Đồ án thủy cơng 1 GVHD:

SVTH: Trang 1

ĐỒ ÁN THỦY CƠNG 1
TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẬP DÂNG NƯỚC
Sơ đồ mặt bằng G7

Các thơng số đã biết:
- Đường quan hệ “ dung tích V
hồ
(m
3
) – Mực nước hồ Z (m) ” : V
hồ
= 28 Z
3.8

- Đường q trình lũ thiết kế, lũ kiểm tra có dạng đường cong và được mơ phỏng
dạng hình thang: Q = f(t)
- Đường quan hệ “ Mực nước sơng hạ lưu Z
HL
(m) – Lưu lượng Q (m
3
/s) ” : Z
HL
=
Q
0.41

- Cao trình đáy sơng : +0.00m . Cao trình đáy đập : -2.00m

Dùng phương pháp điều tiết lũ đơn giản.
Do điều kiện khống chế ngập ở thượng lưu hồ chứa nên chọn
MNLTK = MNDBT + 1.2m = 36 + 1.2 = 37.2m
Tổng lượng lũ : =
1
2


(+ ) =
1
2
160

18 + 2

 3600 = 5760000
3

Có MNDBT và MNLTK dựa vào đường quan hệ V
hồ
=28Z
3.8
ta tìm được :
V
MNDBT
= 28 36
3.8
= 22967173 
3




) =
160
0.9

1 
3047670
5760000

= 83.7
3

Cao trình ngưỡng = MNDBT = 36 m
Cột nước tràn H
o
= MNLTK – MNDBT = 1.2m
Bề rộng đỉnh đập tràn :

=






2

3/2
=

3.8
ta tìm được
V
MNDBT
= 28 36
3.8
= 22967173 
3

V
MNLKT
= 28 37.8
3.8
= 27645654 
3

Lượng nước giữ lại trong hồ : V
m
= V
MNLKT
- V
MNDBT
= 4678482
3

 =

(+)
= 0.923
Suy ra lượng lũ tháo qua công trình tháo lũ :


=






2

3/2
=
151.7
0.45 

2 9.81 1.8
3/2
= 31.5
Chọn

=  Phần 2 : Thiết kế đập dâng nước

I. Chọn loại đập :

Nền đá nên dùng đập không đồng chất. Đập có lõi giữa.
Vật liệu làm đập:
Đất đắp đập 1

24
0,12-0,14
3.10
-4

10
0,62
13-14
0,40-0,44
2.10
-6

12
Đá tốt

Dùng đất có hệ số thấm bé hơn để làm lõi giữa ( K = 2.10
-6
cm/s)
C, 

dùng 
tn
thì lấy giá trị max, 
bh
thì lấy giá trị min.

II. Cao trình đỉnh đập :

Cột nước trước đập:
H

= MNLTK + h‟
l
+ h‟ + a‟

đđ
= MNLKT + h” + a”
Theo TCXD VN 285:2005 , đập xây dựng trên nền A (nền đá) có chiều cao > 25 – 70m
thuộc cấp III . Do vậy :
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 4

a = 0.7m
a‟ = 0.5m
a” = 0.2m
Tính chiều cao sóng leo dùng công thức của Lavzovski
h
s
= 0.073 


10




s
= 0.073
10







3

Gia cố mái dốc TL bằng đá lát : k
sl
= 0.75
Hệ số mái dốc thượng lưu : sơ bộ m
1
= 3.5
Gió :
MNDBT : 
10
= 32 m/s D = 5.4 km
MNLTK : 
10
= 26 m/s D = 6.2 km

10
: vận tốc gió ở độ cao 10m trên mực nước tĩnh
D : Chiều dài khuếch tán của sóng hay đà gió (km)
Xác định độ dềnh do gió:
h = k
d

10
2

h
MNDBT
1.935
0.047
2.28
25.03
1.52
2.17
0.049
MNLTK
1.909
0.050
2.02
21.18
1.85
1.89
0.036
Sóng trong khu nước sâu do H/
s
> 0.5
Vậy


= 

+ 

+ + 
+ 


Bề rộng đỉnh đập chọn B = 10m
Cao trình đáy sông: +0.00m
Cao trình đáy đập : -2.00m
Mái thượng lưu có 3 hệ số mái dốc :
m
1
= 3 với chiều cao tương ứng h
1
= 11.7 m
m
1
„ = 3.5 với chiều cao h
1
‟ = 14 m
m
1
“ = 4 với chiều cao h
1
” = 14 m
Mái hạ lưu có 3 hệ số mái dốc :
m
1
= 2.5 với chiều cao tương ứng h
2
= 10.7 m
m
1
„ = 3 với chiều cao h
2
‟ = 11 m

Z
HL
= 0
MNTL = MNLTK , MNHL
max
Z
HL
= q
max
0.41
= 83.7
0.41
= 6.142m
Chọn vật thoát nước lăng trụ. Cao trình vật thoát nước (VTN) : +7m
Do vậy chiều cao VTN là : 9m
Hệ số mái dốc VTN : m
3
= 1.5
Độ dốc mái thượng lưu :
m
TL
= (3+3.5+4)/3 = 3.5
Độ dốc mái hạ lưu :
m
HL
= (2.5+3+3.5)/3 = 3
Chiều rộng đáy đập : L = 280.35m
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 6


