ĐỒ ÁN THỦY CÔNG I - THUYẾT MINH - PDF - BÁCH KHOA

MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH BẢNG KÝ HIỆU, VIẾT TẮT SỐ LIỆU TÍNH TỐN Mặt khu vực, mặt cắt dọc tuyến đập Số liệu địa chất Số liệu thủy văn hồ chứa Số liệu điều tiết lũ PHẦN I: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ I Mục đích, phương pháp tính tốn II Tính tốn điều tiết lũ Trường hợp lũ thiết kế 1.1 Phương pháp giải tích đơn giản: 1.2 Tính tốn với lưu lượng lũ thực 10 Tính theo trường hợp lũ kiểm tra 13 PHẦN II: THIẾT KẾ ĐẬP CHẮN NƯỚC 15 I Thiết kế sơ mặt cắt ngang đập 15 Xác định sơ cấp cơng trình 15 Xác định bề rộng đỉnh đập 15 Mái đập, đập bề rộng đáy đập 15 3.1 Mái đập 15 3.2 Cơ đập 17 3.3 Bề rộng đáy đập 17 Bộ phận chống thấm (BPCT) 17 4.1 Nhiệm vụ 17 4.2 Xác định chiều dài đập: 17 4.3 Kiểm tra lưu lượng thấm 18 Bộ phận thoát nước (BPTN) 19 II Tính tốn cao trình đỉnh đập thiết kế 19 Trường hợp tính theo ZMNDBT 20 Trường hợp tính theo ZMNLNTK 22 Trường hợp tính theo mực nước ZMNLNKT 22 III Tính tốn thấm qua thân đập 22 Mục đích, trường hợp số liệu tính thấm 22 1.1 Mục đích 22 1.2 Các trường hợp (tổ hợp) tính thấm 23 1.3 Số liệu tính thấm 23 Tính tốn thấm 23 2.1 Trường hợp 1: ZMNTL = ZMNDBT , ZMNHL thấp 24 2.2 Trường hợp 2: ZMNTL = ZMNLNTK , ZMNHL cao 25 Tính tốn ổn định mái dốc đập đất 26 3.1 Chỉ tiêu lý đập 26 3.2 Các trường hợp, kết tính tốn 26 PHẦN III: THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH THÁO LŨ 29 I Mục đích, đặc điểm thiết kế cấu tạo CTTL 29 Mục đích thiết kế 29 Đăc điểm thiết kế 29 Cấu tạo cơng trình tháo lũ 29 II Tính tốn thiết kế 29 Phân đoạn dẫn vào 29 Phân đoạn tràn 31 Phân đoạn nối tiếp: Thiết kế dốc nước 32 3.1 Nhiệm vụ, số liệu tính tốn: 32 3.2 Thiết kế đoạn chuyển tiếp 32 3.3 Tính tốn thủy lực dốc nước 32 Phân đoạn dẫn 35 4.1 Thiết kế kênh dẫn hạ lưu 35 4.2 Tiêu sau dốc nước 36 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Mặt khu vực C – Tỷ lệ 1/5000 Hình Biểu đồ lưu lượng lũ vào hồ Hình Biểu đồ lũ kiểm tra Hình Biểu đồ lũ thiết kế Hình Biểu đồ qua hệ Bt H 10 Hình Đường MNGC ứng với trường hợp lũ thiết kế 12 Hình Lưu lượng vào lưu lượng khỏi hồ 12 Hình Đường MNGC ứng với trường hợp lũ kiểm tra 14 Hình Lưu lượng vào lưu lượng khỏi hồ 14 Hình 10 Gia cố mái đập thượng lưu 16 Hình 11 Gia cố mái đập hạ lưu 16 Hình 12 Mặt cắt ngang địa hình dọc tuyến đập 17 Hình 13 Đường bão hòa lưu lượng thấm qua đập đồng chất 18 Hình 14 Đường bão hòa lưu lượng thấm qua đập có BPCT 18 Hình 15 BPCT BPTN đập 19 Hình 16 Đường bão hòa lưu lượng thấm TH1 – Đập có VTN 24 Hình 17 Đường bão hòa lưu lượng thấm TH1 - Đập khơng có VTN 24 Hình 18 Đường bão hòa lưu lượng thấm TH2 - Đập có VTN 25 Hình 19 Đường bão hòa lưu lượng thấm TH2 - Đập khơng có VTN 26 Hình 20 Khối trượt hệ số an toàn