Thiết kế công trình thủy lợi

CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN §1.1. ĐỊA HÌNH - ĐỊA LÝ I. Vị trí địa lý: Tân Lạc là huyện miền núi, nằm ở phía tây nam của tỉnh Hoà Bình có toạ độ địa lý: Từ 20027’35’’ đến 200 43’ 05’’ độ vĩ bắc 1050 06’ 25’’ đến 1050 23’ 33’’ độ kinh đông. Phía Bắc giáp huyện Đà Bắc, phía đông giáp huyện Kỳ Sơn, phía nam giáp huyện Lạc Sơn và tỉnh Thanh Hoá, phía tây giáp huyện Mai Châu. Toàn huyện có 24 xã và một thị trấn với tổng diện tích tự nhiên 53474 ha trong đó 6726 ha đất nông nghiệp chiếm 12.6% . II. Địa hình khu dự án: 1. Đặc điểm: Theo đặc điểm địa hình huy ện Tân Lạc chia làm 3 vùng. + Vùng cao có 5 xã: Quyết Chiến, Ngổ Lương, Nam Sơn, Bắc Sơn, Lũng Vân bị chia cắt bởi các đồi núi có độ dốc lớn xen lẫn các thung lũng nhỏ. + Vùng giữa có 4 xã: Ngòi hoà, Phú Ninh, Phú Cường, Trung Hoà bị chia cắt bởi núi đá đồi đất khe suối nhỏ. + Vùng thấp bao gồm 15 xã còn lại dọc theo tuyến đường giao thông QL6, TL12a, TL12c, với 2 thung lũng nhỏ hẹp dọc theo hai suôí chính. 2. Địa hình tác động đến công trình: Hồ Trọng dự kiến xây dựng để cung cấp nguồn nước cho vùng trung tâm huyện Tân Lạc ven QL6 từ xã Mường Bi cho đến khu vực thị trán Mãn Đức. Đây là vùng thượng nguồn sông Bưởi bị chia cắt bởi suối Kem, Trọng và suối Bin đều chảy theo hướng tây bắc đông nam. Khu này là thung lũng bao bọc bởi 3 phía là núi. 3. Tài liệu địa hình gồm có: Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50000 Bản đồ mạng lưới sông, suối, trạm khí tượng thuỷ văn tỷ lệ 1:400000 Bình đồ khu vực đầu mối tỷ lệ 1:500 Bình đồ khu vực lòng hồ tỷ lệ 1:5000 §1-2.KHÍ TƯỢNG - THUỶ VĂN I. Các đặc trưng khí tượng: Các đặc trưng khí tượng cơ bản như ở các bảng sau. 1. Số giờ nắng bình quân: Bảng 1- 1 : Số giờ nắng bình quân. Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm Giờ nắngTB(h/ng) 2 2 2 3 5 1 5 5 5 5 4 3 4 2. Nhiệt độ: Bảng 1-2 : Nhiệt độ trung bình của vùng. Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 t0tbC 16.6 17.6 20.4 24.2 27.2 28.5 28.1 27.8 26.4 23.9 20.5 17.5 3. Chế độ gió: Bảng 1-3 :Tốc độ gió lớn nhất các hướng ứng với tần suất thiết kế:Đơn vị:(m/s) Hướng V0(m/s) Cv Cs Vp (m/s) 2% 3% 4% 30% 40% Bắc (N) 13.0 0.40 1.20 26.70 24.0 23.9 14.8 13.3 Đông (E) 10.1 0.39 1.93 21.3 19.7 18.7 10.9 9.8 Tây(W) 10.7 0.45 1.47 23.8 22.1 21.1 12.1 10.7 Tây Bắc(NW) 14.8 0.40 0.80 29.3 26.7 26.7 17.2 15.5 Đông bắc(NE) 11.7 0.3 0.6 19.9 19.1 18.6 13.2 12.2 Tây Nam (SW) 12.8 0.35 0.60 23.4 22.3 21.6 14.8 13.5 Đông nam(SE) 12.0 0.35 1.05 22.7 21.4 20.6 13.5 12.3 K.hướng 17.5 0.20 0.40 25.5 24.7 24.2 19.2 18.2 Bảng 1 - 4: Vận tốc gíó trung bình. Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Vtb (km/ng) 108 122 114 127 106 92.4 91.6 81.2 82.9 94.2 87.3 93.3 Bảng 1-5:Tần suất xuất hiện gió. Hướng Bắc Nam Tây Tây nam Tần suất xuất hiện 111/24 3/24 6/24 10/24 4. Bốc hơi: Bảng 1-6 :Phân phối tổn thất bốc hơi lưu vực thỏng trong năm: Y/tố I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Zp 46.9 43.5 51.5 63.2 85.1 77.8 76.6 60.1 55.7 59.6 57.7 61.5 Ki% 6.3 5.9 7.0 8.6 11.5 10.5 10.4 8.1 7.5 8.1 7.8 8.3 Zmn 62.9 58.9 69.9 85.8 114.8 104.8 103.8 80.8 74.9 80.9 77.9 82.8 ÄZ 46.9 43.5 51.5 63.2 85.1 77.8 76.6 60.1 55.7 59.6 57.7 61.5 5. Độ ẩm: Bảng 1- 7 :độ ẩm trung bình của vùng. Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Độ ẩmTB(%) 86 87 87 86 84 84 85 88 88 86 85 82 6. Mưa: Trong năm mưa phân ra làm hai mùa rõ rệt, mùa mưa bắt đầu từ tháng V và kết thúc vào tháng IX, mùa khô từ tháng X đến tháng IV năm sau. Xo Cv Cs 1.883 0.25 0.75 Bảng 1-8 lượng mưa năm theo các tần suất P% 25 50 75 85 95 X(mm) 2159,7 1825,1 1543,1 1411,8 1220,5 Bảng 1- 9 :Phân phối lượng mưa năm. Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 X95 5 25 18 6.5 276 194 490 194 237 10.3 47.6 4.5 Ki(%) 0.3 1.7 1 0.4 18.32 13 32.5 13 16 0.68 3.16 0.3 X75 5.1 26 18 6.7 282.7 199 502 199 242 10.5 48.8 4.6 X85 4.7 23 16 6.1 181.6 182 459 182 222 9.6 44.6 4.2 X82 1.2 1.7 6 65 76.8 77 115 227 383 257 24.6 23 Ki(%) 0.1 0.1 0 5.2 6.15 6.2 9.22 18 31 20.6 1.97 1.8 X95% 1.2 1.7 6 63 75.1 75 113 222 375 251 24 23 XtbTD 23 21 42 104 206 273 303 343 292 212 48.2 17 Ki(%) 1.2 1.1 2 5.5 10.94 15 16.1 18 16 11.2 2.56 0.9 X0trọng 23 21 42 104 206 273 303 343 292 212 48.2 17 Bảng 1- 10:Lượng mưa ngày max. Xmax CV CS Lưu lượng ứng với tần suất P % 0.5 1 1.5 2 5 10 148.4 0.6 1.9 498 440 407 383 309 154 5. Các đặc trưng thủy văn: a. Các đặc trưng dòng chảy năm: Bảng 1-11: Tiêu chuẩn dòng chảy năm Đặc trưng Mo(l/s/km2) Qo(l/s) Cv Cs Yo Wo(10m6) Tuyến thượng 31.7 617 - - - 19.458 Bảng 1-12 : dòng chảy ứng với các tần suất P(%) 10 25 50 75 85 90 M(l/s/km2) 50.5 39.6 29.5 21.24 17.5 15.3 Qthượng(l/s) 983 771 574 414 341 298 Bảng 1-13 :đặc trưng dòng chảy năm lưu vực hồ trọng. Đặc trưng FLV (km2) Mo (l/s/km2) Qo (l/s) Wo (Tr.m3) CV CS Trị số 19.47 31.17 617 19.458 0.45 0.9 Bảng 1-14: Phân phối dòng chảy năm thiết kế P=75% lưu vực hồ Trọng tuyến I Năm ĐVị Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 QĐH(BS) m3/s 0.877 0.73 0.69 1.15 1.27 3.34 6.82 9.17 12.6 8.7 2.99 1.31 WĐH(BS) Tr.m3 2.349 1.766 1.848 2.981 3.4 8.657 18.27 24.56 32.659 23.3 7.75 3.509 Ki % 1.79 1.35 1.41 2.27 2.60 6.61 13.94 18.74 24.92 17.78 5.91 2.68 QTK75% l/s 87.3 72.8 68.7 114.3 126.8 332.9 680 913 1255 866.7 297.7 130.6 WTK75% Tr.m3 0.234 0.176 0.184 0.296 0.34 0.863 1.82 2.447 3.254 2.321 0.772 0.35 Bảng 1- 15: Bảng quan hệ W-Z,F-Z ở lòng hồ: Z (m) 182 184 186 188 190 192 194 196 198 200 202 204 206 208 210 F (ha) 0 0,75 1,68 2,87 6,19 8,39 11,20 17,98 22,99 34,51 43,76 53,45 64,50 75,00 95,76 V (106m3) 0 0,004 0,028 0,073 0,162 0,307 0,502 0,791 1,200 1,771 2,552 3,522 4,711 6,105 7,808 b. Dòng chảy lũ tại tuyến công trình: Để phục vụ tính dòng chảy lũ cho công trình, tại vùng dự án .Từ số liệu mưa một ngày lớn nhất tại trạm Tân Lạc ứng với các tần suất thiết kế ta có bảng sau: Bảng 1- 16 :Lưu lượng đỉnh lũ ứng vơí các tần suất. Tần suất P% 0.5 1.0 1.5 2.0 10 Hnp(mm) 498.2 440.4 407.0 383.4 253.8 QThượng(m3/s) 547 475 432 401 245 Bảng 1-17:Tổng lượng lũ. Tuyến Flv km2 Wp%(103m3/s) P=0.5 P=1 P=1.5 P=2 P=10 Tuyến thượng 19.47 6305 5573.5 5150.8 4852.1 3212.0 Bảng 1-18: Thời gian lũ T lũ P% 0.5 1.0 1.5 2.0 10 trị số T(giờ) 6.4 6.5 6.6 6.7 7.3 §1-3. ĐỊA CHẤT - ĐỊA CHẤT THUỶ VĂN I. Địa chất công trình: 1. Khu vực công trình: Vùng hồ nằm chủ yếu trong các đá của điệp Tân Lạc hệ Trat thống dưới(T1tl) và điệp Đồng Giao hệ Triat thống giữa (T2ađg). Phương cấu tạo chung hướng Tây Bắc = Đông Nam. Thành phần thạch học gồm các đá cát bột sét kết và đá vôi phân lớp, đá vôi khối. Trong các vấn đề địa chất công trình vung hồ, đắc biệt quan trọng là việc đánh giá mất nước từ hồ chứa về các thung lũng sông lân cận ở cả bờ trái và bờ phải suối Trọng. 2. Đánh giá mất nước: a. Đánh giá mất nước qua bờ phải: Qua tài liệu địa chất cho thấy phía bờ phải của hồ chứa không bị mất nước mà còn được bổ sung nước thường xuyên bởi các suối nhỏ quanh khu vực lòng hồ. b. Đánh giá mất nươc qua bờ trái: Thượng nguồn hồ chứa là khu vực xóm Bò, tại khu vực này có nhiều giếng các tơ có nước quanh năm, dân địa phương dùng nguồn nước này vào sinh hoạt hàng ngày. Ngoài các giếng cacxto ra còn có các bãi lầy và các phễu cacxto có phương phát triển theo Bắc Nam có nước quanh năm, dân trong vùng dẫn nguồn nước này về đồng ruộng để canh tác. Không thể mất nước qua bờ trái này được. 3. Vấn đề ổn định bờ hồ chứa: Đá lộ chủ yếu trong lòng hồ là cát, xen kẹp ít phiến cát, đá thường cứng chắc, sườn các đồi thường thoải (có rất ít vị trí dốc) các vị trí sườn dốc có đá cứng chắc hoặc lớp phong háo mạnh và phong háo hoàn toàn nằm khá nông với các yếu tố trên bờ hồ được đánh giá là kha ổn định. 4. Vấn đề ngập và bán ngập: Theo thống kê của địa phương, số hộ dân trong lòng hồ bị ngập là 19 hộ, nhưng số hộ cần phải di dời là 48 hộ với 266 nhân khẩu, diện tích lúa ( lúa nước +lúa nương ) bị ngập khoảng 30 ha, hoa mầu 40 ha. 5. Điều kiện địa chất công trình các công trình đầu mối: Tuyến đưa vào khảo sát gồm 2 vị trí: Tuyến 1 ( thượng lưu ), Tuyến 2(hạ lưu). * Tuyến 1: - Lớp 1: Lớp cắ cuội sỏi lòng sông, thành phần chủ yếu là cát bột kết kích thước 1-5 cm, tròn cạnh. Tong cuội sỏi có lẫn ít đất chiều dầy 0.5-1 m . - Lớp 2 : Lớp đất á sét nặng - sét nhẹ mầu xám vàng xám nhạt kết cấu kém chặt trạng thái chảy.Lớp có chiều dày 0.5-1 m nguồn gốc bồi tích (aQ). - Lớp 3a : Lớp đất á sét trung nặng mầu nâu vàng, nâu nhạt kết cấu kém chặt, trạng thái nửa cứng – dẻo cứng. Lớp có chiều dầy 1-2 m diện phân bố hẹp nguồn gốc sườn bồi tích (daQ). - Lớp 3 : Lớp đát á sét nặng chứa hữu cơ mầu sám nhạt xám tro kết cấu chặt vừa, trạng thái dẻo chảy, lớp có diện phân bố hẹp, hiện là đất canh tác chiều dày. 1.5 - 2m nguồn gốc bồi tích(aQ). - Lớp 4a : Lớp á sét nặng mầu vàng nhạt, vàng nâu lẫn ít dăm sạn hàm lượng 5-15 % kết cấu chặt vừa trạng thái nửa cứng,chiều dày lớp biến thiên 1-2 m. Nguồn gốc sườn tích, có nơi là sườn tàn tích không phân chia (daQ) - Lớp 4 : Lớp đất sét nhẹ mầu vàng nâu loang lổ đỏ trắng lẫn nhiều dăm sạn thường từ 15 – 20 % >Đất có két cấu chặt vừa trạng thái cứng chiều dày 1 – 2 m nguồn gốc tàn tích của đá cát, bột kết (eQ). Bảng 1 - 19: Tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của đất: Các chỉ tiêu Đơn vị Tên lớp Lớp 2 Lớp3 Lớp 4a Lớp 4 Thành phần hạt Hạt sét % 15 25 21.8 35 Hạt bụi % 15 22 14.3 17.80 Hạt cát % 63 50 46.70 44.70 Hạt sỏi cạn % 7 3 17.20 2.50 Giới hạn Atterberg WT % 40.70 45 47.70 63.91 WP % 28.8 30.7 32.24 41.76 WN % 11.9 13.3 15.46 22.15 Độ đặc B 1.286 0.832 0.188 -0.021 Lượng ngậm nước WE % 41.1 42.6 35.15 41.29 Dung trọng ướt gW T/m3 1.48 1.69 1.63 1.65 Dung trọng khô gK T/m3 1.03 1.19 1.21 1.17 Tỷ trọng 2.71 2.72 2.74 2.76 Tỷ lệ độ rỗng e 1.639 1.295 1.272 1.363 Độ lỗ rỗng n % 62.1 56.4 55.98 59.69 Độ bão hoà G % 72.9 89.5 75.7 83.59 Lực dính kết C kG/cm2 0.05 0.06 0.2 0.25 Góc ma sát trong j độ 5 7 17 17 Hệ số nén lún a1-2 cm2/kG 0.13 0.082 0.037 0.05 Hệ số thấm K cm/s 5.10-5 1.10-5 6. Dòng chảy bùn cát: Lấy độ đục trạm tương tự là Lâm Sơn có ro=173 g/m3. Tỷ trọng phù sa lơ lửng = 0.8 T/m3. Tỷ trọng phù sa di đẩy = 1.45 T/m3. Tỷ lệ phù sa di đẩy so với lơ lửng là 20% II. Điều kiện địa chất thuỷ văn: 1. Mực nước dưới đất: Nước dưới đất xuất hiện và ổn định trong các hố khoan thường cao hơn mực nước sông,như vậy nước ngầm cung cấp cho nước sông, do đá có khe nứt nên nhiều hố khoan xuất hiện nước có áp nhẹ (HT2,HT7) 2. Tính thấm nước : Hồ Trọng đập là đập đồng chất và khối lượng ép nước còn ít (9 đoạn ép) giá trị mất nước lớn chỉ ở một đoạn mà ngay dưới đoạn đó q đã giảm đáng kể 130-17 Lu. 3. Vấn đề ăn mòn của nước với kết cấu bê tông : - Nước suối là loại nước bicacbonat clorua natri canxi không có tính ăn mòn khử kiềm , axit, CO2 tự do , ma giê, và cả sunphát. III. Đánh giá điều kiện địa chất công trình : 1. Với vùng hồ: Theo tài liệu địa chất cho ta thấy cả hai tuyến, tuyến1 và tuyến 2 của vùng hồ không bị mất nước 2. Với công trình đầu mối : Về mặt bố trí công trình và di dân ngập đất tuyến 1 thuận lợi hơn nhiều . - Tuyến 2 không có thềm sông. Tuyến 1 phần thềm còn lại phân bố ở bờ trái và được mô tả cụ thể ở lớp 2, lớp 3 qua thí nghiệm cho thấy đất yếu phải xử lý bằng đào chân khay qua các lớp này vào đá phong hoá mạnh dưới nó từ 0.3 – 0.5 m . 