Thiết kế sơ bộ trạm bơm tưới Việt Hoà - Tỉnh Bắc Giang

t phần đất đai của xã Đông Lỗ (huyện Hiệp Hoà). Từ trước tới nay khu tưới kênh 4/3 được tưới bằng nước lấy từ kênh 3 của hệ thống thuỷ nông Sông Cầu - Thác Huống; sau này được tiếp nước thêm bởi trạm bơm Trúc Núi lấy nước từ sông Cầu. Trạm bơm này là trạm bơm tưới tiêu kết hợp. Tuy nhiên hiện nay khu tưới kênh 4/3 có hiện tượng thiếu nước nghiêm trọng, nhất là về vụ chiêm xuân, mà các nguyên nhân là: - Hệ thống Sông Cầu - Thác Huống qua nhiều năm sử dụng công trình xuống cấp,... đã làm cho hệ thống này từ nhiều năm nay chỉ đáp ứng được 64% diện tích tưới thiết kế ban đầu. Kênh 4/3 lại nằm cuối nguồn nước, nên đã từ lâu không còn khả năng cung cấp nước cho khu vực này, nhất là vào vụ Chiêm Xuân. - Trạm bơm tiếp nước cũng có nhiều tồn tại.Trạm bơm Trúc Núi xây dựng năm 1986, nay cũng cần sửa chữa. - Các kênh chính như: kênh 4/3, kênh tưới Trúc Núi là kênh đất, được đắp bằng loại đất có hệ số thấm cao, mất nước nhiều lại thường xuyên bị sạt lở và bồi lấp bởi đất ở trên sườn đồi... - Do nhu cầu thâm canh và tăng vụ nên hệ số tưới và mức tưới ngày càng nâng cao nên lượng nước cần đã vượt quá khả năng thiết kế của hệ thống Sông Cầu - Thác Huống. Hậu quả của các tình trạng trên là trong 2365 ha đất canh tác của khu vực, hiện nay chỉ có khoảng 500 - 600 ha được tưới chủ động, phần diện tích còn lại khoảng 1700á1800 ha vẫn thường xuyên bị hạn nặng, dẫn tới năng suất, sản lượng nông nghiệp của khu vực đạt thấp. Đời sống nhân dân trong vùng gặp khó khăn. Vì vậy, để cung cấp đủ nước phục vụ cho hệ thống phải xây dựng trạm bơm tưới Việt Hoà mới. Chương I Tình hình chung của hệ thống tưới khu tưới kênh 4/3 1.1. Điều kiện tự nhiên 1.1.1. Vị trí địa lý, diện tích Vùng dự án nằm ở phía Nam huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang bao gồm đất đai của các xã Tiên Sơn, Trung Sơn, Ninh Sơn và Quảng Minh (huyện Việt Yên) và một phần đất đai của xã Đông Lỗ (huyện Hiệp Hoà). Giới hạn của vùng như sau: - Phía Bắc giáp núi Con Voi và Rộc Trũng Khả Lý. - Phía Đông giáp đường sắt Hà Nội - Lạng Sơn. - Phía Nam giáp đê Sông Cầu. Diện tích canh tác của toàn khu vực là 2365 ha. 1.1.2. Địa hình, địa thế Địa hình khu vực thuộc địa hình trung du, có: - Cao độ phổ biến: +3,0 á +5,0 m - Cao độ cao nhất: +6.5 á +10 m - Cao độ thấp nhất: +2,0 á +3,0 m - Hướng dốc từ Bắc xuống Nam, từ núi Con Voi và kênh 4/3 (cao độ +5,0á10 m) xuống cánh đồng Mai Vũ và cánh đồng Hữu Nghị (cao độ +2,0á+3,0 m). Nhìn chung địa hình khu vực tương đối bằng phẳng, ngoại trừ một số diện tích ở ven đồi núi và vùng gò cao. 1.1.3. Khí tượng a) Nhiệt độ Khí hậu của vùng nói riêng và của tỉnh Bắc Giang nói chung nằm trong miền nhiệt đới gió mùa của miền Bắc Việt Nam. Với đặc trưng mùa Đông là lạnh, khô hanh và ít mưa. Mùa Hè nắng nóng và mưa nhiều. Nhiệt độ trung bình: 23,30 C, tổng nhiệt độ cả năm khoảng 8500 0C, hàng năm có 4 tháng (Từ tháng XII năm trước đến tháng III năm sau) nhiệt độ giảm xuống dưới 200 C, tháng I lạnh nhất có nhiệt độ trung bình khoảng 150C. Mùa hè nhiệt độ trung bình từ tháng V đến tháng IX là 250C, tháng VIII là tháng nắng nóng nhất có nhiệt độ trung bình trên dưới 300C. b) Độ ẩm Độ ẩm tương đối trung bình nhiều năm là 92%, độ ẩm thấp nhất là tháng I vào khoảng 88% á 90%, các tháng mùa Thu và đầu mùa Đông là thời kỳ khô lạnh, độ ẩm trung bình thường xuống dưới 80%. Độ ẩm cao nhất trong năm có ngày lên tới 98% và thấp nhất có ngày xuống tới 64%. c) Bốc hơi Lượng bốc hơi trung bình năm vào khoảng 1000 á 1100mm, các tháng đầu mùa mưa (V, VI, VII) lại là những tháng có lượng bốc hơi lớn nhất trong năm. Lượng bốc hơi trong tháng V đạt trên 100mm. Các tháng mùa xuân(II- IV) có lượng bốc hơi nhỏ nhất là những tháng có mưa phùn và độ ẩm tương đối cao. d) Gió bão - Hướng gió thịnh hành trong mùa hè là gió Nam, gió Đông Nam và mùa Đông thường có gió Bắc và Đông Bắc. - Tốc độ gió trung bình khoảng 2 á 3 m/s. - Từ tháng VII đến tháng IX là những tháng có bão hoặc áp thấp nhiệt đới, tốc độ gió bão lớn nhất đạt cấp 10 đến cấp 11 (khoảng 30 á 40 m/s). e) Mưa Lượng mưa bình quân năm 1455mm, trong đó mưa vụ mùa chiếm 85% lượng mưa cả năm. 1.1.4. Thuỷ văn sông ngòi Sông Cầu là nguồn nước tưới và tiêu của khu vực. Sông Cầu bắt nguồn từ dãy núi cao khoảng 1000m ở tỉnh Bắc Cạn. Sông chảy theo hướng Bắc - Nam đến Thái Nguyên chuyển sang hướng Tây Bắc - Đông Nam, đến Phả Lại nhập với sông Thái Bình. Sông có chiều dài 290km, chảy qua tỉnh Bắc Giang 107km. Diện tích lưu vực khoảng 6000km2. Từ thượng nguồn về đến cửa sông, lòng sông hẹp, dốc và có nhiều thác ghềnh. Hạ lưu từ Thái Nguyên lòng sông mở rộng, có bãi và đê dọc sông ngăn lũ. 1.1.5. Thổ nhưỡng Ruộng đất trong vùng phần lớn là đất bạc màu trên nền phù sa cổ có thành phần cơ giới nặng và trung bình. Do không được tưới một số diện tích đất ở vùng cao đang bị quá trình feralit hoá, tạo kết von sắt. Thêm vào đó là các quá trình rửa trôi, xói mòn do mưa, gió làm cho đất ngày cảng giảm độ phì. Một số diện tích vùng ruộng trũng ven sông Cầu thường bị ngập nước nên bị glây. 1.1.6. Địa chất công trình Nhìn chung điều kiện địa chất công trình của khu vực tốt. Các kênh tưới được đắp bằng loại đất ở trạng thái chặt, có khả năng chịu lực tốt, điều kiện địa chất công trình cũng rất tốt, cấu trúc địa tầng đơn giản, đất chặt cứng, chịu lực tốt. 1.1.7. Giao thông Trong khu vực có đường quốc lộ 1A chạy qua và đường liên huyện nối từ đường 1A đến phố Thắng, Hiệp Hoà và nối với quốc lộ 3. Nhìn chung giao thông trong khu vực thuận tiện. 1.1.8. Vật liệu xây dựng - Gạch có thể mua từ lò sản xuất gạch của tư nhân trong vùng - Vôi, cát đen, cát vàng được khai thác tại chỗ - Xi măng, thép mua từ thị xã Bắc Ninh 1.1.9. Điện Trong khu vực có đường dây cao thế 35Kv chạy qua. 1.2. Điều kiện dân sinh kinh tế Khu vực gồm 4 xã: Tiên Sơn, Trung Sơn, Ninh Sơn và Quảng Minh của huyện Việt Yên và một phần của xã Đông Lỗ của huyện Hiệp Hoà. Đời sống của nhân dân trong vùng còn gặp nhiều khó khăn. Dân số của khu vực: 35.000 người, số lao động 12.000 người, số hộ: 7.100 hộ. Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên là 1,59 %. Ngành nghề chính của nhân dân trong vùng là sản xuất nông nghiệp, trong đó trồng lúa là chủ yếu. Do nguyên nhân chính là thiếu nước tưới vào vụ chiêm và cuối vụ mùa, nên năng suất cây trồng trong khu vực đạt thấp. Năng suất trung bình vụ chiêm là 2,1 T/ha, vụ mùa là 2,3 T/ha. Chương II Hiện trạng thuỷ lợi và biện pháp công trình 2.1. hiện trạng hệ thống thuỷ lơị 2.1.1.Vấn đề tưới 1. Tình hình tưới Khu vực được tưới bởi 3 nguồn nước: - Kênh 4/3 Trạm bơm Trúc Núi Trạm bơm Việt Hoà Tổng diện tích canh tác của khu vực là 2365 ha, trong đó diện tích tưới được các nguồn nước đảm nhiệm như sau: a) Về vụ Chiêm (Đông Xuân) - Kênh 4/3 tưới được khoảng 425 ha, có năm không có nước tưới. Trạm bơm Trúc Núi tưới được 200 ha. Trạm bơm Việt Hoà tưới được 400 ha, Diện tích còn lại ở cuối kênh 4/3 không được tưới, bị hạn. Trước kia để tưới cho diện tích này, người dân phải bơm tát từ hồ nước được tạo bởi 400 ha ruộng đất trũng bị ngập úng gần thôn Nội Ninh. Từ khi trạm bơm tiêu Nội Ninh hoàn thành đi vào vận hành, khai thác (năm 1997) đã giải quyết tiêu cho 1.350 ha ruộng đất của khu vực trong đó có 400 ha đất bị trũng tạo thành hồ nói trên, để biến diện tích này thành diện tích canh tác. Do vậy mà diện tích bị hạn này không còn nước để tưới nữa. b) Về vụ mùa - Kênh 4/3 tưới khoảng: 1000 ha - Trạm bơm Trúc Núi tưới khoảng: 200 ha - Trạm bơm Việt Hoà tưới khoảng : 400 ha Diện tích còn lại ở cuối kênh 4/3 không được tưới, bị hạn và khu vực này không còn nguồn nước tưới do nguyên nhân nói trên. 2. Hiện trạng công trình tưới a) Kênh 4/3 Kênh 4/3 là kênh nhánh của kênh 3 thuộc hệ thống thuỷ nông Sông Cầu - Thác Huống. Cống đầu kênh 4/3 có nhiệm vụ lấy nước từ kênh 3 vào kênh 4/3. - Cống đầu kênh 4/3 là cống tròn 100, có máy đóng mở và cửa van, hiện nay vẫn còn tốt. - Kênh 4/3 là kênh đất, có chiều dài 7,5 km, nhiệm vụ thiết kế ban đầu là tưới cho 2.000 ha. Do các nguyên nhân: + Từ năm 1954 đến nay kênh chưa được đầu tư sửa chữa đại tu. + Tuyến kênh đi theo ven chân đồi, về mùa mưa có hiện tượng nước lũ từ trên núi dội xuống mang theo nhiều đất cát bồi lấp vào lòng kênh và phá hỏng bờ kênh. + Kênh được đắp bằng loại đất có hệ số thấm cao, dẫn tới lượng nước tổn thất dọc trên kênh lớn. Nên kênh 4/3 không còn đáp ứng tốt yêu cầu dẫn nước được nữa. Các công trình trên kênh 4/3 cũng xuống cấp nghiêm trọng không đáp ứng được việc dẫn nước và lấy nước theo yêu cầu thiết kế. b) Trạm bơm và kênh tưới Trúc Núi Trạm bơm Trúc Núi Được xây dựng từ năm 1987 và bắt đầu đi vào hoạt động năm 1989. Nhiệm vụ thiết kế của trạm bơm là: - Đảm bảo tiêu cho 407 ha, trong đó có 300 ha là diện tích canh tác của 2 xã. Tiên sơn và Trung sơn (Việt Yên). - Kết hợp tưới hỗ trợ cho 1.425 ha thuộc kênh 4/3, khi hệ thống thuỷ nông Sông Cầu thiếu nước. * Quy mô, thông số thiết kế: + Số lượng máy bơm: 10 máy + Loại máy bơm: ly tâm trục ngang, Q = 800 m3/ h, H = 8m + Động cơ điện: có 2 động cơ 33 KW (số 8 và 10), còn lại 8 động cơ 30 kw (các động cơ số 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9) + Trạm biến áp: có 2 máy biến áp: 1 máy 320 KVA và 1 máy 180KVA. + Bơm chân không: Có hai máy bơm chân không BCK9-270 + Nhà trạm: Loại móng tách rời rộng 6 m, dài 15m, cao 5,2m. Kết cấu tường gạch dày 22 cm, mái đổ bê tông cốt thép. Cao trình sàn nhà: +4,2 m. + Bể hút: Mực nước bể hút thiết kế khi tưới: +1,16 m Cao trình đáy bể hút: -0,3 m + Bể xả: Mực nước bể xả thiết kế khi tưới: +7,1 m Cao trình đáy bể xả: +5,5 m + Cống lấy nước qua đê: Cao trình đáy cống thiết kế: -0,3 m Kích thước: 1,4x1,4 m, dài 46 m + Kênh dẫn nước từ sông Cầu vào bể hút trạm bơm. Phần trong đê dài 39,5 m, đã được lát đá. Phần ngoài đê dài 222,5 m, đã lát đá được 109,5 m còn lại 113 m chưa lát đá. Chiều rộng đáy kênh b = 2,0 m, mái kênh m = 1,5. * Hiện trạng - Phần cơ khí: Tuy mới được đầu tư sửa chữa đại tu năm 1996, nhưng do đầu tư không đồng bộ, sửa chữa chắp vá nên đến nay 10 máy bơm cũng không còn làm việc được tốt, các trục, ổ trục, cánh quạt bị mòn, rơ nhiều. Đường ống hút: 70m ống hút f300 bị han rỉ. Đường ống xả: 30m ống xả bị thủng. Máy bơm chân không làm việc kém. - Phần điện: 4 động cơ: số 5, 8, 9, 10 bị hỏng nặng, 6 động cơ còn lại (1, 2, 3, 4, 6,7) nói chung làm việc tốt. Các thiết bị điều khiển nhìn chung vẫn còn làm việc tốt. Cáp hạ thế từ trạm biến áp đến động cơ bị mục, nát. - Phần công trình: Nhà trạm, bể hút, bể xả: còn tốt, kết cấu ổn định, không có hiện tượng rạn nứt, lún, sạt, trượt. Riêng nhà trạm, 6 bộ cửa sổ bằng gỗ đã bị hư hỏng. Cống lấy nước qua đê kết cấu còn tốt. Do đáy cống đặt cao (-0,3m) nên khả năng lấy nước của cống không đảm bảo. Vào mùa kiệt, có thời kỳ cống không lấy đủ nước cho trạm bơm Trúc Núi chạy 4 máy. Đáy cống cần phải hạ thấp xuống cao trình -0,8m. Kênh tưới Trúc Núi Kênh tưới