Thiết kế hồ chứa nước Bà Râu

- Một bất lợi khác về giữ nước là các khe nứt có phương gần song song với hướngchảy của suối tuyến đập có mặt cắt ngang theo phương 230 độ, phương vị hướng dốccủa các lớp đá 210-230 độ,

LỜI CẢM ƠN

Công tác thủy lợi đóng vai trò quan trọng và có tính chất chiến lược đối với sựnghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Hồ chứa nước Bà Râu thuộc địa bàn tỉnhLai Châu được xây dựng dựa vào tầm quan trọng của thủy lợi, tiềm năng tài nguyênnước và tình hình dân sinh - kinh tế - nhu cầu dùng nước của khu vực Khi hồ xây dựngxong sẽ mang lại nhiều lợi ích to lớn cho tỉnh Lai Châu và các vùng lân cận

Sau 14 tuần làm đồ án với sự nỗ lực của bản thân, sự chỉ bảo tận tình của cô giáoTh.s Lương Thị Thanh Hương và sự quan tâm giúp đỡ của trường Đại học Thủy Lợi,

em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời hạn với đề tài “ Thiết kế hồ chứa Bà Râu” – Tỉnh Lai Châu

Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là một dịp tốt để em hệ thống lại kiến thức đã học,đồng thời vận dụng lý thuyết đã học vào thực tế, làm quen với công việc của một kĩ sưthiết kế thủy lợi Những điều đó đã giúp em có thêm kiến thức và hành trang để chuẩn bịcho tương lai Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng vì điều kiện thời gian có hạn nên trong

đồ án chưa giải quyết hết các trường hợp thiết kế cần tính, việc nắm bắt thực tế còn hạnchế nên em không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự chỉ bảo, đónggóp ý kiến và giúp đỡ của các thầy cô giáo, để cho đồ án của em được hoàn chỉnh hơn

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn cô giáo Th.s Lương Thị Thanh Hương đãnhiệt tình 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, tri thức,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!

