thiet ke ho chua eadrang

Đồ án tốt nghiệp cử nhân Công trình hồ chứa nước Eađrăng

1

MỤC LỤC

LỜI M Ở ĐẦU................................................................................................................. 1 PHẦN I : TÌNH HÌNH CHUNG .................................................................................. 2

CHƯƠNG 1 : ĐIỀU KI ỆN TỰ NHIÊN VÀ DÂN SINH KINH T Ế .................... 2 1.1.Vị trí địa lý......................................................................................................... 2 1.2.Đặc điềm địa hình, địa mạo xây dựng công trình........................................... 2 1.3.Điều kiện địa chất. ............................................................................................ 2 1.4 .Bãi vật liệu xây dựng:...................................................................................... 4 1.5.Điều kiện thuỷ văn ............................................................................................ 5 1.6.Tình hình dân sinh kinh tế............................................................................... 6 1.7.Hiện trạng thủy lợi và điều kiện cần thiết xây dựng công trình..................... 7 1.8.Nhiệm vụ công trình......................................................................................... 7

CHƯƠNG 2:GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH VÀ THÀNH PH ẦN CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI ..................................................................................................... 8

2.1. Các hạng mục công trình................................................................................ 8 2.1.1 Tuyến đập.................................................................................................... 8 2.1.2 Tuyến tràn xả lũ. ......................................................................................... 8 2.1.3. Tuyến cống lấy nước.................................................................................. 8

2.2.Các thông số tính toán...................................................................................... 8 2.2.1 Các mực nước tính toán , bùn cát............................................................... 8

2.3.Xác định cấp bậc công trình............................................................................. 9 2.3.1.Theo chiều cao công trình và loại nền........................................................ 9 2.3.2.Theo nhiệm vụ của công trình..................................................................... 9 2.3.3.Kết luận....................................................................................................... 9

2.4.Xác định các chỉ tiêu thiết kế chính................................................................. 9 PHẦN II : TÍNH TOÁN THI ẾT K Ế KĨ THUẬT..................................................... 11

CHƯƠNG III : THI ẾT K Ế CÔNG TRÌNH DÂNG N ƯỚC................................ 11 3.1.Vị trí tuyến đập................................................................................................ 11 3.2. Hình thức đập ................................................................................................ 11 3.3.Xác định cao trình đỉnh đập........................................................................... 11

3.3.1 Cao trình đỉnh đập:................................................................................... 11 3.4.Thiết kế mặt cắt cơ bản................................................................................... 19

3.4.1. Bề rộng đỉnh đập: .................................................................................... 19 3.4.2 Mái và cơ đập: .......................................................................................... 19 3.4.3.Thiết bị bảo vệ mái.................................................................................... 21

3.4.4. Thiết bị thoát nước thân đập: ................................................................. 23 3.4.5. Chống thấm cho thân đập:....................................................................... 24

3.4.6. Xử lí nền................................................................................................... 26 3.5.Tính thấm qua đập và nền.............................................................................. 26

3.5.1.Các trường hợp tính toán: : ...................................................................... 26 3.5.2. Tính thấm qua mặt cắt lòng sông: ........................................................... 26 3.5.3. Mặt cắt sườn đồi: ..................................................................................... 35

3.6.Tổng lưu lượng thấm...................................................................................... 40


2

3.6.1.Phương pháp tính:.................................................................................... 40 3.6.2 Tính toán: .................................................................................................. 40

3.7 Tính toán ổn định đập đất: ............................................................................. 41 3.7.1 Mục đích tính toán:................................................................................... 41 3.7.2 Trường hợp tính toán:............................................................................... 41 3.7.3 Tài liệu tính toán....................................................................................... 42 3.7.4 Phương pháp tính toán:............................................................................ 43 3.7.5 Các bước tính toán.................................................................................... 43

3.8. Cấu tạo chi tiết ............................................................................................... 60 3.8.1 Cấu tạo đỉnh đập....................................................................................... 60 3.8.2. Cấu tạo cơ đập......................................................................................... 60 3.8.3 Nối tiếp đập với nền và bờ ........................................................................ 60

CHƯƠNG IV:THI ẾT K Ế TRÀN XẢ LŨ ............................................................. 62 4.1. Nhiệm vụ, vị trí, hình thức và các bộ phận công trình................................ 62

4.1.1 Nhiệm vụ công trình.................................................................................. 62 4.1.2.Vị trí tuyến tràn......................................................................................... 62 4.1.3.Hình thức tràn........................................................................................... 62

4.2.Cấu tạo của tràn.............................................................................................. 62 4.2.1.Kênh dẫn thượng lưu và tường hướng dòng:........................................... 62 4.2.3.Dốc nước................................................................................................... 64 4.2.4.Tiêu năng sau dốc nước............................................................................ 65 4.2.5.Kênh dẫn hạ lưu........................................................................................ 65

4.3.Tính toán thủy lực tràn................................................................................... 65 4.4. Tính toán lựa chọn mặt cắt kênh hạ lưu ...................................................... 81

4.4.1 .Lựa chọn các thông số thiết kế ................................................................ 81 4.4.2. Tính toán cho các cấp lưu lượng:............................................................ 81 4.4.3 Kiểm tra khả năng xói lở của kênh hạ lưu: .............................................. 82

4.5.Tính toán tiêu năng sau công trình............................................................... 82 4.6. Bộ phận cửa vào( Sân trước) ........................................................................ 86 4.7. Ngưỡng tràn................................................................................................... 86 4.8.Dốc nước ......................................................................................................... 87

4.8.1.Bản đáy..................................................................................................... 87 4.8.2.Tường bên................................................................................................. 87

4.9. Bể tiêu năng. .................................................................................................. 88 4.10.Kênh xả hạ lưu.............................................................................................. 88 4.11.Trụ pin ........................................................................................................... 89 4.12.Cầu giao thông.............................................................................................. 90 4.13.Các trường hợp tính toán............................................................................. 90 4.14. Tài liệu cơ bản và yêu cầu thiết kế............................................................. 90

4.14.1.Bố trí kết cấu........................................................................................... 90 4.14.2. Số liệu tính toán và các chỉ số an toàn.................................................. 91 4.14.3. Chọn mặt cắt tính toán:......................................................................... 92 4.14.4. TH 1 :Tường vừa thi công xong có xe chạy bên.................................... 92 4.14.5. TH2 Tính toán ổn định tường trong trường hợp vừa xả lũ xong........... 96


3

CHƯƠNG V: THI ẾT K Ế CỐNG LẤY NƯỚC .................................................. 102 5.1 Chọn tuyến và hình thức cống :................................................................... 102

5.1.1. Tuyến cống :........................................................................................... 102 5.1.2. Hình thức cống : .................................................................................... 102 5.13.Tài liệu tính toán...................................................................................... 102 5.1.4. Sơ bộ bố trí cống : ................................................................................. 102

5.2. Thiết kế kênh hạ lưu cống : ........................................................................ 103 5.2.1. Thiết kế mặt cắt kênh : ........................................................................... 103 5.2.2.Kiểm tra tỉ số b/h.................................................................................... 104 5.2.3. Kiểm tra điều kiện không xói :............................................................... 104

5.3.Tính khẩu diện cống :................................................................................... 105 5.3.1 Trường hợp tính toán :............................................................................ 105 5.3.2. Tính bề rộng cống bc :............................................................................ 106 5.3.3 Tổn thất cửa ra : ..................................................................................... 106 5.3.4. Tổn thất dọc đường :.............................................................................. 107 5.3.5. Tổn thất cục bộ qua tháp van :.............................................................. 108 5.3.6.Tổn thất qua lưới chắn rác :................................................................... 108 5.3.7.Tổn thất khe phai :................................................................................. 109 5.3.8.Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống...................................... 111

5.4. Kiểm tra trạng thái chảy và tính toán tiêu năng : ...................................... 112 5.4.1. Trường hợp tính toán:............................................................................ 112 5.4.2. Xác định độ mở cống:............................................................................ 113 5.4.3. Kiểm tra chảy trong cống :.................................................................... 114

5.5. Chọn cấu tạo cống : ..................................................................................... 118 5.5.1. Cửa vào cửa ra :.................................................................................... 118 5.5.2. Thân cống .............................................................................................. 119 5.5.3. Tháp van :.............................................................................................. 120

5.6. Xác định ngoại lực tác dụng lên mặt cắt cống :......................................... 121 5.6.1.Phương trình đường bão hòa.................................................................. 121 5.6.2.Xác định các lực tác dụng lên cống........................................................ 122 5.6.3.Áp lực nước :........................................................................................... 123 5.6.4. Trọng lượng bản thân : .......................................................................... 124 5.6.5. Phản lực nền : ........................................................................................ 124 5.6.6.Sơ đồ lực cuối cùng trường hợp trong cống không có nước : ................ 125

KẾT LU ẬN................................................................................................................. 126 TÀI LI ỆU THAM KH ẢO ......................................................................................... 127


1

LỜI M Ở ĐẦU

Nước ta nằm trong miền khí hậu nhiệt đới gió mùa, vì vậy nước ta có lượng

nước rồi rào, song lại phân bố không đều theo cả không gian và thời gian. Phần lớn

lượng nước tập trung vào mùa lũ . Chính vì thế , để đảm bảo nguồn nước sinh hoạt,

tưới phục vụ canh tác nông nghiệp trong những tháng mùa kiệt, cũng như khắc phục

lũ lụt và phát điện… , con người cần tác động và phân bố lại nguồn nước theo

không gian và điều chỉnh dòng chảy theo thời gian một cách hợp lý . Một trong

những biện công trình đó là làm đập dâng nuớc để tạo thành hồ chứa. Việc xây dựng

hồ chứa đem lại lợi ích to lớn, nhưng cũng có thiệt hại về mặt kinh tế , cơ sở vật

chất bị chìm ngập trong vùng lòng hồ . Đó là bài toán kinh tế kĩ thuật cần giải quyết

. Thuỷ lợi là ngành khoa học được hình thành phù hợp theo yêu cầu của con người

trong việc sử dụng nguồn nước .

