định được các đại lượng không thứ nguyên: và .
+ chọn cặp trị số nhỏ trong 2 cặp trị số tra được, từ đó xác định được , và .
Trị số được xác định như sau: (m) và kiểm tra lại điều kiện sóng
nước sâu.
+ tính được: h1% = k1%*
Trong đó K1% là hệ số được tra ở đồ thị hình A2 ứng với đại lượng
*Xác định ∆h’ và hsl’ ứng với gió bình quân lớn nhất V’ và D’ tần suất thiết kế P = 1%
Kết quá tính toán đối với các trường hợp Btr được tổng hợp trong bảng 3.4.
Bảng 3.4 : Xác định cao trình đỉnh đập ứng với các phương án tràn
Các thông số Đơn vị Các trường hợp tính MNDBT MNLTK Btr m 12 14 16 Zmn m 103.2 106.25 105.78 105.34 Zđáy m 83 83 83 83 H m 20.2 23.25 22.78 22.34 D m 2020 2100 2060 2030 V m/s 23.7 17.7 17.7 17.7 α 0 0 0 0 ∆h 0.01145 0.00577 0.00578 0.00580 g.t/V 8940.76 11971.53 11971.53 11971.53 g.D/V2 35.280 65.757 64.504 63.565 0.0113 0.016 0.0155 0.015 1.165 1.43 1.41 1.40
Sinh viên: Nguyễn Anh Tuấn Lớp 50C-TH3 π τ λ 2 2 g = 2 V gD 2 / gh V / gτ V
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 36 Ngành Kỹ thuật công trình Các thông số Đơn vị MNDBT Các trường hợp tínhMNLTK m 0.647 0.511 0.495 0.479 s 2.8145 2.5801 2.5440 2.5260 m 12.368 10.395 10.105 9.962 0.5 m 6.184 5.198 5.053 4.981
H > 0.5 Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn Thỏa mãn
K1% 2.05 2.125 2.100 2.09 hs1% 1.33 1.08 1.04 1.00 ∆/hs1% 0.02 0.02 0.02 0.02 kr 0.9 0.9 0.9 0.9 kp 0.8 0.8 0.8 0.8 ksp 1.5 1.5 1.5 1.5 9.081 9.142 9.661 9.844 krun 1.203 1.205 1.211 1.305 Kα 1 1 1 1 hsl1% m 1.73 1.41 1.35 1.41 a, a’ m 0.7 0.5 0.5 0.5 Zđđ m 105.64 108.17 107.65 107.26 MNLKT m 107.77 107.21 106.73 a’’ m 0.2 0.2 0.2 Zđđ m 107.97 107.41 106.93
Sau khi tính toán các cao trình đỉnh đập, cần so sánh để lựa chọn cao trình đỉnh đập hợp lý.
Bảng 3.5 : Bảng thống kê lựa chọn cao trình đỉnh đập
Btr (m) 12 14 16
Z1 (m) 105.64 105.64 105.64
Z2 (m) 108.17 107.65 107.26
Z3 (m) 107.97 107.41 106.93
Zchọn (m) 108.2 107.8 107.3
Sinh viên: Nguyễn Anh Tuấn Lớp 50C-TH3
h τ s λ s λ s λ 1% /hs λ
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 37 Ngành Kỹ thuật công trình
b) Chiều rộng đỉnh đập
Chiều rộng đỉnh đập được xác định theo yêu cầu cấu tạo, theo điều kiện giao thông.
Ở đây ta không sử dụng đỉnh đập làm đường giao thông nên sơ bộ chọn B=5m 3.3.3.2. Mái đập và cơ đập
a) Mái đập
Mái đập phải đảm bảo ổn định theo tiêu chuẩn trong mọi điều kiện làm việc của đập. Độ dốc mái phụ thuộc vào hình thức, chiều cao đập, loại đất đắp và tính chất nền… Khi thiết kế phải thông qua ổn định để chọn mái đập. Ở đây sơ bộ tính theo công thức kinh nghiệm như sau :
Mái thượng lưu : m1 = 0.05H + 2 Mái hạ lưu : m2 = 0.05H + 1.5 Với H là chiều cao đập :
+ PA1 : m1 = 3.265 , m2 = 2.765 + PA2 : m1 = 3.240 , m2 = 2.740 + PA3 : m1 = 3.220 , m2 = 2.720
Vậy ta chọn mái thượng lưu có hệ số mái thay đổi theo thứ tự từ trên xuống là 3.5, 3.75. Mái hạ lưu có hệ số mái thay đổi từ trên xuống là 3, 3.25
b) Cơ đập
Cơ đập dùng để làm đường đi lại trong quá trình thi công và dùng làm đường đi trong quá trình vận hành, dùng để đặt các rãnh thoát nước mưa. Cụ thể ta bố trí như sau :
Ở thượng lưu bố trí 1 cơ ở cao trình : Zcơ = 91.5m Ở hạ lưu bố trí 1 cơ ở cao trình : Zcơ = Zđđ – 10m Chọn bề rộng cơ là : Bcơ = 3m
3.3.3.3. Bảo vệ mái đập
a) Mái thượng lưu :
Mái dốc thượng lưu chịu tác dụng của các yếu tố như sau : sóng, nhiệt độ thay đổi, lực thấm thủy động khi mực nước hồ rút nhanh, … Hình thức bảo vệ mái được lựa chọn là tấm bê tông đúc sẵn. Phạm vi gia cố là từ đỉnh xuống dưới MNC 2m.
