CSThietKeCTT chuong1

12/30/2019 KHOA TÀI NGUYÊN NƯỚC MÔN: CƠ SỞ THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH THỦY CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG GV: Ths.NCS Lê Ngọc Anh Ths.NCS Lê Ngọc Anh 1 NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH: Chương 1: Giới thiệu chung Chương 2: Tải trọng lực tác dụng Chương 3: Thấm đáy cơng trình Chương 4: Đập đất Chương 5: Tính tốn ổn định cơng trình thủy (*) Chương 6: Kênh cơng trình kênh Ths.NCS Lê Ngọc Anh 2 12/30/2019 TÀI LIỆU THAM KHẢO: Giáo trình thủy cơng – Trường Đại học Thủy lợi – Ngơ Trí Viềng, Nguyễn Chiến, Nguyễn Văn Mao, Nguyễn Văn Hạnh, Nguyễn Cảnh Thái Sổ tay kỹ thuật thủy lợi Các TCVN tính tốn thủy cơng, cơng trình thủy Ths.NCS Lê Ngọc Anh 3 NỘI DUNG CHÍNH CHƯƠNG 1: Vai trị cơng trình thủy lợi Khái niệm cơng trình thủy lợi Phân loại cơng trình thủy lợi Đầu mối cơng trình thủy lợi hệ thống thủy lợi Điều kiện làm việc cơng trình thủy lợi Ths.NCS Lê Ngọc Anh 4 12/30/2019 §1.1 Vai trị cơng trình thủy lợi (1) Sử dụng nguồn nước lợi dụng tổng hợp Nguồn nước phân bố Sử dụng nước theo yêu không theo không cầu: Phát điện, công gian thời gian nghiệp, tưới, sinh hoạt, …  Xây dựng cơng trình thủy lợi cần ý đến nguyên tắc lợi dụng tổng hợp nguồn nước Ths.NCS Lê Ngọc Anh 5 §1.1 Vai trị cơng trình thủy lợi (2) Sơ lược tình hình phát triển thủy lợi nước ta  Về hồ chứa: Xây dựng 460 hồ chứa có dung tích triệu m3 đập cao 10m trở lên 3000 hồ tiểu thủy nông khác, hàng năm đảm bảo tưới 40 vạn đất canh tác, sản xuất 17 tỷ kWh điện Một loạt hệ thống hồ chứa nước đa mục tiêu đời Dầu Tiếng, Trị An, Thác Mơ, Cần Đơn, Phước Hòa …  Về phòng chống lụt bão: nhiều cơng trình phịng chống lũ xây dựng hệ thống đê bao, cơng trình phân lũ, chậm lũ…Việc quy hoạch phân lũ tiêu thoát lũ với quy hoạch khu dân cư, xây dựng nhà phịng lũ, với quy hoạch giao thơng, xây dựng cơng trình khác có tác dụng rõ rệt việc phịng tránh lũ đồng sơng Cửu Long Ths.NCS Lê Ngọc Anh 6 12/30/2019 §1.1 Vai trị cơng trình thủy lợi (3) Sơ lược tình hình phát triển thủy lợi nước ta Về thủy điện: Nguồn thuỷ nước ta lớn, trữ kỹ thuật khoảng 90 tỉ kWh với khoảng 21 triệu kW công suất lắp máy Đến xây dựng cơng trình Hồ Bình sơng Đà cơng trình lợi dụng tổng hợp chống lũ, phát điện công suất 1920MW, cung cấp nước giao thông thuỷ Hồ Thác Bà vừa phục vụ tưới phát điện công suất 108MW Trên sông Sê San xây dựng nhà máy thuỷ điện Yaly có cơng suất 720MW; sơng Đồng Nai có thuỷ điện Trị An với công suất 400MW; sông La Ngà xây dựng thuỷ điện Hàm Thuận - Đa Mi có cơng suất 500MW; sơng Bé có thuỷ điện Thác Mơ công suất 160MW thuỷ điện Cần Đơn 72MW Ths.NCS Lê Ngọc Anh §1.1 Vai trị cơng trình thủy lợi (4) Sơ lược tình hình phát triển thủy lợi nước ta  Sơ đồ khai thác thủy điện dịng sơng Đồng Nai giai đoạn - Dịng sơng Đồng Nai TĐ Đa Nhim: N = 160 MW TĐ Đại Ninh: N = 300 MW TĐ Đồng Nai 3: N = 180 MW TĐ Đồng Nai 4: N = 240 MW TĐ Trị An: N = 400 MW - Dòng sơng La Ngà TĐ Hàm Thuận: N = 300 MW TĐ Đa Mi: N = 172 MW - Dòng sơng Bé TĐ Thác Mơ: N = 150 MW TĐ Cần