Thiết kế hồ chứa Suối Các tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu

nước tưới để phát triển sản suất nông nghiệp thì thấy rằng giải pháp thuỷ lợi khả quan nhất là xây dựng Hồ Chứa nước suối các trên thượng nguồn sông Bằng. Vì vậy huyện Xuyên Mộc đã cùng với trung tâm ĐH1 tiến hành quy hoạnh thuỷ lợi huyện Xuyên Mộc với Hồ Chứa Suối Các là công trình chủ yếu và trước mắt của quy hoạch thuỷ lợi lâu dài. Để thực hiện được bước đi của phương hướng quy hoạch thuỷ lợi huyện Xuyên Mộc nay tiến hành lập luận chứng kinh tế kỹ thuật để xác định rõ tính khả thi về kinh tế và kỹ thuật của công trình này nhằm đưa kế hoạch thiết kế kỹ thuật và thi công trong thời gian trước mắt. Hồ chứa nước Suối Các được xây dựng là một công trình thuỷ lợi có ý nghĩa to lớn trong việc phát triển kinh tế vùng. Chương I : Tổng quan về công trình ò1.1. Vị trí và nhiệm vụ công trình. 1.1.1. Vị trí địa lý. Hồ chứa nước Suối Các được xây dựng ở thượng nguồn Sông Bằng thuộc địa bàn xã Hoà Hiệp , huyện Xuyên Mộc. tỉnh Bà Rịa - Vũng Tầu. Khu hưởng lợi của hồ Suối Các chủ yếu là xã Hoà Hiệp huyện Xuyên Mộc. 1.Theo toạ độ địa lý Tuyến công trình đầu mối dự kiến xây dựng tại vị trí: +1070 30’50’’ kinh độ đông. +100 41’ 40’’ vĩ độ Bắc. Vị trí tuyến công trình đầu mối cách huyện Xuyên Mộc khoảng 8Km về hướng Đông Bắc và cách Quốc lộ 23 từ Xuyên Mộc đi Bình thuận khoảng 1.5Km về hướng Tây. 1.1.2. Nhiệm vụ công trình. Hồ chứa nước Suối Các dự kiến xây dựng có những nhiệp vụ sau: -nhiệm vụ chủ yếu là cung cấp nước tưới cho 550ha (300ha lúa và 250ha cà phê). -Nhiệm vụ kết hợp là cắt giảm và điều tiết một phần lưu lượng lũ bảo vệ hạ lưu công trình. Tạo điều kiện cải tạo môi trường sinh thái trong khu vực. ò1.2. điều kiện tự nhiên 1.2.1.Điều kiện địa hình 1. Tài liều địa hình +Bình đồ lòng hồ và khu tưới, tỉ lệ 1/5000. +Cát dọc tuyến đập,tràn, cống,kênh. 2.Đặc điểm địa hình vùng hồ và tuyến công trình đầu mối. Lưu vực Suối các nằm kè phía Đông của tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu thuộc vùng chuyển tiếp giữa vùng núi Nam trung Bộ sang vùng đồng bằng ven biển nên phần thượng nguồn rất dốc. Suối Các bắt nguồn từ núi Mây Tào có cao độ từ(500á600)m hướng dốc chính từ Bắc xuống Nam, lưu vực rộng, hai bên sườn thoải. Do đó tập chung dòng chảy sừơn chậm. Điều kiện địa hình này tạo cho hồ chứa tương đối rộng. Phần lớn lưu vực Suối Các được rừng che phủ, vì vậy mặc dù diện tích lưu vực nhỏ nhưng dòng chảy mặt trên suối vẫn được duy trì quanh năm. Mật độ suối bình quân trên toàn khu vực khá cao, đầu nguồn suối có nhiều nhánh nhỏ, mật độ suối nhỏ dần về hạ lưu. Thung lũng và lòng suối càng về suối càng mở rộng dần, Mức độ cát sâu của dòng không lớn. Bề mặt lưu vực là sản phẩm phong hoá của đất đỏ bazan phân bố mỏng dần từ thượng lưu về hạ lưu. Tại lòng suối vùng hạ lưu tuyến công trình có lộ đá gốc bazan. Các đặc trưng của lưu vực suối các được ghi ở bảng sau: Bảng 1.1 Tuyến F(Km2) L(Km) Btb(Km) Htb(Km) Jjv™ Js™ D(Km) I 11.6 8.0 1.45 146.3 72.6 40.4 1.12 II 20.2 8.9 1.51 146.0 70.3 38.1 1.09 Trong đó: F: Diện tích lưu vực tính đến các tuyến. L: Chiều daì lưu vực. Htb: Độ cao bình quân của lưu vực. Btb: Chiều rộng bình quân của lưu vực. Jlv: Độ dốc lưu vực. Js: Độ dốc suối. D: Mật độ suối. 3. Đặc điểm địa hình khu tưới. Khu tưới là diện tích cà phê phân phối trên các sườn đồi có cao độ từ (70á85)m chủ yếu là bờ trái. Diện tích lúa ở phàn thung lũng ven suối phía trước và phía sau cầu số 6 ở cao độ từ (42á68)m. 4. Đặc tính lòng hồ. Đường đặc trưng của hồ chứa cho như sau: Bảng 1.2 Z(m) 62.0 64.0 66.0 68.0 70.0 72.0 74.0 76.0 F(106m2) 0.000 0.042 0.120 0.262 0.490 0.816 1.352 2.060 V(106m) 0.000 0.028 0.183 0.556 1.296 2.588 4.733 8.120 1.2.2 Điều kiện khí tượng thuỷ văn. 1.Tài liệu khí tượng thuỷ văn. +Tài liệu về nhiệt độ, độ ẩm, bốc hơi, gó theo tài liệu của trạm Vũng Tàu đo từ năm 1956á1975. +Lượng mưa năm bình quân của lưu vực được tính và tham khảo theo tài liệu của trạm Hàm Tân đo từ năm 1927á1930 và từ năm 1959á1974, trạm Thưà Tích đo từ năm 1961á1964, trạm Xuyên Mộc đo từ năm 1977 á1988.Bản đồ đẵng trị mưa do sở thuỷ lợi Đồng Nai và trung tâm ĐH1 lập năm 1986. +Lượng mưa vụ được tính theo tài liệu của trạm Xuyên Mộc đo từ năm 1977á1987. +Lượng mưa thời đọan ngắn lấy theo tài liệu của trạm thừa Đích. 2.Các đặc trưng khí tượng thuỷ văn. a.Nhiệt độ. + Nhiệt độ trung bình năm T = 260C. b.Độ ẩm. +Độ ảm trung bình năm W0 =85,1%. c.Gió. +Vận tốc gió lớn nhất không kể hướng trung bình nhiều năm V50% =16.7m/s. +vận tốc gió lớn nhất hướng ứng với tần suất p=5%, V5%=21.6m/s. d.Bốc hơi. +lượng bốc hơi mặt nước Zn=1583mm. +Lượng bốc hơi lưu vực Zlv=800mm. +Chênh lệch bốc hơi DZ =873mm. Phân phối chêch lệch bốc hơi từng tháng cho như bảng sau: Bảng 3.1 Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 DZ 91.2 94.8 98.3 91.6 62.8 46.0 41.7 40.3 34.4 43.3 63.4 74.2 e. Mưa. +Lượng mưa bình quân năm X = 1600mm. +Lượng mưa vụ bình quân: Vụ I: (Từ tháng 4 đến tháng 7), Xvụ =646.7mm. Vụ II: (Từ tháng 8 đến tháng 11), Xvụ =764.7mm. +Lượng mưa úng với tần suất thiết kế p =75%. VụI X75% =556.2mm. VụII X75% = 657.4mm. +Lượng mưa vụ đọng không đáng kể. +Lượng mưa ngày lớn nhất ứng với tần suất: X1.5% =180.0mm. X2% = 176.0mm. f.Dòng chảy. kDòng chảy năm trung bình (chuẩn). Các đặc trụng dòng chảy năm trung bình tính đén các tuyến theo dự kiến. Đặc trưng dòng chảy chuẩn Đơn vị Tuyến I TuyếnII Diện tíh lưu vực Flv Km2 11.6 20.0 Lượng mua năm bình quân xlv Mm 1600 1600 Hệ số dòng chảy chuẩn a0 0.5 0.5 Độ sâu dòng chảy mặtY0 Mm 800 800 Mô đun dòng chảy chuẩn M0 L/s-km2 25.4 25.4 Lưu lượng dòng chảy chuẩn Q0 M3/s 0.295 0.513 Tổng lượng dòng chảy chuẩn W0 106m3 9.28 16.16 kDòng chảy năm thiết kế. Các đặc trưng dòng chảy năm thiết kế ứng với các tần suất tính đến các tuyến đầu mối. Bảng1.5. Đặc trưng dòng chảy thiết kế Đơn vị Tuyến I TuyếnII P=50% P=75% P=50% P=75% Lưu lượng dòng chảy năm thiết kế Qp Tổng lượng dòng chảy năm thiết kế Wp M3/s 106/m3 0.280 8.83 0.209 6.59 0.488 15.38 0.364 11.48 Phân phối dòng chảy năm thiết kế ứng với các tần suất tính đến tuyến công trình đầu mối ghi ở bảng 1.6. Bảng 1.6 Tháng Tuyến I TuyếnII P=50% P=75% P=50% P=75% Q(m3/s) W(106m3 Q(m3/s) W(106m3 Q(m3/s) W(106m3 Q(m3/s) W(106m3 1 0.090 0.241 0.035 0.094 0.157 0.420 0.061 0.163 2 0.065 0.157 0.030 0.072 0.113 0.274 0.052 0.126 3 0.050 0.134 0.030 0.080 0.087 0.233 0.052 0.140 4 0.076 0.197 0.004 0.014 0.132 0.343 0.007 0.024 5 0.245 0.656 0.082 0.020 0.427 1.142 0.143 0.382 6 0.284 0.736 0.230 0.596 0.494 1.282 0.401 1.038 7 0.479 1.283 0.472 1.264 0.834 2.234 0.822 2.202 8 0.519 1.390 0.459 1.229 0.904 2.420 0.799 2.141 9 0.639 1.656 0.335 0.868 1.113 2.884 0.583 1.512 10 0.506 1.355 0.368 0.986 0.881 2.360 0.641 1.716 11 0.252 0.653 0.359 0.930 0.439 1.137 0.625 1.620 12 0.152 0.407 0.102 0.273 0.265 0.709 0.178 0.476 kDòng chảy lũ. Các đặc trưng dòng chảy lũ thiết kế ứng với các tần suất tính đến các tuyến đầu mối. Bảng 1.7 Đặc trưng dòng chảy lũ Đơn vị Tuyến I Tuyến I P=1.5% P=2% P=1.5% P=2% Lưu lượng đỉnh lũ QmaxP Tổng lượng lũ WP Thời gian TLũ m3/s 106m3 Phút 86.7 0.910 350 78.7 0.826 350 135.0 1.555 384 122.5 1.411 384 Đường quá trình lũ đến với P =1.5%. Bảng 1.8 t(giờ) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Q(m3/s) 0 26.8 87.2 122.2 135.0 132.2 110.2 t(giờ) 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 Q(m3/s) 80.8 57.2 38.0 24.5 15.2 7.2 2.5 Dòng chảy rắn(bùn cát). +Hàm lượng cát lơ lững r =100g/m3. +Tổng lượng bùn cát bình quân nhiều năm: -Tuyến I: 1527m3/năm. -Tuyến II: 2655m3/năm. 1.2.3 Đặc điểm địa chất và địa chất thuỷ văn. 1.Tài liệu địa chất. -lát cát địa chất dọc tuyến đập. -Báo cáo tổng hợp kết quả thí nghiệm đát tuyến đập chính mẫu nguyên dạng. 2.