Thiết kế hồ chứa nước cà tót: Tính toán thủy lực và phương án thi công

LỰA CHỌN VÙNG TUYẾN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH

TÍNH TOÁN MỰC NƯỚC CHẾT VÀ DUNG TÍCH CHẾT 1.Khái niệm

Nhiệm vụ của tính toán điều tiết kho nước năm là để xác định mối quan hệ giữa dung tích hiệu dụng của kho nước Vh , khả năng cung cấp nước của kho nước q và mức độ đảm bảo cấp nước của kho nước P, từ đó phân phối lại dòng chảy trong năm cho phù hợp với yêu cầu cấp nước. Tính toán điều tiết năm theo phương pháp lập bảng dựa trên nguyên lí cân bằng nước : Hiệu số lượng nước đến và đi khỏi một lưu vực bằng sự thay đổi trữ lượng nước trong lưu vực đó trong thời đoạn tính toán bất kỳ.

BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

Trong điều kiện địa chất nền không tốt lắm, vật liệu địa phương là đất, cát, sỏi đá các loại lại khá sẵn có, chiều cao sơ bộ của đập không lớn, vậy để tiết kiệm được các loại vật liệu quý như sắt thép, ximăng và giảm giá thành công trình, dễ thi công quản lí, vận hành ta chọn hình thức đập chắn nước là đập bằng vật liệu địa phương có mặt cắt nhiều khối. An toàn, hiệu ích, đáp ứng nhu cầu phát triển trong tương lai: Khi bố trí công trình cần đảm bảo các công trình đầu mối làm việc an toàn, ổn định, thỏa mãn tối đa các yêu cầu dùng nước, giảm chi phí xây dựng và giảm chi phí vận hành khai thác hàng năm.

TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ

Sau khi sơ bộ đề ra các phương án trên, phải tiến hành thiết kế kĩ thuật, tính toán kinh tế với từng phương án rồi tiến hành so sánh để lựa chọn phương án tối ưu nhất vừa đảm bảo tốt yêu cầu thiết kế, vùa giảm giá thành công trình. Một số phương pháp thông dụng trong tính toán điều tiết lũ bằng kho nước như phương pháp thử dần, phương pháp đơn giản Kôtrerin, phương pháp Potapop..Phương pháp thử dần có ưu điểm dùng được cho trường hợp chia các thời đoạn Δt thay đổi và với mọi loại công trình xả cũng như yêu cầu vận hành khác nhau nhưng nếu tính bằng tay thì khối lượng tính toán tương đối lớn.

THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐẬP DÂNG

Mái dốc thượng lưu chịu tác dụng của nhiều yếu tố như: sóng, nhiệt độ thay đổi, lực thấm thuỷ động khi mực nước hồ rút nhanh..Hình thức bảo vệ mái được lựa chọn tuỷ thuộc vào tình hình chịu lực và cấp của công trình. Theo tài liệu địa chất, đất nền chủ yếu là cát hạt thô pha cuội sỏi, đất sét trung nhẹ, tầng thấm mỏng nên ta bóc bỏ toàn bộ lớp bồi tích ở thềm sông, lớp tàn tích và lớp đá phong hoá nhẹ ở hai vai đập.Chiều sâu bóc bỏ từ 2-7m.

THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐƯỜNG TRÀN

Một phần năng lượng này phá hoại lòng sông và hai bên bờ gây lên xói lở cục bộ sau đập, một phần tiêu hao do ma sát nội bộ dòng chảy, phần khác do ma sát giữa nước và không khì.Sức cản nội bộ càng lớn thì tiêu hao năng lượng do xói lở càng nhỏ và ngược lại. Để xác định được lưu lượng tính toán tiêu năng ta giả thiết nhiều giá trị lưu lượng khác nhau từ 0 tới qx max.ứng với mỗi cấp lưu lượng ta tính được (hc’’- hh).Giá trị lưu lượng để tính toán tiêu năng chính là giá trị ứng với (hc’’- hh) max.

TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CHỌN PHƯƠNG ÁN

Để việc đi lại được thuận tiện trong quá trình thi công cũng như quản lí vận hành, ta bố trí cầu giao thông cho người và phương tiện đi lại, bề rộng bằng bề rộng đỉnh đập b = 5m. Từ đường cong kinh tế trên, nhận thấy phương án Btr = 2 x 7m cho tổng giá thành công trình là nhỏ nhất.Vậy ta chọn phương án Btr = 2x7m để tính toán thiết kế hồ chứa.