Trúc Núi dài 2030m, làm nhiệm vụ dẫn nước từ trạm bơm Trúc Núi tưới cho 200 ha dọc kênh và tiếp nước cho kênh 4/3. Kênh tưới Trúc Núi đi ven theo sườn đồi nên cũng bị nước lũ từ trên đồi đổ xuống mang theo nhiều đất cát lấp vào lòng kênh, phá hỏng bờ kênh. Kênh tưới Trúc Núi cũng được đắp bằng loại đất có hệ số thấm cao nên lượng nước thẩm lậu trên kênh lớn, kênh lại bị bồi lắng nhiều do không được nạo vét thường xuyên. Vì vậy kênh tưới Trúc Núi không còn đáp ứng được yêu cầu dẫn nước nữa. c) Trạm bơm Việt Hoà và kênh Việt Hoà Được xây dựng từ năm 1966, làm nhiệm vụ tưới tiêu kết hợp. Trải qua mấy chục năm hoạt động, tơi nay đã bị xuống cấp nghiêm trọng không còn đáp ứng được các nhu cầu về nước. 2.1.2. Tình hình tiêu Nhìn chung tình hình tiêu trong khu vực đã được giải quyết tốt. Các trạm bơm Trúc Núi, Nội Ninh đảm bảo tiêu úng cho khu vực. 2.2. Đánh giá nguyên nhân hạn hán 2.2.1. Nguyên nhân thứ nhất là do các nguồn nước cấp không đảm bảo Khu tưới kênh 4/3 được cấp bởi 3 nguồn nước: - Nguồn của kênh 4/3 từ hệ thống sông Cầu - Thác Huống. - Nguồn nước từ trạm bơm Trúc Núi. - Nguồn nước từ trạm bơm Việt Hoà. + Do thống thuỷ nông Sông Cầu - Thác Huống xuống cấp, mặt khác nhu cầu dùng nước trong hệ thống này ngày càng tăng do việc tưới thâm canh và tăng số vụ gieo trồng. Các nguyên nhân này làm cho nguồn nước từ hệ thống Thác Huống không đến được tới kênh 4/3, hoặc chỉ đến với lưu lượng nhỏ. + Trạm bơm Trúc Núi không đảm bảo được lưu lượng thiết kế và thời gian tưới mà nguyên nhân là: - Đáy cống lấy nước qua đê đặt cao, nên không lấy được nước liên tục, những ngày mực nước Sông Cầu xuống thấp thì không lấy đủ nước cho trạm bơm. - Một số máy bơm, động cơ đã bị hư hỏng nhưng chưa được đầu tư sửa chữa. + Nguồn nước ở khu ruộng trũng Nội Ninh không còn do trạm bơm Nội Ninh đi vào hoạt động chuyển diện tích úng ngập này thành đất canh tác. + Trạm bơm Việt Hoà xây dựng lâu năm, lại không được tu bổ sửa chữa thường xuyên nên không đảm bảo được lưu lượng thiết kế 2.2.2. Nguyên nhân thứ hai là do kênh và công trình trên kênh xuống cấp nghiêm trọng - Kênh 4/3 xuống cấp nhiều, nhiều đoạn bị lũ núi bồi lấp, nước tổn thất trên kênh lớn. - Kênh tưới Việt Hoà và Trúc Núi đi trên sườn cao lại đắp bằng loại đất có hệ số thấm cao nên lượng nước tổn thất trên kênh nhiều. Vả lại kênh lại bị bồi lắng nghiêm trọng không được nạo vét, tu bổ thường xuyên, nếu dẫn lưu lượng lớn sẽ bị tràn kênh. - Các công trình trên kênh xuống cấp nhiều, khả năng dẫn nước, lấy nước kém. Tóm lại, nguyên nhân gây ra hạn trong vùng là do công trình đầu mối không đảm bảo được lưu lượng thiết kế và hệ thống kênh, công trình trên kênh xuống cấp không còn khả năng dẫn nước được theo yêu cầu. Để giải quyết hạn hán cho vùng cần phải xây dựng Trạm bơm Việt Hoà mới, phá bỏ trạm bơm Trúc Núc. 2.3. biện pháp công trình thuỷ lợi và nhiệm vụ trạm bơm đầu mối Dự án xây dựng trạm bơm tưới Việt Hoà thuộc hệ thống thuỷ nông Sông Cầu nhằm mục đích đảm bảo cung cấp nước tưới đủ, kịp thời và chủ động cho 2365 ha đất canh tác của 4 xã Trung Sơn, Nội Sơn, Tiên Sơn, Quang Minh (huyện Việt Yên) và một phần đất của xã Đông Lỗ (huyện Hiệp Hoà), đưa năng suất cây trồng tăng cao và ổn định, góp phần nâng cao đời sống của nhân dân trong vùng. CHƯƠNG III tính toán các thông số cơ bản 3.1. Xác định vị trí trạm bơm và bố trí tổng thể công trình đầu mối. 3.1.1. Vị trí xây dựng công trình Trạm bơm Việt Hoà mới được xây dựng ngay bên cạnh trạm bơm cũ. Vậy vị trí trạm bơm Việt Hoà mới thuộc thôn Lương Tài, xã Tiên Sơn, huyện Việt Yên, Tỉnh Bắc Giang. 3.1.2. Chọn tuyến công trình và hình thức bố trí 1. Chọn tuyến công trình Chọn tuyến công trình, chọn vị trí trạm bơm phải đặc biệt chú ý đến điều kiện lấy nước, điều kiện lấy nước phải thuận lợi từ nguồn nước đến nhà máy, không bồi lắng, xói lở trong kênh. Khả năng khống chế được toàn bộ khu tưới với các cao trình khác nhau, khối lượng công trình nhỏ, mặt bằng thi công rộng, điều kiện địa chất tốt. a)Phương án 1 Toàn bộ công trình bao gồm kênh dẫn, nhà máy, bể tháo đặt ngoài đê, vuông góc với đê. Ưu điểm: Không mất diện tích canh tác để xây dựng trạm bơm , kênh dẫn ngắn, khối lượng đào đắp nhỏ, bùn cát lắng đọng ít, chi phí đào đắp, quản lí nhỏ. Nhược điểm: Bãi sông chủ yếu là đất cát nên xử lí nền móng phức tạp. Nhà máy đặt ngoài đê vấn đề chống lũ cho nhà máy, tầng động cơ cần phải được tính toán cẩn thận, chiều cao nhà máy lớn. Khi xây dựng cống ngầm qua đê dẫn nước vào khu tưới phải xử lí chống thấm, ổn định của đê trong mùa mưa bão. Muốn đảm bảo kĩ thuật thì giá thành công trình sẽ cao. b) Phương án 2 Công trình đặt trong thân đê, ống đẩy chui qua đê. Ưu điểm: Nước từ sông bơm trực tiếp vào khu tưới không cần xây cống ngầm qua đê, giảm giá thành xây dựng kênh tháo. Nhược điểm: Không đảm bảo cho công trình trong mùa lũ, áp lực thấm lưu lượng thấm tăng ảnh hưởng đến sự làm việc an toàn của đê. Hiện trường thi công hẹp do đó sẽ gặp nhiều khó khăn. Nhà máy đặt trong thân đê, trên mặt đê kết hợp làm đường giao thông nên phải xử lí nền móng phức tạp để chống lún, đứt gẫy cục bộ. Chống rung ở tầng trên thông gió cho toàn nhà máy sẽ gặp trở ngại. Vận chuyển, lắp đặt các thiết bị, thời gian xây dựng, quản lí, sửa chữa không thuận lợi. c) Phương án 3 Công trình bố trí trong đê, xây dựng kênh dẫn và cống ngầm qua đê dẫn nước tới bể hút. Ưu điểm: Về mùa lũ công trình làm việc được đảm bảo an toàn, không bị ngập do đó chiều cao nhà máy giảm. Nền địa chất, điều kiện địa chất thuỷ văn tốt, xử lí nền móng không tốn kém. Mặt bằng thi công rộng, vận chuyển lắp đặt các thiết bị thuận lợi, kênh tháo ngắn, hệ số sử dụng nước được nâng lên. Nhược điểm: Mất diện tích canh tác Kênh dẫn dài, khối lượng đào đắp tăng, nạo vét bùn cát hàng năm lớn. Xây dựng cống ngầm qua đê. Kết luận: Căn cứ vào những ưu nhược điểm của 3 phương án đã nêu ra ta chọn phương án 3 làm phương án xây dựng trạm bơm Việt Hoà. Tuyến công trình vuông góc với thân đê. Sông Phương án 1 Sông Phương án 2 Sông Phương án 3 3.2. Xác định cấp công trình , tần suất thiết kế Muốn công trình đạt được hai yếu tố là kinh tế và kĩ thuật thì việc tính toán các mực nước sông ứng với tần suất kiểm tra tại vị trí xây dựng trạm bơm ta phải dựa vào cấp bậc công trình . Các trạm bơm nằm trong hệ thống thuỷ nông thì dựa vào diện tích tưới, tiêu để xác định cấp bậc công trình . Trạm bơm Việt Hoà tưới cho 2365 ha theo quy phạm TCVN 5060 – 90 qui định công trình này thuộc công trình cấp IV ứng với cấp công trình qui định tần suất để tính toán như sau: + Mực nước sông ứng với tần suất thiết kế: Ptk = 75%. + Mực nước sông ứng với tần suất phòng lũ: P = 1% (mực nước lớn nhất). Mực nước lớn nhất trong tập hợp thống kê là mực nước có trị số lớn nhất xuất hiện trong từng năm. Mực nước thấp nhất là mực nước ứng với tần suất kiểm tra: P = 90%. Mực nước thấp nhất là mực nước trung bình ngày có trị số thấp nhất xuất hiện trong từng năm thống kê. 3.3. Tính toán xác định các yếu tố thuỷ văn khí tượng 3.3.1. Phương pháp tính toán Các yếu tố thuỷ văn khí tượng cần tính toán ở đây gồm các lượng mưa thiết kế và các loại mực nước thiết kế, được xác định theo phương pháp phân tích thống kê trên cơ sở số liệu đo được nhiều năm. Trình tự được xác định như sau: 1 – Vẽ đường tần suất kinh nghiệm Chọn liệt số liệu thống kê tương ứng X (Xvụ, Xnăm, Hvụ, Hnăm, H1 ngày max). Xvụ: Tổng lượng mưa vụ (từ tháng I đến tháng V) của năm. Xnăm: Tổng lượng mưa năm. Hvụ: Mực nước trung bình vụ của năm. Hnăm: Mực nước trung bình của năm. H1 ngày max: Mực nước trung bình ngày lớn nhất trong năm. Sắp xếp số liệu theo thứ tự giảm dần (từ lớn đến nhỏ). Tính tần suất kinh nghiệm Pi theo công thức: Pi = Trong đó: i – Số thứ tự của số liệu thống kê tương ứng trong bảng sau khi sắp xếp. n- Số năm của liệt số liệu Chấm các điểm có toạ độ (Xi, Pi) lên giấy tần suất được các điểm tần suất kinh nghiệm. 2 – Vẽ đường tần suất lí luận Dựa vào liệt số tài liệu thống kê đã có như giới thiệu ở trên, tính các tham số thống kê theo phương pháp mômen bằng các công thức sau: = Cv = Cs = Trong đó: : Trị số bình quân của đại lượng thống kê cần tính toán. Xi : Giá trị của đại lượng thống kê năm thứ i. n : Số năm của chuỗi số liệu. Cs : Hệ số thiên lệch. Cv : Hệ số phân tán. Dựa vào các thông số này, sử dụng công thức phân phối xác suất của Pearson III để tính toạ độ của các đường tần suất lí luận. Từ tần suất P tra phụ lục I trong giáo trình thuỷ văn công trình được trị số Kp, với Kp = . Khi đó ta có: Xp = Kp.. Chấm các điểm (P, Xp) lên giấy tần suất và nối các điểm đó lại được đường tần suất lí luận. Thônh thường đường tần suất lí luận không nằm ở trung tâm của băng điểm tần suất kinh nghiệm. Trong phương pháp đường thích hợp người ta không để ý đến Cs mà chọn Cs = m.Cv . Giả thiết các trị số m khác nhau, với mỗi giá trị m thì ứng với tần suất P lại có một trị số Kp tương ứng. Trong thực hành trị số Kp được xác định theo một trong hai cách sau: Sử dụng bảng tra lập sẵn ở phụ lục 2 giáo trình thuỷ văn công trình . Sử dụng phần mềm tính toán “ DFC” (của Nguyễn Mai Đăng – Trường Đại học Thuỷ Lợi) . Trong đồ án này sử dụng cách thứ hai là cách sử dụng phần mềm “DFC”. Cách sử dụng phần mềm “ DFC” : Tạo file số liệu: +Tên đường tần suất. + Đơn vị tính. + Bước nhảy của liệt tài liệu. + Độ dài của liệt tài liệu. + Năm bắt đầu tính toán. + Nhập các trị số của liệt tài liệu. Chạy chương trình. Chỉnh sửa đường tần suất lí luận. In kết quả. Sau khi vẽ được đường tần suất lí luận của đại lượng X cần xác định ứng với mỗi tần suất P tra được giá trị Xp tương ứng. Với các bước thực hiện như trên sẽ xác định được các lượng mưa và mực nước ứng với các tần suất thiết kế. 3.3.2. Tính các lượng mưa thiết kế. 1. Tính tần suất các lượng mưa. Lượng mưa vụ: Xvụ Số liệu được thể hiện ở bảng 1 – Phụ lục. Lượng mưa của năm : Xnăm Số liệu được thể hiện ở bảng 2 – Phụ lục. 2. Xác định tần suất các lượng mưa ứng với tần suất 75 %. Xvụ: Tra trên đường tần suất Xvụ (Hình 1 – Phụ lục) được : X= 236.74 (mm). Xnăm: Tra trên đường tần suất Xnăm (Hình 2 – Phụ lục) được : X= 1196.4 (mm). 