Địa chất vùng hồ. Lưu vực suối các nằm trên nền đá bazan. Trên toàn lưu vực không có hiện tượng nứt gẫy, sạt lỡ có hệ số thấm nhỏ, khả năng mất nước lòng hồ ít. Do bờ thung lũng khá dốc nên cần kiểm tra khả năng sạt lỡ khi dâng nước tuy nhiên do mức độ dâng nước của lòng hồ thấp và độ dốc của lòng hồ tương đối xoải do đó khả năng sạt lỡ bờ hồ ít xảy ra. 3.Địa chất vùng tuyến đập. Đã tiến hành khoan lấy mẫu đất thí nghiệm trên tuyến đạp dự kiến, xây dựng được lát cắt địa chất với mô tả từ trên xuống duới như sau: -Lớp 1: Lớp phủ đất thịt bazan lẫn dễ cây cỏ kết cấu sốp có chiều dày từ (0.2 á0.5)m. -Lớp 1B: Đất sét bazan màu nâu đổ pha ít sạn sỏi, mùn cát kết cấu kém chặt phân bố ở lòng sông có chiều dày khoảng 1.0 m. -Lớp 2: Đất bột bazan pha ít sạn sỏi màu nâu, nâu sẫm, kết cấu chặt, phân bố chủ yếu ở lòng sông và bờ trái của đạp có chiều dày từ (1á3)m. -Lớp 3: Đất latêrít vón kết cứng chắc màu nâu đỏ dến sám xanh phân bố dưới các lớp đất 1,1B và 2 ở phần thung lũng suối có chiều dày từ (0.5á1)m. Lớp 4: Đất sét màu vàng đến xám xanh, có tính dẻo cứng, có kết cấu chặt phân bố dọc theo chiều dài tuyến đập có chiều dày từ (2.5á5.0)m. Lớp 5: Lớp này là đá bazan đặc, nứt nẻ nhiều, màu xám xanh, cứng chắc phân bố dọc theo chiều dài tuyến đập. Các chỉ tiêu cơ lí của đất tuyến đập được gi ở bảng 1.9. 4. Địa chất thuỷ văn. Theo tài liệu khoan thăm dò tại tuyến đập chính cho thấy: trên toàn khu vực lòng hồ mực nước ngầm nằm sâu dưói lòng đất từ 6á8)m, đường đổ của đưòng mực nuớc là dốc xuống lòng Suối Các. Do đó khả năng mất nước của lòng hồ không xảy ra. Nuớc lấy từ suối các là nuớc ngọt không có hiện tượng xâm thực, nước này có thể dựng cho xây dựng và sinh hoạt và xây dựng. Bảng 1.9: Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của đất tuyến đập. Chỉ tiêu cơ lý Đơn vị Các lớp đất 2 4 gW T/m3 1.64 1.85 gC T/m3 1.40 1.49 N 2.70 2.70 D 0.46 0.45 e 0.84 0.81 G 0.40 0.80 WT % 62 58 Wf % 30 51 Wn % 32 37 Wtn % 36 27 j độ 21 19 C Kg/cm2 0.26 0.31 Kt Cm/s 6.10-5 4.10-6 1.2.4 Vật liệu xây dựng. Tại khu vực gần tuyến đập sau khi thăm dò, khảo sát có các bãi vật liệu số I,II,III với các đặc trưng cho như bảng sau: Bảng 1.10. Tên bãi Vị trí bãi Cự ly trung bình(m) Chiều dày bóc bỏ(m) Chiều dày hữu dụng(m) Trữ lưọng (103m3) I II II Thượng lưu bờ trái Thượnglưu bờ phải Thượnglưuvai phải 400 500 500 0.3 0.3 0.3 2.50 1.80 3.00 150 90 250 Các bãi vật liệu được lấy theo từng lớp, được thí nghiệm theo mẫu chế bị sau đó xác định được các chỉ tiêu cơ lý của đất đặp đập như bảng 1.11. Bảng 1.11: Các chỉ tiêu cơ lý của đát đắp đập Bãi I II III Lớp 1A 1B 2 3 1B 2 1A 2 3 D 2.71 2.72 2.74 2.73 2.71 2.75 2.70 2.75 2.73 N 0.48 0.39 0.37 0.42 0.34 0.37 0.48 0.42 0.45 e 0.92 0.65 0.59 0.74 0.51 0.59 0.93 0.74 0.81 a0-2(cm2/kg) 0.052 0.068 0.066 0.064 0.061 0.067 0.045 0.065 0.056 a1-1(cm2/kg) 0.031 0.046 0.056 0.032 0.056 0.058 0.030 0.042 0.042 a2-3(cm2/kg) 0.017 0.032 0.039 0.021 0.040 0.032 0.018 0.028 0.032 W(%) 24.6 21.0 23.0 20.0 19.0 23.0 28.0 25.0 23.0 gCmax(T/m3) 1.56 1.53 1.67 1.56 1.64 1.70 1.45 1.72 1.49 j 19o 20.00 21.00 23.0 19.0 21.0 18.0 20.0 19.0 C(kg/cm2) 0.26 0.26 0.24 0.22 0.28 0.26 0.34 0.26 0.28 Kt(cm/m) 4.10-5 5.10-5 4.10-4 6.10-5 6.10-5 4.10-4 4.10-5 4.10-4 6.10-5 Đất đắp thuộc đất bột bazan ít sỏi, sạn nhỏ, có thể sử dụng để đắp đập mà không cần sử lí đặc biệt. 2.Đá hộc và đá dăm. khu vực xây dựng công trình không có mỏ đá. Nguồn đá chính khai thác ở núi Ding huyện Châu Thành cách công trình từ (70á80) Km. 3.Cát. -Cát đen có thể khai thác ở hạ lưu sông Bằng và sông Đồng, cách công trình (20á30) km. -cát vàng có thể lấy từ châu thành cách công trình (70á80) Km. ò1.3. tình hình dân sinh kinh tế và nhu cầu dùng nước 1.3.1.tình hình dân sinh kinh tế. 1.Hiện trạng dân sinh xã hội. Theo số liệu năm 1991, dân số của xã Hoà Hiệp là 6122 người chủ yếu là dân tộc kinh. Hiện nay dân số trong khu vực có xu hướng tăng nhanh do sự di dân từ nơi khác đến định cư, chử yếu định cư ở các ấp Phú Hoà và Phú Bình. Theo số liệu thống kê chưa chính thức thì dân số hiện nay trong khu vực lênđến gàn 10.000 người. -Mật độ dân số: 160 người/ 1Km2. -Bình quuan dất canh tác 0.5ha/lao động. -Mức thu nhập bình quuan quy thóc: 80kg/người. Tuy bình quân ruộng đát tương đối lớn do năng suất và sản lượng cây trồng thấp nên đời sống của nhân dân trong vùng còn ở mức thấp chưa ổn định và còn gặp nhiều khố khăn. 2.Kinh tế. Kinh tế của vùng dựa vào nông nghiệp là chủ yếu, nghề chính của nhân dân trong vùng là sản suất nông nghiệp các nghành nghề khác hầu như không đáng kể. -Tổng diện tích đát tự nhiên của xã là 3818 ha. -Tổng diện tích đát nông nghiệp là 1095 ha. -cơ cấu đất trồng chọt đượ cho như sau. Thứ tự Loại đát trồng Diện tích(ha) Năng suất (ta/ha) 1 2 3 4 5 Lúa(mùa) Bắp (Rẫy) Cà phê Tiêu điều 80 250 105 320 340 20 18 12 16 5 Trong thời gian gần đay do tình hình dân mới đến định cư, diện tích phát dẫy tăng lên làm cho nhiều khu vực rừng cấm bị tàn phá nghiêm trọng. Hiện tại thì nguồn nước tưới cho khu vực hoàn toàn phụ thuộc vào nước mưa mức độ đầu tư vào sản suất nông nghiệp vẫn còn thấp dẫn đến năng suất và sản lượng cây trồng không ổn định. Với nguồn sống chính của nhân dân ở đây là htu nhập của nhân dân ở đây là sản suất nông nghiệp. Tuy với tình hình sản suất nông nghiệp như trên không được bảo nhu cầu sinh sống sinh sống, đời sống nhân dân chưa ổn định, gặp rất nhiều khó khăn rất là vùng kinh tế mới. Tình hình đó là nguyên nhân dẫn đến nạn phá rừng để tăng thêm thu nhập cho nguồn sống làm ảnh hưởng đến môi trường sinh thái. 1.32.Hiện trạng thuỷ lợi trong khu vực. Nguồn nước tuới trong khu vực hoàn toàn phụ thuộc vào nước mưa các công trình thuỷ lợi chưa nhiều. Xuyên Mộc và đập dâng Cầu Mới phục vụ nước tưới cho vùng lúa tập chung của các xã ven sông Hoả. Ngoài ra bà con nong dân còn làm thêm một số đập tạm, đập phụ dể tưới cho diện tích nhỏ vài ba héc ta. Vùng đầu tư công trình nghiệp chưa được đầu tư công trình thuỷ lợi. Xã hoà Hiệp là khu hưởng lợi chủ yếu của hồ Suối Các, hiện tại chưa có một công trình thuỷ lợi nào mặck dù nơi đây có nguồn thiên nhiên đấng kể, vì vậy sản suất nông nghiệp còn bếp bênh, vùng trồng lúa chỉ sản suất được vụ mùa với năng suất thấp và không ổn định khoảng (15á 20) tạ/ha. Trong những năm gần đây do thiếu nước dể tưới và cải tạo đất một số ruộng lúa ở khu tưới đã bị bỏ hoang hoá. Một số vùng cà phê cũng bị phá đi và thay vào dố là cây điều. Nhìn lại tình hình trên ta thấy rõ một điểm nổi bật ở vùng này là nhu cầu nước tưới phục vụ sản suất nông nghiệp rất cấp bách. 1.3.3.Phương hướng phát triển sản suất nông nghiệp Phương hướng phát triển sản suất nông nghiệp của huyện Xuyên Mộc về lâu dài dẩy mạch lương thực trên cơ sở tận dụng một cách khoa học các tiềm năng đát đai nguồn nước và nguồn nhân lực. Riêng khu vực xã hoà hiệp mục tiêu phát triển sản suất nông nghiệp nghiệp như sau: 1.mục tiêu trước mắt dến năm 2010. -Đảm bảo lương thực cho dân cư tại chỗ, từng bước tạo ra được sản phẩp nông nghiệp nghiệp hàng hoá, góp phần làm tăng thu nhập, ổn định đơì sống của nhân dân. -Diện tích canh tác lúa từ 80ha lúa 1 vụ tăng lên đến 200ha lúa 2 vụ. - Diện tích trồng cà phê từ 105 ha tưới không chủ động đến duy trì được 105 ha tưới chủ động. 2.Phương hướng phát triển lâu dài. -Diện tích canh tác lúa từ 200 ha lúa 1 vụ tăng lên đến 200ha lúa 2 vụ. -Diện tích trồng cà phê từ 100 ha tăng lên thành 200ha. Diện tích trồng mầu từ 200 ha tăng lên thành 400 ha. Để đạt được mục tiêu trên thì ngoài việc mở rộng diện tích đất canh tác cần phải đầu tư thích đáng các công trình cung cấp nguồn nước tưới chủ yếu cho các loại chính (lúa, cà phê) dồng thời áp dụng các biện pháp kỹ thuật nông nghiệp nhằm nâng cao năng suất cây trồng. 