Thiết kế hồ Suối Nứa

Đặc điểm địa chất tuyến đập.Địa tầng của vùng tuyến công trình đầu mối được thể hiện trên các mặt cắt địa chấttuyến đập, tuyến cống lấy nước, tuyến tràn xả lũ; các lớp đất đá có chỉ tiê

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 2

1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH 2

1.1.1 Vị trí địa lý 2

1.1.2 Nhiệm vụ công trình 2

1.2 CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 2

1.2.2 Địa hình 2

1.2.2 Địa chất vùng lòng hồ 3

1.2.3 Đặc điểm địa chất tuyến đập 4

1.3 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 7

1.3.1 Đặc điểm sông ngòi 7

1.3.2 Đặc điểm khí tượng khí hậu 7

1.4.VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG 9

1.4.1.Đất đắp đập 9

1.4.2.Trữ lượng đất đắp đập 9

1.4.3 Cát đá 10

1.5 ĐIỀU KIỆN DÂN SINH KINH TẾ VÀ NHU CẦU DÙNG NƯỚC 10

1.5.1.Tình hình dân sinh kinh tế 10

1.5.2 Thực trạng thủy lợi 11

1.5.3.Tình hình sản xuất nông nghiệp 11

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN CHỌN 13

2.1 CHỌN TUYẾN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 13

2.2 CẤP CÔNG TRÌNH 13

2.3 CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 13

2.3.1.Tần suất tính toán 13

2.3.2.Các hệ số tính toán 14

2.4 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ 14

2.4.1 Tài liệu tính toán 14

2.4.2.Mục đích và nhiệm vụ tính toán 14

2.4.3 Tính toán mực nước chết 16

2.5 TÍNH TOÁN MỰC NƯỚC DÂNG BÌNH THƯỜNG VÀ DUNG TÍCH HIỆU DỤNG 17

2.5.1 Khái niệm mực nước dâng bình thường và dung tích hiệu dụng 17

2.5.2.Xác định hình thức điều tiết 17

2.5.3 Phương pháp tính toán 17

2.5.4 Các bước tính toán 17

2.6.TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 22

2.6.1 Khái niệm 22

2.6.2 Mục đích 22

2.6.3 Ý nghĩa 22

2.6.4 Phương pháp tính toán 23

2.6.5 Nội dung tính toán theo phương pháp potapop 23

2.6.6 Tính toán cụ thể 24

2.6.7 Tổng hợp các kết quả tính toán điều tiết lũ 51

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐẬP- TRÀN XẢ LŨ 52

3.1 THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐẬP 52

3.1.1 Xác định cao trình đỉnh đập 52

3.1.2 Thiết kế mặt cắt đập 59

3.1.3 Thiết bị chống thấm 61

3.2.THIẾT KẾ SƠ BỘ TRÀN 62

3.2.1 Nhiệm vụ và vị trí công trình 62

3.2.2.Hình thức tràn 63

3.2.3.Bố trí cấu tạo các bộ phận 63

3.2.4 Tính toán thủy lực 64

3.3 XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO TƯỜNG BÊN DỐC NƯỚC 73

3.3.1 Xác định chiều dày bản đáy dốc nước 73

3.3.2 Tính toán tiêu năng 74

3.4 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ĐẬP 74

3.4.1 Tính toán khối lượng đập đất 74

3.4.2 Tính toán khối lượng tràn xả lũ 75

3.4.3 Khối lượng các hạng mục khác 75

3.4.4 Tính giá thành các phương án 75

3.4.5 Phân tích chọn phương án kiến nghị 78

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ KĨ THUẬT ĐẬP – TRÀN XẢ LŨ 79

