Đồ án tốt nghiệp Trang 1 Ngành:Công trình thuỷ lợi
LỜI CẢM ƠN.
Sau thời gian mười bốn tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự cố gắng của bản thân
và được sự hướng dẫn nhiệt tình, khoa học của thầy giáo TH.S. LÊ HÒA XƯỚNG
– Bộ môn Thuỷ Công – Trường Đại Học Thuỷ Lợi, em đã hoàn thành đồ án tốt
nghiệp của mình. Với đề tài : “ Thiết kế hồ chứa nước HOA SƠN – Huyện Vạn
Ninh – Tỉnh Khánh Hòa “.
Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là một dịp tốt để em có điều kiện hệ thống lại
kiến thức đã được học trong 4 năm tại trường, giúp em biết cách áp dụng lý thuyết
đã được học vào thực tế và làm quen với công việc của một kĩ sư thiết kế công trình
thuỷ lợi. Những điều đó đã giúp em có thêm hành trang kiến thức chuyên ngành để
chuẩn bị cho tương lai và giúp em đỡ bỡ ngỡ khi bước vào nghề với công việc thực
tế của một kĩ sư thuỷ lợi sau này.
Đồ án đã đi vào sử dụng tài liệu thực tế công trình thuỷ lợi, (Công trình hồ chứa
nước Ngành), vận dụng tổng hợp các kiến thức đã học. Mặc dù bản thân đã hết sức
cố gắng nhưng do điều kiện thời gian hạn chế nên trong đồ án em chưa giải quyết
được đầy đủ và sâu sắc các trường hợp trong thiết kế cần tính, mặt khác do trình độ
và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên trong đồ án không tránh khỏi những thiếu
sót. Em rất mong được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo giúp cho
đồ án của em được hoàn chỉnh hơn, chính xác hơn, giúp cho kiến thức chuyên môn
của em được hoàn thiện.
Để đạt được kết quả này em đã được các thầy các cô trong trường ĐHTL, từ các
thầy các cô ở các môn học cơ sở đến các thầy các cô ở các môn chuyên nghành dạy
bảo tận tình, truyền đạt tất cả những tâm huyết của mình cho em được có ngày trở
thành một kỹ sư thực thụ. Em xin chân thành cảm ơn các thầy các cô.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô giáo trong bộ môn Thủy
Công đặc biệt là thầy giáo TH.S LÊ HÒA XƯỚNG đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi
điều kiện để em hoàn thành đồ án này.
Hà Nội, ngày 09 tháng 7 năm 2011
Sinh viên thực hiện :
Triệu Đức Mạnh.
Về địa chất thủy văn, nước ngầm có trong tầng trầm tích và tàn tích của đá
gốc.Lòng hồ dạng hình long chảo , đáy tương đối bằng phẳng, xung quanh được
bao bọc bởi các đồi núi thấp có cao độ 40-50 m , nhiều cây cối , tình hình sạt lở
không đáng kể.
Vùng tuyến đập hướng đông bắc- tây nam , gió vuông góc với lòng sông.
Thềm và long sông lớp bồi tích cát, cuội sỏi dày 1-3( lớp 1).Phía dưới là lớp
bồi tích hỗn hợp á sét phân bố rộng cả thềm sông dày 5-10m (lớp II).Đá gốc hệ
Sinh viên thực hiện: Triệu Đức Mạnh Lớp 49C1
Đồ án tốt nghiệp Trang 5 Ngành:Công trình thuỷ lợi
phức hợp gồm hai hệ phức hợp đá Grambo và Gramit, trên mặt phong hóa nhẹ các
vết nứt được lấp đầy bởi hạt sét ( lớp IV).Vai đập phủ trên mặt là lớp thực vật dày
0.5-0.7m , nguồn gốc trầm tích ,tiếp là á sét với cuội sỏi ( lớp III) dày 5-7m nguồn
gốc trầm tích , kết cấu chặt .Dưới cùng là đá gốc.
Tuyến tràn ở eo đồi vai trái , có cao độ tự nhiên khoảng +20 m , thoải dần về hạ
lưu , qua lớp phủ trên mặt lá , đá phong hóa nhẹ , rât thuận lợi cho việc bố trí tuyến
tràn .
