0,2%).
a. Phương ỏn 1: Sơ bộ chọn Btr =14 m.
Kết quả điều tiết thể hiện trong bảng (3 – 1) và bảng ( 3 – 7);
Mực nước thượng lưu Max ZSC = 121,5 (m) Lưu lượng đến Max Qdmax = 933(m3/s) Tổng lưu lượng xả max Qtmax = 638,48 (m3/s) Lưu lượng max xả qua tràn Qtmax = 638,48 (m3/s) Cột nước tràn max Hmax = 8,4 (m)
Dung tớch siờu cao Vsc = 6,289.106 (m3)
b. Phương ỏn 2: Sơ bộ chọn Btr =16 m.
Kết quả điều tiết thể hiện trong bảng (3 – 3) và bảng ( 3 – 8);
Mực nước thượng lưu Max ZSC = 121.1(m) Lưu lượng đến Max Qdmax = 933,0(m3/s)
Tổng lưu lượng xả max Qtmax = 674,007
(m3/s)
Lưu lượng max xả qua tràn Qtmax = 674,007 (m3/s)
Đồ ỏn tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Ka Tang - PA1
Dung tớch siờu cao Vsc = 5,3633.106 (m3)
c. Phương ỏn 3: Sơ bộ chọn Btr = 18 m.
Kết quả điều tiết thể hiện trong bảng (3 – 5) và bảng ( 3 – 9);
Mực nước thượng lưu Max ZSC = 120,7(m) Lưu lượng đến Max Qdmax = 933,0(m3/s) Tổng lưu lượng xả max Qtmax = 698,005(m3/s) Lưu lượng max xả qua tràn Qtmax = 698,005
(m3/s)
Cột nước tràn max Hmax = 7,6 (m) Dung tớch siờu cao Vsc = 54,47.106
Đồ ỏn tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Ka Tang - PA1
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ SƠ BỘ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 4.1. Sơ bộ thiết kế tràn xả lũ.
4.1.1. Bố trớ chung.
Dựa vào điều kiện địa hỡnh, địa chất khu vực cụng trỡnh đầu mối (Đập chớnh), chọn phương ỏn bố trớ đường tràn như sau:
4.1.1.1.Vị trớ.
Dựa vào đặc điểm địa hỡnh và địa chất của khu vực ta xỏc định được vị trớ tuyến tràn là ở bờ phải tuyến đập phụ 1. Tuyến tràn nằm thẳng gúc với tuyến đập, nằm trờn khu vực tương đối bằng phẳng và nền địa chất tương đối tốt. Bố trớ tràn ở vị trớ này cú cỏc ưu điểm:
- Tuyến tràn thẳng, thuận dũng, cú đầu ra đổ vào suối ở hạ lưu nờn khả năng thoỏt lũ nhanh và khụng gõy xúi lở hạ lưu.
- Khối lượng thi cụng ớt, đảm bảo sự làm việc ổn định và lõu dài của tràn.
4.1.1.2. Hỡnh thức:
Tràn ngưỡng thực dụng, cửa vào cú van điều tiết (Ngưỡng tràn thấp hơn MNDBT). Loại này cho phộp giảm thấp mực nước lũ trong hồ, phự hợp với điều kiện của hồ Mỹ Sơn là lũng hồ hẹp, bờ dốc. Nếu bố trớ tràn tự động (Ngưỡng tràn ngang MNDBT) thỡ bề rộng ngưỡng tràn phải lớn, khụng cú vị trớ thớch hợp để bố trớ; cũn nếu chọn vị trớ Bt khụng lớn thỡ mực nước lũ trong hồ cao, khối lượng đập tăng lờn rất nhanh.
4.1.2. Bố trớ và cấu tạo cỏc bộ phận:
4.1.2.1. Tường cỏnh trước ngưỡng tràn:
Phớa trước ngưỡng tràn ta bố trớ tường cỏnh vừa để hướng nước thuận dũng vào ngưỡng tràn, vừa để bảo vệ bờ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tường cỏnh trước ngưỡng tràn trong đồ ỏn này thiết kế cú dạng mở rộng dần hỡnh thang.