4.1.THIẾT KẾ ĐẬP 79

4.1.1 Cao trình đỉnh đập 79

4.1.2 Tính toán thấm 83

4.1.3.Tính ổn định 101

4.2.THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ 112

4.2.1.Hình thức và quy mô công trình tràn 112

4.2.2 Tính toán thủy lực đường tràn 113

4.2.3 Tính toán thủy lực dốc nước 114

4.2.4.Tính toán tiêu năng 127

2.4.5.Cấu tạo các bộ phận 129

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ CỐNG NGẦM 143

5.1 NHIỆM VỤ, CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 143

5.1.1 Cấp công trình 143

5.1.2 Các chỉ tiêu thiết kế 143

5.2 TUYẾN CỐNG VÀ HÌNH THỨC CỐNG 143

5.2.1 Tuyến cống 144

5.2.2 Hình thức cống 144

5.2.3 Sơ bộ vị trí cống 144

5.3 THIẾT KẾ KÊNH HẠ LƯU CỐNG 144

5.3.1 Thiết kế mặt cắt kênh 144

5.3.2.Tính toán thuỷ lực kênh ứng với cấp lưu lượng 145

5.4 TÍNH TOÁN KHẨU DIỆN CỐNG 146

5.4.1 Các trường hợp tính toán 146

5.4.2 Sơ đồ tính toán 146

5.4.3 Phương pháp tính toán 147

5.4.4 Tính toán các tổn thất 147

5.4.5 Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống 153

5.5 KIỂM TRA TRẠNG THÁI CHẢY TRONG CỐNG 153

5.5.1 Mục đích 153

5.5.2 Trường hợp tính toán 154

5.5.3 Sơ đồ tính toán 155

5.5.4 Xác định độ mở cống a 155

5.5.5 Xác định đường mặt nước trong cống 156

5.5.6 Tiêu năng sau cống 161

5.5.7 Chi tiết các bộ phận cống 161

5.5.8 Thân cống 162

5.5.9 Tháp van 164

CHƯƠNG 6 CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỐNG NGẦM 165

6.1 MỤC ĐÍCH VÀ TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN 165

6.1.1 Mục đích tính toán 165

6.1.2 Trường hợp tính toán 165

6.1.3 Xác định mực nước ngầm tại mặt cắt tính toán 165

6.1.4 Xác định các lực tác dụng lên cống tại vị trí giữa đập 167

6.2 TÍNH NỘI LỰC CHO MẶT CẮT NGANG CỐNG 172

6.2.1 Mục đích tính toán 172

6.2.2 Phương pháp tính toán 172

6.2.3 Sơ đồ tính toán cống 172

6.2.4 Biểu đồ mô men cuối cùng 173

6.2.5 Xác định biểu đồ lực cắt : 176

6.2.6 Xác định biểu đồ lực dọc : 178

6.3 TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP TRÊN MẶT CẮT NGANG CỐNG 180

6.3.1 Số liệu tính toán 180

6.3.2 Bố trí cốt thép cho thanh hai bên thành cống AB và CD 181

6.3.3 Bố trí cốt thép cho nắp cống BC và AD 184

6.3.4 Tính toán cốt thép đai và cốt thép xiên 192

6.4 TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA NỨT 195

6.4.1 Mục đích tính toán 195

6.4.2 Mặt cắt tính toán 195

6.4.3 Nội dung tính toán 195

6.5 TÍNH TOÁN BẰNG PHẦN MỀM SAP2000 198

6.5.1 Mục đích tính toán 198

6.5.2 Nội dung tính toán 198

6.5.3 Tính toán TH 198

Lời nói đầu

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, công tác thủy lợiđóng vai trò hết sức quan trọng Hồ chứa nước Suối Nứa thuộc địa bàn tỉnh BắcGiang được xây dựng dựa trên tiềm năng tài nguyên nước, tình hình dân sinh - kinh

tế - nhu cầu dùng nước của khu vực Khi hồ xây dựng xong sẽ mang lại nhiều lợiích to lớn cho tỉnh Bắc Giang và các vùng lân cận

Sau 14 tuần làm đồ án với sự nỗ lực của bản thân, sự chỉ bảo tận tình củathầy giáo Hồng Tiến Thắng và thầy cô trong bộ môn Kết Cấu Công Trình, em đã

hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời hạn với đề tài “ Thiết kế hồ chứa Suối Nứa”

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Hồng Tiến Thắng đã nhiệttình hướng dẫn giúp em hoàn thành tốt đồ án này Em xin chân thành cảm ơn cácthầy, cô giáo trường Đại học Thủy Lợi đã tận tình giảng dạy, trao đổi kiến thức, trithức, đạo đức trong suốt những năm em học tại trường

Em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã ủng hộ, theo sát vàgiúp đỡ em trong khoảng thời gian khá dài khi còn là một sinh viên

Em xin chân thành cảm ơn!