3. Tràn. Tràn tuyến 1 dự định nằm ở bờ trái có nền nằm trên loại cát kết hạt mịn phong hoá mạnh. Đá khu vực đập tràn đổ về phía thượng lưu tỷ lưu lượng qua tràn không quá 20 m3/s.m do vậy khả năng ổn định là tốt. 4. Cống lấy nước. Cống lấy nước đặt ở bờ trái, nền cống đặt vào lớp cát bột kết có xen kẹp sét kết phong hoá mạnh cục bộ có phong hoá vừa. Đất đá đào từ tràn và cống có thể tận dụng khoảng 50% làm đất gia tải ở hạ lưu đập. IV. Điều kiện địa chất công trình tuyến kênh và công trình trên kênh : Tổng chiều dài 3 kênh 16.02 km. Lưu lượng qua cống lớn nhất là kênh tả của Bai Chùng (QTK) là 0.56 m3/s tưới cho 708 ha. Ngoài ra còn có kênh hữu bài Lồ có Qtk=0.35 m3/s tưới cho 235 ha. Công tác địa chất chủ yếu tiến hành ở hệ thống kênh tả bai Chùng. Bảng 1-20 : Bảng tổng hợp chỉ tiêu cơ lý của đất nền Các chỉ tiêu Đơn vị Tên lớp Lớp 4a Lớp4b Thành phần hạt Hạt sét % 22.0 47.7 Hạt bụi % 12.1 13.0 Hạt cát % 41.3 36.4 Hạt sỏi cạn % 24.60 3.3 Giới hạn Atterberg WT % 39.13 72.7 WP % 26.33 45.4 WN % 12.80 27.37 Độ đặc B -0.423 -0.607 Lượng ngậm nước WE % 20.91 28.80 Dung trọng ướt gW T/m3 1.81 1.62 Dung trọng khô gK T/m3 1.50 1.26 Tỷ trọng 2.76 2.77 Tỷ lệ độ rỗng e 0.844 1.202 Độ lỗ rỗng n % 45.70 54.59 Độ bão hoà G % 68.40 66.35 Lực dính kết C kG/cm2 0.22 0.25 Góc ma sát trong j độ 17 14 Hệ số nén lún a1-2 cm2/kG 0.026 0.04 Hệ số thấm K cm/s 1.10-4 1.10-5 §1-4.VẬT LIỆU XÂY DỰNG I. Vật liệu đất: Tổng trữ lượng khái thác tại ba mỏ là : 850.000m3 đất. Như vậy bề mặt trữ lượng đã khảo sát ở cả hai cấp có hệ số an toàn K>2 so với yêu cầu. Đất khai thác làm vật liệu đắp đập có ký hiệu 4a là loại đất á sét nặng – trung lẫn nhiều dăm sạn khoảng 25 -30% mầu nâu nhạt, nâu sẫm. Bảng 1- 21: Bảng chỉ tiêu cơ lý của đất các mỏ khai thác dùng đắp đập. Các chỉ tiêu đơn vị Giá trị Thành phần hạt Hạt sét % 20.9 Hạt bụi % 11.9 Hạt cát % 33.8 Hạt sỏi cạn % 33.9 Giới hạn Atterberg WT % 51.23 WP % 33.67 WN % 17.56 Độ đặc B -0.021 Độ âme chế bị Wcb % 23.6 Dung trọng khô chế bị gcb T/m3 1.53 Tỷ trọng 2.78 Lực dính kết C kG/cm2 0.25 Góc ma sát trong j độ 16 Hệ số nén lún a1-2 cm2/kG 0.015 Hệ số thấm K cm/s 1.10-5 II . Vật liệu đá , sỏi xây dựng: Đá vôi và sỏi khai thác ở Mường Bi cách công trình khoảng 10 – 40 km đường vận chuyển thuận lợi. Loại vật liệu này hiện đang được khai thác phục vụ cho xây dựng , trữ lượng lớn hoàn toàn thoả mãn yêu cầu, chất lượng đảm bảo . CHƯƠNG II: TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ XÃ HỘI VÙNG DỰ ÁN I. Dân Số - Lao Động - Đất Đai: Vùng dự án có hai dân tộc, chủ yếu là người dân tộc Mường và một ít người dân tộc Kinh sống ven đường giao thông QL6, QL12a, QL12c. Bảng 2-1 : Số liệu thống kê của vùng dự án . TT Địa phương Diện tích TN Diện tích đất NN Dân số 1/4/1999 Mật độ Bình quân đất NN Lao động Xã hội Km2 ha Người Người/km2 Ha/người Người I Khu vực Mường Bi 68.367 1425.7 14461 211 0.096 6796 1 Xã Phong Phú 12.500 278.57 3436 275 0.0811 1615 2 Xã Địch Giáo 12.070 299.77 3533 293 0.0747 1660 3 Xã Tuân Lộ 8.450 180.58 2312 274 0.0781 1086 4 Xã Quy Mỹ 8.550 187.81 1834 215 0.1022 862 5 Xã Mỹ Hoà 26.797 478.97 3346 125 0.1432 1573 II Khu ngã ba Mãn Đức 42.855 727.30 11721 273 0.0621 5508 1 Xã Quy Hậu 22.235 294.13 3802 171 0.0775 1787 2 Thị Trấn Mường Khến 4.050 128.50 4165 1028 0.0308 1957 3 Xã Mãn Đức 16.570 304.67 3754 226 0.0811 1764 Tổng cộng vùng dự án 111.222 2153 26182 235 0.0808 12304 Bình quân toàn huyện 534.742 6726.4 73726 138 0.0912 34684 II. Hiện trạng sản xuất nông nghiệp: Đây là vùng sản xuất nông nghiệp tương đối phát triển. Tập quán canh tác một năm 2 vụ, lúa xuân làm ải, lúa mùa làm dầm. Cây mầu thường sản xuất theo 2 vụ gần đây có phát triển thêm cây ngô đông. Bảng 2-2: Bảng diện tích gieo trồng Diện tích Hai lúa (ha) Diện tích một lúa (ha) Diên tích 1 Lúa,1 mầu (ha) Diện tích Chuyên mầu (ha) Diện tích mía (ha) Diện tích Vườn tạp (ha) Tổng số (ha) 823.35 348.28 17.00 171.97 420.37 372.03 2153.0 38.24% 16.18% 0.79% 7.99% 19.52% 17.28% 100% Bảng 2-3 : Tổng hợp sản lượng về nông nghiệp trong vùng như sau: Năm 1996 1997 1998 1999 TB Năng suất lúa chiêm(tạ/ha) 25.7-40.6 23.3-38.7 19.36-42.5 25.6-42.7 Năng suất lúa mùa(tạ/ha) 22.6-36.6 23.32-35.8 34.3-44.6 34.3-55.0 åS gieo trồng(ha) 2981.8 3444.3 3327.6 3224.0 3224 åW(tấn thóc) 6825.6 679.9 7398.9 7901.6 7229.5 (mầu quy ứơc thóc - tấn) 723.9 970.9 1098.9 1250.7 1011.1 n quay vòng ruộng đất ( lần) 1.38 1.60 1.55 1.5 1.5 TB lương thực (kg/người) 295 271 293 302 290 III. Hiện trạng công trình thuỷ lợi: Hầu hết các công trình chỉ sử dụng nguồn nước đến cơ bản, có năm thừa nước có năm thiếu nước. - Hồ Trù Bụa F = 9.45km2 chỉ tưới cho được 18 ha và xả nước xuống các bai tưới cho 60 ha.(tổng cộng tưới được 78 ha so với thiết kế là 120 ha ) - Hồ U Tà tưới 6.8 ha (thiết kế 40 ha ). - Bai Lặn đã kiên cố tưới 20 ha ( dự kiến 40 ha ). - Bãi Chùng với diện tích khu tưới 70 ha . Bảng 2-4 :Hiện trạng công trình thuỷ lợi vùng dự án. Loại công trình Số lượng Diện tích tưới (ha) 1.hồ chứa nước 12 213.8 -Vùng Mường Bi 7 64.8 -Vùng Mãn Đức 5 149.0 2.Bai kiên cố 6 366.0 -Vùng Mường Bi 6 366.0 -Vùng Mãn Đức 0 0 3.Bai tạm 23 381.9 -Vùng Mường Bi 13 222.9 -Vùng Mãn Đức 10 169.0 Tổng số các công trình 41 961.7 -Vùng Mường Bi 26 653.70 -Vùng Mãn Đức 15 308.0 CHƯƠNG III: PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN KINH TẾ VÀ CÔNG TÁC THUỶ LỢI I. Phương hướng phát triển kinh tế: + Phát triển kinh tế xã hội trên cơ sở phát huy thế mạnh sẵn có đạt hiệu quả kinh tế cao nhất nhằm tăng thu nhập cải thiện đời sống nhân dân. + sản xuất nông nghiệp phát triển theo hướng sản xuất hàng hoá phục vụ cho công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. + Thuỷ lợi vẫn là biện pháp hàng đầu và quan trọng với nhiệm vụ cụ thể như sau: + Sửa chữa và nâng cấp,xây mới một số công trình thuỷ vừa và nhỏ. II. Xác định phạm vi và quy mô hưởng lợi của dự án hồ trọng: Hồ Trọng với Flv=19.47km2. W75%=13,056.106 m3. Lưu vực suối Kem: Nước được lấy từ các bai Quan, Lò, Dâm bảo đảm tưới cho 100% diện tích của xã Địch Giáo ( Fcanh tác=239.5 ha). + Lưu vực suối Trọng:khi có hồ Trọng sẽ đảm bảo tưới cho phần diện tích còn lại của cánh đồng Mường Bi diện tích bao gồm 278 ha. + Lưu vực suối cái: Sau khi hợp lưu với suối Kem và suối Trọng có thể sử dụng nước từ suối Cái do nước của hồ Trọng đổ về tưới cho xã Quy Mỹ 94 ha. + Vùng cao phía bắc QL6 thuộc xã Phong Phú, Mỹ Hoà có diện tích 233 ha hiện tại không có nguồn nước cung cấp nên chủ yếu dựa vào nước trời. + Lưu vực suối Bin không đủ nước để tưới cho các công trình ở của thị trấn Mường Khến và xã Mãn Đức. Bảng 3 - 1 : Diện tích gieo trồng khi có dự án: Vụ Sản xuất Địa Phương Cây trồng Cộng Lúa Màu mía Vụ Chiêm A-Khu Mường Bi 377 303 680 Xã Phong Phú 139 81 220 Xã Tuân Lộ 144 11 155 Xã Quy Mỹ 94 94 Xã Mỹ Hoà 211 211 B-Khu ngã ba Mãn Đức 250.8 2.7 76.5 330 Xã Quy Hậu 158.8 2.7 76.5 238 Thị Trấn Mường Khến 65 65 Xã Mãn Đức 27 27 Tổng cộng 627.8 2.7 379.5 1010 Vụ Mùa A-Khu Mường Bi 377 303 680 Xã Phong Phú 139 81 220 Xã Tuân Lộ 144 11 155 Xã Quy Mỹ 94 Xã Mỹ Hoà 211 211 B-Khu ngã ba Mãn Đức 250.8 2.7 76.5 330 Xã Quy Hậu 158.8 2.7 76.5 238 Thị Trấn Mường Khến 65 65 Xã Mãn Đức 27 27 Tổng cộng 627.8 2.7 379.5 1010 III. Xác Định tổng lượng yêu cầu của công trình: Theo nhiệm vụ công trình hồ Trọng sẽ cung cấp nước cho + Diện tích sản xuất nông nghiệp : 1010 ha +Sinh hoạt cho nhân dân sông ven QL6 : 12000 dân +nước cấp 2 kho quân đội số 805 và 882 khoảng 900 m3/ngày.đêm. Bảng 3- 2: Lượng nước yêu cầu các loại trong tháng (đơn vị 1000 m3). Tháng WTưới75% WSH WQĐ SWYC Qyc(l/s) 1 333.61 27.45 34.31 395.38 87.3 2 1887.31 27.45 34.31 1949.07 72.8 3 954.48 27.45 34.31 1016.25 68.7 4 1276.55 27.45 34.31 1338.32 114.3 5 383.61 27.45 34.31 445.38 126.8 6 327.59 27.45 34.31 389.36 332.9 7 978.88 27.45 34.31 1040.65 680.0 8 297.05 27.45 34.31 340.81 913.0 9 69.75 27.45 34.31 131.51 1255.0 10 363.16 27.45 34.31 424.92 866.7 11 272.29 27.45 34.31 334.05 297.7 12 222.65 27.45 34.31 284.41 130.6 Năm 7348.94 329.4 411.75 8090.09 414.0 - Cao trình mực nước yêu cầu ở đầu kênh sau cống là +189.7 m . IV. Chỉ tiêu thiết kế: 1. Các chỉ tiêu thiết kế: Tần suất thiết kế : 1% Tần suất kiểm tra: 0,2% Mức đảm bảo tưới thiết kế : 75% Hệ số đảm bảo (hệ số tin cậy) kn=1,15 Hệ số điều kiện làm việc: m=1 Hệ số an toàn cho phép: về ổn định của mái đập đất K = 1.2. 2. Độ vượt cao an toàn: MNDBT: a = 0,7 MN lũ thiết kế: a = 0,5 MN lũ kiểm tra: a = 0,2 Thời gian tính toán dung tích bồi lắng của hồ chứa bị lấp đầy: T= 75 năm CHƯƠNG IV: PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT VÀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH §4.1. GIẢI PHÁP THUỶ LỢI Đề suất 4 phương án : 1. Phương án làm đập dâng: Ưu điểm : Làm tăng chiều cao cột nước tưới tự chảy Nhược điểm : Ta nhận thấy tuy tổng lượng nước trong năm lớn hơn lượng nước cần dùng nhưng nếu làm đập dâng thì vào các tháng mùa kiệt là các tháng cần nước để tưới cho vụ Đông Xuân thì lượng nước đến lại nhỏ hơn lượng nước cần dùng. Do đó sẽ không đảm bảo yêu cầu tưới trong mùa khô. 2. Phương án làm trạm bơm: Ưu điểm: Không cần tính toán mực nước tưới tự chảy, ta đưa được nước lên mọi địa hình Nhược điểm : Do lượng nước đến trong 6 tháng mùa khô ( từ tháng 12 đến tháng 5) nhỏ hơn lượng nước dùng, cho nên phương án bơm nước trực tiếp từ sông không đáp ứng đợc nhu cầu dùng nước để tới cho 1010 ha đất canh tác. 3. Phương án dùng giếng khoan: Ưu điểm : Nước ngầm có chất lượng khá cao, dùng cho sinh hoạt rất tốt. Nhược điểm: Nếu dùng nguồn nước này để phục vụ cho sản xuất thì nguồn nước này sẽ cạn nhanh, thêm vào đó đầu tư máy móc tốn kém . 