Đơn: N = 72 MW TĐ SRFu Miêng: N = 60 MW Tổng: N = 2034 MW Ths.NCS Lê Ngọc Anh Cầ n Đơn ĐN4 Đa Nhim ĐN3 Thá c Mơ SRFu Miê ng Đạ i Ninh Phước Hịa Sô ng Lũ y Bình Thuậ n Hà m Thuậ n Dầ u Tiếng Đa Mi Sô ng Cá i Phan Rang Đan Sá ch Sô ng Quao Bình Thuậ n Trị An TP Hồ Chí Minh Hạ lưu Đồ ng Nai - Nhánh sơng nhỏ TĐ DakRtih 1: N = 82 MW TĐ DakRtih 2: N = 62 MW Tổng: N = 144 MW 8 12/30/2019 §1.1 Vai trị cơng trình thủy lợi (5) Sơ lược tình hình phát triển thủy lợi nước ta CƠNG TRÌNH CHUYỂN NƯỚC TỪ THỦY ĐIỆN ĐẠI NINH SANG LƯU VỰC SƠNG LŨY TỈNH BÌNH THUẬN (VD: Hệ thống thủy lợi lợi dụng tổng hợp) Ths.NCS Lê Ngọc Anh 9 §1.1 Vai trị cơng trình thủy lợi (6) Sơ lược tình hình phát triển thủy lợi nước ta HỆ THỐNG CƠNG TRÌNH CHUYỂN NƯỚC TỪ HỒ LA NGÀ SANG HỒ KA PÉT THUỘC LƯU VỰC SƠNG CÀ TY TỈNH BÌNH THUẬN (VD: Hệ thống thủy lợi lợi dụng tổng hợp) Ths.NCS Lê Ngọc Anh 10 10 12/30/2019 §1.2 Khái niệm cơng trình thủy lợi (1) Cơng trình thủy lợi: Cơng trình xây dựng để sử dụng nguồn nước gọi công trình thuỷ lợi Nhiệm vụ chủ yếu cơng trình thuỷ lợi: làm thay đổi, cải biến trạng thái tự nhiên dịng chảy sơng, hồ, biển, nước ngầm để sử dụng nước cách hợp lý có lợi bảo vệ môi trường xung quanh tránh khỏi tác hại dòng nước gây nên Phân loại CTTL: Căn vào tính chất tác dụng lên dịng chảy, cơng trình thuỷ lợi chia ra: cơng trình dâng nước, cơng trình điều chỉnh dịng chảy cơng trình dẫn nước Ths.NCS Lê Ngọc Anh 11 11 §1.2 Khái niệm cơng trình thủy lợi (2) Cơng trình dâng nước: cống, đập Cơng trình dâng nước có ảnh hưởng đến tất yếu tố dịng chảy, lịng sơng nước ngầm Nhưng có hiệu lớn, điều chỉnh lưu lượng thượng lưu hạ lưu, mùa lũ nước giữ lại thượng lưu (đối với hồ chứa) tháo hạ lưu vào thời kỳ cần thiết theo nhu cầu dùng nước Ths.NCS Lê Ngọc Anh 12 12 12/30/2019 §1.2 Khái niệm cơng trình thủy lợi Cơng trình điều chỉnh dịng chảy: đê, đập, tường, kè  Cơng trình điều chỉnh để chống xói lở dịng sơng, làm thay đổi trạng thái dịng chảy, làm thay đổi hướng dòng chảy giới hạn lịng sơng theo u cầu cần thiết bảo vệ lịng sơng tránh khỏi tác hại nguy hiểm dịng nước  Cơng trình điều chỉnh khơng làm dâng nước, mà có tác dụng làm thay đổi hướng lưu tốc dòng chảy, phân bố lại lưu tốc ảnh hưởng đến hình dạng lịng sơng Ths.NCS Lê Ngọc Anh 13 13 §1.2 Khái niệm cơng trình thủy lợi Cơng trình dẫn nước: Kênh mương, đường hầm, cầu máng  Cơng trình dẫn nước gồm mục đích: dẫn nước vào turbin nhà máy thủy điện, đưa nước vào tưới ruộng, vào hệ thống cấp nước thành phố, xí nghiệp, nhà máy , đồng thời sử dụng làm đường giao thơng cho tàu thuyền lại  Cơng trình dẫn nước phải kể đến cơng trình tháo lũ, cơng trình tháo nước thừa hồ chứa từ thượng lưu hạ lưu qua đập hai bên bờ đập, cơng trình phân lũ sang khu vực khác nhằm giảm lũ sơng tránh ngập lụt hạ lưu Ths.NCS Lê Ngọc Anh 14 14 12/30/2019 §1.3 Phân loại CTTL (1) I Các loại đập Đập bê tông Đập bê tông trọng lực (hình a, b), đập chống (hình c) đập vịm (hình d) 15 Ths.NCS Lê Ngọc Anh 15 §1.3 Phân loại CTTL (2) I Các loại đập Đập đất Được xây đất, mặt cắt ngang dạng hình thang