a h H MNDBT Z1 = + ∆ + sl +
Xỏc định chiều cao nước dềnh do giú ∆h : (Theo Mục A.2.2-TCVN 8421- 2010) α cos . 10 . 2 2 6 gH D V h= − ∆ Trong đó:
• V: vận tốc gió tớnh toán lớn nhṍt, V =27,5 m/s. • g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2.
• D:chiều sõu nước trước đập tương ứng với MNDBT: H = MNDBT-∇đáy = 156,61 – 134 = 22,61m
• : góc giữa hướng gió tớnh toán và phương vuụng góc với trục đập (độ) góc có quan hợ̀ với mực nước trong hồ. Ở đõy chọn góc =00là trường hợp nguy hiểm nhṍt.
- Xỏc định chiều cao súng leo hsl1%.
• Xác định chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%: h1%
Theo phụ lục A (Trang 235) TCVN 8421-2010, h1% được xác định như sau: Giả thiờ́t trường hợp đang xột là sóng nước sõu: H> 0,5λ d.
Tớnh các đại lượng khụng thứ nguyờn 2
.; ; . V D g V t g
.trong đó t là thời gian gió thổi liờn tục(s). Khi khụng có tài liợ̀u thỡ lṍy Lṍy t = 6 giờ (đối với hồ chứa). Tra đồ thị hỡnh A1-TCVN 8421-2010 xác định được các đại lượng khụng
thứ nguyờnV2 h g và V gτ .
Chọn cặp trị số nhỏ nhṍt trong hai trị số tra được ở trờn, từ đó xác định
được các trị số h; τ
Trị số λsxác định như sau: π τ λ 2 2 g =
λ : Trị số chiều dài sóng trung bỡnh.
Kiểm tra lại điều kiợ̀n sóng nước sõu: ,0 .5λ d < H
Tớnh h1% theo cụng thức: h1% = K1%.h
K1%: Hợ̀ số tra đồ thị A2 (Trang 235), TCVN 8421-2010, ứng với V2 gD
Chiều cao sóng leo ứng với tần suṍt 1% (Theo Mục 3.4-TCVN 8421-2010) hsl1% = K1 . K2 . K3 . K4 . Kα . hs1%
Trong đó:
K1 và k2: lần lượt là hợ̀ số nhám và hợ̀ số hỳt nước của mái dốc, lṍy theo Bảng 6; K3: tra ở bảng 7, phụ thuộc vào vận tốc gió và hợ̀ số mái m.
K4: hợ̀ số, được lṍy theo các đồ thị ở Hỡnh 11 tựy theo độ thoải của sóng λ /hs1% ở vựng nước sõu.
- Hợ̀ số k1, k2 Tra bảng 6 (Trang 14) TCVN 8421-2010, phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái và độ nhám tương đối trờn mái. Chọn hỡnh thức gia cố mái bằng các tṍm
bờ tụng đổ tại chỗ h1%
∆
= 0,02; ta được k1=0,9; k2=0,8
- Hợ̀ số k3 Tra ở bảng 7 (Trang 14) TCVN 8421-2010, phụ thuộc vào vận tốc gió
thổi và hợ̀ số mái m. Với mái có hợ̀ số m= 3→ 5mvà vận tốc gió Vw>20m/s, ta được k3=1,5
- Hợ̀ số k4 Tra ở đồ thị hỡnh 11 (Trang 15) TCVN 8421-2010, phụ thuộc vào hợ̀ số
mái m và tỷ số s1% (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
d h
λ
, ta được k4
- Kα: hợ̀ số tương ững với tần suṍt leo, với tần suṍt leo 1% ta có Kα=1. Thay các trị số trờn vào cụng thức hsl1% = K1 . K2 . K3 . K4 . Kα . h1%. Ta được:hsl1%
Từ đó xác định được cao trỡnh đỉnh đập theo MNDBT.
5.1.3.2. Xỏc định cao trỡnh đỉnh đập theo MNLTK.
Tớnh theo các phương án BTr:
• BTr = 10 m => MNLTK = 161,21 m • BTr = 12 m => MNLTK = 160,46 m • BTr = 14 m => MNLTK = 159,84 m Vận tốc gió bỡnh quõn lớn nhṍt; V = 13,3 (m/s)
Đà gió tương ứng với MNLTK: D = 1380 m
Cao trỡnh đỉnh đập ứng với MNLTK xác định theo cụng thức:
'' ' ' 2 MNLTK H h a Z = + ∆ + sl + Trong đó:
- ∆H’: Chiều cao nước dềnh do gió, ứng với gió bỡnh quõn lớn nhṍt.