4 . Phương án hồ chứa: Ưu điểm : Tạo đượckhối lượng nước lớn dùng để điều tiết cho yêu cầu dùng nước trong vùng, trữ lại lượng nước nước thừa của mùa mưa để cung cấp cho mùa khô, tạo được khu nuôi trồng thuỷ sản rộng lớn kết hợp du lịch. Cắt lũ giảm thiệt hại do lũ gây ra. Nhược điểm : khối lượng công việc lớn nhiều hạng mục công trình, thời gian thi công dài tốn kém tiền của. 5. Kết luận và chọn phương án. Qua phân tích nên ta chọn phương án xây dựng hồ chứa §4-2. GIẢI PHÁP VỀ TUYẾN CÔNG TRÌNH Trong vùng xác định được 2 tuyến : Đế suất 2 phương án: Tuyến I: Tuyến thượng lưu. Tuyến II : Tuyến hạ lưu. Phân tích và lựa chọn phương án. 1. Tuyến I nằm ở thượng lưu, cách cầu Trọng 1200 (m) có FLV=19.47 km2. + Ưu điểm: Đia hình rộng có cao độ đáy suối +180.0 (m), điều kiện bố trí công trình đầu mối như: đập, cống và tràn xả lũ thuận tiện. Ngập lụt nhà dân và ruộng đất ít hơn, thi công đơn giản hơn. không lớn và không ảnh hưởng tới các mỏ đá vôi phía hạ lưu đập. Mặt bằng thi công tuyến I thuận lợi tập trung ở vùng hạ lưu, khai thác vật liệu thuận tiện hơn dễ dàng bố trí các hạng mục công trình, mặc dù phân tán nhưng tăng được sự ổn định cho công trình, mức độ ngập lụt ít. + Nhược điểm: Cao trình MNDBT là cao hơn, chiều cao đập tăng, khối lượng công việc tăng thời gian thi công dài giá thành công trình tăng. 2. Tuyến II: Nằm ở phía hạ lưu cách cầu Trọng 400 (m) có FLV=20.15 km2. +Ưu điểm: Đập có cao trình thấp, khối lượng công việc giảm thời gian thi công ngắn, giá thành công trình hạ. Cao độ lòng suối +175.0 (m). + Nhược điểm : Bố trí cống tràn xả lũ rất phức tạp, nhập lụt nhà dân và ruộng đất tăng nhiều mặt bằng thi công khó khăn hơn. Địa hình nhỏ mặt bằng thi công chật hẹp, khai thác vật liệu xa, rất khó bố trí các hạng mục công trình. Thi công phải chạy theo tiến độ vượt lũ nên rất khó khăn, mức độ ngập lụt di dân nhiều. Bảng 4-1: Mức độ ảnh hưởng ngập lụt của lòng hồ. Tuyến Tuyến I (tính đến +210.0 m) Tuyến II (tính đến +205.0 m) Số hộ phải di chuyển 48 69 Số nhân khẩu 266 359 Diện tích nhà các loại(m2) 5312 7130 Ruộng đất Thổ cư(ha) 8.22 10.48 Thổ canh(ha) 34.86 38.12 Mồ mả (cái) 231 240 3. Kết luận và lựa chọn : Chọn tuyến I để thiết kế cho công trình. §4-3. BỐ TRÍ TỔNG THỂ 1.Đề suất 2 phương án: + Phương án 1: Tràn và cống đều bố trí bên trái đập. + Phương án 2 :Tràn đặt vị trí yên ngựa, cống bên phải đập. 2. Phân tích và lựa chọn phương án: + Phương án I : Đập ở tuyến I và bố trí tràn ở vai trái đập, bố trí trên eo núi ở cao độ mặt đất tự nhiên (+205.0 m) cách vai trái đập khoảng 200m. Cống lấy nước được bố trí bên vai trái đập đáy công có cao trình +192.0 (m) .Tại đó cống được đặt ngay trên nền đất nền. - Ưu điểm : Tràn được đặt trên nền loại cát kết hạt mịn, khối lượng đào ít ngay sau tràn có suối cạn dài 150 m tuyến cống ngắn nên thi công thuận lợi. - Nhược điểm : khó khăn khi bố trí thêm cống lấy nước. + Phương án II : Đập ở tuyến I, bố trí tràn đặt ngay yên ngựa giữa hai quả đồi nằm giữa đập chính, có cao độ mặt đất tự nhiên +207.0 m .Cống đặt bên vai phải đập đáy cống có cao trình +192.0 (m) . - Ưu điểm : Các hạng mục được tách rời dễ dàng bố trí - Nhược điểm : Địa hình xung quanh tràn thoải hơn phương án I cần phải đắp thêm cho vai tràn.Và phải xây dựng đường dẫn nước từ thượng lưu về tràn. Đường dốc nước dẫn nước từ tràn về suối Trọng dài. Cống lấy nước dài, thi công khó khăn 3. Kết luận và chọn phương án: Qua phân tích hai phương án trên và dựa vào bình đồ địa hìnhvà tài liệu địa chất em chọn phương án I để tính toán và thiết kế công trình. §4-4. HÌNH THỨC KẾT CẤU VÀ VẬT LIỆU DÙNG I. Đập chính : 1. Đề suất 3 phương án : + Phương án đập đất đồng chất. + Phương án đập đất đá hỗn hợp. + Phương án đập bê tông trọng lực. 2. Phân tích lựa chọn phương án : Căn cứ vào tài liệu địa hình, địa chất ta thấy nền tyuến đập là lớp đất á sét mầu xám vàng kết cấu kém chặt, trạng thái chảy phân bố khá dày. Lớp đá gốc chủ yếu là lớp cát kết hạt mịn, đá nứt nẻ nhiều phong hoá mức độ khác nhau. Như vậy nền đất yếu khá dày không thể làm đập bê tông trọng lực. Với đập đất đồng chất có nhiều ưu điểm về đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, tận dụng được vật liệu địa phương. Thi công nhanh khả năng cơ giới hoá cao lại có thể thi công liên tục do tính chất của vật liệu đắp là đất. Với đập đất đá hỗn hợp: Đập có tính ổn định cao hơn kích thước đập nhỏ hơn dùng hết ít vật liệu hơn.Tuy nhiên trong vùng không có mỏ đá nào phải vận chuyển đá từ nơi khác tới sẽ rất tốn kém. Thi công lâu mất nhiều thời gian. 3. Kết luận và chọn phương án: Qua phân tích ở trên ta chọn đập đất đồng chất sẽ tốt hơn và kinh tế hơn. 4. Vật liệu: Đập đất đồng chất,đất đắp đập được lấy tại các mỏ (mỏ1,mỏ 2,mỏ 3 ) II. Tràn xả lũ: Bố trí tràn xả lũ cần căn cứ vào điều kiện tự nhiên, đặc điểm công trình, yêu cầu bố trí đầu mối, chỉ tiêu kinh tế, địa hình hai bên vai đập là núi nên ta không cần bố trí tuyến tràn tách rời tuyến đập mà bố trí cùng tuyến. Từ điều kiện địa hình địa chất khu đầu mối ta thấy có thể bố trí tràn bên tả hay bên hữu vì đều có thể đặt tràn trên nền đá gốc, đảm bảo sự làm việc ổn định của tràn và các công trình khác có liên quan khi lưu lượng xả qua tràn lớn. Đề suất 2 phương án : + Phương án tràn thực dụng có cửa van + Phương án tràn thực dụng không có cửa van Phân tích lựa chọn phương án : 1. Với tràn có cửa van:Cao trình ngưỡng tràn thấp giảm khối lượng vật liệu tăng khả năng tháo lũ của tràn. Mặt khác trước khi có lũ có thể tháo trước phần dung tích hiệu dụng tăng khả năng trữ lũ của lòng hồ. Nhưng việc vận hành duy tu bảo dưỡng sẽ rất phức tạp. Việc dự báo lũ phải hết sức chính xác. 2. Với tràn không có cửa van: Khi lũ về mực nước trong hồ vượt quá ngưỡng tràn thì sẽ tự động tràn tự do về phía hạ lưu quá trình bảo dưỡng đơn giản ít tốn kém. Cao trình ngưỡng tràn cao tăng kinh phí xây dựng, khả năng tháo lũ không cao, dung tích phòng kũ nhỏ. 3. Kết luận và chọn phương án: Với tuyến tràn tại Hồ Trọng chọn hình thức tràn không cửa van. III. Cống lấy nước: Việc chọn tuyến cống phụ thuộc vào vị trí khu tới tự chảy, cao trình khống chế tới tự chảy, điều kiện địa chất nền, điều kiện thi côngvà quan hệ với các công trình khác. Khi sơ bộ chọn tuyến cần căn cứ vào các nhân tố ảnh hưởng trên, trong đó điều kiện địa hình địa chất là chủ yếu. Cần tránh những khu vực không ổn định, có khả năng bị trượt, nên đặt cống trên nền cổ (không đào, không đắp)và tuyến có chiều dài ngắn nhất để giảm khối lợng đào đắp. Đề suất 2 phương án : + Phương án cống tròn bê tông liền khối đổ tại chỗ, chảy có áp. + Phương án cống tròn bê tông liền khối đổ tại chỗ, chảy không áp. Phân tích lựa chọn phương án : 1. Với cống tròn có áp : + Ưu điểm: Do thân cống tròn và có áp nên khả năng tháo nước của cống lớn, khả năng an toàn cho trần cống cao, tránh được khí thực trong cống. + Nhược điểm: Áp lực nước lớn chảy qua cống gây nguy hiểm cho thân cống và đập. 2. Với cống tròn không áp : + Ưu điểm: Tháo nước áp lực tác dụng lên cống nhỏ, gây ra dung động ít nguy hiểm + Nhược điểm: Tuy nhiên mặt cắt ngang cống cống lớn, trần cống kém an toàn vì chịu áp lực đất của đập. 3. Kết luận và chọn phương án: Nền đặt cống là nền đá nên chọn hình thức cống tròn có áp. Vật liệu dùng: + Cống ống thép tròn bọc bê tông cốt thép. + Cống bê tông cốt thép. + Cống gạch đá xây. §4-5. CAO TRÌNH NGƯỠNG TRÀN Đề suất hai phương án : + Cao trình ngưỡng tràn bằng MNDBT. + Cao trình ngưỡng tràn nhỏ hơn MNDBT. Phân tích và lựa chọn phương án : Chọn phương án ở trên là tràn không cửa và cao trình ngưỡng tràn bằng MNDBT §4-6. CHIỀU RỘNG NGƯỠNG TRÀN + Đề suất 4 phương án tràn: +Bề rộng tràn (B1): 25 m +Bề rộng tràn (B2) : 30 m +Bề rộng tràn (B3) : 32 m + Bề rộng tràn ( B4): 35 m CHƯƠNG V: XÁC ĐỊNH CÁC MỰC NƯỚC ĐẶC TRƯNG §5.1. XÁC ĐỊNH MỰC NƯỚC CHẾT I. Định nghĩa: MNC là mực nước tương ứng với dung tích chết, là mực nước thấp nhất cho phép tồn tại trong kho. Phụ thuộc vào tuổi thọ hồ và cao trình khống chế tưới đầu kênh và được xác định theo nguyên lý : + Đảm bảo tuổi thọ công trình, tức là dung tích của bùn cát không vượt quá cao trình MNC trong thời gian công trình làm việc. + Đảm bảo điều kiện tưới tự chảy. 1. Xác định MNC theo điều kiện bồi lắng bùn cát: MNC xác định theo công thức: MNC = Zbc + a + h1 Trong đó: + Zbc là cao trình bùn cát lắng đọng trong hồ + a là độ cao an toàn đảm bảo bùn cát không đi vào cống lấy nước + h1 là chiều sâu dòng chảy ở cửa vào cố._.ng, ứng với MNC và lưu lượng tương ứng Sơ bộ chọn: a = 0,5 (m) ; h = 1,5 (m) Wbc = Wll + Wdđ = Trong đó: + Wll là thể tích bùn cát lơ lửng tích trong hồ trong suốt thời gian hoạt động của công trình. + Wdđ là thể tích bùn cát di đẩy trong hồ trong suốt thời gian hoạt động của công trình. Tỷ lệ giữa bùn cát lơ lửng và bùn cát di đẩy lấy theo trị số kinh nghiệm là 0,2 + là hàm lượng bùn cát bình quân nhiều năm (= 173 g/m3 ) + Qo là lưu lượng bình quân nhiều năm ( Qo = 0,631 m3/s ) + T là tuổi thọ hồ chứa : 75 năm ( tra theo TCXDVN 285-2002) + là trọng lượng riêng của bùn cát lơ lửng, bằng 0,8 Tấn/m3 + là trọng lượng riêng của bùn cát di đẩy, bằng 1,45 Tấn/m3 Kết quả tính toán có Wbc = 358353 m3 tra quan hệ Z~F~V ta có Zbc = 191,53 m Vậy MNC = 193,53 m 2. Theo điều kiện tưới tự chảy: Công trình Hồ Trọng có đặc điểm riêng là dùng lòng hồ để trữ nước để điều tiết lượng nước xả qua Cống lấy nước. Lượng nước sau khi xả qua cống sẽ theo lòng suối cũ chảy xuống hạ lưu. Phía hạ lưu sẽ có các Bai (đập dâng nhỏ) để dâng nước lấy vào hệ thống kênh tưới. Do hồ chứa có nhiệm vụ tưới tự chảy cho nông nghiệp. Cao trình mực nước tưới đầu kênh +189,7 m Vậy HYC tưới = Zđk + a = 189,7 + 2 = 191,7 (m) < Hc = 193,53 (m). Thoả mãn yêu cầu trữ bùn cát và tưới tự chảy. Kết luận : Vậy ta chọn mực nước chết (MNC) là 193,53 (m). §5.2. XÁC ĐỊNH MỰC NƯỚC DÂNG BÌNH THƯỜNG I. Định nghĩa: MNDBT là mực nước trong hồ chứa khống chế phần dung tích chết và dung tích hiệu dụng, là mực nước cao nhất cho phép tồn tại trong hồ mà công trình thuỷ công vẫn hoạt động bình thường. II. Những nguyên tắc để xác định: Dung tích hiệu dụng chính bằng phần dung tích nước được trữ lại trong suốt thời gian thừa nước để bổ sung cho thời gian thiếu nước. Vì vậy dung tích này được xác định theo các căn cứ sau: a. Mức nước trong kho phải nhỏ hơn hoặc bằng mực nước cao nhất cho phép của hồ chứa hoặc dung tích trong kho phải nhỏ hơn hoặc bằng dung tích lớn nhất của hồ chứa. Z(t) £ Z max hoặc V(t) £ Vmax. b. Mức nước trong kho phải lớn hơn hoặc bằng mực nước thấp nhất của hồ chứa hoặc dung tích trong kho phải lớn hơn hoặc bằng dung tích nhỏ nhất của hồ chứa. Z(t) ³ Z min hoặc V(t)³ Vmin . c. Lưu lượng nước ra khỏi kho nước phải nhỏ hơn hoặc bằng lưu lượng lớn nhất cho phép tháo xuống hạ lưu để thoả mãn yêu cầu phòng lũ ở hạ lưu qi(t) £ [q]. d. Đòi hỏi của yêu cầu về nước đối với kho nước: Lưu lượng nước ra khỏi kho nước phải nhỏ hơn hoặc bằng yêu cầu cấp nước mà công trình phải thoả mãn: qi(t) £ qyi(t). III. Nội dung tính toán: - Xác định theo quá trình dòng chảy đến thiết kế (QnP~t). Dựa vào quá trình dòng chảy đến ta có thể tính toán điều tiết xác định dung tích hiệu dụng của hồ chứa và từ đó xác định được mực nước dâng bình thường. Chọn phương pháp lập bảng : Giải theo nguyên lý cân bằng nước : [Q(t) - q(t)]*dt = dV(t) Trong đó : + Q(t), q(t):Tổng lượng nước chảy vào và chảy đi. Với kho nước điều tiết dài hạn, phương trình trên được đưa về dạng sai phân Qi*Dti –qi*Dti =Vi – Vi-1 Trong đó : + Vi –1, Vi : Dung tích đầu và cuối thời đoạn tính toán. + Dti = ti – ti-1 : Thời đoạn cân bằng thứ i, chọn Dti = 1 tháng. + Qi, qi : Lưu lượng nước đến, đi trong thời đoạn tính toán. Ta có : VMNDBT = Vc + Vh Trong đó : Vc là dung tích mực nước chết Vh là dung tích hiệu dụng Cột 1 là cột tháng Cột 2 là tổn thất bốc hơi mặt hồ trong từng tháng Cột 3 tổng lưu lượng nước đến hồ trong tháng Cột 4 và 13 là tổng lưu lượng nước đi khỏi hồ chưa kể đến tổn thất và khi kể đến tổn thất Cột 5 và 6 là lượng nước thừa (+) hoặc thiếu (-) Cột 7 và 16 là dung tích của hồ hàng tháng khi chưa kể đến