Nghiên cứu giải pháp công trình nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa hóc xoài, tỉnh quảng ngãi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA      NGUYỄN THANH HÙNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH NÂNG CAO DUNG TÍCH HỮU ÍCH HỒ CHỨA HĨC XỒI, TỈNH QUẢNG NGÃI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Đà Nẵng – năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA      NGUYỄN THANH HÙNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH NÂNG CAO DUNG TÍCH HỮU ÍCH HỒ CHỨA HĨC XỒI, TỈNH QUẢNG NGÃI Chun ngành: Mã ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy 8580202 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ VĂN THẢO Đà Nẵng – năm 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tên là: Nguyễn Thanh Hùng Học viên lớp: K35.CTT.QNg Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khoa học Đà Nẵng, tháng năm 2019 Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Hùng ii LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, đến luận văn thạc sĩ kỹ thuật, đề tài: “Nghiên cứu giải pháp cơng trình nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa nƣớc Hóc Xồi, tỉnh Quảng Ngãi” đƣợc hoàn thành Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Lê Văn Thảo TS Nguyễn Văn Hƣớng tận tình bảo, hƣớng dẫn tác giả suốt trình thực luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn quý Thầy cô Khoa xây dựng Thủy lợi Thủy điện, Trƣờng Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng truyền đạt kiến thức trình học tập Nhà trƣờng để tác giả hồn thành luận văn Qua luận văn này, tác giả xin cảm ơn Sở Nông nghiệp PTNT Quảng Ngãi, Chi cục Thủy lợi tỉnh Quảng Ngãi, Công ty TNHH MTV Khai thác cơng trình thủy lợi Quảng Ngãi, Phịng NN&PTNT huyện Tƣ Nghĩa, Chi cục Thống kê huyện Tƣ Nghĩa tạo điều kiện giúp đỡ cho thân trình thực luận văn Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ tác giả trình học tập thực luận văn Với thời gian trình độ cịn hạn chế, Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài: “Nghiên cứu giải pháp cơng trình nâng cao dung tích hứu ích hồ chứa nƣớc Hóc Xồi, tỉnh Quảng Ngãi” đƣợc hồn thành nhƣng khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận đƣợc bảo đóng góp ý kiến thầy giáo, Quý vị quan tâm bạn bè đồng nghiệp Luận văn đƣợc hoàn thành Khoa xây dựng Thủy lợi Thủy điện - Trƣờng Đại học Bách khoa Đà Nẵng, tháng năm 2019 Tác giả Nguyễn Thanh Hùng iii TÓM TẮT LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH NÂNG CAO DUNG TÍCH HỮU ÍCH HỒ CHỨA HĨC XỒI, TỈNH QUẢNG NGÃI Tóm tắt Ngồi việc cung cấp nƣớc tƣới phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, đa số hồ chứa nƣớc cịn có nhiệm vụ cấp nƣớc cho công nghiệp, nuôi trồng thủy sản sinh hoạt Hồ chứa nƣớc Hóc