I. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT, CƠNG NGHỆ
1. Cơng trình đầu mối trạm bơm
Phương án III: Đặt 2 trạm bơm độc lập đã được lựa chọn để nghiên cứu. Trong mục này, tư vấn sẽ phân tích, tính tốn thêm các phương án để lựa chọn phương án tối ưu về mặt công nghệ và kỹ thuật.
Căn cứ điều kiện địa hình, địa chất, mực nước dao động theo mùa trong sông và điều kiện về QLVH lựa chọn hình thức nhà máy bơm dạng buồng ướt máy đặt khô.
1.1. Phương án về công nghệ máy bơm
Với công suất tính tốn được (Q, H), căn cứ điều kiện địa hình và mực nước thấp nhất khi hút (chênh lệch cao độ sàn công tác và mực nước min của trạm Buôn Krông là 9,95m, của trạm Buôn triết là 8,72m), đơn vị tư vấn đã tham khảo về mặt kỹ thuật với một số hãng sản xuất và cung cấp bơm của Châu Âu (Bơm Bombas IDEAL Tây Ban Nha, Bơm KSB Đức, bơm Dragon USA) thì chỉ có 2 loại bơm cho hiệu suất cao đó là bơm trục đứng đa tầng cánh và bơm trục ngang. Các phương án công nghệ bơm được nghiên cứu gồm:
a. Trạm bơm sử dụng máy bơm trục đứng đa tầng cánh (PA III)
Máy bơm trục đứng có các đặc điểm như sau:
- Đặc điểm thứ nhất của máy bơm trụ đứng là các tầng cánh hút đẩy của máy bơm được đặt ngập dưới mực nước min, về nguyên lý hoạt động giống như bơm chìm nhưng số tấng cánh sẽ được bố trí ít nhất từ 2 tầng (với bơm chìm chỉ có 1 tầng) đẩy nối tiếp nên cho lưu lượng, cột nước cao và hiệu suất cao. Phù hợp trong các trạm bơm có mực nước trong bể hút dao động lớn theo các mùa.
- Đặc điểm thứ 2 là trục bơm và trục động cơ được bố trí theo phương thẳng đứng cho nên sẽ hạn chế được rất nhiều kích thước theo phương dọc và ngang của nhà trạm, giảm thiểu được chi phí xây dựng.
- Đặc điểm thứ 3 là sàn lắp động cơ (sàn lắp máy) có thể được bố trí cùng với sàn cơng tác sửa chữa do đó khá thuận lợi cho cơng tác vận hành, sửa chữa bảo dưỡng và phóng chống cháy nổ
Cơng suất trạm Bn Triết tính tốn là Q=0,81m3/s, H=90m dự kiến sẽ bố trí 3 tổ máy chính và 1 tổ dự phịng, mỗi tổ có Q=0,27m3/s, cột nước H=90m. Với cơng suất
trạm Bn Krơng là Q=0,9m3/s, H=91m dự kiến sẽ bố trí 3 tổ máy chính và 1 tổ dự phịng, mỗi tổ có Q=0,3m3/s, cột nước H=91m.
Kết cấu trạm bơm được lựa chọn là buồng hút kín đặt trong bờ, dẫn nước vào buồng hút bằng kênh dẫn. Trong buồng hút, mỗi tổ máy sẽ được ngăn cách bằng tường BTCT để loại trừ ảnh hưởng lẫn nhau về mặt thuỷ lực khi các tổ máy hoạt động đồng thời.
Kết cấu và kích thước buồng hút trạm bơm xem hình vẽ dưới đây:
2 3 4
1 1A
Cắt dọc và mặt bằng buồng hút
b. Trạm bơm sử dụng máy bơm trục ngang (PA III.1)
Máy bơm trục ngang có các đặc điểm như sau:
- Đặc điểm thứ nhất của máy bơm trụ đứng là các tầng cánh hút đẩy của máy bơm được đặt trên khô và phải đảm bảo độ cao hút nước thiết kế (tính từ mực nước min đến tâm cánh quạt máy bơm) phải nhỏ hơn độ cao hút nước cho phép của máy bơm Hs<[Hs] để khơng xảy ra hiện tượng khí thực khi máy bơm hoạt động. Bơm trục ngang có hiệu suất cao, cột nước bơm và lưu lượng lớn, phù hợp trong các trạm bơm có mực nước trong bể hút dao động thấp theo các mùa, hoặc nếu mực nước dao động lớn thì phải hạ thấp sàn lắp máy để đảm bảo điều kiện khí thực và các trạm bơm đặt trên phao nổi.
