Thiết kế hồ chứa đa mục tiêu phương thịnh huyện tam nông tỉnh phú thọ

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHIỆP PHÁT TRIỂN NƠNG THƠN KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỒ CHỨA ĐA MỤC TIÊU PHƢƠNG THỊNH HUYỆN TAM NÔNG - TỈNH PHÚ THỌ Ngành: Công nghiệp phát triển nông thôn Mã số: 102 Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Tỉnh Sinh viên thực hiện: Đinh Văn Xuyền Khoá học: 2004 – 2008 Hà Tây, - 2008 LỜI CẢM ƠN Sau bốn năm học tập trường, đến tơi hồn thành khố học Được hướng dẫn thầy Ths Phạm Văn Tỉnh, phân cơng Bộ mơn Cơng trình, giúp đỡ cán công nhân viên Công ty Tư vấn & Đầu tư Kĩ thuật Cơ điện Tơi thực khố luận: “Thiết kế hồ chứa đa mục tiêu Phƣơng Thịnh - Hyện Tam Nông – Tỉnh Phú Thọ” Qua đây, cho xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Phạm Văn Tỉnh tồn thể thầy giáo trường, cán công nhân viên Công ty Tư vấn & Đầu tư kĩ thuật Cơ điện bạn bè giúp đỡ tơi q trình thực khố luận tồn q trình học tập trường Nội dung khóa luận khó tránh khỏi sai sót Do vậy, tơi mong góp ý, bảo thầy bạn bè Hà Tây, ngày tháng năm 2008 Sinh viên thực Đinh Văn Xuyền ĐẶT VẤN ĐỀ * Tính cấp thiết khố luận: Việt Nam nước có hệ thống sơng ngịi chằng chịt, trạng thái thuận lợi cung cấp nguồn nước mặt Tổng lượng nước bình quân hàng năm chảy sơng suối Việt Nam kể từ ngồi lãnh thổ chảy vào khoảng 879 tỷ m3 Tuy nhiên, nước ta nằm cuối hạ lưu sông lớn: Sông Hồng, sông Mê Công, sông Mã, sông Cả, sông Đồng Nai Chẳng hạn: Sông Mê Công có 90% diện tích lưu vực nằm nước ngồi 90% lượng nước sông Mê Công chảy vào Việt Nam từ nước ngồi, sơng Hồng có gần 50% diện tích lưu vực nằm Trung Quốc 30% lượng nước hàng năm bắt nguồn từ Trung Quốc Do đó, khả có nước, đặc biệt mùa khơ, nước vùng thượng nguồn gia tăng sử dụng nguồn nước điều nằm ngồi tầm kiểm sốt Việt Nam Hơn nữa, nguồn nước nước ta lại phân bố không đồng theo không gian thời gian Trên lãnh thổ có vùng nước phong phú: lượng mưa trung bình năm 3800 mm (Bắc Quang – Hà Giang), có vùng mưa nhỏ lượng mưa hàng năm đạt 800 mm (Phan Rang) Lượng dòng chảy hàng năm chủ yếu tập trung vào tháng mùa lũ chiếm 80% tổng lượng dịng chảy hàng năm, mùa kiệt kéo dài gây khó khăn cho cấp nước Vì vậy, xây dựng hồ chứa kết hợp cơng trình đầu mối biện pháp hữu hiệu để thay đổi trạng thái tự nhiên dòng chảy phù hợp với nhu cầu dùng nước Đây biện pháp để sử dụng bền vững hợp lý tài nguyên nước, điều tiết nguồn nước, tránh hạn hán, lũ lụt xảy Các hồ chứa xây dựng tạo điều kiện phát triển kinh tế xã hội, cải thiện môi trường sinh thái khu vực Cơng trình