Thiết kế kỹ thuật cụm công trình đầu mối Hồ chứa nước Bắc Quang

Phương hướng phát triển nông, lâm nghiệp a) Mục tiêu và nhiệm vụ

Vì vậy việc xây dựng công trình không ảnh hưởng đến nguồn tàì nguyên khoáng sản và công trình có giá trị. Trồng và khoanh nuôi bảo vệ rừng, phấn đấu đến năm 2010 nâng độ che phủ của rừng lên đến 75% tổng diện tích 5 triệu ha rừng.

Phương hướng phát triển nghành kinh tế khác

Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng công trình

Giải pháp về công trình

Các chỉ tiêu thiết kế

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 để thuận tiện cho việc nối tiếp với sông ở hạ lưu giảm được chiều dài đoạn dốc nước. + 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 năng tháo.

Cống lấy nước

+ 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 đột ngột do đó ta chọn hình thức tràn là tràn đỉnh rộng, có đáy phẳng, không có cửa van.

THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 5.1 Tính toán điều tiết lũ

• Thiết kế đập đất
• Tính toán thấm
• Tính toán ổn định đập đất

Thay các kết quả vừa tính được vào công thức (5-1) để xác định cao trình đỉnh đập ứng với MNLKT:.  Vậy cao trình đỉnh đập là:. Chiều rộng đỉnh đập cần xác định phụ thuộc vào điều kiện thi công và khai thác, có xét đến cấp công trình, nhưng không nhỏ dưới 5m. Khi không có yêu cầu khác, chiều rộng đỉnh đập nên từ 5 ÷ 10m đối với đập đất cấp II trở xuống, 10m trở lên đối với cấp đặc biệt và cấp II. Khi có yêu cầu kết hợp đường giao thông công cộng thì phải thiết kế theo tiêu chuẩn đường giao thông. Nếu tiêu chuẩn đường giao thông nhỏ hơn thì phải theo tiêu chuẩn trên. Trên đập này không có yêu cầu về giao thông mà chỉ có yêu cầu về cấu tạo và thi công. Mặt đập nói chung phải gia cố và tùy theo yêu cầu sử dụng mặt đập mà định hình thức gia cố cho thích hợp. Do chiều cao đập khá cao, để giảm bớt khối lượng đập ta bố trí tường chắn sóng trên đỉnh đập phía thượng lưu có tường chắn sóng cao 80 cm,kết cấu BTCT. Đỉnh đập phía hạ lưu có gờ bánh xe làm bằng đá xây M100 chiều cao so với đỉnh đập 20 cm. Theo giáo trình Thủy công tập I sơ bộ chọn mái dốc theo công thức sau:. Đập có mái dốc thay đổi đồng thời bố trí cơ thì giảm bớt được rất nhiều khối lượng đất đắp đập.  Hệ số mái dốc ta chọn như sau. Theo TCVN 8216-2009 thì trên mái đập nên bố trí các cơ do yêu cầu thi công, kiểm tra sửa chữa trong quá trình quản lý khai thác, do sử dụng đê quai thi công ở thượng lưu và đống đá tiêu nước ở hạ lưu vào đập. Số lượng cơ phụ thuộc vào chiều cao của đập, điều kiện thi công, kiểu gia cố mái và khả năng ổn định của toàn đập. Ở mái thượng lưu ta không bố trí cơ. Ở mái hạ lưu, nên bố trí cơ để sử dụng vào việc tập trung và dẫn nước mưa, làm đường công tác, và làm tăng sự ổn định của mái đập khi cần thiết. Chọn chiều rộng cơ hạ lưu bằng 3m. Để đảm bảo ổn định cho đập, tránh sự va đập của sóng, mái đập thượng lưu cần được gia cố bảo vệ. Cùng điều kiện vật liệu và khả năng thi công ta chọn hình thức bảo vệ mái thượng lưu là đá lát khan. Chiều dày đá lát khan đựơc xác định theo công thức:. Để đảm bảo an toàn và thuận tiện cho thi công ta chọn chiều dày của tấm lát đá là t = 0,3m. Dưới lớp đá lát khan ta bố trí tầng đệm theo hình thức tầng lọc ngược. Ta chọn hình thức bảo vệ mái hạ lưu là trồng cỏ. Phủ một lớp đất mầu dày 20 cm, trên đó trồng các ô cỏ nằm giữa có hệ thống các rãnh thoát nước mái hạ lưu. a) Mục đích của thiết bị thoát nước. Do có sự chênh lệch mực nước thượng, hạ lưu đập nên trong thân đập xuất hiện dòng thấm từ thượng lưu về hạ lưu. Các dòng thấm này nếu mạnh sẽ gây ra các hiện tượng bất lợi cho công trình như: xói mòn, trôi đất, sạt lở mái đập…. làm hư hỏng công trình. Vì thế chúng ta phải có các biện pháp làm giảm áp lực thấm bằng cách lắp đặt các bộ phận tiêu thoát nước để:. - Không cho dòng thấm thoát ra trên mái hạ lưu. - Hạ thấp đúng đắn và kinh tế đường bão hoà để nâng độ ổn định đập. - Dẫn nước thấm qua thân đập và nền đập xuống hạ lưu. - Ngăn ngừa những biến dạng do thấm. b) Hình thức và cấu tạo của thiết bị thoát nước:. Hình thức và cấu tạo của thiết bị thoát nước phụ thuộc vào loại đập, điều kiện địa chất của vật liệu đắp đập, mực nước hạ lưu và khả năng thi công. Trong công trình này ta chọn bộ phận tiêu thoát nước bằng lăng trụ cho phần lòng sông và kiểu áp mái cho phần sườn đồi.  Với đoạn lòng sông. Khi hạ lưu có nước, mực nước hạ lưu không lớn có thể chọn hình thức thoát nước là lăng trụ. Cao trình đỉnh lăng trụ chọn cao hơn mực nước hạ lưu lớn nhất khoảng 1,5÷3,0 m. Cao trình đỉnh của lăng trụ thoát nước là:. Chiều rộng của đỉnh lăng trụ thoát nước ta chọn b = 2,0m. Mặt tiếp xúc giữa lăng trụ với đập và nền được bố trí tầng lọc ngược. Hình 5-3: Cấu tạo chi tiết lăng trụ thoát nước.  Đoạn trên sườn đồi:. Ứng với trường hợp không có nước ta chọn hình thức thoát nứơc kiểu áp mái. Cao trình của thiết bị thoát nước cao hơn điểm ra của đường bão hoà 1m. c) Tầng lọc ngược của vật thoát nước. Ở dòng nước thấm đi vào vật thoát nước, gradien cột nước đột ngột tăng lên cho nên tại mặt tiếp xúc giữa thân và nền đập nên bố trí tầng lọc ngược nhằm loại trừ những hiện tượng biến dạng đất do dòng thấm gây ra như xói ngầm, đùn đất, .. Chiều dày của tầng lọc ngược được xác định theo điều kiện thi công nhưng không nhỏ hơn 0,2m, ta chọn δlọc ngược= 0,3 m, cấu tạo gồm ba lớp theo quy luật vật liệu có kích thước hạt bé nằm dưới vật liệu kích thước hạt lớn. Cấu tạo tầng lọc ngược như hình vẽ. d) Thiết bị chống thấm. - Tính thấm cho mặt cắt lòng sông ( nơi có tầng thấm dày nhất) - Tính thấm cho hai mặt cắt sườn đồi. - Nước ngầm chuyển động theo quy luật của định luật Đacxy:. + J: građien thủy lực tại điểm tính toán - Đất là môi trường đồng nhất đẳng hướng. - Nước chứa đầy các khe rỗng trong đất và không thể co hẹp được. - Trong miền thấm không có điểm tiếp nước, cũng không có điểm rút nước. Ở đây chỉ xét cho trường hợp là bài toán phẳng, có biên tự do, đường bão hòa là đường giới hạn trên của miền thấm cũng là một yếu tố cần xác định trong quá trình tính toán. Đường dòng cuối cùng là mặt tầng không thấm. Trong đồ án sử dụng phương pháp thủy lực để tính toán thấm qua đập. Phương pháp thủy lực dựa trên một số giả thiết nhằm đơn giản hóa các biên của miền thấm: giới hạn bài toán phẳng thấm ổn định, không xét đến ảnh hưởng của mao dẫn. Phương pháp thủy lực học cho những đặc trưng trung bình của dòng thấm nên độ chính xác không cao vì phải dựa vào một số tiên đề, một số giả thiết nhất định. Tuy nhiên cách giải này có thể giải được những trường hợp phức tạp trong thực tế và vẫn đảm bảo yêu cầu của kỹ thuật. Mặt khác nó có ưu điểm là đơn giản và gọn. Công thức Dupuy được ứng dụng rộng rãi khi tính thấm qua đập đất bằng phương pháp thủy lực. + Công thức xác định đường bão hòa:. + Công thức xác định lưu lượng thấm:. Tài liệu cần thiết để tính toán:. a) Trường hợp I: Tính toán thấm cho mặt cắt lòng sông, thượng lưu là MNDBT, hạ lưu không có nước.

THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ 6.1 Hình thức và cấu tạo các bộ phận đường tràn

• Tính toán thủy lực tràn xả lũ
• Tính toán ổn định trán xả lũ

Độ sâu phân giới cuối ngưỡng tràn ( đầu đoạn thu hẹp) được xác định theo công thức:. Bảng 6-1: Độ sâu phân giới tại đầu đoạn thu hẹp. - Hình thức tràn là đỉnh rộng không ngưỡng, phía trước ngưỡng tràn coi như dòng chảy xuôi thuận vì vậy có thể coi dòng chảy trên ngưỡng là dòng đều. Sau ngưỡng, do có độ dốc lớn nên dòng chảy là dòng chảy xiết. Từ dòng chảy đều chuyển sang chảy xiết phải qua trạng thái phân giới hk.Vì vậy độ sâu tại cuối ngưỡng tràn, đầu đoạn thu hẹp là độ sâu hk. b) Tính vẽ đường mặt nước trong đoạn thu hẹp. ∋2: Năng lượng đơn vị tại mặt cắt cuối khoảng tính toán(m). : Năng lượng đơn vị tại mặt cắt thứ i. : Độ dốc thuỷ lực trung bình trong đoạn tính toán. Bảng 6-15: Kết quả tính đường mặt nước trên đoạn bề rộng không đổi. Vậy Vc < [V]KX nên dốc nước đảm bảo không bị xói trong quá trình làm việc. Chiều cao tường bên dốc nước được xác định theo công thức:. +Ht : chiều cao tường bên dốc nước. + hhk: chiều sâu dòng chảy có kể đến hàm khí trong dốc nước. + h, v: chiều sâu và vận tốc dòng chảy tại mặt cắt tính toán. Bảng 6-16: Kết quả tính toán chiều cao tường bên dốc nước. Cuối đoạn thu hẹp. Để tránh trường hợp lượng nước xả qua tràn lớn, đổ về hạ lưu có thể gây xói lở, cuốn trôi chân công trình dẫn đến hư hỏng công trình.Vì vậy ta phải áp dụng biện pháp tiêu năng để tiêu bớt năng lượng của dòng nước trước khi đổ về hạ lưu để đảm bảo an toàn cho những công trình phía hạ lưu. b) Kênh dẫn hạ lưu. Kênh dẫn hạ lưu được thiết kế để dẫn nước từ tràn xả lũ vào lòng sông tự nhiên. Dòng chảy sau khi ra khỏi máng phun sẽ rơi xuống hố xói, ta phải thiết kế kênh dẫn nước từ hố xói ra lòng sông sao cho đảm bảo chuyển được lưu lượng nước lớn nhất từ tràn xả lũ xuống và kênh không bị xói lở trong quá trình làm việc.  Thiết kế mặt cắt kênh. Kênh dẫn hạ lưu là kênh đất có mặt cắt ngang dạng hình thang và có các thông số cơ bản sau:. Ta thiết kế kênh theo phương pháp đối chiếu mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực.  Kiểm tra điều kiện không xói của kênh. Kênh xả hạ lưu nằm trên nền đất sét nặng lẫn sỏi sạn. Vậy V < [Vkx] nên kênh đảm bảo không bị xói lở trong quá trình làm việc. Hố xói cách lòng sông một đoạn nên mực nước trong kênh không bị ảnh hưởng của mực nước trên sông. c) Tính toán tiêu năng sau dốc.

