Để đảm bảo cho sự ổn định của cụng trỡnh, thi cụng thuận lợi , ta chọn phương ỏn bố trớ tối ưu nhất như sau:
Tuyến đập cắt ngang dũng chảy nơi hợp nước giữa hai khe về phớa hạ lưu. Tràn xả lũ đặt bờn vai trỏi đập
Cống lấy nước nằm ở bờn phải đập. 3.5.4 Hỡnh thức kết cấu cụng trỡnh
3.5.4.1 Kết cấu đập đầu mối
Phương ỏn 1: Đập đất đồng chất,cú lăng trụ thoỏt nước,chõn khay chống thấm cho nền.Trờn đỉnh đập làm tường chắn súng cao 1m.
Phương ỏn 2: Đập làm bằng hỗn hợp bờ tụng,bờ tụng cốt thộp. Kết luận phương ỏn:
Do đặc điểm về địa hỡnh và địa chất của khu vực nghiờn cứu,thuận tiện cho thi cụng,tận dụng được tối đa điều kiện bói vật liệu và nguồn nguyờn vật liệu,tạo điều kiện cho vận chuyển chọn đập thiết kế theo phương ỏn 1.
3.5.4.2 Kết cấu cống trỡnh thỏo lũ
Làm nhiệm vụ thỏo lũ, ta đưa ra 2 phương ỏn thiết kế như sau:
Phương ỏn 1: Tràn thực dụng, sau tràn là dốc nước, tiờu năng bằng mũi hắt.
Phương ỏn 2:Tràn đỉnh rộng, chảy tự do , ,bố trớ bể tiờu năng và kờnh dẫn hạ lưu để đảm bảo an toàn lõu dài khi thỏo lưu lượng lũ thiết kế và kiểm tra.
Đối với cụng trỡnh hồ chứa nước Tõy Nguyờn ta thấy ngoài nhiệm vụ đảm bảo ổn định nhu cầu tưới tiờu,chỉ cú yờu cầu phũng lũ mà khụng cú yờu cầu nào khỏc như phỏt điện.Mặt khỏc dựa vào điều kiện địa hỡnh,địa chất và phương ỏn chọn loại đập,cũng như nhỡn nhận đỏnh giỏ lựa chọn phương ỏn phự hợp nhất là phương ỏn 2.
3.5.4.3 Kết cấu cống lấy nước
Dựa vào điều kiện thi cụng, điều kiện nền và điều kiện kinh tế , dựng dẫn nước phục vụ khu tưới,đưa ra hai phương ỏn:
Phương ỏn 1:Cống cú ỏp, mặt cắt trũn bằng ống thộp,cú thỏp van điều tiết.
Phương ỏn 2: Cống khụng ỏp,mặt cắt hỡnh chữ nhật bằng bờ tụng cốt thộp,cú thỏp van điều tiết lưu lượng,cú lưới chắn rỏc.
Kết luận phương ỏn :
Do nền cụng trỡnh khụng phải nền đỏ,lớp đất đỏ phõn bố đều cú khả năng chịu lực tốt,so sỏnh 2 phương ỏn ta thấy phương ỏn 1 phức tạp, giỏ thành cao hơn.Do vậy chọn phương ỏn 2 để thiết kế.
3.5.5 Vật liệu
Việc chọn vật liệu phải dựa vào đặc điểm làm việc,cấu tạo của cỏc bộ phận,điều kiện tại chỗ và tớnh chất quan trọng của cụng trỡnh…phải qua so sỏnh kinh tế kĩ thuật để chọn được loại vật liệu phự hợp nhất và kinh tế nhất.
