Đang tải... (xem toàn văn)
Những căn cứ để lập dự án:1- Căn cứ vào phương án quy hoạch thủy lợi tỉnh Ninh Thuận được Bộ trưởngBộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn phê duyệt theo quyết định số 1032/QĐ/BNN-KH ngày
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢIKHOA CÔNG TRÌNH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH THUỶ
THIẾT KẾ SƠ BỘHỒ CHỨA NƯỚC TÂN SƠN (PA3)
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS LÊ THANH HÙNG PGS.TS.NGUYỄN QUANG HÙNG
TS.NGUYỄN LAN HƯƠNGSINH VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN TUẤN MÃ SINH VIÊN: 175A010299
Trang 2CHƯƠNG 2: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 10
2.1 Điều kiện địa hình, địa lý tự nhiên 10
2.1.1 Vị trí địa lý: 10
2.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo: 10
2.1.3 Đặc điểm khí hậu 13
2.1.4 Đặc điểm thủy văn nguồn nước 18
2.2 Đặc điểm dân sinh kinh tế xã hội 22
1 Đặc điểm dân sinh 22
2 Đặc điểm kinh tế 23
TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ HỒ CHỨA 24
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG ÁN CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 24
3.1 Bố trí mặt bằng tổng thể cụm công trình đầu mối 24
CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ HỒ CHỨA 28
4.1 Tính toán cao trình mực nước chết (MNC): 28
4.1.1 Khái niệm 28
4.1.2 Nguyên tắc tính toán 28
4.1.3 Tính theo cao trình bùn cát lắng đọng: 28
4.1.4 Tính theo cao trình tưới tự chảy: 28
4.2 Tính toán cao trình mực nước dâng bình thường (MNDBT): 28
4.2.1 Khái niệm 28
2
Trang 34.2.3 Trường hợp tính toán 28
4.2.4 Nội dung tính toán 28
4.3 Tính toán điều tiết lũ: 95
4.3.1 Mục đích 95
4.3.2 Tài liệu tính toán 95
4.3.3 Đề xuất phương án tràn 96
4.3.4 Thiết kế các phương án tràn 96
4.3.5 Nguyên lý tính toán điều tiết lũ 96
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÁC CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 104
6.3.3 Hàm khí trong dốc nước và xác định chiều cao tường bên dốc nước 159
6.3.4 Kiểm tra khả năng xâm thực 160
6.4 Tính toán tiêu năng sau dốc 162
6.4.1 Kênh dẫn hạ lưu 162
CHƯƠNG 8 THIẾT KẾ CỐNG LẤY NƯỚC 182
8.1 Bố trí cống lấy nước 182
8.2 Thiết kế kênh dẫn hạ lưu cống 184
Xác định độ sâu phân giới trong kênh hk 186
8.3 Tính toán khẩu diện cống 187
8.4 Kiểm tra trạng thái chảy trong cống 195
8.5 Chọn cấu tạo cống 203
PHẦN IV CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT 207
CHƯƠNG 9 TÍNH TOÁN KẾT CẤU TƯỜNG CHẮN ĐẤT 207
9.1 Tài liệu kĩ thuật và các yêu cầu thiết kế 207
9.2 Tính toán kết cấu tường chắn 210
Trình tự thực hiên mô hình PTHH trong Sap 2000V14 211
Kết quả mô hình bài toán trong Sap 2000 212
Tính toán và bố trí cốt thép 224
Trang 4Mục lục Bảng
Bảng 1 1 Đườngđặc tính hồ chứa Tân Sơn 7
Bảng 2 1 Các chỉ tiêu cơ lý các lớp nền đập chính phương án II 10
Bảng 2 2 Chỉ tiêu cơ lý của đất đắp từ các mỏ 10
Bảng 2 3 Phân phối các đặc trưng nhiệt độ không khí 11
Bảng 2 4 Phân phối các đặc trưng độ ẩm tương đối (%) 11
Bảng 2 5: Phân phối số giờ nắng trong năm 12
Bảng 2 6 Vận tốc gió trung bình các tháng trong năm 12
Bảng 2 7 Vận tốc gió thiết kế theo 8 hướng chính 12
Bảng 2 8 Phân phối lượng bốc hơi trong năm 12
Bảng 2 9: Phân phối tổn thất bốc hơi trong năm 13
Bảng 2 10: Lượng mưa trung bình các trạm vùng dự án 13
Bảng 2 11 Thống kế một số trận mưa lớn trong vùng 14
Bảng 2 12 Lượng mưa thiết kế 1 ngày lớn nhất (mm) 14
Bảng 2 13 Lượng mưa khu tưới thiết kế 14
Bảng 2 14 Phân phối lượng mưa tháng khu tưới (mm) 15
Bảng 2 15 Các đặc trưng lưu vực tại các vị trí tuyến đập 15
Bảng 2 16.Các đặc trưng dòng chảy TBNN – Theo phương trình tương quan 15
Bảng 2 17 Đặc trưng dòng chảy TBNN hồ Tân Sơn – phương án chọn 16
Bảng 2 18.Dòng chảy năm thiết kế tuyến 2&3 16
Bảng 2 19 Phân phối dòng chảy năm thiết kế (m3/s) 16
