CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP BẢO VỆ ĐÁY VÀ MÁI HỐ MểNG CHO TRẠM BƠM CỔ DŨNG
2.1. Đặc điểm của công trình Trạm bơm Cổ Dũng 1. Đặc điểm tự nhiên
a) Địa hình, địa mạo
Lưu vực tiờu trạm bơm được khoanh bằng cỏc đường phõn giới rừ ràng phớa Tõy là đỉnh phân lưu núi Neo thuộc dãy núi Nham Biền; Phía Tây Nam theo đường 284;
Phía Đông theo đường vào thôn Chùa xã Tiến Dũng; Phía Đông Bắc giáp đê sông Thương. Lưu vực có cao độ tương đối bằng phẳng xu hướng dốc từ hướng Tây Nam về hướng Đông Bắc. Khu vực có cao độ địa hình thấp nhất thuộc các thôn Buồng, Núi, Huyện xã Tiến Dũng. Lưu vực tưới cơ bản tưới thuận chỉ có một phần diện tích thuộc thôn Đông Thắng xã Đức Giang là cao cục bộ phải tưới tạo nguồn.
Khu vực đầu mối trạm bơm Cổ Dũng nằm cạnh đê hữu Sông Thương, cống xả qua đê đặt tại vị trí K18+400 đê hữu Thương. Cao độ của khu nhà quản lý hiện trạng của trạm bơm từ +4.50-:-+4.70, các ruộng quanh khu vực đầu mối có cao độ +3.50-:- +3.70, một số ao cá trong khu vực lân cận trạm bơm hiện trạng nằm ven đê có cao độ đáy +1.80-:-+2.50. Cao độ đê hiện trạng +8.20-:-+8.50.
b) Địa chất công trình
Qua khoan thăm dò các vị trí xây dựng trạm bơm đầu mối, địa chất các lớp đất ở tuyến khảo sát cho nền trạm bơm được tóm tắt như sau:
- Lớp 1: Sét, sét pha màu nâu vàng, xám vàng, xanh ghi, trạng thái dẻo mềm, dẻo cứng đến nửa cứng. Kết cấu chặt vừa. Ở trên mặt lớp 1 tại các ruộng lúa gặp lớp bùn dày 0,2 -:- 0,5 m. Phân bố từ bề mặt đến độ sâu 1,7 ~ 6 m.
- Lớp 2: Sét xanh đen, xám tro chứa hữu cơ, trạng thái dẻo mềm - dẻo cứng đến dẻo chảy. Kết cấu kém chặt, khả năng lún nhiều, giá trị xuyên tiêu chuẩn N rất nhỏ (N=2) thuộc loại đất rất yếu. Bề dày lớp 2 giảm dần từ 6,0 đến 7,5 m. Ở tuyến ngang trạm bơm, bề dày lớp 2 giảm dần từ trung tâm về hai phía còn theo mặt cắt dọc thì giảm dần từ H3 về H2, H1 và về H4.
- Lớp 3: Cát pha, sét pha màu xanh, xám ghi, chứa ổ cát xám hạt mịn, trạng thái dẻo - dẻo mềm. Đất chặt, giá trị N thay đổi từ 4 đến 11, trung bình là 6,8 thuộc loại đất cứng. Bề dày lớp 3 lớn nhất ở H5 là 5,5 m và nhỏ nhất ở H2 là 1,2 m.
Bảng 2.1. Bảng chỉ tiêu cơ lý đất nền trạm bơm Cổ Dũng Lớp
đất
Thành phần hạt (%) Độ ẩm tự nhiên
W
Dung trọng tự nhiên γRw
Dung trọng khô
γRc
Tỷ trọng ∆
Sỏi sạn
Cát Bụi Sét (%) (g/cmP3P) (g/cmP3P)
1 13,00 41,11 45,89 35,55 1,78 1,30 2,71
2 12,26 46,87 40,87 37,75 1,47 0,90 2,56
3 50,08 35,30 14,87 31,61 1,91 1,59 2,69
Lớp đất
Hệ số rỗng ε
Độ rỗng n
(%)
Độ bão hòa G
(%)
Chỉ số dẻo IRd
Độ sẹt IRs
Góc ma sát trong
ϕ (độ)
Lực dính C (kG/cmP2P)
Hệ số nén lún aR1-2R
(cmP2P/kG)
Hệ số thấm K
(cm/s)
1 1,08 51,90 94,40 19,4 0,43 7P0P45' 0,21 0,028 1,5x10P-4 2 1,62 61,80 87,40 27,5 0,75 6P0P30' 0,10 0,17 2,9x10P-5 3 0,71 41,33 79,15 7,9 0,57 18P0 0,11 0,024 1,23x10P-4
Như vậy nếu đối chiếu với độ sâu đặt móng của nhà trạm (khoảng -3.75 m thìchiều dày lớp đất tốt dưới đáy móng chỉ còn khoảng 2,5 m sau đó lại là lớp đất chịu tải kém. Vì vậy nền công trình cần phải được xử lý bằng đóng cọc bê tông.
