Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 1 Ngành công trình thủy lợi MỞ ĐẦU Huyện Nghi Xuân, là huyện có địa hình đồi núi thấp. Các công trình thuỷ lợi hiện có thường có quy mô nhỏ, phân tán, phạm vi tưới hẹp. Các công trình thuỷ lợi phân tán, không đồng bộ, năng lực phục vụ thực tế nhỏ hơn năng lực thiết kế. Tại một số vị trí có nguồn tài nguyên nước phong phú, diện tích tưới lớn nhưng không có hồ chứa nước để điều tiết, chỉ dùng các bãi tạm và lợi dụng dũng chảy thường xuyên để tưới nước vì vậy diện tích tưới nhỏ, chỉ tưới một vụ không chắc chắn. Đây là vùng có tiềm năng phát triển sản xuất nông nghiệp nhưng lại có hệ thống thủy lợi nghèo nàn. Căn cứ mục tiêu, phương hướng, nhiệm vụ phát triển kinh tế xó hội của huyện từ năm 2000 – 2020 về ổn định dân số, sản xuất nông lâm nghiệp, cung cấp nước sinh hoạt, giao thông vận tải, công nghiệp. Căn cứ vào nhiệm vụ bổ sung nâng cao quy hoạch thuỷ lợi trong giai đoạn 2000 –2010 và năm 2010 đến năm 2020. Căn cứ vào quy mô các công trình thuỷ lợi hiện có, tiềm năng tài nguyên nước trong lưu vực, tiềm năng đất đai đề xuất phương hướng giải quyết nguồn nước cung cấp cho từng vùng nhằm hoàn chỉnh khép kín quy hoạch thủy lợi. Trong giai đoạn trước mắt đề xuất xây dựng hồ chứa Xuân Hoa dự kiến xõy dựng nhằm cấp nước sinh hoạt từ nay đến năm 2010 cấp cho thị trấn Nghi Xuân, thị trấn Xuân An với cụng suất 7000m3/(ngày/đêm) và sau 2020 với cụng suất 10000 m3/(ngày/đêm). Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 2 Ngành công trình thủy lợi CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 1.1 Vị trí địa lý Hồ chứa nước Xuân Hoa được xây dựng tại sườn phía Đông Bắc của dãy núi Hồng Lĩnh, thuộc địa phận xã Cổ Đạm và xã Xuân Liên. Cách thị trấn Xuân An khoảng 12 km và thị trấn Nghi Xuân 8 km. Vị trí địa lý như sau: + Kinh độ Đông: 105045' ÷ 105048'30'' + Vĩ độ Bắc: 18032'40'' ÷ 18034'50'' + Phía Bắc giáp xã Xuân Mỹ và Xuân Thành + Phía Nam giáp Xuân Liên + Phía Đông giáp với Biển Đông. 1.2 Điều kiện địa hình, địa mạo 1.2.1 Địa hình địa hình Địa hình vùng lòng hồ: Lòng hồ là thung lũng nằm giữa núi Lai và núi Hồng Lĩnh. Lòng hồ có diện tích rộng, khá bằng phẳng; đây là đất canh tác của xã Cổ Đạm. Ba phía là đồi núi cao; cây lâm nghiệp khá dày và tốt. Phía trong lòng hồ có một số trang trại nhỏ, có 2 công trình tiểu thuỷ nông là đập Đồng Quốc của xã Cổ Đạm, và đập Đồng Bản của xã Xuân Liên. Nhìn chung về địa hình, địa mạo rất thuận lợi để xây dựng hồ chứa nước. Địa hình khu hưởng lợi: Về khu tưới dốc dần từ Bắc sang Nam, cao độ khu tưới biến đổi từ +5 đến +1. Phía cuối khu tưới của các xã Xuân Thành và Xuân Mỹ cao độ từ +3,2 đến +4,8. Khu tưới trải rộng trên các xã: Cổ Đạm , Xuân Liên, Xuân Thành và Xuân Mỹ. Địa hình rất thuận lợi cho việc bố trí hệ thống tưới tự chảy. Khu tưới bị chia cắt bởi rào Mỹ Dương và các khe lạch. Cao độ ở thị trấn Xuân An và thi trấn Nghi Xuân từ +4 đến + 4,5. 1.2.2 Tình hình khảo sát địa hình Tài liệu khảo sát địa hình Bình đồ khu đầu mối: 1/2000 Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 3 1.3 Khí tượng thủy văn 1.3.1 Điều kiện khí tượng + Nhiệt độ: Vùng nghiên cứu dự án có nhiệt độ năm trung bình đạt 24oC. Mùa nóng nhiệt độ trung bình đạt cao nhất 29,8 oC. Mùa khô có nhiệt độ trung bình thấp đạt 17,5 oC. Trong một năm nhiệt độ cao nhất đạt 42 oC, thấp nhất đạt 6,6 oC (ngày 14/8/1974). + Bốc hơi: Theo tài liệu tại trạm đo khí tượng thị trấn Kỳ Anh thì tháng 7 có lượng bốc hơi lớn nhất là 237,4 mm và tháng 2 có lượng bốc hơi nhỏ nhất là 33,3 mm. + Độ ẩm: Độ ẩm tương đối năm trung bình đạt 44%, các tháng mùa mưa độ ẩm đạt 8891%, mùa nắng nóng độ ẩm thấp nhất vào tháng 7 là 70%. + Mưa: Chế độ mưa vùng nghiên cứu nằm trong khu vực có lượng mưa năm lớn nhất của cả tỉnh Hà Tĩnh. Lượng mưa trung bình xấp xỉ 3100 mm/năm. Lượng mưa năm lớn nhất đã quan trắc được các vị trí như sau: - Tại Bàu Nước 4586 mm - Tại thị trấn Kỳ Anh 4386 mm - Tại Rào Nậy 3960 mm - Tại Kỳ Lạc 4450 mm Lượng mưa tập trung từ tháng 9 đến tháng 11, lớn nhất vào tháng 10 hàng năm. Một đặc điểm của khu vực miền Trung là mưa tiểu mãn vào tháng 5, có khi mưa tiểu mãn đạt giá trị lớn nhất trong năm. Sau mưa tiểu mãn lượng mưa giảm dần và đạt thấp nhất vào tháng 7. Khi có bão lượng mưa thường rất lớn. Mưa 1 ngày lớn nhất đạt 519 mm tại Kỳ Anh; 501 tại Kỳ Lạc; 760 mm tại Bàu Nước. Lượng mưa 3 ngày lớn nhất đạt 1175 mm tại trạm Kỳ Anh; 1008 mm tại Kỳ Lạc; 1985 mm tại Bàu Nước. 1.3.2 Các đặc trưng thủy văn dòng chảy của công trình đầu mối Lượng nước đến hàng năm. Tổng lượng dòng chảy năm thiết kế P=75%. W75%= 13.077.000 m3 Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 4 Ngành công trình thủy lợi Bảng 1-1: Phân phối lượng nước đến ứng với tần suất thiết kế P= 75% Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tổng Kpp(%) 4,65 3,76 3,20 3,56 6,14 4,73 4,39 8,94 21,8 23,2 10,64 4,99 100% W75%x106 (m3) 0.744 0.601 0.512 0.569 0.981 0.756 0.702 1.429 3.485 3.708 1.701 0.798 15.983 Phù sa và lượng bồi lắng lòng hồ Vbc = 3,24x103 (m3/năm) Gió trên lưu vực: + Theo số liệu thống kê quan trắc gió lớn nhất các hướng tại trạm Hà Tĩnh như sau: - Tốc độ gió lớn nhất trong năm: V4%= 47 m/s - Tốc độ gió lớn nhất trung bình nhiều năm: Vtb= 25 m/s - Thời gian gió thổi liên tục: t=6 giờ Tổn thất bốc hơi ∆Z + Tổn thất bốc hơi ở đây ta chọn theo số liệu bốc hơi bình quân nhiều năm của trạm Hà Tĩnh nhiều năm để tính cho Hồ chứa nước Đồng Cuốc, với phân phối cho từng tháng trong năm như sau: 1.3.3 Dòng chảy lũ thiết kế Bảng 1-2: Kết quả tính toán lũ Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 5 Đặc trưng F (km2) L (km) Φd 0,5% 11,7 4,0 3,2 773 326% 24% 0,3 7 0,75 0,903 4,34 1,0% 11,7 4,0 3,2 695 326% 24% 0,3 7 0,75 0,903 4,53 1,5% 11,7 4,0 3,2 656 326% 24% 0,3 7 0,75 0,903 4,64 τd (phút) 34 36 37 Φs Ap Qp (m3/s) WP(106m3) T(giờ) Tx(giờ) 21,84 0,078 529 6,78 7,1 2Tlªn 22,44 0,076 463 6,096 7,3 2Tlªn 22,76 0,074 426 5,76 7,5 2Tlªn ∑l (km) HP (mm) Jd (%o) Js (%o) md ms ϕ bc Ghi chú Bảng 1-3: Kết quả tính toán bốc hơi Tháng I II III IV V VI VII IIX IX X XI XII Năm ∆Z 28 25 26 38 63 99 112 50 45 34 39 653 94 1.3.4 Đặc trưng kho nước Bảng 1-4: Quan hệ lòng hồ TT 1 2 3 4 Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Cao trình 5 6 7 8 F(m2) 25.600 94.880 288.420 584.000 W(m3) 8.533 65.121 248.029 675.639 Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Ngành công trình thủy lợi Trang 6 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 877.280 1.144.640 1.345.440 1.504.480 1.692.160 1.832.520 1.941.280 2.025.760 2.083.200 2.138.240 2.183.040 2.232.160 1.401.323 2.409.323 3.653.011 5.077.230 6.674.630 8.436.504 10.323.142 12.306.512 14.360.925 16.471.585 18.632.186 20.839.740 1.4 Điều kiện địa chất 1.4.1 Địa chất tuyến đập Lớp 1- Đất bề mặt - kí hiệu (1) Đất bề mặt, á sét lẫn sạn cát, rễ cây, màu xám nâu, xám đen, trạng thái mềm xốp. Diện phân bố hầu hết trên toàn tuyến, chiều dày trung bình 0.3m. Lớp này không đồng nhất, không ổn định cho xây dựng, cần bóc bỏ khi thi công công trình nên chúng tôi không lấy mẫu đất thí nghiệm. Lớp 2- Hỗn hợp đất, cát cuội sỏi lòng suối - kí hiệu (1a) Hỗn hợp đất cát cuội sỏi, màu xám vàng, nâu, đen. Trạng thái mềm xốp. Trong hỗn hợp lẫn thân cây lá cây. Lớp này chỉ gặp ở hố (Đ5), dày 1.5m. Lớp 3- Đá tảng lăn - kí hiệu (1b) Đá tảng lăn, tảng lăn là đá Granít hạt thô, màu xám sáng đốm đen. Đá bị phong hoá nhẹ, cứng vừa. Tảng lăn kích thước 1-2 đến 4-5m. Diện phân bố từ K0 đến K0+40m. Chiều dày khoảng 4m. Lớp 4- Hỗn hợp đất á sét và tảng lăn - kí hiệu (1c) Hỗn hợp đất á sét, rễ cây và đá tảng lăn, màu xám nâu xám đen. Tảng lăn kích thước 0.4-1.0m, Trạng thái xốp. Chiều dày trung bình 0.8m. Lớp 5- Đất á sét, màu xám vàng - kí hiệu (2) Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 7 Ngành công trình thủy lợi Đất á sét, trạng thái dẻo mềm. Thành phần chủ yếu là hạt cát. Đất thường có màu xám vàng, nâu vàng. Diện phân bố gần rộng khắp khu vực. Chiều dày trung bình 2.0m. Hệ số thấm K = 7.3*10-5 cm/s. Lớp 6- Đất á sét lẫn cát sạn, màu xám vàng - kí hiệu (3) Đất á sét lẫn cát sạn, trạng thái dẻo mềm. Thành phần chủ yếu là hạt cát. Đất thường có màu xám vàng, nâu vàng, xám xi măng. Lớp này phân bố ở đoạn K0+80 đến K0+900. Chiều dày trung bình 1.0m. Hệ số thấm K = 3.1*10-4 cm/s. Lớp 7- Đất á cát, màu xám vàng - kí hiệu (4) Đất á cát màu xám vàng, kết cấu chặt vừa. Thành phần chủ yếu là cát hạt thô. Đất thường có màu xám, xám vàng. Lớp này phân bố ở đoạn K0+90m. Chiều dày chưa xác định. Hệ số thấm K = 6.8*10-3 cm/s. Lớp 8- Đất sét, màu xám vàng - kí hiệu (5) Đất sét, trạng thái dẻo mềm. Thành phần chủ yếu là hạt sét. Đất thường có màu xám vàng, nâu vàng, ghi, xám xi măng. Lớp này phân bố ở hố khoan ĐC8 (K0+211) đến hố khoan ĐC6 (K0+666). Dày trung bình 1.5m. Hệ số thấm K = 4.4*10-5 cm/s. Lớp 9- Đất á cát, màu xám sáng - kí hiệu (6) Đất á cát có lẫn thân cây lá cây, trạng thái kém chặt. Thành phần chủ yếu là cát hạt mịn. Đất thường có màu xám sáng, xám đen. Lớp này chỉ gặp ở hố khoan ĐC4 (K1+11.5m) dày 0.8m. Hệ số thấm K = 4.8*10-5 cm/s. Lớp 10- Cát hạt thô - kí hiệu (7) Cát hạt thô, trạng thái bảo hoà nước, kém chặt. Lớp này phân bố trong khoảng K0+700 đến K1+370. Hệ số thấm K = 8.2*10-3 cm/s. Lớp 11- Đất á sét nhẹ, màu xám xanh - kí hiệu (8) Đất á sét nhẹ, trạng thái dẻo mềm, màu xám xanh. Lớp này gặp ở hố khoan ĐC1 (K1+440) dày 2.0m. Hệ số thấm K = 2.46*10-5 cm/s. Lớp 12- Đất sét, màu xám đen - kí hiệu (9) Đất sét, màu xám đen (Dạng bùn) Trong đất có thân cây lá cây đã và đang phân huỷ. Trạng thái dẻo mềm. Lớp này gặp ở hố khoan CĐ1 (K0+440) dày 0.9m. Hệ số thấm K = 5*10-5 cm/s. Lớp 13- Đất sét, màu xám xanh - kí hiệu (10) Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 8 Ngành công trình thủy lợi Đất sét, trạng thái dẻo cứng. Thành phần chủ yếu là hạt sét. Đất thường có màu xám, phớt đen, xám. Lớp này gặp ở hố khoan ĐC1 dày 1.2m. Hệ số thấm K = 3.8*10-5 cm/s. Lớp 14- Đất á sét, màu xám đen - kí hiệu (11) Đất á sét nặng, màu xám đen (Dạng bùn). Trạng thái dẻo mềm. Lớp này gặp ở hố khoan ĐC4 (K1+11.5) đến hố ĐC3 (K1+150), dày 0.5m. Các chỉ tiêu cơ lý tham khảo Lớp 12 kí hiệu (9). Lớp 15- Đất á cát, màu xám vàng - kí hiệu (12). Đất á cát, trạng thái kém chặt. Thành phần chủ yếu là cát hạt mịn đến thô. Đất thường có màu xám vàng, xám xi măng. Đất không đồng nhất đôi chỗ xen kẹp đất á sét dẻo mềm. Diện phân bố từ hố khoan ĐC8 đến ĐC4. Chiều dày trung bình 1.2m. Hệ số thấm K = 7.2*10-5 cm/s. Lớp 16- Đất sét, màu xám xanh - kí hiệu (13). Đất sét, lẫn vón kết ô xít sắt, trạng thái dẻo mềm. Thành phần chủ yếu là hạt cát. Đất thường có màu xám xanh, nâu vàng, nâu. Diện phân bố trong khoảng từ K0+100 đến K0+400. Chiều dày, dày nhất 4.0m, bé nhất 2.3m, trung bình 3.0m. Hệ số thấm K = 3.6*10-5 cm/s. Lớp 17- Đất cát vón kết - kí hiệu (14) Đất cát bị vón kết hoá, màu xám đen. Thành phần chủ yếu là cát hạt mịn. Trạng thái chặt, cứng. Chiều dày trung bình 0.5m. Diện phân bố trong khoảng K0+400 đến K1+400. Hệ số thấm K = 3.2*10-5 cm/s. Trong các hố khoan có mặt của lớp đất này khi khoan qua nó chúng tôi thấy có nước áp lực xuất hiện. Có lẽ trong khoảng dao động mực nước dưới đất ô xít sắt đã tạo cho lớp vón kết và lớp vón kết này thành mái của tầng chứa nước có áp. Lớp 18- Cát hạt mịn - kí hiệu (15) Cát hạt mịn, đôi chỗ là cát chảy, có chỗ là cát thô (hố khoan CĐ7). Càng xuống sâu hạt càng thô dần. Cát thường có mầu xám đen, xám sáng. Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến chiều dày chưa xác định. Trong lớp này tại hố khoan CĐ8 có lớp thấu kính bùn á sét dày 1.0m. Hệ số thấm K = 5.75 *10-3 cm/s. Lớp 19- Đất á sét, màu xám xanh - kí hiệu (16) Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 9 Ngành công trình thủy lợi Đất á sét, trạng thái dẻo mềm. Thành phần chủ yếu là hạt cát. Đất thường có màu xám xanh, xám vàng, nâu vàng. Lớp này gặp ở hố khoan CĐ1 và CĐ2. 1.4.2 Địa chất tuyến cống Lớp 1- Đất bề mặt - kí hiệu (1) Đất bề mặt, á sét lẫn sạn cát, rễ cây, màu xám nâu, xám đen, trạng thái mềm xốp. Diện phân bố hầu hết trên toàn tuyến, chiều dày trung bình 0.3m. Lớp 2- Đất á sét - kí hiệu (2) Đất á sét, trạng thái dẻo mềm. Thành phần chủ yếu là hạt cát. Đất thường có màu xám vàng, nâu vàng. Diện phân bố gần rộng khắp khu vực. Chiều dày trung bình 0.9m. Hệ số thấm K = 7.3*10-5 cm/s. Lớp 3- Đất á sét lẫn cát sạn - kí hiệu (3) Đất á sét lẫn cát sạn, trạng thái dẻo mềm. Thành phần chủ yếu là hạt cát. Đất thường có màu xám vàng, nâu vàng, nâu đỏ. Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến, chiều dày trung bình 1.0m. Hệ số thấm K = 3.1*10-4 cm/s. Lớp 4- Đất á cát, màu xám vàng - kí hiệu (4) Đất á cát màu xám vàng, kết cấu chặt vừa. Thành phần chủ yếu là cát hạt thô. Đất thường có màu xám, xám vàng. Diện phân bố trong khoảng K0 đến K0+170m. Hệ số thấm K = 6.8*10-4 cm/s. Lớp 5- Đất sét, màu xám vàng - kí hiệu (5) Đất sét, trạng thái dẻo mềm. Thành phần chủ yếu là hạt sét. Đất thường có màu xám vàng, nâu vàng, ghi, xám xi măng, đốm trắng. Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến. Chiều dày trung bình 2.0m. Hệ số thấm K = 4.4*10-5 cm/s. Lớp 6- Đất á cát - kí hiệu (12) Đất á cát, trạng thái kém chặt. Thành phần chủ yếu là cát hạt mịn đến thô. Đất thường có màu xám vàng, xám xi măng. Đất không đồng nhất đôi chỗ xen kẹp đất á sét dẻo mềm. Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến. chiều dày trung bình 1.0m. Hệ số thấm K = 7.8*10-5 cm/s. Lớp 7- Đất á sét - kí hiệu (12a) Đất á sét, màu xám đen (Dạng bùn) trạng thái dẻo mềm. Lớp này gặp ở hố khoan ĐC9 dày 0.7m. Lớp 8- Đất sét - kí hiệu (13) Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 10 Ngành công trình thủy lợi Đất sét, lẫn vón kết ô xít sắt, trạng thái dẻo mềm. Thành phần chủ yếu là hạt cát. Đất thường có màu xám xanh, xám xi măng, xám sẫm, vân xanh. Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến. Chiều dày trung bình 4.5m. Hệ số thấm K = 3.6*10-5 cm/s Lớp 9- Cát hạt mịn - kí hiệu (15) Cát hạt mịn, trạng thái bảo hoà nước. Chiều dày chưa xác định. Trong lớp này có xen kẹp thấu kính sét màu đen (dạng bùn) dày 1.0m. 1.4.3 Địa chất tuyến tràn Lớp 1- Hỗn hợp tảng lăn và đất á sét - kí hiệu (1) Hỗn hợp tảng lăn và đất á sét, màu xám nâu, xám đen. Trạng thái không chặt. Tảng lăn là đá Granít màu xám sáng đốm đen, kích thước 0.2-1.0m. Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến. Chiều dày trung bình 0.8m. Lớp 2- Đất sét lẫn cuội tảng - kí hiệu (2) Đất sét, lẫn cuội lăn, màu xám xanh, xám vàng, đốm trắng. Đất trạng thái dẻo mềm. Cuội lăn kích thước 5-15cm. Diện phân bố rộng khắp toàn tuyến. Chiều dày chưa xác định. Lớp 3- Đất á sét - kí hiệu (3) Đất sét sét, màu xám nâu, xám xanh, đốm trắng. Trạng thái dẻo cứng. chiều dày chưa xác định. 1.4.4 Vật liệu xây dựng Vật liệu xây dựng đắp đập - Tuyến đập hệ thống thuỷ lợi Đồng Cuốc dự kiến xây dựng là đập đất, dài 1,635 km, cao trung bình khoảng15 m. Vật liệu đất đắp đập khoảng 1.2 triệu m3 đất. Trên cơ sở đó chúng tôi đã tiến hành khảo sát ở ba bãi như sau: Bãi vật liệu A: Bãi vật liệu A nằm thượng lưu vai hữu tuyến đập. - Là đất trong lòng hồ, hiện tại người dân đang trồng hoa màu, cây bạch đàn và làm một số vườn trại. - Đất thuộc loại á sét hạt cát, màu nâu vàng, kết cấu không chặt, trạng thái dẻo cứng. Chiều dày phần đất bề mặt lẫn thực vật dày trung bình 0.3m. - Diện tích bãi =385 000+64 000 = 449 000 m2 - độ dày bóc bỏ 0,3 m. Độ dày hữu ích bình quân 2,0 m. Khối lượng khai thác 898 000m3. Cự ly vận chuyển Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 11 xa nhất: 1.5 km; gần nhất 500m, trung bình 1km. Dễ khai thác và vận chuyển bằng thủ công và cơ giới. Bãi vật liệu B: Bãi vật liệu B nằm thượng lưu vai tả tuyến đập. - Là đất trong lòng hồ, hiện tại người dân đang trồng hoa màu, cây bạch đàn và làm một số vườn trại. - Đất thuộc loại á sét hạt cát, màu nâu vàng, kết cấu không chặt, trạng thái dẻo cứng. Chiều dày phần đất bề mặt lẫn thực vật dày trung bình 0.3m. - Diện tích bãi khoảng 611 000 m2 - độ dày bóc bỏ 0,3 m. Độ dày hữu ích bình quân 2,0 m. Khối lượng khai thác 1 222 000m3. Cự ly vận chuyển xa nhất: 1.5 km; gần nhất 500m, trung bình 1km. Dễ khai thác và vận chuyển bằng thủ công và cơ giới: Bảng 1-5: Chỉ tiêu cơ lý nguyên dạng của các bãi như sau CHỈ TIÊU KÝ ĐƠN VỊ BÃI A BÃI B Hạt sỏi % 6 8.5 Hạt cát % 71 72 Hạt bụi % 10 7 Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT HIỆU GHI CHÚ Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 12 Hạt sét % 13 12.5 Lượng ngậm nước W % 12.5 12.55 Dung trọng ướt γW g/cm3 1.7 1.8 Dung trọng khô γc g/cm3 1.51 1.6 Tỷ trọng ∆s g/cm3 2.69 2.69 Tỷ số độ hở ε 0.78 0.68 Độ lỗ rỗng n % 43.82 40.5 Độ bảo hoà G % 43.1 49.55 Giới hạn chảy Wp % Giới hạn dẻo Wt % Chỉ số dẻo Wn % Độ sệt B Góc nội ma sát Φ độ 14o22’ 15o Lực dính kết C Kg/cm2 0.1165 0.14 Hệ số nén lún a cm2/Kg 0.029 0.05 Hệ số thấm K cm/s Kết quả đầm nện tiêu chuẩn (Theo TCVN 4201-1995), cho độ ẩm tốt nhất, và dung trọng khô lớn nhất như sau: - Bãi vật liệu A: γcmax = 1.85 (g/cm3) , Wtn = 13.7(%) - Bãi vật liệu B: γcmax = 1.86 (g/cm3) , Wtn = 13.5(%) Chúng tôi chọn hệ số đầm nện k = 0.92 γcmax , chọn độ ẩm thiên về nhánh ướt. Các chỉ tiêu cơ lý ở trạng thái chế bị của các bãi như sau: Bảng 1-6: Các chỉ tiêu cơ lý của đất bãi CHỈ TIÊU KÝ ĐƠN HIỆU VỊ BẢI A BẢI B Hạt sỏi % 6 7 Hạt cát % 72 70 Hạt bụi % 9 10 Hạt sét % 13 13 Lượng ngậm nước chế bị Wcb % 13.8 14.5 Dung trọng khô chế bị γccb g/cm3 1.7 1.7 Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT GHI CHÚ Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 13 Góc nội ma sát Φcb độ 20o26’ 21o36’ Lực dính kết Ccb Kg/cm2 0.2796 0.3029 Hệ số thấm Kcb cm/s 2.0*10-5 5.5*10 -5 Các chỉ ở trạng thái chế bị rồi cho ngâm bão hoà Dung trọng khô chế bị bảo hoà γccbbh Góc ma sát chế bị bảo hoà Φcbbh Lực dính kết chế bị bảo hoà Các nguồn vật liệu khác Ccbbh g/cm3 2.00 1.99 độ 13o7’ 13o7’ Kg/cm2 0.1165 0.1864 - Nguồn vật liệu cát được khai thác tại mỏ cát Nghi Xuân , cách tuyến đập 3km. Cát tại mỏ cát này là cát thạch anh, hạt trung đến mịn, bán tròn cạnh, cứng vừa. Cát tương đối sạch. Trữ lượng khá lớn. - Khu vực không có các mỏ đá đảm bảo cho công tác xây dựng đập. CHƯƠNG 2 ĐIỀU KIỆN DÂN SINH KINH TẾ 2.1 Dân số và xã hội. Dân số toàn vùng dự án: 34.498 người và 8164 hộ; ngành nghề chủ yếu là sản xuất nông nghiệp và khai thác hải sản. Bảng 2-1: Bảng thống kê dân số TT TÊN Xà DÂN SỐ SỐ HỘ 1 Thị trấn Xuân An 8793 2219 2 Thị trấn Nghi Xuân 2488 694 3 Xã Cổ Đạm 8299 1800 4 Xã Xuân Liên 6645 1446 5 Xã Xuân Mỹ 3770 929 6 Xã Xuân Thành 4500 1076 Trong các năm gần đây nhịp độ tăng trưởng kinh tế bình quân hàng năm của huyện đạt 7,15%, trong đó Nông- Lâm - Ngư nghiệp tăng 7,5%, công nghiệp, tiểu Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 14 thủ công nghiệp tăng 5,9%, thương nghiệp, dịch vụ tăng 11,8%, xây dựng cơ bản tăng 19,7%. Cơ cấu kinh tế của huyện bao gồm: + Nông - Lâm - Ngư nghiệp: 67,3% + Công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, vận tải: 7,7%. + Thương nghiệp - Dịch vụ - Du lịch : 12,2% + Xây dựng cơ bản: 2,8%. Mức sống của người dân còn thấp, theo kết quả khảo sát thì toàn huyện có mức thu nhập trung bình đạt 3,4 triệu đồng/người/năm. Tình hình sản xuất nông nghiệp. Trong 4 xã và thị trấn vùng hưởng lợi chưa có xã nào chủ động được nguồn nước tưới, nước sinh hoạt. Nước đang là vấn đề gay gắt, bức xúc. Còn nước cho sản xuất, nước cho chăn nuôi, thì hoàn toàn phụ thuộc tự nhiên. Năng xuất cây trồng thấp: Lúa 3 tấn/ha; màu 2 tấn/ha. Cơ sở hạ tầng. + Về y tế: Vùng dự án có 5 trạm y tế nằm ở trung tâm của xã và thị trấn, chất lượng điều trị và phòng chống dịch bệnh tương đối tốt. + Về giáo dục: Vùng giáo dục có 6 trường tiểu học, 5 trường phổ thông cơ sở và 2 trường phổ thông trung học. + Điện thắp sáng: Hiện nay vùng dự án điện thắp sáng đã về tận các hộ dân. + Về giao thông: Vùng dự án có một trục đường tỉnh lộ 22-12 đi qua đã được rải nhựa nối liền các xã với huyện thị và 100% có đường rải nhựa về đến trung tâm xã. Còn lại là các đường liên thôn, liên xã có 1 số đường đã được rải nhựa. 2.2 Tổng nhu cầu cấp nước cho sản xuất nông nghiệp và nước sinh hoạt. Từ nay đến 2010 cấp nước sinh hoạt với công suất 7000 m3/ngày đêm và đảm bảo tưới tự chảy cho 595 ha lúa Đông Xuân, 420 ha lúa Hè Thu và 338 ha màu. Lượng nước phục vụ sinh hoạt và tưới phân bố trong các tháng theo bảng sau: Bảng 2-2: Bảng nhu cầu dung nước Tháng I II III IV V VI VII Wd106m3 2.22 1.21 1.67 2.09 2.60 1.09 1.37 VIII 0.60 IX X XI XII 0.23 0.24 0.23 0.40 2.3 Kế hoạch phát triển Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 15 Ngành công trình thủy lợi Kinh tế: Phát triển sản xuất công nghiệp để tăng thu nhập, cải thiện đời sống nhân dân trong vùng. Phát triển khu đô thị Xuân An tương xứng với tầm vóc bên cạnh thành phố Vinh. Xã hội: Góp phần xoá đói giảm nghèo, tạo công ăn việc làm, hạn chế các tệ nạn xã hội, ổn định chính trị và trật tự an toàn xã hội. Môi trường: Hạn chế tình trạng chặt phá rừng, bảo vệ môi trường sinh thái và sự đa dạng sinh học và phòng lũ cho vùng hạ lưu. CHƯƠNG 3. MỤC TIÊU NHIỆM VỤ CỦA DỰ ÁN 3.1 Mục tiêu dự án 3.1.1. Kinh tế: - Phát triển sản xuất công nghiệp để tăng thu nhập, cải thiện đời sống nhân dân trong vùng. Phát triển khu đô thị Xuân An tương xứng với tầm vóc bên cạnh thành phố Vinh. 3.1.2. Xã hội: - Góp phần xoá đói giảm nghèo, tạo công ăn việc làm, hạn chế tệ nạn xã hội, ổn định chính trị và trật tự an toàn xã hội. 3.1.3. Môi trường: - Hạn chế tình trạng chặt phá rừng, bảo vệ môi trường sinh thái và sự đa dạng sinh học. 3.2 Nhiệm vụ của dự án Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 16 Ngành công trình thủy lợi - Qua quá trình khảo sát và tính toán nhu cầu dùng nước từ nay đến năm 2010 và sau năm 2020 thì nhiệm vụ của công trình phải đảm bảo được các yêu cầu sau: - Giai đoạn I : Từ nay đến năm 2010 tạo nguồn cáp nước sinh hoạt với công suất 7000 m3/ngày đêm cho vùng thị trấn Nghi Xuân, thị trấn Xuân An và đảm bảo tưới tự chảy cho 933 ha lúa và cây màu của xã Cổ Đạm, Xuân Liên, Xuân Thành, Xuân Mỹ. - Giai đoạn II : Sau năm 2020, tạo nguồn cấp nước sinh hoạt với công suất 10 000 m3/ngày đêm cho vùng thị trấn Nghi Xuân, thị trấn Xuân An, và đảm bảo tưới tự chảy cho 870 ha lúa và màu của các xã Cổ Đạm, Xuân Liên, Xuân Thành, Xuân Mỹ. - Tạo cảnh quan môi trường, khu du lịch sinh thái và phòng lũ cho hạ vùng lưu. 3.3 Các tiêu chuẩn thiết kế - Tiêu chuẩn TCVN 285 – 2002 “Công trình Thủy Lợi, Các quy định chủ yếu về thiết kế”. - Tiêu chuẩn 14 TCN 157 – 2005 “Thiết kế đập đất đầm nén” - Quy phạm QPTL C6 – 77 “Tính toán các đặc trưng thủy văn thiết kế” - Quy phạm QPTL C1 – 75 “Tính toán thủy lực cống dưới sâu” - Tiêu chuẩn TCVN 4118 – 1985 “Hệ thống kênh tưới – Tiêu chuẩn thiết kế” - Định mức dự toán, đơn giá Hà Tĩnh. 3.4 Các thông số kỹ thuật ban đầu (tuân theo các tiêu chuẩn thiết kế ở trên) Theo tiêu chuẩn TCVN 285 – 2002 với nhiệm vụ của công trình đã xác định ở trên thì các thông số cho công trình như sau: - Cấp thiết kế công trình + Theo chiều cao đập: Theo điều kiện địa hình và nhu cầu dùng nước của địa phương thì chiều cao đập sơ bộ chọn khoảng H = 13 m, nền công trình là nền loại B, nên cấp công trình là cấp IV. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 17 Ngành công trình thủy lợi + Theo điều kiện phục vụ của công trình thì công trình phục vụ cho khoảng 933 ha (giai đoạn 1), 870 ha (giai đoạn 2) đất canh tác và hoa màu nên cấp công trình là cấp IV. + Theo dung tích hồ chứa thì dung tích hồ khoảng 8.106 m3 nên cấp công trình là cấp IV. - Tuổi thọ công trình cấp IV là 50 năm - Mức đảm bảo cấp nước P = 75% - Tần suất lưu lượng & mực nước lũ thiết kế P = 1,5% - Tần suất lưu lượng & mực nước lũ kiểm tra P = 0,5% - Tần suất lưu lượng & mực nước lũ dẫn dòng P = 10% CHƯƠNG 4 XÁC ĐỊNH CẤP CÔNG TRÌNH 4.1 Cấp công trình - Căn cứ vào quy phạm thiết kế các công trình thủy lợi TCXDVN 285-2002, cấp công trình được xác định theo 2 điều kiện : - Theo nhiệm vụ công trình, vai trò của công trình trong hệ thống. - Theo điều kiện nền và chiều cao của công trình. 4.1.1 Theo nhiệm vụ và vai trò của công trình trong hệ thống Công trình cấp nước cho 933 ha đất canh tác nông nghiệp nên theo TCXDVN 285-2002 ta tra được cấp công trình là cấp IV. 4.1.2 Theo điều kiện nền và chiều cao của công trình Sơ bộ xác định cao trình đỉnh đập Zđ = 17,55 m. Chiều cao đập là Hđ = 13,25 m. Chiều cao đập sẽ được chính xác hóa khi có số liệu tính toán các mực nước trong hồ. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 18 Ngành công trình thủy lợi 4.1.3 Các chỉ tiêu thiết kế Theo TCXDVN 285-2002, các tần suất và hệ số đối với công trình cấp IV lấy như sau : - Cấp thiết kế công trình: Cấp IV - Mức đảm bảo cấp nước : P=75% - Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất thiết kế: P=1,5%. - Tần suất lưu lượng lũ, mực nước kiểm tra: P=0,5% - Tần suất lưu lượng lũ, mực nước lớn nhất thiết kế dẫn dòng: P=10% - Hệ số tin cậy : Kn = 1,15. - Hệ số điều kiện làm việc: m = 1. - Tuổi thọ công trình : T = 50 năm. - Hệ số an toàn ổn định cho phép của đập đất (14TCN 157-2005) + Tổ hợp tải trọng cơ bản : K = 1,25 + Tổ hợp tải trọng dặc biệt : K = 1,05 - Độ vượt cao an toàn (14TCN 157-2005) + Với MNDBT : a = 0,5m. + Với MNLTK : a’ = 0,5m. + Với MNLKT : a” = 0,2m. Mức bảo đảm sóng khi xác định sóng leo : P = 1 %. Tần suất gió thiết kế: +Với MNDBT : P = 4% +Với MNLTK : P = 50% Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 19 Ngành công trình thủy lợi CHƯƠNG 5 XÁC ĐỊNH MNC VÀ MNDBT 5.1 Tính toán mực nước chết 5.1.1 Khái niệm Mực nước chết (MNC) là mực nước thấp nhất trong quá trình làm việc bình thường của hồ chứa. Dung tích chết (Vc) là dung tích tính từ đáy hồ đến MNC, Vc không tham gia vào quá trình điều tiết dòng chảy. MNC và Vc phải đảm bảo yêu cầu chứa đủ lượng bùn cát lắng đọng trong suốt thời gian làm việc của hồ chứa và đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy. 5.1.2 Nội dung tính toán  Xác định MNC theo yêu cầu tưới tự chảy MNC = ZMNK + ∆Z Trong đó: + ZMNK : Mực nước khống chế đầu kênh tưới, Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 20 Ngành công trình thủy lợi Theo tính toán thủy nông : ZMNK = 8,5 m. + ∆Z : Tổng tổn thất trong cống khi lấy lưu lượng lớn nhất. Sơ bộ chọn : ∆Z = 0,3 m. => MNC = 8,5 + 0,3 = 8,8 m.  Xác định MNC theo điều kiện lắng đọng về bùn cát MNC = bc + hd + h Trong đó : + bc: Cao trình bùn cát lắng đọng trong suốt quá trình làm việc của hồ : bc = f(Vbc) Vbc = Vbc.T + Vbc : Tổng thể tích bùn cát lắng đọng trong 1 năm. Vbc = 3240 m3/năm + T : Tuổi thọ công trình : T = 50 năm. => Vbc = 3240. 50 = 162000 m3 Tra quan hệ Z~V, với V = Vbc = 162000 m3  bc = Zbc = 6,53 m + hd: Chiều dầy lớp nước đệm từ bc đến đáy cống, Theo kinh nghiệm: hd = ( 0,4 0,7)m. Chọn hd = 0,7m. + h : Độ sâu cột nước cần thiết trước cống để lấy đủ lượng nước thiết kế, sơ bộ chọn h = 1m. => MNC = 6,53 + 0,7 + 1 = 8,23 m. Từ 2 điều kiện trên ta chọn MNC = 8,8 m Tương ứng có Vc = 1256186 m3 5.2 Xác định mực nước dâng bình thường và dung tích hiệu dụng 5.2.1 Khái niệm MNDBT là mực nước trữ cao nhất trong hồ ứng với điều kiện thủy văn và chế độ làm việc bình thường của hồ chứa. Dung tích hồ (VH) là phần dung tích được giới hạn bởi MNDBT và mực nước chết. 5.2.2 Mục đích, ý nghĩa Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 21 Ngành công trình thủy lợi - MNDBT là 1 thông số quan trọng của hồ chứa, quyết định đến dung tích hồ chứa, cột nước và lưu lượng. - Về mặt công trình : MNDBT quyết định chiều cao đập, kích thước các công trình xả. - Về mặt kinh tế vùng hồ : MNDBT ảnh hưởng trực tiếp đến diện tích vùng ngập và tổn thất do ngập lụt thượng lưu. - Về mặt kinh phí xây dựng : MNDBT ảnh hưởng đến quyết định kinh phí xây dựng công trình. 5.3 Nội dung và phương pháp tính toán Theo tài liệu thủy văn về phân phối dòng chảy năm thiết kế và lượng nước dùng trong năm của hồ Xuân Hoa, ta có: Wđến ( P = 75% ) = 15.983x106 m3 Wdùng = 13.938x106 m3. => Wđến > Wdùng: Lượng nước đến luôn đáp ứng đủ lượng nước dung trong 1 năm. Vì vậy, đối với hồ Xuân Hoa ta chỉ cần điều tiết năm. - Dùng phương pháp lập bảng: Dùng bảng để tính và so sánh lượng nước đến và lượng nước dùng. - Nguyên lí cơ bản của phương pháp này là tiến hành cân bằng nước trong kho, chia thời kì tính toán ra làm 12 đoạn ứng với 12 tháng của 1 năm đại biểu. Tính toán cân bằng nước trong kho theo từng thời đoạn sẽ biết được quá trình thay đổi mực nước, lượng nước trữ, xả trong kho. - Trong từng thời đoạn có thể sử dụng công thức đơn giản để biểu thị phương trình cân bằng giữa lượng nước đến và lượng nước xả trong kho: ∆V = ( Q − q ).∆T Trong đó : + ∆V: Lượng nước trữ lại trong kho trong thời đoạn tính toán ∆T. + Q : Lưu lượng đến kho trong thời đoạn ∆T. + q : Lưu lượng chảy ra trong thời đoạn ∆T. + ∆T : Thời đoạn tính toán. - Lượng nước trong kho cuối thời đoạn bằng lượng nước đầu thời đoạn cộng với ∆V. Biết được lượng nước trong kho dựa vào quan hệ Z~F~V sẽ biết được diện tích mặt nước và mực nước trong kho cuối thời đoạn. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 22 Ngành công trình thủy lợi 5.3.1 Tính Vh chưa kể đến tổn thất - Cột 1: Thứ tự các tháng xếp theo năm thuỷ lợi(cũng trùng với năm thuỷ văn). - Cột 2: Tổng lượng nước đến của từng tháng WQi - Cột 3: lượng nước dùng - Cột 4: Lượng nước thừa (khi WQ > Wq) (4) = (2) –(3) - Cột 6: Lượng nước thiếu (khi WQ < Wq) (5) = (3) – (2) - Tổng cộng cột (5) sẽ có dung tích nước cần trữ để điều tiết đảm bảo yêu cầu cấp nước. - Cột 6: lũy tích cột 4 nhưng không vượt quá dung tích công tác Vh=Σ(cột 5) - Cột 7: lượng xả thừa - Kết quả tính toán Vh chưa kể tổn thất được thể hiện ở bảng 5-1 PL 5.3.2 Tính tổn thất trong kho nước - Cột 1: Thứ tự các tháng xếp theo năm thuỷ lợi (cũng trùng với năm thuỷ văn). - Cột 2: Dung tích của kho nước ở cuối thời đoạn tính toán ∆ti (2) = [(6). Bảng 2.1] + Vc - Cột 3: Vi là dung tích bình quân trong hồ chứa nước - Cột 4: Fhi là diện tích mặt hồ tương ứng với Vi - Cột 5: Lượng nước bốc hơi ∆Zi - Cột 6: Wbi là lượng tổn thất do bốc hơi: Wbi = ∆Zi. Fhi Trong đó: ∆Zi lượng bốc hơi của tháng thứ i - Cột 7: Wti là lượng tổn thất do thấm: Wti = k . Vi Trong đó: k là tiêu chẩn thấm trong kho nước, tra bảng (9-2). Tiêu chẩn thấm trong kho nước. Giáo trình thuỷ văn lấy k = 1% - Cột 8: Lượng tổn thất tổng cộng: Wtti = Wbi + Wti - Kết quả tính toán tổn thất trong kho nước thể hiện ở bảng (5-2, 5-4, 5-6) PL 5.3.3 Tính Vh có kể đến tổn thất Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 23 Ngành công trình thủy lợi - Cột 1: Thứ tự các tháng xếp theo năm thuỷ lợi(trùng với năm thuỷ văn). - Cột 2: Tổng lượng nước đến của từng tháng WQi - Cột 3: Lượng nước yêu cầu cộng thêm đến lượng tổn thất - Cột 4: Lượng nước thừa (khi WQ > Wq) (4) = (2) –(3) - Cột 6: Lượng nước thiếu (khi WQ < Wq) (5) = (3) – (2) - Tổng cộng cột (5) sẽ có dung tích nước cần trữ để điều tiết đảm bảo yêu cầu cấp nước. - Cột 6: lũy tích cột 4 nhưng không vượt quá dung tích công tác Vh=Σ(cột 5) - Cột 7: lượng xả thừa - Kết quả tính toán Vh chưa kể tổn thất thể hiện ở bảng (5-3, 5-5,5-7) PL ⇒ Theo kết quả tính toán ở trên ta có Vh= 8.224x106m3 Vậy ta có dung tích ứng với MNDBT là: VMNDBT= Vc + Vh= 1.256x106+8.224x106= 9.48x106m3 Tra quan hệ Z ~ V ta được cao trình ứng với VMNDBT là: ZMNDBT= 14,55 m CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 6.1 Mục đích và phương pháp tính toán 6.1.1 Mục đích, ý nghĩa Tính toán điều tiết lũ là một nội dung tính toán quan trọng trong việc tính toán, thiết kế hồ chứa nước. Thông qua tính toán điều tiết lũ xác định được phòng lũ cần thiết ứng với phương thức vận hành của từng quy mô công trình tràn, quá trình xả lũ q~t, lưu lượng xả lũ lớn nhất qmax, cột nước siêu cao Hmax nhằm phục vụ cho việc tiến hành so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án, chọn ra phương án tối ưu. Việc tính toán điều tiết lũ dựa trên cơ sở của việc phân tích các tham số đặc trưng như: tiêu chuẩn phòng lũ, con lũ thiết kế, các mực nước khống chế, … Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 24 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. 6.1.2 Phương pháp tính Dùng phương pháp Potapop để tính toán điều tiết lũ vì phương pháp này đơn giản và tương đối chính xác. Bảng 6-1: Đường quá trình lũ thiết kế và kiểm tra Thiết kế Kiểm tra Thiết kế Kiểm tra P = 1.5% T(h) Q(m3/s) 0 0 0.5 85 1 170 1.5 256 2 341 2.5 426 3 383 3.5 341 P = 0,5% T(h) Q(m3/s) 0 0 0.5 112 1 224 1.5 335 2 447 2.5 514 3 458 3.5 402 P = 1.5% T(h) Q(m3/s) 4 299 4.5 256 5 213 5.5 171 6 128 6.5 86 7 43 7.5 0 P = 0,5% T(h) Q(m3/s) 4 346 4.5 291 5 235 5.5 179 6 123 6.5 67 7 11 7.5 0 6.2 Nội dung tính toán a. Các đặc trưng của hồ chứa (quan hệ địa hình của kho nước V∼ Z). b. Các đặc trưng của công trình xả lũ: + MNDBT = 14,55m + Chiều rộng ngưỡng tràn với phương án Btr = 20m; 30m; 40m. + Hệ số co hẹp bên: ε = 0,98 ÷ 1 lấy ε = 0,98. + Hệ số lưu lượng m (tra bảng 14_12 GT thuỷ lực). Lấy m = 0,36. Yêu cầu xác định: + Lưu lượng đỉnh lũ qlũmax + Đường quá trình lũ đến Q ∼ t và xả lũ q ∼ t ứng với phương án trên. 6.3 Nguyên tắc tính điều tiết lũ Phương pháp tính điều tiết lũ bằng kho nước dựa trên nguyên lý cơ bản của việc điều tiết lũ là việc giải hệ phương trình cân bằng nước và phương trình thuỷ lực sau : Q.dt – q.dt = F.dh Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT (6.1) Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 25 Ngành công trình thủy lợi q = f(Z t , Z h , C) (6.2) Trong đó : - Q : lưu lượng đến kho nước trong khoảng thời gian dt - q : lưu lượng ra khỏi kho nước trong khoảng thời gian - F : diện tích mặt thoáng hồ chứa - Zt: mực nước thượng lưu công trình xả lũ - Zh: mực nước hạ lưu công trình xả lũ - C : tham số biểu thị công trình 6.3.1 Phương pháp Pôtapốp Trên cơ sở 2 phương trình cơ bản, đưa phương trình cân bằng nước về dạng sau : Q1 + Q2 q + q2 .∆ t − 1 .∆ t = V1 − V2 2 2 (6.3) Trong đó : - Q1, Q2 : lưu lượng đến đầu và cuối thời kỳ tính toán ∆t. - q1, q2 : lực lượng xả tương ứng. - V1, V2 : lượng nước trong kho ở đầu và cuối thời hạn ∆t.  V2  V  + 0,5.q 2  = 0,5(Q1 + Q2 ) +  2 + 0,5.q1   ∆t   ∆t  =>  (6.4) Như vậy ở bất kỳ thời đoạn ∆t nào thì vế phải đều đã biết, và có V  V  q = f 1  + 0,5.q  q = f 2  + 0,5.q   ∆t   ∆t  (6.5) Hai quan hệ này gọi là quan hệ phụ trợ để tính điều tiết lũ. Ta có : f 2 = Q + f1 Với bài toán cho quá trình lũ đến, địa hình kho nước, công trình xả lũ, ta cần đi xác định quá trình xả lũ, dung tích siêu cao và mực nước siêu cao trong kho. 6.3.2 Các bước tính toán Bước 1: Xây dựng biểu đồ phụ trợ Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 26 - Chọn thời đoạn tính toán ∆t = 10ph, giả thiết các trị số mực nước trong kho và tính lưu lượng xả tương ứng dựa theo phương trình thuỷ lực. - Dựa vào quan hệ Z ~ V, ứng với các mực nước giả thiết ở trên tìm ra dung tích kho tương ứng là Vk, từ đó tìm được : ∆V = VK - VMNDBT - Tính f1, f2 tương ứng với q vừa tính, vẽ biểu đồ ta được 2 quan hệ phụ trợ. Bước 2: Sử dụng biểu đồ để tính điều tiết : 1 2 - Với mỗi thời đoạn ∆t, ta tính Q = (Q1 + Q2 ) - Từ q1 đã biết tra trên biểu đồ sẽ được giá trị f1, tính f 2 = Q + f 1 - Từ f2 tra trên biểu đồ ngược lại sẽ được q2. Đó chính là lưu lượng xả ở cuối mỗi thời đoạn. Bước 3 : Tính tương tự cho các thời đoạn khác cho đến hết bằng cách lấy lưu lượng xả ở cuối thời đoạn trước là lưu lượng xả ở đầu thời đoạn sau. Bước 4: Từ đường quá trình lũ đến và xả lũ, ta xác định được dung tích phòng lũ và mực nước lớn nhất trong kho. q (m /s) f1 f2 q2 q1 Q f 1, f 2 V  Hình 6.1: Các quan hệ và q = f1  + 0,5.q   ∆t  V  q = f 2  + 0,5.q   ∆t  6.4 Quá trình điều tiết hồ bằng đập tràn đỉnh rộng không cửa van Trước khi lũ đến hồ mực nước trong hồ là mực nước dâng bình thường. Do đó khi lũ mới đến làm mực nước hồ tăng lên và tràn hoạt động, do mặt thoáng hồ lớn nên lưu lượng xả qua tràn tăng chậm hơn lưu lượng lũ. Lượng lũ chưa xả kịp được phải chứa vào kho, sau mới xả dần (lúc đó q < Q và phần chứa lại là Q – q). Sau khi nước lũ đến đỉnh lũ thì lưu lượng lũ đến giảm xuống nhưng vẫn lớn hơn qxả Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 27 còn trị số qxả vẫn tăng. Đến một lúc nào đó thì qxảmax = Qđến (tức là hai đường quá trình Q ~ t và q ~ t cắt nhau tại một điểm, ví dụ điểm A), sau đó lưu lượng đến Q vẫn giảm và nhỏ hơn lưu lượng xả. Lưu lượng xả đạt max tại A và phần giới hạn của hai đường Q ~ t và q ~ t ở bên trái điểm A là phần dung tích lớn nhất của lũ được trữ lại trong kho. Q,q (m3/s) Q~t A q max Vmax q~t t1 t (h) Hình 6.2: Quá trình điều tiết hồ bằng đập tràn 3 q = m.ε .n.b. 2.g .H 2 o (6.6) Trong đó: - Ho: cột nước tràn H 0 = H + αV 2 . Do mặt cắt thượng lưu lớn hơn rất nhiều 2g so với diện tích tràn nước nên ta bỏ qua lưu tốc tới gần. - n: số khoang tràn - b: bề rộng một khoang tràn, phụ thuộc vào phương án chọn. - m: hệ số lưu lượng, m phụ thuộc vào loại ngưỡng tràn, cửa vào tràn Ta giả định ε = 0,98 và m = 0,36. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 28 Ngành công trình thủy lợi H qx=m. ε MNDBT .n.b. 2.g .H 3 2 Ng­ ìng­trµn 6.5 Tính toán biểu đồ phụ trợ f1, f2 - Cột 1: Số thứ tự - Cột 2: Giả thiết mực nước trong hồ từ giá trị Z = MNDBT. - Cột 3: Dung tích hồ tương ứng với các giá trị Z giả thiết. + Vk Được xác định bằng cách tra quan hệ V~Z lòng hồ. - Cột 4: Cột nước tràn: h = Z – MNDBT. - Cột 5: Lưu lượng xả: q = ε.m.B. 2.g .H3/2 + ε - hệ số co hẹp bên: ε = 0,98. + m - hệ số lưu lượng: m = 0,36. + B - bề rộng tràn nước ứng với các phương án: B = 20m, 30m, 40m. - Cột 6: Dung tích siêu cao: Vsc = ∆V = Vk - VMNDBT = (3) - VMNDBT. Vsc q − - Cột 7: Giá trị f1 = ∆t 2 với ∆t = 0,5h = 1800s Vsc q + - Cột 8: Giá trị f2 = ∆t 2 với ∆t = 0,5h = 1800s. - Kết quả Tính toán biểu đồ phụ trợ f1, f2 ứng v ới Btr = 20, 30, 40m được thể hiện ở bảng (6-2, 6-5, 6-8) PL 6.5 Tính toán điều tiết lũ với Btr = 20m, Btr = 30m, Btr = 40m - Cột 1: Thứ tự. - Cột 2: Thời đoạn ∆t = 0,5h = 1800s. - Cột 3: Lưu lượng lũ đến theo các tháng trong năm thủy văn. Qd + Qc 2 - Cột 4: Lưu lượng lũ trung bình thời đoạn: Qtb = - Cột 5: Lưu lượng lũ xả, với lưu lượng lũ xả đầu thời đoạn = MNDBT. - Cột 6: Giá trị f1: được nội suy từ quan hệ q ~ f1. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 29 Ngành công trình thủy lợi - Cột 7: Giá trị f2: f2 = f1 + Qtb - Cột 8: Lưu lượng xả trung bình thời đoạn. - Cột 9: Dung trích trữ trong kho của thời đoạn: (Qtb-qtb)t. - Cột 10: Dung tích hồ cuối thời đoạn bằng dung tích hồ đầu thời đoạn cộng với lượng nước đến trừ đi lượng nước xả. - Cột 11: Mực nước hồ tương ứng với các giá trị dung tích hồ. Z Được xác định bằng cách tra quan hệ V~Z lòng hồ. - Cột 12: Cột nước tràn. - Kết quả Tính toán biểu đồ phụ trợ f1, f2 ứng v ới Btr = 20, 30, 40m được thể hiện ở bảng (6-3, 6-4, 6-6, 6-7, 6-9, 6-10 ) PL CHƯƠNG 7 THIẾT KẾ SƠ BỘ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI Thiết kế sơ bộ các công trình đầu mối nhằm chọn ra các phương án hợp lý nhất về kinh tế và kỹ thuật, nên ở đây chỉ tính toán với các công trình đầu mối quan trọng, ảnh hưởng lớn đến tổng khối lượng toàn bộ công trình. Ở đây tính khối lượng đập chắn và đập tràn để xác định khối lượng và giá thành đào đắp cho mỗi phương án bề rộng tràn xác định. 7.1 Thiết kế đập đất Xác định các cao trình và kích thước công trình trong mỗi trường hợp Btr khác nhau theo các tài liệu cho trước: Các cao trình: Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 30 Ngành công trình thủy lợi - MNDBT =14,55 m. MNC = 8,8 m. Cao trình ngưỡng tràn: 14,55 m. Cao trình điểm thấp nhất đáy hồ: 5.4 m . Tốc độ gió: V4% = 47 m/s ; V50% = 25 m/s Đà gió: DMNDBT = D = 1860 m; DMNLTK = D’ = 1870 m. Hướng gió thổi chính vuông góc với mặt đập: θ = 00 Thời gian gió thổi liên tục: t = 6 (h) Độ vượt cao an toàn: a = 0,5 m; a’ = 0,5 m; a” = 0,2. 7.1.1 Cao trình đỉnh đập ứng với các Btr Cao trình đỉnh đập được xác định từ các mực nước: MNDBT; MNLTK và MNLKT. Z1 = MNDBT + ∆h + hsl + a (7.1) Z2 = MNLTK + ∆h’ + hsl’ + a’ (7.2) Z3 = MNLKT + a’’ (7.3) Trong đó: ∆h và ∆h’ là độ dềnh do gió ứng với tần suất gió lớn nhất và tần suất gió bình quân lớn nhất. hsl và hsl’ là chiều cao sóng leo ứng với tần suất gió lớn nhất và tần suất gió bình quân lớn nhất ( có mức bảo đảm 1% ). a, a’,a’’- độ vượt cao an toàn, với công trình cấp III tra bảng 4.1 tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén (14TCN 157-2005) ta được a = 0,5 m và a’ = 0,5 m; a’’ = 0,2m. Cao trình đỉnh đập được chọn theo trị số nào lớn nhất trong hai giá trị trên. 7.1.2 Cao trình đập tương ứng với MNDBT = 14,55 m - Xác định ∆h và hsl ứng với tần suất gió lớn nhất P% = 4%: V4%= 47 (m/s) - Xác định ∆h theo công thức: V 2 .D ∆h = 2.10-6. g .H .cosαs (m). (7.4) Trong đó: V : Vận tốc gió tính toán lớn nhất, V = V4% = 47 m/s. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 31 D : Đà sóng ứng với MNDBT = 14,55 m, D = 1860 m. g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2. αs : Góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió, lấy với trường hợp nguy hiểm nhất là hướng gió vuông góc với trục đập, αs = 0o. H : Chiều sâu nước trước đập H = MNDBT – ∇đáy = 14,55 – 4,3 = 10,25 ( m ). Vậy ta có, giá trị ∆h là: V 2D ∆h = 2.10-6. .cosα = 0,082(m) g.H - Xác định hsl 1%: Theo QPTL-C1-78, chiều cao sóng leo có mức đảm bảo 1% xác định như sau: hsl 1% = K1.K2.K3.K4.Kα.hs1%. (7.5) Trong đó: hs 1%: chiều cao sóng có mức bảo đảm 1% K1, K2, K3 , K4 : các hệ số . Giá trị hs 1% , theo QPTL-C1-78, xác định như sau: + Giả thiết trường hợp tính toán là ứng với sóng nước sâu ( H > 0,5 λ ). + Tính các đại lượng không thứ nguyên gt gD , : V V2 gt 9,81.6.3600 = = 4508,42 V 47 gD 9,81.1,86.10 3 = = 8,26 V2 47 2 Theo đường cong bao phía trên ở đồ thị hình P2-1 ( Đồ án môn học Thuỷ công ), xác định các đại lượng không thứ nguyên : Tương ứng với Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT gt = 4508,42 ta có V g h gτ , . V2 V  gh  2 = 0,062 V   gτ = 3,4  V Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 32 Tương ứng với gD = 8,26 ta có V2 Ngành công trình thủy lợi  gh  2 = 0,0055 V   gτ = 0.,75  V  gh  2 = 0,0055 V - So sánh hai cặp giá trị ta chọn cặp giá trị bé :   gτ = 0.,75  V + Trong hai cặp giá trị trên, chọn cặp có giá trị bé hơn để tính toán: gh = 0,0055; V2 gτ = 0,75 V + Từ đó xác định được chiều cao sóng h và chu kì sóng trung bình τ − gh V2 47 2 h= 2 . = 0,0055. = 1.24 V g 9,81 − − gτ V 47 τ= . = 0.75. = 3.59 V g 9,81 − −2 gτ 9,81.3,59 2 λ= = = 20,13 2.π 2.π − + Kiểm tra lại ta có H = 10,25 (m) > 0,5. λ = 10,07 (m). Vậy giả thiết trên là đúng. + Tính hs 1% theo công thức: hs 1% = K1%. h = 2,04.1,24 = 2,53 ( m ) (7.6) Trong đó: K1% tra đồ thị P2-2 (Đồ án môn học thủy công), ứng với đại lượng gD = 8,2 ta có: K1% = 2,04 V2 + Hệ số K1, K2 tra bảng P2-3 (Đồ án môn học thủy công), phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái và độ nhám tương đối trên mái, chọn hình thức gia cố mái bằng đá xếp và độ nhám ∆ = 0,03 m; độ nhám tương đối ∆/h1%= 0,025 K1 = 1, K2 = 0,9 + Hệ số K3 tra bảng P2-4 (Đồ án môn học thủy công), phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái m Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 33 Ngành công trình thủy lợi K3 = 1,5 ( ứng với V = 19,2 m/s và m = 3 ÷5 ) − λ + Hệ số K4 tra đồ thị hình P2-3, phụ thuộc vào hệ số mái m và trị số hs1% − λ 20,13 = = 7,93 sơ bộ chọn m = 3,5 ta được K4 = 1 hs1% 2,54 + Hệ số Kα phụ thuộc vào góc αs , tra bảng P2.6 (Đồ án môn học thủy công) với αs = 00 được Kα = 1 Khi đó ta có hsl 1% = K1.K2.K3.K4.Kα.hs 1% (7.7) hsl 1% = 1.1.1,5.1,1.1.2,53= 3,75 (m). Vậy thay vào công thức ta có: Z1 = 14,55 + 0,082 + 3,75 + 0,5 = 18,88(m). 7.1.3.Cao trình đập ứng với MNLTK Làm tương tự như với trường hợp MNDBT nhưng với MNLKT và vận tốc gió tương ứng với tần suất P% = 50%. kết quả tính toán thể hiện trong bảng 7-1 PL 7.1.4 Mặt cắt đập sơ bộ  Bề rộng đỉnh đập: Được xác định trên cơ sở những yêu cầu về điều kiện làm việc của bản thân đập, theo yêu cầu giao thông, điều kiện thi công và khai thác quản lý sau này. Theo tài liệu thiết kế đập đất của Nguyễn xuân Trường để thoả mãn cả điều kiện thi công và vận hành thì chiều rộng đỉnh đập tối thiểu bằng 5m. Ở đây chọn bề rộng mặt đập bằng 6m, dốc về hai phía với độ dốc i = 3%. Trên đỉnh đập để chống sói do nước mưa ta phủ một lớp sỏi dày 25 cm, bên dưới là lớp cát dày 10cm.  