Với những kiến thức đã học và sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn , em đã

thực hiện làm đồ án tốt nghiệp thiết kế thủy công công trình :

“Hồ Chứa Eadrăng Pa2” .Công trình hồ chứa nước Eadrăng được xây dựng

nằm trên suối Eadrăng – thuộc địa phận Thị trấn EaĐrăng – Huyện Ea H’leo. Với

nhiệm vụ đảm bảo tưới hơn 1.000 ha đất trồng cây công nghiệp vung hạ lưu suối

EaĐrăng vùng Mường Bi, cấp nước sinh hoạt cho 10000 người đồng thời góp phần

tạo cảnh quan môi trường, sinh thái cho khu vực hưởng lợi.

Với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn em thiết

kế phần thủy công công trình hồ chứa nước Phước Trọng . Nội dung đồ án gồm 2

phần chính sau:

Phần I : Tình hình chung.

Phần II : Tính toán thiết kế kỹ thuật..


2

PHẦN I : TÌNH HÌNH CHUNG

CHƯƠNG 1 : ĐIỀU KI ỆN TỰ NHIÊN VÀ DÂN SINH KINH T Ế

1.1.Vị trí địa lý

Công trình thuỷ lợi hồ chứa nước Ea Đrăng được dự kiến xây dựng trên suối Ea

Đrăng thuộc địa phận Thị trấn Ea Đrăng – Huyện Ea H’leo. Vị trí đầu mối công

trình cách thành phố Buôn Ma Thuột khoảng 80km về hướng Bắc, cách quốc lộ 14

đoạn qua thị trấn Ea Đrăng khoảng 500m, có tọa độ địa lý như sau:

13018’ – 13046’ Vĩ độ Bắc.

108013’ – 108015’ Kinh độ Đông.

1.2. Đặc điềm địa hình, địa mạo xây dựng công trình

- Địa hình: khu vực xây dựng công trình nằm trong vùng địa hình đồi núi, phù

hợp với địa hình vùng cao nguyên, dạng địa hình phân cách mạnh, cao độ bề mặt

địa hình thay đổi nhiều.

Vùng lòng hố dự kiến xây dựng là thung lũng nhỏ có dạng lòng chảo, mở rộng

phía hạ lưu, phía thượng lưu nhỏ dần. Suối chính nằm sát giữa hai vùng đồi cao,

vùng lòng hồ chạy dọc theo suối chính giới hạn bởi hai dải đất đồi hai bên. Địa hình

lòng hồ dốc đều từ hai phía vào suối. Khu vực tập trung nước gọn có dạng lòng

chảo. Điều kiện địa hình này phù hợp xây dựng công trình.

- Địa mạo: nhìn chung toàn bộ khu vực nằm trong dạng địa hình bóc mòn là cơ

bản, các sườn núi khá dốc thường được nhân dân địa phương khai hoang canh tác.

Lớp sườn tích, tàn tích ở đây khá dày, thành phần nham thạch cơ bản là sét nhẹ,

chứa ít dăm sạn, chất hữu cơ có màu nâu nhạt, xám đen, xám vàng.

1.3. Điều kiện địa chất.

1.3.1. Tuyến đập đất đầu mối:

- Lớp 1: Đất thổ nhưỡng có màu xám đen, lẫn nhiều rễ cây nhỏ & dăm sạn nhỏ,

phân bố trên bề mặt đất, bề dày trung bình 0.2 – 0.3m, khi xây dựng công trình lớp

này cần bóc bỏ hết - Được xếp vào loại đất yếu, phân cấp từ cấp I - III.


3

- Lớp 1a: Lớp đất trầm tích có màu xám đen, lẫn nhiều đá nhỏ, sỏi, cuội, cát &

các tạp chất hữu cơ, phân bố dưới lòng suối, bề dày nhỏ hơn 2.0 m. Khi xây dựng

công trình lớp này cần bóc bỏ hết - Được xếp vào loại đất yếu, phân cấp đất từ cấp I

- III.

- Lớp 2: Đất ba zan có màu nâu nhạt, lẫn ít dăm sạn nhỏ, nguồn gốc tàn tích

eluvi (eQ), phân bố rộng rãi khu vực công trình, bãi vật liệu đất đắp, bề dày lớn hơn

3.0 m. Đất có trạng thái nửa cứng, kết cấu chặt vừa, khả năng chịu nén trung bình,

tính thấm nước kém.

- Lớp 2a: Đất ba zan sườn tích có màu nâu sẫm, lẫn ít dăm sạn nhỏ, trạng thái

nửa cứng, kết cấu kém chặt, phân bố dưới thung lũng, bề dày nhỏ hơn 6.0 m.

- Lớp 3: Lớp đất ba zan phong hoá có màu vàng nhạt nâu nhạt, lẫn khoảng 40%

dăm sạn, đá nhỏ, trạng thái cứng, kết cấu chặt vừa, khả năng chịu nén trung bình

đến cao, ít thấm nước. Phân bố dưới lớp đất ba zan (2), bề dày lớn hơn 2.0m.

- Lớp 4: Lớp đá ba zan có màu xám đen, đá có độ cứng cao, búa đập mạnh khó

vỡ, đá bị nứt nẻ nhiều, phân bố tầng dưới cùng, bề dày > 2.0 m.

1.3.2. Tuyến tràn xả lũ:








- Lớp 3a: Đất ba zan phong hoá ra dạng bột có màu tím nhạt, xanh nhạt, phân

bố tầng dưới cùng đuôi tràn, bề dày lớn hơn 2.0 m. Đất có trạng thái nửa cứng, kết

cấu chặt vừa, khả năng chịu nén trung bình, tính thấm nước kém.


4

1.3.3. Tuyến cống








- Lớp 2a: Đất ba zan sườn tích có màu nâu sẫm, lẫn ít dăm sạn nhỏ, trạng thái

nửa cứng, kết cấu kém chặt, phân bố dưới thung lũng, bề dày nhỏ hơn 2.0 m.

- Lớp 3: Lớp đất ba zan phong hoá có màu vàng nhạt nâu nhạt, lẫn khoảng 40%

dăm sạn, đá nhỏ, trạng thái cứng, kết cấu chặt vừa, khả năng chịu nén trung bình

đến cao, ít thấm nước. Phân bố dưới lớp đất ba zan (2), bề dày lớn hơn 2.0m.

- Lớp 4: Lớp đá ba zan có màu xám đen, đá có độ cứng cao, búa đập mạnh khó

vỡ, đá bị nứt nẻ nhiều, phân bố tầng dưới cùng, bề dày > 2.0 m.

1.4 .Bãi vật li ệu xây dựng:

+ Bãi vật liệu đất đắp A

- Diện tích trung bình: 20.000 m2

- Bề dày bóc bỏ trung bình: 0,3m

- Bề dày sử dụng trung bình: 3,00m

- Khối lượng bóc bỏ trung bình: 6.000m3

- Khối lượng sử dụng trung bình: 60.000m3

+ Bãi vật liệu đất đắp B

- Diện tích trung bình: 18.000 m2

- Bề dày bóc bỏ trung bình: 0,3m

- Bề dày sử dụng trung bình: 3,00m


5

- Khối lượng bóc bỏ trung bình: 5.400m3

- Khối lượng sử dụng trung bình: 54.000m3

* Đặc điểm các lớp đất đá:

- Lớp 1: Đất thổ nhưỡng có màu xám đen, xám nâu, lẫn nhiều rễ cây nhỏ & dăm

sạn nhỏ, phân bố trên bề mặt đất, bề dày trung bình 0.3m, khi xây dựng công trình

lớp này cần bóc bỏ hết


eluvi (eQ), trạng thái nửa cứng, kết cấu chặt vừa, khả năng chịu nén trung bình, tính

thấm nước kém, phân bố rộng rãi khu vực công trình.

- Lớp 3: Lớp đất ba zan phong hoá có màu xám đen, xám vàng, thành phần

phong hoá gồm: Đá nhỏ, dăm sạn chiếm 40 – 50%, Đất chiếm 50 – 60%, toàn lớp

có trạng thái cứng, kết cấu chặt, phân bố tầng dưới cùng của bãi vật liệu, bề dày >

1.0m.

* Sử dụng lớp đất (2) làm vật liệu đất đắp đập – Lớp (2) có các chỉ tiêu cơ lý đầm

nén tiêu chuẩn & chế bị – Đề nghị tính toán như sau:

- Độ ẩm tối ưu: W = 19%

- Dung trọng khô lớn nhất: γktk= 1.5g/cm3

- Hệ số rỗng: n = 0.35

- Góc ma sát trong: ϕ = 200

- Lực dính: C = 0.3 Kg/cm2

- Hệ số thấm: K = 1.1x10-6(m/s)

1.5.Điều kiện thuỷ văn

+ Đặc trưng hồ chứa:

Sau khi đo khảo sát địa hình khu vực lòng hồ, xác định các thông số kĩ thuật

sau:


6

Bảng I-3: Quan hệ Z~F và Z~W của hồ chứa Eađrăng

Z (m) F W

M 103m² 103m³

552 0,00 0,00

553 0,50 0,30

554 2,20 1,60

555 7,30 6,00

556 19,50 18,80

557 39,20 47,50

558 74,50 103,70

559 105,70 195,00

560 138,50 317,80

561 172,30 474,90

562 198,60 661,40

563 225,90 874,30

564 254,80 1.115,60

565 287,20 1.387,30

566 323,90 1.694,50

567 359,40 2.037,50

568 395,50 2.416,50

569 430,50 2.831,00

570 466,70 3.281,20

571 510,80 3.770,20

1.6. Tình hình dân sinh kinh tế.

Hồ chứa nước EA Đrăng, thuộc thị trấn EA Đrăng - huyện EA H’Leo - tỉnh

ĐăkLăk, dân số của vùng chiếm đa số (65%) là dân tộc kinh , ngoài ra còn đồng

bào các dân tộc Eđê, Bana, Ralai, Mường …. Nền kinh tế phụ thuộc nhiều vào


7

nông nghiệp nhưng cơ sở hạ tầng cho nông nghiệp chưa có công trình kiên cố, nhân

dân làm các công trình tạm để lấy nước, mùa kiệt hầu như không có nước cho sinh

hoạt và sản xuất, còn mùa lũ thì ngập lụt dẫn đến thu hoạch bấp bênh, đời sống nhân

dân gặp nhiều khó khăn. Vì vậy xây dựng các công trình thủy lợi kiên cố là yêu cầu

cần thiết để phát triển, cải thiện đời sống kinh tế của nhân dân địa phương và điều

tiết một phần lũ cho hạ lưu.

