Hồ chứa nước Sỹ Bình

Công trình hồ chứa nước Sỹ Bìnhnếu được xây dựng trên suối Khau Cưởm sẽ cung cấp nước tưới cho diện tích đấtcanh tác trên và cung cấp nước sinh hoạt cho 1500 người dân trong vùng, từ đó

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự cố gắng của bản thân vàđược sự hướng dẫn nhiệt tình, khoa học của thầy giáo TS Lê Xuân Khâm – Bộ mônThủy công – Trường Đại Học Thuỷ Lợi, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp củamình với đề tài “Thiết kế hồ chứa nước Sỹ Bình phương án 2”– huyện Bạch Thông,tỉnh Bắc Cạn

Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là một dịp tốt để em có điều kiện hệ thống lạikiến thức đã được học trong 4,5 năm tại trường, giúp em biết cách áp dụng lý thuyết

đã được học vào thực tế và làm quen với công việc của một kỹ sư ngành Kỹ thuậtCông trình Những điều đó đã giúp em có thêm hành trang kiến thức chuyên ngành

để chuẩn bị cho tương lai và giúp em đỡ bỡ ngỡ khi bước vào nghề với công việcthực tế của một kỹ sư thuỷ lợi sau này

Đồ án đã đi vào sử dụng tài liệu thực tế công trình thuỷ lợi (hồ chứa nước SỹBình), vận dụng tổng hợp các kiến thức đã học Mặc dù bản thân đã hết sức cố gắngnhưng do điều kiện thời gian hạn chế nên trong đồ án em chưa giải quyết được đầy

đủ và sâu sắc các trường hợp trong thiết kế cần tính, mặt khác do trình độ và kinhnghiệm thực tế còn hạn chế nên trong đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Emrất mong được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo giúp cho đồ án của

em được hoàn chỉnh hơn, chính xác hơn, giúp cho kiến thức chuyên môn của emđược hoàn thiện

Để đạt được kết quả này em đã được các thầy các cô trong trường Đại HọcThủy Lợi, từ các thầy các cô ở các môn học cơ sở đến các thầy các cô ở các mônchuyên nghành dạy bảo tận tình, truyền đạt tất cả những tâm huyết của mình cho emđược có ngày trở thành một kỹ sư thực thụ Em xin chân thành cảm ơn các thầy cáccô

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô giáo trong bộ mônThủy Công đặc biệt là thầy giáo TS Lê Xuân Khâm đã tận tình hướng dẫn, tạo mọiđiều kiện để em hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày 30 tháng 12 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Dương Thị Huyền Trang

MỤC LỤC

PHẦN I: TÀI LIỆU CƠ BẢN 1

CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 2

1.1 Vị trí địa lý và nhiệm vụ công trình 2

1.2 Đặc điểm thổ nhưỡng 3

1.3 Đặc điểm địa chất 3

1.4 Đặc điểm khí tượng, thủy văn 4

1.5 Tình hình vật liệu xây dựng 7

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC 9

2.1 Tình hình dân sinh kinh tế khu vực 9

2.2 Cơ sở hạ tầng 9

2.3 Hiện trạng công trình thủy lợi trong vùng 10

CHƯƠNG 3 MỤC TIÊU CỦA DỰ ÁN VÀ NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH .12

3.1 Nhiệm vụ công trình 12

3.2 Các phương án công trình 13

3.3 Bố trí tổng thể cụm công trình đầu mối 14

3.4 Cấp công trình và cá chỉ tiêu thiết kế 15

PHẦN II: THIẾT KẾ SƠ BỘ 16

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ 17

4.1 Mục đích tính toán điều tiết hồ 17

4.2 Xác định dung tích chết (Vc), mực nước chết (MNC hay Zc) 17

4.3 Xác định dung tích hiệu dụng (Vh) và mực nước dâng bình thường (MNDBT hay Zbt) 19

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 29

5.1 Mục đích, nhiệm vụ, ý nghĩa, nguyên lý và phương pháp tính toán 29

5.2 Tính toán điều tiết lũ 30

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ SƠ BỘ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 41

6.1 Mục đích, ý nghĩa 41

6.2 Thiết kế sơ bộ đập đất 41

6.3 Thiết kế sơ bộ tràn xả lũ 52

CHƯƠNG 7 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG, GIÁ THÀNH 69

7.1 Tính toán khối lượng đập đất 69

7.2 Tính khối lượng tràn 70

7.3 Tính giá thành đập và chọn phương án thiết kế 71

PHẦN III: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÁC CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 73

CHƯƠNG 8 KIỂM TRA KHẢ NĂNG THÁO CỦA ĐƯỜNG TRÀN 74

8.1 Đặt vấn đề 74

8.2 Tính toán các hệ số 74

8.3 Tính toán điều tiết lũ 76

8.4 Kiểm tra khả năng tháo của tràn 76

CHƯƠNG 9 THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 77

9.1 Xác định các kích thước cơ bản của đập 77

9.2 Tính thấm qua đập đất 85

9.3 Tính toán ổn định đập đất 95

CHƯƠNG 10 THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ 106

10.1 Hình thức và cấu tạo các bộ phận đường tràn 106

10.2 Tính toán thủy lực tràn xả lũ 108

10.3 Tính toán tiêu năng sau dốc nước 116

10.4 Tính toán ổn định tường bên 122

CHƯƠNG 11 THIẾT KẾ CỐNG NGẦM 130

11.1 Vị trí và hình thức cống 130

11.2 Thiết kế hạ lưu cống 131

11.3 Tính khẩu diện cống 134

11.4 Kiểm tra trạng thái chảy trong cống 141

11.5 Một số chi tiết cấu tạo cống 152

PHẦN IV: TÍNH TOÁN CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT THIẾT KẾ CỐNG NGẦM……… 156

CHƯƠNG 12 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỐNG NGẦM 157

12.1 Mục đích và trường hợp tính toán 157

12.2 Tài liệu cơ bản và yêu cầu thiết kế 157

12.3 Xác định các ngoại lực tác dụng lên cống 159

12.4 Xác định nội lực cống ngầm 166

12.5 Tính toán cốt thép 173

TÀI LIỆU THAM KHẢO 193

PHẦN MỞ ĐẦU

Bạch Thông là một huyện miền núi nghèo của tỉnh Bắc Cạn, diện tích đấtcanh tác chưa đến 1/3 diện tích đất tự nhiên, phần còn lại là đất trống đồi núi trọc.Tuy nhiên thu nhập chính của nhân dân trong vùng là từ sản phẩm nông nghiệp.Trong số các xã nghèo của huyên Bạch Thông không thể không kể đến xã Sỹ Bình,đây là xã thuộc diện nghèo nhất huyện Trong địa bàn xã có địa hình phức tạp, thiêntai thường xuyên xảy ra gây lũ lụt, hạn hán mất mùa liên miên dẫn đến nghèo đóiquanh năm Theo thống kê của huyện toàn xã có tới hơn 30% số hộ gia đình ở mứcnghèo đói Không chỉ riêng Sỹ Bình mà các xã lân cận cũng ở tình trạng tương tự

