Thiết kế hồ Suối Nứa

Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật cơng trình MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH 1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ NHIỆM VỤ CƠNG TRÌNH 1.1.1 Vị trí địa lý 1.1.2 Nhiệm vụ cơng trình 1.2 CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.2.2 Địa hình 1.2.2 Địa chất vùng lòng hồ 1.2.3 Đặc điểm địa chất tuyến đập 1.3 ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 1.3.1 Đặc điểm sơng ngòi .7 1.3.2 Đặc điểm khí tượng khí hậu 1.4.VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG 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 nơng nghiệp 11 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN CHỌN 13 2.1 CHỌN TUYẾN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH .13 2.2 CẤP CƠNG TRÌNH 13 2.3 CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 13 2.3.1.Tần suất tính tốn 13 2.3.2.Các hệ số tính tốn 14 2.4 TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT HỒ 14 2.4.1 Tài liệu tính tốn 14 2.4.2.Mục đích nhiệm vụ tính tốn 14 2.4.3 Tính tốn mực nước chết .16 2.5 TÍNH TỐN MỰC NƯỚC DÂNG BÌNH THƯỜNG VÀ DUNG TÍCH HIỆU DỤNG 17 2.5.1 Khái niệm mực nước dâng bình thường dung tích hiệu dụng 17 2.5.2.Xác định hình thức điều tiết 17 2.5.3 Phương pháp tính tốn 17 Sinh viên: Nguyễn Phi Long Lớp: 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật cơng trình 2.5.4 Các bước tính tốn .17 2.6.TÍNH TỐN 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 tốn 23 2.6.5 Nội dung tính toán theo phương pháp potapop 23 2.6.6 Tính tốn cụ thể 24 2.6.7 Tổng hợp kết tính tốn 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 vị trí cơng trình 62 3.2.2.Hình thức tràn .63 3.2.3.Bố trí cấu tạo phận 63 3.2.4 Tính tốn thủy lực 64 3.3 XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO TƯỜNG BÊN DỐC NƯỚC 73 3.3.1 Xác định chiều dày đáy dốc nước 73 3.3.2 Tính tốn tiêu 74 3.4 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ĐẬP .74 3.4.1 Tính toán khối lượng đập đất .74 3.4.2 Tính tốn khối lượng tràn xả lũ 75 3.4.3 Khối lượng hạng mục khác 75 3.4.4 Tính giá thành phương án 75 3.4.5 Phân tích chọn phương án kiến nghị 78 CHƯƠNG : 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 tốn thấm .83 4.1.3.Tính ổn định .101 4.2.THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ .112 4.2.1.Hình thức quy mơ cơng trình tràn 112 4.2.2 Tính tốn thủy lực đường tràn 113 Sinh viên: Nguyễn Phi Long Lớp: 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật cơng trình 4.2.3 Tính tốn thủy lực dốc nước 114 4.2.4.Tính tốn tiêu .127 2.4.5.Cấu tạo phận 129 CHƯƠNG THIẾT KẾ CỐNG NGẦM 143 5.1 NHIỆM VỤ, CẤP CƠNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 143 5.1.1 Cấp cơng trình 143 5.1.2 Các 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 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 tốn thuỷ lực kênh ứng với cấp lưu lượng 145 5.4 TÍNH TỐN KHẨU DIỆN CỐNG 146 5.4.1 Các trường hợp tính tốn 146 5.4.2 Sơ đồ tính tốn 146 5.4.3 Phương pháp tính toán .147 5.4.4 Tính tốn tổn thất 147 5.4.5 Xác định chiều cao cống 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 tốn 155 5.5.4 Xác định độ mở cống a .155 5.5.5 Xác định đường mặt nước cống 156 5.5.6 Tiêu sau cống 161 5.5.7 Chi tiết phận cống 161 5.5.8 Thân cống 162 5.5.9 Tháp van 164 CHƯƠNG CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT TÍNH TỐN