Thị trấn EA Đrăng và các xã lân cận là vùng Tây Nguyên, đất đai màu mỡ vì

vậy việc phát triển kinh tế càng đa dạng, theo nhiều ngành nghề như : nông nghiệp,

thủ công nghiệp và lâm nghiệp.

1.7. Hiện tr ạng thủy lợi và điều kiện cần thiết xây dựng công trình

- Dọc theo suối EA đrăng hiện nay hầu như chưa có công trình thuỷ lợi nào

được xây dựng. Trong khu tưới của hồ EA Đrăng hiện nay nhân dân chủ yếu dùng

các máy bơm loại nhỏ bơm nước từ suối hoặc từ các giếng đào ven suối lên để tưới.

1.8. Nhiệm vụ công trình

1- Khai thác và sử dụng có hiệu quả nguồn nước của suối EA’ Đrăng tưới cho

hơn 1.000 ha đất trồng cây công nghiệp, cây ăn trái và cây màu của thị trấn Ea

H’Leo và vùng hạ lưu suối Ea Đrăng.

2- Cung cấp nước sinh hoạt cho nhân dân trong vùng thị trấn với dân số hiện tại

là 10.000, dân số tính 50 năm sau khoảng 18.540 dân.

3- Hồ chứa nước EA’Đrăng được xây dựng sẽ góp phần cắt giảm lũ cho vùng

hạ lưu suối EA’ Đrăng, làm giảm thiệt hại về tài sản và con người cho các vùng này.

4- Dự án được xây dựng sẽ góp phần cải tạo cảnh quan môi trường và xã hội

vùng dự án ,

5- Sau khi Dự án được xây dựng sẽ góp phần phát triển kinh tế địa phương và

nâng cao đời sống của nhân dân.


8

CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH VÀ THÀNH PH ẦN CÔNG

TRÌNH ĐẦU MỐI

2.1. Các hạng mục công trình

2.1.1 Tuyến đập

- Cao độ đáy suối + 552,00

- Tuyến đập có tim tuyến trùng với tim đường trước cửa bệnh viện huyện.

2.1.2 Tuyến tràn xả lũ.

Tràn xả lũ được đặt ở đầu phải đập chính, tại vị trí có nền đá tốt. Tiến hành tính

toán với phương án : tràn tự do

Cột nước hạ lưu khi tràn xả lũ thiết kế : hhl = 0.7(m)

Cột nước hạ lưu khi tràn xả lũ kiểm tra :hhl = 0.9(m)

Bề rộng tràn B = 30(m)

2.1.3. Tuyến cống lấy nước.

- Cống đặt ở mép phía phải lòng suối (do đã đặt tràn ở bờ trái). Tuyến cống

vuông góc với tuyến đập chính, tại vai trái đập.

+ Qc = 2.1(m3/s)

+ Độ dốc đáy kênh i = 2,5.10-4

+ Độ nhám lòng kênh n = 0,025 (theo TCVN 4118-85 )

+ MNKCĐK (Mực nước khống chế đầu kênh) =556,5m

2.2.Các thông số tính toán

2.2.1 Các mực nước tính toán , bùn cát

MNC : 557 m

MNDBT : 567.5 m


9

MNLTK (MNDGC) : 570 m

MNLKT : 571.5 m

bùn cát =MNC -2 =557-2=555(m)

đáy suối = 552(m)

Chiều dài truyền sóng ứng với MNDBT : D =2.8 (km)

Chiều dài truyền sóng ứng với MNLTK : D ’ = D +0.3

Chiều dài truyền sóng ứng với MNLKT : D ’ = D +0.5

Đập đất có thiết bị chống thấm Kđ = 1.1x10-6 (m/s)

Kn =1.0 x10-5(m/s)

Vật liệu (đất sét ) làm thiết bị chống thấm có Ko = 1.2x10-8(m/s)

2.3. Xác định cấp bậc công trình

2.3.1. Theo chiều cao công trình và loại nền

Hđ =MNDGC - đs + d = 570 - 551 +3 = 22(m)

+d : chiều cao an toàn lấy = ( 1,5 – 3 m)

+đs : cao trình đáy suối đã – 1m bóc bỏ

Theo TCXDVN 285-2002 ⇒ công trình cấp III

2.3.2. Theo nhiệm vụ của công trình

Diện tích tưới cho nông nghiệp F >1000ha

Theo TCXDVN 285-2002 bảng P1-2 ⇒ công trình cấp IV

2.3.3. Kết luận

Kết hợp cả 2 điều kiện trên ta xác định được cấp công trình là cấp III

2.4.Xác định các chỉ tiêu thiết kế chính

Xác định theo TCXDVN 285 - 2002:

- Tần suất lũ thiết kế và kiểm tra: PTK = 1%; PKT = 0,2%.


10

- Tần suất gió lớn nhất và bình quân lớn nhất: Pmax = 4%; Pbq = 50%.

- Tần suất tưới đảm bảo: P = 75%.

- Hệ số tin cậy và hệ số điều kiện làm việc: Kn = 1,15; m = 1,0.

- Tuổi thọ công trình: T = 75 năm.

- Hệ số an toàn ổn định cho phép của mái đập đất (14TCN 157 - 2005):

+ Tổ hợp tải trọng cơ bản: K = 1,3.

+ Tổ hợp tải trọng đặc biệt: K = 1,1.

- Độ vượt cao an toàn (14TCN 157 - 2005):

+ Với MNDBT: a = 0,7m.

+ Với MNLTK: a’ = 0,5m.

+ Với MNLKT: a’’ = 0,2m.

- Mức đảm bảo khi xác định sóng leo: P = 1%.


11

PHẦN II : TÍNH TOÁN THI ẾT K Ế KĨ THUẬT

CHƯƠNG III : THI ẾT KẾ CÔNG TRÌNH DÂNG N ƯỚC

3.1.Vị trí tuyến đập

- Cao độ đáy suối + 552,00 m

- Tuyến đập có tim tuyến trùng với tim đường trước cửa bệnh viện huyện.

3.2. Hình thức đập

Hình thức đập: Căn cứ vào tình hình trữ lượng và vị trí các bãi vật liệu so với

đập ta thấy có hai bãi vật liệu là bãi A và bãi B có tổng trữ lượng đủ để đắp đập và

có vị trí thuận lợi cho thi công đập. Do đó ta chọn phương án đập là đập đất đồng

chất có thiết bị chống thấm.

3.3.Xác định cao trình đỉnh đập

MN

§Ønh ®Ëpa

hhsl

3.3.1 Cao trình đỉnh đập:

Theo tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén 14 TCN 157 - 2005, cao trình đỉnh

đập được xác định theo công thức:

Z1 = MNDBT + ∆h + hsl + a . (3-1)

Z2= MNLTK + ∆h’ + hsl’ + a’ . (3-2).

Z3= MNLKT + a’’ . (3-3).

Trong đó:

MNDBT = 567,5 m ; MNLTK = 570 m; MNLKT = 571,5 m.


12

∆h, ∆h’: Lần lượt là độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình

quân lớn nhất.

hsl ,hsl’: L ần lượt là chiều cao sóng leo ( có mức đảm bảo 1%) ứng với gió tính

toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất.

a, a’, a’’: Độ vượt cao an toàn, phụ thuộc vào cấp công trình và điều kiện làm

việc của hồ chứa, theo 14 TCN 157 – 2005, với công trình cấp III lấy:

a = 0,7 m; a’ = 0,5 m; a’’ = 0,2(m).

Các chỉ tiêu thiết kế:

+ Theo tài liệu cơ bản chỉ tiêu thiết kế ứng với MNDBT:

Vận tốc gió: (P= 4%). V = 28 (m/s).

Đà sóng: D = 2800 m.

+ Theo tài liệu cơ bản chỉ tiêu thiết kế ứng với MNLTK:

Vận tốc gió: (P= 50%). V = 12 (m/s).

Đà sóng: D = 3100 m.

Thời gian gió thổi liên tục: t = 6h.

Cao trình đỉnh đập được lấy tương ứng với trường hợp bất lợi nhất trong 3

trường hợp tính toán ở trên.

3.3.1.1 Xác định ∆h, hsl ứng với gió lớn nhất:

+ Độ dềnh ∆h được xác định theo công thức

26

s.

2.10 . . os.

V Dh c

g Hα−∆ = (3-4)

Trong đó:

V: là vận tốc gió tính toán lớn nhất V = 28 (m/s)

D: đà sóng ứng với MNDBT; D = 2800 m.

H: chiều sâu nước trước đập, (m).

g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s).

αs : góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió, αs = 00

+ Chiều cao sóng leo hsl1%


13

Theo QPTL C1 – 78, chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định như

sau

hsl1% = K1. K2. K3. K4. Kα. hs1% (3-5)

Trong đó :

hs1% : chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo 1%.

K1, K2,K3,K4,Kα : Các hệ số xác định theo qui phạm QPTL C1-78.

+ hs1% được xác định như sau: ( theo QPTL C1 – 78):

- Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu:

λ0,5H >

Với λ là chiều dài trung bình của sóng.