TH1 - Tố hợp 27 Hình 21 Đường bão hòa hệ số an tồn TH1 - Tố hợp đặc biệt 27 Hình 22 Đường bão hòa hệ số an toàn TH2 - Tổ hợp 28 Hình 23 Cấu tạo cơng trình tháo lũ mặt 29 Hình 24 Tường cánh TL 31 Hình 25 Đường mặt nước dốc nước 35 Hình 26 Sơ tính bể tiêu 36 Hình 27 Kích thước bể tiêu 38 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Tính chất lý đất đắp có sẵn địa phương Bảng Tính chất lý đất khu vực thiết kế Bảng Số liệu thủy văn hồ chứa Bảng Các hệ số dùng tính tốn điều tiết lũ Bảng Các trường hợp tính tốn điều tiết lũ Bảng Kết tính bề rộng tràn 𝐵𝑡 Bảng MNLNTK theo phương pháp điều tiết lũ thực 11 Bảng MNLKT theo phương pháp điiều tiết lũ thực 13 Bảng Độ vượt cao an toàn a (m) 20 Bảng 10 Bảng tra hệ số kinh nghiệm Kw 21 Bảng 11 Bảng tra hệ số tần suất Kp 21 Bảng 12 Các trường hợp tính thấm qua đập 23 Bảng 13 Tổ hợp tính ổn định TH1 26 Bảng 14 Tổ hợp tính ổn định TH2 28 Bảng 15 Kết tính toán thủy lực dốc nước 34 BẢNG KÝ HIỆU, VIẾT TẮT Ký hiệu C D K Q Qlũ Vhồ T t Z Zha ε φ ω n ω10 Bt Qm qm H MNC ZMNDBT ZMNLNTK ZMNLNKT ZMNGC BPCT BPTN TL HL VTN CTTL γ Kp Kw KΔ hs hsl Ls Ý nghĩa, đơn vị Lực dính (kPa) Đà sóng (km) Hệ số thấm (m/s) Lưu lượng nước sông (m3/s) Lưu lượng nước lũ đổ hồ (m3/s) Dung tích hồ (m3) Chiều sâu tầng thấm (m) Thời gian (s) Mực nước hồ (m) Mực nước sông hạ lưu (m) Hệ số rỗng Góc ma sát đất (o) Độ ẩm (%) Hệ số nhám Vận tốc gió cao độ 10 m (m/s) Bề rộng tràn (m) Lưu lượng vào lớn (m3/s) Lưu lượng xả lớn (m3/s/m) Cột nước tràn (m) Mực nước chết (m) Mực nước dâng bình thường (m) Mực nước lớn thiết kế (m) Mực nước lớn kiểm tra (m) Mực nước gia cường (m) Bộ phận chống thấm Bộ phận thoát nước Thượng lưu Hạ lưu Vật nước Cơng trình tháo lũ Dung trọng đất (kN⁄m3 ) Hệ số lưu lượng Hệ số kinh nghiệm Hệ số nhám Chiều cao sóng (m) Chiều cao sóng leo (m) Chiều dài sóng SỐ LIỆU TÍNH TỐN MÃ ĐỀ C – III – Mặt khu vực, mặt cắt dọc tuyến đập Mặt cắt khu vực C – Tỷ lệ 1/5000: Hình Mặt khu vực C – Tỷ lệ 1/5000 Số liệu địa chất Bảng Tính chất lý đất đắp có sẵn địa phương Đất đắp đập o ε φ() C (kPa) K (m/s) ω (%) −6 0.68 20 - 22 10 - 12 12 × 10 Đất đắp đập o ε φ() C (kPa) K (m/s) ω (%) −8 0.64 15 32 - 35 2.5 × 10 ε Số liệu thủy văn hồ chứa MNDBT MNC (m) (m) 25 12 Bảng Tính chất lý đất khu vực thiết kế φ (o) C (kPa) K (m/s) ω (%) T (m) ĐÁ TỐT Bảng Số liệu thủy văn hồ chứa Gió (MNDBT) Gió (MNLTK) Zha (m) = Qa Vhồ = bZc ω10 (m/s) D (km) ω10 (m/s) D (km) a b c 30 4.8 24 5.6 0.415 3300 2.8 Số liệu điều tiết lũ Lưu lượng lũ 𝑄𝑙ũ (𝑚3 ⁄𝑠), theo thời gian 𝑡 (𝑠) có dạng: 𝑚 −(𝑙𝑛𝑡 − 𝑛)2 𝑄𝑙ũ = 𝑒𝑥𝑝 𝑡 𝑙 với m, n, l hệ số đo đạc Bảng Các hệ số dùng tính toán điều tiết lũ m n l MNLTK 4000 3.2 0.5 MNLKT 5000 Hình Biểu đồ lưu lượng lũ vào hồ Phần I – Tính tốn điều tiết lũ PHẦN I: TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT LŨ I - II Mục đích, phương pháp tính tốn Mục đích tính tốn:  Xác định mực nước lớn thiết kế, mực nước lớn kiểm tra bề rộng tràn theo phương pháp điều tiết lũ đơn giản  Tính tốn lại mực nước hồ thời gian có lũ theo phương pháp điều tiết lũ thực Phương pháp tính tốn: phương trình cân nước Tính tốn điều tiết lũ Các trường hợp tính tốn: Bảng Các trường hợp tính tốn điều tiết lũ Trường hợp lũ thiết kế Qmax (m3/s) T (h) TL (h) tđ (h) 181 48 21 Trường hợp lũ kiểm tra Qmax (m3/s) T (h) TL (h) tđ (h) 316 40 11 Hình Biểu đồ lũ thiết kế Hình Biểu đồ lũ kiểm tra Trường hợp lũ thiết kế 1.1 Phương pháp giải tích đơn giản: - Xác định bề rộng đỉnh tràn Bt : Bề rộng tràn Bt xác định theo công thức: qm = ε × σn × m × Bt × √2g × H3/2 ⟹ Bt = qm 0.35 × √2g × H3/2 Với ε, σn , m hệ số co hẹp bên, hệ số ngập hệ số lưu lượng Giá trị hệ số 1, 1, 0.35 - Quy trình tính tốn: Trường hợp lũ thiết kế  Giả định: H = (m) (Cột nước tràn) ⟹ ZMNLNTK = H + ZMNDBT = + 25 = 26 (m) Q m × (t d + T)⁄ 181 × (0 + 48) × 3600⁄ 2= = 15680424 (m ) = VMNGC − VMNDBT = b × (ZMNLNTK )c − b × (ZMNDBT )c  VQ =  VGC = 3300 × (262.8 − 252.8 ) = 3144013.3 (m3 )  η = T⁄(t + T) = 48⁄0 + 48 = d V 3144013.3 − GC 1− VQ 15680424 ) = 145.1 (m3 /s) ) = 181 × ( ⟹ qm = Qm × ( η ⟹ Bt = qm 0.35 × √2g × - H2 145.1 = 0.35 × √2 × 9,81 × 12 = 93.6 (m) Tiếp tục tính thử dần, ta tìm Bt với H hợp lý Kết tính tốn bảng sau: Bảng Kết tính bề rộng tràn 𝑩𝒕 H ZMNLNTK ZMNDBT (m) (m) (m) 26 1.1 26.1 1.2 26.2 1.3 26.3 1.4 26.4 1.5 26.5 25 1.6 26.6 1.7 26.7 1.8 26.8 1.9 26.9 27 VGC (m3) η VQ (m3) 3144013.3 3470696.0 3799639.6 4130850.9 4464336.8 4800104.2 1.000 15680424 5138160.1 5478511.3 5821164.8 6166127.4 6513406.1 qm (m3) 145.1 141.3 137.5 133.7 129.8 125.9 122.0 118.1 114.1 110.1 106.1 qm/Qm (%) 79.9 77.9 75.8 73.7 71.5 69.4 67.2 65.1 62.9 60.7 58.5 Bt (m) 93.6 79.0 67.5 58.2 50.5 44.2 38.9 34.4 30.5 27.1 24.2 Phần I – Tính tốn điều tiết lũ 2.5 H (m) 1.5 0.5 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 Bt (m) Hình Biểu đồ qua hệ Bt H - Vậy: Bt = 34.4 m ⟹ Chọn Bt = 35 (m) ZMNLNTK = 26.7 (m) 1.2 Tính tốn với lưu lượng lũ thực - Khi lũ chưa về: t o = c  Cột (6): Vhồ = Vo = b × Zc = b × ZMNDBT = 3300 × 252.8 = 27086068.0 (m3 )  Cột (7): chiều cao mực nước hồ: Zo = ZMNDBT = 25 (m) - Khi lũ về: t1 = (h) Quy trình tính tốn sau:  Cột (2): lưu lượng lũ về: m −(ln(t) − n)2 Q1 = × exp với m = 4000; n = 3.2; l = 0.5 t l 4000 −(ln(3) − 3.2)2 ⟹ Q1 = × exp = 0.195 (m3 ⁄s) 0.5 ̅̅̅1̅ = Q + Q1⁄ = + 0.195⁄ = 0.097 (m3 ⁄s)  Cột (3): lưu lượng trung bình: Q 2 3⁄ ) 3⁄ ) ( (  Cột (4): lưu lượng lũ xả q m s : q1 = m s  Cột (5): chênh lệch thể tích: ∆V = (cột − cột ) × ∆t (m3 ) ̅̅̅1̅ − q1 ) × (t1 − t ) = (0.097 − 0) × (3 − 0) × 3600 = 1047.7 (m3 ) ∆V1 = (Q  Cột (6): thể tích hồ chứa Vhồ : V1 = Vo + ∆V1 = 27086068.0 + 1047.7 = 27087115.7 (m3 )  Cột (7): chiều cao mực nước hồ: 1⁄ c V1 Z1 = ( ) b 1⁄ 2.8 27087115.7 ) =( 3300  Cột (8) = (cột − ZMNDBT ): chiều cao cột nước tràn H 10 ≈ 25 (m) Phần II – Thiết kế đập chắn nước 2.1 Trường hợp 1: ZMNTL = ZMNDBT , ZMNHL thấp - Phương pháp tính tốn: phương pháp phần tử hữu hạn Sử dụng phần mềm GEO – Studio – SEEP/W: mơ hình hóa tốn thấm ⟹ Xác định đường bão hòa lưu lượng thấm qua đập - Kết quả:  Trường hợp đập có BPTN: Hình 16 Đường bão hòa lưu lượng thấm TH1 – Đập có VTN  Lưu lượng thấm qua thân đập: qthấm = 3.4295 × 10−6 (m3 /s/m)  Kiểm tra lưu lượng thấm: Dung tích hồ ứng với MNDBT: c Vhồ = b × ZMNDBT = 3300 × 252.8 = 27086069.0 (m3 ) Lượng thấm qua đập năm: Vthấm = qthấm × Lđập × T(1 năm) = 3.4295 × 10−6 × 168 × 365 × 24 × 3600 = 18169.66 (m3 ) ⟹ Vthấm 18169.66 = × 100% = 0.067% < 5% Vhồ 27086069.0 ⟹ Thỏa điều kiện lưu lượng thấm cho phép  Trường hợp đập khơng có BPTN: Hình 17 Đường bão hòa lưu lượng thấm TH1 - Đập khơng có VTN 24 Tính toán ổn định đập đất  Lưu lượng thấm: qthấm = 2.9851 × 10−6 (m3 /s/m) - 2.2 - Nhận xét: đường bão hòa trường hợp khơng có VTN cao trường hợp có VTN, lưu lượng thấm giảm đập có VTN Trường hợp 2: ZMNTL = ZMNLNTK , ZMNHL cao Phương pháp tính tốn tương tự trường hợp Điều kiện biên: Kết quả:  Trường hợp đập có BPTN: Hình 18 Đường bão hòa lưu lượng thấm TH2 - Đập có VTN  Lưu lượng thấm: q = 4.1766 × 10−6 (m3 /s/m)  Kiểm tra lưu lượng thấm: Dung tích hồ ứng với MNLNTK: c Vhồ = b × ZMNLNTK = 3300 × 272.8 = 32870066.4 (m3 ) Lượng thấm qua đập năm: Vthấm = qthấm × Lđập × T(1 năm) = 4.1766 × 10−6 × 168 × 365 × 24 × 3600 = 22127.83 (m3 ) ⟹ Vthấm 22127.83 = × 100% = 0.066% < 5% Vhồ 32870066.4 ⟹ Thỏa điều kiện lưu lượng thấm cho phép 25 Phần II – Thiết kế đập chắn nước  Trường hợp đập khơng có BPTN: Hình 19 Đường bão hòa lưu lượng thấm TH2 - Đập khơng có VTN  Lưu lượng thấm: q = 3.6884 × 10−6 (m3 /s/m) - 3.1 - Nhận xét: đường bão hòa trường hợp khơng có VTN cao trường hợp có VTN không chệnh lệch nhiều Lưu lượng thấm qua đập giảm khơng có VTN Tính tốn ổn định mái dốc đập đất Chỉ tiêu lý đập Tỷ trọng hạt: Δ = 2.7 Đất đắp đập: đất đắp đập  Dung trọng tự nhiên: γđ = - Δ × γw × (1 + ω) 2.7 × 9.81 × (1 + 0.12) = = 17.658 (kN⁄m3 ) 1+ε + 0.68  Lực dính: c = 10 (kPa)  Góc ma sát trong: φ = 20o Đất làm lõi giữa: đất đắp đập  Dung trọng tự nhiên: Δ × γw × (1 + ω) 2.7 × 9.81 × (1 + 0.08) γlg = = = 17.44 (kN⁄m3 ) 1+ε + 0.64  Lực dính: c = 32 (kPa)  Góc ma sát trong: φ = 15o 3.2 Các trường hợp, kết tính tốn a) Trường hợp 1: Khi hồ chứa nước với mực nước thượng hạ lưu khác ⟹ Xem xét mái hạ lưu Bảng 13 Tổ hợp tính ổn định TH1 Tổ hợp tải trọng Cơ Thượng lưu MNDBT 26 Hạ lưu Mực nước tương ứng Tính tốn ổn định