Tuyến cống ở bờ phải , nằm trên nền đất á sét.
Các chỉ tiêu cơ lí của đất nền được xác định theo:
Bảng 1
Lớp
Chỉ tiêu
I II III IV Ghi chú
Thành phần %
Sét
Bụi
Cát
Sỏi
0.7
2.4
31.6
-
10
-2
14
24
1.56
2.7
0.42
0.28(0.21)
18
o
30(17)
0.028
10
-6
12
22
1.58
2.67
0.41
0.27(0.22)
18
o
40(17
o
10)
0.020
2x10
-7
10
1400m
Trong lòng hồ
Trong lòng hồ
Trong lòng hồ
Phía hạ lưu đập
Các chỉ tiêu cơ lí dùng trong thiêt kế :
Bảng 1.3
Chỉ tiêu Thông số Ghi chú
Thành phần hạt %
Sét
Bụi
Cát
Sỏi
21.0
14.0
54.0
6.0
Độ ẩm chế bị W %
Dung trọng chế bị y
k
(T/m
3
)
Lực dính đơn vị c(kg/cm
2
)
Góc ma sát trong φ (độ )
Độ ép lún a (cm
2
/kg)
hướng tây băc -ông nam sông có 2 nhánh con đổ vào .
F
ev
=44km
2
, tính để tuyến công trình L=10,2 km
J
s
=81% , J
ev
=210%
1.2.4.2 Trạm lưới khí tượng thủy văn
Trong khu vực và các vùng lân cận có 5 trạm khí tượng có tài liệu đo đạc tới
nay dài nhất là 26 năm , ngắn nhất là 17 năm
Nhiệt độ , trung bình 15
o
2, cao nhất là 37
o
5 , thấp nhất là 15
o
6
Độ ẩm trung bình 75% lớn nhất là 86%, thấp nhất là 62%
Tốc độ gió:
Bảng 1.4
Tần suất
%
2 4 10 25 50
Tốc độ
(m/s)
30 26 23 21 17
C
ả
n
ă
m
∆Z( 7 6 6 6 7 6 7 7 5 5 6 7 8
Sinh viên thực hiện: Triệu Đức Mạnh Lớp 49C1
Đồ án tốt nghiệp Trang 8 Ngành:Công trình thuỷ lợi
mm) 4
.
5
1
.
9
9
.
4
5
.
9
3
.
6
5
.
9
3
.
6
4
-Phân bố dòng chảy năm thiết kế (P%=75%)
Bảng 1.7
Tháng Q (m3/s) W(10
6
m
3
)
1
0.56
1.45
2
0.337
0.815
3
0.253
0.637
4
0.21
0.54
5
0.284
0.76
6
0.403
1.044
7
0.218
0.584
8
0.173
m
3
)
28.3 26.4 24.5 20.6 16.9 12.8 9.1
-Đường quá trình lũ theo tần suất:
Sinh viên thực hiện: Triệu Đức Mạnh Lớp 49C1
Đồ án tốt nghiệp Trang 9 Ngành:Công trình thuỷ lợi
Bảng 1.9
T (h) Q1%
m
3
/s
Q
02
%
m
3
/s
T (h) Q1%
m
3
/s
Q
02
%
m
3
/s
0 0 0 11 500 480
1 60 70 12 420 390
5
2 2
.
5
3 3
.
5
4 4
.
5
5 5
.
5
6 6
.
5
7 7
.
5
Q
m
3
/s
2 1
7
.
5
4
1
.