MỤC LỤC

PHẦN I: TÀI LIỆU THIẾT KẾ 5

CHƯƠNG I: VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 6

1.1 Vị trí địa lý 6

1.2 Đặc điểm địa hình 6

1.3 Đặc điểm địa chất 7

1.4 Điều kiện khí tượng thủy văn 12

CHƯƠNG II: ĐIỀU KIỆN VỀ DÂN SINH KINH TẾ……….16

2.1 Tình hình sử dụng đất 16

2.2 Hiện trạng dân sinh – kinh tế 16

2.3 Hiện trạng thủy lợi 18

2.4 Nhiệm vụ công trình và giải pháp thủy lợi 18

PHẦN II: THIẾT KẾ CƠ SỞ 19

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ 20

3.1 Mục đích của việc tính toán 20

3.2 Nhiệm vụ tính toán 20

3.3 Nội dung tính toán theo phương pháp lập bảng 20

CHƯƠNG IV: QUY MÔ CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 26

4.1 Nhiệm vụ công trình 26

4.2 Quy mô công trình 26

4.3 Vị trí tuyến công trình 26

4.4 Xác định cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế 27

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN 28

5.1 Tràn xả lũ 28

5.2 Điều tiết lũ 28

CHƯƠNG VI THIẾT KẾ SƠ BỘ 35

6.1 Thiết kế sơ bộ đập đất 35

6.1.1 Tài liệu tính toán 35

6.1.2 Cao trình đỉnh đập 35

6.2 Sơ bộ thiết kế đập 39

6.3 Thiết kế tràn xả lũ 44

6.3.1 Bố trí chung đường tràn 44

6.3.2 Hình thức tràn 45

6.3.3 Tính toán thủy lực dốc nước 46

6.3.4 Thiết kế tràn và các bộ phận của tràn 54

6.4 Tính khối lượng và giá thành các phương án 55

6.5 Kiểm tra khả năng tháo của tràn 58

PHẦN III: THIẾT KẾ KĨ THUẬT 61

CHƯƠNG VII: THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 62

7.1 Kích thước cơ bản của đập 62

7.2 Tính thấm qua đập và nền 64

7.3 Tính toán ổn định mái đập 75

CHƯƠNG VIII: THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ 84

8.1 Bố trí tổng thể 84

8.2 Tính toán thủy lực tràn 86

8.3 Tính toán kênh xả sau tràn 92

8.4 Cầu giao thông 96

8.5 Dốc nước 96

8.6 Tính toán ổn định tường bên ngưỡng tràn 97

CHƯƠNG IX: THIẾT KẾ CỐNG NGẦM 109

9.1 Những vấn đề chung 109

9.2 Thiết kế kênh hạ lưu cống 110

9.3 Tính toán khẩu diện cống 114

9.4 Kiểm tra trạng thái chảy trong cống 121

9.5 Chọn cấu tạo chi tiết của các bộ phận cống 128

PHẦN IV: CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT 132

CHƯƠNG 10: TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỐNG NGẦM 132

10.1 Mục đích và trường hợp tính toán 132

10.2 Xác định ngoại lực tác dụng lên cống 132

10.3 Xác định nội lực trong mặt cắt ngang cống 137

10.4 Tính toán cốt thép trên mặt cắt ngang cống 145

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN

PHỤ LỤC I: Điều tiết lũ

PHỤ LỤC II: Sơ bộ công trình đầu mối

PHỤ LỤC III: Thiết kế kỹ thuật đập

PHỤ LỤC IV: Thiết kế kỹ thuật tràn

PHỤ LỤC V: Thiết kế cống ngầm

PHẦN I TÀI LIỆU THIẾT KẾ

CHƯƠNG 1: VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ

CHƯƠNG I: VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

1 2 Đặc điểm địa hình :

1.2.1 Tài liệu sử dụng:

- Bản đồ GAUSS tỷ lệ 1:50.000 do Tổng cục địa chính lập năm 1994

- Các tài liệu khảo sát đo đạc địa hình do Viện Khoa học Thủy lợi lập trong 2 giaiđoạn NCKT và TKKT gồm :

+ Cắt dọc, ngang tuyến công trình đầu mối, kênh, công trình trên kênh

+ Cắm tim tuyến công trình

Tài liệu khảo sát trong 2 giai đoạn chung hệ thống cao độ, toạ độ Chất lượng đảmbảo sử dụng trong thiết kế - thi công

1.2.2 Đặc điểm địa hình

1.2.2.1 Địa hình khu hưởng lợi : khu tưới công trình nhỏ, không phức tạp lắm nên việc

xây dựng hệ thống tưới khá đơn giản

1.2.2.2 Địa hình lòng hồ : lòng hồ của công trình khá dốc nên bị hạn chế về dung tích.

Thảm phủ thực vật trong lòng hồ chủ yếu là cây bụi nhỏ Trong lòng hồ không có côngtrình hạ tầng kiên cố, ruộng vườn canh tác ít

1.2.2.3 Địa hình vùng tuyến công trình đầu mối

Tuyến đập ngay sau nhập lưu của 2 nhánh suối Bà Râu Tuyến đập khá dài Cao độđáy suối tại tuyến là + 495,75, đoạn thềm suối cao độ là 498- 500 rộng 100 m Vai tráidốc 24o - 26o, vai phải dốc 14o - 16o

+ Khoan máy

+ Địa vật lý vùng tuyến công trình đầu mối

+ Đào hố khảo sát vùng tuyến công trình đầu mối, tuyến kênh, mỏ vật liệu

+ Đổ nước và ép nước thí nghiệm

+ Thí nghiệm mẫu đất chế bị, nguyên dạng, proctor, mẫu đá, mẫu nước, mẫu cát sỏi

1.3.1.2 Điều kiện địa chất chung:

Hồ chứa Bà Râu nằm trên thống Triat trên, bậc Norireti, điệp Suối Bàng, phụ điệpdưới (T2n-rsb1) Đất đá chủ yếu gồm đá phiến sét, phiến sét vôi, cuội kết, cát kết Trongphiến sét còn kẹp phiến sét than (có khi than thành các lớp kẹp mỏng, có khi là các thấukính trong đá phiến) Phương cấu tạo chung của đất đá trong khu vực là Tây Bắc - ĐôngNam (300o - 330o) Các nứt nẻ cũng phát triển mạnh nhất theo phương Tây Bắc - ĐôngNam với gốc dốc khá lớn

Các hoạt động kiến tạo : Thị xã Điện Biên cũng nằm trên đới đứt gãy Điện Lai Châu Đây là một trong những đứt gãy đã được đánh giá có khả năng sinh chấn lớnnhất Việt Nam (theo Phan Trọng Trịnh) Trận động đất Điện Biên Phủ 1935 có chấn cấp

Biên-Ms = 6,75, cường độ chấn động ở chấn tâm I0 = 8÷9 (MSK ) và Tuần Giáo 1983 có Ms =6,7; I0 = 8÷9 (MSK ) Theo phân vùng động đất tính toán của TCVN thiết kế cho côngtrình với động đất cấp VIII

1.3.2 Đặc điểm địa chất nền công trình.

