6.1.1 Vị trớ tuyến cụng trỡnh đầu mối:
Khu tưới hồ chứa nước Sụng Lanh là một dải đồng bằng chõn nỳi chuyển tiếp từ vựng nỳi xuống đồng bằng được giới hạn từ cao độ 25m đến kờnh Chớnh Nam hệ thống thủy nụng Nha Trinh – Lõm Cấm cú cao độ +11m.
Với đặc điểm là vựng chuyển tiếp giữa vựng nỳi và vựng đồng bằng cho nờn cú những đặc điểm địa hỡnh như sau:
- Khu tưới cú cao độ cao, độ dốc địa hỡnh lớn. - Hướng dốc của địa hỡnh từ Tõy sang Đụng.
- Mặt bằng bị chia cắt nhiều bởi cỏc suối và hệ thống đồi bỏt ỳp.
Với đặc điểm địa hỡnh khu tưới như trờn vừa cú yếu tố thuận lợi vừa cú những yếu tố khụng thuận lợi để bố trớ hệ thống kờnh tưới.
6.1.2 Lựa chọn tuyến cụng trỡnh đầu mối: 1.í nghĩa của việc chọn tuyến
Lựa chọn tuyến cụng trỡnh đầu mối là khõu đầu tiờn trong cụng tỏc thiết kế, quyết định giải phỏp cụng trỡnh,giỏ thành,khối lượng cụng trỡnh, hiệu ớch tổng hợp của cụng
trỡnh.Thụng qua tớnh toỏn so sỏnh cỏc điều kiện kinh tế kỹ thuật cỏc phương ỏn tuyến mới cú thể xỏc định được tuyến tối ưu nhất
2.Cỏc phương ỏn tuyến:
Tại vựng cụng trỡnh đầu mối ta nghiờn cứu hai phương ỏn tuyến như sau: + Tuyến I :
Về phớa Tõy xó Phước Sơn là vựng nỳi cú cỏc dóy nỳi cao trờn 100m, về phớa Bắc cú dóy nỳi Đỏ chạy theo hướng Tõy Bắc - Đụng Nam, về phớa Nam cú dóy nỳi LaChai chạy theo hướng Tõy Nam – Đụng Bắc đến gần suối Lanh Ra hai dóy nỳi này kộp lại và hạ thấp cao độ tạo điều kiện thuận lợi cho phộp xõy dựng một hồ chứa nước cú diện tớch lưu vực 80km2.
+ Tuyến II:
Khu tưới hồ chứa nước Lanh Ra là một dải đồng bằng chõn nỳi chuyểnb tiếp từ vựng nỳi xuống đồng bằng được giới hạn từ cao độ 25m đến kờnh Chớnh Nam hệ thống thủy nụng Nha Trinh – Lõm Cấm cú cao độ +11m
3. So sỏnh lựa chọn tuyến thiết kế: + Tuyến I:
Tuyến này cú ưu điểm là bố trớ cụm cụng trỡnh đầu mối thuận lợi cho việc thi cụng vỡ mặt bằng thi cụng khụng quỏ rộng và phõn tỏn. Tuy nhiờn tuyến này cú nhược điểm là địa hỡnh hẹp vi trớ tuyến tràn bố trớ khụng thuận lợi tuyến đập ngắn vỡ thế phải xõy đập cao do đú giỏ thành cụng trỡnh cao
+ Tuyến II:
Tuyến này cú ưu điểm là bố trớ tuyến tràn thuận lợi, chiều dài tuyến đập lớn vỡ thế chiều cao đập thấp hơn. Địa hỡnh rộng và cú khả năng cung cấp nước tưới nhiều hơn. Nhược điểm là thiệt hại do ngập lụt lũng hồ lớn, mặt bằng thi cụng khú khăn.
Qua so sỏnh số liệu thấy tuyến II phự hợp hơn với tỡnh hỡnh kinh tế và nhu cầu dựng nước. Vỡ vậy chọn tuyến II là tuyến thiết kế cụng trỡnh.
Đ6.2 Bố trớ tổng thể cụng trỡnh đầu mối 6.2.1 Khỏi niệm bố trớ tổng thể cụng trỡnh:
Bố trớ tổng thể cụng trỡnh đầu mối là rất quan trọng, khụng những ảnh hưởng lớn đến cỏc thụng số kinh tế- kỹ thuật của cụng trỡnh,điều kiện thi cụng, mà cũn ảnh hưởng đến sự thuận lợi và chất lượng sử dụng khai thỏc cụng trỡnh.Mục đớch là xỏc định được vị trớ của cỏc cụng trỡnh thành phần trong cụm đầu mối trờn mặt bằng.