- Đặc điểm thứ 2 là trục bơm và trục động cơ được bố trí theo phương vng góc, cho nên kích thước ngang và dọc của trạm bơm sẽ lớn.
- Đặc điểm thứ 3 là với dự án này do mực nước chênh lệch lớn dẫn đến phải hạ thấp sàn lắp máy thấp hơn sàn sửa chữa cơng tác, do đó khá bất tiện trong cơng tác sửa chữa, bảo dưỡng, vận hành và phòng chống cháy nổ.
Cơng suất trạm Bn Triết tính tốn là Q=0,81m3/s, H=90m dự kiến sẽ bố trí 3 tổ
máy chính và 1 tổ dự phịng, mỗi tổ có Q=0,27m3/s, cột nước H=90m. Với cơng suất trạm Bn Krơng là Q=0,9m3/s, H=91m dự kiến sẽ bố trí 3 tổ máy chính và 1 tổ dự phịng, mỗi tổ có Q=0,3m3/s, cột nước H=91m.
Kết cấu trạm bơm được lựa chọn là buồng hút kín đặt trong bờ, dẫn nước vào buồng hút bằng kênh dẫn. Trong buồng hút, mỗi tổ máy sẽ được ngăn cách bằng tường BTCT để loại trừ ảnh hưởng lẫn nhau về mặt thuỷ lực khi các tổ máy hoạt động đồng thời.
Kết cấu và kích thước buồng hút trạm bơm xem hình vẽ dưới đây:
24. 00
Cắt dọc trạm bơm trục ngang
Cắt ngang trạm bơm trục ngang
c. Lựa chọn phương án
Tư vấn đã tiến hành thiết kế sơ bộ và tính tốn chi phí đầu tư cho 2 phương án cơng nghệ bơm thì cho kết quả mức đầu tư của hai phương án gần tương đương nhau, tuy nhiên phương án bơm trục đứng có nhiều ưu điểm hơn trong công tác quản lý vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng, động cơ nhỏ hơn tiêu thụ điện năng ít hơn và các chỉ tiêu kinh tế tốt hơn. Do vậy tư vấn đề nghị chọn phương án bơm trục đứng đa tầng cánh cho thiết kế cơ sở.
Bảng 6.1. Vốn đầu tư và chỉ tiêu kinh tế của 2 phương án
Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị
PA III PA III.1
Vốn đầu tư tỷ đồng 304,235 301,837
Vốn đầu tư thuần tỷ đồng 279,117 276,932
Chỉ tiêu kinh tế
Lợi nhuận ròng ENPV tỷ đồng 239,283 230,707
Hệ số nội hoàn EIRR % 21,11 20,82
Tỷ số lợi ích/chi phí B/C 1,77 1,72
Chọn phương án Chọn
1.2. Phương án hạ thấp và không hạ đèo Buôn Krông
Một bể điều áp được đặt trên đèo sẽ điều tiết lưu lượng và áp lực nước cho hệ thống ống tưới, cao độ mực nước trong bể sẽ quyết định đường kính ống tưới và cột nước của trạm bơm. Do 2 trạm bơm có sơ đồ khai thác giống nhau, nên trong mục này tư vấn sẽ nghiên cứu các phương án cao độ đặt bể cho 1 trạm để phân tích lựa chọn phương án. Trạm bơm được lựa chọn nghiên cứu là trạm bơm đặt tại đèo Buôn Krông.
a. Phương án không hạ thấp đèo Buôn Krông (PA III)
Với phương án này bể điều áp sẽ được đặt tại nơi cao nhất trên đèo Buôn Krông, cao độ mực nước lớn nhất trong bể là +500m, chiều cao cột nước bơm tính tốn của trạm Bn Krơng là H=91m.