1.3.2.1 Lòng hồ :

Toàn bộ lòng hồ ngoại trừ các vết lộ là đá phiến sét tuổi T2n-rsb1 còn lại là các lớpphủ đất á sét nặng đến sét nguồn gốc sườn tích - tàn tích không phân chia Hệ số thấmlớp phủ nhỏ Xét về mặt địa hình thì phân thuỷ khá dày, mặt khác các suối nhỏ trongvùng đều cung cấp nước cho Bà Râu và cao độ xuất lũ của nguồn nước đều nằm cao hơnmực nước hồ dự kiến Xét tổng hợp các điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn như đã nêutrên thấy rằng: Không thể có khả năng xảy ra mất nước lòng hồ

- Đánh giá sạt lở và bồi lắng: Các đồi núi trong khu vực hồ thường thấp, có sườndốc đa phần thoải (dưới 20o) do vậy khả năng sạt lở, mang tải các vật liệu đất đá, cát sỏibồi lắng lòng hồ là ít có khả năng xảy ra.

1.3.2.2 Vùng tuyến đập:

Đất đá trầm tích đệ tứ ở vùng tuyến phân bố như sau (thứ tự từ trên xuống):

- Lớp đất phong hóa : lớp đất được san từ trên đồi xuống để đắp đập Bà Râu cũ.Thành phần đất sét lẫn dăm mảnh, dày 0,5 ÷ 1 m Trạng thái xốp Phân bố ở thềm phải.Lớp ký hiệu 1: Lớp đất sét nhẹ tới á sét nặng màu nâu đỏ, nâu nhạt, nây vàng, xámxẫm tới xám nhạt, trạng thái cứng, kết cấu chặt Chiều dày từ 2-4m, chiều dày trungbình 3m

Do có trầm tích có tính xen kẹp giữa các đất đá cứng mềm khác nhau nên phonghoá cũng không đều Đá nứt nẻ mạnh, phân lớp, phân phiến mạnh, gốc dốc của lớp vàgốc cắm của khe nứt thường 60-80o

- Một bất lợi khác về giữ nước là các khe nứt có phương gần song song với hướngchảy của suối (tuyến đập có mặt cắt ngang theo phương 230 độ, phương vị hướng dốccủa các lớp đá 210-230 độ, phương nứt của đá gần trùng với phương của các lớp đá).Chính vì vậy khả năng mất nước từ thượng lưu về hạ lưu theo khe nứt là khá rõ nét

1.3.2.3 Tuyến tràn xả lũ:

Tuyến tràn nằm ở bờ phải Tuyến tràn và tuyến tim đập giao nhau tại hố khoanmáy HKh4 Tại tuyến tràn xét về mặt địa tầng cũng có các lớp đất như vùng tuyến Lớpvăn hoá nằm ngay trên mặt đất với chiều dày từ 0,5- 1m (bao gồm cả lớp thực vật) phân

bổ từ các lớp cửa đuôi tràn Dưới lớp văn hoá là lớp đất ký hiệu 1, lớp này có chiều dàykhông đều, phổ biến chiều dày lớp này là 0,6 m Chỗ dày nhất là tại vị trí lỗ khoanHKh8 dày tới 1 m Tại hố xói (hố khoan HKh7 từ độ sâu 7,1m trở xuống là đá sét thancứng nhắc)

1.3.2.4 Tuyến cống lấy nước:

Tuyến cống nằm ở bờ trái tuyến đập chính Tuyến cống và tuyến tim giao nhautạo hố khoan HKh3 Tại tuyến cống, xét về mặt địa tầng cũng có những lớp đất đá như

đã mô tả ở tuyến tràn Tại vị trí phải đào sâu nhất để đạt cao trình đáy cống là hố khoanHKh3

1.3.2.5 Kênh và công trình trên kênh :

Kênh chủ yếu đi qua lớp đất sét nhẹ đến trung màu nâu vàng, nâu đỏ trạng tháidẻo nửa cứng, kết cấu chặt vừa Chiều dày lớp đất thường từ 1-2m Lớp đất hữu cơnhiều rễ cây cỏ trên mặt, chiều dày khoảng 0,50 -0,70m

