Hiện trạng hệ thống thuỷ lợi hồ Bàu Hóp

Tuyên Hoá. Phía Tây Bắc giáp xã Cẩm Sơn, huyện Cẩm Xuyên. II - Điều kiện tự nhiên, đặc điểm địa hình: Khu tưới có địa hình tương đối phức tạp, có khe lạch, đồi thấp và làng xóm xen kẽ, có cao độ mặt đất phổ biến từ 50 ữ 100m, hướng dốc chính từ Tây Bắc xuống Đông Nam. Lưu vực hồ chứa Bàu Hóp có dạng hình lòng chảo, diện tích Fh ≈ 2km2 gồm một nhánh khe chính và hai nhánh khe phụ với tổng chiều dài ≈ 1.3km.Độ dốc sườn dốc lưu vực bình quân từ 8 ữ 10%. Độ dốc lòng khe từ 15 ữ 18%. Lòng hồ chứa Bàu Hóp nằm trên nền của đá Granit biotit phong hoá, địa hình chủ yếu là dạng triền đồi bát úp và núi đá. Thảm thực vật trong lưu vực bao gồm các loại cây lấy gỗ, cây lấy củi và cây dại khá rậm rạp. Nguồn sinh thuỷ khá dồi dào. Từ những vết lộ địa chất cho thấy khu vực lòng hồ không bị các mạch rò chảy mất nước sang các lưu vực khác. Như vậy khu vực xây dựng dự án thuận lợi cho việc xây dựng một hồ chứa nước thuỷ lợi nhỏ. III - Đặc điểm khí hậu, thuỷ văn: Lưu vực công trình nằm trong vùng chịu ảnh hưởng của gió Lào và gió mùa Đông bắc. Từ tháng 4 đến tháng 8: Khí hậu khô nóng do gió Lào Từ tháng 11 đến tháng 3: Thời tiết lạnh rét và mưa phùn. Do đặc điểm khí hậu này đã gây ảnh hưởng đến sự phân bố lượng mưa trong năm của vùng dự án. Lượng mưa tập trung chủ yếu vào hai tháng: tháng 9 và tháng 10 chiếm 60% tổng lượng mưa cả năm. Đây cũng là nguyên nhân chính gây ra hạn hán và lũ lụt xảy ra hàng năm trong khu vực. ở đây em lấy số liệu đo đạc của trạm khí tượng Kỳ Anh – Hà Tĩnh. - Lượng mưa bình quân nhiều năm: 2943mm. + Lượng mưa năm lớn nhất: 4386mm (1967). + Lượng mưa năm nhỏ nhất:1645mm (1977). - Lưu lượng và tổng lượng lũ với tần suất 1,5% công trình cấp IV : Q1,5% = 99,2m3/s. W1,5% =1,10x106 m3. Thời gian lũ là T = 6.2(h). Thời gian lũ xuống là Tx = 4.13(h). Thời gian lũ lên Tl = 2.07 (h) - Lượng nước đến (Phụ lục tính toán thuỷ văn) Bảng 1-1 : Kết quả phân phối dòng chảy năm đến lưu vực Bàu Hóp với tần suất P = 75% Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII ồ. W106 (m3) 0.054 0.061 0.048 0.037 0.045 0.05 0.026 0.031 0.694 0.973 0.296 0.303 2.62 Về nhiệt độ: + Nhiệt độ không khí trung bình năm: 24.50C. + Nhiệt độ cao nhất: 40.50C. + Nhiệt độ thấp nhất: 80C ữ 10.50C. Về độ ẩm: + Trung bình nhiều năm: 85%. + Cao nhất: 95%. + Thấp nhất: 35%. Tính toán lượng bốc hơi: Lượng bốc hơi: Tổng lượng bốc hơi trung bình nhiều năm 520mm. Tài liệu đo của trạm thị trấn khí tượng Kỳ Anh . Bảng 1-2: Kết quả phân phối lượng bốc hơi bình quân tháng. Thg I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Tổng W (mm) 34.5 25.7 34.2 51.0 106.4 142.8 181.0 136.3 72.0 55.4 50.0 48.8 938.0 IV- Đất đai thổ nhưỡng: Đất canh tác trong vùng xây dựng dự án chủ yếu là đất có kết cấu chặt vừa nguồn gốc pha tích (edq), sản phẩm phong hoá của đá Granit biotit. Nhìn chung đất có thành phần chủ yếu là đất sét pha nhẹ, pha vừa và pha nặng có chứa hàm lượng dăm sạn từ 5 á 59%, tính thấm lớn. Chiều dày tầng đất canh tác khoảng 25 á 30 cm, nghèo dinh dưỡng có thể trồng được các loại cây trồng như: lúa, ngô, lạc, đậu. V-Nhiệm vụ thiết kế. Tưới chủ động, ổn định cho 25 ha lúa tưới hiện tại, cấp nước tưới thêm 125 ha đất nông nghiệp và vườn đồi của 4 thôn: 6,7,8,9 thuộc xã Kỳ Thượng, đưa tổng diện tích khu tưới lên 150 ha. Trong đó : + Đất trồng lúa: 35ha + Đất trồng màu: 30 ha + Đất vườn đồi: 60ha Kiên cố hoá kênh tưới chính, giảm diện tích chiếm đất, giảm lượng nước tổn thất. Đảm bảo cụm công trình đầu mối và kênh làm việc an toàn, ổn định, đạt hiệu quả tưới cao và nâng cao năng suất, sản lượng cây trồng. Tiện lợi cho việc khai thác và quản lý công trình, góp phần cải tạo môi sinh, môi trường cho khu vực hưởng lợi. Để đạt được mục tiêu trên nhiệm vụ thiết kế của dự án là: Sửa chữa nâng cấp đập đất, sửa chữa cống, xây dựng tràn xả lũ, kiên cố hoá hệ thống kênh mương và công trình trên kênh. ò1-2. Tình hình dân sinh kinh tế khu vực dự án Dân số toàn xã Kỳ Thượng là 5.365 người gồm 2.662 nam và 2.703 nữ. Số người trong độ tuổi lao động là 1800 người. Riêng khu vực hưởng lợi của hồ chứa Bàu Hóp là 125 hộ gia đình bao gồm 4 thôn: 6,7,8,9 của xã Kỳ Thượng. Dân tộc: Toàn bộ là người Kinh. Hiện nay kinh tế khu vực dự án chủ yếu dựa vào sản xuất nông nghiệp với cây lúa nước giữ vai trò chính, ngoài ra nhân dân còn trồng thêm các loại cây công nghiệp và cây thực phẩm như ngô, mía, đậu, lạc... Nhưng vì điều kiện thời tiết khắc nghiệt khô nóng, cộng với tập quán canh tác lạc hậu, lại không chủ động tưới tiêu được nên năng suất cây trồng thấp và bấp bênh. Hiện tại năng suất lúa bình quân đạt 2,2 tấn/ha/vụ, màu quy thóc đạt 2,0 tấn/ha/vụ. Bình quân lương thực đầu người đạt 200 kg/năm. Ngoài trồng trọt, nhân dân trong vùng còn chăn nuôi gia súc, gia cầm, tuy nhiên vẫn chưa phát triển mạnh mới chỉ giải quyết cơ bản sức kéo phục vụ sản xuất, cung cấp nguồn phân bón cho sản xuất nông nghiệp, nguồn thực phẩm chính cho người dân địa phương. Về giao thông, xã có đường ô tô đến trụ sở UBND xã. Trung tâm xã cách huyện 30 km. Nhìn chung đường giao thông trong toàn xã đều là đường đất đã xuống cấp, sạt lở nhiều nhất là đoạn đường từ xã Kỳ Lâm vào xã Kỳ Thượng còn rất khó khăn, khi trời mưa là xe ô tô không thể vào đến xã được. Về y tế giáo dục: Xã đã có 2 trạm y tế ở 2 vùng, chất lượng điều trị và vệ sinh phòng dịch khá nhưng trang thiết bị còn nghèo nàn. Xã có hai trường học được xây dựng: trường tiểu học và trường phổ thông cơ sở. Do đời sống nhân dân còn thấp nên việc đầu tư cho giáo dục tuy đã được chú trọng nhưng chất lượng giáo dục chưa cao, cán bộ, giáo viên còn thiếu. Về điện lưới: Đầu năm 2000 xã mới hoàn thiện được 6 km đường điện lưới quốc gia. Hiện tại có 2/3 số hộ trong xã được sử dụng điện lưới, đời sống văn hoá tinh thần của nhân dân đã được cải thiện nhiều. ò1-3. Tình hình và phương hướng phát triển kinh tế của khu vực dự án I- Hiện trạng sản xuất nông nghiệp: Diện tích canh tác toàn xã Kỳ Thượng là 298,8 ha. + Đất 2 vụ lúa:133,13 ha. + Đất màu : Hiện tại là 26,3 ha, khả năng mở rộng 40 ha. + Đất vườn hộ : 188,9 ha. Riêng diện tích của hồ chứa Bàu Hóp có thể đảm bảo tưới là 150 ha. Trong đó : . Diện tích trồng lúa 2 vụ : 60ha . Diện tích trồng màu : 30 ha, trong đó mở rộng thêm là 20 ha . . Diện tích vườn đồi : 60 ha. Nhưng do chưa được tu sửa nâng cấp hoàn chỉnh hệ thống thuỷ lợi nên năng suất cây trồng trong vùng rất thấp, chủ yếu phụ thuộc vào tự nhiên. II- Phương hướng phát triển nông nghiệp: Kế hoạch phát triển kinh tế trong tương lai của xã Kỳ Thượng nói chung và khu xây dựng dự án nói riêng là dựa trên cơ sở sản xuất nông nghiệp. Sau khi hồ chứa và công trình thuỷ lợi hồ Bàu Hóp được xây dựng hoàn chỉnh thì năng suất cây trồng trong vùng dự án sẽ là: - Lúa 2 vụ : 5,0 tấn/ha/vụ. - Màu quy thóc : 4,0 tấn/ha/vụ. Đến năm 2010 : Đạt bình quân lương thực : 400 kg/người/năm. Chương ii Hiện trạng công trình I-Hiện trạng về thuỷ lợi: Tổng diện tích đất tự nhiên của toàn xã Kỳ Thượng là 13926,6 ha. Trong đó diện tích đất nông nghiệp là 298,8 ha bao gồm: đất 2 vụ lúa là 133.13 ha, đất chuyên màu là 26.3 ha, còn lại là đất vườn đồi. Diện tích được tưới chỉ có 25 ha, phần diện tích còn lại phải phụ thuộc vào nước trời. Vì thế năng suất cây trồng trong xã rất thấp, nhất là vào những năm hạn hán kéo dài. Về thuỷ lợi toàn xã có 2 đập chính là đập Bàu Hóp và đập Gò Đá, ngoài ra còn một số đập tạm do dân địa phương tự làm theo mùa vụ. Riêng có đập Bàu Hóp được xây dựng bán kiên cố vào những năm 80 đến nay còn phát huy hiệu quả nhưng cũng chỉ tưới được cho 25 ha đạt 10% diện tích đất canh tác. Theo số liệu khảo sát thực địa của VKHTL: Hệ thống thuỷ lợi toàn xã Kỳ Thượng nói chung và đập Bàu Hóp trong vùng dự án nói riêng, hiện tại đều bị xuống cấp và hư hỏng nhiều, không đáp ứng được yêu cầu tưới cho sản xuất nông nghiệp vì những nguyên nhân sau: - Nhu cầu sản xuất lương thực, rau, màu .