Đập đất đắp loại đất gọi đập đất đồng chất (hình 1a), đắp nhiều loại đất khác gọi đập đất không đồng chất ( hình c,d) Tường nghiêng Đường bão hịa thấm Dòng thấm Tường lõi Ths.NCS Lê Ngọc Anh 16 16 12/30/2019 §1.3 Phân loại CTTL (3) I Các loại đập Đập đá Loại đập có thân đập đắp đá Thiết bị chống thấm tường lõi (b) tường nghiêng đất sét sét (a) Thân đập đắp nửa đất, nửa đá gọi đập hỗn hợp đất đá (c) Đập khác: Đập đá đổ bọc bê tông, đập cao su, đập gỗ Ths.NCS Lê Ngọc Anh 17 17 §1.3 Phân loại CTTL (4) II Các cơng trình điều chỉnh  Hệ thống đê dọc bờ sông để chống nước lũ tràn vào đồng ruộng, khu dân cư, khu kinh tế  Các đập mỏ hàn, tường hướng dịng để lái dịng chảy sơng theo hướng có lợi cho lấy nước, chống xói lỏ bờ  Các ngưỡng đáy để điều khiển bùn cát, chống bồi lấp cửa lấy nước chống xói bờ sông  Các kè để bảo vệ bờ sông, mái đê khỏi bị xói sóng đánh hay dịng chảy mặt thúc vào mùa lũ  Các hệ thống lái dòng đặc biệt dùng để hướng dòng chảy mặt vào cửa lấy nước, xói trơi bãi bồi, cải tạo luồng lạch phục vụ giao thông thuỷ Ths.NCS Lê Ngọc Anh 18 18 12/30/2019 §1.3 Phân loại CTTL (5) II Các cơng trình điều chỉnh Đập mỏ hàn Ths.NCS Lê Ngọc Anh 19 19 §1.3 Phân loại CTTL (5) III Các cơng trình dẫn nước (1)  Kênh dạng sông nhân tạo, đào, đắp nửa đào nửa đắp hay xây mà thành Mặt cắt ngang thường có dạng hình thang, đơi hình chữ nhật, nửa trịn  Máng nước, dốc nước, bậc nước, cầu máng kênh nhân tạo xây mặt đất cao mặt đất, làm bê tông cốt thép, thép, gỗ, gạch, đá xây Các cơng trình sử dụng điều kiện địa hình, địa chất khơng cho phép làm kênh Ths.NCS Lê Ngọc Anh 20 20 10 12/30/2019 §1.3 Phân loại CTTL (6) III Các cơng trình dẫn nước (2)  Đường hầm xây dựng đất, núi Khi đường dẫn nước gặp núi cao khơng thể đào kênh người ta phải làm đường hầm để nối tiếp kênh chuyển nước Cũng đường hầm dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện, đường hầm tháo lũ hồ chứa  Đường ống ống dẫn nước làm thép, bê tông cốt thép đặt mặt đất bố trí thân đập, kênh mương, đê để dẫn nước Ths.NCS Lê Ngọc Anh 21 21 §1.3 Phân loại CTTL (7) IV Các cơng trình chun mơn Là cơng trình dùng cho số mục đích kinh tế thuỷ lợi như:  Trạm thuỷ điện: nhà máy, buồng xoắn, bể áp lực, tháp điều áp  Cơng trình giao thơng thuỷ: âu tàu, máy nâng tàu, cơng trình chuyển gỗ, bến cảng  Cơng trình thuỷ nơng: cống điều tiết, hệ thống tưới tiêu, hệ thống thoát nước  Cơng trình cấp nước nước: cơng trình lấy nước, dẫn nước, trạm bom, cơng trình cho vệ sinh, nước  Cơng trình cho cá: đường cá đi, đường chuyển cá, hồ nuôi cá Ths.NCS Lê Ngọc Anh 22 22 11 12/30/2019 §1.4 Đầu mối cơng trình thủy lợi hệ thống thủy lợi (1) Các cơng trình thuỷ lợi tập trung lại thành tập hợp cơng trình để nhằm giải nhiệm vụ thuỷ lợi xác định gọi đầu mối cơng trình thuỷ lợi Sơ đồ đầu mối cơng trình thuỷ lợi 1- đường tràn ; 2,3,4 - đập ; - âu thuyền; - nhà máy thuỷ điện Ths.NCS Lê Ngọc Anh 23 23 §1.4 Đầu mối cơng trình thủy lợi hệ thống thủy lợi (2) Các cơng trình đầu mối thuỷ lợi chia thành cơng trình chủ yếu, thứ yếu, hỗ trợ tạm thời  Cơng trình