L
o
= 0.4H
1
+ (
đđ
– MNDBT)3.5 + 1500 + (
đđ
– 7)3 – 91.5
= 0.438+(39.7 – 36)3.5 + 1500 + (39.7 – 7)3 – 13.5 = 1612.75 m



=

1
2


2
2





= 



Phương trình đường bão hòa :
=


2
1

2


=

1444 0.894
x
0
28.15
328.15
628.15
928.15
1228.15
1528.15
1546.9
1565.65
1584.4
1612.75
x‟
0
28.15
30.15
32.15

35
40
45
-150 -100 -50 0 50 100 150 200
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 7

Tọa độ x‟ được suy ra từ tọa độ x như sau :
- Đối với những điểm trước khi vào lõi biến đổi : bằng x
- Đối với những điểm năm trong lõi biến đổi : x‟ = (x – 28.15)/150 – 28.15
- Đối với những điểm nằm sau lõi giữa x‟ = x – 1500 + 10
Vẽ đường bão hòa theo x‟ và h.

2. Tính thấm cho trường hợp MNTL = MNLTK, MNHL
max
= 6.142m
H
TL
= 39.2 m , H
HL
= 8.142 m
Trong trường hợp khi hạ lưu có nước, công thức tính thấm qua đập có dạng:



=


2

– 7) – m
3
 H
HL
)
= 3.5 (39.7 – 37.2) + 1500 (39.7 – 7) – 1.5  6.14) = 1605.56m
 L‟
o
= 1625.315 m



=
39.2
2
8.142
2
3250.63
= 0.452
 Lưu lượng thấm qua đập q = 1.3610
-6
m
3
/s
Ngoài ra còn có thể viết công thức lưu lượng



=


1.5
2
2.5
f(m)
0.71
0.51
0.36
0.28
0.22
0.18

L
o
= 0.4H
TL
+ L = 0.4  39.2 + 1605.56 = 1621.24m



=


2
(

+ 

)
2
2


+ 66.29
=

1576.09 0.931
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 8

x
0
24.43
324.43
624.43
924.43
1224.43
1524.43
1543.18
1580.68
1599.43
1621.24
x'
0
24.43
26.43
28.43
30.43
32.43
34.43
53.18



=
(1)
1 + 
=

2.7 1

0.981
1 + 0.7
= 0.981/
3



= 

+ 

= 0.981 + 1.747 = 2.728/
3

C = 14
 =24
o

Đất đắp đập 2 (lõi giữa):
 = 2.7



= 1.029 + 1.867 = 2.896/
3

C = 44
 =14
o

Kiểm tra ổn định mái dốc bằng chương trình Geo – Slope :

Trường hợp MNTL = MNDBT , MNHL
min
= 0
K = 1.799 > 1.3 : ổn định
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
-150 -100 -50 0 50 100 150 200
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 9

Hình cung trượt nguy hiểm nhất và các đường đồng hệ số K:


m = 3.5
h = h
s
= 2.28
 d
l
= 0.56m
Đối với mái hạ lưu :
Mái hạ lưu cũng cần gia cố để đề phòng tác hại của gió, mưa và động vật đào hang .
Hình thức gia cố là :
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 10

+ Rải một lớp đá dăm hoặc cuội sỏi dày 0.2 m
+ Phủ một lớp đất màu dày 0.2 m rồi trồng cỏ lên ( lưu ý phải thiết kế các rãnh thoát
nước làm bằng đá xây, bố trí chéo nhau và xiên góc 45
0
).
Phần 3: Thiết kế công trình tháo lũ

I. Thiết kế kênh dẫn thượng lưu:
Chọn độ dốc dọc I = 0.0039 , hệ số nhám n = 0.014, [V
kx
] = 35 m/s, cho [V
kx
] = 3.51
m/s, m =1
Q = Q


3/2
= 0.7
Chu vi ướt =


= 34.17
Ngoài ra = + 2

1 + 
2

=

+ 

  b =




2

2

1 + 
2


+ = 0


=
1


2/3


=





3/2
=

0.014 3

0.0018

3/2
= 0.98
Chu vi ướt =


= 28.33
Ngoài ra = + 2
Đồ án thủy công 1 GVHD:


:
x
y
0
0.1512
0.12
0.0432
0.24
0.0084
0.36
0
0.48
0.0072
0.6
0.0324
0.72
0.072
0.84
0.12
0.96
0.1752
1.08
0.2376
1.2
0.3072
1.32
0.3852
1.44
0.4728
1.56

-3
-2
-1
0
0 1 2 3 4 5
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 12

3.12
2.5464
3.24
2.7468
3.36
2.9544
3.48
3.168
3.6
3.3888
3.72
3.6156
3.84
3.8484
3.96
4.086
4.08
4.3308
4.2
4.5816
4.32

tràn
= 32 m , chọn B
d
= 21 m
Dốc nước có mặt cắt hình chữ nhật.