1.3.3 Vật liệu xây dựng

1.3.3.1 Đất đắp đập

Khảo sát 4 mỏ trong đó có 3 mỏ ở thượng lưu và 1 mỏ ở hạ lưu tuyến đập

- Mỏ I: Nằm ở bờ phải thượng lưu đập

- Mỏ II: Nằm ở thượng lưu lòng hồ đối diện tuyến đập

- Mỏ III: Mỏ thượng lưu bờ trái

- Mỏ IV: Mỏ nằm ở hạ lưu bờ trái

Đất khai thác là: đất á sét nặng đến sét nhẹ lẫn nhiều dăm sạn có các tính chất mô

1.3.4 Địa chất thuỷ văn

1.3.4.2 Đánh giá về mặt ăn mòn đối với bê tông:

Đánh giá ăn mòn theo TCN-149-86 nước mặt và nước ngầm (nước lấy trong các

hố khoan máy) có tính ăn mòn kiềm yếu với các loại bê tông có độ cứng chắc bìnhthường tới độ cứng chắc cao Trong mẫu nước đã thí nghiệm có 2 mẫu có tính ăn mònkiềm trung bình đối với bê tông

1.3.4.3 Tính thấm nước của đất đá:

- Tính thấm nước trong đất : Tại các hố đào và các hố khoan qua đất đá được thínghiệm đổ nước Các kết quả hiện trường cho K thấm lớn, phổ biến K = 10-4cm/s Cáckết quả thí nghiệm trong phòng ngược lại cho kết quả K thấm lại rất thấp, phổ biến K

=1x10-6 cm/s Để hài hoà giữa hai tài liệu và dựa vào kinh nghiệm từ các công trình đãkhảo sát trước đây chúng tôi kiến nghị chọn K của các lớp như ở bảng 1.2

- Tính thấm nước trong đá : do đá bột sét kết nứt nẻ mạnh, đặc biệt là góc dốc rấtlớn Kết quả ép nước hố khoan cho lượng mất nước đơn vị khá lớn thường từ 0,1 tới 0,7l/f, chủ yếu là từ 0,30-0,5 l/ph (3 x 10-3 cm/s đến 5 x 10-3 cm/s)

1.4 Điều kiện khí tượng - thủy văn.

1.4.1 Đặc điểm khí hậu chung:

Vùng dự án nằm ở tiểu khu khí hậu nam Tây Bắc, thuộc lưu vực sông Mê Kông.Lượng mưa thuộc loại tương đối thấp, lượng mưa năm từ 1.400 - 1.600 mm Mùa mưa

từ tháng V đến tháng IX; chiếm khoảng 75% - 80% lượng mưa năm Hiện tượng thờitiết đáng lưu ý là sương mù (số liệu quan trắc số ngày có sương mù của trạm Điện Biên

là 103 ngày/năm)

1.4.2 Đặc trưng khí tượng - thuỷ văn thiết kế.

Bảng 1.4 Các đặc trưng thuỷ văn tính toán đến tuyến công trình

8 Lưu lượng đỉnh lũ tần suất 1% m3/s 106,27

Bảng 1.5 Phân phối chênh lệch bốc hơi

Bảng 1.6 Bảng phân phối dòng chảy năm thiết kế

- Dòng chảy bùn cát : Tham khảo số liệu trạm Nậm Mức, Mậu Ty, Nậm Sập chọnlượng bùn cát trung bình nhiều năm tính toán là ρo = 370 g/m3.

1.4 Tài liệu sản xuất nông nghiệp và yêu cầu nước tưới

Hiện tại trong khu tưới Bà Râu chưa có công trình thuỷ lợi nào đáng kể Toàn bộdiện tích đất canh tác chủ yếu là lúa mùa và màu nhờ nước trời Việc xây dựng hồ chứanước Bà Râu là cần thiết để cấp nước ổn định cho cánh đồng xã Thanh Hưng (phầnngoài vòng ôm kênh tây Nậm Rốm (gọi tắt là kênh hữu); Bổ sung nước tưới lúa đôngxuân cho kênh hữu với các cây trồng chính gồm: lúa, ngô, rau đậu, cây ăn quả

Theo thuyết minh tính toán thuỷ nông số N019C - 05 - 03 T, thời vụ gieo trồng vànhu cầu nước cây trồng như sau

Bảng 1.8 Cơ cấu mùa vụ và giống cây trồng.

xuân

Bảng 1.9 Yêu cầu tại đầu mối công trình (10 3 m 3 )