- Tính các đại lượng không thứ nguyên gtV

, 2

gDV

Với t : là thời gian gió thổi liên tục ( lấy t = 6h = 3600(s))

2 2

9,81.6.36007567,71

289,81.2800

35,0328

gt

VgD

V

= = = =

- Tra đường bao trên cùng của đồ thị hình 3-5, QPTL C1-78, ta xác định được

các đại lượng không thứ nguyên

+ Ứng với gt

V7567,71= tra đồ thị ta được :

2 0,074

(1)g.τ

3,8V

ghV

=

=

+ Ứng với 2

35,03gD

V= tra đồ thị ta được :


14

2 0,011

(2)g.τ

1,2V

ghV

=

=

- Để đảm bảo an toàn từ (1) và (2) ta chọn trị số nhỏ trong 2 trị số tra được ở

trên.

22

22

0,011.28h 0,96( )0,011 9,81

g.τ 1,2.281,2 τ 3,42( )V 9,81

gh Vgh .V gV

gτ V.

V g

m

s

= = = = ⇒

= = = =

Vậy chiều cao sóng trung bình h = 0,96(m)

Chu kì sóng trung bình τ = 3,42 (m)

229,81.3,42

18,27( )2.3,14

g.τ2π

mλ→ = = =

- Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu λ0,5H >

Ta có : H = 16,5 (m) > _

0,5. 0,5.18,27 9,1( )mλ = = Thỏa mãn điều kiện sóng nước

sâu đã giả thiết trước đó.=> Ta tính tiếp :

+ Tính hs 1%:

h.Kh 1%1% s =

Trong đó :

K1%: Hệ số ứng với mức bảo đảm 1%, tra ở đồ thị hình 3-6 QPTL C1-78 ứng

với đại lượng 1%2

gD35,03 2

VK= ⇒ = ,02 1% 1%. 0,96.2,02 1,93( )sh K h m

−⇒ = = =

- Hệ số K1, K2 tra ở bảng 6 QPTL C1-78, phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố

mái và độ nhám tương đối trên mái.

-Ở đây ta chọn hình thức gia cố mái bằng đá lát và độ nhám tương đối

∆ =2(cm), có tỷ số :

1 21%

0,020,01005 0,95; 0,85

1,99S

K Kh

∆⇒ = = ⇒ = =


15

- Hệ số K3 tra ở bảng 7 QPTL C1-78, phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái

m.Ở đây tính với vận tốc gió lớn nhất ứng với tần suất 4%:

+ Chọn mái dốc đập sơ bộ theo công thức:

+Mái thượng lưu: m1 = 0,05Hđ + 2,0 = 0,05 × 22 + 2.0 = 3,1

V4% = 28(m/s) > 20 (m/s) => K3 = 1,5

- Hệ số K4 tra ở đồ thị hình 10- QPTL C1-78, phụ thuộc vào hệ số mái m và trị

số s1%h

λ

+ Ta có :s1%

λ 18,279,18

h 1,99= = tra bảng với m =3,1 tìm được K4 = 1,2

- Kα : hệ số phụ thuộc vào αs . Chọn αs= 00 tra bảng 9 QPTL – C1 – 78 tìm được

Kα = 1

⇒hsl1% = K1. K2. K3. K4. Kα. hs1% = 0,95.0,85.1,5.1,2.1.1,92 = 2,79 (m)

⇒ 6 22

6s

2.10 .28 .2800.10,027( )

9,81.16,5

.2.10 . . os

.m

V Dh c

g Hα

−− = =∆ =

+ H: cột nước trước đập , H =MNDBT - đs= 567.5 – 551 =16,5 (m)

+ osc α =1

⇒Z1 = MNDBT + ∆h + hsl + a =567,5 +0,027+2,79+0,7 = 571,01(m)

3.3.1.2. Xác định ∆h’ và hsl’ ứng với gió bình quân lớn nhất V’ = 12(m/s)

+ Độ dềnh ∆h’ được xác định theo công thức :

''

'

'26

s.

2.10 . . os.

V Dh c

g Hα−∆ = (3-10)

Trong đó:

V ’: là vận tốc gió tính toán lớn nhất V = 12(m/s)

D’: đà sóng ứng với MNDBT; D ’ = 3100 m.

H’: chiều sâu nước trước đập, (m).

g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s).

αs : góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió, αs = 00

+ Chiều cao sóng leo h’ sl1%


16

Theo QPTL C1 – 78, chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định như sau

h’sl1% =K1

’. K2’. K3

’.K4’. Kα

’. hsl’%

Trong đó :

hsl’% : chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo 1%.

K1’, K2

’, K3’, K4

’, Kα’: Các hệ số xác định theo qui phạm QPTL C1-78.

+ hsl’% được xác định như sau: ( theo QPTL C1 – 78):

- Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu:

'' λ0,5H >

Với '

λ là chiều dài trung bình của sóng.

- Tính các đại lượng không thứ nguyên '

gtV

, '

'2

gDV

Với t : là thời gian gió thổi liên tục ( lấy t = 6h = 3600(s))

'

'

'2 2

9,81.6.360017658

12

9,81.3100211,18

12

gt

V

gD

V

= = = =

- Tra đường bao trên cùng của đồ thị hình 3-5, QPTL C1-78, ta xác định được

các đại lượng không thứ nguyên

+ Ứng với '

gt

V17658= tra đồ thị ta được :

2

'0,12

(3)g.τ'

5,1V'

ghV'

=

=

+ Ứng với 2

'211,18

'

gD

V= tra đồ thị ta được :


17

2 0,025(4)

g.τ'1,9

V'

g 'V'τ

= =

- Để đảm bảo an toàn từ (3) và (4) ta chọn trị số nhỏ trong 2 trị số tra được ở

trên.

22

'22

0,025.12h' 0,37( )0,025 9,81

g.τ' 1,9.121,9 τ' 2,32( )V' 9,81

gh' V'gh' .V gV'

gτ' V'.

V' g

m

s

= = = = ⇒

= = = =

Vậy chiều cao sóng trung bình h' = 0,96(m)

Chu kì sóng trung bình τ' = 3,42 (m)

2'

29,81.2,32

8,4( )2.3,14

g.τ'2π

mλ→ = = =

- Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu λ'0,5H'>

Ta có : H’ =19 (m) >_

'0,5. 0,5.8,4 4,2( )mλ = = Thỏa mãn điều kiện sóng nước sâu

đã giả thiết trước đó => Ta tính tiếp :

+ Tính hsl’% :

1%

'' '1% .sh K h

−=

Trong đó :

1%

'K : Hệ số ứng với mức bảo đảm 1%, tra ở đồ thị hình 3-6 QPTL C1-78 ứng với

đại lượng 1%'2

gD'211,18 ' 2,18

VK= ⇒ = 1% 1%. 0,37.2,2 0,8066( )sh K h m

−⇒ = = =

- Hệ số K1’, K2

’tra ở bảng 6 QPTL C1-78, phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố

mái và độ nhám tương đối trên mái.

Ở đây ta chọn hình thức gia cố mái bằng đá lát và độ nhám tương đối ∆ =2(cm) ; có

tỷ số ∆/ '1%h = 0.01 => K1

’= 0,95 và K2’= 0,85 .


18

- Hệ số K3’ tra ở bảng 7 QPTL C1-78, phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái

m.Ở đây tính với vận tốc gió lớn nhất ứng với tần suất 50%:

+ Chọn mái dốc đập sơ bộ theo công thức:

+Mái thượng lưu: m1 = 0,05Hđ + 2,0 = 0,05 × 22 + 2,0 = 3,1

V’ 50% = 12(m/s) < 20 (m/s) => K3’ = 1,2.

- Hệ số K’ 4 tra ở đồ thị hình 10- QPTL C1-78, phụ thuộc vào hệ số mái m và trị

số s1%h'

λ'

+ Ta có :s1%

λ' 8.410,31

h' 0,814= = tra bảng tìm được K’4 = 1,4

- K’ α : hệ số phụ thuộc vào αs . Chọn αs= 00 tra bảng 9 QPTL – C1 – 78 tìm

được K’α =1

⇒h’sl1% = K’1. K’ 2. K’ 3. K’ 4. K’ α. h’s1% = 0,95.0,85.1,2.1,4.1.0,806 = 1,09(m)

⇒ 6 22

6s

2.10 .12 .3100.10,005( )

9,81.19

' . '' 2.10 . . os

. 'm

V Dh c

g Hα

−− = =∆ =

+ H: cột nước trước đập , H =MNDGC - đs= 570 – 551 =19 (m)

+ osc α =1

⇒Z1 = MNDBT + ∆h + hsl + a =570 +0,005+1,09 +0,5 = 571,585(m)

3.3.1.3.Xác định cao trình đỉnh đập ứng với MNLKT =571.5(m)

Z3= MNLKT + a’’ = 571,5 + 0,2 =571,7 (m)

3.3.1.4. Kết quả tính toán:

Kết quả tính toán cụ thể được thể hiện trong bảng 3.1

Bảng 3.1 Kết quả cao trình đỉnh đập ứng với các mực nước tính toán

Thông số Đơn vị MNDBT MNDGC MNLKT

Cao trình đỉnh đập m 571,01 571,685 571,7

Chiều cao đập m 20,01 20,585 20,7


19

Theo 14 TCN 157 – 2005, cao trình đỉnh đập được lấy bằng giá trị lớn nhất

trong các giá trị : Z1 , Z2 , Z3

Vậy : Chọn cao trình đỉnh đập lớn nhất là : Zđđ = Z3 =571,7(m)

Chiều cao đập là Hđ =20,7(m)

Sơ bộ chọn mặt cắt đập như sau:

T

563.7

Hd

551

571.7

Hình 3.1 :Mặt cắt đập sơ bộ

3.4.Thiết kế mặt cắt cơ bản

3.4.1. Bề rộng đỉnh đập:

Tại tuyến công trình, việc giao thông không thuận do vậy đỉnh đập không có

yêu cầu giao thông. Vậy ta chọn bề rộng đỉnh đập dựa theo yêu cầu giao thông, thi

công và cấu tạo cũng như yêu cầu khai thác, quản lý vận hành và sửa chữa dễ dàng.

Khi không có yêu cầu giao thông thì ta chọn B = 5÷6 (m)

=>Chọn B = 6 (m).