6.2.2 Nguyờn tắc bố trớ cụng trỡnh đầu mối:
Khi bố trớ cụng trỡnh đầu mối phải căn cứ vào nhiều yếu tố và phải tuõn theo cỏc nguyờn tắc sau:
- Thuận lợi khi khai thỏc, sử dụng: khi vận hành cỏc cụng trỡnh khụng ảnh hưởng lẫn nhau. Đặc biệt cần chỳ ý đến mối quan hệ giữa đập tràn và cỏc cụng trỡnh khỏc. - An toàn, hiệu ớch, đỏp ứng nhu cầu phỏt triển trong tương lai
- Thuận lợi cho thi cụng: Đảm bảo an toàn và thuận lợi cho dẫn dũng, bố trớ mặt bằng, tuyến đường thi cụng.
- Bố trớ kết hợp với cảnh quan, kết hợp du lịch.
6.2.3 Bố trớ tổng thể cụng trỡnh đầu mối: 1.Tuyến đập:
Tuyến đập tại vị trớ tuyến II, cú dạng gấp khỳc, nền đập được đặt trờn nền đỏ gốc phong hoỏ vừa và nhẹ.
2.Tuyến tràn:
Bố trớ ở bờn phải đập, địa hỡnh dốc, thẳng thuận lợi cho việc bố trớ. Nền tuyến tràn là nền đỏ gốc phong hoỏ nhẹ chịu lực tốt, hệ số thấm nhỏ, cú độ ổn định cao.
3.Tuyến cống: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bố trớ ở bờn trỏi đập, xiờn so với trục đập chớnh, cống được đặt trờn nền đỏ gốc phong hoỏ nhẹ cú cường độ cao và tớnh thấm yếu.
Đ6.3 Hỡnh thức cụng trỡnh đầu mối 6.3.1 Hỡnh thức đập:
1.Lựa chọn phương ỏn đập:
Thụng qua khảo sỏt vật liệu xõy dựng tại địa phương cho thấy khỏ phong phỳ đặc biệt là vật liệu đất với khối lượng lớn, đảm bảo yờu cầu kỹ thuật.Chiều cao đập khụng lớn do đú sẽ tập trung vào nghiờn cứu hỡnh thức đập vật liệu địa phương.Cỏc phương ỏn đập bờ tong, đập vũm, đập trụ chống đều khụng tối ưu.
Cỏc phương ỏn đập vật liệu địa phương: đập đất, đập đỏ đổ,đập đất đỏ hỗn hợp.Chưa cú cỏc tài liệu nghiờn cứu,khảo sỏt về mỏ đỏ trong khu vực, ngoài ra khai thỏc đỏ cũng rất khú khăn trong điều kiện khu vực.vỡ vậy phương ỏn đập đất là tối ưu nhất.
2.Kết cấu đập:
Cỏc hỡnh thức đập:
- Đập đất 3 khối, lừi giữa chống thấm, chõn khay bố trớ tại tim đập. - Đập đất 2 khối, khối thượng lưu chống thấm, chõn khay ở thương lưu. - Đập đồng nhất.
Lựa chọn phương ỏn tối ưu phải thụng qua tớnh toỏn,so sỏnh kinh tế - kỹ thuật của cỏc phương ỏn.
6.3.2 Hỡnh thức tràn: 1. Hỡnh thức ngưỡng tràn:
Cỏc hỡnh thức ngưỡng tràn được nghiờn cứu là: ngưỡng tràn đỉnh rộng, ngưỡng tràn thực dụng khụng chõn khụng Ophixelop, thực dụng hỡnh thang, thực dụng hỡnh thang kết hợp Ophixelop.
Để đảm bảo khả năng thỏo nước cho hồ chứa cao trỡnh ngưỡng tràn dự kiến đặt tại cao trỡnh +31m, địa hỡnh tự nhiờn tại ngưỡng tràn là +37m.Nếu sử dụng ngưỡng Ophixelop thỡ ngưỡng sẽ rất thấp khụng làm được. Ngưỡng đỉnh rộng thỡ sẽ tăng khối lượng đất đỏ đào tràn và khả năng thỏo lũ sẽ kộm. Vỡ vậy ở đõy ta sử dụng hỡnh thức kết hợp giữa ngưỡng thực dụng hỡnh thang và ễphixelop. Với hỡnh thức này cú ưu điểm là giảm được khối lượng đất đỏ đào, tăng khả năng thỏo cho tràn.