1.3.4 phương hướng quy hoạch thuỷ lợi của khu vực Huyện Xuyên Mộc có mạng lưới sông suối nhỏ được phân bố khá dều trên địa bàn, phương hướng phát triển thuỷ lợi của huyện Xuyên Mộc là xây dựng các công trình sử dụng nguồn nước tại chỗ,có quy mô vừa và nhỏ phù hợp với khả năng phát triển sản suất và vốn đầu tư địa phương, đem lại hiệu quả kinh tế trong một thời gian ngắn. Tại khu vực phía đông của huyện, vùng thượng nguồn sông bằng đã nghiên cứu khả năng xây dựng hồ Suối Các và hồ Bao Nốp phục vụ tưới cho sản suất nông nghiệp như sau: 1.Hồ Suối Các -Diện tích lưu vực: 11.6Km2. -Dung tích hửu ích:1.17.106m3. -Khả năng tưới:cây công nghiệp 200ha. Để thực hiện được mục tiêu phát triển sản suất nông nghiệp của khu vực và nhu cầu dùng nước cấp bách hiện nay việc nghiên cứu xây dựng hồ Suối Các ở xã Hoà Hiệp huyện Xuyên Mộc là rất cần thiết và phù hợp với quy hoạch phát triển thuỷ lợi của xã Hoà Hiệp huyện Xuyên Mộc tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu. 1.3.6. tình hình nghiên cứu các điều kiện tự nhiên, nhu cầu cấp nước tưới. Để phát triển sản súât nông nghiệp, huyện Xuyên Mộc đã cùng với trung tâm ĐH1 tiến hành tính quy hoạch cho huyện Xuyên Mộc, với hồ chứa nước Suối Các là công trình thuỷ lợi chủ yếu và trước mắt của phương hướng quy hoạch và phát triển thuỷ lợi trong toàn huyện. Để thực hiện dược bước đi của phương hướng quy hoạch thuỷ lợi huyện Xuyên Mộc, nay tiến hành lập luận chứng kinh tế kỹ thuật dể xác định rõ tính khả thi về kinh tế và kỹ thuật của công trình này nhằm đưa vào kế hoạch thiết kế thuật và thi công trong thời gian trước mắt. ò1.4 cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế. 1.4.1.cấp công trình. 1. theo nhiệm vụ công trình có nhiệm vụ tưới cho 500 ha theo tcvn 5060 –90. ⇒công trình thuộc cấp 4 2.Theo chiều cao đập Sơ bộ định chiều cao đập H=14 m,dất nền ở trạng thái khô cứng, kết cấu chặt ⇒công trình thuộc công trình cấp 4. Cấp công trình được lấy theo giá trị lớn nhất khi xác định theo điều kiện trên. vậy công trình thuộc công trình cấp 4. 1.4.2. Các chỉ tiêu thiết kế. 1.Tần suất thiết kế. +theo TCVN 5060 –90 công trình thuộc công trình cấp 4. ⇒Mức đảm bảo tưới P=75%. ⇒Tần suất lưu lượng lớn nhất tính toán cho công trình trình xã lũ p =1.5%. ⇒tuổi tho công trình T =100 năm. +theo QPTL C1-78 công trình cấp 4 ⇒mức đảm bảo của vận tốc gió lớn nhất p =5%. 2.Các hệ số. -Hệ số tin cậy Kn =1.15. -hệ số an toàn cho phép về ổn định mái đập đất (theo TCVN11-77):1.15 -Hệ số điều kiện làm việc m =1. -Gradien cho phép để kiểm tra độ bền thấm đặc biệt của nền đất của đập J=0.54. -Gradien cho phép để kiểm tra độ bền thấm đặc biệt của thân đập Jk=1.35. Chương II : tính toán thuỷ lợi ò2.1 lựa chọn vùng tuyến xây dựng công trình 2.1.1.giải pháp thuỷ lợi. Qua nghiên cứu các điều kiện tự nhiên,điều kiện dân sinh, kinh tế, xã hội hiện trạng thuỷ lợi, nhu cầu dùng nước để phát triển sản suất của khu vực chúng tôi nhận thấy rằng giải pháp thuỷ lợi khả quan nhất là xây dựng hồ chứa nước Suối Các trên sông Bằng với quy mô vừa phải, phù hợp với quy mô dòng chảy,vốn, vật tư nhân lực địa phương. Xây dựng hồ chứa Suối Các xong thì xã Hoà Hiệp sẽ có nguồn nước tưới chủ động việc này không những ổn định nâng cao đời sống kinh tế của nhân dân mà còn góp phần làm ổn định tình hình xã hội, đẩy lùi và ngăn chặn được nạn phá rừng đang có nguy cơ gia tăng trong thời gian gần đây. hơn nữa tạo điều kiện cải tạo môi trường sinh thái trong khu vực. 2.1.2.Các phương án về tuyến. Hệ thống công trình đầu mối hồ chứa Suối Các gồm các hạ mục sau: +Đập dâng chính ngăn sông. +tràn xã lũ. +Cống lấy nước. Để đáp ứng nhu cầu cấp nước tưới cho từng giai đoạn phát triển sản xuất nông nghiệp, đồng thời xét đến các điều kiện cụ thể của khu vực Suối Các, chúng tôi đề suất ra các phương án về tuyến xây dựng công trình như sau: kPhương án I: Xây dựng hồ chứa Suối Các dể đáp ứng nhu cầu dùng nước trước mắt dến năm 2010, tưới cho 200 ha đất canh tác lúa 2 vụ và (100á150) ha đất canh tác cà phê. Với nhiệm vụ này cụm công trình đầu mối có thể xây dựng tại tuyến 1 với diện tích khống chế 11.6 Km2. kphương án II: Xây dựng hồ chứa Suối Các có khả năng sử dụng nguồn nước thượng nguồn sông Bằng với mức độ và quy mô sản suất nông nghiệp lớn hơn nhằm đáp ứng nhu cầu dùng nước lâu dài, tưới cho 300 ha lúa 2 vụ và 200 ha cà phê. Nhiệm vụ này chỉ có thể đạt được với một lưu vực có diện tích lớn hơn, qua nghiên cứu địa hình lưu vực ta thấy có thể đặt cụm công trình đầu mối tại tuyến II ở vị trí hạ lưu Suối Các với một nhánh suối có thượng nguồn sông Bằng nằm về phía bờ trái, với diện tích khống chế là 20.2 Km 2. Việc lưa chọn phương án thông qua tính toán để làm rõ các vấn đề: +khả năng cấp nước của công trình. +Quy mô công trình đầu mối và hệ thống kênh tưới. +Tính hợp lý của phương án công trình và khả năng thực hiện. Theo sự phân công của giáo viên hưóng dẫn htì trong phạm vi đồ án này chỉ tính toán theo phương án II-A. ò2.2. tính toán mực nước chết 2.2.1. nhu cầu dùng nước. Theo nhiệm vụ công trình thì hồ chứa Suối Các chỉ cấp nước tưói cho 500ha (trong đó có 300 ha lúa và 200 ha cà phê). Diện tích tưới được tưới tự chảy bằng hệ thống kênh tưới, diện tích cà phê được tưới chủ yếu bằng biện pháp bơm trực tiếp từ hồ chứa. Nhu cầu dùng nước được tính tại đầu mối được cho như bảng sau: (103m3). Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm Wg 1.325 1.208 564 346 0 0 0 215 206 745 417 966 6.174 nguyên tắc lựa chọn mực nước chết. 1.Chứa hết phần bùn cát lắng đọng trong hồ chứa Suối Các chứa trong suốt thời gian hoạt động của công trình. Wo >Wbcnăm.T Trong đó : Wbcnăm: Tổng lượng bùn cát bình quân năm. T : Thời gian hoạt đọng của công trình. 2. Đảm bảo khả năng tưới tự chảy. MNC > Zmin Với Zmin:cao trình khống chế đầu kênh. 3. Đối với giao thông thuỷ ở thượng lưu, MNC phải cho phép bè qua lại bình thường. 4. MNC phải đảm bảo dung tích cho nuôi cá và các loại thuỷ sản khác. 5. Đảm bảo yêu cầu tối thiểu cho du lịch và môi trường sinh thái. 2.2.3. Tính toán MNC. Nhiệm vụ của công trình chủ yếu là tưới vì vậy đẻ xác định MNC chỉ đượa vào hai điều kiện (1) và (2). 