hồ chứa nước Phương Thịnh xây dựng khơng nằm ngồi mục đích Cơng trình nằm Tiểu dự án sửa chữa nâng cấp hồ đập huyện Tam Nông - tỉnh Phú Thọ Qua việc nghiên cứu khảo sát điều kiện tự nhiên, xã hội khu vực trí Bộ mơn Cơng trình - Trường Đại học Lâm nghiệp, hướng dẫn thầy giáo Ths Phạm Văn Tỉnh Tơi thực khố luận: “Thiết kế hồ chứa đa mục tiêu Phương Thịnh - Huyện Tam Nông - Tỉnh Phú Thọ” * Mục tiêu khoá luận: Hồ chứa Phương Thịnh xây dựng với mục tiêu: Giữ nước mùa lũ, điều tiết cấp nước cho 110 lúa màu, 20 chè đồi Giải vấn đề xúc chiến lược vùng nâng cao suất trồng, mở rộng diện tích canh tác, trồng có giá trị kinh tế cao… Ngoài ra, việc xây dựng hồ cịn góp phần tích cực vào việc cải tạo mơi trường, khí hậu, làm chậm lũ cho vùng hưởng lợi, ni trồng thuỷ sản lịng hồ điểm du lịch sinh thái tương lai Phù hợp với nhu cầu mong mỏi người dân, qui hoạch phát triển địa phương * Nội dung khoá luận: Khố luận gồm có chương Chương 1: Điều kiện tự nhiên xã hội khu vực nghiên cứu Chương 2: Tính tốn đặc trưng dịng chảy Chương 3: Xác định thành phần hồ chứa Chương 4: Tính tốn thiết kế đập Chương 5: Tính thấm qua đập Chương 6: Tính tốn ổn định mái đập Chương 7: Sơ dự toán giá thành Chƣơng I ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Vị trí địa lý Cơng trình hồ Phương Thịnh xây dựng địa bàn xã Phương Thịnh, huyện Tam Nơng tỉnh Phú Thọ Cơng trình thuộc Tiểu dự án sửa chữa, khắc phục hồ đập huyện Tam Nơng Vị trí cơng trình: - Phía Bắc giáp xã Tứ Mỹ - Phía Đơng giáp xã Cổ Tiết - Phía Tây giáp xã Quang Húc - Phía Nam giáp xã Thọ Vần 1.2 Địa hình địa mạo - Huyện Tam Nông huyện miền núi tỉnh Phú Thọ, có nhiều núi địa hình phức tạp, bị chia cắt nhiều dãy núi từ vừa đến thấp - Khu vực lòng hồ bao bọc xung quanh núi, địa hình dạng lòng chảo, thung lũng kéo dài, chủ yếu theo hướng từ Tây sang Đơng - Địa hình bờ suối khu vực hồ cao trình thay đổi, chiều rộng lịng hồ thường thay đổi theo hình cá, giáp bờ đập lòng suối tương đối rộng co hẹp, uốn lượn quanh co gấp khúc vị trí xa mặt đập 1.3 Điều kiện địa chất Qua việc khoan khảo sát trường đập cũ kết thí nghiệm mẫu phịng phân chia địa tầng khu vực thành lớp có tính chất lí sau: - Lớp 1: Phân làm phụ lớp + Phụ lớp 1A: Đất thuộc loại sét pha, màu nâu vàng, nâu đỏ, xám trắng, loang lổ, trạng thái dẻo cứng Là lớp đất tốt có sức chịu tải trung bình, tính biến dạng nhỏ Tại vị trí đập đầu mối phụ lớp 1A nằm phía với bề dày biến đổi từ 0.3 ÷ 6.7m + Phụ lớp 1B: Đất sét pha màu nâu vàng, nâu đỏ, xám trắng, loang lổ, trạng thái dẻo mềm đến dẻo chảy, lẫn cuội tảng tròn cạn Đây