tổn thất và khi kể đến tổn thất Cột 8 và 17 là dung tích bình quân trong hồ chứa khi chưa kể đến tổn thất và khi kể đến tổn thất Cột 9 và 18 là mực nước bình quân trong hồ chứa khi chưa kể đến tổn thất và khi kể đến tổn thất Cột 10 và 19 là diện tích mặt hồ ứng với các mực nước trong hồ khi chưa kể đến tổn thất và khi kể đến tổn thất Theo bảng tính điều tiết hồ ( Bảng 5-1) ta có dung tích của hồ khi kể đến tổn thất là : Vh = 3445,717.103 (m3) Suy ra dung tích MNDBT là : VMNDBT = Vc + Vh = 456,175.103 + 3445.717.103 = 3902.103(m3) Tra bảng quan hệ F~Z~V ta có MNDBT của hồ là 204,64(m) CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI §6.1. TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ I. Mục đích, tài liệu tính toán và các phương án Btràn: 1. Mục đích: Mục đích của tính toán điều tiết lũ là thông qua tính toán làm thoả mãn yêu cầu phòng lũ đề ra, đồng thời tìm ra phương án hợp lý nhất về dung tích phòng lũ của kho nước ( Vsc ), lưu lượng xả lũ lớn nhất xuống hạ lưu ( qmax ), cột nước siêu cao ( Hsc ), MNLTK. Từ đó xác định được quy mô kích thước công trình đầu mối, các công trình nối tiếp thích hợp và phương thức vận hành kho nước. Nói chung, thường căn cứ vào khả năng xả lũ của dòng sông ở hạ lưu và mực nước khống chế ở thượng lưu để xác định phương thức vận hành kho nước, định ra dung tích phòng lũ của kho nước và kích thước của công trình xả lũ. Nhiệm vụ cụ thể của việc tính toán điều tiết lũ là căn cứ vào nước lũ thiết kế và nước lũ kiểm tra để xác định quá trình xả lũ ( q~t ) sau khi đã qua kho nước điều tiết. 2. Ý nghĩa: Việc tính toán điều tiết lũ là một bước quyết định đến việc xác định hình thức, kích thước công trình tràn, vì vậy nó ảnh hưởng trực tiếp đến quy mô, kích thước của công trình đầu mối cũng như là giá thành của toàn bộ công trình. 3. Tài liệu dùng để tính toán: a. Tài liệu đặc trưng địa hình hồ chứa: ( Z~F~V ) Bảng 6.1 Z (m) 182 184 186 188 190 192 194 196 198 200 202 204 206 208 210 F (ha) 0 0,75 1,68 2,87 6,19 8,39 11,20 17,98 22,99 34,51 43,76 53,45 64,50 75,00 95,76 V (106m3) 0 0,004 0,028 0,073 0,162 0,307 0,502 0,791 1,200 1,771 2,552 3,522 4,711 6,105 7,808 b. Đường quá trình lũ thiết kế Q~t ( P = 1% ): c. Đường quá trình lũ kiểm tra Q~t ( P = 0,2% ): Bảng 6.2: Quan hệ Q~t T0,2% Q0,2% T1% Q1% 0.00 0.0 0.00 0.0 0.25 68.4 0.25 45.4 0.50 136.7 0.50 90.8 0.75 205.1 0.75 136.2 1.00 273.4 1.00 181.6 1.25 341.8 1.25 227.0 1.50 410.1 1.50 272.4 1.75 478.5 1.75 317.8 2.00 546.9 2.00 363.2 2.25 615.2 2.25 408.6 2.33 638.0 2.50 454.0 2.58 603.8 2.75 431.3 2.83 569.6 3.00 408.6 3.08 535.5 3.25 385.9 3.33 501.3 3.50 363.2 3.58 467.1 3.75 340.5 3.83 432.9 4.00 317.8 4.08 398.8 4.25 295.1 4.33 364.6 4.50 272.4 4.58 330.4 4.75 249.7 4.83 296.2 5.00 227.0 5.08 262.0 5.25 204.3 5.33 227.9 5.50 181.6 5.58 193.7 5.75 158.9 5.83 159.5 6.00 136.2 6.08 125.3 6.25 113.5 6.33 91.1 6.50 90.8 6.58 57.0 6.75 68.1 6.83 22.8 7.00 45.4 7.00 0.0 7.25 22.7 7.50 0.0 4. Các phương án Btràn : + MNDBT = 204,64 ( m ) + Cao trình ngưỡng tràn: Sơ bộ chọn cao trình ngưỡng tràn bằng cao trình MNDBT là 204.64 ( m ) + Loại ngưỡng tràn: Đập tràn thực dụng, chảy không ngập. + Các phương án Btràn: 4 phương án: Btràn = 25 (m ) Btràn = 30 ( m ) Btràn = 32 ( m ) Btràn = 35 ( m ) II. Phương pháp tính toán điều tiết lũ: Sử dụng phương pháp tính toán của Pôtapốp để tính toán điều tiết lũ vì đây là phương pháp tính toán đơn giản và cho kết quả tương đối chính xác. 1. Nguyên lý cơ bản: Tính toán điều tiết lũ dựa trên cơ sở việc giải hệ phương trình Saint-Venant được viết dưới dạng vi phân sau: Phương trình cân bằng nước: Q.dt – q.dt = F.dh (6-1) Phương trình thuỷ lực: q = f( Zt, Zh, A ) (6-2) Trong đó: Q là lưu lượng nước đến trong kho nước q là lưu lượng nước ra khỏi kho nước F là diện tích mặt thoáng của kho nước dt là khoảng thời gian vô cùng nhỏ dh là vi phân cột nước trên công trình xả lũ Zt là mực nước thượng lưu công trình xả lũ Zh là mực nước hạ lưu công trình xả lũ A là thông số hình thức mô tả loại và quy mô công trình xả lũ 2. Tính toán điều tiết lũ theo phương pháp Pôtapốp: Dựa trên cơ sở hai phương trình cơ bản trên, tác giả đưa phương trình cân bằng nước từ dạng vi phân (1) về dạng sai phân sau: (6-3) Trong đó: Q1, Q2 là lưu lượng đến ở đầu và cuối thời đoạn tính toán Dt q1, q2 là lưu lượng xả đầu và cuối thời đoạn tính toán Dt V1, V2 là lượng nước trong kho ở đầu và cuối thời đoạn tính toán Dt Þ (6-4) Đặt f1 = ( - 0,5.q ) và f2 = ( + 0,5.q ) biểu thức (4) được viết lại thành: f2 = f1 + Qtb Với Qtb là lưu lượng bình quân thời đoạn: Qtb = 0,5.(Q1 + Q2 ) Như vậy ở đây với bất kỳ thời đoạn tính toán Dt nào thì vế phải đều đã biết và ta có (V) phụ thuộc vào (q) nên giá trị ( - 0,5.q ) và ( + 0,5.q ) đều là hàm số của lưu lượng xả (q). Bởi vậy ta có thể xây dựng biểu đồ phụ trợ : q ~ f1 = ( - 0,5.q ) và q ~ f2 = ( + 0,5.q ) Quá trình tính toán điều tiết lũ theo phương pháp Pôtapốp được tiến hành theo trình tự các bước như sau: 2.1. Xây dựng biểu đồ phụ trợ q ~ f1 và q ~ f2 : Chọn thời đoạn tính toán Dt = 0,25h Giả thiết các mực nước trong kho và tính các lưu lượng xả tương ứng dựa theo công thức tính lưu lượng xả qua đập tràn thực dụng chảy không ngập: Trong đó: m là hệ số lưu lượng e là hệ số co hẹp bên Để thiên về an toàn ta chọn m = 0,48 để tính điều tiết lũ cho cả 2 trường hợp lũ thiết kế và lũ kiểm tra. Đối với trường hợp thiết kế chọn e = 0,982 Đối với trường hợp kiểm tra chọn e = 0,978 Để xây dựng biểu đồ phụ trợ q ~ f1 và q ~ f2 ta dung bảng tính toán sau: Bảng 6.3: Bảng xây dựng đường phụ trợ TT Z(m) h(m) q(m3/s) Vh(106m3) V(106m3) f1 f2 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Trong đó : Cột (1) là cột thứ tự Cột (2) là cao trình mực nước trong kho kể từ MNDBT Cột (3) là chiều cao mực nước trong kho ( tính từ ngưỡng tràn ) h = Z – ZNT ; ZNT = ZMNDBT = 204,64 (m) Cột (4) là lưu lượng xả lũ; Cột (5) là dung tích kho nước ( Vh ) tra từ quan hệ ( Z ~ V ) Cột (6) là dung tích kho nước tính toán; V = Vh - VZNT VZNT = VMNDBT = 3,902.106 ( m3 ) Dựa vào cột (7) và (8) ta vẽ được đường quan hệ ( q ~ f1 ) và ( q ~ f2 ) Dùng biểu đồ phụ trợ kết hợp với đường quá trình xả lũ ( Q ~ t )maxp ta tìm được đường quá trình xả lũ ( q ~ t )xả 2.2. Xây dựng đường quá trình xả lũ ( qxả ~ t ): Bảng 6.4: Bảng tính toán xây dựng đường quá trình xả lũ TT Dt Q Qtb q1 f1 f2=f1+Qtb q2 qxả Qtb-qxả ∑(Qtb-qxả)(m3/s) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) Trong đó: Cột (1) là cột thứ tự Cột (2) là thời đoạn tính toán Dt = 0,25h Cột (3) là lưu lượng lũ đến đầu và cuối thời đoạn Cột (4) là lưu lượng lũ trung bình của cả thời đoạn Qtb = 0,5.( Q1 + Q2 ) Cột (5) là lưu lượng xả lũ đầu thời đoạn tính toán Cột (6) và cột (7) là giá trị của 2 hàm phụ trợ tương ứng với mỗi thời đoạn Cột (8) là lưu lượng xả cuối thời đoạn tính toán (tra từ f2 trên đường phụ trợ) Cột (9) là lưu lượng lũ xả trung bình của cả thời đoạn tính toán qxả = 0,5.( q1 + q2 ) Cột (10) là tổng lượng nước xả của từng thời đoạn tính toán Dựa vào kết quả của các bảng tính toán ta xác định được dung tích siêu cao của hồ chứa là Vsc và lưu lượng xả lớn nhất qxảmax Từ giá trị qxả ta tính được chiều cao cột nước trong kho (tính từ ngưỡng tràn) Từ đó ta tính được cao trình mực nước Z tương ứng; Z = h + ZNT Tra quan hệ Z ~ V ta tìm được dung tích hồ Vh Từ đó ta tính được dung tích siêu cao Vsc = Vh – VMNDBT Bảng 6.5: Thông số Đơn vị Phương án tràn Btr Btr = 25m Btr = 30m Btr = 32m Btr = 35m Lũ thiết kế P = 1% qxả max m3/s 309,055 324,646 329,907 336,831 Htr max m 3,27 2,99 2,90 2,77 MNLTK m 207,91 207,63 207,54 207,41 Lũ kiểm tra P = 0,2% qxả max m3/s 441,884 463,702 480,43 488,402 Htr max m 4,17 3,81 4,81 3,56 MNLKT m 208,81 208,45 209,45 208,20 §6.2. THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐẬP : Nguyên tắc chọn tuyến đập: + Tuyến đập chọn phải đảm bảo các yếu tố kỹ thuật như: ổn định trượt, ổn định thấm, thấm qua nền và vai đập nhỏ. + Vị trí tuyến đập phải đủ dung tích hồ thiết kế. + Vị trí tuyến đập đủ mặt bằng để bố trí các hạng mục khác như: tràn, cống lấy nước…, và đủ mặt bằng thi công để bố trí nhà xưởng, thiết bị máy móc… + Vị trí tuyến đập phải có khả năng bố trí công trình dẫn dòng sao cho giá thành dẫn dòng là nhỏ nhất. + Tuyến đập phải chọn nơi hẹp để khối lượng đào đắp nhỏ, giá thành rẻ. Bố trí gần các bãi vật liệu để công vận chuyển ít. + Tuyến đập phải chọn nơi mà diện tích ngập lụt nhỏ, vấn đề chi phí cho việc giải phóng mặt bằng, di dân tái định cư là nhỏ nhất. Căn cứ vào tài liệu địa hình, địa chất, vị trí các mỏ vật liệu xây dựng ta thấy vật liệu xây dựng ta thấy vật liệu tại chỗ như đất đắp, đá, cát, sỏi trữ lượng nhiều chất lượng đảm bảo, cự ly vận chuyển gần. Do vậy phương án xây đập bằng vật liệu đất đắp là hợp lý nhất 1. Tài liệu tính toán: Theo tiêu chuẩn TCXD VN 285: 2002, QPTL C – 1 – 78, QPVN 11 – 77 công trình có các chỉ tiêu sau: + Cấp công trình : Cấp III + Cao trình đáy: Zđáy = 180 (m) + Độ vượt cao an toàn: - Đối với MNDBT = 0,7 m - Đối với MNDGC = 0,5 m + Hệ số an toàn ổn định mái đập: - Tổ hợp chủ yếu là 1,15 - Tổ hợp đặc biệt là 1,05 + Độ bền cho phép về thấm: - Gradien cho phép thân đập: 1,25 - Gradien cho phép nền đập: 0,45 + Đà gió tính toán với MNDBT: 0,34 km + Đà gió ứng với MNDGC : 0,40 km + Vận tốc gió trung bình : Bảng 6.6: Trường hợp Mực nước V(m/s) D(km) a(0) Vuông góc MNDBT 26,7 0,34 0 MNLTK 17,2 0,40 0 Dọc suối MNDBT 22,1 0,85 68 MNLKT 12,1 0,88 68 2. Xác định cao trình đỉnh đập: Cao trình đỉnh đập cần phải đảm bảo trong các trường hợp xảy ra lũ và sóng nước vỗ nước vẫn không tràn qua đỉnh đập được. Đồng thời phải xác định được hợp lý các trường hợp xảy ra sự cố, để cao trình đập đã được xác định không quá thấp hoặc quá cao. Căn cứ vào mục 4.1.1 (trang 18) 14 TCN 157-2005, cao trình đỉnh đập được xác định dựa vào hai công thức sau: Cao trình đỉnh đập được xác định từ hai mực nước là MNDBT và MNLTK: (6-5) (6-6) Trong đó: DS và DS’ là chiều cao dự trữ lún. Sơ bộ chọn bằng 0,3 m Dh và Dh’ : độ dềnh do gió ứng với gió lớn nhất và gió bình quân lớn nhất. hsl và hsl’ : chiều cao sóng leo ứng với mức đảm bảo 1%. (Tra bảng 27 trang 42 QPTL C1-78 được mức bảo đảm 1%) a và a’: độ vượt cao an toàn phụ thuộc vào cấp công trình. Cao trình đỉnh đập chọn theo trị số lớn nhất trong các kết quả tính theo (3-1)& (3-2) và phải so sánh với (MNLKT + a”) từ đó chọn trị số lớn nhất để thiết kế. 2.1. Xác định cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT: Z1 = MNDBT + DS + Dh + hsl +a 2.1.1. Xác định độ cao sóng dềnh Dh theo công thức: (m) (6-7) Trong đó: V – vận tốc gió tính toán lớn nhất tính toán a là góc kẹp giữa hướng gió và đường vuông góc với trục đập H là chiều sâu nước trước đập D là chiều dài đà gió ứng với MNDBT a. Trường hợp gió vuông góc với tuyến đập: V = 26,7 (m/s); D = 0,34 (km); a = 00 H = MNDBT – Zđáy = 204,64 – 180 = 24,64 (m) Thay số vào công thức (6-7) ta có Dh = 0,002 (m) b. Trường hợp gió thổi dọc suối : V = 22,1 (m/s); D = 0,85 (km); a = 680 ; H = 