… trong khu vực ngày càng tăng. - Công trình xây dựng đã lâu, có quy mô nhỏ lại ở mức bán kiên cố. - Hệ thống công trình xây dựng trên địa hình khá phức tạp, lại không đồng bộ, hầu hết mới có đập đầu mối và tuyến kênh chính bằng đất, không có hệ thống kênh nhánh cấp I, cấp II..., không có các công trình lấy nước trên kênh, do vậy mà nhân dân lấy nước tuỳ tiện làm vỡ và hư hỏng kênh, một số đoạn không còn khả năng chuyển nước tưới. - Chưa có các công trình điều tiết, phân phối nước hợp lý dẫn đến mạnh ai người đó làm, gây ra tình trạng thừa, thiếu nước nghiêm trọng ở hầu hết các diện tích đất canh tác trong khu tưới. Nhìn chung công trình thuỷ lợi trong xã còn ít, xây dựng lâu, nay đã xuống cấp hư hỏng, hiệu quả tưới thấp, không chủ động và kém ổn định. Riêng hồ chứa Bàu Hóp mới tưới đạt 10% diện tích canh tác, trong khi hồ có khả năng tưới cho gần 150 ha diện tích đất canh tác của 4 thôn: 6,7,8,9 gồm 60 ha lúa, 30 ha màu và gần 60 ha vườn đồi. Như vậy việc nâng cấp sửa chữa hồ Bàu Hóp để đảm bảo tưới cho 150 ha lúa, màu, cây ăn quả là rất cần thiết để ổn định và phát triển sản xuất nông nghiệp của nhân dân trong vùng hưởng lợi. II- Hiện trạng hệ thống thuỷ lợi hồ Bàu Hóp: Hồ chứa Bàu Hóp được xây dựng bán kiên cố đầu những năm 80. Hệ thống công trình gồm đập chính, cống lấy nước, tràn xả lũ và 1 kênh tưới chính. Đập đắp bằng đất đồng chất, gia cố mái thượng lưu bằng lát đá khan. Tràn xả lũ là tràn trên nền đất tự nhiên và lòng khe. Cống lấy nước dưới thân đập bị rò rỉ nhiều còn kênh tưới chính bằng đất. 1. Đập chính. Đập chính được xây dựng trên khe Vượn dài 230 m. Cao trình đỉnh đập hiện tại là +80,50 m Mái thượng lưu được gia cố bằng đá lát khan nay bị xói lở hư hỏng nhiều, hiện tại mái có độ xoải thay đổi từ 1,2 4 2,5, mái hạ lưu có độ xoải thay đổi từ 1,8 42,5 . Hiện trạng hoạt động của đập chính: - Nhìn chung đập còn hoạt động tốt nhưng đã xuất hiện nước rò rỉ qua thân đập, chỗ tiếp giáp giữa đập với nền đất tự nhiên. - Phần tiếp giáp giữa cống lấy nước và thân đập đã hư hỏng, xuống cấp, lượng nước thất thoát lớn. - Mái thượng lưu nhiều chỗ bị xói do trôi đá lát. - Mái hạ lưu không có cơ và lát mái bảo vệ. Như vậy đập chính hiện đang bị xuống cấp cần được tu bổ, sửa chữa kiên cố thì đập mới đảm bảo được ổn định lâu dài. 2. Tràn xả lũ. Tràn xả lũ là tràn trên nền đất tự nhiên, nằm phía vai phải đập chính và chảy vào khe nhỏ về khe Canh, chiều rộng tràn là 18,0 (m), cao trình đỉnh tràn là +77.5 (m).Phía hạ lưu tràn có cao trình +77,2m. Sau tràn là khe có cao trình lòng khe + 70,7 (m). Hiện tại tràn xả lũ bị xói lở ở phía hạ lưu (đuôi tràn). Nếu không xử lý sẽ xói lở dần đến thân đập. 3. Cống lấy nước: Cống lấy nước dưới thân đập : được xây hai đầu thượng hạ lưu cống, có cửa van đóng mở bằng tay, chưa có cầu công tác. Khẩu diện cống φ30 bằng ống thép. Cao trình đáy cống phía hạ lưu là +71.6 (m). Hiện tại cống đã bị xuống cấp, lượng nước bị rò rỉ thất thoát qua cửa van và thân cống rất nhiều, cần phải được tu bổ , sửa chữa ngay. 4. Hệ thống kênh tưới và các công trình trên kênh. Tuyến kênh chính dài 1500m là kênh đất duy nhất dẫn nước tưới tự chảy đến mặt ruộng của khu tưới. Mặt cắt kênh không đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật. Hiện tại kênh chính đang bị xuống cấp nghiêm trọng, lòng kênh những đoạn đào qua đồi phần lớn mặt cắt hẹp, thường bị bồi lắng sau mùa lũ, nhiều đoạn bờ kênh thấp, nhỏ không đủ chuyển tải lưu lượng tưới cần thiết. Với việc lấy nước tràn lan của người dân trong vùng, mạnh ai người đó làm nên hiện tượng tổn thất nước rất lớn, gây nên tình trạng: đầu kênh thì thừa nước, cuối kênh không có nước. Đồng thời nạn tranh chấp nước xảy ra thường xuyên. Các công trình trên kênh không có, dân tự làm các cầu tạm mang tính chắp vá, tạm thời cần phải làm mới các công trình trên kênh. Toàn bộ các tuyến kênh nhánh chưa được xây dựng, hiện tại có một cửa lấy nước từ kênh chính chảy trực tiếp vào ruộng ( N1), nhiều đoạn bờ kênh nhỏ,thấp nên nước chảy tràn tự do. Vì vậy cần phải đầu tư xây dựng mới các tuyến kênh nhánh và cống qua đường, các cống lấy nước có cửa van phai điều tiết lưu lượng tại đầu các tuyến kênh nhánh mới phát huy hiệu quả của hệ thống kênh tưới, đảm bảo tưới đủ cho diện tích đất canh tác ổn định, nâng cao năng suất cây trồng, giải quyết đời sống khó khăn của nhân dân trong vùng. 5. Về tiêu : Do địa hình hiện trạng khu tưới : cao ở giữa, thấp dần sang hai bên về phía hai lạch tiêu, nên từ trước đến nay toàn khu vực đều tiêu tự chảy ra khe Vượn và khe Canh. Vì vậy trong dự án này chúng tôi không đề cập đến vấn đề tiêu nước mặt mà chỉ quan tâm đến vấn đề tưới là chính. V- Sự cần thiết đầu tư xây dựng, nâng cấp công trình. Kỳ thượng là một trong các xã miền núi phía Tây thuộc diện xã nghèo nơi vùng sâu, vùng xa của huyện Kỳ Anh, tỉnh Hà Tĩnh. Cơ sở hạ tầng phục vụ sản xuất và đời sống nhân dân nhìn chung còn nghèo nàn lạc hậu, đường giao thông đi lại khó khăn, nhất là vào mùa mưa, điều kiện giao lưu về kinh tế và văn hoá với các vùng lân cận không được thuận lợi, vì thế nền kinh tế trong vùng phát triển chậm. Nguồn sống chính của nhân dân trong xã là dựa vào sản xuất nông nghiệp, với cây lúa nước giữ vài trò chủ đạo, ngoài ra nhân dân còn trồng các cây rau màu khác như lạc, vừng, đậu.… và chăn nuôi gia súc, gia cầm. Do địa hình trong xã khá phúc tạp có nhiều khe lạch đồi núi thấp, làng xóm xen kẽ, ruộng canh tác lại manh mún, xa dân, có độ chua phèn cao... Hệ thống các công trình thuỷ lợi còn ít,thiếu đồng bộ, không đảm bảo nước tưới, cho nên việc canh tác phần lớn vẫn dựa vào điều kiện tự nhiên. Vì thế năng suất cây trồng rất thấp và không ổn định, bình quân lúa đạt 2,2 tấn/ha. Toàn xã có hồ Bàu Hóp hiện tại tưới cho 25 ha đất canh tác là công trình thuỷ lợi chính trong vùng, vừa cấp nước tưới cho sản xuất nông nghiệp, cây vườn đồi, vừa cấp nước sinh hoạt, nước cho chăn nuôi gia súc. Hồ Bàu Hóp được xây dựng từ những năm 80 đến nay do không có kinh phí đầu tư, tu bổ nên công trình đầu mối đã xuống cấp, cửa van cống lấy nước bị rò rỉ, tràn xả lũ là nền đá tự nhiên đã bị xói lở hạ lưu. Đặc biệt công trình trên kênh không có do kênh lại hoàn toàn là kênh đất có độ dốc lớn, bị xói lở nhiều nên lượng nước tổn thất rất lớn... Chính các nguyên nhân trên đã làm cho hồ Bàu Hóp không phát huy được hiệu quả tưới. Mặc dù dung tích hồ lớn nhưng chỉ tưới được 25 ha đất canh tác, trong khi tổng diện tích cần tưới 150 ha. Phát triển sản xuất nông nghiệp, ổn định đời sống của nhân dân là giải pháp hàng đầu cho việc phát triển kinh tế, xã hội, đời sống văn hoá và an ninh chính trị của các xã miền núi nói chung và xã Kỳ Thượng – huyện Kỳ Anh nói riêng, trong đó phải lấy thuỷ lợi làm biện pháp chính. Từ những vấn đề trên cho thấy việc đầu tư nâng cấp và cải tạo