lớp đất yếu chịu ảnh hưởng trực tiếp trình thấm nước từ hồ chứa qua thân đập xuống hạ lưu Lớp có hệ số thấm ngang K = 24,1 ×10-4 cm/s, nên có biện pháp gia cố lại lớp đất đồng thời chống lại tượng thấm nước qua thân đập - Lớp 2: Đất thuộc loại sét pha, màu xám đen, xám tối, lẫn tàn tích hữu cơ, trạng thái dẻo chảy, bùn sét pha Đây lớp đất yếu, có sức chịu tải nhỏ, tính biến dạng lớn Vì vậy, trình thiết kế sửa chữa đập cần tính tốn ổn định cho đập lớp có liên quan đến vùng biến dạng dẻo móng cơng trình - Lớp 3: Đất thuộc loại cuội sỏi sạn lẫn cát sét pha (nguồn gốc lũ tích), màu xám trắng, xám tối, bão hồ nước Kích thước cuội tảng lớp đạt 10cm ÷ 20cm Đây lớp đất tốt có sức chịu tải lớn tính biến dạng nhỏ, thích hợp làm móng cho cơng trình xây dựng có tải trọng trung bình đến lớn - Lớp 4: Đất thuộc loại cuội tảng tròn cạnh lẫn sét pha (nguồn gốc tàn tích), màu xám vàng, xám trắng, trạng thái cứng Lớp sản phẩm phong hoá trực tiếp từ đá gốc nên có bề dày sức chịu tải lớn, tính biến dạng nhỏ thích hợp làm móng cho cơng trình có tải trọng trung bình đến lớn 1.4 Đặc điểm khí hậu thuỷ văn 1.4.1 Đặc điểm khí hậu Khí hậu vùng dự án nói chung chịu ảnh hưởng vùng nhiệt đới gió mùa: nắng nóng, mưa nhiều, độ ẩm cao, bốc nhiều Nhiệt độ vùng mang đặc trưng vùng miền núi, nhiệt độ lên cao vào tháng mùa hè giảm đáng kể vào tháng mùa đông, có thời điểm xuống tới gần oC Lượng mưa hàng năm dao động từ 1103,6 mm ÷ 2468,6 mm Lượng mưa mùa biến động lớn, 80% lượng mưa rơi vào mùa mưa từ tháng VI đến tháng X hàng năm Cũng có năm bắt đầu sớm kết thúc muộn Mùa khô tháng XI đến hết tháng V năm sau, chiếm khoảng 20% lượng mưa năm, khí hậu lạnh khơ a Nhiệt độ độ ẩm khơng khí Các đặc trưng yếu tố khí tượng: nhiệt độ độ ẩm tương đối khơng khí dùng cho hồ lấy theo số liêu thực đo dài năm trạm khí tượng Phú Hộ Các số liệu thống kê trình bày bảng đây: Bảng 1-1: Nhiệt độ không kí nhiều năm (0C) T 0C TB Cao Thấp I II III IV V VI VII VIII IX 15,8 17,5 19,2 23,1 27,4 28,5 28,2 28,7 27,5 24,2 21,3 18,6 23,3 26,5 27,9 30,5 31,6 36,2 37,8 36,5 36,2 34,1 32,5 30,4 27,2 37,1 8,8 23,2 21,8 15,4 11,2 10,2 12,1 16,4 20,2 22,5 23,1 X XI XII TB 8,7 8,8 XII TB Bảng 1-2: Độ ẩm tương đối trung bình tháng, năm (%) Tháng I U(%) 83,6 II III IV V 87,0 86,0 85,8 83,0 VI 82,6 VII VIII IX X 84,6 86,6 84,4 82 XI 82,4 82,4 84,2 b Bốc Lượng bốc không khí đo ống Piche trạm khí tượng Phú Hộ thống kê sau: - Lượng bốc năm lớn nhất: 995,7 mm - Lương bốc năm nhỏ nhất: 740,2 mm - Lượng bốc trung bình qua năm: 848,4 mm Lượng tổn thất phân phối đến tháng theo mơ hình phân phối bình quân lượng bốc thực đo ống Piche trạm Phú Hộ: Bảng 1-3: Lượng bốc trung bình tháng, năm (mm) Tháng ZP I II III 52.0 44.9 52.9 IV V 66 90 VI VII VIII IX X XI 92.3 84.3 76.9 76.2 77.8 69.1 XII Tổng 66 848.4 c Gió Căn vào số liệu tốc độ gió lớn khơng kể hướng đo trạm khí tượng Phú Hộ, tính tốc độ gió lớn ứng với tần suất thiết kế Kết tính tốn ghi bảng: Bảng 1-4: Tốc độ gió lớn khơng kể hướng P (%) (%) (%) 50 (%) VmaxP (m/s) 29,1 26,7 16,6 d Lƣợng mƣa bình quân lƣu vực Lượng mưa năm vùng dự án tính theo cách: - Bình quân số học trạm mưa quanh vùng (trạm thuỷ văn Thanh Sơn, trạm khí tượng Việt Trì, trạm khí tượng Minh Đài, trạm mưa n Lập): X = 1603,8 mm - Theo đồ đường đẳng trị mưa năm ATLAS khí tượng thủy văn Tổng cục Khí tượng Thủy văn, lượng mưa trung bình nhiều năm vùng dự án biến động xung quanh giá trị 1600 mm - Chọn giá trị mưa lưu vực trung bình nhiều năm Xo = 1600 mm d Lƣợng mƣa tƣới thiết kế Lượng mưa tưới thiết kế tính từ chuỗi tài liệu thực đo trạm thuỷ văn Thanh Sơn: XP=75% = 1373,7mm Phân phối lượng mưa tưới thiết kế theo mơ hình mưa năm 1987 bảng: Bảng 1-5: Phân phối lượng mưa tưới thiết kế Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm XP=75% 7.9 52.4 15.1 31.6 225.6 199.7 347.2 206.2 167.1 110.7 7.1 3.1 1373.7 1.4.2 Đặc điểm thuỷ văn - Địa bàn huyện có nhiều sơng ngịi chảy qua (Sơng Hồng, sơng Bứa, ngịi Me, ngịi Dao ) có nguồn nước dồi cung cấp nước tưới cho xã ven sông suối Hồ Phương Thịnh xây dựng sông Bứa - Hệ thống tiêu vùng chủ yếu tiêu tự chảy qua cống Tam Cường, Hiền Quan, cầu Trắng, Dậu Dương , nhiệm vụ tiêu cịn có phần cung cấp nguồn nước tưới cho số xã dọc theo khu vực ruột tiêu - Trong huyện có tổng 18 hồ đập lớn nhỏ, khả cung cấp lượng nước tưới đảm bảo cho 820 Đối với xã vùng dự án nguồn nước tưới chủ yếu sử dụng lượng nước mưa tự nhiên Tính đến tuyến cơng trình, đặc trưng hình thái lưu vực sau: Bảng 1-6: Đặc trưng hình thái lưu vực sơng Bứa Lưu vực Flv(km2) LC (km) ∑Ln (km) Js(‰) Jd(‰) Sông Bứa 2,86 1,9 0,0 0,5 105 1.5 Điều kiện dân sinh kinh tế 1.5.1 Dân số Huyện Tam Nơng có thị trấn 20 xã, khu vực hưởng lợi tiểu dự án có 3123 hộ, 14.837 6.766 lao động nông nghiệp Mật độ phân bố dân số trung bình 36.09 người/km2 phân bố khơng đều, mật độ dân số cao trung tâm thị trấn thưa dần xã ven, có 54% nhân thị trấn sống dựa ngành phi nông nghiệp, số lao động làm việc ngành nghề có xu hướng tăng số lao động ngành nông - lâm nghiệp - thuỷ sản có xu hướng giảm dần 1.5.2 Tình hình kinh tế - xã hội a Hoạt động sản xuất kinh tế Tam Nông huyện miền núi nghèo