I Tưới trên kênh

1 Lúa đông xuân : 120 ha

2.1 Tình hình sử dụng đất :

Hiện trạng sử dụng đất năm 1995 của xã Thanh Hưng

- Đất lâm nghiệp có rừng 50,10 ha

- Đất chuyên dùng + thổ cư 78,35 ha

2.2.2 Hiện trạng nông nghiệp:

2.2.2.1 Tình hình chung của xã.

Nông nghiệp là ngành kinh tế chính của xã Thanh Hưng Kết quả sản xuất nôngnghiệp tương đối khá do có phần đất canh tác dưới kênh Nậm Rốm được cấp nước chủđộng và trình độ dân trí khá

Sản xuất nông nghiệp tập trung vào cây lương thực, các cây lương thực chính gồm:lúa, ngô, khoai lang, sắn Ngoài ra cây lương thực, cây hàng năm còn có lạc, đậu tương,vừng, mía Cây lâu năm có cà phê, nhãn, xoài, cam, quýt, chanh,

Bảng 2.1 Kết quả sản xuất nông nghiệp một số cây trồng chính năm 1997

Số Loại cây Đơn Thanh Số Loại cây Đơn Thanh

2.2.2.2 Tình hình canh tác trong khu tưới

Khu tưới của công trình hiện chỉ canh tác lúa mùa nhờ nước trời, vụ đông xuân thường bỏhoá do không có nước Ngoài đất ruộng, diện tích thổ canh chiếm tỷ trọng khá lớn trongkhu tưới, hiện tại trong vườn chủ yếu trồng các cây ăn quả : nhãn, xoài, cam, chanh

Bảng 2.2 Hiện trạng gieo trồng trong khu tưới và lòng hồ.

Đất đai canh tác nằm ngoài cao trình tưới của hệ thống Nậm Rốm, đặc điểm chung làdốc và phân tán nên việc cấp nước khó khăn Hiện tại, trong vùng có một vài công trìnhthuỷ lợi nhỏ dạng đập dâng kiên cố và một số phai, đập tạm do dân tự làm khai thác lưulượng cơ bản ở các suối cấp nước chủ yếu trong mùa mưa (vụ mùa) Mùa khô (trùng với vụlúa chiêm xuân) lưu lượng cơ bản rất hạn chế nên vụ này thiếu nước nghiêm trọng và sảnxuất hay bị thiệt hại.

2.4 Nhiệm vụ công trình và Giải pháp thuỷ lợi.

Theo dự án NCKT được duyệt nhiệm vụ công trình hồ Bà Râu được Bộ nông nghiệp

và phát triển nông thôn phê duyệt tại quyết định số 1106 QĐ/BNN-ĐTXDCB ngày2/4/1999 như sau :

- Đảm bảo tưới tự chảy cho 120 ha lúa 2 vụ, 5 ha màu 2 vụ:

- Tiếp nước vào kênh chính hữu Nậm Rốm 110 ha lúa đông xuân

- Tạo nguồn cấp nước sinh hoạt cho 2500 người trong vùng hưởng lợi, 70 ha cây ăn quả

- Giải pháp thuỷ lợi : làm hồ chứa điều tiết năm trên suối Bà Râu

PHẦN II THIẾT KẾ CƠ SỞ

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ

CHƯƠNG 4: QUY MÔ VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ SƠ BỘ TRÀN, ĐẬP CHÍNH

CHƯƠNG 7: SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ 3.1 Mục đích tính toán

Mục đích của việc tính điều tiết hồ là tìm ra mối quan hệ giữa quá trình lưu lượng chảyđến, quá trình lưu lượng chảy ra khỏi hồ và sự thay đổi mực nước hoặc dung tích kho nướctheo thời gian

3.2 Nhiệm vụ tính toán

Xác định dung tích nước hiệu dụng Vh và cao trình mực nước dâng bình thường

3.3 Nội dung tính toán theo phương pháp lập bảng

3.3.3 Xác định mực nước dâng bình thường và dung tích hiệu dụng

- MNDBT là thông số chủ chốt của công trình Đây là mực nước mà hồ cần phải đạt được ởcuối thời kỳ tích nước để đảm bảo cung cấp đủ nước theo mức đảm bảo thiết kế

- Dung tích hiệu dụng (Vh) là phần dung tích được giới hạn bởi MNDBT và MNC Đây làphần dung tích cơ bản làm nhiệm vụ điều tiết dòng chảy

Như vậy Wđến > Wdùng do đó 1 năm lượng nước luôn đáp ứng đủ lượng dùng

Vậy ta dùng hình thức điều tiết năm

* Xác định dung tích hiệu dụng hồ chứa khi chưa kể đến tổn thất hồ chứa

Phương pháp và cách tính được thể hiện cụ thể qua bảng tính sau:

Bảng 3-2: Tính dung tích hiệu dụng của hồ chứa chưa kể đến tổn thất hồ chứa

Vậy dung tích hồ khi chưa kể đến tổn thất: Vhd = 1954,19.103( m3)

Dung tích toàn bộ (gồm dung tích chết và dung tích hiệu dụng) Vbt = 2127,34.103 (m3) Trong đó :

Cột 1 –Tháng được sắp xếp theo năm thủy văn(từ đầu thời kỳ thừa nước đến cuối thời kỳ thiếu nước).

