Đồ Án Tốt Nghiệp Thủy Lợi Thiết Kế Hồ Chứa Nước Bắc Quang

Thiết kế hồ chứa nước Bắc Quang – PA3 GVHD: TS Lê Xuân Khâm
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1.ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN..................................................................4
1.1VỊ TRÍ ĐỊA LÝ. 4
1.2ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH. 4
1.3ĐẶC ĐIỂM THỔ NHƯỠNG. 4
1.4ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT. 5
1.5ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG, THUỶ VĂN. 5
1.6 VẬT LIỆU XÂY DỰNG: 8
CHƯƠNG 2.ĐIỀU KIỆN DÂN SINH, KINH TẾ..................................................10
2.1TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ: 10
2.2HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP. 10
2.3HIỆN TRẠNG CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI TRONG VÙNG. 10
2.4HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG CỦA VÙNG DỰ ÁN. 11
2.5PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN KINH TẾ, XÃ HỘI: 11
2.6NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH 12
2.7CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 13
2.8BỐ TRÍ CỤM CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 14
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ VÀ TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ...............17
3.1TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA 17
3.2TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ. 25
CHƯƠNG 4.THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐẬP ĐẤT VÀ TRÀN XẢ LŨ.................................41
4.1 HÌNH THỨC ĐẬP CHẮN CHÍNH. 41
4.2CÁC TÀI LIỆU PHỤC VỤ THIẾT KẾ. 41
4.3XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP. 42
4.4CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT ĐẬP. 46
4.5THIẾT KẾ SƠ BỘ TRÀN XẢ LŨ VỚI CÁC PHƯƠNG ÁN BTR 49
4.6 TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG CÔNG TRÌNH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. 63
CHƯƠNG 5.THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT...................................................................67
5.1TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 67
5.2THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 73
5.3TÍNH TOÁN THẤM 80
5.4TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐẬP ĐẤT. 92
CHƯƠNG 6. THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ............................................................105
6.1HÌNH THỨC VÀ CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN ĐƯỜNG TRÀN 105
6.2TÍNH TOÁN THỦY LỰC TRÀN XẢ LŨ. 107
6.3TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TRÁN XẢ LŨ. 123
CHƯƠNG 7.THIẾT KẾ CỐNG LẤY NƯỚC......................................................130
7.1VỊ TRÍ VÀ HÌNH THỨC CỐNG 130
7.2THIẾT KẾ KÊNH HẠ LƯU CỐNG 131
7.3TÍNH KHẨU DIỆN CỐNG 133
7.4KIỂM TRA TRẠNG THÁI CHẢY VÀ TÍNH TOÁN TIÊU NĂNG. 139
7.5MỘT SỐ CHI TIẾT CẤU TẠO CỐNG 149
7.6TÍNH TOÁN NGOẠI LỰC TÁC DỤNG LÊN CỐNG NGẦM 151
CHƯƠNG 8.TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT MỐ BIÊN TRÀN XẢ LŨ..........................157
8.1MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU 157
8.2CÁC TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN 157
8.3MẶT CẮT VÀ CÁC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 157
8.4TÍNH TOÁN NỘI LỰC 158
SVTH: Nguyễn Văn Hoàng Trang 1 Lớp: 54LTC2

8.5TÍNH TOÁN CỐT THÉP 163
8.6TÍNH TOÁN KIỂM TRA NỨT: 168
PHẦN MỞ ĐẦU
Trong suốt 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy
giáo TS Lê Xuân Khâm cùng sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn Thuỷ
Công – Trường Đại Học Thuỷ Lợi, đến nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của
mình với đề tài được giao: “Thiết kế hồ chứa Bắc Quang (PA3) ”.Nằm trong địa
phận huyện Bạch Thông, tỉnh Bắc Kạn.
Với những kiến thức đã được học dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo em
đã thiết kế công trình hồ chứa nước Bắc Quang (PA3) với 4 phần chính như sau:
- Phần thứ nhất: Thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu
- Phần thứ hai: Thiết kế sơ bộ và chọn phương án thiết kế .
- Phần thứ ba: Thiết kế kỹ thuật phương án chọn
- Phần thứ tư: Chuyên đề kỹ thuật: Tính toán cốt mố bên tràn xả lũ
Em xin trân thành cảm ơn thầy giáo TS.Lê Xuân Khâm đã tận tình giúp đỡ em
trong suốt quá trình làm đồ án. Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các thầy
cô trong trường Đại Học Thủy Lợi đã tận tình dạy dỗ em trong suốt thời gian học tập
vừa qua.
Em trân thành cảm ơn tất cả các thầy cô!

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
KHOA CÔNG TRÌNH
PHẦN THỨ NHẤT
TÀI LIỆU CƠ BẢN HỒ CHỨA NƯỚC BẮC QUANG
TỈNH BẮC KẠN
Hà Nội, Tháng 06 năm 2014

CHƯƠNG 1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN
1.1 Vị trí địa lý.
Hồ Bắc Quang là một công trình thuộc cụm công trình trong dự án đầu tư xây
dựng công trình thuỷ lợi 6 xã của huyện Bạch Thông – tỉnh Bắc Kạn bằng nguồn
vốn ADB.
Toạ độ địa lý nằm trong khoảng: - Từ 22o
05’ đến 22o
15’ vĩ độ bắc.
Từ 105o
45’ đến 105o
55’ kinh độ đông.
1.2 Đặc điểm địa hình.
Vùng dự án có địa hình tương đối phức tạp, địa hình chủ yếu là đồi núi được
chia cắt bởi các thung lũng, khe lạch, sông suối thành nhiều loại địa hình khác nhau,
chia căt các cánh đồng màu mỡ, gây khó khăn cho việc thiết kế bố trí các công trình
thuỷ lợi. Chi tiết có thể chia địa hình toàn vùng thành 2 loại địa hình như sau:
- Địa hình bị chia cắt bởi các sông suối và thung lũng nhỏ hẹp và ruộng bậc
thang được hình thành trên các sườn dốc, chênh lệch độ cao 5÷15 m, có nơi lên đến
20m. Đại diện cho loại địa hình này là khu vực Pò Deng, Vang Ngần thuộc xã Tú
Trĩ; khu vực – xã Vũ Muộn; khu vực Nà Đinh xã Quang Thuận.
- Địa hình có độ chênh cao 2÷5 m. Đại diện cho loại điạ hình này là khu vực
thuộc xã Quân Bình. Ruộng đất trong khu vực tương đối bằng phẳng và tập chung,
độ dốc trung bình 1o
÷3o
. Đây là loại địa hình rất thích hợp cho canh tác đất nông
nghiệp.
Trong vùng có sông Cầu chảy giữa huyện và trung tâm thị xã Bắc Kạn vì vậy
địa hình khu vực này có hướng dốc về phía sông Cầu.
Độ cao trung bình của khu vực lớn, trung bình là 350 m, cao nhất là 1350m và
thấp nhất là 300m.
Có thể thấy địa hình khu vực dự án là phức tạp, tuy ruộng đất ở đây màu mỡ
và tập chung, song việc xây dựng công trình thuỷ lợi cấp nước sinh hoạt và phục vụ
sản xuất khá khó khăn.
1.3 Đặc điểm thổ nhưỡng.
1.3.1 Nhóm đất phù sa.
Đất phù xa bao gồm: Đất phù xa được bồi lắng hang năm bởi hệ thống sông
suối và đất phù xa không bồi lắng hàng năm. Các loại đất này có màu vàng tươi, độ
phì trung bình, rất thích hợp cho việc trồng các cây lương thực như lúa, lạc…. và
cây công nghiệp ngắn ngày.
1.3.2 Đất feralit phủ trên nền:
Đất feralit mùn trên núi, có độ cao từ 200÷700 m. Đất này có màu vàng, vàng
nhạt ,vàng đỏ, đỏ nâu phủ trên phù xa cổ, sa thạch, đá granit, đá biến chất, đá vôi….

Đất này phù hợp với sự phát triển của cây lương thực, cây ăn quả và cây công
nghiệp.
1.3.3 Đất feralit mùn:
Nằm ở trên núi ở độ cao trên 700m. Loại đất này hầu như chỉ phù hợp với
trồng rừng.
1.4 Đặc điểm địa chất.
1.4.1 Địa chất vùng tuyến đập.
Địa chất vùng tuyến đập có thể chia thành các lớp địa chất như sau:
-
Lớp 1: Lớp cuội, sỏi lòng sông, có chiều dày 0.5÷1 m. Lớp này có hệ số thấm
nước lớn.
-
Lớp 2: Là lớp đá phong hoá có chiều dày khoảng 8m. Hệ số thấm tương
đối lớn (K = 10-4
m/s). Đây là tầng gây mất nước nhiều nhất khi xây dựng
đập.
-
Lớp 3: Là lớp đá phong hoá ít, có chiều dày nhỏ 0.2÷0.5 m.
-
Lớp 4: Lớp đá gốc cứng và nứt nẻ ít, hệ số thấm của lớp này nhỏ, gần như không
thấm nước.
1.4.2 Địa chất tuyến tràn và tuyến cống:
Địa chất 2 khu vực này không có gì thay đổi nhiều so với địa chất tuyến đập,
tuy nhiên tuyến tràn có điạ hình cao, và nằm hoàn toàn trên núi nên dưới lớp đá
phong hóa là lớp đá bị phong hoá ít.
1.5 Đặc điểm khí tượng, thuỷ văn.
Toàn tỉnh Bắc Kạn có 4 trạm đo đạc là : trạm Chợ Rã, trạm Ngân Sơn, trạm
Chợ Đồn, trạm Thị xã Bắc Kạn. Tuy nhiên trạm gần nhất và đáng tin cậy nhất là
trạm đo đạc thị xã Bắc Kạn, vì vậy ta lấy số liệu đo đạc của trạm này để tính toán
thiết kế sau này.
1.5.1 Khí tượng.
a) Nhiệt độ:
Nhiệt độ trung bình, cao nhất và thấp nhất của thị xã Bắc Kạn như sau:
Bảng 1-1: Nhiệt độ trung bình nhiều năm của thị xã Bắc Kạn.
TT
Đặc
trưng
Nhiệt độ trung bình các tháng. năm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 TTB 14.4 16.0 19.2 23.0 26.2 27.2 27.4 27.0 25.8 23.0 19.3 15.8 22.0
2 Tmax 30.8 33.2 34.4 37.8 38.8 39.4 37.8 37.4 36.6 34.1 33.6 30.7 39.4
3 Tmin -0.9 3.6 5.3 10.4 15.3 16.5 18.7 19.8 13.7 8.5 4.0 -1.0 -1.0
Qua bảng thống kê nhiệt độ trên ta thấy rằng: Khí tượng khu vực xây dựng
công trình có thể chia thành 2 mùa nóng, lạnh rõ rệt:

-
Mùa nóng bắt đầu từ tháng IV đến tháng X, nhiệt độ trung bình 22o
C, tháng
nóng nhất là tháng VI có nhiệt độ tới gần 40o
C.
- Mùa lạnh bắt đầu từ tháng XI đến tháng III năm sau, nhiệt độ trung bình
tháng lạnh nhất là -1 o
C vì vậy nhiệt độ có ảnh hưởng không tốt tới trồng trọt và
chăn nuôi trong khu vực.
b) Độ ẩm.
Bảng 1-2: Độ ẩm không khí trung bình năm tại trạm thị xã Bắc Kạn.
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm
Độ ẩm(%) 82 82 83 84 82 84 86 86 85 83 83 82 84
c) Bốc hơi.
Bảng 1-3: Lượng bốc hơi bình quân tháng, năm tại trạm thị xã Bắc Kạn.
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm
∆Z
(mm)
55.8 54.4 58.1 60.5 78.4 66.5 61.3 55.8 61.1 65.7 59.8 57.9 73.53
d) Nắng.
Trong khu vực công trình mặt trời chiếu sáng quanh năm và phân bố không
đồng đều. Bình quân mỗi ngày có 4÷5 giờ nắng. Mùa đông cũng có 2 giờ/ngày,
mùa hè có tới 6 giờ/ ngày.
e) Mưa.
Qua tài liêu quan trắc nhiều năm của trạm đo thị xã Bắc Kạn ta thấy khu vực
xây dựng công trình có 2 mùa mưa nắng rõ rệt. Mùa mưa bắt đầu từ tháng V đến
tháng IX, mùa khô bắt đầu từ tháng X đến tháng IV năm sau. Lượng mưa mùa mưa
chiếm 70÷80 % lượng mưa cả năm.
Bảng 1-4: Kết quả quan trắc lượng mưa trung bình tháng trạm thị xã Bắc Kạn
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm
X (mm) 22.2
31.
5
50.8 110
173.
7
261.9 282.8 291.1 161.9
83.
4
44.
6
18.6 1532.0
Lượng mưa trung bình năm ở Bắc Kạn thuộc vùng mưa nhỏ, phân bố không
đồng đều. Chính vì vậy nó ảnh hưởng rất lớn đến sản xuất và phát triển kinh tế của
tỉnh, đồng thời cũng là nguyên nhân gây ra hạn hán, lũ lụt kéo dài.
- Lượng mưa bình quân năm: Xo = 1532.0 mm.
- Lượng mưa năm ứng với tần suất 85%: X85% = 1342.08 mm.
f) Gió.
Vận tốc gió theo hướng chủ yếu tại tuyến đập ứng với các tần suất thiết kế
được thể hiện trong bảng.

Bảng 1-5: Vận tốc gió ứng với các tần suất thiết kế
p% 2 3 5 30 50
V (m/s) 32 30 29 23 16
1.5.2 Thuỷ văn.
a) Dòng chảy năm.
-
Dòng chảy bình quân năm: Qo=0.127 m3
/s
-
Dòng chảy năm ứng với tần suất 85%: Q85% = 0.104 m3
/s.
Bảng 1-6: Bảng phân phối lượng nước với tần suất 85%
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
W
(106
m3)
0.025 0.037 0.052 0.084 0.133 0.882 0.655 0.513 0.468 0.283 0.058 0.044
b) Đường quá trình lũ.
Đường quá trình lũ đến tuyến đập ứng với các tần suất thiết kế được thể hiện
trong bảng 1.7
Bảng 1-7: Đường quá trình lũ đến tuyến đập
TT Thời gian
Lưu lượng đến
p = 0.2% p = 1%
1 0.00 0.80 0.80
2 1.00 13.63 11.00
3 2.00 26.77 21.50
4 3.00 39.94 32.00
5 4.00 53.13 42.50
6 5.00 46.55 37.25
7 6.00 39.97 32.00
8 7.00 33.39 26.75
9 8.00 26.81 21.50
10 9.00 20.24 16.25
11 10.00 13.66 11.00
12 11.00 6.88 5.75
13 12.00 0.80 0.80
c) Đường đặc tính lòng hồ.
Bảng 1-8: Đường đặc tính quan hệ lòng hồ Bắc Quang.
Z(m) F(104
m2
) V(105
m3
) Z(m) F(104
m2
) V(105
m3
)

(1) (2) (3) (4) (5) (6)
501 0 0 517 7.3100 4.956
503 0.1290 0.009 519 8.8150 7.488
505 1.0105 0.109 521 11.1800 9.486
507 1.9780 0.402 523 13.2440 11.930
509 3.0100 0.896 525 14.8990 14.740
511 3.6550 1.563 527 16.8770 17.938
513 5.2675 2.451 529 18.7910 21.478
515 6.2565 3.601 531 20.7260 25.428
Hình 1-1: Biểu đồ quan hệ: Z~V
Hình 1-2: Biểu đồ quan hệ: Z~F
1.6 Vật liệu xây dựng:
Vật liệu xây dựng thiên nhiên sử dụng cho công trình bao gồm: cát, đá các
loại, đất đắp… vì vậy cần nghiên cứu khảo sát các loại vật liệu tại chỗ, nếu không

có thể phải mua tại các mỏ vật liệu gần nhất nhằm giảm giá thành xây dựng. Nhu
cầu vật liệu xây dựng thiên nhiên chủ yếu cho công trình bao gồm:
- Đất đắp các loại.
- Đá các loại.
- Cát xây dựng.
1.6.1 Bãi vật liệu đất đắp đập:
- Yêu cầu: Đảm bảo trữ lượng, đạt yêu cầu chất lượng, gần đập và đền bù giải
toả dễ dàng.
- Nguồn gốc đất đắp: Lớp phủ bởi rời đệ tứ (edQ) á sét bột pha cát lẫn dăm sạn
màu nâu đỏ dày 5.0m tương ứng với chiều sâu khai thác (5-5.5)m.
- Chất lượng: Đạt yêu cầu (xem phụ lục kết quả phân tích mẫu đất đắp)
- Khối lượng đất bóc bỏ thuộc lớp thổ nhưỡng (dQIV)
120.000m2 x 0.5 m (sâu) = 60.000m3
- Khối lượng đất đắp (edQI-III)
120.000m2 x 5.0m (sâu) = 600.000m3
1.6.2 Đá xây dựng các loại
Đá xây dựng có thể khai thác tại mỏ cách công trình khoảng 12km
1.6.3 Cát xây dựng các loại
Yêu cầu: Đủ trữ lượng, chất lượng và gần công trình
Vị trí có hai mỏ gồm: Mỏ một ở đáy suối nhánh bờ trái tại vị trí ngã ba chảy
vào suối lớn từ cao trình 548 - 560m thuộc lớp 2a1/aQII - III , bồi tích cát lòng sông
cổ thêm bậc II dày 5 - 6m, mỏ hai ở bờ phải cùng thuộc lớp cát bồi tích lòng sông
cổ thềm bậc II 2a1/aQII - III dày 2.0m. Chất lượng cát hai mỏ là rất tốt chủ yếu là
cát thạch anh hạt mịn đến trung, hai mỏ đều có điều kiện khai thác thuận lợi và trữ
lượng thì vô cùng lớn đặc biệt là mỏ một và có thể khai thác bằng máy hút cát.

CHƯƠNG 2. ĐIỀU KIỆN DÂN SINH, KINH TẾ
VÀ HIỆN TRẠNG THỦY LỢI
2.1 Tình hình dân sinh kinh tế:
Dân số hưởng lợi trực tiếp từ công trình hồ chứa nước Bắc Quang bao gồm:
thôn Bắc Quang, thôn Nà Lạng và thôn Nà Cạp thuộc xã Vũ Muộn với tổng dân số
là 1500 người, trong đó thành phần dân tộc chủ yếu là người kinh, ngoài ra có một
số dân tộc thiểu số khác.
Đời sống nhân dân trong vùng: Người dân trong vùng sống chủ yếu dựa vào
trồng trọt và chăn nuôi, gần như không có một nghề phụ nào. Nguồn sống chủ yếu
của người dân trong vùng là trồng lúa nước và hoa màu như: đỗ tương, ngô, sắn,
khoai và một số loại cây trồng khác.
2.2 Hiện trạng sản xuất nông nghiệp.
2.2.1 Tình hình sản xuất:
Khu vực dự án có tổng diện tích đất nông nghiệp là 1153.45 ha, chiếm 8.8%
đất tự nhiên. Hiện tại việc phát triển sản xuất lúa 2 vụ chủ yếu tập chung vào 3 xã:
Quân Bình, Tân Tiến và Bình Sỹ, các xã còn lại có rất ít. Nguyên nhân chủ yếu là
chưa chủ động được nguồn nước tưới phục vụ sản xuất.
Năng suất bình quân đạt được 37÷38.5 tạ/ha. Nhìn chung năng suất cây trồng
còn thấp, chưa đáp ứng được tình hình sản xuất lương thực hiện nay.
2.2.2 Hiện trạng sử dụng đất.
Tổng diện tích đất tự nhiên của xã là 2715 ha. Trong đó,
+ Đất sử dụng cho nông nghiệp khoảng 200 ha.
+ Đất trồng cây hàng năm khoảng 120 ha.
+ Đất trồng lúa, hoa màu khoảng 100 ha.
+ Đất nương dẫy khoảng 14 ha.
+ Đất lâm nghiệp có rừng khoảng 2250 ha.
Ngoài ra còn đất chưa sử dụng và sông suối.
Bảng 2-1: Bảng phân phối nhu cầu dùng nước 85%
Tháng
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Wq
(106
m3)
0.310 0.368 0.315 0.388 0.114 0.198 0.239 0.244 0.248 0.241 0.117 0.125
2.3 Hiện trạng công trình thuỷ lợi trong vùng.
Hiện trạng công trình thuỷ lợi của xã Bắc Quang:
Trong 2 năm qua nhà nước đã đầu tư xây dựng 4 đập dâng trên suối để lấy
nước tưới cho diện tích đất nông nghiệp của xã, tuy nhiên do đập dâng không có
khả năng điều tiết về mùa khô nên không đáng kể.

2.4 Hiện trạng môi trường của vùng dự án.
Đặc điểm thảm phủ trong lưu vực các công trình thuộc vùng dự án:
- Thảm thực vật trong lưu vực là kiểu rừng dậm nhiệt đới, có nhiều tán,
tầng. Vùng thượng lưu thực vật chủ yếu là các cây thân gỗ, mọc dày trên sườn núi
xen lẫn song mây. Vùng thấp ven theo suối là rừng tre gai và nứa. Trong lưu vực có
xen một số diện tích rừng trồng.
Chất lượng nước.
- Theo tài liệu thí nghiệm của các mẫu nước lấy trong vùng, nhìn chung
chất lượng nước tương đối tốt rất phù với việc cung cấp nước tưới và sinh hoạt, tuy
nhiên để cung cấp cho sinh hoạt cần phải sử lý.
Hiện trạng khoáng sản.
- Theo bản đồ địa chất khoáng sản thì vùng ngập lụt của lòng hồ gần như
không có khoáng sản gì. Mặt khác theo điều tra khảo sát ta thấy khu vực lòng hồ
không có công trình kiến trúc và văn hóa có giá trị. Vì vậy việc xây dựng công trình
không ảnh hưởng đến nguồn tàì nguyên khoáng sản và công trình có giá trị.
2.5 Phương hướng phát triển kinh tế, xã hội:
2.5.1 Phương hướng phát triển nông, lâm nghiệp
a) Mục tiêu và nhiệm vụ.
- Ổn định dân cư, phát triển sản xuất trên cơ sở giải quyết lương thực cho nhân
dân trong khu vực, tiến tới xoá đói - giảm nghèo.
- Thâm canh, tăng vụ, mở rộng diện tích cây lương thực nếu có điều kiện, kết
hợp chuyển đổi đa dạng hóa loại cây trồng vật nuôi cho phù hợp với từng địa bàn
do công trình phụ trách.
- Phát triển mạnh cây ăn quả và cây công nghiệp theo hướng sản xuất hàng
hoá như: cam, mận, mơ, chè, thuốc là và một số loại cây khác.
- Đưa mức thu nhập bình quân đầu người hiện tại là 400 kg/người/ năm phấn
đầu lên 500 kg/người/năm vào năm 2010 và 550 kg/người/ năm vào năm 2015.
b) Mục tiêu cụ thể.
- Nâng cao diện tích tưới.
- Thâm canh tăng vụ từ 1 vụ lên 2, 3 vụ.
- Hỗ trợ tưới cho hoa màu và cây công nghiệp.
- Cấp nước sinh hoạt.
- Góp phần xoá đói, giảm nghèo cho gần 320 hộ tương đương 1500 người
thuộc vùng hưởng lợi.
c) Phương hướng phát triển lâm nghiệp.

Tiếp tực thực hiện giao đất, giao rừng để bảo vệ rừng hiện có. Trồng và
khoanh nuôi bảo vệ rừng, phấn đấu đến năm 2010 nâng độ che phủ của rừng lên
đến 75% tổng diện tích 5 triệu ha rừng.
2.5.2 Phương hướng phát triển nghành kinh tế khác:
a) Công nghiệp.
Xây dựng nghành công nghiệp dựa trên tài nguyên, khoáng sản nông – lâm
sản sẵn có. Phát triển công nghiệp gắn và phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, nông
thôn. Xây dựng công nghiệp theo hình thức, quy mô vừa và nhỏ. Khuyến khích phát
triển theo nhiều thành phần. Đầu tư trọng điểm nghành công nghiệp sản xuất và
khai thác vật liệu, công nghiệp chế biến lâm sản.
b) Giao thông.
Đầu tư nâng cấp sửa chữa đường giao thông đi lại trong xã và đường từ quốc
lộ vào trung tâm xã.
Xây dựng mới 1 số cầu, cống vượt suối hoặc qua đường.
c) Y tế.
Tăng cường đào tạo các cán bộ y tế có chuyên môn cao để phục vụ việc chăm
sóc sức khỏe cho bà con nhân dân trong vùng. Nâng cấp cơ sở hạ tầng, trang thiết bị
cho các trạm y tế của xã.
d) Giáo dục
Đào tạo đội ngũ giáo viên các cấp, đặc biệt là giáo viên cấp 1, 2 để phục vụ
cho giảng dạy, tránh tình trạng thiếu giáo viên. Xây dựng them các phòng học cho
các trường, nâng cấp các trường học đã cũ nát.
2.6 Nhiệm vụ công trình
2.6.1 Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng công trình:
Vùng dự án đất đai màu mỡ, có tiềm năng nông nghiệp thích hợp cho các cây
lương thực, cây công nghiệp và cây ăn quả, tuy nhiên diện tích đất được khai thác
còn hạn chế mà nguyên nhân chủ yếu là do thiếu nước cung cấp cho sản xuất nông
nghiệp.
Việc nghiên cứu xây dựng công trình thuỷ lợi tạo nguồn nước tưới và cấp cho
các nhu cầu khác sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho vùng dự án phát triển mạnh, tăng
diện tích sản xuất nông nghiệp, tăng năng suất và sản lượng các loại cây trồng, góp
phần cải tạo môi trường và thay đổi đời sống kinh tế - xã hội cho một vùng rộng lớn
thuộc 6 xã thuộc huyện Bạch Thông - tỉnh Bắc Cạn.

2.6.2 Giải pháp về công trình:
a) Sử dụng trạm bơm
Qua tài liệu thuỷ văn cho thấy lượng nước đến trong mùa kiệt rất nhỏ so với
nhu cầu dùng nước mùa kiệt vì vậy phương án này không khai thác triệt để nguồn
đất đai màu mỡ vào trong sản xuất. Phương án dùng trạm bơm không hiệu quả.
b) Sử dụng nguồn nước ngầm bằng các giếng khoan
Nước ngầm trong khu vực khá nghèo nàn, có quan hệ trực tiếp đến nước sông
và nước mặt trong vùng vì vậy đào giếng khoan để lấy nước phục vụ cho sản xuất là
hết sức khó khăn. Hơn nữa nếu sử dụng nguồn nước này cạn kiệt nhanh chóng và
làm ảnh hưởng đến nước mặt trong lưu vực.
c) Sử dụng hồ chứa
Đây là biện pháp thuỷ lợi phổ biến, lợi dụng địa hình được bao bọc bởi các
thung lũng; kết hợp với điều kiện địa chất, vật liệu xây dựng và kinh tế cho phép,
tiến hành xây dựng hồ chứa để tích nước mùa mưa, xả nước phục vụ tưới mùa khô;
tích nước ở năm nhiều nước phục vụ cho năm ít nước.
Thành phần công trình: Công trình bao gồm các thành phần chính sau:
- Đập chắn chính.
- Tràn xả lũ.
- Cống lấy nước
2.7 Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế
2.7.1 Cấp công trình
 Theo nhiệm vụ của công trình:
Nhiệm vụ chính của công trình là cấp nước tưới cho 145 ha lúa và 60 ha cây
ăn quả, theo bảng 1 QCVN 04-05:2012/BNNPTNT cấp công trình là cấp IV.
 Theo đặc tính kĩ thuật của công trình:
Sơ bộ ta chọn chiều cao lớn nhất của đập chắn là 15÷35m, đập được đặt trên
nền B, theo bảng 1 QCVN 04-05:2012/BNNPTNT cấp công trình là cấp II.
Dựa trên 2 điều kiện thì cấp công trình là cấp II.
2.7.2 Các chỉ tiêu thiết kế:
Theo quy chuẩn QCVN 04-05:2012/BNNPTNT với công trình cấp II ta có:
-
Mức bảo đảm thiết kế của công trình (%) :Theo Bảng 3 QCVN 04-
05:2012/BNNPTNT. Với công trình cấp IV phục vụ tưới thì mức bảo đảm thiết kế
của công trình là P% = 85%.

- Lưu lượng mực nước lớn nhất thiết kế và kiểm tra: (Bảng 4 QCVN 04-05:
2012/BNNPTNT)
+ Tần suất thiết kế: p = 1%.
+ Tần suất kiểm tra: p = 0.2%.
-
Tần suất gió lớn nhất khi tính toán sóng do gió gây ra ( Bảng 3 TCVN 8216-
2009)
+ Ở MNDBT : p = 4%
+ Ở MNLTK : p = 50%
-
Hệ số tổ hợp tải trọng nc :Theo phụ lục B QCVN 04-05:2012/BNNPTNT.
Khi tính toán với trạng thái giới hạn thứ nhất :
+ nc = 1,00 - đối với tổ hợp tải trọng cơ bản.
+ nc = 0,9 - đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt.
+nc = 0,95 - đối với tổ hợp tải trọng trong thời kỳ thi công và sửa chữa.
Khi tính toán với trạng thái giới hạn thứ hai : Lấy hệ số nc = 1,00.
-
Hệ số độ tin cậy Kn :Theo QCVN 04-05:2012/BNNPTNT công trình cấp II :
+ Khi tính toán với trạng thái giới hạn thứ nhất : Lấy hệ số Kn = 1,15.
+ Khi tính toán với trạng thái giới hạn thứ hai : Lấy hệ số Kn = 1,00.
-
Hệ số vượt tải n : Theo QCVN 04-05:2012/BNNPTNT khi tính ổn định
công trình và độ bền công trình, do công trình chủ yếu chịu tác dụng của trọng
lượng bản thân nên lấy : n = 1,05.
-
Hệ số điều kiện làm việc: Theo phụ lục B QCVN 04-05:2012/BNNPTNT
Các mái dốc tự nhiên và nhân tạo => m = 1,00.
-
Hệ số an toàn cho phép về ổn định của mái đập đất [K] :
Theo bảng 7 TCVN 8216-2009 Công trình cấp II :
+ Tải trọng chủ yếu [K] = 1,30.
+ Tải trọng đặc biệt [K] = 1,10.
-
Thời gian tính toán dung tích bồi lắng hồ ( Theo bảng 11 QCVN 04-
05:2012/BNNPTNT) : T = 75 năm
2.8 Bố trí cụm công trình đầu mối
2.8.1 Đập chắn chính
Tinh toán sơ bộ cho thấy chiều cao đập không lớn lắm, khoảng 15÷35 m, có
thể xây dựng đập đất. Theo tài liệu khảo sát vật liệu xây dựng đảm bảo đủ đất xây
dựng đập. Xây dựng đập đất tận dụng được vật liệu địa phuơng, làm giảm chi phí
cho công trình. Đập đất thi công nhanh chóng giúp sớm đưa công trình vào sử dụng
phục vụ.

2.8.2 Tràn xả lũ.
- Vị trí của tràn: Dựa vào điều kiện địa hình ta thấy nơi đây rất thuận tiện cho
bố trí tràn dọc ở phía bờ phải đập dâng để thuận tiện cho việc nối tiếp với sông ở hạ
lưu giảm được chiều dài đoạn dốc nước.
- Hình thức tràn:
+ Tràn có cửa van: ưu điểm là có thể tận dụng một phần dung tích hiệu
dụng để trữ nước, cao trình đỉnh tràn thấp nên giảm khối lượng công tác tăng khả
năng tháo. Tuy nhiên loại này cần có hệ thống dự báo khí tượng thuỷ văn tốt.
+ Tràn tự do: Ưu điểm là không cần dự báo khí tượng, thuỷ văn chính xác,
công tác vận hành đơn giản.
Tài liệu thuỷ văn cho thấy lưu lượng đỉnh lũ không lớn lắm, lũ không đột
ngột do đó ta chọn hình thức tràn là tràn đỉnh rộng, có đáy phẳng, không có cửa
van.
- Cao trình ngưỡng tràn: Chọn bằng mực nước dâng bình thường.
- Bề rộng tràn: Nghiên cứu cho 3 phương án về bề rộng tràn là 8m, 11m và
14m. Bề rộng tràn được xác định thông qua tính toán kinh tế, kĩ thuật.
2.8.3 Cống lấy nước
- Vị trí cống: Nằm dưới đập bên bờ trái để thuận tiện cho việc cung cấp nước
tưới cho hạ lưu.
- Hình thức cống: Cống ngầm không áp, có kết cấu cống hộp, điều tiết bằng
tháp van.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
KHOA CÔNG TRÌNH
PHẦN THỨ HAI
THIẾT KẾ SƠ BỘ HỒ CHỨA NƯỚC BẮC QUANG
TỈNH BẮC KẠN
Hà Nội, Tháng 06 năm 2014

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ VÀ TÍNH TOÁN ĐIỀU
TIẾT LŨ
3.1 Tính toán điều tiết hồ chứa
Những tài liệu cần có:
-
Hàm lượng bùn cát lơ lửng
-
Đặc trưng địa hình hồ chứa: quan hệ Z & F, Z &V.
-
Dòng chảy năm thiết kế
-
Phân phối dòng chảy năm thiết kế
-
Lượng bốc hơi hồ chứa
-
Yêu cầu cấp nước
-
Tuổi thọ của công trình
3.1.1 Xác định các thông số hồ chứa
3.1.1.1 Xác định mực nước chết
• Các khái niệm:
-
Dung tích chết (Vc) là phần dung tích dưới cùng của hồ chứa không tham gia
vào quá trình điều tiết dòng chảy, còn gọi là dung tích lót đáy.
-
Mực nước chết (MNC): là giới hạn trên của dung tích chết Vc.
-
MNC và Vc có quan hệ với nhau theo quan hệ đặc trưng địa hình lòng hồ
Z~V.
• Nguyên tắc lựa chọn:
-
Chứa đựng toàn bộ bùn cát đến hồ chứa trong thời gian hoạt động của công
trình Vc ≥ Vbl (1)
-
Bảo đảm đầu nước tưới tự chảy MNC = Zyc + hw (2)
-
Bảo đảm cột nước tối thiểu để phát điện
-
Bảo đảm mực nước tối thiểu để giao thông trong mùa kiệt
-
Bảo đảm dung tích tối thiểu để nuôi trồng thuỷ sản
-
Bảo đảm dung tích tối thiểu để du lịch và vệ sinh môi trường
Trong phạm vi đồ án này chỉ xét tới điều kiện (1) và (2). MNC lấy bằng giá trị lớn
nhất khi tính theo 2 điều kiện.
a) Xác định mực nước chết theo điều kiện lắng đọng bùn cát
- Theo nguyên tắc lắng đọng bùn cát, mực nước chết được xác định theo công
thức: Vc ≥ Vbl (1)
Xác định tuổi thọ của hồ chứa: Với công trình cấp II, tra bảng 11 QCVN 04-
05:2012/BNNPTNT, ta có tuổi thọ của công trình là T = 75năm.
Tính toán thể tích bùn cát:
Vbl = Vll+Vdđ

Trong đó:
Vll: Dung tích bùn cát lơ lửng. Được xác định dựa vào lượng bùn cát đến
tuyến đập trong thời gian tuổi thọ công trình.
Lượng bùn cát lơ lửng đến tuyến đập trong thời gian tuổi thọ của công trình là:
1 0 0
M Q T
ρ
= × × (3-1)
Trong đó:
-
ρ0 : hàm lượng bùn cát lơ lửng bình quân. Theo tài liệu thuỷ văn ta có:
=
o
ρ 488,2 g/m3
-
Q0 : Lưu lượng trung bình nhiều năm đến hồ chứa. Q0 = 0.127 m3
/ s
-
T: Tuổi thọ của công trình T= 75 năm.
Thay vào công thức (3-1) ta được:
1
M = 488,2.10-6
.0,127.75.365.3600.24 = 146645,71 ( T)
Ngoài bùn cát lơ lửng còn lượng bùn cát di đẩy tới lòng hồ, lượng bùn cát do
sạt lở, lượng bùn cát do cây cối mọc ven bờ. Bùn cát đến hồ không giữ lại hoàn toàn
mà 1 phần qua công trình xả xuống hạ lưu. Theo kinh nghiệm đối với sông miền núi
lượng bùn cát đọng lại trong hồ lấy 0,78 lần lượng bùn cát lơ lửng.
M = M1. 0,78 = 146645,71 x 0,78 = 114383,65 (T)
Khối lượng riêng trung bình của bùn cát lấy bằng 1,35 T/m3
Thể tích bùn cát lắng đọng là: Vbc =
1,35
M
=
114383,65
1,35
= 84728,63( m3
)
Tra trên quan hệ Z ~ V ta có cao trình bùn cát tương ứng là: Zbc = +508.8 m.
a
h
Zbc
MNC
Cao trình mực nước chết được xác định:
MNC = Zbc + h + a (3-2)
h:cột nước trước cống để lấy đủ lưu lượng thiết kế, sơ bộ chọn h= 1 (m).
a : là chiều cao an toàn, chọn a = 0,5 (m)
Thay vào công thức (3-2) ta được MNC = 508,8 + 1 + 0,5 = 510,3( m)
b) Xác định mực nước chết theo điều kiện tưới tự chảy
Theo kết quả tính toán thuỷ nông, để đảm bảo yêu cầu tưới tự chảy mực nước
đầu kênh chính là: Zyc = +510,1 (m).
Theo điều kiện tưới tự chảy, MNC được xác định như sau:
MNC = Zyc + hw

Trong đó:
+ Zyc : cao trình yêu cầu tưới tự chảy đầu kênh: Zyc = 510,1 (m)
+ hw : tổng tổn thất cột nước qua cống, sơ bộ chọn hw =0,5
MNC = 510,1 + 0,5 = 510,6 (m) (2)
 Từ (1) và (2) chọn Max(MNC) = 510,6 (m).  MNC = 510,6 (m)
 Tra quan hệ Z~V  Vc = 142960 (m3)
3.1.1.2 Xác định dung tích hiệu dụng và mực nước dâng bình thường
• Các khái niệm:
-
Dung tích hiệu dụng (Vh) là phần dung tích nằm phía trên dung tích chết Vc,
làm nhiệm vụ điều tiết cấp nước cho các đối tượng dùng nước. Còn gọi là dung tích
hữu ích.
-
Mực nước dâng bình thường là giới hạn trên của dung tích hiệu dụng.
-
Dung tích khống chế phần dung tích chết và dung tích hiệu dụng là:
Vbt = Vc + Vh
-
MNDBT và Vbt có quan hệ theo đường cong Z~V.
• Nguyên tắc xác định:
-
Căn cứ vào đường quá trình nước đến thiết kế ;
-
Căn cứ vào đường quá trình nước dùng thiết kế;
-
Căn cứ vào điều kiện địa hình địa chất của vùng hồ chứa;
-
Tính toán điều tiết cấp nước xác định các đặc trưng hồ chứa ;
-
Lựa chọn các đặc trưng thiết kế của hồ chứa theo các điều kiện kinh tế và kỹ
thuật.
• Phương pháp tính toán:
-
Phương pháp lập bảng ;
-
Phương pháp đồ giải;
-
Phương pháp thống kê.
Trong đồ án này ta chọn phương pháp lập bảng: Đây là phương pháp xuất hiện
sớm nhất và cách giải đúng theo nguyên lý cân bằng nước .
-
Nguyên lý cân bằng nước được phát biểu như sau: Hiệu số giữa lượng nước
đến và lượng nước ra khỏi hồ bằng sự thay đổi dung tích trong khoảng thời gian đó.
Tức là:
( ) ( )
[ ] dV
dt
t
q
t
Q =
−
Trong đó:
-
Q(t): Lưu lượng nước đến tại thời điểm t.
-
q(t): Lưu lượng nước dùng tại thời điểm t.
-
dV: Lượng nước trữ vào trong hồ trong thời gian diều tiết.
Khi tính toán cân bằng nước trong một thời đoạn, ta có thể viết phương trình
cân bằng nước dưới dạng sai phân như sau:

( ) ( )
1
−
−
=
∆
− i
i
i
i
i V
V
t
.
q
Q
Trong đó:
-
Vi-1 : Là dung tích kho ở thời điểm ti-1, đây là thời đoạn tính toán nên Vi-1 là
trị số đã biết.
-
Vi : Là dung tích kho ở thời điểm ti, đây là cuối thời đoạn tính toán nên Vi là
trị số cần tìm.
-
∆t = ti – ti -1: là thời đoạn tính cân bằng thứ i, thường lấy cố định là 1 tháng.
-
Qi: Lưu lượng nước đến trong thời đoạn.
-
qi : Lưu lượng nước dùng trong thời đoạn.
- xt
i
th
i
bh
i
c
/
y
i
i q
q
q
q
q +
+
+
=
-
qi
y/c
: Lưu lượng nước yêu cầu của hệ thống trong thời đoạn (đã biết theo kế
hoạch dùng nước).
-
qi
bh
: Tổn thất do bốc hơi.
Giá trị này phụ thuộc khả năng bốc hơi từ mặt nước (∆Z) và diện tích mặt hồ
tại thời đoạn đang xét. Ở đây ta xác định diện tích mặt hồ ứng với dung tích trung
bình thời đoạn
( )
2
1 i
i
tb
i
V
V
V
+
= −
Do Vi là trị số cần tìm nên qi
bh
sẽ phải tính theo phương pháp thử dần.
-
qi
th
: Tổn thất do thấm.
Lượng tổn thất này phụ thuộc điều kiện địa chất lòng hồ, hình dạng bờ, loại
công trình ngăn nước, lượng nước ở trong kho... Do đó việc xác định qi
bh
là vấn đề
khó khăn. Theo Pôtapốp có thể xác định gần đúng qi
th
theo phần trăm lượng nước
chứa bình quân trong hồ hoặc lớp thấm tính theo mặt nước hồ bình quân. Ở đây ta
lấy qi
th
=1%Vi
tb
, tức là qi
th
cũng phải tính thử dần.
-
qi
xt
: Lưu lượng nước xả thừa trong thời đoạn.
Khi tích nước, nếu với dòng chảy đến ta tích nước vượt quá dung tích hiệu
dụng của hồ đã tính được, thì về nguyên tắc ta chỉ được phép tích đến khi bằng
dung tích hiệu dụng, lượng nước còn lại sẽ phải xả xuống hạ lưu. Đó chính là lượng
nước xả thừa.
• Các bước tính toán:
-
Thực chất việc tính toán là ta tính đúng dần. Ban đầu, khi chưa biết quá trình
tích nước của hồ chứa qua các thời đoạn, ta giả sử lưu lượng tổn thất của hồ chứa do
thấm, do bốc hơi là không có nhằm đơn giản việc tính toán, tìm được đường quá
trình tích nước của hồ. Sau đó, dùng đường quá trình đó tính toán khi có kể đến tổn
thất theo các công thức đã trình bày ở trên. Cuối cùng ta tìm được dung tích hiệu
dụng của hồ chứa qua một số lần tính toán đúng dần, lấy đường quá trình tích nước
của lần tính trước để tính toán cho lần tính tiếp theo.

-
Bước1: Tính Vh chưa kể tổn thất. So sánh ΔV+
và ΔV-
+ Nếu ΣΔV+
≥ Σ ΔV-
thì ta tính toán điều tiết năm.
+ Nếu ΣΔV+
≤ Σ ΔV-
thì ta tính toán điều tiết nhiều năm.
-
Bước 2: Tính tổn thất trong kho nước.
-
Bước 3: Tính Vh có kể tổn thất.
-
Bước 4: Tra đường quan hệ Z ~ V ứng với VBT ta tra được Zbt
.
a) Xác định dung tích hồ khi chưa kể đến tổn thất
Bảng 3- 1: Tính dung tích hồ chứa chưa kể đến tổn thất
Tháng WQ Wq ∆V+
∆V-
Lượng nước Lượng xả thừa
(106
m3
) (106
m3
) (106
m3
) (106
m3
) (106
m3
) (106
m3
)
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
0.000
V 0.133 0.114 0.019 0.019
VI 0.882 0.198 0.684 0.703
VII 0.655 0.239 0.416 1.119
VIII 0.513 0.244 0.269 1.323 0.065
IX 0.468 0.248 0.220 1.323 0.220
X 0.283 0.241 0.042 1.323 0.042
XI 0.058 0.117 0.059 1.264
XII 0.044 0.125 0.081 1.183
I 0.025 0.310 0.285 0.898
II 0.037 0.368 0.331 0.567
III 0.052 0.315 0.263 0.304
IV 0.084 0.388 0.304 0.000
Tổng 1.650 1.323 0.327
-
Dựa vào bảng 3-1 ta thấy ΔV+
= 1650000 m3
> ΔV-
= 1323000 m3
nên với hồ
chứa Bắc Quang chỉ cần điều tiết năm.
• Giải thích các cột trong bảng 3-1
-
Cột (1): Thứ tự các tháng sắp xếp theo năm thuỷ văn:
+ Năm thủy văn là năm có lượng nước đến lớn hơn lượng nước dùng, bắt
đầu từ tháng lũ đầu tiên và kết thúc vào tháng kiệt cuối cùng.
-
Cột (2): Tổng lượng nước đến của từng tháng
-
Cột (3): Lượng nước cần dùng
-
Cột (4): Lượng nước thừa (khi WQi >Wq ) thì (4) = (2) – (3)
-
Cột (5): Lượng nước thiếu (khi WQi <Wq ) thì (5) = (3) – (2)
 Tổng cộng cột (5) sẽ có dung tích nước cần trữ để điều tiết đảm bảo yêu
cầu cấp nước và đó chính là dung tích hiệu dụng chưa kể tổn thất.
-
Cột (6): Lượng nước trữ trong hồ chứa.

-
Cột (7): Lượng nước thừa cần xả.
 Dựa vào kết quả tính toán ở bảng 3- 1 ta có Vh = 1,323 x 106
( m3
)
b) Tính toán tổn thất hồ chứa:
Bảng 3-2: Tính toán tổn thất kho nước
Tháng
Vi Vitb Fh Wb Wt Wtt
(106
m3
) (106
m3
) (106
m2
) (106
m3
) (106
m3
) (106
m3
)
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
0.143
V 0.162 0.153 0.036 0.0028 0.00153 0.0044
VI 0.846 0.504 0.074 0.0049 0.00504 0.0100
VII 1.262 1.054 0.121 0.0074 0.01054 0.0180
VIII 1.466 1.364 0.143 0.0080 0.01364 0.0216
IX 1.466 1.466 0.148 0.0090 0.01466 0.0237
X 1.466 1.466 0.148 0.0097 0.01466 0.0244
XI 1.407 1.437 0.147 0.0088 0.01437 0.0232
XII 1.326 1.367 0.142 0.0082 0.01367 0.0219
I 1.041 1.184 0.132 0.0074 0.01184 0.0192
II 0.710 0.876 0.103 0.0056 0.00876 0.0144
III 0.477 0.579 0.078 0.0045 0.00579 0.0103
IV 0.143 0.295 0.057 0.0034 0.00295 0.0064
Cộng 0.0799 0.1174 0.1973
• Giải thích các cột trong bảng 3-2.
-
Cột (1): Thứ tự các tháng sắp xếp theo năm thuỷ văn.
-
Cột (2): Là cột (6) của bảng 3-1 cộng với dung tích Vc, vậy Vt là dung tích
của kho nước ở cuối mỗi thời đoạn tính toán Δti. Khi kho bắt đầu tích nước, trong
thiết kế thường giả thiết trước đó kho nước đã tháo cạn đến Hc (trong bảng là đầu
tháng V dung tích trong kho chính là Vc).
-
Cột (3): i
V là dung tích bình quân trong hồ chứa nước, xác định bằng công thức:
i
V =
2
V
V i
1
i +
−
-
Cột (4): Fhi là diện tích mặt hồ tương ứng với i
V (tra từ quan hệ địa hình V ~ F).
-
Cột (5): Wbi là lượng tổn thất bốc hơi
Wbi =ΔZi. Fhi.
Trong đó: ΔZi : lượng bốc hơi.
Fhi : đã xác định ở cột (4) trong bảng này.
-
Cột (6): Wti là lượng tổn thất thấm.
Wti = k. i
V

Trong đó: i
V : đã xác định ở cột (3) bảng này.
k : là tiêu chuẩn thấm trong kho nước, lấy k = 1% lượng nước bình quân.
-
Cột (7): Wtti là lượng tổn thất tổng cộng.
Wtti = Wbi + Wti
c) Tính toán Vh khi có tổn thất:
Ta lập bảng giống như bảng 3-1 nhưng ở bảng này lượng nước yêu cầu là
lượng nước cần tưới cộng với lượng nước tổn thất vừa tính ở bảng 3-2:
Bảng 3-3: Tính dung tích hiệu dụng hồ chứa có kể đến tổn thất
Tháng WQ Wq ∆V+
∆V-
Lượng nước
Lượng nước
xả thừa
106
m3
106
m3
106
m3
106
m3
106
m3
106
m3
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
V 0.133 0.118 0.015 0.015
VI 0.882 0.208 0.674 0.689
VII 0.655 0.257 0.398 1.087
VIII 0.513 0.266 0.247 1.334
IX 0.468 0.272 0.196 1.417 0.113
X 0.283 0.265 0.018 1.417 0.018
XI 0.058 0.140 0.082 1.335
XII 0.044 0.147 0.103 1.232
I 0.025 0.329 0.304 0.928
II 0.037 0.382 0.345 0.583
III 0.052 0.325 0.273 0.310
IV 0.084 0.394 0.310 0.000
Cộng 1.548 1.417 0.131
• Giải thích các cột trong bảng 3-3 giống như bảng 3-1.
-
Riêng cột (3) = cột (3) bảng 3-1 + cột (7) bảng 3-2.
-
Theo kết quả tính toán ở bảng 3-3 ta có Vh = 1,417 x 106
(m3
). So sánh với
Vh khi chưa kể tổn thất nếu sai số quá 5% thì phải tính tiếp lại lần nữa, nếu nhỏ hơn
5% thì ta lấy kết quả tính được.
1,417 1,323
6,633%
1,417
−
= > 5%. ( Không thỏa mãn). Vì vậy ta phải tính điều tiết
hồ lần 2 khi có xét đến tổn thất.
d) Tính toán điều tiết hồ lần 2
Cách tính toán tương tự như tính tổn thất lần 1 (bảng 3-2 và 3-3).
-
Chú ý : Cột (2) (bảng 3-4) = Vc + cột (6) (bảng 3-3)

Bảng 3-4: Tính toán tổn thất kho nước (lần 2)
Tháng
Vi Vitb Fh Wb Wt Wtt
(106
m3
) (106
m3
) (106
m2
) (106
m3
) (106
m3
) (106
m3
)
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
0.143
V 0.158 0.151 0.036 0.0028 0.00151 0.0043
VI 0.832 0.495 0.073 0.0049 0.00495 0.0098
VII 1.230 1.031 0.119 0.0073 0.01031 0.0176
VIII 1.477 1.354 0.142 0.0079 0.01354 0.0215
IX 1.560 1.519 0.152 0.0093 0.01519 0.0245
X 1.560 1.560 0.154 0.0101 0.01560 0.0257
XI 1.478 1.519 0.152 0.0091 0.01519 0.0243
XII 1.375 1.427 0.146 0.0085 0.01427 0.0227
I 1.071 1.223 0.134 0.0075 0.01223 0.0197
II 0.726 0.899 0.106 0.0058 0.00899 0.0148
III 0.453 0.590 0.079 0.0046 0.00590 0.0105
IV 0.143 0.298 0.057 0.0034 0.00298 0.0064
Cộng 0.0811 0.1207 0.2018
Bảng 3-5: Tính dung tích hiệu dụng hồ chứa có kể đến tổn thất (lần 2)
Tháng WQ Wq ∆V+ ∆V- Lượng nước
Lượng nước
xả thừa
(106
m3
) (106
m3
) (106
m3
) (106
m3
) (106
m3
) (106
m3
)
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
V 0.133 0.118 0.015 0.015
VI 0.882 0.208 0.674 0.689
VII 0.655 0.257 0.398 1.087
VIII 0.513 0.267 0.246 1.333
IX 0.468 0.273 0.195 1.422 0.106
X 0.283 0.267 0.016 1.422 0.016
XI 0.058 0.141 0.083 1.339
XII 0.044 0.148 0.104 1.235
I 0.025 0.330 0.305 0.930
II 0.037 0.383 0.346 0.584
III 0.052 0.326 0.274 0.310
IV 0.084 0.394 0.310 0.000
Cộng 1.544 1.422 0.122

Theo kết quả tính toán ở bảng 3-5 ta có Vh = 1,422 x 106
(m3
). So sánh với Vh
kể đến tổn thất khi tính toán ở lần 1( bảng 3-3) nếu sai số quá 5% thì phải tính tiếp
lại lần nữa, nếu nhỏ hơn 5% thì ta lấy kết quả tính được.
1,422 1,417
0,35%
1,422
−
= < 5%. ( thỏa mãn).
⇒ VBT = Vh + Vc = 1,422 + 0,143 = 1,565 (106
m3
)
Tra quan hệ Z ~ V ứng với VBT = 1,565 (106
m3
). Ta tra được ZMNDBT = 525,6 (m).
⇒ MNDBT = 525,6 m.
3.2 Tính toán điều tiết lũ.
3.2.1 Mục đích tính toán điều tiết lũ
Điều tiết lũ có nhiệm vụ cơ bản nhất là nghiên cứu cách hạ thấp lưu lượng lũ,
nhằm đáp ứng các yêu cầu phòng lũ cho cho các công trình ven sông và khu vực hạ
lưu.Mục đích của điều tiết lũ là thông qua tính toán tìm ra biện pháp phòng chống lũ
thích hợp và có hiệu quả nhất, như xác định dung tích phòng lũ cần thiết của kho
nước (hồ chứa), phương pháp trữ và tháo nước thích hợp, từ đó thiết kế công trình
(công trình xả lũ, đường tràn hoặc cửa vào các khu chậm lũ…), phương thức vận
hành công trình thỏa mãn yêu cầu đặt ra (thoả mãn yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật).
Cụ thể, căn cứ vào nước lũ thiết kế và lũ kiểm tra để xác định đường quá trình
lưu lượng xả (qxả &t) sau khi đã qua kho nước điều tiết, khi cần tìm ra dung tích
phòng lũ của kho nước và một số vấn đề khác.
Yêu cầu tính toán điều tiết lũ để xác định:
-
Lưu lượng xả lũ lớn nhất: qmax
-
Cột nước xả lớn nhất: Hmax
- Mực nước lũ thiết kế.
- Mực nước lũ kiểm tra.
3.2.2 Nguyên tắc tính toán điều tiết lũ:
Dòng chảy lũ là dòng không ổn định tuân theo hệ phương trình cơ bản sau (hệ
Saint –Venant):
-
Phương trình liên tục: 0
=
∂
∂
+
∂
∂
t
A
x
Q
(3-
3)
-
Phương trình momen:
2
1
K
Q
Q
t
v
g
x
v
g
v
x
h
x
Zo
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
=
∂
∂
(3-4)
Trong đó: Q: lưu lượng
x: khoảng cách
A: Diện tích mặt cắt ướt

Zo: Cao trình đáy sông
h: Độ sâu dòng chảy
V: Vận tốc dòng chảy
K: Môđun lưu lượng.
Đối với dòng chảy lũ vào kho nước, chúng ta thấy có những đặc điểm sau đây:
mặt cắt mở rộng đột ngột, độ dốc mặt nước thường rất nhỏ, độ sâu dòng chảy
thường rất lớn và tốc độ dòng chảy cũng rất nhỏ. Nên ta có thể đưa phương trình
liên tục (3-1) về dạng vi phân sau:
Q.dt – q.dt = F.dh (3-5)
Trong đó: Q: là lưu lượng đến kho nước
q : là lưu lượng ra khỏi kho nước
dt: Vi phân thời gian
F: Diện tích mặt thoáng của kho nước
dh: Vi phân của cột nước trên công trình xả lũ.
F.dh: sự thay đồi của phần diện tích điều tiết lũ của kho
nước trong khoảng thời gian dt.
Từ phương trình chung đó, với đặc điểm của hồ chứa (độ dốc i =0, v =0) cho
nên phương trình (3 -5) được phép viết thành:
(Q - q).dt = dV (3-6).
Từ phương trình trên ta biểu thị lượng nước đến và nước xả lũ là bình quân
thời đoạn ∆t tức là sai phân hóa (3-6) ta có:
V
t
q
Q ∆
±
=
∆
+ ).
( (3-7)
Trong đó:
q
Q, : Lưu lượng lũ đến và xả lũ bình quân trong thời đoạn tính toán ∆t ( giờ,
vài giờ, ngày,..)
V
∆
± : sự thay đổi phần dung tích cắt chứa lũ.
Phương trình (3-7) có thể được viết dưới dạng khác:
(
2
2
1 Q
Q +
)∆t – (
2
2
1 q
q +
)∆t = V2 – V1 (3 -8)
Trong đó: Q1, Q2:là lưu lượng đến ở đầu và cuối thời đoạn ∆t.
q1, q2 :là lưu lượng xả tương ứng
V1, V2 :là lượng nước có trong kho ở đầu và cuối thời đoạn ∆t.
Nhận xét: Phương trình trên còn hai đại lượng chưa biết là lưu lượng xả và
dung tích hồ ở cuối thời đoạn tính toán: q2 và V2 .Do đó phương trình trên chưa thể
giải được. Muốn giải phương trình trên ta cần thêm phương trình thủy lực của công
trình xả lũ với dạng tổng quát : q = f(Zt,Zh,C).
Trong đó: Zt: là mực nước thượng lưu công trình xả lũ
Zh: là mực nước hạ lưu

C: là tham số biểu thị công trình.
Như vậy nguyên lý cơ bản của điều tiết lũ bằng kho nước là việc hợp giải
phương trình cân bằng nước và phương trình thuỷ lực.
3.2.3 Phương pháp tính toán
Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau tính toán điều tiết lũ bằng kho
nước. Nhưng tất cả đều dựa trên nguyên lý cơ bản trình bày trên. Các phương pháp
khác nhau là tùy thuộc vào cách thức giải hệ phương trình trên. Một số phương
pháp tính toán điều tiết lũ hiện nay hay dùng là: phương pháp thử dần, phương pháp
bán đồ giải potapop, phương pháp đồ giải hoàn toàn. Trong đồ án này em dùng
phương pháp bán đồ giải potapop để tính toán điều tiết lũ.
Các tài liệu tính toán:
-
Đường đặc tính lòng hồ Z ~ V
-
Loại ngưỡng tràn: đỉnh rộng, tràn không cửa van đóng mở,
-
MNDBT = 525,6 (m)
-
Cao trình ngưỡng tràn Z ngưỡng = MNDBT = 525,6 (m)
- Bề rộng tràn: Btr = 8;11 và 14 m.
- Đường quá trình lũ đến Q ~ t
3.2.4 Nội dung tính toán điều tiết lũ bằng phương pháp Potapop:
3.2.4.1 Xây dựng biểu đồ phụ trợ:
Căn cứ vào phương trình cân bằng nước dưới dạng sai phân:
(
2
2
1 Q
Q +
)∆t – (
2
2
1 q
q +
)∆t = V2 – V1
Biến đổi:
2
2
1 Q
Q +
=Q : lưu lượng lũ đến bình quân thời đoạn tính toán
Chuyển tất cả các ẩn số là các thành phần cuối thời đoạn q2 và V2 về một vế.

Chia cả hai vế của phương trình (3-8) cho thời đoạn tính toán ∆t, ta có phương trình
sau:
Q + (
2
1
1 q
t
V
−
∆
) = (
2
2
2 q
t
V
+
∆
) (3-9)
Lựa chọn bước thời gian tính toán ∆t sau đó giả thiết nhiều mực nước H để
tính lưu lượng xả qua tràn bằng công thức thủy lực:
q = m.ε.∑B. g
2 . 2
3
o
H ( 3-10)
Trong đó:
-
Ho là cột nước trên ngưỡng tràn, Ho = H +
g
V
.
2
2
α
.
Do mặt cắt thượng lưu lớn hơn nhiều so với diện tích tràn nước nên ta bỏ qua
lưu tốc tới gần => H = Z - ngtran
∇
-
B là bề rộng ngưỡng tràn, tương ứng với các bề rộng tràn giả thiết là:
B = 8; 11 ; 14 m
-
m, ε: Hệ số lưu lượng và hệ số co hẹp bên ( giả thiết m = 0,97; ε = 0,36).
Như vậy, với bất kỳ thời đoạn tính toán nào do ta đã biết được q1 và Qtb nên ta
có thể xác định được q2 tức là lượng xả qua tràn cuối thời đoạn. Do đó ta đặt:
q = f1(
2
1
1 q
t
V
−
∆
) và q = f2(
2
2
2 q
t
V
+
∆
)
Hai quan hệ trên gọi là hai quan hệ phụ trợ để tính điều tiết lũ.
Thay vào ta có: f2 =Q + f1
Cách tính toán bảng quan hệ phụ trợ.
-
Cột (1): Số thứ tự
-
Cột (2): Giả thiết các mực nước từ MNDBT trở lên.
-
Cột (3) : Cột nước trên ngưỡng: H = Z - ngtran
∇ .
-
Cột (4): Dung tích kho nước, tra quan hệ Z & V.
-
Cột (5): Dung tích siêu cao là phần dung tích điều tiết lũ:
V = (5) – Vngưỡng (Với Vngưỡng = Vo =1,565.106
m3
)
-
Cột (6): Lưu lượng nước qua tràn
q = m.ε.B. g
2 . 2
3
o
H
-
Cột (7): Tính : f1 = (
2
q
t
V
−
∆
)
-
Cột (8): Tính: f2 = (
2
q
t
V
+
∆
)
Sau đó sẽ vẽ đường quan hệ q∼f1, q∼f2 .

3.2.4.2 Sử dụng biểu đồ phụ trợ để tính toán điều tiết
Với mỗi thời đoạn ∆t, tính: )
(
2
1
2
1 Q
Q
Q +
=
Từ q1 đã biết, tra biểu đồ phụ trợ xác định f1.
Thay f1 vào phương trình tính được : f2 = Q +f1
Từ f2, tra biểu đồ ngược lại sẽ được q2. Như vậy ta đã xác định được lưu lượng
xả lũ cuối thời đoạn thứ nhất, và nó cũng là q đầu cho thời đoạn tiếp theo.
Tiếp tục tính tương tự với các thời đoạn tiếp theo với cách lấy q2 của thời
đoạn trước làm q1 của thời đoạn sau. Như vậy sẽ vẽ được đường quan hệ giữa lưu
lượng xả qua tràn với thời gian (q&t).
Để việc tính toán được đơn giản và thuận tiện ta lập bảng tính kết hợp với biểu
đồ. Kết quả được thể hiện ở các bảng tính:
Cách tính bảng điều tiết lũ:
-
Cột (1): Thời đoạn tính toán (∆t = 0,5h =1800s)
-
Cột 2 : Lưu lượng lũ đến.
-
Cột 3: Lưư lựợng trung bình thời đoạn.
-
Cột 4: Lưu lượng xả tương ứng.
-
Cột 5: Trị số f1 tra từ biểu đồ phụ trợ.
-
Cột 6: Trị số f2 tương ứng. f2 = Qtb + f1 (m3
/s)
-
Cột 7: Dung tích kho:Vsc = Vhồ - VMNDBT (103
m3
/s)
-
Cột 8: Tổng lượng nước trong hồ.
-
Cột 9: Mực nước trong hồ.
- Cột 10: Trị số cột nước siêu cao. Hsc= )
(
2
.
.
3
/
2
m
g
B
m
q








Kết quả tính toán được ghi trong bảng 3-6 đến bảng 3-14.
a) Với bề rộng tràn Btràn = 8(m)
Bảng 3-6: Bảng tính quan hệ phụ trợ f1 , f2 với Btràn = 8(m)
TT
Z
(m)
Htr
(m)
Vkho
(106
m3
)
V(
*)
(106
m3
)
q
(m3
/s)
f1
(m3
/s)
f2
(m3
/s)
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)
1 525.60 0.00 1.565 0.000 0.000 2.744 5.140
2 525.80 0.20 1.602 0.037 1.107 37.865 38.972

3 526.00 0.40 1.634 0.069 3.130 70.131 73.261
4 526.20 0.60 1.666 0.101 5.751 102.099 107.849
5 526.40 0.80 1.698 0.133 8.854 133.825 142.679
6 526.60 1.00 1.730 0.165 12.374 165.343 177.717
7 526.80 1.20 1.762 0.197 16.266 196.674 212.941
8 527.00 1.40 1.794 0.229 20.498 227.836 248.334
9 527.20 1.60 1.829 0.264 25.043 262.400 287.444
10 527.40 1.80 1.865 0.300 29.883 296.817 326.700
11 527.60 2.00 1.900 0.335 34.999 331.096 366.095
12 527.80 2.20 1.935 0.370 40.378 365.243 405.621
13 528.00 2.40 1.971 0.406 46.008 399.265 445.272
14 528.20 2.60 2.006 0.441 51.877 433.167 485.044
15 528.40 2.80 2.042 0.477 57.976 466.954 524.930
16 528.60 3.00 2.077 0.512 64.298 500.629 564.927
17 528.80 3.20 2.112 0.547 70.833 534.198 605.032
18 529.00 3.40 2.148 0.583 77.577 567.663 645.240
19 529.20 3.60 2.187 0.622 84.522 605.294 689.815
20 529.40 3.80 2.227 0.662 91.662 642.827 734.489
21 529.60 4.00 2.266 0.701 98.993 680.264 779.257
22 529.80 4.20 2.306 0.741 106.509 717.609 824.118
23 530.00 4.40 2.345 0.780 114.207 754.863 869.070
24 530.20 4.60 2.385 0.820 122.082 792.029 914.111
25 530.40 4.80 2.424 0.859 130.129 829.108 959.237
26 530.60 5.00 2.464 0.899 138.347 866.102 1004.449
27 530.80 5.20 2.503 0.938 146.730 903.014 1049.744
28 531.00 5.40 2.543 0.978 155.276 939.844 1095.120

Bảng 3-7 : Kết quả tính toán điều tiết lũ với tần suất lũ kiểm tra p = 0,2%
T
(giờ)
Q
(m3
/s)
Qtb
(m3
/s)
q
(m3
/s)
f1
(m3
/s)
f2
(m3
/s)
Vsc
(106
m3
)
V hồ
(106
m3
)
Z sc hồ
(m)
Hsc
(m)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.0 0.000 3.808 0.000 0.000 0.000 1.565 525.600 0.000
0.5 6.815 10.223 0.000 2.744 3.808 0.005 1.570 525.600 0.000
1.0 13.630 16.915 0.256 10.869 12.967 0.017 1.582 525.674 0.074
1.5 20.200 23.485 0.741 26.251 27.784 0.029 1.594 525.750 0.150
2.0 26.770 30.063 1.742 47.994 49.736 0.047 1.612 525.865 0.265
2.5 33.355 36.648 3.494 74.563 78.057 0.072 1.637 526.022 0.422
3.0 39.940 43.238 6.050 105.160 111.210 0.102 1.667 526.208 0.608
3.5 46.535 49.833 9.429 138.969 148.397 0.136 1.701 526.417 0.817
4.0 53.130 51.485 13.599 175.202 188.801 0.172 1.737 526.644 1.044
4.5 49.840 48.195 17.910 208.778 226.687 0.205 1.770 526.854 1.254
5.0 46.550 44.905 21.502 235.471 256.973 0.232 1.797 527.016 1.416
5.5 43.260 41.615 24.222 256.154 280.376 0.252 1.817 527.133 1.533
6.0 39.970 38.325 26.316 271.453 297.769 0.268 1.833 527.221 1.621
6.5 36.680 35.035 27.797 281.981 309.778 0.278 1.843 527.281 1.681
7.0 33.390 31.745 28.689 288.327 317.016 0.285 1.850 527.317 1.717
7.5 30.100 28.455 29.066 291.006 320.072 0.287 1.852 527.332 1.732
8.0 26.810 25.168 28.990 290.471 319.461 0.287 1.852 527.329 1.729
8.5 23.525 21.883 28.519 287.119 315.638 0.284 1.849 527.310 1.710
9.0 20.240 18.595 27.701 281.300 309.001 0.278 1.843 527.277 1.677
9.5 16.950 15.305 26.578 273.317 299.895 0.270 1.835 527.231 1.631
10.0 13.660 12.015 25.189 263.433 288.622 0.260 1.825 527.174 1.574
10.5 10.370 8.725 23.649 251.799 275.448 0.248 1.813 527.109 1.509
11.0 7.080 5.310 21.915 238.610 260.524 0.235 1.800 527.034 1.434
11.5 3.540 2.170 19.970 223.950 243.920 0.221 1.786 526.948 1.348
12.0 0.000 0.000 17.842 208.278 226.120 0.205 1.770 526.851 1.251

Bảng 3-8 : Kết quả tính toán điều tiết lũ với tần suất lũ thiết kế p =1%
T
(giờ)
Q
(m3
/s)
Qtb
(m3
/s)
q
(m3
/s)
f1
(m3
/s)
f2
(m3
/s)
Vsc
(106
m3
)
V hồ
(106
m3
)
Z sc hồ
(m)
Hsc
(m)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.0 0.000 3.350 0.000 0.000 0.000 1.565 525.600 0.000
0.5 5.900 8.450 0.000 2.744 3.350 0.005 1.570 525.600 0.000
1.0 11.000 13.625 0.198 9.029 11.194 0.015 1.580 525.664 0.064
1.5 16.250 18.875 0.573 20.926 22.654 0.026 1.591 525.729 0.129
2.0 21.500 24.125 1.156 38.645 39.801 0.038 1.603 525.806 0.206
2.5 26.750 29.375 2.511 60.259 62.770 0.060 1.625 525.945 0.345
3.0 32.000 34.625 4.371 85.263 89.634 0.085 1.650 526.100 0.500
3.5 37.250 39.875 6.824 113.064 119.888 0.112 1.677 526.272 0.672
4.0 42.500 41.188 9.885 143.054 152.939 0.143 1.708 526.461 0.861
4.5 39.875 38.563 13.095 171.147 184.242 0.171 1.736 526.638 1.038
5.0 37.250 35.938 15.909 193.800 209.709 0.194 1.759 526.782 1.182
5.5 34.625 33.313 18.274 211.463 229.738 0.212 1.777 526.897 1.297
6.0 32.000 30.688 20.072 224.703 244.776 0.226 1.791 526.981 1.381
6.5 29.375 28.063 21.318 234.073 255.391 0.235 1.800 527.037 1.437
7.0 26.750 25.438 22.102 240.034 262.135 0.242 1.807 527.072 1.472
7.5 24.125 22.813 22.490 242.982 265.471 0.245 1.810 527.089 1.489
8.0 21.500 20.188 22.527 243.267 265.794 0.245 1.810 527.091 1.491
8.5 18.875 17.563 22.255 241.199 263.454 0.243 1.808 527.079 1.479
9.0 16.250 14.938 21.710 237.052 258.762 0.238 1.803 527.055 1.455
9.5 13.625 12.313 20.923 231.067 251.990 0.232 1.797 527.019 1.419
10.0 11.000 9.688 19.905 223.474 243.379 0.224 1.789 526.973 1.373
10.5 8.375 7.063 18.684 214.478 233.162 0.215 1.780 526.916 1.316
11.0 5.750 4.513 17.294 204.246 221.540 0.205 1.770 526.850 1.250
11.5 3.275 2.038 15.804 192.954 208.759 0.193 1.758 526.777 1.177
12.0 0.000 0.000 14.283 180.709 194.992 0.181 1.746 526.700 1.100

b) Với bề rộng tràn Btràn = 11(m)
TT
Z
(m)
Htr
(m)
Vkho
(106
m3
)
V(
*)
(106
m3
)
q
(m3
/s)
f1
(m3
/s)
f2
(m3
/s)
1 2 3 4 5 6 7 8
1 525.60 0.00 1.565 0.000 0.000 2.744 5.140
2 525.80 0.20 1.602 0.037 1.522 37.657 39.179
3 526.00 0.40 1.634 0.069 4.304 69.544 73.848
4 526.20 0.60 1.666 0.101 7.908 101.020 108.928
5 526.40 0.80 1.698 0.133 12.175 132.165 144.339
6 526.60 1.00 1.730 0.165 17.014 163.022 180.037
7 526.80 1.20 1.762 0.197 22.366 193.624 215.990
8 527.00 1.40 1.794 0.229 28.184 223.993 252.178
9 527.20 1.60 1.829 0.264 34.435 257.705 292.139
10 527.40 1.80 1.865 0.300 41.089 291.214 332.303
11 527.60 2.00 1.900 0.335 48.124 324.533 372.657
12 527.80 2.20 1.935 0.370 55.520 357.672 413.192
13 528.00 2.40 1.971 0.406 63.261 390.638 453.899
14 528.20 2.60 2.006 0.441 71.331 423.440 494.770
15 528.40 2.80 2.042 0.477 79.717 456.083 535.800
16 528.60 3.00 2.077 0.512 88.409 488.574 576.983
17 528.80 3.20 2.112 0.547 97.396 520.917 618.313
18 529.00 3.40 2.148 0.583 106.668 553.118 659.786
19 529.20 3.60 2.187 0.622 116.217 589.446 705.663
20 529.40 3.80 2.227 0.662 126.035 625.640 751.675
21 529.60 4.00 2.266 0.701 136.115 661.703 797.818
22 529.80 4.20 2.306 0.741 146.450 697.639 844.089
23 530.00 4.40 2.345 0.780 157.035 733.449 890.484
24 530.20 4.60 2.385 0.820 167.862 769.139 937.001
25 530.40 4.80 2.424 0.859 178.928 804.709 983.637
26 530.60 5.00 2.464 0.899 190.227 840.162 1030.389
27 530.80 5.20 2.503 0.938 201.754 875.502 1077.256
28 531.00 5.40 2.543 0.978 213.505 910.730 1124.234

T
(giờ)
Q
(m3
/s)
Qtb
(m3
/s)
q
(m3
/s)
f1
(m3
/s)
f2
(m3
/s)
Vsc
(106
m3
)
V hồ
(106
m3
)
Z sc hồ
(m)
Hsc
(m)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.0 0.000 3.808 0.000 0.000 0.000 1.565 525.600 0.000
0.5 6.815 10.223 0.000 2.744 3.808 0.005 1.570 525.600 0.000
1.0 13.630 16.915 0.350 10.772 12.967 0.017 1.582 525.674 0.074
1.5 20.200 23.485 1.008 25.870 27.687 0.029 1.594 525.749 0.149
2.0 26.770 30.063 2.339 47.016 49.355 0.047 1.612 525.861 0.261
2.5 33.355 36.648 4.636 72.443 77.079 0.071 1.636 526.012 0.412
3.0 39.940 43.238 7.927 101.163 109.090 0.099 1.664 526.189 0.589
3.5 46.535 49.833 12.183 132.218 144.401 0.130 1.695 526.384 0.784
4.0 53.130 51.485 17.314 164.736 182.050 0.163 1.728 526.591 0.991
4.5 49.840 48.195 22.403 193.818 216.221 0.193 1.758 526.777 1.177
5.0 46.550 44.905 26.550 215.463 242.013 0.216 1.781 526.918 1.318
5.5 43.260 41.615 29.465 230.903 260.368 0.231 1.796 527.013 1.413
6.0 39.970 38.325 31.366 241.152 272.518 0.242 1.807 527.073 1.473
6.5 36.680 35.035 32.454 247.023 279.477 0.248 1.813 527.107 1.507
7.0 33.390 31.745 32.858 249.200 282.058 0.250 1.815 527.120 1.520
7.5 30.100 28.455 32.684 248.261 280.945 0.249 1.814 527.114 1.514
8.0 26.810 25.168 32.022 244.694 276.716 0.245 1.810 527.094 1.494
8.5 23.525 21.883 30.950 238.911 269.861 0.239 1.804 527.060 1.460
9.0 20.240 18.595 29.532 231.261 260.793 0.231 1.796 527.015 1.415
9.5 16.950 15.305 27.811 222.045 249.856 0.222 1.787 526.960 1.360
10.0 13.660 12.015 25.800 211.550 237.350 0.212 1.777 526.893 1.293
10.5 10.370 8.725 23.584 199.981 223.565 0.200 1.765 526.818 1.218
11.0 7.080 5.310 21.282 187.424 208.706 0.187 1.752 526.738 1.138
11.5 3.540 2.170 18.904 173.830 192.734 0.173 1.738 526.651 1.051
12.0 0.000 0.000 16.467 159.533 176.000 0.158 1.723 526.559 0.959

T (giờ)
Q
(m3
/s)
Qtb
(m3
/s)
q
(m3
/s)
f1
(m3
/s)
f2
(m3
/s)
Vsc
(106
m3
)
V hồ
(106
m3
)
Z hồ
(m)
Hsc
(m)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.0 0.000 3.350 0.000 0.000 0.000 1.565 525.600 0.000
0.5 5.900 8.450 0.000 2.744 3.350 0.005 1.570 525.600 0.000
1.0 11.000 13.625 0.271 8.954 11.194 0.015 1.580 525.663 0.063
1.5 16.250 18.875 0.780 20.631 22.579 0.025 1.590 525.728 0.128
2.0 21.500 24.125 1.548 37.958 39.506 0.037 1.602 525.802 0.202
2.5 26.750 29.375 3.360 58.723 62.083 0.059 1.624 525.939 0.339
3.0 32.000 34.625 5.768 82.330 88.098 0.083 1.648 526.086 0.486
3.5 37.250 39.875 8.875 108.080 116.955 0.109 1.674 526.248 0.648
4.0 42.500 41.188 12.665 135.290 147.955 0.136 1.701 526.421 0.821
4.5 39.875 38.563 16.532 159.946 176.478 0.162 1.727 526.581 0.981
5.0 37.250 35.938 19.764 178.745 198.508 0.182 1.747 526.705 1.105
5.5 34.625 33.313 22.171 192.511 214.682 0.196 1.761 526.793 1.193
6.0 32.000 30.688 23.947 201.876 225.823 0.206 1.771 526.856 1.256
6.5 29.375 28.063 25.031 207.533 232.564 0.212 1.777 526.894 1.294
7.0 26.750 25.438 25.518 210.077 235.596 0.214 1.779 526.910 1.310
7.5 24.125 22.813 25.505 210.010 235.515 0.214 1.779 526.910 1.310
8.0 21.500 20.188 25.072 207.750 232.822 0.212 1.777 526.895 1.295
8.5 18.875 17.563 24.287 203.650 227.937 0.208 1.773 526.868 1.268
9.0 16.250 14.938 23.206 198.007 221.213 0.202 1.767 526.830 1.230
9.5 13.625 12.313 21.913 191.032 212.945 0.194 1.759 526.784 1.184
10.0 11.000 9.688 20.484 182.861 203.345 0.186 1.751 526.732 1.132
10.5 8.375 7.063 18.877 173.672 192.548 0.176 1.741 526.672 1.072
11.0 5.750 4.513 17.118 163.616 180.734 0.165 1.730 526.604 1.004
11.5 3.275 2.038 15.400 152.729 168.128 0.155 1.720 526.536 0.936
12.0 0.000 0.000 13.588 141.178 154.766 0.143 1.708 526.461 0.861

c) Với bề rộng tràn Btràn = 14(m)
TT
Z
(m)
Htr
(m)
Vkho
(106
m3
)
V(
*)
(106
m3
)
q
(m3
/s)
f1
(m3
/s)
f2
(m3
/s)
1 2 3 4 5 6 7 8
1 525.60 0.00 1.565 0.000 0.000 2.744 5.140
2 525.80 0.20 1.602 0.037 1.937 37.450 39.387
3 526.00 0.40 1.634 0.069 5.478 68.957 74.435
4 526.20 0.60 1.666 0.101 10.064 99.942 110.006
5 526.40 0.80 1.698 0.133 15.495 130.504 145.999
6 526.60 1.00 1.730 0.165 21.655 160.702 182.357
7 526.80 1.20 1.762 0.197 28.466 190.575 219.040
8 527.00 1.40 1.794 0.229 35.871 220.150 256.021
9 527.20 1.60 1.829 0.264 43.826 253.009 296.835
10 527.40 1.80 1.865 0.300 52.295 285.611 337.906
11 527.60 2.00 1.900 0.335 61.249 317.971 379.220
12 527.80 2.20 1.935 0.370 70.662 350.101 420.763
13 528.00 2.40 1.971 0.406 80.513 382.012 462.525
14 528.20 2.60 2.006 0.441 90.785 413.713 504.497
15 528.40 2.80 2.042 0.477 101.459 445.212 546.671
16 528.60 3.00 2.077 0.512 112.521 476.518 589.039
17 528.80 3.20 2.112 0.547 123.959 507.636 631.594
18 529.00 3.40 2.148 0.583 135.759 538.572 674.331
19 529.20 3.60 2.187 0.622 147.913 573.598 721.511
20 529.40 3.80 2.227 0.662 160.408 608.453 768.862
21 529.60 4.00 2.266 0.701 173.237 643.142 816.379
22 529.80 4.20 2.306 0.741 186.391 677.668 864.059
23 530.00 4.40 2.345 0.780 199.862 712.036 911.898
24 530.20 4.60 2.385 0.820 213.643 746.248 959.891
25 530.40 4.80 2.424 0.859 227.727 780.309 1008.036
26 530.60 5.00 2.464 0.899 242.107 814.222 1056.329
27 530.80 5.20 2.503 0.938 256.777 847.990 1104.767
28 531.00 5.40 2.543 0.978 271.733 881.615 1153.348
T
(giờ)
Q
(m3
/s)
Qtb
(m3
/s)
q
(m3
/s)
f1
(m3
/s)
f2
(m3
/s)
Vsc
(106
m3
)
V hồ
(106
m3
)
Z sc hồ
(m)
Hsc
(m)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.0 0.000 3.808 0.000 0.000 0.000 1.565 525.600 0.000
0.5 6.815 10.223 0.000 2.744 3.808 0.005 1.570 525.600 0.000
1.0 13.630 16.915 0.443 10.676 12.967 0.017 1.582 525.673 0.073
1.5 20.200 23.485 1.270 25.496 27.591 0.029 1.594 525.748 0.148
2.0 26.770 30.063 2.906 46.075 48.981 0.046 1.611 525.857 0.257
2.5 33.355 36.648 5.698 70.439 76.137 0.069 1.634 526.002 0.402
3.0 39.940 43.238 9.688 97.399 107.087 0.097 1.662 526.173 0.573
3.5 46.535 49.833 14.686 125.951 140.637 0.126 1.691 526.356 0.756
4.0 53.130 51.485 20.541 155.242 175.783 0.156 1.721 526.546 0.946
4.5 49.840 48.195 26.180 180.548 206.727 0.183 1.748 526.712 1.112
5.0 46.550 44.905 30.409 198.334 228.743 0.201 1.766 526.829 1.229
5.5 43.260 41.615 33.312 209.928 243.239 0.214 1.779 526.906 1.306
6.0 39.970 38.325 34.974 216.568 251.543 0.221 1.786 526.949 1.349
6.5 36.680 35.035 35.645 219.248 254.893 0.223 1.788 526.966 1.366
7.0 33.390 31.745 35.523 218.760 254.283 0.223 1.788 526.963 1.363
7.5 30.100 28.455 34.767 215.739 250.505 0.220 1.785 526.944 1.344
8.0 26.810 25.168 33.503 210.691 244.194 0.215 1.780 526.911 1.311
8.5 23.525 21.883 31.834 204.025 235.858 0.208 1.773 526.867 1.267
9.0 20.240 18.595 29.841 196.066 225.907 0.199 1.764 526.813 1.213
9.5 16.950 15.305 27.653 187.009 214.661 0.189 1.754 526.753 1.153
10.0 13.660 12.015 25.360 176.954 202.314 0.179 1.744 526.689 1.089
10.5 10.370 8.725 22.882 166.086 188.969 0.167 1.732 526.617 1.017
11.0 7.080 5.310 20.376 154.435 174.811 0.155 1.720 526.541 0.941
11.5 3.540 2.170 17.824 141.921 159.745 0.143 1.708 526.461 0.861
12.0 0.000 0.000 15.207 128.884 144.091 0.129 1.694 526.374 0.774

T (giờ)
Q
(m3
/s)
Qtb
(m3
/s)
q
(m3
/s)
f1
(m3
/s)
f2
(m3
/s)
Vsc
(106
m3
)
V hồ
(106
m3
)
Z hồ
(m)
Hsc
(m)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.0 0.000 3.350 0.000 0.000 0.000 1.565 525.600 0.000
0.5 5.900 8.450 0.000 2.744 3.350 0.005 1.570 525.600 0.000
1.0 11.000 13.625 0.342 8.880 11.194 0.015 1.580 525.663 0.063
1.5 16.250 18.875 0.982 20.341 22.505 0.025 1.590 525.727 0.127
2.0 21.500 24.125 1.927 37.277 39.216 0.037 1.602 525.799 0.199
2.5 26.750 29.375 4.161 57.241 61.402 0.058 1.623 525.933 0.333
3.0 32.000 34.625 7.049 79.567 86.616 0.081 1.646 526.073 0.473
3.5 37.250 39.875 10.696 103.496 114.192 0.105 1.670 526.225 0.625
4.0 42.500 41.188 15.098 128.273 143.371 0.131 1.696 526.386 0.786
4.5 39.875 38.563 19.470 149.991 169.461 0.154 1.719 526.532 0.932
5.0 37.250 35.938 22.805 165.748 188.553 0.170 1.735 526.635 1.035
5.5 34.625 33.313 25.244 176.442 201.686 0.182 1.747 526.708 1.108
6.0 32.000 30.688 26.742 183.013 209.755 0.189 1.754 526.751 1.151
6.5 29.375 28.063 27.474 186.226 213.700 0.192 1.757 526.772 1.172
7.0 26.750 25.438 27.584 186.705 214.289 0.193 1.758 526.775 1.175
7.5 24.125 22.813 27.185 184.958 212.143 0.191 1.756 526.764 1.164
8.0 21.500 20.188 26.373 181.397 207.770 0.187 1.752 526.740 1.140
8.5 18.875 17.563 25.225 176.360 201.584 0.182 1.747 526.707 1.107
9.0 16.250 14.938 23.802 170.120 193.922 0.175 1.740 526.665 1.065
9.5 13.625 12.313 22.156 162.902 185.058 0.167 1.732 526.615 1.015
10.0 11.000 9.688 20.444 154.770 175.214 0.159 1.724 526.562 0.962
10.5
8.375 7.063 18.622 145.835
164.45
7
0.150 1.715 526.504 0.904
11.0 5.750 4.513 16.664 136.234 152.898 0.139 1.704 526.440 0.840
11.5
3.275 2.038 14.702 126.044
140.74
6
0.128 1.693 526.372 0.772
12.0 0.000 0.000 12.791 115.290 128.082 0.118 1.683 526.304 0.704

Bảng 3-15: Bảng tổng hợp tính toán điều tiết lũ
Btr (m)
p =1% p =0,2%
qxả (m3
/s) Hsc (m) MNLTK (m) qxả (m) Hsc (m) MNLKT(m)
8 22,53 1,49 527,09 29,07 1,73 527,33
11 25,52 1,31 526,91 32,86 1,52 527,12
14 27,58 1,18 526,78 35,65 1,37 526,97

Thiết kế hồ chứa nước Bắc Quang - PA3 GVHD: TS Lê Xuân Khâm
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐẬP ĐẤT VÀ TRÀN XẢ LŨ
4.1 Hình thức đập chắn chính.
Dựa vào chiều cao sơ bộ của công trình (khoảng 15÷35m), điều kiện địa hình,
địa chất, điều kiện vật liệu xây dựng, điều kiện và kỹ thuật thi công ta chọn hình
thức đập chắn chính là đập đất đồng chất.
4.2 Các tài liệu phục vụ thiết kế.
4.2.1 Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế.
a) Cấp công trình
• Theo nhiệm vụ của công trình:
Nhiệm vụ chính của công trình là cấp nước tưới cho 145 ha lúa và 60 ha cây
ăn quả, theo bảng 1 QCVN 04-05:2012/BNNPTNT cấp công trình là cấp IV.
• Theo đặc tính kĩ thuật của công trình:
Sơ bộ chọn chiều cao lớn nhất của đập chắn trong khoảng 15÷35m, đập được
đặt trên nền B, theo bảng 1 QCVN 04-05: 2012/BNNPTNT cấp công trình là cấp II.
Dựa trên 2 điều kiện thì cấp công trình là cấp II.
b) Các chỉ tiêu thiết kế:
Theo QCVN 04-05:2012/BNNPTNT với công trình cấp II ta có:
-
Mức bảo đảm thiết kế của công trình (%):
Theo bảng 3 QCVN04-05:2012/BNNPTNT với công trình cấp II phục vụ tưới
thì mức bảo đảm thiết kế của công trình là P% = 85%.
- Lưu lượng mực nước lớn nhất thiết kế và kiểm tra: (Bảng 4 QCVN 04-05:
2012/BNNPTNT)
+ Tần suất thiết kế: p = 1%.
+ Tần suất kiểm tra: p = 0.2%.
-
Tần suất gió lớn nhất khi tính toán sóng do gió: (Bảng 3 TCVN8216-2009)
+ Ở MNDBT : p = 4%
+ Ở MNLTK : p = 50%
-
Hệ số tổ hợp tải trọng nc :Theo phụ lục B QCVN 04-05:2012/BNNPTNT.
Khi tính toán với trạng thái giới hạn thứ nhất :
+ nc = 1,00 - đối với tổ hợp tải trọng cơ bản.
+ nc = 0,9 - đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt.
+nc = 0,95 - đối với tổ hợp tải trọng trong thời kỳ thi công và sửa chữa.
Khi tính toán với trạng thái giới hạn thứ hai : Lấy hệ số nc = 1,00.
-
Hệ số tin cậy Kn :Theo QCVN 04-05:2012/BNNPTNT với công trình cấp II:
+ Khi tính toán với trạng thái giới hạn thứ nhất : Lấy hệ số Kn = 1,15.
+ Khi tính toán với trạng thái giới hạn thứ hai : Lấy hệ số Kn = 1,00.

-
Hệ số vượt tải n : Theo phụ lục B QCVN 04-05:2012/BNNPTNT khi tính
ổn định công trình và độ bền công trình, do công trình chủ yếu chịu tác dụng của
trọng lượng bản thân nên lấy : n = 1,05.
-
Hệ số điều kiện làm việc: Theo phụ lục B QCVN 04-05:2012/BNNPTNT
Các mái dốc tự nhiên và nhân tạo => m = 1,00.
-
Hệ số an toàn cho phép về ổn định của mái đập đất [K] :
Theo bảng 7 TCVN 8216-2009 Công trình cấp II :
+ Tải trọng chủ yếu [K] = 1,30.
+ Tải trọng đặc biệt [K] = 1,10.
-
Chiều cao an toàn của đập ( tra theo bảng 2 TCVN 8216-2009)
+Ở MNDBT: 0,7 (m)
+Ở MNLTK:0,5 (m)
+Ở MNLKT: 0,2 (m)
4.3 Xác định cao trình đỉnh đập.
Đập là một hạng mục công trình quan trọng nhất trong cụm công trình đầu
mối, nó chiếm một khối lượng không nhỏ về mặt vốn đầu tư. Kích thước cũng như
cao trình đỉnh đập có ảnh hưởng rất lớn đến sự làm việc an toàn và giá thành của
đập.
Khi xác định cao trình đỉnh đập, một mặt cần bảo đảm trong các trường hợp
xảy ra lũ và sóng vỗ nước vẫn không tràn qua đỉnh đập được, nhưng mặt khác cần
xác định được hợp lý các trường hợp có khả năng xảy ra sự cố, để cao trình đỉnh
đập đã được xác định không quá thấp hoặc quá cao. Nếu quá thấp sẽ không đảm
bảo an toàn cho đập, còn nếu quá cao thì sẽ gây lãng phí.
Mục đích của việc tính toán cao trình đỉnh đập là để tìm ra được một cao trình
đỉnh đập hợp lý nhất thoả mãn các yêu cầu về kinh tế - kỹ thuật.
Cao trình đỉnh đập được xác định ứng với MNDBT, MNLTK và MNLKT.
1
∇ = MNDBT + hsl + Δh + a (4-1)
2
∇ = MNLTK +
'
sl
h + Δh’+a’ (4-2)
3
∇ = MNLKT + a’’ (4-3)
Trong đó:
Δh; Δh’: Độ dềnh cao do gió ứng với MNDBT và MNLTK.
hsl; hsl’: Chiều cao sóng leo ứng với gió lớn nhất và gió bình quân lớn nhất.
a; a’; a’’: Độ vượt cao an toàn.
Cao trình đỉnh đập được chọn: Zđđ = max ( 3
2
1 ;
; ∇
∇
∇ ).
4.3.1 Xác định cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT.( 1
∇ )
Theo TCVN 8216-2009 các thông số được xác định như sau:
Tính toán độ dềnh cao do gió:

α
cos
.
.
.
10
.
2
2
6
H
g
D
V
h −
=
∆ (4-4)
Trong đó:
V: Vận tốc gió lớn nhất ứng với tần suất 4%. V = 29,5 m/s.
D: Chiều dài đà sóng ứng với MNDBT, xác định được dựa vào điều kiện địa
hình D = 575 m.
H: sâu nước trước đập ứng với MNDBT:
H = MNDBT - day
∇ = 525,6 – 500 = 25,6 (m)
Dựa vào địa hình, địa chất vùng tuyến đập xác định được day
∇ = 500 (m).
α: Góc kẹp giữa trục dọc của đập và hướng gió.Tính cho trường hợp bất lợi
nhất khi hướng gió vuông góc với trục đập, α = 0o ⇒cosα =1
Thay vào (4-4) ta được:
2
6 29,5 .575
2.10 .1
9,81.25,6
h −
∆ = = 0,004 (m)
TheoTCVN 8421-2010, chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định như
sau :
hsl 1% = K1.K2.K3.K4. Kα
hs 1%. (4-5)
Trong đó :
hs 1% : chiều cao sóng ứng với mức bảo đảm 1%.
K1, K2, K3, K4, Kα : Các hệ số.
+ hs 1% được xác định như sau ( theo TCVN 8421-2010) : hs1% = K1%.h
- Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu: λ
0,5
H > ( 4-6)
- Tính các đại lượng không thứ nguyên
V
gt
, 2
V
gD
Trong đó :
t - Thời gian gió thổi liên tục (s), do không có tài liệu nên ta có thể lấy
t = 6 giờ=21600(s)
=>
. 9.81 21600
7182,915
29,5
g t x
V
= =
- Tra đường bao đồ thị hình A1 trong TCVN 8421-2010:
=> Ta xác định được các đại lượng: 2
V
h
g
= 0.065,
V
τ
g.
= 3,3.
Tính đại lượng không thứ nguyên: 2 2
. 9,81.575
6,482
29,5
g D
V
= =
- Tra đường bao đồ thị hình A1 trong TCVN 8421-2010:
=> Ta xác định được các đại lượng: 2
V
h
g
= 0,0015,
V
τ
g.
= 0,34.

- Chọn trị số nhỏ trong 2 trị số tra được ở trên. Từ đó xác định được các giá
trị:h , τ , λ như sau :
g
V
.
V
h
g
h
2
2 







= = 0,0015.
2
32
9,81
= 0,157 (m)
g
V
.
V
τ
g
τ 







= = 0,34.
32
9,81
= 1,109 (m)
2π
τ
g.
λ
2
= =
2
9,81.1,109
2.3,14
= 1,92 (m)
- Kiểm tra lại điều kiện (4-6): H =25,6 (m) > 0,5 λ = 0,96 (m) thoả mãn nên
giả thiết sóng nước sâu là đúng.
Tính chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%: hs1% = K1%. h (4 -7)
Trong đó: h : Chiều cao sóng trung bình h = 0,157 (m)
K1%: Hệ số tra ở đồ thị hình A2 trong TCVN 8421-2010 phụ thuộc
vào giá trị
2
.
V
D
g
= 6,482 và mức đảm bảo i =1% tra được: K1% = 2,05
Thay vào (4 -7) ta được: hs1% = 2,05 . 0,157 =0,32 (m).
Xác định các hệ số trong công thức (4-5)
- K1, K2: hệ số phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái và độ nhám tương đối
trên mái %
1
s
h
∆
, tra ở bảng 6 trong TCVN 8421-2010 ta được K1 = 1, K2 = 0,9.
- K3: Hệ số phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái nghiêng m, tra ở bảng 7
trong TCVN 8421-2010 sơ bộ chọn hệ số mái m = 3-5, vận tốc gió V = 29,5 m/s >
20m/s ta được K3 = 1,5
- K4: Hệ số được xác định từ đồ thị hình 11 trong TCVN 8421-2010 phụ thuộc
vào hệ số mái nghiêng của công trình m=3-5 và tỷ số
%
1
s
h
λ
=
1,92
6
0,32
= ⇒ K4 = 0,8
- Kα: Hệ số phụ thuộc vào góc α giữa hướng gió và pháp tuyến với trục đập tra bảng 9
trong TCVN 8421-2010 ⇒ Kα = 1.
Thay các trị số K1; K2; K3; K4; Kα ,hs1%vào công thức (3.5) ta được:
hsl 1% =1.0,9.1,5.0,8 .1.0,32 = 0,35 (m)
Thay vào công thức (4- 1) ta được:
1
∇ = 525,6 + 0,004 + 0,35 + 0,7 = 526,7 (m)

4.3.2 Xác định cao trình đỉnh đập ứng với MNLTK của các phương án ( 2
∇ ).
Cách tính toán tương tự như trên nhưng ứng với vận tốc gió bình quân lớn
nhất ứng với tần suất gió P = 50% ⇒ V = 16m/s, đà sóng D = 820m, độ vượt cao
an toàn a’ = 0,5 (m)
4.3.3 Xác định cao trình đỉnh đập ứng với MNLKT ( 3
∇ )
3
∇ = MNLKT + a’’
Vậy cao trình đỉnh đập là:
Zđđ = max ( 3
2
1 ;
; ∇
∇
∇ )
Cách xác định cao trình đỉnh đập với từng phương án ghi trong bảng 4-1.
Bảng 4-1: Cách xác định cao trình đỉnh đập các phương án
Thông số Đơn vị
Trường hợp tính toán
MNDBT
MNLTK MNLKT
Btr = 8 Btr =11 Btr =14 Btr = 8 Btr=11 Btr=14
MN m 525,6 527,09 526,91 526,78 527,33 527,12 526,97
Z đáy m 500 500 500 500 500 500 500
H m 25,6 27,09 26,91 26,78 27,33 27,12 26,97
D m 575 820 820 820
V m/s 29,5 16 16 16
α (o) 0 0 0 0
Δh m 0,004 0,0016 0,0016 0,0016
gD/V2 6,482 31,423 31,423 31,423
gt/V 7182,92 13243,5 13243,5 13243,5
g h /V2 0,0015 0,035 0,035 0,035
gτ /V 0,34 0,56 0,56 0,56
τ m 1,109 0,913 0,913 0,913
h m 0,157 0,913 0,913 0,913
λ m 1,921 1,302 1,302 1,302
0,5. λ 0,96 0,651 0,651 0,651
H > 0,5λ TM TM TM TM
K1% 2,05 2,05 2,05 2,05
hs1% m 0,322 1,872 1,872 1,872
K1 1 1 1 1
K2 0.9 0.9 0.9 0.9
K3 1.5 1.34 1.34 1.34
/hs1%
 6,0 0,696 0,696 0,696
K4 0.8 0.6 0.6 0.6
Kα 1 1 1 1
hsl 0.35 1,52 1,52 1,52

a,a',a" m 0,7 0,5 0,5 0,5 0,2 0,2 0,2
Zđđ m 526,7 529,1 528,9 528,8 527,5 527,3 527,2
Bảng 4-2: Bảng tổng hợp cao trình đỉnh đập với từng phương án Btràn
Btr (m) 8 11 14
Z đỉnh đập (m) 529,1 528,9 528,8
4.4 Cấu tạo các chi tiết đập.
4.4.1 Cấu tạo đỉnh đập :
Việc lựa chọn, kích thước, cấu tạo, và hình thức gia cố phụ thuộc vào điều
kiện làm việc của đập, điều kiện thi công và các yêu cầu về giao thông.
Trên đập này không có yêu cầu về giao thông mà chỉ có yêu cầu về cấu tạo và
thi công. Để các xe cơ giới thi công có thể đi lại thuận tiên ta chọn Bđ = 6,0 (m).,
Kết cấu đỉnh đập bao gồm : trên mặt rải một lớp đá dăm cấp phối dày 25 cm,
phía dưới là một lớp cát đệm dày 10 cm., mặt đập làm dốc về hai phía để thoát nước
với độ dốc i=3%.
4.4.2 Mái đập và cơ đập :
4.4.2.1 Mái đập:
Mái đập phải đảm bảo ổn định theo tiêu chuẩn quy định trong mọi điều kiện
làm việc của đập.Hình dạng và kích thước mái dốc phụ vào hình thức, chiều cao
đập, loại đất đắp, tính chất nền, điều kiện thi công, khai thác… Đất có hệ số dính và
hệ số ma sát trong càng bé thì mái dốc càng thoải, vì vậy mà mái dốc thượng lưu
thoải hơn mái dốc hạ lưu.
Trong thiết kế đập đất vấn đề xác định mái dốc hợp lý của đập đất là rất quan
trọng, vì hệ số mái dốc lớn hay nhỏ ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của đập như
ổn định trượt của mái dốc, ổn định thấm của than đập, lưu lượng thấm, khối lượng
giá thành công trình. Mái càng thoải thì càng tốt về mặt kĩ thuật tuy nhiên sẽ làm
giá thành công trình tăng lên vì vậy mà ta phải xác định độ dốc mái hợp lý hay nói
cách khác cần xác định mặt cắt đập một cách hợp lý.
Sơ bộ ta có thể chọn hệ số mái dốc theo công thức sau:
Mái thượng lưu : mtl = 0,05H + 2,00. (4-8)
Mái hạ lưu : mhl = 0,05H + 1,50. (4-9)
Trong đó : H – Chiều cao đập (m).
Để thuận tiện cho thi công và bố trí cấu tạo đập sơ bộ ta chọn:
mtl = 3,5; m’tl = 3,0
mhl = 3.0; m’hl = 2,5
Hệ số mái được kiểm tra lại và quyết định thông qua tính ổn định đập.

4.4.2.2 Cơ đập
Theo 14 TCN 157 -2005 ta có: Trên mái đập nên bố trí các cơ do yêu cầu thi
công, kiểm tra sửa chữa trong quá trình quản lý khai thác, do sử dụng đê quai thi
công ở thượng lưu và đống đá tiêu nước ở hạ lưu vào đập. Số lượng cơ phụ thuộc
vào chiều cao của đập, điều kiện thi công, kiểu gia cố mái và khả năng ổn định của
toàn đập.
Ở mái thượng lưu, việc bố trí cơ đập phụ thuộc vào điều kiện thi công và hình
thức bảo vệ mái, bố trí cơ thượng lưu ở giới hạn dưới của lớp gia cố chính để tạo ra
gối đỡ cần thiết.
Ở mái hạ lưu, nên bố trí cơ để sử dụng vào việc tập trung và dẫn nước mưa,
làm đường công tác, và làm tăng sự ổn định của mái đập khi cần thiết. Khoảng 10
đến 15m theo bố trí một cơ, vì đập cao trên 20m nên ở mái hạ lưu ta bố trí một cơ.
Chiều rộng cơ bằng 3m. Hệ số mái trên cơ là 2,5; hệ số mái dưới cơ là 3,0. Trên cơ
hạ lưu ta bố trí các rãnh thoát nước ngang để tập trung nước mưa từ trên mái đổ
xuống, rãnh thoát nước hình vuông, có kích thước (40x40)cm. Các rãnh thoát nước
dọc cơ có kích thước (20x20)cm, bố trí khoảng cách giữa chúng là 40m. Rãnh thoát
nước làm bằng đá xây vữa M100. Đỉnh của cơ có độ dốc i = 3% về phía hạ lưu, trên
bề mặt đỉnh của cơ được phủ một lớp bảo vệ là dăm sỏi dày 20÷25 cm.
Với mái thượng lưu không bố trí cơ.
4.4.3 Bảo vệ mái thượng, hạ lưu :
- Bảo vệ mái hạ lưu : Mái dốc hạ lưu cần được bảo vệ để chống xói do nước
mưa gây ra .Biện pháp bảo vệ là trồng cỏ .Trên mái đập ta rải một lớp đất dày 20,
trồng cỏ bố trí các rãnh nhỏ chéo nhau, nghiêng với trục đập một góc 45o
tạo thành
các ô, trong rãnh bỏ đá dăm để tập trung nước mưa và chống xói mòn, nước từ các
rãnh nghiêng này đổ vào rãnh ngang trên cơ đập, mương ngang có độ dốc về hai
bên bờ để nối với mương dọc, dẫn nước về hạ lưu. Các ô cỏ là các hình vuông có
kích thước 5 x 5(m).Phạm vi bảo vệ từ đỉnh đập tới đỉnh lăng trụ thoát nước.
500
2
0
20
5
0
0
5
0
0
- Bảo vệ mái thượng lưu : Mái thượng lưu chịu nhiều tác động của các yếu tố
như : sóng, nhiệt độ thay đổi, lực thấm thủy động khi mực nước hồ rút nhanh….

Hình thức bảo vệ mái được lựa chọn tùy thuộc vào điều kiện chịu lực, cấp của công
trình và điều kiện vật liệu xây dựng. Do hs = 1,52 (m) là tương đối cao nên chọn
hình thức gia cố bằng các tấm bê tông đúc sẵn có đục lỗ thoát nước. Các tấm bê
tông gia cố mái thượng lưu có dạng hình chữ nhật có kích thước 2x2 m, được làm
bằng bê tông cốt thép M150, chiều dày của tấm bê tông này chọn hb= 15cm. Các
tấm bê tông được nối với nhau bằng các khe nối kín, bên dưới các tấm bê tông là
tầng đệm bao gồm một lớp sỏi dày 20cm, lớp cát thô dày 15cm. Dọc theo phần mái
thượng lưu tiếp giáp với cơ đập và giới hạn dưới phần gia cố chính làm chân tựa
bằng bê tông cốt thép M150 nhằm tăng ổn định cho các tấm bê tông. Phạm vi bảo
vệ từ cao trình đỉnh đập đến cao trình thấp hơn MNC một đoạn là : 1,5.hsl1%
4.4.4 Thiết bị thoát nước thân đập.
4.4.4.1 Mục đích của thiết bị thoát nước.
Do có sự chênh lệch mực nước thượng, hạ lưu đập nên trong thân đập xuất
hiện dòng thấm từ thượng lưu về hạ lưu. Các dòng thấm này nếu mạnh sẽ gây ra các
hiện tượng bất lợi cho công trình như: xói mòn, trôi đất, sạt lở mái đập…. làm hư
hỏng công trình. Vì thế chúng ta phải có các biện pháp làm giảm áp lực thấm bằng
cách lắp đặt các bộ phận tiêu thoát nước để:
- Không cho dòng thấm thoát ra trên mái hạ lưu.
- Hạ thấp đúng đắn và kinh tế đường bão hoà để nâng độ ổn định đập.
- Dẫn nước thấm qua thân đập và nền đập xuống hạ lưu.
- Ngăn ngừa những biến dạng do thấm.
4.4.4.2 Hình thức và cấu tạo của thiết bị thoát nước:
Hình thức và cấu tạo của thiết bị thoát nước phụ thuộc và loại đập, điều kiện
địa chất của vật liệu đắp đập, mực nước hạ lưu và khả năng thi công. Trong công
trình này ta chọn bộ phận tiêu thoát nước bằng lăng trụ cho phần lòng sông và kiểu
áp mái cho phần sườn đồi.
a) Với đoạn lòng sông.
Khi hạ lưu có nước, mực nước hạ lưu không lớn có thể chọn hình thức thoát
nước là lăng trụ.
Cao trình đỉnh lăng trụ chọn cao hơn mực nước hạ lưu lớn nhất khoảng
0,5÷1,0 (m)
Chiều rộng của đỉnh lăng trụ thoát nước ta chọn b = 2,0m. Khối lăng trụ được
xếp bằng đá hộc có hệ số mái mtl = 1,0; mhl = 1,5. Mặt tiếp xúc giữa lăng trụ với đập
và nền được bố trí tầng lọc ngược.
b) Đoạn trên sườn đồi:
Ứng với trường hợp không có nước ta chọn hình thức thoát nứơc kiểu áp mái.
Cao trình của thiết bị thoát nước điểm ra của đường bão hoà 0,5m.

Tầng lọc ngược được làm ở chỗ tiếp giáp của bộ phận tiêu nước với nền đập
và thân đập. Vật liệu làm tầng lọc ngược được chọn với điều kiện không cho phép
phá hoại độ bền thấm của chỗ tiếp giáp giữa các loại vật liệu ở cạnh nhau khi xây
dựng và khai thác công trình.
Chiều dày của tầng lọc ngược được xác định theo điều kiện thi công nhưng
không nhỏ hơn 0,2m.
4.4.5 Bộ phận chống thấm.
Dựa vào tài liệu địa chất mặt cắt dọc tuyến đập và tính chất cơ lý của đất đắp
đập ta thấy cả đất đắp đập và nền đều có hệ số thấm lớn mặt khác ta thấy mực nước
thượng lưu đập ứng với MNDBT và MNLTK đều lớn vì vậy mà ta cần thiết kế thiết
bị chống thấm cho đập và nền. Tác dụng của bộ phận chống thấm là:
-
Hạ thấp đường bão hoà trong thân đập để tăng ổn định cho mái dốc hạ lưu.
-
Giảm gradien thấm và mức độ nguy hiểm phá vỡ công trình do khả năng
phát sinh thấm tập trung giữa thân và nền đập.
-
Giảm lưu lượng nước qua thân và nền đập.
-
Do chiều dày tầng thấm nước của nền đập khá lớn khoảng 10 (m) > 5 (m). Vì
vậy ta chọn hình thức chống thấm cho đập là tường nghiêng sân phủ. Sơ bộ ta chọn
kích thước bộ phận chống thấm như sau:
• Chiều dày tường nghiêng.
- Chiều dày đỉnh tường δ không nhỏ hơn 0.8m.
- Chiều dày chân tường thoả mãn điều kiện:
[ ]
J
H1
2 ≥
δ và
4
10
1
2
1 H
H
≤
≤ δ
Trong đó: H1: Cột nước chênh lệch trước và sau tường.
[J]: Gradien thấm cho phép của vật liệu làm tường.
• Chiều dài sân phủ.
Chiều dài sân phủ Ls được xác định theo điều kiện khống chế lưu lượng thấm
qua thân đập và qua nền; điều kiện không xói cho phép.Sơ bộ chọn Ls = (3÷5) H.
4.5 Thiết kế sơ bộ tràn xả lũ với các phương án Btr
4.5.1 Vị trí,nhiệm vụ và hình thức tràn xả lũ
4.5.1.1 Vị trí:
Dựa vào điều kiện địa hình ta thấy nơi đây rất thuận tiện cho bố trí tràn dọc
bên vai phải đập dâng để tiện cho việc nối tiếp với sông ở hạ lưu. Đây là công trình
tháo lũ nước mặt nên thi công và quản lý đơn giản, yêu cầu về địa chất không cao
Theo tài liệu địa chất cung cấp ta thấy tuyến tràn có địa hình cao, nằm hoàn toàn
trên núi nên dưới lớp đá phong hóa là lớp đá bị phong hóa ít. Địa chất vị trí đó đảm
bảo cho xây dựng tràn dọc do đó ta chọn vị trí xây dựng tràn là bên vai phải đập.

Đồ Án Tốt Nghiệp Thủy Lợi Thiết Kế Hồ Chứa Nước Bắc Quang

Đồ Án Tốt Nghiệp Thủy Lợi Thiết Kế Hồ Chứa Nước Bắc Quang

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Đồ Án Tốt Nghiệp Thủy Lợi Thiết Kế Hồ Chứa Nước Bắc Quang

Similar to Đồ Án Tốt Nghiệp Thủy Lợi Thiết Kế Hồ Chứa Nước Bắc Quang (20)

More from nataliej4

More from nataliej4 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Đồ Án Tốt Nghiệp Thủy Lợi Thiết Kế Hồ Chứa Nước Bắc Quang