3.5.5.1 Vật liệu thiết kế đập
Đập đất đồng chất,ở bói vật liệu sẵn cú và trữ lượng tương đối lớn,vật liệu đất đắp thuộc loại đất ỏ sột nặng lẫn dăm sạn màu xỏm nõu,nõu sẫm,nõu đỏ,trạng thỏi đất ẩm,nửa cứng,kết cấu chặt vừa,tận dụng được vật liệu tại chỗ,tiết kiệm được thời gian vận chuyển và kinh phớ xõy dựng cụng trỡnh.từ phõn tớch bảng chỉ tiờu cơ lớ của bói vật liệu ta thấy hệ số thấm của vật liệu tương đối nhỏ.
3.5.5.2 Vật liệu thiết kế tràn
+ Thõn tràn làm bằng đỏ xõy,ngoài bọc bờtụng cốt thộp,tường bờn bờ tụng. + Cửa vào để đất tự nhiờn,tường cỏnh bằng bờ tụng.
+ Kờnh dẫn hạ lưu làm bằng bờtụng.
3.5.5.3 Vật liệu thiết kế cống
Cống làm bằng bờtụng cốt thộp. 3.5.6 Cao trỡnh ngưỡng tràn
Phương ỏn 1: Cao trỡnh ngưỡng tràn thấp hơn cao trỡnh MNDBT dựng cho đường tràn cú cửa van khống chế.
Phương ỏn 2: Cao trỡnh ngưỡng tràn bằng cao trỡnh MNDBT dựng cho đường tràn khụng cú cửa van.
Kết luận phương ỏn:
Dựa vào phương ỏn chọn hỡnh thức kết cấu cụng trỡnh thỏo lũ,dựa vào nhiệm vụ của cụng trỡnh đầu mối ta thấy đõy là hệ thống cụng trỡnh nhỏ,tổn thất ngập lụt khụng lớn nờn ta chọn phương ỏn 2. Cao trỡnh ngưỡng tràn bằng cao trỡnh MNDBT.
3.5.7 Bề rộng tràn
Khẩu diện tràn cần đảm bảo điều kiện kinh tế - kỹ thuật. Khẩu diện tràn nhỏ thỡ lưu lượng đơn vị lớn, tiờu năng hạ lưu phức tạp và mặt tràn dễ bị xõm thực nhưng lại cú khối lượng cửa van và thiết bị nhỏ. Vỡ vậy khi xột Btr cần xem xột yờu cầu phũng lũ và điều kiện địa chất lũng sụng, cũng như đảm bảo tớnh kinh tế của toàn thể cụng trỡnh.
Bề rộng tràn sơ bộ chọn một số phương ỏn: Phương ỏn 1 : B (40, 50, 60 )
Phương ỏn 2: B (15, 20, 30) Phương ỏn 3: B ( 25, 30,35) Kết luận phương ỏn:
Do lưu lượng xả lớn, và vẫn phải đảm bảo điều kiện kinh tế do đú sơ bộ ta chọn PA3: B1= 25 m; B2 = 30 m; B3= 35 m. để tớnh toỏn.
3.6 Cấp cụng trỡnh và cỏc chỉ tiờu thiết kế.
3.6.1 Xỏc định cấp cụng trỡnh
Theo nhiệm vụ cụng trỡnh: Cụng trỡnh đảm bảo cấp nước ổn định cho 120 ha<2000 ha đất cach tỏc của xó Quỳnh Thắng,theo QCVN04-05( bảng 1-trang 10) ta tra được cấp cụng trỡnh là cấp IV.
Theo điều kiện chiều cao và nền cụng trỡnh: Từ kết quả nghiờn cứu của giai đoạn lập dự ỏn,chiều cao đập lớn nhất khoảng 10m đất nền thuộc nhúm B,theo QCVN04-05 Hđ>(8-15)m cấp cụng trỡnh là cấp III.
Từ hai điều kiện trờn ta chọn cấp cụng trỡnh là cấp III. 3.6.2 Cỏc chỉ tiờu thiết kế
Cỏc chỉ tiờu thiết kế được xỏc định theo QCVN04-05 ( bảng 4-trang 16) đối với cụng trỡnh cấp III cỏc chỉ tiờu thiết kế gồm:
Tần suất lũ thiết kế: P=1,5% Tần suất lũ kiểm tra: P=0,5% Tần suất tưới bảo đảm: P=75%
Tần suất lưu lượng lớn nhất để thiết kế chặn dũng: P=10% Tra B2-Trang 44 TCVN04-05 Ta cú:
Hệ số tin cậy và hệ số điều kiện làm việc: Kn=1,15; m=1,0
Hệ số an toàn ổn định cho phộp của đập đất (Bảng P1-7 cuốn đồ ỏn mụn học Thủy cụng ):
+ Tổ hợp tải trọng cơ bản: K =1,15 + Tổ hợp tải trọng đặc biệt : K =1,05
Độ vượt cao an toàn ( Tra TCVN 8216-2009 bảng 2- trang 20): + Với MNDBT: a = 0,5m
+ Với MNLTK: a’= 0,5m + Với MNLKT: a”= 0,2m
Mức đảm bảo khi xỏc định súng leo: P=1%. Lưu vực hồ chứa Flv= 6,9 km2
CHƯƠNG IV: XÁC ĐỊNH MỰC NƯỚC CHẾT VÀ MỰC NƯỚC DÂNG BèNH THƯỜNG
4.1 Tớnh toỏn mực nước chết của hồ
4.1.1 Khỏi niệm về mực nước chết và dung tớch chết.
Dung tớch chết Vc là phần dung tớch khụng tham gia vào quỏ trỡnh điều tiết dũng chảy. Đú là phần dung tớch nằm ở phần cuối cựng của hồ chứa.
Mực nước chết là mực nước tương ứng với dung tớch chết. Mực nước chết và dung tớch chết cú quan hệ với nhau qua đường đặc trưng địa hỡnh hồ chứa Z~V.
4.1.2 Nguyờn tắc lựa chọn MNC.
Mực nước chết và dung tớch chết lựa chọn thoả món cỏc điều kiện sau:
Phải chứa được hết phần bựn cỏt lắng đọng trong hồ chứa trong suốt thời gian hoạt động của cụng trỡnh:VC ≥Vbt.T
Trong đú: Vbc – Thể tớch bồi lắng hàng năm của bựn cỏt.T là tuổi thọ cụng trỡnh. Đối với hồ chứa cú nhiệm vụ tưới tự chảy, mực nước chết khụng được nhỏ hơn cao trỡnh mực nước tối thiểu để cú thể đảm bảo tưới tự chảy.HC ≥Zc =Zr+ ∆ +z a
Đối với nhà mỏy thuỷ điện, MNC và dung tớch chết phải được lựa chọn sao cho hoặc là cụng suất bảo đảm của nhà mỏy là lớn nhất hoặc là đảm bảo cột nước tối thiểu cho việc phỏt điện.
Đối với giao thụng thuỷ ở thượng lưu, MNC là mực nước tối thiểu cho phộp tàu bố đi lại bỡnh thường.
Đối với thuỷ sản, MNC và dung tớch chết phải đảm bảo dung tớch cần thiết cho chăn nuụi cỏ và cỏc thuỷ sản khỏc.
Ngoài ra cũn phải xột đến yờu cầu về du lịch và bảo vệ mụi trường. Trong trường hợp cú nhiều yờu cầu cần phải đỏp ứng thỡ việc lựa chọn mực nước chết và dung tớch chết phải thụng qua phõn tớch hiệu quả kinh tế, kỹ thuật để lựa chọn cho hợp lý.
4.1.3 Nội dung tớnh toỏn
4.1.3.1 Xỏc định theo điều kiện bựn cỏt lắng đọng
Vlđ = Vll + Vdđ Trong đú:
Vlđ - thể tớch bựn cỏt lắng đọng trong hồ chứa.