3.4.2 Mái và cơ đập:

3.4.2.1 Mái đập:

Chiều cao đập Hđ = Zđ – Zđáy = 571,07 – 551 = 20,07 (m)

Độ dốc mái đập là cotg góc nghiêng so với mặt nằm ngang. Mái dốc đập phải

đảm bảo điều kiện ổn định của đập trong mọi trường hợp, mái càng thoải càng tốt

nhưng phải phù hợp về mặt kinh tế. Độ thoải của mái phụ thuộc vào nhiều yếu tố

như hình thức đập, chiều cao đập, các loại đất đắp đập, tính chất cơ lý và loại nền,

các lực tác dụng lên công trình, điều kiện thi công và quản lý khai thác công trình.

Thông thường đập càng cao thì mái dốc càng thoải, thực tế thấy rằng mái

thượng lưu phải thoải hơn mái hạ lưu vì thượng lưu phải chịu nhiều lực tác dụng


20

lớn, đất nền bị ngâm nước nên chỉ tiêu cơ lý của đất nền ở phía thượng lưu sẽ giảm

đi so với phía hạ lưu.

Ngoài ra, hệ số mái dốc lớn hay nhỏ có ảnh hưởng đến sự ổn định về thấm và

trượt của đập cũng như đến khối lượng công trình hay ảnh hưởng đến vốn đầu tư.

Khi thiết kế cũng phải tính ổn định để chọn mái

Khi tính toán ta sơ bộ chọn mái theo công thức kinh nghiệm. Sau này trị số mái

được tính chính xác hơn qua tính toán ổn định.

Sơ bộ hệ số mái:

+) Mái thượng lưu: mtl = 0.05H + 2.00 = 0.05×20,7+2.00 = 3.03

+) Mái hạ lưu: mhl = 0.05H + 1.5 = 0.05×20,7+1.5 = 2,53

Lấy mtl = 3,25; và mhl = 2,6255 ( Đây là hệ số mái trung bình).

Chọn mhl trên cơ là 2,5

mhl dưới cơ là 2,75

3.4.2.2. Cơ đập:

- Yêu cầu cơ là do thi công, kiểm tra sửa chữa đập, nếu đập cao trên 10 m thì

nên bố trí các cơ đập ở mái hạ lưu để sử dụng làm đường dẫn nước mưa, làm đường

công tác đi lại kiểm tra, quản lý. Cơ đập còn có tác dụng làm tăng thêm độ ổn định

cho mái, tập trung và thoát nước mưa đồng thời bảo đảm thuận lợi cho quá trình thi

công, phục vụ tốt cho quá trình quản lý, vận hành và phòng chống lũ sau này.

Với chiều cao đập là 20,7 m > 10 m => ta bố trí cơ ở cao trình +563,7m, bề

rộng cơ b=3 m.

Trên cơ sở việc bố trí cơ đập trên mái dốc hạ lưu có thể giảm bớt khối lượng

đắp đập mà vẫn có thể đảm bảo sự ổn định của đập trong quá trình làm việc bằng

cách thay đổi hệ số mái đập giảm dần từ trên xuống dưới một trị số ∆m = 0,25.

Hệ số mái hạ lưu trên cơ đập m2 = 2.5 còn dưới cơ đập m2’ = 2.75 Trên cơ có bố

trí rãnh thoát nước ngang để tập trung nước mưa từ mái trên đổ xuống. Đỉnh cơ có

độ dốc i = 3% về phía hạ lưu, trên đỉnh được phủ 1 lớp bảo vệ gồm dăm, sỏi dày 20

cm.

Còn ở phía thượng lưu ta không làm cơ.


21

3.4.3.Thiết bị bảo vệ mái

3.4.3.1.Bảo vệ mái thượng lưu

- Bảo vệ mái thượng lưu : để đảm bảo ổn định cho đập, tránh các hiện tượng

bất lợi do tác dụng của sóng lên mái đập.Phạm vi gia cố chính từ cao trình đỉnh đập

đến cao trình mực nước thấp hơn MNC một đoạn 2,0m (đến cao trình +555m)

- Ta có hs = 1.93m > 1.25m. Do vậy nếu bảo vệ mái thượng lưu bằng đát lát

khan thì kích thước và tải trọng và trọng lượng lớn nên khó khăn cho việc thi công.

Vì vậy ta chọn hình thức bảo vệ mái thượng bằng những tấm đá xây, bê tông hay bê

tông cốt thép. Chiều dày tấm được xác định theo điều kiện ổn định chống đẩy nổi và

lật. Ta sơ bộ chọn chiều dày theo công thức Anđrâytruc:

( )

−

−=

2

4

31

cos snđ

snb L

BhKh

αγγγ

Trong đó:

B – chiều rộng tấm đá xây hoặc bê tông;

α – góc nghiêng của mái đập thượng lưu với mặt phẳng nằm ngang;

+ α = cotg-13,25 = 1701’ => cosα = cos(1701’) = 0.955;

K – hệ số khi tấm đặt trên lớp lọc liên tục bằng hạt lớn lấy K = 0.23;

γn – dung trọng của nước: γn = 1 (T/m3) ;

γđ – dung trọng của đá: γđ = 2.7 (T/m3);

Ls – chiều dài sóng: Ls = λ = 18.27 (m);

20.23 1 1.92 3 2

1 0.27( )(2.7 1) 0.96 4 18.27bh m

× × = × − = − ×

Chọn hb = 30 (cm)

Dưới lớp gia cố bảo vệ mái cần bố trí tầng đệm có tác dụng nối tiếp giữa lớp gia

cố với thân đập, và có tác dụng của tầng lọc ngược để phòng chống xói trôi đất do

sóng và khi nước hồ hạ thấp đột ngột. Ta chọn làm tầng đệm gồm 2 lớp: lớp cuội sỏi

dày 20cm; và lớp cát dày 15cm, kết cấu theo hình thức tầng lọc ngược.


22

Khi dùng tấm bê tông, bê tông cốt thép, đá xây để bảo vệ mái cần bố trí các

rãnh thoát nước để giảm áp lực nước bên trong khi mực nước hồ rút nhanh hoặc do

các nguyên nhân khác. Với lớp gia cố làm bằng bê tông, bê tông nhựa đường bảo vệ

kết hợp nhiệm vụ chống thấm cho đập thì không bố trí rãnh thoát nước.

m = 3.25

Líp c¸t th« dµy 15 cm

Líp ®¸ d¨m sái dµy 20 cm

Líp ®¸ x©y khan dµy 30 cm

Hình 3.2.Đá lát khan bảo vệ mái thượng lưu

3.4.3.2.Bảo vệ mái hạ lưu

- Bảo vệ mái hạ lưu dưới tác dụng của gió ,mưa và động vật đào hang có thể

gây hư hỏng mái dốc hạ lưu cho nên cần phải bảo vệ mái.

- Chọn hình thức bảo vệ mái hạ lưu là trồng cỏ .Phủ một lớp đất màu dày 10cm

, trên đó trồng các ô cỏ , các ô cỏ có dạng hình các ô vuông có kich thước

5x5(m).Giữa các ô cỏ có hệ thống rãnh thoát nước này đặt xiên với mạt đập một góc

450 để tăng độ thoải mái cho rãnh nhằm tránh hiện tượng rãnh bị xói do lưu tốc lớn

trong rãnh ,các rãnh có chiều rộng 20cm , trong rãnh có phủ lớp cấp phối cuội sỏi

để thoát nước.

- Để tiêu nước mặt của mái hạ lưu , ta làm các rãnh tập trung nước ở cơ và các

rãnh dẫn nước đổ xuống thân đập.

+ Khoảng cách giữa các rãnh dẫn nước từ 40 đến 50 m

+ Kích thước rãnh tập trung nước ở cơ 40x40cm

+ Kích thước rãnh dẫn nước 40x40cm

+ Vật liệu các rãnh tập trung nước và dẫn nước bằng đá xây chít mạch mác

xi măng M100.

- Độ dốc dọc cơ về hai phía rãnh dẫn nước S= 0,005


23

- Độ dốc ngang cơ về phía rãnh thoát nước S = 0,03

500

40

40 500

45°

¤ trång cá b¶o vÖ m¸i h¹ l−u

R·nh bá ®¸ dÓ tho¸t n−íc m−a

Hình 3.3. Trồng cỏ bảo vệ mái hạ lưu

3.4.4. Thiết bị thoát nước thân đập:

Ở đây chia làm 2 đoạn: đoạn lòng sông và đoạn sườn đồi.

3.4.4.1. Đoạn lòng sông:

Hạ lưu có nước chiều sâu hạ lưu nhỏ nên ta chọn thoát nước kiểu lăng trụ. Cao

trình đỉnh lăng trụ cao hơn cao trình mực nước hạ lưu (MNHL)max một đoạn

d = 1,0 ÷2,0 m. Để đảm bảo trong mọi trường hợp đương bão hòa không thoát ra

mái hạ lưu .Chọn d = 1,8(m) . Vậy cao trình đỉnh lăng trụ thoát nước lớn nhất có

tính đến chiều cao an toàn là : 2,7 (m )

Vật thoát nước làm bằng đá đổ, hệ số mái thượng lưu 1,5 - hệ số mái hạ lưu 2,0.

Bề rộng đỉnh vật thoát nước chọn là btn = 3 m.

Mặt tiếp giáp của lăng trụ với đập và nền cần là tầng lọc ngược tránh hiện tượng

xói ngầm , cuốn trôi đấ đập vào lăng trụ thoát nước


24

m = 2.75

m = 1.5 m = 2

553.7

D¨m sái dµy 20 cmL¨ng trô tho¸t n−íc

C¸t ®Öm dµy 15 cm

C¸t ®Öm dµy 15 cmD¨m sái dµy 20 cm

300

Hình 3.4.. Cấu tạo chi tiết thiết bị thoát nước lăng trụ

3.4.4.2. Đoạn sườn đồi:( Hạ lưu không có nước)

Hình thức thoát nước kiểu áp mái do hmax ≈ hmin , vật thoát nước theo nguyên

tắc tầng lọc ngược lớp ngoài cùng là đá hộc, tiếp theo là lớp đá dăm và lớp cát lọc.