Cột 2-Tổng lượng nước đến trong tháng

Cột 3-Tổng lượng nước dùng trong tháng

Cột 4-Ghi cột nước thừa WQ – Wq > 0

Cột 5- Ghi cột nước thiếu WQ – Wq < 0 Tổng cột 5 chính là tổng nước còn thiếu chính là dung tích hiệu dụng của hồ

Cột 6-Ghi lượng nước tích trong hồ,là tích lũy của cột (4) nhưng không vượt quá VhCột 7-Ghi tổng lượng nước xả thừa (Khi lượng nước trữ vượt quá Vh)

* Xác định dung tích hiệu dụng hồ chứa có tính đến tổn thất hồ chứa

Lượng nước tổn thất gồm có tổn thất bốc hơi và tổn thất thấm

Bảng 3.3 – Tính tổn thất

Tháng Vhồ

(103m3)

Vbq(103m3)

F (ha) ∆Z(mm) Wbh

(103m3)

Wth(103m3)

Wtt(103m3)

- Cột (1):Các tháng được sắp xếp theo năm thủy văn

- Cột (2): Quá trình dung tích hồ, là cột (6) của Bảng 3.2 cộng với dung tích chết Vc

- Cột (3): Dung tích hồ bình quân trong tháng

2

d c bq

- Cột (4): Diện tích mặt hồ ứng với Vbq, tra từ bảng quan hệ Z ~ F ~ V

- Cột (5): Lượng bốc hơi phụ thêm hàng tháng

- Cột (6): Wbh là lượng tổn thất do bốc hơi Wbh = 1000.F ∆Z

- Cột (7): Wth là lượng tổn thất do thấm Wth = K Vbq (K = 1%÷3%, chọn K=1%)

- Cột (8): Tổng tổn thất Wtt = Wbh + Wth

* Xác định thể tích hiệu dụng khi có tính tới tổn thất

Cột (1) –Tháng được sắp xếp theo năm thủy văn(từ đầu thời kỳ thừa nước đến cuối thời kỳ thiếu nước)

Cột (2)-Tổng lượng nước đến trong tháng

Cột (3)-Tổng lượng nước dùng trong tháng tính cả tổn thất do thấm và bốc hơi

Cột (4)-Ghi cột nước thừa WQ – Wq > 0

Cột (5)- Ghi cột nước thiếu WQ – Wq < 0 Tổng cột 5 chính là tổng nước còn thiếu chính là dung tích hiệu dụng của hồ

Cột (6)-Ghi lượng nước tích trong hồ,là tích lũy của cột (4) cộng với dung tích chết nhưng không vượt quá Vh

Cột (7)-Ghi tổng lượng nước xả thừa (Khi lượng nước trữ vượt quá Vh)

Vậy dung tích hồ ứng với MNDBT là V bt = 2206,92 (10 3 m 3)

Tra bảng quan hệ Z ~ F ~ V ta được MNDBT =517,8m

CHƯƠNG 4: QUY MÔ CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ

4.1 Nhiệm vụ công trình

- Đảm bảo tưới tự chảy cho 120 ha lúa 2 vụ, 5 ha màu 2 vụ:

- Tiếp nước vào kênh chính hữu Nậm Rốm để đảm bảo tưới 110 ha lúa đông xuân

- Tạo nguồn cấp nước sinh hoạt cho 2500 người trong vùng hưởng lợi, 70 ha cây ăn quả: nhãn, cam, xoài

- Góp phần bảo vệ rừng

- Cải tạo cảnh quan, môi trường vùng dự án, kết hợp nuôi trồng thuỷ sản

- Giải pháp thuỷ lợi : làm hồ chứa điều tiết năm trên suối Bà Râu

4.2 Quy mô công trình

Hồ chứa nước Bà Râu bao gồm các hạng mục:

4.4 Xác định cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế

4.4.1 Xác định cấp công trình

4.4.1.1Theo chiều cao đập và loại nền

Sơ bộ chọn cao trình đỉnh đập là ∇ đỉnh = +520m; cao trình đáy đập ∇ đáy=+494,7m Chiều cao đập là: H = 520 – 494,7 = 25,3 m