=


2

2

3
=

83.71
2
21
2
9.81
3
= 1.17
Độ dốc phân giới :


=

2


1/6
(n = 0.014 do dốc làm bằng bê tông cốt thép)
=




=






+ 2

=
21 1.17
21 + 2.34
= 1.056

C
k
= 72.08

i
k
= 0.2 %


L (m)
ΣL
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
1.17
24.66
3.39
0.59
1.76

1.06
74.08
0.0021

0.0038
0.0942
0.40
0.91
0.95
19.95
4.20
0.90
1.85

0.87
65.15
0.0041
0.05
0.0045

19.95
4.20
0.90
1.85

0.87
65.15
0.0041
0.22
0.0057
0.0923
2.36
3.27
0.8
16.8
4.98
1.27
2.07

0.16
0.0100
0.0880
1.85
6.50
0.7
14.7
5.69
1.65
2.35

0.66
53.94
0.0111



0.28
0.0163
0.0787
3.59
12.70
0.6
12.6
6.64
2.25
2.85

0.57
48.96
0.0184
0.38
25.59
0.5
10.5
7.97
3.24
3.74

0.48
43.62
0.0334
0.71
0.0403
0.0547
12.98
38.56
0.45
9.45
8.86

36.60
0.0822
0.62
0.0902
0.0048
128.33
217.65
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 15

0.3602
7.56
11.07
6.25
6.61

0.35

0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 16

(4)

2
2
 động năng của tiết diện đang xét (m).
(5)  – năng lượng đơn vị tại mặt cắt đang tính toán. (m)
(6)  – chênh lệch năng lượng đơn vị giữa 2 tiết diện. (m)  = 
i+1
– 
i
(7) R – bán kính thủy lực . (m) ;
P
R



(9) J – độ dốc thủy lực .;
3/10
3/4
22

Giả thiết chiều sâu chảy đều h
o
= 0.36. Ta có :
h
o
0.36

7.56
P
21.72
e
0.062
Với = 






5/3

2/3

Dùng lệnh Goalseek cho e tiến về 0 để tìm h
o
, ta có h
o
= 0.36m
Thấy h
cuối dốc

Tại mặt cắt 1 – 1 có b
1
, giả sử h
1
, ta tính được v
1
, R
1
, C
1
, E
1
, J
1
Sau đó tính J
tb
= ( J
0
+ J
1
)/2 , rồi tính
tb
Ji
L



. So sánh
L
tính toán với


L
ho
1.174
24.66
3.39
0.59
1.76

1.06
74.08
0.0021 0.02
0.0025
7.02
h
1

1.065


0.93
67.84
0.0034 0.03
0.0036
7.01
h
3

0.976
20.50
4.08
0.85
1.83

0.89
66.24
0.0038


4


= 0.785 < 0.8 Nước chảy không ngập.
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 18 Đường mặt nước trong đoạn thu hẹp
V. Tính toán tiêu năng sau dốc nước
Dựa vào bảng tính đường mặt nước trong dốc nước ta có h
cuối dốc
= 0.36 (m)
Chiều sâu cột nước trong kênh hạ lưu là h
kênh
= 1.06(m).
Đoạn mở rộng dốc nước từ 21m lên 25 m khi vào kênh dẫn hạ lưu . Ta có chiều dài
đoạn mở rộng là:
L
mr
= cotan(11
0
)

(B – b
dn
) = cotan(11
0

= 
cu
ối
+ i
d
*L
mr
= 6.61 + 0.095*10.3 = 7.588 (m)
Độ sâu phân giới :
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
1,200
1,400
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 19



=


2

2

=
0.306
2


1 + 8(
1.046
0.306
)
3
1

= 2.584
h
h
= 1.06 (m) < h
c
‟‟
= 2.584 (m)

nước nhảy phóng xa.

Thiết kế bể tiêu năng để chuyển nước nhảy phóng xa thành nước nhảy ngập nhằm
tiêu năng tốt hơn và tránh xói lở hạ lưu.
Thiết kế sơ bộ chiều sâu bể :
d
1
= h
c
‟‟

”
= 
c
”
 
o
‟
= 2.8383 m
h
b
= 

h
c
‟‟ = 1.1

2.8383 = 3.122 (m)
Với  = 1.1 : hệ số ngập
=


2

2
2

1
(



– (h
h
+
z
) = 3.122 – ( 1.06 + 0.508) = 1.557 (m)
Tiếp tục chọn lại d
2
= 1.557 (m) ta lặp lại các bước tính tương tự ta có :
d
2
‟ = 1.554 (m)

tạm dừng và chọn bể có chiều sâu là 1.55 (m)
Chiều dài bể tiêu năng :
l
b
= l
1
+ l
ngập

Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 20

Trong đó :
l
1
= 0 do sử dụng đập tràn mặt cắt thực dụng .
l

= 0.895 (m)
Vậy kích thước bể tiêu năng là :
d = 1.55 (m)
b = B
HL
= 25 (m)
l
b
= 0.895 (m)