Mái đập: Mái đập được xác định sơ bộ theo công thức kinh nghiệm: + Mái thượng lưu: m1 = 0,05H + 2,0 + Mái hạ lưu: m2 = 0,05H + 1,5 Sơ bộ chọn cho mái thượng và hạ lưu: m1 = 3,5; m2 = 3  Cơ đập: Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 34 Ngành công trình thủy lợi Mái thượng lưu: Để tăng ổn định cho mái thượng lưu và kéo dài dòng thấm và thuận tiện cho thi công và vận hành và kiểm tra sau này ta bố trí cơ trên mái thượng lưu ở cao trình 12,30 m với bề rộng cơ bằng Bcơ = 3m. Mái hạ lưu: Đập cao hơn 10m, nên bố trí một cơ ở mái hạ lưu tại cao trình 13.80 m. Chiều rộng bề mặt cơ chọn chọn theo yêu cầu giao thông, chọn Bcơ = 3 m. Hình 7.1: Sơ đồ mặt cắt ngang đập  Thiết bị bảo vệ mái thượng, hạ lưu: Mái thượng lưu chịu tác dụng trực tiếp của áp lực sóng, nên cần được gia cố cẩn thận. Phạm vi gia cố bắt đầu từ đỉnh đập xuống dưới mực nước chết 2m. Cao trình thấp nhất bảo vệ mái thượng lưu: Z = 8.8 – 2 = 6.8m. Lấy tại cao trình 6.8m. Bảo vệ mái thượng lưu bằng bê tông cốt thép 5x5m, sơ bộ chọn bảo vệ mái gồm 3 lớp: - Lớp bê tông cốt thép 5x5m dày 20cm - Lớp sỏi dày 20 cm. - Lớp cát dày 15 cm. Mái hạ lưu: Mái hạ lưu đập cần được bảo vệ chống xói do nước mưa gây ra. Phổ biến nhất là dùng hình thức trồng cỏ. Khi đó trên mái cần đào rãnh nhỏ nghiêng với trục đập một góc 450, trong rãnh bỏ đá dăm để tập trung nước mưa. Nước từ các rãnh tập trung vào mương ngang bố trí ở cơ, mương ngang có độ dốc về 2 bên bờ để nối với mương dọc dẫn nước về hạ lưu. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi 20 Trang 35 50 0 20 20 20 20 0 50 20 20 20 20 20 20 0 50 20 50 0 20 20 20 20 Hình 7.2: Trồng cỏ bảo vệ mái hạ lưu  Lăng trụ thoát nước: Do lòng sông hạ lưu có mực nước không lớn nên chọn hình thức thiết bị thoát nước cho thân đập là vật thoát nước kiểu lăng trụ. Sơ bộ chọn các thông số như sau: vật thoát nước lăng trụ có mặt cắt dạng hình thang, được xếp bằng đá hộc mái dốc phía tiếp xúc với thân đập m3 =1,5 mái dốc phía hạ lưu đập m4 = 2,0. Chỗ vật thoát nước tiếp xúc với thân đập và nền đập được bố trí tầng lọc ngược. Bề rộng đỉnh lăng trụ thoát nước là Btn = 2m. Tầng lọc ngược tiếp xúc của lăng trụ thoát nước với đập và nền: Sơ bộ chọn bằng lớp đệm của bảo vệ mái thượng lưu. Đoạn sườn đồi: hạ lưu không có nước, sơ đồ đơn giản nhất có thể chọn là 20 15 thoát nước kiểu áp mái. m ' = 3,0 200 +7.40 §Êt ®¾p ®Ëpγ tn = 1 ,5 8Τ m /3 m = 1 m 4 3 = 2 §¸ héc xÕp D¨m sái dµy 20cm C¸t th« 15cm Hình 7.3: Lăng trụ thoát nước Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 36 m' =3 .25 ThiÕt bÞ ¸p m¸i h¹ l u 2 §Êt ®¾p ®Ëp γ = 1,98T/m 3 §¸ héc l¸t khan dµy 30cm D¨m sái dµy 20cm C¸t th« 15cm Hình 7.4: Trồng cỏ bảo vệ mái hạ lưu 7.2 Thiết kế sơ bộ tràn xả lũ Tràn thiết kế ở đây là tràn thực dụng không cửa van, nối tiếp sau tràn là máng bên kết hợp với dốc nước và bể tiêu năng chuyển vào kênh dẫn, dẫn nước trả vào sông hạ lưu. 7.2.1 Bố trí đập tràn Việc bố trí đập tràn tháo lũ trong hệ thống đầu mối có quan hệ với điều kiện địa chất, địa hình, lưu lượng tháo, lưu tốc cho phép ở hạ lưu... Khi lưu lượng tháo lớn, cột nước nhỏ, nếu lòng sông không ổn định và nền không phải là đá có cấu tạo địa chất phức tạp thì hình thức và bố trí công trình tháo lũ có ý nghĩa quyết định. Khi cột nước lớn, phải tiêu hao năng lượng lớn, việc chọn vị trí đập tràn có ý nghĩa quyết định. Khi thiết kế công trình tháo lũ cần thỏa mãn các điều kiện sau: Khi có nền đá phải tìm mọi cách bố trí đập tràn vào nền đá. Cần tạo cho điều kiện thiên nhiên của lòng sông không bị phá hoại, do đó cần xem xét đến phương án bố trí tràn tại lòng sông hoặc gần bãi sông. Bố trí đập tràn phải phù hợp với lưu lượng tháo thi công và phương pháp thi công. Lợi dụng điều kiện địa hình để giảm tối đa khối lượng đào đắp đất, đá, bêtông. Khi bờ sông tương đối bằng phẳng hoặc có eo núi, lợi dụng chỗ lõm có cao độ gần bằng mực nước dâng bình thường của hồ chứa để bố trí đường tràn là tốt nhất. Lợi dụng đất, đá đào đi có thể làm vật liệu, sử dụng cho việc xây dựng công trình, thì dù có phải đào cũng vẫn hợp lí, không nên bố trí đường tràn mà khối lượng đắp lớn. Vị trí và hướng bộ phận vào và ra của đường tràn phải thích hợp để không làm xói lở đập và công trình khác, bảo đảm làm việc bình thường cho toàn bộ hệ Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 37 Ngành công trình thủy lợi thống. Đường tràn nên tách khỏi đập dâng để sự nối tiếp giữa công trình bêtông với đập dâng bằng vật liệu địa phương đỡ phức tạp và giảm được khối lượng tường chắn đất. Đặc biệt phần cửa vào và cửa ra phải cách xa đập (riêng phần cửa ra phải cách chân đập hạ lưu ít nhất 60m). Tuy nhiên đường tràn cũng không nên cách đập quá xa làm ảnh hưởng đến việc khống chế mực nước trong hồ hoặc đặt quá sâu vào bờ làm khối lượng đào sẽ tăng. Dựa trên các nguyên tắc trên, theo bình đồ và bản đồ địa chất thì tràn dọc bố trí ở eo núi phía bên vai trái đập, ngưỡng tràn thực dụng mặt cắt hình thang chảy tự do, hình thức tràn là không có cửa van. 7.2.2 Các bộ phận tràn xả lũ  Bộ phận cửa vào Theo bình đồ và điều kiện địa chất của công trình, trong trường hợp của công trình này ngưỡng tràn được bố trí song song với đường đồng mức. hình thức tràn là tràn máng bên. Kết quả tính toán như bảng  Ngưỡng tràn Ngưỡng tràn dạng thực dụng mặt cắt hình thang, chảy tự do. Cao trình ngưỡng tràn bằng MNDBT = 14,55 m. Chiều dày của ngưỡng tràn chọn theo hình thức tràn thực dụng mặt cát hình thang: Theo điều quy phạm thủy lực đập tràn C8 – 76 ta có: 0,67H < δ ho → Dòng chảy trong dốc trong cả 3 trường hợp là dòng chảy xiết và đường mặt nước trong dốc là đường nước hạ bII.  Xác định đường mặt nước trong dốc Phương trình cơ bản để tính đường mặt nước là phương trình động lực Becnulli, viết cho dòng chảy ổn định trong kênh hở có độ dốc đáy id được tính toán theo phương pháp sai phân (cộng trực tiếp). Phương trình cơ bản: ∆L = ∆∋ i−J (7.12) Trong đó: ∆L : Khoảng cách giữa hai mặt cắt tính toán ∆∋ : Hiệu tỷ năng của hai mặt cắt ở hai đầu đoạn tính toán ∆∋ = ∋i + 1 – ∋i Với ∋i , ∋i + 1 là năng lượng đơn vị tại mặt cắt đầu và mặt cắt cuối thời đoạn tính toán. αVi 2 αVi +21 ∋i = hi + và ∋i+1 = hi+1 + 2g 2g J : Độ dốc thủy lực trung bình Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 41 J= 1 Q2 Q2 ( J 1 + J 2 ) với J 1, 2 = 2 = 2 2 2 K ϖ C R Với ω=(b+m.h).h χ=b + 2.hk m + 1 R=ω/χ C=(1/n).R1/6 V=C.(Ri)0,5 Q=Vk.C.(Ri)0,5 R: Bán kính thuỷ lực ω : Diện tích mặt cắt ướt χ : Chu vi mặt cắt ướt B : Chiều rộng dốc nước h : Chiều sâu dòng chảy 7.5.2 Trình tự tính toán: Giả thiết các giá trị độ sâu hi tương ứng với mặt cắt tính toán tiếp theo, và tính toán khoảng cách tương ứng giữa hai mặt cắt theo công thức: ∆ltt = ∆∋ i−J Khi Σ∆ltt ≈ Lthân dốc của đoạn lăng trụ thì giá trị hgiảthiết đó là giá trị độ sâu mặt nước tại các mặt cắt tính toán. Kết quả tính toán đường mặt nước trong đoạn dốc lăng trụ cho từng trường hợp được tổng hợp trong bảng (7-8, 7-9, 7-10) PL 7.6 Tính toán kênh xả hạ lưu Xác định độ sâu chảy đều trong kênh tương ứng với các trường hợp Btr theo phương pháp đối chiếu mặt cắt lợi nhất thủy lực. Làm tương tự như tính toán với dốc lăng trụ ở trên ta có kết quả tính toán độ sâu dòng chảy đều trong kênh: i= 0,005, n= 0,017, m=1 Bảng 7-11: Bảng tính độ sâu dòng đều Qxả (m3/s) PA1 102.87 PA2 134.44 b (m) 5.80 6.30 Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT F(Rln) Rln b/Rln h/Rln 0.0050 0.0038 1.59 1.76 3.648 3.580 1.425 1.491 h0 (m) 2.27 2.62 V ω 18.27 23.42 Lớp (m/s) 5.63 5.74 Đồ án tốt nghiệt kỹ sư PA3 159.05 6.10 Ngành công trình thủy lợi Trang 42 0.0033 1.86 3.280 1.58 2.94 26.56 5.99 7.6.1 Kiểm tra khả năng xói lở của kênh hạ lưu Tràn tháo nước từ hồ chứa nên hàm lượng bùn cát trong nước xả nhỏ do đó khả năng gây bồi lấp kênh nhỏ, do đó chỉ cần kiểm tra khả năng gây xói lở bờ và đáy kênh. Điều kiện kiểm tra khả năng xói: V ≤ [V]kx (7.13) Trong đó: V: Lưu tốc trung bình trong kênh [V]kx: Lưu tốc cho phép không gây xói lở bờ và đáy kênh, với nền là đất sét thường [V]kx = (0,8 ÷ 1,2) m/s, chọn [V]kx = 1,2 m/s 7.7 Sơ bộ tính toán tiêu năng 7.7.1 Mục đích tính toán tiêu năng Dòng nước sau khi chảy qua dốc nước có năng lượng lớn hơn mức năng lượng cân bằng của dòng chảy, do đó phần năng lượng thừa này sẽ tiêu hao dần trong suốt chiều dài dòng chảy tiếp theo bằng nhiều hình thức khác nhau. Một phần năng lượng đó tiêu hao do xói lở bờ và đáy kênh, một phần tiêu hao do ma sát nội bộ dòng chảy, một phần tiêu hao do ma sát giữa dòng chảy với không khí. Do đó mục đích tính toán tiêu năng là tính toán biện pháp công trình để tiêu hao phần năng lượng thừa của dòng chảy để đảm bảo ổn định cho kênh và lòng dẫn hạ lưu. 7.7.2 Hình thức tiêu năng Tiêu năng đáy: Có thể dùng các biện pháp tiêu năng như đào bể, xây tường hoặc bể tường kết hợp. Tiêu năng phóng xa: Cần làm mũi phun cuối dốc nước. Bể tiêu năng là một dạng tiêu năng chảy đáy thiết kế và thi công đơn giản và ổn định tốt trên nền yếu. Do đó ở đây chọn tiêu năng sau dốc nước là bể tiêu năng. 7.7.3Tính toán kích thước bể tiêu năng: Bể tiêu năng có dạng mở rộng dần từ chân dốc với góc mở nhỏ từ 1 1 1 tgθ = ( ; ) chọn độ mở. tgθ = Do góc mở nhỏ nên trong tính toán để thiên về 8 12 10 an toàn ta coi như không có mở rộng thì bài toán trở lại bài toán phẳng. 7.7.4 Kiểm tra khả năng đào bể: Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 43 Xác định độ sâu liên hiệp (h”c) của độ sâu cuối dốc (hcd) khi nối tiếp sau dốc là nước nhảy giới hạn. Tính hàm: F (τ c ) = q ϕE o3 / 2 (7.14) Trong đó: q : lưu lượng đơn vị trong bể tiêu năng, q = Q b ϕ: hệ số lưu tốc, ϕ = 0,95. α 0 .v0 2 E0: cột nước toàn phần ở cuối dốc. Eo=P+hcd+ 2.g (7.15) P chiều sau bể tiêu năng Từ F(τc) ta tra phụ lục 15 – 1 (các bảng tính thủy lực) ta có: τ”c ta tính được: h”c = E0.τ”c. So sánh h”c và hđầu kênh nếu h”c ≤ hh đầu kênh thì không cần tính toán tiêu năng, bể tiêu năng bố trí theo cấu tạo. Nếu ngược lại thì phải tính toán kích thước bể tiêu năng. Kết quả kiểm tra được tính toán cụ thể trong bảng 7-12 PL: So sánh các giá trị hc” với các hh ta thấy hc”>hh.. Vậy phải thiết kế tiêu năng ở hạ lưu công trình. 7.7.5Tính toán kích thước bể tiêu năng: αv 2 2g Eo hcd O vy E'o Z2 vx vcd h"c hc y O' lr hh O d ln O' Hình 7.5: Sơ đồ tính toán bể tiêu năng Khi chưa đào bể tiêu năng, chọn mặt chuẩn nằm ngang cuối dốc, ta xác định được hàm số: E0 = P + H + Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT α 0 .v0 2 (m) 2. g (7.16) Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 44 Fτc Ngành công trình thủy lợi q ϕ .Eo 3 / 2 Tra phụ lục 15 – 1 (các bảng tính thủy lực) τ”c => h”c = τ”c.E0 (m). Chiều sâu đào bể sơ bộ tính toán: d0 = σh”c – hk (m). (7.17) Chọn mặt chuẩn tính toán nằm ngang đi qua đáy bể: α 0 .v 0 2 E 0 = d1 + P + H + (m) 2.g ' Fτc (7.18) q ϕ .Eo 3 / 2 Tra phụ lục 15 – 1 (các bảng tính thủy lực) ta có: τ”c (m); => h”c = τ”c.E’0 (m) Z2 = q2 α .V 2 − (m) 2.g ϕ b2 .2 g .hhl2 (7.19) Trong đó: ϕbể là hệ số, ϕbể = 0,95 Chiều sâu đào bể tính toán là: d2 = σh”c – (hk + Z2) Tính toán chiều dài bể tiêu năng: lb = l1 + 0,8ln (7.20) Trong đó: ln: Chiều dài nước nhảy, ln = 4,5.h”c (m). Kết quả tính được tổng hợp trong bảng 7-13 PL 7.8 Tính khối lượng và chọn phương án 7.8.1 Tính toán khối lượng xây dựng đập Nguyên tắc tính khối lượng đất đào và đắp đập bằng cách dùng các mặt cắt ngang cắt chia đập thành nhiều phần, để tính toán khối lượng mỗi phần đập theo công thức: Vi = Fi + Fi +1 .∆Li 2 Vdao ,dap = ΣVi Trong đó: Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 45 Ngành công trình thủy lợi Vi : Thể tích đất đắp và đất đào của mỗi phần đập nằm giữa hai mặt cắt nằm ngang. Fi, Fi+1: Diện tích tương ứng với mặt cắt nằm ngang thứ i và mặt cắt (i + 1). ∆Li Khoảng cách trung bình giữa hai mặt cắt. Với cách tính toán như trên ta tính toán được khối lượng đập chính và đập phụ của mỗi phương án. Tổng hợp kết quả tính toán được ghi trong bảng dưới đây: 7.8.2 Tính toán khối lượng xây dựng tràn Cách tính toán khối lượng đào đắp như tính với đập chắn. Khối lượng bê tông được tính bằng cách chia công trình thành những hình khối đơn giản rồi tính khối lượng. Kết quả tính toán được ghi trong bảng dưới đây: 7.8.3 Đơn giá các công tác xây lắp Đơn giá xây dựng các công tác xây lắp được tính theo công tác: Đơn giá = (Vật liệu + Nhân công + Máy thi công) Đơn giá xây dựng công trình được tính trong bảng sau: 7.8.4 Tổng hợp giá thành công trình và chọn phương án được thể hiện ở bảng 7- 14 PL Như vậy qua bảng tổng hợp so sánh đi đến chọn phương án thiết kế Btr = 30m CHƯƠNG 8 : THIẾT KẾ KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 8.1 Chọn tuyến xây đập, loại đập, hình thức đập - Đập được xây dựng theo tuyến thứ nhất vì dung tích lớn, tận dụng được vùng trũng của hồ Đông Cuốc, đường vận chuyển vận liệu thuận lợi hơn, mặt bằng thi công rộng rãi - Loại đập được xây dựng là đập đất đồng chất, chống thấm bằng tường nghiêng sân phủ. 8.2. Xác định cao trình đỉnh đập 8. 2.1 Các trường hợp tính toán Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 46 Ngành công trình thủy lợi - Trường hợp thiết kế + Ứng với MNDBT = 14,55 m + Ứng với MNLTK = 16,76 m - Trường hợp kiểm tra: Ứng với MNLKT. 8.2.2 Xác định cao trình đỉnh đập Xác định các cao trình và kích thước công trình trong mỗi trường hợp Btr khác nhau theo các tài liệu cho trước: Các cao trình: MNDBT =14,55 m. MNC = 8,8 m. Cao trình ngưỡng tràn: 14,55 m. Cao trình điểm thấp nhất đáy hồ: 5.4 m . Tốc độ gió: V4% = 47 m/s ; V50% = 25 m/s Đà gió: DMNDBT = D = 1860 m; DMNLTK = D’ = 1870 m. Hướng gió thổi chính vuông góc với mặt đập: θ = 00 Thời gian gió thổi liên tục: t = 6 (h) Độ vượt cao an toàn: a = 0,5 m; a’ = 0,5 m; a” = 0,2. 8.2.3 Cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT Cao trình đỉnh đập được xác định từ các mực nước: MNDBT; MNLTK và MNLKT. Z1 = MNDBT + ∆h + hsl + a (8.1) Z2 = MNLTK + ∆h’ + hsl’ + a’ (8.2) Trong đó: ∆h và ∆h’ là độ dềnh do gió ứng với tần suất gió lớn nhất và tần suất gió bình quân lớn nhất. hsl và hsl’ là chiều cao sóng leo ứng với tần suất gió lớn nhất và tần suất gió bình quân lớn nhất ( có mức bảo đảm 1% ). a, a’,a’’- độ vượt cao an toàn, với công trình cấp III tra bảng 4.1 tiêu chuẩn thiết kế đập đất (14TCN 157-2005) ta được a = 0,5 m và a’ = 0,5 m; a’’ = 0,2m. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 47 Cao trình đỉnh đập được chọn theo trị số nào lớn nhất trong hai giá trị trên. 8.2.4 Cao trình đập tương ứng với MNDBT = 14,55 m Xác định ∆h và hsl ứng với tần suất gió lớn nhất P% = 4%: V4%= 47 (m/s) - Xác định ∆h theo công thức: V 2D ∆h = 2.10-6. .cosαs (m). g .H Trong đó: V : Vận tốc gió tính toán lớn nhất, V = V4% = 47 m/s. D : Đà sóng ứng với MNDBT = 14,55 m, D = 1860 m. g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2. αs : Góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió, lấy với trường hợp nguy hiểm nhất là hướng gió vuông góc với trục đập, αs = 0o. H : Chiều sâu nước trước đập H = MNDBT – ∇đáy = 14,55 – 4,3 = 10,25 ( m ). Vậy ta có, giá trị ∆h là: ∆h = 2.10-6. V 2D .cosαs = 0,082(m) g .H (8.3) - Xác định hsl 1%: Theo QPTL-C1-78, chiều cao sóng leo có mức đảm bảo 1% xác định như sau: hsl 1% = K1.K2.K3.K4.Kα.hs1%. (8.4) Trong đó: hs 1%: chiều cao sóng có mức bảo đảm 1% K1, K2, K3 , K4 : các hệ số . Giá trị hs 1% , theo QPTL-C1-78, xác định như sau: + Giả thiết trường hợp tính toán là ứng với sóng nước sâu ( H > 0,5 λ ). + Tính các đại lượng không thứ nguyên : gt gD , : V V2 gt 9,81.6.3600 = = 4508,42 V 47 gD 9,81.1,86.10 3 = = 8,26 V2 47 2 Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 48 Theo đường cong bao phía trên ở đồ thị hình P2-1 ( Đồ án môn học Thuỷ công ), xác định các đại lượng không thứ nguyên : Tương ứng với Tương ứng với g.h V2 , g .τ V . gt = 4508,42 ta có V  gh  2 = 0,062 V   gτ = 3,4  V gD = 8,26 ta có V2  gh  2 = 0,0055 V   gτ = 0,75  V  gh  2 = 0,0055 V - So sánh hai cặp giá trị ta chọn cặp giá trị bé   gτ = 0,75  V + Trong hai cặp giá trị trên, chọn cặp có giá trị bé hơn để tính toán: g .h V2 = 0,0055; g .τ V = 0,75 + Từ đó xác định được chiều cao sóng h và chu kì sóng trung bình τ − gh V2 47 2 h= 2 . = 0,0055. = 1.24 V g 9,81 − − gτ V 47 τ= . = 0.75. = 3.59 V g 9,81 − −2 gτ 9,81.3,59 2 λ= = = 20,13 2.π 2.π − + Kiểm tra lại ta có H = 10,25 (m) > 0,5. λ = 10,07 (m). Vậy giả thiết trên là đúng. + Tính hs 1% theo công thức: hs 1% = K1%. h = 2,04.1,24 = 2,53 ( m ) (8.5) Trong đó: K1% tra đồ thị P2-2 (Đồ án môn học thủy công), ứng với đại lượng Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 49 Ngành công trình thủy lợi gD = 8,2 ta có: K1% = 2,04 V2 + Hệ số K1, K2 tra bảng P2-3 (Đồ án môn học thủy công), phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái và độ nhám tương đối trên mái, chọn hình thức gia cố mái bằng đá xếp và độ nhám ∆ = 0,03 m; độ nhám tương đối ∆/h1%= 0,025 K1 = 1, K2 = 0,9 + Hệ số K3 tra bảng P2-4 (Đồ án môn học thủy công), phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái m K3 = 1,5 ( ứng với V = 19,2 m/s và m = 3 ÷5 ) − + Hệ số K4 tra đồ thị hình P2-3, phụ thuộc vào hệ số mái m và trị số − λ hs1% = λ hs1% 20,13 = 7,93 sơ bộ chọn m = 3,5 ta được K4 = 1,1 2,54 + Hệ số Kα phụ thuộc vào góc αs , tra bảng P2.6 (Đồ án môn học thủy công) với αs = 00 được Kα = 1 Khi đó ta có hsl 1% = K1.K2.K3.K4.Kα.hs 1%. (8.6) ⇒ hsl 1% = 1.1.1,5.1,1.1.2,53= 3,75 (m). Vậy thay vào công thức ta có: Z1 = 14,55 + 0,082 + 3,75 + 0,5 = 18,88(m). Z2 = MNLTK + ∆h’ + hsl’ + a’ Z2 = 16,57 + 0,025 + 2,11+ 0,5 = 19,2 m - Kết luận: Chọn cao trình đỉnh đập: Z = +19,2 m - Kiểm tra với MNLKT Z3 = MNLKT + a = 16,89 + 0,2 = 17,09 m trong đó: MNLKT = 16,89 m a : Độ cao an toàn, theo 14 TCN 157 – 2005 thì: a = 0,2 m Vậy cao trình đỉnh đập thỏa mãn MNLKT. 8.3 Cấu tạo chi tiết đập Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 50 8.3.1 Về đỉnh đập Như trong thiết kế lựa chọn phương án đã nêu, để đảm bảo các yêu cầu đó thì em chọn chiều dày đập b = 5,0 m (chưa kể chiều dày tường nghiêng và lớp bảo vệ). Cũng như trên thì, đỉnh đập được làm dốc về một bên với độ dốc i = 2% để tạo thuận lợi cho việc thoát nước trên đỉnh đập không bị nước đọng, đỉnh đập được gia cố bằng đá lát dày 30 cm, trên đỉnh đập có làm các rãnh thoát nước mưa. Hình 8.1: Sơ đồ mặt cắt ngang đập 8.3.2 Về mái và cơ đập - Cơ đập: Như trong thiết kế lựa chọn phương án đã nêu, thì em làm một cơ đập tại cao trình +12,4 với bề rộng b = 6 m. Độ dốc mặt cơ đập i = 2% - Mái đập hạ lưu được bảo vệ bằng trồng cỏ kết hợp các rãnh thoát nước kích thước làm bằng gạch xây, kích thước 40.40 cm. §Êt ®¾p ®Ëp m= 6.5 3,0 200 5.5 R·nh dÉn n íc §¸ ®æ m = 0 1, 1,5 4.5 m ,5 =1 2020 m = Líp d¨m cuéi sái dµy 20 cm §Êt nÒn Líp ®¸ nhá hoÆc c¸t dµy 20 cm Hình 8.2: Chi tiết lăng trụ thoát n ước Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 51 §Êt ®¾p ®Ëp Líp ®¸ d¨m, cuéi sái dµy 20 cm Líp ®¸ nhá hoÆc c¸t dµy 20 cm 80 3,0 100 Líp ®¸ xÕp dµy 20 cm m= m = 0 1. 20 20 20 160 110 Hình 8.3 Chi tiết thoát nước áp mái 8.3.3 Về thiết bị chống thấm - Theo tài liệu địa hình, địa chất thì em chọn biện pháp chống thấm cho đập là tường nghiêng sân phủ. Vật liệu làm là đất sét. + Kích thước sân phủ được xác định theo các công thức sau: Chiều dài sân phủ được xác định theo yều cầu về kinh tế và kỹ thuật, theo kinh nghiệm thì: LS = (3 ÷ 5)Hđập = 44,7 ÷74,5 m (8.7) trong đó: Hđập = Zđỉnh – Zđáy = 19,2 – 4,3 = 14,90m Ở đây em chọn LS = 60 m. Chiều dày sân phủ được xác định theo yêu cầu chống thấm xuyên thủng sân, yêu cầu thi công, cấu tạo. Do chiều cao cột nước thấp nên ở đây chiều dày chỉ phụ thuộc vào điều kiện thi công và cấu tạo. Ở đầu sân thì tđ ≥ 0,5 ÷ 1 m, em chọn tđ = 0,5 m và ở cuối sân chỗ tiếp gián với công trình thì tc ≥ 1 m, em chọn tc = 1,0 m. + Kích thước tường nghiêng: Chiều dày tường nghiêng được xác định theo các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật, ở đây do cột nước thấp nên chiều dày tường nghiêng chủ yếu do yêu cầu về thi công và cấu tạo. Do vậy theo yêu cầu về thi công và cấu tạo thì em chọn chiều dày tường trên đỉnh đập tđ = 0,5 m và ở cuối đập tc = 1,0 m Do chiều cao sóng hs > 1,25 m nên trên mặt tường nghiêng em chọn hình thức bảo vệ bằng đá xây. Chiều dày các tấm đá xây được xác định bằng công thức Andrâytruc: Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 52 Ngành công trình thủy lợi  3  B 2  K .γ n .hs 1 −    d= ( γ d − γ n ). cos α  4  Ls   (8.8) trong đó: - K : Hệ số, do tấm đặt trên lớp lọc liên tục bằng hạt lớn nên K = 0,23 - γn, γd : Dung trọng của nước và đá, γn = 1 T/m3, γd = 2,95 T/m3 - α : Góc nghiêng của mái thượng lưu, α = 16o - B : Bề rộng tấm, sơ bộ B = 3 m - Ls: Chiều dài sóng, Ls = 19,1 m - hs: Chiều cao sóng, hs = 2,56 m - thay số vào được: d = 0,3 m. Theo yêu cầu cấu tạo em chọn chiều dày lớp bảo vệ d = 0,35 m từ trên xuống. 8.4 Tính toán thấm qua đập đất - Mục đích của tính toán thấm như trên đã nói, nhằm xác định lưu lượng thấm qua thân đập và nền, tìm được tổn thất thấm của hồ do dòng thấm gây ra, xác định đường bão hòa trong thân đập nhằm mục đích bố trí thoát nước, xác định vật liệu đắp đập, phân tích ổn định mái dốc, kiểm tra độ bền thấm của đập và nền. Trong phần này em sẽ tính toán thấm để xác định các yếu tố sau: + Xác định lưu lượng thấm + Xác định đường bão hoà trong đập + Kiểm tra độ bền thấm của đập và nền - Các trường hợp tính + Trường hợp 1 : Thượng lưu là MNDBT. Hạ lưu là mực nước tương ứng. + Trường hợp 2 : Thượng lưu là MNLTK. Hạ lưu là mực nước tương ứng. + Trường hợp 3 : Mực nước thượng lưu rút xuống đột ngột + Trường hợp 4 : Thiết bị thoát nước làm việc không bình thường Vì thời gian có hạn trong đồ án này cho tính cho 2 trường hợp (1) và (2). - Các mặt cắt tính toán Theo tài liệu địa chất, địa hình thì thấy rằng địa hình tương đối bằng phẳng, chiều dày các lớp đất gần như nhau, không có sự phân biệt rõ ràng mặt cắt lòng Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 53 sông, thềm và sườn đồi. Trong khi đó đập lại tương đối dài. Do vậy, ở đây em sẽ tính cho 9 mặt cắt đại diện. §Ønh t êng ch¾n sãng §Ønh ®Ëp 178 m Th©n ®Ëp NÒn ®Ëp (® îc ®ång nhÊt) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Hình 8.4: Sơ đồ bố trí các mặt cắt tính toán thấm trên nền đã được đồng nhất về 1 lớp 8.4.1 Tính toán thấm ứng với MNDBT Xác định lưu lượng thấm, đường bão hòa: - Đây là bài toán thấm qua đập đất đồng chất kiểu tường nghiêng sân phủ, thoát nước kiểu đống đá lăng trụ trên nền thấm nước. - Sơ đồ tính toán thấm + Cho mặt cắt thứ 8 (qua đống đá thoát nước): Hình 8. 5: Sơ đồ tính toán thấm cho mặt cắt thứ 8 - Cũng như trong thiết kế sơ bộ, vì hệ số thấm của tường nghiêng và sân phủ nhỏ hơn rất nhiều hệ số thấm của nền và thân đập nên có thể áp dụng phương pháp gần đúng của Pavơlốpski: Bỏ qua lưu lượng thấm qua tường nghiêng và sân phủ. Áp dụng phương pháp phân đoạn, bỏ qua độ cao hút nước ao ở cuối dòng thấm thì lưu lượng thấm q, độ sâu h3 sau tường nghiêng được tính như sau: q = kn . Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT ( h1 − h3 )T (8.9) 0,44T + Ls + mh3 Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 54 q = kd Ngành công trình thủy lợi h32 − h22 ( h3 − h2 )T + kn 2( L − mh3 ) L − mh3 + 0,44T − m ' h2 (8.10) trong đó: - kđ : Hệ số thấm của vật liệu đắp đập, kd = 5,5.10-7 m/s - kn : Hệ số thấm của nền, m/s - h1 : Chiều cao cột nước thượng lưu, m - T : Chiều dày tầng thấm, m - m : Hệ số mái thượng lưu, m = 3,5 - h3 : Cột nước sau tường nghiêng, m - h2 : Cột nước hạ lưu, m - m’: Hệ số mái của đống đá thoát nước. - Phương trình đường bão hòa được xác định: Y= h32 − h32 − h22 X L − mh3 (8.11) 8.4.2 Kiểm tra độ bền thấm đối với đập và nền - Với thân đập cần đảm bảo điều kiện: Jkđ < [Jk]đ (8.12) trong đó: Jkđ = h3 − h2 L − mh3 (8.13) [Jk]đ : Phụ thuộc loại đất đắp và các cấp công trình, theo Trugaep thì [Jk]đ = 1,25 - Với nền đập thì cần đảm bảo điều kiện: Jkn < [Jk]n - Trong đó: Jkn = h1 − h2 Ls + 1 + 0,88T (8.14) [Jk]n : Phụ thuộc loại đất đắp và các cấp công trình, theo Trugaep thì [Jk]n = 0,4 Kết quả được ghi trong bảng 8 – 1 PL ta thấy đảm bảo điều kiện độ bền thấm của đập và nền. 8.5 Tính toán thấm ứng với MNLTK 8.5.1 Xác định lưu lượng thấm, đường bão hòa Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 55 Ngành công trình thủy lợi - Đây là bài toán thấm qua đập đất đồng chất kiểu tường nghiêng sân phủ, thoát nước kiểu đống đá lăng trụ trên nền thấm nước. - Ở đây, do cửa xả của kênh thoát nước lũ ở tương đối xa so với đập nên có thể coi khi xả lũ thì không ảnh hưởng đến sự làm việc của đập, nên coi h2 = 0 - Sơ đồ tính toán thấm như trong phần 7.2.4. - Cũng như trong thiết kế sơ bộ, vì hệ số thấm của tường nghiêng và sân phủ nhỏ hơn rất nhiều hệ số thấm của nền và thân đập nên có thể áp dụng phương pháp gần đúng của Pavơlốpski: Bỏ qua lưu lượng thấm qua tường nghiêng và sân phủ. Áp dụng phương pháp phân đoạn, bỏ qua độ cao hút nước ao ở cuối dòng thấm thì lưu lượng thấm q, độ sâu h3 sau tường nghiêng được tính như sau: q = kn . q = kd ( h1 − h3 )T 0,44T + Ls + mh3 h32 − h22 ( h3 − h2 )T + kn 2( L − mh3 ) L − mh3 + 0,44T − m ' h2 (8.15) (8.16) Trong đó: - kđ : Hệ số thấm của vật liệu đắp đập, kd = 5,5.10-7 m/s - kn : Hệ số thấm của nền, m/s - h1 : Chiều cao cột nước thượng lưu, m - T : Chiều dày tầng thấm, m - m : Hệ số mái thượng lưu, m = 3,5 - h3 : Cột nước sau tường nghiêng, m - h2 : Cột nước hạ lưu, m - m’: Hệ số mái của đống đá thoát nước. - Phương trình đường bão hòa được xác định: Y= h32 − h32 − h22 X L − mh3 (8.17) 8.5.2 Kiểm tra độ bền thấm đối với đập và nền - Với thân đập cần đảm bảo điều kiện: Jkđ < [Jk]đ (8.18) trong đó: Jkđ = Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT h3 − h2 L − mh3 (8.19) Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 56 Ngành công trình thủy lợi [Jk]đ : Phụ thuộc loại đất đắp và các cấp công trình, theo Trugaep thì [Jk]đ = 1,25 - Với nền đập thì cần đảm bảo điều kiện: Jkn < [Jk]n Trong đó: Jkn = h1 − h2 Ls + 1 + 0,88T (8.20) [Jk]n : Phụ thuộc loại đất đắp và các cấp công trình, theo Trugaep thì [Jk]n = 0,4 Kết quả được ghi trong bảng 8 – 2 PL ta thấy đảm bảo điều kiện độ bền thấm của đập và nền. 8.6 Tính ổn định đập đất 8.6.1 Đặt vấn đề Đập đất là công trình chắn nước có mặt cắt hình thang mái dốc tương đối thoải, trọng lượng rất lớn lên rất khó có thể bị đẩy trượt ngang. Song mái đập có thể bị trượt, có khi trượt kéo theo 1 phần nền do mặt cắt đập chưa hợp lý. Vì vậy vấn đề vô cùng quan trọng trong thiết kế đập đất là kiểm tra ổn định mái dốc đập. Độ ổn định của đập phụ thuộc vào độ mái dốc, vật liệu đắp đập và ngoại lực tác dụng vào đập. Đập có hệ số mái m càng lớn thì độ ổn định càng cao nhưng khối lượng vật liệu lại lớn. Do đó, mục đích của việc tính toán ổn định là trên cơ sở tính toán xác định mặt cắt đập một cách hợp lý nhất vừa đảm bảo về kinh tế và kỹ thuật. 8.6.2 Các trường hợp tính toán Tính toán ổn định mái đập thường được tiến hành trong những trường hợp sau: - Trường hợp xây dựng: + Khi công trình đã xây dựng xong và thượng lưu chưa có nước - Trường hợp chứa nước: + Khi công trình đã xây dựng xong và thượng lưu có chứa một mực nước nào đó. - Trường hợp khai thác: Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 57 Ngành công trình thủy lợi + Khi thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là mực nước nhỏ nhất. + Khi thượng lưu là MNLTK, hạ lưu là mực nước lớn nhất. + Khi thượng lưu rút nhanh đột ngột tới mực nước thấp hơn có thể xảy ra. Trong đồ án này được sự nhất trí của thầy giáo hướng dẫn, em chỉ kiểm tra ổn định cho trường hợp cơ bản là thượng lưu là MNDBT, ở hạ lưu là mực nước nhỏ nhất. Theo tài liệu địa hình, khu vực này tương đối bằng phẳng không có sự phân biệt rõ rệt mặt cắt lòng khe, thềm phải trái, sườn đồi, trong khi đó thì đập lại tương đối dài nên ở đây em sẽ tính cho 3 mặt cắt đại diện là mặt cắt 2, 5, 8 (như trong hình). 8.6.3 Nguyên lý tính toán Tính toán ổn định mái đập theo phương pháp vòng cung trượt với các giả thiết sau: - Coi mặt trượt là mặt trụ tròn, xem khối trượt là vật thể rắn, áp lực thấm 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. - Được giải theo bài toán phẳng. 8.6.4 Xác định vùng tâm trượt nguy hiểm Vùng tâm trượt nguy hiểm được xác định nhờ sự kết hợp hai phương pháp sau: - Phương pháp Filennit Tâm trượt nguy hiểm nằm ở lân cận đường MM1 như hình vẽ. Các hệ số α, β phụ thuộc vào độ dốc mái hạ lưu tra theo bảng (6 – 5): "Giáo trình thuỷ công, tập I" được α = 35o ; β = 25o - Phương pháp Fanđeep Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 58 Tâm trượt nguy hiểm nằm ở lân cận hình thang cong bcde. Các trị số R , r phụ thuộc vào hệ số mái và chiều cao đập tra theo bảng (6 – 6): "Giáo trình thuỷ công, tập I" được các giá trị r =1 H R = 2,3 H (8.21) - Kết hợp hai phương pháp trên thì tìm được phạm vi có chứa tâm cung trượt nguy hiểm nhất là lân cận đoạn AB 8.6.5 Xác định hệ số an toàn cho một mặt trượt bất kỳ - Chia khối trượt thành các dải có chiều rộng như hình vẽ. Công thức tính toán sau: K= ∑( N n − Wn )tgϕn + ∑C n .l n ∑T (8.22) n trong đó: - ϕn : Là góc ma sát trong của dải thứ n, - Cn : Là lực dính đơn vị ở đáy dải thứ n. - ln : Là bề rộng đáy dải thứ n - Wn: Áp lực thấm ở đáy dải thứ n Wn = γ n .hn .l n (8.23) - hn : Chiều cao cột nước từ đường bão hoà đến đáy dải. - Nn, Tn : Thành phần pháp tuyến và tiếp tuyến của trọng lượng dải n là Gn Nn = Gncos α n , Tn = Gn.sin α n (8.24) Gn = b (∑ γ i .hi ) n (8.25) hi : Là chiều cao của phần dải tương ứng có dung trọng là γ i γi : Với đất phía trên đường bão hòa lấy theo γ itn , còn phía dưới đường bão hòa lấy theo γ ibh . - Xác định các dung trọng khô, bão hòa của vật liệu γo = γwđập = γkđập(1 + w) T/m3 (8.26) γ1 = γbhđập = γkđập + n.