z, sau đó từ Z ta tra quan hệ F~Zđược Ftb

b) Tổn thất do thấm

- Tổn thất thấm là lượng nước thấm qua nền và qua thân công trình đập ngăn

và qua hai vai đập xuống hạ du Tổn thất do thấm phụ thuộc vào loại đất đắpđập, địa chất lòng hồ và lượng nước trữ trong kho nước

- Lượng tổn thất này được xác định gần đúng bằng cách căn cứ vào dung tích

hồ bình quân trong những thời đoạn tính toán:

tham tb

• Trong đó: Wthamlà lượng tổn thất thấm ( 6 3

10 m )

Vtb là dung tích trung bình của hồ chứa trong thời đoạn tính toán

- Kết quả tính toán dung tích hồ khi kể đến tổn thất được trình bày ở PL2-4 vàPL2-5

• Trong đó:

Cột (1): tháng

Cột (2): lượng nước đến hàng tháng năm thiết kế ( 6 3

10 m ) Cột (3): lượng nước dùng hàng tháng lấy theo tài liệu nước dùng (10 m 6 3) Cột (4): dung tích hồ lấy từ bảng điều tiết khi chưa kể đến tổn thất (10 m 6 3)

Cột (5): dung tích trung bình của hồ chứa trong thời gian tính toán ( 6 3

10 m ) Cột (6): diện tích trung bình mặt thoáng của hồ chứa trong thời đoạn tính

toán (km2) Cột (7): chênh lệch bốc hơi hàng tháng (mm) (lấy theo tài liệu bốc hơi)

Cột (8): tổn thất bốc hơi hàng tháng Cột (8) = cột (6) cột (7)

Cột (9): lượng tổn thất thấm Cột (9) = 1% cột (5)

Cột (10): lượng nước thừa trong từng tháng (10 m 6 3

Cột (11): lượng nước thiếu trong từng tháng ( 6 3

10 m ) Cột (12): lượng nước trữ lại trong kho ( 6 3

887 , 6 709 , 7 100

1 2

V

V V

 Vậy ta chọn dung tích hiệu dụng của hồ chứa là: Vh = 7.76.106 m3

- Dung tích toàn bộ của hồ chứa là: Vk = Vh + Vc = 7,76 + 0,737 = 8,496.106

2.4.2 Nguyên tắc bố trí các công trình đầu mối

- Khi bố trí các công trình đầu mối cần xem xét, phân tích nhiều yếu tố và trên

cơ bản phải tuân theo 1 số nguyên tắc sau:

- Thuận lợi khi khai thác và sử dụng: Các công trình đầu mối khi vận hànhkhông gây ảnh hưởng lẫn nhau

- An toàn, hiệu ích và đáp ứng theo nhu cầu phát triển của tương lai: Các côngtrình trong tổng thể công trình đầu mối cần đảm bảo an toàn và ổn định trongkhi vận hành Thỏa mãn tối đa nhu cầu dùng nước, giảm chi phí vốn đầu tư

và chi phí vận hành khai thác hàng năm Ngoài ra cũng cần tính đến sự pháttriển của các công trình trong tương lai về diện mạo, giao thông, nước tưới,sinh hoạt

- Thuận lợi cho thi công: Các công trình đầu mối phải thuận tiện cho việc bốtrí các đường giao thông tạm cho thi công, đường giao thông chính dẫn đếntuyến công trình Đồng thời đảm bảo an toàn, thuận tiện cho dẫn dòng và bốtrí tổng thể mặt bằng

- Đáp ứng tính thẩm mỹ và phát triển du lịch

2.4.3 Bố trí tổng thể công trình đầu mối tuyến II

1 Vị trí và hình thức Đập chính ngăn sông PA3

- Được bố trí ở đoạn có 2 sườn núi hẹp nhằm đảm bảo khối lượng công trình

là nhỏ nhất nhưng vẫn đảm bảo cung cấp đủ lượng nước yêu cầu và đảm bảocắt lũ cho hạ du

- Mặt khác căn cứ vào vật liệu khu vực xây dựng công trình: trữ lượng đất đắp

là khá phong phú đáp ứng đủ yêu cầu về khối lượng, chất lượng đất đắp và

cự ly vận chuyển Vì vậy phương án hợp lí là đập đất có chân khay 4 5m

2 Đập phụ PA3

- Để tích được nước trong hồ ngoài đập chính ta còn phải đắp thêm 2 đập phụ

- Căn cứ vào điều kiện vật liệu địa phương và địa chất nền đập chọn hình thứcđập là đập đất đồng chất

- Đập phụ 2: Xây dựng tại eo núi phía bên đầu phải đập chính

- Đập tràn có cửa van điều tiết:

- Do ngưỡng tràn thấp hơn MNDBT nên giảm được diện tích ngập lụt ởthượng lưu

- Điều kiện lũ tốt và mực nước lũ không vượt qua nhiều so với MNDBT, cóthể kết hợp xả một lượng nước hồ khi cần thiết vì vậy việc điều tiết hồ chứađược chủ động linh hoạt và an toàn hơn Tuy nhiên việc lắp đặt, quản lý vậnhành phức tạp

- Đập tràn tự do:

+ Tăng mực độ ngập lụt thượng lưu, không thể kết hợp xả một lượng nước

hồ khi cần thiết

+ Quản lý, vận hành đơn giản.