Bảng 2 20 Các đặc trưng lũ thiết kế hồ Tân Sơn - Công thức CĐGH 17
Bảng 2 21 Các đặc trưng lũ thiết kế hồ Tân Sơn - Mô hình đường ĐVTH 17
Bảng 2 22 Đường quá trình lũ thiết kế - Công thức CĐGH 18
Bảng 2 23 Kết quả tính toán lưu lượng lũ trong mùa kiệt P=10% 18
B ng 2 24ả : Đường đ c tnh hồồ ch a Tân S nặ ứ ơ 20
4
Trang 5Bảng 4 1 Lượng nước đến và nhu cầu dùng nứơc của năm thiết kế 27
Bảng 4 2: Bảng điều tiết hồ chứa khi chưa kể tổn thất 29
Bảng 4 3 Bảng điều tiết hồ khi có kể đến tổn thất lần 1 32
Bảng 4 4 Bảng tính Vh khi có kể đến tổn thất lần 2 33
Bảng 4 5 Bảng điều tiết hồ khi có kể đến tổn thất lần 2 35
Bảng 4 6 Bảng lưu lượng lũ TK, KT ứng với thời gian t 95
Bảng 4 7 Bảng tính điều tiết lũ thiết kế 99
Bảng 4 8 Bảng tính điều tiết lũ kiểm tra 101
Bảng 4 9 Bảng tổng kết cao trình MNLTK và MNLKT 103
Bảng 5 1:Phương trình đường bão hòa mặt cắt lòng sông ứng với MNDBT 119
Bảng 5 2: Bảng tính khối lượng cho tường trường hợp B tràn 125
Bảng 6 1: Tính điều tiết lũ với 2 tần suất thiết kế P=1% 135
Bảng 6 2: Bảng tính thủy lực ngưỡng tràn khi Q>Q0 140
Bảng 6 3 Tính hc, hk khi Q<Q0 140
Bảng 6 4 Độ sâu phân giới tại đoạn thu hẹp 142
Bảng 6 5 Độ sâu phân giới tại đoạn không đổi 142
Bảng 6 6: Độ dốc phân giới trong đoạn không đổi 143
Bảng 6 7: Tính độ sâu dòng đều ho 144
Bảng 6 8: Tổng hợp xác định đường mặt nước trên dốc nước 144
Bảng 6 9 Tính toán thủy lực dốc nước TH : Q=QTK 146
Bảng 6 10 Tính toán thủy lực dốc nước TH : Q=QTK 147
Bảng 6 11 Tính toán thủy lực dốc nước TH : Q=0.8QTK 148
Bảng 6 12 Tính toán thủy lực dốc nước TH : Q=0.8QTK 149
Bảng 6 13 Tính toán thủy lực dốc nước TH : Q=0.6QTK 150
Trang 6Bảng 6 14 Tính toán thủy lực dốc nước TH : Q=0.6QTK 151
Bảng 6 15 Tính toán thủy lực dốc nước TH : Q=0.4QTK 152
Bảng 6 16 Tính toán thủy lực dốc nước TH : Q=0.4QTK 153
Bảng 6 17 Tính toán thủy lực dốc nước TH : Q=0.2QTK 155
Bảng 6 18 Tính toán thủy lực dốc nước TH : Q=0.2QTK 156
Bảng 6 19 Đường mặt nước có kể đến hàm khí và chiều cao tường bên 159
Bảng 6 20 Kết quả tổng hợp tính đường mặt nước trên dốc 160
Bảng 6 21 Xác định lưu lượng tính toán tiêu năng 163
Bảng 6 22 Tính độ sâu bể d 164
Bảng 6 23 Tổng hợp kết quả tính toán lực 175
Bảng 6 24 Tổng hợp kết quả tính toán lực 180
Bảng 7 1 Tính toán bề rộng cống 192
Bảng 7 2 Độ sâu nước tính toán trong cống 197
Bảng 7 3 Kết quả tính toán đường mặt nước 197
Bảng 7 4 Kết quả tính toán đường mặt nước trong cống sau van 199
Bảng 7 5 Kết quả tính toán đường nước hạ B1 201
Bảng 7 6 Kết quả tính toán đường liên hiệp e-e 202
Bảng 8 1 Kết quả tổng hợp nội lực 222
Bảng 8 2.Kết quả tính toán và chọn thép bản đáy 226
Bảng 8 3: Kết quả tính toán và chọn thép bản mặt 227
Bảng8.4.Kếtquả tính toán và chọn thép bản chống 229
Bảng 9 1: Tổng hợp dự toán chi phí xây dựng 234
Bảng 9 2: Tính chi phí xây dựng theo đơn giá gốc ( đơn vị: đồng) 235
6
Trang 7Mục lục Hình
Hình 4 1 Biểu đồ quan hệ Q t 95
Hình 4 2 Biểu đồ quan hệ Q-t, q-t trường hợp lũ thiết kế 98
Hình 4 3 Biểu đồ quan hệ Q-t, q-t trường hợp lũ kiểm tra 99
Hình 5 1: Sơ đồ tính cao trình đỉnh đập 101
Hình 5 2: Chi tiết đỉnh đập 107
Hình 5 3 Cấu tạo chi tiết lăng trụ thoát nước 109
Hình 5 4: Chi tiết cấu tạo áp mái 109
Hình 5 5 Chi tiết bảo vệ mái hạ lưu 110
Hình 5 6 Chi tiết bảo vệ mái thượng lưu 112
Hình 5 7: Sơ đồ tính thấm, thượng lưu là MNDBT, mực nước hạ lưu bằng0 114
Hình 5 8 Sơ đồ thấm mặt cắt sườn đồi trái, thượng lưu là MNDBT 116
Hình 5 9 Sơ đồ thấm mặt cắt sườn đồi phải, thượng lưu là MNDBT 119
Hình 5 10: Sơ đồ tính tổng lưu lượng thấm nhìn từ thượng lưu 121
Hình 6 1: Sơ đồ tính toán thủy ngưỡng tràn 137
Hình 6 2: Sơ đồ tính toán bể tiêu năng 159
Hình 6 3 Kích thước cầu qua tràn 162
Hình 6 4 Kích thước cầu thả phai 163
Hình 6 5: Sơ đồ mặt cắt tường bên dốc nước 166