γn T/m3 (8.27) γ2 = γbhnền = γknền + n.γn T/m3 (8.28) Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 59 Ngành công trình thủy lợi γ3 = γwthiết bị thoát nước = γkđá T/m3 (8.29) γ3 = γbhthiết bị thoát nước = γkđá + n.γn T/m3 (8.30) - Kết quả xác định các chỉ tiêu ghi trong bảng 8 – 3. PL - Kết quả tính toán ổn định được ghi trong các bảng từ 8 – 4 đến 8 – 9. PL - Kết luận: Theo kết quả tính toán thì hệ số ổn định của các mặt cắt: 1,15[K] > Kmin min > [K] Như vậy: Các mặt cắt thỏa mãn các điều kiện về kinh tế và kỹ thuật 8.6.6 Xử lý nối tiếp đập với nền và bờ  Nối tiếp đập với nền - Hình thức chống thấm đã nêu ở trên. - Hình thức xử lý mặt tiếp giáp giữa thân đập và nền: Bóc một lớp trên mặt nền dày 0,3 ÷ 1 m. Khi đất thân đập và nền khác nhau nên cần làm các chân răng, khi đắp đập trên nền đá thì làm các chân răng bằng bê tông hoặc đá xây.  Nối tiếp đập và bờ - Cần đảm bảo các yêu cầu như nối tiếp đập với nền và cần chú ý thêm: - Ở chỗ nối tiếp với bờ, thiết bị chống thấm phải cắm sau vào đá tốt hoặc đá ít phong hoá. Khi tầng không thấm nằm sâu trong bờ, phải cắm thiết bị chông thấm vào bờ một khoảng nhất định. - Mặt nối tiếp thân đập với bờ không đánh cấp, không làm quá dốc, không làm dốc ngược CHƯƠNG 9 Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 60 Ngành công trình thủy lợi THIẾT KẾ CỐNG LẤY NƯỚC 9.1 Tính toán lưu lượng qua cống lấy nước dưới đập - Lưu lượng qua cống được xác định theo công thức sau: Qyc = Q1 + Q2 (9.1) trong đó: Q1 : Lưu lượng cấp nước sinh hoạt, m3/s Q2 : Lưu lượng cấp nước tưới nông nghiệp, m3/s Theo tiêu chuẩn TCVN 4118 – 1985 tính toán lưu lượng Q2 được xác định theo công thức sau: Q2 = q.ω.10 −3 η (9.2) trong đó: q : Hệ số tưới mặt ruộng, l/s.ha η : Hệ số lợi dụng kênh mương, η = 0,8 ω : Diện tích tưới. Giai đoạn Đơn vị I II Lưu lượng cần cấp cho sinh hoạt Q1 m3/s 0,081 0,116 3 Lưu lượng cần cấp cho nông nghiệp Q2 m /s 1,31 1,213 3 Tổng lưu lượng Qyc m /s 1,391 1,36 Vậy để đảm bảo điều kiện cấp nước cho cả 2 giai đoạn thì em sẽ lấy lưu lượng thiết kế của cống Qtk = 1,4 m3/s để xác định khẩu diện cống và các thông số khác của nó. 9.2 Lựa chọn hình thức cống - Lựa chọn tuyến cống: + Tuyến cống được xác định phụ thuộc vào vị trí khu tưới tự chảy, cao trình khống chế tưới tự chảy, điều kiện địa chất nền và mối quan hệ với các công trình khác. Ở đây do đường tràn đổ vào cùng lưu vực và đập đất tương đối dài nên cống có thể được bố trí vào bên phải đập hoặc giữa đập. + Theo đặc điểm địa hình khu tưới và các con kênh sẵn có thì em chọn tuyến cống tại mặt cắt giữa đập. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 61 Ngành công trình thủy lợi - Vì cống đặt dưới đập đất, mực nước thượng lưu khi cống làm việc thay đổi nhiều (từ MNC đến MNDBT) và để đảm bảo yêu cầu vừa cấp nước sinh hoạt vừa cấp nước cho nông nghiệp và về lâu dài nên hình thức cống hợp lý là cống ngầm lấy nước không áp, mặt cắt hình chữ nhật, đóng mở bằng tháp van ở thượng lưu. - Vật liệu làm cống là bê tông cốt thép đổ tại chỗ. - Theo điều kiện địa chất công trình. Và theo điều kiện làm việc của công trình em chọn cao trình đáy cống thấp hơn mực nước chết là Htt: Htt là cột nuớc trong cống để khi hồ làm việc với mực nước chết vẫn cung cấp đủ lưu lượng yêu cầu phục vụ tưới và cấp nước sinh hoạt. 9.3 Thiết kế kênh hạ lưu cống 9.3.1 Thiết kế mặt cắt kênh - Mặt cắt kênh sẽ được thiết kế với lưu lượng Qtk = 1,4 m3/s. - Dựa vào điều kiện địa chất, địa hình nơi tuyến kênh đi qua, sơ bộ ta chọn được các chỉ tiêu sau: + Độ dốc đáy kênh i = 1:5000 + Độ nhám lòng kênh n = 0,025 + Hệ số mái kênh m = 1,5 - Sơ bộ em xác định lưu tốc không xói theo công thức sau (TCVN 4118 – 1985): VKX = K.Q0,1 = 0,57.1,40,1 = 0,641 m/s (9.3) trong đó: Q : Lưu lượng của kênh, Q = 1,4 m3/s K : Hệ số phụ thuộc đất lòng kênh, K = 0,62 (đất sét pha vừa) - Sơ bộ xác định chiều sâu dòng nước h theo công thức (TCVN 4118 – 1985): h = 0,5.(1 + VKX). 3 Q (9.4) 3 = 0,5.(1 + 0,641). 1,4 = 0,92 m - Xác định chiều rộng đáy kênh b theo phương pháp mặt cắt lợi nhất về mặt thủy lực Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 62 f(Rln) = Ngành công trình thủy lợi 4.m0 . i 8,424. 0,0002 = = 0,095 Q 1,4 (9.5) tra Phụ lục (8-1), bảng tra thuỷ lực: Rln = 0,632 m h → R = 1,45 ln tra Phụ lục (8-3), bảng tra thuỷ lực: b = 3,75 → b = 3,75.0,632 = 2,37 m Rln Thiết kế kênh với chiều rộng đáy bk = 3 m → h = 0,83 m. 9.3.2 Kiểm tra điều kiện không xói Vì kênh dẫn nước từ hồ chứa nên hàm lượng bùn cát trong nước nhỏ, không cần kiểm tra điều kiện bồi lắng. Ngược lại, cần kiểm tra điều kiện xói lở: Vmax < VKX (9.6) trong đó: Vmax : Là lưu lớn nhất trong kênh, tính với lưu lượng Qmax. Qmax = K.Qtk = 1,2.1,4 = 1,68 m3/s K : Hệ số phụ thuộc lưu lượng Q, lấy K = 1,2 Theo phương pháp đối chiếu với mặt cắt có lợi nhất về thuỷ xác định được độ sâu dòng chảy khi dẫn lưu lượng Qmax: f(Rln) = 4.m0 . i 8,424. 0,0002 = = 0,079 Q 1,68 tra Phụ lục (8-1), bảng tra thuỷ lực ta có: Rln = 0,676 m b → R = 4,44 ln tra Phụ lục (8-3), bảng tra thuỷ lực ta có: h = 1,36 → h = 0,92 m Rln 1,68 Qmax → Vmax = ω = 3.0,92 = 0,608 (m/s) So sánh: Vmax = 0,608 (m/s) < VKX = 0,641 (m/s) → thoả mãn điều kiện không xói. 9.4 Tính toán khẩu diện cống Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 63 Ngành công trình thủy lợi 9.4.1 Xác định trường hợp tính toán - Khẩu diện cống được xác định ứng với trường hợp chênh lệch mực nước thượng hạ lưu là nhỏ nhất và lưu lượng chảy qua cống là tương đối lớn. Ở đây để đảm bảo yêu cầu cấp nước thì em sẽ tính với trường hợp thượng lưu là MNC và hạ lưu là MN khống chế đầu kênh tưới ZKC, lưu lượng yêu cầu là lưu lượng thiết kế QTK. - Vậy chênh lệch mực nước thượng hạ lưu: [∆Z] = MNC – ZKC = 8,8 – 8,5 = 0,3 m (9.7) - Quan hệ dùng để xác định chiều rộng cống bc Z tt [z] 0 Z tt ~ b c bc b Hình 9.1: Quan hệ bc ~ Ztt dung để xác định chiều rộng cống 9.4.2 Tính bề rộng cống bc Bề rộng cống phải đủ lớn để lấy được lưu lượng cần thiết Q khi chênh lệch mực nước thượng hạ lưu [∆ Z] đã khống chế, tức là phải đảm bảo điều kiện: ∑Zi + i.L ≤ [∆ Z] (9.8) trong đó: [∆Z] : Chênh lệch mực nước thượng hạ lưu cho phép để thiết kế cống, m i : Độ dốc dọc cống ∑Zi : Tổng tổn thất cục bộ, m ∑Zi = Z1 + Zp + Zl + Zv + Z2 (9.9) L : Tổng chiều dài cống, L =65 m iL : Tổn thất dọc đường a. Tổn thất cửa ra: Dòng chảy từ bể tiêu năng ra kênh hạ lưu coi như sơ đồ đập tràn đỉnh rộng chảy ngập. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 64 αv Q2 − b Z2 = 2 2 g (ϕ n bhh ) 2g 2 (9.10) trong đó: b : Bề rộng ở cuối bể tiêu năng, lấy bb = bk = 3,0 m hh: Chiều sâu hạ lưu ứng với lưu lượng tính toán Qtk là hh = 0,83 m ϕn: Hệ số lưu tốc (trường hợp chảy ngập, với giả thiết dòng chảy tương đối thuận), theo bảng Cumin _ QPTL C1 – 78 thì: ϕn = 0,96 vb : Lưu tốc bình quân trong bể tiêu năng Giả thiết chiều sâu bể d = 0,5 m ứng với Qtk = 1,4 m3/s Như vậy: hb = d + hh = 0,5 + 0,83 = 1,33 m vb = Q 1,4 = = 0,35 m/s b.hb 3.1,33 thay trở lại: 1,4 2 1.0,352 − Z2 = = 0,011 m 2.9,81.(0,96.3,0.0,83) 2 2.9,81 b. Tổn thất dọc đường Coi dòng chảy trong cống là đều với độ sâu h1 = hh + Z2 (9.11) = 0,83 + 0,011 = 0,841 m Tổn thất dọc chiều dài cống: hdd = iL  Q   i =  ω.c. R  2 trong đó: ω và c R tính với mặt cắt cống có chiều rộng bc, chiều sâu h1 ω = bc.h1 Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT R= ω χ Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 65 Ngành công trình thủy lợi 1 1 c = R 6 (với n = 0,012, coi cống ngầm như ống dẫn làm việc trong điều n kiện tiêu chuẩn, không có đấu vết rõ ràng của những vết khớp và là công trình bê tông tốt). c. Tổn thất do khe van Do khoảng cách từ tháp van đến cửa ra Lr = 53,5 m, nên có thể lấy chiều sâu cột nước ngay sau tháp van là: hv = h1 + i.Lr (9.12) = 0,841 + i.Lr Tổn thất qua tháp van α .vv 2 Zv = 2ξv. 2.g Theo phụ lục 1 (trang 34) QP.TL.C-1-75 hệ số tổn thất cục bộ qua khe van phẳng ξv = f( bn ) b + Khi bn ≤ 0,1 thì lấy ξv = 0,05. bc + Khi bn ≥ 0,2 thì lấy ξv = 0,1. bc + Nếu 0,1 ≤ v= bn ≤ 0,2 thì ta nội suy giữa hai giá trị này bc Q Q = ωv bc .hv d. Tổn thất qua lưới chắn rác S ξ L = β .( ) 4 / 3 .sin α b (9.13) + b : hệ số hình dạng, với tiết diện tròn b = 1,8. + S : đường kính của thanh thép lưới S = 10 mm + α: góc hợp với phương ngang α = 75o + b : khoảng cách giữa các thanh thép lấy b = 5 cm S ξ L = β .( ) 4 / 3 . sin α = 0,203 b Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư VL = Trang 66 Ngành công trình thủy lợi Q Q = ωL bc .hL hL = hv + Zv e. Tổn thất qua khe phai α .v p 2 Zp = 2ξp. 2.g (9.14) ξp : hệ số tổn thất, theo quy phạm tính toán thuỷ lực cống dưới sâu, Theo phụ lục 1 (trang 34) QP.TL.C-1-75 hệ số tổn thất cục bộ qua khe van phẳng ξv = f( bn ) b + Khi bn ≤ 0,1 thì lấy ξv = 0,05. bc + Khi bn ≥ 0,2 thì lấy ξv = 0,1. bc + Nếu 0,1 ≤ Q bn ≤ 0,2 thì ta nội suy giữa hai giá trị này bc Q vp = ω = b .h p c p hp = hl + Zl f. Tổn thất tại cửa vào Xác định theo công thức của đập tràn đỉnh rộng chảy ngập α .V02 Q2 − Z1 = 2.g .(ε .ϕ nω1 ) 2 2.g Trong đó : + ϕn , ε: hệ số lưu tốc và hệ số co hẹp bên ở cửa vào, ε = 0,98. Ta thiết kế đoạn cửa vào thu hẹp từ 2.bc đến bc, chiều dài đoạn thu hẹp bằng 1,25 bc . 1,25b c => cotgθ = 0,5b = 2,5 c b c β = 2.b = 0,5 c Tra phụ lục 14-8 ( Các bảng tính thuỷ lực ) được m = 0,36. Tra bảng 12 QP.TL.C8-76 ( trang 43 ) với m = 0,36 được ϕn = 0,96. Kết quả ghi trong bảng 9 – 1 PL Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 67 Ngành công trình thủy lợi Từ bảng kết quả ta thấy bc = 1,1 m với i = 0,00143, ∑Zi = 0,28 m đảm bảo điều kiện chênh lệch cột nước thương hạ lưu ∆Z = 0,28 < [∆Z] = 0,3 và kh ông đảm bảo về điều kiện cấu tạo bc > 1 ÷ 1,2m. Vậy giá trị bề rộng cống thiết kế được xác định là bc = 1,3 (m ) với độ dốc đáy cống i = 0,0009 9.5 Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống 9.5.1 Chiều cao mặt cắt cống Hc = h1 + ∆ (9.15) trong đó: h1: Chiều sâu mực nước trong cống ∆ : Độ lưu không của cống, với ∆ = 0,5 ÷ 1, chọn ∆ = 0,5 → Hc = 0,841 + 0,5 = 1,341 m, thiết kế Hc = 1,6 m Với Hc = 1,6 m thoả mãn điều kiện để tiện kiểm tra sửa chữa, và phù hợp với quy phạm TCVN 285 – 2002. 9.5.2 Cao trình đặt cống Cao trình đáy cống ở cửa vào: Zv = MNC - ΣZ – h (9.16) trong đó: ΣZ : Tổng tổn thất cục bộ cho phép ở các bộ phận của cống ở phía trước cửa ra h : Độ sâu dòng đều trong công khi tháo với lưu lượng thiết kế, h = h1 → Zv = 8,8 – 0,18 – 0,841 = 7.78 m Cao trình đáy cống cửa ra: Zr = Zv - i.L (9.17) = 7,78 – 0,075 = 7,705 m Cao trình đáy kênh dẫn hạ lưu: + 7,705 m 9.6 Kiểm tra trạng thái chảy trong cống và tính toán tiêu năng 9.6.1 Xác định trường hợp tính toán - Khi mực nước thượng lưu cao chỉ cần mở một phần cửa van là lấy đủ lưu lượng cần thiết. Dòng chảy sau cửa van thường là dòng xiết. Dòng xiết này nối với Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 68 Ngành công trình thủy lợi dòng êm ở kênh hạ lưu qua nước nhảy. Vì vậy, cần phải kiểm tra trạng thái chảy nhằm: + Kiểm tra xem nước nhảy có xảy ra trong cống không. Thường với mực nước cao ở thượng lưu phải khống chế không cho nước nhảy trong cống, tránh rung động bất lợi. Khi mực nước ở hạ lưu thấp thì việc có nước nhảy trong cống là điều không tránh khỏi. Tuy nhiên năng lượng của dòng chảy lúc này không lớn nên mức độ nguy hiểm không đáng kể. + Xác định chiều sâu bể cần thiết để giới hạn nước nhảy ngay sau cửa ra của cống, tránh xói lở kênh hạ lưu. - Trường hợp tính toán là MNDBT tương ứng có: Q = 1,4 m3/s 9.6.2 Xác định độ mở cống Tính theo sơ đồ chảy tự do qua lỗ ứng với trường hợp MNDBT Q = ϕ .ω c . 2.g.( H o' − hc ) (9.18) trong đó: - ϕ : Hệ số lưu tốc, ϕ = 0,95 - Hc : Độ sâu thu hẹp, hc = ε.a - ωc : Tiết diện thu hẹp, ωc = ε.a.b - a : Độ mở cống a  H - ε : Hệ số co hẹp đứng được lấy theo cửa chữ nhật, ε = f  - Ho’: Cột nước tính toán trước cửa van - Ho’ = Ho - hw - Ho = H + α .vo2 (bỏ qua lưu tốc tới gần vo) 2.g với: H = MNDBT – (∇đáy cửa vào - i.L’) = 14,55 – (7,78 – 0,0009.25) = 6,75 m L’ : Khoảng cách từ cửa vào tới tháp van, L = 25 m hw : Tổn thất cột nước từ cửa vào cho đến vị trí cửa van hw = ZL + Zkp+ Zv + i.L’ = 0,01 + 0.01+0.01+0,0225 = 0,0525 m Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 69 Ngành công trình thủy lợi a  , với a được bằng cách sử dụng bảng H Dựa vào hệ số co hẹp đứng ε = f  quan hệ Jucôxki: F (τ c ) = Q ' 3/ 2 ϕ .bc .H o = 1,4 = 0,065 0,95.1,3.6,753 / 2 tra bảng tính thuỷ lực (15.1&16.1): τc = 0,015 τ’’c = 0,2236 ε=0,611 a 0,015.6,75 τ c .H o' = 0,166 m τc = ε. H ' => a = = 0,611 ε o hc = τc.Ho’ = 0,015.6,75 = 0,101 m h’’c = τ’’c.Ho’ = 0,2236.6,75 = 1,51 m 9.6.3 Kiểm tra trạng thái chảy trong cống a. Định tính dạng đường mặt nước Do mặt cắt cống là chữ nhật nên độ sâu phân giới hk được xác định theo công thức: hk = 3 α .q 2 3 1,4 2 = = 0,49 m g 1,32.9,81 Sử dụng phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực để tìm độ sâu dòng đều ho: f(Rln) = 4mo i 8. 0,0009 = = 0,17 Q 1,4 với: m = 0 ⇒ 4mo = 8 Tra bảng (8.1) bảng tính thuỷ lực được Rln = 0,36 m với n = 0,012 b 1,3 ⇒ R = = 3,61 0,36 ln Theo Phụ lục (8.3) bảng tính thuỷ lực: ho = 2,19⇒ ho = 0,79 m Rln hc = 0,101 hk = 0,49 h0 = 0,79 So sánh: hc < hk < ho Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 70 Kết luận: Dạng đường mặt nước sau van là đường nước dâng CI b. Định lượng đường mặt nước CI - Để vẽ đường mặt nước thì sẽ xuất phát từ mặt cắt thu hẹp C- C vẽ về cuối cống. Mặt cắt C- C thường lấy cách cửa van một đoạn: lc = 1,4a = 1,4.0,166 = 0,23 m - Dùng phương pháp cộng trực tiếp để vẽ đường mặt nước. Theo phương pháp này khoảng cách giữa hai mặt cắt có độ sâu h1và h2 đã biết: ∆L = ∆∋ i−J (9.19) trong đó: ∆∋ = ∋2 - ∋1 α .v22 với: ∋2 = h2 + 2.g  v J2 =  2 c R 2  với:     α .v12 ∋1 = h1 + 2.g 2  v J1 =  1 c R 1      J = J1 + J 2 2 2 L = Σl = Lr – lc = 58 – 0,23 = 57,77 m Tính được độ sâu cuối cống hr. Số liệu tính toán cho ở bảng (Phụ lục) Vậy ứng với: ∑l = L = 57,77 m ⇒ hr = 0,32 m. c. Kiểm tra nước nhảy trong cống Điều kiện để không có nước nhảy trong cống là hr < hk. Theo bảng tính thì hr = 0,32 m hh như vậy chiều sâu bể tiêu năng giả thiết như trên đảm bảo tiêu hết năng lượng thừa của dòng chảy. Chiều dài bể tiêu năng được xác định theo công thức Lb = 3.hb+L1 Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT (9.21) Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 72 Ngành công trình thủy lợi trong đó: L1 : Chiều dài nước rơi, được tính như qua đập tràn đỉnh rộng L1 =1,33 H o ( P + 0,3.H o ) P = d = 0,5 m α .vr2 3,365 2 Ho = hr + = 0,32 + = 0.492 m 2.9,81 2.g L1 =1,33 0,492( 0,5 + 0,3.0,32) = 0,7 m Vậy chiều dài bể tiêu năng: Lb = 3.1,44 + 0,70 = 5,02 m Kết luận, thiết kế bể tiêu năng với các thông số sau: Chiều sâu bể tiêu năng: d = 0,5 m Chiều dài lòng bể tiêu năng: L = 5,5 m 9.8 Chọn cấu tạo cống 9.8.1 Bộ phận cửa vào và cửa ra Cửa vào và cửa ra đảm bảo điều kiện nối tiếp thuận với kênh thượng, hạ lưu cống. Bố trí tường hướng dòng với hình thức mở rộng dần. Tường cánh thượng và hạ lưu thấp dần và hạ theo mái đập Chiều dài sân sau lấy bằng chiều dài sau nước nhảy được tính từ mặt cắt sau nước nhảy đến mặt cắt ở đó mạch động lưu tốc có giá trị thường thấy ở dòng chảy đều. Sau bể tiêu năng cần bố trí một đoạn bảo vệ kênh hạ lưu có chiều dài bằng chiều dài sau nước nhảy.Lss = 2,5.Lbể = 13,75m Vậy chọn chiều dài đoạn kênh được bảo vệ sau bê tiêu năng là Lsn = 15(m). Hình thức bảo vệ là đá xây dày δ = 0,5(m). 