Vì vậy thủy lợi trở thành vấn đề cấp bách có tính quyết định đến đời sống kinh tế

-xã hội của vùng

Trong khu vực có suối Khau Cưởm thuộc xã Sỹ Bình có khả năng khống chếdiện tích tưới khoảng 240 ha đất nông nghiệp Công trình hồ chứa nước Sỹ Bìnhnếu được xây dựng trên suối Khau Cưởm sẽ cung cấp nước tưới cho diện tích đấtcanh tác trên và cung cấp nước sinh hoạt cho 1500 người dân trong vùng, từ đó từngbước nâng cao đời sống cho các xã trong vùng hưởng lợi, thực hiện chính sách xóađói, giảm nghèo của đảng và nhà nước Bên cạnh đó hồ chứa Sỹ Bình sẽ làm cảithiện môi trường trong khu vực, phòng lũ cho hạ lưu, giảm thiểu thiên tai giúp ổnđịnh xă hội, sản xuất Với những yêu cầu và nhiệm vụ trên thì việc đầu tư xây dựngcông trình này là rất cần thiết và cấp bách

Với những kiến thức đã được học dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo

TS Lê Xuân Khâm em đã thiết kế công trình hồ chứa nước Sỹ Bình với 4 phầnchính như sau:

1 Thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu

2 Thiết kế sơ bộ và chọn phương án thiết kế

3 Thiết kế kỹ thuật phương án chọn

4 Chuyên đề kỹ thuật: Tính toán kết cấu cống ngầm

PHẦN I:

TÀI LIỆU CƠ BẢN

CHƯƠNG 1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1 Vị trí địa lý và nhiệm vụ công trình.

1.1.1 Vị trí địa lý:

Hồ Sỹ Bình là một công trình thuộc cụm công trình trong dự án đầu tư xâydựng công trình thuỷ lợi 6 xã của huyện Bạch Thông – tỉnh Bắc Cạn bằng nguồnvốn ADB

Toạ độ địa lý nằm trong khoảng: - Từ 22°05’ đến 22°15’ vĩ độ Bắc

- Từ 105°45’ đến 105°55’ kinh độ Đông

1.1.2 Đặc điểm địa hình địa mạo khu vực công trình:

Vùng dự án có địa hình tương đối phức tạp, địa hình chủ yếu là đồi núi đượcchia cắt bởi các thung lũng, khe lạch, sông suối thành nhiều loại địa hình khác nhau,chia cắt các cánh đồng màu mỡ, gây khó khăn cho việc thiết kế bố trí các công trìnhthuỷ lợi Chi tiết có thể chia địa hình toàn vùng thành 2 loại địa hình như sau:

- Địa hình bị chia cắt bởi các sông suối và thung lũng nhỏ hẹp và ruộng bậcthang được hình thành trên các sườn dốc, chênh lệch độ cao 5÷15 m, có nơi lên đến20m Đại diện cho loại địa hình này là khu vực Pò Deng, Vang Ngần thuộc xã TúTrĩ; khu vực xã Vũ Muộn; khu vực Nà Đinh xã Quang Thuận

- Địa hình có độ chênh cao 2÷5 m Đại diện cho loại điạ hình này là khu vựcthuộc xã Quân Bình Ruộng đất trong khu vực tương đối bằng phẳng và tập chung,

độ dốc trung bình 1°÷3° Đây là loại địa hình rất thích hợp cho canh tác đất nôngnghiệp

Trong vùng có sông Cầu chảy giữa huyện và trung tâm thị xã Bắc Cạn vì vậyđịa hình khu vực này có hướng dốc về phía sông Cầu

Độ cao trung bình của khu vực lớn, trung bình là 350 m, cao nhất là 1350m

và thấp nhất là 300m

Có thể thấy địa hình khu vực dự án là phức tạp, tuy ruộng đất ở đây màu mỡ

và tập chung, song việc xây dựng công trình thuỷ lợi cấp nước sinh hoạt và phục vụsản xuất khá khó khăn

1.2.2 Đất feralit phủ trên nền:

Đất feralit mùn trên núi, có độ cao từ 200÷700 m Đất này có màu vàng,vàng nhạt, vàng đỏ, đỏ nâu phủ trên phù xa cổ, sa thạch, đá granit, đá biến chất, đávôi… Đất này phù hợp với sự phát triển của cây lương thực, cây ăn quả và cây côngnghiệp

Địa chất vùng tuyến đập có thể chia thành các lớp địa chất như sau:

- Lớp 1: Lớp cuội, sỏi lòng sông, có chiều dày 0.5÷1 m Lớp này có hệ sốthấm nước lớn

- Lớp 2: Là lớp đá phong hoá có chiều dày khoảng 10m Hệ số thấm tươngđối lớn (K = 10-5 m/s) Đây là tầng gây mất nước nhiều nhất khi xây dựng đập.

- Lớp 3: Lớp đá gốc cứng và nứt nẻ ít, hệ số thấm của lớp này nhỏ, gần nhưkhông thấm nước

1.3.2 Địa chất tuyến tràn và tuyến cống:

Địa chất 2 khu vực này không có gì thay đổi nhiều so với địa chất tuyến đập,tuy nhiên tuyến tràn có điạ hình cao, và nằm hoàn toàn trên núi nên dưới lớp đáphong hóa là lớp đá bị phong hoá ít

1.4 Đặc điểm khí tượng, thủy văn

Toàn tỉnh Bắc Cạn có 4 trạm đo đạc là: trạm Chợ Rã, trạm Ngân Sơn, trạmChợ Đồn, trạm Thị xã Bắc Cạn Tuy nhiên trạm gần nhất và đáng tin cậy nhất làtrạm đo đạc thị xã Bắc Cạn, vì vậy ta lấy số liệu đo đạc của trạm này để tính toánthiết kế sau này

1.4.1 Nhiệt độ:

Nhiệt độ trung bình, cao nhất và thấp nhất của thị xã Bắc Cạn như sau:

Bảng 1-2 Nhiệt độ trung bình nhiều năm của thị xã Bắc Cạn.

Bảng 1-5 Kết quả quan trắc lượng mưa trung bình tháng trạm thị xã Bắc Cạn(mm)

X 22.2 31.5 50.8 110.0 173.7 261.9 282.8 291.1 161.9 83.4 44.6 18.6 1532.0Lượng mưa trung bình năm ở Bắc Cạn thuộc vùng mưa nhỏ, phân bố khôngđồng đều Chính vì vậy nó ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất và phát triển kinh tế củatỉnh, đồng thời cũng là nguyên nhân gây ra hạn hán, lũ lụt kéo dài

Lượng mưa bình quân năm: X0 = 1532.0 mm

Lượng mưa năm ứng với tần suất 75%: X75%= 1342.08 mm

1.4.6 Gió:

Vận tốc gió theo hướng chủ yếu tại tuyến đập ứng với các tần suất thiết kếđược thể hiện trong bảng

Bảng 1-6 Vận tốc gió ứng với các tần suất thiết kế

1.4.7 Dòng chảy năm:

CHƯƠNG 2 Dòng chảy bình quân năm: Q0 = 0.127 (m3/s)