Hình 6 6: Sơ đồ bố trí các lực ứng với trường hợp 1 168
Hình 6 7: Sơ đồ bố trí các lực ứng với trường hợp 2 172
Hình 7 1: Mặt cắt kênh hạ lưu cống 178
Hình 7 2: Sơ đồ tính toán thuỷ lực xác định khẩu diện cống 182
Hình 7 3: Sơ đồ tính toán thủy lực cống khi thượng lưu là MNDBT 190
Hình 7 4: Sơ đồ xác định vị trí và chiều cao nước nhảy 195
Hinh 7 5: Đoạn cửa vào 197
Hinh 7 6: Mặt cắt cống 198
Hinh 7 7 Sơ đồ khớp nối đứng 199
Trang 8Hinh 7 8: Sơ đồ khớp nối ngang 200
Hinh 7 9: Chi tiết tháp van 200
Hình 8 6 Biểu đổ momen M22 cắt giữa 2 tường sườn 209
Hình 8 7 Momen M11 bản đáy tường 210
Hình 8 8 Biểu đổ momen M11 bản đáy tường 210
Hình 8 9 Momen M22 bản đáy tường 211
Hình 8 10 Biểu đổ momen M22 bản đáy tường 211
Hình 8 11 Biểu đồ lực dọc F11 sườn chống 212
Hình 8 12 Biểu đồ lực dọc F22 sườn chống 212
Hình 8 13 Biểu đổ momen M11 sườn chống 213
Hình 8 14 Biểu đổ momen M22 sườn chống 213
Hình 8 15.Biểu đổ momen mặt cắt ngang bản đáy , sườn 214
Hình 9 1 Phạm vi tính toán 223
Hình 9 2:Mặt cắt tại vị trí tường cao 7 m 225
Hình 9 3: Mặt cắt tại vị trí tường cao 5.5 m 225
Hình 9 4: Mặt cắt tại vị trí tường cao 5.0 m 225
8
Trang 9Họ tên SV: Nguyễn Văn TuấnHệ đào tạo: Chính Quy
Lớp: 59C1Ngành: Kỹ thuật XD công trình thủy
Khoa: Công TrìnhChuyên ngành:Kỹ thuật CT thủy
PHẦN I: TÀI LIỆU CƠ BẢN Chương 1: TỔNG QUAN
Trang 101.1.3 Những căn cứ để lập dự án:
1- Căn cứ vào phương án quy hoạch thủy lợi tỉnh Ninh Thuận được Bộ trưởngBộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn phê duyệt theo quyết định số 1032/QĐ/BNN-KH ngày 27/03/2000.
2- Căn cứ quyết định của Chủ tịch UBND tỉnh Ninh Thuận về việc phân bổ kếhoạch vốn chuẩn bị đầu tư năm 2001.
3- Căn cứ vào quyết định của Chủ tịch UBND tỉnh Ninh Thuận V/v chỉ định cơquan tư vấn lập báo cáo NCKT dự án công trình thủy lợi hồ chứa nước Tân Sơn huyệnNinh Phước tỉnh Ninh Thuận.
4- Căn cứ vào hợp đồng kinh tế số 16 ngày 15/11/2000 ký giữa Ban QLDAngành cơ sở hạ tầng nông thôn tỉnh Ninh Thuận và Chi nhánh Miền Trung - Công tyTV&CGCN trường ĐHTL.
5- Căn cứ vào tài liệu khảo sát địa hình, địa chất của Chi nhánh Miền TrungCông ty TV&CGCN trường ĐHTL.
1.2.4 Mục tiêu của dự án.
Việc đầu tư xây dựng dự án để đạt các mục tiêu sau:
1- Khai thác và sử dụng có hiệu quả nguồn nước của suối Tân Sơn, tưới tựchảy cho 1050 ha đất canh tác hiện nay đang sản xuất 1 vụ nhờ nước trời, năng suấtthấp hoặc phải dùng động lực để tưới thành ruộng sản xuất 2 vụ chủ động nước tưới tựchảy cho năng suất cao.
2- Sau khi hồ chứa nước Tân Sơn được xây dựng có nhiệm vụ cắt lũ cho vùnghạ lưu sông Quao Giảm thiệt hại về tài sản và con người của 8 xã vùng đồng bằng củahuyện Ninh Phước.
3- Sau khi dự án được xây dựng sẽ góp phần phát triển kinh tế địa phương vànâng cao đời sống của nhân dân.
4- Dự án được xây dựng sẽ góp phần cải tạo môi trường và xã hội vùng dự án.5- Dự án sau khi xây dựng sẽ tạo tiền đề cho việc xây dựng một điểm du lịchhấp dẫn của địa phương
10
Trang 112.1 Điều kiện địa hình, địa lý tự nhiên.
2.1.1 Vị trí địa lý:
Dự án hồ chứa nước Tân Sơn thuộc xã Phước Vinh huyện Ninh Phước tỉnh NinhThuận.
Khu vực xây dựng dự án được chia làm 2 vùng.
-Vùng I: Dự kiến xây dựng hồ chứa nước Tân Sơn trên thượng nguồn suối TânSơn.
- Vùng II : Khu tưới của hồ chứa nước Tân Sơn là một vùng đồng bằng vennúi phần lớn thuộc xã Phước Vinh.
- Phía Bắc dự án : Giáp thôn Bảo Vinh và sông Cái Phan Rang.- Phía Nam dự án : Giáp xã Phước Thái.
- Phía Đông dự án : Giáp kênh Chính Nam – hệ thống thủy nông Nha Trinh–Lâm Cấm.
- Phía Tây dự án : Giáp huyện Ninh Sơn.- Tọa độ địa lý của dự án:
Từ 109 2’ đến 109 5’ Kinh độ Đông.00
Từ 11 33’ đến 11 37’ Vĩ độ Bắc.00
2.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo:
1 Đặc điểm địa hình vùng I (dự kiến xây dựng hồ chứa nước Tân Sơn).
