CHƯƠNG III. PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT VÀ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
3.4.1. Tính toán cao trình mực nước chết
3.4.1.1. Khái niệm.
- Dung tích chết: là phần dung tích không tham gia vào quá trình điều tiết, là phần dung tích thấp nhất trong hồ.
- Mục đích bố trí: dung tích chết là để chứa phần bùn cát lắng đọng trong suốt thời kỳ hoạt động của công trình, tạo đầu nước phục vụ cho tưới tự chảy, phát điện với công suất tối thiểu thiết kế, phục vụ giao thông vận tải……
3.4.1.2. Các điều kiện xác định dung tích chết(Vo )– MNC.
Vo được xác định dựa vào các điều kiện sau:
a. Đảm bảo yêu cầu về tuổi thọ công trình:
Tức là Vo phải đảm bảo chứa hết lượng bùn cát lắng đọng trong hồ trong suốt thời kỳ hoạt động của công trình Vo K .T.Vbc
Trong đó:
Vb: hàm lượng bùn cát lắng đọng trong năm (m3) (tài liệu)
T: tuổi thọ công trình (dựa vào cấp công trình tra TCN 285-2002 T ) K: hệ số kể đến sạt lở bờ, thường chọn K = (1,21,5)
b. Đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy:
Zo ZKC + Z Trong đó:
ZKC: cao trình mực nước khống chế tại đầu kênh tưới
Z: tổng tổn thất qua cống.
c. Các yêu cầu khác:
Phần dung tích chết thiết kế không chỉ đảm bảo 2 yêu cầu trên mà còn đáp ứnng các yêu cầu khác như: giao thông vận tải, phát điện, du lịch, thủy sản v.v…nên tùy theo từng điều kiện, tình hình cụ thể mà ta xác định chính xác phần dung tích chết.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư. Trang 30 Thiết kế hồ chứa nước Suối
Đuốc
SV: Lớp:
Ở đây, do hồ chứa Suối Đuốc có nhiệm vụ chủ yếu là cấp nước tưới và sinh hoạt cho dân cư trong khu vực dự án nên để đơn giản chỉ xác định dung tích chết theo yêu cầu đảm bảo được tuổi thọ của công trình sau đó kiểm tra lại yêu cầu tưới tự chảy.
3.4.1.3. Xác định dung tích chết theo yêu cầu tuổi thọ công trình.
Với điều kiện tuổi thọ công trình, ta xác định được hàm lượng bùn cát lắng đọng trong suốt thời gian hoạt động của công trình. Từ đó xác định được mực nước chết theo công thức sau:
ZMNC = Zbc + h + a. (3 – 1)
Trong đó:
Zbc: cao trình bùn cát lắng đọng được xác định từ Vbc.
a: khoảng cách an toàn tính từ cao trình bùn cát đến đáy cống để tránh không cho bùn cát cuốn vào cống trong quá trình làm việc, sơ bộ chọn a = 0,5 m.
h: khoảng cách theo phương đứng tính từ đáy cống đến mực nước chết nhằm đảm bảo được yêu cầu làm việc của cống, sơ bộ chọn h = 1,5 m
Xác định cao trình bùn cát lắng đọng:
Hồ chứa Suối Đuốc có tuổi thọ T = 50năm. Sau 50 năm làm việc, lượng bùn cát lắng đọng lại trong hồ được xác định theo công thức sau:
Vbc = Vll + Vdd + Vsl (3 – 2)
Trong đó :
Vll : thể tích bùn cát lơ lửng lắng đọng lại trong hồ (m3) Vdd : thể tích bùn cát di đẩy lắng đọng lại trong hồ (m3)
Vsl : thể tích bùn cát do sạt lở. Vsl = 0,0145. 106m3 ( tài liêụ cho).
Xác định hàm lượng bùn cát lơ lửng:
Do khu vực hồ Suối Đuốc tài liệu quan trắc về bùn cát chưa đầy đủ nên ta xác định lượng bùn cát lơ lửng dựa vào công thức kinh nghiệm sau:
. .31,5.106
. 1 RT
Vll o (3 – 3)
Trong đó:
T = 50 năm : tuổi thọ công trình, xác định dựa vào cấp công trình.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư. Trang 31 Thiết kế hồ chứa nước Suối
Đuốc
: khối lượng riêng của bùn cát, = 0,8 T/m3
: đặc trưng cho hàm lượng bùn cát bé bị tháo ra khỏi hồ lúc lũ về lấy = 0,7.
Ro: hàm lượng bùn cát trung bình nhiều năm, được tính theo công thức :
1000
. 0
0 0
R Q
= 0,0265
1000 25 , 0 .
106 (kg/s)
Với:
o : lượng ngậm cát, theo tài liệu đã cho o = 106 g /m3
Qo = 0.25 m3/s : lưu lượng dòng chảy bình quân nhiều năm, theo tài liệu về dòng chảy.
Thay các giá trị vào công thức (4 – 3), ta được Vll : Vll = .10 3.31,5.106
8 , 0
50 . 0265 , .0 7 , 0
1 =0,01565.106m3
Xác định lượng bùn cát di đẩy:
Do không có tài liệu về bùn cát di đẩy, để tính toán thuận lợi ta xác định lượng bùn cát di đẩy thông qua một hệ số đối với bùn cát lơ lửng đó là .
Đối với các sông miền núi thường: = (0,1 0,3) => chọn = 0,2 Vdd = .Vll = 0,2.0,01565.106 = 0,00313.106m3 Vậy: thể tích bùn cát lắng đọng lại trong hồ sau 50 năm làm việc:
Vbc = Vll + Vdd + Vsl = 0.0333115.106m3
Xác định được Vbc = 0,0333115.106 dựa vào biểu đồ quan hệ( Z V) của lòng hồ ta tìm được cao trình bùn cát lắng đọng sau 50 năm: Zbc = 42,85m.
b. Xác định MNC:
Thay các giá trị Zbc = 42,65m vào công thức (4 – 1), ta xác định được cao trình mực nước chết như sau:
ZMNC = Zbc + h +a = 42,65+ 1,5+0,7 = 44,85m So sánh với điều kiện tưới tự chảy:
Ta có: cao trình khống chế đầu kênh : ZKC = 44 m ( tài liệu )
Ta thấy cao trình mực nước chết ZMNC = 44,85m > Z KC = 44m nên thỏa mãn được yêu cầu tưới tự chảy của cống lấy nước.
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư. Trang 32 Thiết kế hồ chứa nước Suối
Đuốc
SV: Lớp:
Vậy: ZMNC = 44.85m