Sv Nguyễn Phi Long

1.1.1 Vị trí địa lý

Cụm công trình đầu mối dự kiến xây dựng nằm trên suối Nứa, thuộc địaphận xã Đông Hưng huyện Lục Nam tỉnh Bắc Giang Cách thị trấn Đồi Ngô khoảng15km, thuận tiện cho xây dựng công trình

Vị trí cụm đầu mối có toạ độ: 21022' vĩ độ Bắc

+ Cây chè và cây ăn quả: 500 ha

- Cấp nước sinh hoạt cho 4500 dân trong vùng

- Kết hợp nuôi trồng thuỷ sản, tạo cảnh quan du lịch, cải tạo môi trường sinhthái vùng dự án

- Tăng lượng nước ngầm cho sinh hoạt, tạo cảnh quan và cải thiện môitrường sống của nhân dân trong vùng hưởng lợi

- Kết hợp giữa thủy lợi với giao thông nông thôn và bố trí khu dân cư, nhằm

ổn định và nâng cao đời sống của nhân dân trong vùng

1.2 Các điều kiện tự nhiên

1.2.2 Địa hình

Đặc điểm địa hình khu vực cụm công trình đầu mối tương đối hẹp, mái dốccủa các sườn núi thay đổi từ 500 đến 650 Với các khu tưới do bị các dãy núi phânchia thành các mảnh nhỏ chạy dọc các thung lũng ven suối, xung quanh bị bao bọcbởi các dãy núi, các thửa ruộng kiểu này phân bố trên hầu hết các làng của xã ĐôngHưng

Vùng hưởng lợi của công trình bao gồm hai khu tưới chính là :

- Khu tưới Đông Hưng C nằm ở hạ lưu công trình cách cụm công trình đầumối 1,2km Cao trình mặt đất tự nhiên tại khu tưới thay đổi từ 1108 đến 800 Độdốc mặt đất tự nhiên tại khu tưới thay đổi từ 3-5

- Khu tưới sau đập dâng B chạy dọc theo lòng suối Cao trình mặt đất tựnhiên tại khu tưới thay đổi từ 720 đến 530 Độ dốc mặt đất tự nhiên tại khu tướithay đổi từ 3-5

được phân bổ trên một diện rộng.

Bảng 1-1: Bảng quan hệ đặc trưng địa hình kho nước Z ~ F ~ W

chống thấm tốt ở tuyến đập thì sẽ giữ được nước trong hồ

a Phân vùng I: Khu vực có địa hình khá bằng phẳng hoặc dốc thoải trải dọc về hai

phía thuộc thềm dọc theo suốí Nứa và chi lưu của nó, phạm vi phân bố có dạng hẹp

và kéo dài Đất đá phía trên là các thành tạo bồi, lũ tích sông (a,pQ) với thành phầnchính sét pha, cát pha lẫn sét bụi đến cuội sỏi; thành phần hạt nhỏ là thạch anh vàphenspát Chiều dày của tầng này thay đổi từ 3,0 – 8,0m và phủ lên trên tầngphong hoá mạnh của đá cát sạn kết

b Phân vùng II: Khu vực có địa hình dốc chiếm đa phần diện tích hồ đó là các sườn