CHƯƠNG 3 Dòng chảy năm ứng với tần suất 75%: Q75% = 0.104 (m3/s)

Bảng 1-7 Bảng phân phối lượng nước đến với tần suất 75% (10 6 m 3 )

Bản 1-9 Dòng chảy rắn của tuyến đập

1 Tổng lượng bùn cát lơ lửng Vll m3/năm 1046.04

2 Tổng lượng bùn cát di đẩy Vdđ m3/năm 83.68

3 Tổng lượng dòng chảy rắn Vbc m3/năm 1129.72

3.1.3 Nhu cầu dùng nước:

Bảng 1-10 Nhu cầu dùng nước tưới tính tại đầu mối (10 6 m 3 )

có thể phải mua tại các mỏ vật liệu gần nhất nhằm giảm giá thành xây dựng Nhu

cầu vật liệu xây dựng thiên nhiên chủ yếu cho công trình bao gồm:

CHƯƠNG 5. Nguồn gốc đất đắp: Lớp phủ bởi rời đệ tứ (edQ) á sét bột pha

cát lẫn dăm sạn màu nâu đỏ dày 5.0m tương ứng với chiều sâu khai thác (5-5.5)m.

CHƯƠNG 6. Chất lượng: Đạt yêu cầu (xem phụ lục kết quả phân tích mẫu

CHƯƠNG 8 Yêu cầu: Đủ trữ lượng, chất lượng và gần công trình.

- Vị trí có hai mỏ gồm: Mỏ một ở đáy suối nhánh bờ trái tại vị trí ngã ba chảy

vào suối lớn từ cao trình 548 - 560m thuộc lớp 2a1/aQII - III , bồi tích cát lòng sông

cổ thêm bậc II dày 5 - 6m, mỏ hai ở bờ phải cùng thuộc lớp cát bồi tích lòng sông

cổ thềm bậc II 2a1/aQII - III dày 2.0m Chất lượng cát hai mỏ là rất tốt chủ yếu làcát thạch anh hạt mịn đến trung, hai mỏ đều có điều kiện khai thác thuận lợi và trữlượng thì vô cùng lớn đặc biệt là mỏ một và có thể khai thác bằng máy hút cát

9.1 Tình hình dân sinh kinh tế khu vực.

Dân số hưởng lợi trực tiếp từ công trình hồ chứa nước Sỹ Bình bao gồm: xã

Sỹ Bình, thôn Nà Lạng và thôn Nà Cạp thuộc xã Vũ Muộn với tổng dân số là 1500người, trong đó thành phần dân tộc chủ yếu là người kinh, ngoài ra có một số dântộc thiểu số khác

Đời sống nhân dân trong vùng: Người dân trong vùng sống chủ yếu dựa vàotrồng trọt và chăn nuôi, gần như không có một nghề phụ nào Nguồn sống chủ yếu

của người dân trong vùng là trồng lúa nước và hoa màu như: đỗ tương, ngô, sắn,khoai và một số loại cây trồng khác.

9.2 Cơ sở hạ tầng.

9.2.1 Giao thông:

Giao thông trong vùng còn nhiều khó khăn, địa hình hiểm trở, bị các sôngsuối chia cắt thành nhiều tiểu vùng Hầu hết các đường giao thông trong xã làđường đất, đang bị hư hỏng và xuống cấp nghiêm trọng Hệ thống cầu cống do lâungày không được tu bổ nên đã hư hỏng nặng không đảm bảo được an toàn giaothông trong mùa mưa

Xã Sỹ Bình là một trong những xã có đường giao thông gặp khó khăn nhất,cùng với các xã Vũ Muộn và Tú Trĩ Hiện tại đường giao thông đi vào trung tậm xãvẫn là đường đất, men theo sườn đồi Ô tô chỉ đi được vào trung tâm xã vào mùakhô, còn mùa mưa thì không đi được

Đường đi vào công trình theo khảo sát được tóm tắt như sau: Từ quốc lộ 3 đitheo đường liên xã qua trung tâm xã Sỹ Bình đến gần vị trí công trìn là 5.5km Sau

đó vận chuyển vào chân công trình khoảng 100÷200 m

9.2.2 Lưới điện:

Hiện tại lưới điện quốc gia chưa về đến xã Sỹ Bình và một số xã lân cận màmới chỉ đến được một số xã gần trung tâm huyện

9.2.3 Văn hóa, y tế, giáo dục:

- Văn hoá: Do lưới điện chưa về đến xã nên thông tin văn hoá chủ yếu của xã

là Radio và sự truyền đạt bằng miệng của các lãnh đạo trong xã

- Y tế: Mạng lưới y tế cơ bản đã được phủ khắp đến trung tâm xã, mỗi xã đều

có một trạm y tế phục vụ khám chữa bệnh cho nhân dân

- Giáo dục: Mỗi xã trong vùng chỉ có một trường cấp 1, riêng xã Sỹ Bình cómột trường cấp 2 Đây là một trở ngại rất lớn trong việc đưa khoa học kỹ thuật đếncho bà con nông dân

9.2.4 Hiện trạng sản xuất nông nghiệp:

- Tình hình sản xuất:

Khu vực dự án có tổng diện tích đất nông nghiệp là 1153.45 ha, chiếm 8.8%đất tự nhiên Hiện tại việc phát triển sản xuất lúa 2 vụ chủ yếu tập chung vào 3 xã:Quân Bình, Tân Tiến và Sỹ Bình, các xã còn lại có rất ít Nguyên nhân chủ yếu làchưa chủ động được nguồn nước tưới phục vụ sản xuất.

Năng suất bình quân đạt được 37÷38.5 tạ/ha Nhìn chung năng suất cây trồngcòn thấp, chưa đáp ứng được tình hình sản xuất lương thực hiện nay

- Hiện trạng sử dụng đất: Tổng diện tích đất tự nhiên của xã là 2715 ha

Trong đó:

+ Đất sử dụng cho nông nghiệp khoảng 200 ha

+ Đất trồng cây hàng năm khoảng 120 ha

+ Đất trồng lúa, hoa màu khoảng 100 ha

+ Đất nương dẫy khoảng 14 ha

+ Đất lâm nghiệp có rừng khoảng 2250 ha

+ Ngoài ra còn đất chưa sử dụng và sông suối

9.3 Hiện trạng công trình thủy lợi trong vùng.

Đặc điểm thảm phủ trong lưu vực các công trình thuộc vùng dự án: Thảmthực vật trong lưu vực là kiểu rừng dậm nhiệt đới, có nhiều tán, tầng Vùng thượnglưu thực vật chủ yếu là các cây thân gỗ, mọc dày trên sườn núi xen lẫn song mây.Vùng thấp ven theo suối là rừng tre gai và nứa Trong lưu vực có xen một số diệntích rừng trồng

Chất lượng nước: Theo tài liệu thí nghiệm của các mẫu nước lấy trong vùng,nhìn chung chất lượng nước tương đối tốt rất phù với việc cung cấp nước tưới vàsinh hoạt, tuy nhiên để cung cấp cho sinh hoạt cần phải xử lý

Hiện trạng khoáng sản: Theo bản đồ địa chất khoáng sản thì vùng ngập lụtcủa lòng hồ gần như không có khoáng sản gì Mặt khác theo điều tra khảo sát tathấy khu vực lòng hồ không có công trình kiến trúc và văn hóa có giá trị Vì vậyviệc xây dựng công trình không ảnh hưởng đến nguồn tàì nguyên khoáng sản vàcông trình có giá trị

CHƯƠNG 10 MỤC TIÊU CỦA DỰ ÁN VÀ NHIỆM VỤ CÔNG

TRÌNH 10.1 Nhiệm vụ công trình.