Đất nền thuộc nhóm B nên tra Bảng 1 – QCVN 04-05: 2012/BNNPTNT ta có cấp

công trình là cấp II

4.4.1.1 Theo nhiệm vụ công trình

Hồ chứa nước Bà Râu có nhiệm vụ tưới cho 305 ha diện tích đât nông nghiệp, hoamàu, cây ăn quả và cây công nghiệp Tạo nguồn cấp nước sinh hoạt cho 2500 người Tra

Bảng – QCVN 04-05: 2012/BNNPTNT xác định được công trình cấp IV

Vậy sơ bộ chọn cấp công trình là cấp II

4.4.2 Các chỉ tiêu thiết kế

Các chỉ tiêu thiết kế được xác định theo QCVN 04-05: 2012/BNNPTNT, theo đó đối với

công trình cấp II các chỉ tiêu thiết kế gồm:

4.4.2.1 Tần suất tính toán.

- Tần suất lũ thiết kế: P=1%

- Tần suất lũ kiểm tra: P=0,2%

- Tần suất gió lớn nhất và gió bình quân lớn nhất: Pmax=4%; Pbq=50%

- Tần suất tưới bảo đảm: P=90%

4.4.2.2 Hệ số tính toán.

- Hệ số tin cậy khi tính ổn định, độ bền: Kn=1,15

- Hệ số điều kiện làm việc: m=1

- Thời gian tính toán dung tích bồi lắng hồ: T=75 năm

- Độ vượt cao an toàn:

+ Với MNDBT: a=0,7m

+ Với MNLTK: a=0,5m

+ Với MNLKT: a=0,2m

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN 5.1 Tràn xả lũ

5.1.1.Vị trí tràn xả lũ.

Tràn xả lũ nằm trên eo yên ngựa ở phía phải đập dâng

5.1.2.Hình thức tràn xả lũ.

Dựa vào điều kiện địa hình khu vực bố trí tuyến tràn là nằm trên nền đá

− Cao trình địa hình tại vị trí bố trí tràn: +517,8 m

Tính toán điều tiết lũ nhằm tìm được phương pháp phòng chống lũ hiệu quả

nhất.Thông qua tính toán điều tiết lũ ta xác định được :

-Xác định dung tích phòng lũ của kho nước:Vsc

-Xác định được đường quá trình xả lũ xuống hạ lưu q~t

-Xác định được cột nước siêu cao Hsc

5.2.2.Ý nghĩa.

Từ những tính toán trên ta có cơ sở để xác định hình thức,qui mô,kích thước công trình xả lũ.Qui mô kích thước của công trình xả lũ ảnh hưởng lớn đến qui mô các công trìnhkhác như: đập dâng,cống lấy nước,các công trình tiêu năng sau trình cống xả lũ,các công trình ven hạ lưu hay mức độ ngập lụt của thượng hạ lưu…

Vậy ta phải tính toán công trình xả lũ vừa đảm bảo yêu cầu kĩ thuật vừa đạt được yêucầu về hiệu quả kinh tế

5.2.3.Tính toán điều tiết lũ:

5.2.3.1 Nguyên lí tính toán điều tiết.

− Dựa vào phương trình cân bằng nước

Tính toán điều tiết dựa theo phương trình cân bằng nước:

Trong đó:

5.2.3.2 Các bước tính toán.

Tính điều tiết lũ theo phương pháp Po-ta-pop

Bước 1: Xây dựng biểu đồ phụ trợ

− Từ phương trình (2-1) thay dt=∆t Suy ra:

Q1, Q2:là lưu lượng đến ở đầu và cuối thời đoạn ∆t

q1, q2 : là lưu lượng xả tương ứng

V1, V2 : là lượng nước có trong hồ ở đầu và cuối thời đoạn

∆t :là thời đoạn tính toán (s)

b Bảng tính toán điều tiết lũ:

Cột 1: Thời đoạn tính toán ∆t = 0,346h=1245,6s

Cột 2: Lưu lượng Qđ lấy theo tài liệu thuỷ văn

Cột 3: Lưu lượng Qc lấy theo tài liệu thuỷ văn

Cột 4: Lưu lượng trung bình thời đoạn,

2

Qc Qd

Bảng 5-2: Tính toán điều tiết lũ P=1% ,B=10m

Tính toán tương tự với tần suất lũ kiểm tra p = 0,2% và tính toán tương tự với các trường hợp Btr = 15m và Btr = 20m Kết quả có ở phụ lục I

5.2.3.4.Kết quả điều tiết lũ.