Xồi có đập giữ nƣớc đất đắp, lƣợng nƣớc đến hồ dồi nên đơn vị quản lý hồ có ý định nâng cao mực nƣớc dâng bình thƣờng để tăng thêm dung tích hữu ích hồ chứa, nhằm đảm bảo cung cấp nƣớc tƣới hàng năm đồng thời thêm nhiệm vụ cấp nƣớc cho sinh hoạt Khi nâng cao mực nƣớc dâng bình thƣờng hồ chứa nƣớc Hóc Xồi cần nghiên cứu giải pháp cơng trình để đảm bảo hồ chứa vận hành đƣợc an toàn Trong luận văn tác giả chọn giải pháp nâng cao ngƣỡng tràn đập cao su để tăng dung tích hữu ích hồ chứa nƣớc Hóc Xồi, đồng thời tính tốn thấm ổn định cho đập đất phần mềm GeoStudio với modun SEEP/W SLOPE/W Từ khóa: Thấm, ổn định, hồ chứa nƣớc, mực nƣớc dâng bình thƣờng, GeoStudio RESEARCH THE SOLUTION TO INCREASE THE ENFFECTED CAPACITY OF HOC XOAI RESERVOIR, QUANG NGAI PROVINCE Abstract: In addition to providing the irrigation water for agriculture, most of the reservoirs are also supply water for industry, aquaculture and daily life Hoc Xoai reservoir has the earth dam to keep water The water of reservoir is quite abundant, so, the company want to raise the water level which help to increase the effected capacity, to ensure the annual irrigation and daily water When raising the normal water level of Hoc Xoai reservoir, it is necessary to study the construction solution to ensure the safety operation of the reservoir In thesis, the author chooses the solution to raise the threshold of overflow with the rubber dam which will increase the effected capacity of reservoir Furthermore, the author calculate the permeability and stability for earth dam with GeoStudio software with SEEP / W and SLOPE / W modules Keywords: Permeable, stable, water reservoir, normal water level rise, GeoStudio iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt TT Viết đầy đủ CTTL Cơng trình thủy lợi KTCTTL Khai thác cơng trình thủy lợi NN&PTNT Nông nghiệp phát triển nông thôn QLKTCTTL Quản lý khai thác cơng trình thủy lợi QLTN Quản lý thủy nông TNHH MTV Trách nhiệm hữu hạn thành viên QL1A Quốc lộc A MNDBT Mực nƣớc dâng bình thƣờng MNLTK Mực nƣớc lũ thiết kế 10 MNLKT Mực nƣớc lũ kiểm tra 11 MĐTN Mặt đất tự nhiên 12 BT Bê tông 13 BTCT Bê tông cốt thép 14 QĐ-UBND Quyết định- Ủy ban nhân dân 15 UBND Ủy ban nhân dân 16 TH Trƣờng hợp 17 MNTL Mực nƣớc thƣợng lƣu 18 MNHL Mực nƣớc hạ lƣu v MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phƣơng pháp nghiên cứu 4.1 Cách tiếp cận 4.2 Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa thực tiễn đề tài Chƣơng 1: TỔNG QUAN VÀ HIỆN TRẠNG HỒ CHỨA HÓC XOÀI 1.1 Tổng quan hồ chứa nƣớc địa bàn tỉnh Quảng Ngãi 1.2 Tổng quan khu vực nghiên cứu 1.2.1 Vị trí địa lý 1.2.2 Điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên kinh tế xã hội 1.2.3 Nguồn lực ngƣời 1.2.3.1 Con ngƣời truyền thống văn hóa 