chủ yếu: đập, cơng trình tháo lũ, cơng trình lấy nước, bể áp lực, tháp điều áp, đường ống dẫn nước nhà máy thuỷ điện, kênh chính, trạm bơm  Cơng trình thứ yếu: tường chắn đất, thiết bị bảo vệ bờ kênh, cửa, phai  Cơng trình hỗ trợ: nhà ở, nhà quản lý, nhà hành chính, hệ thống ánh sáng, đường lại cơng trình  Cơng trình tạm thời: đê quai, cơng trình tháo nước thi cơng, âu thuyền tạm thời Ths.NCS Lê Ngọc Anh 24 24 12 12/30/2019 §1.4 Đầu mối cơng trình thủy lợi hệ thống thủy lợi (3) Tuỳ theo nhiệm vụ mức độ quan trọng mà cơng trình thuỷ lợi phân thành cấp:  Cấp I : Cơng trình đặc biệt quan trọng  Cấp II : Cơng trình quan trọng  Cấp III: Cơng trình thơng thường  Cấp IV : Cơng trình quan trọng  Cấp V : Cơng trình khơng quan trọng Cấp cơng trình phụ thuộc quy mô, ý nghĩa thời gian sử dụng cơng trình quy phạm Nhà nước quy định Ths.NCS Lê Ngọc Anh 25 25 §1.4 Đầu mối cơng trình thủy lợi hệ thống thủy lợi (4)  Chú ý: Việc phân cấp cơng trình có ý nghĩa vô quan trọng thiết kế xây dựng có ảnh hưởng đến ổn định, cường độ độ bền cơng trình toàn hệ thống Khi thiết kế, tuỳ theo cấp cơng trình ta xác định tiêu thiết kế tương ứng tần suất lưu lượng mực nước thiết kế, hệ số tin cậy, tuổi thọ cơng trình  Tập hợp nhiều đầu mối cơng trình thuỷ lợi tập hợp nhiều cơng trình thuỷ lợi phân bố khu vực lớn để giải nhiệm vụ thuỷ lợi đặt gọi hệ thống thuỷ lợi Ths.NCS Lê Ngọc Anh 26 26 13 12/30/2019 §1.4 Đầu mối cơng trình thủy lợi hệ thống thủy lợi (5) Hoạt động âu tàu Ths.NCS Lê Ngọc Anh 27 27 §1.5 Điều kiện làm việc cơng trình thủy (1) I Tác dụng nước lên cơng trình thủy Tác dụng nước lên cơng trình thủy: Áp lực thủy tĩnh, áp lực thủy động  gây trượt, lật đổ, xói Tác dụng thấm: làm giảm khả chống trượt gây ổn định cho cơng trình Thấm gây xói mịn hóa học học Tác dụng hóa lý nước: xâm thực cơng trình, gây xói mịn hóa học học Tác dụng sinh vật: trùng gặm đá móng bê tơng cơng trình gây phá hoại cơng trình Ths.NCS Lê Ngọc Anh 29 29 14 12/30/2019 §1.5 Điều kiện làm việc cơng trình thủy (2) II Tác dụng tương hỗ cơng trình với bờ  Tính chất đất bờ phụ thuộc vào cấu tạo địa chất có ý nghĩa quan trọng khả làm việc cơng trình thuỷ lợi; đặc biệt cường độ, độ biến dạng, mức độ nứt nẻ, độ ép nước, tình hình chất lượng nước ngầm  Nền cơng trình đá đất gồm tổ hợp nhiều loại đất khác Nền đá cho phép xây dựng cơng trình có cột nước cao, đất cho phép xây dựng cơng trình có cột nước thấp vừa Ths.NCS Lê Ngọc Anh 30 30 §1.5 Điều kiện làm việc cơng trình thủy (3) III Điều kiện xây dựng ảnh hưởng cơng trình thủy lợi khu vực lân cận  Điều kiện tự nhiên (địa hình, địa chất, thuỷ văn ) định đến việc chọn hình thức, kết cấu, kích thước bố trí cơng trình hệ thống Do điều kiện xây dựng ảnh hưởng lớn đến giá thành, thời gian xây dựng chất lượng công trình  Các cơng trình dâng nước, tạo thành hồ chứa làm ngập diện tích rộng lớn thượng lưu làm thay đổi khí hậu khu vực xung quanh Thượng lưu nước ngầm dâng cao, hạ lưu nước ngầm hạ thấp làm ảnh hưởng đến sinh trưởng trồng hoạt động dân sinh vùng lân cận Ths.NCS Lê Ngọc Anh 31 31 15