đập đất Tổ hợp tải trọng Đặc biệt - Thượng lưu MNLNTK Hạ lưu Mực nước tương ứng Kết quả:  Tổ hợp tải trọng bản: ZMNTL = ZMNDBT , hạ lưu khơng có nước ZMNHL = Hình 20 Khối trượt hệ số an tồn TH1 - Tố hợp  Hệ số an toàn: Kcb = 1.495 > [K] = 1.3 ⟹ Thỏa điều kiện ổn định  Tổ hợp tải trọng đặc biệt: ZMNTL = ZMNLNTK , ZMNHL (max) = 7.54 (m) Hình 21 Đường bão hòa hệ số an tồn TH1 - Tố hợp đặc biệt  Hệ số an toàn: Kđb = 1.420 > [K] = 1.3 ⟹ Thỏa điều kiện ổn định - Nhận xét: Hệ số mái dốc thượng lưu hạ lưu phù hợp hệ số an tồn tính tốn thỏa điều kiện Ktt > [K] chênh lệch không đáng kể K cb − K đb 1.495 − 1.420 = × 100 = 5.3% K cb 1.420 b) Trường hợp 2: Khi nước hồ rút nhanh xuống mực nước chết ⟹ Xem xét mái thượng lưu 27 Phần II – Thiết kế đập chắn nước Bảng 14 Tổ hợp tính ổn định TH2 Tổ hợp tải trọng Cơ Đặc biệt - Thượng lưu MNDBT ⟶ MNC MNLTK ⟶ MNC Hạ lưu Mực nước tương ứng Mực nước tương ứng Kết quả:  Tổ hợp tải trọng bản: ZMNTL = ZMNDBT rút nhanh xuống ZMNC , hạ lưu khơng có nước ZMNHL = 0: Hình 22 Đường bão hòa hệ số an toàn TH2 - Tổ hợp  Hệ số an toàn: Kcb = 1.282 > [K] = 1.15 ⟹ Thỏa điều kiện ổn định - Nhận xét: Hệ số mái dốc thượng lưu phù hợp hệ số an tồn tính tốn thỏa điều kiện Ktt > [K] 28 Cấu tạo cơng trình tháo lũ PHẦN III: THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH THÁO LŨ I - Mục đích, đặc điểm thiết kế cấu tạo CTTL Mục đích thiết kế Tháo lượng nước thừa mùa lũ Tháo nước hồ để kiểm tra, sửa chữa (nước tháo hạ lưu) - Đăc điểm thiết kế Lưu lượng lũ tính tốn xác định theo tần suất lũ ứng với cấp cơng trình Bố trí kết hợp tách rời với đập dâng Tháo lũ mặt sâu Có khơng có cửa van - Cấu tạo cơng trình tháo lũ Xét cơng trình tháo lũ mặt:     II Hình 23 Cấu tạo cơng trình tháo lũ mặt Phân đoạn dẫn vào:  Kênh dẫn vào  Tường cánh thượng lưu Phân đoạn tràn: Đập tràn Phân đoạn nối tiếp: Dốc nước Phân đoạn dẫn ra:  Kênh dẫn  Bộ phân tiêu  Tường cánh hạ lưu Tính tốn thiết kế Chọn tuyến xây dựng CTTL: Tuyến xây dựng CTTL thể hiên mặt khu vực: khu vực C Phân đoạn dẫn vào 29 Phần III – Thiết kế cơng trình tháo lũ - Nhiệm vụ: hướng nước chảy thuận dòng vào phân đoạn tràn ⟶ tránh xói lở, giảm tổn thất cột nước Thiết kế kênh dẫn vào: chọn kênh hình thang có:  Lưu lượng thiết kế: Q tk = qm = 129.86 (m3 ⁄𝑠)  Độ dốc: chọn độ dốc i = 0.0001  Hệ số nhám: n = 0.025  Hệ số mái dốc: m = 1.5  Cao trình đáy kênh: ∇đk = ZMNDBT = 25 (m)  Độ sâu mực nước thiết kế kênh: hk = ZMNLNTK − ∇đk = 27 − 25 = (m)  Thiết kế bề rộng kênh theo tốn dòng chảy kênh hở:  Lưu lưu lượng kênh: Q = × A × R2/3 × √i n Với: A: diện tích mặt cắt ướt kênh hình thang A = (bk + m × hk ) × hk R: bán kính thủy lực A (bk + m × hk ) × hk R= = P bk + × hk × √1 + m2 (P: chu vi ướt) ⟹ 129.86 = [(bk + 1.5 × 2) × 2]5/3 × × √0.0001 0.025 (b + × × √1 + 1.52 )2/3 k ⟹ bk = 102 (m)  Vì giá trị bk lớn nên ta tăng chiều sâu mực nước thiết kế kênh lên (m), tính lại b: [(bk + 1.5 × 3) × 3]5/3 129.86 = × × √0.0001 0.025 (b + × × √1 + 1.52 )2/3 k ⟹ bk = 51.4 (m)  Kiểm tra điều kiện khơng xói:  Càng gần ngưỡng tràn, lưu tốc tăng ⟶ Sử dụng đá xây để gia cố đáy bờ kênh dẫn  Diện tích ướt mặt cắt kênh: A = (bk + m × hk ) × hln = (51.4 + 1.5 × 3) × = 166.8 (m2 )  Vận tốc trung bình nước nước kênh: Q tk 129.86 V= = = 0.78 (m⁄s) < [V]kx = 11 (m⁄s) A 166.8 30 Phân đpạn dẫn với: [V]kx : vận tốc khơng xói cho phép vật liệu, phụ thuộc vật liệu, chiều sâu dòng chảy (tra bảng B.4 phụ lục B – TCVN 9160 : 2012) Kênh dẫn thỏa điều kiện khơng xói - Tường cánh thượng lưu: Chiều dài đoạn co hẹp: chọn Lch = 22.5 (m) ⟹ Góc thu hẹp bên 20o Hình 24 Tường cánh TL - Phân đoạn tràn Nhiệm vụ: thoát nước theo lưu lượng yêu cầu Thiết kế đập tràn: Chọn loại đập tràn: đập tràn đỉnh rộng cửa van  Hệ số mái dốc: m = 0.35  Cao trình đập tràn: ∇đt = ZMNDBT = 25 (m)  Bề rộng đập tràn: Bt = 35 (m) (tính tốn phần diều tiết lũ)  Mực nước thiết kế: Htk = (m)  Chiều rộng ngưỡng tràn: theo TCVN 9147:2012, chiều rộng ngưỡng tràn nằm ngang phải thỏa mãn điều kiện: (2 ÷ 3) × Htk ≤ Lnt ≤ (8 ÷ 10) × Htk ⟹ Lấy: × Htk ≤ Lnt ≤ × Htk ⟺ (m) ≤ Lnt ≤ 24 (m) Vậy chọn: Lnt = 15 (m) - Kiểm tra khả tháo lũ đập tràn (chảy khơng ngập): Trong đó: Q = m × B𝑡 × √2g × Ho 3/2 m = 0.35: hệ số mái dốc đập Ho : cột nước tràn αV × 129.862 Ho = Htk + =3+ = 3.08 (m) 2g × 9.81 × (35 × 3)2 ⟹ Q = 0.35 × 35 × √2 × 9.81 × 3.082 = 239.3 m3 ⁄s > qm = 122 (m3 ⁄s) - Vậy đập tràn đảm bảo khả tháo lũ 31 Phần III – Thiết kế cơng trình tháo lũ Phân đoạn nối tiếp: Thiết kế dốc nước 3.1 Nhiệm vụ, số liệu tính tốn: - Nhiệm vụ:  Tính tốn xác định dạng đường mặt nước dốc nước  Xác định chiều sâu dốc nước lưu tốc cuối dốc nước ⟹ Tính tiêu cuối dốc - Số liệu tính tốn:  Vật liệu: bê tơng cốt thép, mác M200  Hệ số nhám: n = 0.025  Lưu lượng thiết kế: Q tk = qm = 129.86 (m3 ⁄𝑠) 3.2 - Thiết kế đoạn chuyển tiếp Ta thu hẹp chiều rộng dốc nước từ Bt = 35 (m) xuống bdn = 20 (m) Độ dốc đoạn chuyển tiếp: chọn ict = 0.05 Góc thu hẹp: chọn θ = 22o ⟹ Chiều dài đoạn chuyển tiếp: Bt − bdn 35 − 20 Lct = = = 38.6 (m) 22 θ ( ) ( ) × tan × tan 2 Chọn Lct = 39 (m) 3.3 Tính tốn thủy lực dốc nước - Bề rộng dốc nước: bdn = 20 (m) - Độ dốc đáy dốc nước: bố trí dựa vào độ dốc địa hình  Tính iđh:  Cao trình đỉnh dốc: Zđ = ZMNDBT = 25 (m)  Cao trình cuối dốc: Zc = 10 (m)  Chiều dài dốc nước: Ldn = 170 (m) (tính tốn từ mặt khu vực) ⟹ iđh = Zđ − Zc 25 − 10 = × 100 = 8.8% Ldn 170  Tính imax từ CT Chézy: V = C × √R × i ⟹ imax Vkx = (C + R) Với: Vkx = 11 (m/s): vận tốc khơng xói cho phép R: bán kính thủy lực (mặt cắt hính chữ nhật) A bdn × h 20 × R= = = = 2.31 (m) P bdn + × h 20 + × C: hệ số Chézy 32 Phân đpạn dẫn C= R1/6 2.311/6 = = 46 n 0.025 ⟹ imax 112 = × 100 = 5.72% (462 + 2.31)  So sánh: iđh = 8.8% > imax = 5.72% ⟹ Chọn id = iđh = 8.8% ⟹ Bố trí mố nhám để tăng độ nhám cho mái dốc - Tính độ sâu dòng ho: A × R2/3 = n×Q √i = 0.025 × 129.86 √0.088 = 10.94 ⟺ (bdn × ho )3 = 10.94 (bdn + × ho )3 ⟹ ho = 0.69 (m) (giải lặp) - Tính độ sâu phân giới hcr: αQ2 hcr = √ - g × bdn =√ 129.862 = 1.626 (m) ⟹ ho < hcr 9.81 × 202 Tính độ dốc phân giới: icr = Trong đó: Q2 Acr × Ccr × R cr Acr = bdn × hcr = 20 × 1.626 = 32.52 (m2 ) Pcr = bdn + × hcr = 20 + × 1.626 = 23.25 (m) R cr = Acr ⁄P = 32.25⁄23.25 = 1.4 (m) cr Ccr = R cr1/6⁄ 1.41/6⁄ n= 0.025 = 42.31 129.862 ⟹ icr = × 100 = 0.64% ⟹ iđh > icr 32.522 × 42.312 × 1.4 ⟹ Dạng đường mực nước dốc nước đường nước hạ bII - Vẽ đường mặt nước dốc nước:  Phương pháp: lập bảng tính cộng trực tiếp, với mực nước giải định khác (hạ dần từ chiều sâu phân giới xuống chiều sâu dòng đều)  Quy trính tính tốn:  Cột (1): chiều sâu nước h Giả định h1 = hcr = 1.626 (m)  Cột (2): diện tích mặt cắt dốc nước 33 Phần III – Thiết kế cơng trình tháo lũ ω1 = bdn × h1 = 20 × 1.626 = 32.52 (m2 ) Q  Cột (3): tính lưu tốc V1 = ⁄ω1 = 129.86⁄32.52 = 3.994 (m/s)  Cột (4): tính lượng đơn vị V2 ∋1 = h1 + ⁄2g = 1.626 + 3.994 ⁄2 × 9.81 = 2.42 (m)  Cột (5): lượng đơn vị chênh lệch: ∆∋ = ∋2 − ∋1  Cột (6): chu vi mặt cắt ướt:P1 = bdn + × h1 = 20 + × 2.626 = 23.25 (m) ω  Cột (7): bán kính thủy lực: R1 = 1⁄P = 32.52⁄23.25 = 1.4 (m) 1/6 1/6 R  Cột (8): hệ số Chézy: C1 = ⁄n = 1.4 ⁄0.025 = 42.31  Cột (9): tính C1 × R11/2 = 42.31 × 1.41/2 = 50.06  Cột (10): độ dốc thủy lực: 3.994 ) =( ) = 0.0062 J1 = ( 50.06 C1 × R11/2  Cột (11): tính id − Jtb  Cột (12): tính ∆l = ∆∋⁄(i − J ) d tb ∑  Cột (13): tính chiều dài 𝑙 = ∆l V1  Kết tính tốn: Bảng 15 Kết tính tốn thủy lực dốc nước Stt h w V P ∋ ∆∋ m/c (m) (m2) (m/s) (m) (m) 1.63 32.5 3.99 2.44 23.25 0.001 1.60 32.0 4.06 2.44 23.20 0.016 1.50 30.0 4.33 2.46 23.00 0.041 1.40 28.0 4.64 2.49 22.80 0.075 1.30 26.0 4.99 2.57 22.60 0.121 1.20 24.0 5.41 2.69 22.40 0.457 1.00 20.0 6.49 3.15 22.00 1.01 0.8 16.0 7.21 4.16 21.64 1.05 0.69 13.8 9.44 5.20 21.38 C R J 𝐶 × R (m) (𝑚2 /𝑠) 1.39 42.29 50.02 0.006 Jtb i - Jtb ∆l (m) L (m) 0.00 0.007 0.081 0.01 1.38 42.20 49.56 0.007 1.30 41.81 47.75 0.008 0.01 0.007 0.081 0.19 0.202 0.009 0.079 0.52 1.23 41.39 45.87 0.010 0.726 0.012 0.076 0.98 1.15 40.94 43.92 0.013 1.71 0.015 0.073 1.65 1.07 40.46 41.88 0.017 0.91 39.37 37.54 0.030 3.36 0.023 0.065 7.06 10.42 0.046 0.042 23.83 0.76 38.05 33.75 0.042 34.25 0.080 0.008 136.16 0.64 37.19 34 29.87 0.099 170.4 Phân đpạn dẫn - Tại mặt cắt 9, xác định được:  Độ sâu mực nước cuối dốc: hcd = 0.69 (m)  Chiều dài dốc nước: Ldn ≈ 170.4 (m)  Vận tốc cuối