đồi và các dãy núi dọc cánh trái đường viền hồ Đây là vùng phát triển các thành tạocó nguồn gốc sườn tích (dQ); thành phần chủ yếu là đất sét pha nặng đôi chỗ có lẫntảng lăn, tảng sót, kích thước từ 0,2 – 1,5m; Chiều dày trung bình từ 1,5 - 3,0m

c Phân vùng III: Tầng đá gốc đá grano diorit, Điorit thạch anh phong hoá vừa, mức

độ nứt nẻ của đá từ trung bình đến ít Trong lòng hồ, diện lộ trên bề mặt thường ởdạng nhỏ dưới dạng các khối độc lập nơi tầng phủ trên mặt bị bào mòn Phía đầusườn vai phải đập, tầng đá gốc xuất lộ dưới dạng một Batolit lớn có sườn dốc đứng.Nhìn chung tầng đá gốc có cấu tạo dạng khối, cường độ cứng chắc, ít nứt nẻ

Nước mặt và nước ngầm trong khu vực là loại nước nhạt Bicacbonat Canximagiê có độ pH = 7,0 - 7,2; độ kiềm Bicacbonát HCO3-  = 1,52 - 2,59mg/l; hàmlượng các ion muối tan khác CL-= 0,16 - 0,24g/l; Mg+ = 0,51 - 0,86mg/l Nước

1.2.3 Đặc điểm địa chất tuyến đập.

Địa tầng của vùng tuyến công trình đầu mối được thể hiện trên các mặt cắt địa chấttuyến đập, tuyến cống lấy nước, tuyến tràn xả lũ; các lớp đất đá có chỉ tiêu cơ lýnhư bảng sau:

đốm đen tr?ng , trạng thái dẻ o cứng

Lớ p 1c: Sét pha nặng( bụi th ờng pha cát) màu xám xanh, trạng thái

Trị tiêu chuẩn

12,6

8,7 11,8 28,5 26,5

Lớ p 1a: Sạn sỏi lẫn cát bụi màu xám vàng xám nâu xám

1,40 150,0

Phân loại đất

Đ ơn vị Trị tính toán Trị tiêu chuẩn Trị tính toán Trị tiêu chuẩn Trị tính toán

đốm đen tr?ng , trạng thái dẻ o cứng

đến nửa cứng, nguồn gốc bồi tích (aQ)

Lớ p 1c: Sét pha nặng( bụi th ờng pha cát) màu xám xanh, trạng thái

dẻ o mềm, nguồn gốc bồi tích (aQ)

Trị tiêu chuẩn

12,6

8,7 11,8 28,5 26,5

Lớ p 1a: Sạn sỏi lẫn cát bụi màu xám vàng xám nâu xám ghi, bồi tích suối (aQ)

1,40 150,0

Phân loại đất

Đ ơn vị Trị tiêu chuẩn Trị tính toán Trị tiêu chuẩn Trị tính toán Trị tiêu chuẩn Trị tính toán

dẻ o cứng đến nửa cứng nguồn gốc pha tích(a,dQ)

Lớ p 3b: Cát pha nặng đến sét pha nhẹ ( bụi th ờng pha cát) lẫn sạn dăm màu xám ghi xám nâu đốm xám vàng trắng, dẻ o đến

dẻ o cứng; nguồn gốc tàn tích (eQ)

đốm trắng, trạng thái cứng đến dẻ o cứng, nguồn gốc

Độ đục bình quân nhiều năm của lưu vực tính toán ρ = 250 g/ m3

1.3.2 Đặc điểm khí tượng khí hậu

Bảng 1- 3: Các yếu tố khí hậu chính trong vùng

Tháng

Nhiệt độ

K 2 bình quân T 0 C

Độ ẩm K 2

tương đối U%

Tốc độ gió bình quân

V (m/s)

Số giờ nắng (h)

17, 6

16, 3

16, 8

14, 5

12,

4 11,0 11,3

13, 4

13, 3

12, 4

166, 8

Bảng 1-5: Gió lớn nhất các hướng theo tần suất Hướng V TB (m/s) V 2% (m/s) V 4% (m/s)