Về phía Tây xã Phước Vinh là vùng núi có các dãy núi cao trên 100m, về phíaBắc có dãy núi Đỏ chạy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, về phía Nam có dãy núiLaChai chạy theo hướng Tây Nam – Đông Bắc đến gần suối Tân Sơn hai dãy núi nàykép lại và hạ thấp cao độ tạo điều kiện thuận lợi cho phép xây dựng một hồ chứa nướccó diện tích lưu vực từ 80 km đến 86km 22
2 Đặc điểm địa hình vùng II (khu tưới của hồ chứa nước Tân Sơn).
Khu tưới hồ chứa nước Tân Sơn là một dải đồng bằng chân núi chuyển tiếp từvùng núi xuống đồng bằng được giới hạn từ cao độ 25m đến kênh Chính Nam hệthống thủy nông Nha Trinh – Lâm Cấm có cao độ +11m.
Với đặc điểm là vùng chuyển tiếp giữa vùng núi và vùng đồng bằng cho nên cónhững đặc điểm địa hình như sau:
- Khu tưới có cao độ cao, độ dốc địa hình lớn.- Hướng dốc của địa hình từ Tây sang Đông.
- Mặt bằng bị chia cắt nhiều bởi các suối và hệ thống đồi bát úp.
Trang 12Với đặc điểm địa hình khu tưới như trên vừa có yếu tố thuận lợi vừa có nhữngyếu tố không thuận lợi để bố trí hệ thống kênh tưới.
Bảng 1 1 Đường đặc tính hồ chứa Tân Sơn
3 Điều kiện Địa chất thủy văn.
+ Nước chứa trong trầm tích đệ tứ: Nham thạch chủ yếu là cát hạt trung đến thôlẫn nhiều sạn sỏi, bở rời, thấm và thoát nước tốt Tầng này nước phong phú, nhưngphân bố không đều, phụ thuộc lượng nước và nước mặt ngấm xuống.
+ Nước chứa trong đá gốc: Chủ yếu là nước chứa trong khe nứt của đá gốc(Riôlit, Fenzit), độ phong phú thấp, hầu như chỉ có vào mùa mưa, lượng mất nước đơnvị trong đá Q=0,11 L/ph, nước thuộc loại Clrua Natri Calci.
4 Đặc điểm đất đai thổ nhưỡng.
Căn cứ vào các tài liệu nghiên cứu thấy rằng đất trong khu tưới của hồ chứanước Tân Sơn chủ yếu thuộc loại đất phù sa thềm sông, thành phần cơ giới là đất phacát, loại đất này thích hợp cho trồng lúa, hoa màu và các cây công nghiệp ngắn ngàynhư : Bông, mía, thuốc lá …
5 Đặc điểm địa chất vùng lòng hồ
Công tác đánh giá khu vực lòng hồ là đánh giá khả năng thấm mất nước từ hồchứa sang các khu vực lân cận, khả năng tái tạo bờ hồ, khả năng bồi lắng lòng hồ, khảnăng ngập và bán ngập cũng như tài nguyên khoáng sản thiên nhiên trong lòng hồtheo quan điểm địa chất chuyên môn khi hồ đưa vào sử dụng.
+ Địa hình địa mạo: Lòng hồ có dạng hình lũng sông thấp, hẹp Lòng hồ có bềmặt thoải khá đều, không có đồi thấp nào trong khu vực lòng hồ Bao quanh lòng hồ làcác dãy núi cao
+ Đánh giá khả năng giữ nước của hồ chứa: Tại vị trí dự kiến xây dựng tuyến đậpTân Sơn tạo hồ chứa xung quanh là các dãy núi cao Do đó đường thoát nước duy nhấtlà suối Tân Sơn Đất đá cấu tạo nên bờ Phía Bắc và Phía Nam đều là đá xâm nhập vàđá trầm tích có tuổi Jura và Creta, cấu tạo khối, ít nứt nẻ, cách nước tốt.
+ Đánh giá khả năng sạt lở bờ hồ: Nền lòng hồ được cấu tạo bởi các đá xâm nhậpvà đá trầm tích núi lửa Tầng phủ lên trên có bề dày không lớn (chiều dày không quá2.0m), thảm thực vật còn tương đối với nhiều thân cây gỗ nhỏ Hầu như các sườn núiđá gốc lộ ra có độ dốc không lớn.
12
Trang 164 Gió:
Vùng dự án chịu ảnh hưởng chế độ gió mùa gồm hai mùa gió chính trong nămlà gió mùa đông và gió mùa hạ Vận tốc gió trung bình hàng tháng dao động từ 2 m/sđến 3m/s, biến trình vận tốc gió TBNN trong năm
Bảng 2 6 Vận tốc gió trung bình các tháng trong năm
Bảng 2 7 Vận tốc gió thiết kế theo 8 hướng chính
Bảng 2 8 Phân phối lượng bốc hơi trong năm
Zpiche (mm)151.1151.4183.5156.4134.1134.6161.2181.697.678.393.9133.21656
+ Bốc hơi trên lưu vực (ZOLV):
Lượng bốc hơi lưu vực được tính bằng phương trình cân bằng nước :Zolv = X - Y00
Zolv = 850 - 272Zolv = 578 mm
16
Trang 17Lượng bốc hơi mặt hồ được tính theo công thức kinh nghiệm từ dụng cụ đobốc hơi Piche.
Lượng mưa phân bố theo không gian lớn dần từ đông sang tây, từ đồng bằng đếnmiền núi Đối với lưu vực Tân Sơn không có trạm đo mưa vùng thượng lưu, chỉ cócác trạm đo mưa vùng hạ lưu bao gồm : Trạm Tân Mỹ phía tây, phía đông trạm NhaHố và phía Nam là trạm Nhị Hà Lượng mưa các trạm sau khi bổ sung tài liệu đồng bộtừ năm 1978 đến năm 2004.