10.1.1.Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng công trình:

Vùng dự án đất đai màu mỡ, có tiềm năng nông nghiệp thích hợp cho các câylương thực, cây công nghiệp và cây ăn quả, tuy nhiên diện tích đất được khai thác

còn hạn chế mà nguyên nhân chủ yếu là do thiếu nước cung cấp cho sản xuất nôngnghiệp.

Việc nghiên cứu xây dựng công trình thuỷ lợi tạo nguồn nước tưới và cấpcho các nhu cầu khác sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho vùng dự án phát triển mạnh,tăng diện tích sản xuất nông nghiệp, tăng năng suất và sản lượng các loại cây trồng,góp phần cải tạo môi trường và thay đổi đời sống kinh tế - xã hội cho một vùngrộng lớn thuộc 6 xã thuộc huyện Bạch Thông - tỉnh Bắc Cạn

10.1.2.Giải pháp vê công trình:

10.1.2.1 Sử dụng trạm bơm:

Qua tài liệu thuỷ văn cho thấy lượng nước đến trong mùa kiệt rất nhỏ so vớinhu cầu dùng nước mùa kiệt, vì vậy phương án này không khai thác triệt để nguồnđất đai màu mỡ vào trong sản xuất Phương án dùng trạm bơm không hiệu quả

10.1.2.2 Sử dụng nguồn nước ngầm bằng các giếng khoan:

Nước ngầm trong khu vực khá nghèo nàn, có quan hệ trực tiếp đến nướcsông và nước mặt trong vùng vì vậy đào giếng khoan để lấy nước phục vụ cho sảnxuất là hết sức khó khăn Hơn nữa nếu sử dụng nguồn nước này cạn kiệt nhanhchóng và làm ảnh hưởng đến nước mặt trong lưu vực

10.1.2.3 Sử dụng hồ chứa:

Đây là biện pháp thuỷ lợi phổ biến, lợi dụng địa hình được bao bọc bởi cácthung lũng; kết hợp với điều kiện địa chất, vật liệu xây dựng và kinh tế cho phép,tiến hành xây dựng hồ chứa để tích nước mùa mưa, xả nước phục vụ tưới mùa khô;tích nước ở năm nhiều nước phục vụ cho năm ít nước

Thành phần công trình: Công trình bao gồm các thành phần chính sau:

+ Đập chắn chính

+ Tràn xả lũ

+ Cống lấy nước

10.2 Các phương án công trình.

10.2.1.Vị trí tuyến công trình đầu mối:

Căn cứ vào địa hình khu vực xây dựng công trình ta đưa ra 2 phương án vềtuyến như sau:

- Phương án 1: Bố trí công trình theo tuyến I – I.

- Phương án 2: Bố trí công trình theo tuyến II – II cách tuyến I – I, 200 m vềphía thượng lưu

10.2.2.Phân tích và lựa chọn tuyến công trình hợp lý:

Phương án 1:

- Thuận lợi: Phương án 1 có khối lượng đập chính, khối lượng kênh và đường ống ít hơn Cụ thể:

+ Đập chính thấp hơn 2÷4 m và ngắn hơn khoảng 18 m

+ Tuyến kênh và đường ống ngắn hơn khoảng 145 m

- Khó khăn:

+ Mặt bằng thi công hẹp, sườn núi dốc, rất khó áp dụng các biện pháp thicông cơ giới Hơn nữa tuyến đập phương án này lại rất gần đường giao thong nốiliền trung tâm 2 xã Sỹ Bình và Vũ Muộn vì thế bố trí tràn xả lũ rất khó khăn, hơnnữa khi thi công tràn khối lượng đá cần đào sẽ rất lớn

+ Dòng chảy vào tuyến cống không được xuôi thuận, đầu và cuối cống nằmtrên nền đất đắp

+ Về mặt ổn định thì phương án tuyến I không bằng phương án tuyến II

Phương án 2:

- Thuận lợi:

+ Mặt bằng thi công rộng, dễ áp dụng các biện pháp thi công cơ giới

+ Điều kiện địa hình thuận lợi, 2 đầu được tựa lên 2 sườn núi nên rất ổn định.+ Tuyến tràn bố trí bên bờ phải, cửa ra của tràn nối tiếp với suối cũ nên rấtthuận lợi Mặt khác tuyến tràn bố trí xa đường giao thông nên không ảnh hưởng tớiviệc đi lại của người dân trong vùng

- Khó khăn: Phương án 2 có khối lượng đập chắn chính, kênh và đường ốnglớn hơn so với phương án 1

Qua phân tích trên ta chọn phương án 2 để bố trí và thiết kế cụm công trình đầu mối bao gồm: Đập chắn chính, tràn xả lũ và cống lấy nước.

10.3 Bố trí tổng thể cụm công trình đầu mối.

10.3.1.Đập chắn chính:

Đập chắn chính được nghiên cứu bố trí cho phương án tuyến 2 với cácphương án về đập như sau:

PA1: Đập chắn chính là đập bê tông trọng lực

PA2: Đập chắn chính là đập đá đổ bê tông bản mặt

PA3: Đập chắn chính là đập đất đồng chất

 Phân tích chọn phương án:

- Theo phương án 1: Khi xây dựng đập bê tông khối lượng bê tông lớn làm giáthành công trình tăng cao, không tận dụng được vật liệu địa phương Hơn nữa điềukiện địa chất khu vực tuyến đập không cho phép xây dựng đập bê tông

- Theo phương án 2: Khi xây dựng đập đá đổ bê tông bản mặt có thể tiết kiệmđược vật liệu địa phương, tuy nhiên giá thành vẫn đắt hơn so với xây dựng đập bằngđập đất Thời gian thi công dài

- Theo phương án 3: Tính toán sơ bộ cho thấy chiều cao đập không lớn lắm,khoảng 25m, có thể xây dựng đập đất Theo tài liệu khảo sát vật liệu xây dựng đảmbảo đủ đất xây dựng đập Xây dựng đập đất tận dụng được vật liệu địa phuơng, làmgiảm chi phí cho công trình Đập đất thi công nhanh chóng giúp sớm đưa công trìnhvào sử dụng phục vụ

Thông qua phân tích đánh giá ta chọn hình thức đập chắn chính là đập đất đồng chất.