b) Mái hạ lưu :
Mái dốc hạ lưu đập cần được bảo vệ chống xói do nước mưa gây ra. Biện pháp phổ biến nhất là trồng cỏ. Trên mái đập trồng cỏ ta bố trí các rãnh nhỏ chéo nhau, nghiêng với trục đập một góc 450 tạo hành các ô, trong rãnh bỏ đá dăm để tập trung nước mưa và tránh xói mòn. Nước từ các rãnh nghiêng này đổ vào rãnh ngang trên đập, rãnh ngang này dẫn nước vào hai rãnh bên vai đập để đưa nước về hạ lưu.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 38 Ngành Kỹ thuật công trình
3.3.3.4. Biện pháp chống thấm cho nền
Theo tài liệu địa chất, đất nền chủ yếu là cát hạt thô pha cuội sỏi, đất sét trung nhẹ nên ta bóc bỏ toàn bộ lớp bồi tích ở thềm sông, lớp tàn tích và lớp phong hóa nhẹ ở hai vai đập. Chiều sâu bóc bỏ 2 – 7m. Phần nền đá khoan phụt chống thâm.
3.4. Thiết kế sơ bộ đường tràn
3.4.1. Bố trí chung đường tràn
Đường tràn xả lũ gồm các bộ phận sau:
Hình 3.1: Sơ đồ bố trí đường tràn
3.4.1.1. Kênh dẫn vào
Kênh dẫn vào có nhiệm vụ dẫn nước từ hồ chứa đi vào tuyến tràn chính. Kênh có mặt cắt hình thang, chọn hệ số mái : m = 1, i = 0, ∇dk =∇ng = 96.7m
3.4.1.2. Sân trước ngưỡng
Đây là bộ phận nối tiếp giữa kênh dẫn và ngưỡng tràn, có nhiệm vụ hướng dòng chảy xuôi thuận vào ngưỡng. Đáy và tường bằng bê tông cốt thép M200
3.4.1.3. Ngưỡng tràn
Tràn thực dụng, có van : ∇ngưỡng = 103.2– 6.5 = 96.7m. Tràn có 2 khoang, bề rộng tràn: Btr = 2×6, 2×7, 2×8m. Trụ giữa lượn tròn có chiều dày 1.6m
Ngưỡng tràn làm bằng bê tông cốt thép M200. 3.4.1.4. Dốc nước
Dốc nước nối tiếp ngay sau ngưỡng tràn để chuyển nước xuống hạ lưu, có bề rộng không đổi. Dốc có i = 0.08, Ld = 80m
3.4.1.5. Tiêu năng cuối dốc
Căn cứ vào địa hình, địa chất khu vực xây dựng ta chọn hình thức tiêu năng là tiêu năng phóng xa.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 39 Ngành Kỹ thuật công trình
3.4.1.6. Kênh tháo
Nối với lòng sông là kênh đất, chọn i = 0.0005, mặt cắt kênh hình thang có m = 1.5
3.4.2. Tính toán thủy lực đường tràn
3.4.2.1. Ngưỡng tràn
Cao trình ngưỡng tràn : ∇ngưỡng = 96.7m 3.4.2.2. Thiết kế dốc nước
Căn cứ vào địa hình tuyến tràn ta chọn sơ bộ : + chiều dài dốc nước sơ bộ chọn L = 80m.
+ cao trình đầu dốc 96.7m, cao trình cuối dốc 90.3m, i = 0.08 + hệ số nhám n = 0.014, hệ số mái m = 0.
+ chiều rộng dốc nước tính cho 3 phương án : - Btr = 12m có Bd = 12 + 1.6 = 13.6m.
- Btr = 14m có Bd = 14 + 1.6 = 15.6m. - Btr = 16m có Bd = 16 + 1.6 = 17.6m.
a) Tính đường mặt nước trong đoạn dốc nước có bề rộng không đổi * Tính độ sâu dòng đều h0
Độ sâu dòng đều được tính theo phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về thủy lực. Các bước tính như sau :
+ Xác định f(Rln) theo TCVN 4118-2012 Áp dụng công thức : f(Rln) = (4m0)-1* Trong đó : + (4m0)-1 = 0.125 (do m = 0) + i : độ dốc của dốc nước, i = 0.08 + Q : lưu lượng qua dốc nước
+ từ giá trị f(Rln) tính được ở trên, tra Bảng K2 TCVN4118-2012 với độ nhám trong dốc nước là n = 0.014 ta được Rln
+ lập tỉ số b/ Rln : tra Bảng K3 TCVN4118-2012 với m = 0 ta tra thông qua =
* được h/ Rln
+ xác định độ sâu dòng đều : h0 = . Rln
Bảng 3.6 : Độ sâu dòng đều trong dốc nước
Bd = Btr + 1.6m, i = 0.08, n = 0.014, m = 0, Ld = 80m Btr (m) B d (m) Q xmax (m3/s) f(R ln) Rln Bd/ Rln h0/ Rln h0 (m)
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 40 Ngành Kỹ thuật công trình 12 13.6 549.64 242.49 8 1.599 8.511 1.0413 1.67 14 15.6 595.19 262.54 0 1.649 9.460 0.9790 1.61 16 17.6 629.93 278.39 2 1.687 10.433 0.9139 1.54
*Tính độ sâu phân giới hkc
Theo TCVN4118-2012. Dốc nước có mặt cắt chữ nhật nên hkc được tính theo công thức
hkc =