1.2.3.2 Dân số - Lao động 1.2.4 Hiện trạng cơng trình thủy lợi vùng nghiên cứu 1.2.4.1 Hệ thống hồ đập 1.2.4.2 Hệ thống Trạm bơm 1.2.4.3 Hệ thống kênh mƣơng 1.2.5 Nhận xét chung điều kiện tự nhiên huyện Tƣ Nghĩa 1.2.5.1 Về thuận lợi: 1.2.5.2 Khó khăn: 1.3 Hiện trạng hồ chứa nƣớc Hóc Xồi 10 1.3.1 Hiện trạng nguồn nƣớc 10 1.3.2 Hiện trạng cơng trình đầu mối hồ chứa nƣớc Hóc Xồi 11 1.4 Điều kiện địa chất hạng mục đầu mối 16 vi 1.4.1 Đập đất 16 1.4.2 Tràn xả lũ 17 1.5 Điều kiện sơng ngịi khí tƣợng thủy văn 17 1.5.1 Điều kiện sơng ngịi 17 1.5.2 Điều kiện khí tƣợng, thủy văn 18 1.5.3 Tính tốn đặc trƣng thủy văn thiết kế: 22 1.5.3.1 Tình hình số liệu đo đạc mƣa dòng chảy: 22 1.5.3.2 Tính tốn dịng chảy năm phân phối dòng chảy năm thiết kế: 23 Chƣơng 2: GIẢI PHÁP NÂNG DUNG TÍCH HỮU ÍCH HỒ CHỨA HĨC XỒI 32 2.1 Tính tốn nhu cầu dùng nƣớc ngành 32 2.1.1 Nhu cầu nƣớc cho sản xuất nông nghiệp 32 2.1.2 Nhu cầu cấp nƣớc cho sinh hoạt 33 2.1.3 Tổng hợp nhu cầu dùng nƣớc 33 2.1.4 Tổng hợp nhiệm vụ cơng trình 33 2.2 Điều tiết hồ chứa, xác định quy mơ cơng trình 33 2.2.1 Mức đảm bảo cơng trình 33 2.2.2 Quan hệ mực nƣớc, diện tích, dung tích hồ chứa 34 2.2.3 Xác định mực nƣớc chết 34 2.2.4 Điều tiết hồ chứa 34 2.3 Các giải pháp nâng cao dung tích hữu ích hồ chứa 36 2.3.1 Nâng cao ngƣỡng tràn kết hợp mở rộng độ tràn 36 2.3.2 Nâng cao ngƣỡng tràn kết hợp nâng cao đỉnh đập 37 2.3.3 Nâng cao ngƣỡng tràn kết hợp làm thêm tràn phụ 40 2.3.4 Hạ thấp ngƣỡng tràn, bố trí cửa van có cao trình đỉnh cửa cao ngƣỡng tràn cũ……………………………………………………………………………… 47 2.3.5 Giữ nguyên độ tràn cũ nâng cao ngƣỡng tràn đập cao su 48 2.3.6 Kết hợp giải pháp 49 2.3.7 Lựa chọn giải pháp tối ƣu: 49 Chƣơng 3: TÍNH TỐN KỸ THUẬT CHO PHƢƠNG ÁN CHỌN 52 3.1 Tính tốn điều tiết lũ, xác định lại khả tháo đập tràn 52 3.1.1 Tần suất tính tốn lũ 52 3.1.2 Tính tốn điều tiết lũ 52 3.2 Xác định quy mơ cơng trình 53 vii 3.2.1 Cấp cơng trình tiêu chuẩn áp dụng 53 3.2.2 Xác định cao trình đỉnh đập 53 3.2.3 Kiểm tra thấm ổn định trƣợt mái đập 56 3.2.3.1 Mục đích tính tốn 56 3.2.3.2 Phƣơng pháp tính tốn 56 3.2.3.3 Sơ đồ tính tốn: 56 3.2.3.4 Kết tính tốn: 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 Kết đạt đƣợc tồn hạn chế 62 1.1 Kết đạt đƣợc 62 1.2 Những tồn hạn chế luận văn 62 Kiến nghị 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 viii MỤC LỤC BẢNG Bảng 1: Hiện trạng sử dụng đất huyện Tƣ Nghĩa năm 2017 Bảng : Thông số kỹ thuật chủ yếu hồ chứa nƣớc Hóc Xồi 11 Bảng : Biến trình nhiệt độ trạm Quảng Ngãi (°C) 19 Bảng 4: Bảng đặc trƣng độ ẩm tƣơng đối 19 Bảng 5: Lƣợng bốc 20 Bảng 6: Bảng phân phối  Z năm 21 Bảng 7: Kết tính tốn vận tốc trung bình tháng BQNN 21 Bảng 8: Kết tính tốn vận tốc gió lớn thiết kế theo hƣớng 21 Bảng 9: Số nắng ngày trung bình trạm