công trình đầu mối cùng hệ thống kênh tưới hồ Bàu Hóp - xã Kỳ Thượng - huyện Kỳ Anh là một dự án cấp bách, cần thiết. Đó là một giải pháp đúng đắn có tính chiến lược lâu dài nhằm nâng cao năng suất cây trồng, góp phần ổn định và cải thiện đời sống nhân dân trong vùng hưởng lợi. Đó cũng là nguyện vọng tha thiết của người dân xã Kỳ Thượng bao đời nay. Phần II Tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật  Đây là dự án tu sửa, nâng cấp hệ thống thuỷ lợi hồ chứa Bàu Hóp nên chủ yếu cần kiên cố hoá các hạng mục, thiết kế bổ sung dựa trên công trình đã có cho diện tích khu tưới mà khả năng hồ chứa Bàu Hóp phục vụ tưới . Tài liệu cơ bản. Bình đồ khu tưới tỷ lệ 1/1000. Tài liệu điều tra, khảo sát hiện trạng công trình, khảo sát địa hình, địa chất do Trung tâm thuỷ nông cải tạo đất & CTN của VKHTL cung cấp, tài liệu dân sinh kinh tế do huyện và xã cung cấp. Tài liệu thuỷ văn : Lượng nước đến, lượng nước dùng, bốc hơi, lũ. Các chỉ tiêu kỹ thuật: Cấp công trình : Theo TCVN 5060-90 cấp công trình được xác định từ hai điều kiện: * Chiều cao đập và loại nền. Với chiều cao đập Hđ = 17 m, công trình thuộc cấp IV * Theo nhiệm vụ công trình và vai trò của công trình trong hệ thống. Với nhiệm vụ tưới cho diện tích 150 ha nên công trình thuộc cấp V. Như vậy cấp của công trình là cấp IV. Tần suất thiết kế tưới: 75%. Tần suất tính lũ: 1,5%. Chương iii Tính toán thuỷ văn ò3-1. Tính toán điều tiết hồ I. Tài liệu cơ bản. - Lượng nước đến trung bình tháng của năm điển hình theo tài liệu mưa của trạm khí tượng thị trấn Kỳ Anh (Bảng 1-1). - Lượng bốc hơi trung bình tháng (Bảng 1-2). - Lượng nước cần của năm thiết kế (Bảng 3-1) Bảng 3-1 : Lượng nước cần của năm thiết kế. Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Tổng W(106) 0,085 0,112 0,147 0,111 0,088 0,118 0,187 0,101 0,070 0,060 0,000 0,105 1,184 - Đặc trưng địa hình của hồ chứa Bàu Hóp (Bảng 3-2) Bảng 3-2: Quan hệ Z ~ F ~ W Z (m) F (103m2) W (104m 3) 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 0 443 1.489 3.837 5.322 6.985 9.253 12.713 20.550 51.739 75.944 97.865 116.926 136.181 154.985 176.222 202.002 228.900 262.528 304.317 347.323 396.591 458.002 0 147.67 1062.39 3634.47 8193.78 14328.46 22420.94 30058.23 49833.67 84799.10 148254.72 234927.91 342182.17 468613.42 614095.12 820585.03 968550.42 1183861.37 1429383.38 1712548.80 2038132.02 2409816.81 2836745.09 II. Tính toán mực nước chết và dung tích chết 1. Khái niệm Mực nước chết là mực nước thấp nhất trong hồ mà đảm bảo công trình vẫn làm việc bình thường: Mực nước chết của hồ chứa chủ yếu phụ thuộc vào cao trình bồi lắng bùn cát và nhiệm vụ của hồ chứa: Vì công trình Hồ chứa Bàu Hóp nhiệm vụ chủ yếu là cấp nước tưới nên cao trình mực nước chết phụ thuộc vào lượng bùn cát và đảm bảo tưới tự chảy. 2-Xác định cao trình bùn cát: a. Xác định bùn cát lơ lửng + Tính lượng chuyển bùn cát trung bình nhiều năm Ro: áp dụng công thức (13.239-GT-Sổ tay TL trang691): Ro = ro x Qo x 10-3 (kg/m3). (3-1) Trong đó: Ro: Là lưu lượng bùn cát lơ lửng bình quân nhiều năm. ro: Là hàm lượng bùn cát bình quân nhiều năm. (g/m3) = 105g/m3 Qo: Là lưu lượng dòng chảy bình quân nhiều năm (m3/s) = 0.106m3/s. Ro = 0.105x0.106 = 0.0111 kg/s. + Thể tích bùn cát trung bình trong một năm. áp dụng công thức. Wll = (m3) (3-2) Trong đó: Ro là lượng chuyển cát trung bình nhiều năm (kg/s). b khối lượng thể tích bùn cát ( tấn/m3) Thông thường b giao động từ 0,5-0,7 tấn/m3. Ta chọn b = 0.7 Thay các giá trị vào công thức ta có: Wll = (m3/năm) b. Thể tích bùn cát di đáy. Thể tích bùn cát di đáy có thể xác định tỷ lệ so với bùn cát lơ lửng, trong đồ án này em lấy bằng 20% thể tích bùn cát lơ lửng. Wdd = 0.2x 0.5x103 = 0.1x103 (m3/năm). c. Khả năng bùn cát bồi lắng lòng hồ. WbcT = (Wll + Wdd )xT. (3-3) Trong đó T là tuổi thọ công trình. Vì công trình cấp IV nên T=100năm. Wbc50 = (0.5+0.1)x103x 100 = 60x103 (m3) Từ Wbc, tra trên quan hệ W~Z Ta được cao trình của bùn cát là Zbc=71,3(m). 3. Cao trình mực nước chết, và dung tích chết. Như đã nói ở trên nhiệm vụ chủ yếu của hồ là cấp nước tưới, nên mực nước chết của hồ được xác định theo chế độ tưới tự chảy và dung tích bùn cát. Theo thiết kế thì cao trình đáy cống tại cửa ra ở cống lấy nước để đảm bảo tưới tự chảy là +71,60 Còn theo cao trình bùn cát trong hồ chứa thì : Zc = Zbc + h. Trong đó: Zc là cao trình mực nước chết. Zbc là cao trình bồi lắng bùn cát. h. Độ sâu an toàn. Trong đồ án này em lấy h = 0.5 m. Zc = 71.3 + 0.5 = 71.8 m. Từ hai điều kiện trên ta lấy mực nước chết theo điều kiện tưới tự chảy.Để đảm bảo hồ cấp nước đầy đủ với mọi mực nước trong hồ từ MNC đến MNDBT, thì em chọn cao trình mực nước chết là 72.30(m). Tra trên quan hệ W ~ Z, ta được dung tích chết của hồ chứa là Wc=0,106.106(m3) III. Tính toán mực nước dâng bình thường (MNDBT) 1. Khái niệm: Mực nước dâng bình thường là mực nước lớn nhất trong hồ mà vẫn đảm bảo hồ làm việc bình thường. Dung tích giới hạn giữa mực nước chết và mực nước dâng bình thường gọi là dung tích hiệu dụng. Việc xác định dung tích hiệu dụng rất quan trọng và đòi hỏi tính chính xác cao, bởi lẽ không những nó ảnh hưởng đến giá thành công trình mà còn ảnh hưởng đến quá trình phục vụ nhu cầu sử dụng nguồn nước. 2. Phương pháp tính toán. Trong khuôn khổ đồ án này, em nêu ra một trong những phương pháp tính toán dung tích hiệu dụng đó là phương pháp lập bảng. 3. Kết quả tính toán: Bảng 3-3: Tính dung tích hiệu dụng (chưa kể đến tổn thất) Tháng Wq 106m3 WQ 106m3 V+ 106m3 V- 106m3 Tích 106m3 Xả 106m3 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) IX 0.070 0.694 0.624 0.596 0.028 X 0.060 0.973 0.913 0.596 0.913 XI 0.000 0.296 0.296 0.596 0.296 XII 0.105 0.303 0.198 0.596 0.198 I 0.085 0.054 0.031 0.565 II 0.112 0.061 0.051 0.514 III 0.147 0.048 0.099 0.415 IV 0.111 0.037 0.074 0.341 V 0.088 0.045 0.043 0.298 VI 0.118 0.05 0.068 0.230 VII 0.187 0.026 0.161 0.070 VIII 0.101 0.031 0.070 0.000 Cộng 1.184 0.596 1.435 Bảng 3-4: Tính tổn thất Tháng Vi 106m3 Vtb 106m3 Fh 103m2 Wb 106m3 Wt 106m3 Wtt 106m3 Wtt+Wq 106m3 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) IX 0.699 0.401 125.963 0.009 0.004 0.013 0.083 X 0.699 0.699 166.167 0.009 0.007 0.016 0.076 XI 0.699 0.699 166.167 0.008 0.007 0.015 0.015 XII 0.699 0.699 166.167 0.008 0.007 0.015 0.120 I 0.668 0.684 164.283 0.006 0.007 0.013 0.097 II 0.618 0.643 159.131 0.004 0.006 0.011 0.122 III 0.519 0.568 149.423 0.005 0.006 0.011 0.157 IV 0.445 0.482 138.035 0.007 0.005 0.012 0.123 V 0.403 0.424 130.298 0.014 0.004 0.018 0.106 VI 0.335 0.369 122.943 0.018 0.004 0.021 0.139 VII 0.174 0.255 102.148 0.018 0.003 0.021 0.208 VIII 0.103 0.139 75.210 0.010 0.001 0.012 0.114 Bảng 3-5: Tính toán điều tiết hồ ( kể đến tổn thất) Tháng Wtt+Wq 106 m3 WQ 106 m3 V+ 106 m3 V- 106 m3 Tích 106 m3 Xả 106 m3 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) IX 0.083 0.694 0.611 0.611 X 0.076 0.973 0.897 0.714 0.794 XI 0.015 0.296 0.281 0.714 0.281 XII 0.120 0.303 0.183 0.714 0.183 I 0.097 0.054 0.043 0.671 II 0.122 0.061 0.061 0.610 III 0.157 0.048 0.109 0.500 IV 0.123 0.037 0.086 0.415 V 0.106 0.045 0.061 0.354 VI 0.139 0.05 0.089 0.265 VII 0.208 0.026 0.182 0.083 VIII 0.114 0.031 0.083 0.000 Cộng 0.714 1.213 Chú thích: Bảng 3-3: Cột 2 là lượng nước cần của năm thiết kế (bảng 3-1) Cột 3 là lượng nước đến trung bình tháng của năm điển