Sau khi tính tốn thuỷ lực hệ thống đường ống tưới cho kết quả các hố lấy nước ra đều có cột áp lớn hơn 10m, vận tốc dịng chảy trong ống từ 0,6÷<1,5m/s đảm bảo điều kiện vận tốc kinh tế, không lắng và không quá giới hạn vật liệu ống (vận tốc trong ống không nên vượt quá <2,5m/s).
b. Phương án hạ đèo Buôn Krông xuống 20m so với hiện trạng để giảm độ dốc đường giao thông (PA III.2)
Với phương án này bể điều áp sẽ được đặt tại nơi cao nhất trên đèo Buôn Krông sau khi hạ thấp độ cao đỉnh đèo, cao độ mực nước lớn nhất trong bể là +480m, chiều cao cột nước bơm tính tốn của trạm Bn Krơng là H=71m.
Sau khi tính tốn thuỷ lực hệ thống đường ống tưới cho kết quả một số hố ga lấy nước ra trên tuyến ống số 4 đã xuất hiện tính trạng cột nước âm (-3m) mặc dù đường kính ống chính đã được tăng lên khá lớn. Do ống đường kính ống tăng nhiều dẫn đến vốn đầu tư của phương án tăng nhanh, các chỉ tiêu về kinh tế đều giảm so với phương án không hạ thấp đèo.
c. Lựa chọn phương án
Như vậy phương án hạ thấp đèo Buôn Krông xuống 20m so với hiện trạng, tuy có ưu điểm là thuận lợi về mặt giao thông nhưng lại không đảm bảo các điều kiện về kinh tế kỹ thuật của dự án. Nếu như chỉ hạ thấp đèo xuống 10m so với hiện trạng thì cột nước đầu ra đảm bảo lớn hơn 5m, nhưng vốn đầu tư vẫn tăng nhanh (do đường kính ống tưới tăng) dẫn đến các chỉ tiêu kinh tế của dự án vẫn thấp hơn phương án giữ nguyên hiện trạng đèo Buôn Krông.
Do vậy, tư vấn đề xuất phương án giữ nguyên hiện trạng đèo Buôn Krông là phương án chọn cho thiết kế cơ sở.
Bảng 6.2. Vốn đầu tư và chỉ tiêu kinh tế của 2 phương án
Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị
PA III PA III.2
Vốn đầu tư tỷ đồng 304,235 316,207
Vốn đầu tư thuần tỷ đồng 279,117 290,015 Chỉ tiêu kinh tế
Lợi nhuận ròng ENPV tỷ đồng 239,283 231,1
Hệ số nội hoàn EIRR % 21,11 20,38
Tỷ số lợi ích/chi phí B/C 1,77 1,72
Chọn phương án Chọn
1.3. Phân tích biện pháp xử lý gia cố nền móng
- Móng trạm bơm đèo Bn Krơng hiện nay được đặt trên lớp 2b là lớp đất chặt vừa, qua tính tốn ổn định thì điều kiện ứng suất nền khơng đảm bảo do đó phải xử lý nền bằng cọc BTCT M300 chống xuống nền đá. Kích thước cọc chống thơng qua tính tốn lựa chọn là 0,3x0,3x11m.
- Móng trạm bơm đèo Bn Triết hiện nay được đặt trên lớp 3b là lớp đất sét pha dăm sạn, qua tính tốn ổn định thì điều kiện ứng suất nền khơng đảm bảo do đó phải xử lý nền bằng cọc BTCT M300 chống xuống nền đá. Kích thước cọc chống thơng qua tính tốn lựa chọn là 0,3x0,3x11m.