1. Xác định MNC theo yêu cầu chứa bùn cát. Tổng lượng bùn cát cần chứa:Wbc. Wbc =Wbcnăm.T Với : Wbcnăm: Là tổng lượng bùn cát bồi lắng bình quân năm được xác định như sau: Wbcnăm =Wll + Wdđ + Wsl. Trong đó: Wsl: Lưượng bùn cát bị sạt xuống lòng hồ do đất,đá xung quanh bờ hồ bị sạt trong thời gian 1 năm. Wsl =(0á0.01) (Wll +Wdđ). Wsl = 0 (Vì địa hình khu vực lòng hồ chứa Suối Các tương đối xoải và mức độ dâng nước của lòng hồ thấp nên đất đá xung quanh ít bị sạt lỡ). Wll: Lượng bùn cát lơ lững lắng xuống hồ chứa Suối Các trong thời gian một năm. Wdđ: Lượng bùn cát di đẫy bồi lắng xuống đáy hồ trong thời gian một năm. Theo tài liệu dòng chảy rắn đã cho thì tổng lượng bùn cát bình quân tại tuyến II là 2655 (m3/năm) vậy ta không cần tính lại Wll và Wdđ. Từ đó tình được tổng lượng bùn cát lắng đọng trong suốt thời gian hoạt động của công trình. Wbc = 2655.50 = 132750 m3 = 0,13275.106 m3 Tra quan hệ Z ~ W ta được cao trìmhứng với mức bùn cát cần chứa là : Zbc = 65.35m dựa vào quan hệ Z~ V xác định được dung tích chết Vc = 0,55.106 m3 ò2.3.Tính toán điều tiết hồ 2.3.1.Mục đích của việc tính toán điều tiết hồ. Việc tính toán điều tiết hồ nhằm xác định mực nước dâng bình thường ứng với dung tích hữu ích của hồ để đảm bảo lượng nước tưới theo tần xuất thiết kế (P=75%) đồng thời kết quả tính toán cũng cho biết quá trình mực nước trong hồ . 2.3.2.Nguyên tắc xác định. -Mực nước dâng bình thường không được vượt quá giới hạn cho phép - Đảm bảo yêu cầu cấp nước. - Ngoài cần chú ý các vấn đề môi trường. 2.3.3 Tài liệu thuỷ văn Tài liệu thuỷ văn + Quá trình nước đến với tần suất thiết kế (P=75%) + Bốc hơi phụ thêm (DZ-t) + Mực nước chết Tài liệu thuỷ nông + Quá trình nước dùng + Đặc trưng kho nước F = f(z), V= f(z) + Tổn thất thấm lấy bằng 1,0% dung tích hồ. ò2.3.4 tính toán mực nước dâng bình thường Mực nước dâng bình thường tính với dòng nước chảy năm thiết kế ứng với tần suất P= 75% tính đến các tuyến đầu mối sử dụng phương pháp lập bảng để tính . 1.Cơ sở của phương pháp . Để giải quyết bài toán điều tiết năm bằng phương pháp lập bảng ta tính theo hai giai đoạn . Gia đoạn 1: Tính điều tiết không kể tổn thất Giai đoạn này thưch chất là giải phương trình cân bằng nước có dạng sau: {Q – (q+qx)}.DT =Ă DV Trong đó : q: Lưu lượng nước dùng qx: Lưu lượng xả thừa bình quân trong giai đoạn DT DV:Lượng nước lấy và tháo khỏi hồ chứa trong thời đoạn DT Sau khi kết thúc giai đoạn 1 ta có Vh là dung tích hiệu dụng của hồ chứa không kể tổn thất . Giai đoạn 2: Tính toán hồ chứa có kể đến tổn thất . Về mặt toán học đó chính là giải thử dần phương trình [Q.(q+qx+qz+qf)]DT = ± DV Trong đó: qz : Lưu lượng nước ra khỏi hồ chứa nước do bốc hơi bình quân trong thơì đoạn DT. qf : Lưu lượng ra khỏi nước hồ chứa do thấm trong thời đoạn DT. 2.Các bước tính toán . - Xác định dung tích khi không kể tổn thất . Dựa vào tổng lượng nước đến WQ và tổng lượng nước dùng Wd ta xác định lượng nước thiếu của từng tháng (Vi) . Tổng lượng nước này chính là dung tích chứa khi không kể tổn thất . Xác định dung tích hồ khi có tổn thất do thấm và bốc hơi + Tính tổn thất của hồ chứa tháng : Wtt = Wbh +Wth Trong đó : Wbh = DZ.Fh lượng tổn thất do bốc hơi . DZ: Tổn thất phụ thêm do bốc hơi mặt hồ Fh : Diện tích mặt hồ tương ứng với dung tích hồ từng tháng . Wth = K.Vi : tổn thất thấm . K: Tiêu chuẩn thấm trong kho nước. tra bảng 9.2 (thuỷ văn công trình ). K=1% + Tính lượng tổn thất ra khỏi hồ bằng tông lượng nước cần và lượng nước tổn thất . Tiến hành tính lượng nước thiếu của từng tháng , tổng lượng nước thiếu của từng tháng . Thiếu nước chính là dung tích hiệu dụng của kho nước khi có kể đến tổn thất . Trình tự tính toán thể hiện trong bảng 2.2 (trang22). Giải thích quá trình tính toán bảng 2.2 như sau: Cột 1 : Thứ tự các tháng sắp xếp theo năm thuỷ lợi . Cột 2 : tổng lượng nước đến từng tháng ( lấy theo tài liệu về phân phối dòng nước chảy na ưm thiết kế . ứng với tần suất P=75% tính đến tuyến II) Cột 3 : Tổng lượng nước cần dùng từng tháng ( đã xác định ở trên ) Cột 4 : Lượng nước thừa (2) >(3), (4) = (2) – (3) cộT 5 : Lượng nước thiếu (3) >(2) (5) = (3) –(2) Dung tích hiệu dụng khi không kể tổn thất . Vh = ồ(5) = ….? Cột 6 : Lượng nước trữ : Cột 7 : Lượng nước xả thừa . Cột 8 : Dung tích kho nước ở cuối mỗi thời đoạn tính toán V (8) = Vc + (6) Cột 9 : Dung tích kho nước tính bình quân thời đoạn . V = (V1+V2)/2 V1: Dung tích kho nước đầu thời đoạn V2: Dung tích kho nước cuối thời đoạn Cô10 : Dung tích mặt thoáng của kho nước tính bình quân thời đoạn ( tra từ quan hệ Z ~V và Z~F tương ứng với V) Cột 11 : Tổn thất phụ thêm do bốc hơi mặt hồ D Z ( tài liệu thuỷ văn ). Cột 12 : Lượng tổn thất do bốc hơi Wbh . Cột 13 : Lượng tổn thất do thấm Wth. (13) = k(9) Cột 14 : Tổng tổn thất . (14) = (12) + (13) Cột 15 : Luợng nước cần và tổng tổn thất. (15) = (14)+(13) Cột 16 : Luợng nước thừa (16) = (2) – (15) Cột 17 : Lượng nước thiếu (17) = (15) – (2) Dung tích hiệu dụng khi có kể đến tổn thất . Vh = ồ (17) = …?. Cột 18 : Lượng nước trữ . Cột 19 : Lượng nước xả thừa . Sau khi tính toán song nếu dung tích hiệu dụng của kho nước khi chưa kể đến tổn thất và khi có kể đến tổn thất chênh lệch nhau <5% thì kết quả tính toán đạt yêu cầu. Trong trường hợp này kết quả tính toán dung tích hiệu dụng khi không kể đến tổn thất lần 1 >5% vì vậy đã tính lại đến lần thứ 3 đủ điều kiện chênh nhau <5% và từ đó suy ra được Vh 4,856.106m3 - Mực nước dâng bình thường HBT = +74,07m . Chương III : Xác định kích thước cơ bản của công trình ò3.1.Đặt vấn đề : Thiết kế sơ bộ các hạng mục công trình là một bước cần thiết trong thiết kế một cong trình thuỷ lợi . Qua việc tính toán sơ bộ cho các phương án ta phân tích ưu nhược điểm, tính toán khối lượng để tìm ra một phương án tối ưu cả về mặt kỹ thuật cũng như kinh tế . ò3.2.Bố trí tổng thể công trình đầu mối 3.2.1 Tuyến đập chính. 1.Vị trí. Tuyến đập được coi là hợp lý nhất là nơi dòng sông thu hẹp ( vì với tuyến đập như vậy thì thông thường , khối lượng nhỏ ), đồng thời việc bố trí dẫn dòng thi công phải được thuận lợi . Việc bố trí tuyến đập có thể the hai phương án sau : Phương án 1 : Đập được bố trí theo tuyến 1 tuyến này công trình diên tích lưu vực là 11,6km2 . Tuyến này có ưu điểm chạy trên một triền đất lưng đồi bàng phẳng thoải dần từ cao ở vai đập bên trái lòng suống . Với địa hình này thuận lợi cho việc bố trí công trình đầu mối và mặt bằng thi công . Địa chất tuyến này tương tốt , riêng có vỉa đê ít nên khi đắp đập không cần sử lý chông mắt nước của hồ . Ngoài ra khi xây dựng các công trình đầu mối khác không cần có sử lý đặc biệt . Phương án 2: Đập được bố trí theo tuyến 2 : Tuyến này được xây dựng tại vị trí hạ lưu Suối Các với một nhánh suối của thượng nguồn sông bằng ở phía bên tría , diện tích lưu vực khống chế là 20,2 km2 . Tuyến này có địa hình thoải dần thứ 2 bên sườn đồi về phía lòng suối, địa hình cũng tương đối tốt khi đắp đập không cần có sử lý đặc biệt c việc bố trí công trình đầu mối và mặt bằng thi công cũng tương đối thuận lợi và dễ dàng ưu điểm của tuyến 2 so với tuyến 1 là diện tích lớn hơn . Để đảm bảo được nhiệm vụ công trình là tưới cho 500 ha trong đó công trình 300 ha là lúa 2 vụ và 200 ha cà phê thì ta chọn phương án 2 để xây dựng công trình . 1.Hình thức . Căn cứ vào tình hình vật liệu tại khu vực công trình cho thấy trữ lượng vật liệu đất cố thể dùng để đắp đập lớn đủ điều kiện để xây dựng đập đồng chất mặt khác loại đập này cố nhiều ưu điểm về đảm bảo kỹ thuật , tiện lợi trong khi thi công và rẻ tiền nên chọn đập chính ngăn sông là đập đồng chất . 3.2.2. Tuyến tràn : 1.Vị trí . Căn cứ vào địa mạo tại tuyến công trình ta có 2 phương án để đặt tuyến tràn Phương án 1: Tuyến tràn bố trí ở phía bờ bên phải . Phương án 2 : Tuyến bố trí ở bờ bên trái . Theo chỉ định của giáo viên hướng dẫn trong đồ án này đâph tràn được đặt ở bờ phải tại đầu đập . 