Trang 1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Công trình thủy
LỜI MỞ ĐẦU
Sau 14 tuần làm đồ án với sự nỗ lực của bản thân, sự chỉ bảo tận tình của thầy
giáo PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái và sự quan tâm giúp đỡ của các thầy, cô giáo bộ
môn Thủy công, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng thời hạn với đề tài “Thiết
kế hồ chứa nước Khe Lại – PA1”.
Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là một khoảng thời gian có ích để em có điều
kiện hệ thống lại kiến thức đã được học và giúp em biết cách áp dụng lí thuyết vào
thực tế, làm quen với công việc của một kỹ sư thiết kế công trình thủy lợi.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đặc biệt là thầy giáo PGS.TS Nguyễn
Cảnh Thái đã chỉ bảo, hướng dẫn tận tình, tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đồ
án này.
Dù bản thân đã hết sức cố gắng nhưng vì điều kiện thời gian có hạn cũng như
còn thiếu nhiều kinh nghiệm nên trong đồ án không thể tránh những sai sót. Kính
mong các thầy, cô góp ý để đồ án của em được tốt hơn.
Em xin trân thành cảm ơn!

1
Trang 2
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Công trình thủy
MỤC LỤC
…… 186
PHỤ LỤC……………………………………………………………………… 187
CHƯƠNG 1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ VÀ CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN
1.1. Điều kiện tự nhiên
1.1.1. Vị trí địa lý
Hồ chứa nước Khe Lại nằm trong lưu vực hồ Vực Mấu thuộc lưu vực sông
Hoàng Mai, có diện tích lưu vực 50km2. Công trình đầu mối dự kiến xây dựng trên
Khe Lại cách đập Vực Mấu 15 km2 về phía thượng lưu hồ.
2

Tây, đây là trạm cơ bản thuộc mạng lưới khí tượng- thủy văn của đài khí tượng-
3
Trang 4
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Công trình thủy
thủy văn khu vực Bắc Trung Bộ, thời gian quan trắc từ năm 1964 đến nay, các yếu
tố quan trắc gồm: mưa, nắng, bốc hơi, tốc độ gió, độ ẩm.
Trạm khí tượng Quỳnh Lưu cách lưu vực nghiên cứu khoảng 17 km về hướng
Đông, đây là trạm cơ bản thuộc mạng lới khí tượng- thủy văn (KTTV) của Đài
KTTV khu vực Bắc Trung Bộ, thời gian quan trắc từ năm 1961 đến nay, các yếu tố
quan trắc gồm: mưa, nắng, bốc hơi, tốc độ gió, độ ẩm.
1.2.2. Đặc điểm thủy văn dòng chảy
Mùa lũ bắt đầu từ tháng VIII và kết thúc vào cuối tháng XI. Mùa cạn từ tháng
XII năm trước đến tháng VII năm sau và mùa giới hạn gồm 3 tháng từ tháng II đến
tháng IV (mùa giới hạn (MGH) gồm 3 tháng liên tiếp có lượng nước đến ít nhất
trong năm.
Bảng 1.2.2.1 1.1. Phân phối dòng chảy năm của hồ Khe Lại
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Q(75%
)
0.08
8
0.09
9
0.06
6
0.09
9
0.12
1
0.57