2. Hệ thống kênh dẫn nước vào trạm bơm
2.1. Kênh dẫn nước vào bể hút trạm bơm Buôn Krông
Hệ thống kênh dẫn nước vào bể hút trạm bơm Bn Krơng có chiều dài khoảng 23,5m, dẫn lưu lượng thiết kế Q=0,9m3/s từ sơng vào bể hút. Căn cứ địa hình, địa chất khu vực tuyến, chọn hình thức kênh dẫn là kênh chữ nhật có tấm nắp (để giảm thiểu sạt lở vào kênh và có thể nạo vét khi cần thiết).
Mực nước sơng tại vị trí tuyến cơng trình ứng với P=85% là H85%=414,35m, ứng với P=90% là H90%=413,3m. Vì hai mực nước chênh nhau khơng nhiều, để đảm bảo an tồn tư vấn đề xuất chọn mực nước H90%=413,3m để tính tốn mực nước min cho bể hút.
Căn cứ lưu lượng thiết kế Q=0,9m3/s và đảm bảo điều kiện thuận lợi cho việc nạo vét QLVH sau này, thơng qua tính tốn thuỷ lực chọn kích thước mặt cắt kênh BxH=1,5x2m, độ dốc dọc i=0,1%, cao độ đáy kênh cửa vào 413,78m, cao độ mực nước min trong bể hút 413,80m.
2.2. Hệ thống dẫn nước vào bể hút trạm bơm Buôn Triết
Hệ thống dẫn nước từ sông Krông Ana vào bể hút của trạm bơm bao gồm các hạng mục và biện pháp cơng trình:
+ Cống lấy nước đầu kênh tưới tiêu có sẵn: Đập bỏ cống cũ, làm lại cống mới để đảm bảo dẫn nước tự chảy với lưu lượng thiết kế ứng với mực nước đảm bảo tưới ngồi sơng.
+ Đoạn kênh tưới tiêu có sẵn dài khoảng 1585m, kết cấu kênh đất: Nạo vét hạ thấp đáy kênh hiện trạng để dẫn nước tự chảy với lưu lượng thiết kế ứng với mực nước đảm bảo tưới ngồi sơng.
+ Cống lấy nước vào kênh dẫn nước xây mới: Xây mới cống điều tiết lấy nước từ kênh tưới tiêu có sẵn vào kênh xây mới.
+ Kênh xây mới chuyển tiếp nước từ kênh tưới tiêu vào trạm bơm.
Mặt bằng các hạng mục cơng trình dẫn trạm bơm Bn Triết Công ty CPĐT&XD Cenco Trang 93
a. Xây mới cống lấy nước đầu kênh tưới tiêu
Hiện trạng: Cống đầu kênh tưới tiêu hiện trạng là cống BTCT, bề rộng mặt cắt ngang B=3,2m, cao trình đáy cống đoạn cửa vào (phía sơng) là 413,45m, cống vận hành bằng van phẳng. Cống có nhiệm vụ lấy nước tưới từ sông vào đồng (bằng động lực với trạm bơm bên trái thượng lưu cống trong trường hợp mực nước thấp và tự chảy) trong mùa khô và tiêu nước (bằng động lực với trạm bơm hạ lưu bên phải cống) vào mùa mưa.
Với mực nước min ngồi sơng ứng với P=90% là H=413,65m thì việc lấy nước tự chảy qua cống và qua các đoạn kênh dài gần 2,5km để dẫn vào trạm bơm là khơng an tồn, do vậy tư vấn đề xuất đập bỏ cống cũ (vẫn giữ nguyên các trạm bơm hai bên) xây lại cống mới đồng thời hạ thấp cao trình đáy cống.
Đề xuất làm lại cống mới với các thông số như sau: + Kết cấu cống: BTCT m250
+ Cao trình đáy cống 412,90m (khớp với cao trình điểm đầu đáy kênh nạo vét). + Đoạn cửa vào dài 4m, mặt cắt kết cấu chữ U, tường đầu kết cấu tường trọng lực chắn đất.
+ Thân cống dài 10m mặt cắt chữ nhật BxH=3,2x4,7m, phía thượng lưu có bố trí van phẳng và lưới chắn rác để vận hành.
+ Cửa ra dài 9m, cao trình đáy 412,4m (bể tiêu năng cấu tạo), mặt cắt kết cấu chữ U, tường cuối kết cấu tường trọng lực chắn đất.