BỐ TRÍ CHUNG ĐƯỜNG TRÀN

TÍNH TOÁN THỦY LỰC ĐƯỜNG TRÀN

• Tính toán thủy lực ngưỡng tràn
• Tính toán thủy lực dốc nước

Trong dốc nước có lưu tốc lớn, lớp không khí ở gần mặt dòng chảy sẽ bị hút vào lớp nước.Các bọt khí đó pha trộn vào lớp nước trên vùng mặt , chuyển động cùng dòng chảy, và do đó chiều sâu dòng chảy sẽ bị tăng lên so với tính toán khi không có hàm khí.Hiện tượng này làm cho tường bên của dốc nước phải tăng hơn so với tính toán bình thường. Trong điều kiện địa chất tuyến tràn tương đối tốt, cột nước trên tràn khá lớn (8.23m) thì hình thức tiêu năng sau dốc nước hợp lí là tiêu năng kiểu máng phun. Máng phun là một bản côngxon tựa trên các hàng cột, móng cột đặt sâu vào lớp đất tốt để tránh không bị xói lở. Nước từ cuối dốc với động năng sẵn có chảy qua phần máng phun sẽ bị hắt vào không khí với độ cao tùy theo trị số lưu tốc cuối dốc , trị số góc phun và rơi xuống hạ lưu. Dòng nước vì vậy bị không khí pha trộn vào, bị khuêch tán trên cả hai chiều, do đó khi rơi xuống lưu tốc bị giảm rất nhiều, nên hạn chế được khả năng xói lở hạ lưu. Nước từ trên cao rơi xuống sẽ tạo thành hố xói và gây khu nước vật ở hai bên bờ. Nhưng hố xói chỉ phát triển đến một độ sâu nhất định thì ổn định ,vì chiều sâu nước tăng lên, dòng chảy không đủ khả năng gây xói lở nữa. Mục đích của tính toán máng phun là xác định được chiều dài phun xa và chiều sâu hố xói ứng với các cấp lưu lượng khác nhau, từ đó vẽ đường bao hố xói và xác định kích thước hố đào sẵn để phóng xói. Các thông số thiết kế. Tính toán các thông số dòng phun. Sơ đồ tính toán máng phun. a) Xác định chiều dài nước rơi.

CHỌN CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN TRÀN

Với kết quả trên ta thấy áp lực đất chủ động có tác dụng kéo tràn về phía thượng lưu , tăng ổn định cho tràn nên không gây bất lợi cho công trình. Để tính được P và xác định được trọng tâm hình, ta chia nhỏ mặt cắt ngang tường cánh thành các phần tử nhỏ hơn là các hình cơ bản, tính lực tác dụng Pi tương ứng và tìm trọng tâm của các phần tử đó.

CHỌN CẤU TẠO CỐNG

Tại tháp có bố trí van sửa chữa là van phẳng, đặt sau thành tháp thượng lưu, có máy đóng mở loại vít đặt trong nhà tháp, máy đóng mở chạy bằng mô tơ điện nhưng có cơ cấu để đóng mở thủ công khi cần thiết. Lớp đất bọc quanh ống có chiều dày 1.5m mỗi phía tính từ mặt bê tông bọc được đắp bằng thủ công theo trình tự rải, san ,đầm từng lớp , dùng đầm cóc và phải kiểm tra chất lượng chặt chẽ để đảm bảo độ đầm chặt khống chế như đất đắp thân đập.

MỤC ĐÍCH VÀ CÁC TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN

Việc tính toán kết cấu cống thép bọc BTCT thực chất là việc xác định nội lực trong cống ứng với các trường hợp làm việc khác nhau, từ đó bố trí cốt thép và kiểm tra ổn định. Trong phạm vi đồ án , em tính toán kết cấu cống thép bọc bê tông cốt thép ứng với trường hợp bất lợi nhất là khi đập mới đắp xong ,trong cống chưa có nước.

PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

Phương pháp PTHH là một phương pháp tính đang được áp dụng rộng rãi nhất vì nó rất thuận tiện cho việc áp dụng máy tính điện tử, cho phép tính sơ đồ kết cấu tương đối phức tạp và phản ánh khá chân thực điều kiện làm việc của kết cấu thực. Để có một điều kiện biên chính xác với bài toán không gian thì cần xét đến ảnh hưởng của nền.Vì vậy trong mô hình này, liên kết giữa bản đáy cống và nền được biểu diễn bằng các liên kết lò xo, giữa các nhịp cống có thể hiện khe lún của lớp vỏ bọc BTCT.

BỐ TRÍ CỐT THÉP

Ứng suất kéo lớn nhất tác dụng lên trần cống có giá trị là 4.72kG/cm2 ,nhỏ hơn khả năng chịu kéo của bê tông nên ta chỉ cần bố trí cốt thép theo điều kiện cấu tạo cho trần cống. Theo biểu đồ ứng suất hình 8.5, ứng suất kéo xuất hiện lớn nhất ở phía ngoài thành cống với giá trị bằng 3.01kG/cm2, nhỏ hơn khả năng chịu kéo của bê tông, ta bố trí cốt dọc thành cống theo điều kiện cấu tạo.