- h’sl : chiều cao sóng leo (mức bảo đảm 1%), ứng với gió bỡnh quõn lớn nhṍt. - a': Độ vượt cao an toàn; theoTCVN 8216-2009 với cụng trỡnh cṍp III, độ vượt cao
an toàn ứng với MNLTK a’ = 0,5 (m).
Áp dụng cỏc bước tớnh toỏn xõy dựng tương tự như ứng với MNDBT ta xỏc định được cao trỡnh đỉnh đập ứng với MNLTK.
5.1.3.3. Xỏc định cao trỡnh đỉnh đập theo MNLKT.
Được các định theo cụng thức:
''
3 MNLKT a
Z = +
Trong đó:
- MNLKT được tớnh với các phương án BTr:
• BTr = 10 m => MNLKT = 163,08 m • BTr = 12 m => MNLKT = 162,17 m • BTr = 14 m => MNLKT = 161,45 m
- a’’: Độ vượt cao an toàn; theo TVCN 8216-2009 với cụng trỡnh cṍp II độ vượt cao an toàn a’’ = 0,2 (m).
Từ các điều kiợ̀n trờn ta xác định được cao trỡnh đỉnh đập ứng với MNLKT.
5.1.3.4. Kết quả xỏc định cao trỡnh đỉnh đập ứng với cỏc phương ỏn BTr
Bảng 5-2: Kết quả tớnh cao trỡnh đỉnh đập ứng với MNLKT Bảng 5-3: Bảng thống kờ lựa chọn cao trỡnh đỉnh đập BTr Z1 (m) Z2 (m) Z3 (m) Zmax (m) Chọn Zđđ 10 158.924 162.41 163,21 163,21 163,2 12 158.924 161.66 162,27 162,27 162,3 14 158.924 161.04 161,65 161,65 161,7
Cỏc thụng số Đơn vị Cỏc trường hợp tớnh toỏn
Theo MNDBT Theo MNLTK BTr (m) 10 12 14 Zmn (m) 156,61 161.21 160.46 159.84 Zđáy (m) 134 134 134 134 H (m) 22.61 27.21 26.46 25.84 L (m) 1250 1380 1380 1380 V (m/s) 27,5 13,3 13,3 13,3 α (o) 0 0 0 0 Δh (m) 0,01283 0,0028 0,0029 0,0029 280,193 1197,9 1197,9 1197,9 16.2149 76.532 76.532 76.532 0,00853 0,0175 0,0175 0,0175 0,95 1,55 1,55 1,55 (m) 0,65758 0,3156 0,3156 0,3156 (s) 2,6631 2,1014 2,1014 2,1014 (m) 11,073 6,8947 6,8947 6,8947 d λ . 5, 0 (m) 5,53648 3,4474 3,4474 3,4474 d
H > ,0 .5λ Thoả món Thoả món Thoả món Thoả món (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
K1% 2,05 2,08 2,08 2,08 h1% (m) 1,34803 0,6564 0,6564 0,6564 K2 0,9 0,9 0,9 0,9 K3 0,8 0,8 0,8 0,8 K4 1,5 1,232 1,232 1,232 8,21418 10,505 10,505 10,505 K 1,1 1,2 1,2 1,2 Kα 1 1 1 1 Hsl1% (m) 1,60146 0,6987 0,6987 0,6987 a,a’ (m) 0,7 0,5 0,5 0,5 Zđđ (m) 158.924 162.41 161.66 161.04
Cỏc đại lượng Đơn vị Trường hợp tớnh toỏn ứng với MNLKT
BTr (m) 10 12 14
MNLKT (m) 163,08 162,17 161,45
a’’ (m) 0,2 0,2 0,2
5.1.4. Kiểm tra lại cấp cụng trỡnh
Khi đó có cao trỡnh đỉnh đập tương ứng với 3 phương án chiều rộng B tràn, ta tiờ́n hành kiểm tra lại cṍp cụng trỡnh đối với từng chiều cao của đập theo QCVN 04- 05:2012.