hình (bảng 1-1). Cột 4 = Cột 3 - Cột 2 nếu kết quả là dương còn âm chuyển sang cột 5 Cột 6 là dung tích hiệu dụng hồ ứng với các tháng. Cột 7 là dung tích xả của từng tháng. Bảng 3-4: Cột 2 là dung tích hồ ứng với các tháng : bằng tổng cột 5 bảng 3-3 cộng với dung tích chết của hồ. Cột 3 là dung tích trung bình giữa các tháng. Cột 4 là diện tích lưu vực tương ứng với dung tích trung bình. Cột 5 bằng DZ * cột 4 ( DZ là lượng bốc hơi từng tháng). Cột 6 là lượng thấm trong hồ chứa lấy gần đúng bằng 0,1Vtb. Cột 7 = cột 6 + cột 5( là tổng lượng nước tổn thất của hồ chứa). Phân phối cột 8 bảng 3-4 vào bảng 3-5 để tính lại Vh có kể đến tổn thất.Kết quả thể hiện ở bảng 3-5. Từ bảng 3-5 ta có dung tích hiệu dụng của hồ chứa là: Wh = 0,714 .106(m3). Vậy dung tích ứng với mực nước dâng bình thường của hồ chứa là : WMNDBT = Wc + Wh Hay:WMNDBT = 0,106 +0,714 = 0,82.106(m3). Tra trên quan hệ W ~ Z ta được cao trình MNDBT là +78,0 ò3-2. Điều tiết lũ I. Mục đích và nhiệm vụ Điều tiết lũ có nhiệm vụ cơ bản là nghiên cứu cách hạ thấp lưu lượng đỉnh lũ, nhằm đáp ứng các yêu cầu phòng chống lũ cho các công trình ven sông và bảo vệ hạ lưu. Mục đích của việc nghiên cứu điều tiết lũ là thông qua tính toán tìm ra các biện pháp phòng chống thích hợp và có hiệu quả nhất, như xác định, quy mô công trình phòng lũ cần thiết, của kho nước phương thức vận hành công trình, quy mô công trình xả lũ hay kích thước đường tràn trong thi công hoặc cửa vào của các khu chậm lũ... II. Phương pháp tính toán. áp dụng phương pháp bán đồ giải của Pô-ta-pốp. Dựa vào phương trình liên tục của dòng chảy không ổn định: (3 - 4) Trong đó: f1= (3 - 5) f2= (3 - 6) q1 là lưu lượng xả đầu thời đoạn tính toán. q2 là lưu lượng xả cuối thời đoạn tính toán. Qtb là lưu lượng trung bình trong thời đoạn tính toán. V1,V2 là dung tích kho ở đầu thời đoạn và cuối thời đoạn tính toán. Dt là thời đoạn tính toán Dt = 1490(s) III. Các bước tính toán: 1- Lập quan hệ phụ trợ : + Giả thiết cột nước tràn Hi ( từ MNDBT trở lên). + Tính Qi tương ứng theo công thức. Qi = m.Btr. (3-7) Trong đó : m là hệ số lưu lượng, sơ bộ lấy m = 0.35. Btr là chiều rộng tràn. Hi là cột nước tràn + Từ Hi giả thiết, ta tính được Zi (cao trình mực nước trong hồ) Zi = MNDBT+Hi. Sau đó tra quan hệ V~Z, xác định được Vk từ đó ta có: Vi = Vki- VMNDBT. (3-8) + Từ f1i theo (3-5) và f2i theo (3-6). Từ qi và f1i, f2i ta có được quan hệ phụ trợ cần thiết 2- Tính toán quá trình xả lũ. + Giả thiết lưu lượng xả đầu tiên là : qi. + Tra trên quan hệ f1i~qi ta xác định được f1i. + Từ f1i ta tính được f2i = f1i + Qtb. + Tra ra qi+1 . + Từ qi tính ra hi suy ra Zi tra trên quan hệ V~Z có Vk(i) và Vi trong thời đoạn tiếp theo. + Lấy qi+1 vừa xác định được làm q đầu thời đoạn thứ i+1 để tính cho thời đoạn tiếp theo. Cứ như thế cho đến hết thời đoạn. Trong khuôn khổ đồ án này, em xin tính điều tiết lũ bằng tay cho một Btr = 20m, Btr = 15 còn lại em sử dụng phần mềm máy tính" Tính điều tiết lũ" của Thạc sĩ Nguyễn Thế Điện Gv khoa công trình - Trường đại học Thuỷ lợi 3- Kết quả tính toán. Bảng3-6: Thông số của biểu đồ phụ trợ. ( Với Btr = 20m) TT Z Hi (m) qx (m3/s) Vk (106m3) V (106m3) f1= f2= 1 78.00 0.00 0.00 0.820 0.000 0.00 0.00 2 78.40 0.40 7.84 0.850 0.030 16.21 24.06 3 78.80 0.80 22.19 0.920 0.100 56.02 78.21 4 79.20 1.20 40.76 1.004 0.184 103.11 143.87 5 79.60 1.60 62.75 1.092 0.272 151.17 213.93 6 80.00 2.00 87.70 1.180 0.360 197.76 285.46 7 80.40 2.40 115.28 1.280 0.460 251.08 366.37 8 80.80 2.80 145.27 1.379 0.559 302.53 447.80 9 81.20 3.20 177.49 1.486 0.666 358.24 535.72 10 81.60 3.60 211.79 1.599 0.779 416.92 628.71 11 82.00 4.00 248.05 1.712 0.892 474.63 722.68  Bảng 3-7: Tính toán điều tiết lũ. ( Với Btr = 20m) TT T (s) Qđến (m3/s) Qtb (m3/s) qxả (m3/s) f1 f2 Z V (106m3) (1) (2) (3) (4) (5) (60 (7) (8) (9) 1 0 0.000 0.000 0.000 0.00 0.00 78.00 0.820 2 1490 19.832 9.916 0.643 0.00 9.92 78.08 0.841 3 2980 39.644 29.738 4.814 9.44 39.18 78.29 0.853 4 4470 59.496 49.570 14.523 37.00 86.57 78.60 0.894 5 5960 79.328 69.412 29.846 81.33 150.74 78.98 0.964 6 7450 99.160 89.244 47.494 161.23 250.47 79.33 1.039 7 8940 99.200 99.180 47.538 163.13 262.31 79.33 1.039 8 10430 89.261 94.231 62.762 238.64 332.87 79.60 1.098 9 11920 79.320 84.291 70.165 273.12 357.41 79.72 1.124 10 13410 69.380 72.350 71.631 277.06 351.41 79.74 1.129 11 14900 59.440 64.410 69.107 272.88 337.29 79.71 1.120 12 16390 49.500 54.470 64.070 250.88 305.35 79.62 1.102 13 17880 39.560 44.530 57.515 237.01 281.54 79.51 1.078 14 19370 29.620 34.590 50.083 187.32 221.91 79.38 1.050 15 20860 19.680 24.650 42.138 141.53 166.18 79.23 1.018 16 22350 9.740 14.710 34.093 113.55 128.26 79.07 0.983 Bảng 3-6: Cột 2: Cột nước tràn giả thiết. Cột 3: Cao trình hồ tương ứng với cột nước tràn. Cột 4: Lưu lượng tràn tương ứng tính với công thức (3-5) Cột 5: Dung tích hồ tương ứng với cột nước tràn. Cột 6: Dung tích siêu cao. Bảng 3-7: Cột 2: Thời gian lũ của từng thời đoạn. Cột 3: Lưu lượng lũ từng thời đoạn. Cột 4: Lưu lượng lũ trung bình của 2 thời đoạn kế tiếp. Cột 5: Lưu lượng xả tương ứng với các thời đoạn (Tra trên biểu đồ phụ trợ) Cột 8: Dung tích hồ của từng thời đoạn. Cột 9: Mực nước hồ tương ứng. Kết luận: Từ kết quả Bảng 3-7 ta có: MNDGC của hồ ứng với Btr = 20m là +79,75; lưu lượng xả lớn nhất qxmax= 71,63 (m3/s); Hsc = MNDGC – MNDBT = 1,75 m Bảng3-8. Tính toán điều tiết lũ: (Với Btr = 15) TT T Qden qxa Z V Phut m3/s m3/s m 106m3 1 00 0.000 0.000 78.000 0.820 2 25 19.832 0.489 78.076 0.827 3 50 39.664 3.713 78.294 0.835 4 74 59.496 11.510 78.625 0.898 5 99 79.328 24.219 79.028 0.975 6 124 99.160 39.522 79.425 1.060 7 124 99.200 39.588 79.425 1.060 8 149 89.260 53.968 79.754 1.131 9 174 79.320 62.550 79.934 1.170 10 199 69.380 65.902 80.003 1.185 11 224 59.440 65.533 79.995 1.183 12 248 49.500 62.333 79.929 1.169 13 273 39.560 57.281 79.824 1.146 14 298 29.620 50.986 79.689 1.117 15 323 19.680 44.003 79.530 1.083 16 348 9.740 36.596 79.353 1.045 17 372 0.000 29.174 79.163 1.004 18 397 0.000 22.623 78.982 0.965 19 422 0.000 17.398 78.824 0.935 20 446 0.000 13.693 78.702 0.912 21 471 0.000 10.947 78.605 0.894 22 496 0.000 8.891 78.526 0.879 23 500 0.000 8.610 78.516 0.877 MNDBT = +78.00 MNDGC = +80.00 Hsc = 2.00 m DTPL = 0.41.106m3 qmax = 65.90 m3/s  chương IV Tính toán các chỉ tiêu đập đất I . Xác định cao trình đỉnh đập. Cao trình đỉnh đập được xác định theo công thức sau đây: ẹdd = MNDGC + hsl + a (4-1). Trong đó: hsl là chiều cao sóng leo, tính theo công thức sau: hsl = 0,0208.V5/4.D1/3 . Với D là chiều dài đà sóng ứng với MNDGC : D = 0,5km, V là vận tốc tính toán bình quân lớn nhất: V = 20 m/s. Thay vào công thức trên ta được : hsl = 0,7m. a là độ cao an toàn: a= 0,4m. Vậy cao trình đỉnh đập là : ứng với tràn Btr = 15m tương ứng với MNDGC = +80.0 ẹdd = 80+0,7 +0,4 = +81,10 ứng với tràn Btr = 20m có cao trình MNDGC = 79,75 m ẹdd = 79,75+0,7 +0,4 = +80,85 Kết luận cả hai cao trình đỉnh đập đều cao hơn cao trình đỉnh đập hiện tại là 80,50 m. Vậy ứng với hai Btr khác nhau đều phải tôn cao đập lên. II. Chiều rộng đỉnh đập Để đảm điều kiện ổn định và điều kiện khi thi công, ta chọn chiều rộng đỉnh đập B = 5m. Vì đỉnh đập không tham gia vào quá trình giao thông vận tải nên mặt đập chỉ cần rải một lớp dăm dầy 0,15m. Và đỉnh đập được cấu tạo th._.eo kiểu sống trâu dốc về hai bên