Cao trình đỉnh áp mái chọn cao hơn điểm ra của đường bão hòa ứng với trường

hợp mực nước hạ lưu max một đoạn là 0,5 (m)

m = 2.75



Líp ®¸ l¸t khan dµy 20 cm

Hình 3.5. Cấu tạo chi tiết thiết bị thoát kiểu áp mái

3.4.5. Chống thấm cho thân đập:

Đập là đồng chất thiết bị thoát nước, vật liệu đắp đập và đất nền có hệ số thấm

lớn nên ta chọn thiết bị chống thấm cho thân đập và nền.

Theo tài liệu tầng thấm tương đối mỏng. T = 4(m) < 5 (m)

Ta chọn thiết bị chống thấm kiểu tường nghiêng chân răng.

3.4.5.1.Chiều dày tường nghiêng


25

- Theo 14TCN157-2005 chiều dày tường nghiêng tăng dần từ đính đập xuống

đáy đập

- Trên đỉnh chọn δ1 =1 (m)

- Dưới đỉnh [ ]2

H

Jδ = (m)

Trong đó H chênh lệch cột nước trước và sau tường

H = MNDBT -∇ đáy đập = 567,5 – 551 =16,5(m)

Đối với đất sét [ ]J = 5 ÷ 10 . Chọn [ ]J = 6

[ ]2

16,52,75( )

6

Hm

Jδ ≥ = =

Chọn 2δ =3(m)

Líp ®¸ l¸t khan dµy 20 cm


C¸t lãt dµy 50 cm

T−êng nghiªng chèng thÊm

Hình 3.6. Cấu tạo chi tiết tường nghiêng

3.4.5.2. Cao trình đỉnh tường nghiêng

- Chọn không thấp hơn MNDGC ( MNDGC = 570 m)

- Chọn cao trình đỉnh tường nghiêng là : 571,7 (m)

3.4.5.3. Chiều dày chân răng

- Chọn bằng chiều dày tường nghiêng t = 3 (m)


26

3.4.6. Xử lí nền.

- Bóc bỏ lớp phong hóa bề mặt dày 1m

- Làm chân răng chống thấm cắm tận xuống tầng đất không thấm

3.5.Tính thấm qua đập và nền

3.5.1.Các trường hợp tính toán:

Trường hợp 1: Thượng lưu là MNDBT và hạ lưu là mực nước nhỏ nhất (không

có nước), thiết bị chống thấm thoát nước làm việc bình thường.

Trường hợp 2: Thượng lưu là MNLTK và hạ lưu là mực nước lớn nhất, thiết bị

chống thấm thoát nước làm việc bình thường.

Trường hợp 3: Thượng lưu là MNLKT và hạ lưu là mực nước lớn nhất, thiết bị

chống thấm làm việc bình thường.

* Các mặt cắt tính toán:

Mặt cắt lòng sông: Tính toán cho cả ba trường hợp 1 và 2 và 3

Mặt cắt sườn đồi: Mỗi bên sườn đồi chọn 1 mặt cắt chọn ở các vị trí có cao trình

đáy khác nhau. Tính toán trong trường hợp 1.

3.5.2. Tính thấm qua mặt cắt lòng sông:

Tính thấm cho trường hợp đập đồng chất có thiết bị chống thấm .

3.5.2.1. Tính thấm cho trường hợp 1 ( Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu không có

nước)

3.5.2.1.1. Tính lưu lượng thấm

Chiều cao cột nước thượng lưu: H1 = 16,5 m.

Chiều cao cột nước hạ lưu: H2 = 0m.

Chiều dài đập Lđ =142,5(m)

Kn: Hệ số thấm của nền, Kn = 1,1x10-5 m/s.

Kđ: Hệ số thấm của đập, Kđ = 1,0x10-6 m/s

K0 = 1.2x10-8(m/s)

Chiều dài đập:

Lđ = 3,25.20,7 + 6+ (571,7- 563,7).2,5 + 3+ (563,7-551).2,75 = 131,2 (m)


27

551

563.7

571.7

T

553.7

Kn

KOKd

ao

t

MNDBT

m1.h3L

h1 h3

O

Y

X

600

300

300m2 = 3.25

m'2 =2.5

m2 =2.75

Hình 1 : Sơ đồ tính thấm qua đập có tường nghiêng chân răng trên nền thấm nước

hạ lưu không có nước

- Dùng phương pháp phân đoạn để tính .

- Lưu lượng thấm q và độ cao h3 sau tường nghiêng được xác định theo phương

trình sau :

2 2 21 3 0 1 3

01

q K .( . )2. .sin

h h z h hT

tδ α− − −= + (1)

2 23 0 3

3

.q K . .

2.( ) 0,44.đ n

h a h TK

L mh L T

−= +− +

(2)

2 20 3 3 3( 3,5. ) ( 3,5. )a h L h L h= + − − − (3)

Trong đó :

δ = (δ1+δ2)/2=(1+3)/2=2,0(m)

t = 3(m)

h1 = MNDBT - đs = 567,5 – 551 = 16,5 (m)

Cotg α 1 = m1 = 3,25 => α1 = 17,10.

Sin α 1 = Sin 17, 10 = 0,294

Z0 = (cos α 1). δ = (cos17,10).2,0 = 1,91 (m)

Hđ = 571,7 - 551 = 20,7 (m)

L = Lđ – (m3.2,7 +3 +m4.2,7) = 131,2 – (1,5.2,7 +3+2.2,7)= 118,75(m)


28

Hệ phương trình (1) , (2) và (3) trở thành :

2 2 2

8 33

16,5 1,91q 1,2.10 .( 16,5 )

2.2,0.0,294

hh− − −= + −

2

8 33

268,601,2.10 .( 16,5 )

1,176

hh− −= + −

2 26 53 0 3

3

.q 1,1.10 . 1,2.10 .

2.(118,75 3,25 ) 118,75 0,44.4

h a h T

h− −−= +

− +

2 2

6 53 0 3

3

1,1.10 . 1,2.10 .237,5 6,5. 30,128

h a h

h− −−= +

−

2 20 3 3 3(118,75 3,25. ) (118,75 3,25. )a h h h= + − − −

Ta giải hệ phương trình trên theo phương pháp thử dần bằng cách dùng phần

mềm Excel và dùng hàm Goal seek:

Kết quả tính toán bằng phương pháp thử dần ở trên ta được :

h3 = 5,85 (m)

a0 = 0,17 (m)

62,52.10 ( / )q m s−=

3.5.2.1.2. Phương trình đường bão hòa

2 2 2 22 23 03

1 3

5,85 0,17. 5,85 34,1 0,343.

. 118,75 3,25.5,85

h aY h X X

L m h

− −= − = − = −− −

Bảng 1: Toạ độ các điểm tương ứng thuộc đường bão hoà

X 0 20 40 60 80 99

Y 5.840 5.219 4.514 3.677 2.581 0.378

Hình dạng của đường cong bão hoà thấm được thể hiện như trên hình vẽ.

3.5.2.1.3. Kiểm tra độ bền thấm

Với đập đất , độ bền thấm bình thường (xói ngầm cơ học , trôi đất ) có thể đảm

bảo được nhờ bố trí tầng lọc ngược ở thiết bị thoát nước (mặt tiếp giáp với thân đập


29

và nền). Ngoài ra ta cần kiểm tra độ bền thấm đặc biệt để ngăn ngừa sự cố trong

trường hợp xảy ra hàng thấm tập trung tại một điểm bất kỳ trong thân đập hay nền.

- Với thân đập cần bảo đảm điều kiện: dk k d

J J ≤

Trong đó: Jkđ = 3 0

3

5,85 0,170,057

. 118,75 3,25.5,85

h a

L m h

− −= =− −

[Jkđ] phụ thuộc vào loại đất đắp đập và cấp công trình theo Trugaep. Tra bảng

P3-3 với đất á sét, công trình cấp III ta được dk k d

J J ≤ = 1,25

Vậy dk k d

J J ≤ . Do đó đảm bảo ổn định thấm của đập.

- Với nền đập cần đảm bảo điều kiện: Jkn ≤ [Jk

n]

Trong đó:

Jkn = 3 0 5,85 0,17

0,0470,44 118,75 0,44.4

h a

L T

− −= =+ +

[Jkn] phụ thuộc loại đất nền và cấp công trình lấy theo Trugaep. Tra bảng P3-2

với đất sét, công trình cấp III ta được [Jkn] = 0,9

Vậy Jkn ≤ [Jk

n]. Nên nền đảo bảo ổn định thấm

3.5.2.2.Tính thấm cho trường hợp 2 (Thượng lưu là MNLTK, mực nước hạ lưu là

lớn nhất)

3.5.2.2.1.Lưu lượng thấm

Chiều cao cột nước thượng lưu: H1 = 19 m.

Chiều cao cột nước hạ lưu : H2 = 0,7 m.



Kđ: Hệ số thấm của đập, Kđ = 1,0x10-6m/s.

K0 = 1.2x10-8(m/s)


30

551

563.7

571.7

T

553.7

Kn

KOKd

t

MNLTK

m1.h3L

h1 h3

O

Y

X

600

300

300m2 = 3.25

m'2 =2.5

m2 =2.75

Zo

MNHL

Hình 2 : Sơ đồ tính thấm qua đập có tường nghiêng chân răng trên nền thấm hạ lưu

là mực nước max

- Dùng phương pháp phân đoạn để tính , bỏ qua độ cao hút nước ao.


trình sau :

2 2 21 3 0 1 3

01

q K . .2. .sin

h h z h hT

tδ α− − −= + (4)

2 23 2 3 2

1 3 3 2

q K . . .2.( . . ) 0,44.đ n

h h h hK T

L m h m h L T

− −= +− + +

(5)

Trong đó :

δ = (δ1+δ2)/2=(1+3)/2=2,0(m)

t = 3(m)

h1 = MNDBT - đs = 570 – 551 = 19 (m)

Cotg α 1 = m1 = 3,25 => α1 = 17,10.