24,64 (m) Thay số vào công thức (6-7) ta có Dh = 0,00129 ( m ) 2.1.2. Xác định hsl : Theo QPTL C1-78 trang 13 chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định như sau: hsl1% = K1. K2. K3. K4. hsl% Trong đó: K1,K2: Các hệ số phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái và độ nhám tương đối trên mặt mái. (Tra bảng 6 QPTL C1-78) K3: Hệ số phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái m. K4: Hệ số phụ thuộc vào hệ số mái và trị số . hsl%: Chiều cao sóng ứng với mức bảo đảm 1%. Giả thiết sóng đang xét là sóng nước sâu: H > 0,5. Tính các đại lượng không thứ nguyên: Trong đó: t: thời gian gió thổi liên tục: t = 21600 s. a. Trường hợp gió vuông góc với tuyến đập: Theo đường cong bao phía trên ở hình 35 QPTL C1-78, ứng với các đại lượng không thứ nguyên, ta tra được các đại lượng sau: . Chọn cặp có trị số nhỏ trong hai cặp trên là: và Với Với Trong đó: : chiều cao sóng bình quân. : chu kỳ sóng trung bình. Trị số chiều dài sóng trung bình () được xác định như sau: Sau đó kiểm tra lại theo điều kiện sóng nước sâu . vậy giả thiết sóng nước sâu ở trên là đúng. + Tính hs1% theo công thức: hs1% = k1%. k1% : hệ số tra đồ thị H 36 (trang 47), QP.TL.C1-78, ứng với được k1% = 2,1 ® hs1% = 2,1.0,291 = 0,6111 ( m ). + Xác định các hệ số K1, K2, K3, K4 - Hệ số K1, K2 tra bảng 6 ( trang 14 ) QP.TL.C1-78, phụ thuộc vào đặc trương lớp gia cố mái và độ nhám tương đối trên mái. Chọn hình thức gia cố mái bằng tấm bê tông kích thước đặc trưng về độ nhám D = 0,1m. Độ nhám tương đối: Từ đó ta tra được: K1 = 0,718; K2 = 0,536 - Hệ số K3 tra ở bảng 7 (trang 14) QPTL.C1-78 , phụ thuộc vào vận tốc gió thổi và hệ số mái m. Với V = 26,7 (m/s) > 20 m/s, giả thiết m = (3¸5) ® K3 = 1,5 - Hệ số K4 tra ở đồ thị hình 10 (trang 15) QPTL.C1-78, phụ thuộc vào trị số mái và trị số với: ; H > 2.hs1% m = 3,5 ® k4 = 1,0 Thay các trị số trên vào công thức ( 7-4 ) ta được: . b. Trường hợp hướng gió thổi dọc suối: Theo đường cong bao phía trên ở hình 35 QPTL C1-78, ứng với các đại lượng không thứ nguyên, ta tra được các đại lượng sau: . Chọn cặp có trị số nhỏ trong hai cặp trên là: và Với Với Trong đó: : chiều cao sóng bình quân. : chu kỳ sóng trung bình. Trị số chiều dài sóng trung bình () được xác định như sau: Sau đó kiểm tra lại theo điều kiện sóng nước sâu . vậy giả thiết sóng nước sâu ở trên là đúng. + Tính hs1% theo công thức: hs1% = k1%. k1% : hệ số tra đồ thị H 36 (trang 47), QP.TL.C1-78, ứng với được k1% = 2,1 ® hs1% = 2,1.0,388 = 0,8148 ( m ). + Xác định các hệ số K1, K2, K3, K4 - Hệ số K1, K2 tra bảng 6 ( trang 14 ) QP.TL.C1-78, phụ thuộc vào đặc trương lớp gia cố mái và độ nhám tương đối trên mái. Chọn hình thức gia cố mái bằng tấm bê tông kích thước đặc trưng về độ nhám D = 0,1m. Độ nhám tương đối: Từ đó ta tra được: K1 = 0,7385; K2 = 0,577 - Hệ số K3 tra ở bảng 7 (trang 14) QPTL.C1-78 , phụ thuộc vào vận tốc gió thổi và hệ số mái m. Với V = 22,1 (m/s) > 20 m/s, giả thiết m = (3¸5) ® K3 = 1,5 - Hệ số K4 tra ở đồ thị hình 10 (trang 15) QPTL.C1-78, phụ thuộc vào trị số mái và trị số với: ; H > 2.hs1% m = 3,5 ® k4 = 1,1 Thay các trị số trên vào công thức ( 7-4 ) ta được: . 2.1.3. Xác định độ vượt cao an toàn ( a ): Theo bảng 4.1 (trang 19) 14TCN 157-2005, ứng với công trình cấp III, MNDBT thì độ vượt cao an toàn a = 0,7 (m). Vậy chiều cao đỉnh đập theo MNDBT được xác định : + Đối với trường hợp gió thổi vuông góc với tuyến đập: Z1 = 204,64 + 0,3 + 0,002 + 0,353 + 0,7 = 205,995 (m) + Đối với trường hợp gió thổi dọc suối: Z1 = 204,64 + 0,3 + 0,0013 + 0,573 + 0,7 = 206,2143 (m) 2.2. Xác định cao trình đỉnh đập ứng với MNLTK: Tính toán tương tự như trường hợp ứng với MNDBT nhưng với V’ và D’ Trong đó: V’ là vận tốc gió bình quân lớn nhất ứng với MNLTK D’ là đà sóng ứng với MNLTK 2.2.1. Phương án tràn Btr = 32 (m) a. Trường hợp gió thổi vuông góc với tuyến đập: V’ = 17,2 (m/s) ; D’ = 0,4 (km) ; H = 207,54 – 180 = 27,54 (m) ; a = 00 Dh’ = 0,0009 (m); h’sl = 0,227 (m) ; a’ = 0,5 (m) Vậy Z2 = 207,54 + 0,3 + 0,0009 + 0,227 + 0,5 = 208,568 (m) b. Trường hợp gió thổi dọc suối: V’ = 12,1 (m/s); D’ = 0,88 (km); H = 27,54 (m); a = 680 Dh’ = 0,0004 (m); h’sl = 0,236 (m); a’ = 0,5 (m) Vậy Z2 = 207,54 + 0,3 + 0,0004 + 0,236 + 0,5 = 208,576 (m) 2.2.2. Phương án tràn Btr = 25 (m) a. Trường hợp gió thổi vuông góc với tuyến đập: V’=17,2 (m/s) ; D’ = 0,4 (km); H = 27,91 (m); a = 00 Dh’ = 0,00086 (m); h’sl = 0,227 (m); a’ = 0,5 (m) Vậy Z2 = 207,91 + 0,3 + 0,00086 + 0,227 + 0,5 = 208,94 (m) b. Trường hợp gió thổi dọc suối: V’ = 12,1 (m/s) ; D’ = 0,88 (km) ; H = 27,91 (m); a = 680 Dh’ = 0,0007 (m) ; h’sl = 0,236 (m); a’ = 0,5 (m) Vậy Z2 = 207,91 + 0,3 + 0,0007 + 0,236 + 0,5 = 208,947 (m) 2.2.3. Phương án tràn Btr = 30 (m) a. Trường hợp gió thổi vuông góc với tuyến đập: V’ = 17,2 (m/s); D’ = 0,40 (km); H = 27,63 (m); a = 00 Dh’ = 0,00087 (m) ; h’sl = 0,227 (m) ; a’ = 0,5 (m) Vậy Z2 = 207,63 + 0,3 + 0,00087 + 0,227 + 0,5 = 208,658 (m) b. Trường hợp gió thổi dọc suối: V’ = 12,1 (m/s) ; D’ = 0,88 (km) ; H = 27,63 (m); a = 680Dh’ = 0,00037 (m) ; h’sl = 0,236 (m) ; a’ = 0,5 (m) Vậy Z2 = 207,63 + 0,3 + 0,00037 + 0,236 + 0,5 = 208,666 (m) 2.2.4. Phương án tràn Btr = 35 (m) a. Trường hợp gió thổi vuông góc với tuyến đập: V’ = 17,2 (m/s); D’ = 0,40 (km); H = 27,41 (m); a = 00 Dh’ = 0,00088 (m) ; h’sl = 0,227 (m) ; a’ = 0,5 (m) Vậy Z2 = 207,41 + 0,3 + 0,00088 + 0,227 + 0,5 = 208,438 (m) b. Trường hợp gió thổi dọc suối: V’ = 12,1 (m/s) ; D’ = 0,88 (km) ; H = 27,41 (m); a = 680Dh’ = 0,00036 (m) ; h’sl = 0,236 (m) ; a’ = 0,5 (m) Vậy Z2 = 207,41 + 0,3 + 0,00036 + 0,236 + 0,5 = 208,446 (m) Bảng6.7: Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập ứng với MNLTK với các PA tràn Trường hợp Btr (m) Dh’ (m) h'sl1% (m) a'(m) Z2(m) Gió thổi vuông góc với tuyến đập 25 0,00086 0,227 0,5 208,94 30 0,00087 0,227 0,5 208,658 32 0,0009 0,227 0,5 208,568 35 0,00088 0,227 0,5 208,438 Gió thổi dọc suối 25 0,0007 0,236 0,5 208,947 30 0,00037 0,236 0,5 208,666 32 0,0004 0,236 0,5 208,576 35 0,00036 0,236 0,5 208,446 3. Bề rộng đỉnh đập: Được xác định dựa vào điều kiện làm việc của bản thân đập, theo điều kiện giao thông và có thể đảm bảo yêu cầu về quốc phòng. Do không kết hợp làm đường giao thông nên theo 14 TCN 157-2005 quy định về chiều rộng và cấu tạo đỉnh đập với công trình cấp III ta chọn B = 5 m. 4. Mái đập và cơ đập: 4.1. Mái đập: Mái đập phải đảm bảo ổn đinh theo tiêu chuẩn quy định trong mọi điều kiện làm việc của đập. Độ dốc của mái đập căn cứ vào: loại hình đập, chiều cao đập tính chất vật liệu của thân đập và nền đập, các lực tác động lên mái (trọng lượng bản thân ,áp lực nước, lực thấm, lực mao đẫn, lực động đất, lực thủy động, tải trọng ngoài trên đỉnh và mái đập vv…), điều kiện thi công và khai thác công trình. Sơ bộ định hệ số mái theo công thức kinh nghiệm. - Mái thượng lưu: m1 = 0,05.H + 2 - Mái hạ lưu: m2 = 0,05.H + 1,5 Trong đó: H là chiều cao đập (m). H = Ñđ đ - Ñđáy đập Với mỗi phương án Btr khác nhau ta có các H khác nhau do đó ta xác định được các hệ số mái khác nhau. Kết quả tính toán hệ số mái ứng các phương án được ghi trong bảng sau: Bảng 6.8: Đối với trường hợp MNDBT Trường hợp Ñđ đ (m) H(m) m1 m2 Vuông góc 205,995 25,995 3,3 2,8 Dọc suối 206,2143 26,2143 3,31 2,81 Bảng 6.9: Đối với trường hợp MNLTK Trường hợp Btr (m) Ñđ đ (m) H (m) m1(m) m2(m) Gió thổi vuông góc với tuyến đập 25 208,94 28,94 3,45 2,95 30 208,658 28,658 3,43 2,93 32 208,568 28,658 3,43 2,93 35 208,438 28,438 3,42 2,92 Gió thổi dọc suối 25 208,947 28,947 3,45 2,95 30 208,666 28,666 3,43 2,93 32 207,576 27,576 3,38 2,88 35 208,446 28,446 3,42 2,92 Ta sơ bộ chọn mái thượng lưu m1 thay đổi là m1 = 3,0 - 4,0 Mái hạ lưu thay đổi là m2 = 2,75 – 3,5 4.2. Cơ đập: + Mái thượng lưu: Cơ đập được bố trí tại cao trình +195; chiều rộng của cơ là 3m + Mái hạ lưu: Bố trí 2 cơ tại cao trình +200m và +193m; chiều rộng của cơ là 3m 5. Thiết bị chống thấm: 5.1. Thân đập: Căn cứ vào đặc trưng của các mỏ vật liệu của khu vực dự án, các mỏ vật liệu phân thành các lớp có các chỉ tiêu cơ lý tương đối khác nhau. Nhưng đều có khả năng chống thấm tốt nên không cần bố trí thêm các thiết bị chống thấm cho thân đập. 5.2. Nền: Để đảm bảo cho đập và nền nối tiếp được tốt thì cần bóc hết lớp phủ thực vật ở trong phạm vi nền đập, phải bóc bỏ hết phần rễ cây có chiều dày trung bình là 0,5m. Đồng thời để thuận tiện cho việc thi công cần bóc bỏ hết lớp đá long rời tạo mặt nền đập khá bằng phẳng. + Thiết kế chân khay của đập có kích thước đáy B = 5m, hệ số mái m = 1. Đáy chân khay phải cắm tới nền đá, chiều sâu tối thiểu của chân khay h = 1m. + Đối với nền đá dưới đập đất do hệ số thấm tương đối lớn K = 5.10-4 (cm/s) và kết quả ép nước thí nghiệm cho thấy có những đoạn lượng mất nước đơn vị q = 0,086l/ph.m. Vì vậy để ngan cản mất nước qua nền đập, gia cố nền và giảm áp lực của nước khe nứt tác động lên thân công trình cần xử lý khoan phụt dung dịch xi măng vào đá tại những vị trí có lượng mất nước lớn. 6. Thiết bị thoát nước: Để hạ thấp đường bão hòa, tăng cường ổn định mái hạ lưu và dễ cho thi công, quản lý ta chọn hình thức thoát nước hạ lưu đoạn lòng suối là lăng trụ, cao trình đỉnh lăng trụ là 186,0m, ngoài ra còn bố trí thêm 1 đoạn tường cát đoạn trước lăng trụ thoát nước để tăng khả năng thoát nước cho lăng trụ. 7. Bảo vệ mái: + Mái thượng lưu: Chọn vật liệu gia cố mái thượng lưu là tấm BTCT M150. Chiều dày lớp bê tông (t) được tính như sau: Trong đó: B là kích thước của bản đo thẳng góc với mép nước h là hệ số an toàn lấy = 1,5 gb là dung trọng của bê tông = 2,4 (T/m3) gn là dung trọng của nước = 1,0 (T/m3) h là chiều cao sóng leo Cao trình giới hạn gia cố phía dưới: Zgc = MNC – 2.hs1% + Mái hạ lưu : Hạ lưu trồng cỏ. Mặt đập từ mái hạ lưu làm các ô rãnh đổ dăm sỏi chéo góc 450 so với trục đập thu nước mưa trên mái hạ. Hệ thống rãnh tiêu nước được bố trí dọc theo cơ, cứ 25m bố trí rãnh tiêu ngang đập dẫn nước theo mái đập xuống rãnh tiêu nước chân đập và đổ về suối hạ lưu ( đống đá tiêu nước ). Hệ thống rãnh tiêu nước chân đập bố trí toàn bộ chiều dài chân đập phần tiếp giáp giữa mái đập với mặt đất trừ phần đống đá tiêu nước chân đập. Hệ thống rãnh tiêu làm bằng đá xây M100. §6.3. THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐƯỜNG TRÀN: Trong hệ thống công trình đầu mối sau đập đất thì tràn xả lũ là một trong những hạng mục công trình chiếm một giá thành khá lớn. Nó ảnh hưởng đến vốn đầu tư công trình. Vì vậy chúng ta tính toán sơ bộ tràn ứng với các phương án tràn khác nhau để từ đó tìm được giá trị chiều rộng tràn kinh tế nhất. Đập tràn có nhiệm vụ cắt lũ cho công trình đảm bảo an toàn cho đập, do đó tràn thiết kế phải đảm bảo các yêu cầu: - Tràn và nền phải đảm bảo điều kiện ổn định trong mọi trường hợp làm việc không gây ra hiện tượng trượt lật. - Tràn phải đảm bảo tháo được lượng lũ lớn nhất, trong thời gian ngắn nhất. - Nước sau khi qua tràn không được gây xói lở và ngập lũ hạ lưu công trình. 