7
6
0
9
6
0
1
2
5
0
Sinh viên thực hiện: Triệu Đức Mạnh Lớp 49C1
Đồ án tốt nghiệp Trang 11 Ngành:Công trình thuỷ lợi
-Đường đặc trưng lòng hồ Z-F-W :
Bảng 1.11
Z F W Z F W Z F W
1 0 0 12 0.73 2.55 23 1.31 14.4
2 0.01 0.011 13 0.81 3.39 24 1.34 15.7
3 0.02 0.025 14 0.89 4.2 25 1.38 17.1
4 0.04 0.05 15 0.97 5.14 26 1.4 18.5
5 0.05 0.09 16 1.01 6.13 27 1.42 19.9
6 0.07 0.15 17 1.06 7.17 28 1.44 21.3
7 0.15 0.25 18 1.11 8.26 29 1.46 22.8
8 0.23 0.43 19 1.15 9.41 30 1.48 24.4
9 0.39 0.75 20 1.2 10.6 31 1.53 26.3
10 0.57 1.23 21 1.24 11.8 32 1.56 28.2
11 0.65 1.84 22 1.27 13.1
Sinh viên thực hiện: Triệu Đức Mạnh Lớp 49C1
Đồ án tốt nghiệp Trang 12 Ngành:Công trình thuỷ lợi
1.3. TÀI LIỆU DÂN SINH KINH TẾ VÀ NHU CẦU DÙNG NƯỚC
1.3.1. Dân sinh kinh tế:
khu vực tuyến ) bao gồm:
-1 đập đất dâng chắn nước trên nền có tầng thấm nước mỏng
-tràn xả lũ ở eo bờ trái , nằm trên nền đá có phong hóa nhẹ
-Một cống ngầm không áp ở bờ phải lấy nước cho vùng dự án hưởng lợi
1.3.3. Biểu đồ nhu cầu nước dùng W
yc
~ t.
Phương án 2:
Bảng 1.12
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 N
Sinh viên thực hiện: Triệu Đức Mạnh Lớp 49C1
Đồ án tốt nghiệp Trang 14 Ngành:Công trình thuỷ lợi
0 1 2 ă
m
Q
max
(
m
3
/s)
1
.7
1
.
3
5
1
.5
1
.
8
9
6
1
.2
4
2
1
.7
3
2
2
.
1
4
2.
2
2
4
1
.
3
4
2
3
.2
8
3
3
.2
- Theo nhiệm vụ của công trình và vai trò của công trình trong hệ thống.
- Theo điều kiện nền và chiều cao của công trình.
1.4.1.1. Theo nhiệm vụ của công trình
Cấp nước tưới tự chảy cho 1320 ha lúa hai vụ , 130 ha mầu , ngoài ra mở rộng
đất trồng cây ăn quả , nuôi trồng thủy sản và lấy nước sinh hoạt =>Theo bảng 2-
1 , TCXDVN 285-2002 ta xác định được công trình là cấp III.
1.4.1.2. Theo điều kiện nền và chiều cao công trình
-Xác định chiều cao dập, quan sát địa hình nơi xây dựng đập , chọn tuyến
đập chắn ngang dòng sông nối 2 bên bờ núi đá có cao trình +40m chọn sơ bộ chiều
cao đập cao khoảng 25m, đập trên nền đất nhóm B (nền đất cát , đất hạt thô, đất sét
ở trạng thái cứng và nửa cứng) => xác định công trình cấp III theo TCXDVN 285 -
2002
Từ hai điều kiện trên ta có: công trình là cấp III.
Sinh viên thực hiện: Triệu Đức Mạnh Lớp 49C1
Đồ án tốt nghiệp Trang 15 Ngành:Công trình thuỷ lợi
1.4.2. Các chỉ tiêu thiết kế
Theo TCXDVN 285-2002 các tần suất và hệ số thiết kế đối với công trình cấp
III được lấy như sau:
1.4.2.1. Tần suất tính toán
- Mức đảm bảo tưới: p = 75%
- Tần suất lũ thiết kế: p = 1%
- Tần suất lũ kiểm tra: p = 0,2%
- Lưu lượng, mực nước lớn nhất để thiết kế các công trình tạm phục vụ
công tác dẫn dòng thi công trong mùa khô: p = 10%
- Tần suất gió tính toán:
+ Với MNDBT p = 4%
+ Với MNLTK p = 50%
1.4.2.2. Hệ số tính toán
- Độ vượt cao an toàn của đập căn cứ vào tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm
nén 14TCN 157-2005
Trong vùng chỉ có động đất tới cấp 6
2.2. Tính toán mực nước chết:
2.2.1. Khái niệm
Mực nước chết (MNC) là mực nước thấp nhất cho phép trong hồ mà ứng với nó
hồ chứa vẫn làm việc bình thường.