KẾT CẤU CỐNG NGẦM 165 6.1 MỤC ĐÍCH VÀ TRƯỜNG HỢP TÍNH TỐN 165 6.1.1 Mục đích tính tốn .165 6.1.2 Trường hợp tính tốn 165 6.1.3 Xác định mực nước ngầm mặt cắt tính tốn 165 Sinh viên: Nguyễn Phi Long Lớp: 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật cơng trình 6.1.4 Xác định lực tác dụng lên cống vị trí đập 167 6.2 TÍNH NỘI LỰC CHO MẶT CẮT NGANG CỐNG 172 6.2.1 Mục đích tính tốn .172 6.2.2 Phương pháp tính tốn .172 6.2.3 Sơ đồ tính tốn cống 172 6.2.4 Biểu đồ mô men cuối 173 6.2.5 Xác định biểu đồ lực cắt : 176 6.2.6 Xác định biểu đồ lực dọc : 178 6.3 TÍNH TỐN BỐ TRÍ CỐT THÉP TRÊN MẶT CẮT NGANG CỐNG 180 6.3.1 Số liệu tính tốn 180 6.3.2 Bố trí cốt thép cho hai bên thành cống AB CD 181 6.3.3 Bố trí cốt thép cho nắp cống BC AD .184 6.3.4 Tính tốn cốt thép đai cốt thép xiên 192 6.4 TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA NỨT 195 6.4.1 Mục đích tính tốn .195 6.4.2 Mặt cắt tính tốn 195 6.4.3 Nội dung tính tốn 195 6.5 TÍNH TỐN BẰNG PHẦN MỀM SAP2000 198 6.5.1 Mục đích tính tốn .198 6.5.2 Nội dung tính tốn .198 6.5.3 Tính tốn TH .198 Sinh viên: Nguyễn Phi Long Lớp: 54LTC1 Đồ án tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật cơng trình Lời nói đầu Trong nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, công tác thủy lợi đóng vai trò quan trọng Hồ chứa nước Suối Nứa thuộc địa bàn tỉnh Bắc Giang xây dựng dựa tiềm tài nguyên nước, tình hình dân sinh - kinh tế - nhu cầu dùng nước khu vực Khi hồ xây dựng xong mang lại nhiều lợi ích to lớn cho tỉnh Bắc Giang vùng lân cận Sau 14 tuần làm đồ án với nỗ lực thân, bảo tận tình thầy giáo Hồng Tiến Thắng thầy mơn Kết Cấu Cơng Trình, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp thời hạn với đề tài “ Thiết kế hồ chứa Suối Nứa” -Tỉnh Bắc Giang Thời gian làm đồ án tốt nghiệp dịp để em hệ thống lại kiến thức học, đồng thời vận dụng lý thuyết học vào thực tế, làm quen với công việc kĩ sư thiết kế thủy lợi Những điều đó giúp em có thêm kiến thức hành trang để chuẩn bị cho tương lai Em mong bảo, đóng góp ý kiến giúp đỡ thầy cô giáo Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Hồng Tiến Thắng nhiệt tình hướng dẫn giúp em hoàn thành tốt đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo trường Đại học Thủy Lợi tận tình giảng dạy, trao đổi kiến thức, tri thức, đạo đức suốt năm em học trường Em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè ủng hộ, theo sát giúp đỡ em khoảng thời gian dài sinh viên Em xin chân thành cảm ơn! Sv Nguyễn Phi Long Sinh viên: Nguyễn Phi Long Lớp: 54LTC1 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH 1.1 Vị trí địa lý nhiệm vụ cơng trình 1.1.1 Vị trí địa lý Cụm cơng trình đầu mối dự kiến xây dựng nằm suối Nứa, thuộc địa phận xã Đông Hưng huyện Lục Nam tỉnh Bắc Giang Cách thị trấn Đồi Ngô khoảng 15km, thuận tiện cho xây dựng cơng trình Vị trí cụm đầu mối có toạ độ: 21022' vĩ độ Bắc 106026' kinh độ Đơng 1.1.2 Nhiệm vụ cơng trình - Đảm bảo chủ động nguồn nước mặt tưới cho lúa ăn với tổng diện tích đất canh tác 1200 Trong đó: + Lúa: 600 + Màu: 100 + Cây chè ăn quả: 500 - Cấp nước sinh hoạt cho 4500 dân vùng - Kết hợp nuôi trồng thuỷ sản, tạo cảnh quan du lịch, cải tạo môi trường sinh thái vùng dự án - Tăng lượng nước ngầm cho sinh hoạt, tạo cảnh quan cải thiện môi trường sống nhân dân vùng hưởng lợi - Kết hợp thủy lợi với giao thông nông thôn bố trí khu dân cư, nhằm ổn định nâng