3. Phân phối mưa vụ. Phân phối mưa vụ. Phân phối mưa vụ ứng với tần suất 75%: X= 236.74 (mm) đối chiếu với tài liệu đo trạm Đáp Cầu trong 25 năm (1970 đến 1995), thấy năm 1970 có lượng mưa X = 245.1 (mm).Vậy chọn năm 1970 là năm điển hình, kết quả được thể hiện ở bảng III-1, với hệ số thu phóng : K = Bảng III-1 Tháng ngày Năm điển hình (1970) Phân phối mưa vụ P = 75% I II III IV V I II III IV V 1 0.2 2.7 0.193 2.608 2 1.4 0.1 1.352 0.097 3 0.3 0.3 0.290 0.290 4 3.1 2.995 5 0.2 0.193 6 7 0.8 0.773 8 9 10 0.2 0.2 0.193 0.193 11 2.1 0.6 2.029 0.580 12 13.3 2.4 8.4 12.848 2.318 8.114 13 0.3 3.6 0.8 0.290 3.478 0.773 14 0.2 1.4 0.193 1.352 15 0.2 0.193 16 17 0.4 0.3 0.386 0.290 18 0.1 0.1 0.097 0.097 19 39.6 30.6 38.254 29.560 20 1.7 8.5 1.642 8.211 21 2.1 1.6 1.1 2.029 1.546 1.063 22 0.3 0.8 15 0.290 0.773 14.490 23 0.1 0.1 0.4 2.3 0.097 0.097 0.386 2.222 24 3 2.4 5 0.3 2.898 2.318 4.830 0.290 25 0.3 0.1 5.9 0.290 0.097 5.699 26 0.4 0.9 44 1.6 0.386 0.869 42.504 1.546 27 1.2 1.159 28 0.6 0.1 0.580 0.097 29 17.9 17.291 30 1.4 0.1 1.5 1.352 0.097 1.449 31 4.5 4.347 3.3.3. Tính các mực nước thiết kế tram Đáp Cầu 1. Tính tần suất các mực nước a- H1 ngày max: Số liệu được thể hiện ở bảng 3 – Phụ lục. b- Hvụ : Số liệu được thể hiện ở bảng 4 – Phụ lục. 2. Xác định các mực nước Xác định H , H: Tra trên đường tần suất lí luận Hvu của trạm thuỷ văn Đáp Cầu (Hình 3 – Phụ lục) được: H= 96.74 (cm) H= 87.45 (cm) Xác định H : Tra trên đường tần suất lí luận H1 ngày max của trạm thuỷ văn Đáp Cầu (Hình 4 – Phụ lục) được: H= 846.62 (cm) Phân phối mực nước vụ: Hvụ. H= 96.74 (cm), chọn năm điển hình là năm 1972 có Hvụ= 96.4 (cm). Kết quả ở bảng III-2, với K = Bảng III-2. Tháng Tuần Số ngày Cao trình mực nước (cm) 1 1 2 3 10 10 10 80.9 99.6 84.2 2 1 2 3 10 10 10 51 87.6 100.4 3 1 2 3 10 10 10 46.6 73.6 77.2 4 1 2 3 10 10 10 84.4 93.1 72.1 5 1 2 3 10 10 10 75 129.2 196.9 3.3.4. Tính các mực nước thiết kế trạm Phúc Lộc Phương 1. Tính tần suất các mực nước Hvụ: Số liệu được thể hiện ở bảng 5 – Phụ lục. H1 ngày max: Số liệu được thể hiện ở bảng 6 – Phụ lục. 2. Xác định các mực nước Tra trên đường tần suất lí luận Hvụ của trạm Phúc Lộc Phương hình 5- Phụ lục, được : H= 97.1 (cm) H= 87.81 (cm). Tra trên đường tần suất lí luận H1ngày max của trạm Phúc Lộc Phương hình 6- Phụ lục, được : H= 851.7 (cm) 3. Phân phối H H= 97.1 (cm), chọn năm điển hình là năm 1975, có H= 97(cm), hệ số thu phóng : K = Kết quả ở bảng III-3. Bảng III-3. Tháng Tuần Số ngày Cao trình mực nước (cm) 1 1 2 3 10 10 10 113.75 113.45 97 2 1 2 3 10 10 10 88.7 114.25 102.25 3 1 2 3 10 10 10 74.8 74.67 87.78 4 1 2 3 10 10 10 84.76 93.46 85.22 5 1 2 3 10 10 10 106.3 129.56 197.26 3.4. Tính toán lưu lượng trạm bơm 3.4.1. Tính toán chế độ tưới cho lúa chiêm xuân ở miền Bắc nước ta, chế độ canh tác gieo cấy lúa thường là chế độ làm ải, tức là sau khi gặt mùa xong, cày ruộng, phơi ải cho đất htật khô và thoáng. Sau đó cho nước vào bừa, ngâm ruộng rồi gieo cấy. Thời gian này gọi là thời gian làm ải. Thời gian làm ải là thời gian cần nước căng thẳng nhất, mức độ cần nước không những phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, đất trồng, loại cây trồng mà điều quan trọng hơn là nps còn phụ thuộc vào hình thức làm ải, cụ thể là hình thức gieo cấy, hình thức đưa nước vào ruộng. Việc đưa nước vào ruộng trong vụ chiêm có thể chia làm hai thời kỳ rõ rệt: Thời kỳ làm ải, là thời gian đưa nước vào ruộng, bừa ngâm ruộng và cấy đồng loạt trong ngày cuối cùng. Thời kỳ dưỡng lúa là thời gian sau khi cấy xong, toàn bộ cây trồng bước vào thời kỳ sinh trưởng và phát triển. Như vậy, mức tưới toàn bộ được xác định theo : M = M1 + M2 M1: Mức tưới thời kỳ làm đất (mức tưới ải) (m3/ha). M2: Mức tưới thời kỳ dưỡng lúa (m3/ha). 1. Các tài liệu cho trước Chỉ tiêu cơ lí của đất: Chỉ số ngấm a Độ rỗng A (% thể tích đất) Hệ số ngấm ban đầu K1 (mm)/ngày Hệ số ngấm ổn định K (mm)/ngày Độ ẩm sẵn có trong đất bo (% A) 0.45 43 40 2 40 Độ sâu tầng đất canh tác H = 0.45 (m). Các tài liệu về nông nghiệp. Thời gian làm đất : ta = 13 ngày. Thời vụ và công thức tưới : Giai đoạn sinh trưởng Từ ngày Đến ngày Số ngày Công thức tưới Hệ số Kc Cấy-bén rễ hồi xanh 20/1 26/1 7 30-80 1.03 Hồi xanh đẻ nhánh 27/1 25/2 30 30-80 1.13 Đẻ nhánh làm đòng 26/2 7/3 10 30-80 1.23 Làm đòng đến chỗ 8/3 ẳ 25 30-80 1.12 Chỗ đến chín 2/4 6/5 35 30-80 1.05 Tổng số 107 Bốc hơi mặt ruộng: Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII eo (mm/ngày) 2,45 2,56 2,85 3,58 5,2 5,18 5,44 4,74 4,6 3,94 3,22 2,67 2. Tính toán cụ thể Xác định M1: M1= W1 + W2 + W3 + W4 – 10Po (m3/ha) W1: Lượng nước cần thiết làm bão hoà tầng đất canh tác W1= 10.A.H(1 - bo) = 10.0,43.450.(1- 0,4) = 1161 (m3/ha). W2: Lượng nước cần để tạo thành lớp nước mặt ruộng (m3/ha). W2 = 10.a (m3/ha) a: Độ sâu lớp nước tạo thành đầu giai đoạn gieo cấy a = 30 mm. W2 = 10.30 = 300 (m3/ha) W3 : Lượng nước ngấm ổn định trong thời gian làm đất (m3/ha). W3 = 10. K. (m3/ha) K: Hệ số thấm, K = 2 mm/ ngày. ta : Thời gian làm ải, ta = 13 ngày tb:Thời gian cần thiết để làm bão hoà tầng đất canh tác. tb = Với Ko = K1: Tốc độ ngấm hút ở cuối đơn vị thời gian thứ nhất (mm/ ngày). a : Chỉ số ngấm của đất a = 0,45. Ko = tb = ngày. Chọn tb=3 ngày. W3 = 10. 2. (m3/ha) W4: Lượng bốc hơi mặt nước tự do. W4 = 10.e. ta (m3/ha) e: Cường độ bốc hơi, lấy theo tài liệu của trạm khí tượng (mm/ngày). e = 2,526 (mm/ngày) W4 = 10.2,526. 13 = 328 (m3/ha) Po: Lượng mưa hữu ích sử dụng được (mm). Trong thời gian làm đất P = 0. Vậy : M1= 1161 + 300 + 218 + 328 = 2002 (m3/ha) Xác định M2: Mức tưới dưỡng M2 được xác định theo phương trình cân bằng nước. hc = hd + ồP + ồm - ồ(e + K) - ồC (mm) Phương trình này viết cho độ sâu và tính toán cho từng ngày. Trong đó: hc: Độ sâu lớp nước mặt ruộng cuối ngày tính toán (mm) hd: Độ sâu lớp nước mặt ruộng đầu ngày tính toán (mm) P : Lượng mưa trong ngày (mm) m : Lượng nước tưới trong ngày (mm). ồ(e + K) : Tổng lượng bốc thoát hơi nước và ngấm trong ngày (mm). Bốc hơi : e = Kc.eo C: Lượng nước tháo đi trong ngày (mm) Trong hai phương trình này có hai ẩn số hc và m. Để giải ta giả thiết m và tìm hc kiểm tra theo điều kiện : [hmin] hc [hmax] hmin, hmax : Xác định theo công thức tưới tăng sản: 30 á 80 (mm) Bảng III-4 kết quả tính toán chế độ tới cho lúa chiêm thời kỳ tưới dưỡng Tháng Ngày Giai đoạn sinh trưởng Công thức tưới Lượng nước hao (mm) Lương mưa (mm) Mức tới (mm) Sự thay đổi lớp nước MR (mm) Lớp nước tháo đi(mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 19 30 1 20 Cấy bén rễ hồi xanh 30 - 80 4.25 40 65.75 21 4.25 61.5 22 4.25 57.25 23 4.25 0.097 53.097 24 4.25 2.898 51.745 25 4.25 0.29 47.785 26 4.25 0.386 43.921 27 Xanh - Đẻ nhánh 30-80 4.77 1.159 40.31 28 4.77 0.58 36.12 29 4.77 31.35 30 4.77 40 66.58 31 4.77 61.81 2 1 4.9 56.91 2 4.9 52.01 3 4.9 47.11 4 4.9 42.21 5 4.9 0.193 37.503 6 4.9 32.603 7 4.9 40 67.703 8 4.9 62.803 9 4.9 57.903 10 4.9 0.193 53.196 11 4.9 2.03 50.326 12 4.9 12.848 58.274 13 4.9 53.374 14 4.9 48.474 15 4.9 43.574 16 4.9 38.674 17 4.9 33.774 18 4.9 40 68.874 19 4.9 63.974 20 4.9 59.074 21 4.9 54.174 22 4.9 0.29 49.564 23 4.9 0.097 44.761 24 4.9 2.318 42.179 25 4.9 0.097 37.376 2 26 Đẻ nhánh - Làm đòng 30-80 5.15 32.226 27 5.15 40 67.076 28 5.15 0.097 62.023 3 1 5.5 0.193 56.716 2 5.5 1.352 52.568 3 5.5 0.29 47.358 4 5.5 41.858 5 5.5 36.358 6 5.5 30.858 7 5.5 0.773 40 66.131 3 8 Làm đòng đến trỗ 30-80 5.2 60.931 9 5.2 55.731 10 5.2 0.193 50.724 11 5.2 0.579 46.103 12 5.2 2.318 43.221 13 5.2 0.29 38.311 14 5.2 0.193 33.304 15 5.2 0.193 40 68.297 16 5.2 63.097 17 5.2 57.897 18 5.2 52.697 19 5.2 47.497 20 5.2 42.297 21 5.2 2.029 39.126 22 5.2 0.773 34.699 23 5.2 0.386 40 69.885 24 5.2 4.83 69.515 25 5.2 5.699 70.014 26 5.2 0.869 65.683 27 5.2 60.483 28 5.2 55.283 29 5.2 50.083 30 5.2 1.352 46.235 31 5.2 4.347 45.382 1 6 2.608 41.99 4 2 Trỗ đến chín 30-80 5.76 36.23 3 5.76 30.47 4 5.76 40 64.71 5 5.76 58.95 6 5.76 53.19 7 5.76 47.43 8 5.76 41.67 9 5.76 35.91 10 5.76 30.15 11 5.76 40 64.39 12 5.76 8.114 66.744 13 5.76 3.478 64.462 14 5.76 58.702 15 5.76 52.942 16 5.76 47.182 17 5.76 0.29 41.712 18 5.76 0.097 36.049 19 5.76 38.253 68.542 20 ._. 5.76 1.642 64.424 21 5.76 1.546 60.21 22 5.76 14.49 68.94 23 5.76 2.222 65.402 24 5.76 59.642 25 5.76 53.882 26 5.76 42.504 90.626 10.626 27 5.76 74.24 28 5.76 68.48 29 5.76 62.72 30 5.76 0.097 57.057 5 1 30-80 7.46 49.597 2 7.46 0.097 42.234 3 7.46 0.29 35.064 4 7.46 2.995 30.599 5 7.46 23.139 6 7.46 15.679 Tổng 572.65 168.955 400 10.626 Theo kết quả bảng tính ta thấy tổng mức tưới trong thời kỳ tưới dưỡng cho lúa là : M2 = 4000 (m3/ha) M = M1 + M2 = 4000 + 2002 = 6002 (m3/ha). 3.4.2. Tính toán hệ số tưới Hệ số tưới là hệ lưu lượng cần cung cấp cho 1 đơn vị diện tích (1 ha) ký hiệu là q(l/s/ha). q = (l/s/ha). m: Mức tưới. n : Số giờ tưới trong một ngày (n = 24 giờ). t : Thời gian tưới. a : Tỷ lệ diện tích mỗi loại cây trồng. 1. Tính toán sơ bộ hệ số tưới Dựa vào bảng III-4 ta có bảng tính toán sơ bộ hệ số tưới : tính toán sơ bộ hệ số tưới Bảng III- 5. STT Loại cây trồng Hệ số Thời gian Thời gian hao nước Ngày tới nước chính Mức tưới(m3/ha) Hệ số tưới q(l/s-ha) Từ ngày Đến ngày Số ngày 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 Lúa chiêm 0.99 7/1 19/1 13 13 2002 1.76 2 20/1 23/1 4 9 20/1 400 1.15 3 29/1 1/2 4 8 28/1 400 1.15 4 6/2 9/2 4 11 7/2 400 1.15 5 17/2 20/2 4 9 18/2 400 1.15 6 26/2 1/3 4 8 27/2 400 1.15 7 6/3 9/3 4 8 7/3 400 1.15 8 14/3 17/3 4 8 15/3 400 1.15 9 22/3 25/3 4 12 23/3 400 1.15 10 3/4 6/4 4 7 4/4 400 1.15 11 10/4 14/4 5 26 11/4 400 0.93 2. Hiệu chỉnh giản đồ hệ số tưới Giản đồ hệ số tưới sơ bộ còn nhiều chỗ bất hợp lí vì vậy ta tiến hành hiệu chỉnh để cho hệ số tưới tương đối đồng đều nhau. Ta thấy hệ số tưới trong những ngày làm ải quá cao vì thời gian làm ải ngắn mà lượng nước yêu cầu lớn, nên ta hiệu chỉnh bằng cách tăng thời gian làm ải lên 20 ngày sẽ hợp lí hơn. Bảng III-6: Bảng kết quả hệ số tưới đã hiệu chỉnh. Hiệu chỉnh hệ số tưới. Bảng III-6 STT Loại cây trồng Hệ số Thời gian Thời gian hao nước Ngày tới nớc chính Mức tưới(m3/ha) Hệ số tưới q(l/s-ha) Từ ngày Đến ngày Số ngày 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 Lúa chiêm 0.99 31/1 19/1 20 20 2002 1.16 2 20/1 23/1 4 9 20/1 400 1.15 3 29/1 1/2 4 8 28/1 400 1.15 4 6/2 9/2 4 11 7/2 400 1.15 5 17/2 20/2 4 9 18/2 400 1.15 6 26/2 1/3 4 8 27/2 400 1.15 7 6/3 9/3 4 8 7/3 400 1.15 8 14/3 17/3 4 8 15/3 400 1.15 9 22/3 25/3 4 12 23/3 400 1.15 10 3/4 6/4 4 7 4/4 400 1.15 11 10/4 14/4 5 26 11/4 400 0.93 3. Chọn hệ số tưới thiết kế Hệ số tưới thiết kế là hệ số tưới đảm bảo hai điều kiện : + Có giá trị lớn nhất. + Có thời gian tưới dài nhất. Từ giản đồ hệ số tưới sau khi hiệu chỉnh ta có: qmax = 1,16 (l/s/ha). qmin = 0,93 (l/s/ha). - Chọn qtk : Ta thấy qmax = 1,16 (l/s/ha), có t = 20 ngày. Vậy chọn: qtk = qmax = 1,16 (l/s/ha). 3.4.2. Xác định Qtk, Qmax, Qmin cho trạm bơm 1. Chọn lưu lượng thiết kế : Qtk Qtk = hht: Hệ số lợi dụng nước của hệ thống, hht= 0,7. ha :Hệ số lợi dụng kênh mương ứng với các thời kỳ kết quả ghi ở bảng III-7. Theo bảng III-7 với qtk = 1,16 (l/s/ha), ta có lưu lượng thiết kế là: Qtk = (m3/s). 2. Xác định lưu lượng gia cường : Qgc Qgc = k . Qtk 1(m3/s) lấy k = 1,2 => Qgc = 1,2 . 3,92 = 4,704 (m3/s). 3. Xác định lưu lượng nhỏ nhất: Qmin Qmin = = = 3,23 (m3/s). Bảng III-7 STT Loại cây trồng Hệ số Thời gian Ngày tưới nước chính Hệ số tưới q(l/s-ha) a=qi/qtk ha Qi(m3/s) Từ ngày Đến ngày Số ngày 1 2 3 4 5 6 8 10 12 14 16 1 Lúa chiêm 0.99 31/1 19/1 20 1.16 1.00 0.70 3.92 2 20/1 23/1 4 20/1 1.15 0.99 0.70 3.89 3 29/1 1/2 4 28/1 1.15 0.99 0.70 3.89 4 6/2 9/2 4 7/2 1.15 0.99 0.70 3.89 5 17/2 20/2 4 18/2 1.15 0.99 0.70 3.89 6 26/2 1/3 4 27/2 1.15 0.99 0.70 3.89 7 6/3 9/3 4 7/3 1.15 0.99 0.70 3.89 8 14/3 17/3 4 15/3 1.15 0.99 0.70 3.89 9 22/3 25/3 4 23/3 1.15 0.99 0.70 3.89 10 3/4 6/4 4 4/4 1.15 0.99 0.70 3.89 11 10/4 13/4 5 11/4 0.93 0.80 0.68 3.23 CHƯƠNG IV Tính toán thiết kế trạm bơm 4. 