Hỡnh (4 – 1): Tường cỏnh và kớch thước ngưỡng tràn
Btc
8 m
2
m
Đồ ỏn tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Ka Tang - PA1
Chiều dài tường cỏnh chung cho cỏc phương ỏn là 8 m. Chiều rộng phớa trước tường cỏnh từng phương ỏn lần lượt là:
- PA1: Btc = 22 (m). - PA2: Btc = 24 (m). - PA3: Btc = 26 (m). - Chiều dày tường :
+ Sơ bộ chọn chiều dày bản mặt lấy khụng đổi bằng 0,5 m + Sơ bộ chọn chiều dày bản đỏy lấy bằng 1m
- Độ dốc đỉnh tường phự hợp với độ dốc mỏi đập, cao trỡnh đỉnh tường lớn nhất bằng cao trỡnh đỉnh đập
* Sõn trước: Làm bằng bờ tụng cốt thộp M200 dày 0,8m. Sõn trước được làm dài bằng chiều dài của tường bờn là 18m, cao trỡnh sõn là 109,1m. Chiều rộng sõn trước (chỗ giỏp ngưỡng tràn) B = Btràn + Bmố. Lớp lút bờ tụng M100 dày 0,1m.
4.1.2.2. Ngưỡng tràn:
* Ngưỡng tràn:
-Hỡnh thức tràn: ngưỡng tràn thực dụng, mặt cắt dạng hỡnh thang. -Cao trỡnh ngưỡng tràn: Zng = MNDBT – 5(m) = 118,1 – 5 = 113,1(m)
-Chiều rộng tràn nước: Tớnh toỏn với 3 phương ỏn Bt = 14 (m); 16 (m); 18 (m) -Chiều dày mố trụ ( Chung cho 3 phương ỏn): d = 2,0 (m).
-Chiều dày mố bờn ( Chung cho 3 phương ỏn): d’ = 1,6 (m). -Tổng chiều rộng tràn cho cỏc phương ỏn: B = Bt + d
-Bề mặt ngưỡng tràn được bọc bằng lớp BTCT M200 dày 0,8 (m) -Bờn trong ngưỡng tràn được đổ bờ tụng M150
-Lớp lút bờ tụng M100 dày 0,1(m)
Bảng (4 – 1): Tổng chiều rộng tràn cỏc phương ỏn.
Phương ỏn 1 2 3
B (m) 16 18 20
* Cửa van:
Chọn cửa van là loại van cung, tràn gồm cú 2 khoang như vậy cần bố trớ 2 cửa van cung. Bề rộng mỗi cửa van bằng bề rộng khoang tràn, cao trỡnh đỉnh cửa
Đồ ỏn tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Ka Tang - PA1
van khi đúng cao hơn mực nước dõng bỡnh thường là 0,5m, số liệu này sẽ được tớnh toỏn cụ thể trong phần thiết kế kỹ thuật.
* Cầu giao thụng:
- Cao trỡnh mặt cầu giao thụng bằng cao trỡnh đỉnh đập. - Bề rộng cầu giao thụng bằng bề rộng đỉnh đập.
4.1.2.3. Dốc nước sau ngưỡng tràn:
* Dốc nước: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Dốc nước được nối tiếp sau tràn cú nhiệm vụ dẫn nước sau khi qua tràn xuống hạ lưu đập đảm bảo cho cụng trỡnh an toàn.
Để đảm bảo điều kiện ổn định của dốc nước (do lỳn khụng đều) ta chia dốc nước làm 3 đoạn,(hai đoạn liền nhau tạo thành một khe lỳn, trong khe lỳn bố trớ cỏc thiết bị chống thấm). Chiều dài mỗi đoạn là 20 (m).
-Mặt cắt dốc nước là mặt cắt hỡnh chữ nhật.
-Chiều rộng dốc nước cho 3 phương ỏn là Bd = 16 (m), 18 (m), 20 (m). - Độ dốc của đỏy dốc nước: id = 0,05
-Hệ số nhỏm của dốc nước: n = 0,014 -Cao trỡnh đầu dốc nước: 109,1(m). -Cao trỡnh cuối dốc nước: 106,1(m) -Chiều dài dốc nước: Ld = 60(m).
- Bản đỏy dốc nước được làm bằng bờ tụng cốt thộp M200 dày 0,8(m). - Lớp lút bản đỏy là bờ tụng M100 dày 0,1(m).