2.Hình thức . Theo chỉ định của giáo viên hướng dẫn trong đồ án này thì hinh thúc là tràn tự do ._.ngưỡng tràn được cấu tạo theo hình thức đỉnh rộng , xả lũ kiểu dốc nước cuối dốc là bể tiêu này để tiêu hao năng lượng thừa của dòng chảy . a.Tuyến cống lấy nước . Cống lấy nước có nhiệm vụ lấy nước từ hồ chứa tưới cho 300 ha lúa 2 vụ và 200 ha cà phê . Do khu tưới chính nằm ở phía bên trái của Suối Các và theo sự chỉ định của giáo viên hướng dẫn nên cống lấy nươcs và tuyến kênh đặt ở phía bờ trái của Suối Các -Hình thức . Cống dựa theo hình thức hình chữ nhật bằng bê tông cốt thếp , chảy không áp tháp van được đặt ở giữa mái thượng lưu đập. ò3.3. Tính toán điều tiíet lũ 3.2.1 Mục đích nhiệm vụ tài liệu sử dụng và phương pháp tính toán. 1.Nhiệm vụ: Nhiệm vụ cơ bản của điều tiết dòng chảy giảm nhỏ lưu lượng mù lũ nhằm đáp ứng các yêu cầu phòng chống lũ cho các công trình ven sông và khu vực hạ lưu. 2.Mục đích. Mục đích của việc tính toán điều tiết lũ là thông qua tính toán làm thoả mãn các yêu cầu phòng lũ đã đề ra tìm phương án hợp lý và dung tích phòng lũ của kho nước, lưu lượng xả lũ lớn nhất xã xuống hạ lưu quy mô công trình xã lũ và phương thức vận hành kho nước. 3.Tài liệu sử dụng. -Hình thức tràn: tràn đỉnh rộng ngưỡng bằng chảy tự do. -đường đạc trưng kho nước V = f(Z). -Đường quá trình lũ và tổng lượng lũ thiết kế ứng với tần suất P = 1.5%. -đường quá trình lũ kiểm tra ứng với tần suất P = 0.5%. -Mực nước dâng bình thường. -bề rộng tràn cao trình ngưỡng tràn cho từng phương án. 4.Phương pháp tính toán. Hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau đẻ tính toán điều tiết lũ trong đồ án này sử dụng phưoưng pháp bán đồ giải Potapop dể tính toán. nguyên lý cơ bản của phương án như sau: Dựa vào phương trình cân bằng nước dến và lượng nước xã lũ của kho nước. Lượng nước dến – Lượng nước xả =Lượng trữ. Xét trong thời đoạn Dt phương trình cân bằng nước có dạng. Dt =V1 –V2 hay Qtb. Dt - qtb. Dt = DV. trong đó: - Q1.Q2: Lưu lượng chảy vào kho ở đầu thời đoạn vf cuối thời đoạn Dt -Qtb:Lưu lượng lũ bình quân của thời đoạn đang xét. q1,q2: lưu lượng chảy ra khỏi kho ở đầu và cuối thời đoạn Dt. qtb: Lưu lượng xã bình quân của thời đoạn đang xét. -V1V2: Dung ti9chs kho đầu và cuối thời đoạn. Từ công thức trên ta thấy đường quá trình nước dến và đường quá trình xả lũ quyết định dung tích phòng lũ, dung tích siêu cao…Do đó phân tích đường quá trình xả lũ là một vấn đề quan trọngtrong việc tính toán công trình. 5.Nội dung tính toán. Từ tài liệu thiết kế và đạc trưng hồ chứa theo phương pháp Potapop ta tiến hành tính toán như sau: Dt =V1 –V2 Biến đổi phương trình trên như sau: Như vậy với bất kì thời đoạn Dt nào thì vế phải đều đã biết và có: ) ; Hai quan hệ này là quan hệ phù trợ để tính điều tiết lũ thay vào phương trình trên ta có: F2=Qtb +f1. Do vậy đầu tiên ta phải xây dựng đường phù trợ f1,f2 vì trong bất kỳ thời đoạn nào biết f1và Qtb sẽ biết được f2 thông qua f2 ta sẽ biết được q2. Các bước xác định đường phù trợ như sau: Lựa chọn thời gian tính toán Dtsau đó giả thiết nhiều trị số mực nước trong kho để tính lưu lượng xã lũ tương ứng. Theo quy phạm tính toán thuỷ lợi đập tràn, lưu lượng qua đập tràn đỉnh rộng tính theo cong thức: Q = e.mồb . Trong đó: -e : Hệ số công trình hẹp bên, trong trường hợp tính sơ bộ chọn e =1. -m: Hệ soó lưu lượng, trong trường hợp tính sơ bộ chọn m = 0.36. -Tổng chiều rộng tràn nước (ồb) m. -Ho: Cột nước tràn chảy tự do có kể tới lưu tốc tới gần (m). Trong trường hợp tính sơ bộ chọn Ho =H. -Từ mựcnước trong kho tra trên đường quan hệ lòng hồ (Z ~ V) ta được dung tích Vk. -Tính dung tích kho kể từ cao trình ngưỡng đến mực nước trong hồ. Từ các thông số trên xác định được hai đường phù trợ f1,f2 sau khi xác định được hai đường phù trợ trên ta tiến hành tính toán để tìm ra quá trình lưu lượng xã lũ (q ~t), lưu lượng xã lũ qmax cột nước siêu cao Hsc, dung tích phòng lũ Vpl. Tổng hợp kết quả tính toán từ bảng: Tần suất Q trình lũ Ztràn(m) Hsc(m) Vsc(m3) qxả maxm3/s ZMNL 1.5 Qltk 74.07 0.82 1386.5 9.48 74.89 0.5 Qkt 74.07 0.9 1522.765 10.88 74.97 Chương IV: thiết kế sơ bộ đập chính Đ4.1. Tính toán các kích thước cơ bản của đập. 4.1.1 Các thông số và chỉ tiêu tính toán . -bề rộng tràn thiết kế: BT =8 m. -mục nước hồ. -Mực nước dâng bình thường. -Mực nước lũ thiết kế. Tần suất gió + P5%,V = 21,6m/s. + P50% ,V = 16,7 m/s. + Độ vượt cao an toàn. + Tương ứng với MNLTK: d = 0,4m + tương ứng với MNLTK : d = 0,3m 3.1.2Cao trình đỉnh đập Khi xác định cao trình đỉnh đập một mặt cần đảm bảo trong các trường hợp xẩy ra lũ và sóng vỗ nước vẫn không tràn qua đỉnh đập được mặt khác cần xác định được các trường hợp có khả năng xẩy ra sự cố để cao trình đỉnh đập đã xác định được không quá thấp hoặc quá cao. Một trong hai trường hợp trên đều dẫn đến không an toàn hoặc lãng phí . Dựa trên nguyên tắc cao trình đỉnh đập được xác định theo công thức sau : Z1 = MNLTK +D h1 +hsl1 +a1 Z2 = MNLTK +D h2 +hsl2 +a2 Trong đó : D h1, D h2 : Độ chếch do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất . hsl1, hsl2 : chiều cao sóng leo ( có mức đảm bảo1%) ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất a1, a2 : Độ vượt cao an toàn . kXác định D h1, D h2 Độ chếch D h1 , D h2 xác định theo công thức : D h1 = D h2 = Trong đó : V1 : Vận tốc gió bình quân lớn nhất không kể hướng nhiều năm ứng với tần suất P = 5% , V1 = 21,6m/s V2 : Vận tốc gió bình quân lớn nhất không kể hướng tính bình quân nhiều năm ứng với tần suất P = 50% , V2 = 16,7m/s D1 : Đà sông ứng MNLTK . D2 : Đà sóng ứng với MNLKT. H1 : Chiều cao cột nước trước ứng với MNLTK . H1 = MNLTK – Zđáy H2 : Chiều cao cột nước trước ứng với MNLTK . H2 = MNLKT – Zđáy a1,a2 : Góc kẹp bởi trục hoặc và hướng gió , a1 = a2 = 0 kXác định hsl1%: Theo QPTL C1 – 78, chiều cao song leo có mức đảm bảo 1% xác định như sau : hsl1% = K1 .K2 .K3 .K4 .hs1% Trong đó : hs1% : Chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo 1% , K1, K2, K3 ,K4: Là các hệ số . Xác định hs1%: + Giả thiết trường hợp đang xét là sóng nước sâu (H>0,5 l) + Tính các đại lượng không thứ nguyên gt/v,gD/v2 Chọn cặp giá trị nhỏ của `h và `t trong hai trị số tìm được ở trên từ đó xác định được `hs, `t, `l như sau : hs = ( t = l = + Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu . + Tinh hs1% = K 1% .`h Trong đó K1% tra bảng P 2-2 ( giáo trình ĐAMHTC) ứng với đại lượng gD/V2 -Hệ số K1 ,K2 : tra bảng P2-3 phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái và nhám tương đối trên mái (D/hs1%). Hệ số K3 tra ở bảng P2-4 phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái m, sơ bộ dự kiến trị số mái m =2.75. Hệ số K4 tra ở đồ thị hình 2-3 phụ thuộc vào hệ số mái và trị số (l/hs1%). Thông số Đơn vị Trường hợp tính toán Theo MNLTK Theo MNLKT Btr ZMN Zđáy H Đ V Dh gt/v gD/v2 ghs/V2 gt/V hs t l 0.5l K1% hs1% D/h1% K1 K2 K3 D/hs1% K4 hsl1% a Zđỉnh (m) (m) (m) (m) (m) (m/s) (m) (m) s (m) (m) (m) (m) (m) (m) 8 74.89 61.0 13.89 1715 21.6 0.012 9810 36.06 0.012 1.2 0.57 2.64 10.88 5.44 2.03 1.16 0.05 0.8 0.7 1.45 9.38 1.4 1.32 0.4 76.62 8 74.97 61.0 13.97 1726 16.7 0.007 12688.38 60.71 0.0162 1.42 0.46 2.42 9.15 4.57 2.09 0.96 0.05 0.8 0.7 1.45 9.53 1.48 1.154 0.3 76.43 Bảng 3.4 kết quả tính toán cao trình đỉnh đập. ZMN MNLTK MNLKT Zđỉnh 76.62 76.43 Trong kết quả tính toán trên với giả thiết là sóng nước sâu (H>0.5l). Sau khi tính toán thì kết quả giả thiết trên là đúng. 2.3.2. Chiều rộng đỉnh đập. Chiều rộng đỉnh đập xác định theo yêu cầu cấu tạo, giao thông và quốc phòng. Trong trường hợp này không có yêu cầu về giao thông vì vậy chọn B = 6m. 1.3.3.Mái đạp và cơ đập. Hệ số mái đạp phụ thuộc vào hình thức, chiều cao đập, loại đạp đất, tính chất nền… Khi tính toán thiết kế phải thông qua tính toán ỏn định để chọn mái. Trong thiết kế sơ bộ ta có thể chọn hệ số có mái m theo công thức đơn giản sau (giáo trình thuỷ công tập I). -Mái thượng lưu m =0.05H +2.0 =2.781. ⇒chọn mái thượng lưu: m = 3.0. -Mái hạ lưu m =0.05H +1.5 = 2.281. ⇒chọn mái dốc hạ lưu m = 2.5. 1.Cơ đập: Chiều cao đập >10m vì vậy ta bố trí một cơ ở hạ lưu tại cao trình 69m,bề rộng cơ b = 3. ò3.5. thiết kế sơ bộ tràn xả lũ 3.5.1. bố trí chung. Tràn đặt bờ phải có các bộ phận sau: 1. Kênh dẫn vào. -chiều dài kênh L =117m bao gồm cả đoạn cong đổi hướng với a =47o, R = 45m trong đó có một đoạn bằng đá xây có chiều dài L = 10m. Mặt kênh hình thang chiều rộng đáy mặt cắt cho từng phương án với chiều rộng tràn khác nhau . Trong đồ án này do thời gian có hạn và được sự đồng ý cửa giáo viên hướng dẫn nên em tính với một trường hợp Btràn = 8m chọn Bk = 11m. -Mái kênh m = 1,5. -Độ dốc đáy kênh i = 0,0. -Cao trình đáy kênh Zđk = 74.07m. 2. Cửa vào : - Chiều dài đoạn cửa vào L = 8m. -Mặt cắt hình chữ nhật thu hẹp dần về phía ngưỡng tràn chiều rộng mặt cắt được chọn như sau : Btràn = 8m ⇒B = (8 á11)m. -Độ dốc đáy kênh i = 0,0 . -Cao trình đáy kênh Zđk = 74.07m. -Tường và đáy làm bằng bê tông cốt thép . 3. Ngưỡng tràn. - Chiều dài ngưỡng L = 6m . -Chiều rộng ngưỡng tràn theo chỉ định của giáo viên hướng dẫn Btràn = 8m. -Ngưỡng tràn bằng có cao trình đáy 74.07m. -Điều tiết lưu lượng theo hình thức chảy tự do có xã lũ kiểu dốc nước . Cao trình đáy kênh Zđk = 74.07m -Để đảm bảo chế độ chảy tự do qua ngưỡng sau ngưỡng bố trí bậc thụt 0,4m. 4. Đoạn kênh chuyển tiếp giữa ngưỡng tràn và dốc nước . -Chiều dài đoạn kênh L = 119m bao gồm cả đoạn cong đổi hướng với a = 620, R = 45m. -Mặt cắt kênh hình chữ nhật, chiều rộng kênh B = 8m . Độ dốc đáy kênh i = 001. 5. Dốc nước . - Chiều dài đoạn dốc L = 300m. - Mặt cắt hình chữ nhật, chiều rộng mặt cắt B = 8m thu hẹp trên một đoạn có chiều dài 15m với chiều rộng B từ (8á6)m. -Độ dốc i = 0.03. -Đoạn nước đổ cuối dốc ( nối tiếp với bể tiêu năng ). Chiều dài đoạn nước đổ L = 40m. Đoạn nước đổ có mặt cắt chữ nhật mở rộng dần theo chiều dài chiều rộng mặt cắt thay đổi từ B = (6 á8)m. Độ chênh từ đáy cuối dốc đến đáy kênh hạ lưu là 3.0m 7). Kênh hạ lưu . Chiều dài kênh L = 437m. Kênh có mặt cắt hình thang , chiều rộng đáy kênh B = 8 m Hệ số mái kênh m = 1,5 Độ nhám lòng kênh n = 0,025 Độ dốc đáy kênh i = 0,0005 Đoạn đầu vào kênh cũng là sân sau bể tiêu năng được gia cố chống sói mòn đá xây . 3.5.2 Tính thuỷ lực . Sơ đồ tính toán thuỷ lực hình vẽ 1. Ngưỡng tràn . -Với Bt = 8m(tính với Qtk = 9,48m3/s). -Ngưỡng tràn có một khoảng B = 8m , Ngưỡng bằng có xét thu hẹp ở cửa vào xác định được m = 0.36 (tính theo công thức Q = mBH3/2). -Kiểm tra khả năng tháo. -lưu lượng qua tràn được xác định theo công thức: Q = mBHo3/2). -Với Ho =HT +.với Vo= =1.05 (m/s). a =1 g =9.81 m/s. ⇒Ho = 0.876 m. ⇒Q = 10.46m3/s.⇒đảm bảo được lưu luợng lũ thiết kế. -độ sâu trên ngưỡng. Với chế độ chảy tự do theo cumin ta có: h1 =K1H. Trong đó: K1 = 0.54 (tương ứng với m =0.36 tra bảng 14-13 sổ tay thuỷ lực) H = 0.876m. ⇒h1 =0.473. 2..Xác định đường mặt nước của đoạn kênh chuyển tiếp giữa ngưỡng tràn và dốc nước. để xác định đường mặt nước trong kênh ta phải tính toán độ sâu chảy đều ho, độ sâu phân giới hk, độ dốc phân giới ik trong kênh. độ sâu dòng đều ho được xác định theo phương pháp đối chiếu mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực (agrotskin). -Trình tự tính toán như sau: +tính f(Rln) = . Trong đó: 4mo = 8.0. (tra phụ luc 8.1 bảng tra thuỷ lực). I = độ dốc (i = 0.001). Q: Lưu lượng xả lũ lớn nhất qua tràn tương ứng với từng phương án trong đồ án này theo chỉ định của giáo viên hướng dẫn chọn B =8m,tính Q = 9.48m3/s. -tra phụ luc 8.1 bảng tra thuỷ lực đ Rln -ứng với hệ số nhám n =0.014(bảng tra thuỷ lực phụ lục 4.3). -lập tỷ số b/Rln. -Tra phụ lục 8.3 bảng tra thuỷ lực ⇒ h/Rln. -Tính ho =(h/Rln).Rln. -Kết quả tính toán được gi ở bảng 3.5. bảng 3.5 Kết quả trình tự tính toán ho với Btràn chọn bằng 8m. BT Bd Qmax F(Rln) Rln B/Rln H/Rln ho 8 8 9.48 0.027 0.78 10.26 0.926 0.722 b. Tính độ sâu phân giới. độ sâu phân giới hk xác định theo công thức: hk = . Trong đó: a: Hệ số cột nước lưu tốc (lấy a =1.0). q: Lưu lượng đơn vị (q = ). Bảng 3.6 Trình tự và kết quả tính độ sâu phân giới hk BT (m) Bk (m) Qmax M3/s Q M3/s hk (m) 8 8 9.48 1.185 0.523 c.Tính độ dộc phân giới ik độ dốc phân giới ik xác định theo công thức sau: ik = Trong đó : Wk = b.hk XK = b + 2hk Rk = Tính Ck theo công thức : Ck = R1/6 Bảng 3.7 Trình tự và kết quả tính toán ik cho các phương án Btràn bkênh Hk vk ck Rk Ck ik 8 8 0,523 4,184 9,046 0,462 62,8 0,0028 Độ sâu của dòng chảy cuối kênh . Độ sâu của dòng chảy cuối kênh chính là độ sâu phân giới hk. Định dạng đường mặt nước . Với mỗi phương án Btràn (trong đồ án này theo chỉ định của giáo viên hướng dẫn ) Btràn =8m Ta có : i hk Đường mặt nước trong kênh là là Đường nước hạ b1 có độ sâu cuối kênh h = hk Vẽ đường mặt nước của kênh . phương pháp tính toán . Sử dụng phương pháp cộng trực tiếp : chia chiều dài của kênh ra từng đoạn ngắn , Đối với mỗi đoạn áp dụng công thức DL = Trong đó : D :Hiệu số tỉ năng giữa hai mặt cắt đầu và cuối tính toán . D = 'i+1 - 'i. Với 'i+1, 'i Năng lượng đơn vị tại mặt cắt i+1 và i Trình tự tính toán : + Giả hiết các chỉ số độ sâu dòng chảy từ h0 đến hk + Với tổng giá trị h tiến hành xác định w = bk.h , X = bk + 2h, V = Q/w + Tính đại lượng = h + a V2/2g( với a = 1) đ tính được D cho từng đoạn + Tính ra R = w/X; C = R1/6 với n = 0,0014 + Tính J = V2 / C2 ; J = (Ji + Ji+1)/2 + Xác định khoảng cách DL tương ứng là SDL . Kết quả tính cho từng trường hợp thể hiện ở bảng 3.8. 3. Xác định đường mặt nước trên dốc . Để xác định được đường mặt dốc tương tự như trên ta cần xác định độ sâu của dòng chảy đều h0 độ sâu phân giới hk độ dốc phân giới trong thân dốc . Kết quả tính toán như sau : Bt (m) bdốc (m) Qmax m/s F(Rlh) Rlh (m) B/Rln H/Rln h0 (m) 8 6 9,48 0,146 0,408 14,705 0,726 0,296 Kết quả tính toán độ sâu phân giới hk như bảng 4.0 Bảng 4.0 Kết quả tính toán độ sâu phân giới hk Bt Bkênh Qmax Q(m3/s) hk(m) 8 6 9.48 1.58 0.633 Kết quả tính độ dốc phân giới ik cho như bảng 4.1. Bảng 4.1: Kết quả tính độ dóc phân giới ik. Btràn bkênh hk vk ck Rk Ck ik 8 8 0,523 4,184 9,046 0,462 62,8 0,0028 Ta nhận thấy ik ho. đường mặt nước trong kênh là đường nước hạ bII có độ sâu đầu dốc h = hk xuống tiệm cận với đường N-N. kVẽ đường mặt nước của dốc nước. Sử dụng phương pháp cộng trực tiếp ta vẽ đường mặt nước trong thân dốc ta nhận thấy dòng chảy trong thân dốc sau khi qua đoạn thu hẹp chảy xuống thân dốc có độ dốc lớn. Vì tốc độ chảy lớn mặt nước bị chộn khí và chiều sâu dòng chảy tăng lên một ít. Vì vậy tính đường mặt nước phải kể đến hàm khí nhằm mục đích xác định chiều cao tường từ đó đảm bảo không cho nước tràn ra hai bên tường. Dòng chảy trong thân dốc có kể đến hàm khí tính theo công thức. Hk = h(1 + ). Trong đó: H: chiều sâu dòng chảy trên thân dốc (các giá trị giả thiết). V: tốc độ dòng chảy tại mặt cắt tính toán V =. Các kết quả tính đường mặt nước của dốc nước với bd = 6m được thể hiện trong bảng 4.2,4.3. kKiểm tra khả năng xâm thực. -Từ bảng 4.2 ta có hcd =0.3022m, Vmax =5.225m/s. -Vật liệu bê tông cốt thép khi h =0.8 ⇒ [V] =17m/s. Vmax < [V] ⇒ dốc đảm bảo không bị xâm thực. kTính chiều dày bản đáy dốc. Theo công thức của Đôbrôpski: t =0.035V. Trong đó: V: Lưu tốc trung bình dòng chảy. H: chiều sâu dòng chảy. ⇒ t = 0.35m chọn t = 0.4m. 4.Tính kênh hạ lưu. k Tính độ sâu dòng chảy đều trong kênh. độ sâu dòng chảy đều trong kênh hạ lưu được xác định theo phương pháp đối chiếu mặt cắt lợi nhất về mặt thuỷ lực (agrotskin). Trình tự tính toán như sau: +tính f(Rln) = . Trong đó: 4mo = 8.424 (tra phụ luc 8.1 bảng tra thuỷ lực với m =1.5). i: độ dốc (i = 0.005). Q: Lưu lượng xả lũ lớn nhất qua tràn tương ứng với từng phương án trong đồ án này theo chỉ định của giáo viên hướng dẫn chọn B =8m,tính Q = 9.48m3/s. -tra phụ luc 8.1 bảng tra thuỷ lực ⇒ Rln -ứng với hệ số nhám n =0.025(bảng tra thuỷ lực phụ lục 4.3). -lập tỷ số b/Rln. -Tra phụ lục 8.3 bảng tra thuỷ lực ⇒ h/Rln. -Tính ho =(h/Rln).Rln. -Kết quả tính toán được gi ở bảng ?. Bt (m) Bk (m) Qmax M3/s F(Rlh) Rlh (m) B/Rln H/Rln h0 (m) 8 8 9,48 0,0628 0.7112 11.248 0.8359 0.594 Chọn chiều cao mặt cắt kênh h = 1m. 5. Tính toán tiêu năng. Lưu lượng tính toán tiêu năng với BT =8m, Q = Qmax = 9.48m3/s. Biện pháp tiêu năng. Dùng biện pháp đào bể để tạo nước nhảy ngập cuối dốc. Xác định kích thước bể tiêu năng. -Xác định chiều sâu bể. Trình tự tính toán như sau: Tính f(tc) = . Trong đó: Q: Lưu lượng đơn vị q = =1.185m.(với bk = 8m là bề rộng kênh dẫn). j: Hệ số lưu tốc (j =0.95). Eo = năng lượng đơn vị của dòng chảy. Eo =hcd + + p2. Với : Hcd: độ sâu dòng chảy cuối dốc. Vcd: tốc độ dòng chảy cuối dốc. P2: độ chênh giữa cao độ cuối dốc và đáy kênh hạ lưu. +Tra phụ lục bảng 5.1 bảng tra thuỷ lực ta có tcvà tc’’. +Tính hc và hc’’: hc = tc Eo, hc’’ = tc’’ Eo. Nếu hc’’>hh ⇒ nối tiếp bằng nước nhảy phóng xa ⇒ phải giải quyết tiêu năng, với hh =ho =0.594m. +Sơ bộ chọn d1 = hc’’ –hh. +Tính lại hc và hc’’ như trên với cột nước E01 =Eo +d1. +Định chiều sâu nước trong bể: hb=d hc’’.(vớid =1.05). DZ = + . Với: j’ là hệ số lưu tốc ở cửa ra của bể j’ = 0.95. Tính lại độ sâu của bể d =hb – (hh + DZ). Nếu giá trị d tính ra sai khác so với d1 đã giả thiết trong phạm vi cho phép thì giá trị d1 giả thiết là đúng và đó chính là độ sâu bể cần đào. Nếu giá trị tính ra sai khác nhiều so với d1 đã giả thiết thì ta phải giả thiết lại và tính theo trình tự trên. Bảng 3.12. trình tự tính chiều sâu đào bể. BT dgt Eo f(tc) tc tc’’ hc hc’’ hb DZ dtt Dd 8 1.018 4.71 0.122 0.033 0.306 0.154 1.44 1.754 0.106 0.993 0.026 -Kết quả tính độ sâu đào bể là d =1m. -Kiểm tra lại điều kiện nhảy ngập trong bể. Trong bể có nước nhảy ngập khi: hb= hh + DZ +d >dhc’’ Từ các thông số trên ta có: hb =1.754m. : dhc’’=1.512m. ⇒hb > dhc’’. vậy đảm bảo nước nhảy ngập trong bể, chọn chiều cao tường HT =2.3m. -Xác định chiều dài bể tiêu năng: chiều dài bể tiêu năng được xác định theo công thức sau: Lb =3.6 hc’’ =5.18m lấy Lb =5.2m. -Xác định chiều dài sân sau: chiều dài sân sau được xác điịnh theo công thức: Ls =2.5Lb. ⇒Ls=13m. -Xác định chiều dày đáy bể: +chiều dày đáy bể xác định theo công thức:tb =0.25. ⇒ tb =0.4m. 3.53.kích thước cơ bản. bảng 3.1.3.kích thước cơ bản của đường tràn STT Hạng mục đơn vị Kích thước 1 k Kênh dẫn: (L =127m,i = 0.00). -Chiều rộng B -Đoạn 1: Kênh đất (L =117m) -Đoạn 2: Kênh đá xây(L = 10m,H = 2.95m) -chiều dày lát đá: (m) (m) (m) 8 8 8 0.3 2 k Cửa vào: (L = 8m,i = 0.0, m = 0.0.) -Chiều rộng: +Bđầu + Bcuối -Tường bên(BTCT M200). +hđầu +hcuối +chiều dày ttrên +chiều dàytdưới (ttrên +0.1HT). -chiều dày bản đáy: +BTCT M200 +BT lót M100 (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 11 8 2.95 2.6 0.4 0.7 0.5 0.1 3 kNgưỡng tràn (L = 6m, P1 = 0 -chiều rộng B -Tường bên BTCT M200 +Chiều cao h + chiều dày ttrên +chiều dàytdưới (ttrên +0.1HT). -chiều dày bản đáy: +BTCT M200 +BT lót M100 (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 8 2.6 1.0 1.2 1.0 0.1 4 kĐoạn chuyển tiếp (L = 119m, m = 0,i = 0.002 -chiều rộng B -Tường bên BTCT M200 +Chiều cao hđầu +Chiều cao hcuối + chiều dày ttrên +chiều dàytdưới (ttrên +0.1HT). -chiều dày bản đáy: +BTCT M200 +BT lót M100 (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 8 2.6 1.2 0.4 0.6á0.8 0.4 0.1 5 kDốc nước (L = 300m, m = 0, i = 0.03.) -chiều rộng B -Tường bên BTCT M200 đoạn thu hẹp L = 15m +Chiều cao h + chiều dày ttrên +chiều dàytdưới (ttrên +0.1HT). đoạn sau L = 285m +Chiều cao h + chiều dày ttrên +chiều dàytdưới (ttrên +0.1HT). -chiều dày bản đáy: +BTCT M200 +BT lót M100 (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 6á8 0.4 0.6 0.4 0.5 0.4 0.1 6 kĐoạn nước đổ(L = 40m). -chiều rộng B +Bđầu +Bcuối -Tường bên BTCT M200 +Chiều cao hđầu +Chiều cao hcuối + chiều dày ttrên +chiều dàytdưới (ttrên +0.1HT). -Chiều dày bản đáy +BTCT M200 +BT lót M100 (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 6 8 0.4 0.5á1.0 0.8 0.1 7 kBể tiêu năng (L = 5.8m, -chiều rộng B -Tường bên BTCT M200 +Chiều cao h + chiều dày ttrên +chiều dàytdưới (ttrên +0.1HT). -chiều dày bản đáy: +BTCT M200 +BT lót M100 +Dăm lọc +cát lọc (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 8 2.3 0.4 1.0 0.8 0.1 0.1 0.1 8 k Kênh hạ lưu L = 437m, i = 0.0005, m = 1.5 -Chiều rộng Bk -chiều cao hk Đoạn 1(kênh đá xây L = 15m ) +Chiều dày lát đá Đoạn 2 Kênh đất (m) (m) (m) 8 1.1 0.3 Chương V: thiết kế đập đất ò5.1 Các kích thước cơ bản của đập đất. 5.1.1 Đỉnh đập. 1. Cao trình đỉnh đập. Cao trình đỉnh đập được xác định là giá trị lớn nhất Z1,Z2 được xác định theo công thức sau: Z1 = MNLTK +Dh1 + hsl1 +a1 Z2 = MNLkt +Dh2 + hsl2 +a2 Với phương án đã chọn với B =8m (theo chỉ định của giáo viên hướng dẫn ) cao trình đỉnh đập đã được xác định trong phần thiết kế sơ bộ. Với: Z1 = 76.62m Z2 = 76.43m Như vậy ta chọn cao trình đỉnh đập là Z1 = 76.62m ằ76.70m. Vậy Z1 =76.70m. 2. Bề rộng đỉnh đập. Để đảm bảo thuận lợi trong việc quản lý khai thác chọn bề rộng đỉnh đập B = 6m. 4.1.2 Mái đập và cơ đập. 1. Mái đập sơ bộ chọn hệ số mái đập như sau: +mái thượng lưu mt = 3.0. +Mái hạ lưu mh = 2.5. 2.cơ đập với chiều cao đập H= 15.7m ta bố trí một cơ đập ở cao trình 69m, bề rộng cơ đập b = 3.0m. 5.1.3. Thiết bị thoát nước thân đập. 1.Mục đích: Mục đích của việc đặt thiết bị thoát nước thân đập là cho dòng thấm thoát ra ở mái đập hạ lưu, tăng ổn định chống sói ngầm và chống trượt mái. 2. Chọn thiết bị thoát nước thường phân ra làm 2 đoạn theo chiều dài đập. a.Đoạn lòng sông. ở đoạn này hạ lưu có nước vì vậy đẻ tăng tính ổn định và bảo vệ mái dốc chọn thiết bị thoát nước kiểu lăng trụ có mặt cắt ngang hình thang bằng đá hộc xếp. - Cao trình đỉnh lăng trụ: +63.5m -Mái dốc pghía tiếp xúc với thân đập m1 =1.5. -Mái dốc phía hạ lưu m2 = 2.0 -Chiều rộng đỉnh lăng trụ: b = 2.0m. -Mặt tiếp xúc giữa vật thoát nước với đập bố trí tầng lọc ngược nhằm loại trừ những hiện tượng biêns dạng đất do dòng thấm gây ra. Tầng lọc ngược bao gồm lớp cát dầy 20cm. (Hình vẽ minh hoạ) b.