10.3.2.Tràn xả lũ:

- Vị trí của tràn: Dựa vào điều kiện địa hình ta thấy nơi đây rất thuận tiện cho

bố trí tràn dọc ở phía bờ phải đập dâng

- Hình thức tràn:

+ Tràn có cửa van: Ưu điểm là có thể tận dụng một phần dung tích hiệu dụng

để trữ nước, cao trình đỉnh tràn thấp nên giảm khối lượng công tác tăng khả năngtháo Tuy nhiên loại này cần có hệ thống dự báo khí tượng thuỷ văn tốt

+ Tràn tự do: Ưu điểm là không cần dự báo khí tượng, thuỷ văn chính xác,công tác vận hành đơn giản

Tài liệu thuỷ văn cho thấy lưu lượng đỉnh lũ không lớn lắm, lũ không độtngột do đó ta chọn hình thức tràn là tràn đỉnh rộng, có đáy phẳng, không có cửavan.

- Cao trình ngưỡng tràn: Chọn bằng mực nước dâng bình thường

- Bề rộng tràn: Nghiên cứu cho 3 phương án về bề rộng tràn là 9m, 12m và15m Bề rộng tràn được xác định thông qua tính toán kinh tế, kỹ thuật

10.3.3.Cống lấy nước:

- Vị trí cống: Nằm dưới đập bên bờ trái

- Hình thức cống: Cống ngầm không áp, có kết cấu cống hộp, điều tiết bằngtháp van

10.4 Cấp công trình và cá chỉ tiêu thiết kế.

10.4.1.Cấp công trình:

10.4.1.1 Theo nhiệm vụ của công trình:

Nhiệm vụ chính của công trình là cấp nước tưới cho 145 ha lúa và 60 ha cây

ăn quả, theo tiêu chuẩn QCVN 04-05:2012 ta được cấp công trình là cấp IV

10.4.1.2 Theo đặc tính kỹ thuật của công trình:

Theo tính toán sơ bộ ta được chiều cao đập là 15-35 m, đập được đặt trên nềnđất sét và cát sỏi (nền B), theo QCVN 04-05:2012 ta được cấp công trình là cấp II

Dựa trên 2 điều kiện thì cấp công trình là cấp II.

10.4.2.Các chỉ tiêu thiết kế:

Với công trình thiết kế là cấp II, dựa vào các tiêu chuẩn, quy phạm thiết kế ta

có các chỉ tiêu thiết kế chính sau:

- Tra bảng 4 trang 16 QCVN 04-05:2012:

+ Tần suất lũ thiết kế: P = 1%

+ Tần suất lũ kiểm tra: P = 0.2%

- Tra bảng 3 trang 15 QCVN 04-05:2012 mức đảm bảo phục vụ của công trình

là P = 75%

- Tra bảng 3 trang 120 TCVN 8216-2009:

+ Tần suất gió lớn nhất: P = 2%

+ Tần suất gió bình quân lớn nhất: P = 25%

- Tra bảng 9 trang 24 QCVN 04-05-2012, hệ số tin cậy: Kn = 1.15

PHẦN II:

THIẾT KẾ SƠ BỘ

CHƯƠNG 11 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ 11.1 Mục đích tính toán điều tiết hồ.

Dòng chảy trong sông thiên nhiên phân bố không đều theo thời gian vàkhông gian, lượng nước trong cả năm chỉ tập trung chủ yếu vào một số tháng mùa

lũ Ngược lại vào mùa khô mực nước trong các sông suối hạ xuống thấp, lưu lượngdòng chảy nhỏ khiến cho việc lợi dụng sông ngòi của ngành kinh tế bị hạn chế

Muốn tận dụng triệt để lợi ích của nguồn nước phải có biện pháp điều tiếtdòng chảy thiên nhiên thích hợp Sử dụng các biện pháp công trình thủy, chủ yếu làbiện pháp kho nước để khống chế sự thay đổi tự nhiên của dòng chảy, phân bố lạidòng chảy theo thời gian cho phù hợp với yêu cầu dùng nước Mục đích chính củađiều tiết là trữ lượng nước thừa trong thời kỳ thừa nước để sử dụng cho thời kỳthiếu nước

11.2 Xác định dung tích chết (Vc), mực nước chết (MNC hay Zc)

+ Đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy

+ Đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy

+ Đảm bảo yêu cầu giao thông thủy và thủy sản, yêu cầu du lịch và bảo vệmôi trường

11.2.1.2 Mực nước chết (MNC hay Z c )

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

nó hồ chứa vẫn làm việc bình thường

MNC là mực nước tương ứng với dung tích chết Vc.

MNC và dung tích chết Vc có quan hệ với nhau theo đường quan hệ đặctrưng địa hình hồ chưa (Z ~ V)

11.2.2.Nguyên tắc xác định V c và Z c :

- Phải đảm bảo trữ hết lượng bùn cát bồi lắng trong suốt thời gian công tác củahồ

- Đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy Zc > Zđk.

- Đảm bảo yêu cầu giao thông, thủy sản (tàu bè đi lại được, cá sống được )

11.2.3.Tính toán cụ thể:

11.2.3.1 Theo điều kiện lắng đọng của bùn cát:

Dung tích chết phải chứa hết phần bùn cát lắng đọng trong thời gian hoạtđộng của hồ chứa:

Vc ≥ Vbc × TTrong đó:

+ Vbc: Thể tích bồi lắng hằng năm của bùn cát, Vbc = 1129.72 (m3/năm)

+ T: Tuổi thọ hồ chứa nước Sỹ Bình, T = 75 năm

+ h: độ sâu cần thiết trước cống để lấy đủ lưu lượng thiết kế, chọn h = 1.2 m.+ a: là chiều cao an toàn, chọn a = 0.5 m

Thay vào công thức (4-1) ta được MNC = 510.503 m

11.2.3.2 Theo điều kiện tưới tự chảy:

MNC không được nhỏ hơn cao trình mực nước tối thiểu để có thể đảm bảođược tưới tự chảy

MNC = Zkc + [∆Z] (4-2)Trong đó:

+ Zkc là mực nước tưới tự chảy đầu kênh Zkc = 510.1 (m)

+ [∆Z] là tổng tổn thất cột nước trong cống Sơ bộ chọn [∆Z] = 0.5 (m).Thay vào công thức (4-2) ta được MNC = 510.6 (m)

Từ hai điều kiện trên ta chọn MNC = 510.6 (m).

Với ZMNC = 510.6 (m), tra quan hệ Z ~ V ta được dung tích chết:

MNDBT quyết định chiều cao đập, kích thước các công trình xả

MNDBT ảnh hưởng trực tiếp đến diện tích vùng ngập lụt, tổn thất do ngậplụt ở thượng lưu và kinh phí xây dựng công trình

11.3.3.Nguyên tắc xác định:

- Căn cứ vào đường quá trình nước đến thiết kế

- Căn cứ vào đường quá trình nước dùng thiết kế

- Căn cứ vào điều kiện địa hình địa chất của vùng hồ chứa

- Tính toán điều tiết cấp nước xác định các đặc trưng hồ chứa

- Lựa chọn các đặc trưng thiết kế của hồ chứa theo các điều kiện kinh tế và kỹthuật

+ Tổng lượng nước yêu cầu năm thiết kế với P = 85% là Wq = 2.824×106 (m3)Lượng nước đến năm thiết kế lớn hơn lượng nước yêu cầu WQ > Wq => Hồchứa điều tiết năm.