Sin α 1 = Sin 17, 10 = 0,294

Z0 = (cos α 1). δ = (cos17,10).2,0 = 1,91 (m)

Hđ = 571,7 - 551 = 20,7 (m)

L = 118,75 (m)

Hệ phương trình (4) và (5) trở thành :


31

2 2 28 3 319 1,91 19

q 1,2.10 .( .4)2.2,0.0,294 3

h h− − − −= +

2

8 3 3357,35 191,2.10 .( .4)

1,156 3

h h− − −= +

2 26 53 3

3

0,7 0,7q 1,1.10 . 1,0.10 . .4

2.(118,75 3,25. 1,5.0,7) 118,75 0,44.4

h h

h− −− −= + ⊕

− + +

= 2

6 53 3

3

0,49 0,71,1.10 . 1,0.10 .

239,6 6,5. 30,128

h h

h− −− −+

−


mềm Excel và dùng hàm Goal seek


h3 = 8,67 m

q = 3,09.10-6 (m2/s)

3.5.2.2.2. Phương trình đường bão hòa

2 2 2 22 23 23

1 3 3 2

8,67 0,7. 8,67 .

. . 118,75 3,25.8,67 1,5.0,7

75,16 0,815.

h hY h X X

L m h m h

X

− −= − = −− + − +

= −


X 0 20 40 60 80 92

Y 8.669 7.672 6.524 5.124 3.156 0.424

3.5.2.2.3 Kiểm tra độ bền thấm






J J ≤


32


3 3 2

8,67 0,70,093

. . 118,75 3,25.8,67 1,5.0,7

h h

L m h m h

− −= =− + − +



J J ≤ = 1,25

Vậy dk k d



n]

Trong đó:

Jkn = 3 2 8,67 0,7

0,0660,44 118,75 0,44.4

h h

L T

− −= =+ +



Vậy Jkn ≤ [Jk

n]. Nên nền đảo bảo ổn định thấm.

3.5.2.3.Tính thấm cho trường hợp 3 ( Thượng lưu là MNLKT, mực nước hạ lưu là

lớn nhất)


Chiều cao cột nước thượng lưu: h1 = 20,5 m.

Chiều cao cột nước hạ lưu: h2 = 0,9 m.



Kđ: Hệ số thấm của đập, Kđ = 1,0x10-6m/s.

K0 = 1.2x10-8(m/s)


33

551

563.7

571.7

T

553.7

Kn

KOKd

t

MNLKT

m1.h3L

h1 h3

O

Y

X

600

300

300m2 = 3.25

m'2 =2.5

m2 =2.75

Zo

MNHL

Hình 3 : Sơ đồ tính thấm qua đập có tường nghiêng chân răng trên nền thấm hạ lưu

là mực nước max.

- Dùng phương pháp phân đoạn để tính , bỏ qua độ cao hút nước ao.


trình sau :

2 2 21 3 0 1 3

01

q K . .2. .sin

h h z h hT

tδ α− − −= + (6)

2 23 2 3 2

1 3 3 2

q K . . .2.( . . ) 0,44.đ n

h h h hK T

L m h m h L T

− −= +− + +

(7)

Trong đó :

δ = (δ1+δ2)/2=(1+3)/2=2,0(m)

t = 3(m)

h1 = MNLKT- đs = 571,5– 551 = 20,5 (m)

Cotg α 1 = m1 = 3,25 => α1 = 17,10.

Sin α 1 = Sin 17, 10 = 0,294

Z0 = (cos α 1). δ = (cos17,10).2,0 = 1,91 (m)

Hđ = 571,7 - 551 = 20,7 (m)

L = 118,75 (m)

Hệ phương trình (6) và (7) trở thành :


34

2 2 28 3 320,5 1,91 20,5

q 1,2.10 .( .4)2.2,0.0,294 3

h h− − − −= +

2

8 3 3416,60 20,51,2.10 .( .4)

1,156 3

h h− − −= +

2 26 53 3

3

0,9 0,9q 1,1.10 . 1,0.10 . .4

2.(118,75 3,25. 1,5.0,9) 118,75 0,44.4

h h

h− −− −= +

− + +

= 2

6 53 3

3

0,81 0,91,1.10 . 1,0.10 .

240,2 6,5. 30,128

h h

h− −− −+

−


mềm Excel và dùng hàm Goal seek


h3 = 9,72 ( m )

q = 3,51.10-6 (m2/s)

3.5.2.3.2.Phương trình đường bão hòa

2 2 2 22 23 23

1 3 3 2

9,72 0,9. 9,72 .

. . 118,75 3,25.9,72 1,5.0,9

94,48 1,05

h hY h X X

L m h m h

X

− −= − = −− + − +

= −


X 0 20 40 60 80 89.5

Y 9.720 8.572 7.244 5.611 3.237 0.711

3.5.2.3.3Kiểm tra độ bền thấm






J J ≤


35


3 3 2

9,72 0,90,099

. . 118,75 3,25.9,72 1,5.0,9

h h

L m h m h

− −= =− + − +



J J ≤ = 1,25

Vậy dk k d



n]

Trong đó:

Jkn = 3 2 9,27 0,9

0,0690,44 118,75 0,44.4

h h

L T

− −= =+ +



Vậy Jkn ≤ [Jk

n]. Nên nền đảo bảo ổn định thấm

3.5.3. Mặt cắt sườn đồi:

Với tài liệu đã cho, sơ đồ chung của mặt cắt sườn đồi là đập trên nền không

thấm , hạ lưu không có nước, thoát nước kiểu áp mái.

3.5.3.1Tính thấm cho mặt cắt (3-3) sườn đồi bên phải

Chọn mặt cắt tính toán tại cao trình 556 (m)


KOKd

MNDBT

O

Y

X

600

300

m2 = 3.25

m'2 =2.5

m2 =2.75

Zo

d

L

h1

ao

h3556

563.7

571.7

Hình 4 : Sơ đồ tính thấm qua đập có tường nghiêng chân răng trên nền không

không thấm hạ lưu không có nước.


36

Theo phương pháp phân đoạn, lưu lượng thấm q và các độ sâu h3 ,a0 được xác

định từ hệ phương trình sau:

2 2 21 3 0

0

2 23 0

_

1 3 2 0

0_

2

.2. .sin

(8) .2.( . )

.0,5

đ

đ

h h Zq K

h aq K

L m h m a

aq K

m

δ α

− −= − = − − =

+

.

Trong đó :

δ = (δ1+δ2)/2=(1+3)/2=2,0(m)

t = 3(m)

h1 = MNDBT- đs = 567,5– 556 = 11,5 (m)

Cotg α 1 = m1 = 3,25 => α1 = 17,10.

Sin α 1 = Sin 17, 10 = 0,294

Z0 = (cos α 1). δ = (cos17,10).2,0 = 1,91 (m)

Hđ = 571,7 - 556 = 15,7 (m)

Tính L = m1.Hđ + 6 + m2.6 + m2’.7 + 3

= 3,25.15,7 + 6+ 2,75.7,7+2,5.8+3 = 101,2(m)

=>Hệ phương trình ( 8) trở thành :

2 2 2 28 83 3

2 2 2 26 63 0 3 0

3 0 3 0

6 60 0

11,5 1,91 128,601,2.10 . 1,2.10 .

2.2,0.0,294 1,156

1,1.10 . 1,1.10 .2(101,2 3,25. 2,625. ) 202,4 6,5. 5,25.

1,1.10 . 1,1.10 .2,625 0,5 3,125

h hq

h a h aq

h a h a

a aq

− −

− −

− −

− − −= = − − = = − − − − = =

+


37

Giải hệ phương trình trên bằng phương pháp thử dần ( áp dụng phần mềm Excel và

dùng hàm Goal Seek ) ta có:


h3 = 8,59 (m)

a0 = 1,61 (m)

q = 5,67.10-7 (m2/s)


Phương trình đường bão hòa trên trục tọa độ (Hình 4 ) có dạng :

23

2

d

qY h X

K= −

Thay h3 = 8,59 (m) , q = 5,67.10-7(m2/s) , Kđ = 1,1.10-6 (m/s) vào biểu thức

trên ta được:

72

6

2 .5, 6 7 .1 08, 5 9 .

1,1 .1 0Y X

−

−= −

7 3 , 7 8 1, 0 3Y X= −

3.5.3.1.3.Kiểm tra độ bền thấm đặc biệt

Ta kiểm tra độ bền thấm đặc biệt cần phải đảm bảo theo điều kiện:

[ ]đkđk JJ ≤

Trong đó Jkđ được tính theo công thức : 3

1 3

đk

hJ

L m h=

−

Với h3 = 8,59 m ; L = 101,2 m ; m1 = 3,5 ta có :

8,59

0,117101, 2 3, 25.8,59

đkJ = =

−

[ ]đkJ -phụ thuộc loại đất đắp và cấp công trình

Với loại đất dùng để đắp đập là cát pha, công trình cấp III, theo số liệu của

Trugaep ta tra bảng P3-3. Građien cho phép để kiểm tra độ bền thấm đặc biệt của

thân đập đất ta được [ ] 1,25k đJ = .


38

Vậy [ ]0,117 1,25đk k đ

J J= < = . Do đó đảm bảo độ bền thấm đặc biệt của thân đập ở

mặt cắt sườn đồi.

3.5.3.2.Tính thấm cho mặt cắt (1-1), sườn đồi bên trái

Chọn mặt cắt tính toán tại cao trình 562 (m)


556

563.7

571.7

KOKd

MNDBT

O

Y

X

600

300

m2 = 3.25

m'2 =2.5

m2 =2.75

L

h1

ao

h3



Theo phương pháp phân đoạn, lưu lượng thấm q và các độ sâu h3 ,a0 được xác

định từ hệ phương trình sau:

2 2 21 3 0

0

2 23 0

_

1 3 2 0

0_

2

.2. .sin

(9) .2.( . )

.0,5

đ

đ

h h Zq K

h aq K

L m h m a

aq K

m

δ α

− −= − = − − =

+

.