Bảng 2 10: Lượng mưa trung bình các trạm vùng dự án
Trang 187 Lượng mưa gây lũ:
Lượng mưa lớn nhất xảy ra chủ yếu là do ảnh hưởng của bão, dải hội tụ nhiệt đớihoặc do gió mùa Đông Bắc kết hợp với địa hình gây nên Thống kê tài liệu quan trắclượng mưa một ngày lớn nhất đã đo được trong một số năm gần đây tại các trạm mưatrong khu vực tỉnh Ninh Thuận thể hiện trong bảng 10
Bảng 2 12 Lượng mưa thiết kế 1 ngày lớn nhất (mm)
8 Lượng mưa khu tưới
Chọn trạm Nha Hố đại diện cho mưa khu tưới, kết quả tính toán lượng mưa khutưới thiết kế ghi ở bảng 12 & và kết quả phân phối lượng mưa thiết kế P=75% theo môhình năm 1988 ghi ở bảng 12.
Bảng 2 13 Lượng mưa khu tưới thiết kếP
( % )
Bảng 2 14 Phân phối lượng mưa tháng khu tưới (mm)
2.1.4 Đặc điểm thủy văn nguồn nước.
Chảy qua khu dự án có suối Tân Sơn (đoạn phía trên xi phông 1 gọi là suối Tầm Giá, suối Tân Sơn phía dưới xi phông 1 gọi là sông Quao) là 1 nhánh cấp 1 của sông Cái Phan Rang.
Đoạn thượng lưu của suối Tân Sơn chảy theo hướng Tây nam – Đông Bắc khi chảy ra khỏi vùng núi đoạn hạ lưu của suối chảy vào vùng đồng bằng Phan Rang phía thượng lưu của cầu Đạo Long 1 cách cửa sông Cái khoảng 5km.
18
Trang 19dựng một hồ chứa Vùng tuyến đập nghiên cứu gồm 3 tuyến, tuyến 1, tuyến 2 và tuyến3 Các đặc trưng lưu vực tính đến 3 tuyến xác định trên bản đồ tỉ lệ 1 : 25000 thể hiệntại bảng 14
Bảng 2 15 Các đặc trưng lưu vực tại các vị trí tuyến đập
- Lượng mưa bình quân nhiều năm trên lưu vực : 850mm.
Các đặc trưng thủy văn nguồn nước của suối Tân Sơn tính đến vị trí dự kiến xây dựng hồ chứa nước Tân Sơn như sau:
1 Dòng chảy bình quân nhiều năm.a Chuẩn dòng chảy năm:
Dùng chuỗi số liệu trên xây dựng đường quan hệ Y=F(x), hệ số tương quan R=0.85, đánh giá tương quan mưa ~ dòng chảy chặt chẽ, cho phép dùng phương trình tương quan để tính toán.
Phương trình tương quan mưa ~ dòng chảy :Y = 0.539 X -165.6
Thay trị số lượng mưa lưu vực Xo =850 mm vào phương trình tương quan, kết quả tính toán các đặc trưng dòng chảy TBNN ghi tại bảng 2.17
Bảng 2 16.Các đặc trưng dòng chảy TBNN – Theo phương trình tương quan
Hệ số dòng chảy của hệ thống sông trong vùng cho thấy chúng biến động từ = o
0,32– 0,38 Trong đó :hệ số dòng chảy Sông Cái Phan Rang =0,32.o
Kết quả tính toán hệ số dòng chảy TBNN theo phương trình tương quan X~Y o=0,34là hợp lý Do liệt tài liệu đo đạc còn ngắn, để an toàn trong tính toán cấp nước chọn
2 Dòng chảy năm thiết kế
Từ các thông số thống kê dòng chảy năm, tính toán dòng chảy năm thiết kế theo hàm phân phối mật độ Pearson III tại tuyến 3 ghi ở bảng 2.19.
Bảng 2 18.Dòng chảy năm thiết kế tuyến 2&3
Trang 203 Phân phối dòng chảy năm thiết kế
Trạm thuỷ văn Tân Giang tiến hành đo đạc 3 năm 1996-1998 (năm 1996 đo không đủ 12 tháng) Công trình Tân Sơn có diện tích lưu vực 86 km xấp xỉ diện tích lưu vực 2
Tân Giang nên được chọn làm lưu vực tương tự Sử dụng mô hình thiết kế công trình Tân Giang và kết hợp hiệu chỉnh trị số thực đo một số năm gần đây để làm năm điển hình và tiến hành thu phóng theo giá trị năm thiết kế Kết quả thu phóng phân phối dòng chảy năm thiết kế ghi bảng 2.21
Bảng 2 19 Phân phối dòng chảy năm thiết kế (m3/s)
Q80%T3 0.162
0.481Nhận xét :
Mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế dựa trên cơ sở tài liệu thực đo trạm thuỷ văn trong vùng Lượng dòng chảy trong mùa kiệt chiếm 26% lượng dòng chảy cả năm,như vậy, đảm bảo an toàn trong mùa cấp nước khẩn trương về mùa kiệt.
4 Dòng chảy lũ.
Diện tích lưu vực tính đến tuyến 1 là 80 km , tuyến 2& 3 là 86km , sự chênh lệch diện 22
tích lưu vực giữa 3 tuyến khác nhau 7% Để an toàn trong tính toán công trình phòng lũ, giai đoạn này lấy chung một diện tích lưu vực Flv=86km để tính toán các đặc 2
Trang 21Bảng 2 22 Đường quá trình lũ thiết kế - Công thức CĐG
Tổng lượng bùn cát lơ lửng Wlơlửng= 2800 tấn
b Bùn cát di đẩy:
Trang 22Dung tích bùn cát di đẩy lấy theo kinh nghiệm 10% dung tích bùn cát lơ lửng.
c Dung tích bùn cát:
6 Dòng chảy lớn nhất trong mùa kiệt
Mùa kiệt được xác định từ tháng 1 đến tháng 8, tính toán dòng chảy lớn nhất trong mùa kiệt để phục vụ thi công công trình Lũ tiểu mãn xuất hiện vào tháng 5 và tháng 6,ngoài ra cần chú ý tới tháng 4 và tháng 7 tháng 8.