2.2.2. Ý nghĩa và các yêu cầu
2.2.2.1. Ý nghĩa
Từ MNC ta xác định được dung tích chết của hồ V
c
bằng cách tra quan hệ giữa
Z~V. Dung tích chết V
c
là thành phần dưới cùng của hồ chứa không tham gia vào
quá trình điều tiết dòng chảy hay còn được gọi là thành phần dung tích lót đáy.
Dung tích này có vai trò quan trọng để làm tăng hiệu quả của công trình kho nước.
2.2.2.2. Các yêu cầu
Cao trình MNC phải đảm bảo tạo ra dung tích chứa được lượng bùn cát bồi lắng
trong hồ trong thời gian công trình đang hoạt động .
MNC phải đủ cao để đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy.
Đảm bảo vệ sinh lòng hồ trong mùa kiệt.
Đối với giao thông thuỷ MNC phải là mực nước tối thiểu cho phép tàu bè đi lại
bình thường theo nhiệm vụ giao thông thuỷ.
Đối với thuỷ sản MNC phải đảm bảo có quy mô cần thiết cho nuôi cá và các loại
thuỷ sản.
Sinh viên thực hiện: Triệu Đức Mạnh Lớp 49C1
Đồ án tốt nghiệp Trang 17 Ngành:Công trình thuỷ lợi
Đối với yêu cầu về du lịch và bảo vệ môi trường, MNC phải dảm bảo yêu cầu
tối thiểu cho du lịch và vệ sinh thượng hạ lưu hồ.
2.2.3. Tính toán
MNC trong hồ được xác định theo 2 điều kiện:
Trong đó: Z
bc
: Cao trình bùn cát lắng đọng trong thời gian hoạt động của công trình
Z
bc
được tính thông qua V
bc
bằng cách tra quan hệ Z~V.
h: độ sâu nước trước cống để đảm bảo lấy đủ lưu lượng thiết kế
Sơ bộ chọn h = 1,2 m.
Sinh viên thực hiện: Triệu Đức Mạnh Lớp 49C1
Đồ án tốt nghiệp Trang 18 Ngành:Công trình thuỷ lợi
δ
: Chiều dày lớp nước đệm từ cao trình bùn cát đến đáy cống, là khoảng
cách cần thiết để tránh bùn cát bị cuốn vào cống. Theo kinh nghiệm
δ
=(0,4
÷
0,7)m. Ta chọn
δ
= 0,5m.
+Trọng lượng bùn cát lắng đọng trong môt năm đuợc xác định :
G = (0,8ρ
ll
+ ρ
dđ
).Q
tb.
T
Trong đó:
: Lưu lượng dòng chảy trung bình năm: Q
tb
=1,33(m
3
/s) .
T: Tuổi thọ công trình(tính bằng giây), T = 75 năm.
Thay số ta có : G = (0,8.80.10
-6
+ 16.10
-6
).1,33.86400.365.75 = 251657,28(T).
Thể tích bùn cát : V
bc
=
bc
G
γ
γ
bc
: Trọng lượng riêng của bùn cát, γ = 0,9 (T/m
3
) .
V
bc
=
9,0
28,251657
=0, 311.10
6
(m
(m
3
) .
2.3. Tính toán mực nước dâng bình thường và dung tích hồ chứa
2.3.1. Khái niệm
Sinh viên thực hiện: Triệu Đức Mạnh Lớp 49C1
Đồ án tốt nghiệp Trang 19 Ngành:Công trình thuỷ lợi
Mực nước dâng bình thường (MNDBT): là mực nước cao nhất cho phép
trong hồ trong thời gian dài ứng với điều kiện thủy văn và chế độ làm việc bình
thường của hồ chứa.
Ứng với MNDBT là dung tích hiệu dụng (V
h
) - phần dung tích được giới
hạn bởi MNDBT và MNC. Đây là thành phần dung tích cơ bản làm nhiệm vụ điều
tiết dòng chảy.