 Do những ưu điểm của đập tràn có cửa nên ta chọn phương án đập tràn là có cửa van điều tiết làm phương án thiết kế

4 Vị trí và hình thức Cống lấy nước PA3

- Cống có nhiệm vụ lấy nước từ hồ chứa nước Suối Hai cung cấp cho 1000hađất canh tác ở khu vực hạ lưu

- Bố trí 1 tuyến cống ở vị trí đập phụ 2

- Cao trình đáy cống dự kiến đặt hoàn toàn trên nền đá phong hóa mạnh, nứt

nẻ tương đối Theo thí nghiệm địa chất thủy văn Lớp này có lưu lượng mấtnước đơn vị khá lớn Như vậy khi thi công cần có biện pháp thi công phùhợp hạn chế tăng độ nứt nẻ và cần lưu ý xem xét tiến hành khoan phụt

2.5 Tính toán điều tiết lũ

2.5.1 Mục đích và ý nghĩa

1 Mục đích

- Thông qua tính lũ để tìm ra các biện pháp phòng chống lũ hiệu quả nhất:

- Xác định dung tích phòng lũ của kho nước:

- Đường quá trình lũ thiết kế: để từ đó thiết lập được phương thức vận hành của công trình xả lũ

- Lưu lượng xả lũ xuống hạ lưu:

- Cột nước siêu cao:

- Mực nước lũ thiết kế: MNLTK

2 Ý nghĩa

- Công trình xả lũ giữ vai trò quan trọng trong hệ thống công trình thủy lợi.Quy mô, hình thức và kích thước công trình có ảnh hưởn tới quy mô kíchthước của các công trình khác như: đập dâng, cống lấy nước, các công trìnhven hạ lưu và mức độ ngập lụt ở thượng, hạ lưu công trình

 Do vậy ta phải tính toán điều tiết lũ sao cho công trình xây dựng đảm bảo antoàn, kỹ thuật và kinh tế nhất.

2.5.2 Tài liệu tính toán

- Tràn có 2 khoang, có cửa van Bề rộng tràn B = 2 8 m = 16 m

- Trụ giữa và trụ biên lượn tròn, bán kính lượn r = 0,5m

2.5.3 Tính và vẽ đường quá trình xả lũ

1 Nguyên lý tính toán

- Theo tài liệu đã cho ta có quá trình lũ theo thời gian là đường cong nên tachọn hình thức tính toán theo phương pháp Potapop Phương pháp này có ưuđiểm là tính toán đơn giản, độ chính xác đạt yêu cầu kỹ thuật

Dựa vào phương trình

Q ,Q1 2là lưu lượng đến ở đầu và cuối thời đoạn tính toán

q q 1, 2 là lưu lượng xả ở đầu và cuối thời đoạn tính toán

∆tlà thời đoạn tính toán

- Với một thời đoạn ta có ∆t ta có:

Z: (MNDBT)=35,31

- Dung tích hồ (MNDBT) = 8,599 10 6m3

h = 6.0m

Bảng 2-6: Tính toán biểu đồ phụ trợ với phương án tràn B= 2 x 8m

Error! Not a valid link.

f (m3/s)

q (m3)

Hình 2-1: Vẽ minh họa biểu đồ phụ trợ

+ Tính toán điều tiết lũ:

- Với mỗi thời đoạn ∆t ta tính được Qtb= 0,5*(Q1+ Q2)

- Từ q1 đã biết tra trên biểu đồ quan hệ f1~q ta được giá trị f1 và từ đó ta lạitính tiếp được f2= Qtb+ f1

- Từ f2 tra biểu đồ tra ngược lại ta sẽ được q2 Đó chính là lưu lượng xã lũ cuối mỗi thời đoạn

- Lặp lại các bước trên cho các thời đoạn tiếp theo và tính toán cho đến khikết thúc

- Từ quá trình lũ đến và xả ta có thể xác định được dung tích cắt lũ Vsc.

- Dung tích siêu cao (Vsc): Là bộ phận dung tích trên cùng của hồ chứa, nó

có nhiệm vụ tạm thời trừ lũ khi lũ đến công trình, làm giảm nhỏ kích

thước công trình xả lũ và đảm bảo yêu cầu phòng chống lũ ở thượng và

hạ lưu công trình

 Quá trình tính toán được thể hiện trong:

Bảng 2-7 ứng với lũ thiết kế p = 1% và Bảng 2-8 ứng với lũ kiểm tra

p = 0,2%:

Cột 1: Thứ tự

Cột 2: Thời đoạn tính toán ∆t 1= h

Cột 3: Qđến lấy theo tài liệu thủy văn

Cột 4: Lưu lượng trung bình thời đoạn

2

c

đ Q Q

Sau đó tiến hành lặp lại từ cột (4) đến cột (6)

Cột 8: Dung tích trong hồ Vk = (Qtb –qtb).∆t + Vi-1

Cột 9: Từ Vk theo quan hệ V~Z tra ra Z

Cột 10: Mực nước trữ: h= Z - Zngưỡng

Bảng 2-7: Tính điều tiết lũ với lũ thiết kế P tk =1%Error! Not a valid link.

- Kêt quả tính toán ở Bảng 2-7 ứng với lũ thiết kế ta được: q1max= 524,74 m3

→ htr =

2/3 1max