Bảng 5-4: Kiểm tra lại cấp cụng trỡnh với mỗi phương ỏn BTr
Phương ỏn BTr(m) Cao trỡnh đỉnh đập Zđđ(m) Chiều caocủa đập H(m) Cấp cụng trỡnh tương ứng 10 163,2 29,2 Cṍp II 12 162,3 28,3 Cṍp II 14 161,7 27,7 Cṍp II 5.1.5. Xỏc định sơ bộ mặt cắt đập chớnh. 5.1.5.1. Đỉnh đập - Cao trỡnh đỉnh đập:
Theo mục 6.2.1-TCVN 8216:2009, chiều rộng đỉnh đập cần xác định phụ thuộc vào điều kiợ̀n thi cụng và khai thác, có xột đờ́n cṍp cụng trỡnh, nhưng khụng nờn nhỏ hơn 5m. Khi khụng có yờu cầu khác, chiều rộng đỉnh đập nờn chọn từ 5 đờ́n 10m đối với đập cṍp III. Vậy ta chọn chiều rộng đỉnh đập là Bđỉnh đập=6m.
- Bảo vệ mặt đỉnh đập:
Mặt đỉnh đập đổ bờ tụng bề dày 20cm tại tim đập, tạo độ dốc về hai bờn để thoát nước với độ dốc i=2%.
5.1.5.2. Mỏi đập
Mái đập phải đảm bảo ổn định theo tiờu chuẩn quy định trong mọi điều kiợ̀n làm viợ̀c của đập. Độ dốc của mái đập phụ thuộc vào hỡnh thức, chiều cao đập, loại đṍt đắp, tớnh chṍt nền, các lực tác động lờn mái (như trọng lượng bản thõn, áp lực nước, lực thṍm, lực mao dẫn, lực động đṍt, lực thủy động, tải trọng ngoài trờn đỉnh và mái đập…), điều kiợ̀n thi cụng và khai thác cụng trỡnh.
Chiều cao đập H khụng quá 40m. Sơ bộ xác định mái dốc đập theo cụng thức kinh nghiợ̀m sau:
- Mái thượng lưu: mt = 0,05.H + 2 - Mái hạ lưu: mh = 0,05.H + 1,5 Trong đó: H là chiều cao đập
Với mỗi phương án BTr khác nhau ta sẽ xác định được các hợ̀ số mái thượng lưu, hạ lưu đập khác nhau. Kờ́t quả tớnh toán hợ̀ số mái đập ứng với các BTr khác nhau được ghi ở bảng sau:
Bảng 5-5: Hệ số mỏi của đập ứng với 3 phương ỏn BTr
BTr (m) Zđđ H (m) mt mh
10 163,2 29,2 3,46 2,96
12 162,3 28,3 3,42 2,92
14 161,7 27,7 3,39 2,89
Từ kờ́t quả tớnh toán trờn, ta sơ bộ xác định mái đập cho cả 3 phương án như sau: - Mái thượng lưu: mT = 3,5.
- Mái hạ lưu: mh = 3,0
5.1.5.3. Cơ đập.
Trờn mái đập, nờn bố trớ các cơ đập do yờu cầu thi cụng, kiểm tra sửa chữa trong quá trỡnh khai thác do sử dụng đờ quai thượng lưu và đống đá tiờu nước ở hạ lưu vào thõn đập. Số lượng cơ đập phụ thuộc vào chiều cao đập, điều kiợ̀n thi cụng, kiểu gia cố mái và khả năng ổn định thõn đập.
- Ở mái thượng lưu, bố trớ cơ ở cao trỡnh +148 m, bề rộng cơ là 3m. - Ở mái hạ lưu, bố trớ cơ ở cao trỡnh +151 m, bề rộng cơ là 3m.
5.1.5.4. Bảo vệ mỏi thượng lưu.
Mái dốc thượng lưu chịu tác động của các yờ́u tố: sóng, nhiợ̀t độ thay đổi, lực thṍm thủy động khi mưc nước hồ rỳt nhanh… Do vậy mái thượng lưu cần được bảo vợ̀. Giới hạn trờn của phần gia cố chủ yờ́u lṍy đờ́n đỉnh đập. Giới hạn dưới của phần gia cố mái thượng lưu theo TCVN 8216-2009 thỡ được lṍy thṍp hơn mực nước chờ́t của hồ một đoạn bằng Z = 2,5 m đối với đập cṍp III trở lờn, chọn phạm vi bảo vợ̀ từ cao trỡnh đỉnh đập đờ́n cao trỡnh thṍp hơn MNC một đoạn Z = 3m theo chiều cao.
Để bảo vợ̀ mái thượng lưu thường dựng các hỡnh thức như: đá đổ, đá xõy khan, bờ tụng cốt thộp, bờ tụng nhựa đường, các lọai cõy…Ở đõy ta chọn lớp bảo vợ̀ là những tṍm bờ tụng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
5.1.5.5. Bảo vệ mỏi hạ lưu.
Mái dốc hạ lưu dưới tác dụng của gió, mưa và động vật đào hang có thể gõy hư hỏng cho nờn cần phải bảo vợ̀. Có nhiều hỡnh thức bảo vợ̀ mái hạ lưu, đối với cụng trỡnh này ta chọn hỡnh thức gia cố phổ biờ́n: phủ lớp đṍt màu dày 10cm lờn sau đó
trồng cỏ. Biợ̀n pháp này dễ thi cụng, rẻ tiền đồng thời rṍt có mỹ quan. Kớch thước ụ cỏ 4x4(m).
Ngoài ra cần phải làm hợ̀ thống rónhthoát nước trờn toàn bộ mái đập hạ lưu để tránh hiợ̀n tượng mưa có thể gõy xói lở lớp gia cố, làm hỏng lớp cỏ bảo vợ̀ bề mặt mái hạ lưu. Để tăng độ thoải cho rónh, khả năng thoát nước nhanh, tránh hiợ̀n tượng rónh bị xói do lưu tốc lớn trong rónh, các rónh được đặt xiờn với mặt đập một góc 450. Kớch thước rónh bxh=20x20cm. Nước từ các rónh được tập trung tại mương ngang bố trớ ở cơ đập. Mương ngang được nối với các mương dọc theo mái đập để thoát nước về hạ lưu.
5.1.5.6. Bố trớ chống thấm cho thõn và nền đập
Mục đớch:
- Hạ thṍp đường bóo hũa để nõng cao ổn định cho mái đập
- Giảm gradient thṍm trong thõn đập và vựng cửa ra, đề phũng các hiợ̀n tượng biờ́n dạng của đṍt do tác dụng của dũng thṍm làm phát sinh thṍm tập trung trong thõn đập, nền đập, trong phần đṍt tự nhiờn tiờ́p giáp ở hai vai và hạ lưu dẫn đờ́n phá vỡ cụng trỡnh và nền
- Giảm lưu lượng thṍm qua thõn và nền đập, vai đập nằm trong phạm vi cho phộp.
5.1.5.7. Bộ phận tiờu thoỏt nước
Đập đṍt đầm nộn phải bố trớ bộ phận tiờu thoát nước trong thõn đập ở hạ lưu để làm nhiợ̀m vụ:
Thoát nước thṍm qua thõn và nền đập về hạ lưu, khụng cho dũng thṍm thoát ra trờn mái đập và bờ vai đập hạ lưu.
Hạ thṍp đường bóo hũa để nõng cao ổn định cho mái hạ lưu. Ngăn ngừa các biờ́n dạng do thṍm
Để đảm bảo các nhiợ̀m vụ trờn thỡ bộ phận thoát nước thõn đập cần đáp ứng các yờu cầu sau:
Đủ khả năng thoát nước thṍm qua thõn và nền đập. Đảm bảo khụng cho đường bóo hũa chảy ra mái đập, Cần thiờ́t kờ́ theo nguyờn tắc tầng lọc ngược.
Thuận tiợ̀n cho quan trắc sửa chữa. Chọn thiờ́t bị thoát nước lăng trụ khi hạ lưu có nước:
Đối với trường hợp mực nước khụng thay đổi nhiều thỡ cao trỡnh đỉnh lăng trụ chọn cao hơn mực nước hạ lưu lớn nhṍt để đảm bảo trong mọi trường hợp đường bóo hũa khụng chọc ra mái hạ lưu, thường thỡ chiểu cao đỉnh lăng trụ phải lớn hơn mực nước hạ lưu max là 2 m.
Trong đồ án này vỡ mực nước hạ lưu thay đổi nhiều nờn ta kờ́t hợp thoát nước lăng trụ với áp mái. Cao trỡnh đỉnh lăng trụ chọn cao hơn mực nước hạ lưu nhỏ nhṍt và cao trỡnh áp mái chọn cao hơn điểm ra của đường bóo hũa ứng với trường hợp mực nước hạ lưu max: chọn cao trỡnh đỉnh lăng trụ là +141,5m.
Bề rộng đỉnh lăng trụ thường ≥ 2m. Vậy ta chọn bề rộng là 2.5m. Mặt tiờ́p giáp của lăng trụ với đập và nền cần thiờ́t kờ́ tầng lọc ngược.