Hình 2.1. Mặt cắt địa chất điển hình trạm bơm Cổ Dũng c) Khí tượng và thủy văn
* Đặc điểm thủy văn, sông ngòi:
Trong khu vực dự án có nhiều hệ thống kênh mương và các suối nhỏ, trong đó có sông Thương chảy ven phía Bắc khu vực dự án.
Sông Thương bắt nguồn từ vùng núi cao độ từ 500 – 700 m của huyện Chi Lăng tỉnh Lạng Sơn. Sông chảy theo hướng Tây Bắc- Đông Nam, sông có chiều dài L=157km,diện tích lưu vực 3.070 Km2 có 3 chi lưu lớn là sông Trung, sông Sỏi và sông Hoá. Thượng nguồn sông hẹp và dốc nhiều thác ghềnh.
So với các sông khác thì lũ trên sông Thương vào loại nhỏ do lượng mưa ở khu vực sông Thương bé hơn nhiều. Lưu lượng lớn nhất tại Cầu Sơn là 1830 m3/s( năm 1937). Lượng nước trung bình tại Cầu Sơn là 0,89 triệu m3, riêng 2 tháng VII và VIII có tổng lượng nước là 0,527 triệu m3 chiếm gần 61 % tổng lượng nước mùa lũ.
* Lưới trạm quan trắc:
Hố khoan máy
Khoảng cách cộng dồn (m) -12 -10 -8 -6 -4 -2 -0 2 4 6
-12 -10 -8 -6 -4 -2 -0 2 4 6
3 2 1
50,0
Đất bùn ở các ruộng, bề dày 0,2 - 0,5 m.
1 Sét, sét pha nâu vàng, xanh ghi, xám vàng, dẻo mềm, dẻo cứng đến nửa cứng, chặt vừa.
2 Sét xanh đen, xám tro chứa hữu cơ, dẻo mềm - dẻo cứng đến dẻo chảy, kém chặt, lún nhiều. Giá trị N rất nhỏ (N=2)
3 Cát pha, sét pha màu xanh, xám ghi, chứa cát xám hạt mịn trạng thái dẻo, dẻo mềm. Đất chặt, giá trị N thay đổi từ 4 đến 11, trung bình là 6.8.
- Trạm khí tượng: Trạm khí tượng Bắc Giang nằm tại thành phố Bắc Giang (gần ngã ba Quán Thành) cách khu vực dự án 20km về phía tây. Trạm có số liệu đo từ năm 1912 đến nay.
- Trạm đo mưa: Trạm đo mưa trong khu vực: Trạm Hiệp Hòa, trạm Bắc Giang.
- Trạm thủy văn:
+ Trạm thuỷ văn Phủ Lạng Thương tại K8+200 đê tả sông Thương: có số liệu đo mực nước 23năm từ năm 1987 đến năm 2009.
+ Trạm thủy văn Phả Lại tại K0+540 bờ tả sông Thái Bình có số liệu đo mực nước 36 năm từ năm 1973 đến 2009.
* Đặc điểm khí hậu:
- Nhiệt độ: Khu vực dự án nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa của miền Bắc Việt Nam . Với đặc điểm mùa Đông là lạnh, khô, hanh và ít mưa. Mùa hạ nắng nóng và mưa nhiều, nhiệt độ trung bình năm vào khoảng : +23P0PC -:- 27P0PC. Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối là: +37.9 P0PC (tháng 5), nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối là : -2.8 P0PC (tháng 1).
- Độ ẩm: Độ ẩm không khí có quan hệ chặt chẽ với nhiệt độ không khí và lượng mưa. Độ ẩm trung bình vào khoảng 82%. Vào các tháng mùa mưa độ ẩm có thể đạt 80-:-86%, các tháng mùa khô độ ẩm chỉ đạt 70-:-80%. Độ ẩm tương đối của không khí trung bình năm của Trạm Bắc Giang đo được như sau:
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm
Độ ẩm % 78 81 85 86 82 82 82 84 82 80 77 76 81 - Nắng: Số giờ nắng hàng năm dao động trong khoảng 1400 - 1700 giờ. các tháng mùa hè từ tháng VII đến tháng IX là những tháng nắng nhất trong năm khoảng từ 160 đến 210 giờ mỗi tháng. tháng II, tháng III là tháng rất ít nắng chỉ đạt dưới 50 giờ mỗi tháng.