2.3.2. Ý nghĩa
MNDBT là một thông số chủ chốt của hồ chứa, có ảnh hưởng quyết định đến
dung tich, cột nước và lưu lượng cấp nước của hồ chứa. Cụ thể:
- MNDBT quyết định đến chiều cao đập, kích thước công trình xả.
- MNDBT ảnh hưởng trực tiếp đến diện tích vùng ngập lụt, do đó quyết định
trực tiếp đến chi phí công trình do ngập lụt thượng lưu gây ra (giải phóng mặt bằng
và di dân tái định cư và xử lý lòng hồ).
2.3.3. Tài liệu tính toán
2.3.3.1. Lượng nước đến và nhu cầu dùng nước.
Bảng 2-1: Lượng nước đến và nhu cầu dùng nước của năm thiết kế
(Đơn vị:10
6
m
3
)
Sinh viên thực hiện: Triệu Đức Mạnh Lớp 49C1
Đồ án tốt nghiệp Trang 20 Ngành:Công trình thuỷ lợi
Bảng 2-2: Quan hệ đặc tính lòng hồ
Z F W Z F W
1 0 0 17 1.06 7.17
2 0.01 0.011 18 1.11 8.26
3 0.02 0.025 19 1.15 9.41
4 0.04 0.05 20 1.2 10.6
5 0.05 0.09 21 1.24 11.8
6 0.07 0.15 22 1.27 13.1
7 0.15 0.25 23 1.31 14.4
8 0.23 0.43 24 1.34 15.7
9 0.39 0.75 25 1.38 17.1
10 0.57 1.23 26 1.4 18.5
11 0.65 1.84 27 1.42 19.9
12 0.73 2.55 28 1.44 21.3
13 0.81 3.39 29 1.46 22.8
14 0.89 4.2 30 1.48 24.4
15 0.97 5.14 31 1.53 26.3
16 1.01 6.13 32 1.56 28.2
2.3.4. Nguyên lý tính toán
Tiến hành tính toán dung tích hồ theo phương pháp lập bảng. Nguyên lý cơ bản
của phương pháp là tiến hành cân bằng nước trong kho, đem chia toàn bộ thời kỳ
tính toán ra làm các thời đoạn ∆t, tính toán cân bằng nước trong kho theo từng thời
đoạn, từ đó sẽ biết được quá trình thay đổi mực nước, lượng nước trữ, xả trong kho.
Dựa trên phương trình cân bằng nước:
(Q – q).
∆
t =
∆
: là lưu lượng đến đầu và cuối thời đoạn
∆
t.
q
1
, q
2
: là lưu lượng nước dùng đầu và cuối thời đoạn.
V
1
, V
2
: là dung tích hồ tại thời điểm đầu và cuối thời đoạn.
∆
t : thường lấy bằng 1 tháng.
2.3.5. Nội dung tính toán
2.3.5.1. Tính toán dung tích hồ khi chưa kể tổn thất (Phụ lục 2.1)
Sinh viên thực hiện: Triệu Đức Mạnh Lớp 49C1
Đồ án tốt nghiệp Trang 21 Ngành:Công trình thuỷ lợi
Trong đó:
Cột (1): Tháng
Cột (2): Số ngày trong tháng
Cột (3): Lưu lượng nước đến trong từng tháng của năm thiết kế ( m
3
/s)
Cột (4): Lượng nước đến trong từng tháng của năm thiết kế (10
6
m
3
)
V
c
≤
V
trữ
≤
V
c
+ V
h
Ta giả thiết giá trị V
h
= 6,887.10
6
m
3
Cột (9): Lượng nước xả thừa (10
6
m
3
)
Ta tính được giá trị V
h
= 6,887.10
6
m
3
2.3.5.2. Tính toán dung tích hồ khi kể tổn thất.
Trong tính toán dung tích hồ cần chú ý tính toán đến hai loại tổn thất là tổn thất
thấm và tổn thất bốc hơi.
cho từng thời đoạn tra quan
hệ V~Z ta tìm được Z, sau đó từ Z ta tra quan hệ F~Z được F
tb
.
b. Tổn thất do thấm
Tổn thất thấm là lượng nước thấm qua nền và qua thân công trình đập ngăn và
qua hai vai đập xuống hạ du. Tổn thất do thấm phụ thuộc vào loại đất đắp đập, địa
chất lòng hồ và lượng nước trữ trong kho nước.