2. Hỡnh thức tiờu năng:
Cỏc hỡnh thức tiờu năng: - Tiờu năng mặt.
- Tiờu năng đỏy.
Chọn hỡnh thức đào bể tiờu năng vỡ địa hỡnh tràn tương đối thấp
3. Cỏc phương ỏn tràn:
Bt=3x5 m Bt=3x6 m Bt=3x7 m
Thụng qua tớnh toỏn kỹ thuật để chọn phương ỏn tối ưu.
6.3.3.Hỡnh thức cống:
Cỏc phương ỏn cống như sau: - Cống lấy nước khụng ỏp.
- Cống lấy nước cú ỏp, khụng cú hành lang kiểm tra. - Cống lấy nước cú ỏp, cú hành lang kiểm tra.
Kết cấu cống bằng BTCT , mặt cắt chữ nhật. chọn phương ỏn cống lấy nước khụng ỏp.
Đ 7.1 Mục đớch tớnh toỏn điều tiết lũ
Điều tiết lũ cú nhiệm vụ cơ bản là nghiờn cứu cỏch hạ thấp lưu lương lũ nhằm đỏp ứng cỏc yờu cầu phũng chống lũ cho cỏc cụng trỡnh ven sụng và khu vực hạ lưu.
Mục đớch của việc nghiờn cứu điều tiết lũ là thụng qua tớnh toỏn tỡm ra cỏc biện phỏp phũng chống lũ thớch hợp và cú hiệu quả nhất, như xỏc định dung tớch phũng lũ cần thiết của hồ chứa, phương thức vận hành cụng trỡnh ( vận hành cửa van, quy mụ cụng trỡnh xả lũ hay kớch thước đường tràn.
Biện phỏp phũng chống lũ rất đa dạng, cú biện phỏp chủ động như: bảo vệ rừng, trồng rừng và cải tạo đất, xõy dựng kho nước phũng lũ. biện phỏp bị động như: đắp đờ, cải tạo lũng sụng , phõn lũ và làm chậm lũ.
Với cụng trỡnh đang tớnh toỏn thỡ mục đớch của tớnh toỏn điều tiết lũ là lấy được cỏc thụng số cần thiết để xõy dựng kho nước phũng lũ, cú cỏc thụng số sau: dung tớch lũ cần trữ lại hồ khi lũ về ( dung tớch siờu cao), mực nước lớn nhất trong hồ khi lũ về ( mực nước dõng gia cường) , đường quỏ trỡnh xả lũ.
Đ 7.2 Tài liệu tớnh toỏn: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
-Cỏc đặc trưng của hồ chứa -Cỏc tài liệu địa hỡnh
-Quỏ trỡnh lũ đến với tần suất thiết kế p=1% và tần suất kiểm tra p=0,2% -MNDBT=35,5 (m),Vh= 7,569.106 (m3)
-Tràn mặt cắt thực dụng
Hệ số lưu lương m=0,42;hệ số co hẹp bờn ε =1 -Tớnh toỏn với ba phương ỏn bề rộng tràn:
Phương ỏn I : Bt=3x5 (m) Phương ỏn II : Bt=3x6 (m) Phương ỏn III : Bt=3x7 (m)
Đ 7.3 Nguyờn lý cơ bản của điều tiết lũ bằng kho nước và dạng đường xả lũ 7.3.1.Nguyờn lý cơ bản:
Hệ phương trỡnh diễn toỏn dũng chảy lũ trong sụng
Dũng chảy lũ là dũng chảy khụng ổn định tuõn theo hệ phương trỡnh cơ bản sau:
) 2 ( 1 ) 1 ( 0 2 0 K Q vQ g x v g v x h x Z t A x Q t ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ = ∂ ∂ = ∂ ∂ + ∂ ∂
Trong đú: Q: Lưu lượng. x: Khoảng cỏch. A:Diện tớch mặt cắt ướt. t: Thời gian. Zo:Cao trỡnh đỏy sụng. h: Độ sõu dũng chảy. 31
v: Vận tốc dũng chảy. K: Mụđun lưu lượng.
1.1.1 Nguyờn lý cơ bản của điều tiết bằng hồ chứa
Khi dũng chảy lũ vào kho nước thỡ mặt cắt mở rộng đột ngột , độ dốc mặt nước rất nhỏ, độ sõu dũng chảy lớn và tốc độ dũng chảy nhỏ do cú đập ngăn dũng.