Tính toán lưu lượng đỉnh lũ lớn nhất trong mùa kiệt với tần suất P= 10% dựa vào tài liệu quan trắc các trạm thuỷ văn trong vùng như Tân Giang, Cà Giây kết hợp phân tíchlượng mưa tại Phan Rang, Nha Hố, Nhị Hà, kết quả tính toán lưu lượng lũ lớn nhất ghitại bảng 23
Bảng 2 23 Kết quả tính toán lưu lượng lũ trong mùa kiệt P=10%
Bảng 2 24: Đường đặc tính hồ chứa Tân Sơn
Trang 23ngày
Trang 24Theo báo cáo tình hình kinh tế của xã trong mấy năm gần đây như sauB ng2.25ả Th ng kê tình hình tr ng tr t, chăn nuôi nh ng năm g n đâyố ồ ọ ữ ầ
Bình quân lương thực đầu người 224 kg/người Như vậy diện tích và sản lượng lương thực đáp ứng yêu cầu cho người dân Để nâng cao đời sống nhân dân xã cần phải bố trí cơ cấu cây trồng hợp lý, đưa các loại cây trồng có giá trị kinh tế cao như Bông, vải, mía, rau các loại … vào sản xuất nhiều hơn nữa.
4 Cống lấy nước gồm 2 cống:- Cống số 1 bố trí bên phải đập phụ 1- Cống số 2 bố trí bên phải đập chính 5.Phân tích lựa chọn tuyến đập chính
- Căn cứ vào tài liệu địa hình, địa chất của 2 tuyến đập chính PAIa và PAIb 24
Trang 25tịch lưu vực bằng nhau (Flv=80 Km2), đều phải bố trí thêm đập phụ 1, các phương án bố trí tràn xả lũ và cống lấy nước đều tương tự nhau.
- Phương án Ib có ưu điểm hơn phương án Ia về cấu tạo địa chất nền đập chính như sau:
+ Phương án Ia vì chạy sát vói lòng suối Tân Sơn đoạn đổi dòng từ bên hữu sang bên tả cho nên cấu tạo địa chất nền đập chính có tầng cuội sỏi dầy hơn 10m và kéo dài trêntoàn tuyến đập.Cấu tạo địa chất 2 vai đập có tầng phong hoá dày có hệ số thấm lớn + Phương án Ib bên hữu chạy trên triền đất cao chỉ cắt suối Tân Sơn ở gần vai trái đập cho nên cấu tạo nền đập tốt hơn Lớp cuội sỏi chỉ xuất hiện ở lòng suối Tân Sơn ở phạm vi lòng suối Cấu tạo địa chất 2 vai đập là tầng đá gốc ít thấm nước.
+ Căn cứ vào sự phân tích ở trên chúng tôi lựa chọn phương án Ib cho tuyến đập chính của phương án I.
3.3.2.Phương án II
1 Đập chính được bố trí theo tuyến cong nối từ đỉnh đồi có cao độ +50.18m bên tả và đỉnh đồi có cao độ +45.71m bên hữu suối Tân Sơn có tổng chiều dài 930 m, có diện tích lưu vực là 86km2
2 Bố trí các đập phụ
- Đập phụ 1 được bố trí tại đập phụ 1 của phương án I
- Đập phụ 2 được bố trí nối đồi đá ở vai phải đập chính với đồi đá có cao trình +3.72m3 Tràn xả lũ được bố trí ở bên phải đập chính
4.Cống lấy nước:
Bố trí 2 cống lấy nước: Cống lấy nước số 1 được bố trí ở vai phải đập phụ 1 lấy nước vào kênh chính 1; Cống lấy nước số 2 được bố trí ở vai phải đập 2 lấy nước vào kênh chính 2
3.3.3.Phương án III
1 Đập chính được nối từ mỏm đồi bên phải đập phụ 2 của phương án II phía bên hữu suối Tân Sơn với mỏm đồi có cao độ +38.44m ở bên tả suối Tân Sơn có diện tích lưu vực 86km đập có chiều dài 620m.2
2.Các đập phụ: Phải bố trí 2 đập phụ:
- Đập phụ 1: Bố trí tại vị trí đập phụ của phương án I và phương án II.
- Đập phụ2: Bố trí nối mỏm đồi bên vai trái đập chính phương án III với mỏm đồi bên vai trái đập chính các phương án I, II
3.Tràn xả lũ:bố trí bên vai trái đập chính4 Cống lấy nước:bố trí 2 cống lấy nước- Cống lấy nước số 1 bố trí bên vai phải đập phụ 1- Cống lấy nước số 2 bố trí bên vai phải đập chính
3.3.4 Phân tích lựa chọn các phương án
- Căn cứ vào điều kiện địa hình, điều kiện địa chất công trình, điều kiện thủy văn.- Căn cứ vào các hạng mục công trình cần bố trí trong từng phương án Phân tích ưu nhược điểm của từng phương án
a) Phương án Ib* Ưu điểm:+ Tuyến đập chính ngắn+ Chỉ cần bố trí 1 đập phụ
Trang 26+ Các hạng mục công trình thuộc cụm công trình đầu mối: đập chính, đập phụ, tràn, cống mặy bằng bố trí nhỏ gọn thuận lợi cho thi công và và quản lý, có tính thẩm mỹ cao so với phương án II và III
+ Khối lượng sử lý nền đập chính ít vì điều kiện địa chất tốt hơn các phương án II và III
+ Khối lượng đất đắp đập ít (đất đắp đập chính và đất đắp đập phụ 1 là 520000 m3 ít nhất trong 3 phương án )
+ Vốn đầu tư thấp* Nhược điểm
Lưu vực 80km2 nhỏ hơn phương án II và III có tổng lượng dòng chảy đến ứng với tầnsuất p=75% đạt 14.10 triệu m3
b) Phương án II* Ưu điểm
Diện tích lưu vực lớn hơn phương án Ib (F=86.0 km² )có tổng lượng dòng chảy năm ứng với tần suất P=75% là 15.17 triệu m3 lớn hơn phương án Ib bằng phương án III* Nhược điểm
+ Tuyến đập chính dài nhất (Lđ = 930m) so với phương án Ib, và phương án III+ Phải bố trí 2 đập phụ 1 và 2 nhiều hơn phương án Ib, bằng phương án III+ Mặt bằng bố trí tổng thể cụm công trình đầu mối trải dài trên diện tích rộng hơn phương án Ib không đảm bảo tính thẩm mỹ.