2 1 7 6 2 6 3 3 7 4 2 7 6

X 75% 17,

8

23, 1

58,

173, 2

228, 3

297, 8

265, 2

126, 9

41, 9

27, 6

18, 3

137 4

Bảng 1- 7: Lưu lượng thiết kế năm 75% tại đầu mối công trình

- Đường quá trình lũ thiết kế:

Bảng 1-8: Quá trình lũ ứng với tần suất thiết kế P = 1% và tần suất lũ kiểm tra

Chiều dày TB

3 ) Ghi chú

Bảng 1-10: Các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đất bãi VL3

Chế bị Bão hoà Chế bị Bão hoà

Bảng 1-11 : Dân số và lao động xã Đông Hưng

- Dân tộc Kinh Người 5890

- Dân tộc Thái Người 799

- Dân tộc Khơ mú Người 79

1.5.3.Tình hình sản xuất nông nghiệp.

- Tổng diện tích đất tự nhiên 17.900ha

Trong đó :

Cây công nghiệp, cây ăn quả 593ha

Năng suất bình quân: 2,5 đến 3.0 tấn/ha

Sản lượng bình quân: 318kg/người/năm

Về chăn nuôi: chỉ mang tính lẻ tẻ thiếu tập trung, các gia đình chỉ nuôi theohình thức chăn thả tự nhiên bao gồm :

Tháng Lượng nước yêu cầu tưới

Căn cứ vào tuyến công trình đã chọn, ta bố trí các công trình đầu mối như sau:

 Đập đất: đập đất được bố trí ngay cuối nhánh chính theo phương án tuyến đãchọn Đập được bố trí 1 cơ ở hạ lưu để tăng độ ổn định của đập và tận dụng làmđường giao thông

 Tràn xả lũ: Tràn xả lũ bố trí tại vai phải đập đất (theo phương vuông góc với

dòng chảy), tuyến tràn thẳng và chảy ra sông cũ Tràn đỉnh rộng, có cửa van điều

tiết cao trình ngưỡng = MNDBT-3m Sau tràn là dốc nước Tiêu năng sau dốc bằng

bể

 Cống lấy nước: Cống lấy nước bố trí tại vai trái đập đất (theo phương dòng

chảy) để tiện cho việc lấy nước Cống không áp, mặt cắt hình chữ nhật bằng bê

tông cốt thép, có tháp cống điều tiết lưu lượng

2.2 Cấp công trình

- Theo chiều cao đập và loại nền

Sơ bộ chọn chiều cao đập < 30 (m)

Nền công trình là lớp á sét ít sạn, trạng thái cứng, kết cấu chặt vừa (nhóm B)

Từ chiều cao đập và nền công trình tra bảng 2.2 TCXDVN 285:2002 ta xácđịnh được cấp công trình là cấp III

- Theo nhiệm vụ công trình

Hồ chứa nước Suối Nứa có nhiệm vụ tưới cho 1200 ha diện tích đât nôngnghiệp, hoa màu, cây ăn quả và cây công nghiệp Tra bảng 2.1 TCXDVN 285:2002xác định được công trình cấp IV

Vậy sơ bộ chọn cấp công trình là cấp quan trọng nhất (cấp III)

- Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất thiết kế và kiểm tra cho công trình

tra theo bảng 4.2 TCXDVN 285 : 2002 ta có :

+ Tần suất thiết kế: PTK= 1,0 %

+ Tần suất kiểm tra: PKT= 0,2 %

- Vận tốc gió lớn nhất thiết kế tra theo bảng 4.2 Tiêu chuẩn thiết kế đập đất

14TCN 157 – 2005 ta có P = 4%

- Tuổi thọ công trình tra theo bảng 7.1 TCXDVN 285:2002 Ta có : T = 75

năm

2.3.2.Các hệ số tính toán

- Hệ số bảo đảm làm việc : k= 1,15( xét theo quy mô, nhiệm vụ của côngtrình tra TCXDVN 285-2002)

- Hệ số điều kiện làm việc: m = 1,0 (phụ lục B TCXDVN 285-2002)