Do đú ta cú thể coi bài toỏn điều tiết lũ bằng hồ chứa là một trường hợp riờng của bài toỏn diễn toỏn núi chung. Lỳc này ta cú thể đưa phương trỡnh (1) về dạng vi phõn sau:
Q.dt-q.dt= F.h
Trong đú: Q đt : Lưu lượng đến của hồ. Q đt : Lưu lượng ra khỏi hồ chứa. F : Diện tớch mặt thoỏng của hồ.
Dh : Vi phõn cột nước trờn cụng trỡnh xả lũ.
Nếu thay F.dh = dV và thay dt bằng khoảng thời gian đủ lớn ∆t = t2-t1 ở đõy là thời điểm đầu và t2 là thời điểm cuối của khoảng thời gian tớnh toỏn thỡ ta cú phương trỡnh cõn bằng nước sau đõy:
(3) 2 2 2 1 2 1 2 1 Q t q q t V V Q − = ∆ + − ∆ +
Trong đú : Q1,2 :Lưu lượng đầu và cuối thời đoạn. q1.2 : Lưu lượng xả đầu và cuối thời đoạn .
V1,2: Lượng nước cú trọng kho trong thời đoạn ∆t.
Với mục đớch tỡm đường quỏ trớnh q∼t thỡ phương trỡnh (3) chưa thể giải được vỡ cú hai số hạng chưa biết là q2 và V2. Vậy chỳng ta cần 1phương trỡnh nữa đú là cụng trỡnh xả lũ với dạng tổng quỏt :
q=f(Zt, Zh, C ) (4)
Trong đú Zt : Mực nước thượng lưu cụng trỡnh xả lũ. Zh : Mực nước hạ lưu.
C : Tham số biểu thị cụng trỡnh.
Phương trỡnh (4) cú thể tuỳ theo cụ thể từng cụng trỡnh và chế độ thuỷ lực ma ta cú phương trỡnh cụ thể.
Như vậy , nguyờn lý cơ bản của việc điều tiết lũ là việc giải quyết phương trỡnh (3) và(4).
Để thuận lợi cho việc phõn tớch , từ phương trỡnh (3) ta đưa về: Q-q = F. dt dq dq dh . 7.3.2.Phõn tớch dạng đường xả lũ:
1.1.2 Cụng trỡnh xả lũ là đập tràn cú van điều khiển . Từ to đến t1 điều khiển cửa van để q=Q
t2 t1 to t(h) q ~ t Q ~ t Q(m3/s) Hỡnh 7.1:Đường xả lũ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Từ t1 đến t2 mở toàn bộ cửa van và cú Q>q và >0
dt dq
nờn lưu lượng xả tăng , tại t2 đạt
Q=q nờn =0
dt dq
, lưu lượng xả đạt giỏ trị max .
Sau t2 thỡ q giảm nhưng vẫn lớn hơn Q và lượng dự trữ trong kho giảm xuống.
Đ 7.4.Phương phỏp tớnh toỏn điều tiết lũ:
Cú nhiều phương phỏp khỏc nhau để tớnh toỏn điều tiết lũ như: phương phỏp thử dần, phương phỏp đơn giản Kotrerin, phương phỏp Pụtapốp. Trong đồ ỏn này sử dụng phương phỏp Pụtapốp để tớnh toỏn. Phương phỏp Pụtapốp cú ưu điểm là khỏ đơn giản và cho kết quả tương đối chớnh xỏc.
7.4.1. Điều tiết lũ bằng phương phỏp Pụtapốp:
1.1.2.1.1 1.Nguyờn tắc tớnh toỏn:
Trường hợp tớnh toỏn là : Khi lũ đến hồ chứa đang ở MNBT và tràn cú cửa van điều tiết
Trờn cơ sở hai phương trỡnh (3) và (4) ta đưa về dạng sau: 33
− ∆ + + = + ∆2 0.5 2 0.5( 1 2) 1 0.5q1 t V Q Q q t V (5)
Như vậy ở đõy với bất kỳ thời đoạn nào thỡ vế phải đều đó biết và cú
− ∆ = q t V f q 1 0.5 1 , + ∆ = q t V f q 1 0.5 2 (6)
Hai quan hệ này gọi là quan hệ phụ trợ để tớnh toỏn điều tiếtlũ . Thay vào (5) ta cú : f2 =Q+ f1 (7)
Với bài toỏn đó cho quỏ trỡnh lũ đến Q∼t, địa hỡnh kho nước Z∼F∼W,và loại hỡnh cụng trỡnh xả lũ. Yờu cầu xỏc định quỏ trỡnh xả lũ, dung tớch cắt lũ,mực nước lớn nhất trong kho nước thỡ ta làm theo trỡnh tự sau đõy:
Hỡnh 7.2: Biểu đồ quan hệ phụ trợ
a.Xõy dựng biểu đồ phụ trợ
-Chia quỏ trỡnh lũ đến thành nhiều thời đoạn (sao cho điểm chia đi qua đỉnh lũ),mỗi thời đoạn tớnh toỏn cú ∆t=1 (h)
-Giả thiết mực nước trong hồ chứa.