* Tường bờn dốc nước:
- Bề rộng đỉnh tường sơ bộ lấy bằng 0,7(m). - Bề rộng chõn tường sơ bộ lấy bằng 0,8 (m). - Tường bờn tỏch rời với bản đỏy
- Chiều cao tường bờn được tớnh cụ thể ở bảng (4 – 8)
4.1.2.4. Tiờu năng:
Hỡnh thức tiờu năng cuối dốc nước được chọn là xõy bể tiờu năng. - Bề rộng đỉnh tường bể tiờu năng sơ bộ lấy bằng 0,7(m).
- Bề rộng chõn tường bể tiờu năng sơ bộ lấy bằng 1(m). - Bản đỏy được làm bằng BTCT M200 dày 0,8(m).
Đồ ỏn tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Ka Tang - PA1
- Lớp lút bản đỏy là bờ tụng M100 dày 0,1(m).
Cỏc kớch thước của bể được tớnh toỏn ở cỏcbảng ở phần sau.
4.1.2.5. Kờnh dẫn hạ lưu:
- Kờnh dẫn hạ lưu được chọn là kờnh dẫn hỡnh thang cú hệ số mỏi m = 1,5. - Chiều rộng kờnh tương ứng cho 3 phương ỏn là: Bk = 16(m); 18(m); 20(m). - Cao trỡnh đỏy kờnh: Zđk =103,1(m).
- Độ dốc đỏy kờnh: ik = 0,001.
4.1.3. Tớnh toỏn thủy lực.
4.1.3.1. Mục đớch tớnh toỏn:
Mục đớch của việc tớnh toỏn thủy lực đường tràn là xỏc định đường mặt nước trờn dốc nước từ đú xỏc định chiều cao thành bờn của dốc đảm bảo thỏo lũ an toàn, kiểm tra khả năng xõm thực của dũng chảy đối với cỏc vật liệu để cú biện phỏp tiờu năng thớch hợp.
4.1.3.1.1. Trường hợp tớnh toỏn:
Nhằm đảm bảo thỏo lũ an toàn trong quỏ trỡnh làm việc ta chọn tớnh toỏn với trường hợp lưu lượng qua tràn là qmax với từng phương ỏn.
4.1.3.1.2. Phương phỏp và nội dung tớnh toỏn:
Phương phỏp tớnh:
Cú nhiều phương phỏp tớnh toỏn để xỏc định dạng đường mặt nước và vận tốc dũng chảy trờn dốc nước. Trong đồ ỏn này chọn tớnh toỏn theo phương phỏp cộng trực tiếp.
Nội dung tớnh toỏn:
a . Định tớnh đường mặt nước trờn dốc:
Để định tớnh đường mặt nước trờn dốc nước ta tớnh và so sỏnh cỏc đại lượng ho, hk, ik và i.
* Chiều sõu dũng đều trờn dốc ho tớnh theo phương phỏp đối chiều với mặt cắt lợi nhất về thủy lực. Q i m R f 4 o ) ( ln (4-1) Với mo 2 1m2 m2 102 02 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đồ ỏn tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Ka Tang - PA1
Lập tỷ số ln
R bd
, tra phụ lục (8-3) cỏc bảng tớnh thủy lực với m = 0 được tỷ số ln R h .Từ đú tớnh được ho = ln ln R R h .
* Độ sõu phõn giới hk của dốc nước mặt cắt chữ nhật tớnh theo cụng thức: hk = 3 2 g q (4-2)
Trong đú : - q : Lưu lượng đơn vị, q =
d b Qmax (m3/s). * Độ dốc phõn giới ik xỏc định theo cụng thức: ik = k k kC R Q 2 2 2 max (4-3) Trong đú: - Rk : Bỏn kớnh thủy lực, Rk = k k .
- k: Diện tớch mặt cắt ướt ứng với hk, k bd.hk
- k: Chu vi ướt, k bd 2hk.
- Ck : Hệ số Sedi, theo Maninh Ck = 1 16
k
R n
Bảng (4 – 2): Kết quả tớnh toỏn định tớnh đường mặt nước trờn dốc nước.
Qmax (m3/s) q(m 3 /s) f(Rln) Rln(m) b/Rln h/Rln ho hk ik PA1 530,910 33,182 0,00337 1.73 9,25 1,0026 1,734 4,824 0,002135 PA2 560,091 31,116 0,00319 1.77 10,17 0,9304 1,647 4,621 0,002007 PA3 585,017 29,251 0,00306 1,79 11,17 0,8726 1,562 4,435 0,001909
* Cột nước đầu dốc nước là cột nước co hẹp hc sau khi qua tràn: hđd = hc.
Tớnh hc:
Cột nước thượng lưu tớnh đến cao trỡnh đỉnh dốc kể cả lưu tốc tới gần: Eo = H’ + g Vo 2 2 (4-4)
Đồ ỏn tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Ka Tang - PA1 Trong đú: - H’= MNLTK - Zđd = MNLTK – 109,1(m). - Vo: Lưu tốc tới gần, Vo = Q .
- : Diện tớch mặt cắt dũng chảy cuối sõn trước, = H.Bcs - H: Cột nước trước tràn, H = MNLTK – 109,1 (m)
- Bcs: Chiều rộng cuối sõn trước.
2 3 . o c E q F (4-5) Với là hệ số lưu tốc, lấy 0,95.
Từ F c tra phụ lục (15-1) cỏc bảng tớnh Thủy lực được c.
Khi đú: hc c.Eo (4-6) Kết quả tớnh toỏn cột nước đầu dốc được tổng hợp trong bảng sau:
Bảng(4 – 3): Cột nước đầu dốc nước.
H'(m) H(m) Vo(m/s) Eo(m) F c c hc(m) hđd(m) PA1 11,5 11,5 2,0980 11,724 0,8700 0,223 2,61 2,61 PA2 11,1 11,1 2,1024 11,325 0,8594 0,219 2,48 2,48 PA3 10,7 10,7 2,1028 10,923 0,8529 0,217 2,37 2,37
* Căn cứ vào kết quả tớnh toỏn ta thấy cả 3 phương ỏn đều cú: ho < hđd < hk và i > ik
Vậy đường mặt nước trờn dốc nước là đường nước hạ bII.
b . Định lượng đường mặt nước trờn dốc:
Đường mặt nước trờn dốc nước được xỏc định theo phương phỏp cộng trực tiếp.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hỡnh (4 – 2): Hỡnh dạng đường mặt nước trờn dốc nước
1 2 i-1 i i+1 n n i+1 i i-1 2 1 L Li Li+1 h2 v hi-1 hi hi+1 hn
Đồ ỏn tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Ka Tang - PA1
Trỡnh tự tớnh toỏn như sau:
- Với chiều dài dốc nước và cột nước đầu dốc hđd = hc đó biết, ta chia dốc nước thành nhiều đoạn bởi cỏc mặt cắt (1-1); (2-2); (3-3);…. Mặt cắt (1-1) là mặt cắt đầu dốc nước.
- Giả thiết cột nước tại cỏc mặt cắt là h1, h2, h3,…. Khi đú khoảng cỏch giữa 2 mặt cắt liền kề nhau được xỏc định theo cụng thức:
J i L (4-7) Trong đú:
- : Năng lượng đơn vị mặt cắt, j1j g V hj j j 2 2 1 1 1 ; g V hj j j 2 2 - J: Độ dốc mặt nước trung bỡnh đoạn tớnh toỏn,
2 1 j j J J J 2 1 1 1 1 j j j j R C V J ; 2 j j j j R C V J - i - Độ dốc đỏy dốc nước.
- Cột nước cuối dốc là cột nước khi L bằng chiều dài dốc nước. Cỏc kết quả tớnh toỏn cụ thể được ghi ở Bảng sau.
Bảng(4 – 4): Tớnh đường mặt nước trờn dốc nước khụng xột hàm khớ.
TT
PA1 PA2 PA3
h(m) V(m/s) L(m) h(m) V(m/s) L(m) h(m) V(m/s) L(m)
1 2,6100 12,713 0,00 2,4800 14,1150 0,00 2,3700 15,428 0,00 2 2,4854 13,353 20,00 2,4006 14,5824 20,00 2,3224 15,7442 20,00 3 2,3549 13,841 40,00 2,3336 15,0014 40,00 2,2852 16,033 40,00 4 2,3015 14,417 60,00 2,2761 15,380 60,00 2,2446 14,417 60,00
*Kiểm tra điều kiện khụng xúi: Thụng qua tớnh toỏn thủy lực dốc nước ta xỏc định được vận tốc dũng chảy lớn nhất trờn dốc, nú cần thỏa món điều kiện:
Đồ ỏn tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Ka Tang - PA1
Trong đú:
- Vmax: Vận tốc lớn nhất trờn dốc(m/s).
- [Vmax]: Vận tốc cho phộp khụng xúi của bờtụng(m/s).
Theo bảng (11-9)/203 sổ tay tớnh toỏn thủy lực, với bờtụng M200 ta cú [Vmax] = 18 (m/s). Theo kết quả tớnh toỏn ở bảng (4 – 4) ta thấy điều kiện (4.8) được thỏa món.
Khi cú xột hàm khớ:
Khi dũng chảy cú lưu tốc lớn, lớp khụng khớ ở gần mặt nước bị hỳt vào nước. Cỏc bọt khớ pha trộn vào nước trờn vựng mặt chuyển động cựng với dũng chảy làm cho chiều sõu nước trờn dốc tăng so với tớnh toỏn khi khụng cú hàm khớ
Đường mặt nước cú kể đến hàm khớ được xỏc định theo cụng thức: hhk = h (1 +
100
V
) (4-9)
Trong đú :
- h: Chiều sõu dũng nước trờn thõn dốc. - V: Vận tốc dũng chảy tại mặt cắt tớnh toỏn.
Ta tớnh cho cỏc mặt cắt dọc theo chiều dũng chảy trờn dốc. Kết quả tớnh toỏn được thể hiện trong bảng sau : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng(4 – 5): Đường mặt nước cú kể đến hàm khớ.
L(m)
PA1 PA2 PA3
h(m) V(m/s) hhk(m) h(m) V(m/s) hhk(m) h(m) V(m/s) hhk(m)
0,00 2,6100 12,713 2,942 2,4800 14,1150 2,830 2,3700 15,428 2,736 20 2,4854 13,353 2,817 2,4006 14,5824 2,751 2,3224 15,7442 2,688 40 2,3549 13,841 2,681 2,3336 15,0014 2,684 2,2852 16,033 2,652 60 2,3015 14,417 2,633 2,2761 15,380 2,626 2,2446 14,417 2,568
Để an toàn khi thỏo lũ ta chọn chiều cao thành bờn của dốc nước cao hơn mực nước trờn dốc một khoảng h = 0,5(m). Vậy chiều cao thành bờn của dốc nước trong 3 phương ỏn là:
Bảng(4 – 6):. Kết quả tớnh chiều cao tường trờn dốc nước cỏc phương ỏn
Đồ ỏn tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế hồ chứa nước Ka Tang - PA1 L(m) h(m) ht(m) L(m) h(m) ht(m) L(m) h(m) ht(m) 1 20,00 2,817 3,32 20,00 2,751 3,25 20,00 2,688 3,19 2 40,00 2,681 3,18 40,00 2,684 3,18 40,00 2,652 3,15 3 60,00 2,633 3,13 60,00 2,626 3,13 60,00 2,568 3,07 4.1.4 Lựa chọn mặt cắt kờnh dẫn 4.1.4.1. Lựa chọn cỏc thụng số thiết kế :
Do cụng trỡnh đi qua nơi đất yếu nờn để đảm bảo điều kiện ổn định được tốt, chọn kờnh cú mặt cắt hỡnh thang
Sơ bộ chọn cỏc chỉ tiờu thiết kế kờnh như sau :
- Hệ số mỏi kờnh : m = 1,5.
- Độ dốc đỏy kờnh : i = 0,001.
- Độ nhỏm lũng kờnh : n = 0,017. ( kờnh làm bằng bờ tụng ) Mặt cắt kờnh được tớnh toỏn với lưu lượng thiết kế ứng với cỏc phương ỏn:
- PA1: QTK = Qmax = 530,9100 (m3/s). - PA2: QTK = Qmax = 560,0913 (m3/s). - PA3: QTK = Qmax = 585,0168 (m3/s).
Chiều rộng của kờnh được chọn tớnh toỏn cho cỏc phương ỏn như sau: - PA1: bk = 22 (m).
- PA2: bk = 24 (m). - PA3: bk = 26 (m).
4.1.4.2. Tớnh toỏn cho cỏc phương ỏn:
Xỏc định chiều sõu nước trong kờnh h : Tớnh theo mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực :
Ta cú : f(Rln) = Q i mo 4 (Với m = 1,5 4.mo = 8,424) Tra bảng (8 – 1) (bảng tra Thuỷ lực) Rln
Lập tỉ số : ln
R b
.Tra bảng (8 – 3) (bảng tra Thuỷ lực) ( ) ln ln ln R h R h R h
Bảng(4 – 7): Kết quả tớnh toỏn mặt cắt cơ bản của kờnh.