1. Bố trí tuyến tràn: Căn cứ vào điều kiện địa hình khu vực dự án có eo núi riêng biệt với vị trí tuyến đập, cách vai trái của đập đất khoảng 200m nên tràn được bố trí tại eo núi này là hợp lý nhất. 2. Các bộ phận chính: 2.1. Bộ phận cửa vào: Kênh dẫn vào có nhiệm vụ dẫn nước từ hồ chứa tới bộ phận thu nước ( ngưỡng tràn ). Dòng chảy trong bộ phận này ở trạng thái êm có lưu tốc nhỏ. 2.2. Bộ phận thu nước ( ngưỡng tràn ): Phương án tràn xả lũ là phương án tràn chảy tự do, đây là phương án có hình thức quản lý vận hành đơn giản, rất thích hợp trong trường hợp công trình ở vùng sâu vùng xa, diện tích lưu vực nhỏ, dung tích hồ nhỏ, lưu lượng lũ lớn và thời gian lũ ngắn. Ngưỡng tràn Ôphixirop không chân không. Ngưỡng tràn đặt trên lớp đá phong hóa vừa. Kết cấu ngưỡng tràn sử dụng BT M150, đá 4x6, độn 30% đá hộc. Trên mặt ngưỡng bố trí lớp BTCT M200 dày 70cm gia cố mặt tràn. Nhằm giảm lưu lượng và áp lực thấm tác động lên ngưỡng tràn, tại phía trước của ngưỡng bố trí chân khay bằng BT M200, dày 1,25m được cắm sâu vào lớp đá phong hóa nhẹ. + Cao trình ngưỡng tràn = MNDBT = 204,64 (m) + Chiều dài ngưỡng tràn: Theo QP C8-76 thì chiều dài ngưỡng tràn d được xác định : (2 ¸ 3) H £ d £ (8 ¸10) H Trong đó: + H:cột nước trên ngưỡng tràn. + d :chiều dài ngưỡng tràn. Btr H(m) (2-3)H (8-10)H d 25 3,27 9,81 26,16 15 30 2,99 8,97 23,92 15 32 2,9 8,7 23,2 15 35 2,77 8,31 22,16 15 Vậy sơ bộ ta chọn chiều dài ngưỡng tràn là 15m. 2.3. Nối tiếp và tiêu năng: Căn cứ vào điều kiện địa chất toàn tuyến tràn, các chỉ tiêu cơ lý nền tuyến tràn ( Với nền tràn là loại đất phong hóa vừa đến nhẹ ) do đó ta chọn hình thức nối tiếp sau ngưỡng tràn là dốc nước. Dốc nước có nhiệm vụ dẫn nước sau khi qua ngưỡng tràn xuống hạ lưu an toàn và tiêu hao một phần năng lượng dòng chảy xuống hạ lưu công trình. Cao trình đầu dốc bằng cao trình MNDBT là 204,64 m. Để tăng lợi ích về kinh tế xây dựng công trình, trên dốc nước ta làm một đoạn thu hẹp. Chọn đoạn thu hẹp và dốc nước đều có độ dốc i = 10%. Chiều dài đoạn thu hẹp là Lth = 15 m. Chiều dài toàn bộ dốc nước là 70 m, chiều dài đoạn không đổi là 55 m. Bảng 6.10: Bề rộng đoạn không đổi tương ứng. B1(m) Htr(m) B2(m) 25 3,27 20 30 2,99 24 32 2,9 26 35 2,77 28 Sau đoạn dốc nước có thể sử dụng được hình thức tiêu năng đáy bằng bể hoặc tiêu năng mũi phun. Nhưng khi so sánh về kinh tế thì thấy phương án bể tiêu năng có vốn đầu tư tốn kém hơn nhiều so với phương án tiêu năng mũi phun. Vì vậy ta chọn phương án tiêu năng hạ lưu là tiêu năng mũi phun. 3. Tính toán thủy lực tràn: 3.1. Kiểm tra khả năng tháo: a. Trường hợp xả lũ thiết kế: + Btr = 25 (m) → Q = 0,982.0,48.25..3,273/2 = 309,648 ( m3/s ) + Btr = 30 (m) → Q = 0,982.0,48.30. .2,993/2 = 324,84 ( m3/s ) + Btr = 32 (m) → Q = 0,982.0,48.32. .2,903/2 = 329,95 ( m3/s ) + Btr = 35 (m) → Q = 0,982.0,48.35. .2,773/2 = 336,891 ( m3/s ) Ta thấy các giá trị Q > Qxả tk . Vậy tràn đủ khả năng tháo lưu lượng thiết kế. b. Trường hợp xả lũ kiểm tra: + Btr = 25 (m)→ Q = 0,978.0,48.25. .4,173/2 = 442,663 ( m3/s ) + Btr = 30 (m) → Q = 0,978.0,48.30. .3,813/2 = 463,915 ( m3/s ) + Btr = 32 (m) → Q = 0,978.0,48.32. .4,813/2 = 701,935 ( m3/s ) + Btr = 35 (m) → Q = 0,978.0,48.35. .3,563/2 = 488,847 ( m3/s ) Ta thấy các giá trị Q > Qxả kt . Vậy tràn đủ khả năng tháo lưu lượng kiểm tra. 3.2. Xác định độ sâu dòng chảy đều trong dốc nước: Dùng phương pháp mặt cắt lợi nhất về thủy lực để tính toán. a. Đoạn thu hẹp: + Tính với Trong đó: Q là lưu lượng chảy qua dốc nước bằng lưu lượng xả lớn nhất xả qua tràn ứng với các Btr i : độ dốc của dốc nước ở đoạn co hẹp i = 10% m : hệ số mái của dốc nước, mặt cắt hình chữ nhật nên m = 0. + Tra phụ lục 8-1 (các bảng tính thủy lực) với hệ số nhám của dốc nước bằng bê tông (n = 0,017) ta được Rln . + Lập tỷ số , tra bảng (8-3) Các bảng tính thủy lực ta được . + Độ sâu dòng chảy đều trong đoạn ._.ệc bình thường. - Trường hợp 3: Thượng lưu mực nước rút đột ngột. - Trường hợp 4: Thiết bị thoát nước làm việc không bình thường. Trong phạm vi đồ án này ta chỉ tính thấm cho trường hợp 1 và 2 ứng với hai mặt cắt lòng sông và mặt cắt sườn đồi. 1.5. Nội dung tính toán: Số liệu tính toán: MNDBT = + 204,64 m. MNLTK = + 207,54 m. Ñđỉnh đập = + 209,65 m. Ñđáy đập = + 180 m. MNC = + 193,53 m. Hệ số thấm của đập Kđ = 5.10-5 (m/s). Hệ số thấm của nền đập lòng sông Kn = 5.10-4 (m/s). Hệ số thấm của nền đập phía sườn đồi Kn =5.10-4 (m/s). Mái đập thượng lưu: m1 = 3,25 ; m1’ = 4,0. Mái đập hạ lưu: m2 = 2,75 ; m2’ = 3,5 ; m2” = 4,0. Cao trình đỉnh thiết bị thoát nước = + 186 (m). Hệ số mái thiết bị thoát nước phía trong m3 = 1,5. Hệ số mái thiết bị thoát nước phía ngoài m4 = 2,0. Chiều rộng trung bình chân răng: = 6 (m). 1.6. Phương pháp tính toán: Tính toán thấm qua phần thượng lưu ta dùng phương pháp biến đổi mái thượng lưu thành thẳng đứng, coi lưu lượng thấm gồm hai thành phần: thấm qua đập và thấm qua nền. Để xác định thấm qua đập ta coi nền là không thấm nước và xác định thấm qua nền ta coi đập không thấm nước. Xác đinh lưu lượng thấm qua đập, ta biến đổi mái thượng lưu thành thẳng đứng bằng cách thay tam giác thượng lưu bằng một hình chữ nhật rộng DL, đảm bảo lưu lượng thấm không thay đổi. Dựa trên phân tích cơ học chất lỏng và kinh nghiệm giáo sư G.X.Mikhailop đưa ra công thức tính DL như sau: với Trong đó: m – hệ số mái thượng lưu. h1 – Cột nước thượng lưu trước đập. 2. Tính thấm cho trường hợp mặt cắt lòng sông: 2.1. Mặt cắt lòng sông thượng lưu là MNDBT hạ lưu không có nước: a. Sơ đồ tính toán: Đây là sơ đồ tính thấm qua đập đồng chất, có vật chống thấm cho nền kiểu chân răng, vật thoát nước hạ lưu kiểu lăng trụ, hạ lưu không thoát nước. b. Số liệu tính toán: - Zđđ = 209,65 (m) - MNDBT = 204,64 (m) - Zđáy = 180 (m) - H 1 = 204,64 – 180 = 24,64 (m) - Hạ lưu không có nước. - Hệ số thấm: Kđ= 5.10-5 (m/s) Kn = 5.10-4 (m/s) c. Phương pháp và công thức tính: Dùng phương pháp biến đổi đập đồng chất có tường răng trên nền thấm nước thành một đập đồng chất trên nền thấm nước không có tường răng mà hệ số thấm của đập và nền giống nhau. Theo cuốn '' Thiết kế đập đất - Nguyễn Xuân Trường ''(Trang 255) thì trình tự xác định như sau: - Xem mái dốc của tường răng có dạng thẳng đứng với chiều rộng trung bình l' và cột đất nằm giữa hai đường thẳng đứng ad và bc được xem như là một lõi giữa có hệ số thấm thân đập K1 = Kđ = 5.10-5 m/s. - Biến đổi nền thấm nước có hệ số thấm Kn và chiều dày T và hệ số thấm giống như thân đập. Như vậy chiều dày nền thay đổi thành Tbđ được xác định như sau : Tbđ = T.=10 (m) - Khi chiều dày nền biến đổi thì hệ số thấm của lõi cũng biến đổi và hệ số thấm biến đổi của lõi tính bằng : Kbđ = Kđ. Trong đó : H1 ' = H1 + T. H1" = H1 + T.. H1: Cột nước tính toán trước đập - Để đưa về trường hợp đập và nền đồng chất ( không có lõi giữa ) cần biến đổi lõi giữa có hệ số thấm Kbđ thành một lõi tượng trưng có hệ số thấm bằng hệ số thấm thân đập với chiều rộng: Lbđ =. Trong đó : l': chiều rộng trung bình của lõi thực. Cuối cùng ta có sơ đồ tính toán thấm là đập và nền đồng chất . * Theo công thức (3 - 131) (Trang 256) cuốn ''Thiết kế đập đất - Nguyễn Xuân Trường '' thì lưu lượng thấm qua đập và nền được tính như sau: q = Kđ.. Trong đó : H2: chiều cao mực nước hạ lưu, H2 =0. a0 :độ cao hút hạ lưu do tính toán có giá trị nhỏ nên chiều cao này có thể bỏ qua (a0 = 0 ). * Phương trình đường bão hoà: Trong đập biến đổi công thức để tính đường bão hoà có dạng : ( công thức3- 132 - cuốn "Thiết kế đập đất - Nguyễn Xuân Trường"). . Đường bão hoà trong đập thực và đập biến đổi có đoạn BC trùng nhau, đoạn A'B chỉ có trong đập biến đổi. Để có được đường bão hoà trong đập thực (ABC) ta biến đổi đưa đường A'B về đường AB bằng cách dịch chuyển các điểm n', m', k'...bất kỳ trên đường A'B đến các điểm tương ứng n, m, k... với một tỷ lệ tương ứng sao cho khoảng cách của các đoạn nn', mm', kk' ...tỷ lệ với đoạn thẳng AA' tức là các tam giác BAA', Bnn', Bmm', Bkk'...đồng dạng với nhau.Nối các điểm A, n, m, k..., B, ta có đoạn đường bão hoà thực AB. Vị trí điểm B được xác định dựa vào đồ thị hình 3-36 (trang 258) - sách thiết kế đập đất - Nguyễn xuân Trường. + Điểm B cách tâm lõi giữa một đoạn B1' với B1' = Từ đồ thị hình 3 - 36, với H1"/H1' và 0,5l'/L' đã biết ta sẽ xác định được tỷ số B1'/L'. Do đó xác định được vị trí điểm B + Nếu toạ độ điểm A ( xA, yA ), điểm B (xB, yB) thì phương trình đường bão hoà thấm trên đoạn AB có dạng: => * Xác định xA và xB: Điểm A' cách A một đoạn xA = L1 Lúc đó xB = xA + m1(Ñdd - MNDBT) + B/2 + B1' Vậy phương trình đường bão hoà thấm có dạng: khi xA < x < xB hoặc khi x > xB d. Kết quả tính toán: H1 = 24,64 (m) H1’ = 24,64 + 1 = 25,64 (m) H1” = 24,64 + 10 = 34,64 (m) Kbđ = 5.10-5. = 3,7.10-5(m/s) Lbđ = = 8,11 (m) H2” = 0 + 10 + 0 = 10 (m) L1 = 0,4.34,64 + 6.(- 1) = 15,96 (m) L = 93,82 (m), L’ = 75,04 (m) = 2,5.10-4 (m3/s.m) Đường bão hoà: Xác định vị trí điểm B: Ta có: = 0,04 Và = 1,35 Tra đồ thị hình 3 – 36 ta được : = 36,02 (m) Toạ độ điểm B ứng với hệ trục xoy là : xB = L1 + m1.(đđ – MNDBT ) + B/2 + B1’ xB = 15,96 + 3,25.( 209,65 – 204,64 ) + 2,5 + 36,02 = 70,76 (m) Thay vào phương trình bão hoà ta có yB = 12,19 (m) Vậy đường bão hoà của dòng thấm trong đập như sau: e. Kiểm tra độ bền thấm: * Với thân đập cần đảm bảo điều kiện sau: Trong đó: là gradien thấm của đập được xác định theo công thức: = 0,26 là gradien thấm cho phép phụ thuộc vào loại đất đắp đập và cấp công trình tra bảng P3-3- Đồ án môn học thuỷ công ta có: = 1,25 Ta thấy Vậy độ bền thấm qua đập được đảm bảo. * Thấm qua nền đập cần đảm bảo điều kiện sau: Trong đó: là gradien thấm của đập được xác định theo công thức: Với Ltt = Lđ + 0,88.T = 211,15 + 0,88.1 = 212,03 (m) ( Lđ là khoảng cách nằm ngang từ mép đáy thượng lưu đến mép đáy hạ lưu đập ) = 0,12 [ Jk ]n là gradien thấm cho phép phụ thuộc vào loại đất đáy đập và cấp công trình tra bảng P3-2- Đồ án môn học thuỷ công ta có [ Jk ] = 0,4 . Vậy độ bền thấm qua nền đập được đảm bảo. 2.2. Mặt cắt lòng sông thượng lưu là MNLTK hạ lưu mực nước tương ứng: a. Sơ đồ tính: Đây là sơ đồ tính thấm qua đập đồng chất, có vật chống thấm cho nền kiểu tường răng, vật thoát nước hạ lưu kiểu lăng trụ, hạ lưu có nước. b. Số liệu tính toán: - Zđđ = 209,65 (m) - MNLTK = 207,54 (m) - Zđáy = 180 (m) - H 1 = 207,54 – 180 = 27,54 (m) - Hạ lưu mực nước tương ứng: H2 = 5 (m). - Hệ số thấm: Kđ = 5.10-5 (m/s) Kn = 5.10-4 (m/s) c. Phương pháp và công thức tính toán: Tính tương tự như trường hợp MNDBT d. Kết quả tính toán: Mực nước thượng lưu: H1 = 27,54 (m) Mực nước hạ lưu: H2 = 5 (m) H1’ = 27,54 + 1 = 28,54 (m) H1” = 27,54 + 10 = 37,54 (m) Kbđ = 3,8.10-5 (m/s) Lbđ = = 7,89 (m) ∆L = = 12,54 (m) a0 = a0 = a0 = 2,82 (m) H2” = H2 + Tbđ + a0 = 5 + 10 + 2,82 = 17,82 (m) =0,4.37,54 + 6.