- Gió: Tốc độ gió mạnh theo tần suất thiết kế là :
Đăc trưng thống kê của gió mạnh Vmax = 17,5 m/s
Cv = 0,30 Cs = 1,65 n = 29 năm
Giá trị gió mạnh theo tần suất ( Không kể hướng ) V2% = 32,1 m/s V4% = 28,8 m/s V10% = 24,4 m/s
- Mưa: Mùa mưa của khu vực dự án bắt đầu từ tháng V và kết thúc vào tháng X.
Mùa khô bắt đầu từ tháng XI và kết thúc vào tháng IV năm sau. Lượng mưa trong 6 tháng mùa mưa chiếm 83- 86% lượng mưa cả năm .
Lượng mưa năm lớn nhất: 1.981mm(năm 1971)
+ Lượng mưa bình quân nhiều năm : Xnăm = 1.392 mm
+ Lượng mưa năm nhỏ nhất : Xnăm = 923 mm (năm 1967) + Lượng mưa năm lớn nhất : X = 1.981mm(năm 1971) Lượng mưa ngày lớn nhất: 241.1 mm
+ Lượng mưa 1 ngày max : 145,5 mm (1965) + Lượng mưa 3 ngày max : 169,3 mm (1960) + Lượng mưa 5 ngày max : 228,3 mm (1966) d) Các đặc trưng thủy văn công trình
Trạm bơm Cổ Dũng bơm nước tiêu trực tiếp ra sông Thương, cửa ra của cống xả nằm phía Hạ lưu của trạm thủy văn Phủ Lạng Thương 10.200 km về phía hạ lưu.
Vị trí cống xả trạm bơm Cổ Dũng tại K3+600 trên đê cấp IV, vị trí K0 của đê cấp IV tương đương với K14+800 đê cấp III Hữu Thương. Như vây, trạm bơm Cổ Dũng có cống xả tương đương với K18+400 đê Hữu Thương.
Mực nước sông Thương tại Trạm thuỷ văn Phủ Lạng Thương tại Km 8+200 đê Hữu Thương và trạm thủy văn Phả Lại tại K0+540 đê tả sông Thái Bình có tài liệu khá đầy đủ, trên cơ sở tài liệu của hai trạm thủy văn này và quyết định số 1201/QĐ- ĐĐ ngày 17/8/2004 của Bộ NN&PTNT về quy định cấp đê và mực nước thiết kế cho
các tuyến đê thuộc tỉnh Bắc Giang tính được các đặc trưng mực nước thiết kế trạm bơm Cổ Dũng như sau:
Bảng 2.2. Các đặc trương mực nước thiết kế trạm bơm Cổ Dũng TT Các tần suất thiết kế Mực nước
1 MN sông ứng với PRTKR 75% -0.25 2 MN sông ứng với PRktR85% -0.30 3 MN sông ứng với PRTKR90% -0.33 4 MN sông ứng với PRKTR95% -0.37 5 MN sông ứng với PRKTR5% +7.20 6 MN sông ứng với PRTKR10% +6.85 7 DDTC(PRTKR=10%) +3.25 8 MN sông ứng với PRTKR1,5% +7.73 9 MN sông ứng với PRKTR0,5% +8.13
10 MNTC(PTK=95%) +0.90
11 BĐ cấp I(QĐ 632/QĐ-TTg) +4.08 12 BĐ cấp II(QĐ 632/QĐ-TTg) +5.08 13 BĐ cấp III(QĐ 632/QĐ-TTg) +6.08 14 MNTK ĐÊ(1201/QĐ-ĐĐ) +7.80
15 CT ĐÊ +8.60
2.1.2. Đặc điểm kết cấu công trình
Do đặc điểm ở đây xây dựng mới một trạm bơm tưới tiêu kết hợp bên cạnh một nhà trạm bơm đã có. Nhà trạm bơm cố định kiểu khối tảng, buồng ướt.
UQui mô, kích thước, kết cấu công trình:
Các hạng mục công trình đầu mối:
+ Trạm bơm ( nhà trạm, bể hút, bể xả, kênh xả)
+ Cống điều tiết tiêu nước kết hợp chắn rác + Cống xả tiêu qua đê
+ Cống xả tưới + Khu quản lý
Trong khuôn khổ của luận văn này tác giả chỉ đề cập đến phần trạm bơm gồm:
nhà trạm, bể hút và bể xả.
* Trạm bơm:
Hạng mục trạm bơm gồm có nhà trạm, bể hút, bể xả, kênh xả, và các công trình nối tiếp với hệ thống kênh tiêu, kênh dẫn nước tưới từ cống lấy nước tưới dưới đê, tường chắn.
Bảng 2.3. Bảng tổng hợp các thông số kỹ thuật
TT Hạng mục Đơn vị Thông số
I Trạm bơm
1 Lưu lượng mP3P/s
1.1 Lưu lượng thiết kế tiêu 6.59
1.2 Lưu lượng thiết kế tưới 0.81
2 Máy bơm (liên doanh) tổ 4
3 Mực nước