+ Xử lý nền cống: Cọc BTCT M300 kích thước 0,25x0,25x10m.
Cắt dọc cống lấy nước đầu kênh tưới tiêu
b. Nạo vét kênh tưới tiêu hiện trạng
Hiện trạng: Kênh đất, độ dốc dọc 0,04% (dốc từ sông về đồng), bề rộng mặt cắt ngang trung bình B=6m từ Km0 (sau cống) đến Km0+900m và B=4m từ Km0+900m đến cuối kênh, độ dốc mái kênh trung bình m=2. Hiện nay kênh bị bồi lắng nhiều với lớp phù xa dày hơn 1m (lớp 1A).
Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất tuyến kênh, đề xuất nạo vét đáy kênh hiện trạng xuống trung bình khoảng 1m (hết lớp đất cấp 1) với kích thước mặt cắt kênh nạo vét như sau:
+ Từ Km0 đến Km0+900: Bề rộng đáy kênh nạo vét B=6m, hệ số mái m=2.
Mặt cắt nạo vét B=6m, m=2
Từ Km0+900m đến cuối tuyến: Bề rộng đáy kênh nạo vét B=4m, hệ số mái m=2.
Mặt cắt nạo vét B=4m, m=2
c. Xây mới cống lấy nước vào kênh
Cống lấy nước cuối kênh tưới tiêu được xây dựng để điều tiết nước từ kênh này vào kênh dẫn nước vào bể hút. Mực nước cuối kênh tiêu ứng với tần suất P=90% (dẫn thuỷ lực dòng đều trong kênh tưới tiêu sau khi nạo vét) 413,01m. Căn cứ lưu lượng thiết kế Q=0,81m3/s, tính tốn sơ bộ lựa chọn hình thức cống vng chảy khơng áp có các thơng số như sau:
+ Kết cấu cống: BTCT m250
+ Cao trình đáy cống cửa vào 412,0m, đáy cống cửa ra 411,97, độ dốc dọc i=0,001. + Đoạn cửa vào dài 6m, mặt cắt kết cấu chữ U.
+ Thân cống dài 39m mặt cắt chữ nhật BxH=1x1,5m, phía thượng lưu có bố trí van phẳng để vận hành.
+ Cửa ra dài 5m, cao trình đáy 411,97÷412,3m nối với đáy kênh dẫn vào bể hút, mặt cắt kết cấu chữ U. + Xử lý nền cống: Cọc BTCT M300 kích thước 0,25x0,25x10m. 1* 2a 3a 3 2 2 1 a* Mặt cắt dọc cống lấy nước
d. Xây mới kênh dẫn nước vào bể hút
Từ sau cống lấy nước phải xây dựng đoạn kênh dẫn nước dài khoảng 780m để dẫn nước vào bể hút của trạm bơm. Căn cứ điều kiện địa hình, địa chất, mực nước sau cống tư vấn nghiên cứu 2 hình thức mặt cắt kênh dẫn:
- Phương án 1: Kênh chữ nhật có tấm nắp kết cấu BTCT M200, kích thước mặt cắt kênh BxH=1,2x1,5m, độ dốc dọc i=0,001.
- Phương án 2: Kênh hở hình thang kết cấu BTCT M200 phía dưới và đất phía trên, hệ số mái kênh m=1 và m=1,5, độ dốc dọc i=0,001, kích thước mặt cắt ngang cụ thể:
+ Đoạn từ đáy kênh đến cơ mái gia cố bằng tầm BTCT M200 dày 10cm, bề rộng BxH=1x1,5m, hệ số mái kênh m=1.
+ Đoạn từ cơ mái trở lên là kênh đất không gia cố, hệ số mái m=1,5
Mặt cắt ngang kênh hình thang
Mặt cắt ngang kênh chữ nhật
Với phương án kênh chữ nhật thì vốn đầu tư là 10,6 tỷ đồng, với phương án kênh hình thang là 6,6 tỷ. Về ưu nhược điểm thì hai dạng kênh này hầu như khơng có ưu