( - 1) = 16,91 (m) L = 84,4 (m) , L’ = 75,04 (m) q = 2,69.10-4 ( m3/s.m ) phương trình đường bão hoà: Xác định vị trí điểm B: Ta có: Và Tra đồ thị hình 3 – 36 ta được : = 36,02 (m) Toạ độ điểm B ứng với hệ trục xoy là = 62,29 (m) Thay vào phương trình bão hoà ta có yB = 17,18 (m) Vậy đường bão hoà của dòng thấm trong đập như sau: e. Kiểm tra độ bền thấm: * Với thân đập cần đảm bảo điều kiện sau: Trong đó: là gradien thấm của đập được xác định theo công thức: là gradien thấm cho phép phụ thuộc vào loại đất đắp đập và cấp công trình tra bảng P3-3- Đồ án môn học thuỷ công ta có: = 1,25 Ta thấy Vậy độ bền thấm qua đập được đảm bảo. * Thấm qua nền đập cần đảm bảo điều kiện sau: Trong đó: là gradien thấm của đập được xác định theo công thức: Với Ltt = Lđ + 0,88.T = 211,15 + 0,88.1 = 212,03 (m) ( Lđ là khoảng cách nằm ngang từ mép đáy thượng lưu đến mép đáy hạ lưu đập ) [ Jk ]n là gradien thấm cho phép phụ thuộc vào loại đất đáy đập và cấp công trình tra bảng P3-2- Đồ án môn học thuỷ công ta có [ Jk ] = 0,4 . Vậy độ bền thấm qua nền đập được đảm bảo. 3. Tính thấm cho trường hợp mặt cắt trên sườn đồi bên phải: 3.1. Phương pháp tính: Do mặt cắt trên sườn đồi có cao trình đáy đập cao hơn cao trình vật thoát nước nên tính thấm cho mặt cắt này theo phương pháp tính thấm cho đập có chân khay chống thấm, có thiết bị thoát nước kiểu áp mái. 3.2. Mặt cắt trên sườn đồi bên phải: 3.2.1. Thượng lưu là MNDBT hạ lưu không có nước: a. Sơ đồ tính : b. Số liệu tính toán: - Zđđ = 209,65 (m) - MNDBT = 204,64 (m) - Zđáy = 194 (m) - H 1 = 204,64 – 194 = 10,64 (m) - Hạ lưu không có nước. - Hệ số thấm: Kđ = 5.10-5 (m/s) Kn = 5.10-4 (m/s) - Hệ số mái trung bình thượng lưu: m1 = 3,625 - Hệ số mái trung bình hạ lưu : m2 = 3,125 * Tính thấm cho phần thân đập. Theo tài liệu thiết kế đập đất (Nguyễn Xuân Trường) lưu lượng thấm qua đập được đồng chất thoát nước kiểu áp mái hạ lưu không có nước xác định theo công thức: (8-5) Trong đó: H1 – cột nước trước đập. a0 – Chiều sâu của đường bão hòa tại điểm đường bão hòa ra hạ lưu. m2 – hệ số mái hạ lưu ( m2 = 3,125 ) L0 = l.H1 + L = 0,439 DL = 0,439.10,64 = 4,67 (m). L = 73,54 (m). L0 = 4,67 + 73,54 = 78,21 (m) Mặt khác lưu lượng thấm qua nêm hạ lưu CDE xác định theo công thức: (8-6) Giả hệ hai phương trình (8-5) và (8-6) ta được a0 (m3/s.m). Giải phương trình ta được: a0 = 2,75 (m) Lưu lượng thấm qua đập: qđ = 0,379.10-4 (m3/s.m). * Tính thấm cho phần nền. Tính thấm cho nền với giả thiết đập không thấm. Lưu lượng qn được xem như chảy qua đường ống. Trong đó: T – chiều dày tầng thấm của nền: T = 1 m. Ld – chiều rộng dáy đập từ thượng lưu đến vật thoát nước Ld = 111,78 (m). = 0,472.10-4 (m3/s.m). Tổng lưu lượng thấm qua đập và nền là: q = qđ + qn q = 0,379.10-4 + 0,472.10-4 = 0,851.10-4 (m3/s.m). - Phương trình đường bảo hòa hệ xoy xác định theo công thức: Thay số ta có: c. Kiểm tra độ bền thấm: * Với thân đập cần đảm bảo điều kiện sau: Trong đó: là gradien thấm của đập được xác định theo công thức: là gradien thấm cho phép phụ thuộc vào loại đất đắp đập và cấp công trình tra bảng P3-3- Đồ án môn học thuỷ công ta có: = 1,25 Ta thấy Vậy đập không xáy ra xói ngầm cơ học 3.2.2. Thượng lưu là MNLTK hạ lưu không có nước: a. Sơ đồ tính: b. Số liệu tính toán: - Zđđ = 209,65 (m) - MNLTK = 207,54 (m) - Zđáy = 194 (m) - H 1 = 207,54 – 194 = 13,54 (m) - Hạ lưu không có nước. - Hệ số thấm: Kđ = 5.10-5 (m/s) Kn = 5.10-4 (m/s) - Hệ số mái trung bình thượng lưu: m1 = 3,625 - Hệ số mái trung bình hạ lưu : m2 = 3,125 * Tính thấm cho phần thân đập. Theo tài liệu thiết kế đập đất (Nguyễn Xuân Trường) lưu lượng thấm qua đập được đồng chất thoát nước kiểu áp mái hạ lưu không có nước xác định theo công thức: (8-7) Trong đó: H1 – cột nước trước đập. a0 – Chiều sâu của đường bão hòa tại điểm đường bão hòa ra hạ lưu. m2 – hệ số mái hạ lưu ( m2 = 3,125 ) L0 = l.H1 + L = 0,439 DL = 0,439.13,54 = 5,944 (m). L = 63,12 (m). L0 = 5,944 + 63,12 = 69,064 (m) Mặt khác lưu lượng thấm qua nêm hạ lưu CDE xác định theo công thức: (8-8) Giả hệ hai phương trình (8-7) và (8-8) ta được a0 (m3/s.m). Giải phương trình ta được: a0 = 5,36 (m) Lưu lượng thấm qua đập: qđ = 0,739.10-4 (m3/s.m). * Tính thấm cho phần nền. Tính thấm cho nền với giả thiết đập không thấm. Lưu lượng qn được xem như chảy qua đường ống. Trong đó: T – chiều dày tầng thấm của nền: T = 1 m. Ld – chiều rộng dáy đập từ thượng lưu đến vật thoát nước Ld = 111,78 (m). = 0,601.10-4 (m3/s.m). Tổng lưu lượng thấm qua đập và nền là: q = qđ + qn q = 0,739.10-4 + 0,601.10-4 = 1,34.10-4 (m3/s.m). - Phương trình đường bảo hòa hệ xoy xác định theo công thức: Thay số ta có: c. Kiểm tra độ bền thấm: * Với thân đập cần đảm bảo điều kiện sau: Trong đó: là gradien thấm của đập được xác định theo công thức: là gradien thấm cho phép phụ thuộc vào loại đất đắp đập và cấp công trình tra bảng P3-3- Đồ án môn học thuỷ công ta có: = 1,25 Ta thấy Vậy đập không xáy ra xói ngầm cơ học 3.3. Mặt cắt 1 trên sườn đồi bên trái: 3.3.1. Thượng lưu là MNDBT hạ lưu không có nước: a. Sơ đồ tính: b. Số liệu tính toán: - Zđđ = 209,65 (m) - MNDBT = 204,64 (m) - Zđáy = 196 (m) - H 1 = 204,64 – 196 = 8,64 (m) - Hạ lưu không có nước. - Hệ số thấm: Kđ = 5.10-5 (m/s) Kn = 5.10-4 (m/s) - Hệ số mái trung bình thượng lưu: m1 = 3,25 - Hệ số mái trung bình hạ lưu : m2 = 3,125 * Tính thấm cho phần thân đập. Theo tài liệu thiết kế đập đất (Nguyễn Xuân Trường) lưu lượng thấm qua đập được đồng chất thoát nước kiểu áp mái hạ lưu không có nước xác định theo công thức: (8-9) Trong đó: H1 – cột nước trước đập. a0 – Chiều sâu của đường bão hòa tại điểm đường bão hòa ra hạ lưu. m2 – hệ số mái hạ lưu L0 = l.H1 + L = 0,433 DL = 0,433.8,64 = 3,74 (m). L = 64,82 (m). L0 = 3,74 + 64,82 = 68,56 (m) Mặt khác lưu lượng thấm qua nêm hạ lưu CDE xác định theo công thức: (8-10) Giả hệ hai phương trình (8-9) và (8-10) ta được a0 (m3/s.m). Giải phương trình ta được: a0 = 2,05 (m) Lưu lượng thấm qua đập: qđ = 0,283.10-4 (m3/s.m). * Tính thấm cho phần nền. Tính thấm cho nền với giả thiết đập không thấm. Lưu lượng qn được xem như chảy qua đường ống. Trong đó: T – chiều dày tầng thấm của nền: T = 1 m. Ld – chiều rộng dáy đập từ thượng lưu đến vật thoát nước Ld = 92,90 (m). = 0,461.10-4 (m3/s.m). Tổng lưu lượng thấm qua đập và nền là: q = qđ + qn q = 0,283.10-4 + 0,461.10-4 = 0,744.10-4 (m3/s.m). - Phương trình đường bảo hòa hệ xoy xác định theo công thức: Thay số ta có: c. Kiểm tra độ bền thấm: * Với thân đập cần đảm bảo điều kiện sau: Trong đó: là gradien thấm của đập được xác định theo công thức: là gradien thấm cho phép phụ thuộc vào loại đất đắp đập và cấp công trình tra bảng P3-3- Đồ án môn học thuỷ công ta có: = 1,25 Ta thấy Vậy đập không xáy ra xói ngầm cơ học 3.3.2. Thượng lưu là MNLTK hạ lưu không có nước: a. Sơ đồ tính: b. Số liệu tính toán: - Zđđ = 209,65 (m) - MNLTK = 207,54 (m) - Zđáy = 196 (m) - H 1 = 207,54 – 196 = 11,54 (m) - Hạ lưu không có nước. - Hệ số thấm: Kđ = 5.10-5 (m/s) Kn = 5.10-4 (m/s) - Hệ số mái trung bình thượng lưu: m1 = 3,25 - Hệ số mái trung bình hạ lưu : m2 = 3,125 * Tính thấm cho phần thân đập. Theo tài liệu thiết kế đập đất (Nguyễn Xuân Trường) lưu lượng thấm qua đập được đồng chất thoát nước kiểu áp mái hạ lưu không có nước xác định theo công thức: (8-11) Trong đó: H1 – cột nước trước đập. a0 – Chiều sâu của đường bão hòa tại điểm đường bão hòa ra hạ lưu. m2 – hệ số mái hạ lưu ( m2 = 3,125 ) L0 = l.H1 + L = 0,433 DL = 0,433.11,54 = 4,997 (m). L = 55,40 (m). L0 = 4,997 + 55,40 = 60,397 (m) Mặt khác lưu lượng thấm qua nêm hạ lưu CDE xác định theo công thức: (8-12) Giả hệ hai phương trình (8-11) và (8-12) ta được a0 (m3/s.m). Giải phương trình ta được: a0 = 4,42 (m) Lưu lượng thấm qua đập: qđ = 0,610.10-4 (m3/s.m). * Tính thấm cho phần nền. Tính thấm cho nền với giả thiết đập không thấm. Lưu lượng qn được xem như chảy qua đường ống. Trong đó: T – chiều dày tầng thấm của nền: T = 1 m. Ld – chiều rộng dáy đập từ thượng lưu đến vật thoát nước Ld = 92,90 (m). = 0,615.10-4 (m3/s.m). Tổng lưu lượng thấm qua đập và nền là: q = qđ + qn q = 0,610.10-4 + 0,615.10-4 = 1,225.10-4 (m3/s.m). - Phương trình đường bảo hòa hệ xoy xác định theo công thức: Thay số ta có: c. Kiểm tra độ bền thấm: * Với thân đập cần đảm bảo điều kiện sau: Trong đó: là gradien thấm của đập được xác định theo công thức: là gradien thấm cho phép phụ thuộc vào loại đất đắp đập và cấp công trình tra bảng P3-3- Đồ án môn học thuỷ công ta có: = 1,25 Ta thấy Vậy đập không xáy ra xói ngầm cơ học 3.4. Mặt cắt 2 trên sườn đồi bên trái: 3.4.1. Thượng lưu là MNDBT hạ lưu không có nước: a. Sơ đồ tính: b. Số liệu tính toán: - Zđđ = 209,65 (m) - MNDBT = 204,64 (m) - Zđáy = 188 (m) - H 1 = 204,64 – 188 = 16,64 (m) - Hạ lưu không có nước. - Hệ số thấm: Kđ = 5.10-5 (m/s) Kn = 5.10-4 (m/s) - Hệ số mái trung bình thượng lưu: m1 = 3,625 - Hệ số mái trung bình hạ lưu : m2 = 3, 5 * Tính thấm cho phần thân đập. Theo tài liệu thiết kế đập đất (Nguyễn Xuân Trường) lưu lượng thấm qua đập được đồng chất thoát nước kiểu áp mái hạ lưu không có nước xác định theo công thức: (8-13) Trong đó: H1 – cột nước trước đập. a0 – Chiều sâu của đường bão hòa tại điểm đường bão hòa ra hạ lưu. m2 – hệ số mái hạ lưu L0 = l.H1 + L DL = 0,439.16,64 = 7,305 (m). L = 97,73 (m). L0 = 7,305 + 97,73 = 105,035 (m) Mặt khác lưu lượng thấm qua nêm hạ lưu CDE xác định theo công thức: (8-14) Giả hệ hai phương trình (8-13) và (8-14) ta được a0 (m3/s.m). Giải phương trình ta được: a0 = 5,74 (m) Lưu lượng thấm qua đập: qđ = 0,7175.10-4 (m3/s.m). * Tính thấm cho phần nền. Tính thấm cho nền với giả thiết đập không thấm. Lưu lượng qn được xem như chảy qua đường ống. Trong đó: T – chiều dày tầng thấm của nền: T = 1 m. Ld – chiều rộng dáy đập từ thượng lưu đến vật thoát nước Ld = 158,15 (m). .10-4 (m3/s.m). * Tổng lưu lượng thấm qua đập và nền là: q = qđ + qn q = 0,7175.10-4 + 0,523.10-4 = 1,241.10-4 (m3/s.m). - Phương trình đường bảo hòa hệ xoy xác định theo công thức: Thay số ta có: c. Kiểm tra độ bền thấm: * Với thân đập cần đảm bảo điều kiện sau: Trong đó: là gradien thấm của đập được xác định theo công thức: là gradien thấm cho phép phụ thuộc vào loại đất đắp đập và cấp công trình tra bảng P3-3- Đồ án môn học thuỷ công ta có: = 1,25 Ta thấy Vậy đập không xáy ra xói ngầm cơ học 3.4.2. Thượng lưu là MNLTK hạ lưu không có nước: a. Sơ đồ tính: b. Số liệu tính toán: - Zđđ = 209,65 (m) - MNLTK = 207,54 (m) - Zđáy = 188 (m) - H 1 = 207,54 – 188 = 19,54 (m) - Hạ lưu không có nước. - Hệ số thấm: Kđ = 5.10-5 (m/s) Kn = 5.10-4 (m/s) - Hệ số mái trung bình thượng lưu: m1 = 3,625 - Hệ số mái trung bình hạ lưu : m2 = 3, 5 * Tính thấm cho phần thân đập. Theo tài liệu thiết kế đập đất (Nguyễn Xuân Trường) lưu lượng thấm qua đập được đồng chất thoát nước kiểu áp mái hạ lưu không có nước xác định theo công thức: (8-15) Trong đó: H1 – cột nước trước đập. a0 – Chiều sâu của đường bão hòa tại điểm đường bão hòa ra hạ lưu. m2 – hệ số mái hạ lưu ( m2 = 3,5 ) L0 = l.H1 + L DL = 0,439.19,54 = 8,578 (m). L = 97,73 (m). L0 = 8,578 + 97,73 = 106,308 (m) Mặt khác lưu lượng thấm qua nêm hạ lưu CDE xác định theo công thức: (8-16) Giả hệ hai phương trình (8-15) và (8-16) ta được a0 (m3/s.m). Giải phương trình ta được: a0 = 8,11 (m) Lưu lượng thấm qua đập: qđ = 1,014.10-4 (m3/s.m). * Tính thấm cho phần nền. Tính thấm cho nền