dốc: Vcd = 13.8 (m/s) < [V] = 8.2 (m/s) ⟹ Bố trí mố nhám 1.80 1.60 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 0.000 20.000 40.000 60.000 80.000 100.000 120.000 Hình 25 Đường mặt nước dốc nước 4.1 a) - Phân đoạn dẫn Thiết kế kênh dẫn hạ lưu Phương pháp: áp dụng tốn tìm chiều sâu dòng ổn định kênh hở Mặt cắt ngang kênh dẫn Kênh dẫn hạ lưu mặt cắt hình thang có:  Mặt kênh đá lát có hệ số nhám: n=0.025  Hệ số mái dốc: m=1.5  Độ dốc dọc kênh: i = 0.001, lưu lượng Q = qmax = 129.86 (m3/s)  Chiều sâu nước kênh hạ lưu hhl: tính thử dần  Điều kiện: bhl > bdn  Chọn bhl = 25 (m) n × Q 0.025 × 129.86 A × R3 = = = 102.66 √i √0.001 ⟺ [(bhl + m × hhl ) × hhl ]3 (bhl + × hhl × √1 + ⟹ hhl = 2.3 (m) b) Kiểm tra điều kiện khơng xói, khơng lắng: 35 m2 ) = 102.66 Phần III – Thiết kế cơng trình tháo lũ - Lưu tốc dòng chảy kênh: Q 129.86 V= = = 1.985 (m/s) A (25 + 1.5 × 2.3) × 2.3 - Vận tốc khơng xói cho phép (kênh lát đá): [Vkx] = (m/s) Vận tốc không lắng cho phép: [Vkl] = 0.3 (m/s) ⟹ [Vkl] < V hhl : nước nhảy phóng xa - Xác định kích thước bể tiêu năng:  Chọn sơ chiều sâu bể: dsb = h′′c − hhl = 4.2 − 2.3 = 1.9 (m)  Tính Eo = Ecd + d = 19.1 + 1.8 = 20.9 (m)  Tính hc1 với Eo : Q 129.86 hc1 = = = 0.27 (m) φ × bdn × √2 × g × (Eo − hoc ) 25 × √2 × 9.81 × (20.9 − 0.7)  Tính h′′c1 : h′′c1 hc1 hcr 0.27 1.4 √ ) − 1] = 4.4 (m) = × [√1 + × ( ) − 1] = ×[ 1+8×( hc1 0.27 Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn: lấy h′′ctk = σ × h′′c1 = 1.05 × 4.4 = 4.6 (m)  Tính ∆Z: Q2 Q2 ∆Z = − với φ′ = 1: hệ số lưu tốc ′′ 2 × g × (φ′ × bhl × hhl ) × g × (bhl × hctk ) ⟹ ∆Z = 129.862 129.862 − = 0.2 (m) × 9.81 × (25 × 2.3)2 × 9.81 × (25 × 4.6)2 ⟹ Chiều sâu bể tiêu năng: dtt = h′′ctk − (hhl + ∆Z) = 4.62 − (2.3 + 0.2) = 2.1 (m)  Tính chiều dài bể tiêu lb: lb = lrơi − s + lngập Với: s = 0: bề dày đoạn bo dốc nước lngập = 3.5 × h′′c = 3.5 × 4.1 = 14.35 (m) 37 Phần III – Thiết kế cơng trình tháo lũ lrơi = 1.33 × √[Ho × (P + 0.33 × Ho )] đó: P = Zcd = 15.1 (m) Ho = hcd + V2 7.922 = 0.82 + = 4.016 (m) 2g × 9.81 ⟹ lrơi = 1.33 × √4.016 × (15.1 + 0.33 × 4.016) = 10.8 (m) ⟹ lb = 10.8 − + 14.35 = 25.15 (m) Vậy: chọn lb = 26 (m) Hình 27 Kích thước bể tiêu 38 ... I II III IV 1.5 1.2 0.7 0.5 1 0.5 0.5 0.5 0.3 0.2 0.0 i u kiện làm việc hồ MNDBT MNLTK MNLKT - - Theo tính tốn sơ cấp cơng trình: cơng trình cấp III ⟹ Độ vượt cao an toàn a (m) tương ứng v i. .. đập th i gian vận hành  Giao thông (đ i v i m i hạ lưu)  Thu nước mưa, tránh x i lở, tăng ổn định m i dốc  Giảm kh i lượng đất đào, đắp  Bố trí đập vị trí thay đ i hệ số m i dốc m - Chọn... 5000 Hình Biểu đồ lưu lượng lũ vào hồ Phần I – Tính tốn i u tiết lũ PHẦN I: TÍNH TỐN I U TIẾT LŨ I - II Mục đích, phương pháp tính tốn Mục đích tính toán:  Xác định mực nước lớn thiết kế, mực