với độ dốc khoảng 2%, để thoát nước mặt. III. Thiết kế mái dốc và cơ đập. 1. Thiết kế mái đập . Khi thiết kế mái đập phải được ổn định trong mọi điều kiện làm việc của đập. Độ xoải của mái đập phải được qui định tuỳ thuộc chất đất đắp thân đập và mức độ đầm nén đất, chiều cao đập, tính chất đất nền, điều kiện xây dựng và quản lý khai thác công trình. Theo kinh nghiệm có thể xác định hệ số mái dốc như sau: + Mái thượng lưu: m1 = 0,05H+2 + Mái hạ lưu: m2 = 0,05H+1,5 Vậy + Mái thượng lưu: m1 = 3,00 + Mái hạ lưu: m2 = 2,5. Mái thượng lưu được gia cố bằng hình thức đá lát với chiều dầy lấy t= 0,30m, và lát dưới mực nước chết một đoạn là 2.hsl = 1,4m. Mái hạ lưu trồng cỏ và làm các rãnh thoát nước. 2. Cơ đập. a. Nhiệm vụ Cơ đập ở mái thượng lưu chủ yếu làm tăng ổn định của đập và kéo dài đường viền thấm. Còn ở hạ lưu ngoài 2 tác dụng trên nó còn có nhiệm vụ thoát nước mặt cho mái đập và làm đường đi lại trong quá trình kiểm tra đập và có thể làm đường dân sinh. Từ những nhiệm vụ kể trên đối với cơ thượng lưu chỉ cần gia cố đá lát là đủ (nếu nó nằm trên mực nước chết), còn cơ hạ lưu thì ta phải bố trí thêm các rãnh dọc ngang cơ để thoát nước mặt cho mái và đỉnh đập. b. Vị trí và kích thước : +Vị trí: Với chiều cao đập cao hơn 10m, theo QPVN11-77, thì ta phải tiến hành làm cơ. Cơ đập hạ lưu được đặt ở cao trình + 73, thượng lưu không làm cơ. + Kích thước: Vì đập được thi công bằng xe cơ giới nên theo điều 3-10 QPVN11-77, thì chiều rộng cơ đập ta lấy bằng 2,5m. IV. Thiết kế thiết bị thoát nước. + Đối với mặt cắt lòng sông ( hạ lưu có nước) em chọn thoát nước thấm kiểu lăng trụ. Với chiều rộng lăng trụ thoát nước theo QPVN11-77, điều 3-65 thì Bđá = 2,0m Cao trình lăng trụ thoát nước thì cũng theo QPVN11-77 điều 3-65 thì không lấy thấp hơn mực nước hạ lưu max một khoảng không nhỏ hơn 0,5 m. Như vậy trình đỉnh lăng trụ là +65,50 m Mái lăng trụ thoát nước ta lấy: mt = 1,0 và mh = 1,0. + Đối mặt cắt sườn đồi ( hạ lưu không có nước) thì ta chọn thiết bị thoát nước kiểu áp mái. Chương v Thiết kế tràn xả lũ ò5-1: Những vấn đề chung. Đường tràn dọc là loại công trình tháo lũ có chế độ làm việc ổn định, an toàn hơn các công trình tháo lũ khác. Kết cấu của công trình là kết cấu hở nên thi công, quản lý và sửa chữa thuận lợi. Chế độ thuỷ lực của đường tràn bao gồm hầu hết những vấn đề tính toán của đập tràn, kênh hở, tiêu năng. Do đó trong thiết kế đường tràn sau khi đã xác định chiều dài tràn nước và cột nước tràn theo so sánh kinh tế kỹ thuật phải lần lượt thiết kế các thành phần của công trình theo trình tự từ thượng lưu đến hạ lưu. ò5-2: Tổng quan về tràn xả lũ I- Trong chương I (Tình hình chung) em đã trình bày về hiện trạng tràn xả lũ. Hiện tại tràn xả lũ bị xói lở ở phía hạ lưu đuôi tràn. Cao trình tràn hiện tại là +77,5 (m). Để đảm bảo tưới tự chảy với đủ số diện tích thiết kế, dung tích hồ phải lớn hơn trước đây vậy phải tăng cao trình tràn lên cao. Theo kết quả tính điều tiết hồ, điều tiết lũ, cao trình tràn cần thiết kế là +78,0 (m). Vị trí bố trí tuyến tràn : Khi bố trí đường tràn tháo lũ phải căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất, khả năng thi công và lưu ý các vấn đề sau: Đường tràn tách khỏi đập dâng nước để sự nối tiếp giữa công trình bê tông của đường tràn và đập dâng nước bằng vật liệu địa phương đỡ phức tạp, giảm được khối lượng tường chắn đất. ở đây em chọn phương án đường tràn cạnh đập dâng nước. Khi bố trí kênh dẫn vào ngưỡng tràn và kênh tháo sau ngưỡng tràn cần chú ý điều kiện thuỷ lực, tránh cho mái đập đất phía thượng lưu khỏi bị xói lở do dòng chảy từ hồ chứa vào ngưỡng tràn và bảo vệ cho hạ lưu công trình, đồng thời khối lượng công trình phải nhỏ nhất. Dựa vào bình đồ khu vực dự án em bố trí tuyến tràn ở vai trái của đập chính và chảy vào khe nhỏ về khe Canh. Cách tuyến đập một khoảng 70 m. Dựa vào quy mô công trình, tính lưu lượng lũ và tình hình địa chất, địa hình của công trình, em sơ bộ nêu ra 2 phương án công trình như sau: + Phương án I: Với B = 15 m nối tiếp ngưỡng tràn là dốc nước và mũi phun. + Phương án II: Với B = 20 m nối tiếp ngưỡng tràn là dốc nước và mũi phun. II- Hình thức tràn. Là tràn đỉnh rộng không cửa van sau ngưỡng tràn là thu hẹp của dốc nước từ Btr = 15 m về Bdốc = 10 m (Phương án I) hoặc từ Btr = 20 m về Bdốc=15m (Phương án II). Sau đoạn thu hẹp là dốc nước không đổi có bề rộng không đổi. Độ dốc đoạn thu hẹp cả phương án I và II là i =10%, độ dốc dốc nước kế tiếp đoạn thu hẹp cả 2 phương án em đều lấy độ dốc là i =6%, cuối dốc là mũi phun. III- Kết cấu tràn toàn bộ tràn được làm bằng BTCT. Đường tràn tháo lũ ven bờ bao gồm những bộ phận sau: + Kênh dẫn vào ngưỡng tràn và tường cánh phía thượng lưu. + Ngưỡng tràn. + Kênh tháo để đưa nước từ ngưỡng xuống hạ lưu, dạng dốc nước. + Bộ phận tiêu năng. IV- Cao trình ngưỡng tràn. Vì là tràn tự do nên ta lấy cao trình ngưỡng tràn bằng cao trình mực nước dâng bình thường +78,0m. ò5-3: Thiết kế sơ bộ các phương án. A - Phương án I: Với Btr = 15 m. I- Tính toán thuỷ lực. Mục đích : Trong thiết kế sơ bộ em chỉ tính toán thuỷ lực các bộ phận của tràn (Ngưỡng tràn, đoạn thu hẹp, dốc nước, mũi phun….) với Qmax. Để từ đó tìm được mực nước lớn nhất trong tràn có thể xảy ra. Dựa vào đó ta xác định được kích thước mặt cắt ngang tràn. 1- Tính toán thuỷ lực ngưỡng tràn. Vì là đập tràn kiểu đỉnh rộng nên chiều dài ngưỡng tràn thoả mãn điều kiện sau đây: (2 á 3) H Ê d Ê (8 á10) H Với H là cột nước tràn H = 2,0m. Vậy em chọn d = 10 m - Tính toán độ sâu phân giới h k. áp dụng công thức : hk = (5-1) Với q là lưu lượng đơn vị q = = 4,39 m3/m.s Q là lưu lượng xả lớn nhất qua tràn Q = 65,9 (m3/s). B là bề rộng ngưỡng tràn B = 15 m g = 9,81 m/s2 hk = 1,25 (m) Độ sâu dòng chảy cuối ngưỡng tràn (đầu đoạn thu hẹp) chính bằng độ sâu phân giới hk. 2- Tính toán thuỷ lực đoạn thu hẹp. Đoạn thu hẹp có bề rộng đầu đoạn B = 15 m cuối đoạn B = 10 m, chọn góc thu hẹp q = 220 (Theo kinh nghiệm). Vậy chiều dài đoạn thu hẹp là L = = 13 (m) a- Phương pháp tính toán. Xác định độ sâu dòng chảy cuối đoạn thu hẹp (đầu dốc nước) bằng phương pháp thử dần. b- Trình tự tính toán. - Xuất phát từ phương trình. Dl = (5-2) Trong đó : Ec là tỷ năng cuối đoạn tính toán Ec = hc + Eđ là tỷ năng đầu đoạn tính toán Eđ = hđ + i là độ dốc đáy kênh i = 10% độ dốc thuỷ lực trung bình của đoạn tính toán. Dl chiều dài đoạn tính toán. hđ : độ sâu dòng chảy đầu đoạn thu hẹp. hc : độ sâu dòng chảy cuối đoạn thu hẹp. vđ: vận tốc dòng chảy đầu đoạn thu hẹp vđ = vc: vận tốc dòng chảy cuối đoạn thu hẹp vc = Q: Lưu lượng qua tràn Q = Qxmax = 65,90 (m3/s) - Vì đã biết hđ , bđ, Q ta lần lượt tính được: Vđ : Vận tốc dòng chảy tại mặt cắt đầu đoạn thu hẹp. cđ : Chu vi mặt cắt ướt cđ = Bđ + 2.hđ wđ : Diện tích mặt cắt ướt wđ = hđ .Bđ B : Bề rộng dốc tại từng mặt cắt.