THIẾT KẾ CỐNG LẤY NƯỚC 7.1 Vị trí và hình thức cống

• Thiết kế kênh hạ lưu cống
• Tính khẩu diện cống .1 Trường hợp tính toán
• Kiểm tra trạng thái chảy và tính toán tiêu năng
• Tính toán ngoại lực tác dụng lên cống ngầm .1 Mục đích tính toán

Tháp van nếu bố trí lùi vào trong thân đập thì điều kiện làm việc của tháp tốt hơn như lún ít chênh lệch so với bộ phận thân cống vì lực chịu tương đối đều, tháp tránh được sóng gió, cầu công tác giảm được chiều dài, song bộ phận phía trước cống làm việc có áp sẽ dài, khó kiểm tra tu sửa, yêu cầu nối tiếp tháp với đập phải tốt, tránh gây thấm ở mặt tiếp xúc, bất lợi cho sự làm việc của đập. - Khi tính toán cống với lưu lượng Qtk thì xảy ra nước nhảy trong cống, nhưng khi cống làm việc với nhiều mực nước khác nhau (trường hợp bất lợi khi mực nước khống chế thấp ứng với MNC) thì có thể xảy ra trường hợp nước nhảy ngoài cống.

TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT MỐ BIÊN TRÀN XẢ LŨ 8.1 Mục đích và yêu cầu

• Mặt cắt và các số liệu tính toán
• Tính toán nội lực

Vì tường thấp nên bỏ qua ảnh hưởng ngàm một phần của bản mặt với bản chống biên và ngàm của bản mặt với bản đáy, dùng phương pháp tra bảng cho dầm 4 nhịp (Phụ lục 18 trang 169 GT Kết cấu bê tông cốt thép) tính toán được giá trị mô men, lực cắt, phản lực tại gối tựa cho dầm. Sơ đồ lực tác dụng, biểu đồ mô men, lực cắt được thể hiện như hình dưới đây:. QA Q-Bp QC. Sơ đồ nội lực của bản mặt Ký hiệu:. Lực tác dụng lên bản đáy bao gồm: Phản lực nền; trọng lượng bản thân; trọng lượng đất và tải trọng xe máy. Tổng của hai biểu đồ tải trọng do phản lực nền và tải trọng tác dụng trực tiếp lên tấm đáy ta có biểu đồ tải trọng tác dụng lên tấm đáy. Sơ đồ lực tác dụng lên bản móng tường a) Cắt ngang bản đáy. b) Biểu đồ phản lực nền (lấy kết quả từ phần tính ổn định). c) Biểu đồ tải trọng phía trên tác dụng lên bản đáy (tải trọng đất + trọng lượng bản thân công trình). d) Biểu đồ tổng hợp ngoại lực tác dụng lên bản đáy. MGL: tổng momen gây lật (đã tính ở phần tính ổn định TH1). Tính ứng suất σmax, min:. Tải trọng phía trên tác dụng lên bản đáy:. Tính toán như một dầm công xon ngàm tại vị trí bản mặt chịu tải trọng phân bố hình thang và lực cắt mô men. a) Nội lực tiêu chuẩn. Tính toán như một dầm công xon ngàm tại vị trí bản mặt chịu tải trọng phân bố hình thang và lực cắt mô men. a) Nội lực tiêu chuẩn.