1. Tính toán các mực nước. 4.1.1. Xác định quá trình mực nước sông thiết kế . Từ quá trình mực nước sông Cầu tại vị trí trạm thuỷ văn Phúc Lộc Phương (bảng III-3) và tại vị trí trạm thuỷ văn Đáp Cầu (bảng III-2), ta xác định quá trình mực nước sông Cầu mùa kiệt tại vị trí xây dựng trạm bơm Việt Hoà ứng với tần suất thiết kế ( P = 75% ) bằng cách nội suy theo công thức: ZVH = ZPLP – LPLP-VH .{(ZPLP – ZĐC)/ (LPLP - ĐC)} (IV – 1) ZVH: Cao trình mực nước sông tại vị trí xây dựng trạm bơm Việt Hoà. ZPLP: Cao trình mực nước sông tại vị trí trạm thuỷ văn Phúc Lộc Phương. ZVH: Cao trình mực nước sông tại vị trí trạm thuỷ văn Đáp Cầu. LPLP-VH : Khoảng cách từ trạm thuỷ văn Phúc Lộc Phương đến trạm bơm Việt Hoà; LPLP-VH = 16 (km). LPLP-ĐC : Khoảng cách từ trạm thuỷ văn Phúc Lộc Phương đến trạm thuỷ văn Đáp Cầu; LPLP-ĐC = 30 (km). Quá trình mực nước sông Cầu mùa kiệt tai vị trí xây dựng trạm bơm Việt Hoà Tháng Tuần Số ngày Cao trình mực nước (cm) 1 1 2 3 10 10 10 97.32 106.52 90.6 2 1 2 3 10 10 10 69.85 100.92 101.32 3 1 2 3 10 10 10 60.7 74.35 82.49 4 1 2 3 10 10 10 84.58 93.28 75.66 5 1 2 3 10 10 10 90.65 129.38 197.08 4.1.2. Tính mực nước lớn nhất và nhỏ nhất (Zmax, Zmin). Mực nước lớn nhất ở bể hút có ý nghĩa rất quan trọng trong việc thiết kế trạm bơm . Nó ảnh hưởng trực tiếp đến cao trình đặt sàn động cơ. Ngoài ra nó có liên quan đến vấn đề chống thấm, chống ẩm ngập lụt trong mùa mưa bão. Mực nước nhỏ nhất ở bể hút quyết định quá trình làm việc ổn định của trạm bơm , dùng để tính toán cột nước địa hình lớn nhất phục vụ công tác kiểm tra máy bơm hoạt động ở vùng hiệu suất thấp, có khí thực xuất hiện và quá tải động cơ. 1. Mực nước nhỏ nhất ứng với tần suất kiểm tra :Với P = 90% + Trạm Phúc Lộc Phương : H = 0,878 (m) + Trạm Đáp Cầu : H = 0,874 (m) Bằng phương pháp nội suy theo công thức IV - 1 ta được : Zmin = 0,876 (m) Mực nước lớn nhất ứng với tần suất kiểm tra: P = 1%. + Trạm Phúc Lộc Phương : H = 8,52 (m) + Trạm Đáp Cầu : H = 8,47 (m). Bằng phương pháp nội suy theo công thức IV - 1 ta được : Nội suy được : Zmax = 8,49 (m) 4.2. Thiết kế kênh dẫn kênh tháo. Để thiết kế kênh cho trạm bơm Việt Hoà ta phải thiết kế hai loại kênh đó là kênh dẫn nước từ sông tới bể hút và kênh tháo. Khi thiết kế phải đảm bảo kênh ổn định, nhà máy vận hành phải chuyển được lưu lượng thiết kế . Trong tính toán kênh ta dùng phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về mặt thuỷ lực. 4.2.1. Thiết kế kênh tháo. Nhiệm vụ: Kênh tháo có nhiệm vụ dẫn nước từ bể tháo tới mặt ruộng. Kênh phải đảm bảo dẫn đủ nước, ổn định, không bị bồi lắng và xói lở. Thông qua tính toán thuỷ lực để xác định kích thước mặt cắt kênh. Phần trên ta đã có các lưu lượng : QTK = 3,92 (m3/s). Qgc = 4,704 (m3/s). Qmin = 3,23 (m3/s). Đối với địa hình đồng bằng ven sông tương đối bằng phẳng ta chọn : i = 2.10-4. QTK = 3,92 (m3/s) đất thịt pha sét nặng và vừa tra trong giáo trình thuỷ nông: n = 0,0225 Hệ số mái m: Mái trong : m = 1. Mái ngoài : m = 1. 2. Xác định các kích thước kênh. Theo kinh nghiệm : hk = A.. Trong đó A là hệ số : A = 0,7 á 1 chọn A = 0,8, ta có : hk = 0,8.= 1,26 (m) Tính f(Rln) = = 0,026 Với n = 0,0225 tra phụ lục 8-1 bảng tra thuỷ lực ta có : Rln = 0,94 (m) Lập tỷ số : m = 1 tra phụ lục 8-3 bảng tra thuỷ lực => . b = Rln. w = (b+ m.h).h = (4,1 + 1.1,26).1,26 = 6,75 (m2) 3. Kiểm tra điều kiện xói lở bồi lắng. a) Đảm bảo điều kiện xói lở. Kênh tháo không bị xói lở khi đảm bảo điều kiện : Vmax < [VKX] Vmax : Lưu tốc dòng chảy trong kênh ứng với QGC. [VKX] : Lưu tốc dòng chảy không xói cho phép. Tính hmax : Tính f(Rln) = = 0,022 Với n = 0,0225 tra phụ lục 8-1 bảng tra thuỷ lực ta có : Rln = 0,99 (m) Lập tỷ số : m = 1 tra phụ lục 8-3 bảng tra thuỷ lực => hmax = Rln. wmax = (b+ m.hmax).hmax = (4.1 + 1.1,37).1,37 = 7,49 (m2) Vmax = (m/s) [VKX] = k.Q0,1 với đất thịt pha sét vừa tra phụ lục 8-7 giáo trình thuỷ nông được : k = 0,62 [VKX] = 0,62.4,7040,1 = 0,724 (m/s) Vậy Vmax < [VKX] kênh không bị xói lở. b) Đảm bảo điều kiện bồi lắng. Để lòng kênh không bị mọc cỏ thì Vmin > 0,3 (m/s). Vmin : Lưu tốc dòng chảy trong kênh ứng với Qmin. Tính hmin : Tính f(Rln) = = 0,032 Với n = 0,0225 tra phụ lục 8-1 bảng tra thuỷ lực ta có : Rln = 0,877 (m) Lập tỷ số : m = 1 tra phụ lục 8-3 bảng tra thuỷ lực => hmin = Rln. wmin = (b+ m.hmin).hmin = (4.1 + 1.1,133).1,133 = 5,928 (m2) Tính được : Vmin = (m/s) Nhận thấy Vmin > 0,3 (m/s) nên lòng kênh không bị mọc cỏ. c) Kiểm tra ổn định của kênh: Muốn cho lòng kênh được ổn định thì không những không để cho mặt cắt kênh không bị bồi lắng hoặc xói lở mà đồng thơì phải giữ cho tuyến kênh không bị xê dịch sang bên trái hoặc bên phải vì bên xói bên bồi. Do vậy trị số b = b/h phải hợp lí để kênh không bị bồi lắng, xói lở, tuyến kênh không bị xê dịch, đồng thời khối lượng đào đắp là nhỏ nhất. Để thoả mãn điều kiện trên thì b > [b]: Theo kết quả thiết kế kênh ở trên thì có: b= = 3.25 Trị số [b] được xác định theo công thức : [b] = 3.Q0.25 – m = 3.3,920,25- 1 = 3,22 Nhận thấy b > [b] nên chiều rộng b = 4,1 m và độ sâu hTK = 1.26 m mà ta thiết kế được cho kênh dẫn là hợp lí. Vậy : bK = 4,1 m m = 1 hTK = 1,26 m i = 2.10-4 d) Xác địng cao trình đáy và bờ kênh tháo. + Cao trình đáy : Zđk = Zyc - hyk Zyc : Cao trình mực nước yêu cầu đầu kênh tưới. Zyc = A0 + h + Si.l + Shc Trong đó: A0 : Cao trình mặt ruộng trung bình của khu vực tưới, A0 = 5 m h : Chiều sâu lớp nước nước mặt ruộng, h = 0,3 m Si.l : Tổng tổn thất dọc đường, với i là độ dốc bình quân của kênh tưới i = 0,0002, l là chiều dài đoạn kênh tưới l = 9 km Shc : Tổng tổn thất đầu nước qua các công trình trên hệ thống kênh Zyc = 5 + 0,3 + 1,8 + 0,4 = 7,5 (m) htk:Độ sâu dòng chảy trong kênh khi dẫn lưu lượng thiết kế : htk = 1,26 (m) Zđk = 7,5 -1,26 = 6,24 (m) + Cao trình bờ kênh tháo : Zbk = Zđk + hGC + a hGC: Độ sâu dòng chảy trong kênh khi dẫn lưu lượng gia cường : hGC = 1,37 (m) a : Chiều cao an toàn của đỉnh bờ kênh. Với QGC = 4,704 (m3/s) chọn a = 0,4 (m). Zbk = 6,24 + 1,37 + 0,4 = 8,01 (m). + Chiều rộng bờ kênh: Bờ kênh kết hợp làm đường giao thông nên chọn bề rộng bờ kênh là 2 (m). 4.2.2. Thiết kế kênh dẫn. 1. Nhiệm vụ: Kênh dẫn làm nhiệm vụ dẫn nước từ nguồn nước vào bể hút của trạm bơm . 2. Mặt cắt kênh dẫn và độ dốc đáy kênh. Do kênh dẫn cùng chuyển nước với lưu lượng như kênh tháo nên ta chọn mặt cắt của kênh dẫn như kênh tháo. Chiều sâu mực nước trong kênh : htk = 1,26 m. Chiều rộng đáy kênh : bk = 4,1 m. Độ dốc mái kênh : m = 1 . Độ dốc đáy kênh : i = 2.10-4. 3. Xác định cao trình đáy kênh dẫn. Zđk = Zbhmin - htk Zbhmin : Cao trình mực nước thấp nhất ở bể hút ứng với tần suất P = 90%. Zbhmin = Zsmin - hms Zsmin : Cao trình mực nước thấp nhất ngoài sông ứng với tần suất P = 90% Zsmin90% = 87,63 (cm) = 0,876 (m) hms : Cột nước tổn thất từ sông tới bể hút, sơ bộ chọn chọn hms = 0,15 (m) Zbhmin = Zsmin90% - hms = 0,876 - 0,15 = 0,726 (m). Vậy: Zđk = 0,726 -1,42 ằ - 0,7 (m) . 4. Xác định cao trình bờ kênh dẫn. Zbk = Zbhmax + a a: Độ cao an toàn a = 0,4 (m) Zbhmax: Cao trình mực nước lớn nhất ở bể hút. Đối với trạm bơm đặt trong đê, cao rtình mặt đất thấp, về mùa lũ phải dùng cửa cống khống chế mực nước trong kênh. Để ổn định bờ kênh, ổn định cửa cống ta quy định mực nước bể hút lớn nhất Zbhmax = 2,2 (m). Zbk = 2,2 + 0,4 = 2,6 (m). Mặt cắt kênh tháo Mặt cắt kênh dẫn 4.3. Tính toán các cột nước của trạm bơm 4.3.1. Tính cột nước thiết kế của trạm bơm (Htk) Cột nước thiết kế của trạm bơm cũng chính là cột nước thiết kế của máy bơm. Được xác định theo công thức: Htk = hđhbq+ồhms Trong đó: hđhbq là cột nước địa hình bình quân. Được xác định theo công thức: hđhbq = Để dễ dàng xác định được cột nước địa hình (hi) và thời gian bơm tưới (ti). Vẽ lên cùng một hệ trục toạ độ đường quan hệ mực nước bể hút với thời gian là: (Zbh~t). Và đường quan hệ mực nước bể tháo với thời gian là (Zbt~t). Rồi lập bảng thống kê và tính toán như ở bảng IV-2. + Tính các trị số trong bảng IV-2 như sau: Qi là lưu lượng yêu cầu ở đầu kênh tưới. Zbti là mực nước ở bể tháo ứng với lưu lượng yêu cầu Qi. Bảng IV-3. Zbhi là mực nước ở bể hút ứng với mực nước sông Cầu tai vị trí xây dựng trạm bơm Việt Hoà trừ đi tổn thất cột nước qua cống điều tiết là 0,15 m kết quả tính như ở bảng IV-1 Bảng IV-1 Tháng Tuần Số ngày Cao trình mực nước (cm) 1 1 2 3 10 10 10 97.17 106.37 90.45 2 1 2 3 10 10 10 69.7 100.77 101.17 3 1 2 3 10 10 10 60.55 74.2 82.34 4 1 2 3 10 10 10 84.43 93.13 75.51 5 1 2 3 10 10 10 90.5 129.23 197.93 hdhi là cột nước địa hình thứ i được tính theo công thức: hdhi = Zbti – Zbhi Bảng IV-2: Tính toán cột nước địa hình bình quân Lần tới Thời gian tới Số ngày Qi (m3/s) Zbt Zbh hdhi Qiti (m3) Qihiti (m3) Qi3 Qi3ti Từ ngày Đến ngày 1 31/12 9/1 10 3.92 7.50 0.97 6.53 39.2 255.91 60.24 602.36 10/1 19/1 10 3.92 7.50 1.06 6.44 39.2 252.30 60.24 602.36 2 20/1 23/1 4 3.89 7.49 0.90 6.59 15.56 102.47 58.86 235.46 3 29/1 1/2 4 3.89 7.49 0.90 6.59 15.56 102.47 58.86 235.46 4 6/2 9/2 4 3.89 7.49 0.70 6.79 15.56 105.70 58.86 235.46 5 17/2 20/2 4 3.89 7.49 1.01 6.48 15.56 100.86 58.86 235.46 6 26/2 1/3 4 3.89 7.49 1.01 6.48 15.56 100.80 58.86 235.46 7 6/3 9/3 4 3.89 7.49 0.61 6.88 15.56 107.12 58.86 235.46 8 14/3 17/3 4 3.89 7.49 0.74 6.75 15.56 105.00 58.86 235.46 9 22/3 25/3 4 3.89 7.49 0.82 6.67 15.56 103.73 58.86 235.46 10 3/4 6/4 4 3.89 7.49 0.84 6.65 15.56 103.41 58.86 235.46 11 10/4 14/4 5 3.23 7.37 0.93 6.44 16.15 103.99 33.70 168.49 234.6 1543.77 683.95 3492.32 hdhbq = 1543,77/234,6 = 6,6 (m) Bảng IV-3 STT Qi(m3/s) f(Rln) Rln b/Rln h/Rln h(m) Zbti (m) 1 4,704 0,022 0,99 4,059 1,5855 1,37 7,61 2 3,92 0,026 0,94 4,36 1,34 1,26 7,5 3 3,89 0,0266 0,93 4,41 1,35 1,25 7,49 4 3,23 0,032 0,877 4,675 1,292 1,133 7,37 Tổng hms là tổn thất cột nước trong ống hút và ống đẩy do ma sát. Gồm có tổn thất cục bộ và tổn thất dọc đường vì chưa chọn được máy bơm nên chưa thiết kế được ống hút và ống đẩy. Chọn tổng hms theo kinh nghiệm. Theo giáo trình hướng dẫn đồ án trạm bơm thường chọn: Tổng hms = 1- 1,5 m. Chọn Tổng hms = 1,4 m. Vậy: HTK = 6,6 + 1,4 = 8 (m). 