11.3.4.2 Nguyên lý tính toán:

Dùng nguyên lý cân bằng nước hồ chứa và các đường đặc trưng địa hình hồchứa trong từng thời đoạn tính toán Thời đoạn tính toán qui định là tháng, theo thờigian năm thủy văn (1 năm thuỷ văn là năm bắt đầu từ tháng đầu mùa lũ năm trướctới tháng cuối mùa kiệt năm sau)

Dung tích hiệu dụng của hồ chứa điều tiết năm được xác định trên cơ sở tínhtoán và so sánh lượng nước thừa và thiếu

Ta có phương trình cân bằng nước :

yc

1 2

qq

qq

q

V V t q Q

Trong đó:

+ Q: Lưu lượng nước đến đã biết

+ q: Lưu lượng ra khỏi hồ chứa

+ qyc: Lưu lượng nước dùng tháo qua các công trình lấy nước

+ qb.hơi: Lượng nước bốc hơi khỏi hồ chứa

+ qthấm: Lưu lượng thấm(phụ thuộc vào điều kiện địa chất lòng hồ)

+ qxả: Lượng nước xả thừa xuống hạ du

+ V1, V2¬: Dung tích hồ chứa đầu và cuối thời đoạn tính toán

Có 2 trường hợp cần xét:

 Trường hợp hồ chứa điều tiết 1 lần: là trường hợp trong thời kỳ 1 năm có 1thời kỳ thừa nước liên tục có lượng nước thừa liên tục là V+ và 1 lần thiếu nước liêntục với lượng nước thiếu là V- Trong trường hợp này dung tích hiệu dụng phải bằnglượng nước thiếu V-: Vh = V-

Với điều kiện V+ � V- mới có đủ lượng nước cần phải tích để bù vào lượngnước thiếu V-

 Trường hợp hồ chứa điều tiết 2 lần: là trường hợp mà trong thời kỳ 1 năm hồchứa có 2 lần tích nước và 2 lần cấp nước xen kẽ nhau tương ứng với 2 lần thừanước liên tục và 2 lần thiếu nước liên tục xen kẽ nhau.

- Việc tích nước có thể thực hiện theo các phương án:

+ Phương án trữ sớm: nước được tích vào hồ ngay từ tháng thừa nước đầutiên và tích hết lượng nước thừa hàng tháng cho đến khi nước tích đầy hồ mới xảthừa Phương án này an toàn về mặt tích nước nhưng đối với hồ chứa có nhiệm vụphòng lũ sẽ làm giảm đáng kể dung tích phòng lũ

+ Phương án trữ muộn: việc tích nuớc ngay ở tháng cuối thời kỳ thừa nướcsao cho đến thời điểm cuối của thời kỳ thừa nước hồ chứa mới được tích đầy.Phương án này khắc phục nhược điểm của phương án trên nhưng không an toàn vềmặt cấp nước

+ Phương án trung gian: chia thời kỳ thừa nước ra 1 số thời đoạn, mỗi thờiđoạn sẽ được tích nước đến 1 mực nước nhất định sao cho đến cuối thời kỳ thừanước hồ chứa sẽ được tích đến MNDBT

- Dấu hiệu để phân biệt các hình thức điều tiết:

+ Khi lưu lượng nhỏ nhất thiết kế thời kỳ mùa kiệt lớn hơn hoặc bằng lưulượng cần cấp cho hộ dùng nước thì không cần điều tiết

+ Hồ chứa điều tiết năm là trường hợp mà tổng lượng dòng chảy mùa kiệtnhỏ hơn tổng lượng nước dùng trong thời kỳ mùa kiệt nhưng tổng lượng dòng chảynăm thiết kế lớn hơn hoặc bằng lượng nước dùng cả năm

+ Hồ chứa điều tiết nhiều năm là trường hợp khi yêu cầu cấp nước lơn hơntổng lượng dòng chảy năm thiết kế nhưng nhỏ hơn tổng lượng dòng chảy bình quânnhiều năm

11.3.4.3 Các bước tính toán điều tiết hồ theo phương pháp lập bảng:

Bước1: Tính Vh chưa kể tổn thất

So sánh ΔV+ và ΔV

-+ Nếu ΣΔV ≥ Σ ΔV- thì ta tính toán điều tiết năm

+ Nếu ΣΔV+ ≤ Σ ΔV- thì ta tính toán điều tiết nhiều năm

Bước 2: Tính tổn thất trong kho nước.

Bước 3: Tính Vh có kể tổn thất

Bước 4: Tra đường quan hệ Z ~ V ứng với VBT ta tra được Zbt.

Xác định dung tích hồ khi chưa kể đến tổn thất:

Bảng 4-1 Tính dung tích hiệu dụng của hồ chứa chưa kể đến tổn thất hồ

chứa theo phương án trữ sớm

Nước đến

Nước dùng

Nước thừa

Nước thiếu V kho V xả thừa

Cột 2:Thứ tự các tháng xếp theo năm thủy lợi tháng đầu tiên là tháng V

(tương ứng với tháng mà lượng nước đến lớn hơn hoặc bằng lượng nước dùng)

Cột 3: Tổng lượng nước đến từng tháng : WQ = Qi×ti ;Qi lấy ở (bảng 1-7)

Cột 4: Tổng lượng nước yêu cầu từng tháng Wq= q × Δt; q lấy ở (bảng1-10)

Cột 5: Lượng nước thừa hàng tháng (khi WQ>Wq) thì (5) = (3) - (4)

Cột 6: Lượng nước thiếu hàng tháng ∆V - của thời kỳ thiếu nước khi WQ<Wqthì (6) = (4) - (3)

Nhận xét:

Từ bảng tính toán (4-1) cho thấy, trong một năm có 1 thời kỳ nước thừa liêntục với lượng nước thừa là V+ và 1 thời kỳ nước thiếu liên tục với lượng nước thiếu

là V- → Hồ chứa điều tiết 1 lần

Trong trường hợp này dung tích hiệu dụng phải bằng lượng nước thiếu V- Như vậy , dung tích hiệu dụng của hồ chứa là:Vh = ΣV-= 1.3×106(m3)

Với điều kiện ΣV+ ≥ ΣV- mới có đủ lượng nước thừa cần phải tích để bù vàolượng nước thiếu V-

Cột 7: Là quá trình lượng nước có trong hồ (kể từ mực nước chết)

Khi tích nước tại một thời điểm giá trị dung tích nước trong hồ ở cột (7) làlũy tích các giá trị ở cột (5) nhưng không được vượt quá giá trị Vh Trong trườnghợp lượng nước tích trong hồ đã đạt Vh thì lượng nước xả thừa được ghi vào cột (8)bằng lượng nước lũy tích trừ đi Vh

Khi cấp nước thì lượng nước ở hồ chứa tại thời điểm tính toán bằng lượngnước ở cuối thời đoạn trước trừ đi lượng nước cần cấp tại thời điểm đó ghi ở cột (6)

Cột 8: Tổng lượng nước xả thừa.