9.8.2 Thân cống 9.8.3 Mặt cắt thân cống Cống làm bằng bê tông cốt thép M200 đổ tại chỗ. Mặt cắt ngang của cống có dạng kết cấu khung cứng, làm vát các góc để tránh ứng suất tập trung.Mặt cắt ngang của cống được thiết kế với kích thước (1,5x 2,1)m Chiều dày thành cống được xác định theo điều kiện chịu lực, điều kiện chống thấm và yêu cầu cấu tạo. Chiều dày thân cống theo điều kiện cấu tạo t = 50 (cm). Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 73 Ngành công trình thủy lợi Do t = 0,4 m nhỏ hơn yêu cầu chống thấm nên ta đắp thêm một lớp đất sét được đầm nện kỹ bằng thủ công dày 0,5 m. Hình 9. 3: Mặt cắt cống 9.8.4 Phân đoạn cống Do cống có chiều dài lớn nên ta phân cống làm nhiều đoạn để tránh rạn nứt do lún không đều, các đoạn được nối với nhau bởi khe nối. Chiều dài mỗi đoạn khoảng 10 ÷ 15 (m). Tại các khe nối có đặt các thiết bị chống rò nước là các tấm kim loại, trong các khe của khớp nối đặt bao tải tẩm nhựa đường. Các tấm nối bao gồm tấm nối ngang và tấm nối đứng, có cấu tạo như sau: Hình 9.4: Khớp nối ngang trên đỉnh Hình 9.5: Khớp nối ngang dáy cống Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 74 Ngành công trình thủy lợi Hình 9.6: Khớp nối đứng 9.8.5 Nối tiếp với nền Trước khi đổ bê tông cống ta đổ một lớp bê tông lót M100 dày 10 cm ở mặt tiếp xúc giữa cống và nền. 9.8.6 Nối tiếp cống với đập Dùng đất thủ công đầm chặt tạo thành một lớp bao quanh cống dày 1m. Dọc theo thân cống tại những chỗ nối tiếp làm thành các gờ để đảm bảo nối tiếp cống với đập được tốt hơn đồng thời làm tăng đường viền thấm. 9.8.7 Tháp van và cầu công tác Tháp van được bố trí ở mái thượng lưu cách cửa cống về phía hạ lưu 30 m. Trong tháp van ta bố trí ta bố trí một van sửa chữa và một van công tác, bố trí lỗ thông hơi sau tháp van để tránh hiện tượng chân không trong cống có thể xảy ra do nước nhảy. Mặt cắt tháp van có dạng hình chữ nhật, làm bằng bê tông cốt thép M200, phía trong tháp có cầu thang lên xuống, phía trên tháp bố trí nhà quản lí và đặt máy đóng mở van. Cầu công tác nối từ đỉnh đập đến tháp. Các kích thước cụ thể của tháp van được thể hiện trên bản vẽ cống. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 75 Ngành công trình thủy lợi CHƯƠNG 10 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỐNG NGẦM 10.1 Mục đích và trường hợp tính toán Cống ngầm lấy nước trong thân đập là một hạng mục công trình quan trọng được xây dựng để dẫn nước qua thân đập. Cống ngầm được thiết kế đặt trong thân đập, mặt dưới tiếp xúc với nền đập, các mặt còn lại tiếp xúc với thân đập. Trong quá trình làm việc cống chịu nhiều loại lực phức tạp như : trọng lượng bản thân cống, áp lực nước bên trong và bên ngoài cống, áp lức đất bên ngoài cống.... Do vậy để cống ngầm đảm bảo điều kiện ổn định trong mọi trường hợp làm việc ta phải tính toán cấu tạo, kết cấu các bộ phận của cống ngầm. 10.1.1 Mục đích tính toán Mục đích của việc tính toán kết cấu cống ngầm là xác định nội lực trong các bộ phận cống ứng với các trường hợp làm việc khác nhau, để từ đó bố trí cốt thép và kiểm tra hợp lý chiều dày của thành cống, kết cấu của cống ngầm phải đảm bảo về yêu cầu chịu lực và cấu tạo theo cả phương ngang và phương dọc cống. 10.1.2 Trường hợp tính toán Tính toán kết cấu cống ngầm nhằm đảm bảo điều kiện ổn định trong mọi trường hợp làm việc, ta thường tính toán trong các trường hợp sau: - Khi công trình mới thi công xong, cống chưa có nước. - Khi công trình làm việc bình thường, mực nước thượng lưu là MNDBT cống mở để lấy nước ứng với lưu lượng thiết kế. - Khi thượng lưu là MNDGC, cống đóng không lấy nước. - Khi có lực động đất. Trong phạm vi đồ án này ta chỉ tính toán ngoại lực tác dụng lên một mặt cắt cống (mặt cắt ở giữa đỉnh đập), cho một trường hợp làm việc của cống là trường hợp mực nước thượng lưu là MNDGC, cống đóng . Trong phạm vi đồ án này ta sẽ tính toán kết cấu cống theo phương ngang cống, tính toán cho mặt cắt giữa đỉnh đập. Cống là cống hộp nên ta tính cho 1 m dài của cống . Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 76 Ngành công trình thủy lợi 10.2 Tài liệu cơ bản và yêu cầu thiết kế 10.2.1 Tài liệu cơ bản  Vị trí và kết cấu cống ngầm Cống ngầm được đặt ở phía bờ phải của đập, tuyến cống được bố trí xiên một góc 75o với tuyến đập và được chạy men theo đường đồng mức để giảm khối lượng đào đắp lớn . Đáy cửa vào của cống được đặt ở cao trình + 7,78 m, đáy cửa ra của cống được đặt ở cao trình + 7,705 m, tổng chiều dài của cống là 83 m . Cống dạng cống hộp, được làm bằng bê tông cốt thép M200 có mặt cắt ngang dạng hình chữ nhật, tại các góc có làm vát để giảm ứng suất tập trung. Mặt cắt ngang có các kích thước như hình 11-1. Hình 10.1: Cắt ngang thân cống  Lực tác dụng lên cống trong trường hợp tính toán * Các lực tác dụng : Khi thượng lưu là MNDGC, cống đóng không lấy nước, các lực tác dụng lên cống với mặt cắt giữa đỉnh đập bao gồm: - Trọng lượng bản thân cống. - Áp lực đất . - Áp lực nước bên ngoài cống. * Số liệu và chỉ tiêu tính toán : - Tại mặt cắt tính toán ta có các thông số sau: + Cao trình đặt cống : ∇đặt cống = 7,78 (m). + Cao trình đỉnh cống :∇đỉnh cống = 9,98 (m). + Cao trình đất đắp ( cao trình đỉnh đập ): ∇đỉnh đập = 19,20 (m). Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 77 - Đất đắp đập có các chỉ tiêu cơ lý như sau : γtn = 1,7 T/ m3 ; γdn = 0,95 T/ m3 ;γbh = 1,95 T/ m3. Ctn = 2,3 (T/m2). ; Cbh =1,4(T/m2); ϕtn = 21,60 ; ϕtn = 13,110 - Đất nền có các chỉ tiêu cơ lý sau : nền đá, có: + Hệ số ma sát : f = 0,6. + Các đặc trưng chống cắt, f0 = 0,55 ; C = 0,2kg/cm2 = 20 (kN/m2). + Cường độ chịu nén giới hạn : R = 1200 kg/cm2. - Bê tông M200 có: γb = 2,4 T/m3. Rn = 90 daN/cm2. Rk = 7,5 daN/cm2. Eb = 2,4.10-5 daN/cm2. mb = 1,0. - Cốt thép : Dùng cốt thép nhóm CII có : Ea = 2,1.10-6 daN/cm2. Ra = Ra’= 2700 daN/cm2. ma = 1,1. µmin = 0,1%. - Hệ số độ tin cậy kn ( với công trình cấp III ), kn = 1,10.  Yêu cầu thiết kế Khi tính toán thiết kế phải đảm bảo các yêu cầu sau : - Công trình và nền của nó phải đảm bảo an toàn về ổn định và biến dạng. - Kết cấu cống phải đủ khả năng chịu lực ( không vượt quá giới hạn về cường độ và ổn định ) trong quá trình làm việc. - Kết cấu cống không vượt quá giới hạn cho phép về biến dạng, khe nứt cho phép [an] trong quá trình làm việc. - Bố trí cốt thép phải hợp lý và kinh tế. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 78 10.3 Xác định các lực tác dụng lên cống Xét một đoạn cống có chiều dài 1 m, sơ đồ các lực tác dụng lên cống được thể hiện ở hình 11-2. MÆt ®Êt ®¾p z1 Mùc n íc ngÇm q1 z2 q2 p2 q4 p1 p1 p2 q5 q5 h q6 p2' p1' r p1' p2' q3 Hình 10-2: Sơ đồ tính toán lực tác dụng lên cống Trong đó : + q1 : áp lực đất trên đỉnh cống. + q2 : áp lực nước trên đỉnh cống. + q3 : áp lực nước dưới đáy cống. + q4 : trọng lượng bản thân tấm nắp trên cống. + q5 : trọng lượng bản thân tấm bên cống. + q6 : trọng lượng bản thân tấm đáy cống. + p1, p1' : áp lực đất bên thành cống. + p2, p2' : áp lực nước bên ngoài tác dụng lên tấm bên cống. + r : phản lực nền. Sau đây ta sẽ lần lượt xác định giá trị các lực trên : 10.3.1 Áp lực đất  Áp lực đất trên đỉnh cống q 1 = K.∑ γ i .Z i (10-1) Trong đó : + Zi và γi là chiều dày và dung trọng của lớp đất đắp trên đỉnh cống. (Phần trên đường bão hoà tính theo dung trọng tự nhiên, phần nằm dưới đường bão hoà tính theo dung trọng đẩy nổi ). Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 79 Dựa vào sơ đồ tính thấm qua đập đất với các mặt cắt ở sườn đồi bên phải ta sẽ xác định được đường bão hoà, từ đó xác định được các Zi và γi tương ứng. Ta thấy vị trí đặt cống rất gần với mặt cắt II-II khi tính thấm. Để đơn giản tính toán có thể coi gần đúng phương trình đường bão hoà của mặt cắt dọc cống như đường bão hoà của mặt cắt II-II. => Phương trình đường bão hoà : y = 5,02 1 − 0,015x (11-2) Ta xác định chiều cao của đường thấm tại mặt cắt giữa mái hạ lưu đập : Xác định khoảng cách từ gốc toạ độ đến mặt cắt giữa đỉnh đập x = 27 (m). Thay vào phương trình đường bão hoà ta được : y = 5,02 1 − 0,015.27 = 3,24 (m). Cao trình đường bão hoà tại mặt cắt tính toán : ∇đbh = ∇đáy đập + 3,24 = 7,6 + 3,24 = 10,84 (m). - Chiều cao từ mặt đất đắp đến đường bão hoà : Z1 = ∇đỉnh đập -∇đbh = 19,20 – 10,84 = 8,36 (m). - Chiều cao của đường bão hoà đến đỉnh cống : Z2 = ∇đbh - ∇đỉnh cống = 10,84 – 9,98 = 0,86 (m). - Dung trọng tự nhiên của đất đắp đập : γtn = 1,7 (T/m3). - Dung trọng đẩy nổi của đất đắp : γđn = γbh - γn = 1,95 – 1,0 = 0,95 (T/m3). + K : là hệ số tập trung áp lực đất, phụ thuộc vào tính chất đất nền, phương pháp đặt cống, chiều sâu chôn cống và tỷ số H . Trong đồ án này cống được đặt D1 một phần trong nền. Đối với cống cứng thì hệ số K lấy theo bảng 15-4 (Giáo trình thủy công tập II trang 169). Với : H là chiều cao cột đất trên đỉnh cống. H = ∇đỉnh đập - ∇đỉnh cống = 19,2 – 9,98 = 9,22 (m). D1 Chiều rộng của cống, D1 = 1,2 m. => H = 7,68 . D1 → Tra bảng 15-4, với cống đặt trên nền đá ta được K = 1,73. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 80 Ngành công trình thủy lợi => q1 = 1,73.(1,7.8,36 + 0,95.0,86) = 26,0 (T/m).  Áp lực đất hai bên thành cống ( p1, p2 ) Biểu đồ áp lực 2 bên có dạng hình thang: p1 = q1 tg2(45o – ϕ/2) , ( trên đỉnh ) (11-3) p1’= q1’tg2(45o - ϕ/2) , ( dưới đáy ) Trong đó : + q1’= q1 + γđđ.H = 26,0 + 0,7.2,4 = 27,68 (T/m). + H : chiều cao cống, H = Hc + 2t = 1,6 + 2.0,4 = 2,4 (m). + γđđ Dung trọng đất đắp hai bên thành cống, lấy bằng dung trọng đẩy nổi, γđ = γđn = 0,95 (T/m3). 21,6 o ) = 12,08 (T/m) . 2 21,6 o p1' = 27,68.tg 2 (45o − ) = 12,86 (T/m) . 2 p1 = 26,0.tg 2 (45o − => 10.3.2 Áp lực nước  Trên đỉnh cống (q2) q2 = γn.Z2 = 1,0.0,86 = 0,86 (T/m). (11-4)  Hai bên thành cống (p2, p2’) p2 = γn.Z2 = 1,0.0,86 = 0,86 (T/m). p2’ = γn.(Z2 + H) =1,0.(0,86 + 9,22) = 10,08 (T/m).  Dưới đáy cống q3 = γn.(Z2 + H) =1,0.( 0,86 + 9,22) = 10,08 (T/m). 10.3.3 Trọng lượng bản thân  Tấm nắp q4 = γb.tn = 2,4.0,4 = 0,96 (T/m). (11-5) Với tn là chiều dày nắp cống, tn = 0,4 m.  Tấm bên (phân bố theo phương đứng) q5 = γb.tb = 2,4.0,4 = 0,96 (T/m). Với tb là chiều dày tấm bên, tb = 0,4 m.  Tấm đáy q6 = γb.tđ = 2,4.0,4 = 0,96 (T/m) . Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 81 Với tđ là chiều dày tấm đáy, tđ = 0,4 m. 10.3.4 Phản lực nền r Biểu đồ phân bố phản lực nền phụ thuộc vào loại nền và cách đặt cống , thường r không phân bố đều, song trong tính toán ta xem gần đúng là phân bố đều, khi đó : r = q1 + q2 - q3 +q4 + q6 + 2. q 5 . (H − t d − t n ) B r = 26,0 + 0,86 – 10,08 + 0,96 + 0,96 + 2.0,96. (11-6) (9,22 − 0,4 − 0,4) = 26,78 2,0 (T/m). Với B = bc + 2tb = 1,2 + 2.0,4 = 2,0 (m). 10.3.5 Sơ đồ lực cuối cùng  Các lực thẳng đứng - Phân bố trên đỉnh : Tải trọng tiêu chuẩn: qtc = q1 + q2 + q4 = 26,0 + 0,86 + 0,96 = 27,82 (T/m). Tải trọng tính toán : q = 1,1.q1 + 1.q2 + 1,05.q4 = 30,468 (T/m). Trong đó : các hệ số 1,1; 1 và 1,05 là các hệ số vượt tải được tra trong bảng 6.1 trang 22 TCXDVN 285 – 2002. - Phân bố hai bên thành : Tải trọng tiêu chuẩn : q5 tc = 0,96 (T/m). Tải trọng tính toán : q5 = 1.05.q5 tc = 1,01 (T/m). - Phân bố dưới đáy : - Tải trọng tiêu chuẩn : qn tc = r + q3 – q6 = 26,78 + 10,08 - 0,96 = 35,9 (T/m). Tải trọng tính toán : qn = r + 1.q3 – 1,05.q6 = 35,852 (T/m).  Các lực nằm ngang Phân tải trọng ngang làm hai bộ phận, bộ phận đều p, và bộ phận tuyến tính p’. - Bộ phận đều : Tiêu chuẩn : Tính toán : ptc = p1 + p2 = 12,08 + 0,86 = 12,94 (T/m). p = 1,2.p1 +1.p2 = 15,356 (T/m). - Bộ phận tuyến tính : Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 82 Tiêu chuẩn : p’tc = (p1’ – p1) + (p2’ – p2) = (12,86 -12,08) + (10,08 – 0,86) = 10,0 (T/m). Tính toán : p’ = 1,2.(p1’ – p1) + 1.(p2’ – p2) = 10,156 (T/m). q p q5 pt p p q5 qn p pt Hình 10.3: Sơ đồ lực cuối cùng tác dụng lên cống ngầm Kết quả tính toán nội lực được ghi ở bảng 10-1 PL : ( Các hệ số vượt tải n được tra ở bảng 6.1 ( trang 22 ) TCXDVN 285-2002 ứng với mỗi loại tải trọng ). 10.4 Xác định nội lực cống ngầm 10.4.1 Mục đích tính toán Thông qua tính toán nội lực cống ngầm ta sẽ xác định được chính xác các giá trị nội lực ở các vị trí khác nhau của cống, phục vụ cho việc tính toán, bố trí cốt thép sau này. 10.4.2 Phương pháp tính toán Mặt cắt ngang của cống là khung siêu tĩnh bậc ba. Theo cơ học kết cấu để xác định nội lực trong cống ta có một số phương pháp sau: - Phương pháp lực. - Phương pháp chuyển vị. - Phương pháp phần tử hữu hạn. - Phương pháp tra bảng. Để đơn giản trong tính toán ta sử dụng phương pháp tra bảng để tính và xác định nội lực của kết cấu. 10.4.3 Nội dung của phương pháp Tiến hành chuyển mặt cắt thực tế của cống (có độ dày) về mặt cắt có thể áp dụng các công thức của cơ học kết cấu (không có độ dày). Và chuyển các lực tác dụng lên cống về các lực tính toán đối với mặt cắt cống chuyển đổi. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 83 Ngành công trình thủy lợi Sau đó ta áp dụng nguyên lý cộng tác dụng để xác định nội lực cho từng bộ phận, từng mặt cắt của cống. Dùng nguyên lý cộng tác dụng ta xác định được biểu đồ nội lực cuối cùng của kết cấu. Sơ đồ tính toán kết cấu cống ngầm tại mặt cắt tính toán sau khi chuyển đổi như sau: Hình 10.4: Sơ đồ quy đổi 10.4.4 Xác định biểu đồ mô men trong kết cấu  Sơ đồ 1  Tải trọng phân bố đều ở phía trên là q, ở phía dưới là qn, hai bên thành cống không có lực tác dụng. Được thể hiện trên hình 10.5 Hình 10.5: Sơ đồ xác định M ứng với q và qn Ta có: B = 1,6m; h = 2,0m. k= J2 h * J1 B Trong đó: + J1, J2: Mômen quán tính của thanh AB và AD. Vì thành đứng và bản ngang có chiều dày bằng nhau t = 0,4m. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 84 + h, B: Chiều cao, chiều rộng của mặt cắt cống đã chuyển đổi. k= h J 2 2,0 * = = 1,25 B J 1 1,6  Công thức xác định mômen tại các điểm như sau (Tra sổ tay kỹ thuật thủy lợi tập 1, trang 230) MB = MC = - B 2 * [ q * ( 2 * k + 3) − qn * k ] 12 * k 2 + 4 * k + 3 ( ) B 2 * [ qn * ( 2 * k + 3) − q * k ] MA = MD = 12 * k 2 + 4 * k + 3 ( M3 = M4 = ) MA + MB 2 B2 − MB M1 = q * 8 M2 = qn * B2 − MA 8 Kết quả tính toán được ghi ở bảng sau Giá trị mô men ứng với tải trọng tính toán qn, q MB = MC MA = MD M3 = M4 M1 -2,63 -3,18 -2,90 7,05 M2 7,71  Sơ đồ 2 Tải trọng phân bố đều ở hai bên thành cống là p, ở trên và ở dưới cống không có tải trọng tác dụng.  Sơ đồ tính: Hình 10.6: Sơ đồ xác định M ứng với p Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 85  Công thức xác định mô men tại các điểm: Dưới tác dụng của lực phân bố đều p, mômen tại các điểm được xác định như sau: h2 * k MA = MB = MC = MD = - p* 12 * (k + 1) M1 = M2 = MA. h 2 * (k + 3) M3 = M4 = p* 24 * (k + 1) Kết quả tính toán được ghi ở bảng sau: Giá trị mô men ứng với tải trọng tính toán P MA = MB = MC = MD -3,97 M3 = M4 6,74 M1 = M2 = MA -3,97  Sơ đồ 3 Tải trọng phân bố hai bên thành cống có dạng tuyến tính, trên đỉnh và dưới đáy cống không có lực tác dụng.  Sơ đồ tính: Hình 10.7: Sơ đồ xác định mômen ứng với pt  Công thức xác định mô men tại các điểm. Dưới tác dụng của lực phân bố dạng tuyến tính, mô men tại các điểm được phân bố như sau : − Pt * h 2 * k * (2 * k + 7) MB = MC = 60 * (k 2 + 4 * k + 3) Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 86 MA = MD = − Ngành công trình thủy lợi Pt * h 2 * k * (3 * k + 8) 60 * (k 2 + 4 * k + 3) M1 = M A; M 2 = M D M3 = M4 = Pt * h 2 k + 3 * 48 k +1 Kết quả tính toán được ghi ở bảng sau: Giá trị mô men ứng với tải trọng tính toán Pt MB = MC MA = MD M3 = M4 M1 -0,259 -0,320 0,618 -0,259  Tổng hợp cả 3 sơ đồ trên ta có giá trị M được ghi ở bảng sau : Giá trị mô men ứng với tải trọng tính toán của kết cấu MA = MD MB = MC M3 = M4 M1 -7,47 -6,86 4,46 2,83 M2 -0,320 M2 3,42 Từ kết quả ở bảng 6-4 , biểu đồ mô men cuối cùng (M) có dạng như sau: Hình 10.8: Biểu đồ mômen mặt cắt ngang cống 10.4.5 Xác định biểu đồ lực cắt cuối cùng q Biểu đồ lực cắt Q được suy ra từ biểu đồ mô men M. Chẳng hạn ta tính lực cắt QAB tại nút A của thanh AB theo công thức sau: 0 QAB = Q AB ± ∆M LAB Trong đó: + QAB: Lực cắt cần tìm tại tiết diện A của đoạn thanh AB. + Q0AB: Lực cắt tại tiết diện A của thanh AB do tải trọng tác dụng trong đoạn thanh AB gây ra khi coi đoạn thanh đó là dầm đơn giản hai đầu ngàm. + ∆M: Hiệu đại số các tung độ mô men tại hai đầu A, B. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 87 + ∆M : Lấy dấu dương khi từ trục thanh quay một góc nhỏ hơn 900 về phương của đường nối hai tung độ mômen ở hai đầu thanh là thuận chiều kim đồng hồ và lấy dấu âm khi quay ngược kim đồng hồ. + LAB: Chiều dài của đoạn thanh AB. Kết quả tính toán giá trị lực cắt cuối cùng Q của kết cấu được ghi ở bảng sau: Giá trị lực cắt ứng với tải trọng tính toán QDA = -QAD QBC = -QCB QAB= -QDC 27,22 24,21 19,58 QCD = - QBA 18,39 Từ kết quả tính toán ở bảng trên ta thấy biểu đồ Q có dạng: 24,21 -18,39 -18,39 19,58 -27,22 27,22 Hình 10.9: Biểu đồ lực cắt của mặt cắt ngang cống 10.4.6 Biểu đồ lực dọc cuối cùng Để xác định được biểu đồ lực dọc N trong thanh, ta dựa vào biểu đồ lực cắt Q đã xác định ở trên. Bằng phương pháp cân bằng nút, ta tách riêng từng nút và đặt tất cả các lực lên nút đó. Dựa vào phương trình cân bằng lực ta xác định được chiều và giá trị lực dọc tác dụng lên các thanh đi qua nút đó. Lần lượt tách các nút A, B, C, D ta sẽ xác định được lực dọc ở tất cả các thanh. Kết quả tính toán lực dọc trong các thanh được ghi ở bảng sau: Giá trị lực dọc ứng với tải trọng tính toán NAB = NDC NBA = NCD NBC = NCB - 27,22 -24,21 - 18,39 NAD = NDA 19,58 Từ kết quả tính toán ở bảng trên ta thấy biểu đồ N có dạng: Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 88 18,39 24,21 B - C N BC N CB Q BC Q BA N BA - N2 - 27,22 A - D QCB Q CD N AB NCD NDC Q AB QDC QDA QAD NAD NDA 19,58 Hình 10.10: Biểu đồ lực dọc của mặt cắt ngang cống 10.5 Tính toán cốt thép 10.5.1 Số liệu tính toán + Chọn BT M250, cốt thép nhóm CII để tính toán và bố trí cốt thép trong cống. + Cường độ tính toán của bê tông theo giới hạn I khi nén dọc trục ta có Rn=110kg/cm2 (Theo phụ lục 2 Giáo trình BTCT). + Cường độ tính toán của bê tông theo giới hạn I khi kéo dọc trục ta có Rk=8,8kg/cm2 (Theo phụ lục 2). + Hệ số tin cậy của công trình: Công trình cấp III kn=1,15 (Theo phụ lục 3). + Hệ số làm việc của cốt thép ma = 1,1(Theo phụ lục 8). + Hệ số điều kiện làm việc của bê tông mb = 1 (Theo phụ lục 5). + Hệ số tổ hợp tải trọng với tổ hợp cơ bản nc = 1 (Theo phụ lục 4). + Cường độ chịu kéo của thép Ra = 2700 kg/cm2 (Theo phụ lục 7). + Cường độ chịu nén của thép Ra’ = 2700 kg/cm2 (Theo phụ lục 7). + Môđun đàn hồi của thép Ea = 2,1*106 kg/cm2 (Theo phụ lục 9). + Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ là a = a' = 5cm. + Chiều cao hữu ích của tiết diện là: h0 = h - a = 40 - 5 = 35 cm. + Hệ số giới hạn α0 = 0,6 → A0 = α0*(1 - 0,5*α0) = 0,42. + Chiều dài tính toán của kết cấu l0’ = 0,5*H = 0,5*2 = 1: thành cống. l0’’ = 0,5*B = 0,5*1,6 = 0,8: trần và đáy cống. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 89 + Độ mảnh λh của cấu kiện: λ = l0 ≤ 5. h0 + Hàm lượng cốt thép tối thiểu µmin = 0,05% (bảng 4 – 1 Giáo trình Kết cấu bê tông cốt thép). + Hàm lượng cốt thép lớn nhất µmax = 3,5%. 10.5.2 Trường hợp tính toá Tính toán bố trí cốt thép theo phương ngang của cống. Chọn tải trọng tính toán để tính toán và bố trí cốt thép cho cống. Dựa vào bảng kết quả tính toán nội lực ta chọn một trị số nội lực để tính toán và bố trí cốt thép như sau: Biểu đồ nội lực để tính toán và bố trí cốt thép theo phương ngang cho cống như sau: 24,21 -18,39 24,21 18,39 B - C -18,39 Q2 19,58 - N2 A - - -27,22 27,22 27,22 D 19,58 Hình 10.11: Biểu đồ nội lực của trường hợp tính toán. Các mặt cắt tính toán: Dựa vào biểu đồ mô men, chọn những mặt cắt có trị số mô men lớn nhất để tính toán và bố trí cốt thép: + Với trần cống: Ta chọn cho 2 mặt cắt đại biểu: Mặt cắt đi qua B có mômen căng trên lớn nhất, và mặt cắt đi qua điểm 1 có mô men căng dưới lớn nhất tính toán bố trí cốt thép cho trần cống: MB = - 6,86 (T.m); QB = 24,21 (T); NB = - 18,39 (T). M1 = 2,53(T.m); Q1 = 0 (T); N1 = -25,72 (T). + Với thành bên: Chọn mặt cắt qua A là mặt cắt có giá trị mômen căng ngoài lớn nhất, và mặt cắt qua 3 là mặt cắt có giá trị mô men căng trong lớn nhất để tính toán và bố trí cốt thép cho thành bên của cống. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 90 Ngành công trình thủy lợi MA = - 7,47 (T.m); QA = 19,58 (T); NA = - 27,22 (T). M2 = 4,46 (T.m); Q2 = 0 (T); N2 = -18,39 (T). + Với đáy cống: Chọn mặt qua D là mặt cắt có giá trị mô men căng ngoài lớn nhất và mặt cắt qua điểm 2 là mặt cắt có mô men căng trên lớn nhất để tính toán và bố trí cốt thép cho đáy cống MD = - 7,47 (T.m); QD = 27,22 (T); ND = - 19,58 (T). M3 = 3,42 (T.m); Q3 = 0 (T); N3 = -19,58 (T). 10.5.3 Tính toán cốt thép dọc chịu lực  Tính toán và bố trí cốt thép cho trần cống a. Mặt cắt B (trần cống): MB = - 6,86 (T.m); QB = 24,21 (T); NB = - 18,39 (T). Tiết diện tính toán là hình chữ nhật có các kích thước b x h = 100 x 40 (cm). Cấu kiện có tiết diện chữ nhật, đồng thời chịu tác dụng của mô men M và lực nén đúng tâm N nên là cấu kiện chịu nén lệch tâm. * Trình tự tính toán cốt thép cho mặt cắt như sau: - Xét uốn dọc: + lo 0,5 * B 0,5 * 1,6 = = = 2 ,5 < 10 nên ảnh hưởng của uốn dọc h h 0,4 với cấu kiện là không đáng kể, do đó ta lấy η = 1. + Độ lệch tâm e0: e0 = M 6,86 = = 0,373 (m). N 18,39 Ta thấy η*e0 = 37,3cm > 0,3*h0 = 0,3*35= 10,5cm nên cấu kiện là cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 91 Ngành công trình thủy lợi - Tính toán cốt thép: Sơ đồ ứng suất: η.e o S¬ ®å øng suÊt tÝnh cÊu kiÖn chÞu nÐn lÖch t©m lín Hình 10.12: Sơ đồ ứng suất mặt cắt B. Trong đó: e = η*e0+ 0,5*h - a = 52,3 (cm): Là khoảng cách từ điểm đặt lực dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu nén Fa. e' = η*e0 - 0,5*h + a' = 22,3 (cm): Là khoảng cách từ điểm đặt của lực nén dọc N đến trung tâm cốt thép Fa'. x: Chiều cao vùng nén của cấu kiện. Công thức cơ bản (các phương trình cơ bản) kn*nc*N ≤ mb*Rn*b*x + ma*Ra'*Fa' - ma*Ra*Fa kn*nc*N*e ≤ mb*Rn*b*x*(h0 - x ) + ma*Ra'*Fa'*(h0- a') 2 (1) (2) Đây là bài toán xác định Fa và Fa' khi biết các điều kiện b, h, M, N,...của cấu kiện. Chọn x = α0*h0 (α = α0, A = A0) thay vào phương trình (2) ta được: k n * nc * N * e − mb * Rn * b * h02 * Ao Fa' = ma * Ra' * (h0 − a ' ) 1,15 * 1 * 18390 * 52,3 − 1 * 110 * 200 * 352 * 0,42 → Fa' = = - 114,6 (cm2). 1,1 * 2700 * (35 − 5) Vì Fa' < 0 nên ta chọn Fa' theo các điều kiện sau: + Điều kiện về hàm lượng cốt thép tối thiểu Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Trang 92 Ngành công trình thủy lợi Fa' = µmin*b*h0= 0,0005*100*35 = 1,75 cm2. + Điều kiện cấu tạo: Fa' = 5 φ12 = 5,65 cm2. Vậy chọn Fa' = 5φ12, khoảng cách giữa các thanh cốt thép là 20 (cm). Bây giờ bài toán trở thành bài toán xác định Fa khi biết Fa' và các điều kiện khác. Đặt A = α*(1- 0,5*α), từ phương trình (2) ta có: k n * nc * N * e − ma * Ra' * Fa' * (h0 − a ' ) A= mb * Rn * b * h02 = 1,15 *1*18390 * 52,3 − 1,1* 2700 * 5,65 * (35 − 5) = 0,045 1*110 *100 * 35 2 Có A ta tính được α = 1- 1 − 2 * A = 0,045 2 * a' 10 = = 0,28 h0 35 2.a' Ta thấy α< h chứng tỏ Fa' chỉ đạt σa' µmin*b*h0 = 2,1cm2 thoả mãn điều kiện hàm lượng thép tối thiểu, chọn Fa = 5Φ12 = 5,65 cm2 b. Mặt cắt 1 (Trần cống): M1 = 2,53(T.m); Q1 = 0 (T); N1 = -25,72 (T). Tiến hành tính toán tương tự như mặt cắt A ta được kết quả như sau: Độ lệch tâm e0: e0 = M 2,53 = = 0,098 (m). N 25,72 Ta thấy η*e0 = 9,8 cm < 0,3*h0 = 0,3*35= 10,5cm nên cấu kiện là cấu kiện chịu nén lệch tâm bé. Sinh viên: Vũ Văn Duy 47LT Lớp Đồ án tốt nghiệt kỹ sư Ngành công trình thủy lợi Trang 93 - Tính toán cốt thép: Sơ đồ ứng suất: η.e o Hình 10.13: Sơ đồ ứng suất mặt cắt 1 Trong đó: e = η*e0 + 0,5*h - a = 24,8 (cm) e' = -η*e0 + 0,5*h + a' = 15,2 (cm) Công thức cơ bản (các phương trình cơ bản) kn*nc*N ≤ mb*Rn*b*x + ma*Ra'*Fa' ± ma*Ra*Fa (1) x kn*nc*N*e ≤ mb*Rn*b*x*(h0 - 2 ) + ma*Ra'*Fa'*(h0- a') (2) Lấy dấu + khi x ≥ h0; dấu – khi x[...]... phng trỡnh cõn bng nc v dng sau : Q1 + Q2 q + q2 t 1 t = V1 V2 2 2 (6 .3) Trong ú : - Q1, Q2 : lu lng n u v cui thi k tớnh toỏn t - q1, q2 : lc lng x tng ng - V1, V2 : lng nc trong kho u v cui thi hn t V2 V + 0,5.q 2 = 0,5(Q1 + Q2 ) + 2 + 0,5.q1 t t => (6 .4) Nh vy bt k thi on t no thỡ v phi u ó bit, v cú V V q = f 1 + 0,5.q q = f 2 + 0,5.q t t (6 .5) Hai quan h ny gi l quan h ph... = 6 (h) vt cao an ton: a = 0,5 m; a = 0,5 m; a = 0,2 7.1.1 Cao trỡnh nh p ng vi cỏc Btr Cao trỡnh nh p c xỏc nh t cỏc mc nc: MNDBT; MNLTK v MNLKT Z1 = MNDBT + h + hsl + a (7 .1) Z2 = MNLTK + h + hsl + a (7 .2) Z3 = MNLKT + a (7 .3) Trong ú: h v h l dnh do giú ng vi tn sut giú ln nht v tn sut giú bỡnh quõn ln nht hsl v hsl l chiu cao súng leo ng vi tn sut giú ln nht v tn sut giú bỡnh quõn ln nht ( cú... tn tht - Ct 1: Th t cỏc thỏng xp theo nm thu li(cng trựng vi nm thu vn) - Ct 2: Tng lng nc n ca tng thỏng WQi - Ct 3: lng nc dựng - Ct 4: Lng nc tha (khi WQ > Wq) (4 ) = (2 ) (3 ) - Ct 6: Lng nc thiu (khi WQ < Wq) (5 ) = (3 ) (2 ) - Tng cng ct (5 ) s cú dung tớch nc cn tr iu tit m bo yờu cu cp nc - Ct 6: ly tớch ct 4 nhng khụng vt quỏ dung tớch cụng tỏc Vh=(ct 5) - Ct 7: lng x tha - Kt qu tớnh toỏn Vh cha... 1.5% T(h) Q(m3/s) 0 0 0.5 85 1 170 1.5 256 2 341 2.5 426 3 383 3.5 341 P = 0,5% T(h) Q(m3/s) 0 0 0.5 112 1 224 1.5 335 2 447 2.5 514 3 458 3.5 402 P = 1.5% T(h) Q(m3/s) 4 299 4.5 256 5 213 5.5 171 6 128 6.5 86 7 43 7.5 0 P = 0,5% T(h) Q(m3/s) 4 346 4.5 291 5 235 5.5 179 6 123 6.5 67 7 11 7.5 0 6.2 Ni dung tớnh toỏn a Cỏc c trng ca h cha (quan h a hỡnh ca kho nc V Z) b Cỏc c trng ca cụng trỡnh x l: + MNDBT... = 1 - Tui th cụng trỡnh : T = 50 nm - H s an ton n nh cho phộp ca p t (1 4TCN 157-2005) + T hp ti trng c bn : K = 1,25 + T hp ti trng dc bit : K = 1,05 - vt cao an ton (1 4TCN 157-2005) + Vi MNDBT : a = 0,5m + Vi MNLTK : a = 0,5m + Vi MNLKT : a = 0,2m Mc bo m súng khi xỏc nh súng leo : P = 1 % Tn sut giú thit k: +Vi MNDBT : P = 4% +Vi MNLTK : P = 50% Sinh viờn: V Vn Duy 47LT Lp ỏn tt nghit k s Trang... li Theo tớnh toỏn thy nụng : ZMNK = 8,5 m + Z : Tng tn tht trong cng khi ly lu lng ln nht S b chn : Z = 0,3 m => MNC = 8,5 + 0,3 = 8,8 m Xỏc nh MNC theo iu kin lng ng v bựn cỏt MNC = bc + hd + h Trong ú : + bc: Cao trỡnh bựn cỏt lng ng trong sut quỏ trỡnh lm vic ca h : bc = f(Vbc) Vbc = Vbc.T + Vbc : Tng th tớch bựn cỏt lng ng trong 1 nm Vbc = 3240 m3/nm + T : Tui th cụng trỡnh : T = 50 nm => Vbc... = Wbi + Wti - Kt qu tớnh toỏn tn tht trong kho nc th hin bng (5 -2, 5-4, 5-6) PL 5.3.3 Tớnh Vh cú k n tn tht Sinh viờn: V Vn Duy 47LT Lp ỏn tt nghit k s Trang 23 Ngnh cụng trỡnh thy li - Ct 1: Th t cỏc thỏng xp theo nm thu li(trựng vi nm thu vn) - Ct 2: Tng lng nc n ca tng thỏng WQi - Ct 3: Lng nc yờu cu cng thờm n lng tn tht - Ct 4: Lng nc tha (khi WQ > Wq) (4 ) = (2 ) (3 ) - Ct 6: Lng nc thiu (khi WQ... 6: Lng nc thiu (khi WQ < Wq) (5 ) = (3 ) (2 ) - Tng cng ct (5 ) s cú dung tớch nc cn tr iu tit m bo yờu cu cp nc - Ct 6: ly tớch ct 4 nhng khụng vt quỏ dung tớch cụng tỏc Vh=(ct 5) - Ct 7: lng x tha - Kt qu tớnh toỏn Vh cha k tn tht th hin bng (5 -3, 5-5,5-7) PL Theo kt qu tớnh toỏn trờn ta cú Vh= 8.224x106m3 Vy ta cú dung tớch ng vi MNDBT l: VMNDBT= Vc + Vh= 1.256x10 6+8 .224x106= 9.48x106m3 Tra quan... toỏn: gh = 0,0055; V2 g = 0,75 V + T ú xỏc nh c chiu cao súng h v chu kỡ súng trung bỡnh gh V2 47 2 h= 2 = 0,0055 = 1.24 V g 9,81 g V 47 = = 0.75 = 3.59 V g 9,81 2 g 9,81.3,59 2 = = = 20,13 2. 2. + Kim tra li ta cú H = 10,25 (m) > 0,5 = 10,07 (m) Vy gi thit trờn l ỳng + Tớnh hs 1% theo cụng thc: hs 1% = K1% h = 2,04.1,24 = 2,53 ( m ) (7 .6) Trong ú: K1% tra th P2-2 ( ỏn mụn hc thy cụng), ng vi... thuc vo h s mỏi m v tr s hs1% 20,13 = = 7,93 s b chn m = 3,5 ta c K4 = 1 hs1% 2,54 + H s K ph thuc vo gúc s , tra bng P2.6 ( ỏn mụn hc thy cụng) vi s = 00 c K = 1 Khi ú ta cú hsl 1% = K1.K2.K3.K4.K.hs 1% (7 .7) hsl 1% = 1.1.1,5.1,1.1.2,53= 3,75 (m) Vy thay vo cụng thc ta cú: Z1 = 14,55 + 0,082 + 3,75 + 0,5 = 18,88(m) 7.1.3.Cao trỡnh p ng vi MNLTK Lm tng t nh vi trng hp MNDBT nhng vi MNLKT v vn tc ... 14,55 + 0,082 + 3,75 + 0,5 = 18,88(m) Z2 = MNLTK + h + hsl + a Z2 = 16,57 + 0,025 + 2,1 1+ 0,5 = 19,2 m - Kt lun: Chn cao trỡnh nh p: Z = +1 9,2 m - Kim tra vi MNLKT Z3 = MNLKT + a = 16,89 + 0,2... hc hk (m) (7 .17) Chn mt chun tớnh toỏn nm ngang i qua ỏy b: v E = d1 + P + H + (m) 2.g ' Fc (7 .18) q Eo / Tra ph lc 15 (cỏc bng tớnh thy lc) ta cú: c (m); => hc = c.E0 (m) Z2 = q2 V (m) 2.g... nm thu li(cng trựng vi nm thu vn) - Ct 2: Tng lng nc n ca tng thỏng WQi - Ct 3: lng nc dựng - Ct 4: Lng nc tha (khi WQ > Wq) (4 ) = (2 ) (3 ) - Ct 6: Lng nc thiu (khi WQ < Wq) (5 ) = (3 ) (2 ) - Tng