- Độ vượt cao an toàn: Theo tiêu chuẩn thiết kế đập đất 14TCN 157:2005

Ta có : + Hệ số tổ hợp tải trọng n =1

+ Độ vượt cao an toàn ứng với MNDBT: a = 0,7 m;

+ Độ vượt cao an toàn của đập ứng với MNLTK: a’ = 0,5m

+ Độ vượt cao an toàn của đập ứng với MNLKT: a’’ = 0,2m

2.4 Tính toán điều tiết hồ

2.4.1 Tài liệu tính toán

-Lượng nước đến: Bảng 1-7: phân phối dòng chảy năm thiết kế chung p = 75 %

-Lượng nước đi: nhu cầu sử dụng nước ứng với mỗi phương án được trình bày ở

(bảng 1-12 , phần tài liệu sử dụng nước)

-Quan hệ địa hình long hồ; ( bảng 1-1; phần tài liệu địa hình: quan hệ (F- Z); (V- Z)

-Tài liệu bốc hơi phụ thêm:

+Phần bốc hơi phụ thêm hàng tháng lòng hồ, bảng 1-4

2.4.2.Mục đích và nhiệm vụ tính toán

-Mục đích của việc tính điều tiết hồ là tìm ra mối quan hệ giữa quá trình lưu lượngchảy đến, quá trình lưu lượng chảy ra khỏi hồ và sự thay đổi mực nước hoặc dungtích kho nước theo thời gian

-Nhiệm vụ công trình

Xác định dung tích nước hiệu dụng Vh và cao trình mực nước dâng bình thường.-nội dung tính toán theo phương pháp lập bảng

là dung tích chết phải lớn hơn hoặc bằng dung tích bùn cát bồi lắng trong 75 nămhoạt động của hồ.

- Tài liệu yêu cầu tưới tự chảy

Do công trình nhằm mục đích tưới tiêu nên ta căn cứ vào cao trình tưới tựchảy tại đầu mối để xác định mực nước chết �tưới tự chảy= 1125 m

h=1.2m bùn cát

MNC

Hình 2-3 Sơ họa cách xác định các mực nước

-Dung tích hiệu dụng ( Vh) là phần dung tích nằm trên dung tích chết, đây là phầndung tích tham gia vào quá trình điều tiết dòng chảy.

-Mực nước dâng bình thường ( MNDBT) là mực nước tương ứng với dung tích hiệudụng

2.5.2.Xác định hình thức điều tiết.

Trường Hợp 1: Tính điều tiết hồ khi bỏ qua tổn thất theo phương án trữ sớm

Lưu lượng nước vào ta lấy ở bảng 1.7 – phân phối dòng chảy năm thiết kế chung

p=75%)

- Lượng nước dùng lấy trong bảng 1.12

Trường Hợp 2: Tính điều tiết hồ có kể đến tổn thất theo phương án trữ sớm

Trong đó: ∆t: thời đoạn tính toán

∆V: lưu lượng nước trong kho tăng lên hoặc giảm đi trong thời đoạn tính toán

Q: lưu lượng nước đến trong thời đoạn tính toán

q : lưu lượng nước dùng trong thời đoạn tính toán

Các thành phần lượng bốc hơi, tổn thất thấm và lưu lượng xả thừa đều phụ thuộcvào đại lượng đang cần xác định là dung tích hồ.do vậy, khi tính toán điều tiết bằngphương pháp lập bảng phải thực hiện theo phép tính đúng dần

2.5.4 Các bước tính toán

a Lập bảng tính V h khi chưa kể tổn thất q r = q + q x , q b + q t =0

Trường hợp 1: Tính điều tiết hồ khi bỏ qua tổn thất theo phương án trữ sớm:

- Lưu lượng nước vào ta lấy ở bảng 1.7 – phân phối dòng chảy năm thiết kế

- Lượng nước dùng lấy trong bảng 2.2

Ta có các công thức tính: WQi = Qi.t

Wqi = qi tLượng nước thừa và lượng nước thiếu được tính như sau:

V+ = WQi - Wqi (Khi WQi > Wqi)

V- = Wqi - WQi (Khi WQi < Wqi )

Tháng Số

ngày

Nước đến

Nước đến

Nước dùng

Nước thừa

Nước thiếu

Dung tích kho

Xả thừa

Q (m 3 /s)

V-V 2

(10 6 m 3 )

Wx (10 6

+ Cột 6 và 7: Chênh lệch lượng nước đến và nước dùng trong từng thời đoạn

+ Cột 8: lượng nước tích trong hồ

+ Cột 9: Lượng nước xả thừa

Ta có: V + > V - nên ta điều tiết hồ là điều tiết năm

Vh =�V = 3,539 (106m3)

Trường hợp 2: Tính toán tổn thất hồ chứa ( lần 1):

Bảng 2-3 Tính toán điều tiết hồ có kể đến tổn thất (lần 1)

Nước thiếu

Dung tích kho

Xả thừa V+

(10 6 m 3 )

(10 6 m 3 )

V-V 2

(10 6 m 3 )

Wx (10 6 m 3 )

V-V 2

(10 6 m 3 )

Wx (10 6 m 3 )

Dung tích kho

Xả thừa

V+

(10 6 m 3 )

(10 6 m 3 )

V-V 2

(10 6 m 3 )

Wx (10 6

m 3 )

Vậy cao trình mực nước dâng bình thường trong hồ là Zbt=1138 m

Ta thấy MNDBT = 1138m xấp xỉ kết quả mà ta giả thiết trước đó nên kết quả tatính ra là chấp nhận được

2.6.Tính toán điều tiết lũ

- Xác định quy mô công trình tháo lũ và các mực nước đặc trưng theo nhiệm

vụ chống lũ cho công trình và phòng lũ cho hạ lưu

2.6.3 Ý nghĩa.

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

Q.dt-q.dt=F.dh

Trong đó:

- Q: lưu lượng đến kho nước

- q: lưu lượng xả khỏi kho nước

- F: diện tích mặt thoáng của kho nước

- dh : sự thay đổi độ sâu nước trong hồ

- 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, q2 là lưu lượng xả đầu và cuối thời đoạn tính toán

-V1, V2 là thể tích nước trong kho 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 gồmcó hai đại lượng là lưu lượng xả, và dung tích hồ ở cuối thời đoạn tính toán Do đóphương trình trên chưa thể giải được Muốn giải phương trình trên cần bổ sungthêm phương trình lưu lượng xả qua công trình xả: q=f(Zt,Zh,C)

Trong đó:

- Zt, Zh là mực nước thượng lưu, Hạ lưu công trình

- C là tham số đặc trưng cho công trìnhNhư vậy nguyên lý cơ bản của điều tiết lũ là việc hợp giải phương trình cânbằng nước, và phương trình thủy lực công trình xả

2.6.4 Phương pháp tính toán

Hiện nay có rất nhiều phương án khác nhau tính toán điều tiết lũ bằng khonước Tất cả các phương pháp này đều dựa trên cùng một nguyên lý chung Tuynhiên sự khác nhau của các phương pháp thể hiện ở cách giải hệ phương trình cânbằng nước và thủy lực công trình xả Một số phương pháp tính toán điều tiết lũhiện nay hay dùng là: phương pháp thử dần, phương pháp đồ giải pôtapôp, phươngpháp giải tích Ở đây ta chọn phương án potapop để tính

Xây dựng được đường quá trình xả lũ và đường quá trình lũ đến để thuận lợicho công tác vận hành và thiết kế

2.6.5 Nội dung tính toán theo phương pháp potapop

chưa biết Do đó nếu lập quan hệ giữa q với

Nội dung phương pháp:

Bước 1: Xây dựng các biểu đồ phụ trợ:

Lựa chọn thời đoạn tính toán t, sau đó giả thiết nhiều mực nước trong kho

để tính lưu lượng xả lũ tương ứng

Dựa vào đường quan hệ Z-V của kho nước để xác định V với các Z đã giả thiết

Từ f2 tra biểu đồ phụ trợ ngược lại (q~f2)tìm được q2 Như vậy ta đã xác định được

qxả cuối thời đoạn thứ nhất, và nó cũng là q đầu cho thời đoạn tiếp theo

Bước 3: Lập lại bước (2) cho đến khi kết thúc

Bước 4: Từ quá trình lũ đến, quá trình xả xác định được cột nước siêu cao,dung tích siêu cao trong kho

Hình 2.4 Minh họa của phương pháp tính

- Ưu điểm của phương pháp tính điều tiết lũ bằng phương pháp pôtapôp đơngiản và thông dụng cho các bài toán điều tiết với công trình điều xả lũ tự do

- Hạn chế của phương pháp này là: thời đoạn tính toán là hằng số, khôngthuận tiện khi công trình xả có cửa van điều tiết vì khi đó q không chỉ phụ thuộc vàocột nước tràn H mà còn phụ thuộc và độ mở cửa van

2.6.6 Tính toán cụ thể

Các tài liệu tính toán:

- Loại ngưỡng tràn: đỉnh rộng,không ngưỡng,có co hẹp, tràn chảy có của vanđóng mở

- Cao trình ngưỡng tràn �ngưỡng tràn = MNDBT-3m = 1138 - 3 =1135m

Bảng 2-7 Đường quá trình lũ ứng với các tần suất P%

4.8989x106

4.6411x106

3.6583x106

2.9414x106

-Dạng đường quá trình xả lũ khi không có cửa van điều tiết:

Trước khi lũ đến thì mực nước trong hồ = cao trình ngưỡng tràn = MNDBT-3m Do đó khi lũ đến làm mực nước hồ tăng lên và tràn hoạt động Do mặt thoáng

hồ lớn nên lưu lượng xả qua tràn tăng chậm hơn lưu lượng lũ (q<Q) Lưu lượng lũchưa xả kịp được chứa vào kho (Q-q), sau mới xả dần Sau khi nước lũ lên đếnđỉnh lũ thì lưu lượng lũ đến giảm xuống nhưng vẫn lớn hơn q xả, còn trị số q xả vẫntăng Đến một lúc nào đó thì q= Qđến, tức là đường quá trình lũ đến Q ~ t sẽ cắtđường quá trình xả q ~ t tại một điểm (A), sau đó lưu lượng lũ đến vẫn giảm nhỏhơn lưu lượng xả Lưu lượng xả lớn nhất tại A và phần giới hạn của hai đường Q ~ t

và q ~ t ở bên trái điểm A là phần dung tích lớn nhất của lũ được trữ lại trong kho

t 1

max q

Hình 2.6: Đường quá trình lũ đến và quá trình xả.

-Tính toán điều tiết lũ

Ứng với mỗi trường hợp Btr khác nhau và với 2 đường quá trình lũ thiết kế

và lũ kiểm tra ta lần lượt tính toán theo các bước của phương pháp potapop như đãtrình bày ở trên

Bước 1: Xây dựng biểu đồ phụ trợ:

Hình 2.7: Biểu đồ quan hệ phụ trợ

giả thiết các mực nước từ MNDBT trở lên

cột nước trên ngưỡng ( cột nước tràn)

h = Z - Zng ;với cao trình ngưỡng Zng = 1135,2 m

Lưu lượng qua tràn

q = m.ε.n.n.b

ở đây ta giả thiết : - hệ số lưu lượng m= 0,48

- hệ số chảy ngập n = 1 (đập chảy tự do)

Bước 2: Tính toán điều tiết lũ:

kết quả tính toán điều tiết lũ

0 5 10 15 20 25 30 0.000

Hình 2.8: Biểu đồ điều tiết lũ (1%)

Hình 2.9: Biểu đồ điều tiết lũ (0,2%)

Hình 2.10: Biểu đồ phụ trợ B= 8