Bảng 5-3: Kết quả tính toán điều tiết lũ theo phương pháp Potapop.

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ SƠ BỘ 6.1 Thiết kế đập đất

6.1.1 Tài liệu tính toán

- Hướng gió thổi chính vuông góc với mặt đập: θ = 00

- Thời gian gió thổi trực tiếp: t = 6 (h)

- Độ vượt cao an toàn ứng với công

'' 3

sl sl

- Chiều dài truyền sóng ứng với MNDBT : D=800m.

- Chiều dài truyền sóng ứng với MNLTK : D’=850m

Cao trình đỉnh đập được lựa chọn là cao trình lớn nhất trong 3 cao trình trên

− H : là chiều sâu nước trước đập

− αs : là góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió: αs = 00

 Xác định h sl , h sl ’:

Theo QPTL C1-78, chiều cao song leo có mức đảm bảo 1% được xác định theo công thức:

Hsl1% = K1.K2.K3.K4.Kα.hs1%

hs1%: Chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%

− Kα: hệ số phụ thuộc góc αs giữa hướng gió và pháp tuyến với trục đập

− K1,K2: các hệ số phụ thuộc vào độ nhám tương đối Δ/h1% và đặc trưng vật liệu gia cốmặt đập

− K3: hệ số phụ thuộc tốc độ gió và hệ số mái nghiêng m

− K4: hệ số phụ thuộc vào tỉ số λ/h và hệ số mái nghiêng của công trình

− K1, K2, K3, K4, Kα tra theo quy phạm QPTL C1-78

 Xác định h s1%

hs1% được xác định theo QPTL C1- 78 như sau:

− Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu (H > 0,5 λ_ ).

− Tính các đại lượng không thứ nguyên

Thoả mãn sóng nước sâu thì chiều cao sóng 1% được xác định theo công thức:

s

h

λ

.Tra đồ thị hình 10_QPTL C1-78, ta có: K4

+ Kα Hệ số phụ thuộc vào αs, theo QPTL C1 – 78 lấy αs =00 ta có Kα= 1,0

6.1.2.2 Xác định cao trình đỉnh đập theo công thức tính với MNLKT (Z 3 ).

Z3 = MNLKT + a’’

Với MNLKT ta có cao trình đỉnh đập với các phương án như sau:

PA1: Z = 520,5 + 0,2 = 520,7 (m)

Sơ bộ chọn hệ số mái như sau:

- Mái thượng lưu m1 = 0,05H + 2 = 0,05.26,93 + 2 = 3,35

- Mái hạ lưu m2 = 0,05H + 1,5 = 0,05 26,93 +1,5 = 2,85

Vậy hệ số mái đập: m1= 3,5; m2 = 3

- Lăng trụ thoát nước m=2

b Cơ đập

+ Đối với đập cao trên 10m ta phải bố trí cơ

+ Cơ đập có tác dụng tăng thêm ổn định cho đập, thoát nước trên mái dốc, phục vụ cho quá trình thi công và sửa chữa, quản lý và kiểm tra trong thời gian khai thác công trình Ta chọn

bề rộng cơ là Bcơ = 3 m

+ Cơ đập được bố trí cả ở thượng lưu và hạ lưu

Chi tiết như sau:

 Tại thượng lưu: Bố trí 1 cơ ở cao trình + 510 m

 Tại cơ hạ lưu : Bố trí 1 cơ ở cao trình + 510 m

Cơ đập hạ lưu có nhiệm vụ thoát nước mưa cho mái đập nên ta bố trí hệ thống rãnh thoátnước và các rãnh này được gia cố bằng bê tong M200 dày 20 cm vững chắc để tránh hưhỏng khi có dòng chảy, kích thước rãnh chọn như trong hình vẽ sau:

Hình 7.2: Cơ đập hạ lưu

c Bảo vệ mái thượng lưu

Mái dốc thượng lưu chịu tác động của nhiều loại lực phức tạp tác dụng lên, chủ yếu là tác dụng của sóng gây xói lở mái trong khi đó vùng đất dưới mái dốc lại thường xuyên bị ngâm dưới nước nên các chỉ tiêu cơ lí của đất đã giảm nhiều Ngoài ra khi mực nước trong

hồ hạ xuống đột ngột thường xuyên xuất hiện dòng thấm có hướng về thượng lưu dễ gây mất ổn định mái cho nên cần phải thiết kế thiết bị gia cố mái cẩn thận để đề phòng sự phá họai này