+ Khối lượng xử lý nền móng đập chính lớn hơn phương án Ib nhỏ hơn phương án III+ Khối lượng đất đắp đập lớn ( tổng khối lượng đất đắp là 650 000m3) phải khai thác các mỏ vật liệu ngoài lòng hồ mất diện tích đất canh tác nhiều hơn phương án Ib+ Vốn đầu tư lớn chỉ số IRR nhỏ
c) Phương án III* Ưu điểm
+ Diện tích lưu vực lớn hơn phương án Ib bằng phương án II (F=86,2km2 ) bằng phương án III
+ Chiều dài đập chính ngắn (Lđ =620m) ngắn hơn phưong án II+ Khối lượng đất đắp đập chính và các đập phụ nhỏ hơn phương án II* Nhược điểm
+ Phải bố trí 2 đập phụ nhiều hơn phương án Ib
+ Mặt bằng bố trí tổng thể cụm công trình đầu mối trải trên diện tích rộng không thuận lợi cho công tác quản lý và không bảo đảm yêu cầu thẩm mỹ so với phương án Ib.
+ Biện pháp sử lý nền đập chính phức tạp và khối lượng sử lý nền đập lớn hơn phươngán Ib và phương án II
+Vốn đầu tư lớn hơn phương án Ib
Lựa chọn phương án.
Căn cứ vào sự phân tích ưu nhược điểm của từng phương án như trên chúng tôi lựa chọn phương án Ib và phương án II để tính toán chi tiết Sau đó sẽ chọn ra một phươngán bảo đảm các điều kiện kinh tế, kỹ thuật và mỹ thuật.
3.2 Bố trí mặt bằng tổng thể hệ thống kênh mương và công trình khu tưới.
26
Trang 273.2.1.Bố tri kênh tưới chính
- Căn cứ vào bình đồ 1:5000 khu tưới hồ chứa nước Tân Sơn;- Căn cứ vào mực nước thiết kế đầu kênh chính;
Chúng tôi bố trí kênh tưới chính hồ chứa nước Tân Sơn như sau:
Kênh chính 1: Xuất pháp từ sau cống lấy nước dưới đập phụ 1 đến cụm chia nước sau
bể xả trạm bơm Liên sơn để cung cấp nước tưới cho khu tưới của trạm bơm Liên Sơn
Kênh chính 2: Xuất phát từ sau cống lấy nước dưới đập chính bên vai phải chạy men
sườn đồi dọc theo đuờng đồng mức +27.0m đến +24.0m, phụ trách tưới cho khu tưới phía Nam hồ chứa.
Bảng 3 1 Thống kê chiều dài và diện tích tưới
Diện tích tự nhiên (ha)
Diện tích tưới (ha)
Ta sơ bộ chọn chiều cao đập trong khoảng (25 ÷ 70) (m), tra bảng 1 QCVN0405 – 2012 với loại công trình thủy là đập, vật liệu đất đá, nền là nền đá (nhóm A ) →Công trình cấp II.
Dựa theo hai điều kiện trên ta sơ bộ xác định được công trình cấp II.
3.4.2 Các chỉ tiêu thiết kế.
Công trình cấp II, dựa vào các tiêu chuẩn ta xác định được các chỉ tiêu thiết kế sau:
+ Tra QCVN 0405 – 2012 ta có:
+ Hệ số lệch tải:
- Trọng lượng bản thân công trình: n = 0,95- Áp lực thẳng do trọng lượng đất gây ra: n = 1,1
Trang 28- Ứng với MNDBT: P = 4% - Ứng với MNLTK: P = 50% + Hệ số an toàn ổn định của mái đập [K]:
- Tổ hợp tải trọng cơ bản: [K] = 1,3 - Tổ hợp tải trọng đặc biệt: [K] = 1,17
Chương 4: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ HỒ CHỨA4.1 Tính toán cao trình mực nước chết (MNC):
4.1.1 Khái niệm.
Dung tích chết V của hồ là phần dung tích không tham gia vào quá trình điềuc
tiết dòng chảy Đó là phần dung tích nằm ở phần dưới cùng của hồ chứa nên còn gọi làdung tích lót đáy
Mực nước chết Hc của hồ chứa là mực nước tương ứng với dung tích chết Vc.Mực nước chết và dung tích chết có quan hệ với nhau theo đường quan hệ địa hình hồchứa Z~V.
28
Trang 29Do hồ chứa có nhiệm cấp nước cho công nghiệp và sinh hoạt nên MNC tronghồ được xác định theo 2 điều kiện:
- ĐK 1: Đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy
- ĐK 2: Đảm bảo tuổi thọ công trình thì V phải đảm bảo lớn hơn dung tích bùnc
cát lắng đọng trong suốt thời gian hoạt động của công trình.
4.1.3 Tính theo cao trình bùn cát lắng đọng:
Tính toán V , xác định cao trình bùn cát (Z ) từ đó xác định MNC để bùn cát khôngbcbc
trôi vào cống lấy nước.