tốc độ phát triển kinh tế xã hội chậm Đồng bào canh tác chủ yếu lúa, hoa màu công nghiệp Tuy nhiên, đất đai cằn cỗi, nước tưới thiếu nên suất trồng thấp, đời sống nhân dân gặp nhiều khó khăn Phân theo thành phần kinh tế, huyện có thành phần kinh tế nhà nước, kinh tế tập thể, kinh tế tư nhân, kinh tế cá thể, kinh tế hỗn hợp (chưa có thành phần kinh tế có vốn đầu tư nước ngồi) Trong đó, thành phần kinh tế cá thể chiếm tỷ lệ lớn trờn 70% Trong năm qua, huyện đạt tốc độ tăng trưởng kinh tế bình quân 7%/ năm, nơng - lâm nghiệp tăng 5,3%, CN - TTCN tăng 3,87%, dịch vụ tăng 12% Cơ cấu kinh tế nông - lâm nghiệp 76,2%, CN - TTCN 8%, dịch vụ 15,8% Tổng sản lượng lương thực quy thóc đạt 22.000 tấn, bình quân lương thực đầu người đạt 280 kg/năm Thu nhập bình quân đầu người 2,1 triệu đồng/năm 10 + Lớp đất đường bão hòa: : γ = 10.3 (KN/m3),  = 12, C = 15 (Kpa) + Lớp nền: : γ = 10.7 (KN/m3),  = 18, C = 29.2 (Kpa) b Trình tự tiến hành - Lập phạm vi làm việc: Chiều rộng 260 mm chiều cao 200 mm - Lập tỷ lệ: theo hai chiều đứng ngang 1:250, khoảng làm việc theo trục -4 đến 52.25 - Lập khoảng ô lưới - Lưu giữ tốn - Phác họa tốn: Đưa dạng hình học tốn + Trong cơng cụ Zoom nhấn phím Zoom Page + Chọn Line từ thực đơn Sketch + Di chuyển trỏ đến điểm mà tọa độ xác định điểm chân thượng, hạ lưu, điểm đầu, cuối mái đập,… nhấn trái chuột, ta dạng hình học đập - Xác định phương pháp phân tích: Chọn Analysis Setting từ thực đơn Keyln, chọn Bishop, Ordinary and Janbu - Xác định lựa chọn phân tích - Xác định tính chất đất: + Chọn Soil Properlies từ thực đơn Keyln + Nhập tính chất lớp đất vào hộp thoại - Vẽ đường: + Chọn Line từ hộp thoại Draw + Di chuyển trỏ đến vị trí để xác định khoảng giới hạn lớp đất - Vẽ đường bão hòa - Vẽ bán kính mặt trượt - Vẽ lưới mặt trượt - Dán nhãn cho lớp đất cho toán 63 - Giải toán: + Nhấn vào nút SLOVE từ công cụ DEFINE Standard + Một cửa sổ SLOVE xuất nhấn vào nút Start để bắt đầu giải Stop để kết thúc Ta kết tốn hình 6-8 + Xem kết quả: Nhấn vào nút CONTOUR công cụ DEFINE Standard, ta cung trượt nguy hiểm hình 6-9 + Bảng tổng hợp kết tính K cho mặt trượt khác nhau, có 36 mặt trượt tính tốn thể hình 6-10 + Các lực tác dụng lên dải thể hình 6-11 64 Hình 6-8 : Kết tính K cho tâm trượt nguy hiểm 65 Hình 6-9: Cung trượt nguy hiểm 66 Hình 6-10: Bảng tổng hợp giá trị K cho dải 67 - Các lực tác dụng lên dải hiển thị theo bểu đồ khối đa giác lực dải nào: Hình 6-11: Các lực tác dụng lên dải Biểu đồ khối tự cho biết lực theo theo phương pháp chọn Độ lớn véc tơ lực thể cạnh mũi tên Đa giác lực cho biết