Sinh viên thực hiện: Triệu Đức Mạnh Lớp 49C1
Đồ án tốt nghiệp Trang 22 Ngành:Công trình thuỷ lợi
Lượng tổn thất này được xác định gần đúng bằng cách căn cứ vào dung tích hồ
bình quân trong những thời đoạn tính toán:
W
thấm
= 1% . V
tb
(2-6)
Trong đó: W
thấm
: là lượng tổn thất thấm (10
6
m
3
)
V
tb
: là dung tích trung bình của hồ chứa trong thời đoạn tính toán.
Kết quả tính toán dung tích hồ khi kể đến tổn thất được trình bày ở PL2-2 và PL2-3.
Trong đó:
Cột (1): Tháng
Cột (9) = 1% * Cột (5)
Cột (10): Tổng lượng nước tiêu hao trong từng tháng bao gồm tổng lượng
nước dùng hàng tháng, lượng nước tổn thất thấm vào bốc hơi (10
6
m
3
)
Cột (10) = Cột (3) + Cột (8) + Cột (9)
Cột (11): Lượng nước thừa trong từng tháng (10
6
m
3
)
Cột (11) = Cột (2) – Cột (10)
Cột (12) : Lượng nước thiếu trong từng tháng (10
6
m
3
)
Cột (12) = Cột (11) – Cột (2)
Cột (13): Lượng nước trữ lại trong kho (10
6
m
3
)
V
c
≤
V
6
m
3
Cao trình MNDBT là : Z = 23,84 m.
Sinh viên thực hiện: Triệu Đức Mạnh Lớp 49C1
Đồ án tốt nghiệp Trang 24 Ngành:Công trình thuỷ lợi
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN
3.1. Bố trí tổng thể công trình đầu mối:
3.1.1. Khái niệm
Bố trí tổng thể các công trình đầu mối là xác định vị trí và hình thức các công
trình trong cụm công trình đầu mối lên trên mặt bằng.
Bố trí tổng thể công trình là một khâu kĩ thuật quan trọng, không những ảnh
hưởng đến các thông số kinh tế - kỹ thuật, thi công mà còn ảnh hưởng đến quá trình
khai thác cũng như sử dụng công trình.
3.1.2. Nguyên tắc bố trí các công trình đầu mối
Khi bố trí các công trình đầu mối cần xem xét, phân tích nhiều yếu tố và trên cơ
bản phải tuân theo một số nguyên tắc sau:
- Thuận lợi khi khai thác và sử dụng: Các công trình đầu mối khi vận hành
không gây ảnh hưởng lẫn nhau.
- An toàn, hiệu ích và đáp ứng theo nhu cầu phát triển của tương lai: Các công
trình trong tổng thể công trình đầu mối cần đảm bảo an toàn và ổn định trong khi
vận hành. Thỏa mãn tối đa nhu cầu dùng nước, giảm chi phí vốn đầu tư và chi phí
vận hành khai thác hàng năm. Ngoài ra cũng cần tính đến sự phát triển của các công
trình trong tương lai về diện mạo, giao thông, nước tưới, nước sinh hoạt…
- Thuận lợi cho thi công: Các công trình đầu mối phải thuận tiện cho việc bố
trí các đường giao thông tạm cho thi công, đường giao thông chính dẫn đến tuyến
công trình. Đồng thời đảm bảo an toàn, thuận tiện cho dẫn dòng và bố trí tổng thể
mặt bằng.
- Đáp ứng tính thẩm mỹ và phát triển du lịch
3.1.3 Bố trí tổng thể công trình đầu mối
toàn, kỹ thuật và kinh tế nhất.
3.2.2. Tài liệu tính toán.
3.2.2.1 Đặc tính lòng hồ (Z~W).
Sinh viên thực hiện: Triệu Đức Mạnh Lớp 49C1
Copyright: Tài liệu đại học ©