lượng bốc hơi rất lớn 1000 ÷ 1200 mm ( chiếm 70% lượng mưa ).
Ở Quỳnh Lưu có hai mùa mưa rõ rệt : mưa tiểu mãn bắt đầu từ giữa tháng 4 và
kết thúc cuối tháng 5, mùa mưa chính bắt đầu từ tháng 7 và kết thúc đầu tháng 11.
Số ngày mưa và lượng mưa ở Quỳnh Lưu tương đối thấp so với các vùng trong tỉnh
4
Trang 5
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Công trình thủy
và phân bố không đều trong lãnh thổ. Lượng mưa tiểu mãn tăng dần Đông sang
Tây, lượng mưa trong mùa mưa chính thì ngược lại và ở phía Nam mưa nhiều hơn
phía Bắc huyện.
1.2.3.2. Nhiệt độ :
Trung bình: 23,7
0
C
Cao nhất : 40,4
0
C
Thấp nhất : 5,7
0
C
1.2.3.3. Độ ẩm : Trung bình 85%
Thấp nhất : 20%
1.2.3.4. Chế độ gió: Có 2 hướng gió chính
- Gió mùa Đông Bắc : Từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau. Do đặc điểm địa hình
nên thường tạo ra thời kỳ lạnh và ít mưa.
- Gió Tây Nam : Từ tháng 5 đến giữa tháng 8, gió Tây Nam khô và nóng nắng,
cường độ gió mạnh làm cho cường độ thoát hơi nước lớn, thường gây hạn hán ảnh
hưởng đến sản xuất nông nghiệp.
- Gió bão : Hàng năm Quỳnh Lưu chịu ảnh hưởng của 1÷2 cơn bão trong
khoảng thời gian từ tháng 8÷10, sức gió ở đồng bằng rất mạnh nhưng lại suy yếu

Bảng 1.2.3.4 1.1. Tốc độ gió lớn nhất theo các tần suất
Số năm
v
(m/s
)
Cv
Cs/C
v
V
1%
V
2%
V
4%
V
50%
5
Trang 6
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Công trình thủy
1961-2001
21,2 0,33 3 42,2 39,0 35,6 20,1
1.2.4. Dòng chảy bùn cát
Tại tuyến đập Khe Lại: F = 50 Km2
Q0 = 1.1 m3/s
ρ0 = 229 g/m3
T1 = 31.5106 s
- Trọng lượng bùn cát lơ lửng tại tuyến đập là:
P1 = Q0xρ0x T1 = 1.1x229x 31.5106 = 7935 tấn
- Thể tích bùn cát lơ lửng là :
V1 = P1 / γ = 1587/ 0.8 = 9819 m3

công chân khay đập; lớp 2 là có sức chịu tải, sức chống cắt, lực dính kết trung bình,
ít bị nén lún, thấm mất nước ít nên có thể đặt chân khay đập trong lớp này. Nhưng
cần lưu ý ở dưới lớp 2 là lớp 3 có tính thấm nước vừa và twơng đối yếu nên cần tính
toán lượng mất nớc qua nền đập, nếu bề dày và diện phân bố của lớp 2 đã đủ điều
kiện kéo dài đường thấm và lượng mất nước qua lớp này cho phép thì không phải
xử lý lớp 3.
+ Các lớp sườn tàn tích (deQ): gồm lớp 4, lớp 5, phân bố chủ yếu ở 2 vai đập.
Trong đó lớp 4 có sức chịu tải, lực dính kết, tính nén lún trung bình, sức chống cắt
tương đối cao, thấm nước ít. Nhưng dưới lớp 4 là lớp 5 có tính thấm nước vừa, mặt
khác tổng bề dày của 2 lớp này mỏng (từ 1,0m - 2,0m) nên cần bóc bỏ hết 2 lớp này
ở khu vực chân khay khi thiết kế và thi công đập.
+ Các lớp đá gốc: gồm lớp 6 là đới đá phong hoá hoàn toàn, lớp 6b là lớp đá
phong hoá mạnh, lớp 6c là lớp đá phong hoá vừa. Các lớp đá gốc này phân bố hầu
hết dưới nền đập, là các lớp ổn định và cách nước tốt dưới nền đập nên có thể đặt
chân khay đập trong các lớp này.
1.3.3. Đia chất thủy văn
Vùng lòng hồ Khe Lại có điều kiện địa chất thủy văn tương đối đơn giản.
Có hai phức chứa nước chính :
- Phức hệ chứa nước trong trầm tích bở rời đệ tứ : Phức hệ chứa nước này
phân bố chủ yếu là dọc khe suối tầng chứa nước chủ yếu là cuội sỏi phân bố dọc bãi
bồi thềm khe. Nước trong phức hệ này xuất lộ từ cao trình + 20,0 m đến cao trình +
7
Trang 8
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Công trình thủy
27 m. Nguồn cung cấp chính cho phức hệ này là nước mưa ngấm từ trên xuống và
nước trong khe nứt đá gốc.
- Phức hệ chứ nước trong khe nứt đá gốc : Phức hệ chứa nước này phân bố
rộng rãi trong vùng. Thành phần đất đá của phức hệ chứa nước này là đá bazan và
đá phiến sét vôi.
Đá phiến sét vôi có cấu tạo dạng lớp, dạng tấm. Đá có nứt nẻ song trong khe

- Độ ẩm tối ưu: Wop = 17,70%
- Dung trọng khô lớn nhất:
cmax
= 1,71 T/m³
- Độ ẩm chế bị: W
cb
= 17,89%
- Dung trọng khô chế bị:
ccb
= 1,66 T/m³
- Cự ly vận chuyển bình quân đến đập chính: 0,6km
1.4.2.2. Vị trí, trữ lượng và địa tầng của bãi vật liệu số 1a
- Vị trí: Thượng lưu đập chính (thuộc phạm vi lòng hồ).
- Diện tích: 2,5 ha
- Chiều sâu bóc bỏ trung bình: 0,3m
- Chiều sâu khai thác trung bình: 2,5m
- Trữ lượng khai thác: 62 500m³
- Độ ẩm tối ưu: Wop = 14,05%
- Dung trọng khô lớn nhất:
cmax
= 1,81 T/m³
- Độ ẩm chế bị: Wcb = 14,36%
- Dung trọng khô chế bị:
ccb
= 1,76 T/m³
- Cự ly vận chuyển bình quân đến đập chính: 0,8km
1.4.2.3. Vị trí, trữ lượng và địa tầng của bãi vật liệu số 2
- Vị trí: Thượng lưu đập chính (thuộc phạm vi lòng hồ)
- Diện tích: 5,5ha
- Chiều sâu bóc bỏ trung bình: 0,3m

- Vị trí: Thượng lưu đập phụ 1 (thuộc phạm vi lòng hồ)
- Diện tích: 2,5ha
- Chiều sâu bóc bỏ trung bình: 0,3m
- Chiều sâu khai thác trung bình: 3,0m
- Trữ lượng khai thác: 75 000m³
- Độ ẩm tối ưu: Wop = 16,20%
- Dung trọng khô lớn nhất:
ccb
= 1,76 T/m³
- Độ ẩm chế bị: Wcb = 16,48%
- Dung trọng khô chế bị:
ccb
= 1,71 T/m³
- Cự ly vận chuyển bình quân đến đập phụ 1: 0,5km
1.4.2.6. Vị trí, trữ lượng và địa tầng của bãi vật liệu số 5
- Vị trí: Thượng lưu đập phụ 2 (thuộc phạm vi lòng hồ)
- Diện tích: 1,5ha
- Chiều sâu bóc bỏ trung bình: 0,3m
- Chiều sâu khai thác trung bình: 2,0m
- Trữ lượng khai thác: 30 000m³
- Độ ẩm tối ưu: W
op
= 14,90%
- Dung trọng khô lớn nhất:
cmax
= 1,82 T/m³
- Độ ẩm chế bị: Wcb = 15,18%
- Dung trọng khô chế bị:
ccb
= 1,77 T/m³

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Công trình thủy
- Vùng bán sơn địa gồm xã Quỳnh Thắng, Tân Thắng.
Tổng dân số : 120.075 người.
Dân số chủ yếu sống bằng nghề nông, ngoài ra còn 1 số ngành nghề khác như
tiểu thủ công nghiệp, trồng rừng, chăn nuôi gia súc có sừng, nuôi rồng thủy sản
2.2. Tình hình kinh tế
2.2.1. Nông nghiệp
Đất đai phân bố trên nhiều dạng địa hình và thổ nhưỡng khác nhau, thích hợp
cho nhiều loại cây trồng phát triển trong đó cây lương thực lúa màu và cây công
nghiệp ngắn ngày vẫn chiếm ưu thế
Năng suất lúa bình quân toàn huyện vụ Đông Xuân đạt 46,8 tạ/ha, vụ hè thu
đạt 37,5 tạ/ha, vụ mùa đạt 28 ÷ 30 tạ/ha. Năng suất ngô đạt 28 tạ/ha, khoai lang đạt
69tạ/ha, lạc đạt 21 tạ/ha, vừng đạt 3, 3tạ/ha.
Bình quân lương thực đầu người đạt 250kg/ngời/năm.
2.2.2. Nuôi trồng thủy hải sản
Tổng diện tích mặt nớc nuôi trồng thuỷ sản cả huyện là 3.400ha, phần lớn
nuôi quảng canh, ít đầu tư nên năng suất còn thấp (Cá đạt 450 ÷ 500kg/ha, tôm, cua
đạt 100 ÷120kg/ha).
Hiện nay toàn huyện đã xây dựng và thực hiện 2 dự án nuôi trồng thuỷ sản ở
vùng Đông Bắc và vùng Đông Nam, với diện tích 1100ha (vùng dự án 400ha các xã
Quỳnh Lộc, Dị, Xuân, Mai Hùng, Trịnh Môn) đã được đầu tư tương đối có hiệu
quả, bước đầu thực hiện chuyển dịch cao cấu mùa vụ thích hợp để né tránh lụt bão,
chuyển một phần diện tích nuôi Tôm sú kém hiệu quả sang nuôi Tôm hẹ, nuôi
Cua tạo việc làm ổn định trên 700 lao động.
Tuy nhiên nguồn nước ngọt cấp cho nuôi trồng thuỷ sản đang còn thiếu trầm
trọng. Vì vậy việc xây dựng hồ Khe Lại để bổ sung nước cho hồ Vực Mấu là hết
sức cấp bách.
2.2.3. Các ngành khác
* Công nghiệp - Tiểu thủ công nghiệp :
12

Hệ thống thủy lợi Bắc Nghệ An: với kênh chính đoạn qua huyện Quỳnh Lưu từ
Quỳnh Hồng đến Quỳnh Văn, các kênh cấp 2 (N
13
, N
17
, N
28
), kênh vượt cấp, các
trạm bơm chuyền tuy mới được nâng cấp sửa chữa nhưng mới chỉ tưới ổn định
13
Trang 14
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Công trình thủy
được cho diện tích canh tác phân bố ở đầu kênh. Diện tích cuối kênh tưới không ổn
định, nguyên nhân do các kênh cấp dưới chưa được gia cố đáng kể (kênh N
17
dài
5200m mới được gia cố 2000m, kênh N
13
dài 14017m nhưng mới chỉ được gia cố
8790m,…). Công tác quản lý nước còn gặp nhiều khó khăn nên lượng tổn thất lớn,
không đảm bảo đầu nước khống chế tưới. Đại bộ phận diện tích canh tác cuối kênh
N
13
, N
17
… qua các xã Quỳnh Lâm, Quỳnh Mỹ, Quỳnh Hoa, Quỳnh Văn, Quỳnh
Thạch, địa phương phải xây dựng các trạm bơm nhỏ để bơm tưới nhưng rất khó
khăn do không chủ động được nguồn nước. Các xã thuộc vùng dự án có diện tích
đất sản xuất nông nghiệp đang sử dụng nguồn nước Đô Lương 2061ha, trong đó
được tưới ổn định 1299ha, không ổn đinh 762ha.

8
3.26
9 0.159
0.07
4
0.21
5 0.236
14
Trang 15
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Công trình thủy
3.2. Nhiệm vụ của công trình
Tạo nguồn nước tưới trực tiếp cho 2353 ha đất canh tác của làng Thanh niên
xung phong, xã Quỳnh Thắng, phần thượng lưu hồ Vực Mấu.
Bổ sung nguồn nước cho hồ Vực Mấu để mở rộng 800 ha nuôi trồng thủy sản
cùng Bãi Ngang. Tạo nguồn bơm tưới cho 740 ha vùng Quỳnh Lộc, Quỳnh Thiện,
cấp nước cho khu công nghiệp Hoàng Mai. Tham gia cắt lũ cho hồ Vực Mấu
CHƯƠNG 4. CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ
4.1. Cấp công trình
Việc xác định cấp công trình phụ thuộc vào 2 yếu tố :
15
Trang 16
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Công trình thủy
4.1.1. Theo năng lực phục vụ của công trình
- Căn cứ vào nhiệm vụ của công trình là cấp nước tưới cho 1524 ha đất canh
tác,theo tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN 285/2002 tra bảng 2-1 ta sơ bộ xác định được
công trình Khe Lại là công trình cấp IV.
4.1.2. Theo đặc tính kỹ thuật của công trình và loại nền
- Theo chiều cao của công trình đầu mối: sơ bộ xác định được chiều cao đập
khoảng
H

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Công trình thủy
Theo tiêu chuẩn thiết kế đập đất bảng 4-1/14TCN 157:2005
Ta có :
+ Độ vượt cao an toàn ứng với MNDBT: a = 0,7 m;
+ Độ vượt cao an toàn của đập ứng với MNLTK: a’ = 0,5 m
+ Độ vượt cao an toàn của đập ứng với MNLKT: a’’ = 0,2 m.
17
Trang 18
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Công trình thủy
CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ
5.1. Mục đích và nhiệm vụ tính toán
Mục đích của việc tính điều tiết hồ là tìm ra mối quan hệ giữa quá trình lưu
lượng chảy đến, quá trình lưu lượng chảy ra khỏi hồ và sự thay đổi mực nước hoặc
dung tích kho nước theo thời gian. Xác định dung tích nước hiệu dụng V
h
và cao
trình mực nước dâng bình thường.
5.2. Tính toán mực nước chết
5.2.1. Tài liệu tính toán
Bảng nhu cầu dùng nước trên bảng 3.1 đã trình bày ở trên

Hình 5.2.1.1 1.1.1. Quan hệ F-Z
Hình 5.2.1.1 1.1.2. Quan hệ Z-V
18
Trang 19
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Công trình thủy
5.2.2. Khái niệm về dung tích chết và mực nước chết
Dung tích chết Vc là phần dung tích không tham gia vào quá trình điều tiết
dòng chảy. Dung tích chết chính là giới hạn dưới của hồ chứa. Mực nước chết là
mực nước tương ứng với dung tích chết. Mực nước chết và dung tích chết có quan

gồm tất cả tổn thất cục bộ và tổn thất dọc đường) ta chọn =1m. Vậy:
MNC= = 34+1 = 35
Kết hợp 2 điều kiện trên chọn MNC = 35 tra Z ~ V ta được Vc= 1,51.10
6
m
3
5.3. Tính toán mực nước dâng bình thường và dung tích hiệu dụng
5.3.1. Khái niệm mực nước dâng bình thường và dung tích hiệu dụng
- MNDBT là mực nước trữ cao nhất trong hồ ứng với các điều kiện thủy văn
và chế độ làm việc bình thường.
Dung tích hiệu dụng (V
h
) là phần dung tích được giới hạn bởi MNDBT và
MNC. Đây là phần dung tích cơ bản làm nhiệm vụ điều tiết dòng chảy.
- Mục đích của việc tính toán điều tiết hồ chứa:
Tính toán điều tiết hồ chứa là nội dung quan trọng khi thiết kế hồ chứa để xác
định dung tích hiệu dụng ( V
hd
) và mực nước dâng bình thường (Z
bt
).
5.3.2. Xác định hình thức điều tiết
Theo tài liệu thủy văn về phân phối dòng chảy năm thiết kế và nhu cầu dùng
nước trong năm ta có:
W
đến
= =26,211.10
6
m
3

(t) là lưu lượng đến và lưu lượng xả ra khỏi hồ lấy bình quân trong
thời đoạn
- V
1
và V
2

là dung tích hồ chứa ở đầu và cuối thời đoạn
5.3.4. Các bước tính toán
Việc xác định MNDBT thực chất là việc xác định dung tích hiệu dụng của kho
nước. Ở đây xác định dung tích hiệu dụng một cách đúng dần thông qua 2 bước tính
là chưa kể tổn thất và có kể đến tổn thất kho nước bằn phương pháp lập bảng.
5.3.4.1. Tính V
hd
chưa kể tổn thất
Tháng
W
Q
W
q
V
k
W
x
(10
6
m
3
) (10
6

7 0.471 3.218 2.747 3.004
8 0.265 3.269 3.004 0.000
Tổng
26.221 17.163 22.085 13.027 9.058
Trong đó:
Cột 1: Tháng thủy văn
Cột 2: Tổng lượng nước đến hàng tháng
Cột 3: Tổng lượng nước dùng hàng tháng
Cột 4 và cột 5 : Chênh lệch giữa lượng nước đến và lượng nước dùng
WQ - Wq > 0 thì ghi vào cột (4)
21
Trang 22
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Công trình thủy
WQ - Wq < 0 thì ghi vào cột (5)
Cột 6 : Quá trình lượng nước có trong hồ (kể từ mực nước chết).
Cột 7 : Lượng nước xả thừa (khi lượng nước trữ vượt quá Vh).
Vậy: Dung tích hiệu dụng của hồ chưa kể tổn thất là: 13,027.10
6
(m3)
5.3.4.2 Tính V
hd
khi kể tới tổn thất
22
Trang 23
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Công trình thủy
Bảng 5.3.4.1 1.1. Bảng tính Vhd có kể tới tổn thất lần 1
Tháng
W
Q
W

3
) (10
6
m
3
) (Km
2
) (mm) (10
6
m
3
) (10
6
m
3
) (10
6
m
3
) (10
6
m
3
) (10
6
m
3
) (10
6
m

0.471 3.218 4.514 5.887 1.488 29.500 0.044 0.059 0.103 2.849 4.566
VIII
0.265 3.269 1.510 3.012 0.879 24.800 0.022 0.030 0.052 3.056 1.510
Tổng
21.413 14.094 7.319
23
Trang 24
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Công trình thủy
Trong đó:
Cột 1: Tháng thủy văn
Cột 2: Tổng lượng nước đến hàng tháng
Cột 3: Tổng lượng nước dùng hàng tháng
Cột 4: Dung tích của hồ ở cuối mỗi thời đoạn tính toán
Cột 5: Dung tích trung bình của hồ chứa
2
d c
bq
V V
V
+
=
Cột 6:Diện tích hồ chứa tương ứng với Vbq được tra từ quan hệ V ~ F ~ Z
Cột 7: Lượng bốc hơi hồ chứa
Cột 8: Tổn thất bốc hơi Wbh = Zi.F
Cột 9: Tổn thất thấm. W
th
= K.V
bq
( K là hệ số, lấy bằng 1% )
Cột 10: Tổng tổn thất: W

=> Cần phải tính lại lần 2
Lần 2 tính tương tự lần 1 ta có kết quả ở phụ lục 1
∑
−
=
VV
h
= 14,138(10
6
m3)
< 5%
24
Trang 25
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: Công trình thủy
Tổng hợp thông số hồ chứa
MNC
(m)
MNDBT
(m)
V
c
(10
6
m
3
)
V
h
(10
6