(Tại đầu dốc B = 15m, cuối dốc B = 10m) Rđ : Bán kính thuỷ lực Rđ = Cđ: Hệ số Sedi Cđ = Rđ1/6 n : Hệ số nhám lòng kênh n = 0,017 (Tra sổ tay thuỷ lực với kênh BTCT) - Giả sử một độ sâu nào đó cuối đoạn tính toán là hc có hc, Bc, Q tính tương tự đầu đoạn ta có vc,, Vc,xc, Rc, Cc. - Từ đó ta tính được các giá trị sau: = 0,5. (Cđ + Cc) ; 0,5. (Vđ + Vc); = 0,5 . ( Rđ + Rc) . = (5-3) Sau đó thay tất cả các giá trị vào công thức (5-2) tính được Dl, cứ thử dần như vậy đến bao giờ ta được Dl = 13 m thì hc là giá trị cần tìm. c- Kết quả tính toán. Với hđ = 1,25 m, Q = Qxmax = 65,90 m3/s, Bđ = 15 m, Bc = 10m, L = 13 m, ta tìm được hc = 1,04m 3- Tính toán thuỷ lực dốc nước. Mục đích: Tính toán thuỷ lực trong dốc nước chủ yếu nhằm xây dựng đường mặt nước trong dốc nước hoặc chiều sâu của nước trong dốc nước từ đó thiết kế chính xác được chiều cao tường bên tính được lưu tốc trên dốc, điều kiện thuỷ lực trước khi vào bộ phận tiêu năng để chọn các kết cấu bản đáy và tiêu năng hợp lý. Các số liệu ban dầu: + Bề rộng dốc nước B = 10 m. + Cao trình đầu dốc 77,22 m. + Độ dốc dốc nước i = 6%. + Chiều dài dốc nước L = 60 m + Cao trình cuối dốc 73,62 m. + Lưu lượng lớn nhất Q = Qxmax = 65,9 m3/s. + Độ sâu dòng chảy đầu dốc nước h = 1,04m 3-a. Xác định định tính đường mặt nước. a- Tính độ sâu phân giới. áp dụng công thức : hk = (5-4) Với q là lưu lượng đơn vị: q = = 6,59 m3/m.s Q là lưu lượng xả lớn nhất qua tràn Q = 65,9 (m3/s). B là bề rộng dốc nước B = 10 m g = 9,81 m/s2 hk = 1,642 (m) b- Tính ik Từ công thức : Q = C. v. ị i = Trong đó: wk = B.hk ; ck = 2.hk + B ; Rk = ; Ck = . Với hk = 1,642, thay vào công thức trên ta được ik = 3,5.10-3 c- Tìm độ sâu dòng chảy đều trong dốc nước: ho: áp dụng công thức : Q = C. v.: Trong đó i = 6%, B = 10m, Q = 65,90 m3/s ; w = B.ho c0 = 2.h0 + B ; R0 = ; C0 = ( chỉ số o thể hiện là dòng đều). Ta tìm được giá trị ho = 0,32: Vậy ik h > ho . Như vậy đường mặt nước trong dốc là đường nước hạ bII. 3-b. Vẽ đường mặt nước trong dốc nước: a- Phương pháp tính toán và trình tự tính toán: Ta sử dụng phương pháp cộng trực tiếp và áp dụng công thức cơ bản sau: Dl = (5-5) L = (5-6) ở đây : DEi = Ei+1 - Ei = (hi+1 + ) - ( hi + ) (5-7) Ký hiệu i chỉ mặt cắt thượng lưu đoạn thứ i. i +1 chỉ mặt cắt hạ lưu đoạn thứ i. tính gần đúng theo công thức dòng chảy đều: C: Hệ số Sedi C = R1/6 n : Hệ số nhám lòng kênh n = 0,017 (Tra sổ tay thuỷ lực với kênh BTCT) Q : Lưu lượng trong dốc Q = 65,90 (m3/s) R : Bán kính thuỷ lực R = V : Vận tốc dòng chảy. c : Chu vi mặt cắt ướt c = B + 2.h w : Diện tích mặt cắt ướt w = h .B B : Bề rộng dốc B=10m. h : Độ sâu dòng chảy trong dốc nước b- Kết quả tính toán.(Bảng 5-1.) Bảng 5-1: Tính đường mặt nước trong dốc. Stt H (m) w (m2) V (m/s) E (m) D E (m) c (m) R (m) J Jtb D L (m) ồ L (m) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) 1 1.040 10.40 6.337 3.086 12.08 0.861 0.014 2 0.980 9.80 6.724 3.285 0.20 11.96 0.819 0.017 0.016 4.47 4.47 3 0.886 8.86 7.435 3.704 0.42 11.77 0.753 0.023 0.020 10.53 15.00 4 0.860 8.60 7.663 3.853 0.15 11.72 0.734 0.026 0.025 4.19 19.19 5 0.809 8.09 8.150 4.194 0.34 11.62 0.696 0.031 0.028 10.81 30.00 6 0.762 7.62 8.654 4.578 0.38 11.52 0.661 0.038 0.034 15.00 45.00 7 0.731 7.31 9.017 4.875 0.30 11.46 0.638 0.043 0.040 15.00 60.00 Dựa vào bảng (5-1) ta có độ sâu cuối dốc nước là h = 0,731m. 4- Tính toán thuỷ lực kênh xả: a- Các số liệu thiết kế: Lưu lượng thiết kế: Q = Qxmax = 65.9(m3/s). Độ nhám thuỷ lực n=0,02.(đối với kênh đá xây). Độ dốc đáy kênh i = 1/1000. Mái kênh m =1,5. Bề rộng kênh là bk = 10m. Chiều dài kênh xả là Lk = 20m. b- Phương pháp và các bước tính toán: Ta thiết kế mặt cắt kênh theo phương pháp có lợi nhất về thuỷ lực. Với phương pháp trên ta tiến hành các bước như sau: + Tính giá trị F(Rln) = trong đó m0 = 2.-m. Từ giá trị F(Rln) và n, sử dụng phụ lục (8-1) bảng tra thuỷ lực được giá trị Rln. + Tính tỷ số bk/Rln và dựa vào m, tra phụ lục (8-3) bảng tra thuỷ lực được tỷ số hk/Rln. Từ đó tính được hk. c- Kết quả tính toán: Thay các tham số và lần lượt thực hiện các bước tính toán như trên ta được các trị số mặt cắt kênh xả: m=1.5 2,23 10m 3,0m Hình 5-1 Sơ hoạ mặt cắt kênh xả 5- Tính toán thuỷ lực mũi phun. Trong khuôn khổ đồ án này em không có điều kiện tính chi tiết góc phun hợp lý, em lấy sơ bộ theo kinh nghiệm thực tế, góc phun hợp lý là 11031’. Hay mũi phun có độ dốc ngược là i = - 0,2. Chiều dài mũi phun l=2m. II. Chọn cấu tạo chi tiết. Sân thứ nhất làm bằng đá xây M100, chiều dài L = 20m, chiều rộng không đổi B = 20m, hệ số mái m = 0,65 chiều cao tường bên là h = 2,5. Chiều dày bản đáy là t = 1,0m. Sân trước thứ hai bằng bê tông cốt thép M200, đáy dày 0,5m bề rộng thay đổi từ 15m đến 20m. Tường bên có chiều cao thay đổi từ h = 2,5 đến 3,1m. Mặt cắt chữ nhật chiều dài 15m. Ngưỡng tràn: Bằng BTCT M200, có chiều dài ngưỡng là 10m. Tường bên ngưỡng tràn cao 3,1m (bằng cao trình đỉnh đập), cao trình ngưỡng là +78, chiều dày bản đáy 0,8 m. Đoạn thu hẹp bằng bê tông cốt thép M200, chiều dài là 13m, bề rộng thay đổi dần từ 15 đến 10m, tường bên có chiều cao giảm dần từ 3,1 đến 1,6m, chiều dày bản đáy t = 0,6m Dốc nước làm bằng BTCT M200, tổng chiều dài là 60m , chiều rộng không đổi B = 10m, Chiều cao tường bên là 1,6m. Bản đáy dày t = 0,6m B- Phương án 2: Với Btr = 20 m. Tính toán tượng tự phương án 1. I- Tính toán thuỷ lực. 1- Tính toán thuỷ lực ngưỡng tràn. Vì là đập tràn kiểu đỉnh rộng nên chiều dài ngưỡng tràn thoả mãn điều kiện sau đây: (2 á 3) H Ê d Ê (8 á10) H Với H là cột nước tràn H = 1,75m. Vậy em chọn d = 10 m - Tính toán độ sâu phân giới h k. áp dụng công thức : hk = (5-8) Với q là lưu lượng đơn vị : q = = 3,58 m3/m.s Q là lưu lượng xả lớn nhất qua tràn Q =71,63 (m3/s). B là bề rộng ngưỡng tràn B = 20 m g = 9,81 m/s2 hk = 1.09 (m) Độ sâu mực dòng chảy cuối ngưỡng tràn (đầu đoạn thu hẹp) chính bằng độ sâu phân giới hk. 2- Tính toán thuỷ lực đoạn thu hẹp. Đoạn thu hẹp có bề rộng đầu đoạn B = 20 m cuối đoạn B = 15 m, chọn góc thu hẹp q = 220 (Theo kinh nghiệm). Vậy chiều dài đoạn thu hẹp là L = = 13 (m) a- Phương pháp tính toán. Xác định độ sâu dòng chảy cuối đoạn thu hẹp (đầu dốc nước) bằng phương pháp thử dần. b- Trình tự tính toán. - Xuất phát từ phương trình. Dl = (5-9) Trong đó : Ec là tỷ năng cuối đoạn tính toán Ec = hc + Eđ là tỷ năng đầu đoạn tính toán Eđ = hđ + i là độ dốc đáy kênh i = 10% độ dốc thuỷ lực trung bình của đoạn tính toán. Dl chiều dài đoạn tính toán. hđ : độ sâu dòng chảy đầu đoạn thu hẹp. hc : độ sâu dòng chảy cuối đoạn thu hẹp. vđ: vận tốc dòng chảy đầu đoạn thu hẹp vđ = vc: vận tốc dòng chảy cuối đoạn thu hẹp vc = Q: Lưu lượng qua tràn Q = Qxmax = 71,63 (m3/s) Vì đã biết hđ , bđ, Q ta lần lượt tính được: Vđ : Vận tốc dòng chảy. cđ : Chu vi mặt cắt ướt cđ = Bđ + 2.hđ wđ : Diện tích mặt cắt ướt wđ = hđ .Bđ B : Bề rộng dốc tại từng mặt cắt.