4.3.2. Tính toán cột nước lớn nhất và nhỏ nhất 1. Cột nước thiết kế lớn nhất (HTKmax). HTKmax = hđhmax + ồhms hđhmax : Cột nước địa hình lớn nhất ứng với tần suất thiết kế P = 75%. hđhmax = 6,88 (m) Chọn ồhms = 1,3 (m) Thay vào công thức được : HTKmax = 6,88 + 1,3 = 8,18 (m) 2. Cột nước thiết kế nhỏ nhất (HTKmin). HTKmin = hđhmin + ồhms hđhmin : Cột nước địa hình nhỏ nhất ứng với tần suất thiết kế P = 75%. hđhmin = 6,44 (m) Chọn ồhms = 1,4 (m) Thay vào công thức được : HTKmax = 6,44 + 1,4 = 7,84 (m) 4.3.3. Tính toán cột nước lớn nhất nhỏ nhất ứng với tần suất kiểm tra Plũ = 1 % PKiệt = 90 % 1. Cột nước lớn nhất (HKTmax). HKTmax = hđhmaxKT + ồhms  hđhmaxKT : Cột nước địa hình lớn nhất suất hiện khi mực nước ở bể tháo là lớn nhất và mực nước ở bể hút là nhỏ nhất. Mực nước ở bể tháo lớn nhất khi bơm với lưu lượng gia cường Qgc = 4,704 (m3/s). Mực nước ở bể hút ứng với tần suất kiểm tra P = 90 %. hđhmaxKT = Zđk + hgc - Zbhmin = 6,24 + 1,37 – 0,726 = 6,884 (m) HKTmax = 6,884 + 1,3 = 8,184 (m) 2. Cột nước nhỏ nhất (HKTmin). HKTmin = hđhminKT + ồhms hđhminKT : Cột nước địa hình nhỏ nhất suất hiện khi mực nước ở bể tháo là nhỏ nhất và mực nước ở bể hút là lớn nhất. Mực nước ở bể tháo nhỏ nhất khi bơm với lưu lượng gia Qmin = 3,23 (m3/s). Mực nước ở bể hút lớn nhất như đã chọn: Zbhmax = 2,2 (m) hđhminKT = Zđk + hmin - Zbhmmax = 6,24 + 1,133 – 2,2 = 5,173 (m) HKTmax = 5,173 + 1,4 = 6,573 (m) 3. Kết luận: Vậy kết quả tính toán thoả mãn bất đẳng thức: HminTK < HTK < HmaxTK < HmaxKT 4.4. Chọn máy bơm và động cơ 4.4.1. Chọn máy bơm chính 1. Chọn số máy bơm (n). n là số máy của một trạm bơm. Có ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật rất lớn. Cả về mặt thiết kế cũng như mặt quản lý, vận hành của trạm bơm sau này. Nó quyết định trực tiếp đến loại máy bơm và loại nhà máy bơm. Khi chọn máy bơm phải làm sao đảm bảo cung cấp đủ nước theo biểu đồ lưu lượng yêu cầu một cách chính xác với hiệu quả kinh tế cao nhất. Vậy phải dựa vào biểu đồ lưu lượng yêu cầu để chọn số máy bơm . Hai là qua kinh nghiệm vận hành, quản lý cho thấy tốt nhất cho tháy số máy bơm của một trạm bơm sao cho : 3 Ê n+1 Ê 8 Nếu n+ 1 mà lẻ thì càng tốt. Biểu đồ lưu lượng yêu cầu Phương án I Phương án II Qua biểu đồ lưu lượng yêu cầu dự kiến đưa ra 2 phương án số máy tương đối hợp lý hơn cả là: + Phương án 1 chọn n = 5 máy. QTK1 máy = + Phương án 2 chọn n = 6 máy. QTK1 máy = Về mặt lưu lượng yêu cầu mà phân tích, thì thấy ngay : + Phương án 1 có 5 máy thì lưu lượng thừa thiếu lớn hơn phương án 2. Khi lưu lượng yêu cầu là 3,23 m3/s thì phải vận hành 4 máy là 4 x 0,784 = 3,136 m3/s sẽ thiếu 0,094 m3/s . Còn khi lưu lượng yêu cầu là 3,92 m3/s thì vận hành 5 máy là phù hợp với lưu lượng yêu cầu và thừa 0,03 m3/s so với lưu lượng yêu cầu Q = 3,89 m3/s. + Phương án 2 có n = 6 máy sẽ tốt hơn. Vì nó phù hợp với khả năng cung cấp lưu lượng đòi hỏi của cây trồng qua từng thời kỳ. Lưu lượng thừa thiếu ở các thời kỳ rất nhỏ. Với lưu lượng yêu cầu là 3,23 m3/s thì vận hành 5 máy là 5 x 0,65 = 3,25 m3/s. Lưu lượng thừa chỉ là 0,02 m3/s. Khi lưu lượng yêu cầu là 3,92 m3/s thì phải vận hành 6 máy. Lưu lượng máy bơm cung cấp vừa đủ lưu lượng yêu cầu và thừa 0,03 m3/s so với lưu lượng yêu cầu Q = 3,89 m3/s. Trong thực tế để chọn ra được một phương án số máy bơm có lợi nhất, còn phải so sánh nhiều mặt khác nhau nữa. Như vậy sẽ chọn loại máy bơm cho cả hai phương án để so sánh tìm ra một phương án có lợi nhất. 2. Chọn loại máy bơm Máy bơm được chọn phải đảm bảo các yêu cầu sau: Với cột nước thiết kế HTK đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng QTK. Có hiệu suất cao nhất trong các thời kỳ làm việc. Khả năng chống khí thực cao để không phải xây nhà máy quá sâu. Có chất lượng tốt (lắp ráp thuận lợi, các bộ phận như ổ bi, vòng đệm chống rò rỉ, thiết bị chống lực dọc trục đủ chất lượng yêu cầu) Có số vòng quay lớn sẽ giảm được trọng lượng của máy bơm và động cơ. Hiện nay trên thị trường có nhiều loại máy bơm khác nhau. Cả máy bơm nội địa do nhà máy chế tạo bơm Hải Dương sản xuất. Và cả máy bơm nhập ngoại của các nước trên thế giới. *Về máy bơm nội địa: + Ưu điểm: Không phải nhập từ nước ngoài về. Cho nên có thể chủ động về thời gian xây dựng công trình. Giá thành rẻ và phụ tùng thay thế lại có sẵn ở trong nước. + Nhược điểm : Chưa có nhiều trủng loại khác nhau. Nhất là các loại máy bơm có lưu lượng lớn mà dùng máy bơm nội thì số máy sẽ nhiều. Số máy bơm nhiều thì quản lý vận hành cũng phức tạp. Hơn nữa do trình độ kỹ thuật sản xuất chế tạo máy bơm còn nhiều hạn chế, nên chất lượng máy còn thấp, máy bơm hay hỏng và khả năng chống khí thực kém. * Về máy bơm ngoại: + Ưu điểm: Có nhiều loại máy bơm kích cỡ khác nhau, thiết kế đồng bộ. Khi trạm bơm có lưu lượng lớn thì không cần phải dùng nhiều máy. Do đó kết cấu nhà máy ngắn, thuận lợi cho việc quản lý vận hành. Hai là chất lượng máy tốt ít hư hỏng và khả năng chống khí thực cao. + Nhược điểm: Do máy bơm phải nhập từ nước ngoài về, do đó không chủ động về thời gian xây dựng công trình. Giá thành đắt (như đối với máy bơm của Thuỵ Điển...),vật tư thiết bị thay thế khi cần cũng khó khăn. Qua phân tích ưu nhược điểm các máy bơm nội địa và máy bơm ngoại nhập. Để trạm bơm hoạt động lâu dài, đảm bảo an toàn khi vận hành, thuận lợi trong quản lý thì đối với trạm bơm Việt Hoà nên chọn máy bơm của Liên Xô cũ chế tạo. a. Xác địng thông số kỹ thuật của các máy bơm . Từ biểu đồ sản phẩm máy bơm ( trong sổ tra cứu máy bơm và thiết bị) căn cứ vào HTK , QTK chọn được loại máy bơm và các thông số theo các phương án như bảng IV.4: Bảng IV.4 STT Thông số công tác Đơn vị Các phương án Phương án I Phương án II 1 Loại máy bơm OB5- 47 20PpB-60 2 Số tổ máy 5 6 3 Cột nước bơm M 8 8 4 Lưu lượng m3/s 0,9 0,6 5 Hiệu suất % 83 87 6 Vòng quay V/ph 960 960 7 Độ sâu dìm máy M -1 -1 b. Xác định cao trình đặt máy . Cao trình đặt máy bơm có ý nghĩa quan trọng đối với giá thành và tuổi thọ công trình. Nếu cao trình đặt máy bơm thấp, áp lực trong khe cánh quạt tăng nên chống được hiện tượng khí thực làm tăng tuổi thọ máy bơm.Nhưng kinh phí xây dựng lớn. Nếu cao trình đặt máy bơm cao , áp lực trong khe cánh quạt thấp nên dễ phát sinh hiện tượng khí thực làm giảm tuổi thọ của máy bơm , nhưng kinh phí xây dựng nhỏ. Ta thấy đường đặc tính của máy bơm 20PpB – 60 không có đường quan hệ [Dh ]~ Q hay [Hck] ~ Q. Trường hợp này ta tính Dh theo công thức kinh nghiệm của Tom: [Dh] = K.Dhth Với Dhth = dth.H K: Hệ số dự trữ do điều kiện kỹ thuật ấn định thường lấy K ấ 1,15 Dhth : Độ dự trữ khí thực của máy bơm . H : Cột nước của máy bơm dth : Hệ số khí thực tới hạn. Đối với máy bơm hướng trục có thể dùng công thức kinh nghiệm của Viện nghiên cứu thuỷ lực Liên Xô (cũ): dth = 2,05.10-4.ns4/3 ns : Hệ số tỷ tốc của máy bơm ta đang xét, xác định theo công thức : ns = 3,65.n. (v/ph) n: Số vòng quay của máy bơm , n = 960 (v/ph) Q,H : Lưu lượng và cột nước tra trên đường đặc tính ứng với điểm công tác có hiệu suất cao nhất. Ta thấy khi máy bơm làm việc với cột nước H = 8,4 m, Q = 0,73 (m3/s), hiệu suất cao nhất h = 87 % nên tính ns theo những giá trị của Q, H trên . ns = 3,65.960. = 606,76 (v/ph) dth = 2,05.10-4.( 606,76)4/3 = 1,05 [Dh] = 1,15.1,05.8 = 9,66 (m) Khi máy bơm làm việc với cột nước lớn nhất Với = 8,184 (m) Dh’th = 1,05.8,184 = 8,59 (m) [Dh]’ = 1,15.8,59 = 9,88 (m) Khi máy bơm làm việc với cột nước nhỏ nhất: Với = 6,573(m) Dh’’th = 1,05.6,573 = 6,9 (m) [Dh]’’ = 1,15.6,77 = 7,94 (m) Tại trạm bơm Việt Hoà lắp máy bơm hướng trục trục đứng do vậy cao trình đặt máy phải tính theo 2 điều kiện: *Điều kiện 1: Đảm bảo máy bơm không sinh ra hiện tượng khí thực khi làm việc với cột nước thiết kế. Khi đó cao trình đặt máy Z1đm được xác định theo công thức: Z1đm = Zminbh +[hs] Trong đó: Zminbh: Cao trình mực nước bể hút thấp nhất, Zminbh = 0,726 (m). [hs]: Độ cao hút nước địa hình cho phép từ mực nước bể hút thấp nhất đến trung tâm bánh xe cánh quạt, để máy không sinh ra hiện tượng khí thực, [hs] được xác định theo công thức : [hs] = Hat - Hbh - hmsoh - [Dh] Hat: Cột nước áp lực khí trời trên bề mặt thoáng của bể hút được xác định theo công thức : Hat = 10,33 - = 10,33 - = 10,33 (m) Hbh: Cột nước áp lực bốc hơi của nước bơm lên. Trong trường hợp nhiệt độ nước trung bình t = 30o tra phụ lục 2 sách Bài tập và Đồ án môn học trạm bơm có Hbh = 0,43 (m) hmsoh : Tổn thất vì ma sát trên đường ống hút, sơ bộ lấy hmsoh= 0,5 (m). [Dh]: Độ dự trữ khí thực cho phép được xác định bằng cách tra trên đường đặc tính máy bơm ứng với HTK =8 (m). Kết quả tính cao trình đặt máy theo điều kiện 1 của cả 2 phương án được thể hiện ở bảng sau: PA Loại máy (m) Hat (m) Hbh (m) Hmsoh (m) [Dh] (m) Zđm (m) I OB5- 47 0,726 10,33 0,43 0,5 6,5 3,626 II 20PpB-60 0,726 10,33 0,43 0,5 9,66 0,466 *Điều kiện 2: Tính cao trình đặt máy theo yêu cầu về độ ngập bánh xe cánh quạt do nhà máy chế tạo quy định. Theo điều kiện này cao trình đặt máy Z2đm được xác định theo công thức: Z2đm = Zminbh + hyc hyc: Độ cao hút nước cho phép theo yêu cầu chế tạo của nhà máy Kết quả tính cao trình đặt máy theo điều kiện 2 của cả 2 phương án được thể hiện ở bảng sau: PA Loại máy (m) hyc (m) Z2đm(m) I OB5- 47 0,726 -1 - 0,274 II 20PpB-60 0,726 -1 - 0,274 Cao trình đặt máy được chọn là cao trình thoả mãn cả hai điều kiện. Như vậy cao trình đặt máy của cả hai phương án là: Zđm = - 0,274 (m). *Kiểm tra cao trình đặt máy: Cao trình đặt máy được chọn hợp lý về mặt kỹ thuật nếu không phát sinh hiện tượng khí thực khi vận hành trong điều kiện bất lợi. Bởi vậy phải kiểm tra khả năng phát sinh hiện tượng khí thực khi trạm bơm làm việc với các cột nước HmaxKT , HminKT . +Trường hợp máy bơm làm việc với HmaxKT. Cao trình đặt máy Z’đm cho phép không phát sinh hiện tượng khí thực trong trường hợp này được xác định theo công thức: Z’đm = Zminbh + [hs]’ Với [hs]’ = Hat - Hbh - hmsoh - [Dh]’ = 9,4 - [Dh]’coi Hat, Hbh , hmsoh không đổi. [Dh]’ : Độ dự trữ khí thực cho phép ứng với HmaxKT , xác định bằng cách tra đường đặc tính của từng loại máy bơm ứng với HmaxKT = 8,184 (m) Kết quả tra đường đặc tính và tính toán cụ thể được thể hiện ở bảng sau: PA Loại máy (m) [Dh]’(m) [hs]’(m) Z’đm (m) Ghi chú I OB5- 47 0,726 6,5 2,9 3,626 Không sinh ra khí thực II 20PpB-60 0,726 9,88 - 0,48 0,246 Không sinh ra khí thực +Trường hợp máy bơm làm việc với HminKT. Cao trình đặt máy Z’’đm cho phép không phát sinh hiện tượng khí thực trong trường hợp này được xác định theo công thức: Z’’đm = Zmaxbh + [hs]’’ Với [hs]’’ = Hat - Hbh - hmsoh - [Dh]’’ = 9,4 - [Dh]’’ coi Hat, Hbh , hmsoh không đổi. [Dh]’’ : Độ dự trữ khí thực cho phép ứng với HminKT , xác định bằng cách tra đường đặc tính của máy bơm ứng với HminKT = 6,573 (m). PA Loại máy (m) [Dh]’(m) [hs]’(m) Z’đm (m) Ghi chú I OB5- 47 0,726 - - - Không sinh ra khí thực II 20PpB-60 0,726 7,94 1,46 2,2 Không sinh ra khí thực Đối với máy bơm OB5-47 (n=960 v/ph) ứng với trường hợp kiểm tra HminKT thì không xác định được các thông số chạy máy. Trong thực tế do HminKT xuất hiện với thời đoạn ngắn nên đôi khi không kiểm tra trường hợp này. Nhận xét : Với cao trình đặt máy đã chọn cho trạm bơm Việt Hoà như ở trên thì máy bơm làm việc an toàn với cả hai cột nước kiểm tra (HminKT, HmaxKT ). Như vậy chọn cao trình đặt máy thiết kế là: Phương án I: Z= - 0,274 (m). Phương án II: Z= - 0,274 (m). c. Nhận xét hai phương án: Các thông số kỹ thuật của 2 phương án khi làm việc thiết kế , được thể hiện trong bảng IV.5: Bảng IV.5 STT Thông số công tác Đơn vị Các phương án Phương án I Phương án II 1 Loại máy bơm OB5- 47 20PpB-60 2 Số tổ máy 5 6 3 Cột nước bơm m 8 8 4 Lưu lượng m3/s 0,784 0,653 5 Hiệu suất % 83 86,7 6 Vòng quay V/ph 960 960 7 Độ sâu dìm máy m -1 -1 8 Độ dự trữ khí thực m 6,5 9,568 9 NTrục Kw 74,13 58,5 10 q -3o20’ 17o Máy bơm của phương án I và phương án II chế tạo theo công nghệ của Liên Xô cũ, hiện được sử dụng rộng rãi ở nước ta giá thành của hai loại máy này phù hợp với khả năng đầu tư của nhà nước hiện nay. Vì trạm bơm Việt Hoà có dao động mực nước bể hút nhỏ ( + 0,726 - +2,2 m ), do vậy nếu sử dụng 2 loại máy này thì chiều cao nhà máy vừa phải. h1 < h2 điều đó cho thấy phương án II đỡ lãng phí điện hơn phương án I. Độ dự trữ khí thực của phương án II lớn hơn phương án I nên khả năng chống khí thực của phương án II tốt hơn phương án I. Lượng DQ thừa thiếu của phương án II nhỏ hơn phương án I nên phương án II đáp ứng lưu lượng yêu cầu trong từng thời đoạn tốt hơn phương án I. Phương án II có số máy lẻ, thuận lợi cho quản lý vận hành. Kết luận: Qua so sánh ưu nhược điểm của từng phương án ở trên ta nhận thấy về mặt kỹ thuật phương án II ưu việt hơn phương án I. Do vậy ta chọn phương án II (phương án 6 máy) làm phương án thiết kế cho trạm bơm Việt Hoà. Vậy chọn 6 máy 20PpB-60 (n = 960 v/ph) và một máy dự trữ để thiết kế cho trạm bơm Việt Hoà. 4.4.2. Kiểm tra động cơ đi kèm Để động cơ làm việc an toàn theo điều kiện làm việc thực tế của trạm bơm thì phải kiểm tra công suất và số vòng quay cuả động cơ . 