Đoạn sườn đồi. ở vị trí này hạ lưu không có nước vì vậy chọn thiết bị thoát nước kiểu gối phẳng với bề dầy t = 0.5m. (hình vẽ minh hoạ) ò5.2. tính toán thấm. 5.2.1 Mục đích nhiệm vụ của việc tính toán thấm. Việc tính toán thấm qua đập đất nhằm: -Xác định lưu lượng thấm qua thân đập và qua nền trên cơ sở đó tìm lượng nước tổn thất của à do thâms gây ra và có biện pháp phòng chống thấm thích hợp. Xác định vị trí đường bảo hoà từ đó sẽ tìm được áp lực thấm dùng trong tính toán ỏn định mái đập. Xác định gradien thấm của dòng chảy trong thân đập, nền đập nhất là ở chỗ dòng thấm thoát ra ở hạ lưu để kiểm tra, hiện tượng sói ngầm chảy đất và xác định kích thước tầng lọc ngược. 5.2.2. Các trường hợp tính toán. Trong thiết kế đập cần thiết phải tính toán thấm cho các trường hợp làm việc khác nhau của đập. 1. Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là mực nước min. 2. Thượng lưu là MNLTK, hạ lưu là mực nước max. 3. Thượng lưu là mực nước rút đột ngột. 4.Thiết bị thoát nước làm việc không bình thường. Trong đồ án này tính với trường hợp (1) và (2). 5.2.3. Các mặt cắt tính toán. Để tính thấm qua đập đất ta cần chia đập ra làm nhiều đoạn mà trong mỗi đoạn có nhứng đặc trưng và kích thước, vật chống thấm và tình hình phân bố địa chất của nền đều giống nhau. Trong trường hợp này ta chia đập thành 3 đoan và tính thấm cho 3 mặt cắt (một mặt cắt lòng sông và 2 mặt cắt sườn đồi). 4.2.4. Phương pháp tính toán. Có nhiều phương pháp tiónh toán khác nhau nhưng để đơn giản gọn mà vẫn đảm boả ywu cầu kỹ thuật ta dùng phương pháp thuỷ lực để tính thấm qua đập đòng chất trên nền thấm nước hữu hạn theo đề nghị của pavơlopkin là xem dòng thấm qua đập và nền không phụ thuộc lẫn nhau nghĩa là xem mặt nối tiếp giữa đập và nền là một đường dòng. Khi xác định lưu lượng thấm qua đập qđ xem như đập trên nền không thấm và khi xác định lưu lượng thấm qua nền qn xem như đập không thấm nước. Lưu lượng thấm tổng cộng sẽ là tổng lưu lượng qua đập và qua nền q =qđ +qn. 5.2.5. các số liệu tính toán. -cao trình đỉnh đập thiết kế :76.7m. -MNLTK =74.07m -MNHLmin =0.0m -MNHLmax = 61.59m(MNHLmax = Zđáy + hh). -hệ số thấm đất đắp đập: Kđ = 6.10-5 cm/s. -Hệ số thấm đất đắp nền: + Lớp 2: K2 = 6.10-5cm/s. + Lớp 3: K3 = 10-2cm/s + Lớp 4: K4 = 4.10-5cm/s. 5.2.6. Tính thấm cho mặt cắt lòng sông. 1.Tính lưu lượng thấm và đường bảo hoà thấm. a.Trường hợp 1: Thượng lưu là MNDBT hạ lưu là MNHLmin =0.0. k Sơ đồ tính toán. sơ đồ tính toán như hình vẽ 4.3. (hình vẽ minh hoạ) kTính lưu lượng thấm qua thân đập qđ và đường bão hoà. Sử dụng phương pháp biến đổi mái dốc thượng lưu đưa đập thực thành đập có mặt cắt thượng lưu thẳng đứng. Lưu lượng thấm qua đập có thể xác định theo công thức sau: qđ = Kđ (5.1) Trong đó: Kđ: Hệ số thấm của đất đắp đập Kđ =6.10-5m/s = 6.10-7m/s. h1 : Chiều sâu nước ở thượng lưu đập h1 =MNDBT –Zđáy 13.07m. L = 46.14m. DL tính theo công thức thực nghiệm: DL = (5.2) Trong đó: mt = 3.0. h1 = 13.07m. -thay số vào ta được DL = 5.6m. -ao: độ sâu hút nước tính theo công thức: ao = -(L -DL). (5.3) -thay số vào ta được ao =1.63m. ⇒ qđ =12.44.10-7 m3/s/m =1.24.10-6m3/s/m. -Phương trình đường bảo hoà theo hệ trục toạ độ xoy như hình 4.3 có dạng: Y2 =2ao.x ⇒ y =. (5.4) -Tại vị trí x =lo thì y = ao ⇒ lo = ao/2 =0.82m. -đường bảo hoà trong hệ toạ độ xoy được xác định trong hệ toạ độ sau: Bảng 4.1bảng toạ độ đường bảo hoà. X(m) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 52.56 Y(m) 0.00 4.04 5.71 6.99 8.07 9.03 9.89 10.68 11.42 12.11 12.77 13.09 -đường bảo hoà như hình vẽ. (Hình vẽ minh hoạ) kTính lưu lượng thấm qua nền đập qn. lưu lượng thấm qua nền với giả thiết là thân đập không thấm xác định theo công thức sau. Qn = Kn. (5.5) -trong đó: Kn: hệ số thấm của nền xác định theo công thức: Kn = (5.6) -với Ki và Ti là hệ số thấm và chiều dày tầng thấm của lớp thứ i. K1 = 6.10-5cm/s,T1 = 3m. K2= 10-2cm/s,T2 = 1.5m. K3: 4.10-6cm/s,T3 = 9m. -thay số vào ta có: Kn = 1.13.10-3cm/s = 1.13.10-5m/s. -T: Chiều dày tầng thấm nước của nền: T = STi = 13.5m. -L: Chiều dài đáy đập, trong trường hợp có thiết bị thoát nước. L = 85.35m. -n: Hệ số hiệu chỉnh chiều dài đường thấm nước (n >1). Hệ số n phụ thuộc vào tỷ số L/T tra bảng 5.4 giáo trình thuỷ công T1. = 6.32 ⇒ n =1.177. -thay vào ta có qn = 1.98.10-5 ằ 19.85.10-6m3/s/m. kXác định lưu lượng thấm tổng cộng. Lưu lượng thấm tổng cộng qua đập và nền bằng tổng lưu lượng thấm qua đập và qua nền đã xác định ở trên. q = 21.09.10-6m3/s/m. b.Trường hợp 2: Thượng lưu là MNLTK hạ lưu là MNHLmax = 0.6m. k Sơ đồ tính toán. sơ đồ tính toán như hình vẽ 4.5 (hình vẽ minhhoạ) k Tính lưu lượng thấm qua thân đập qđ và đường bảo hoà -Xác định lưu lượng thấm qua thân đập qđ và đường bảo hoà. +Xác định lưu lượng thấm qua đập. Lưu lượng thấm qua đập có thể xác định theo công thức sau: Qđ = Kđ. (5.7) Trong đó: Kđ: Hệ số thấm của đất đắp đập Kđ =6.10-5m/s = 6.10-7m/s. h1 :Chiều sâu nước ở thượng lưu đập h1 =MNLTK –Zđáy =13.89m. h2: Chiều sâu nước ở hạ lưu đập h2 = 0.6m L = 44.58m. DL tính theo công thức thực nghiệm: DL = (5.8) Trong đó: mt = 3.0. h1 = 13.89m. -thay số vào ta được DL = 5.95m. -ao: độ sâu hút nước tính theo công thức: ao = - (L - DL). (5.9) -thay số vào ta được ao =1.72m.⇒ lo = ao/2 = 0.86m. ⇒ qđ =11.1.10-7 m3/s/m =1.11.10-6m3/s/m. -Phương trình đường bảo hoà theo hệ trục toạ độ xoy như hình 4.3 có dạng: Y2 =h12 - x ⇒ y = (5.10) -Tại vị trí x =lo thì y = ao ⇒ lo = ao/2 =0.82m. -đường bảo hoà trong hệ toạ độ xoy được xác định trong hệ toạ độ sau: Bảng 4.1bảng toạ độ đường bảo hoà. X(m) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 51.39 Y(m) 13.89 13.21 12.48 11.72 10.91 10.02 9.05 7.96 6.70 5.14 1.67 -đường bảo hoà như hình vẽ. (Hình vẽ minh hoạ) kTính lưu lượng thấm qua nền đập qn. lưu lượng thấm qua nền với giả thiết là thân đập không thấm xác định theo công thức sau. qn = Kn. (5.11) -Trong đó: Kn: hệ số thấm của nền xác định theo công thức: Kn = 1.13.10-3cm/s = 1.13.10-5m/s. -T: Chiều dày tầng thấm nước của nền: T = STi = 13.5m. -L: Chiều dài đáy đập, trong trường hợp có thiết bị thoát nước. L = 85.35m. -n: Hệ số hiệu chỉnh chiều dài đường thấm nước (n >1). n =1.177. -thay vào ta có qn = 21.09.10-6m3/s/m. kXác định lưu lượng thấm tổng cộng. Lưu lượng thấm tổng cộng qua đập và nền bằng tổng lưu lượng thấm qua đập và qua nền đã xác định ở trên. q = 22.2.10-6m3/s/m. 2. Kiểm tra độ bền thấm. Mặt cắt đập có dạng hình thang và muốn đẩm bảo điều kiện ổn định hai maí Dốc thường khá thoải nên mặt cắt đập khá rộng, trị số gradien thấm trong thân đập không lớn lắm thường không dẫn đến những nguy hiểm đáng kể. Trong một số trường hợp đặc biệt do thiết kế mặt cắt đập hoạc bố trí các hình thức chống thấm trong thân đập khoiong hợp lý có thể dẫn đến làm tăng trị số graien thấm trung bình hoạc cục bộ nhưng hiện nay những thành tựu trong nghiên cứu thấm và đề phòng tác hại của dòng thấm đã có khả năng loạii trừ hoàn toàn những nguy hiểm này bằng nhiều hình thức trong đó có kể đến hình thức dùng thoát nước và tầng lọc ngược. Vậy vấn đề nguy hiểm đối với đập đất về mặt sói ngầm do dòng thấm gây ra không phải là sự sói ngầm bình thươnbf mà là sự sói ngầm do những hang thấm tập chung những hang này đầu tiên không phải là do dongf thấm gây ra mà là do nguyên nhân khác như thi công thiếu thận trọng hoạc không đúng quy cách hay do động vật mà tạo nên những khe hở và vùng đất sốp. Vấn đề đặt ra khi thiết kế phải xác định mặt ccắt đập hợp lý để đề phòng hiện tượng đập có thể bị phá hoại do dòng thấm tập chung._.