với giả thiết đập không thấm. Lưu lượng qn được xem như chảy qua đường ống. Trong đó: T – chiều dày tầng thấm của nền: T = 1 m. Ld – chiều rộng dáy đập từ thượng lưu đến vật thoát nước Ld = 158,15 (m). .10-4 (m3/s.m). * Tổng lưu lượng thấm qua đập và nền là: q = qđ + qn q = 1,014.10-4 + 0,614.10-4 = 1,628.10-4 (m3/s.m). - Phương trình đường bảo hòa hệ xoy xác định theo công thức: Thay số ta có: c. Kiểm tra độ bền thấm: * Với thân đập cần đảm bảo điều kiện sau: Trong đó: là gradien thấm của đập được xác định theo công thức: là gradien thấm cho phép phụ thuộc vào loại đất đắp đập và cấp công trình tra bảng P3-3- Đồ án môn học thuỷ công ta có: = 1,25 Ta thấy Vậy đập không xáy ra xói ngầm cơ học 3.5. Mặt cắt 3 trên sườn đồi bên trái: 3.5.1. Thượng lưu là MNDBT hạ lưu không có nước: a. Sơ đồ tính: b. Số liệu tính toán: - Zđđ = 209,65 (m) - MNDBT = 204,64 (m) - Zđáy = 197 (m) - H 1 = 204,64 – 197 = 7,64 (m) - Hạ lưu không có nước. - Hệ số thấm: Kđ = 5.10-5 (m/s) Kn = 5.10-4 (m/s) - Hệ số mái trung bình thượng lưu: m1 = 3,25 - Hệ số mái trung bình hạ lưu : m2 = 3,125 * Tính thấm cho phần thân đập. Theo tài liệu thiết kế đập đất (Nguyễn Xuân Trường) lưu lượng thấm qua đập được đồng chất thoát nước kiểu áp mái hạ lưu không có nước xác định theo công thức: (8-17) Trong đó: H1 – cột nước trước đập. a0 – Chiều sâu của đường bão hòa tại điểm đường bão hòa ra hạ lưu. m2 – hệ số mái hạ lưu L0 = l.H1 + L = 0,433 DL = 0,433.7,64 = 3,308 (m). L = 63,95 (m). L0 = 3,308 + 63,95 = 67,258 (m) Mặt khác lưu lượng thấm qua nêm hạ lưu CDE xác định theo công thức: (8-18) Giả hệ hai phương trình (8-17) và (8-18) ta được a0 (m3/s.m). Giải phương trình ta được: a0 = 1,62 (m) Lưu lượng thấm qua đập: qđ = 0,223.10-4 (m3/s.m). * Tính thấm cho phần nền. Tính thấm cho nền với giả thiết đập không thấm. Lưu lượng qn được xem như chảy qua đường ống. Trong đó: T – chiều dày tầng thấm của nền: T = 1 m. Ld – chiều rộng dáy đập từ thượng lưu đến vật thoát nước Ld = 86,39 (m). .10-4 (m3/s.m). * Tổng lưu lượng thấm qua đập và nền là: q = qđ + qn q = 0,223.10-4 + 0,438.10-4 = 0,661.10-4 (m3/s.m). - Phương trình đường bảo hòa hệ xoy xác định theo công thức: Thay số ta có: c. Kiểm tra độ bền thấm: * Với thân đập cần đảm bảo điều kiện sau: Trong đó: là gradien thấm của đập được xác định theo công thức: là gradien thấm cho phép phụ thuộc vào loại đất đắp đập và cấp công trình tra bảng P3-3- Đồ án môn học thuỷ công ta có: = 1,25 Ta thấy Vậy đập không xáy ra xói ngầm cơ học 3.5.2. Thượng lưu là MNLTK hạ lưu không có nước: a. Sơ đồ tính: b. Số liệu tính toán: - Zđđ = 209,65 (m) - MNLTK = 207,54 (m) - Zđáy = 201 (m) - H 1 = 207,54 – 197 = 10,54 (m) - Hạ lưu không có nước. - Hệ số thấm: Kđ = 5.10-5 (m/s) Kn = 5.10-4 (m/s) - Hệ số mái trung bình thượng lưu: m1 = 3,25 - Hệ số mái trung bình hạ lưu : m2 = 3,125 * Tính thấm cho phần thân đập. Theo tài liệu thiết kế đập đất (Nguyễn Xuân Trường) lưu lượng thấm qua đập được đồng chất thoát nước kiểu áp mái hạ lưu không có nước xác định theo công thức: (8-19) Trong đó: H1 – cột nước trước đập. a0 – Chiều sâu của đường bão hòa tại điểm đường bão hòa ra hạ lưu. m2 – hệ số mái hạ lưu L0 = l.H1 + L = 0,433 DL = 0,433.10,54 = 4,5638 (m). L = 86,39 (m). L0 = 4,5638 + 86,39 = 90,9538 (m) Mặt khác lưu lượng thấm qua nêm hạ lưu CDE xác định theo công thức: (8-20) Giả hệ hai phương trình (8-19) và (8-20) ta được a0 (m3/s.m). Giải phương trình ta được: a0 = 2,29 (m) Lưu lượng thấm qua đập: qđ = 0,316.10-4 (m3/s.m). * Tính thấm cho phần nền. Tính thấm cho nền với giả thiết đập không thấm. Lưu lượng qn được xem như chảy qua đường ống. Trong đó: T – chiều dày tầng thấm của nền: T = 1 m. Ld – chiều rộng dáy đập từ thượng lưu đến vật thoát nước Ld = 86,39 (m). .10-4 (m3/s.m). * Tổng lưu lượng thấm qua đập và nền là: q = qđ + qn q = 0,316.10-4 + 0,604.10-4 = 0,92.10-4 (m3/s.m). - Phương trình đường bảo hòa hệ xoy xác định theo công thức: Thay số ta có: c. Kiểm tra độ bền thấm: * Với thân đập cần đảm bảo điều kiện sau: Trong đó: là gradien thấm của đập được xác định theo công thức: là gradien thấm cho phép phụ thuộc vào loại đất đắp đập và cấp công trình tra bảng P3-3- Đồ án môn học thuỷ công ta có: = 1,25 Ta thấy Vậy đập không xáy ra xói ngầm cơ học 4. Tính tổng lưu lượng thấm. Mục đích: kiểm tra xem lượng tổn thất thấm có nằm trong phạm vi cho phép không rồi từ đó đi đến kết luận việc chọn loại đập và hình thức chống thấm cho đập có hợp lý hay không. Yêu cầu: Wth < 1% WHồ . Trong đó: Wt – Lượng tổn thất thấm trong thời đoạn t: Wt = Qt.t Qt – tổng lượng thấm nước xác định theo công thức: Tính toán với trường hợp mực nước thượng lưu là MNDBT hạ lưu là mực nước min. Ta tính toán cho 5 mặt cắt với MNDBT = 204,64 m. Tổng lưu lượng thấm qua đập và nền: Q = 0,5.[ q1.l1 + (q1 + q2).l2 + (q2 + q3).l3 + (q3 + q4).l4 + q4.l5 ] = 0,5. [ 0,851.42,39 + (0,851 + 2,5).73,87 + (2,5 + 0,661).65,65 + + ( 0,661 + 1,241).46,99 + 1,24.46,40 ].10-4 = 119,02.10-4 (m3/s.m). Tính toán cho thời đoạn 1 tháng: t = 30.24.3600 = 2,592.106 (s). Ta được : Wth = 119,02.10-4.2,592.106 = 30849,98 (m3). [Wth ] = 1%.Whồ = 1%.3901892 = 39018,92 Vậy ta thấy: Wth = 30849,98 < [Wth ] = 39018,92 ( m3 ) Như vậy việc chọn loại đập và hình thức chống thấm như trên là hợp lý. 5. Tính toán ổn định của đập: 5.1. Mục đích tính toán: Đập đất là loại công trình chắn nước mặt cắt ngang dạng hình thang, làm bằng vật liệu địa phương có khối lượng lớn nên không có khả năng mất ổn định về lật trượt theo mặt nền mà thường mất ổn định dưới dạng trượt mái dốc ở thượng lưu và hạ lưu của đập khi việc lựa chọn các kích thước của mặt cắt đập chưa hợp lý. Với đập làm bằng vật liệu địa phương khi mái dốc có hệ số mái càng lớn thì độ ổn định càng cao, nhưng khối lượng vật liệu xây dựng đập càng lớn thì giá thành xây dựng đập càng cao. Vì vậy mục đích tính toán ổn định là trên cơ sở tính toán mà xác định được mặt cắt ngang của đập hợp lý nhất, nghĩa là đập vừa đảm bảo điều kiện ổn định mà giá thành xây dựng đập không cao. 5.2. Các trường hợp tính toán: Khi tính toán ổn định đập ta thường tính toán các trường hợp sau đây: a. Trường hợp xây dựng: Khi đập vừa xây dựng xong thượng và hạ lưu đập không có nước. b. Trường hợp khai thác: Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là mực nước lớn nhất có thể xảy ra thiết bị chống thấm và thoát nước làm việc bình thường. Thượng lưu là MNLTK, hạ lưu là mực nước max. c. Trường hợp khác: Khi mực nước hồ chứa rút nhanh (đột ngột). Trong phạm vi đồ án này (do thời gian có hạn) ta chỉ tính toán kiểm tra ổn định cho trường hợp cơ bản với thượng lưu là MNDBT hạ lưu không có nước, thiết bị chống thấm làm việc bình thường. 5.3. Nguyên lý tính toán: Tính toán ổn định mái đập theo phương pháp vòng cung trượt với giả thiết như sau: + Coi mặt trượt là mặt trụ tròn, xem khối trượt là vật thể rắn, áp lực thấm được chuyển ra ngoài thành áp lực thủy tĩnh tác dụng vào mặt trượt và hướng vào tâm cung trượt. + Hiện tượng trượt xảy ra nhanh chóng và đồng thời theo suốt chiều dài mặt dọc đập. + Giải theo bài toán phẳng. 5.4. Tính toán ổn định mái đập đất bằng phương pháp cung trượt : 5.4.1. Tìm vùng có tâm cung trượt nguy hiểm dựa vào hai phương pháp sau: a. Phương pháp Filennit: Cho rằng tâm cung trượt nguy hiểm nằm ở lân cận đường M1M hình vẽ, các trị số a, b phụ thuộc vào độ dốc mái hạ lưu tra bảng (6-5) GTTC tập I trang 146, với m = 3,42, góc nghiêng mái đập bằng 18026’, a = 35,50, b = 250. b) Phương pháp V.V.Fendeep. Theo nghiên cứu của Fendeep tâm cung trượt nguy hiểm của mái dốc nằm trong giới hạn của hình quạt tạo bởi hai đường thẳng đi qua trung điểm của mái dốc, một đường thẳng đứng và một đường làm với đoạn dưới của mái dốc một góc 850. Cung trong của hình quạt có bán kính r và cung ngoài có bán kính R được xác định theo bảng (6-6) GTTC tập I trang 147 Với mái dốc m = 3,42 ta có Từ Hđ = 29,65 (m) suy ra : R = 86,25 (m); và r = 35,88 (m). Kết hợp hai phương pháp trên ta xác định phạm vi chứa tâm cung trượt nguy hiểm nhất là lân cận đoạn AB như hình vẽ: Sơ đồ vùng xác định cung trượt nguy hiểm. Trên AB giả định các tâm O1, O2, O3... vạch các cung trượt đi qua Q1 ở chân đập tiến hành tính hệ số an toàn ổn định, K1, K2, K3... cho các cung trượt tương ứng, vẽ biểu đồ quan hệ Ki và vị trí tâm Oi xác định được Kmin ứng với các tâm O trên đường MM1. Từ vị trí của tâm O ứng với Kmin đó kẻ NN1 vuông góc MM1. Lại lấy các tâm O khác vạch các cung cũng qua Q1 ở chân đập. Vẽ biểu đồ K với các tâm này ta cũng xác định được Kmin. Với các điểm Q2, Q3... ở mặt nền hạ lưu cũng làm tương tự ta cũng tìm được Kmin cho mái đập. Vì thời gian và khối lượng tính lớn ta chỉ tính cho 1 điểm Q1 ở chân đập. Khi tính ra Kmin ta so với [K]. 5.4.2. Xác định hệ số an toàn K cho một cung trượt bất kỳ: Để xác định hệ số an toàn K, ta coi mặt trượt là mặt trụ tròn, áp dụng công thức Ghgéxcêvanốp với giả thiết khối trượt là vật thể rắn áp lực thấm được chuyển ra ngoài thành áp lực thủy tĩnh tác dụng lên mặt trượt và hướng vào tâm, chia phần đất trượt thành nhiều dải đất có chiểu rộng b với Trong đó: R- bán kính cung trượt. m - số nguyên tùy chọn ta chọn m = 10. Ta có công thức tính ổn định: Trong đó: + jn , Cn : là góc ma sát trong và lực dính đơn vị ở đáy dải thứ n. + ln : Chiều rộng đáy thứ n +Wn : áp lực thủy tĩnh theo hướng tâm ở giải đáy thứ n. ( hn : chiều cao cột nước từ đường bão đến đáy dải đang xét ). + Nn , Tn : là thành phần pháp tuyến và tiếp tuyến của trọng lượng dải Gn. Ta có: Nn = Gn .cosan , Tn = Gn.sinan; Gn = b.( å gi.zi )n. zi : chiều cao phần dải đất có dung trọng gi , với đất ở trên đường bão hòa gi lấy theo dung trọng tự nhiên, với đất ở dưới đường bão hòa thì gi lấy theo dung trọng bão hòa. an : góc hợp giữa phương thẳng đứng và đường thẳng nối tâm đáy dải thứ n với tâm cung trượt. và . ( n: số thứ tự dải ). Các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp đập: * Đá làm vật thoát nước: Lực dính đơn vị: Góc ma sát trong: Dung trọng tự nhiên: Dung trọng bão hoà: * Đất đắp đập: Lực dính đơn vị Ctn = 2,8 (T/m2); Cbh = 2,8 (T/m2) Góc ma sát trong: φtn = 170 ; φbh = 170 Độ ẩm tự nhiên: ω = 23,6% Dung trọng khô: γk = 1,53(T/m3) Độ rỗng : n = 0,56 Dung trọng bão hoà: γbh = γk + n.γn = 1,53 + 0,56.1 = 2,09 (T/m3) Dung trọng tự nhiên: γtn = γk.( 1 + ω ) = 1,53.( 1 + 0,236 ) = 1,891 ( T/m3 ) * Đất nền: Lực dính đơn vị: Cbh = 0,22 Góc ma sát trong: φbh = 17025’ Dung trọng khô của γk = 1,5 (T/m3) Độ rỗng n = 0,46 Dung trọng bão hoà của nền: = 1,5 + 0,46.1 = 1,96 (T/m3) * Chú thích các chiều cao lớp: + h0: Chiều cao dải đất đắp đập nằm trên đường bão hoà. + h1: Chiều cao dải đất đắp đập bão hoà + h2: Chiều cao dải đất nền ( bão hoà) + h3: Chiều cao dải đá làm thiết bị thoát nước trên đường bão hoà + h4: Chiều cao dải đá làm thiết bị tháo nước dưới đường bão hoà Kết quả tính toán ta được K1= 1,32; K2 = 1,37; K3 = 1,42; K4 = 1,36; K5 = 1,358. Vậy ta có Kmin = 1,32 > [K] = 1,3 (tra 14 TCN 157 - 2005. tr.37) Ngoài ra còn đảm bảo điều kiện kinh tế: ._.