1. Kiểm tra công suất Máy bơm 20PpB-60 (n=960v/ph) là máy bơm hướng trục trục đứng nên có công suất lớn nhất khi làm việc với cột nước bơm lớn nhất Hmax. Do vậy ta phải kiểm tra công suất của động cơ khi máy bơm làm việc với cột nước lớn nhất Hmax. Công suất thực tế lớn nhất mà động cơ sẽ phải làm việc trong mọi trường hợp phải nhỏ hơn công suất định mức của động cơ . Tức là Nmax < NH. Trong đó: NH : Công suất định mức của động cơ . Nmax: Công suất thực tế lớn nhất mà động cơ sẽ phải làm việc, Nmax được xác định theo công thức : Nmax = K: Hệ số dự trữ về độ thiếu chính xác của đường đặc tính của máy bơm có tính đến các tổn thất bất thường. Theo kinh nghiệm lấy K = 1,1 Hb : Cột nước của máy bơm cho công suất lớn nhất Qb,hb : Lưu lượng , hiệu suất của máy bơm khi làm việc với cột nước htr: Hiệu suất truyền động, động cơ được gắn trực tiếp với máy bơm nên htr = 1. Trường hợp: = 8,184 (m) Tra đường đặc tính của máy bơm 20PpB-60 (n=960v/ph) ứng vơi góc nghiêng cánh quạt là 17o ta có: Qb = 0,63(m3/s) hb = 86,5 % Vậy : Nmax = = 64,32 (Kw) Trường hợp: = 6,573 (m) Tra đường đặc tính của máy bơm 20PpB-60 (n=960v/ph) ứng với góc nghiêng cánh quạt là 17o ta có: Qb = 0,72(m3/s) hb = 85,5 % Vậy : Nmin = = 59,73(Kw) Kết luận : Trong cả hai trường hợp thì công suất thực tế của động cơ đều nhỏ hơn công suất định mức. Vậy động cơ đi kèm thoả mãn điều kiện công suất. 2. Kiểm tra số vòng quay Sự chênh lệch số vòng quay của động cơb so với vòng quay của máy bơm phải nằm trong phạm vi cho phép nhỏ hơn 5 %. Công thức kiểm tra số vòng quay: Dn = Trong đó: nđc: Số vòng quay của động cơ ; nđc = 983 v/ph. nb: Số vòng quay của máy bơm ; nb = 960 v/ph. Dn = Vậy số vòng quay của động cơ đảm bảo số vòng quay của máy bơm . Thông số kỹ thuật của động cơ MAf82-92/6: Công suất định mức (Kw) 75 Số vòng quay(v/ph) 983 Hiệu suất (%) 90,6 Hệ số cosj 0,88 Điện áp U (v) 220/380 4.5. Thiết kế nhà máy 4.5.1. Chọn nhà máy bơm Nhà máy là nơi đặt các thiết bị cơ khí thuỷ động lực chủ yếu như máy bơm , động cơ và các thiết bị phụ như quạt gió, bơm chân không, các loại ._. Đơn vị Khối lượng 1 BTCT cầu công tác M200# 0.5x0.2x17.3 m3 1.73 2 BTCT trụ pin M200# (2x0.6-2x0.2x0.15)x7x2.71 m3 21.63 3 BTCT chân khay bể tháo M200# 18.3x[(2.5+2.7)x0.5x1/2]+(0.5+0.25)x0.25x1/2x4.1 m3 24.2 4 BTCT đáy bể tháo M200# 0.5x[(17.3+4.1)x16x1/2+(0.5+4.2)x18.3] m3 128.61 5 BT M100# lót đáy bể tháo 0.1x[(17.3+4.1)x16x1/2+(0.5+4.2)x18.3] m3 25.722 6 BTCT M200# đáy đoạn bảo vệ kênh tháo 6.3x4.1x0.2 m3 5.2 7 BT M100# lót đáy đoạn bảo vệ kênh tháo 6.3x4.1x0.1 m3 2.6 8 BTCT M200# đổ các tấm lát mái kênh 47x0.6x0.8x0.09 m3 2.03 9 Cát đen lót đáy m3 25.722 10 BTCT M200# đổ tấm lát mái bể tháo 2x59x0.8x0.6x0.09 m3 5.1 Khối lượng đào đắp toàn công trình TT Hạng mục công trình Diễn toán Đơn vị Khối lượng 1 Đào đất kênh dẫn + hố móng {(12.368+6.1)x3.534x1/2+[(12.368+4+4+16.368)x2.2x1/2+(20.368+3.8+22.368)x2.2x1/2}x50+(8.4+16.4)x8.674x1/2x22.4+2x(1+5)x8.674x1/2+(5+6)x1.696x1/2x17.3+(19.3+6.1)x16x1/2x0.76+(18.6+6.1)x15x1/2x7.7 m3 10415.179 2 Đắp đất 25x1/2x1.5x(9.5+8)+2x40x1/2x1.5x(3.5+2) m3 451.63 3 Đắp cát (8.4+14.4)x7.3x0.5x(22.4)+2x(1+4)x7.3x0.5x6.4-(1+4)x7.3x0.5x22.4 m3 1688.93 Tổng hợp khối lượng xây dựng của trạm bơm TT Hạng mục công trình Đ/vị Bể hút Nhà máy Bể tháo Tổng cộng 1 Đào đất m3 10415,179 2 Đắp đất m3 451,63 3 Đắp cát m3 1688,93 4 Cát đen lót đáy m3 12,03 14.336 25.722 52.088 5 BTCT M200# móng m3 76,94 82,71 158,01 317,66 6 BTCT M200# tường m3 11,235 202,034 11,77 225,04 7 BTCT M200# tường trụ pin m3 86,44 0 21,63 108,07 8 BTCT M200# cột m3 0 26,992 0 26,992 9 BTCT M200# xà dầm, giằng nhà m3 0 57,4 0 57,4 10 BTCT M200# sàn, cầu công tác m3 4,32 58,061 1.73 64.111 11 BTCT M200# lanh tô, mái chống hắt, ô văng, tường ngực m3 11,844 21,983 0 33,827 12 BTCT M200# cầu thang m3 0 0,4 0 0,4 13 Gạch xây M75# m3 0 61,38 0 61,38 14 Quét vôi m3 0 0,3 0 0,3 15 Trát tường hồ M75# m3 0 9,026 0 9,026 16 Trát canh cửa, mái chống hắt, ô văng m3 0 3,083 0 3,083 17 Trát trần hồ M75# m3 0 2,9 0 2,9 18 Láng nền sàn hồ M75# m3 0 1,2 0 1,2 19 BT lót M100# m3 24,057 14,336 28,322 66,725 20 BTCT M200# đổ tấm lát mái m3 38,45 0 7,13 45,58 21 Panen mái tầng làm việc m3 0 17,82 0 17,82 5.1.2. Tính chi phí xây dựng công trình Chi phí tính thuế xây dựng công trình I Chi phí trực tiếp 1 Chi phí vật liệu 1x1xCvl 718645496.3 2 Chi phí nhân công (NC) 1,064x1,46xCnc 101555087.2 3 Chi phí máy thi công 1x1,07xCm 26735106.88 Cộng chi phí trực tiếp (T) 846935690.4 II Chi phí chung (C) 64%xNC 64995255.83 III Thu nhập chịu thuế tính trước (Bt) 5,5%x(T+C) 50156202.04 Giá trị dự toán xây lắp trước thuế (Z) T+C+Bt 962087148.3 IV Thuế giá trị gia tăng đầu ra 5%xZ 48104357.41 Giá trị dự toán xây lắp sau thuế 1010191505.7 Chi phí phần đất tính thuế I Chi phí trực tiếp 1 Chi phí vật liệu 1x1xCvl 29422849.5 2 Chi phí nhân công (NC) 1,064x1,46xCnc 179600590.4 3 Chi phí máy thi công 1x1,07xCm 0 Cộng chi phí trực tiếp (T) 209023439.9 II Chi phí chung (C) 64%xNC 114944377.9 III Thu nhập chịu thuế tính trước (Bt) 5,5%x(T+C) 17818229.98 Giá trị dự toán xây lắp trước thuế (Z) T+C+Bt 341786047.8 IV Thuế giá trị gia tăng đầu ra 5%xZ 17089302.39 Giá trị dự toán xây lắp sau thuế 358875350.2 Tổng mức đầu tư cho xây lắp nhà máy: ( Bằng giá trị dự toán xây lắp sau thuế phần thuỷ công + Giá trị dự toán xây lắp sau thuế đất) Tổng mức đầu tư =1010191505,7 + 358875350,2 = 1369066855,9 (VNĐ) Chi phí lắp đặt điện hạ áp: I Chi phí trực tiếp 1 Chi phí nhân công (NC) 1,46xCnc 3375641.18 2 Chi phí máy thi công 1,07xCm 226198 Cộng chi phí trực tiếp (T) 3601839.18 II Chi phí chung (C) 71%xNC 2396705.238 III Thu nhập chịu thuế tính trước (Bt) 6%x(T+C) 359912.6651 Giá trị dự toán xây lắp trước thuế (Z) T+C+Bt 6358457.083 IV Thuế giá trị gia tăng đầu ra 5%xZ 317922.8541 Giá trị dự toán xây lắp sau thuế 6676379.9 Tổng chi phí thiết bị điện: Ctbđ = Ccptb + Cđhast Trong đó : Ccptb – Chi phí thiết bị điện (212418000 VNĐ) Cđhast – Chi phí lắp đặt điện hạ áp sau thuế Vậy : Ctbđ = 212418000 + 6676379,9 = 219094379,9 (VNĐ) Chi phí thiết bị cơ khí TT Loại thiết bị Đơn vị Khối lượng Đơn giá Thành tiền (VNĐ) 1 Máy bơm 20PpB -60-960 Tổ máy 7 500000000 3500000000 2 Cầu trục 5 tấn Bộ 1 150000000 150000000 3 Máy bơm LT46-7 Chiếc 1 3500000 3500000 4 Máy bơm LT20-18 Chiếc 3 2300000 6900000 5 Lưới chắn rác Chiếc 7 700000 4900000 6 Cửa van bằng sắt Chiếc 7 1500000 10500000 Cộng 3675800000 Chi phí vận chuyển thiết bị cơ khí 5%xCck = 183790000 (VND) Chi phí bảo quản bảo hiểm 3,32%x Cck = 122036560 (VND) Chi phí lắp đặt chạy thử 100.000.000 (VND) Tổng 405826560 (VND) Tổng cộng : (T) = Cck + 405826560 = 4081626560 (VND) Thu nhập chịu thuế tính trước (Bt) = 5,5% x (T) = 2244894608 (VND) Giá trị dự toán của thiết bị cơ khí trước thuế (G) = 6326521168 (VND) Thuế giá trị gia tăng đầu ra (VAT) = 5% x (G) = 3163260584 (VND) Giá trị dự toán của thiết bị cơ khí sau thuế: 9.489.781.752 (VND) Tổng cộng mức đầu tư thiết bị : Bằng giá trị dự toán của thiết bị cơ khí sau thuế + Tổng chi phí thiết bị điện = 9.489.781.752 + 219.094.380 = 9.708.876.133 (VND) (Chín tỷ bảy trăm linh tám triệu tám trăm bảy mươi sáu nghìn một trăm ba mươi ba đồng) Tổng vốn đầu tư ban đầu = Tổng mức đầu tư xây lắp nhà máy + Tổng mức đầu tư thiết bị = 1.369.066.856 + 9.708.876.133 = 11.077.942.989 (VND) (Mười một tỷ bảy mươi bảy triệu chín trăm bốn hai nghìn chín trăm tám chín nghìn) Tổng dự toán công trình TT Các chi phí khác Thành tiền 1 Thiết kế phí lấy bằng 2% Tổng kinh phí xây dựng(Cbđ) 221558859.8 2 Chi phí khảo sát láy bằng 5% (Cbđ) 553897149.5 3 Giám sát công trình lấy bằng 0,638% (Cbđ)x1,1 77745003.9 4 Chi phí quản lý lấy bằng 1,2%x(Cbđ)x1,1 1462288475 5 Đền bù 150000000 6 Bảo hiểm lấy bằng 0,35%(Cnm)x1,1 52709073.96 7 Lập hồ sơ mời thầu lấy bằng 0,109%(Cnm)x1,1 16415111.6 8 Dự phòng lấy bằng 10%(Cnm) 136906685.6 9 Chi phí khác 300000000 Cộng 2971520358.8 Tổng dự toán xây dựng công trình 14049463347.8 5.2. đánh giá hiệu quả kinh tế của dự án Tính toán và đánh giá hiệu quả kinh tế của dự án xây dựng trạm bơm Việt Hoà, được thực hiện trên cơ sở xác dịnh giá trị sản lượng của sản xuất nông nghiệp tăng thêm, nhờ có tác động của dự án thông qua một số chỉ tiêu đầu tư chủ yếu như : Hệ số nội hoàn kinh tế (EIRR %), giá trị thu nhập dòng (NPV), tỷ số thu nhập và chi phí (B/C) … Tính toán hiệu quả kinh tế được thực hiện trên cơ sở các giả định sau đây: Thời gian thi công thực hiện dự án là 2 năm Đời sống kinh tế của dự án là 30 năm Giá cả đầu vào đầu ra theo giá thị trường quý III/2002 Dự kiến khả năng phát huy hiệu quả kinh tế của dự án : Năm đầu tiên đem vào khai thác sử dụng dự án đạt 50% Bt Năm thứ hai đem vào khai thác sử dụng dự án đạt 70% Bt Năm thứ ba trở đi đem vào khai thác sử dụng dự án đạt được 100% Bt Xác định tổng chi phí của dự án 1. Tổng vốn đầu tư ban đầu (VNĐ) K = 4049463347.80 2. Các chi phí quản lý khai thác (VNĐ) C = 1836846217.17 a) Chi phí sửa chữa thường xuyên (VNĐ) Csctx= 2,0%.K = 280989266.9 6 b) Chi phí sửa chữa lớn (VNĐ) Cscl= 1,5%.K = 210741950.22 c) Chi phí điện năng (VNĐ) Cđn=(320+220)KWh/ha*2365ha*650Đ/KW = 830115000.00 d) Chi phí tiền lương (VNĐ) Ctl= 7 ng * 6,000,000 đ/ng = 42000000.00 e) Chi phí khác (VNĐ) Ckh= 2365 ha * 200,000 đ/ha = 473000000.00 5.2.1. Đánh giá lợi ích của dự án 1-Tính thu nhập thuần tuý của một ha gieo trồng khi chưa có dự án: Bảng V.1 2 - Tính thu nhập thuần tuý của một ha gieo trồng khi có dự án: Bảng V.2 Tổng thu nhập tăng thêm hàng năm do có dự án đã trừ đi chi phí sản xuất nông nghiệp là: 8615381429 (VNĐ) Bảng V.3 5.2.2. Xác định các