cao đời sống nhân dân vùng 1.2 Các điều kiện tự nhiên 1.2.2 Địa hình Đặc điểm địa hình khu vực cụm cơng trình đầu mối tương đối hẹp, mái dốc sườn núi thay đổi từ 500 đến 650 Với khu tưới bị dãy núi phân chia thành mảnh nhỏ chạy dọc thung lũng ven suối, xung quanh bị bao bọc dãy núi, ruộng kiểu phân bố hầu hết làng xã Đông Hưng Vùng hưởng lợi cơng trình bao gồm hai khu tưới : - Khu tưới Đơng Hưng C nằm hạ lưu cơng trình cách cụm cơng trình đầu mối 1,2km Cao trình mặt đất tự nhiên khu tưới thay đổi từ 1108 đến 800 Độ dốc mặt đất tự nhiên khu tưới thay đổi từ 3-5 - Khu tưới sau đập dâng B chạy dọc theo lòng suối Cao trình mặt đất tự nhiên khu tưới thay đổi từ 720 đến 530 Độ dốc mặt đất tự nhiên khu tưới thay đổi từ 3-5 Sinh viên: Nguyễn Phi Long Lớp: 54LTC1 Cả hai khu tưới nằm ven suối Nứa có địa hình dốc Với địa khu tưới bị phân tán hình thành bậc thang nhỏ, diện tích khu tưới phân bổ diện rộng Bảng 1-1: Bảng quan hệ đặc trưng địa hình kho nước Z ~ F ~ W Z (m) F (km2) V (106m3) Z (m) F (km2) 1120 0,014 0,013 1136 0,509 1122 0,047 0,072 1138 0,580 1124 0,115 0,229 1140 0,630 1126 0,205 0,545 1142 0,694 1128 0,263 1,013 1144 0,762 1130 0,313 1,589 1146 0,828 1132 0,376 2,276 1148 0,890 1134 0,440 3,090 1150 0,960 V (106m3) 4,038 5,124 6,334 7,656 9,109 10,700 12,416 14,266 1.2.2 Địa chất vùng lòng hồ Đáy hồ bờ hồ thành tạo đá mac ma, có lớp tàn tích thấm nước phủ Các lớp đất đá ngăn chặn nước thấm qua lớp cát sỏi lắng đọng đáy suối, bờ suối hồ không bị thấm nước qua đáy bờ hồ Nếu xử lý chống thấm tốt tuyến đập giữ nước hồ a Phân vùng I: Khu vực có địa hình phẳng dốc thoải trải dọc hai phía thuộc thềm dọc theo suốí Nứa chi lưu nó, phạm vi phân bố có dạng hẹp kéo dài Đất đá phía thành tạo bồi, lũ tích sơng (a,pQ) với thành phần sét pha, cát pha lẫn sét bụi đến cuội sỏi; thành phần hạt nhỏ thạch anh phenspát Chiều dày tầng thay đổi từ 3,0 – 8,0m phủ lên tầng phong hoá mạnh đá cát sạn kết b Phân vùng II: Khu vực có địa hình dốc chiếm đa phần diện tích hồ đó sườn đồi dãy núi dọc cánh trái đường viền hồ Đây vùng phát triển thành tạo có nguồn gốc sườn tích (dQ); thành phần chủ yếu đất sét pha nặng đơi chỗ có lẫn tảng 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 đá từ trung bình đến Trong lòng hồ, diện lộ bề mặt thường dạng nhỏ dạng khối độc lập nơi tầng phủ mặt bị bào mòn Phía đầu sườn vai phải đập, tầng đá gốc xuất lộ dạng Batolit lớn có sườn dốc đứng Nhìn chung tầng đá gốc có cấu tạo dạng khối, cường độ cứng chắc, nứt nẻ Nước mặt nước ngầm khu vực loại nước nhạt Bicacbonat Canxi magiê có độ pH = 7,0 - 7,2; độ kiềm Bicacbonát HCO3-  = 1,52 - 2,59mg/l; hàm lượng ion muối tan khác CL- = 0,16 - 0,24g/l; Mg+  = 0,51 - 0,86mg/l Nước Sinh viên: Nguyễn Phi Long Lớp: 54LTC1 khu vực cơng trình khơng có dấu hiệu khả ăn mòn loại bê tơng dùng cho cơng trình thuỷ công 1.2.3 Đặc điểm địa chất tuyến đập Địa tầng vùng tuyến cơng trình đầu mối thể mặt cắt địa chất tuyến đập, tuyến cống lấy nước, tuyến tràn xả lũ; lớp đất đá có tiêu lý bảng sau: Sinh viên: Nguyễn Phi Long Lớp: 54LTC1 Bảng 1-2: Bảng tiêu lý kiến nghị dùng cho tính tốn B¶ng 4.1a Ký hiệu lớ p Chỉtiêu 1a Đ ơn vị Trịtiêu chuẩn Trịtính toán Chỉtiêu vật lý Thành phần cỡ h¹t 60-40 % 40-20 % 8,7 H¹t sái 20-10 % 11,8 s¹n 10-5 % 28,5 5-2 26,5 2-0.5 % 12,6 3,5 0.5-0.25 % Hạt cát 0.25-0.1 % 3,5 0.1-0.05 % 2,2 0.05-0.01 % 1,5 H¹t bơi 0.01-0.005 % 0,5 H¹t sét