Vậy từ bảng tính ta có dung tích hiệu dụng khi chưa kể tổn thất là Vh=1.3×106(m3)

Dung tích toàn bộ Vbt =Vc+Vh=0.143×106 +1.3×106 = 1.443×106(m3)

Tính tổn thất:

F h

(10 6 m 2 ) (4)

ΔZ i

(mm) (5)

W bhơi

(10 6 m 3 ) (6)

W t

(10 6 m 3 ) (7)

W tt

(10 6 m 2 ) (8)

Giải thích các đại lượng trong bảng:

Cột 1: Thứ tự các tháng xếp theo năm thủy lợi tháng đầu tiên là tháng V

(tương ứng với tháng mà lượng nước đến lớn hơn hoặc bằng lượng nước dùng)

Cột 2: Là cột 7 của lần tính đầu tiên chưa kể tổn thất (bảng 4-1) cộng với

dung tích chết Vc Như vậy Vi ở cột 2 là dung tích của hồ chứa ở cuối mỗi thời đoạn tính toán Δt

Cột 3: Là dung tích bình quân trong hồ chứa :

2

c đ bq

V V

+ V : Đã xác định ở cột (3) bảng này i

+ k: Tiêu chuẩn thấm trong kho nước, lấy k = 1% lượng nước bình quân

Nước dùng

Nước thừa

Nước thiếu V kho V xả thừa

Các cột khác được giải thích tương tự như bảng (4-1)

Tổng lượng nước thiếu ở cột (6) của bảng (4-3) chính là V- và là dung tíchhiệu dụng đã kể tổn thất:

Vh = 1.3943 106 (m3)

Kiểm tra sai số giữa hai lần tính dung tích hiệu dụng:

% 76 6 100 3943

1

3 1 3943 1

F h

(10 6 m 2 ) (4)

ΔZ i

(mm) (5)

W bhơi

(10 6 m 3 ) (6)

W t

(10 6 m 3 ) (7)

W tt

(10 6 m 2 ) (8)

0.143

VI 0.8396 0.5006 0.0218 66.5 0.0014 0.0050 0.0065VII 1.2415 1.0406 0.1170 61.3 0.0072 0.0104 0.0176VIII 1.4930 1.3673 0.1427 55.8 0.0080 0.0137 0.0216

IX 1.5373 1.5152 0.1515 61.1 0.0093 0.0152 0.0244

XI 1.4594 1.4984 0.1505 59.8 0.0090 0.0150 0.0240XII 1.3598 1.4096 0.1452 57.9 0.0084 0.0141 0.0225

II 0.7186 0.8892 0.1048 54.4 0.0057 0.0089 0.0146III 0.4493 0.5840 0.0784 58.1 0.0046 0.0058 0.0104

IV 0.1430 0.2962 0.0571 60.5 0.0035 0.0030 0.0064Bảng (4-4) giống với bảng (4-2) nhưng cột 2 bảng (4-4) = cột 7 bảng (4-3)

Nước dùng

Nước thừa

Nước thiếu V kho V xả thừa

Kiểm tra sai số: 100 0 22 %

3974 1

3943 1 3974 1

Bảng 4-6 Bảng tổng hợp kết quả tính toán điều tiết hồ

CHƯƠNG 12 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 12.1 Mục đích, nhiệm vụ, ý nghĩa, nguyên lý và phương pháp tính toán.

12.1.1.Mục đích:

Tính toán điều tiết lũ khi thiết kế hồ chứa để xác định quy mô kích thước củacông trình xả lũ, dung tích điều tiết lũ, mực nước lớn nhất trong hồ chứa với mụcđích chống lũ cho bản thân công trình và thõa mãn yêu cầu phòng lũ cho hạ du

12.1.2.Nhiệm vụ tính toán điều tiết lũ bằng kho nước:

- Nhiệm vụ cơ bản của việc tính toán điều tiết lũ là để xác định:

+ Dung tích điều tiết lũ

+ Các mực nước điều tiết lũ

+ Hình thức vận hành công trình xả lũ

+ Quy mô và kích thước công trình xả lũ

Đối với phạm vi của đồ án tốt nghiệp, nhiệm vụ của tính toán điều tiết lũ là

để xác định đường quá trình xả lũ (q~t) Từ đó, ta xác định được các giá trị qxmax,

Vsc, Hsc ứng với từng phương án chiều rộng Btr, trên cơ sở đó, ta xác định được caotrình đỉnh đập, quy mô kích thước của công trình tràn sao cho phù hợp với yêu cầuphòng lũ ở hạ lưu, đồng thời chống ngập úng ở thượng lưu

12.1.3.Ý nghĩa:

Việc tính toán điều tiết lũ gắn liền với quy mô, kích thước công trình tràn, nó

sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến cao trình đỉnh đập, chiều dài cống lấy nước, phòng lũ ở

hạ lưu và các vấn đề khác, nó quyết định đến giá thành công trình, yêu cầu về thicông Vì thế, ta phải tính toán điều tiết lũ cho nhiều phương án khác nhau để tìm ramột phương án tối ưu nhất cả về mặt kỹ thuật và kinh tế

12.1.4.Nguyên lý tính toán:

Việc tính toán điều tiết lũ đều dựa trên một nguyên lý cơ bản, đó là việc hợpgiải phương trình cân bằng nước, phương trình thủy lực của công trình xả lũ và cácbiểu đồ phụ trợ:

.2

1

A Z Z f q

V V t q q t Q Q

h t

(5-1)

Đường quan hệ mực nước với dung tích hồ (Z ~V)

Đường quan hệ cột nước và lưu lượng hạ lưu (H ~ Q)

Trong đó:

+ Q1,Q2 là lưu lượng lũ đến đầu và cuối thời đoạn tính toán

+ q1,q2 là lưu lượng xả đầu và cuối thời đoạn

+ V1,V2 là dung tích đầu và cuối thời đoạn tính toán

+ A là thông số hình thức biểu thị thông số công tác của công trình xả lũ.+ Zt, Zh là mực nước thượng và hạ lưu hồ tại thời điểm tính toán

5.1.5 Phương pháp tính toán:

Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau tính toán điều tiết lũ bằng khonước (tất cả đều dựa trên nguyên lý cơ bản trình bày trên) Các phương pháp khácnhau là tùy thuộc vào cách thức giải hệ phương trình trên Một số phương pháp tínhtoán điều tiết lũ hiện nay hay dùng là: phương pháp lặp, phương pháp bán đồ giảiPôtapốp, phương pháp đồ giải hoàn toàn Trong đồ án này em dùng phương phápbán đồ giải Pôtapốp để tính toán điều tiết lũ

- Các tài liệu tính toán:

+ Loại ngưỡng tràn: đỉnh rộng, tràn không cửa van đóng mở

+ MNDBT = 525.42(m)

+ Cao trình ngưỡng tràn Z ngưỡng = MNDBT = 525.42(m)

+ Bề rộng tràn: Btr = 9;12;15(m)

12.2 Tính toán điều tiết lũ.

12.2.1.Tài liệu tính toán:

1 Quan hệ Z ~ V vùng lòng hồ như bảng (1-1)

2 Quá trình lũ Q ~ t ứng với tần suất thiết kế P = 1% và tần suất kiểm tra

P=0.2% cho ở bảng (1-8)

3 Công trình xả: Do công trình nhỏ lại ở thượng nguồn nằm ở xa vùng dân

cư nên điều kiện vận hành duy tu không thường xuyên Do đó để thuận lợi cho vậnhành an toàn thuận lợi ta chọn công trình xả mặt, không có cửa van, dạng đập tràn

là đập tràn đỉnh rộng cao trình ngưỡng 525.42 (m) bằng cao trình mực nước dângbình thường

12.2.2.Lựa chọn khẩu độ tràn:

Để xác định được Btr hợp lý cần phân tích tính toán nhiều trường hợp, rồi sosánh kinh tế kỹ thuật để chọn phương án hợp lý

Nếu Btr lớn: Đập thấp dẫn đến giảm được khối lượng đập đất, cống ngắn hơn

và diện tích ngập lụt lòng hồ nhỏ, cột nước tràn nhỏ nhưng khối lượng tràn lại lớn

Nếu Btr nhỏ: Đập cao kinh phí đập tăng lên, cống dài thêm và ngập lụt lòng

hồ lớn, cột nước tràn cao, tiêu năng khó khăn

Trong đồ án này, chọn ba phương án Btr là 9m; 12m; 15m để tính toán điềutiết lũ

12.2.3.Phân tích dạng đường quá trình xả lũ:

12.2.3.1 Phương trình đường quá trình xả lũ:

Từ phương trình cân bằng nước Q.dt q.dtF.dh→Q qF.dq dh.dq dt (5-2)Đối với công trình xả lũ là đập tràn không ngập chảy tự do:

q =  m.B 2g.h3/2 hay q = m.B.h3/2 Đạo hàm hai vế: 2/3 1 1/3

3 / 1

.)

.(

.3



B M

q dq

dh

Thay vào phương trình (5-2), ta có: 1/3

1

.

) (

q F K

q Q dt

Phương trình (5-3) là cơ sở để phân tích dạng đường quá trình xả lũ chotrường hợp đập tràn có cửa van điều tiết và không có cửa van điều tiết

12.2.3.2 Dạng đường quá trình xả lũ của đập tràn chảy tự do:

Công trình xả lũ là đập tràn chảy tự do, mực nước trong kho khi lũ đến bằngcao trình ngưỡng tràn Đường quá trình xả lũ có dạng như sau:

, , (

) 1 (

2

.

2 1 2

1

A Z Z f

q

V V t q q t Q Q

h t

Đường quan hệ mực nước với dung tích hồ (Z ~V) (3)

Đường quan hệ cột nước và lưu lượng hạ lưu (H ~ Q) (4)

(1) Được viết lại dưới dạng sau:

2 0.5 0.5q

t

V Q q T

+ Qtb là lưu lượng bình quân thời đoạn Qtb = 0.5(Q1+Q2)

+ ∆t là thời đoạn tính toán là hằng số (được chọn như nhau ở tất cả các thờiđoạn tính toán)

Các giá trị q1, V1 trong phương trình (1) ở đầu mỗi thời đoạn ∆t đều đã biếtLưu lượng nươc đến Qtb ở mỗi thời đoạn cũng đã biết → vế phải của phươngtrình đã được xác định

Ta cần phải xác định q2, V2 trên cơ sở sử dụng phương trình (2) và các biểu

0 đều là hàm sốcủa lưu lượng xả q bởi vậy ta có thể xây dựng biểu đồ phụ trợ dạng hình (5-3) để sửdụng trong tính toán điều tiết bằng phương pháp đồ giải Biểu đồ gồm hai đườngcong:

Hình 5-2 Biểu đồ quan hệ phụ trợ 12.2.4.2 Phương pháp tính toán:

Bước 3: Tính lưu lượng xả lũ tương ứng

Bước 4: Dựa vào đường quan hệ Z ~ V của hồ chứa xác định V với các Z đã

Bước 6: Vẽ đường quan hệ q~f1, q~f2 trên cùng một đồ thị

Các bước tính toán trên được thể hiện cụ thể qua bảng tính sau:

STT Z (m) h (m) qxả (m3/s) Vk (106m3) V(106m3) f1 f2

Trong đó:

Cột 1: Số thứ tự.

Cột 2: Mực nước giả thiết của hồ chứa bắt đầu giả thiết từ MNDBT.

Cột 3: Cột nước trên ngưỡng tràn h = cột 2 – MNDBT

Cột 4: Lưu lượng xả qua tràn Đối với đập tràn đỉnh rộng chảy tự do:

2 / 3

mB

q o 

m: là hệ số lưu lượng, sơ bộ chọn m = 0.36ε: Hệ số co hẹp bên, sơ bộ chọn ε = 0.96

Cột 5: Dung tích kho được xác định bằng quan hệ Z ~ V tương ứng với Z giả

f t

b Tính toán điều tiết lũ:

- Đường qua trình xả lũ q(t) được xác định trên cơ sở sử dụng biểu đồ phụ trợ

đã được xác định ở trên Đường quá trình xả lũ, dung tích siêu cao và mực nướcsiêu cao của hồ chứa theo phương pháp pô-ta-pốp dược thực hiện theo các bước sauđây:

+ Với mỗi thời đoạn t tính Qtb = 0.5(Q1 + Q2)

+ Từ q1 đã biết (tại thời điểm ban đầu q1= 0) tra trên biểu đồ quan hệ f1~ q tađược giá trị f1 và từ đó ta lại tính tiếp được f2 = Q + f1

+ Từ f2 tra biểu đồ tra ngược lại biểu đồ phụ trợ theo quan hệ f2 ~ q ta sẽđược q2 Đó chính là lưu lượng xả lũ cuối thời đoạn ∆t và cũng chính là giá trị q1của thời đoạn tiếp theo

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

- Dung tích siêu cao Vsc được xác định theo công thức:

STT Tlũ Q1 Q2 Qtb q1 f1 f2 q2 qtb V=(Qtb-qtb)t Vk Z Htr(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14)Trong đó:

Cột 1: Số thứ tự

Cột 2: Thời gian lũ, với thời đoạn tính toán t = 1 giờ

Cột 3: Lưu lượng lũ đến đầu thời đoạn tính toán.

Cột 4: Lưu lượng lũ đến cuối thời đoạn tính toán.

Cột 5: Lưu lượng lũ trung bình thời đoạn, 1

Cột 6: qxả đầu thời đoạn, giả thiết q1 tại thời điểm ban đầu bằng 0

Cột 7: Giá trị hàm f1, xác định theo lưu lượng qxả ở cột 6

Cột 8: Giá trị f2, f2 = f1 + Qtb

Cột 9: qxả cuối thời đoạn

Cột 10: Lưu lượng xả trung bình thời đoạn tính.

Cột 11: Dung tích tổng cộng của hồ chứa đến mực nước tính toán

Cột12: Dung tích hồ chứa kể từ ngưỡng tràn đến mực nước tính toán.

q(m3/s)(4)

Vk(106m3)(5)

V(106m3)(6)

f1(7)

f2(8)