tổng lực tác dụng lên dải Sự khép kín đa giác lực biểu thị đồ giải cân lực tác dụng lên dải 6.3.3 Đánh giá hợp lý mái đập Sau tiến hành nhập số liệu chạy chương trình GeoSlope/W ta thu giá tri Kmin = 1.277 So sánh với giá trị [K] thấy: Kmin > [K] Kết tính tốn tay cho thấy Kmin = 1.277 > [K] =1.15 Ngoài để thoả mãn yêu cầu kinh tế Kmin < 1.5[K] = 1.725 Vậy mái đập đảm bảo điều kiện ổn định trượt thoả mãn yêu cầu kinh tế hai trường hợp tính tốn tay chạy phần mềm 68 Chƣơng SƠ BỘ DỰ TOÁN GIÁ THÀNH 7.1 Các để tính tốn giá thành - Nghị định 52/1999/NĐ-CP ngày 8/7/1999 Chính Phủ “Về việc ban hành Qui chế Quản lý đầu tư xây dựng”, Nghị định 12/2000/NĐ-CP ngày 5/5/2000 nghị định số 07/2003/NĐ-CP ngày 30/01/2003 Chính Phủ việc “Bổ sung, sửa đổi số điều Qui chế quản lý đầu tư xây dựng” - Thông tư 10/1/2003/BNN/XDCB ngày 18/9/2003 Bộ Nông nghiệp Phát triển Nơng thơn hướng dẫn điều chỉnh dự tốn cơng trình XDCB thuộc ngành Nơng nghiệp Phát triển Nông thôn - Định mức XDCB số 1242/1998/QĐ-BXD ngày 25/11/1998 - Định mức 65/2003/QĐ-BNN-PCLB ngày 02/06/2003 Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn - Phương pháp lập dự toán Viện Kinh tế Bộ Xây dựng - Định mức chi phí thiết kế cơng trình xây dựng số 12/2001/QĐ-BXD ngày 20/07/2001 - Định mức chi phí tư vấn đầu tư xây dựng số 15/2001/QĐ-BXD ngày 20/07/2001 Bộ Xây dựng - Cơ cấu tổng dự toán, chi phí Ban quản lý Dự án theo thơng tư 09/2000/TT-BXD ngày 17/06/2003 Bộ Xây dựng - Thuế giá trị gia tăng Nghị định số 158/2003/NĐ-CP ngày 10/12/2003 Chính phủ thơng tư hướng dẫn số 120/2003/TT-BTC ngày 12/12/2003 Bộ Tài - Đền bù di dân, tái định cư dự án địa phương triển khai thực hiện, báo cáo dự trù cho phần - Định mức, đơn giá tỉnh Phú Thọ 69 7.2 Sơ dự toán giá thành 7.2.1 Chi phí khối lƣợng xây lắp Bảng 7-1: Chi phí khối lượng cơng trình Nội dung I BT M150 ĐỔ TRỰC TIẾP 404,40 m3 Thành tiền 181.978.524,00 - Mái đập 347,05 m3 - - Chân khay mái thợng 22,056 m3 - 35,2896 STT - Chân khay đỉnh đập II BTCT M150 GIẰNG MÁI HẠ III IV - Số liệu tính Đơn vị 37,44 m3 VÁN KHN 614,40 m2 16.848.000,00 24.576.000,00 Giằng mái hạ 374,4 m2 - 240 Thanh chèn tạo ô (loại B) ĐẤT ĐÀO Đất đào cấp m 3.715,47 m3 241.505.315,32 1.941,84 m3 - 747,25 m - 1.026,38 m Đất đào phong hoá (cấp2) m - Đào phá đê quai V ĐẤT ĐẮP 4.202,27 m3 252.136.211,27 - Thân đập 1.988,77 m3 - 747,25 m - 1.466,25 m 8.703.202,63 29.952.000,00 39.857.431,50 9.439.790,46 45.256.653,65 12.100.000,00 91.311.840,00 7.719.600,00 - Bù phong hoá Đất đắp đê quai (tận dụng 50%) VI LÓT VỎ BAO XI MĂNG 3.481,28 m2 VII CỐTTHÉP D