(Tại đầu dốc B = 15m, cuối dốc B = 10m) Rđ : Bán kính thuỷ lực Rđ = Cđ: Hệ số Sedi Cđ = Rđ1/6 n : Hệ số nhám lòng kênh n = 0,017 (Tra sổ tay thuỷ lực với kênh BTCT) Giả sử một độ sâu nào đó cuối đoạn tính toán là hc có hc, Bc, Q tính tương tự đầu đoạn ta có vc,, Vc,xc, Rc, Cc. Từ đó ta tính được các giá trị sau: = 0,5. (Cđ + Cc) ; 0,5. (Vđ + Vc); = 0,5 . ( Rđ + Rc) . Còn tính gần đúng theo công thức dòng chảy đều: = (5-10) Sau đó thay tất cả các giá trị vào công thức (5-9) tính được Dl, cứ thủ dần như vậy đến bao giờ ta được Dl = 13 m thì hc là giá trị cần tìm. c- Kết quả tính toán. Với hđ = 1,09 m, Q = Qxmax =71,63 m3/s, Bđ = 20 m, Bc = 15m, L = 13 m, ta tìm được hc = 0,748 m 3- Tính toán thuỷ lực dốc nước. Mục đích: Tính toán thuỷ lực trong dốc nước chủ yếu nhằm xây dựng đường mặt nước trong dốc nước hoặc chiều sâu của nước trong dốc nước từ đó thiết kế chính xác được chiều cao tường bên tính được lưu tốc trên dốc, điều kiện thuỷ lực trước khi vào bộ phận tiêu năng để chọn các kết cấu bản đáy và tiêu năng hợp lý. Các số liệu ban dầu: + Bề rộng dốc nước B = 15 m. + Cao trình đầu dốc 77,22 m. + Độ dốc dốc nước i = 6%. + Chiều dài dốc nước L = 60 m + Cao trình cuối dốc 73,62 m. + Lưu lượng lớn nhất Q = Qxmax = 71.63 m3/s. + Độ sâu dòng chảy đầu dốc nước h = 0,748m 3-1. Xác định định tính đường mặt nước. a- Tính độ sâu phân giới. áp dụng công thức : hk = (5-11) Với q = = 4,77 m3/m.s là lưu lượng đơn vị. Q là lưu lượng xả lớn nhất qua tràn Q = 71.63 (m3/s). B là bề rộng dốc nước B = 15 m g = 9,81 m/s2 hk = 1,32 (m) b- Tính ik Từ công thức : Q = C. v. ị i = Trong đó: wk = B.hk ; ck = 2.hk + B ; Rk = ; Ck = . Với hk = 1,32, thay vào công thức trên ta được ik = 3,1.10-3 c- Tìm độ sâu dòng chảy đều trong dốc nước: ho: áp dụng công thức : Q = C. v.: Trong đó i = 6%, B = 15m, Q = 71,63 ; w = B.ho ; c0 = 2.h0 + B ; R0 =; C0 = ( chỉ số o thể hiện là dòng đều). Ta tìm được giá trị ho = 0,52m: Vậy ik h > ho . Như vậy đường mặt nước trong dốc là đường nước hạ bII. 3-2. Vẽ đường mặt nước trong dốc nước: a- Phương pháp tính toán và trình tự tính toán: Ta sử dụng phương pháp cộng trực tiếp và áp dụng công thức cơ bản sau: Dl = (5-12) L = (5-13) ở đây : DEi = Ei+1 - Ei = (hi+1 + ) - ( hi + ) (5-14) Ký hiệu i chỉ mặt cắt thượng lưu đoạn thứ i. i +1 chỉ mặt cắt hạ lưu đoạn thứ i. j tính theo công thức dòng chảy đều: j = C: Hệ số Sedi C = R1/6 n : Hệ số nhám lòng kênh n = 0,017 (Tra sổ tay thuỷ lực với kênh BTCT) Q : Lưu lượng trong dốc Q =71,63 (m3/s) R : Bán kính thuỷ lực R = V : Vận tốc dòng chảy. c : Chu vi mặt cắt ướt c = B + 2.h w : Diện tích mặt cắt ướt w = h .B B : Bề rộng dốc B=15m. h : Độ sâu dòng chảy trong dốc nước c- Kết quả tính toán.(Bảng 5-2) Bảng 5-2: Tính đường mặt nước trong dốc. Stt H (m) w (m2) V (m/s) E (m) D E (m) c (m) R (m) J Jtb D L (m) ồL (m) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) 1 0.748 11.22 6.384 2.825 16.50 0.680 0.020 2 0.700 10.50 6.822 3.072 0.25 16.40 0.640 0.024 0.022 6.50 6.50 3 0.657 9.85 7.271 3.351 0.28 16.31 0.604 0.030 0.027 8.50 15.00 5 0.609 9.14 7.838 3.740 0.39 16.22 0.564 0.038 0.034 15.00 30.00 6 0.581 8.72 8.214 4.021 0.28 16.16 0.540 0.044 0.041 15.00 45.00 7 0.564 8.46 8.469 4.219 0.20 16.13 0.524 0.049 0.047 15.00 60.00 Dựa vào bảng (5-2) ta có độ sâu cuối dốc nước là h = 0,564m. 4. Tính toán thuỷ lực kênh xả: Các số liệu thiết kế: - Lưu lượng thiết kế: Q = Qxmax = 71,63(m3/s). Độ nhám thuỷ lực n=0,02.(đối với kênh đá xây). Độ dốc đáy kênh i = 1/1000. Mái kênh m =1,5. Bề rộng kênh là bk = 15m. Chiều dài kênh xả là Lk = 20m. b. Phương pháp và các bước tính toán: Ta thiết kế mặt cắt kênh theo phương pháp có lợi nhất về thuỷ lực: Với phương pháp trên ta tiến hành các bước như sau: + Tính giá trị F(Rln) = trong đó m0 = 2.-m. Từ giá trị F(Rln) và n, sử dụng phụ lục (8-1) bảng tra thuỷ lực được giá trị Rln. + Tính tỷ số bk/Rln và dựa vào m, tra phụ lục (8-3) đươc tỷ số hk/Rln. Từ đó tính được hk. c. Kết quả tính toán: Thay các tham số và lần lượt thực hiện các bước tính toán như trên ta được các trị số mặt cắt kênh xả: Q (m3/s) bk (m) m 4.m0 i F(Rln) R(ln) hk (m) 71,63 15 1,5 8,424 0.001 0.003718 1.8794 1,89 2,5m 15m 1,89 m=1.5 Hình 5-2- Sơ hoạ mặt cắt kênh xả 5. Tính toán thuỷ lực mũi phun. Trong khuôn khổ đồ án này em không có điều kiện tính chi tiết góc phun hợp lý , em lấy sơ bộ theo kinh nghiệm thực tế góc phun hợp lý là 11031’. Hay mũi phun có độ dốc ngược là i = - 0,2. Chiều dài mũi phun l = 2m. II. Chọn cấu tạo chi tiết. - Sân thứ nhất làm bằng đá xây M100, chiều dài L = 20m, chiều rộng không đổi B = 25m, hệ số mái m =0,65 chiều cao tường bên là h = 2,25. Chiều dày bản đáy là t = 1,20m. - Sân trước thứ hai bằng bê tông cốt thép M200, đáy dày 0,6 m bề rộng thay đổi từ 20m đến 25m. Tường bên có chiều cao thay đổi từ h = 2,25 đến 3,1m. Mặt cắt chữ nhật chiều dài 15m. - Ngưỡng tràn: Bằng BTCT M200, có chiều dài ngưỡng là 10m. tường bên ngưỡng tràn cao 3,1m ( bằng cao trình đỉnh đập), cao trình ngưỡng là +78, chiều dày bản đáy 1,0 m. - Đoạn thu hẹp bằng bê tông cốt thép M200, chiều dài là 13 m, bề rộng thay đổi dần từ 20 đến 15m, tường bên có chiều cao giảm dần từ 3,1 về 1,3m, chiều dày bản đáy t = 1,0 m - Dốc nước làm bằng BTCT M200, tổng chiều dài là 60m , chiều rộng không đổi B = 15m, Chiều cao tường bên là 1,6m. Bản đáy dầy t = 0,7m - Dọc theo tràn được bố trí những khe lún và dùng bao tải nhựa đường chống thấm. Dưới lớp bê tông cột thép là một lớp bê tông lót M100 dầy 10cm. (Cấu tạo chi tiết các bộ phận tràn xem chi tiết bản vẽ) chương vi Thiết kế cống ngầm I. Nhiệm vụ. Cống lấy nước thuộc cụm công trình đầu mối hồ chứa Bào Hóp có nhiệm vụ lấy nước từ hồ chứa rồi dẫn qua kênh chính sau đập để cung cấp cho 150 ha diện tích canh tác, trong đó có 60 ha là diện tích trồng lúa và 90 ha trồng màu và cây công nghiệp, vườn đồi. II. Cấp công trình. Căn cứ vào nhiệm vụ, do cống cấp nước tưới cho 150 (ha) đất canh tác nông nghiệp. Tra bảng cấp công trình trong “TCVN 5060 - 90” được cấp công trình là cấp V. Lưu lượng thiết kế QTK = 0,156 (m3/s). Tra bảng cấp công trình trong “TCVN 5060 - 90” ta được cấp công trình là cấp V. Theo cấp chung của cả công trình, vì cống là một trong những công trình chủ yếu của đầu mối nên ta chọn cấp của cống cùng cấp với cấp công trình đầu mối là cấp IV III. Chọn tuyến và hình thức cống Căn cứ vào nhiệm vụ của công trình, tài liệu địa hình, địa chất của khu vực xây dựng công trình, cống đặt dưới đập đất, mực nước thượng lưu khi lấy nước thay đổi nhiều (từ MNC ẹ72,6 á MNDBT ẹ78,0) nên hình thức hợp lý là cống ngầm không áp đặt trong đập không tràn ở phía bờ trái, vuông góc với tuyến đập. Chiều dài tuyến cống là 55 m gồm 15 m trước tháp van và 40 m sau tháp van. Điều tiết lưu lượng nhờ cửa van phẳng bằng thép. Vật liệu làm cống bằng bê tông cốt thép M200 mặt cắt cống thiết kế là hình chữ nhật. Cột nước trước cống lớn nên ta dùng hình thức lấy nước kiểu tháp, vị trí đặt tháp van sơ bộ chọn ở mép ngoài mái thượng lưu tại vị trí đặt cống. Trong tháp van có bố trí van công tác và van sửa chữa. IV. Sơ bộ chọn cao trình đặt cống Để đảm bảo cho kênh hạ lưu làm việc bình thường thì cao trình khống chế đáy đầu kênh là ẹ71,60 m. Nhiệm vụ đặt ra của cống là phải cung cấp đủ lưu lượng theo yêu cầu dùng nước ứng với mọi điều kiện làm việc của hồ. Theo địa hình, đáy cống phía thượng lưu chọn cao hơn cao trình bùn cát lắng đọng (ẹ70) và thấp hơn cao trình MNC (ẹ72.30). Vậy cao trình đáy cống phía thượng lưu được chọn là 71,74 với độ dốc của cống là i = 0.0025. V- Các chỉ tiêu thiết kế - Lưu lượng thiết kế Q1 = 0,156(m3/s) - MNDBT 78,00 (m) - MNDGC 80,00 (m) - MNC 72,30 (m) VI. Trường hợp tính toán Khẩu diện cống được tính toán với trường hợp mực nước thượng lưu là MNC, lưu lượng xả qua cống QTK = 0,156 (m3/s). Lúc này cửa van được mở hoàn toàn. VII- Tính toán thuỷ lực kênh hạ lưu. 1- Các thông số thiết kế: + Độ dốc đáy kênh i = 3.10-3. + Độ nhám lòng kênh n = 0,017 + Hệ số mái kênh m = 0. Kênh hạ lưu được thiết kế trước để làm căn cứ cho việc tính toán thuỷ lực cống. Mặt cắt kênh được tính toán với lưu lượng thiết kế tức lưu lượng lấy nước lớn nhất Qc = 0,156 m3/s. được tính như sau: Q = (6-1) Trong đó : qc là hệ số tưới thiết kế cho khu tưới qc = al . ql + am. qm al, am: tỷ lệ diện tích lúa so với diện tích gieo trồng, tỷ lệ diện tích màu,cây công nghiệp và vườn đồi so với diện tích gieo trồng. ql: hệ số tưới mặt ruộng của lúa ql =1.15 (l/s/ha) qm: hệ số tưới mặt ruộng của màu, cây công nghiệp và vườn đồi qm = 0.45 (l/s/ha) al = = qc = 0,4.1,15 + 0,6.0,45 =0,73 (l/s/ha) Q = h = 0,85 là hệ số lợi dụng kênh mương Qtk = 1,2.Q = 1,2.0,13 = 0,156 (m3/s) 2- Xác định chiều rộng đáy kênh và độ sâu nước trong kênh. Vì kênh dẫn lấy nước từ hồ chứa nên hàm lượng bùn cát trong nước nhỏ, không cần kiểm tra điều kiện bồi lắng, kênh dẫn nước là kênh xây đáy BTCT nên không cần kiểm tra điều kiện xói lở. a- Phương pháp tính Tính mặt cắt kênh theo điều kiện có lợi nhất về mặt thuỷ lực b- Các bước tính toán. Chọn bk = 0.55 (m), áp dụng công thức tính f(Rln) f(Rln) = Trong đó mo= 2., có giá trị f(Rln) và dựa vào hệ số nhám n tra phụ lục 8-1 (bảng tra thuỷ lực)được giá trị Rln, tính được tỷ số tra phụ lục 8-3 ta được tỷ số từ đó tính được h c- Kết quả tính toán thể hiện trong bảng 6-1 Bảng 6-1 - Tính mặt cắt kênh Q b(m) m 4m0 i f(Rln) Rln h 0,156 0,55 0 8 0,003 2.808834 0.1473 0,32 Kết cấu kênh được chọn sơ bộ như sau: Kênh đá xây M100 VIII - Tính toán khẩu diện cống. 1- Trường hợp tính toán. Khẩu diện được tính với trường hợp chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ và lưu lượng lấy nước tương đối lớn. Thường tính với trường hợp MNC ở thượng lưu, còn hạ lưu là mực nước khống chế đầu kênh tưới Zkc, chênh lệch mực nước thượng hạ lưu khi đó sẽ là: [DZ] = MNC - Zkc. Với Zkc = 71,6 + 0,30 = 71,90 (m). => [DZ] = 0,40 (m). Lúc này để lấy đủ lưu lượng thiết kế, cần mở hết cửa van. Sơ đồ tính toán như hình vẽ: hh L1 Lo Z1 Zp Zl Zv Z1 d Lb Hình 6. - 1: Sơ đồ tính thuỷ lực cống. 2- Tính bề rộng cống bc. Bề rộng cống phải đủ lớn để lấy được lưu lượng cần thiết Q khi chênh lệch mực nước thượng hạ lưu [DZ] đã khống chế, tức phải đảm bảo điều kiện: ồZi Ê [Z] (6-2) Trong đó: + ồZi: Tổng các tổn thất thuỷ lực trong cống. ồZi = Z1 + Z p + Zl + Zv + Z2 + i.L (6-3) ở đây: + i : Độ dốc dọc cống i = 0,0025. + L: Tổng chiều dài cống Sl = 55 (m) + Z1: Tổn thất cột nước ở cửa vào. + Zp: Tổn thất do khe phai. + Zl: Tổn thất qua lưới chắn rác. + Zv: Tổn thất qua tháp van. + Z2: Tổn thất ở cửa ra. Với mỗi trị số bc, các tổn thất cột nước được xác định như sau: a- Tổn thất cửa ra. Dòng chảy từ bể tiêu năng ra kênh hạ lưu coi như sơ đồ đập tràn đỉnh rộng chảy ngập. Khi đó: Z2 = (6-4) Trong đó: + b: Chiều rộng ở cuối bể tiêu năng, b = 0,60 (m). + hh: Chiều sâu hạ lưu ứng với lưu lượng tính toán Q = 0,156 m3/s. hh = 0,30 (m). + jn: Hệ số (trường hợp chảy ngập), jn = 0,95. + Giả thiết trước chiều sâu của bể tiêu năng d = 0,3 (m), ta tính được Vb. Vb = Tính được Z2 = 0,054 (m) b- Tổn thất dọc đường i.L1, (Đoạn sau cửa van). + Coi dòng chảy trong cống là dòng đều với độ sâu h1. h1 = hh + Z2 = 0,30 +0,054 = 0,354 (m) + Độ dốc thuỷ lực i. i = (6-5) w, C tính với bc, chiều sâu h1. c- Tổn thất cục bộ Zi (qua van, phai). Xác định theo công thức chung: Zi = ji (6-6) Trong đó: + ji: Hệ số tổn thất, đối với khe phai, khe van. Theo sách "Công trình tháo lũ". Khi tỷ số giữa chiều rộng khe van và chiều rộng của đường ống thì jv = 0,05 và thì jv = 0,1. Chọn chiều rộng khe van bk = 0,2 (m), chiều sâu khe van 0,2 m. Chiều rộng cống b = 0.45 (m) thì jv = 0,1. Do bố trí 2 van là van sửa chữa và van công tác, nên jv = 0,2. Tượng tự đối với phai cống ta có hệ số tổn thất jp = 0,1. Thay các số liệu vào ta có : Zv = 0.0004 m, Zp = 0.0002 m d-Tổn thất dọc đường i.Lo.(Đoạn trước cửa van) Khoảng cách từ khe van đến lưới chắn rác tương đối nhỏ nên ta có thể bỏ qua tổn thất dọc đường từ khe van đến của vào: iLo = 0. e - Tổn thất qua lưới chắn rác. Zl = jl (6-7) Theo công thức Kirsmer (Sổ tay tính toán thuỷ lực). jl = b.sinq. (6-8) Trong đó: + t: Chiều dày 1 thanh lưới, t = 0,8 cm. + b: Khoảng cách giữa các thanh, b = 5 cm. + b: Phụ thuộc vào hình dạng thanh, chọn thanh hình chữ nhật, b = 2,42. + q: Góc nghiêng của lưới so với phương ngang, lấy q = 60o. Vậy jl = 0,182 ị Zl = 0,004(m) f- Tổn thất cửa vào. Z1 = (6-9) Trong đó: + j: Hệ số lưu tốc phụ thuộc vào hệ số lưu lượng m. Với m = 0,35 thì j = 0,96. + e: Hệ số co hẹp bên ở cửa vào, e = 1,0 (coi như không co hẹp) + Vo: Lưu tốc tới gần. Vo = 0 + w là diện tích mặt cắt ướt tại cửa vào: w = h2.bc với h2 là độ sâu dòng chảy tại cửa vào: h2 = hh + Z2+ iL1 + Zv+ Zp +Zl = 0,42m Thay tất cả vào phương trình (6-9) ta được Z2 = 0,021m. Kết luận. Tổng tổn thất dọc cống là ồZi = Z1+Zl+Z2 +Zv+Zp+ i.L = 0,121m. Ta thấy điều kiện (6-2) được thoả mãn. Như vậy chọn bc = 0,6(m) làm chiều rộng cống thiết kế 3- Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống a- Chiều cao mặt cắt cống. * Hc = h1 + D. (6-10) Trong đó: + h1: Cột nước trong cống trước bể tiêu năng. h1 = hh + Z2 = 0,32 + 0,054 = 0,374 (m). + D: Độ lưu không có thể lấy từ 0,5 á 1 m, lấy D = 1 (m). * Chiều cao cống cũng được xác định theo bảng 4-2 của TCVN 5060-90. Từ hai điều kiện đó em chọn chiều cao là Hc = 1,25m b- Cao trình đặt cống. + Cao trình đáy cống ở cửa ra: Zr = 71,60 (6-11) + Cao trình đáy cống ở cửa vào: Zv = Zr + i.L (6-12) Trong đó: + i: Độ dốc của cống, chọn i = 0,0025. + L: Chiều dài toàn bộ cống. L = 55 (m) Zv = = 71,60 + 0,0025.55 = 71,7 IX- Chọn cấu tạo chi tiết cống. 1- Cửa vào và cửa ra của cống. Cửa vào, cửa ra cần đảm bảo điều kiện nối tiếp thuận với kênh thượng, hạ lưu. - Cửa vào làm thu hẹp dần, góc thu hẹp là q = 15° (cotg q = 3,732). Chiều dài cửa vào L = 2 (m). - Cửa ra làm bể tiêu năng. Các tường cánh làm thấp dần theo mái. Cấu tạo cửa ra cần bố trí các thiết bị tiêu năng 2- Thân cống: a- Mặt cắt ngang cống: Cống thiết kế mặt cắt chữ nhật, làm bằng bê tông cốt thép mác M200, đổ tại chỗ, bc = 0,60 (m); hc = 1,25 (m). Chiều dày thân cống, chọn t = 25 (cm). Ta tiến hành kiểm tra chiều dày cống theo điều kiện chống thấm như sau: t ³ Trong đó: + H: Cột nước lớn nhất H = MNDGC - ZV = 80,00 - 71,74 = 8,26 (m) + [J]: Gradien cho phép về thấm của vật liệu bê tông, vỏ bê tông cốt thép thông thường [J] = 10 á 15. Lấy J = 15 ị t = = 0,55(m) Chiều dày cống chọn ở trên nhỏ hơn chiều dày cống tính theo yêu cầu chống thấm nên ta phải có biện pháp phụ gia chống thấm. Mặt cắt ngang cống có kết cấu khung cứng, tại các góc làm vát để tránh ứng suất tập trung. b- Phân đoạn cống. Khi cống dài cần bố trí khe nối chia cống thành từng đoạn để tránh rạn nứt do lún không đều. Chiều dài mỗi đoạn phụ thuộc vào địa chất nền và tải trọng trên cống thường khoảng 10 á 20 m. Chọn l = 10 (m). Tại khe nối đặt thiết bị chống rò nước, cấu tạo chi tiết xem bản vẽ. c- Nối tiếp thân cống với nền: Cống hộp được đặt trên lớp bê tông lót dày 10 cm. d- Nối tiếp thân cống với đập. Dùng đất sét nên chặt thành một lớp bao quanh cống dày 0,5 m. Tại chỗ nối tiếp các đoạn cống ta làm gờ cao 1 m để nối tiếp cống với đất được tốt hơn. 3- Tháp van. Vị trí của tháp van được bố trí cách đỉnh đập 11 m. Tại tháp van bố trí van công tác và van sửa chữa, khe rộng 20 (cm), sâu 20 (cm). Mặt cắt ngang tháp van có dạng hình chữ nhật, chiều dày thành xác định theo điều kiện chịu lực, điều kiện chống thấm và yêu cầu cấu tạo.(Kích thước mặt cắt được chọn sơ bộ xem chi tiết bản vẽ) Phía trên tháp có gian để đặt máy đóng, mở và thao tác cửa van. Có cầu công tác nối tháp van với đỉnh đập. Bên dưới là bố trí một trụ đỡ. (Xem chi tiết ở bản vẽ). Chương VII Kênh chính I - Tình hình chung 1- Sự cần thiết phải đầu tư kiê._.