Quảng Ngãi 22 Bảng 10: Đặc trƣng thống kê lƣợng mƣa năm lƣợng mƣa năm thiết kế trạm mƣa khu vực nghiên cứu 22 Bảng 11: Các thông số thống kê đƣờng tần suất mƣa ngày max: (từ năm1958 ÷2001) 23 Bảng 12: Kết tính tốn dịng chảy năm thiết kế hồ Hóc Xồi 25 Bảng 13: Lƣợng dòng chảy năm lƣợng dòng chảy thời kỳ cạn nƣớc 26 Bảng 14: Phân phối dòng chảy năm thiết kế P = 75% lƣu vực An Hoà 26 Bảng 15: PPDC năm thiết kế P = 75% lƣu vực hồ chứa Hóc Xồi 27 Bảng 16: Kết tính Qmp hồ chứa Hóc Xồi theo cơng thức Alechxayep 28 Bảng 17: Kết tính Qmp hồ chứa Hóc Xoài theo CT cƣờng độ giới hạn 29 Bảng 18: Tổng lƣợng lũ lớn thiết kế lƣu vực hồ chứa Hóc Xồi tính theo lƣợng mƣa ngày lớn 30 Bảng 1: Diện tích loại trồng 32 Bảng 2: Diện tích trồng theo mùa vụ 32 Bảng 3: Nhu cầu cấp nƣớc tƣới cho nông nhiệp 32 Bảng 4: Nhu cầu nƣớc cho sinh hoạt 33 Bảng 5: Tổng hợp nhu cầu dùng nƣớc 33 Bảng 6: Nhiệm vụ công trình trƣớc sau nâng cấp 33 Bảng 7: Nhu cầu nƣớc tần suất đảm bảo ngành dùng nƣớc 34 Bảng 8: Quan hệ đặc tính lịng hồ Hóc Xồi 34 Bảng 9: Mơ hình phân phối dịng chảy năm thiết kế 35 Bảng 10: Kết tính tốn cân nƣớc 35 Bảng 11: Các thông số hồ chứa sau nâng cấp 36 Bảng 1: Tổng hợp kết tính tốn điều tiết lũ 52 Bảng 2: Chiều cao an toàn đập tần suất gió thiết kế 54 Bảng 3: Cao trình đỉnh đập tính tốn trƣờng hợp khơng nâng ngƣỡng đập tràn 55 Bảng 4: Hệ số an toàn ổn định trƣợt mái đập 56 Bảng 5: Tổng hợp kết tính toán thấm ổn định nâng MNDBT lên 0,8m 61 Phụ lục 1: Các cơng trình thủy lợi có lực thực tế vùng nghiên cứu TT I II Tên cơng trình Hồ chứa Hồ Hóc Xồi Hồ Hố Tạc Hồ Hố Tre Đập dâng Đập 3/2 Đập Tà Măn Đập nhân dân II Đập Ruộng Ngót Trạm Bơm TB Gị Su TB NBm2 Cộng Flv (km2) 8,72 0,7 0,4 Wh 106m3 Địa điểm Năng lực tƣới thiết kế (ha) Năng lực tƣới thực tế (ha) Vụ ĐX Vụ HT 1,552 Nghĩa Thọ 0,42 Nghĩa Thuận 0,23 Nghĩa Thuận ĐX HT 200 30 20 235 30 20 95 30 15 95 28 15 Nghĩa Thọ Nghĩa Thọ 12 15 12 15 10 10 Nghĩa Thọ 7 4 Nghĩa Thọ 5 3 50 230 569 50 230 604 26 50 241 26 50 239 Nghĩa Thắng Nghĩa Thuận Phụ lục 2: Các tiêu lý đất Lớp đất Chỉ tiêu Hạt sỏi (%) 7.4 Hạt cát (%) 60.8 Hạt bụi (%) 21.4 Hạt sét (%) 10.4 Giới hạn chảy Wch (%) 25.8 Giới hạn lăn Wd 19.3 Chỉ số dẻo Id 6.4 Độ sệt B 0.68 Độ ẩm tốt W (%) 23.7 Khối lƣợng riêng tự nhiên w (g/cm3) 1.951 Khối lƣợng riêng khô k (g/cm3) 1.578 Tỷ trọng  2.67 Độ rỗng n (%) 40.9 Hệ số rỗng e0 0.694 Độ bão hòa G (%) 91.0 Góc ma sát tự nhiên o 24015’ Lực dính tự nhiên C (kG/cm2) 0.107 Góc ma sát bão hịa obh Lực dính bão hịa Cbh (kG/cm2) Hệ số thấm K (cm/s) 17024’ 0.101 7.6x10-4 Phụ lục 3: Các tiêu lý đất đắp đập Lớp đất Chỉ tiêu Hạt sỏi (%) 23.5 5.8 Hạt cát (%) 46.7 61.3 Hạt bụi (%) 7.0 12.1 Hạt sét (%) 22.8 20.8 Giới hạn chảy Wch (%) 29.5 29.0 Giới hạn lăn Wd 19.5 19.0 Chỉ số dẻo Id 10.0 10.0