-Dựa vào quan hệ Z∼W ứng với cỏc mực nước giả thiết tỡm ra dung tớch hồ chứa là Vkho và từ đú tỡm ra được dung tớch hồ kể từ cao trỡnh ngưỡng tràn đến mực nước giả thiết V=Vkho-VTL
Với VTl là dung tớch hồ ứng với mực nước thượng lưu
-Tớnh cỏc giỏ trị f1 và f2 ứng với cỏc giỏ trị q và V vừa tớnh trờn bằng cỏc cụng thức (6) rồi vẽ cỏc giỏ trị lờn đồ thị như sau(trang bờn)
1.1.3 b.Sử dung quan hệ phụ trợ để điều tiết lũ -Mỗi thời đoạn ∆t tớnh được Q=(Q +Q2).0,5.
-Từ q1 đó biết tra quan hệ phụ trợ q∼f1 được f1và tớnh được f2 theo(7) -Từ f2 tra quan hệ phụ trợ q∼f2 ta được q. Đõy chớnh là lưu lượng xả lũ ở cuối thời đoạn.
c-Lặp lại bước 2 cho cỏc thời đoạn tiếp theo , cuối cựng tỡm được quan hệ q∼t. d-Từ quỏ trỡnh Qt và qt ta xỏc định được dung tớch cắt lũ và mực nước lớn nhất trong kho.
2.Kết quả tớnh toỏn:
Kết quả tớnh toỏn quan hệ phụ trợ được thể hiện ở phụ lục (7-1),(7-4),(7-7) Chỳ thớch: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cột(1): Đỏnh số thứ tự
Cột(2): Giả thiết cỏc cao trỡnh mực nước Z từ MNDBT Cột(3): Giỏ trị cột nước tràn h=Z-Zn
Cột(4): Giỏ trị lưu lượng xả lũ: q=ε.m.Bt. 2.g.h3/2
Cột(5):Dung tớch kho Vk tra từ quan hệ (z~v) ứng với giỏ trị z ở cột 2 Cột(6):Dung tớch kho tớnh toỏn V=Vk-Vnt
Vnt:Dung tớch hồ ứng với cao trỡnh ngưỡng tràn ∇nt=30 (m) Vnt=1.6. 106 (m3) Cột(7): Tớnh giỏ trị : q t V f1 −0,5 ∆ = Cột(8): Tớnh giỏ trị : q t V f2 +0,5 ∆ =
-Bảng kết quả tớnh toỏn điều tiết lũ được thể hiện ở phụ lục (7-2),(7-3),(7-5), (7-6),(7-8),(7-9).
Chỳ thớch: Cột(1):Số thứ tự
Cột(2):Thời đoạn tớnh toỏn ∆t=1 giờ. Cột(3):Lưu lượng đến đầu thời đoạn Q1
Cột(4): Lưu lương trung bỡnh thời đoạn Qtb Cột(5): Lưu lương xả đầu thời đoạn q1 Cột(6): Giỏ trị f1
Cột(7): Giỏ trị f2=Qtb+f1
Cột(8): Lưu lương xả cuối thời đoạn q2
Cột(9): Lưu lượng xả trung bỡnh thời đoạn qtb= 2
2
1 q
q +
Cột(10):Tổng lượng nước từng thời đoạn ∆W=(Qtb-qtb)∆t
Bảng 7.1: Bảng tổng hợp kết quả:
Lũ thiết kế P= 1% Lũ kiểm tra P=0.2% Thụng số Bt=15 m Bt=18m Bt=21m Bt=15m Bt=18m Bt=21m MNDGC(m) 37,59 37,09 36,69 39,17 38,59 38,04 qxamax(m3/s) 526,842 567,1 602,455 712,958 770,543 809,524 Vsc(10^6 m3) 4,268 3,18 2,36 7,915 6,53 5,26 Hmax (m) 7,09 6,59 6,19 8,67 8,09 7,54
CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC CễNG TRèNH ĐẦU MỐI VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
Đ8.1 Thiết kế sơ bộ đập dõng.
8.1.1. Xỏc định cao trỡnh đỉnh đập ứng với cỏc phương ỏn chiều rộng tràn: