§å ¸n tèt nghiÖp Trang 1 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Ch¬ng 1: tæng quan vÒ c«ng tr×nh 1.1. Vị trí và nhiệm vụ công trình. 1.1.1 Vị trí địa lý: Vị trí hồ chứa nước: Hồ chứa nước Ea Dreh dự kiến xây dựng trên suối Ea Dreh, thuộc phạm vi hành chính của xã Ia Hderh - huyện Krông Pa. Khu công trình đầu mối cách thị trấn Phú Túc 12km theo đường chim bay về phía Tây Nam có toạ độ địa lý: Toạ độ địa lý: 13o 05’50’’ vĩ độ bắc 108o 38’35’’ kinh độ đông. Vị trí khu hưởng lợi: Khu hưởng lợi nằm ở phía bờ trái của suối Ea Dreh thuộc địa phận hành chính của các xã Ia Hdreh và Ia Rmook, có toạ độ địa lý: Từ 13o 05’50’’ đến 13o 07’45’’ vĩ độ bắc Từ 108o 38’35’’ đến 108o 41’20’’ kinh độ đông 1.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo khu vực xây dựng công trình: - Vùng lưu vực của dự án là vùng núi thấp, khuất sau các dãy núi cao, chắn cả hướng gió đem hơi ẩm từ Đông Bắc và Tây Nam đến. - Khu vực công trình đầu mối: Hai bên thềm suối mở rộng thành một thung lũng và được bao bọc xung quanh bởi các dãy núi cao tạo điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng hồ chứa. - Khu hưởng lợi: Khu hưởng lợi nằm dọc theo phía bờ trái của suối Ea Dreh. Địa hình khu tưới bị chia cắt mạnh bởi các suối và khe tụ thuỷ. Hướng dốc chính của khu tưới theo hướng Tây Bắc – Đông Nam về phía suối Ea Dreh với độ dốc từ 3 o – 10o. Hiện tại khu tưới chủ yếu là đất gieo trồng một vụ vào mùa mưa. Đặc điểm địa hình của khu tưới tương đối khó khăn cho việc bố trí tuyến kênh: công trình trên kênh nhiều nhất là các công trình tiêu nước. 1.1.3. Quan hệ W ~ Z, F~ Z: Vùng tuyến đập nghiên cứu có 2 tuyến: Tuyến 1, Tuyến 2. Các đặc tính hồ chứa được thể hiện ở bảng 1-1 và các biếu đồ tương ứng Bảng 1-1. Quan hệ F ~ Z và V ~ Z tại tuyến2 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 2 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Z (m) Tuyen2 F(km2) 175,5 0,00 0,0000 176 0,23 0,3783 178 0,89 10,8215 180 10,66 108,3559 182 24,52 450,6716 184 44,67 1132,575 186 64,90 2221,995 188 89,35 3757,995 190 116,35 5809,063 192 145,13 8418,567 194 168,73 11554,21 196 190,13 15140,68 198 204,88 19089,86 200 219,74 23335,19 V(10^3m3) Hình 1-1. Biểu đồ quan hệ (Z ~ F) tuyến II Hình 1-2. Biểu đồ quan hệ (Z ~ V) tuyến II Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 3 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 1.2 Điều kiện khí tượng- thuỷ văn: 1.2.1 Tổng quan chung đặc chưng khí tượng: Suối Ea Dreh phát nguyên từ các dãy núi cao phía Tây xã Ia Hdreh, chảy theo hướng Đông – Đông Bắc, nhập vào sông Ba tại vị trí trung tâm xã Ia Hdreh. Các đặc trưng địa lý thuỷ văn của lưu vực tính đến tuyến dự kiến xây dựng công trình đầu mối, xác định từ bản đồ 1/50000 được kết quả như sau: Bảng 1.2: Các đặc trưng địa lý thuỷ văn của lưu vực: TT Đặc trưng Ký hiệu Đơn vị tính 1 2 3 4 5 Diện tích lưu vực Chiều dài sông chính Độ dốc sông chính Độ dốc sườn dốc Mật độ lưới sông Flv Ls Js Jd ρ Km2 Km %o %o Km/km2 Trị số Tuyến I Tuyến II 31.1 26.3 8.8 8.3 16.3 16.3 12.2 12.2 0.81 0.81 Tình hình tài liệu quan trắc: + Khí tượng: Lưu vực Ea Dreh là một lưu vực nhỏ không có trạm quan trắc. Tuy nhiên ở các vùng lân cận có khá nhiều trạm quan trắc khí tượng: An Khê, Ayun Hạ, Cheo Reo, Krông Pa, Củng Sơn, Buôn Hồ, Krông Hnăng, Ma Đrăk, cầu 42..Trong đó trạm Krông Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 4 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Pa nằm ngày cạnh khu tưới, trạm Cheo Reo gần lưu vực công trình. Các trạm này có liệt tài liệu quan trắc dài, đầy đủ các yếu tố. + Các trạm thủy văn trong khu vực lân cận lưu vực nghiên cứu không nhiều và hầu hết bố trí trên các sông lớn: - Ayu Hạ trên sông Ayu, F=1670km2 có tài liệu thủy văn thời kỳ 1978, 1988÷ 1992. - Krông Hnăng trên sông Krông Hnăng, F=235km2 có tài liệu thời kỳ 1979÷1988. - Buôn Hồ trên sông Krông Búk, F=178km2 có tài liệu thời kỳ 1977 ÷1986. - Cầu 42 trên sông Krông Búk, F=459km2 có tài liệu thời kỳ 1968 ÷1970, 1972÷1973, 1977÷1999. - Sông Hinh trên sông Hinh, F=752km2 có tài liệu thời kỳ 1980÷1985, 1988÷1999. + Các dự án đã xây dựng và nghiên cứu trong khu vực: Trong khu vực đã có một số công trình thủy lợi có quy mô tương đối lớn đã được xây dựng và đang nghiên cứu: - Hồ Ayu Hạ tỉnh Gia Lai đã xây dựng và đưa vào khai thác năm 1993. - Hồ Ea Soup Thượng tỉnh Đăk Lăk đang thi công. - Hồ Ia Mlá-huyện Krông Pa tỉnh Gia Lai: đã phê duyệt dự án NCKT đang chuẩn bị thiết kế kỹ thuật –thi công. Ngoài các dự án lớn do Bộ làm chủ đầu tư nêu trên trong khu vực còn có một số công trình vừa và nhỏ đã được xây dựng và đưa vào khai thác: đập dâng Uar, hồ chứa Phú Cần, hồ Chư Cư, trạm bơm Ia Rmook. 1.2.2 Nhiệt độ không khí: Bảng 1.3- Bảng phân phối các đặc trưng nhiệt độ không khí Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Ttb 22.0 24.3 27.0 28.5 28.3 27.0 27.0 26.6 26.1 25.2 23.8 22.0 25.6 Tmax Tmin 35.7 28.3 39.7 40.7 40.5 37.3 36.2 36.3 35.6 34.0 33.4 34.4 8.5 11.2 11.0 18.4 21.0 20.2 20.0 20.6 18.0 16.4 10.5 10.4 40.7 8.5 1.2.3 Độ ẩm không khí. Bảng 1.4. Bảng phân phối các đặc trưng độ ẩm tương đối(%) Tháng Dtb Dmin I 76 30 II 72 15 III 66 19 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan IV 69 23 V 74 27 VI 80 27 VII 79 36 VIII 81 43 IX 82 43 X 86 44 XI 84 37 XII 80 39 Năm 77 15 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 5 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 1.2.4 Bốc hơi: Bảng 1.5. Bảng phân phối lượng chênh lệch bốc hơi trong năm ( mm) Tháng I Z 135.2 II 166 III 244 IV V VI VII 219.5 183.4 132.6 145.6 VIII 133 IX X XI XII 87.01 72.8 78.3 106.2 Năm 1703.8 1.2.5 Lượng mưa tháng lưu vực: Bảng 1.6. Phân phối lượng mưa tháng (mm) Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Xtb 2.2 4 8.5 69.3 140.9 140.2 134.7 155.3 208.9 222.8 117.2 26 1230 X75% 0,0 0,0 0 0 247.5 75.5 35.3 104.5 262.6 208 83.5 10.6 1029.5 1.2.6 Số ngày mưa hàng tháng trong năm: Bảng 1.7. Số ngày trong tháng có mưa trong một năm Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Ngày 1.3 0.5 1.4 5.4 11.8 12.8 14.3 15.8 17.1 15.5 10.1 3.9 109.9 1.2.7 Tốc độ gió trung bình và lớn nhất hang tháng: Bảng 1.8. Tốc độ gió trung bình và lớn nhất hàng tháng Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm Vtb 1.3 2 2.3 1.9 1.6 1.7 1.5 1.7 0.9 0.8 1.1 1.2 1.5 Vmax 14 18 15 >20 20 14 12 16 12 15 16 12 >20 Hướn E NH SE NE E W NH SW NH SW SW N NE g 1.2.8 Tốc độ gió lớn nhất theo tần suất: Bảng 1.9. Tốc độ gió lớn nhất Hướng Bắc Nam Đông Tây Đông- Bắc Sinh viªn: §µo ThÞ Loan 2% 22.4 20.9 23.6 20.9 23.4 V(m/s) 4% 19 19.6 21.6 19.4 21.8 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 6 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 23.6 27.9 21.7 Tây - Bắc Đông – Nam Tây – Nam 21.3 23.9 20 Tốc độ gió lớn nhất không hướng Vmax=34m/s 1.2.9 Số giờ nắng hàng tháng: Bảng 1.10. Số giờ nắng hàng tháng Tháng I II III IV h(giờ) 189. 228 279.3 252.2 260.7 177.9 233.9 180.2 192.2 181 158 151.2 2484.3 Tbngày 8 6.1 8.1 9 8.4 V 8.4 VI 5.9 VII 7.5 VIII 5.8 IX 6.4 X 5.8 XI 5.3 XII Năm 4.9 1.2.10 Dòng chảy lũ: Dòng chảy lũ được tính toán từ lượng mưa ngày lớn nhất theo 2 phương pháp là Xôkôlôpski và cường độ giới hạn. Kết quả nhưa sau: Bảng 1-11 Đường quá trình lũ thiết kế Ti 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Qi1,0% 120.00 200.00 306,08 380,00 450,00 530,40 462,00 380,00 320,00 250.00 225.00 150.00 75,00 Ti 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 Qi0,2% 90,0 300,0 450,0 600,0 682,0 744,6 650,0 550,0 420,0 350,0 300,0 200,0 80,0 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 7 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 1.2.11 Phân phối dòng chảy năm thiết kế ( Tuyến II): Bảng 1-12. Phân phối dòng chảy năm thiết kế (TuyếnII), đơn vị : (m3/s) Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 năm Q50% 0,581 0,403 0,269 0,224 0,224 0,403 0,449 0,808 1,256 1,437 1,346 0,899 8,299 Q75% 1,557 0,975 0,719 0,582 0,601 1,044 1,202 2,163 3,256 3,848 3,490 2,409 21,846 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 8 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 1.2.12 Nhu cầu dùng nước: Bảng 1-13. Nhu cầu dùng nước tưới tính tại đầu mối(106m3) Tháng Wq I 1,5705 II 1,52 III 1,1176 IV 0,6618 V 1,44 7 VI VII 1,1176 0,0882 VIII IX X XI XII 0 0 0 0 0,7 Năm 8,1227 Biểu đồ nhu cầu dùng nước tính tại đầu mối 1.3 Điều kiện địa chất: 1.3.1 Tổng quan toàn vùng: a) Tình hình khảo sát địa chất: Trên cơ sở đề cương khảo sát đã được UBND tỉnh Gia Lai phê duyệt, chi nhánh Tây Nguyên – Công ty TV& CGCN Trường ĐHTL đã thực hiện khối lượng khảo sát nhưa sau: + Khoan máy : Tuyến II: 3 hố = 35.7m trong đó: Đất đá cấp II-III là 37.7m Đất đá cấp IV-VI là 76.3m Đất đá cấp VIII –I là 52m Đất đá cấp X là 25.7m + Hố đào thực hiện 30 hố. trong đó 20 hố thăm dò vật liệu đắp đất, 10 hố bố trí trên các tuyến công trình đầu mối. Tổng khối lượng là 88m. Đất đá cấp IV là 30m. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 9 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi b) Đặc điểm cấu trúc địa chất vùng dự án: Theo tài liệu bản đồ địa chất 1/200 ( loạt bản đồ quốc gia) và sơ đồ địa chất 1/50 của liên đoàn địa chất thủy văn miền nam ( nay là liên đoàn ĐCTV-ĐCCT miền Trung ) về đặc điểm địa chất có các nét chính sau: + Địa tầng: có 2 mặt thành tạo chính là: - Trầm tích phun trào hệ tầng Mang Giang ( T2mg) phân bố trung tâm vùng dự án bao chiếm hầu hết diện tích lòng hồ. Thành phần gồm phần trên là Riolit và tù của chung xen kẽ các lớp mỏng bột kết, cát kết, sạn kết sen kẽ các tập riolit, penzit có màu xám sẫm nhiều đóm trắng kiến trúc ban tinh, cấu tạo dạng dòng chảy, đá cứng chắc ít nứt nẻ. - Các thành tạo hỗn hợp trầm tích đệ tứ ( adpQ) thành tạo này khá phổ biến trong vùng chúng phân bố bên các sườn thung lũng thềm suối, được tạo thành từ các sản phẩm sườn tích, tàn tích đôi nơi gặp các lũ tích. Thành phần gồm cát, bột, sét dăm sạn là những thành phần tái trầm tích từ nguồn phong hóa các trầm tích phun trào từ hệ Mang Giang và Granit ở thượng nguồn phong hóa. Bề dày tổng cộng từ 7-9 m. - Mắc ma xâm nhập(GTvc): Phân bố phía tây vùng dự án, đầu nguồn suối EaDrech, chúng bao gồm các pha mac ma xâm nhập của hệ tầng vân canh tuổi Tría. Thành phần bao gồm Granite, biotit, granbiroblen và granthiroblen, đá có màu xám trắng, cứng chắc ít nứt nẻ. - Hoạt động kiến tạo và đứt gãy: Vùng nghiên cứu nằm phía rìa trũng địa hình hào song Ba. Với diện tích nhỏ không có đứt gẫy nào đáng kể, có thể nói vùng dự án khá ổn định về kiến tạo đối với công trình hồ chứa nhỏ. 1.3.2 Điều kiện địa chất khu vực lòng hồ, tuyến đập, tuyến tràn: Mặt cắt địa chất lòng hồ được xác định theo tài liệu các hố khoan khảo sát tại các công trình đầu mối. Theo thứ tự từ trên xuống có thành tạo sau: + Các trầm tích đệ tứ: phân bố đều khắp trên bề mặt, gồm sét cát pha lẫn sạn sỏi, dăm vụn đá gốc bề dầy biến đổi từ 2-9 m. Gồm các lớp sau: - Trên cùng là cát bồi tích lòng suối chiếm khối lượng không đáng kể, chúng chỉ ở lòng suối EaDreh, thành phần chủ yếu là các hạt mịn bề dày mỏng 10-20cm. - Tiếp đến là cát pha, sét pha phần trên có lẫn ít mùn thực vật và rễ cây.Màu xám vàng xám nâu, xám đen, cát chiếm 41-52%, bột 18-29%, sét 17-25% ngoài ra phần dưới rải rác gặp ít sạn sỏi. Đất có độ ẩm trung bình. Trạng thái cứng bể dày 1-1.5 . Nguồn gốc các sản phẩm này chủ yếu là sườn tích. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 10 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi - Dưới cùng là sét pha cát, cá pha lẫn dăm vụn đá gốc, màu xám vàng, xám trắng. Thành phần cát 42-53%, sét 20-29%, bụi 19-25%, dăm sạn 8-10%. Độ ẩm lớn thường nằm trong đới bão hòa nước. Kết cấu chặt, trạng thái cứng, nguồn gốc chủ yếu là tàn tích phong hóa tại chỗ của các đá gốc là trầm tích phun trào hệ tầng Mang GIang, bề dày 1.5-6m. - Đá gốc: là trầm tích phun trào hệ tầng Mang Giang gồm cuội tảng kết, các phun trào dacitphorphia, riolit hỗn hợp cuội kết, cát kết, cát kết đôi khi gặp sét kết màu xám, xám xanh. Theo mức độ phong hóa có 2 phần sau: * Phần trên lớp phong hóa nứt nẻ, các khen nứt là khe nứt phong hóa dạng kín, được lấp đầy bởi sét bột. Đôi nơi phong hóa mạnh tạo thành các khối tảng kích thưúơc 3050cm. Hầu hết các sản phẩm phong hóa cơ học này xen lẫn cát bột sét nên khả năng thấm nước yếu. Nhiều nơi vẫn giữ nguyên cấu trúc ban đầu. Bề dày theo trụ hố khoan 0.5-2.5m. * Phần dưới là đá gốc chưa phong hóa, đá có màu xám xanh, xám đen ít nứt nẻ. Đây là phần móng đá gốc của vùng trầm tích phun trào hệ tầng Mang Giang tuổi Triat, bề dày lớn. Đánh giá điều kiện địa chất vùng lòng hồ: - Khả năng giữ nước: Về các đặc trưng thuỷ tính của các thành tạo có mặt ở lòng hồ cho thấy hồ chứa EaDreh bao bọc xung quanh là các dãy núi đồi thấp, tầng phủ có bề dày 29m có đặc trưng là : mặc dù thành phần hạt cát khá cao song độ chọn lọc của các thành phần kém nên tính thấm rất kém. Đặc tính này phản ánh rõ nét chỉ số dẻo loại đất ở đây chủ yếu là sét pha, sét pha nặng. Thành tạo này phủ lên trên cả phong hóa cơ học của trầm tích phun trào hệ Mang giang có tính thầm nước yếu. Mặt khác phần đá gốc không nứt nẻ gần như cách nước, do vậy hồ chứa nước EaDreh có khả năng giữ nước đến cao trình thiết kế. - Ảnh hưởng đến môi trường: Vấn đề ngập và bán ngập trong phạm vi lòng hồ là khu vực đất nông nghiệp của đồng bào các dân tộc thiểu số, các hộ dân ở đây đã được chính quyền địa phương di dời để ổn định cuộc sống lâu dài các trung tâm kinh tế của huyện. Tuy nhiên có thói quen canh tác thủ công, kỹ thuật thấp họ vẫn tiếp tục trở lại làm ăn sinh sống ở đây với cuộc sống đơn giản tạm bợ với cây trồng và chăn nuôi. Sản phẩm nông nghiệp trong lòng hồ là cây ngắn ngày và 1 ít cây ăn quả. Tuy nhiên để đảm bảo Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 11 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi chính sách dân của Đảngvà Nhà nước cần làm tốt công tác tư tưởng để vận động di dời nhà dân và đền bù cho nhà dân trong lòng hồ. -Quá trình bồi lắng và tái tạo lòng hồ: Thảm thực vật trên các dãy đồi và núi thấp bao quanh lòng hồ đã bị tàn phá khá nhiều đã làm tăng qua trính bào mòn bề mặt, nên có sự bồi lắng lòng hồ. Khi thiết kế cần có những biện pháp chống xói mòn bể mặt như trồng cây gây rừng, bảo vệ và tái sinh phát triển rừng. Vấn đề này đặc biệt có ý nghĩa trong điều tiết nước ngầm và dòng chảy, không làm tốt về mùa khô sẽ có ảnh hưởng đến công suất tưới. Điều kiện địa chất công trình tuyến đập, tuyến tràn: - Tuyến 2: Độ dài toàn tuyến 150m gồm có đập chính và đập phụ, các vai đập tự vào các sườn đồi khá dốc. Tính toán trên mặt cắt địa hình có khối lượng đất đá ít. Địa tầng khá thuận lợi nên quá trình thi công đã thực hiện hết các khối lượng thiết kế và tập trung nghiên cứu đánh giá chi tiết khối này. + Địa tầng có mặt cắt lớp sau: • Trên cùng là lớp cát bồi tích lòng suối ( lớp V): có nguồn gốc là bồi tích (aQ) khối lượng không đáng kể, chung chỉ ở lòng suối EaDreh, thành phần chủ yếu là cát hạt mịn bề dày mòng 10-20cm. • Tiếp đến là lớp cát pha (lớp I): có thành phần hạt mịn và hạt thô tương đương nhau. Phầndưới gặp ít sạn sỏi có độ chọn lọc kém, nguồn gốc chủ yếu là sườn tích và bồi tích (adQ). Chúng có trên toàn tuyến có màu xám, xám vàng, xám nâu bề dày thay đổi từ 1-2.5m. Kết cấu chặt trạng thái cứng. Hệ số thấm 10 -4-105 cm/s. • Tiếp đó là lớp cát pha, sét pha lẫn dăm vụn ( lớp II): có mặt trên toàn tuyến, nguồn gốc chủ yếu là tàn tích và sườn tích (edQ), thành phần cát 41-44%, bột 25-28%, sét 20-25%, dăm sạn 8-11%. Đất có màu xám, xám vàng độ ẩm lớn, kết cấu chặt. trạng thái cứng. Hệ số thấm 10-5cm/s. • Tiếp đến là lớp đá gốc phong hóa (lớp III): Đây là sản phẩm phong hóa cơ học của trầm tích phun trào hệ tầng Mang Giang. Đá bị phong hóa nứt nẻ, các khe nứt là khe nứt phong hóa dạng kín, bị lấp đầy bởi dép bột. Đôi nơi phong hóa mạnh tạo thành các khối tảng kích thước 30-50cm. Bề dày theo trụ khoan 0.52m. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 12 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi • Dưới cùng là lớp đá gốc ( lớp IV): đá có màu xám xanh, xám đen ít nứt nẻ. Đây là phần móng đá gốc của vùng là vùng trầm tích phun trào hệ tầng Mang giang tuổi Triat, bề dày lớn. - Các chỉ tiêu thiết thí nghiệm và các chỉ tiêu tính toán thể hiện bảng: Các chỉ tiêu thí nghiệm Dung trọng Dung trọng ướt (T/m3) Dung trọng khô (T/m3) Tỷ trọng (T/m3) Độ lỗ rỗng (%) Tỷ trọng lỗ ε Độ bão hòa Lực dính kết C(kg/cm2) Góc ma sát trong ϕ (độ, phút ) 1.91 1.6 2.65 39.37 0.653 78.1 0.179 15o32’ 1.96 1.666 2.65 37.16 0.614 80.65 0.183 17o20’ 1.97 1.97 2.65 37.01 0.582 80.01 0.205 17o36’ Các chỉ tiêu dùng tính toán 1.91 1.6 2.65 39.37 0.653 78.1 0.205 15o 1.96 1.666 2.65 37.16 0.614 80.65 0.1 17o 1.97 1.97 2.65 37.01 0.582 80.01 0.12 17o - Đánh giá điều kiện địa chất tuyến công trình đầu mối: Như đã biết ở trên, căn cứ vào kết quả khảo sát ở trên tuyến dự kiến, tuyến II là tuyến tối ưu nhất lựa chọn để thiết kế lập bảnvẽ thi công, những đặc trưng ưu việt được đánh giá như sau: + Về mặt chịu lực: Đập hồ chứa EaDreh là đập đất thấp nếu bóc bỏ lớp thổ nhưỡng trên mặt thì các lớp đất nền có khả năng đáp ứng yêu cầu chịu lực khi làm nền thiên nhiên. + Về tính thấm và chống thấm: Phần trên của 1 lớp có lớp mỏng thổ nhưỡng lẫn nhiều mùn thực vật màu xám đen. Bề dày móng Wdùng , nên trong một năm lượng nước đến luôn đáp ứng đủ lượng nước dùng . Vì thế đối với hồ chứa này ta chỉ cần tiến hành điều tiết năm. Khi tính toán điều tiết năm thường sử dụng năm thủy lợi để tính, tức là đầu năm mực nước trong hồ là MNC, đến cuối mùa lũ mực nước trong hồ là MNDBT và cuối năm mực nước ở trong hồ lai quay về MNC. 2.3.4. Tính toán điều tiết 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. Trong từng thời đoạn có thể sử dụng công thức sau để biểu thị phương trình cân bằng giửa lượng nước đến và lượng nước xả trong kho: ( Q – q )∆t = ∆V (2 – 1) Trong đó: Q = (Q1 + Q2)/2 : là lưu lượng nước đến trung bình trong thời đoạn ∆t. Q1 , Q2 : là lưu lượng nước đến đầu và cuối thời đoạn. q = (q1 + q2)/2 : là lưu lượng nước lấy trung bình ra khỏi hồ trong thời đoạn ∆t. q1 , q2 : là lưu lượng nước lấy ra khỏi hồ đầu và cuối thời đoạn. ∆t :là thời đoạn tính toán,đối với hồ điều tiết năm thì ∆t thường lấy bằng 1 tháng ∆V = V2 – V1 : là lượng nước trữ lại trong kho trong thời đoạn ∆t . V2 , V1 : là dung tích hồ đầu và cuối thời đoạn. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 21 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 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 F và mực nước trong kho cuối thời đoạn. Như vậy nguyên lý tính toán điều tiết năm bằng phương pháp này là giải phương trình cân bằng nước trong kho kết hợp với quan hệ phụ trợ Z ~ F ~ V. Bảng 2-1: Bảng tính Vh khi chưa kể tổn thất TT Tháng 1 VII VIII IX X XI XII I II III IV V VI Cộng ∆t Qđến Ngày 2 31 31 30 31 30 31 31 28 31 30 31 30 m3/s 3 0,4488 0,8075 1,2563 1,4365 1,3464 0,8993 0,5814 0,4029 0,2686 0,2244 0,2244 0,4029 WQ Wq 10^6m3 10^6m3 4 5 1,202 0,0882 2,163 0 3,256 0 3,848 0 3,490 0 2,409 0,7 1,557 1,4705 0,975 1,52 0,719 1,1176 0,582 0,6618 0,601 1,447 1,044 1,1176 21,846 8,1227 13,723 ∆V (+) 10^6m3 6 1,114 2,163 3,256 3,848 3,490 1,709 0,087 (-) 10^6m3 7 0,545 0,398 0,080 0,846 0,073 15,666 1,943 13,723 Vt Vx 10^6m3 8 1,114 0,829 1,943 1,943 1,943 1,943 1,943 1,398 1,000 0,919 0,073 0,000 10^6m3 9 0,000 2,448 2,142 3,848 3,490 1,709 0,087 13,723 Cột(1) :Thời gian (tính từ đầu mùa mưa) Cột(2) :Lưu lượng đến bình quân trong tháng Cột(3) :Lưu lượng nước dùng Cột(4) :Tổng lượng nước đến trong tháng WQ = Q.Δt Cột(5) :Lượng nước dùng trong tháng Wq = q.Δt Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 22 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Cột(6), (7) :Chênh lệch lượng nước đến và lượng nước dùng WQ > Wq : cột 6 WQ< Wq : cột 7 Tổng cột (7) : là lượng nước thiếu Vh Cột(8) : Quá trình tích nước vào hồ chứa Cột(9): Lượng nước xả trong từng tháng Bảng 2-2: Bảng tính tổn thất Tháng 1 VII VIII IX X XI XII I II III IV V VI Vk 2 10^6m3 1,953 1,668 2,782 2,782 2,782 2,782 2,782 2,237 1,839 1,759 0,913 0,839 Vktb 3 10^6m3 0,000 1,811 2,225 2,782 2,782 2,782 2,782 2,510 2,038 1,799 1,336 0,876 ∆Z 4 m 0,0884 0,0805 0,0528 0,0440 0,0470 0,0642 0,0817 0,1004 0,1478 0,1327 0,1108 0,0802 F 5 Km2 0,3270 0,3089 0,3796 0,3796 0,3796 0,3796 0,3796 0,3450 0,3197 0,3146 0,2609 0,2563 Wth 6 10^6m3 0,0000 0,0181 0,0223 0,0278 0,0278 0,0278 0,0278 0,0251 0,0204 0,0180 0,0134 0,0088 Wbh 7 10^6m3 0,0289 0,0249 0,0200 0,0167 0,0178 0,0244 0,0310 0,0346 0,0473 0,0418 0,0289 0,0206 Wtt 8 10^6m3 0,0289 0,0430 0,0423 0,0445 0,0457 0,0522 0,0588 0,0597 0,0676 0,0597 0,0423 0,0293 Cột(1): Thời gian (tính từ đầu mùa mưa) Cột(2): Dung tích của kho nước Cột(3): Dung tích bình quân của kho nước Cột(4): Lớp nước bốc hơi trong từng tháng Cột(5): Diện tích mặt thoáng của hồ tính bình quân cho từng tháng ( Sử dụng quan hệ V ~ Z ~ F ) Cột(6): Tổng lượng nước thấm Wth = k.Vk(tb) Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 23 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi k: hệ số phụ thuộc vào loại đất; ta tính thấm trong điều kiện dịa chất bình thường nên chọn k = 1% . Cột(7): Lượng nước bốc hơi: Wbh = ΔZ.F Cột(8): Tổng tổn thất Wtt = Wbh + Wth Bảng 2-3: Bảng tính Vh khi có kể tổn thất ∆t Qđến Th¸ng 1 Ngày 2 m3/s 3 VII VIII IX X XI XII I II III IV V VI Cộng kiểm tra 31 31 30 31 30 31 31 28 31 30 31 30 0,4488 0,8075 1,2563 1,4365 1,3464 0,8993 0,5814 0,4029 0,2686 0,2244 0,2244 0,4029 TT WQ Wq 10^6m3 10^6m3 10^6m3 4 5 1,202 2,163 3,256 3,848 3,490 2,409 1,557 0,975 0,719 0,582 0,601 1,044 21,846 0,0882 0 0 0 0 0,7 1,4705 1,52 1,1176 0,6618 1,447 1,1176 8,1227 ∆V Wq' 0,1171 0,0430 0,0423 0,0445 0,0457 0,7522 1,5293 1,5797 1,1852 0,7215 1,4893 1,1469 13,723 (+) 10^6m3 6 1,085 2,120 3,214 3,803 3,444 1,656 0,028 15,350 Vt Vx (-) 10^6m3 10^6m3 10^6m3 7 8 9 0,839 1,924 0,000 4,044 0,000 7,258 0,000 11,061 0,000 14,505 0,000 3,041 13,121 3,041 0,028 0,605 2,436 0,466 1,970 0,140 1,830 0,888 0,942 0,103 0,839 2,202 13,149 13,149 Cột(1): Thứ tự các tháng xếp theo năm thuỷ lợi. Cột (2): Tổng lượng nước đến trong từng tháng. Cột (3): Tổng lượng nước dùng trong từng tháng chưa kể tổn thất Cột (4): Tổng lượng nước dùng trong từng tháng có kể tổn thất Wq’ = Wq + Wtt. Cột (5): Lượng nước còn thừa trong kho trong trong từng tháng khi WQ > Wq’ (5) = (2) – (4) Cột (6): Lượng nước thiếu trong từng tháng khi WQ < Wq’ Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 24 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi (6) = (4) – (2) Cột (7): Dung tích kho chứa Vt = Vt-1 ± ∆V. Dấu (+) khi tháng thừa nước. Dấu (-) khi tháng thiếu nước. Vc ≤ Vt ≤ Vc + Vh Cột (8): Lượng nước xả thừa. Kiểm tra thấy chênh lệch dung tích hiệu dụng trong lần tính này là 2.202 − 1.943 .100 = 1.2% , thoả mãn điều kiện chênh lệch dung tích hiệu dụng là qxả và (3-1) dq > 0 : Lưu lượng xả tăng lên và lượng dt nước được trữ lại trong kho. Tại thời điểm t2 lưu lượng xả đạt giá trị lớn nhất. - Từ t 2 – t3: Lưu lượng xả giảm dần nhưng vẩn lớn hơn lưu lượng đến nên trong thời gian này lượng nước được tích lại trong kho trước đó được xả ra. Tại t 3 khi qxả = Q0 thì ta tiến hành đóng cửa van lại để qxả = Qđến. - Sau t3: Điều chỉnh cửa van để duy trì q = Q. Q m3/s Q- t q- t t0 t1 t2 t3 t (h) Hình 3-1. Quá trình xả lũ khi có cửa van 3.2.4. Tài liệu tính toán 3.2.4.1. Công trình xả lũ Đập tràn thực dụng có 3 khoang, có cửa van điều tiết lưu lượng. * MNDBT = 187,2 m * Zngưỡng tràn = MNDBT – 3,0 = 187,2 – 3 = 184,2m Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 28 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi * Sơ bộ chọn mε = 0,43 Khi cửa van mở hoàn toàn, lưu lượng chảy qua tràn được tính theo công thức 3 Q = ε.m.Bt. 2 g .H 02 với Ho = Zgt - Zngưỡng tràn 3.2.5. Tính toán điều tiết lũ 3.2.5.1. Nguyên lý Phương pháp điều tiết lũ dựa trên nguyên lý cơ bản là kết hợp giải hệ phương trình cân bằng nước và phương trình thuỷ lực của công trình tháo nước. * Phương trình cân bằng nước dưới dạng sai phân  Q1 + Q2 q1 + q 2  −  ∆t = V2 − V1 2   2 (3- Q = f( A, Z t, Zh ) (3- 2) * Phương trình thuỷ lực 3) Trong đó: Q1, Q2: Là lưu lượng chảy đến hồ đầu và cuối thời đoạn. q1, q2: Là lưu lượng xả đầu và cuối thời đoạn. V1,V2: Dung tích của hồ đầu và cuối thời đoạn. Zt, Zh: Mực nước thượng lưu và hạ lưu. A: Tham số đặc trưng cho hình thức công trình. Trong thơi đoạn từ t1 – t3, công thức (3-3) được cụ thể hoá bởi công thức sau: 3 q = ε.m.Bt. 2 g .H 2 Trong đó: m: Hệ số lưu lượng (m.ε = 0,43). ε: Hệ số co hẹp bên. Bt: Chiều rộng tràn. H: Độ cao cột nước trên tràn. 3.2.5.2. Tính toán điều tiết lũ theo phương pháp Pôtapốp Từ phương trình cân bằng nước dưới dạng sai phân ta có thể biến đổi như sau  Q1 + Q2 q1 + q 2 −  2  2 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan  V2 − V1 = ∆t  Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 29 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Q1 + Q2  V1 q1   V2 q 2  + −  = +  2  ∆t 2   ∆t 2  ⇒ Đặt  V1 q1   −  = f1(q)  ∆t 2  (3-4)  V2 q2   +  = f2(q)  ∆t 2  ⇒ f2(q) = f1(q) + Q1 + Q2 2 (3-5) hay là f2(q) = f1(q) + Q (3-6) (3-4) và (3-5) gọi là hai quan hệ phụ trợ. Trong bất kỳ thời đoạn nào ta cũng có thể biết được Q và q1 từ đó biết được f2(q) rồi suy ra q2. Các bước tính toán điều tiết lũ: * Xây dựng biểu đồ phụ trợ f1(q) và f2(q) Cột (1): Thứ tự Cột (2): Giả thiết các cao trình mực nước trong kho Cột (3): Chiều cao cột nước trên tràn H = Z - Z ngưỡng; Zngưỡng = 184,2m 3 Cột (4): Lưu lượng xả lũ: q = ε.m.Bt. 2 g .H 2 Bt: Chiều rộng tràn m: Hệ số lưu lượng (m.ε = 0,43) ε : Hệ số co hẹp bên Cột (5): Dung tích kho nước (V k) xác định được từ quan hệ (Z ~ V) của tài liệu địa hình. Cột (6): Dung tích siêu cao: V = Vk - VTL VTL: Dung tích của hồ trước khi lũ về. Cột (7) và Cột (8) ta tính theo công thức đã đưa ra ở trên  V1 q1   −  = f1(q)  ∆t 2  ; f2(q) = f1(q) + Q ∆t : Thời đoạn tính toán, chọn Δt = 1 (h) = 3600 (s) Sử dụng đường phụ trợ f 1(q) và f2(q) kết hợp với đường quá trình lũ đến (Q ~ t)p, ta sẽ tìm được đường quá trình xả lũ (q ~ t). * Xây dựng đường quá trình xả lũ (q ~ t) Cột (1): Thời đoạn tính toán (Δt = 1(h) ) Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 30 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Cột (2): Lưư lượng lũ đến đầu thời đoạn lấy từ tài liệu thuỷ văn. Cột (3): Lưu lượng lũ trung bình của cả thời đoạn Q = Q1 + Q2 (m3/s) 2 Cột (4): Lưu lượng xả lũ đầu thời đoạn. Cột (5): Nội suy giá trị f1(q) từ biểu đồ quan hệ (f1 ~ q). Cột (6): Tính giá trị f2(q); f2 = f1 + Q Cột (7): Lưu lượng xả lũ cuối thời đoạn ( tra từ f2(q) trên đường phụ trợ). Lặp lại các thời đoạn tiếp theo với lưu lượng cuối thời đoạn trước làm lưu lượng đầu thời đoạn sau. Cột (8): Lưu lượng xả lũ trung bình của cả thời đoạn: q = q1 + q 2 (m3/s). 2 Cột (9): Dung tích trữ lại của một thời đoạn ΔW = ( Q - q )Δt (m3/s) Cột (10): Dung tích siêu cao Vsc = ∑ (Q − q ) Δt (m3/s) 3.2.5.3. Tính toán điều tiết lũ với các phương án Bt khác nhau Tiến hành tính toán với các trường hợp Bt = 3 x 5m; 3 x 6m; 3 x 7m Với các thông số sử dụng để tính toán là: MNDBT = 187,2m. Zngưỡng = 184,2 m; mε = 0,43 Vngưỡng = 1241,5.103 m3 Δt = 1h = 3600s. Bảng 3-1: Bảng tính quan hệ phụ trợ với Btr=15m TT Z(m) HTr(m) VK(103m3) VSC(103m3) q(m3/s) f1(m3/s) f2(m3/s) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 1 184,20 0,0 1.242 0 0,0 0,0 0, 2 184,40 0,2 1.350 109 2,6 29,0 31,5 3 184,60 0,4 1.459 218 7,2 56,9 64,1 4 184,80 0,6 1.568 327 13,3 84,1 97,4 5 185,00 0,8 1.677 436 20,4 110,8 131,3 6 185,20 1,0 1.786 545 28,6 137,0 165,6 7 185,40 1,2 1.895 654 37,6 162,8 200,3 8 185,60 1,4 2.004 763 47,3 188,2 235,5 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 31 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 9 185,80 1,6 2.113 872 57,8 213,2 271,0 10 186,00 1,8 2.222 980 67,0 237,9 305,9 11 186,20 2,0 2.376 1.134 80,8 274,6 355,4 12 186,40 2,2 2.529 1.288 93,2 311,1 404,3 13 186,60 2,4 2.683 1.441 106,2 347,2 453,5 14 186,80 2,6 2.836 1.595 119,8 383,1 502,9 15 187,00 2,8 2.990 1.748 133,9 418,8 552,6 16 187,20 3,0 3.041 1.799 148,5 425,6 574,1 17 187,40 3,2 3.297 2.056 163,5 489,2 652,8 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 187,60 187,80 188,00 188,20 188,40 188,60 188,80 189,00 189,20 189,40 189,60 189,80 190,00 190,20 190,40 190,6 190,80 191,00 191,20 191,40 191,60 191,80 192,00 192,20 192,40 192,60 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 5,80 6,0 6,2 6,4 6,6 6,80 7,0 7,20 7,4 7,60 7,8 8,00 8,2 8,4 3.451 3.604 3.758 3.963 4.168 4.373 4.578 4.784 4.989 5.194 5.399 5.604 5.809 6.070 6.331 6.592 6.853 7.114 7.375 7.636 7.897 8.158 8.419 8.732 9.046 9.359 2.209 2.363 2.516 2.722 2.927 3.132 3.337 3.542 3.747 3.952 4.157 4.362 4.568 4.828 5.089 5.350 5.611 5.872 6.133 6.394 6.655 6.916 7.177 7.491 7.804 8.118 179,1 195,1 211,6 228,6 245,9 263,7 281,9 300,4 319,4 338,8 358,5 378,6 399,07 419,9 441,1 462,6 484,4 506,61 529,1 551,96 575,1 598,59 622,4 646,46 670,9 695,5 524,1 558,8 593,2 641,7 690,0 738,1 786,0 833,7 881,2 928,5 975,6 1.022,5 1.069,2 1.131,3 1.193,2 1.254,9 1.316,5 1.377,9 1.439,1 1.500,2 1.561,1 1.621,8 1.682,4 1.757,5 1.832,4 1.907,2 703,2 753,9 804,8 870,3 935,9 1.001,8 1.067,9 1.134,1 1.200,6 1.267,2 1.334,1 1.401,1 1468,30 1.551,2 1.634,3 1.717,5 1.800,9 1.884,5 1.968,2 2.052,1 2.136,2 2.220,4 2.304,8 2.404,0 2.503,3 2.602,7 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 32 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi q(m3/s) 800 600 q~f1 400 q~f2 200 0 0 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 f1,f2(m3/s) H×nh 3-2: BiÓu ®å phô trî q~f1,f2, B=15 B¶ng 3-2: TÝnh to¸n ®iÒu tiÕt lò thiÕt kÕ, p = 1.0%, B=15 Btr = 15m ∆t=1(h) ε=1 MNDBT=187,2(m) m=0,43 VMNDBT=3041,52.103m3 TT t (giê) Qlu (m3/s) Qtb (m3/s) qxa (m3/s) f1 (m3/s) f2 (m3/s) qtb (Qtbqtb)dt Vk (103.m3) VSC (103.m3) Z (m) HTr (m) (1) (3) 85,2 (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) 1 (2) 0,0 0,36 148,5 148,45 425,63 3041,00 0,00 187,2 0,000 2 1,36 238,18 193,32 157,06 462,08 618,95 152,75 146,04 3187,04 146,04 187,2 0,057 3 2,36 347,09 292,64 195,40 559,32 754,72 176,23 419,08 3606,12 565,12 187,8 0,602 4 3,36 405,20 376,15 245,79 689,67 935,46 220,59 559,97 4166,09 1125,09 188,4 1,198 5 4,36 478,944 442,07 299,78 831,96 1131,74 272,78 609,42 4775,51 1734,51 188,9 1,792 6 5,36 505,776 492,36 355,63 968,69 1324,32 327,70 592,75 5368,26 2327,26 189,5 2,370 7 6,36 432,48 469,13 389,79 1048,03 1437,82 372,71 347,10 5715,36 2674,36 189,9 2,709 8 7,36 358,4 395,44 391,51 1.052,0 1443,47 390,65 5732,60 2691,60 189,9 2,725 9 8,36 294,8 326,60 371,85 1006,71 1378,56 381,68 5534,31 2493,31 189,7 2,532 10 9,36 241 267,90 340,95 933,65 1274,61 356,40 5215,70 2174,70 189,4 2,221 11 10,36 198 219,50 305,88 847,27 1153,15 323,41 4841,60 1800,60 189,0 1,857 12 11,36 123 160,50 265,33 742,44 1007,77 285,60 17,24 198,29 318,61 -374,11 450,39 4391,21 1350,21 188,6 1,417 13 11,80 80 148,5 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp 600 Trang 33 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Q,q(m3/s) Q~t 500 400 q~t 300 200 100 T(h) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 H×nh 3-2: BiÓu ®å quan hÖ Q,q~t,B=15,P=1% B¶ng 3-3: TÝnh to¸n ®iÒu tiÕt lò thiÕt kÕ, p = 0,2%, B=15 Qlu (m3/s ) (3) 50,0 TT t (giê) (1) 1 (2) 0,0 0,28 2 1,28 342,0 3 2,28 4 Btr = 15m ∆t=1(h) ε=1 MNDBT=187,2(m) m=0,43 VMNDBT=3041,52.103m3 Qtb (m3/s) qxa (m3/s) f1 (m3/s) f2 (m3/s) qtb (Qtbqtb)dt (4) (5) (6) (7) (8) (9) Vk (103.m3 ) (10) VSC (103.m3 ) (11) Z (m) HTr (m) (12) (13) 3041,00 0,00 187,20 0,000 148,45 425,63 245,23 167,01 503,85 670,86 157,73 314,99 3355,99 314,99 187,48 0,277 492,0 417,00 241,93 678,92 920,85 204,46 765,12 4121,10 1080,1 188,35 1,154 3,28 623,0 557,48 329,82 906,58 1236,4 285,87 977,77 5098,88 2057,8 189,31 2,107 5 4,28 699,5 661,24 424,13 1143,6 1567,8 376,97 1023,36 6122,24 3081,2 190,24 3,040 6 5,28 718,1 708,82 498,12 1354,3 1852,5 461,12 891,71 7013,95 3972,9 190,92 3,723 7 6,28 622,0 670,06 544,42 1480,0 2024,4 521,27 535,63 7549,58 4508,5 191,33 4,134 8 7,28 513,6 567,80 550,79 1497,0 2047,8 547,60 72,71 7622,29 4581,2 191,39 4,190 9 8,28 400,4 457,00 530,20 1428,7 1954,0 540,49 -300,57 7321,71 4280,7 191,17 3,966 10 9,28 336 368,20 483,38 1313,5 1796,9 506,79 -498,92 6822,79 3781,7 190,79 3,590 11 10,28 225 272,00 428,65 1156,9 1585,5 456,01 -662,45 6160,34 3119,3 190,28 3,083 12 11,28 166,4 195,70 581,89 1352,6 396,35 -722,37 5437,97 2396,9 189,66 2,455 13 12,28 80 123,20 578,89 705,09 256,26 -479,01 4958,95 1917,9 189,27 2,066 148,5 364,1 148,5 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp 800 Trang 34 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Q,q(m3/s) 700 600 Q~t 500 q~t 400 300 200 100 T(h) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 H×nh3-3:BiÓu ®å quan hÖ Q,q~t,B=15,P=0,1% B¶ng 3-4: B¶ng x©y dùng quan hÖ phô trî B=18 TT Z(m) HTr(m) q(m3/s) f1(m3/s) f2(m3/s) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 1 184,20 0,0 1.242 0 0,0 0,0 0,0 2 184,40 0,2 1.350 109 3,1 28,7 31,8 3 184,60 0,4 1.459 218 8,7 56,2 64,9 4 184,80 0,6 1.568 327 15,9 82,8 98,8 5 185,00 0,8 1.677 436 24,5 108,8 133,3 6 185,20 1,0 1.786 545 34,3 134,2 168,5 7 185,40 1,2 1.895 654 45,1 159,0 204,1 8 185,60 1,4 2.004 763 56,8 183,4 240,2 9 185,80 1,6 2.113 872 69,4 207,4 276,8 10 186,00 1,8 2.222 980 82,8 237,9 313,8 11 186,20 2,0 2.376 1.134 97,0 266,5 363,5 12 186,40 2,2 2.529 1.288 111,9 301,8 413,6 13 186,60 2,4 2.683 1.441 127,5 336,6 464,1 14 186,80 2,6 2.836 1.595 143,7 371,2 514,9 15 187,00 2,8 2.990 1.748 160,6 405,4 566,0 16 187,20 3,0 3.041 1.799 168,2 415,8 584,0 17 187,40 3,2 3.297 2.056 196,3 472,9 669,1 18 187,60 3,4 3.451 2.209 214,9 506,2 721,2 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan VK(103m3) VSC(103m3) Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 187,80 188,00 188,20 188,40 188,60 188,80 189,00 189,20 189,40 189,60 189,80 190,00 190,20 190,40 190,6 190,80 191,00 191,20 191,40 191,60 191,80 192,00 192,20 192,40 192,60 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Trang 35 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 5,80 6,0 6,2 6,4 6,6 6,80 7,0 7,20 7,4 7,60 7,8 8,00 8,2 8,4 3.604 3.758 3.963 4.168 4.373 4.578 4.784 4.989 5.194 5.399 5.604 5.809 6.070 6.331 6.592 6.853 7.114 7.375 7.636 7.897 8.158 8.419 8.732 9.046 9.359 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 2.363 2.516 2.722 2.927 3.132 3.337 3.542 3.747 3.952 4.157 4.362 4.568 4.828 5.089 5.350 5.611 5.872 6.133 6.394 6.655 6.916 7.177 7.491 7.804 8.118 234,2 254,0 274,3 295,1 316,4 338,2 360,5 383,3 406,5 430,2 454,3 478,9 503,9 529,3 555,1 581,3 607,9 634,9 662,4 690,1 718,3 746,8 775,8 805,0 834,7 539,3 572,0 618,9 665,4 711,7 757,8 803,6 849,2 894,6 939,7 984,6 1.029,3 1.089,3 1.149,1 1.208,7 1.268,1 1.327,2 1.386,2 1.445,0 1.503,6 1.562,0 1.620,2 1.692,8 1.765,3 1.837,6 773,4 826,0 893,1 960,5 1.028,2 1.096,0 1.164,2 1.232,5 1.301,1 1.369,9 1.439,0 1.508,2 1.593,2 1.678,4 1.763,8 1.849,4 1.935,2 2.021,2 2.107,3 2.193,7 2.280,3 2.367,0 2.468,6 2.570,3 2.672,3 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp 1.000 Trang 36 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Q,q(m3/s) 800 600 q~f1 q~f2 400 200 f1,f2(m3/h) 0 0 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 H×nh 3-4: BiÓu ®å quan hÖ phô trî q~f1,f2, B=18 B¶ng 3-5: TÝnh to¸n ®iÒu tiÕt lò thiÕt kÕ, p = 1.0%, B=18 ∆t=1(h) ε=1 MNDBT=187,2( m) m=0,43 VMNDBT=3041,52.103m3 Btr = 18m Vk (103.m 3) (10) VSC (103.m 3) (11) Z (m) HTr (m) (12) (13) 3041,0 0,00 187,20 0,000 158,56 3199,5 158,56 187,27 0,073 210,756 388,74 3588,3 547,30 187,78 0,579 931,37 259,125 491,20 4079,5 1038,5 188,31 1,114 770,67 1115,18 315,298 556,55 4636,0 1595,0 188,86 1,656 398,68 879,23 1277,91 371,592 488,31 5124,3 2083,3 189,33 2,132 453,96 417,57 870,26 1333,19 408,124 165,00 5289,3 2248,3 189,49 2,293 336,2 369,17 385,64 853,8 1239,43 401,608 -116,78 5172,5 2131,5 189,38 2,179 8,73 268,9 302,55 357,98 798,36 1156,33 371,811 -249,34 4923,2 1882,2 189,14 1,936 10 9,73 231,75 250,33 323,02 725,66 1048,68 340,498 -324,62 4598,6 1557,6 188,82 1,620 11 10,73 170,25 201,00 284,63 642,03 926,66 303,827 -370,18 4228,4 1187,4 188,46 1,259 12 11,73 95,25 132,75 234,68 540,10 774,78 259,656 -456,86 3771,5 730,59 188,01 0,813 13 12, 3 80 87,63 168,20 530,10 627,72 206,412 -427,63 3361,8 320,86 187,21 0,013 TT t (giê) Qlu (m3/s) Qtb (m3/s) qxa (m3/s) f1 (m3/s) f2 (m3/s) qtb (Qtbqtb)dt (1) (3) 85,2 (4) (5) (6) (7) (8) (9) 1 (2) 0,0 0,73 168,20 168,20 410,78 2 1,73 277,438 227,79 189,35 449,22 638,58 183,748 3 2,73 360,04 318,74 232,16 535,80 767,96 4 3,73 431,10 395,57 286,09 645,28 5 4,73 508,692 469,90 344,51 6 5,73 505,776 507,23 7 6,73 402,14 8 7,73 9 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 37 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Q~t q~t B¶ng 3-6: TÝnh to¸n ®iÒu tiÕt lò thiÕt kÕ, p = 0,2%, B=18 Btr = 18m ∆t=1(h) ε=1 MNDBT=187,2(m) m=0,43 VMNDBT=3041,52.103m3 Z (m) HTr (m) (10) VSC (103.m3 ) (11) (12) (13) 3041,00 0,00 187,20 0,000 282,65 3323,65 282,65 187,43 0,234 245,54 692,84 4016,49 975,49 188,25 1,052 1216,83 331,60 871,63 4888,12 1847,12 189,10 1,902 1030,6 1510,12 428,76 873,36 5761,49 2720,49 189,95 2,754 547,07 1190,1 1737,25 513,26 695,95 6457,44 3416,44 190,50 3,297 656,43 580,47 1266,1 1846,61 563,77 333,60 6791,04 3750,04 190,75 3,553 495,4 551,70 571,65 1246,1 1817,85 576,06 -87,70 6703,34 3662,34 190,69 3,485 8,42 390,6 443,00 532,54 1156,6 1689,19 552,10 -392,75 6310,59 3269,59 190,38 3,184 10 9,42 329 359,80 481,31 1035,1 1516,45 506,93 -529,65 5780,94 2739,94 189,97 2,773 11 10,42 258 272,00 408,61 898,53 1307,14 444,96 -622,65 5158,28 2117,28 189,37 2,165 12 11,42 149,6 203,80 340,30 762,03 1102,33 374,46 -614,36 4543,92 1502,92 188,77 1,566 13 12,42 90 119,80 168,20 753,03 881,83 234,10 -411,48 4204,99 1163,99 189,77 2,566 TT t (giê) Qlu (m3/s) Qtb (m3/s) qxa (m3/s) f1 (m3/s) f2 (m3/s) qtb (Qtbqtb)dt Vk (103.m3) (1) (3) 50,0 (4) (5) (6) (7) (8) (9) 1 (2) 0,0 0,42 168,20 168,20 425,63 2 1,42 363,0 270,57 205,97 490,23 696,20 192,06 3 2,42 513,0 438,00 285,12 643,11 928,23 4 3,42 634,4 573,72 378,08 838,75 5 4,42 708,3 671,37 479,45 6 5,42 704,9 706,58 7 6,42 608,0 8 7,42 9 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 38 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Q~t q~t B¶ng 3-7: B¶ng x©y dùng quan hÖ phô trî B21 TT Z(m) HTr(m) VK(103m3) VSC(103m3) q(m3/s) f1(m3/s) f2(m3/s) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 1 184,20 0,0 1.242 0 0,0 0,0 0,0 2 184,40 0,2 1.350 109 3,6 28,5 32,1 3 184,60 0,4 1.459 218 10,1 55,5 65,6 4 184,80 0,6 1.568 327 18,6 81,5 100,1 5 185,00 0,8 1.677 436 28,6 106,7 135,4 6 185,20 1,0 1.786 545 40,0 131,3 171,3 7 185,40 1,2 1.895 654 52,6 155,3 207,9 8 185,60 1,4 2.004 763 66,3 178,7 245,0 9 185,80 1,6 2.113 872 81,0 201,6 282,6 10 186,00 1,8 2.222 980 96,6 237,9 320,7 11 186,20 2,0 2.376 1.134 113,1 258,5 371,6 12 186,40 2,2 2.529 1.288 130,5 292,4 422,9 13 186,60 2,4 2.683 1.441 148,7 326,0 474,7 14 186,80 2,6 2.836 1.595 167,7 359,2 526,9 15 187,00 2,8 2.990 1.748 187,4 392,0 579,4 16 187,20 3,0 3.041 1.799 200,0 399,9 599,9 17 187,40 3,2 3.297 2.056 229,0 456,5 685,5 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 187,60 187,80 188,00 188,20 188,40 188,60 188,80 189,00 189,20 189,40 189,60 189,80 190,00 190,20 190,40 190,6 190,80 191,00 191,20 191,40 191,60 191,80 192,00 192,20 192,40 192,60 Trang 39 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 5,80 6,0 6,2 6,4 6,6 6,80 7,0 7,20 7,4 7,60 7,8 8,00 8,2 8,4 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan 3.451 3.604 3.758 3.963 4.168 4.373 4.578 4.784 4.989 5.194 5.399 5.604 5.809 6.070 6.331 6.592 6.853 7.114 7.375 7.636 7.897 8.158 8.419 8.732 9.046 9.359 2.209 2.363 2.516 2.722 2.927 3.132 3.337 3.542 3.747 3.952 4.157 4.362 4.568 4.828 5.089 5.350 5.611 5.872 6.133 6.394 6.655 6.916 7.177 7.491 7.804 8.118 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 250,8 273,2 296,3 320,0 344,3 369,2 394,6 420,6 447,2 474,3 501,9 530,1 558,7 587,8 617,5 647,6 678,2 709,3 740,8 772,7 805,2 838,0 871,3 905,0 939,2 973,8 488,3 519,8 550,9 596,0 640,8 685,4 729,6 773,6 817,3 860,7 903,9 946,8 989,4 1.047,3 1.105,0 1.162,4 1.219,6 1.276,6 1.333,3 1.389,8 1.446,1 1.502,1 1.558,0 1.628,2 1.698,2 1.768,0 739,1 793,0 847,2 916,0 985,1 1.054,5 1.124,2 1.194,2 1.264,5 1.335,0 1.405,8 1.476,8 1.548,1 1.635,2 1.722,5 1.810,0 1.897,8 1.985,8 2.074,1 2.162,5 2.251,2 2.340,2 2.429,3 2.533,3 2.637,4 2.741,8 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 40 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi q~f1 q~f2 B¶ng 3-8: TÝnh to¸n ®iÒu tiÕt lò thiÕt kÕ, p = 1.0%, B=21 Btr = 21m ∆t=1(h) ε=1 MNDBT=187,2(m) m=0,43 VMNDBT=3041,52.103m3 TT t (giê) Qlu (m3/s) Qtb (m3/s) qxa (m3/s) f1 (m3/s) f2 (m3/s) qtb (Qtbqtb)dt Vk (103.m3) VSC (103.m3) Z (m) HTr (m) (1) (3) 150,2 (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) 1 (2) 0,0 0,73 200,00 200,00 395,94 3041,00 0,00 187,20 0,000 2 1,73 277,438 242,64 216,83 421,74 638,58 212,33 109,09 3150,09 109,09 187,21 0,008 3 2,73 360,04 318,74 251,35 489,14 740,48 234,09 304,74 3454,83 413,83 187,61 0,405 4 3,73 431,10 395,57 309,21 575,49 884,71 280,28 415,04 3869,88 828,88 188,11 0,909 5 4,73 508,692 469,90 365,89 679,50 1045,39 337,55 476,45 4346,32 1305,32 188,57 1,374 6 5,73 505,776 507,23 417,85 768,88 1186,74 391,87 415,31 4761,64 1720,64 188,98 1,779 7 6,73 402,14 453,96 431,46 791,39 1222,84 424,65 105,50 4867,13 1826,13 189,08 1,882 8 7,73 336,2 369,17 408,12 752,4 1160,56 419,79 -182,22 4684,91 1643,91 188,90 1,704 9 8,73 268,9 302,55 369,33 685,66 1054,99 388,73 -310,23 4374,67 1333,67 188,60 1,401 10 9,73 231,75 250,33 351,20 653,60 935,98 360,27 -395,79 3978,89 937,89 188,22 1,015 11 10,73 170,25 201,00 298,85 555,75 854,60 325,02 -446,49 3532,40 491,40 187,71 0,506 12 11,73 132,75 458,32 400,32 264,52 -474,35 3058,04 17,04 187,30 0,100 12,73 230,18 200,00 688,50 13 95,25 80,00 555,82 227,50 -468,00 2962,19 -78,81 187,22 0,020 97,50 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 41 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Q~t q~t B¶ng 3-9: TÝnh to¸n ®iÒu tiÕt lò thiÕt kÕ, p = 0,2%, B=21 Btr = 21m ∆t=1(h) ε=1 MNDBT=187,2(m) m=0,43 VMNDBT=3041,52.103m3 TT t (giê) Qlu (m3/s) Qtb (m3/s) qxa (m3/s) f1 (m3/s) f2 (m3/s) qtb (Qtbqtb)dt Vk (103.m3) VSC (103.m3) Z (m) HTr (m) (1) (3) 50,0 (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) 1 (2) 0,0 0,56 207,8 3041,00 0,00 187,20 0,000 2 1,56 384,0 3 2,56 4 207,84 395,94 295,92 229,99 458,03 691,86 218,91 277,23 3318,23 277,23 187,43 0,227 534,0 459,00 320,35 596,68 917,03 275,17 661,80 3980,02 939,02 188,22 1,016 3,56 645,9 589,96 417,82 768,83 1186,64 369,08 795,15 4775,18 1734,18 188,99 1,792 5 4,56 717,1 681,49 519,56 930,76 1450,31 468,69 766,09 5541,26 2500,26 189,74 2,539 6 5,56 691,6 704,34 587,82 1047,28 1635,10 553,69 542,34 6083,61 3042,61 190,21 3,010 7 6,56 594,0 642,81 606,49 1083,60 1690,09 597,15 164,37 6247,97 3206,97 190,34 3,136 8 7,56 477,2 535,60 582,50 1036,70 1619,20 594,49 -212,02 6035,95 2994,95 190,17 2,974 9 8,56 380,8 429,00 525,65 940,05 1465,70 554,07 -450,27 5585,69 2544,69 189,78 2,582 10 9,56 322 351,40 457,56 833,89 1291,45 491,61 -504,74 5080,95 2039,95 189,29 2,090 11 10,56 244 272,00 387,92 717,97 1105,89 422,74 -542,66 4538,28 1497,28 188,76 1,561 12 11,56 188,40 589,70 590,70 352,30 -590,02 3948,26 907,26 188,19 0,986 12,56 316,67 200,00 906,37 13 132,8 90,00 701,10 258,34 -528,97 3419,29 378,29 187,89 0,690 111,40 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 42 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Q~t q~t Bảng 3-10. Kết quả tính toán điều tiết lũ hồ chứa nước với P = 1% Thông số ∇ ngưỡng(m) MNDBT(m) MNLTK(m) Ht(m) Qxả max(m3/s) Vsc(103.m3) Bt = 3 x 5m 184,2 187,2 189,93 2,725 391,51 2691,60 Bt =3 x 6m 184,2 187,2 189,49 2,293 417,57 2248,37 Bt = 3 x 7m 184,2 187,2 189,08 1,882 431,46 1826,13 Bảng 3-11. Kết quả tính toán điều tiết lũ hồ chứa nước với P = 0,2% Thông số ∇ ngưỡng(m) MNDBT(m) MNLKT(m) Ht(m) Qxả max(m3/s) Vsc(103.m3) Bt = 3 x 5m 184,2 187,2 191,39 4,190 619 4581,29 Bt = 3 x 6m 184,2 187,2 190,75 3,553 676 3750,04 Bt = 3 x 7m 184,2 187,2 190,34 3,136 728,6 3206,97 3.3. Thiết kế sơ bộ đập dâng 3.3.1.Xác định kích thước cơ bản của đập 3.3.1.1. Đỉnh đập *) Cao trình đỉnh đập Cao trình đỉnh đập xác định từ hai mực nước: MNDBT và MNLKT. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 43 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Z1 = MNDBT +Δh + hsl + a (3-7) Z2 = MNLTK + Δh’ + hsl’ + a’ (3-8) Z3 = MNLKT + a’’ (3-9) Trong đó: + Δh và Δh’: là độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất. + hsl và hsl’: là chiều cao sóng leo (có mức bảo đảm 1%) ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất. + a, a’ và a’’: là độ vượt cao an toàn. Cao trình đỉnh đập chọn theo trị số nào lớn nhất trong các kết quả tính theo (3-7) và (38) và (3-9). a) Xác định Δh và hsl ứng với gió lớn nhất V * Xác định Δh theo công thức V 2D Δh = 2.10-6 gH cosαs (m) (3-10) Trong đó: + V: vận tốc gió tính toán lớn nhất (m/s) + D: đà sóng ứng với MNDBT (m) + g: gia tốc trọng trường (m/s2) + H: Chiều sâu nước trước đập (m) H = Zmn – Zđáy + αs: góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió * Xác định hsl Theo QPTL C1-78 chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định như sau: hsl1% = K1 . K2 . K3 . K4 . Kα . hs1% (3-11) Trong đó: hs1%: chiều cao sóng ứng với mức bảo đảm 1%. Kα: hệ số phụ thuộc góc αs giửa hướng gió và pháp tuyến với trục đập. K4: hệ số phụ thuộc vào tỉ số λ/h và hệ số mái nghiêng của công trình. K 1,K2: các hệ số phụ thuộc vào độ nhám tương đối Δ/h 1% và đặc trưng vật liệu gia cố mặt đập. K3: hệ số phụ thuộc tốc độ gió và hệ số mái nghiêng m K1 , K2 , K3 , K4 , Kα tra theo quy phạm QPTL C1-78. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 44 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi + Sơ bộ xác định hệ số mái Để tính được hệ số K4 ta phải sơ bộ xác định hệ số mái đập theo công thức kinh nghiệm: Mái thượng lưu: mtl = 0,05.H + 2,00 = 0,05.20 + 2,00 = 3. + Xác định hs1% : - Giả thiết trường hợp đang xét là sóng nước sâu: H > 0,5 λ (3-12) - Tính các đại lượng không thứ nguyên gt gD ; 2 , trong đó t là thời gian gió thổi V V liên tục (s). Khi không có tài liệu thì lấy t = 6 giờ (đối với hồ chứa). - Tra đồ thị hình 35 QPTL C1-78 xác định được các đại lượng không thứ nguyên gh gτ và . 2 V V - Chọn cặp trị số nhỏ nhất trong hai trị số tra được ở trên, từ đó xác định được h và τ ; trị số λ xác định như sau: λ = gτ 2 (m) 2π (3-13) - Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu theo công thức (3-12) - Tính hs1% = K1% h b) Xác định Δh’ và hsl’ ứng với gió bình quân lớn nhất Cách tính tương tự như trên nhưng ứng với V’ và D’ c) Xác định độ vượt cao an toàn a, a’, a’’ Theo tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén 14TCN 157-2005, với công trình cấp III có chiều cao an toàn tra được: a = 0,7m ứng với MNDBT. a’ = 0,5m ứng với MNLTK. a’’ = 0,2m ứng với MNLKT. Bảng 3-12. Xác định cao trình đỉnh đập ứng với các phương án tràn theo MNDBT, MNLTK và MNLKT Các thông số Đơn vị Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Theo MNDBT Các trường hợp tính Theo MNLTK Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Btr Zmn Zđáy H D V α Δh g.t/V g.D/V2 g. h /V2 g. τ /V h τ λs 0,5 λ s H>0,5 λ s K1% hs1% Trang 45 (m) (m) (m) (m) (m) (m/s) ( o) (m) (m) (s) (m) 15, 18, 21 187.2 171.2 15.3 750 23.9 0.0 0.0495 8865.94 11.16 0.00625 0.82 0.364 2.0 6.25 15 189.93 171.2 18.74 880 12 0.0 0.00138 17658 59.95 0.0146 1.38 0.214 1.69 4.46 18 189.49 171.2 18.3 850 12 0.0 0.00136 17658 57.9 0.0144 1.37 0.211 1.675 4.383 21 189.08 171.2 17.89 800 12 0.0 0.00131 17658 54.5 0.0139 1.26 0.204 1.54 3.71 (m) 3.125 2.23 2.2 1.86 Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn Thoả mãn 2.05 0.75 0.267 0.70 0.50 1.5 8.33 1.2 1 0.5 0.7 188.45 2.1 0.45 0.267 0.70 0.50 1.1 9.91 1.5 1 0.26 0.5 190.67 2.08 0.44 0.267 0.70 0.50 1.1 9.96 1.5 1 0.254 0.5 190.25 2.06 0.267 0.267 0.70 0.50 1.1 8.833 1.4 1 0.23 0.5 189.81 191.39 0.2 191.59 Theo MNLKT 190.75 0.2 190.95 190.34 0.2 190.54 (m) Δ/hs1% K1 K2 K3 λs/hs1% K4 Kα hsl1% a,a’ Zđđ MNLKT a’’ Zđđ Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi (m) (m) (m) (m) (m) (m) Bảng 3-13: Bảng thống kê lựa chọn cao trình đỉnh đập Btr 15 18 21 Z1 188.5 188.5 188.5 Z2 190.7 190.3 189.8 Z3 191.6 191.0 190.54 Chọn Zđđ 191.6 191.0 190.54 3.3.1.2 Xác định chiều rộng và cao trình đỉnh đập Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 46 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Chiều rộng đỉnh đập cần xác định phụ thuộc vào điều kiện thi công và khai thác, có xét đến cấp công trình. Đỉnh đập không có yêu cầu giao thông nên ta chọn chiều rộng B = 6m. Mặt đỉnh đập làm bằng BTCT M200, dốc nghiêng về hai phía với độ dốc 3%. 3.3.1.3 Mái đập và cơ đập a) Mái đập Mái đập phải đảm bảo ổn định theo tiêu chuẩn quy định trong mọi điều kiện làm việc của đập. Độ dốc của mái đập phụ thuộc vào hình thức, chiều cao đập, loại đất đắp, tính chất nền, các lực tác động lên mái( như trọng lượng bản thân, áp lực nước, lực thấm, lực mao dẫn, lực động đất, lực thuỷ động, tải trọng ngoài trên đỉnh và mái đập, …), điều kiện thi công và khai thác công trình. Do chiều cao đập H < 40m nên mái dốc của đập có thể sơ bộ xác định theo công thức kinh nghiệm sau: Mái thượng lưu: mtl = 0,05H + 2,00 (3-14) Mái hạ lưu: mhl = 0,05H + 1,50 (3-15) Với cả 3 phương án Zđđ đã xác định ở trên ta sơ bộ chon mái đập như sau: Mái thượng lưu: Mái hạ lưu: m = 3,0 + Phía trên cơ: m = 2,5 + Phía dưới cơ: m = 2,75 b) Cơ đập Trên mái đập ta bố trí các cơ để tăng thêm độ ổn định cho đập, thoát nước trên mái dốc, thuận lợi trong thi công, quản lý và kiểm tra trong thời gian khai thác dễ dàng. - Hạ lưu bố trí một cơ ở cao trình Zcơ = Zđđ – 10m Sơ bộ chọn cơ đập có bề rộng là Bcơ = 3m. 3.3.1.4 Bảo vệ mái Mái đập phải được gia cố bảo vệ để chống lại tác động phá hoại của sóng, mưa và các yếu tố phá hoại khác. Sơ bộ chọn hình thức bảo vệ mái như sau: - Mái thượng lưu: Để đảm bảo ổn định cho đập, tránh sự va đập của sóng, mái thượng lưu được bảo vệ bằng các tấm đá xây. Phạm vi bảo vệ từ cao trình đỉnh đập đến cao trình thấp hơn MNC một đoạn là 1,5 lần chiều cao của sóng. - Mái hạ lưu: Mái hạ lưu được bảo vệ bằng trồng cỏ và được phân thành từng ô có kích thước là 10x 10m. Trên mái đào các rãnh nhỏ nghiêng với trục đập góc 45 0, trong Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 47 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 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 hai bên bờ để nối với mương dọc dẫn nước về hạ lưu. 3.3.1.5 Thiết bị chống thấm và thoát nước - Thiết bị chống thấm: Theo tài liệu địa chất, đất nền đập chủ yếu là các loại cát mịn đến trung, á sét nhẹ, á sét nặng, sét, đá Riôlít Fenit phong hoá và nứt nẻ.Vì vậy trước khi đắp đập ta phải tiến hành bóc bỏ các lớp đất, cát có hệ số thấm lớn. - Thiết bị thoát nước: Chọn hình thức vật thoát nước kiểu lăng trụ cho phần lòng sông kết hợp với kiểu áp mái cho sườn đồi. Giới hạn trên của tiêu thoát nước kiểu áp mái sẽ được tính toán ở phần thấm. 3.3.1.6 Xử lý nền Nền đập chính có các lớp đất đá hỗn hợp, cát sỏi dày khoảng 6m trên nền đá phong hoá mạnh nên ta có biện pháp xử lý nền chống thấm như sau: + Đoạn lòng sông: bóc bỏ hết lớp 2. + Đoạn thềm phải: làm chân khay dưới lõi cắt qua hết lớp 2 và 3, đập có tường lõi + chân răng + Đoạn đầu bờ trái, phải: bóc hết lớp 1,. + Xử lý nền đá nứt nẻ bằng khoan phụt vữa xi măng + sét. Chiều sâu khoan phụt từ 4,0 – 8,0m qua tầng đá phong hoá mạnh và vừa cắm vàp tầng đá phong hoá nhẹ 3.4. Thiết kế sơ bộ đường tràn 3.4.1.Bố trí chung đường tràn Căn cứ vào điều kiện địa chất, địa hình khu vực xây dựng công trình, được sự phân công của thầy giáo hướng dẫn, tuyến tràn được bố trí ở bờ phải tuyến đập. Hình thức tràn là đập tràn thực dụng có cửa van điều tiết, các đoạn của đường tràn gồm: Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 48 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Hình 3-10: Bố trí chung đường tràn 3.4.1.1. Kênh dẫn vào Kênh dẫn có nhiệm vụ hướng nước chảy thuận dòng vào ngưỡng tràn, vật liệu làm kênh là đất có mặt cắt hình thang; hệ số mái m = 1; độ dốc đáy kênh i = 0; ∇ đáy kênh= 182,2 3.4.1.2. Sân trước ngưỡng Đây là bộ phận nối tiếp giữa kênh dẫn và ngưỡng tràn, có nhiệm vụ hướng dòng chảy xuôi thuận vào ngưỡng. Đáy và tường bên của sân trước ngưỡng làm bằng bê tông cốt thép M200. 3.4.1.3. Ngưỡng tràn Ta chọn ngưỡng tràn loại thực dụng Ôphixêrốp không chân không. ∇ ngưỡng = MNDBT – 3m = 187,2 – 3 = 184,2m. Tràn có cửa bao gồm 3 khoang. Để lựa chọn được bề rộng tràn tốt nhất ta tính toán với 3 phương án tràn Bt = 3x5m; 3x6m và 3x7m. Trụ giữa lượn tròn với bán kính r = 1m; dtrụ giửa = 2m, dtrụ biên = 1m. Ngưỡng tràn được làm bằng bê tông cốt thép M200. 3.4.1.4. Dốc nước Dốc nước nối tiếp ngay sau ngưỡng tràn để chuyển nước xuống hạ lưu, có bề rộng không đổi . Dốc có id = 0,021; chiều dài dốc Ld = 160m Sau dốc ta bố trí một đoạn nước rơi mở rộng dần nối tiếp với bể tiêu năng 3.4.1.5. Tiêu năng cuối dốc Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất khu vực xây dựng ta chọn hình thức tiêu năng là đào bể. 3.4.1.6. Kênh tháo Kênh tháo nối với lòng suối là kênh đất, chọn độ dốc kênh i = 0,0005; mặt cắt kênh hình thang có m = 1,5 3.4.2. Tính toán thuỷ lực đường tràn 3.4.2.1. Ngưỡng tràn Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 49 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Cao trình ngưỡng tràn ∇ ngưỡng = 184,2m Sơ bộ chọn P1 = 3m (chiều cao tràn so với đáy dốc sau ngưỡng). 3.4.2.2. Thiết kế dốc nước Căn cứ vào địa hình tuyến tràn ta chọ sơ bộ: + Chiều dài dốc: 160m + Cao trình đầu dốc: +181,2m + Cao trình cuối dốc:+179,0m + Hệ số nhám n = 0,014; hệ số mái m = 0. + Chiều rộng dốc nước: - Với Bt = 15m thì Bd = 15 + 2 = 17m. - Với Bt = 18m thì Bd = 18 + 2 = 20m. - Với Bt = 21m thì Bd = 21 + 2 = 23m. a. Tính đường mặt nước đoạn dốc nước có bề rộng không đổi *) Tính độ sâu dòng đều ho Độ sâu dòng đều được xác định dựa vào phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực. Cụ thể các bước tính như sau: +) Xác định f(Rln) Ta dùng công thức: f (Rln) = 4 mo i Q (3-16) Trong đó: - i: Độ dốc đáy dốc nước, i = 0,021 - 4mo = 8 (Tra từ phụ lục 8-1 sách các bảng tính thuỷ lực ứng với m = 0) - Q: Lưu lượng chảy qua dốc nước. +) Từ giá trị f(Rln)đã tính được ở công thức (3-15), tra phụ lục 8-1 ( Sách các bảng tính thuỷ lực) với độ nhám lòng dốc nước là n = 0,014 được Rln. +) Lập tỷ số b/Rln; tra phụ lục 8-3 với m = 0 được h/Rln . +) Xác định độ sâu dòng đều: ho = h Rln . Rln Bảng 3-14: Độ sâu dòng đều của dốc nước Bd (m) 17 20 Qxả max (m3/s) 391,5 417,6 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan f(Rln) 0,00296 0,00278 Rln (m) 1,732 1,65 Bd/Rln h/Rln 9,815 12,121 0,955 0,825 ho (m) 1,654 1,361 Vo (m/s) 13,923 15,342 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp 23 Trang 50 431,5 0,00269 1,812 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 12,693 0,792 1,435 13,074 *) Tính độ sâu phân giới hk Dốc nước có mặt cắt chữ nhật nên độ sâu phân giới hk được tính theo công thức: hk = 3 α .q 2 g (3-17) Hệ số α lấy bằng 1,0 Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng (3-6) Bảng 3-15: Bảng tính độ sâu phân giới trên dốc Bd (m) 17 20 23 q (m3/s) 23,02 20,88 18,76 Qxả max (m3/s) 391,5 417,6 431,5 hk (m) 3,78 3,54 3,30 *) Tính toán độ sâu đầu dốc Độ sâu đầu dốc chính là độ sâu co hẹp sau ngưỡng h c. Theo Agơrôtskin độ sâu hc được xác định theo công thức: hc = τc.Eo (3-18) Trong đó: Eo: tổng cột nước trước tràn; Eo = H + P1. H: cột nước trên tràn. P1: chiều cao tràn so với đáy dốc sau ngưỡng, P1 = 3m. q τc: là hệ số được xác định thông qua F(τc); với F(τc) = ϕ .E 3 2 o . (3-19) q: lưu lượng đơn vị; q = Q/Bd φ: hệ số lưu tốc, tra từ bảng 15-1 (Các bảng tính thuỷ lực) với đập tràn có dạng thuận dòng, có cửa van, ta tra được: φ = 0,90. Từ F(τc) tra phụ lục 15-1 (các bảng tính thuỷ lực) ta sẽ được các giá trị τc tương ứng. Bảng 3-16: Độ sâu hc tại mặt cắt co hẹp Bd (m) 17 20 23 Qxả max (m3/s) 391,5 417,6 431,5 q (m3/s) 23,02 20,88 18,76 H (m) 5,73 5,29 4,88 Eo (m) 8,73 8,29 7,88 F(τc) τc 0,99161 0,97198 0,94233 0,2585 0,2552 0,2482 hc (m) 2,257 2,116 1,956 *) Xác định đường mặt nước trên dốc nước Dựa vào 3 bảng trên ta thấy trong cả 3 trường hợp B t khác nhau thì đều có: h0 < hc < hk, do đó đường mặt nước trong dốc nước là đường nước hạ bII. +) Vẽ định lượng đường mặt nước trong thân dốc Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 51 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi - Ta dùng phương pháp cộng trực tiếp để vẽ đường mặt nước trong dốc nước, nghĩa là chia dốc nước ra thành từng đoạn ngắn, với mỗi đoạn áp dụng phương trình sai phân sau: ΔL = ∆∋ i−J (3- 20) Trong đó: I ΔL: chiều dài dốc nước giửa hai mặt cắt. Δ ∋ : Hiệu số năng lượng đợn vị giửa hai mặt cắt ∆ ∋ i =∋ i +1 − ∋ i Với ∋ i và ∋ i +1 là năng lượng đơn vị tại mặt cắt đầu và cuối đoạn tính toán. ∋ i = hi + α .vi ; 2g ∋ i +1 = hi+1 + α .vi +1 2g J : Độ dốc thuỷ lực trung bình giửa hai mặt cắt. J = J i + J i +1 ; Với 2 J= Q2 Q2 V2 = = . K2 ω 2 .C 2 .R C 2 .R ω : Diện tích mặt cắt ướt, ω = b.h (m2). χ : Chu vi mặt cắt ướt, χ = b + 2h (m) R: Bán kính thuỷ lực, R = ω (m) χ C: Hệ số xác định theo công thức Maninh C = 1 1/6 R . n V: Lưu tốc dòng chảy tại mắt cắt đang xét, V = Q (m/s). ω - Cách tính toán: Giả thiết các giá trị chiều sâu dòng chảy từ h c đến hcd. Với đoạn dốc thứ nhất có hc là chiều sâu dòng chảy đầu đoạn, hcuối của đoạn dốc này được lấy làm hđầu của đoạn dốc tiếp theo và trình tự như vậy tính đến giá trị h cd, khi đó Σ L = Ldốc. Ta có các bảng kết quả tính toán như sau: Bảng 3-17: Đường mặt nước trong dốc nước ứng với Bt = 3x5m Q = 391,5 (m3/s) Lưu lượng tính toán h W χ V R (m) (m2) (m) (m/s) (m) C ∋ ∆∋ (m) (m) 2,257 38,37 21,51 10,204 1,783 78,659 7,563 2,250 38,25 21,50 10,235 1,779 78,627 7,590 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan 0,026 0,076 J 0,00944 0,00953 J ∆L ΣL (m) (m) 0,0095 2,26 0,0097 6,72 0,00 2,26 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 52 2,230 37,91 21,46 10,327 1,767 78,534 7,666 2,200 37,40 21,40 10,468 1,748 78,394 7,785 2,180 37,06 21,36 10,564 1,735 78,299 7,868 2,140 36,38 21,28 10,761 1,710 78,106 8,043 2,120 36,04 21,24 10,863 1,697 78,009 8,134 2,090 35,53 21,18 11,019 1,678 77,860 8,278 2,060 35,02 21,12 11,179 1,658 77,710 8,430 2,030 34,51 21,06 11,345 1,639 77,55 7 8,590 2,000 34,00 21,00 11,515 1,619 77,401 8,758 1,950 33,15 20,90 11,810 1,586 77,13 7 9,059 1,913 32,52 20,83 12,038 1,562 76,936 9,299 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 0,119 0,083 0,175 0,092 0,144 0,152 0,160 0,168 0,301 0,241 0,00979 0,01020 0,01049 0,01110 0,01143 0,01194 0,01248 0,01306 0,01367 0,01478 0,01568 0,0100 10,84 0,0103 7,79 0,0108 17,12 0,0113 9,44 0,0117 15,45 0,0122 17,24 0,0141 23,07 0,0065 11,63 0,0068 21,25 0,0074 17,68 8,98 19,82 27,60 44,72 54,16 69,61 86,85 109,92 121,55 142,80 160,48 Bảng 3-18: Đường mặt nước trong dốc nước ứng với Bt = 3x6m Lưu lượng tính toán Q = 417,6 (m3/s) h W χ V R (m) (m2) (m) (m/s) (m) 2,116 42,32 24,23 C ∋ ∆∋ (m) (m) 9,868 1,746 78,385 7,079 2,080 41,60 24,16 10,038 1,722 78,200 7,216 2,060 41,20 24,12 10,136 1,708 78,095 7,296 2,040 40,80 24,08 10,235 1,694 77,990 7,380 2,020 40,40 24,04 10,337 1,681 77,884 7,466 2,000 40,00 24,00 10,440 1,667 77,776 7,555 1,980 39,60 23,96 10,545 1,653 77,668 7,648 1,960 39,20 23,92 10,653 1,639 77,558 7,744 1,940 38,80 23,88 10,763 1,625 77,447 7,844 1,920 38,40 23,84 10,875 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan 1,611 77,33 5 7,948 0,137 0,080 0,083 0,086 0,089 0,093 0,096 0,100 0,104 0,108 J 0,00907 0,00957 0,00986 0,01017 0,01048 0,01081 0,01115 0,01151 0,01189 0,01228 J ∆L ΣL (m) (m) 0,0093 11,76 0,0097 7,11 0,0100 7,57 0,0103 8,08 0,0106 8,64 0,0110 9,26 0,0113 9,96 0,0117 10,74 0,0121 11,62 0,0125 12,63 0,00 11,76 18,86 26,44 34,51 43,15 52,42 62,38 73,11 84,74 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 53 1,900 38,00 23,80 10,989 1,597 77,22 2 8,055 1,880 37,60 23,76 11,106 1,582 77,107 8,167 1,840 36,80 23,68 11,348 1,554 76,875 8,403 1,821 36,42 23,64 11,466 1,540 76,762 8,522 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 0,112 0,236 0,119 0,01268 0,01311 0,01402 0,01448 0,0129 13,78 0,0136 31,79 0,0143 17,59 97,36 111,14 142,93 160,52 Bảng 3-19: Đường mặt nước trong dốc nước ứng với Bt = 3x7m Q = 431,5 (m3/s) Lưu lượng tính toán h (m) W (m2) χ (m) V (m/s) R (m) C ∋ (m) 1,956 44,99 26,91 9,591 1,672 77,815 6,645 1,930 44,39 26,86 9,721 1,653 77,667 6,746 1,900 43,70 26,80 9,874 1,631 77,493 6,869 1,860 42,78 26,72 10,086 1,601 77,25 7 7,045 1,830 42,09 26,66 10,252 1,579 77,077 7,187 1,800 41,40 26,60 10,423 1,556 76,894 7,337 1,770 40,71 26,54 10,599 1,534 76,708 7,496 1,740 40,02 26,48 10,782 1,511 76,518 7,665 1,710 39,33 26,42 10,971 1,489 76,326 7,845 1,677 38,57 26,35 11,188 1,463 76,109 8,057 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan ∆∋ (m) 0,101 0,123 0,176 0,141 0,150 0,159 0,169 0,180 0,212 J 0,00909 0,00948 0,00996 0,01065 0,01121 0,01180 0,01245 0,01314 0,01388 0,01477 J ∆L (m) 0,0093 8,64 0,0097 10,93 0,0103 16,45 0,0109 14,04 0,0115 15,80 0,0121 17,95 0,0128 20,61 0,0135 23,99 0,0143 31,78 ΣL (m) 0,00 8,64 19,56 36,02 50,05 65,86 83,81 104,42 128,41 160,18 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 54 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi b. Xác định chiều cao tường bên dốc nước Theo chức năng và nhiệm vụ của công trình ta chọn loại tường chắn bản đáy có chiều cao tường thay đổi dọc theo chiều dài dốc nước. Chọn độ vượt cao an toàn của đỉnh tường so với mực nước trong dốc là a = 0,8m Dòng chảy trong dốc nước có lưu tôc lớn, do đó lớp không khí ở gần mặt nước sẽ bị hút vào nước, các bọt khí đó pha trộn vào lớp nước trên vùng mặt, chuyển động cùng dòng chảy làm cho chiều sâu nước trên dốc tăng so với tính toán khi không có hàm khí. Do đó tường bên của dốc nước phải cao hơn. Chiều sâu nước ngậm khí tính theo công thức:   hnk = h. 1 + V   100  (3-21) Trong đó: h: chiều sâu nước khi không có ngậm khí (m). V: lưu tốc dòng chảy tại vị trí đang xét. Bảng 3-20: Tính toán chiều cao tường bên dốc nước Bdèc =17 MC L (m) Bdèc = 20 Bdèc = 23 hdèc V hnk ht hdèc V hnk ht hdèc V hnk ht (m) (m/s) (m) (m) (m) m/s (m) (m) (m) (m/s) (m) (m) 10,204 10,603 10,966 11,223 11,619 12,038 2,49 2,40 2,33 2,28 2,21 2,14 3,29 3,20 3,13 3,08 3,01 2,94 2,116 2,035 1,967 1,912 1,865 1,821 9,870 10,263 10,618 10,923 11,198 11,469 2,32 2,24 2,18 2,12 2,07 2,03 3,12 3,04 2,98 2,92 2,87 2,83 1,956 1,874 1,813 1,765 1,700 1,677 9,591 10,011 10,348 10,629 11,036 11,187 2,14 2,06 2,00 1,95 1,89 1,86 2,94 2,86 2,80 2,75 2,69 2,66 1 0 2,257 2 30 2,172 3 60 2,100 4 90 2,052 5 130 1,982 6 160 1,913 3.4.2.3. Tính toán tiêu năng Dòng chảy sau khi qua dốc nước mang một năng lượng lớn gây ảnh hưởng đến kênh xả hạ lưu, vì thế chúng ta phải tìm cách làm giảm tới mức tối đa năng lượng của dòng nước để giảm bớt tác hại của nó tới hạ lưu. Với điều kiện địa chất của khu vực là nền đất thì biện pháp tiêu năng hợp lý nhất là đào bể tiêu năng. a) Xác định lưu lượng tính toán tiêu năng Để xác định được lưu lượng tính toán tiêu năng ta giả thiết nhiều giá trị lưu lượng khác nhau từ 0 tới qxảmax. Ứng với mỗi cấp lưu lượng ta tính ra được (h c’’-hh). Giá trị lưu lượng để tính toán tiêu năng chính là giá trị ứng với (hc’’- hh)max. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 55 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Tuy nhiên trong giai đoạn thiết kế sơ bộ để lựa chọn phương án tố ưu ta chỉ tính toán tiêu năng cho một cấp lưu lượng là qxảmax. b)Tính toán kênh xả Kênh xả sau dốc nước có nhiệm vụ dẫn nước từ bể tiêu năng ra suối hạ lưu. Dòng chảy sau khi ra khỏi bể phần lớn năng lượng bị tiêu tán gần trở về trạng thái ổn định. Kênh đẫn hạ lưu được thiết kế để dẫn nước từ bể ra hạ lưu sao cho kênh đẫn không bị xói lở và chuyển được lưu lượng lớn nhất từ tràn xả lũ xuống. *) Các thông số thiết kế Bảng 3-21: Các thông số thiết kế Bt (m) 15 18 21 Bd (m) 17 20 23 Qxả max (m3/s) 391,5 417,6 431,5 - Mặt cắt kênh hình thang, có hệ số mái: m = 1,5. - Hệ số nhám: n = 0,025. - Độ dốc đáy kênh: i = 0,0005. Bk (m) 21 24 27 *) Phương pháp tính toán Độ sâu dòng chảy đều trong kênh được xác định theo phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực. Khi các mặt cắt kênh có các thông số như ω, n, i như nhau, mặt cắt kênh nào dẫn được lưu lượng lớn nhất thì mặt cắt đó được gọi là mặt cắt kênh lợi nhất về thuỷ lực. Dựa vào mặt cắt kênh lợi nhất về thuỷ lực để tìm được các mặt cắt kênh bất kỳ. Bảng 3-22: Tính toán độ sâu dòng đều trong kênh Bk (m) 21 24 27 Qxả max (m3/s) 391,5 417,6 431,5 f(Rln) Rln Bk/Rln ho/Rln 0,000481 0,000451 0,000437 4,385 4,552 4,588 4,789 5,272 5,885 1,311 1,252 1,188 ho (m) 5,749 5,699 5,451 ωk (m2) 170,305 162,698 191,747 Vo (m/s) 2,299 2,567 2,250 *) Kiểm tra điều kiện không xói của kênh Điều kiện không xói của kênh là: V < [Vkx ] (3- 22) Vì địa chất tuyến tràn chủ yếu là đá phong hoá nhẹ , theo TCVN 4118-85 ta có: [Vkx ] Sinh viªn: §µo ThÞ Loan = 3,5(m/s) Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 56 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Bảng 3-23: Bảng kiểm tra điều kiện không xói Bk Vo (m) 21 24 27 (m/s) 2,299 2,567 2,250 [Vkx ] (m/s) 3,5 3,5 3,5 Kết quả Thoả mãn điều kiện không xói Thoả mãn điêu kiện không xói Thoả mãn điều kiện không xói *) Xác định quan hệ Q ~ Zhl Lưu lượng qua kênh hạ lưu được xác định theo công thức: Q = ω.C R.i (3- 23) Trong đó: Ω = (Bk + m.hi)hi ; χi = Bk + 2h 1 + m 2 Ri = ωi/χi Ci = ; 1 1/6 Ri n ; Zhl = Zđáy kênh + hh Dựa vào địa chất tuyến tràn và cao trình cuối dốc nước ta chọn cao trình đáy kênh là: Zđáy kênh = +178.5m. Với mỗi giá trị hh tương ứng với nó sẽ có một giá trị Q h. Ta tính toán, thiết lập quan hệ Q ~ Zh cho 3 phương án Bt và kết quả ở các bảng sau: Bảng 3-24: Tính toán quan hệ Q ~ Zhl với phương án Bt = 3x5m hh (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ωk (m2) 22,5 48 76,5 108 142,5 180 220,5 264 310,5 360 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan χk (m) 24,6056 28,2111 31,8167 35,4222 39,0278 42,6333 46,2389 49,8444 53,4500 57,0555 R (m) 0,9144 1,7015 2,4044 3,0489 3,6512 4,2221 4,7687 5,2965 5,8092 6,3096 C 39,4080 43,7049 46,2979 48,1672 49,6364 50,8527 51,8952 52,8110 53,6306 54,3744 Qh (m3/s) 18,9595 61,1881 122,8036 203,1113 302,2183 420,5650 558,7548 717,4758 897,4620 1099,4718 Zh (m) 179,5 180,5 181,5 182,5 183,5 184,5 185,5 186,5 187,5 188,5 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 57 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Bảng 3-25: Tính toán quan hệ Q ~ Zhl với phương án Bt = 3x6m hh (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ωk (m2) 25,5 54 85,5 120 157,5 198 241,5 288 337,5 390 χk (m) 27,6056 31,2111 34,8167 38,4222 42,0278 45,6333 49,2389 52,8444 56,4500 60,0555 R (m) 0,9237 1,7302 2,4557 3,1232 3,7475 4,3389 4,9047 5,4500 5,9787 6,4940 C 39,4746 43,8269 46,4611 48,3608 49,8522 51,0847 52,1389 53,0631 53,8884 54,6360 Qh (m3/s) 21,6329 69,6084 139,1972 229,3289 339,8770 471,1209 623,5456 797,7493 994,3948 1214,1828 Zh (m) 179,5 180,5 181,5 182,5 183,5 184,5 185,5 186,5 187,5 188,5 Bảng 3-26: Tính toán quan hệ Q ~ Zhl với phương án Bt = 3x7m hh (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ωk (m2) 28,5 60 94,5 132 172,5 216 262,5 312 364,5 420 χk (m) 30,6056 34,2111 37,8167 41,4222 45,0278 48,6333 52,2389 55,8444 59,4500 63,0555 R (m) 0,9312 1,7538 2,4989 3,1867 3,8310 4,4414 5,0250 5,5870 6,1312 6,6608 C 39,5276 43,9262 46,5963 48,5233 50,0355 51,2838 52,3499 53,2831 54,1150 54,8674 Qh (m3/s) 24,3082 78,0463 155,6477 255,6698 377,7519 522,0099 688,8078 878,6505 1092,1270 1329,8779 Zh (m) 179,5 180,5 181,5 182,5 183,5 184,5 185,5 186,5 187,5 188,5 c).Xác định kích thước bể tiêu năng Ta biết rằng nối tiếp ở hạ lưu tràn dưới hình thức chảy đáy có nước nhảy xa là nguy hiểm nhất, vì đoạn dòng chảy trước nước nhảy là lớn và rất dài. Do đó ta phải tìm biện pháp làm mất trạng thái chảy đó, chuyển thành dạng nối tiếp bằng nước nhảy ngập. Để tiêu tán phần năng lượng thừa của dòng chảy trước khi vào kênh cần tạo nước nhảy ngập ngay sau dốc. Vì vậy ta cần tăng độ sâu nước ở hạ lưu công trình. Do ở hạ lưu tràn địa chất chủ yếu là nền đất nên biện pháp thích hợp nhất là làm bể tiêu năng. *) Chiều sâu đào bể Chiều sâu đào bể được xác định theo công thức: Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 58 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi d = σh c’’ – hh – ΔZ (3-24) Trong đó: σ: hệ số chảy ngập, lấy khoảng 1,05 đến 1,10. Chọn σ = 1,10. hh: độ sâu nước hạ lưu khi chưa đào bể. hc’’: độ sâu liên hiệp với độ sâu co hẹp hc khi đã đào bể. ΔZ: chênh lệch cột nước ở cửa ra của bể, xác định theo công thức: q2 α .q 2 ΔZ = 2 g .ϕ b2 .hh2 2 g (σ .hc'' ) 2 (3-25) Trong đó: φb: là hệ số lưu tốc cửa ra của bể, φb = 0,95 ÷ 1,0; chọn φb = 0,95. Ta tiến hành tìm chiều sâu đào bể d theo phương pháp thử đúng dần như sau: B1: Sơ bộ lấy giá trị dgt = (hc’’-hh)max B2: Tính Eo’ = Eo + dgt Trong đó Eo là cột nước tại cuối dốc khi chưa đào bể α .Vcd2 Eo = P2 + hcd + 2g P2: chênh lệch giửa cao trình cuối dốc và đáy kênh hạ lưu ∇ đáy dốc = 179m; ∇ đáy kênh = 178,5m ⇒ P2 = 179 – 178,5 = 0,5(m) hcd: chiều sâu dòng chảy cuối dốc. Vcd: lưu tốc dòng chảy tại mặt cắt cuối dốc. B3: Tính F(τc), τ c , từ đó suy ra hc’’ và ΔZ '' B4: tính lại d theo (3-23) với giá trị hh đã được xác định ở bảng *) Chiều dài bể Chiều dài bể được xác định theo công thức: Lbể = βln + l1 (3-26) Trong đó: ln: chiều dài nước nhảy hoàn chỉnh ln xác định theo công thức của Saphơranet ln = 4,5hc’’. β: hệ số kinh nghiệm, lấy bằng 0,7 ÷ 0,8. Chọn β = 0,8 l1: chiều dài nước rơi, l1 = 0 ( đoạn nước rơi sẽ tính riêng). *) Chiều dài sân sau Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 59 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Sau khi nước nhảy trong bể và chảy ra kênh hạ lưu, năng lượng của nó vẫn còn nên ta phải bố trí sân để gia cố phía sau bể Chiều dài sân sau được xác định theo công thức kinh nghiệm Ls = 2,5.Lb (3-27) *) Chiều dày đáy bể tiêu năng Chiều dày đáy bể tiêu năng được xác định theo công thức: t = 0,15. q P3 (3-28) Trong đó: q: là lưu lượng đơn vị tiêu năng,(m3/s). P3: chênh lệch cao trình cuối dốc và đáy bể tiêu năng. Các kết quả tính toán được thể hiện ở các bảng dưới: Bảng 3-27: Tính toán chiều sâu bể với các phương án Bb q P2 hcd Vcd Eo dgt Eo' (m) (m /s.m) (m) (m) (m/s) (m) (m) (m) 3 F(τc) 17 23,0294 0,5 1,913 12,038 9,799 1,19 10,99 0,6653 20 20,8850 0,5 1,821 11,466 23 18,7609 0,5 1,677 11,188 τc'' hc'' ΔZ d (m) (m) (m) 0,623 6,8470 0,3655 1,20 9,021 0,71 9,73 0,7245 0,6495 6,3190 0,2151 0,70 8,556 0,29 8,85 0,7503 5,8045 0,0872 0,30 0,656 Bảng 3-28: Bảng tính toán chiều dài và chiều dày đáy bể Bb q (m) (m3/s.m) 17 23,0294 20 20,8850 23 18,7609 P3 M 1,70 1,20 0,80 Ln (m) 30,812 28,436 26,120 Lb Ls t Chọn Lb Chọn Ls (m) 24,650 22,749 20,896 (m) 61,624 56,872 52,240 (m) 0,822 0,717 0,614 (m) 31 29 27 (m) 62 57 53 d). Thiết kế đoạn nước rơi Khi thiết kế đoạn chuyển tiếp giữa dốc nước và đoạn tiêu năng phải đạt được hai mục đích là nước từ trên dốc chảy xuống rơi tự do và mở rộng lòng kênh. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 60 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi i= 0,02 h §uêng mÆt nuíc 5 VX o Dèc nuíc P2 Vy P3 V d Kªnh h¹ luu BÓ tiªu n¨ng S Hình 3-11: Mô hình tính toán thiết kế đoạn nước rơi Chọn gốc toạ độ 0 là điểm cuối của dốc nước. Trục 0X nằm ngang hướng về hạ lưu, trục Oy thẳng đứng hướng xuống. Khi đó quỹ đạo của làn nước rơi được xác định theo hệ phương trình sau: X = Vx.t Y = Vy.t + Với Vy = V.i (3-29) g.t 2 2 (3-30) VX = V 2 − V y2 . ; Từ phương trình (3-29) ta có t = X VX , thay vào phương trình (3-30) ta được phương trình đường cong đoạn chuyển tiếp: y= g 2 Vy x + x Vx 2.V x2 (3-31) Ngoài ra ta còn có điều kiện biên khi làn nước rơi xuống đáy bể thì X = S và Y = P 3. Mặt khác: S = Vx.t P3 = Vy.t + (3-32) g.t 2 2 (3-33) Phương trình (3-33) là phương trình với 1 ẩn là t, giải phương trình này ta tìm được giá trị t và thay vào phương trình (3-32) ta sẽ xác định được S. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 61 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Bảng 3-29: Bảng tính toán đoạn nước rơi Bd V Vy Vx P3 Phương trình t S (m) (m/s) (m/s) (m/s) (m) (s) (m) 17 12,038 0,253 12,04 1,7 4.905t2+0,253t=1,7 0,563 6,78 20 11,466 0,241 11,46 1,2 4.905t2+0,241t=1,2 0,564 6,47 23 11,188 0,235 11,19 0,8 4.905t2+0,235t=0,8 0,380 4,25 Tương ứng với các giá trị B d khác nhau sẽ có một phương trình đường cong đoạn chuyển tiếp khác nhau: Với Bd = 17m: y = 0,03386x2 + 0,021x. Với Bd = 20m: y = 0,03733x2 + 0,021x. Với Bd = 23m: y = 0,03920x2 + 0,021x. Bảng 3-20: Bảng tọa độ đường cong cho đoạn chuyển tiếp Bd =17 x(m) 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 6,78 Bd =20 y(m) 0,000 0,055 0,177 0,368 0,626 0,952 1,345 1,700 Bd =23 x(m) 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 5,40 y(m) 0,000 0,058 0,191 0,399 0,681 1,038 1,200 x(m) 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 4,26 y(m) 0,000 0,060 0,199 0,416 0,711 0,800 3.4.3. Lựa chọn kết cấu các bộ phận 3.4.3.1. Ngưỡng tràn a. Mặt cắt đập tràn Ta lựa chọn hình thức đập là mặt cắt thực dụng không chân không hình cong Ôphixêrôp. Ta vẽ đường cong Ôphixêrôp với các trường hợp Bt khác nhau. Tra phụ lục 14-2 (sách các bảng tính thuỷ lực), với đập tràn loại I ta được các giá trị X , Y ; từ đó ta tính được toạ độ X, Y của mặt cắt đập tràn với: X = X .Htk ; Y = Y .Htk Bảng 3-21: Bảng toạ độ X,Y với Bt = 3x5m (Htk = 5,73m) Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Thứ tự 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Trang 62 x 0 0,573 1,146 1,719 2,292 2,865 3,438 4,011 4,584 5,157 5,73 6,303 6,876 7,449 8,022 8,595 9,168 9,741 10,314 10,887 y 0,722 0,206 0,040 0,000 0,040 0,155 0,344 0,573 0,842 1,135 1,467 1,839 2,252 2,722 3,237 3,788 4,378 5,002 5,656 6,349 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Thứ tự 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 x 11,460 12,033 12,606 13,179 13,752 14,325 14,898 15,471 16,044 16,617 17,190 17,763 18,336 18,909 19,482 20,055 20,628 21,201 21,774 22,347 y 7,077 7,844 8,641 9,472 10,853 11,231 12,159 13,116 14,107 15,127 16,182 17,264 18,376 19,511 20,680 21,877 23,092 24,347 25,619 26,920 Bảng 3-22: Bảng toạ độ X,Y với Bt = 3x6m (Htk = 5.29m) Thứ tự 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 x 0,000 0,529 1,058 1,587 2,116 2,645 3,174 3,703 4,232 4,761 5,290 5,819 6,348 6,877 7,406 7,935 8,464 8,993 9,522 10,051 y 0,667 0,190 0,037 0,000 0,037 0,143 0,317 0,529 0,778 1,047 1,354 1,698 2,079 2,513 2,989 3,497 4,042 4,618 5,221 5,861 Thứ tự 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 x 10,580 11,109 11,638 12,167 12,696 13,225 13,754 14,283 14,812 15,341 15,870 16,399 16,928 17,457 17,986 18,515 19,044 19,573 20,102 20,631 y 6,533 7,242 7,977 8,744 10,019 10,368 11,225 12,109 13,024 13,966 14,939 15,939 16,965 18,012 19,092 20,197 21,319 22,477 23,652 24,852 Bảng 3-23: Bảng toạ độ X,Y với Bt = 3x7m (Htk = 4,88m) Thứ tự 1 x 0,000 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan y 0,615 Thứ tự 21 x 9,760 y 6,027 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Trang 63 0,488 0,976 1,464 1,952 2,440 2,928 3,416 3,904 4,392 4,880 5,368 5,856 6,344 6,832 7,320 7,808 8,296 8,784 9,272 0,176 0,034 0,000 0,034 0,132 0,293 0,488 0,717 0,966 1,249 1,566 1,918 2,318 2,757 3,226 3,728 4,260 4,817 5,407 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 10,248 10,736 11,224 11,712 12,200 12,688 13,176 13,664 14,152 14,640 15,128 15,616 16,104 16,592 17,080 17,568 18,056 18,544 19,032 6,681 7,359 8,067 9,243 9,565 10,355 11,170 12,015 12,883 13,781 14,703 15,650 16,616 17,612 18,632 19,666 20,735 21,818 22,926 Mặt cắt hạ lưu nối tiếp với sân sau tràn bằng mặt cong có bán kính R R = (0,2 ÷ 0,5)(P1 + Ht) Với: P1: chiều cao đập tràn (so với đáy dốc sau ngưỡng). Ht: cột nước trên đỉnh tràn. Với Bt = 3x5m ta có R = (0,2 ÷ 0,5)(3 + 5,73) = (1,77 ÷ 4,365)m. Với Bt = 3x6m ta có R = (0,2 ÷ 0,5)(3 + 5,29) = (1,658 ÷ 4,145)m. Với Bt = 3x7m ta có R = (0,2 ÷ 0,5)(3 + 4,88) = (1,576 ÷ 3,94)m. b. Trụ pin Đập tràn chia làm 3 khoang, với chiều rộng mỗi khoang là 5m, 6m, 7m. Ngăn cách giữa các khoang là trụ pin với bề dày 2m, hai bên là trụ bên có bề dày 1m. c. Cầu giao thông Để cho việc đi lại được thuận tiện kể cả trong quá trình thi công và trong quá trình quản lý, kiểm tra, vận hành công trình ta cần bố trí cầu giao thông cho người và phương tiện đi lại, bề rông bằng bề rộng đỉnh đập, b = 6m. Cao trình mặt cầu bố trí ngang bằng với cao trình đỉnh đập. Mặt cắt ngang cầu chọn theo yêu cầu cấu tạo và yêu cầu giao thông. d. Cửa van Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 64 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Ta chon hình thức tràn có cửa van mục đích là để khống chế mực nước và điều tiết lưu lượng theo yêu cầu tháo nước ở các thời kỳ khác nhau, cũng như để giảm chiều cao đập đất. Chọn hình thức cửa van hình cung. Vật liệu làm cửa van là thép. Ưu điểm của cửa van hình cung là lực mở nhỏ, mở nhanh và dễ dàng, điều tiết lưu lượng khá tốt, trụ có thể làm mỏng so với van phẳng vì khe van nông. 3.4.3.2. Dốc nước Chiều dày bản đáy của dốc nước trên nền đất sơ bộ tính theo công thức của V.M. Đombrovxki t = 0,03αv h (m) (3-35) Trong đó: v: lưu tốc trung bình của dòng chảy (m/s) h: chiều sâu dòng chảy (m) α: hệ số phụ thuộc vào đất nền, đối với nền đất chọn α = 1. Bảng 3-24: Bảng tính toán chiều dày bản đáy dốc Phương án B = 3x5 Mặt cắt v(m/s) h(m) t(m) 12.372 3.157 0.66 Đầu dốc 14.152 2.760 0.71 Cuối dốc 12.126 3.023 0.63 B = 3x6 Đầu dốc 13.970 2.624 0.68 Cuối dốc 11.901 2.879 0.60 B = 3x7 Đầu dốc 13.788 2.485 0.65 Cuối dốc Để đảm bảo đước yêu cầu về độ dày như trên và để cho thuận lợi cho công việc thi công thì ta chọn độ dày đáy dốc t = 0,8m trên toàn bộ độ dài của dốc. 3.4.3.3. Bể tiêu năng và kênh xả hạ lưu Bể tiêu năng và kênh xả hạ lưu sẽ trình bày cụ thể ở phần 4.3 trong chương 4. 3.5. Tính toán khối lượng và chọn phương án 3.5.1. Mục đích của việc tính khối lượng các hạng mục công trình Khi thiết kế xây dựng công trình để đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế, ta phải tiến hành tính toán khối lượng của các hạng mục công trình trong hệ thống công trình đầu mới với các phương án Bt khác nhau, để từ đó tiến hành phân tích và lựa chọn được phương án tối ưu nhất. Trong phần tính toán sơ bộ ta đã xác định được kích thước cơ bản của các hạng mục công trình cho từng phương án. Trên cơ sở đó, ta tính toán khối lượng các hạng Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 65 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi mục công trình chủ yếu, tìm ra tổng vốn đầu tư cho từng phương án, qua đó xác định đước phương án tối ưu là phương án có giá thành hạ và đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật. Để đơn giản trong tính toán nhưng vẩn đảm bảo được mức độ tin cậy, ta có thể bỏ qua những hạng mục công trình có khối lượng thay đổi không nhiều và đơn giá thấp như: cống ngầm lấy nước, cầu công tác, cầu giao thông, vật thoát nước. Vì giá thành của các hạng mục này không chênh lệch nhiều giửa các phương án và do đó nó không làm ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương án theo điều kiện kinh tế. 3.5.2. Tính toán khối lượng đập dâng Dựa vào bình đồ xây dựng công trình, ta vẽ mặt cắt dọc và ngang đập ở tại các vị trí khác nhau. Ta chia đập thành n đoạn ngắn có chiều dài là l i sao cho trong mỗi đoạn đó, địa hình nền đập là tương đối bằng phẳng. Sau đó tính diện tích tại các mặt cắt rồi tính diện tích trung bình mặt cắt ngang của đoạn đập có chiều dài li. Khối lượng đập được tính theo công thức: V= ∑F i Li (3-36) Với mỗi phương án Bt tà sẽ tìm được khối lượng đất đào, đất đắp cụ thể. 3.5.3. Tính toán khối lượng đường tràn xả lũ Trong phần tính toán khối lượng đường tràn xả lũ, ta cần xác định được tổng khối lượng đào, đắp đất đá, khối lượng bê tông côt thép tại tuyến tràn. Dựa vào bình đồ bố trí tổng thể các mặt cắt dọc, ngang tại tuyến tràn để xác định được các lớp đất đá cần đào ứng với các phương án Bt khác nhau. Sau khi đã sơ bộ xác định được các kích thước cơ bản của tràn gồm các bộ phận chủ yếu như kênh dẫn, trụ pin, ngưỡng tràn, dốc nước, bể tiêu năng ta tiến hành tính toán khối lượng bê tông cốt thép cần để xây dựng tràn. - Bê tông cốt thép xây dựng tràn được chọn là loại M200 bao gồm sân trước, ngưỡng tràn, dốc nước, bể tiêu năng và một đoạn của sân sau. - Bê tông lót M100 được đổ ở phía dưới bê tông M200. Chia tràn thành các đoạn ΔL khác nhau sao cho trong đoạn đó cao trình đáy thay đổi tương đối đều. Những mặt cắt chia đoạn ở những vị trí có sự thay đổi cao trình đáy đột ngột và kết cấu thay đổi đột ngột. Khi đó khối lượng tràn được tính theo công thức: V = ΣV i Sinh viªn: §µo ThÞ Loan (3-37) Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 66 Trong đó: Vi = Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Fi + Fi +1 ∆Li 2 3.5.4.Tính toán giá thành và chọn phương án Ta tiến hành tính toán khối lượng đất đá đào, đắp, khối lượng bê tông cốt thép cần thiết cho từng hạng mục công trình của từng phương án B t, sau đó tính ra giá thành và lựa chọn ra phương án tối ưu nhất. Bảng 3-25: Bảng tính toán khối lượng chọn phương án Công trình Đập Hạng mục Bóc phong Đơn vị Đơn giá (đ/m3) Sinh viªn: §µo ThÞ Loan 8300 Bt= 3x5 Khối lượng 13.516, 7 Giá thành(106) 112 ,2 Bt=3x6 Khối Giá lượng thành(106) 13.358, 110, 5 9 Bt=3x7 Khối lượng 13.094, 4 Giá thành(106) 108, 7 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 67 hoá chính Đập phụ Tràn xả lũ Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 85.028, 2 500.799, 9 1.955 ,6 16.025 ,6 82.610, 7 486.203, 0 1.900, 0 15.558, 5 84.250, 0 505.072, 9 1.937 ,8 16.162 ,3 32000 4.973, 7 6.085, 9 127.120, 0 41, 3 140 ,0 4.067 ,8 4.520, 4 5.892, 1 125.300, 0 37, 5 135, 5 4.009, 6 4.551, 3 5.793, 2 120.175, 4 37, 8 133, 2 3.845 ,6 nt 8300 10.381,5 86,2 Đào đất nt 23000 7.633,2 175,6 Đắp đất Bê tông M200 Bê tông M100 nt 1.729,5 55,3 nt 32000 65000 0 3.525,4 2.291,5 9.872, 5 7.562, 2 1.722, 8 2.979, 5 nt 470000 367,5 172,7 Cửa van (đ/kg) 20000 81.302,5 1.626,1 Thiết bị nt 20000 24.415,2 488,3 81, 9 173, 9 55, 1 1.936, 7 150, 5 1.742, 3 553, 3 9.475, 4 9.532, 2 1.742, 6 3.126, 4 207, 3 84.541, 6 23.787, 3 78, 6 219, 2 55, 8 2.032 ,1 97, 4 1.690 ,8 475, 7 Đào đất nt 23000 Đắp đất Bóc phong hoá nt 32000 nt 8300 Đào đất nt 23000 Đắp đất Bóc phong hoá nt Tổng Sinh viªn: §µo ThÞ Loan 27.238,199 320,2 87.112, 9 27.664, 5 26.445,8 26.875,2 Líp: 47Lt Trang 68 Gi ¸ th µn h (1 0^ 6) §å ¸n tèt nghiÖp Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi H×nh 3-12: §êng cong kinh tÕ 27600 27200 26800 26400 26000 14 16 18 20 22 Bt(m) Từ biểu đồ quan hệ trên (biểu đồ quan hệ giửa Bt và giá thành) ta thấy ứng với phương án Bt = 3x6m cho tổng giá thành xây dựng công trình là nhỏ nhất. Từ đó ta lựa chọn phương án xây dựng công trình là phương án ứng với B t = 18m. Như vây quy mô công trình được chọn là: +) Kích thước tràn: Bt = 3x6m. +) MNDBT = 187,2m. +) MNLTK = 189,5m. +) ∇ đỉnh đập = 191,0m. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 69 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Ch¬ng 4: thiÕt kÕ ®êng trµn 4.1. Bố trí chung đường tràn Như ở chương 3 đã tính toán và xác định phương án xây dựng tràn là phương án ứng với Bt = 3x6m Tràn xả lũ được bố trí ở trên đập phụ. Nền tràn đặt hoàn toàn trên nền đá gốc phong hoá nhẹ nên không đáng ngại về khả năng chịu lực. Hạ lưu tràn có sự xen kẹp các lớp cát cuội sỏi lòng suối. 4.2. Hình thức và quy mô tràn 4.1.1. Hình thức tràn Như ở phần thiết kế sơ bộ đã trình bày, hình thức tràn hợp lý nhất là đường tràn dọc, ngưỡng tràn có cửa van điều tiết, nối tiếp bằng dốc nước, tiêu năng bằng bể. 4.1.2. Các bộ phận chính của tràn xả lũ *) Kênh dẫn thượng lưu Kênh dẫn thượng lưu có nhiệm vụ hướng nước chảy thuận dòng vào ngưỡng tràn. Dòng chảy trong kênh dẫn thượng lưu ở trạng thái chảy êm và lưu tốc nhỏ. *) Ngưỡng tràn Lựa chọn ngưỡng tràn loại thực dụng hình cong, không chân không. Có cửa van điều tiết, chọn loại van cung và đóng mở bằng tua bin thuỷ lực. *) Dốc nước Dốc nước nối tiếp ngay sau ngưỡng tràn để chuyển nước xuống hạ lưu, có bề rông không đổi, phía sau dốc ta bố trí đoạn nước rơi mở rông dần nối tiếp với bể tiêu năng. *) Thiết bị tiêu năng Sau khi dòng nước từ dốc nước chảy xuống hạ lưu thí nó có năng lượng rất lớn ở dạng động năng. Vì vậy để làm giảm bớt năng lượng của dòng nước trước khi vào kênh ta phải làm thiết bị tiêu năng. Kênh xả hạ lưu tràn được đào trong đất. Căn cứ vào tình hình địa hình và địa chất tuyến tràn ta lựa chọn hình thức tiêu năng bằng cách đào bể là thích hợp nhất. 4.2. Tính toán thuỷ lực đường tràn 4.2.1. Kiểm tra khả năng tháo qua ngưỡng a. Các tài liệu ban đầu +) Bề rộng tràn: Bt = 3x6m = 18 m. +) Cao trình ngưỡng tràn: +184,2 m. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 70 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi +) Chiều cao tràn: P1 = 3 m ( so với đáy dốc ngay sau ngưỡng). +) Chiều dày trụ pin: 1x2 m. +) tháo lũ thiết kế: Qtk = 417,6 m3/s ; Htk = 5,29 m. b. Khả năng tháo lũ thiết kế Tính theo công thức đập tràn: Q = σ n εmB 2 g Ho3/2 (4-1) Trong đó: - σ n : hệ số ngập, vì là chảy tự do nên lấy σ n = 1. - ε: hệ số co hẹp bên, được xác định theo công thức: ε = 1 – 0,2 Với ξ mb = 1 ; ξ mt = 0,45 ; ξ mb + (n − 1)ξ mt H o . n b n=3; (4-2) b = 6m. αV 2 Ho = H + 2g Trong công thức tính Ho trên ta bỏ qua phần lưu tốc tới gần vì mặt phần mặt thoáng trước tràn là rất lớn. ⇒ Ho = H = 5,29m. Vì tỷ số H H o 5,29 = = 0,88 < 1 nên theo QPTL C8-76 ta lấy tỷ số o = 0,88 thay b b 6 vào công thức (4-2) để tính toán. Thay tất cả vào (4-2) ta tính được ε = 0,888. - m: hệ số lưu lượng; m = mtc. σ h .σ hd Với mtc = 0,504; σ H = 1; σ hd = 0,974 ⇒ m = 0,49. Thay các giá trị vừa tìm được vào công thức (4-1), ta được Q = 422,1 (m 3/s) Sai số δ = 422,1 − 417,6 = 1 .1 % < 5 % 417,6 ⇒ Tràn đủ khả năng tháo lũ thiết kế. 4.2.2. Tính toán thuỷ lực dốc nước 4.2.2.1. Các thông số thiết kế dốc nước Ngay sau tràn ta thiết kế dốc nước để dẫn nước về hạ lưu. Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất trên tuyến tràn ta thiết kế dốc nước với các thông số như sau: - Bề rộng dốc nước: Bd = 20 m. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 71 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi - Chiều dài dốc nước: Ld = 160 m; độ dốc đáy i = 2,1%. - Cao trình đáy đầu dốc: +181,2 m; cao trình đáy cuối dốc: +179,0 m. - Mặt cắt ngang dốc là hình chữ nhật. - Vật liệu làm dốc là bê tông cốt thép M200. 4.2.2.2. Mục đích và nội dung tính toán a. Mục đích Mục đích của việc tính toán thuỷ lực dốc nước là để xác định chiều cao cột nước trong dốc, chiều cao của đỉnh tường bên dốc, điều kiện thuỷ lực của dòng nước và lưu tốc cuối dốc trước khi dòng nước chảy vào bộ phận tiêu năng. b. Nội dung tính toán Để tính toán thuỷ lực dốc nước ta tiến hành tính toán với các cấp lưu lượng khác nhau từ 0 đến Qmax Q = 100; 178,4; 300; 442,1 m3/s. Trong đó Q = 178,4 (m3/s) là lưu lượng tháo ứng với MNDBT khi mở hết van. *) Tính độ sâu dòng đều Xác định độ sâu dòng đều dựa vào phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực. +) Xác định f(Rln) Ta dung công thức: f (Rln) = 4 mo i Q (4-3) Trong đó: - i: Độ dốc đáy dốc nước, i = 0,021 - 4mo = 8 (Tra từ phụ lục 8-1 sách các bảng tính thuỷ lực ứng với m = 0) - Q: Lưu lượng chảy qua dốc nước. +) Từ giá trị f(Rln)đã tính được ở công thức (4-3), tra phụ lục 8-1 ( Sách các bảng tính thuỷ lực) với độ nhám lòng dốc nước là n = 0,014 được Rln. +) Lập tỷ số b/Rln; tra phụ lục 8-3 với m = 0 được h/Rln . +) Xác định độ sâu dòng đều: ho = h Rln . Rln Bảng 4-1: Độ sâu dòng đều trên dốc nước ứng với các cấp lưu lượng Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 72 Qxả max f(Rln) Rln (m3/s) Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Bd/Rln h/Rln ho (m) (m) 100 0,01159 1,0780 16,6976 0,655 0,706 178,4 0,00650 1,3400 13,4328 0,7658 1,026 300 0,00386 1,6500 10,9091 0,895 1,477 442,1 0,00262 1,8000 10,0000 0,942 1,696 *) Tính độ sâu phân giới hk Vì dốc nước có mặt cắt chữ nhật nên độ sâu phân giới hk được tính theo công thức: hk = 3 αq 2 g (4-4) Kết quả tính toán được thể hiện ở trong bảng sau: Bảng 4-2: Bảng tính độ sâu phân giới trên dốc Qxả (m3/s) q (m3/s) 100 178,4 300 442,1 hk (m) 5,56 9,91 16,67 24,56 1,465307 2,155387 3,047962 3,947078 *) Tính toán chiều sâu đầu dốc Độ sâu đầu dốc chính là độ sâu co hẹp sau ngưỡng h c. Theo Agơrôtskin độ sâu h c được xác định theo công thức: hc = τc.Eo (4-5) Trong đó: Eo: tổng cột nước trước tràn; Eo = H + P1. H: cột nước trên tràn. P1: chiều cao tràn so với đáy dốc sau ngưỡng, P1 = 4m. q τc: là hệ số được xác định thông qua F(τc); với F(τc) = 3 ϕ .Eo2 . (4-6) q: lưu lượng đơn vị; q = Q/Bd φ: hệ số lưu tốc, tra từ bảng 15-1 (Các bảng tính thuỷ lực) với đập tràn có dạng thuận dòng, có cửa van, ta tra được: φ = 0,90. Từ F(τc) tra phụ lục 15-1 (các bảng tính thuỷ lực) ta sẽ được các giá trị τc tương ứng. Bảng 4-3: Độ sâu hc tại mặt cắt co hẹp Qxả max q H Eo 3 3 (m) (m) (m /s) (m /s) Sinh viªn: §µo ThÞ Loan F(τc) τc hc (m) Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 73 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 100 5,56 3,00 6,00 0,420009 0,10000 0,600 178,4 9,91 3,00 6,00 0,749295 0,18600 1,116 300 16,67 3,00 6,00 1,260026 0,35600 2,136 442,1 24,56 5,29 8,29 1,143336 0,31300 2,595 *) Xác định đường mặt nước trên dốc nước Bảng 4-4: Bảng xác định đường mặt nước trên dốc nước Qxả So sánh hc< ho < hk ho< hc < hk ho< hc < hk ho< hc < hk *) Vẽ định lượng đường mặt nước trong dốc nước Kết luận Đường nước dâng cII Đường nước hạ bII Đường nước hạ bII Đường nước hạ bII 100 178,4 300 442,1 Tiến hành vẽ định lượng đường mặt nước trong dốc nước bằng phương pháp cộng trực tiếp, nghĩa là chia dốc nước thành từng đoạn ngắn, đối với mỗi đoạn áp dụng phương trình sai phân: ΔL = ∆∋ i−J (4-7) Các đại lượng và các công thức trong bảng tính đã trình bày trong chương 3 Bảng 4-5: Đường mặt nước trong dốc nước ứng với Q = 100m3/s h (m) ω (m2) χ (m) 0,600 12,00 21,20 0,620 12,40 0,640 0,656 V (m)/s R (m) C з (m) 8,333 0,566 64,965 4,139 21,24 8,065 0,584 65,300 3,935 12,80 21,28 7,813 0,602 65,626 3,751 13,12 21,31 7,622 0,616 65,881 3,617 Δз (m) 0,205 0,184 0,134 J 0,02907 0,02613 0,02356 0,02174 J ΔL (m) 0,0276 31,02 0,0248 47,87 0,0227 81,15 ∑L (m) 0,00 31,02 78,89 160,04 Bảng 4-6: Đường mặt nước trong dốc nước ứng với Q = 178.4m3/s h (m) 1,116 ω (m2) 22,32 χ (m) 22,23 V (m)/s 7,993 R (m) 1,004 71,476 з (m) 4,372 1,110 22,20 22,22 8,036 0,999 71,418 4,401 1,100 22,00 22,20 8,109 0,991 71,321 4,452 1,050 21,00 22,10 8,495 0,950 70,823 4,728 0,983 19,66 21,97 9,072 0,895 70,123 5,178 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan C Δз (m) 0,029 0,050 0,277 0,450 J 0,01246 0,01267 0,01304 0,01514 0,01870 J ΔL (m) 0,0126 3,47 0,0129 6,16 0,0141 40,08 0,0169 110,29 ∑L (m) 0,00 3,47 9,63 49,70 160,00 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 74 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Bảng 4-7: Đường mặt nước trong dốc nước ứng với Q = 300 m3/s h (m) 2,136 ω (m2) 42,72 χ (m) 24,27 V (m)/s 7,022 R (m) 1,760 78,486 з (m) 4,650 2,110 42,20 24,22 7,109 1,742 78,354 4,686 2,000 40,00 24,00 7,500 1,667 77,776 4,867 1,960 39,20 23,92 7,653 1,639 77,558 4,945 1,920 38,40 23,84 7,813 1,611 77,335 5,031 1,880 37,60 23,76 7,979 1,582 77,107 5,125 1,840 36,80 23,68 8,152 1,554 76,875 5,227 1,800 36,00 23,60 8,333 1,525 76,637 5,339 1,760 35,20 23,52 8,523 1,497 76,393 5,462 1,720 34,40 23,44 8,721 1,468 76,145 5,596 1,680 33,60 23,36 8,929 1,438 75,890 5,743 1,640 32,80 23,28 9,146 1,409 75,629 5,904 1,600 32,00 23,20 9,375 1,379 75,361 6,080 1,540 30,80 23,08 9,740 1,334 74,948 6,376 1,516 30,33 23,03 9,892 1,317 74,780 6,504 C Δз (m) 0,036 0,181 0,078 0,086 0,094 0,103 0,112 0,123 0,134 0,147 0,161 0,176 0,296 0,128 J 0,00455 0,00472 0,00558 0,00594 0,00634 0,00677 0,00724 0,00775 0,00832 0,00894 0,00962 0,01038 0,01122 0,01266 0,01329 J ΔL (m) 0,0046 2,22 0,0052 11,43 0,0058 5,13 0,0061 5,77 0,0066 6,49 0,0070 7,33 0,0075 8,31 0,0080 9,46 0,0086 10,85 0,0093 12,53 0,0100 14,60 0,0108 17,24 0,0119 32,65 0,0130 16,00 ∑L (m) 0,00 2,22 13,65 18,78 24,55 31,04 38,37 46,68 56,14 66,99 79,51 94,12 111,36 144,01 160,00 Bảng 4-8: Đường mặt nước trong dốc nước ứng với Q = 442.1m3/s h (m) 2,595 ω (m2) 51,90 χ (m) 25,19 V (m)/s 8,518 R (m) 2,060 80,574 з (m) 6,293 2,550 51,00 25,10 8,669 2,032 80,387 6,380 2,500 50,00 25,00 8,842 2,000 80,176 6,485 2,480 49,60 24,96 8,913 1,987 80,090 6,529 2,440 48,80 24,88 9,059 1,961 79,916 6,623 2,400 48,00 24,80 9,210 1,935 79,739 6,724 2,350 47,00 24,70 9,406 1,903 79,513 6,860 2,300 46,00 24,60 9,611 1,870 79,282 7,008 2,250 45,00 24,50 9,824 1,837 79,046 7,169 2,150 43,00 24,30 10,281 1,770 78,557 7,538 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan C Δз (m) 0,087 0,105 0,045 0,094 0,101 0,136 0,148 0,162 0,368 J 0,00542 0,00572 0,00608 0,00623 0,00655 0,00689 0,00735 0,00786 0,00841 0,00968 J ΔL (m) 0,0056 5,62 0,0059 6,94 0,0062 3,00 0,0064 6,42 0,0067 7,05 0,0071 9,80 0,0076 11,07 0,0081 12,56 0,0090 30,80 ∑L (m) 0,00 5,62 12,56 15,56 21,98 29,03 38,82 49,89 62,45 93,25 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp 2,000 40,05 Trang 75 24,00 11,039 1,668 77,789 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 8,214 0,676 0,01207 0,0109 66,75 160,00 4.2.3. Tính toán tiêu năng cuối dốc 4.2.3.1. Kênh hạ lưu Kênh hạ lưu có mặt cắt hình thang, có: - Bề rộng đáy kênh: Bk = 24 m. - Độ dốc đáy kênh: i = 0,0005. - Hệ số mái kênh: m = 1,5. - Hệ số nhám trong kênh: n = 0,025. Bảng 4-8: Độ sâu dòng đều trong kênh tháo sau tràn Qxả (m3/s) f(Rln) Rln (m) Bk/Rln h/Rln hh (m) 100 0,00188 2,6300 9,1255 0,92 2,10 178,4 0,00106 3,3300 7,2072 1,062 2,54 300 0,00063 3,9500 6,0759 1,165 3,56 442,1 0,00043 4,5700 5,2516 1,255 4,74 4.2.3.2. Kiểm tra điều kiện không xói của kênh Kênh đảm bảo điều kiện không xói khi thoả mãn điều kiện sau: V < [Vkx ] (4-8) Theo điều kiện địa chất tuyến tràn, phía cuối dốc nước là đá phong hóa và về phía dưới là đất, tra TCVN 4118-85 ta có: [Vkx ] = 3,5 m/s. Lư tốc trong kênh xác định theo công thức: V= Q 442,1 = = 3,71 m/s ( Bk + mh)h (24 + 1,5.4,74)4,74 ⇒ Điều kiện không xói của kênh được thoả mãn. Vậy mặt cắt kênh đã chọn là hợp lý. 4.2.3.3. Lưu lượng tính toán tiêu năng Để xác định được lưu lượng tính toán tiêu năng ta tiến hành giả thiết nhiều giá trị lưu lượng khác nhau từ 0 đến qxảmax. Ứng với mỗi cấp lưu lượng ta tính được trị số (hc’’- hh). Giá trị lưu lượng để tính toán tiêu năng chính là giá trị ứng với (h c’’- hh)max. Để xác định được giá trị Q tn ta áp dụng phương pháp của Agrôtskin. Cụ thể các bước tính toán như sau: Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 76 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi q ϕ .Eo3 / 2 - Tính F(τc) = - Tra phụ lục 15-1 ( Sách các bảng tính thuỷ lực) xác định được giá trị τc’’. - Tính giá trị hc’’ = τc’’.Eo. Trong đó: q: lưu lượng đơn vị ; q = Q/Bb (m3/s.m) φ: hệ số lưu tốc; φ = 0,95 ÷ 1,0; lấy φ = 0,95 . Vcd2 Eo: là cột nước ở cuối dốc khi chưa đào bể: Eo = hcd + + P2. 2g P2: là chênh lệch giửa cao trình cuối dốc và đáy kênh hạ lưu ∇ đáy dốc = 179,0 m ∇ đáy kênh = 178,5 m ⇒ P2 = 0,5m. hcd: chiều sâu dòng chảy cuối dốc. Vcd: lưu tốc dòng chảy ở cuối dốc. Bảng 4-9: Xác định lưu lượng tính toán tiêu năng Qxả q (m3/s) (m3/s.m) 100 4,167 178,4 hcd Vcd Eo F(τc) (m/s) (m) 0,656 7,622 4,117 0,52504 7,433 0,983 9,072 5,678 300 12,500 1,516 9,892 7,003 442,1 18,421 2,000 11,039 8,711 τc’’ hc’’ hh hc’’-hh (m) (m) (m) 0,57200 2,35 2,10 0,25 0,57836 0,50133 2,85 2,54 0,31 0,70995 0,57911 4,06 3,56 0,50 0,75420 0,60867 5,30 4,74 0,56 3 Từ bảng trên ta xác định được Qtn = 442,1(m /s). 4.2.3.4. Tính toán bể tiêu năng Lý thuyết về tính toán tiêu năng sau dốc nước đã được trình bày cụ thể ở mục 3.4.2.3 trong phần thiếy kế sơ bộ. Ta có kết quả tính toán như sau: a. Chiều sâu đào bể Bảng 4-10: Bảng tính toán chiều sâu đào bể Bb (m) 24 q (m /s.m) 3 18,42 Eo (m) 8,711 dgt (m) 1,20 Eo’ (m) 9,91 F(τc) τc’’ 0,6215 0,61 hc’’ (m) ΔZ (m) 6,0457 0,3457 d Kiểm tra (m) (%) 1,20 2,9 Kêt luận: chiều sâu đào bể là d = 1,2 m. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 77 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi b. Chiều dài bể Chiều dài bể được xác định theo công thức: L bể = βln + l1 (4-9) Trong đó: ln: chiều dài nước nhảy hoàn chỉnh Theo công thức của Saphơranet ln = 4,5hc’’. β: hệ số kinh nghiệm, lấy β = 0,8. l1: chiều dài nước rơi. l1 = 0 (Đoạn nước rơi sẻ tính riêng). Vậy Lb = 0,8.4,5.6,0457 = 21,765m ⇒ Chọn chiều dài bể là Lbể = 22 m. c. Chiều dài sân sau Chiều dài sân sau được xác định theo công thức kinh nghiệm: L s = 2,5.Lbể = 2,5.22 = 55 m Sân sau chia ra làm hai hình thức bảo vệ khác nhau. Đoạn sát sau bể tiêu năng dài 30 m, bảo vệ bằng BTCT M200, dày 20 cm. Đoạn tiếp theo dài 25 m, bảo vệ bằng rọ đá có kích thước 2,0 x 1,5 x 0,5 m được xếp trên đáy và mái kênh. d. Chiều dày đáy bể tiêu năng Chiều dày đáy bể tiêu năng được xác định theo công thức: t = 0,15 q P3 = 0,15 18,42 1,7 = 0,74 m. (4-10) ⇒ Chọn chiều dày đáy bể tiêu năng là t = 0,8 m. Trong công thức (4-10): q: là lưu lượng đơn vị tiêu năng.(m3/s) P3: chênh lệch cao trình cuối dốc nước và đáy bể tiêu năng. P3 = P2 + d = 0,5 + 1,2 = 1,7 m. 4.2.3.5. Thiết kế đoạn nước rơi Về lý thuyết và trình tự thiết kế đoạn nước rơi đã được trình bày kỹ ở mục 3.4.2.3 trong phần thiết kế sơ bộ. Bảng 4-11: Kết quả tính toán đoạn nước rơi Bd (m) 20 V (m/s) 11,039 Vy (m/s) 0,232 Vx (m/s) 11,036 P3 (m) 1,7 Phương trình 4,905t2 + 0,232t = 1,7 t (s) 0,333 S (m) 4,64 Phương trình đường cong đoạn chuyển tiếp: y = 0,04x2 + 0,021x. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 78 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Từ phương trình đường cong đoạn chuyển tiếp ta có bảng toạ độ đường cong đoạn chuyển tiếp: Bảng 4-12: Bảng toạ độ đường cong đoạn chuyển tiếp x(m) y(m) 0,00 1,00 0,000 0,061 2,00 0,502 3,00 1,05 4,00 1,44 4,64 1,7 4.3. Chọn kết cấu các bộ phận tràn 4.3.1. Kênh dẫn thượng lưu Kênh dẫn thượng lưu có nhiệm vụ dẫn nước từ hồ chứa vào ngưỡng tràn cho được xuôi thuận dòng . - Kênh có mặt cắt hình thang. - Hệ số mái m = 1,5; độ dốc kênh i = 0. - Bề rông đáy kênh: B = 24 m. - Cao trình đáy kênh: +182,2 m. 4.3.2. Tường cánh thượng lưu Tường cánh thượng lưu có tác dụng hướng dòng chảy vào ngưỡng tràn ổn định, thuận dòng. Nó có cấu tạo dạng tường phản áp bảo vệ mái đất ở hai bên bờ. Tường cánh thượng lưu là tường trọng lực, tách rời với bản đáy, độ cao tường tăng theo chiều dòng chảy, độ dày tường tăng dần từ đỉnh xuống đáy. Vật liệu làm tường là BTCT M200. Hình 4-1: Mặt cắt ngang tường cánh 4.3.3. Ngưỡng tràn Các bộ phận trên ngưỡng tràn được bố trí như trên hình vẽ: Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 79 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 191,0 Hình 4-2: Bố trí các bộ phận trên ngưỡng tràn 4.3.3.1. Trụ pin Vì tràn có ba khoang nên ở giữa hai khoang ta phải bố trí trụ pin để ngăn cách và để tiện cho việc bố trí các bộ phận khác như là cửa van, cầu công tác, cầu giao thông v.v… Chiều dày trụ pin chọn là d = 2 m. Chiều dài trụ pin bằng chiều dài ngưỡng tràn δ= 14,5 m. Đỉnh trụ pin lấy ngang bằng với cao trình đỉnh đập = 191,0m. 4.3.3.2. Cầu giao thông Để cho việc đi lại được thuận tiện trong quá trình thi công, quản lý và vận hành ta cần bố trí cầu giao thông cho người và phương tiện đi lại ở trên tràn. Mặt cắt ngang cầu được thiết kế theo yêu cầu cấu tạo và yêu cầu giao thông như hình vẽ: 50 50 500 80 50 50 Hình 4-3: Cấu tạo cầu giao thông 4.3.3.3. Xi lanh thuỷ lực Vì cửa van là cửa van cung nên ta chọn hình thức nâng hạ bằng hệ thống xi lanh thuỷ lực là hợp lý hơn. 4.3.3.4.Cầu thả phai Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 80 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Cầu thả phai được bố trí ở phía trước cửa van. Khi cần sửa chữa hay bảo dưỡng các bộ phận phía sau thì đóng cầu thả phai lại và tiến hành sửa chữa. Trên cầu thả phai cần bố trí đường ray cho cần cẩu thả phai. 4.3.3.5. Cửa van a. Kích thước cửa van Cửa van ta sử dụng là cửa van hình cung, mục đích sử dụng cửa van hình cung là để giảm lực đóng mở van và tăng khả năng điều tiết lưu lượng. Cửa van hình cung là loại cửa van có bản chắn nước cong mặt trụ. Sau tấm chắn nước là hệ thống dầm tựa vào càng, chân càng tựa vào trục quay gắn vào trụ. Chuyển động khi nâng hoặc hạ cửa van là chuyển động quay. Trong phạm vi đồ án này em không đi sâu vào thiết kế cửa van mà chọn theo cấu tạo. - Chiều rộng cửa van: Bv = 6 m. - Chiều cao cửa van: Hv = Htràn + 0,5 = 3 + 0,5 = 3,5 m. - Bán kính cong cửa van: R = ( 1,2 ÷ 1,5 )Ht = (1,2 ÷ 1,5 )3,5. Chọn R = 5 m. b. Trọng lượng cửa van Trọng lượng cửa van bằng thép được xác định theo công thức A.R.Bêrêzinskin: G = 1500F. 4 F (N) (4-11) Trong đó F: là diện tích bản chắn nước, được tính theo công thức sau: F= β 54 2.π .R.l = 2.3,14.5.12 = 56,52(m2). 360 360 ⇒ G = 1500.56,52. 4 56,52 = 232457,7 (N). Điểm đặt của trọng tâm cửa van nằm trên đường phân giác của góc ở tâm bản mặt và cách tâm bản mặt một đoạn lo = 0,8R = 0,8.5 = 4,0 m. Khoảng cách theo phương ngang từ Gv đến tâm 0 là: l3 = locos β 54 = 4,0.cos = 3,6(m). 2 2 4.3.4. Dốc nước Dốc nước được làm ngay sau ngưỡng tràn, có các thông số thiết kế sau: - Mặt cắt ngang dốc là hình chữ nhật. - Chiều dài dốc: Ld = 160 m; chiều rộng: Bd = 20m. - Độ dốc đáy: i = 0,021. - Cao trình đầu dốc: +181,2m; cao trình cuối dốc: +179m - Chiều dày bản đáy dốc nước: Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 81 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi t = 0,03 αv h (m) = 0,03.1.11,039. 2,0 = 0,47 (m). Chọn t = 0,5(m). - Dốc nước làm bằng bê tông cốt thép M200 . - Tường bên của dốc nước được nối với trụ biên của ngưỡng tràn. - Chiều cao tường bên dốc nước: Bảng 4- 13: Bảng tính toán chiều cao tường bên dốc nước MC L 1 2 3 4 5 m 0 30 60 90 160 hdèc m 2,595 2,390 2,280 2,122 2,000 V m/s 8,518 9,249 9,695 10,417 11,053 Bdèc = 20 hnk m 2,82 2,61 2,50 2,34 2,22 ht m 3,62 3,41 3,30 3,14 3,02 htk m 3,7 3,5 3,4 3,2 3,1 4.3.5. Bể tiêu năng Để giảm bớt năng lượng của dòng nước sau khi ra khỏi dốc nước ta thiết kế bể tiêu năng ngay sau dốc nước. Các thông số của bể tiêu năng như sau: - Mặt cắt ngang là hình chữ nhật. - Chiều dài Lbể = 22 m, chiều rộng Bbể = 20 m. - Cao trình đáy bể: + 176,8 m. - Chiều dày của bản đáy: t = 0,8 m. - Tường bên của bể là tường trọng lực, tách rời với bản đáy. - Vật liệu làm bể tiêu năng là bê tông cốt thép M200. 4.3.6. Sân sau bể tiêu năng Sau khi dòng nước ra khỏi bể tiêu năng thì phần năng lượng thừa của nó vẫn còn khá lớn, vì vậy để đàm bảo cho kênh dẫn hạ lưu không bị xói lở thì ngay sau bể tiêu năng ta bố trí sân sau. Sân sau bể tiêu năng chia ra làm hai đoạn: Đoạn ngay sau bể tiêu năng: có chiều dài L s1 = 30 m, bảo vệ bằng bê tông côt thép M200, dày 20 cm. Đoạn còn lại: có chiều dài Ls2 = 20 m, bảo vệ bằng rọ đá kích thước 2,0 x 1,5 x 0,5 m xếp trên đáy và mái kênh. 4.3.7. Kênh hạ lưu Tiếp theo sân sau là kênh dẫn hạ lưu, kênh dẫn hạ lưu có mặt cắt hình thang và có các thông số như sau: Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 82 - Hệ số mái kênh: m = 1,5. - Bề rộng đáy kênh: Bkênh = 24 m. - Cao trình đáy đầu kênh: +22m. - Độ dốc trong kênh: i = 0,0005. Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi 4.3.8. Thiết bị thoát nước Thiết bị thoát nước được bố trí ở đáy của bể tiêu năng, thực chất đó là các lỗ tròn có đường kính khoảng 10cm. Các lỗ này được bố trí thành các hàng so le nhau: - Khoảng cách giữa các hàng là 1m. - Khoảng cách giữa các lỗ trong hàng là 2 m. Mục đích của việc bố trí thiết bị thoát nước ở đáy bể tiêu năng là để cho nước ngầm ở phía dưới đáy bể được thoát ra ngoài, làm giảm áp lực thấm, áp lực đẩy ngược lên công trình. 4.4. Tính toán ổn định các bộ phận tràn 4.4.1. Tính toán ổn định ngưỡng tràn 4.4.1.1. Các trường hợp tính toán - Thượng lưu là MNDBT, đóng cửa van ( tổ hợp lực cơ bản). - Thượng lưu là MNDBT, cửa van đóng, có động đất ( tổ hợp lực đặc biệt). - Thượng lưu là MNLTK, cửa van mở (tổ hợp lực cơ bản). Trong đồ án này em tiến hành tính toán ổn định cho hai trường hợp đầu tiên. 4.4.1.2. Số liệu tính toán - MNDBT = 187,2 m. - Cột nước trước tràn: Ht = 3 m. - Chiều dài (theo chiều dòng chảy) B =14,5 m, chiều rộng (theo hướng trục đập): 24 m. - Bán kính cửa van: R = 5 m. - Bê tông M200 có dung trọng: γ = 2,5 (T/m3). 4.4.1.3. Phương pháp tính toán Theo TCXDVN 285-2002, ta có điều kiện về ổn định chống trượt và lật là: nc.Ntt ≤ hoặc là: K= m R kn R nc .k n ≥ N tt m (4-12) (4-13) Trong đó: Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 83 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi - K: hệ số an toàn chung của công trình. - nc: hệ số tổ hợp tải trọng: +) Với tổ hợp tải trọng vơ bản: nc = 1,00. +) Với tổ hợp tải trọng đặc biệt: n c = 0,90. - Ntt: giá trị tính toán của các lực gây trượt. - R: giá trị tính toán của các lực chống trượt giới hạn. - kn: hệ số tin cậy, với công trình cấp III thì kn = 1,15. - m: hệ số điều kiện làm việc, m = 1. 4.4.1.4. Trường hợp 1: Thượng lưu là MNDBT, cửa van đóng Ggt 191,0 W MNDBT Gv Ws PN Pm W1 PT W2 PĐ Wdn Wth Hình 4-4: Sơ đồ tính các lực tác dụng lên ngưỡng tràn a. Xác định các lực thẳng đứng +) Trọng lượng phần nước thượng lưu tác dụng lên ngưỡng tràn PN = γn.F.Σb = 1.10,5.18 = 189,0 (T). +) Trọng lượng cửa van tác dụng lên ngưỡng: Gv = 23,25 (T). Gv có điểm đặt cách tâm quay một đoạn là 3,6 m. Ta có điểm đặt của Gv cách mép hạ lưu một đoạn là: L = 5,98 m. +) Trọng lượng tràn: GTR = γ bt .F. ∑ b = 2,5.42,87.24 = 2572,2 (T). +) Trọng lượng cầu giao thông: Ggt = 3,22.24.2,5 = 193,2 (T). Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 84 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi +) Trọng lượng trụ pin và trụ biên của tràn: Gm = F.(ttrụ pin + 2.ttrụ biên). γ bt = 169,16.(2.2+ 2.1).2,5 = 2537,4 (T). +) Áp lực thấm đẩy ngược được phân bố theo dạng tam giác, giá trị lớn nhất là ở chân đập phía thượng lưu và được tính theo công thức: Wth = 0,5.γn.Htl.L.B = 0,5.1.6.14,5.24 = 1044 (T). Wth có điểm đặt cách mép hạ lưu trạn một khoảng là 5,7 (m). +) Áp lực đẩy nổi: Wđn = γn.B.Hhl.L = 1.24.2.14,5 = 696 (T). Wđn có điểm đặt cách mép hạ lưu tràn một khoảng là 4,25 (m). +) Vì dưới tràn có làm chân khay sâu 0,5(m) cắm vào nền đá nên có thêm trọng lượng phần đá giữa hai chân khay của tràn: PĐ = γbh.F.B = 2,6.4,69.24 = 292,6 (T). +) Áp lực nước thượng lưu tác dụng theo phương thẳng đứng lên cửa van: W = FΣb.γn = 8,84.18.1 = 159,12 (T). b. Xác định các lực nằm ngang +) Áp lực nước thượng lưu W1 = 0,5.γn.H2.B = 0,5.1.62.24 = 432 (T). Trong đó: H: Là cột nước trước tràn tính đến đáy chân khay. B: là bề rộng tràn, kể cả mố trụ và mố bên. W1 có điểm đặt cách đáy tràn một khoảng là H/3 = 2 (m). +) Áp lực nước hạ lưu: W2 = 0,5.γn.Hhl2.B = 0,5.1.22.24 = 48 (T). Trong đó: Hhl: là cột nước ở hạ lưu tính đến đáy chân khay, lấy Hhl = 2m. W2 có điểm đặt cách đáy tràn một khoảng là Hhl/3 = 2/3 = 0,67(m). +) Áp lực sóng lớn nhất tác dụng lên tràn: Ws = Kđ.γn.h.(H1 + h ).B1 2 Trong đó: B1: chiều rông tràn không kể đến mố bên. h: chiều cao sóng ứng với mức bảo đảm 1% ( h = hs1% = 0,254m). Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 85 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Kđ: là hệ số phụ thuộc vào trị số (λ/H;h/λ). Tr đồ thị hình P2-4 (sách đồ án môn học thuỷ công) ta được Kđ = 0,16. Vậy Ws = 0,16.1.0,254.(6 + 0,254 ).22 = 5,478 (T). 2 Mômen lớn nhất đối với chân đập do sóng gây ra là: Mmax = Km.γn.h.( h 2 h.H 1 H 12 + + ).B1 6 2 2 Trong đó: Km là hệ số tra ở đồ thị hình P2-4 (sách đồ án môn học thuỷ công) ta được Km = 0,2. Vậy 0,254 0,254.6 6 2 + + Mmax = 0,2.1.0,254.( ).22 = 20,73 (T.m). 6 2 2 Khoảng cách từ điểm đặt Ws đến chân đập là Mmax/Ws = 20,73/5,478 = 3,78 (m). +) Vì trước tràn có đoạn sân trước bằng bê tông cốt thép nên ta bỏ qua áp lực đá từ thượng lưu. Bảng 4- 14: Bảng tổng hợp các lực tác dụng lên ngưỡng tràn (TH1) Lực tác dụng Giá trị tiêu chuẩn(T ) TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 tong Gv Ggt Gm Pd Pn Gtr W WTH Wdn W1 Ws W2 (+) ↓ 23,25 193,2 2537,4 292,6 189 2572,2 -159,12 -1044 -696 Hệ số lệch tải (+) → 432 5,478 -48 Giá trị Mômen tính với toán(T điểm O ) 0,95 0,95 0,95 0,95 1,00 0,95 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 (+) ↓ 22,09 183,54 2410,53 277,97 189,00 2443,59 -159,12 -1044,00 -696,00 3627,60 Lực tác dụng Giá trị tiêu chuẩn(T) TT 432,00 5,48 -48,00 389,48 2,73 4,25 0 0 6,31 1,25 3,45 2,45 0 4 3,91 0,67 (+) ↓ 60,298875 -780,045 0 0 1192,59 3054,4875 -548,964 -2557,8 0 -1728 -21,41898 32,16 -1296,7 Với quy ước giá trị M có giá trị (+) khi quay ngược chiều kim đồng hồ, có giá trị (-) khi quay cùng chiều kim đồng hồ. c. Tính ứng suất đáy móng tràn Ứng suất đáy móng tràn được xác định theo công thức nén lệch tâm: σ max,min = ∑G ± ∑ M F Sinh viªn: §µo ThÞ Loan W o (4-14) Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 86 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Trong đó: ∑ G : tổng các lực thẳng đứng tác dụng lên đáy móng. ∑M 0 : tổng mômen các lực lấy đối với tâm đáy móng. F: diện tích đáy móng; F = 24x14,5 = 348 (m2). W: mômen chống uốn đáy móng lấy đối với trục oy đi qua tâm móng: B.L2 24.14,5 2 W= = = 841 (m3). 6 6 Dựa vào kết quả ở bảng 4-14, ta có: ΣG = 3627,6 (T). ΣMo = -1296,7 (T.m). Thay các giá trị đã có vào công thức (4-14) ta được: σmax = 3627,6 1296,7 + = 12 (T/m2). 348 841 σmin = 3627,6 1296,7 = 8,88 (T/m2). 348 841 *) Xác định sức chịu tải của nền để phán đoán khả năng trượt của tràn Vì tràn được đặt trên nền đá riôlít xanh tươi, ít nứt nẻ, có cường độ kháng nén là R = 6000(T/m2), nên ta lấy cường độ kháng nén của lớp bê tông lót dưới móng tràn để kiểm tra. Với bê tông M100 thì ta có R = 450 (T/m2). So sánh thấy σmin > 0; σmax < 1,2R ⇒ Nền đảm bảo được yêu cầu về chịu tải. d. Kiểm ta ổn định về trượt phẳng Vì tràn được xây dựng trên nền đá tươi, ít nứt nẻ nên ta tiến hành kiểm tra cho trường hợp mặt trượt nằm ngang. Công thức kiểm tra trong trường hợp này là: K= (tgϕ .∑ G + C.F ) ∑P (4-15) Trong đó: tgφ: lấy bằng 0,85( Với nền là đá riôlít tươi, ít nưt nẻ) ΣG: tổng các lực tác dụng theo phương đứng. ΣP: tổng các lực tác dụng theo phương ngang. C: lực dính bão hoà của đá, C = 20(T/m 2). Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Ta có: Trang 87 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi  0,85.3627,6 + 20.14,5.24  n .K  = 35,7 > [ K ] = c n = 1,15. 389,48 m   K=  ⇒ Ngưỡng tràn đảm bảo điều kiện ổn định về trượt phẳng. e. Kiểm tra điều kiện về chống lật Do σmin = 8,88 (T/m2) >0 nên ngưỡng tràn đảm bảo điều kiện về chống lật. 4.4.1.5. Trường hợp 2: Thượng lưu là MNDBT, cửa van đóng, có động đất (tổ hợp tải trọng đặc biệt) a. Các lực tác dụng lên công trình Các lực tác dụng lên công trình bao gồm tất cả các lực như đã tính toán ở trượng hợp 1, ngoài ra trong trường hợp này còn có thêm các lực sinh ra khi có động đất. +) Lực quán tính của công trình do động đất gây ra: F = k.α.G (4-16) Trong đó: G: trọng lượng công trình. k: hệ số động đất, với động đất cấp 7 thì k = 0,025 (Tra bảng 3-7 sách thuỷ côngT1) α: hệ số đặc trưng động lực của công trình α = 1 + 0,5 Với h1 = 1 + 0,5.1 = 1,5. ho h1: là khoảng cách từ điểm tính toán đến mặt nền. ho: là khoảng cách từ trọng tâm công trình đến mặt nền. Vậy lực quán tính của công trình do động đất gây ra là: Fđ = 0,025.1,5.4766,97 = 178,761 (T). Sử dụng công thức xác định trọng tâm theo phượng y (yo = ∑ G .y ∑G i i ) ta xác định được i điểm đặt của Fđ cách chân hạ lưu một khoảng là 6,4 m. +) Áp lực nước tăng thêm khi động đất Wđ = 0,5.k.γ.H12.B Trong đó: k: hệ số đông đất. H1: cột nước trước tràn. ⇒ Wđ = 0,5.0,025.1.62.24 = 10,8 (T). Wđ có điểm đặt cách chân thượng lưu đập là 0,42H1 = 2,52 (m). Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 88 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Bảng 4-15: Bảng tổng hợp các lực tác dụng lên ngưỡng tràn (TH2) Lực tác dụng Giá trị tiêu chuẩn(T ) TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 tong Gv Ggt Gm Pd Pn Gtr W WTH Wdn W1 Ws W2 Fđ Wđ (+) ↓ 23,25 193,2 2537,4 292,6 189 2572,2 -159,12 -1044 -696 Hệ số lệch tải (+) → Giá trị Mômen tính với toán(T điểm O ) 432 5,478 -48 178.761 10.8 0,95 0,95 0,95 0,95 1,00 0,95 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1.1 1.1 (+) ↓ 22,09 183,54 2410,53 277,97 189,00 2443,59 -159,12 -1044,00 -696,00 3627,60 Lực tác dụng Giá trị tiêu chuẩn(T) TT 432,00 5,48 -48,00 196.64 11.88 598 2,73 4,25 0 0 6,31 1,25 3,45 2,45 0 4 3,91 0,67 6.4 2.52 (+) ↓ 60,298875 -780,045 0 0 1192,59 3054,4875 -548,964 -2557,8 0 -1728 -21,41898 32,16 -1258.477 -159.6672 -2714,9 Với quy ước giá trị M có giá trị (+) khi quay ngược chiều kim đồng hồ, có giá trị (-) khi quay cùng chiều kim đồng hồ. b. Xác định ứng suất đáy móng tràn Tương tự như trương hợp 1 ta tính được: ΣG = 3627,60 (T). ΣMo = -2714,9 (T.m). ⇒ σmax = 3627,6 2714,9 + = 13,7 (T/m2). 348 841 σmin= 3627,6 2714,9 − = 7,19 (T/m2). 348 841 So sánh ta thấy σmin > 0 ; σmax < 1,2R (với R = 450 T/m 2) ⇒ nền đảm bảo được yêu cầu về chịu tải. c. Kiểm tra ổn định về trượt phẳng Kiểm tra theo công thức (4-15), thay số vao ta được: n .k 0,9.1,15  0,85.3627,6 + 20.14,5.24   = 16,01> [ K ] = c n = = 1,035. 598 m 1   K=  Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 89 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi ⇒ Ngưỡng tràn đảm bảo điều kiện ổn định về trượt phẳng. d. Kiểm tra điều kiện về chống lật Do σmin = 7,19 (T/m2) > 0 nên ngưỡng tràn đảm bảo điều kiện về chống lật. 4.4.2. Tính toán ổn định của tường cánh thượng lưu 4.4.2.1. Các trường hợp tính toán Ta tính toán ổn định tường cánh thượng lưu ứng với hai trường hợp: TH1: trường hợp tường vừa thi công xong, có xe máy chạy ở trên. TH2: trường hợp mực nước thượng lưu rút nhanh từ MNLTK tới cao trình ngưỡng tràn. 4.4.2.2. Đất đắp tường bên Sau khi xây xong tường cánh thượng lưu thì ta tiến hành đắp đầy đất ở phía bên ngoài tường cánh lại để giữ ổn định cho tường cũng như để cho tường làm việc được tốt và an toàn. Vì tường cánh được đào và xây trên nền là đá ít nứt nẻ nên ta sẽ dùng đất đắp đập để đắp cho đoạn tường này. Dựa vào bình đồ bố trí tổng thể mỏ vật liệu ta sẽ lấy đất ở mỏ vật liệu C để đắp. 4.4.2.3. Số liệu tính toán Chỉ tiêu cơ lý của đất đắp tường cánh: +) Dung trọng ướt: γω = γk(1+ω) = 1,74(1+0,13) = 1,966 (T/m3). +) Dung trọng bão hoà: γbh = γk + n.γn Hệ số rỗng ε = 0,45. → Độ rỗng của đất: n = 0,45 ε 100 = 100 = 31,03%. 1 + 0,45 1+ ε ⇒ Dung trọng bão hoà: γbh = γk + n.γn = 1,74 + 0,3103.1 = 2,05 (T/m3). +) Góc ma sát trong: φ = 17o36’ +) Lực dính đơn vị: C = 2,4 T/m2. Nền tường bên là nền đá riôlít có một số chỉ tiêu cơ lý sau: +) Lực dính đơn vị: C = 30 T/m2. +) Góc ma sát trong: φ = 40o21’ Bê tông dùng để đổ tường cánh thượng lưu là bê tông M200. Khối lượng riêng của bê tông M200 là γbt = 2,5 T/m3. Tính toán cho mặt cắt thượng lưu gần tràn nhất. 4.4.2.4. Trường hợp 1: Vừa thi công xong, có xe máy chạy ở trên Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 90 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi a. Các lực tác dụng lên công trình Ta tính toán với 1 m bề rộng của tường cánh. q P8 P7 P1 Ecd P2 P3 0 P P5 4 P6 Hình 4-5: Sơ đồ tính toán ổn định tường cánh (TH1) +) Công thức chung để tính trọng lượng bản thân tường và khối đất tác dụng lên tường P = F.B.γ (4-17) Trong đó: F: diện tích mặt cắt ngang của tường hoặc khối đất. B: chiều dài đoạn tường đang xét, B = 1m. γ: trọng lượng riêng của bê tông hoặc đất. Dựa vào hình vẽ trên ta xác định được các trọng lượng như sau: P1 = (9,8.0,5).1.2,5 = 12,25 (T). P2 = (0,5.8,8.2).1.2,5 = 22 (T). P3 = (2.1).1.2,5 = 5 (T). P4 = (11.1).1.2,5 = 27,5 (T). P5 = (0,5.1.6,5).1.2,5 = 8,125 (T). P6 = (0,5.1.6,5).1.1,966 = 6,39 (T). P7 = (6,5.8,8).1.1,966 = 122,455 (T). P8 = (0,5.2.8,8).1.1,966 =17,3 (T). +) Áp lực đất chủ động: σcđ = γω.Z.λc – 2c. λc +q.λc Trong đó: q: Tải trọng phân bố trên mặt đất thượng lưu, q = qxe = 2(T/m2). Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 91 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi C: lực dính bão hòa của đất đắp, C = 2,4 T/m2. λc: hệ số chủ động, λc = tg2(45o – φ/2) = tg2 (45o – 17o36’/2) = 0,5404. Z: toạ độ tính từ mặt đất Tại vị trí Z = 0: σcđ = – 2c. λc +q.λc = -2.2,4 0,5404 +2.0,5404 = -2,45 (T/m2). Tại vị trí Z = 13,2: σ cđ = 1,966.13,2.0,5404 -2.2,4 0,5404 +2.0,5404 = 11,574 (T/m2) Zo là khoảng cách theo phương đứng kể từ mặt đất tới vị trí mà giá trị σcđ = 0. Zo = 2c q 2.2,4 2 − − = = 2,304m. γ ω λc γ ω 1,966. 0,5404 1,966 Áp lực đất chủ động thượng lưu: Ecđ = 0,5.(13,2-2,304).11,574 = 63,06 (T/m). Ecđ có điểm đặt cách chân tường một khoảng là: H − Z o 13,2 − 2,304 = = 3,63 (m). 3 3 Bảng 4-16: Bảng tổng hợp các lực tác dụng lên tường chắn (TH1) TT Lực tác dụng Giá trị tiêu chuẩn(T) (+) ↓ (+) ← Hệ số lệch tải Giá trị tính toán(T) (+) ↓ (+) ← Mômen với điểm O Tay đòn M(+) 1 P1 12.25 0.95 11,64 3.25 37,82 2 P2 22 0.95 20,90 2.33 48,70 3 P3 5 0.95 4,75 2.00 9,50 4 P4 27.5 0.95 26,13 0.00 0,00 5 P5 8.125 0.95 7,72 1.17 -9,03 6 P6 6.39 0.95 6,07 3.33 -20,21 7 P7 122.455 0.95 116,33 2.25 -261,75 8 P8 17.3 0.95 16,44 1.67 27,45 9 Ecd 3.63 274,69 107,16 Tổng 63.06 1.20 209,97 75.67 75,67 Với quy ước giá trị M có giá trị (+) khi quay ngược chiều kim đồng hồ, có giá trị (-) khi quay cùng chiều kim đồng hồ. b. Tính ứng suất đáy móng Ứng suất đáy móng của tường cánh được tính theo công thức nén lệch tâm: Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 92 σmax,min = ∑G ± ∑ M F Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi o (4-18) W Trong đó: ∑ G : tổng các lực thẳng đứng tác dụng lên đáy móng. ∑M 0 : tổng mômen các lực lấy đối với tâm đáy móng. F: diện tích đáy móng; F = 11x1 = 11 (m2). W: mômen chống uốn đáy móng lấy đối với trục oy đi qua tâm móng: W= B.L2 1.112 = = 20,17 (m3). 6 6 Dựa vào kết quả ở bảng 4-16, ta có: ΣG = 209,97 (T). ΣMo = 107,16 (T.m). Thay các giá trị đã có vào công thức (4-18) ta được: σmax = 107,16 209,97 + = 24,4 (T/m2). 20,17 11 σmin = 209,97 107,16 20,17 11 = 13,78 (T/m2). *) Xác định sức chịu tải của nền Vì tường cánh được đặt trên nền đá riôlít xanh tươi, ít nứt nẻ, có cường độ kháng nén là R = 6000(T/m2), nên ta lấy cường độ kháng nén của lớp bê tông lót dưới chân tường để kiểm tra. Với bê tông M100 thì ta có R = 450 (T/m2). So sánh thấy σ min > 0; σmax < 1,2R ⇒ Nền đảm bảo được yêu cầu về chịu tải, vì vậy nên ta chỉ cần kiểm tra khả năng trượt phẳng. c. Kiểm tra ổn định về trượt phẳng Để kiểm tra ổn định về trượt phẳng ta sử dụng công thức sau: K= (tgϕ .∑ G + C.F ) ∑P (4-19) Trong đó: φ: là góc ma sát trong của đất nền, φ = 40o21’. ΣG: tổng các lực tác dụng theo phương đứng. ΣP: tổng các lực tác dụng theo phương ngang. C: lực dính bão hoà của nền, C = 20(T/m 2). Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 93 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi  0,85.209,97 + 20.1.11  n .K  = 5,27> [ K ] = c n = 1,15. 75,67 m   K=  Ta có: ⇒ Tường cánh đảm bảo điều kiện ổn định về trượt phẳng. d. Kiểm tra điều kiện chống lật Vì giá trị ứng suất nhỏ nhất σmin > 0 nên tường không bị lật. 4.4.2.5. Trường hợp 2: Mực nước thượng lưu rút nhanh từ MNLTK xuống cao trình ngưỡng tràn a. Các lực tác dụng lên công trình 191,0 A 189,57 h1 B P9 P10 P 8 h2 P7 P1 183,1 P2 W2 Ecd h3 W1 P3 P6 0 P4 P5 C Wdn Wth Hình 4-6: Sơ đồ tính toán ổn định tường cánh (TH2) +) Trọng lượng bản thân tường và khối đất tác dụng lên tường Trọng lượng bản thân của tường (các lực từ P1 tới P5) tính như trường hợp 1 Trọng lượng của khối đất trong trường hợp này tính với dung trọng bão hoà (đối với phần đất từ MNLTK xuống dưới) và dung trọng ướt ( đối với phần đất từ MNLTK đi lên) P6 = (0,5.1.6,5).1.2,05 = 6,66 (T). P7 = (9,27.6,5).1. 2,05 = 123,52 (T). P8 = (0,5.1,655.9.27).1.2,05 = 15,73 (T). Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 94 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi P9 = (0,5.0,345.1,93).1.1,966 = 0,66 (T). P10 = (1,93.8,155).1.1,966 = 30,94 (T). +) Áp lực đất chủ động Hệ số áp lực đất chủ động: λc = 0,5404. +) Cường độ áp lực đất chủ động tại A: σcđA = -2c λc = -2.2,4. 0,5404 = -3,529 (T). +) Cường độ áp lực đất chủ động tại B: σcđB = γω.h1.λc -2c λc = 1,966.1,93.0,5404 -2.2,4. 0,5404 = -1,478 (T). +) Cường độ áp lực đất chủ động tại C: σcđC = γω.h1.λc + γđn.h2.λc - 2c λc = -1,478 + 1,05.11,27.0,5404 = 4,917 (T). +) Tính giá trị Zo : 2c 2.2,4 = = 6,22 (m). γ dn λc 1,05. 0,5404 Zo = +) Áp lực đất chủ động Ecđ: Ecđ = 0,5.(h2 – Zo).σcđC.B = 0,5.(11,27-6,22).4,917.1= 12,42 (T). Ecđ có điểm đặt cách chân tường một khoảng là h2 − Z o 6,4 − 6,22 = = 1,68 (m). 3 3 +) Trọng lượng nước tác dụng lên chân tường Gn = 2.2.1.1 = 4 (T). +) Áp lực nước W1 = 1 1 γ n .h32 .1 = .1.22.1 = 2,0 (T) 2 2 W2 = 1 1 γ n .h22 .1 = .1.6,42.1 = 20,93 (T). 2 2 +) Do mực nước hồ rút nhanh từ MNLTK xuống tới cao trình ngưỡng tràn nên sẽ có chênh lệch cột nước ở trước và sau tường, khi đo sẽ sinh ra áp lực thấm. Áp lực thấm sinh ra do chênh lệch cột nước trước và sau tường khi đó là: Wth = 1 γn.(h2 – h3).b.1 = 0,5.1.(11,27-3).11.1 = 45,485 (T). 2 +) Áp lực đẩy nổi Wđn = γn.h3.b.1 = 1.3.11.1 = 33 (T). Bảng 4-17: Bảng tổng hợp các lực tác dụng lên tường chắn (TH2) Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp TT Lực tác dụng Trang 95 Giá trị tiêu chuẩn(T) Hệ số lệch tải (+) ← (+) ↓ Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Giá trị tính toán(T) (+) ↓ (+) ← Mômen với điểm O Tay đòn M(+) 1 P1 12.25 0.95 11,64 3.25 37,82 2 P2 22 0.95 20,90 2.33 48,70 3 P3 5 0.95 4,75 2.00 9,50 4 P4 27.5 0.95 26,13 0.00 0,00 5 P5 8.125 0.95 7,72 1.17 -9,03 6 P6 6.39 0.95 6,07 3.33 -20,21 7 P7 122.455 0.95 116,33 2.25 -261,75 8 P8 17.3 0.95 16,44 1.72 27,45 9 P9 0.66 0.95 0.63 2.77 1.74 10 P10 30.94 0.95 29.39 1.42 -41.74 11 Ecđ 12.42 1.20 14.9 1.68 25.03 12 W1 -4.50 1.00 -4.50 1.00 -4.50 13 W2 63.51 1.00 63.51 3.76 238.80 14 Wth -45.49 1.00 -45.49 1.83 83.24 15 Wđn -33.00 1.00 -33.00 0.00 0.00 16 Gn 4.00 0.95 3.80 4.50 17.10 Tổng 178,14 80,31 165,30 84,57 201,80 Với quy ước giá trị M có giá trị (+) khi quay ngược chiều kim đồng hồ, có giá trị (-) khi quay cùng chiều kim đồng hồ. b. Tính ứng suất đáy móng tường Ứng suất đáy móng của tường cánh được tính theo công thức nén lệch tâm: σmax,min = ∑G ± ∑ M F o Dựa vào bảng 4-17 ta có: ΣG = 165,3 (T); ⇒ (4-20) W ΣMo = 201,8 (T.m) Thay các giá trị đã có vào công thức (4-20) ta được: Sinh viªn: §µo ThÞ Loan σmax = 201,8 165,3 + = 25,03 (T/m2). 20,17 11 σmin = 165,3 201,8 20,17 11 = 5,02 (T/m2). Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 96 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi So sánh thấy σmin > 0 ; σmax < 1,2R ⇒ nền đảm bảo được yêu cầu về chịu tải, vì vậy ta chỉ cần kiểm tra khả năng trượt phẳng. c. Kiểm tra ổn định trượt phẳng Để kiểm tra ổn định về trượt phẳng ta sử dụng công thức sau: K= (tgϕ .∑ G + C.F ) ∑P Trong đó: φ: là góc ma sát trong của nền, φ = 40o21’. ΣG: tổng các lực tác dụng theo phương đứng. ΣP: tổng các lực tác dụng theo phương ngang. C: lực dính bão hoà của nền, C = 30(T/m 2). Ta có:  0,85.165,3 + 20.1.11  n .K  = 4,26 > [ K ] = c n = 1,035. 84,57 m   K=  ⇒ Tường cánh đảm bảo điều kiện ổn định về trượt phẳng. d. Kiểm tra điều kiện chống lật Do σmin > 0 nên tường đảm bảo điều kiện chống lật. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 97 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi Ch¬ng 5: thiÕt kÕ ®Ëp chÝnh 5.1 Kích thước cơ bản của đập 5.1.1. Vị trí xây dựng đập Tuyến đập được lựa chọn để xây dựng là tuyến số 2. 5.1.2. Lựa chọn loại đập Dựa vào tài liệu khảo sát địa hình, địa chất, địa mạo khu vực xây dựng công trình, khả năng sử dụng vật liệu địa phương, điều kiện thi công và các điều kiện khác, thấy ở khu vực xây dựng công trình có trữ lượng vật liệu đất đắp đập là khá lớn và đủ tiêu chuẩn để đắp đập. Cự ly vận chuyển tới vị trí xây dựng công trình cũng khá gần, nằm trong khoảng từ 1 đến 3 Km Đập đất có ưu điểm là kỹ thuật thi công đơn giản, giá thành rẻ nhưng vẫn đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật, tiện lợi trong thi công. 5.1.3. Xác định kích thước cơ bản của đập 5.1.3.1. Xác định cao trình đỉnh đập Khi xác định cao trình đỉnh đập, phải xét tới điều kiện không cho nước tràn qua đỉnh đập trong mọi điều kiện làm việc, mặt khác đập không quá cao để đảm bảo điều kiện kinh tế. Cao trình đỉnh đập được xác định từ 3 mực nước, đó là: MNDBT, MNLTK và MNLKT. Z1 = MNDBT + ∆h + hsl + a ( 5.1) Z2 = MNLTK + ∆h’ + hsl’ + a’ (5.2) Z3 = MNLKT + a’’ (5.3) Trong đó: ∆h và ∆h’: là độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất. h sl và hsl’: là chiều cao song leo (có mức bảo đảm 1%) ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất. a, a’, a’’: là độ vượt cao an toàn. Cao trình đỉnh đập được lựa chọn theo giá trị nào lớn nhất trong các giá trị Z 1, Z2, Z3. Phương pháp tính toán các giá trị Z 1, Z2,Z3 đã được trình bày kỹ ở mục 3.3 trong phần thiết kế sơ bộ. Ta có kết quả ở bảng tính sau: Bảng 5 – 1: Bảng tính toán cao trình đỉnh đập Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Các thông số Zmn Zđáy H D V α Δh g.t/V g.D/V2 g. h /V2 g. τ /V h τ λs 0,5 λ s H>0,5 λ s K1% hs1% Trang 98 Đơn vị Theo MNDBT Theo MNLTK (m) (m) (m) (m) (m/s) ( o) (m) (m) (s) (m) 187.2 171.2 15.3 750 23.9 0.0 0.0495 8865.94 11.16 0.00625 0.82 0.364 2.0 6.25 189.5 171.2 18.3 850 12 0.0 0.00136 17658 57.9 0.0144 1.37 0.211 1.675 4.383 (m) 3.125 2.2 Thoả mãn Thoả mãn 2.05 0.75 0.267 0.70 0.50 1.5 8.33 1.2 1 0.5 0.7 188.45 2.08 0.44 0.267 0.70 0.50 1.1 9.96 1.5 1 0.254 0.5 190.25 (m) Δ/hs1% K1 K2 K3 λs/hs1% K4 Kα hsl1% a,a’ Zđđ MNLKT a’’ Zđđ Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi (m) (m) (m) (m) (m) (m) 190.75 0.2 190.95 Vậy ta chọn cao trình đỉnh đập là +191,0m. 5.1.3.2. Chiều rộng và cấu tạo đỉnh đập Hình dạng và kích thước đỉnh đập phụ thuộc vào đặc điểm làm việc của bản thân đập, chiều rộng đỉnh đập được lựa chọn theo yêu cầu cấu tạo, điều kiện thi công, yêu cầu về giao thông. Chiều rộng đỉnh đập phải xác định theo kích thước các máy móc dùng trong xây dựng và quản lý, đảm bảo đi lại thuận lợi cho công cụ vận chuyển, cầu Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Trang 99 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lîi trục thi công. Chiều rộng đỉnh đập còn phụ thuộc vào cấp công trình và phải đủ lớn để đảm bảo điều kiện làm việc của đập. Dựa vào những yêu cầu như trên ta chọn bề rộng đỉnh đập là B = 6m. Để đảm bảo nước mưa không đọng lại trên đỉnh đập ta làm mặt đập dốc nghiêng về hai phía có i= 3%. 5.1.3.3. Mái đập và cơ đập *) Mái đập Mái đập là một trong những nhân tố đảm bảo sự ổn định của đập trong quá trình vận hành. Độ dốc mái đập được lựa chọn phụ thuộc vào hình thức, chiều cao đập, loại đất đắp,tính chất nền, các lực tác dụng lên mái, điều kiện thi công và khai thác công trình. Theo “Thiết kế đập đất của Nguyễn Xuân Trường” thì hệ số mái m được chọn theo công thức kinh nghiệm sau: + mái thượng lưu: m = 0,05H + 2,0 (5- 4) + mái hạ lưu: (5-5) m = 0,05H + 1,5 Trong đó H là chiều cao đập H = Zđỉnh đập – Zđáy đập = 191 – 171,2 = 19,8m. ⇒ mtl = 2,88; mhl = 2,38. *) Cơ đập Đối với những đập dưới 10m thì không cần làm cơ đập, còn đối với những đập có chiều cao trên 10m thì nên làm cơ đập, giửa các cơ đập chênh nhau không quá 10m. Cơ đập có tác dụng làm tăng thêm ổn định cho đập, thoát nước trên mái dốc, phục vụ cho quá trình thi công và sửa chữa, quản lý và kiểm tra trong thời gian khai thác công trình. Ta chọn bề rộng cơ là B = 3m. Vì đập không cao lắm nên ở mái thượng lưu ta không bố trí cơ. Ở mái hạ lưu, bố trí một cơ để tập trung và dẫn nước mưa, làm đường công tác, đồng thời làm tăng thêm sự ổn định của mái đập. Ởđây ta chọn cao trình cơ hạ lưu là +181m. Ta chọn hệ số mái đập như sau: +) Mái thượng lưu: m = 3,0. +) Mái hạ lưu: Từ cao trình +191 tới cao trình +181: Chọn m = 2,5. Từ cao trình +181 tới đỉnh đống đá tiêu nước chọn m = 2,75 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 100 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû 191,0 m= m 2,5 = 3,0 181,0 m= 2,75 174,2 171.2 Hình 5-1: Mặt cắt đập tại lòng sông 5.1.3.4. Bảo vệ mái đập *) Mái đập thượng lưu Vì mái dốc thượng lưu chịu tác động của nhiều yếu tố như: sóng, nhiệt độ không khí, lực thấm thuỷ động khi mực nước hồ rút nhanh…nên ta cần phải có biện pháp để gia cố, bảo vệ mái thượng lưu. Vật liệu dùng để bảo vệ mái thượng lưu có thể là đá đổ, đá xây, đá lát khan, bản mặt bê tông, bê tông cốt thép… Chọn bề rộng tấm B = 1m. Do chiều cao sóng < 1,25 nên chọn hình thức bảo vệ mái bằng đá xây khan. Đá xây khan dùng loại đá kích thước tương đối nhỏ trên một lớp đệm bằng đá dăm hoặc sỏi dạng lớp lọc ngược. Bề dày lớp đá theo công thức Sankin: 1 + m1 γn t = 1, 7 hs γ d − γ n m1 ( m1 + 2 ) 2 (5-6) Trong đó: γđ: Trong lượng riêng của viên đá, γđ = 2,5 (T/m3). γn: Trọng lượng riêng của nước, γn = 1 (T/m3) hs: Chiều cao sóng, hs = 0,226 m. m1: Hệ số mái dốc thượng lưu (phần trên cơ), m1 = 3 t = 1, 7. 1 1 + 3, 02 . .0, 226 = 0, 054 (m) 2,5 − 1 3, 0.(3, 0 + 2) Chọn theo điều kiện thi công và cấu tạo chiều dày lớp bảo vệ mái t = 0,25 m. Trọng lượng hòn đá tính theo công thức Sankin: 2 Aγ d (hs )3  m1 + 1    G= (γ d − γ n )3  m1 (m1 + 2)    Trong đó: A - Hệ số phụ thuộc vào tỷ số Sinh viªn: §µo ThÞ Loan 3 (5-7) λ 1,385 = = 6,14 < 15 nên A= 7,2. hs 0, 226 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 101 7, 2.2,5.(0, 226)3 G= (2,5 − 1)3 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû 3  3, 0 2 + 1  −4   = 5, 77.10 (T)  3, 0(3, 0 + 2)  Dọc theo phần mái tiếp xúc với cơ thượng lưu và giới hạn phần gia cố chính ta làm gối tựa bằng bê tông cốt thép M150 để tăng ổn định cho lớp gia cố. *) Mái hạ lưu đập: Mái hạ lưu chịu tác dụng chính của gió, mưa, động vật đào hang... làm xói lở mái đập. Biện pháp bảo vệ bằng cách phủ một lớp đất màu dày khoảng 10cm rồi trồng cỏ lên trên. Ngoài ra để đề phòng mưa làm xói lở lớp gia cố cần bố trí các rãnh thoát nước trên toàn bộ mái dốc. Rãnh đặt xiên góc với mặt đập 450, và được gia cố bằng đá. 20 15 10 300 +704 5 m = 3. 1 51 1 ,0 45 0 50 D¨m sái dµy 15cm C¸t lãt dµy 10cm 0 50 Gèi tùa bªt«ng m=3 §¸ l¸t khan dµy 25 cm 71 40 30 0 50 271 3 §Êt ®¾p ®Ëp γ = 1,5 8 Τ / m tn 20 20 Hình 5-2 Chi tiết bảo vệ mái thượng lưu Hình 5-3 Chi tiết bảo vệ mái hạ lưu 5.1.3.5. Thiết bị thoát nước *) Chống thấm cho đập Do đập đồng chất có hệ số thấm nhỏ ( K= 1*10 -5 cm/s ) nên ta không cần bố trí thiết bị chống thấm cho thân đập. *) Thiết bị thoát nước : Mục đích của thoát nước thân đập là đảm bảo cho dòng thấm thoát ra mái hạ lưu được dễ dàng và an toàn, hạ thấp đường bão hoà không cho dòng thấm thoát ra ở mái hạ lưu, tăng được ổn định, chống xói ngầm và chống trượt mái. Hình thức và cấu tạo của thiết bị thoát nước phụ thuộc vào loại đập, điều kiện địa chất, mực nước hạ lưu và nguyên vật liệu tại chỗ. +) Đoạn lòng sông: Do vật liệu đá là tương đối sẵn có ở địa phương và hình thức đập là đập đất nên ta chọn thoát nước kiểu lăng trụ có mặt cắt ngang hình thang. Vật liệu làm lăng trụ là đá hộc. Cấu tạo của lăng trụ thoát nước như sau: Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 102 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû - Cao trình đỉnh lăng trụ: Zdlt = 174,2. - Chiều cao của lăng trụ: h =174,2 – 171,2 = 3m. - Bề rộng đỉnh lăng trụ: B = 2m. - Mái thượng lưu: mtl = 1,25; mái hạ lưu: mhl = 2. Nối tiếp thân đập với lăng trụ thoát nước cần đảm bảo độ bền thấm tiếp xúc bằng cách đặt tầng lọc ngược theo mái trong của lăng trụ. 174,2 200 C¸t läc dµy 15cm D¨m läc dµy 20cm §¸ xÕp Hình 5-4: Cấu tạo lăng trụ thoát nước +) Đoạn sườn đồi: Để tạo điều kiện cho dòng thấm thoát ra dễ dàng ta sử dụng thoát nước kiểu áp mái. Loại này phủ trực tiếp lên chân mái đập, cao hơn điểm ra của đường bão hoà 0,5 ÷ 1,0 m ( Ta sẽ xác định cụ thể sau khi tính toán thấm). Đá lát khan 30cm D¨m läc dµy 20cm C¸t läc dµy 15cm Hình 5-5: Cấu tạo lớp thoát nước sườn đồi 5.2. Tính toán thấm 5.2.1. Mục đích và nhiệm vụ của tính toán thấm Việc tinh toán thấm qua đập đất nhằm: - Xác định lưu lượng thấm qua thân đập và qua nền. Trên cơ sở đó tìm lượng nước tổn thất của hồ do thấm gây ra và có biện pháp phòng chống thấm thích hợp. - Xác định vị trí đường bão hoà, từ đó sẽ tìm được áp lực thấm dùng trong tính toán ổn định của mái đập. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 103 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû - Xác định gradient thấm ( hoặc lưu tốc thấm) của dòng chảy trong thân, nền đập, nhất là ở chõ dòng thấm thoát ra ở hạ lưu để kiểm tra hiện tượng xói ngầm, đẩy trồi đất và xác định kích thước tầng cấu tạo của lọc ngược. 5.2.2. Các trường hợp tính toán Trong thiết kế đập đất cần tính toán với các trường hợp làm việc khác nhau của đập. - Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là mực nước nhỏ nhất tương ứng; thiết bị thoát nước làm việc bình thường. - Thượng lưu là MNLTK, hạ lưu là mực nước lớn nhất tương ứng; thiết bị thoát nước làm việc bình thường. - Thượng lưu mực nước rút đột ngột. - Thiết bị thoát nước làm việc không bình thường. Trong đồ án này ta chỉ tính thấm cho hai trường hợp đầu. 5.2.3. Các mặt cắt tính toán Do địa hình theo mắt cắt ngang của lòng sông là thay đổi nên tại các vị trí khác nhau của đập thì mắt cắt đập có kích thước khác nhau. Sơ đồ tính toán thấm là sơ đồ bài toán phẳng nên mức độ chính xác của kết quả phụ thuộc vào mặt cắt tính toán. Do thời gian làm đồ án có hạn nên em chỉ xét với 4 mắt cắt đại biểu. +) Mặt cắt lòng sông. +) Mặt cắt sườn đồi trái. +) Măt cắt sườn đồi phải. 5.2.4. Tài liệu cơ bản dùng cho tính toán 5.2.4.1. Các mực nước +) Mực nước dâng bình thường: +187,2m. +) Mực nước lũ thiết kế: +189,5m. +) Mực nước hạ lưu: +173.2m. (Mực nước này dùng cho cả hai trường hợp MNDBT và MNLTK). +) Cao trình đỉnh đập thiết kế: +191,0m. 5.2.4.2. Chỉ tiêu cơ lý của đất đắp Bảng 5-2: Chỉ tiêu cơ lý của đất đắp Chỉ tiêu Độ ẩm tốt nhất Dung trọng tự nhiên Dung trọng khô max Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Lớp đất 16.50 2.044 1.755 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 104 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Tỷ trọng (T/m3) Độ rỗng (%) Hệ số rỗng Độ bão hòa G Lực dính kết C(kg/cm2) Góc ma sát trong ϕ (độ, phút ) Hệ số thấm 2.70 35.03 0.539 82.67 0.44 21o02’ 10-5 5.2.5. Tính thấm cho mặt cắt lòng sông 5.2.5.1. Sơ đồ tính thấm y' y a' mndbt: +187.2 +191.0 a +181.0 +174.2 o' +171.2 b o c x Hình 5-6: Sơ đồ tính thấm qua mặt cắt lòng song ứng với MNDBT y' mnltk: +189.5 a' y a +191.0 +181.0 o' +171.2 o b c +174.2 x Hình 5-7: Sơ đồ tính thấm qua mặt cắt lòng song ứng với MNLTK 5.2.5.2 Phương pháp và công thức tính toán. Dùng phương pháp biến đổi đập đồng chất có tường răng trên nền thấm nước thành một đập đồng chất trên nền thấm nước không có tường răng mà hệ số thấm của đập và nền giống nhau. Theo cuốn ''Thiết kế đập đất -Nguyễn Xuân Trường ''(Trang 255) thì trình tự xác định các yếu tố của dòng thấm qua đập như sau: - Xem mái dốc của tường răng có dạng thẳng đứng với chiều rộng trung bình l' và cột đất nằm giữa hai đường thẳng đứng ab và cd được xem như là một lõi giữa có hệ số thấm của thân đập ( k1 = kđ = 1.10-5 m/s). Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 105 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû - Biến đổi nền thấm nước có hệ số thấm Kn và chiều dày T và hệ số thấm giống như thân đập. Như vậy chiều dày nền thay đỏi thành Tbđ được xác định như sau : Tbđ = T . Kn Kd (5-8) - Khi chiều dày nền biến đổi thì hệ số thấm của lõi cũng biến đổi và hệ số thấm biến đổi của lõi tính bằng : (K1)bd = Kđ . H1 ' H1 ' ' (5-9) Trong đó : H1 ' = H1 + T. H1" = H1 + T. Kn Kd - Để đưa về trường hợp đập và nền đồng chất ( không có lõi giữa ) cần biến đổi lõi giữa có hệ số thấm (K1) bđ thành một lõi tượng trưng có hệ số thấm bằng hệ số thấm thân đập với chiều rộng : l' bđ = l' . Kd H" = l '. 1 . ( K1 )bd H1 ' (5-10) Trong đó : l': chiều rộng trung bình của lõi thực. Cuối cùng ta có sơ đồ tính toán thấm là đập và nền đồng chất . Theo công thức (3- 131) (Trang 256) cuốn '' Thiết kế đập đất - Nguyễn Xuân Trường '' thì lưu lượng thấm qua đập và nền được tính như sau : H1"2 − H 2 "2 q = Kđ . 2[0,4 H '' + l ' ( H1" − 1) + L] 1 H1 ' Kn Trong đó : + H2'' = H2 + T. + a0 Kd (5-11) H2: chiều cao mực nước hạ lưu, H2 = 0. a0 : độ cao hút hạ lưu, ở đây bỏ qua (a0 = 0 ). Các thành phần khác trong công thức đã nêu ở trên . Phương trình đường bão hoà : Trong đập biến đổi công thức để tính đường bão hoà có dạng ( công thức 3- 132 - cuốn "Thiết kế đập đất - Nguyễn Xuân Trường"). y= (H1 + T . Kn Kn 2 2q ) − .x - T. Kd Kd Kd (5-12) Với hệ trục toạ độ xoy như hình. Đường bão hoà trong đập thực và đập biến đổi có đoạn BC trùng nhau, đoạn A'B chỉ có trong đập biến đổi. Để có được đường bão hoà trong đập thực (ABC) ta biến Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 106 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû đổi đưa đường A'B về đường AB. Vị trí điểm B được xác định dựa vào đồ thị hình 3-36 (trang 258) - sách thiết kế đập đất - Nguyễn xuân Trường.  B1'  .L'  L'  + Điểm B cách tâm lõi giữa một đoạn B1' với B1' =  Từ đồ thị hình 3-36, với H 1"/H1' và 0,5l'/L' đã biết ta sẽ xác định được tỷ số B1'/L'. Do đó xác định được vị trí điểm B Bảng 5-3: Kết quả tính thấm đoạn lòng sông Cao trình Đáy H1 H1’ H1’’ H2 H2’’ q.10-5 (m) (m) (m) (m) (m) (m3/s) MNDBT 171.2 16.0 19.0 46.0 0.00 30.0 7.03 MNLTK 171.2 18.3 21.0 48.3 1.00 31.0 8.32 TH Vẽ đường bão hoà trong thân đập ứng vớ (MNDBT) Công thức tính đường bão hoà theo trục xoy viết dưới dạng : 2 y = H 1// − 2q X − Tbd Kd y = 46 2 − 14.06 X − 30 Xác định đường bão hoà tượng trưng A’BC: Đường bão hoà A’BC trong đó đoạn A’B là đoạn đường bão hoà tượng trưng trong đập tượng trưng, còn đoạn BC là đoạn đường bão hoà thực đúng với đập thực tế. - Xác định toạ độ điểm B: Vị trí của điểm B được xác định theo đồ thị hình 3-36. Ta có: H 1'' 46 = = 2.42 H 1' 19 0.5 xl ' 0.5 x8.5 = = 0.092 L' 46.2 Tra đồ thị hình 3-36 (sách thiết kế đập đất Nguyễn Xuân Trường) ta được: B1/ = 0,1 ⇒ B1' = 0.1x 46.2 = 4.62 (m) L' Toạ độ của điểm B được tính: xB = xC – L’+ B1’ + Tính xC: Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 107 - Tại yC = H2 = 0 ta có: 0 = Ngµnh c«ng tr×nh Thuû 46 2 − 14.06 X − 30 Giải phương trình ta được: xC = 86,49 (m) Vậy toạ độ của điểm B là: xB = 86,49 – 4622 + 4,62 = 44,89 (m) Yb = 46 2 − 14.06.44.89 − 30 = 0.47 ( m) Toạ độ các điểm trên đường bão hoà tượng trưng A’BC: TT X(m) Y(m) 1 0 16.0 2 20 12.83 3 40 9.42 4 60 5.67 5 70 3.64 6 86.49 0.00 Xác định đường bão hoà thực ABC: Để xác định đường bão hoà thực ABC cần xác định vị trí của đoạn AB trên cơ sở đoạn A’B đã có. Muốn vậy cần dịch chuyển các điểm n’, m’, k’ ... bất kỳ trên đường A’B đến các điểm tương ứng n, m, k ... với tỷ lệ tương ứng sao cho khoảng cách các đoạn nn’, mm’, kk’ tỷ lệ với đoạn thẳng AA’. Nối các điểm A, n, m, k, B ta có đoạn đường bão hoà thực AB. Từ phương trình đường bão hoà xác định được đường bão hoà tượng trưng A’B: TT Y X A' 16.0 0 n' 12.30 23.2 m' 7.30 30.5 k' 5.00 38.52 B 0.47 44.89 Từ đường bão hoà tượng trưng A’B ta xác định được đường bão hoà thực AB TT Y(m) X’(m) ∆L X(m) A' 16.0 0 23.0 A m' 12.30 23.2 18.0 23.0 m n' 7.30 30.5 12.4 41.2 n 42.9 k' 5.00 38.52 6.4 k B 0.47 44.89 44.92 44.89 Trong đó ∆L là khoảng cách từ các điểm trên đường bão hoà tượng trưng đến các điểm trên đường bão hoà thực. Kiểm tra gradien tiếp xúc: J TX = H1 − H 2 l12 H1 : Cột nước thấm tại đầu chân tường răng . H1 = T + Y1 H2 : Cột nước thấm tại cuối chân tường răng . H2 = T + Y2 Y1 = 10(m) Y2 = 6(m) Dựa vào phương trình đường bão hoà ta có :  Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 108 ⇒ J TX = Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Y1 − Y2 10 − 6 = = 0,8 l12 5 Theo tiêu chuẩn 14TCN – 57 / 2005: Đối với đập đồng chất, với hệ số thấm Kđ=1.10-5 thì : Vậy : Jtx ≤ [Jtx] = 0,85. Jtx = 0,8 < [Jtx] = 0,85. Vẽ đường bão hoà trong thân đập ứng với:(MNLTK) Công thức tính đường bão hoà theo trục xoy viết dưới dạng : 2 y = H 1// − 2q X − Tbd Kd Y = 48,3 2 − 16,64.44,89 − 30 Xác định đường bão hoà tượng trưng A’BC: Đường bão hoà A’BC trong đó đoạn A’B là đoạn đường bão hoà tượng trưng trong đập tượng trưng, còn đoạn BC là đoạn đường bão hoà thực đúng với đập thực tế. + Xác định toạ độ điểm B: Vị trí của điểm B được xác định theo đồ thị hình 3-36 Ta có: H '''' 11' H ' 1 = 48.3 = 2.3 21 0.5 xl ' 0.5 x8.5 = = 0.092 L' 46.2 Tra đồ thị hình 3-36 (trang 258 sách thiết kế đập đất Nguyễn Xuân Trường)ta B1/ = 0,1 ⇒ B1' = 0,1x 46.2 = 4,62 ( m) L' được: Toạ độ của điểm B được tính: xB = xC – L’+ B1’ + Tính xC: Tại yC = H2 = 0 ta có: 0= 48.3 2 − 16,64. X − 30 Giải phương trình ta được: xC = 86,1(m) + Vậy toạ độ của điểm B là: xB = 86,1 – 46,2 + 4,62 = 44,53 (m) Yb = 48,3 2 − 16,64.44,53 − 30 = 0.41 (m) Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 109 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû + Toạ độ các điểm trên đường bão hoà tượng trưng A’BC: TT X(m) Y(m) 1 0 18.3 2 20 16.62 3 40 13.14 4 60 9.65 5 80 6.15 6 86,1 0 Xác định đường bão hoà thực ABC: Để xác định đường bão hoà thực ABC cần xác định vị trí của đoạn AB trên cơ sở đoạn A’B đã có. Muốn vậy cần dịch chuyển các điểm n’, m’, k’ ... bất kỳ trên đường A’B đến các điểm tương ứng n, m, k ... với tỷ lệ tương ứng sao cho khoảng cách các đoạn nn’, mm’, kk’ tỷ lệ với đoạn thẳng AA’. Nối các điểm A, n, m, k, B ta có đoạn đường bão hoà thực AB. Từ phương trình đường bão hoà xác định được đường bão hoà tượng trưng A’B: TT Y X A' 18.3 0 n' 15.10 17.20 m' 10.10 22.0 k' 5.10 35.8 B 0.41 44.53 Từ đường bão hoà tượng trưng A’B ta xác định được đường bão hoà thực AB TT Y(m) X’(m) ∆L X(m) A' 18.3 0 33.0 A n' 15.10 17.20 25.0 n 33.0 m' 10.10 28.0 16.4 42.2 m k' 5.10 35.8 12.4 44.4 k B 0.41 44.53 48.2 44.53 Trong đó ∆L là khoảng cách từ các điểm trên đường bão hoà tượng trưng đến các điểm trên đường bão hoà thực. Kiểm tra gradien tiếp xúc: J TX = H1 − H 2 l12 H1 : Cột nước thấm tại đầu chân tường răng . H1 = T + Y1 H2 : Cột nước thấm tại cuối chân tường răng . H2 = T + Y2 Y1 = 11(m) Y2 = 7(m) Dựa vào phương trình đường bão hoà ta có :  ⇒ J TX = Y1 − Y2 11 − 7 = = 0,8 l12 5 Theo tiêu chuẩn 14TCN – 57 / 2005: Đối với đập đồng chất, với hệ số thấm Kđ=6,5.10-7 thì : Jtx ≤ [Jtx] = 0,85 Vậy : Jtx = 0,8 < [Jtx] = 0,85. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 110 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû 5.2.6 Tính thấm mặt cắt sườn đồi 5.2.6.1 Tính thấm cho trường hợp 1: Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu không có nước, các thiết bị thoát nước làm việc bình thường. Tính thấm cho mặt cắt II-II ở bờ phải sườn đồi: Sơ đồ đường bão hoà tại mặt cắt II-II y +191.0 mndbt: +187.2 +181.0 o +175.2 x Hình 5 – 8: Sơ đồ tính thấm đoạn sườn đồi ứng với MNDBT Tài liệu tính toán - Cao trình đỉnh đập: Zđỉnhđập = + 191 (m) - Cao trình MNDBT: ZMNDBT = + 187,2 (m) - Cao trình MNLTK: ZMNLTK = + 189,5 (m) - Cao trình đáy đập tại mặt cắt I-I: Zđáyđập = +171.2(m) - Hệ số thấm đất đắp đập: Kđ = 1.10-5 (m/s). Phương pháp và trình tự tính toán tương tự như tính cho mặt cắt I-I: Lưu lượng thấm qua đập được tính như sau:  h12 − a 0 2 q = K × (m3 / m.s) d  d 2(LΔL + - m a 2) 0   a0 q = K × (m3 / m.s) d d  m 2 + 0, 5  Trong đó: + Kđ : Hệ số thấm đất đắp đập; Kđ = 1.10-5(m/s) + m2 : Hệ số mái hạ lưu; m2 = 3 + a0 : Chiều cao cột nước thấm tại điểm ra ở mái hạ lưu Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 111 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû + h1: Độ sâu nước trước đập tại mặt cắt I-I h1= ZMNDBT - Zđáyđập = 187,2 – 171.2= 16,0 (m) + L = ( 712– 709,4) × 3+ 6 + (712 – 704).2,75 + 3 + (704 – 699).3 = 53,8 (m). m1h1 3.10, 4 ∆L = 2m + 1 = 2.3 + 1 = 4, 46 (m) 1 Giải hệ phương trình trên ta có:  a 0 = 3, 65(m)  −7 3  q d = 6, 78 ×10 (m / m.s) Đường bão hòa: 2 Phương trình đường bão hoà có dạng: Y = h1 − 2. TT 1 2 X(m) 0 8 Y(m) 10.40 9.56 Kiểm tra gradien thấm: 3 16 8.65 4 24 7.62 qd X = 10, 42 − 2, 085 X Kd 5 32 6.44 6 40 4.98 7 47.31 3.65 Theo tiêu chuẩn 14TCN – 57/2005: ta có građien thấm của đập phải nhỏ hơn građien thấm cho phép Jđ ≤ [Jđ] Trong đó: + Jđ : Građien thấm của đập . ⇒J= h1 − ao 10, 4 − 3, 65 = = 0,16 L' 53,8 − 3 × 3, 65 h1 - Chiều sâu mực nước thượng lưu a0 - Chiều cao cột nước thấm tại điểm ra ở mái hạ lưu L’ - Khoảng cách nằm ngang tính từ mép nước thượng lưu đến điểm ra ở mái hạ lưu. + [Jđ] Građien thấm cho phép . Theo 14 TCN – 57 / 2005 : [Jđ] = 0,85 Vậy Jđ = 0,16 < [Jđ] = 0,85. Với thân đập cần đảm bảo điều kiện: Jkđ ≤ [Jk]đ Với mặt cắt như trên: Lưu lượng thấm qua đập đảm bảo ổn định. Tính thấm cho mặt cắt III-III ở bờ trái sườn đồi: Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 112 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Sơ đồ đường bão hoà tại mặt cắt III-III y +191.0 mndbt: +187.2 +174.2 o +172.2 x Hình 5- 9: Sơ đồ tính thấm đoạn sườn đồi ứng với MNDBT Tài liệu tính toán: - Cao trình đỉnh đập: Zđỉnhđập = + 191 (m) - Cao trình MNDBT: ZMNDBT = + 187,2 (m) - Cao trình MNLTK: ZMNLTK = + 189,5 (m) - Cao trình đáy đập tại mặt cắt III-III: Zđáyđập = +172(m) - Hệ số thấm đất đắp đập: Kđ = 1.10-5 (m/s). Phương pháp và trình tự tính toán tương tự như tính cho mặt cắt III-III: Lưu lượng thấm qua đập được tính như sau:  h12 − a 0 2 q = K × (m3 / m.s) d  d 2(LΔL + - m a 2) 0   a0 q = K × (m3 / m.s) d d  m + 0, 5  2 Trong đó: + Kđ : Hệ số thấm đất đắp đập; Kđ = 1.10-5(m/s) + m2 : Hệ số mái hạ lưu: m2 = 2,75 + a0 : Chiều cao cột nước thấm tại điểm ra ở mái hạ lưu. + h1: Độ sâu nước trước đập tại mặt cắt III-III h1= ZMNDBT - Zđáyđập = 187,2 – 172= 15,2 (m) + L: Như hình vẽ: L = (Zđinhđập – ZMNDBT) . m1 + Bđ + (Zđỉnhđập – Zcơ) . m3 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 113 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû = ( 191– 187,2).3+ 6 + (191 – 172).2,75 = 38,8 (m) m1h1 3.6, 4 ∆L = 2m + 1 = 2.3 + 1 = 2,31 (m) 1 Giải hệ phương trình trên ta có: a 0 = 1,3(m)   −7 3  q d = 2, 4.10 (m / m.s) Đường bão hòa: 2 Phương trình đường bão hoà có dạng: Y = h1 − 2. qd X = 5, 42 − 0, 75 X Kd TT 1 2 3 4 5 6 7 X(m) 0 7 14 21 28 35 37.17 Y(m) 5.40 4.89 4.32 3.66 2.85 1.69 1.31 Kiểm tra gradien thấm: Theo tiêu chuẩn 14TCN – 57/2005: ta có građien thấm của đập phải nhỏ hơn građien thấm cho phép Jđ ≤ [Jđ] Trong đó: + Jđ : Građien thấm của đập . ⇒J= h1 − ao 5, 4 − 1,3 = = 0,11 L' 38,8 − 3.1,3 h1 - Chiều sâu mực nước thượng lưu a0 - Chiều cao cột nước thấm tại điểm ra ở mái hạ lưu L’ - Khoảng cách nằm ngang tính từ mép nước thượng lưu đến điểm ra ở mái hạ lưu. + [Jđ] Građien thấm cho phép . Theo 14 TCN – 57 / 2005 : [Jđ] = 0,85 Vậy Jđ = 0,11 < [Jđ] = 0,85. Với thân đập cần đảm bảo điều kiện: Jkđ ≤ [Jk]đ Với mặt cắt như trên: Lưu lượng thấm qua đập đảm bảo ổn định. 5.2.7 Tính tổng lượng thấm trên toàn bộ chiều dài đập. 5.2.7.1. Mục đích Mục đích việc tính toán là để kiểm tra sự tổn thất về thấm, đánh giá tính hợp lý của các thiết bị thoát nước. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 114 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû 5.2.7.2. Phương pháp và nội dung tính toán a) Phương pháp: Dùng phương pháp phân đoạn để tính Chia toàn bộ chiều dài đập ra nhiều đoạn nhỏ, sao cho mỗi đoạn có đặc trưng thấm như nhau. Tổng lượng thấm yêu cầu như sau: Wt < 1%Whồ Trong đó: Wt: Lượng nước thấm trong thời gian t: Wt = Qt.t Qt: Tổng lưu lượng nước thấm được xác định theo công thức: Qt = 0,5[q1l1 + (q1 + q2)l2 + ... + (qn-2 + qn-1)ln-1 + qn-1ln] với: q1, q2,...qn - Lưu lượng đơn vị tại các mặt cắt đặc trưng tính toán. l1, l2,...,ln - Chiều dài của các đoạn tính toán tương ứng. b) Nội dung tính toán: Trong phạm vi đồ án chỉ tính thấm cho 3 mặt cắt (1 mặt cắt lòng sông, 2 mặt cắt sườn đồi). Kết quả tính toán thấm cho từng mặt cắt như đã trình bày ở phần trên, áp dụng công thức trên tính tổng lưu lượng thấm cho toàn bộ chiều dài đập. Kết quả tính toán ở bảng sau: Trường hợp I II l1 (m) 64 64 q1.10-5 (m3/m.s) 6.78 6.78 l2 (m) 100 100 q210-5 (m3/m.s) 141.79 152.48 l3 (m) 25 25 q310-5 (m3/m.s) 2.44 2.44 l4 (m) 25 25 Q.10-3 (m3/s) 0.95 1.01 5.2.7.3. Đánh giá lượng mất nước trong tháng lớn nhất: Lượng thấm mất nước trong tháng lớn nhất chính là lượng nước mất đi ứng với tháng mà hồ có MNDBT (tháng 10), hạ lưu không có nước. + Lượng thấm mất nước cho phép của hồ ứng với MNDBT theo tính toán điều tiết là: Wcp = 1%.Vhồ = 0,01.2,18.106 = 21800 (m3). + Lượng thấm mất nước của hồ ứng với MNDBT trong tháng 10: Wth = Qt.Ttháng = 0,95.10-3.31.86400 = 2456,9 (m3) + Lượng thấm mất nước của hồ ứng với MNLTK : Wth = Qt.Ttháng = 1,01.10-3.31.86400 = 2630 (m3) Kết quả tính toán cho thấy: Wth < Wcp Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 115 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Như vậy kết quả cho thấy lượng thấm mất nước thực tế thoả mãn được yêu cầu thấm cho phép. Như vậy hình thức xử lý chống thấm đã thiết kế là hợp lý. 5.3. Tính toán ổn định mái đập 5.3.1. Mục đích tính toán Với đập làm bằng vật liệu địa phương thì khi mái dốc và hệ số mái tăng thì đập càng tăng sự ổn định. Nhưng nếu đập càng lớn thì chi phí xây dựng đập sẽ càng lớn và giá thành sẽ tăng. Mục đích của sự tính toán ổn định là trên cơ sở tính toán thực tế ta xác định được mặt cắt ngang của đập một cách hợp lý nhất, vừa đảm bảo điều kiện ổn định mà giá thành xây dựng lại là rẻ nhất. 5.3.2. Các trường hợp tính toán Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 116 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Đối với đập đất, theo quy phạm khi thiết kế cần kiểm tra ổn định với các trường hợp sau: 5.3.2.1. Đối với mái hạ lưu +) Khi thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là chiều sâu nước lớn nhất có thể xảy ra, thiết bị chống thấm và thoát nước làm việc bình thường (Tổ hợp cơ bản). +) Khi thượng lưu là MNLTK, hạ lưu là chiều sâu nước lớn nhất có thể xảy ra, các thiết bị làm việc bình thường ( Tổ hợp cơ bản). +) Khi thượng lưu là MNLKT, hạ lưu là mực nước tương ứng (tổ hợp đặc biệt). +) Khi thượng lưu là MNLTK, sự làm việc bình thường của thiết bị thoát nước bị phá hoại ( Tổ hợp đặc biệt). 5.3.2.2. Đối với mái thượng lưu +) Khi mực nước hồ rút nhanh từ MNDBT đến mực nước thấp nhất có thể xảy ra (Tổ hợp cơ bản). +) Khi mực nước thượng lưu cao hơn cao trình thấp nhất – nhưng không nhỏ hơn 0,2H đập (Tổ hợp cơ bản). +) Khi mực nước hồ rút nhanh từ MNLTK đến mực nước thấp nhất có thể xảy ra (Tổ hợp đặc biệt). Do giới hạn thời gian tính toán nên trong đồ án này em chỉ tính toán kiểm tra ổn định cho mái hạ lưu với trường hợp: MNTL = MNDBT, hạ lưu không có nước. 5.3.3. Phương pháp và số liệu tính toán Tính toán ổn định của mái đập bằng phương pháp vòng cung trượt. Giả thiết một cung trượt bất kỳ tâm O, bán kính R. Để đảm bảo ổn định mái đập, hệ số ổn định phải thoả mãn bất đẳng thức sau: K= ∑M ≥ [K] ∑M c (5- t 22) Trong đó: ΣMc: tống các mô men chống trượt đối với tâm O. ΣMt: tổng các mô men gây trượt đối với tâm O. [ K ] : hệ số an toàn chống trượt cho phép, phụ thuộc vào cấp công trình Với công trình cấp III thì: [K] = 1,3: ứng với tổ hợp lực cơ bản. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi [K] Trang 117 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû = 1,1: ứng với tổ hợp lực đặc biệt. 5.3.4. Tính toán ổn định mái đập theo phương pháp cung trượt 5.3.4.1. Tìm vùng có tâm trượt nguy hiểm (sử dụng hai phương pháp) *) Phương pháp Filennit Theo phương pháp này tâm trượt nguy hiểm nhất nằm ở lân cận đường MM 1 (hình vẽ), các trị số α, β phụ thuộc vào hệ số mái dốc. Với hệ số mái dốc của đập là m = 2,625 (tra bảng 6-5 sách giáo trình thuỷ công tập I) ta có: α = 35o, β = 25o. *) Phương pháp Fanđêep Theo phương pháp này, tâm cung trượt nằm ở lân cận hình thang cong abcd (hình vẽ), các trị số bán kính R,r phụ thuộc vào hệ số mái dốc và chiều cao đập H đ = 16m, tra bảng 6-6 sách giáo trình thuỷ công tập I ta có: m = 2,625 : R/Hđ = 2,09375; r/Hđ = 0,90625. ⇒ R = 2.09375.19,8= 41,46m ; r = 0,90625.19,8 = 17,9m. Tâm của hai đường tròn bán kính R và r là điểm giửa của mái đập. Kết hợp cả hai phương pháp trên ta tìm được phạm vi có khả năng chứa tâm cung trượt nguy hiểm nhất là đoạn AB. Trên đoạn AB ta giả định các tâm O 1, O2, O3 … Vạch các cung trượt đi qua một điểm Q1 ở đầu lăng trụ thoát nước, tiến hành tính hệ số ổn định K1, K2, K3 cho các cung tương ứng, vẽ biểu đồ quan hệ giữa K i và vị trí tâm Oi, ta xác định được trị số Kmin ứng với các tâm O trên đường thẳng MM 1. Từ vị trí của tâm O ứng với giá trị Kmin đó, kẻ đường NN1 vuông góc với đường MM1, sau đó lấy các tâm Oi khác rồi vạch các cung trượt cũng đi qua Q 1 ở đỉnh đống đá tiêu nước. Vẽ biểu đồ K với các tâm này ta xác định được Kmin. Với các điểm Qi khác ở hạ lưu đập cũng làm tương tự, từ đó tìm được các Kmin khác nhau. Vẽ biểu đồ quan hệ các Kmin tìm được Kminmin cho mái đập. Do thời gian có hạn nên trong đồ án này chi tính với một điểm Q 1 ở trên định lăng trụ tiêu nước. Khi tính ra Kmin so sánh với [ K ] . Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 118 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû b a m +191.2 mndbt: +187.2 o +171.2 m1 Hình 5-11: Sơ đồ đồ xác định tâm trượt nguy hiểm nhất 5.3.4.2. Xác định hệ số an toàn K cho một cung trượt bất kỳ - Theo phương pháp mặt trượt trụ tròn, có nhiều công thức để xác định hệ số an toàn K cho một cung trượt. Sự khác nhau giữa các công thức chủ yếu là cách xác định lực thấm. - Công thức của Ghgexcevanop: giả thiết xem khối trượt là một vật thể rắn, áp lực thấm được chuyển ra ngoài thành áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên mặt vật trượt và hướng vào tâm. - Chia khối trượt thành các dải có chiều rộng là b, b = R/m (R là bán kính cung trượt). - Công thức tính hệ số ổn định: Kc = ∑ (G .cosα − W ).tgϕ + ∑ C .l ∑ G .sin α n n n n n n n (5-23) n Trong đó: φn và Cn: góc ma sát trong và lực dính đơn vị ở đáy dải thứ n. ln: bề rộng đáy dải thứ n. Wn: áp lực thấm ở đáy dải thứ n; Wn = γnhnln (5-24) hn: chiều cao cột nước, từ đường bão hoà đến đáy dải. Nn và Tn: thành phần pháp tuyến và tiếp tuyến của trọng lượng dải Gn. Nn = Gn.cosαn ; Tn = Gn.sinαn Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 119 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Gn = b(Σγi.Zi)n (5- 25) Với Zi là chiều cao của phần dải tương ứng có dung trọng là γi γi lấy theo dung trọng tự nhiên đối với đất ở trên đường bão hoà và lấy theo dung trọng bão hoà đối với đất dưới đường bão hoà. γn : trọng lượng riêng của nước. sinαn = n m ; cosαn = 1 −  n  2 ; ln = m b . cos α n Đặt (Nn-Wn).tgφ = A. b a m W +191.2 mndbt: +187.2 t G n o +171.2 W m1 Hình 5- 12: Sơ đồ tính toán ổn định mái hạ lưu theo Ghecxêvanôp Kết quả tính toán cho 5 cung trượt được thể hiện ở các bảng trong phụ lục 2 Từ các bảng tính ta xác định được Kmin min = 1,477. Với cung có giá trị Kmin min ta tiến hành kiểm tra cho trường hợp MNLKT, được giá trị Kmin’ = 1,356. 5.3.4.3. Đánh giá sự hợp lý của mái Điều kiện để mái đập đảm bảo an toàn về trượt là: [K] Đối với công trình cấp III, ta có [ K ] Kmin min ≥ So sánh ta thấy: = 1,3. Kmin min = 1,477 ≥ [K] = 1,3. Kiểm tra điều kiện kinh tế: Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 120 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Kmin min ≤ 1,15 [ K ] = 1,15.1,3 = 1,495. Vậy ta thấy: 1,3 = [ K ] ≤ Kmin min ≤ 1,15 [ K ] = 1,495 Vậy công trình đảm bảo ổn định và kích thước đập chọn là hợp lý. Bảng 5-4: Tính hệ số an toàn cho cung trượt tâm O1 R = 39,83m b = 3,983m γ1 = 1,96(T/m3) Số dải h1 h2 Gn sinα Sinh viªn: §µo ThÞ Loan cosα Nn m = 10 γ2 = 2,09 (T/m3) Tn hn ln Wn φi A Cn Líp: 47Lt Cn.ln §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 121 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû (T/m) -1.194 -4.863 -4.139 0.000 6.510 14.355 (m) 0 1.91 4 5.34 6.11 6.35 (m) 4.172 4.062 4.000 3.980 4.000 4.062 (T/m) 0.000 7.640 16.000 21.253 24.440 25.794 (độ) 22 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 (T/m) 1.533 6.083 9.464 12.637 15.161 16.740 (T/m2) 2.4 2 2 2 2 2 (T/m) 9.749 8.000 8.000 7.960 8.000 8.124 0.954 0.917 0.866 0.800 (T/m) 3.795 23.821 41.178 54.872 64.773 70.326 63.50 5 61.430 85.005 43.119 19.971 26.810 49.077 32.339 6.09 5.31 3.96 1.95 25.409 23.059 18.199 9.701 20.6 20.6 20.6 20.6 14.321 14.424 25.112 12.562 2 2 2 2 8.344 8.685 9.191 9.950 0.714 0.600 27.632 3.604 27.084 4.805 170.759 0 0 4.172 4.343 4.596 4.975 5.57 3 6.633 0.000 0.000 22 22 11.163 1.456 140.656 2.4 2.4 13.375 15.920 115.300 K 1.499 -3 -2 -1 0 1 2 (m) 0.51 1.08 1.04 1.34 1.83 2.43 (m) 0 1.91 4 5.34 6.11 6.35 3.978 24.313 41.386 54.872 65.100 71.777 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.954 0.980 0.995 1.000 0.995 0.980 3 4 5 6 2.04 2.93 8.36 4.83 6.09 5.31 3.96 1.95 66.571 67.026 98.155 53.898 0.3 0.4 0.5 0.6 7 8 Tổng 4.96 0.77 0 0 38.692 6.007 0.7 0.8 b a m (+191) mndbt: +187.2 o 7 6 5 +171.2 4 3 2 1 0 -1 -2 m1 Hình 5-13: Sơ đồ tính toán hệ số thấm K cho tâm O1 Bảng 5-5: Tính hệ số an toàn cho cung trượt tâm O2 R = 38,81m γ1 = 1,96(T/m3) Sinh viªn: §µo ThÞ Loan b = 3.881m m = 10 γ2 = 2,09 (T/m3) Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Số dải -3 -2 h1 (m) 1.37 0.99 -1 0 1 1.14 1.52 2.05 h2 (m) 0.53 3.31 5.1 5 6.36 7.04 2 3 4 5 6 7 8 Tổng 2.24 2.33 3.21 4.13 5.09 6.05 1.67 7.23 6.95 6.16 4.82 2.84 0.06 0 Trang 122 Gn sinα cosα 14.720 34.379 50.44 5 63.150 72.697 -0.3 -0.2 0.954 0.980 -0.1 0 0.1 0.995 1.000 0.995 75.684 74.097 74.383 70.512 61.754 46.508 12.703 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Nn (T/m) 14.042 33.684 Tn (T/m) -4.416 -6.876 hn (m) 0.53 3.31 ln (m) 4.068 3.961 Wn (T/m) 2.099 12.911 φi (độ) 20.6 20.6 A (T/m) 4.489 7.809 Cn (T/m2) 2 2 Cn.ln (T/m) 7.922 7.801 -5.044 0.000 7.270 5.15 6.36 7.04 3.901 3.881 3.901 20.088 24.683 27.460 20.6 20.6 20.6 11.316 14.460 16.868 2 2 2 7.801 7.762 7.801 0.980 0.954 0.917 0.866 0.800 0.714 0.600 50.192 63.150 72.333 74.15 5 70.684 68.173 61.065 49.404 33.213 7.622 15.137 22.229 29.753 35.256 37.053 32.555 10.163 173.079 7.23 6.95 6.16 4.82 2.84 0.06 0 3.961 4.068 4.235 4.481 4.851 5.434 6.468 28.638 28.275 26.085 21.600 13.778 0.326 0.000 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 22 17.110 15.942 15.821 14.835 13.392 12.362 3.079 147.482 2 2 2 2 2 2 2.4 7.922 8.137 8.469 8.963 9.703 10.869 15.524 108.674 K 1.480 b a m (+191) mndbt: +187.2 o 7 6 5 171.2 4 3 2 1 0 -1 -2 m1 Hình 5-14: Sơ đồ tính toán hệ số thấm K cho tâm O2 Bảng 5-6: Tính hệ số an toàn cho cung trượt tâm O3 R = 39m Sinh viªn: §µo ThÞ Loan b = 3,9m m = 10 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 123 γ1 = 1,96(T/m3) Số dải -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Tổng h1 (m) 1.46 0.99 1.12 1.5 2.01 2.28 2.29 h2 (m) 0.23 3.12 5.01 6.25 6.95 7.16 6.89 Gn sinα cosα 13.035 32.999 49.398 62.410 72.014 75.789 73.665 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 3.17 4.1 5.06 6.06 1.63 6.1 4.77 2.79 0.01 0 73.953 70.221 61.420 46.404 12.460 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû γ2 = 2,09 (T/m3) 0.954 0.980 0.995 1.000 0.995 0.980 0.954 Nn (T/m) 12.435 32.332 49.150 62.410 71.653 74.258 70.272 Tn (T/m) -3.910 -6.600 -4.940 0.000 7.201 15.158 22.100 hn (m) 0.23 3.12 5.01 6.25 6.95 7.16 6.89 0.917 0.866 0.800 0.714 0.600 67.779 60.813 49.136 33.139 7.476 29.581 35.110 36.852 32.483 9.968 173.003 6.1 4.77 2.79 0.01 0 K 1.477 ln (m) 4.088 3.980 3.920 3.900 3.920 3.980 4.088 4.25 5 4.503 4.875 5.461 6.500 Wn (T/m) 0.915 12.229 19.637 24.375 27.242 28.500 28.168 25.95 7 21.481 13.601 0.055 0.000 φi (độ) 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 A (T/m) 4.330 7.557 11.094 14.297 16.694 17.201 15.827 Cn (T/m2) 2 2 2 2 2 2 2 Cn.ln (T/m) 7.961 7.839 7.839 7.800 7.839 7.961 8.177 20.6 20.6 20.6 20.6 22 15.721 14.785 13.357 12.436 3.020 146.319 2 2 2 2 2.4 8.510 9.007 9.750 10.922 15.600 109.206 b a m (+191) mndbt: +187.2 o 7 6 5 +171.2 4 3 2 1 0 -1 -2 m1 Hình 5-15: Sơ đồ tính toán hệ số thấm K cho tâm O3 Bảng 5-7: Tính hệ số an toàn cho cung trượt tâm O4 R = 39,34m Sinh viªn: §µo ThÞ Loan b = 3,934m m = 10 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 124 γ1 = 1,96(T/m3) Số dải Gn sinα cosα 14.161 34.520 -0.3 -0.2 0.954 0.980 51.134 64.336 74.178 -0.1 0 0.1 0.995 1.000 0.995 0.2 0.3 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû γ2 = 2,09 (T/m3) -3 -2 h1 (m) 1.41 0.99 -1 0 1 1.14 1.53 2.06 h2 (m) 0.4 3.27 5.1 5 6.39 7.09 Nn (T/m) 13.509 33.822 Tn (T/m) -4.248 -6.904 hn (m) 0.4 3.27 ln (m) 4.124 4.015 Wn (T/m) 1.606 12.929 φi (độ) 20.6 20.6 A (T/m) 4.474 7.854 Cn (T/m2) 2 2 Cn.ln (T/m) 8.030 7.908 -5.113 0.000 7.418 5.15 6.39 7.09 3.954 3.934 3.954 20.362 25.138 28.033 20.6 20.6 20.6 11.471 14.735 17.206 2 2 2 7.908 7.868 7.908 0.980 0.954 50.877 64.336 73.807 75.50 5 72.414 2 3 2.21 2.37 7.3 7.01 4 5 6 3.27 4.2 5.18 6.22 4.87 2.87 77.062 75.911 76.35 5 72.426 63.538 15.412 22.773 7.3 7.01 4.015 4.124 29.310 28.909 20.6 20.6 17.364 16.354 2 2 8.030 8.248 0.4 0.5 0.6 0.917 0.866 0.800 69.981 62.723 50.831 30.542 36.213 38.123 6.22 4.87 2.87 4.292 4.543 4.918 5.50 9 6.55 7 26.698 22.122 14.113 20.6 20.6 20.6 16.270 15.262 13.802 2 2 2 8.585 9.085 9.835 7 6.06 0 46.726 0.7 0.714 33.369 32.709 0 0.000 20.6 12.544 2.4 13.221 8 Tổng 1.57 0 12.106 0.8 0.600 7.263 9.685 176.609 0 0.000 22 2.934 150.269 2.4 15.736 112.361 K 1.487 b a m (+191) mndbt: +187.2 o 7 6 5 +171.2 4 3 2 1 0 -1 -2 m1 Hình 5-16: Sơ đồ tính toán hệ số thấm K cho tâm O4 Bảng 5-8: Tính hệ số an toàn cho cung trượt tâm O5 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 125 R = 37,9m b = 3,79m γ1 = 1,96(T/m3) Số dải Ngµnh c«ng tr×nh Thuû h2 (m) 0 2.65 4.54 5.79 Gn sinα cosα -3 -2 -1 0 h1 (m) 1.3 1.01 1.07 1.4 Nn (T/m) 9.212 27.918 43.690 56.263 65.05 1 70.064 9.657 28.494 43.910 56.263 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.954 0.980 0.995 1.000 1 2 1.87 2.45 6.5 6.73 65.378 71.509 0.1 0.2 0.995 0.980 3 4 2.03 2.87 6.48 5.73 66.408 66.707 0.3 0.4 0.954 0.917 5 6 7 8 Tổng 3.76 4.68 5.48 1.82 4.45 2.54 0 0 63.180 54.885 40.708 13.520 0.5 0.6 0.7 0.8 0.866 0.800 0.714 0.600 63.350 61.138 54.71 5 43.908 29.071 8.112 K 1.513 m = 10 γ2 = 2,09 (T/m3) Tn (T/m) -2.897 -5.699 -4.391 0.000 hn (m) 0 2.65 4.54 5.79 ln (m) 3.973 3.868 3.809 3.790 Wn (T/m) 0.000 10.094 17.293 21.944 φi (độ) 22 20.6 20.6 20.6 A (T/m) 3.722 6.700 9.923 12.900 Cn (T/m2) 2 2 2 2 Cn.ln (T/m) 7.736 7.618 7.618 7.580 6.538 14.302 6.5 6.73 3.809 3.868 20.6 20.6 15.146 16.551 2 2 7.618 7.736 19.923 26.683 6.48 5.73 3.973 4.135 24.759 26.033 25.74 5 23.695 20.6 20.6 14.136 14.075 2 2 7.946 8.270 31.590 32.931 28.495 10.816 158.290 4.45 2.54 0 0 4.376 4.738 5.307 6.317 19.475 12.033 0.000 0.000 20.6 20.6 22 22 13.247 11.982 11.745 3.277 133.402 2 2 2 2.4 8.753 9.475 10.614 15.160 106.125 b a m (+191) mndbt: +187.2 o 7 6 5 (+691) 4 3 2 1 0 -1 -2 m1 Hình 5-17: Sơ đồ tính toán hệ số thấm K cho tâm O5 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 126 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Ch¬ng 6: thiÕt kÕ cèng lÊy níc 6.1. Bố trí cống 6.1.1. Nhiệm vụ công trình Thiết kế cống lấy nước với nhiệm vụ lấy nước từ hồ chứa để cung cấp nước tưới cho nông nghiệp, nhu cầu dùng nước của nhân dân trong vùng nên cống lấy nước được coi là công trình chủ yếu của hệ thống đầu mối. Từ tầm quan trọng trên đây nên cấp công trình của cống thường lấy theo cấp công trình chung của toàn hệ thống. Vì vậy ta chọn cấp công trình của cống là cấp III. 6.1.2. Chọn tuyến và hình thức cống 6.1.2.1. Vị trí đặt cống Vị trí đặt cống là dưới đập chính. Dựa vào địa hình tuyến đập chính, để cống đảm bảo được yêu cầu tưới tự chảy thì ta đặt cống ở đầu phải đập. Ngưỡng cống đặt cao hơn cao trình bùn cát một khoáng bằng 0,3m và thấp hơn cao trình MNC trong hồ. 6.1.2.2. Hình thức cống Hiện nay có hai loại cống lấy nước được áp dụng phổ biến đó là cống hộp không áp và cống tròn bằng kim loại chảy có áp. Đối với cống tròn thì có ưu điểm là ít rò nước, làm việc ở chế độ có áp ổn định. Nhưng loại cống này có nhược điểm là khi chiều dài cống lớn thi ta phải chia cống thành nhiều đoạn, khi đó việc bố trí các khớp nối tại vị trí nối tiếp giữa các đoạn cống là rất khó khăn. Đối với cống hộp thì loại này đã được sử dụng khá phổ biến ở nước ta, làm việc an toàn, dễ bố trí kết hợp dẫn dòng thi công. Từ những điều nêu trên cho thấy cống hộp vẫn đang được sử dụng nhiều hơn, có nhiều ưu điểm hơn. Vì thế ta chọn hình thức cống là cống hộp bằng bê tông cốt thép, có tháp van điều tiết đặt ở khoảng giữa mái thượng lưu đập. 6.1.2.3. Sơ bộ bố trí cống Từ cao trình MNC và cao trình bùn cát lắng đọng trong hồ, ta sơ bộ chọn cao trình ngưỡng cống ở cửa vào là Zngưỡng = 179,84m. Khi đó khoảng cách an toàn từ cao trình bùn cát tới cao trình ngưỡng cống là: a = 179.84 – 179.34 = 0,5 (m). Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 127 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Sơ bộ xác định chiều dài của cống: Lc = (191 – 179,84).2,75 + 6 + (191,0 – 179,84).2,5 = 64,6m. Tháp van được bố trí ở đoạn giữa mái thượng lưu đập. Đoạn từ cửa vào đến tháp van có chiều dài là: L1 = 17m. Đoạn từ tháp van đến cửa ra có chiều dài là: L2 = 47,6m. 6.1.2.4. Các tài liệu cơ bản dùng cho tính toán MNC = +181,14m. Mực nước khống chế đầu kênh tưới: Zkc = 180,43m. MNDBT = +187,2m ; MNLTK = 189,5m. Qtk = 1,5 m3/s. 6.1.3. Thiết kế kênh hạ lưu cống Kênh hạ lưu cống được thiết kế trước để làm căn cứ cho việc tính toán thuỷ lực cống. 6.1.3.1. Thiết kế mặt cắt kênh Sơ bộ xác định các thông số của kênh hạ lưu như sau: - Kênh có mặt cắt chữ nhật, hệ số mái m = 0. - Vật liệu làm kênh là BTCT M200. - Độ dốc đáy kênh i = 0,0004; độ nhám lòng kênh n = 0,017 - Bề rộng kênh: B = 1,5m. Với các số liệu như trên, ta đi xác định độ sâu dòng đều trong kênh bằng phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về mặt thuỷ lực. Trình tự các bước tính như sau: - Tính f(Rln) = 4 mo i Qtk Với mo = 0; tra bảng 8-1 sách các bảng tính thuỷ lực, ta được 4mo = 8. i = 0,0004 ; Qtk = 1,5. ⇒ f(Rln) = 0,1067. - Tra phụ lục 8-1 sách các bảng tính thuỷ lực với n = 0,017 ta có: Rln = 0,496625. Với Rln = 0,496625 ⇒ b/Rln = 1,5/0,496625 = 3,0204. - Tra phụ lục 8-3 sách các bảng tính thuỷ lực ứng với m = 0, ta có: ⇒ Độ sâu dòng đều trong kênh là: ho = Rln.( h = 2,7125. Rln h )= 0,496625.2,7125 = 1,35m. Rln 6.1.3.2. Kiểm tra lưu tốc trong kênh Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 128 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Vì kênh dẫn nước từ hồ chứa với chất lượng nước khá tốt, nghĩa là hàm lượng bùn cát nhỏ nên ta không cần kiểm tra điều kiện về bồi lắng. Chỉ cần kiểm tra điều kiện về xói lở. Điều kiên để kênh dẫn nước đám bảo không bị xói lở là: Vmax < VKX Trong đó: Vmax là lưu tốc lớn nhất trong kênh, ứng với lưu lượng Qmax. Qmax = K.Q Q: là lưu lượng thiết kế của kênh. K: hệ số phụ thuộc vào Q, lấy K = 1,2. ⇒ Qmax = 1,2.1,5 = 1,8 (m3/s). Để xác định Vmaxkhi biết Qmax và chiều rộng kênh, ta phải xác định độ sâu h tương ứng trong kênh. Xác định độ sâu h bằng phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực: - Tính f(Rln) = 4 mo i Qmax Với mo = 0; tra bảng 8-1 sách các bảng tính thuỷ lực, ta được 4mo = 8. i = 0,0004 ; Qmax = 1,8 m3/s. ⇒ f(Rln) = 0,0889. - Tra phụ lục 8-1 sách các bảng tính thuỷ lực với n = 0,017 ta có: Rln = 0,53422. Với Rln = 0,53422 ⇒ b/Rln = 1,5/0,53422 = 2,8078. - Tra phụ lục 8-3 sách các bảng tính thuỷ lực ứng với m = 0, ta có: ⇒ Độ sâu h trong kênh là: h = Rln.( ⇒ Vmax = h = 2,872. Rln h )= 0,53422.2,872 = 1,534m. Rln 1,8 Qmax = = 0,782 (m/s). 1,5.1,534 ω Tra bảng (3-57), sổ tay kỹ thuật thuỷ lợi T1, ta có vận tốc không xói cho phép đối với kênh có lớp gia cố bằng BTCT M200 khi chiều sâu nước trong kênh h = 1,534m là: Vkx = 9,534 m/s. So sánh ta thấy: V max 0,782 m/s < Vkx = 9,534 m/s ⇒ kênh thoả mãn điều kiện không xói. 6.2. Tính toán khẩu diện cống 6.2.1. Trường hợp tính toán Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 129 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Khẩu diện cống được tính với trường hợp chênh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ và lưu lượng lấy nước tương đối lớn. Lúc này cống mở hết của van để lấy đủ lưu lượng thiết kế. Ở đây ta tính toán với trường hợp mực nước thượng lưu cống là MNC, hạ lưu là mực nước khống chế đầu kênh tưới. Chênh lệch mực nước thượng, hạ lưu khi đó là: = MNC – Zkc = 181,14 – 180,43 = 0,71m. d Σ Σ [ ∆Z ] Hình 6-1: Sơ đồ tính toán thuỷ lực xác định khẩu diện cống Trong đó: Z1: tổn thất cột nước ở cửa vào. Zp: tổn thất cho khe phai. Zl: tổn thất do lưới chắn rác. Zv: tổn thất qua tháp van. Zr: tổn thất ở của ra. 6.2.2. Tính bề rộng cống Bề rộng cống phải đủ lớn để lấy được lưu lượng cần thiết Q khi chênh lệch mực nuớc thượng và hạ lưu [ ∆Z ] đã khống chế, tức là phải đảm bảo điều kiện: Trong đó: ΣZi ≤ [ ∆Z ] (6-1) ΣZi = Z1 + Zp +Zl + Zv + Z2 + iL (6-2) Ở đây: i - độ dốc dọc cống; L - tổng chiều dài cống. Ta xác định trị số bc bằng phương pháp đúng dần hay phương pháp đồ thị: tự cho các giá trị bc, xác định các trị số tổn thất Zi , sau đó thử lại theo điều kiện (6-1). Ứng với mỗi giá trị bc thì các tổn thất cột nước được xác định như sau: 6.2.2.1. Tổn thất cửa ra Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 130 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Dòng chảy từ bể tiêu năng ra kênh hạ lưu coi như đập tràn đỉnh rộng chảy ngập, khi đó: Q2 α .Vb2 Z2 = 2.g .(ϕ n .b.hh ) 2 2.g (6-3) Trong đó: b : bề rộng ở cuối bể tiêu năng; b= 1,5(m). hh : chiều sâu hạ lưu ứng với lưu lượng tính toán Q = 1,5(m3/s); hh = 1,35(m). ϕ n : hệ số lưu tốc(trường hợp chảy ngập), ϕ n =0,96. Vb: lưu tốc bình quân trong bể tiêu năng( giả thiêt rằng chiều sâu bể tiêu năng là d= 0,5(m)). Vb = Q 1,5 = = 0,541(m/s). ωb 1,5.(0,5 + 1,35) 1,5 2 1.0,5412 Z2 = = 0,0154(m). 2.9,81.(0,96.1,5.1,35) 2 2.9,81 ⇒ 6.2.2.2.Tính tổn thất dọc đường Khi tính tổn thất dọc đường coi trong cống là dòng đều với độ sâu dòng chảy là : h2 = hh + Z2 Khi đó tổn thất dọc đường là : hd = i.L (6-4) Trong (6-4) : + L = 64,6 (m) : Tổng chiều dài cống.  Q   + i : độ dốc đáy cống tính như sau : i =   ω.C. R  2 (6-5) Trong (6-5) : + Q = 1,5(m3/s). + ω, C, R : Là điện tích mặt cắt ướt, hệ số sedi, bán kính thuỷ lực tính với bề rộng cống là bi và chiều sâu dòng chảy là h2 = hh + Z2 = 1,35 + 0,0154 = 1,3654 (m). Tính C theo công thức sedi : C = 1 1/6 R với độ nhám n = 0,014. n 6.2.2.3. tính tổn thất cục bộ Các tổn thất cục bộ ZV, ZL, Zp được xác định theo công thức chung như sau : αV 2 Zi = ξ i . 2g (6- 6) Trong (6-6) + V : Là vận tốc dòng chảy qua nơi có tổn thất cục bộ. + ξi : Hệ số tổn thất tra trong quy phạm. ξV = 0,1x2, ξL = 0,274, ξP = 0,1x2. 6.2.2.4. Tổn thất cửa vào Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 131 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Tổn thất cửa vào được xác định theo công thức đập tràn đỉnh rộng chảy ngập : Q2 αV02 Z1 = – 2 g (ε .ϕ .ω ) 2 2g (6-7) Trong (3.6) : + Q = 1,5 (m3/s). + ω : Diện tích mặt cắt ướt của cửa vào. Tính với độ sâu trước cửa vào ho = h2 + Zv + Zp + ZL và bề rộng bi. + ε = 0,95 , ϕ = 0,99 : Là hệ số co hẹp bên và hệ số lưu tốc. + Vo : Là lưu tốc tới gần. Vo = Q/ω. Tính toán theo trình tự trên ta được kết quả như Bảng 6-1. Dựa vào kết quả Bảng 6-1 ta vẽ được biểu đồ quan hệ bi ∼ ΣZi như biểu đồ Hình 6-2. Hình 6-2 : Biểu đồ quan hệ bi ~ ΣZi Bảng 6-1 : Bảng tính tổn thất qua cống Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 bi (m) 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.10 2.20 2.30 2.40 2.50 2.60 2.70 2.80 2.90 Trang 132 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Z1 (m) ΣZi (m) 0.0118 0.008 0.130 0.014 0.0098 0.006 0.106 0.009 0.012 0.0083 0.005 0.088 0.031 0.007 0.010 0.0071 0.005 0.075 0.0154 0.025 0.006 0.009 0.0061 0.004 0.065 0.0154 0.020 0.005 0.007 0.0054 0.003 0.058 0.0154 0.017 0.005 0.007 0.0047 0.003 0.051 0.0154 0.014 0.004 0.006 0.0042 0.003 0.047 0.0154 0.012 0.004 0.005 0.0037 0.002 0.043 0.0154 0.010 0.003 0.005 0.0034 0.002 0.039 0.0154 0.009 0.003 0.004 0.0030 0.002 0.037 0.0154 0.008 0.003 0.004 0.0028 0.002 0.034 0.0154 0.007 0.003 0.003 0.0025 0.002 0.033 0.0154 0.006 0.002 0.003 0.0023 0.002 0.031 0.0154 0.006 0.002 0.003 0.0021 0.001 0.029 0.0154 0.005 0.002 0.003 0.0020 0.001 0.028 0.0154 0.004 0.002 0.002 0.0018 0.001 0.027 0.0154 0.004 0.002 0.002 0.0017 0.001 0.026 0.0154 0.004 0.002 0.002 0.0016 0.001 0.025 0.0154 0.003 0.001 0.002 0.0015 0.001 0.025 Z2 (m) hd (m) ZV (m) ZL (m) 0.0154 0.067 0.012 0.017 0.0154 0.050 0.010 0.0154 0.039 0.0154 ZP (m) Dựa vào bảng 6-1 và hình 6-2 ở trên, kết hợp với điều kiện khống chế ΣZ i ≤ [ ∆Z ] , ta thấy điều kiện đó luôn được thoả mãn vơi bề rộng cống bc = 1÷ 3m. Vì thế nên ta sẽ chọn bề rộng cống theo điều kiện cấu tạo, chọn b c = 1,5m. 6.2.3. Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống 6.2.3.1. Chiều cao mặt cắt cống Chiều cao mặt cắt cống được xác định theo công thức: Hc = h + Δ (6-8) Trong đó: h: là độ sâu dòng đều trong cống khi dẫn lưu lượng Qtk, h = 1,3654m. Δ: là độ lưu không, chọn Δ = 0,5m. ⇒ Hc = 1,3654 + 0,5 = 1,8654m. Để cho an toàn và thi công dễ dàng hơn ta chọn Hc = 2,0m. 6.2.3.2. Cao trình đặt cống - Cao trình đặt cống ở cửa vào được xác định theo công thức: Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 133 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Z v = MNC – h – ΣZi (6- 9) Trong đó: h: độ sâu dòng đều trong cống khi tháo Qtk, h = 1,3654m. ΣZi: tống tất cả các tổn thất cục bộ khi tháo Qtk, ΣZi = 0,04m. ⇒ Zv = 180,43 – 1,3654 – 0,04 = 179,06m. Vậy chọn cao trình cửa vào là: Zv = 179,06m. - Cao trình đáy cống ở cửa ra: Z r = Zv – i.L (6- 10) Trong đó: Zv: là cao trình đặt cống ở cửa vào, Zv = 179,06m. L: là tổng chiều dài cống, L = 64,6m. i: là độ dốc dọc cống, được xác định theo công thức (6-5) ứng với bề rộng cống b c = 1,5m. 2 ⇒   1,5  = 0,0002. i =    2,048.73,483. 0,48  Vậy cao trình đặt cống ở cửa ra là: Zr = 179,84 – 0,0002.64,6 = 179,82m Chon cao trình đặt cống ở cửa ra là Zr = 179,82m. 6.3. Kiểm tra trạng thái chảy và tính toán tiêu năng 6.3.1. Trường hợp tính toán Tính toán cho trường hợp khi mực nước thượng lưu cao chỉ cần mở một phần cửa van để lấy được lưu lượng cần thiết. Do năng lựơng dòng chảy lớn nên sau van là dòng chảy xiết và khi nối tiếp với dòng êm ở hạ lưu sễ sinh ra nước nhảy. Vậy cần tính toán để : + Kiểm tra nước nhảy có xẩy ra trong cống không. Khi mực nước thượng lưu cao khống chế không cho nước nhảy trong cống vì như vậy sẽ gây rung động. Khi mực nước thượng lưu thấp không tránh khỏi nước nhảy trong cống nhưng gây rung động không lớn lắm. + Xác định chiều sâu bể để nước nhảy ngay cửa ra của cống tránh hiện tượng xói lở kênh hạ lưu. Vậy chỉ cần tính toán với trường hợp ở thượng lưu là MNDBT = 187,2 (m), lưu lượng cần lấy qua cống là : Q = 1,5 (m3/s) độ sâu hh = 1,35 (m). Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 134 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Sơ đồ tính toán như hình 6-3. Hình 6-3 : Sơ đồ tính trạng thái chảy và tiêu năng 6.3.2. Xác định độ mở cống - Khi tính toán xem dòng chảy qua cánh cống như dòng chảy tự do qua lỗ và lưu lượng được xác định như sau : Q = ϕαab 2 g ( H 0, − αa ) (6-11). Trong (6-11) : + Q = 1,5 (m3/s) : là lưu lượng lấy qua cống. + ϕ = 0,95 : là hệ số lưu tốc qua lỗ nhỏ thành mỏng. PL 5 – 1 bảng tra TL. + α = 0,613 : là hệ số co hẹp đứng của lỗ nhỏ thành mỏng. PL 5 – 1 bảng tra TL. + Ho’ (m) : là cột nước tính toán trước van. Xác địng như sau : Ho’ = Ho – hw Bỏ qua lưu tốc tới gần Vo ta có : Ho = H1 = MNDBT – ZCV = 187,2 – 179,84 = 7,36 (m). hw = Z1 + ZP + ZL + J.L1 là tổn thất từ cửa vào đến van. Trong đó: Z 1, ZP, ZL là tổn thất cửa vào, khe phai và lưới chắn rác từ đầu cống vào tới tháp van trong trường hợp cống đầy nước. Tính toán tương tự như với trường hợp tính toán khẩu diện cống ta được: Z1 = 0,002; ZP = 0,0025; ZL = 0,003. J.L1: là tổn thất dọc đường từ đầu cống vào tới tháp van. L1 = 17m. 2 2   0,5  V   = 1,12.10-4  =  J: là độ dốc thuỷ lực, J =   C R   64,57. 0,545  Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 135 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Thay các giá trị đã có vào công thức tính hW ta được: hw = 0,002 + 0,0025 + 0,003 + 17.0,000112 = 0,0094. Vậy : Ho’ = Ho – hw = 8 – 0,0094 = 7,9906 (m). Thay vào (6-11) và tính thử dần ta được dộ mở cống : a = 0,138 (m). - Mặt khác có thể tính a theo Jucôpxki như sau : Tính : F (τ c ) = Q ϕbc .( H 0' ) 3 2 = 1,5 0,95.1,5.(7,9926) 3 = 0,0466. 2 Vì : F(τc) = 0,0466 hh – P = 1,35 – 0,70 = 0,65 (m). Kết luận : Ta có : LK > L2 và hr” > hh nên không có nước nhảy trong cống. 6.3.4. Tính toán tiêu năng Có nhiều hình thức tiêu năng sau cống ngầm: tiêu năng bằng cách đào bể, tiêu năng bằng cách xây tường hoặc tiêu năng bằng cách đào bể và xây tường kết hợp. Trong đồ án này em tiến hành tính toán tiêu năng sau cống bằng cách đào bể. Sơ đồ tính toán tiêu năng như Hình 6-3. 6.3.4.1. Tính chiều sâu đào bể Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 138 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Bài toán đặt ra là xác định chiều sâu đào bể đảm bảo nước nhảy xảy ra trong phạm vi bể hb ≥ σhc’’ . Muốn vậy phải có : (6-13) Trong (6-13) : + hb : Chiều sâu nước trong bể. Xác định như sau : hb = hh + d + Z2 (6-14) Ta có : hh = 1,35 (m) : mực nước đầu kênh hạ lưu. Z2 = 0,0154 (m) : là tổn thất cửa ra. d : là chiếu sâu đào bể. + σ = 1,05 ÷ 1,10 : là hệ số ngập. Lấy σ = 1,1. + hc’’ : là độ sâu liên hiệp với độ sâu co hẹp ở cửa ra (hra = 0,21 m). Xác định hc’’ : Vra2 Năng lượng toàn phần : Eo = hr + + d + P2 2g (6-15) Trong (6-15) : + hra = 0,218 (m) : độ sâu tại mặt cắt cửa ra. + Vra : vận tốc trung bình ở cửa ra. Xác định như sau : Vra = Q/ωra = 1,5/(0,21.1,5) = 4,59 (m/s). + P2 = 0,70 (m) : chênh lệch cao trình đáy cuối cống và đáy đầu kênh. Chọn P = 0,70 để không xẩy ra nước nhảy trong cống. + d : chiều sâu bể. Vậy để tìm chiều sâu bể phải tính đúng dần như sau : - Giả thiết : d = 0,5 (m) : Thay vào (6-15) ta có : E0 = 2,492 (m). Tính hc’’ theo Agơrôtski như sau : F(τc) = Q 3 ϕbc .E 0 2 = 1,5 0,95.1,5.2,492 3 2 = 0,268 " Với F(τc) = 0,268 tra PL 15 – 1 bảng tra thỷ lực ta có : τ c = 0,4403 ⇒ hc’’ = 1,10(m). Thay hc’’ = 1,10 (m) vào (6-14) ta có : hb = hh + d + Z2 = 1,35 + 0,5 + 0,0154 = 1,87 (m) So sánh thấy : hb = 1,87 (m) ≥ σhc’’ = 1,1.1,1 = 1,21 (m) Kết luận : Với d = 0,5 (m) nước nhảy ngập trong bể. Vậy chọn : d = 0,5m. 6.3.4.2. Chiều dài bể tiêu năng Chiều dài bể tiêu năng được xác định theo công thức sau đây : Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 139 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Lb = L1 + βLn (6-16) Trong (6-16) : + L1 : Chiều dài nước rơi. Vì cấu tạo cửa vào bể tiêu năng dạng ngưỡng thực dụng nền L 1 = 0. + β = 0,8 : hệ số. + Ln : chiều dài nước nhảy. Xác định như sau : Ln = 4,5hc’’ = 4,5.1,1 = 4,95(m). Vậy chọn : Lb = 5,0m. 6.4. Chọn cấu tạo cống 6.4.1. Cửa ra, cửa vào 6.4.1.1. Cửa vào Cửa vào phải đạm bảo điều kiện nối tiếp thuận dòng với kênh thượng lưu. Chọn cửa vào mở rộng dần với tường hướng dòng thẳng đứng. Góc mở rộng của tường bằng 18o và chiều cao ttường hạ thấp dần theo mái đập. 6.4.1.2. Cửa ra Trong trường hợp này ta có bề rộng của cống ngầm và bề rộng của kênh hạ lưu là bằng nhau (bc = bk = 1,5m). Do đó nên không có phần mở rộng dần ở cửa ra. Ngay sau cống ngầm ta bố trí bể tiêu năng với bề rộng bể là bb = 1,5m, sau đó là phần kênh hạ lưu. 6.4.2. Thân cống 6.4.2.1 Mặt cắt Lựa chọn hình thức cống hộp có mặt cắt chữ nhật. Mặt cắt ngang có kết cấu dạng khung và có vát góc tránh ứng suất tập trung. Kích thước mặt cắt đã được xác định trong phân tính toán thuỷ lực. Chiều dày thành cống được xác định theo điều kiện chịu lực và điều kiện chống thấm. Điều kiện chịu lực được xác định trong phân tính toán kết cấu. Xác định chiều dày theo điề kiện chống thấm như sau : t ≥ H [J] (6-17) Trong (6-17) : + H : là chênh lệch cột nước lớn nhất. Sơ bộ lấy H = 10,47 (m). + [J] = 15 : gradien chống thám cho phép của bêtông. Thay vào (5.2) ta có : Sinh viªn: §µo ThÞ Loan t = 10,47 = 0,7 (m). 15 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 140 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Nếu chọn t = 0,7 (m) là khá lớn và không kinh tế vì vậy ta chọn theo điều kiện chịu lực trong tính toán kết cấu và nâng cao khả năng chống thấm bằng phụ gia trong bê tông. Sơ bộ chọn t = 0,5m. Mặt cắt ngang của cống được thể hiện trên hình 6-4. Hình 6-4: Mặt cắt ngang cống 6.4.2.2. Phân đoạn cống Vì chiều dài cống khá (L = 64.6 m) nên phải phân khe kết cấu để tránh trường hợp lún không đều gây ra hiện tượng nứt nẻ công trình. Chiều dài mỗi đoạn cống phụ thuộc vào lực tác dụng và địa chất nền. sơ bộ chọn chiều dài mỗi đoạn là 20 (m) và được tính toán kiểm tra trong tính toán kết cấu. Tại khe lún cần phải bố trí khớp nối phòng thấm. Khớp nối gồm hai loại : khớp nối đứng và khớp nối ngang. Cấu tạo khớp nối như Hình 6-5. 1 2 Hình 6-5 Cấu tạo khớp nối chống thấm (khớp ngang và đứng) 1 – Bê tông ; 2 – bao tải tẩm nhựa đường 3 – Bi tum chống thấm ; 4 - Tấm đồng chống thấm 6.4.2.3. Nối tiếp thân cống với nền Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 141 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Dựa vào mặt cắt địa chất tuyến đập ta thấy nền cống là đá nên sau khi đào móng cống ta đổ một lớp bê tông lót M100 dày 10 cm. Vì nền đá điều kiện chịu lực tốt nên không cấn mở rộng đáy cống. 6.4.2.4. Nối tiếp thân cống với đập Sau khi đổ bê tông cống ta đắp đất sét và nện chặt thành một lớp dày 1 m bao quanh thân cống. Sau khi bọc đất sét ta thi công đập đất phía trên cống. Tại vị trí khớp nối làm thành gờ cao 0,5 (m) để nối tiếp giữa cống và đất đắp tốt hơn và tăng ổn đỉnh cho cống. 6.4.3 Tháp van Tháp van được đặt tại vỉ trí cách cửa vào một khoảng L1 = 17 (m). Trong tháp van có bố trí van công tác và van sữa chữa sự cố. Phía sau tháp van bố trí lỗ thông hơi để tránh trường hợp nước nhảy chạm trần cống trong trường hợp độ mở cống a vượt quá mức cần thiết. Mặt cắt ngang tháp hình chữ nhật. chiều dày thành cũng được xác định theo điều kiện chịu lực, điều kiện chống thấm và điều kiện cấu tạo. Chiều dày tháp thay đổi dần từ trên xuống theo sự thay đổi của ngoại lực tác dụng. Phía trên tháp có nhà để đặt máy đóng mở và thao tác van, có cầu công tác nối liền tháp van với đỉnh đập. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 142 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Ch¬ng 7: chuyªn ®Ò kü thuËt tÝnh to¸n kÕt cÊu cèng ngÇm 7.1 Mục đích và trường hợp tính toán. 7.1.1 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. 7.1.2 Trường hợp tính toán. Tính toán kết cấu cống ngầm nhằm đảm bảo điều kiện bền trong mọi trường hợp làm việc, ta thường tính toán trong các trường hợp sau: - Khi công trình mới thi công xong, cống chưa lấy 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 MNLTK, cống đóng không lấy nước. - Khi có lực động đất. Trong phạm vi đồ án này em tính toán kết cấu cống theo phương ngang cống, tính toán cho mặt cắt giữa đỉnh đập cho một trường hợp làm việc của cống là trường hợp mực nước thượng lưu là MNLTK, cống đóng. Cống là cống hộp nên ta tính cho 1m dài của cống. 7.2 Tài liệu và yêu cầu thiết kế. 7.2.1 Mặt cắt tính toán: Mặt cắt tính toán là mặt cắt 1-1 dạng hình chữ nhật có kích thước như hình vẽ. Hình 7- 1: Mặt cắt 1-1 (ngang cống) 7.2.2 Chỉ tiêu của vật liệu thân cống Chọn bê tông mác 200 (M200), cốt thép nhóm C II để tính toán và bố trí cốt thép trong cống. Ta có các chỉ tiêu tính toán như sau: Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 143 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Theo các phụ lục trong giáo trình bê tông cốt thép với bê tông M200 ta có: + Rn : cường độ tính toán chịu nén của bê tông theo trạng thái giới hạn I khi nén dọc trục, Rn = 90 kG/ cm2 . + Rk : cường độ tính toán chịu kéo của bê tông đối với trạng thái giới hạn I khi kéo dọc trục, Rk = 7,5 kG/ cm2. + Rkc : cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bê tông theo trạng thái giới hạn II khi kéo dọc trục, Rkc = 11,5 kG/ cm2 + Rnc : cường độ chịu nén tiêu chuẩn của bê tông theo trạng thái giới hạn II khi nén dọc trục, Rkc = 115 kG/ cm2 . + Kn : hệ số tin cậy, với công trình cấp III → Kn = 1,15 . + nc: hệ số tổ hợp tải trọng,với tổ hợp tải trọng trong thời kì thi công, nc = 0,95 + mb : hệ số điều kiện làm việc của bê tông, mb = 1. + ma : hệ số điều kiện làm việc của cốt thép, ma = 1,1. + Ra : cường độ chịu kéo của cốt thép, ta có Ra = 2700 kG/ cm2. + Ra: cường độ chịu nén của cốt thép, ta có Ra' = 2700 kG/ cm2. + Ea: mô đun đàn hồi của cốt thép, Ea = 2,1.106 kG/ cm2. + Eb: mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông, Eb = 240.103 kG/ cm2. Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép ở miền kéo và miền nén là: a = a' = 4 cm. Chiều cao hữu ích của tiết diện là: h0 = h – a = 50 – 4 = 46 (cm) = 0,46(m). Tra phụ lục 11 (giáo trình BTCT) ta được hệ số α 0 = 0, 6 A0 = α 0 (1 − 0.5α 0 ) = 0, 42 Chiều dài tính toán của kết cấu: Với thành cống: l0 = 0,5H = 0,5.2,15 = 1,075(m). Với trần và đáy cống: l0 = 0,5 B = 0,5.1,5 = 0,75 (m). Hàm lượng cốt thép tối thiểu, theo bảng 4-1 (trang 62) giáo trình BTCT ta có: μ min = Fa +Fa' .100%=0,05% bh 0 Hàm lượng cốt thép lớn nhất μ max =3,5% Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 144 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Fa, Fa’: Diện tích cốt thép ở miền kéo và miền nén của kết cấu.  Fa ,Fa' >μ min bh 0 Yêu cầu:  '  Fa +Fa q1 = 1.(1,79.2,6 + 0,95.10,6) = 14,72 (T/m). 7.4.1.2Áp lực đất hai bên thành cống ( p1, p2 ): Biểu đồ áp lực 2 bên thành cốngcó dạng hình thang: p1 = q1 tg2(45o – ϕ/2) ( trên đỉnh ) (11 - 2) p1’= q1’tg2(45o - ϕ/2) ( dưới đáy ) Trong đó : + q1’= q1 + γđđ.H (T/m). + H : chiều cao cống, H = Hc+tđ+tn = 1,6 + 0,6 + 0,5 = 2,7 (m). + γđđ : Dung trọng đất đắp hai bên thành cống, lấy bằng dung trọng đẩy nổi: γđ = γđn = 0,95 (T/m3). + ϕ = 16o_ góc ma sát trong bão hoà của đất. 7.4.2 Áp lực nước: 7.4.2.1Trên đỉnh cống (q2) : q2 = γn.Z2 (T/m). (11- 3) 7.4.2.2Hai bên thành cống (p2, p2'): Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 147 p2 = γn.Z2 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû (T/m). p2’ = γn.(Z2 + H) (T/m). 7.4.2.3Dưới đáy cống : q3 = γn.(Z2 + H) (T/m). 7.4.3 Trọng lượng bản thân: 7.4.3.1Tấm nắp: q4 = γb.tn = 2,4.0,5 = 1,20 (T/m). (11 - 4) Với tn là chiều dày nắp cống, tn = 0,5 m. 7.4.3.2Tấm bên (phân bố theo phương đứng): q5 = γb.tb = 2,4.0,5 = 1,2 (T/m). Với tb là chiều dày tấm bên, tb = 0,5 m. 7.4.3.3Tấm đáy: q6 = γb.tđ = 2,4.0,6 = 1,44 (T/m) . Với tđ là chiều dày tấm đáy, tđ = 0,6 m. 7.4.4 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 (T/m) (11 - 5). Với B = bc + 2tb = 1,0 + 2.0,5 = 2,0 (m). 7.4.5 Sơ đồ lực cuối cùng : 7.4.5.1Các lực thẳng đứng: a) Phân bố trên đỉnh : Tải trọng tiêu chuẩn : qtc = q1 + q2 + q4 (T/m). Tải trọng tính toán : q = 1,1.q1 + 1.q2 + 1,05.q4 (T/m). Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 148 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû 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. b) Phân bố hai bên thành : Tải trọng tiêu chuẩn : q5tc = 1,2 (T/m). Tải trọng tính toán : q5 = 1.05.q5 tc = 1,26 (T/m). Phân bố dưới đáy : Tải trọng tiêu chuẩn : qn tc = r + q3 – q6 (T/m). Tải trọng tính toán : qn = r + 1.q3 – 1,05.q6 (T/m). 7.4.5.2Các 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 : ptc = p1 + p2 (T/m). Tính toán: p = 1,2.p1 +1.p2 (T/m). Bộ phận tuyến tính: Tiêu chuẩn : p’tc = (p1’ – p1) + (p2’ – p2) (T/m). Tính toán : p’ = 1,2.(p1’ – p1) + 1.(p2’ – p2) (T/m). q p q5 pt p q5 p qn p pt Hình 7- 4: Sơ đồ lực cuối cùng tác dụng lên cống Kết quả tính toán nội lực ghi ở bảng sau: Bảng 7 - : Giá trị các lực tác dụng lên cống Thành phần lực Kí hiệu áp lực đất trên đỉnh cống áp lực nước trên đỉnh cống Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Tải trọng Hệ số lệch Tải trọng tiêu chuẩn tải tính toán q1(T/m) 14.72 1.1 16.20 q2(T/m) 10.60 1 10.60 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 149 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû áp lực nước dưới đáy cống q3 (T/m) 13.30 1 13.30 Trọng lượng bê tông tấm nắp q4 (T/m) 1.20 1.05 1.26 Trọng lượng bê tông tấm bên q5 (T/m) 1.20 1.05 1.26 Trọng lượng bê tông tấm đáy q6 (T/m) 1.44 1.05 1.51 áp lực đất hai bên thành cống p1 (T/m) 8.36 1.2 10.03 áp lực đất hai bên thành cống p'1 (T/m) 9.82 1.2 11.78 áp lực nước hai bên thành cống p2 (T/m) 10.60 1 10.60 áp lực nước hai bên thành cống p'2 (T/m) 13.30 1 13.30 Phản lực nền r (T/m) 16.58 0 18.28 Lực thẳng đứng trên đỉnh q (T/m) 26.52 28.06 Lực nằm ngang phân bố đều p (T/m) 18.96 20.63 Lực nằm ngang tuyến tính p' (T/m) 4.16 4.45 Lực thẳng đứng dưới đáy qn (T/m) 28.44 30.07 7.5 Tính toán xác định nội lực cống ngầm 7.5.1 Mục đích tính toán. Thông qua tính toán nội lực chúng ta sẽ biết được chính xác các giá trị nội lực ở các vị trí cống khác nhau, phục vụ cho tính toán bố trí cốt thép sau này. 7.5.2 Phương pháp tính toán. Mặt cắt ngang của cống là khung siêu tĩnh bậc III. Theo cơ học kết cấu để xác định nội lực trong cống ta có một số phương pháp sau: - Phương pháp lực - Phương pháp phần tử hữu hạn - Phương pháp chuyển vị - Phương pháp tra bảng Để đơn giản tính toán ta sử dụng phương pháp tra bảng để tính và xác định nội lực của kết cấu. 7.5.3 Nội dung tính toán. Ta tiến hành chuyển mặt cắt tính toán của cống (có độ dày) về mặt cắt có thể áp dụng được các công thức cơ học kết cấu (không có độ dày). Trong khi đó ta chuyển các lực tác dụng lên cống về các lực tính toán đối với mặt cắt cống đã chuyển đổi. Sau đó ta sử dụng nguyên lý cộng tác dụng để xác định nội lực cho từng bộ phận, từng mặt cắt Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 150 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû của cống. Tức là với mọi lực tác dụng ta đưa về loại lực cơ bản để có thể sử dụng phương pháp tra bảng. Sau đó áp dụng nguyên lý cộng tác dụng để xác định 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: J1 =J2 = 0,5 3 = 0,0104(m4) 12 B C E J2 J’2 = 3 0, 6 = 0,018 (m4) 12 G J1 J J i1 = 1 ; i2 = 2 h B A i 2 H J 2 2,15 0, 018 . k= = . = =2,4 i1 B J1 1,5 0, 0104 8 Với: J H 1 J2 F D Hình 7- 5: Sơ đồ tính toán kết cấu B = 1,5 m và H = 2,15 m là chiều rộng và chiều cao kết cấu. k: là hệ số khung. Quy ước về dấu: + Mômen làm căng thớ trong sẽ mang dấu dương. + Lực dọc trục nén mang dấu dương. 7.5.4 Xác định biểu đồ mômen trong kết cấu 7.5.4.1 Sơ đồ 1 Tải trọng phân bố đều ở phía trên là q, ở phía dưới là q n, hai bên thành cống không có lực tác dụng. Hình 7- 6: Sơ đồ tính toán Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Hình 7- 7: Biểu đồ mômen Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 151 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Công thức xác định mômen tại các điểm như sau (tra bảng 2-26 trong Sổ tay kỹ thuật thuỷ lợi). MB = Mc = − B 2 q (2.k + 3) − qn .k ( ) 12 k 2 + 4.k + 3 (11 − 6) MA = MD = − B 2 qn (2.k + 3) − q.k ( ) 12 k 2 + 4.k + 3 (11 − 7) MG = MH = M E = q. MA + MB 2 l2 − MA 8 M F = qn . l2 − MD 8 (11 − 8) (11 − 9) (11 − 10) 7.5.4.2 Sơ đồ 2 Tải trọng phân bố đều 2 bên thành cống là p, ở trên và ở dưới cống không có tải trọng tác dụng. Hình 7-8: Sơ đồ tính toán Hình 7-9: Biểu đồ mômen Công thức xác định mômen tại các điểm như sau ( tra bảng 2-26 trong Sổ tay kỹ thuật thuỷ lợi) MA = MB = MC = MD = −pH 2 k . 12 k + 1 (7- 10) ME = MF = MA (7- 11) Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi MG Trang 152 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû pH 2 k + 3 = MH = . 24 k + 1 (7- 12) 7.5.4.3 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 . Hình 7- 10: Sơ đồ tính toán Hình 7- 11: Biểu đồ mômen M B = MC = − p t. .H 2 .K.(2K + 7) . 60(K 2 + 4K + 3) (7- 13) MA = MD = − p t .H 2 .K(3K + 8) 60(K 2 + 4K + 3) (7- 14) ME = MC ; MF = MD MG = MH = p t .H 2 K + 3 . 48 K + 1 (7- 15) 7.5.4.4 Biểu đồ mômen cuối cùng Bảng 7- : Bảng xác định mômen cuối cùng Trường hợp tính toán Sơ đồ 1 Sơ đồ 2 Sơ đồ 3 Tổng A B C D E F G H Tải trọng tiêu chuẩn -1.58 -1.58 -1.58 -1.58 5.88 6.42 -1.58 -1.58 Tải trọng tính toán -1.67 -1.67 -1.67 -1.67 6.22 6.79 -1.67 -1.67 Tải trọng tiêu chuẩn -5.21 -5.21 -5.21 -5.21 -5.21 -5.21 5.75 5.75 Tải trọng tính toán -5.66 -5.66 -5.66 -5.66 -5.66 -5.66 6.26 6.26 Tải trọng tiêu chuẩn -0.64 -0.50 -0.50 -0.64 -0.50 -0.64 0.63 0.63 Tải trọng tính toán -0.69 Tải trọng tiêu chuẩn -7.43 -0.53 -7.28 -0.53 -0.69 -0.53 -0.69 -7.28 -7.43 0.18 0.57 0.67 4.80 0.67 4.80 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 153 Tải trọng tính toán -8.02 -7.87 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû -7.87 -8.02 0.02 0.44 5.26 5.26 Hình 7- 2: Biểu đồ mômen cuối cùng Hình 7- 13: Biểu đồ mômen cuối cùng ứng với tải trọng tiêu chuẩn ứng với tải trọng tính toán 7.5.4.4 Xác định biểu đồ lực cắt Biểu đồ lực cắt được suy ra từ biểu đồ mômen Mcc theo công thức: Q AB = Q0AB ± ΔM L AB (11- 16) Trong đó : QAB: lực cắt cần tìm tại tiết diện A của đoạn thanh AB. QoAB: lực cắt tại tiết diện A do tải trọng gây ra trên thanh AB khi coi đoạn thanh đó là dầm đơn giản. ∆M: hiệu đại số các tung độ mô men tại hai đầu A, B. LAB: chiều dài của đoạn thanh AB. ∆M L AB : lấy dấu dương khi từ trục thanh quay thuận chiều kim đồng hồ về đường biểu diễn mô men ( đường thẳng nối hai tung độ tạiA và B ) một góc nhỏ hơn 90 o, ngược lại ∆M L AB sẽ lấy dấu âm. Từ biểu thức tổng quát đó ta có các biểu thức cụ thể như sau: QDA = q n .B q .B ; QBC = 2 2 QAB = p.H p t .H ∆M AB + + 2 3 H Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi QBA = − QGB = Trang 154 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû p.H p t .H ∆M AB − − 2 6 H pH p t .H 2. ∆M GB + − 4 12 H Tính lực cắt (Q) QDA( = - QAD) QBC( = - QCB) QAB(=-QDC) QBA(=-QCD) QGB(=-GHC) Bảng 7- : Kết quả tính toán lực cắt Với tải trọng tiêu chuẩn Với tải trọng tính toán 21.33 22.55 19.89 21.04 23.29 25.44 -21.81 -23.85 -0.30 -0.33 Hình 7- 14: Biểu đồ lực cắt ứng với Hình 7- 15: Biểu đồ lực cắt ứng với tải trọng tiêu chuẩn tải trọng tính toán 7.5.4.5 Xác định biểu đồ lực dọc Hình 7 - 16 : Sơ đồ tính toán lực dọc trong kết cấu Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 155 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Để xác định được biểu đồ lực dọc Ncc trong thanh, ta dựa vào biểu đồ lực cắt Q cc đã xác định ở trên. Bằng phương pháp tách riêng từng nút ta sẽ xác định được lực dọc ở tất cả các thanh, từ ta sẽ vẽ được biểu đồ lực dọc cuối cùng Ncc. Lực dọc (N) NAB=NDC NBA=NCD NBC= NCB NAD =NDA 7.6 Bảng 7- : Kết quả tính toán lực dọc Với tải trọng tiêu chuẩn Với tải trọng tính toán 21.33 22.55 19.89 21.04 21.81 23.85 23.29 25.44 Hình 7- 17: Biểu đồ lực dọc ứng với Hình 7- 18: Biểu đồ lực dọc ứng với tải trọng tiêu chuẩn tải trọng tính toán Tính toán cốt thép. 7.6.1 Mặt cắt tính toán M N ( Hình 7- 19: Biểu đồ nộiQlực để tính toán cốt thép ( ( T T T . . cốt thép Căn cứ vào biểu đồ nội lực ta chọn các mặt. cắt nguy hiểm nhất để tính toán m m m ) ) ) Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 156 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Với trần cống: Chọn mặt cắt qua B là mặt cắt có giá trị mômen căng ngoài lớn nhất để tính toán và bố trí cốt thép phía ngoài trần cống: MB = - 7,87 (T.m), QB = +21,04 (T), NB = - 23,85 (T). Với thành bên: Chọn mặt cắt qua A là mặt cắt có giá trị mômen căng ngoài lớn nhất để tính toán và bố trí cốt thép phía ngoài thành bên: MA = - 8,02 (T.m), QA = + 25,44 (T), NA = - 22,25 (T). Chọn mặt cắt qua H là mặt cắt có giá trị mômen căng trong lớn nhất để tính toán và bố trí cốt thép phía trong thành bên: MH = 5,46 (T.m), QH = - 0,33 (T), NH = - 21,80 (T). Với đáy cống: Chọn mặt cắt qua D là mặt cắt có giá trị mômen căng ngoài lớn nhất để tính toán và bố trí cốt thép phía ngoài đáy cống: MD = - 8,02 (T.m), QD = 22,55 (T), ND = - 25,44 (T). 7.6.2 Tính toán cốt thép dọc chịu lực 7.6.2.1Tính toán và bố trí cốt thép cho trần cống a. Mặt cắt B Giá trị nội lực tại mặt cắt B: MB = - 7,87 (T.m), QB = +21,04 (T), NB = - 23,85 (T). Tiết diện tính toán là hình chữ nhật có các kích thước b x h = 100 x 50(cm). Trình tự tính toán cốt thép cho mặt cắt như sau: Qua tải trọng tác dụng vào tiết diện ta thấy đây là cấu kiện chịu kéo lệch tâm. a1. Xét ảnh hưởng uốn dọc: l0 0,5B 0,5.1,5 = = = 1,5 < 10. Do đó bỏ qua ảnh hưởng của uốn dọc, η= 1. h 0,5 h Độ lệch tâm : e0 = M 7,87 = = 0,33 (m) N 23,85 Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 157 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Ta thấy ηe0 = 0,33 m > 0,3h0 = 0,3.(0,5- 0,04) = 0,138 m nên cấu kiện là cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn. a2. Sơ đồ ứng suất Trong đó: + e : Là khoảng cách từ điểm đặt của lực nén dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu kéo F a. e = ηe0 + 0,5h – a = 1.0,33+0,5.0,5- 0,04 = 0,54 m = 54cm. + e’: Là khoảng cách từ điểm đặt của lực nén dọc N đến trọng tâm cốt thép chịu nén F’a. e’ = ηe0 – 0,5h +a’ = 1.0,33 - 0,5.0,5+ 0,04 = 12cm. Hình 7- 30 : Sơ đồ ứng suất để tính cấu kiện chịu nén lệch tâm lớn a3. Công thức cơ bản: Phương trình cân bằng hình chiếu: kn .nc.N. η.mb .Rn .b.x + ma. Ra’.Fa’ – ma. Ra .Fa (7- 17) Phương trình cân bằng mômen đối với các điểm của hợp lực cốt thép Fa kn.nc. N.e. η. mb.Rn.b.x .(h0-x/2) + ma.Ra’.Fa’ .(ho – a’) (7- 18) Chọn x = αo.ho (α = αo, A = Ao). Tra phụ lục 11- Giáo trình BTCT ta được hệ số giới hạn αo = 0,6. Ao = αo.(1 - 0,5. αo) = 0,42. kn .nc .N .e − mb .Rn .b.h02 . Ao Fa ' = ma .Ra' .(ho − a ') (7-19) Thay giá trị vào ta có: Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 158 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû 1,15.1.23850.54 − 1.90.100.462 0, 42 ⇒F = = −52, 25 (cm2) 1,1.2700(46 − 4) ' a Vì Fa’ < 0 nên ta chọn Fa’ theo điều kiện sau: + Điều kiện về hàm lượng cốt thép: Fa’ = µmin.b.ho Với µmin: Hàm lượng cốt thép tối thiểu phụ thuộc vào độ mảnh cấu kiện ηb lo h ηb = trong đó lo: là chiều dài tính toán cấu kiện. b: là cạnh nhỏ nhất của tiết diện. => ηb = 0,5.1,5 = 1,5. Tra bảng 4-1 sách kết cấu BTCT ta có µmin = 0,05% 0,5 Khi đó Fa’ = 0,0005.100.46 = 2,3cm2 + Điều kiện cấu tạo: chọn Fa’ = 5φ10 = 3,93cm2. Vậy ta chọn Fa' = 5φ10, khoảng cách giữa các thanh cốt thép là 20 (cm). Bài toán trở thành xác định Fa khi biết Fa' và các điều kiện khác. Tính lại A: Đặt A = α.( 1- 0,5.α ), ta có: A = = k n .n c .N.e − ma .R a' .Fa' .(h 0 − a ') m b .R n .b.h 02 1,15.0,95.23850.54 − 1,1.2700.3,93.(46 − 4) = 0, 048 1.90.100.462 => α = 1 − 1 − 2A = 0, 0494 Ta thấy α< 2.a = 0,1739 ho chứng tỏ Fa' chỉ đạt σa' < Ra'. nên lấy x = 2.a' để tính Fa theo công thức: Fa = k n .n c .N.e ' 1,15.0,95.23850.12 = = 0, 000251( m 2 ) = 2,51cm 2 . m a .R a .(h 0 − a ') 1,1.2700.(46 − 4) Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 159 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû So sánh Fa > µmin.b.h0 = 2,3 cm2 : thoả mãn yêu cầu đặt ra. Điều kiện cấu tạo: chọn Fa = 5φ10 = 3,93cm2. Ta thấy 5φ10 > Fa > µmin bh0 = 2,3 cm2 nên diện tích thép tính ra đạt yêu cầu. Chọn thép bố trí theo yêu cầu cấu tạo Fa = 5φ10 = 3,93 cm2. khoảng cách các thanh cốt thép là 20cm. Vậy bố trí cốt thép phía ngoài cống là 5φ10, khoảng cách giữa các thanh là 20cm. b. Chọn cốt thép Căn cứ vào kết quả tính toán cốt thép ở mặt cắt trên ta chọn và bố trí cốt thép cho trần cống như sau : + Cốt thép phía ngoài cống là 5φ10, khoảng cách giữa các thanh là 20cm. Các mặt cắt khác cũng tính tương tự mặt cắt B ta có giá trị tính toán như bảng sau: Bảng 7 – 5: Bảng tính toán cốt thép dọc tại các mặt cắt Mặt M N e0 e e' ho Fa Fa' (tính Fa' toán) (chọn) (m2) (cm2) (cm2) (cm2) A α toán) cắt (T.m) (T) (m) (m) (m) (m) (tính Fa (chọn) B 7.87 23.85 0.33 0.540 0.120 0.46 -0.005285 3.93 0.048 0.0493 2.50 3.93 A 8.02 22.55 0.36 0.606 0.146 0.46 -0.005216 3.93 0.050 0.0515 2.88 3.93 H 5.26 21.80 0.24 0.491 0.031 0.46 -0.005474 3.93 0.033 0.0338 0.60 3.93 D 8.02 25.44 0.32 0.615 0.055 0.56 -0.006568 3.93 0.037 0.0382 1.00 3.93 Kết luận : Tất cả cốt thép dọc chịu lực đều bố trí thép cấu tạo 5φ10/1m. Vậy kết quả cốt thép dọc chịu lực của cống ngầm như sau: Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 160 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Bảng 7 – 6: Cốt thép bố trí theo phương ngang cống Cốt thép phía trong cống Cốt thép phía ngoài cống Thành phần Diện tích Khoảng Diện tích Khoảng Loại thép Loại thép 2 2 (cm ) cách (cm) (cm ) cách (cm) Trần cống 3,93 φ10 20 3,93 φ10 20 Thành cống 3,93 φ10 20 3,93 φ10 20 Đáy cống 3,93 φ10 20 3,93 φ10 20 7.6.3 Tính toán cốt thép ngang (cốt xiên) Tính toán cường độ trên mặt cắt nghiêng của cấu kiện có thể được tiến hành theo phương pháp đàn hồi hoặc phương pháp trạng thái giới hạn. Ở đây ta sử dụng phương pháp đàn hồi để tính toán. 7.6.3.1Điều kiện tính toán Khi thoả mãn điều kiện sau thì cần phải tính toán cốt đai cho cấu kiện: 0, 6 .m b4 .R k < σ1 = τ0 = k n .n c .Q < m b3 . R k c 0,9.b.h 0 ( 11 − 20 ) Trong đó: mb4: hệ số làm việc của bê tông không có cốt thép mb4 = 0,9 Rk: cường độ chịu kéo của bê tông, Rk = 75 (T/m2). kn: hệ số tin cậy, phụ thuộc cấp công trình, kn = 1,15. nc: hệ số tổ hợp tải trọng, với tổ hợp tải trọng trong thời kì thi công nc= 0,95 Q: lực cắt lớn nhất do tải trọng tính toán gây ra (T). mb3: hệ số điều kiện làm việc của bê tông trong kết cấu bê tông cốt thép. Tra bảng phụ lục 5 giáo trình bê tông cốt thép mb3 = 1. Rkc : cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bê tông, Rkc = 11,5 kG/ cm2 . 7.6.3.2Mặt cắt tính toán Ta chọn các mặt cắt có lực cắt lớn để tính toán và bố trí cốt thép ngang cho cống. Do đó ta cần tính toán cho các mặt cắt sau: Với đáy cống: Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 161 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Tính cho mặt cắt qua D : MD = -8,02(T.m), QD =- 22,55 (T), ND = -25,44(T). Với thành bên cống: Tính cho mặt cắt qua A: MA = -8,02(T.m), QA =+ 25,44(T), NA = - 22,55 (T). Tính cho mặt cắt qua H : MH = 5,26(T.m) , QH = - 0,33 (T), NH = - 21,80 (T). Với trần cống Tính cho mặt cắt qua B : MB = -7,87(T.m), QB = +21,04(T), NB = - 23,85 (T). 7.6.3.3Tính toán cốt thép ngang Với cốt thép ngang trong cống ta thường chỉ bố trí cốt thép xiên nên tính toán cốt thép ngang cho cống ta chỉ tính toán và bố trí cốt thép xiên cho cống (không tính toán và bố trí cốt thép đai cho cống). Tính cốt thép đáy cống Kiểm tra điều kiện (11-12) ta có: 0,6.0,9.75 = 40,5 (T/m2) < 1,15.0,95.22,55 = 79,36 (T/m2) < 115 (T/m2) 0,9.0, 75.0, 46 Vậy ta phải tính toán bố trí thép xiên cho đáy cống. Sơ đồ tính toán Hình 7- 31: Biểu đồ lực cắt Hình 7-32: Sơ đồ phân bố ứng suất chính kéo Trong đó: σ1a: Ứng suất chính kéo do cốt dọc chịu. σ1x: Ứng suất chính do cốt xiên phải chịu. σ1= τo: Ứng suất chính kéo do cốt xiên và cốt dọc phải chịu. Ω x : Phần diện tích trong biểu đồ ứng suất tiếp do cốt xiên phải chịu. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 162 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû Do biểu đồ ứng suất chính kéo có dạng tam giác nên ứng suất chính do cốt dọc chịu được tính theo công thức: σ1a = 0,225. σ1 = 0,225.79,36 = 17,86 (T/m2). Phần ứng suất chính kéo do cốt xiên chịu là: σ1X = σ1 - σ1a = 79,36 - 17,86= 61,5 (T/m2). 50 − x 40,5 = => x = 24,48 ( cm ) . 50 79,36 Đặt cốt xiên nghiêng với trục cấu kiện một góc α = 450. Diện tích cốt xiên được tính theo công thức: Fx = Ω x .b 0,5.(40,5 − 17,86 + 61,5).24, 48.50 = = 1, 24 cm 2 ma .Rad . 2 1,1.27000. 2 Chọn và bố trí cốt thép: Với Fx = 1,24 (cm2) ta chọn 5φ10 có F = 3,93 (cm2) để bố trí cốt xiên cho cống. Ta bố trí các thanh cốt xiên thành một lớp. Vị trí các thanh cốt xiên được xác định như sau: Xác định trọng tâm của phần diện tích thép xiên Ωx. Từ trọng tâm của của phần diện tích thép xiên này dóng lên trục dầm ta xác định được Hình 7- 33: Sơ đồ xác định vị trí thép xiên vị trí của lớp thép xiên. Gọi khoảng cánh từ mép ngoài trục cấu kiện tới vị trí thép xiên là x1 thì : x1 = x 2(0, 6m b4 R − σ1a ) + σ1x . = 12,42 (cm). 3 (0, 6m b4 R − σ1a ) + σ1x Tính toán cốt xiên cho các mặt các khác tương tự như mặt cắt D, ta có kết quả ghi ở bảng sau: Bảng 7- 7: Bảng tính toán cốt thép xiên tại các mặt cắt Mặt Q 0,6 .mb4.Rk Sinh viªn: §µo ThÞ Loan τ0 σ1a σ1x x Fx F(chọn) x1 Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 163 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû (T/m) (T/m) (T/m) (cm) (cm2) 40.50 111.06 24.99 86.07 31.77 0.96 25.44 40.50 134.27 30.21 104.06 34.92 1.19 H 0.33 40.50 1.72 D 22.55 40.50 119.04 cắt (T) B 21.04 A (cm2) 3.93 (5φ10) 3.93 (5φ10) (cm) 12.21 12.69 Không thỏa mãn (7-12), không bố trí cốt thép xiên 26.78 92.25 32.99 1.04 3.93 (5φ10) 12.42 7.7 Tính toán kiểm tra nứt Theo tiêu chuẩn kết cấu bê tông cốt thép công trình thuỷ công thì ngoài việc tính toán khả năng chịu lực còn phải tính toán các chuyển vị, sự hình thành và mở rộng khe nứt trong BTCT ở giai đoạn sử dụng. Ta dùng tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn để tính toán kiểm tra nứt cho kết cấu. 7.7.1 Mặt cắt tính toán Chọn mặt cắt có mô men lớn nhất để tính toán và kiểm tra nứt cho kết cấu. Ta tính cho mặt cắt qua D thuộc thành bên cống có các giá trị nội lực ứng với tải trọng tiêu chuẩn như sau: MD = -7,43(T.m), QD =- 23,29(T), ND = -21,33 (T). Mặt cắt có: Fa = 3,93 cm2 ; Fa' = 3,93 cm2 + Hệ số quy đổi : n = Ea = 8,75. Eb 7.7.2 Tính toán và kiểm tra nứt 7.7.2.1Xác định các đặc trưng quy đổi Sơ đồ tính toán: Hình 7-22 : Sơ đồ kiểm tra nứt. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Chiều cao vùng nén: Trang 164 S qd x = n F qd Ngµnh c«ng tr×nh Thuû (7-23) Trong đó: + Sqd: mômen tĩnh của tiết diện quy đổi lấy với mép biên chịu nén của tiết diện quy đổi: Sqd = 0,5b.h2 + n.( a’Fa’ + h0.Fa) = 0,5 .100. 502 + 8,75.(4.3,93 + 46.3,93) = 126719,4(cm2). + Fqđ : Diện tích quy đổi của tiết diện: Fqđ =b.h + n.(Fa’+Fa) = 100.50 + 8,75.(3,93 + 3,93) = 5068,775(cm2) Vậy xn = 25cm. Môđun chống uốn của tiết diện: Wqđ = J qd h − xn (7-24) Trong đó: + Wqđ: môdun chống uốn của tiết diện quy đổi lấy đối với mép biên chịu kéo của tiết diện. + Jqđ : Mômen quán tính chính trung tâm của tiết diện quy đổi. Jqđ = = b.x 3n b.(h − x n )3 + + n.Fa' .(x n − a ') 2 + n.Fa .(h 0 − x n ) 2 3 3 100.253 100.(50 − 25)3 + + 8,75.3,93.(25 − 4) 2 + 8,75.3,93.(46 − 25) 2 3 3 = 1071996,44 (cm4) Vậy Wqđ = 1071996,44 = 42879,86(cm3) 50 − 25 7.7.2.2 Khả năng chống nứt của tiết diện Với cấu kiện chịu nén lệch tâm khả năng chống nứt của tiết diện được xác định theo công thức: Nn = γ 1.R ck eo 1 − Wqd Fqd Sinh viªn: §µo ThÞ Loan (7- 25) Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 165 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû + mh: hệ số phụ thuộc vào chiều cao mặt cắt h, tra phụ lục 13 sách bêtông cốt thép ta có mh = 1 + γ: hệ số chảy dẻo của bêtông. Đối với tiết diện chữ nhật thì γ = 1,75 => γ1 = 1,75 e o : độ lệch tâm e o = M 7, 43 = = 0,35 (m) = 35 cm. N 21,33 Rkc : cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của bê tông, Rkc = 11,5 kG/ cm2 1,75.11,5 Thay số vào ta có : Nn = 35 1 = 32514,86 (kG). − 42879,86 5068,775 7.7.2.3 Kiểm tra khả năng nứt Điều kiện kiểm tra nứt nc.ND = 0,95. 21330 = 20263,5 (kg) < Nn . Vậy cấu kiện (thành bên cống ) không bị nứt theo phương dọc cống. Vậy cốt thép chọn thoả mãn khả năng chống nứt . Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 166 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Giáo trình Thủy công tập 1&2 - Bộ môn Thủy công trường ĐHTL. 2. Đồ án môn học Thủy công (2004) - Bộ môn Thủy công trường ĐHTL. 3. Giáo trình Thủy văn công trình, Bộ môn Thủy văn công trình trường ĐHTL. 4. Giáo trình Thủy lực - Tác giả: Nguyễn Cảnh Cầm, Nguyễn Văn Cung, Lưu Công Đào. 5. Bảng tra Thủy lực - Bộ môn Thủy lực trường ĐHTL. 6. Giáo trình Cơ học đất - Bộ môn Địa kỹ thuật trường ĐHTL. 7. Giáo trình nền móng - Bộ môn Địa kỹ thuật trường ĐHTL 8. Thiết kế đập đất - Tác giả: Nguyễn Xuân Trường. 9. Thiết kế cống - Tác giả: Trịnh Bốn, Lê Hòa Xướng. 10. Công trình tháo lũ trong đầu mối hệ thống công trình thuỷ lợi - Các tác giả Nguyễn Văn Cung, Nguyễn Xuân Đặng, Ngô Trí Viềng 11. Giáo trình Kết cấu Bê Tông Cốt Thép - Các tác giả Trần Mạnh Tuân, Nguyễn Hữu Thành, Nguyễn Hữu Lân, Nguyễn Hoàng Hà 12. Các quy phạm: TCXDVN 285 - 2002;TCVN 4253 - 86. QPTL C1 - 78; QPTL C1 75; QPTL C8 - 76; 14TCN 157 - 2005; 14TCN 197 - 2006; Sổ tay kỹ thuật Thủy lợi; Sổ tay tính toán thủy lực. Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt §å ¸n tèt nghiÖp Lîi Trang 167 Ngµnh c«ng tr×nh Thuû KẾT LUẬN Với đề tài :″Thiết kế công trình đầu mối hồ chứa Ea Dreh” . Sau 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự phấn đấu lỗ lực của bản thân và sự hướng dẫn tỉ mỉ, chu đáo, nhiệt tình của thầy giáo Nguyễn Hoàng Long cùng với các thầy cô giáo em đã hoàn thành đồ án đúng thời gian quy định. Thời gian 14 tuần làm đồ án thực sự là khoảng thời gian rất bổ ích cho mỗi sinh viên trước khi ra trường. Nó giúp sinh viên hệ thống hoá, tổng hợp lại kiến thức đã học trong 5 năm từ những môn đại cương: Sức bền vật liêu, Cơ lý thuyết, Cơ kết cấu, các môn học Thủy văn, Thủy lực, Kết cấu thép và bê tông cốt thép và những môn chuyên ngành như Thi công hay Thủy công, tất cả đều rất cần thiết cho việc làm đồ án tốt nghiệp và đặc biệt sau này đi làm. Ngoài ra nó còn rèn luyện kỹ năng đọc tài liệu, độc lập suy nghĩ, sáng tạo, là cầu nói giữa lý thuyết và thực tế trong việc thiết kế, thi công các công trình, đồng thời chuẩn bị chu đáo để trở thành một kỹ sư thủy lợi thực thụ sau này. Chính vì vậy Đồ Án Tốt Nghiệp là một công trình đầu tay có ý nghĩa rất lớn đối với em. Tuy nhiên trong khoảng thời gian ngắn với một khối lượng công việc, tính toán tương đối lớn và đặc biệt do là sinh viên trình độ còn hạn chế và kinh nghiệm thực tế chưa có nên trong đồ án không thể tránh khỏi những sai sót và những chỗ chưa hợp lý. Kính mong các thầy cô chỉ bảo hướng dẫn để em có thêm được nhiều kiến thức bổ ích phục vụ cho công việc sau này. Cuối cùng em xin cám ơn thầy giáo Ths.Nguyễn Hoàng Long đã tận tình chỉ bảo cho em hoàn tất đồ án tốt nghiệp này. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường đã tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án này. Kính chúc các thầy, các cô lời chúc tốt đẹp nhất! Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng 11năm 2009. Sinh viên thực hiện Đào Thị Loan Sinh viªn: §µo ThÞ Loan Líp: 47Lt [...]... vt cao an ton ca p cn c vo tiờu chun thit k p t m nộn 14TCN 157-2005 - - + Vi MNDBT a = 0,7m + Vi MNLTK a = 0,5m + Vi MNLKT a = 0,2m Tn sut giú tớnh toỏn: + Vi MNDBT p = 4% + Vi MNLTK p = 50% H s t hp ti trng Trng hp tỡnh toỏn theo trng thỏi gii hn th nht + i vi t hp ti trng c bn nc = 1,00 + i vi t hp ti trng c bit nc = 0,90 + i vi t hp ti trng trong thi kỡ thi cụng v sa cha n c = 0,95 Trng hp tớnh toỏn... ỏn l cung cp nc cho 400ha (PAI), 600ha(PAII), 800ha( PAIII) + iu kin khớ tng thy vn: T kt qu tớnh toỏn lng nc dựng v lng nc n ti tuyn cụng trỡnh cho thy tng lng nc n trong nm ỏp ng nhu cu dựng nc Tuy nhiờn do phõn phi dũng chy khụng u, v mựa ma nhu cu dựng nc nh thỡ lng dũng chy ln, ngc li v mựa khụ nhu cu dựng nc ln thỡ lng nc dũng chy li nh khụng ỏp ng c yờu cu sn xut + iu kin a hỡnh, a cht cho... 400 + Cung cp nc ti cho khu ti thuc 2 xó EaDreh v Ea RMook + To ngun cp nc sinh hot cho cỏc khu dõn c trong vựng + Kt hp nuụi trng thy sn + Kt hp lm giao thụng nụng thụn v giao thụng ni ng Sinh vi n: Đào Thị Loan Lớp: 47Lt Đồ án tốt nghiệp Trang 16 Ngành công trình Thuỷ Lợi + Ci thin tiu vựng khớ hu v mụi trng sinh thỏi, ci to t, chng xúi mũn c) Gii phỏp cụng trỡnh: - C s la chn gii phỏp cụng trỡnh: +. .. phng trỡnh cõn bng nc di dng sai phõn ta cú th bin i nh sau Q1 + Q2 q1 + q 2 2 2 Sinh vi n: Đào Thị Loan V2 V1 = t Lớp: 47Lt Đồ án tốt nghiệp Trang 29 Ngành công trình Thuỷ Lợi Q1 + Q2 V1 q1 V2 q 2 + = + 2 t 2 t 2 t V1 q1 = f1(q) t 2 (3-4) V2 q2 + = f2(q) t 2 f2(q) = f1(q) + Q1 + Q2 2 (3-5) hay l f2(q) = f1(q) + Q (3-6) (3-4) v (3-5) gi l hai quan h ph tr Trong bt k thi... kinh phớ xõy dng cụng trỡnh 2.3.3 Xỏc nh hỡnh thc iu tit h Da vo s liu thu vn v phõn phi dũng chy nm thit k ( p = 75% ) v nhu cu dựng nc trong nm ta cú: 21,846.106 m3 Wdn = ; Wdựng = 8,1227.106 m3 Ta thy Wdn > Wdựng , nờn trong mt nm lng nc n luụn ỏp ng lng nc dựng Vỡ th i vi h cha ny ta ch cn tin hnh iu tit nm Khi tớnh toỏn iu tit nm thng s dng nm thy li tớnh, tc l u nm mc nc trong h l MNC, n cui... thỏng WQ = Q.t Ct(5) :Lng nc dựng trong thỏng Wq = q.t Sinh vi n: Đào Thị Loan Lớp: 47Lt Đồ án tốt nghiệp Trang 22 Ngành công trình Thuỷ Lợi Ct(6), (7) :Chờnh lch lng nc n v lng nc dựng WQ > Wq : ct 6 WQ< Wq : ct 7 Tng ct (7) : l lng nc thiu Vh Ct(8) : Quỏ trỡnh tớch nc vo h cha Ct(9): Lng nc x trong tng thỏng Bng 2-2: Bng tớnh tn tht Thỏng 1 VII VIII IX X XI XII I II III IV V VI Vk 2 10^6m3 1,953 1,668... thi gian lm vic ca h cha 2.2.2 Tớnh toỏn c th 2.2.2.1 Xỏc nh MNC theo iu kin ti t chy MNC = Zkc + Z Vi: Zkc : Mc nc khng ch u kờnh ti Theo iu tra thc t, cao trỡnh khng ch nc t chy u l Zkc = 180,43m Z : Tng tn tht trong cng khi ly lu lng ln nht, s b chn Z = 0,8 MNC = 180,43 + 0,8 = 181,23m 2.2.2.2 Xỏc nh MNC theo iu kin lng ng v bựn cỏt Trong trng hp ny MNC c xỏc nh theo cụng thc: MNC = bc + hd + h... hi: Sinh vi n: Đào Thị Loan Lớp: 47Lt Đồ án tốt nghiệp Trang 15 Ngành công trình Thuỷ Lợi Sau khi xõy dng h cha EaDreh s to iu kin cho ng bo tng bc lm quen vi bin phỏp thõm canh tiờn tin, ti tiờu khoa hcxúa b dn nhng tp tc phong kin lc hu, t ú nõng cao dõn trớ, phỏt trin vn húa xó hi cho ng bo trong vựng d ỏn * Theo quy hoch thy li: Xõy dng h cha EaDreh cng l thc hin quy hoch Thy li tnh GIa Lai theo... 0.205 17o36 Cỏc ch tiờu dựng tớnh toỏn 1.91 1.6 2.65 39.37 0.653 78.1 0.205 15o 1.96 1.666 2.65 37.16 0.614 80.65 0.1 17o 1.97 1.97 2.65 37.01 0.582 80.01 0.12 17o - ỏnh giỏ iu kin a cht tuyn cụng trỡnh u mi: Nh ó bit trờn, cn c vo kt qu kho sỏt trờn tuyn d kin, tuyn II l tuyn ti u nht la chn thit k lp bnv thi cụng, nhng c trng u vit c ỏnh giỏ nh sau: + V mt chu lc: p h cha EaDreh l p t thp nu búc... nụng nghip Mc dự bỡnh quõn din tớch t nụng nghip cho mi h cao nhng sn xut khụng n nh nng sut cõy trng thp m i sng ca nhiu ng bo cũn khú khn, s h thuc din úi nghốo chim t l cao T thc trng trờn cho thy vic xõy dng cụng trỡnh thy li EaDreh l ht sc cn thit nhm ch ng ngun nc ti thõm canh tng v, chuyn i c cu cõy trng, khai thỏc ngun ti nguyờn thiờn nhiờn cho cụng cuc phỏt trin kinh t ca 2 xó IaDreh v RMook ... b: + Chiu di dc: 160m + Cao trỡnh u dc: +1 81,2m + Cao trỡnh cui dc :+1 79,0m + H s nhỏm n = 0,014; h s mỏi m = + Chiu rng dc nc: - Vi Bt = 15m thỡ Bd = 15 + = 17m - Vi Bt = 18m thỡ Bd = 18 + =... hi + vi ; 2g i +1 = hi+1 + vi +1 2g J : dc thu lc trung bỡnh gia hai mt ct J = J i + J i +1 ; Vi J= Q2 Q2 V2 = = K2 C R C R : Din tớch mt ct t, = b.h (m2) : Chu vi mt ct t, = b + 2h... MNLKT Sinh vi n: Đào Thị Loan Lớp: 47Lt Đồ án tốt nghiệp Trang 43 Ngành công trình Thuỷ Lợi Z1 = MNDBT +h + hsl + a ( 3-7 ) Z2 = MNLTK + h + hsl + a ( 3-8 ) Z3 = MNLKT + a ( 3-9 ) Trong ú: + h v h: l