chỉ tiêu hiệu quả 1.Tính hệ số nội hoàn kinh tế EIRR = i1 + 2 – i1) Trong đó: i: Hệ số chiết khấu (%) NPV : Giá trị thu nhập dòng. NPV = (Thu nhập quy về năm đầu) – ( Chi phí quy về năm đầu) EIRR càng lớn chứng tỏ hiệu ích công trình đạt được càng lớn. Vì vậy so sánh phương án người ta lấy max(EIRR) làm nguyên tắc ưu tiên lựa chọn. Nếu gọi hệ số chiết khấu của nghành nào đó là [i] thì điều kiện của một dự án đầu tư cho nghành nào đó có hiệu quả là EIRR /[i]. Với điều kiện kinh tế của nước ta hiện nay ngân hàng phát triển Châu á ADB đề nghị lấy EIRR > [i] = 12 415% cho Thuỷ lợi. Phương pháp xác định EIRR là phải tính thử dần : Xác định quá trình chi phí và thu nhập quy về đầu năm của dự án trong quá trình xây dựng và khai thác. Các bước tính toán được thực hiện trong Bảng V.4 . Kết quả ta được hệ số nội hoàn kinh tế EIRR = 0,32 = 32 % 2. Phân tích độ nhậy cuả dự án: Phân tích độ nhậy của dự án nhằm mục đích xác định sự biến động về hiệu quả của dự án thông qua các chỉ tiêu : Giá trị thu nhập dòng (NPV), tỷ số B/C và EIRR trước những biến động bất lợi có thể xẩy ra trong tương lai như chi phí đầu tư tăng lên, thu nhập giảm đi và ngược lại …. Phân tích độ nhậy được thực hiện trong Bảng V.5 5.2.3. Kết luận Dựa vào kết quả tính toán và đánh giá hiệu quả kinh tế của dự án thực hiện trên đây có thể cho thấy dự án xây dựng trạm bơm Việt Hoà huyện Việt Yên tỉnh Bắc giang có hiệu quả kinh tế cao. Với các chỉ tiêu đầu tư như sau : STT Các chỉ tiêu đầu tư Kết quả 1 Hệ số nội hoàn kinh tế :EIRR 32% 2 Giá trị thu nhập dòng: NPV 27430,61.106 (VNĐ) 3 Tổng thu nhập / chi phí : B/C 2,21 4 Với hệ số chiết khấu: i 12% Kết quả phân tích độ nhậy trong Bảng V.5 cũng chỉ ra rằng hiệu quả dự án hoàn toàn ổn định trước các biến động rủi ro có thể xẩy ra trong tương lai. Tóm lại dự án có tính chất khả thi về kinh tế cần được đầu tư xây dựng để giải quyết vấn đề hạn hán trong khu vực làm cho sản lượng nông nghiệp tăng, đáp ứng các vấn đề về kinh tế xã hội của tỉnh Bắc Giang góp phần làm tăng sản lượng lương thực cho toàn xã hội. Chương 6 ChuyÊn đề 6.1. xác định các loại tải trọng tác dụng lên khung cột 6.1.1. Xác định tải trọng mái Lớp vữa trát trần dày 1 cm: 0,01x1600x1,2 x2,4 = 46,08 (Kg/m ) Trọng lượng Panen ( 0,05x0,9x2 + 0,05x0,15x2)x2500x1,2x2,4 = 756 (Kg/m) Vữa xi măng dầy 3 cm 0,03x1600x1,2x2,4 = 138,24 (Kg/m) Gạch lá nem lát so le dầy 0,05 m 0,05x1800x1,2x2,4 = 259,2 (Kg/m) Trọng lượng bản thân dầm 1,1x0,4x0,6x2500 + 0,01x1800x1,6x1,2 = 694,56 (Kg/m) Trọng lượng phân bố lên dầm ngang : qmái = 46,08 + 756 + 138,24 + 259,2 + 694,56 = 1894,08 (Kg/m) = 1,894 (T/m) 6.1.2. Tải trọng tập trung giữa dầm ngang ( P1 ) P1 = Pngười + Pdd Pngười : Tải trọng do người đi lại trên mái Pngười = 75x1,2 = 90 ( Kg/m ) Pdd : Tải trọng dầm dọc Pdd = 2500x0,4x0,6x2,4 = 1440 (Kg/m) ị P1 = 90+ 1440 = 1530 (Kg/m) = 1,53 (T/m) 6.1.3. Tải trọng gió Địa điểm xây dựng công trình thuộc khu vực II – Bắc Bộ Giá trị tải trọng gió tiêu chuẩn theo tiêu chuẩn VN2737-95: q0 = 95 (Kg/m2 ) Tải trọng gió tác dụng lên khung được tính theo công thức: q = n.q0.k.C.B Trong đó: q : Giá trị của tải trọng gió tác dụng lên khung. n : Hệ số vượt tải, n = 1,3 k : Hệ số ảnh hưởng đến tải trọng gió theo chiều cao, lấy k = 1. C : Hệ số khí động: Với mặt đón gió C = 0,8 Với mặt khuất gió C = 0,6 B : Bước của khung, B = 2,4 (m) Vậy : Tải trọng gió tác dụng vào khung phía đón gió : qgđ = 1,3.95.1.0,8.2,4 = 237,12 (Kg/m) = 0,237 (T/m) Tải trọng gió tác dụng vào khung phía khuất gió : qgh = 1,3.95.1.0,6.2,4 = 177,84 ( Kg/m) = 0,178 (T/m) 6.1.3. Tải trọng cầu trục và vật cẩu Tải trọng bản thân cầu trục : 2 (T) Tải trọng máy bơm : 4 (T) Vậy : P2 = (2 + 4) / 2 = 3 (T) M = 3.0,4 = 1,2 (Tm) Sau khi xác định được các giá trị tải trọng như trên. Dùng chương trình SAP2000 tính toán các kết cấu khung phẳng. 6.1.4. Tải trọng bản thân cột qcột = 0,4.0,6.2500.1,2 + 0,01.1,5.1,2.1600 = 748,8 (Kg/m) = 0,749 (T/m) 6.2. Tính toán cốt thép 6.2.1. Xác định mặt cắt 1-1: (Dầm ngang) Với M = 5,065 (Tm ) = 506500 (Kg.cm) Q = 6,852 (T) = 6852 (Kg) Công trình thuộc công trinh cấp IV, BTCT M200# , thép loại CI- Bài toán ta cần kiểm tra xem nên đặt cốt đơn hay cốt kép. áp dụng công thức (3-11, trang 37 GTKCBTCT) A = Trong đó: Kn : Là độ tin cậy công trình cấp IV tra phụ lục 3 (GTKCBTCT), Kn = 1,1 nc : Là tổ hợp tải trọng cơ bản tra phụ lục 4 (GTKCBTCT), nc = 1 mb : Hệ số điều kiện làm việc của bê tông tra phụ lục 5(GTKCBTCT ) ta có mb = 1 Rn : Cường độ tính toán nén dọc cột, với M200# tra phụ lục 2 (GTKCBTCT ) ta có Rn = 90 (Kg/cm2) b : Bản lề dầy tiết diện b = 40 cm. h0 : Chiều cao hữu ích của tiết diện. h0 = h – a h : Chiều cao tiết diện h = 60 cm. a : Khoảng cáhc từ mép biên miền kéo đến trọng tâm cột ta chọn a = 4 cm. h0 = 60 – 4 = 56 (cm) M : Momen do tải trọng ở mặt cắt gây ra M = 506500 (Kg.cm) Vậy ta có : A = = 0,05 Với cốt thép CI, M200# tra phụ lục 11 (GTKCBTCT) ta có a0 = 0,65 tra phụ lục 10 (GTKCBTCT ) ta có: A0 = 0,439 A < A0 nên tính cốt thép đơn. áp dụng công thức 3-12 trang 37 GTKCBTCT ta có : Fa = Trong đó: a : Tra phụ lục 10 GTKCBTCT với A = 0,05 ta có a = 0,055 (nội suy ). ma : Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép tra phụ lục 8 GTKCBTCT ta có : ma = 1,1 Ra : Cường độ tính toán của cốt thép nhóm CI tra phụ lục 7 GTKCBTCT , ta có Ra = 2100 (kg/cm2). Fa = = 4,8 (cm2) Kiểm tra điều kiện làm việc Famin < Fa < Famax Trong đó : Famin : Diện tích cốt thép nhỏ nhất bố trí. Fa : Diện tích cốt thép bố trí. Famax : Diện tích cốt thép lớn nhất bố trí. Ta có Famin = mmin.b.h0 mmin : Hàm lượng cốt thép tối thiểu khi bố trí. BTCT M200# tra bảng (3-1), trang 24 GTKCBTCT ta có: mmin = 0,1 % => Famin = 0,1%.40.56 = 2,24 (cm2) Famax = = 56,73 (cm2) Famin = 2,24 (cm2) < Fa = 4,8 (cm2) < Famax = 56,73 (cm2) Tra phụ lục 12 GTKCBTCT ta chọn 3f14 có Fa = 4,62 cm2 Kiểm tra sai số tương đối : = - 3,9 % Vậy bài toán thoả mãn điều kiện trên. Kiểm tra điều kiện đặt cốt đai và cốt xiên. Điều kiện tính toán Khi thoả mãn điều kiện sau cần phải bố trí cốt đai cốt xiên: 0,6.mb4.Rk < = Trong đó : Q : Lực cắt lớn nhất do tải trọng tính toán gây ra tại mặt cắt đang xét Q = 6852 (Kg) R k : Cường độ chịu kéo của bê tông tính toán với các trạng thái giới hạn nhóm 1, tra phụ lục 2 GTKCBTCT với M200# ta có : Rk = 7,5 (kg/cm2 ) : Cường độ chịu kéo của bê tông tính đối với các trạng thái giới hạn 2 ta có = 11,5 (kg/cm2) mb3 : Hệ số làm việc của bê tông trong kết cấu bê tông cốt thép, tra phụ lục 5 GTKCBTCT ta có mb3 = 1 mb4 : Hệ số điều kiện làm việc bê tông cốt thép, tra phụ lục 5 GTKCBTCT ta có mb4 = 0,9 Vậy ta có : 0,6.mb4.Rk = 0,6.0,9.7,5 = 4,05 (kg/cm2) s1 = t0 = = 3,74 (kg/cm2) Ta thấy : 0,6.mb4.Rk > t0 nên không cần đặt cốt thép ngang vì bê tông đã đủ sức chịu kéo. 6.2.2. Xác định mặt cắt 2-2: (Giữa dầm ngang) M = 684000 (kg.cm) Q = 1530 (kg) Công trình thuộc công trình cấp IV, thép loại CI. Bài toán ta cần kiểm tra xem nên đặt cốt đơn hay kép. A = Trong đó: Kn : Là độ tin cậy công trình cấp IV ta phụ lục 3 (GTKCBTCT ) ta có Kn = 1,1 nc : Là tổ hợp tải trọng cơ bản tra phụ lục 4 (GTKCBTCT) , nc = 1 mb : Hệ số điều kiện làm việc của bê tông tra phụ lục 5(GTKCBTCT ) ta có mb = 1 Rn : Cường độ tính toán nén dọc cột, với M200# tra phụ lục 2 (GTKCBTCT ) ta có Rn = 90 (Kg/cm2) b : Bản lề dầy tiết diện b = 40 cm. h0 : Chiều cao hữu ích của tiết diện. h0 = h – a h : Chiều cao tiết diện h = 60 cm. a : Khoảng cáhc từ mép biên miền kéo đến trọng tâm cột ta chọn a = 4 cm. h0 = 60 – 4 = 56 (cm) M : Momen do tải trọng ở mặt cắt gây ra M = 684000 (Kg.cm) Vậy ta có : A = = 0,067 Với cốt thép CI, M200# tra phụ lục 11 (GTKCBTCT ) ta có a0 = 0,65 tra phụ lục 10 (GTKCBTCT ) ta có: A0 = 0,439 A < A0 nên tính cốt thép đơn. áp dụng công thức 3-12 trang 37 GTKCBTCT ta có : Fa = Trong đó: a : Tra phụ lục 10 GTKCBTCT với A = 0,067 ta có a = 0,07 . ma : Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép tra phụ lục 8 GTKCBTCT ta có : ma = 1,1 Ra : Cường độ tính toán của cốt thép nhóm CI tra phụ lục 7 GTKCBTCT , ta có Ra = 2100 (kg/cm2). Fa = = 6,11 (cm2) Kiểm tra điều kiện làm việc Famin < Fa < Famax Trong đó : Famin : Diện tích cốt thép nhỏ nhất bố trí. Fa : Diện tích cốt thép bố trí. Famax : Diện tích cốt thép lớn nhất bố trí. Ta có Famin = mmin.b.h0 mmin : Hàm lượng cốt thép tối thiểu khi bố trí. BTCT M200# tra bảng (3-1), trang 24 GTKCBTCT ta có: mmin = 0,1 % => Famin = 0,1%.40.56 = 2,24 (cm2) Famax = = 56,73 (cm2) Famin = 2,24 (cm2) < Fa = 6,11 (cm2) < Famax = 56,73 (cm2) Tra phụ lục 12 GTKCBTCT ta chọn 4f14 có Fa = 6,16 (cm2) Kiểm tra sai số tương đối : = 0,81 % Ê 5% Vậy bài toán thoả mãn điều kiện trên. Kiểm tra điều kiện đặt cốt đai và cốt xiên. Điều kiện tính toán Khi thoả mãn điều kiện sau cần phải bố trí cốt đai cốt xiên: 0,6.mb4.Rk < = Trong đó : Q : Lực cắt lớn nhất do tải trọng tính toán gây ra tại mặt cắt đang xét Q = 1530 (Kg) R k : Cường độ chịu kéo của bê tông tính toán với các trạng thái giới hạn nhóm 1, tra phụ lục 2 GTKCBTCT với M200# ta có : Rk = 7,5 (kg/cm2 ) : Cường độ chịu kéo của bê tông tính đối với các trạng thái giới hạn 2 ta có = 11,5 (kg/cm2) mb3 : Hệ số làm việc của bê tông trong kết cấu bê tông cốt thép, tra phụ lục 5 GTKCBTCT ta có mb3 = 1 mb4 : Hệ số điều kiện làm việc bê tông cốt thép, tra phụ lục 5 GTKCBTCT ta có mb4 = 0,9 Vậy ta có : 0,6.mb4.Rk = 0,6.0,9.7,5 = 4,05 (kg/cm2) s1 = t0 = = 0,834 (kg/cm2) Ta thấy : 0,6.mb4.Rk > t0 nên không cần đặt cốt thép ngang vì bê tông đã đủ sức chịu kéo. 6.2.3. Mặt cắt 3-3 M = 686000 (kg.cm) N= 16340 (kg) Đây là trường hợp chịu nén. Ta cần phải xác định xem nó là trường hợp nén lệch tâm lớn hay nén lệch tâm bé. Kn : Độ tin cậy công trình cấp IV, tra phụ lục 3 GTKCBTCT ta có Kn = 1,1 nc : Là tổ hợp tải trọng cơ bản, tra phụ lục 4 GTKCBTCT , nc = 1 mb : Hệ số điều kiện làm việc của bê tông tra phụ lục 5 GTKCBTCT , mb = 1. Rn : Cường độ tính toná nén dọc cột, với M200# tra phụ lục2 GTKCBTCT ta có Rn = 90 (kg/cm2) h : Chiều cao của tiết diện, h = 60 cm. h0 : Chiều cao hữu ích của tiết diện, ho = h – a = 60 – 4 = 56 cm. F : Diện tích tiết diện, F = b.h = 40.60 = 2400 (cm2 ) lo : Chiều dài tính toán của tiết diện, lo = l.m l : Chiều dài thực, l = 6 m Với tiết diện hai đầu ngàm ta có m = 0,5 ( theo GTKCBTCT sức bền vật liệu trang 275) lo = 6.0,5 = 4 m = 300 cm h : Hệ số ảnh hưởng của lực dọc = 1,005 eo : Độ lệch tâm ban đầu (cm) eo == = 41,983 cm h.eo = 1,005.41,983 = 42,15 cm 0,3ho = 0,3.56 = 16,8 cm So sánh h.eo > 0,3ho , vậy cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn. a : Khoảng cách từ mép biên miền chịu kéo đến trọng tâm cốt thép ( Fa). Chọn a = 4 cm a’: Khoảng cách từ mép biên miền chịu kéo đến trọng tâm cốt thép ( F’a). Chọn a’ = 4 cm. e : Khoảng cách từ điểm đặt của lực nén dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu kéo Fa e = h.eo + h/2 – a e = 42,15 + 60/2 –4 = 68,15 cm e’: Khoảng cách từ điểm đặt của lực nén dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu kéo F’a e’ = h.eo - h/2 – a’= 8,15 cm Theo phương trình (4-13) và 4-14) trang 47 GTKCBTCT ta có đó là phương trình chứa 3 ẩn, (x , Fa , Fa’) Chọn x = ao.ho, với ao = a, A = Ao và đảm bảo điều kiện hạn chế. Với loại thép CI, BTCT M200# tra phụ lục 11 GTKCBTCT ta có ao = 0,65 Tra phụ lục 10 GTKCBTCT ta có A = Ao = 0,439 Diện tích cốt thép vùng chịu nén : Fa’ = = - 31,06 cm2 Fa’ < 0 Mặt khác : mmin.b.ho = 0,1%.40.56 = 2,24 (cm2) Fa’ < mmin.b.ho ,lấy Fa’= 2,24 cm2 Phải tính lại A theo công thức 4-19 trang 47 GTKCBTCT A = = = 0,085 Tra phụ lục 10 GTKCBTCT ta có a = 0,081 < 2a/h0 Fa = = = 10,2 cm2 Chọn và bố trí cốt thép: Tra phụ lục 12 GTKCBTCT ta có: 2f12 có Fa’ = 2,26 cm2 và 4f18 có Fa = 10,18 cm2 Kiểm tra sai số tương đối: = 0,88% Ê 5% = - 0,2 % Ê - 5% Vậy đạt yêu cầu bố trí. 6.2.4. Mặt cắt 4-4 M = 506500 (kg.cm) N= 6852 (kg) Đây là trường hợp chịu nén. Ta cần phải xác định xem nó là trường hợp nén lệch tâm lớn hay nén lệch tâm bé. Kn : Độ tin cậy công trình cấp IV, tra phụ lục 3 GTKCBTCT ta có Kn = 1,1 nc : Là tổ hợp tải trọng cơ bản, tra phụ lục 4 GTKCBTCT , nc = 1 mb : Hệ số điều kiện làm việc của bê tông tra phụ lục 5 GTKCBTCT , mb = 1. Rn : Cường độ tính toán nén dọc cột, với M200# tra phụ lục2 GTKCBTCT ta có Rn = 90 (kg/cm2) h : Chiều cao của tiết diện, h = 38 cm. h0 : Chiều cao hữu ích của tiết diện, ho = h – a = 38– 4 = 34 cm. F : Diện tích tiết diện, F = b.h = 40.38 = 1520 (cm2 ) lo : Chiều dài tính toán của tiết diện, lo = l.m l : Chiều dài thực, l = 2 m Với tiết diện hai đầu ngàm ta có m = 0,5 ( theo GTKCBTCT sức bền vật liệu trang 275) lo = 2.0,5 = 1 m = 100 cm h : Hệ số ảnh hưởng của lực dọc = 1,001 eo : Độ lệch tâm ban đầu (cm) eo == = 73,92 cm h.eo = 1,001.73,92 = 73,994 cm 0,3ho = 0,3.34 = 10,2 cm So sánh h.eo > 0,3ho , vậy cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn. a : Khoảng cách từ mép biên miền chịu kéo đến trọng tâm cốt thép ( Fa). Chọn a = 4 cm a’: Khoảng cách từ mép biên miền chịu kéo đến trọng tâm cốt thép ( F’a). Chọn a’ = 4 cm. e : Khoảng cách từ điểm đặt của lực nén dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu kéo Fa e = h.eo + h/2 – a e = 73,994 + 60/2 –4 = 99,994 cm e’: Khoảng cách từ điểm đặt của lực nén dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu kéo F’a e’ = h.eo - h/2 – a’ = 8,15 cm Theo phương trình (4-13) và 4-14) trang 47 GTKCBTCT ta có đó là phương trình chứa 3 ẩn, (x , Fa , Fa’) Chọn x = ao.ho, với ao = a, A = Ao và đảm bảo điều kiện hạn chế. Với loại thép CI, BTCT M200# tra phụ lục 11 GTKCBTCT ta có ao = 0,65 Tra phụ lục 10 GTKCBTCT ta có A = Ao = 0,439 Diện tích cốt thép vùng chịu nén : Fa’ = = - 15,49 cm2 Fa’ < 0 Mặt khác : mmin.b.ho = 0,1%.40.56 = 2,24 (cm2) Fa’ < mmin.b.ho ,lấy Fa’= 2,24 cm2 Phải tính lại A theo công thức 4-19 trang 47 GTKCBTCT A = = = 0,144 Tra phụ lục 10 GTKCBTCT ta có a = 0,132 < 2a/h0 Fa = = = 10,87 cm2 Chọn và bố trí cốt thép: Tra phụ lục 12 GTKCBTCT ta có: 2f12 có Fa’ = 2,26 cm2 và 7f14 có Fa = 10,77 cm2 Kiểm tra sai số tương đối: = 0,88% Ê 5% = - 0,93 % Ê - 5% Vậy đạt yêu cầu bố trí. 6.2.5. Tại mặt cắt 5-5 (tại vai cột) Để tính thép ở vị trí này ta coi nó như một ngàm cứng, và đây là một dầm công xôn. Biểu đồ momen ở đây là bậc nhất có dạng tam giác. Từ biểu đồ đó ta tính cốt thép cần phải bố trí . Với M = 420200 (kg.cm) Công trình thuộc công trình cấp IV, BTCT M200#, thép loại CI Bài toán ta cần kiểm tra xem nên đặt cốt thép đơn hay kép. áp dụng công thức ( 3-11, trang 24 GTKCBTCT ) A = Trong đó : kn : Độ tin cậy công trình cấp IV tra phụ lục 3 GTKCBTCT , ta có kn = 1,1 nc : Tổ hợp tải trọng cơ bản tra phụ lục4 GTKCBTCT , nc = 1 mb : Hệ số điều kiện làm việc của bê tông tra phụ lục 5 GTKCBTCT , ta có mb = 1. Rn : Cường độ tính toán nén dọc cột, với M200# tra phụ lục 2 GTKCBTCT , ta có Rn = 90 (kg/cm2). b : Bề dầy tiết diện, b = 40 cm. ho : Chiều cao hữu ích của tiết diện h0 = h – a = 94 – 4 = 90 (cm) Với h : Chiều cao tiết diện, h = 90 cm.` a : Khoảng cách từ mép biên kéo đến trọng tâm cột , ta chọn a = 4 cm. M : Momen do tải trọng mặt cắt gây ra M = 420200 (kg.cm) Vậy ta có : A = = 0,02 Với cốt thép CI, M200# tra phụ lục 11 (GTKCBTCT ) ta có : a0 = 0,65 tra phụ lục 10 (GTKCBTCT ) ta có A0 = 0,439 A < A0 nên tính cốt thép đơn. áp dụng công thức (3-12) trang 24 GTKCBTCT ta có : Fa = Trong đó : a : Tra phụ lục 10 (GTKCBTCT ) với A = 0,02 ta có a = 0,026 (nội suy) ma : Hệ số điều kiện làm việc của cốt thép tra phụ lục 8 (GTKCBTCT ), ta có ma = 1,1 Rn : Cường độ tính toán của cốt thép CI tra phụ lục 7 (GTKCBTCT ), ta có Rn = 2100(kg/cm2) Fa = = 3,65 (cm2) Kiểm tra điều kiện làm việc Famin < Fa < Famax Trong đó : Famin : Diện tích cốt thép nhỏ nhất bố trí. Fa : Diện tích cốt thép bố trí. Famax : Diện tích cốt thép lớn nhất bố trí. Ta có Famin = mmin.b.h0 mmin : Hàm lượng cốt thép tối thiểu khi bố trí. BTCT M200# tra bảng (3-1), trang 24 GTKCBTCT ta có: mmin = 0,1 % => Famin = 0,1%.40.90 = 3,6 (cm2) Famax = = 91,2 (cm2) Famin = 3,6 (cm2) < Fa = 3,65 (cm2) < Famax = 91,2 (cm2) Tra phụ lục 12 GTKCBTCT ta chọn 6f9 có Fa = 3,82 (cm2) Kiểm tra sai số tương đối : = 4,45 % Ê 5% Vậy bài toán thoả mãn điều kiện trên. 6.3. Kiểm tra khả năng chịu lực sau khi đã bố trí cốt thép Theo công thức ( 4-34-trang 51 GTKCBTCT ), ta có : x = Trong đó: Fa : Diện tích phần chịu kéo của cốt thép sau khi bố trí, ứng với từng mặt cắt. F’a : Diện tích phần chịu nén của cốt thép sau khi bố trí, ứng với từng mặt cắt. N : Lực dọc tại mỗi mặt cắt . Ra, Ra’ : Cường độ của cốt thép. + Tại mặt cắt 3-3 x = = 10,1 (cm) Có a = 0,65 Điều kiện : 2a < x < a.h0 2a = 8 (cm) < x < a.h0 = 36,4 (cm) Vậy kiểm tra cường độ theo công thức (4-14) trang 47 GTKCBTCT Kn.nc.N.e Ê mb.Rn.b.x.(h0 – x/2) + ma.Ra’.Fa’.(h0 – a’) Thay số vào ta có : 1,1.1.16340.68,15 Ê 1.90.40.10,1.( 56 – 10,1/2) + 1,1.2100.2,24.(56 – 4) Suy ra 1224928,1 < 2121610,8 Vậy cốt thép đã bố trí đủ khả năng chịu lực. + Tai mặt cắt 4-4 x = = 7,63 (cm) x = 7,63 cm < 2a’, kiểm tra theo công thức (4-21) trang 49 GTKCBTCT Fa / = = 0,886 (cm2 ) Fa = 10,87 (cm2) > 0,886 (cm2 ) Thoả mãn khả năng chịu lực ứng với cốt thép như đã bố trí. Sơ đồ bố trí thép Kết luận Sau 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân và dưới sự hướng dẫn tỉ mỉ, chu đáo, sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Dương Thanh Lượng và các thầy cô giáo trong bộ môn Trạm Bơm- Trường Đại Học Thuỷ Lợi, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình với đề tài : “ Thiết kế sơ bộ trạm bơm tưới Việt Hoà - Tỉnh Bắc Giang”. Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là một dịp tốt để em có điều kiện hệ thống lại kiến thức đã được học trong năm năm tại trường và giúp em biết cách áp dụng lý thuyết đã được học vào thực tế, làm quen với công việc của một kỹ sư thiết kế chuyên nghành để chuẩn bị cho tương lai và giúp em đỡ bỡ ngỡ khi bước vào nghề với công việc thực tế của một kỹ sư thuỷ lợi sau này. Đây là đồ án tốt nghiệp sử dụng tài liệu thực tế công trình thuỷ lợi và vận dụng tổng hợp các kiến thức đã học. Mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng nhưng vì điều kiện thời gian hạn chế nên trong đồ án em chưa giải quyết được hết các trường hợp trong thiết kế cần tính, mặt khác do kinh nghiệm thực tế còn ít, trình độ còn có hạn chế nên trong đồ án không tránh khỏi các thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy giáo giúp cho đồ án của em được hoàn chỉnh hơn, từ đó kiến thức chuyên môn cũng được hoàn thiện và nâng cao. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Dương Thanh Lượng đã tận tình hướng dẫn giúp em hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại Học Thuỷ Lợi và đặc biệt là các thầy cô giáo trong khoa QH & QLHTCT – những người đã tận tâm giảng dậy, trau dồi cho em cả về kiến thức tri thức và đạo đức trong suốt năm năm học tập và rèn luyện tại trường để em có được như ngày hôm nay và để sau này em có thể trở thành người sống có ích cho xã hội. Mục lục Trang Chương I Tình hình chung của hệ thống tưới khu tưới kênh 4/3 2 1.1. Điều kiện tự nhiên 2 1.1.1. Vị trí địa lý, diện tích 2 1.1.2. Địa hình, địa thế 2 1.1.3. Khí tượng 2 1.1.4. Thuỷ văn sông ngòi 3 1.1.5. Thổ nhưỡng 3 1.1.6. Địa chất công trình 4 1.1.7. Giao thông 4 1.1.8. Vật liệu xây dựng 4 1.1.9. Điện 4 1.2. Điều kiện dân sinh kinh tế 4 Chương II Hiện trạng thuỷ lợi và biện pháp công trình 5 2.1. hiện trạng hệ thống thuỷ lơị 5 2.1.1.Vấn đề tưới 5 2.1.2. Tình hình tiêu 8 2.2. Đánh giá nguyên nhân hạn hán 8 2.2.1. Nguyên nhân thứ nhất 8 2.2.2. Nguyên nhân thứ hai 8 2.3. biện pháp công trình thuỷ lợi và nhiệm vụ trạm bơm đầu mối 9 Chương III Tính toán các thông số cơ bản 10 3.1. Xác định vị trí trạm bơm và bố trí tổng thể công trình đầu mối. 10 3.1.1. Vị trí xây dựng công trình 10 3.1.2. Chọn tuyến công trình và hình thức bố trí 10 3.2. Xác định cấp công trình , tần suất thiết kế 12 3.3. Tính toán xác định các yếu tố thuỷ văn khí tượng 13 3.3.1. Phương pháp tính toán 13 3.3.2. Tính các lượng mưa thiết kế. 15 3.3.3. Tính các mực nước thiết kế tram Đáp Cầu 17 3.3.4. Tính các mực nước thiết kế trạm Phúc Lộc Phương 18 3.4. Tính toán lưu lượng trạm bơm 19 3.4.1. Tính toán chế độ tưới cho lúa chiêm xuân 19 3.4.2. Tính toán hệ số tưới 25 3.4.2. Xác định Qtk, Qmax, Qmin cho trạm bơm 27 Chương IV Tính toán thiết kế trạm bơm 29 4. 1. Tính toán các mực nước. 29 4.1.1. Xác định quá trình mực nước sông thiết kế . 29 4.1.2. Tính mực nước lớn nhất và nhỏ nhất (Zmax, Zmin). 30 4.2. Thiết kế kênh dẫn kênh tháo. 30 4.2.1. Thiết kế kênh tháo. 30 4.2.2. Thiết kế kênh dẫn. 34 4.3. Tính toán các cột nước của trạm bơm 35 4.3.1. Tính cột nước thiết kế của trạm bơm (Htk) 35 4.3.2. Tính toán cột nước lớn nhất và nhỏ nhất 37 4.3.3. Tính toán cột nước lớn nhất nhỏ nhất ứng với tần suất kiểm tra 38 4.4. Chọn máy bơm và động cơ 39 4.4.1. Chọn máy bơm chính 39 4.4.2. Kiểm tra động cơ đi kèm 47 4.5. Thiết kế nhà máy 48 4.5.1. Chọn nhà máy bơm 48 4.5.2. Cấu tạo chung toàn nhà máy 49 4.5.3. Cấu tạo chi tiết và kích thước nhà máy 49 4.5.4. Xác định kích thước của nhà máy - ống đẩy - bể hút - bể tháo 56 4.6. Tính toán thiết kế các công trình nối tiếp với nhà máy 59 4.6.1. ống đẩy 59 4.6.2. Thiết kế bể tháo 62 4.7. Tính toán, thiết kế sơ bộ các hệ thống thiết bị phụ trong nhà máy 66 4.7.1. Hệ thông tiêu nước trong nhà máy 66 4.7.2. Hệ thống bơm nước kỹ thuật 70 4.7.3. Hệ thống chữa cháy 74 4.7.4. Hệ thống thông gió trong nhà máy 75 4.8. Thiết kế sơ bộ hệ thống điện 79 4.8.1. Chọn sơ đồ đấu dây hệ thống điện 79 4.8.2. Chọn máy biến áp cho nhà máy 79 4.8.3. Tính toán thiết kế hệ thống điện hạ áp 81 Chương V Tính toán kinh tế 86 5.1. tính toán chi phí xây dựng công trình 86 5.1.1. Tính khối lượng xây dựng 86 5.1.2. Tính chi phí xây dựng công trình 92 5.2. đánh giá hiệu quả kinh tế của dự án 95 5.2.1. Đánh giá lợi ích của dự án 96 5.2.2. Xác định các chỉ tiêu hiệu quả 96 5.2.3. Kết luận 97 ._.