Vll - thể tớch bựn cỏt lơ lửng lắng đọng trong hồ chứa. Vdđ - thể tớch bựn cỏt di đẩy.
a. Xỏc định thể tớch bựn cỏt lơ lửng lắng đọng trong hồ chứa
Dung tớch bựn cỏt lơ lửng lắng đọng tớnh theo cụng thức sau:
0. 0. 3 3 0,131.0,17.50.365.24.3600 . .0,8 35115,336( ) 0,8.10 ll bc Q T k m V = ργ = = Trong đú:
T - tuổi thọ của cụng trỡnh (theo TCVN04-05 cụng trỡnh cấp III lấy T = 50 năm). k - hệ số lắng đọng bựn cỏt (k = 0,8).
γbc - khối lượng riờng của bựn cỏt (γbc = 0,8 T/m3 = 0,8.103 kg/m3). ρ0 - mật độ bựn cỏt lơ lửng (ρ0 = 0,131 kg/m3).
Q0 - lưu lượng bỡnh quõn nhiều năm (Q0 = 0,17m3/s).
b. Xỏc định thể tớch bựn cỏt di đẩy
Bựn cỏt di đẩy theo kinh nghiệm lấy bằng 20% trọng lượng bựn cỏt lơ lửng hoặc bằng 10% dung tớch bựn cỏt lơ lửng. Vậy ta cú:
Vdđ = 35115,336.10% = 3511,5336 (m3).
c. Thể tớch bựn cỏt lắng đọng trong hồ chứa trong thời gian hoạt động của cụng trỡnh Vlđ = Vll + Vdđ = 35115,336 + 3511,5336 = 38,627.103 (m3).
Với V = 38,627.103 (m3) tra trờn đường đặc tớnh hồ chứa Tõy Nguyờn ta được: Zbc = 36 m Vậy MNC = Zbc + a + h = 36 + 0,5+ 1= 37,5 (m)
4.1.3.2 Xỏc định theo điều kiện khống chế tưới tự chảy
Mực nước chết theo điều kiện khống chế tưới tự chảy phải thoả món điều kiện sau:
MNC = Zđk + Htt
Trong đú: Zđk - mực nước khống chế đầu kờnh tưới thoả món yờu cầu khống chế tưới tự chảy Zđk = 38 m.
Htt - tổng tổn thất tớnh từ đầu kờnh tưới đến cửa vào của cống lấy nước(bao gồm tất cả tổn thất cục bộ và tổn thất dọc đường) lấy Htt = 1,0m. Vậy:
Chọn: MNC = Zđk + Htt = 38 + 1 = 39 m
Từ 2 điều kiện trờn, chọn MNC ở ZMNC = 39 m
Với ZMNC = 39m , tra biểu đồ quan hệ W ~Z được dung tớch chết Vc=0,475.106(m3).
Với MNC=39 m tra quan hệ Z~F~V ta được Vc = 356,562.103 m3
4.1.3.3 Kết luận
Vậy dung tớch mực nước chết của hồ chứa phải thỏa món Vc = 356,562.103 m3 Mực nước chết MNC= 39 m
4.2 Xỏc định MNDBT và dung tớch hồ.
4.2.1 Khỏi niệm.
MNDBT là thụng số chủ chốt của cụng trỡnh. Đõy là mực nước trữ cao nhất trong hồ ứng với cỏc điều kiện thủy văn và chế độ làm việc bỡnh thường.
Dung tớch hiệu dụng (Vh) là phần dung tớch được giới hạn bởi MNDBT và MNC. Đõy là phần dung tớch cơ bản làm nhiệm vụ điều tiết dũng chảy
4.2.2 Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến MNDBT
MNDBT cú tớnh chất quyết định, nú ảnh hưởng đến quy mụ cụng trỡnh, đến cột nước, lưu lượng. Về mặt cụng trỡnh nú quyết định đến chiều cao đập, kớch thước cỏc cụng trỡnh xả lũ. Về mặt kinh tế, nú ảnh hưởng trực tiếp đến diện tớch ngập lụt ở thượng lưu và cỏc tổn thất do ngập nước. Vỡ vậy phải thụng qua so sỏnh kinh tế kỹ thuật để chọn ra MNDBT. Khi xem xột MNDBT cần chỳ ý một số yếu tố ảnh hưởng sau đõy:
- MNDBT càng cao thỡ khả năng cung cấp nước càng lớn nhưng quy mụ cụng trỡnh cũng càng lớn và diện tớch ngập lụt thượng lưu càng lớn và thiệt hại càng nhiều, cỏc vấn đề như đền bự, di dõn tỏi định cư ...càng phức tạp.
- Trong một số trường hợp do tỡnh hỡnh địa hỡnh, địa chất và cỏc vấn đề khỏc về nền múng khống chế chiều cao đập và do đú khống chế MNDBT.
- Ở một số vựng khớ hậu núng, nếu MNDBT càng lớn thỡ diện tớch mặt thoỏng càng lớn, do đú tổn thất bốc hơi càng lớn.
4.2.3. Xỏc định hỡnh thức điều tiết hồ.
Theo tài liệu thủy văn về phõn phối dũng chảy năm thiết kế và nhu cầu dựng nước trong năm ta thấy:
Wđến>Wdựng , do đú trong một năm lượng nước đến luụn đỏp ứng đủ lượng nước dựng.Vậy đối với hồ chứa Tõy Nguyờn ta tiến hành điều tiết năm.
Khi tớnh toỏn điều tiết năm thường sử dụng năm thủy lợi để tớnh, tức là đầu năm mực nước trong hồ là MNC, đến cuối mựa lũ mực nước trong hồ là MNDBT và cuối năm nước trong hồ trở về MNC.
4.2.4. Tớnh toỏn điều tiết theo phương phỏp lập bảng.
Trong đồ ỏn này , em xỏc định MNDBT theo phương phỏp lập bảng.Nguyờn lý tớnh toỏn điều tiết là sự kết hợp giữa việc giải phương trỡnh cõn bằng nước cựng với cỏc quan hệ phụ trợ của đặc trưng địa hỡnh hồ chứa Z ~ V, Z~ F. Dung tớch hiệu dụng được xỏc định dựa trờn cơ sở so sỏnh lượng nước thừa liờn tục và lượng nước thiếu liờn lục trong thời kỳ một năm.
Phương trỡnh cõn bằng nước: [ Q(t) - q(t)].dt= dV
Trong đú : Q(t) là lưu lượng nước bỡnh quõn chảy vào hồ trong thời gian dt. q(t) là lưu lượng nước bỡnh quõn ra khỏi hồ trong thời gian dt.
dV chờnh lệch dung tớch hồ trong khoảng thời gian dt.
4.2.4.1 Xỏc định dung tớch hiệu dụng của hồ chứa chưa kể tổn thất.
Lập bảng tớnh toỏn sau:
Cột (1): Thứ tự cỏc thỏng sắp xếp theo năm thuỷ văn. Cột (2): Lưu lượng dũng chảy đến: WQ (bảng 1-4 ) Cột (3): Tổng lượng nước dựng: Wq ( bảng 3-2 )
Cột (4), (5): Lượng nước thừa, thiếu: (4) = (2) – (3) khi WQ > Wq (5) = (3) – (2) khi Wq > WQ Cột (6): Lượng nước tớch trong kho chưa kể dung tớch chết.
Bảng 4-1: Phương ỏn trữ sớm ,điều tiết 2 lần khụng độc lập (chưa kể tổn thất)
)
Ta thấy: Hồ chứa điều tiết hai lần khụng độc lập, là trường hợp mà lượng nước thừa của một trong hai thời kỳ thừa nước nhỏ hơn lượng nước thiếu của thời kỳ thiếu nước kế tiếp nú. Tức là: Thỏng WQ Wq ∆V lượngTổng thừaXả (103m3) (103m3) + - (103m3) (103m3) 1 2 3 4 5 6 7 IX 202.2 50.2 152 152 X 1995.4 2.1 1993 631.1 1514.2 XI 259.2 2.1 257.1 631.1 257.1 XII 104.5 2.1 102.4 631.1 102.4 I 152.7 153.2 V1+ =2505 0.5 630.6 II 113.7 146 32.3 598.3 III 75 154.4 79.4 518.9 IV 93.3 266.4 173.1 345.8 V 104.5 82 22.5 V1− =285.3 368.3 VI 168.5 234.8 V2+ =22.5 66.3 302 VII 37.5 324 286.5 15.5 VIII 243.7 259.2 15.5 0 2 3 .3 V− = 68 Tổng 3550.2 1676.5 4824.7 1873.7
Khi đú dung tớch hiệu dụng của hồ là: Vh = V V V 1−+ −2− 2+ = (368 +285 – 22,5 ).103 = 630,5. 103 m3 So sỏnh: Vh =630,5. 103 ax V m− > = 368.103 Nờn Vh = 630,5. 103 m3
4.2.4.2 Xỏc định dung tớch hiệu dụng kể tổn thất theo phương ỏn trữ sớm.
Lập bảng tớnh dung tớch hiệu dụng của hồ cú kể tổn thất trong đú:
Cột (2): là cột (6) của bảng (4-1) cộng thờm với Vc, vậy Wi là dung tớch của kho nước ở cuối mỗi thời đoạn tớnh toỏn ∆t. Khi kho bắt đầu tớch nước. Giả thiết trước đú kho nước thỏo cạn đến Hc.
Cột (3): Wtb là dung tớch bỡnh quõn trong hồ chứa nước.
Cột (4): Fh diện tớch mặt hồ tương ứng với Wtb (tra từ quan hệ theo Bảng 1-7 ). Cột (5): ∆Zi cho ở Bảng 1-2
Cột (6) : Wbh là lượng tổn thất do bốc hơi.Wbh = z .∆ i hiF
Cột (7): Wt là lượng tổn thất do thấm: Wti = K .W−i
K: Là tiờu chuẩn thấm trong kho nước, Điều kiện lũng hồ tốt nờn lấy K = 1%. Cột (8): Là lượng tổn thất tổng cộng: (8) = (6) + (7).
Cụt (9) : Tổng lượng nước đến.
Bảng 4-2 Bảng tớnh toỏn điều tiết cú kể tổn thất theo phương ỏn trữ sớm ( bảng tớnh lần 2) Thỏng Vthực Vtb Fh ∆Zi Wbh Wt Wtt WQ Wq ∆V Tổng lượng Xả thừa (103m3) (103m3) (103m2) (mm) (103m3) (103m3) (103m3) (103m3) (103m3) + - (103m3) (103m3) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 356.562 356.562 IX 508.562 432.562 16.902 31.7 0.54 4.33 4.86 202.2 55.06 147.14 503.701 X 987.66 2 748.112 22.162 22 0.49 7.48 7.97 1995.4 10.07 1985.33 1052.662 1436.37 XI 987.662 987.662 24.214 17.3 0.42 9.88 10.30 259.2 12.40 246.80 1052.662 246.80 XII 987.662 987.662 24.214 25.9 0.63 9.88 10.50 104.5 12.60 91.90 1052.662 91.90 I 987.162 987.412 24.212 20.2 0.49 9.87 10.36 152.7 163.56 V 2471.171+= 10.86 1041.799 II 954.862 971.012 24.08 20.9 0.50 9.71 10.21 113.7 156.21 42.51 999.285 III 875.462 915.16 2 23.63 31.7 0.75 9.15 9.90 75 164.30 89.30 909.985 IV 702.362 788.912 22.613 35.6 0.81 7.89 8.69 93.3 275.09 181.79 728.191 V 724.862 713.612 21.754 27 0.59 7.14 7.72 104.5 89.72 14.78 V 1−=32 474. 742.967