Trong đó: Z – Cao trình lắng đọng bùn cát.bc
δ – Chiều dày lớp đệm từ cao trình bùn cát đến đáy cống, là khoảng cáchcần thiết để tránh bùn cát bị cuốn vào cống Theo kinh nghiệm, δ = (0,4 – 0,7) m, tachọn δ = 0,4 (m)
h – Độ sâu càn thiết để lấy nước vào cống, chọn h = 1(m).
Dung tích chết có nhiệm vụ tích hết phần bùn cát bồi lắng trong hồ chứa trong thờigian hoạt động của công trình.Tức là :
V V = V +V (4-2)
Trong đó : V là tổng dung tích bùn cát bồi lắngbl
V là dung tích bồi lắng cùa bùn cát lơ lửngL
V là dung tích bồi lắng của bùn cát di đáyd
Dung tích bồi lắng bùn cát lơ lửng:
R TV = K
γ (4-3)Trong đó :
+ K là hệ số phản ánh khả năng bồi lắng của bùn cát lơ lửng đến hồ.bl
Lấy K = 0,8 (tức là 80% bùn cát lơ lửng bồi lắng còn 20% sẽ chuyển xuống hạbl
lưu công trình)
+ là dung trọng riêng của bùn cát, = 0,8 (T/m )3
+ T là thời gian tính toán T = 75 năm
+ R là lưu lượng bùn cát lơ lửng bình quân nhiều năm : L R = ρ.QL0
+ ρ là mật độ bùn cát ρ = 120 (g/m )3
Qo là lưu lượng dòng chảy bình quân trong thời gian tính toán, Q = 0,80 mo 3/s
Trang 30→ R = 120.800 = 96000 (g/s)L
Thay các giá trị vào (4-2) ta được :
4.1.4 Tính theo cao trình tưới tự chảy:
Theo yêu cầu tự chảy thì MNC cần phải đáp ứng yêu cầu mực nước tự chảy ở đầu
Zmin = Z + hđktt (4-6)Trong đó: Zmin – Cao trình tự chảy.
Z – Cao trình mực nước tự chảy ở đầu kênh, Z =30 mđkđk
h – Tổn thất cột nước qua cống, h = 0,5 (m) tttt
Zmnc= Z + hđk tt = 30 + 0,5 = 30,5 m
Vậy ta có Zmnc = max( Zmnc1,Zmnc2) = 30,50m Tra (Z W) => V = 3,93.10c 6m3
4.2 Tính toán cao trình mực nước dâng bình thường (MNDBT):
4.2.1 Khái niệm.
- MNDBT là mực nước cao nhất cho phép ở trong hồ trong thời gian dài ứng
với điều kiện thủy văn và chế độ làm việc bình thường của hồ chứa.
- Dung tích hiệu dụng (V ) là phần dung tích được giới hạn bởi MNDBT vàh
MNC V chính là phần dung tích tham gia vào đều tiết dòng chảy.h
Trang 31V1, V : Dung tích hồ đầu và cuối tháng.2
+ Dựa vào các đặc trưng địa hình: Quan hệ Z ~ V; Z ~ F.
4.2.3 Trường hợp tính toán.
Bảng 4 1 Lượng nước đến và nhu cầu dùng nứơc của năm thiết kế
4.2.4 Nội dung tính toán.
4.2.4.1 Tính dung tích hồ khi chưa kể tổn thất.
Kết quả tính toán thể hiện trong Bảng 27 Diễn giải Bảng 27 như sau :- Cột (1) : Các tháng sắp xếp theo năm thuỷ văn.
- Cột (2): Số ngày trong từng tháng.- Cột (3) : Tổng lượng nước đến trong tháng.- Cột (4) : Tổng lượng nước dùng trong tháng.
- Cột (5) và (6) : Chênh lệch giữa lượng nước đến và lượng nước dùng W - WQ q > 0 thì ghi vào cột (5)
W - WQ q < 0 thì ghi vào cột (6)
- Cột (7) : Quá trình lượng nước có trong hồ (kể từ mực nước chết) Cột (7) là luỹtích của cột (5) với điều kiện lượng nước trữ không quá V h
- Cột (8) : Lượng nước xả thừa (khi lượng nước trữ vượt quá V ).h
- Cột (9): Dung tích hồ khi chưa kể tổn thất.
Bảng 4 2: Bảng điều tiết hồ chứa khi chưa kể tổn thất
Trang 32Kết quả tính toán thể hiện trong Bảng 28 Diễn giải Bảng như sau :28
Cột (2) : Quá trình dung tích nước trong hồ bằng cột 8 của lần tính chưa kể đến tổnthất cộng thêm dung tích chết
Cột (3) : Diện tích mặt nước bình quân của hồ trong tính toán có quan hệ với cột 3theo quan hệ phụ trợ V-F-Z
Cột (4) : Dung tích hồ kkhi chưa kể đến tổn thất.
32
Trang 33Cột (5) : Dung tích hồ trung bình khi chưa kể tổn thất 2
Cột (10) : Tổng tổn thất trong từng tháng, (10) = (8) + (9)
Cột (11), (12) : Lượng nước thừa và thiếu trong từng tháng có kể đến tổn thất.Cột (13) : Quá trình lượng nước có trong hồ (kể từ mực nước chết) khi đã kể đếntổn thất.
Cột (14): Lượng nước xả thừa.
Cột 15: Lượng nước thừa hàng tháng (13)=(14)-(11)Cột 16: Lượng nước thiếu hàng tháng (14)=(11)-(14)Cột 17: Quá trình diễn biến lượng nước trong hồ Cột 18: Lượng nước xả thừa.
→ Sai số lớn nên phải tính lại lần 2 (bảng 28).
Tính sai số : 10,101 - 9,812 .100% 2,861% 5%10,101
Trang 34Với sai số tính toán là 2,07% thì sai số tính toán đạt giá trị cho phép và không cần tínhlại.