Trong đó :

δ = (δ1+δ2)/2=(1+3)/2=2,0(m)

t = 3(m)

h1 = MNDBT- đs = 567,5– 562= 5,5 (m)

Cotg α 1 = m1 = 3,25 => α1 = 17,10.

Sin α 1 = Sin 17, 10 = 0,294


39

Z0 = (cos α 1). δ = (cos17,10).2,0 = 1,91 (m)

Hđ = 571,7 - 562 = 9,7 (m)

Tính L = m1.Hđ + 6 + m2.6 + m2’.7 + 3

= 3,25.9,7 + 6+ 2,75.1,7+2,5.8+3 = 65,2(m)

Hệ phương trình (9) trở thành :

2 2 2 28 83 3

2 2 2 26 63 0 3 0

3 0 3 0

6 60 0

5,5 1,91 26,601,2.10 . 1,2.10 .

2.2,0.0,294 1,156

1,1.10 . 1,1.10 .2(65,2 3,25. 2,625. ) 130,4 6,5. 5,25.

1,1.10 . 1,1.10 .2,625 0,5 3,125

h hq

h a h aq

h a h a

a aq

− −

− −

− −

− − −= = − − = = − − − − = =

+

Giải hệ phương trình trên bằng phương pháp thử dần ( áp dụng phần mềm Excel

và dùng hàm Goal Seek ) ta có:


h3 = 3,64 (m)

a0 = 0,39 (m)

q = 1,38.10-7 (m2/s)


Phương trình đường bão hòa trên trục tọa độ (Hình 5 ) có dạng :

23

2

d

qy h x

K= −

Thay h3 = 2,63 (m) , q = 1,38.10-7(m2/s) , Kđ = 1,1.10-6 (m/s) vào biểu thức trên

ta được:

72

6

2 .1, 3 8 .1 03, 6 4 .

1,1 .1 0Y X

−

−= −

23, 6 4 0 , 2 5Y X= −

3.5.3.2.3. Kiểm tra độ bền thấm đặc biệt


40

Ta kiểm tra độ bền thấm đặc biệt cần phải đảm bảo theo điều kiện:

[ ]đkđk JJ ≤

Trong đó Jkđ được tính theo công thức : 3

1 3

đk

hJ

L m h=

−

Với h3 = 3,64 m ; L = 65,2 m ; m1 = 3,25

ta có:3,64

0,06865, 2 3, 25.3,64

đkJ = =

−

[ ]đkJ -phụ thuộc loại đất đắp và cấp công trình

Với loại đất dùng để đắp đập là cát pha, công trình cấp III, theo số liệu của

Trugaep ta tra bảng P3-3. Građien cho phép để kiểm tra độ bền thấm đặc biệt của

thân đập đất ta được [ ] 1,25k đJ = .Vậy [J] < 1.25

Do đó đảm bảo độ bền thấm đặc biệt của thân đập ở mặt cắt sườn đồi.

3.6.Tổng lưu lượng thấm

3.6.1.Phương pháp tính:

Chia đập ra nhiều đoạn nhỏ, sao cho trong mỗi đoạn có những đặc trưng về

thấm như nhau. Khi đó tổng lưu lượng thấm được xác định bằng công thức:

Q = 2

1[q1l1 + (q1 + q2)l2 + …+(qn-2 + qn-1)ln-1 + qn-1ln]

Trong đó: - q1, q2 ,….,qn – Lưu lượng thấm đơn vị tại mặt cắt chọn tính toán.

- l1, l2, …..,ln – Chiều dài các đoạn tương ứng.

L1

MNN

L2 L3 L4

q1 q2 q3

1

1

2

2

3

3

Hình 6 :Sơ đồ tính tổng lưu lượng thấm

3.6.2 Tính toán:


41

Trong khuôn khổ đồ án này do thời gian hạn chế ta chỉ tính với 4 đoạn, sử dụng

lưu lượng thấm đơn vị của mặt cắt lòng sông (2-2) và 2 mặt cắt sườn đồi (1-1), (3-

3). Sơ đồ như hình 6

Bảng 4. Kết quả tính lưu lượng thấm

l1

(m)

q1

(m3/s)

l2

(m)

q2

(m2/s)

l3

(m)

q3

(m2/s)

l4

(m)

Qt

(m3/s)

30.06 1,38.10-7 55.79 2,52.10-6 8.12 5,67.10-7 67.67 2.15.10-4

3.6.2.1. Tính lượng thấm mất nước trong một tháng của hồ:

Theo công thức:

Vt = Qt . ∆t

Vt max ứng với TH1: Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu không có nước:

Vt max = 2,15 .10-4 . 31 . 24 . 3600 = 575,856 (m3)

Lượng thấm mất nước cho phép trong một tháng tính theo điều tiết hồ là:

[V] = K . V Hồ = 0,01 . 22,27.106 = 222700 (m3).

+ Vhồ : thể tích hồ ứngvới MNDBT

Nhận xét: Kết quả cho thấy lượng thấm mất nước thực tế nhỏ hơn nhiều so với

lượng thấm mất nước cho phép. Như vậy loại đập và hình thức xử lý chống thấm đã

thiết kế là hợp lý.

3.7 Tính toán ổn định đập đất:

3.7.1 Mục đích tính toán:

Đập đất là công trình bằng vật liệu địa phương có khối lượng lớn nên có khả

năng mất ổn định về lật, trượt theo mặt nền và mất ổn định do trượt mái dốc. Vì vậy

mục đích chính để tính toán ổn định là trên cơ sở tính toán mà xác định được hợp lý

nhất mặt cắt ngang của đập sao cho đảm bảo ổn định trong điều kiện thực tế làm

việc và đảm bảo kinh tế nhất.

3.7.2 Trường hợp tính toán:


42

Theo quy định của quy phạm khi thiết kế đập đất cần kiểm tra ổn định với các

trường hợp sau:

3.7.2.1. Cho mái hạ lưu

Khi thượng lưu là MNLTK, hạ lưu là chiều sâu nước lớn nhất có thể xảy ra,

thiết bị chống thấm làm việc bình thường ( tổ hợp cơ bản).

Khi thượng lưu có MNLKT và thiết bị thoát nước không làm việc bình thường (

tổ hợp cơ bản).

3.7.3 Tài liệu tính toán.

Các chỉ tiêu cơ lý của đất đắp:

Độ rỗng đất đắp: n = 0,35

Độ ẩm tương đối W = 19%

Góc ma sát trong : ϕtn = 200, ϕbh =170

Dung trọng riêng khô:γk = 1,5 T/m3

Dung trọng tự nhiên: γ1 = γ wđập

= γ kđập(1 + w) = 1,5.(1+0,19) = 1,78(T/m3)

Dung trọng bão hoà: γ 2 = γ bhđập = γ k

đập + n. γ n = 1,5 + 0,35.1 = 1,85(T/m3)

Lực dính đơn vị của đất đắp đập : Ctn = 3.0 T/m2, Cbh =2.4(T/m2)

Hệ số thấm Kđ =1.1x10-6(m/s)

Các chỉ tiêu của đất nền tầng thấm nước

Chiều sâu tầng thấm: T = 4,0 m

Dung trọng tự nhiên khô: γk = 1,35 T/m3

Dung trọng bão hòa: γ 3 = γ bhnền = γ k

nền + n. γ n = 1,35 + 0,39.1 = 1,74(T/m3)

Lực dính đơn vị: Cbh = 2,0 T/m2 , ϕ = 140

Hệ số thấm: Kn = 1,1.10-5 m/s

Độ rỗng đất nền: n = 0,39

Khối đá làm thiết bị thoát nước:

γ 4 = γ wthiết bị thoát nước = γ k

đá = 2,5(T/m3)

γ 5 = γ bhthiết bị thoát nước = γ k

đá + n. γ n = 2,5+0,35.1 = 2,85(T/m3)

h1: Chiều cao từ mái đập đến đường bão hòa.


43

h2: Chiều cao từ đường bão hòa đến đáy đập.

h3: Chiều cao từ đáy đập đến đáy cung trượt.

h4: Chiều cao từ mái và đỉnh thiết bị thoát nước đến đường bão hòa.

h5: Chiều cao từ đường bão hòa đến đáy đập (thiết bị thoát nước).

3.7.4 Phương pháp tính toán:

Có rất nhiều phương pháp tính ổn định của đập đất. Trong đó phương pháp

cung trượt trụ tròn của Ghecxêvanop khá đơn giản và cho kết quả tương đối chính

xác, ta chọn phương pháp này để tính toán.

Giả thiết mặt trượt trụ tròn, xem khối trượt là vật thể rắn, áp lực thấm được

chuyển ra ngoài thành áp lực thuỷ tĩnh tác dụng vào mặt trượt và hướng tâm cung

trượt.

3.7.5 Các bước tính toán

3.7.5.1.Tìm vùng chứa tâm cung trượt nguy hiểm

Sử dụng hai phương pháp :

+ Phương pháp Filenit: Tâm trượt nguy nằm ở lân cận đường M,M1, các điểm

M, M1 được xác định như ( hình 8.5 )

Với: Hđ = 20,7(m) ; 4,5.Hđ = 4,5. 21 = 93,15 (m)

α , β phụ thuộc độ dốc mái đập. Tra bảng 6-5 (trang 146) giáo trình Thuỷ Công

T1 ta có α = 350, β = 250.

+ Phương pháp Fandeep: Tâm cung trượt nguy hiểm nằm ở lân cận hình thang

cong bcdf. Trong đó:

- Tia ad theo phương thẳng đứng

- Tia ac theo phương tạo với mặt nghiêng trung bình mái đập một góc 850

- R, r phụ thuộc hệ số mái và chiều cao đập. Với m2tb = 2.625, Tra bảng(6-6)

(Trang 147) G.T Thuỷ công tập I ta được d

R

H= 2,09

⇒ R = d

R

H.Hđ = 2,09.20,7 =43,26 (m).


44

d

r

H = 0,9⇒ r = 0,9.20,7 = 18,63 (m).

Kết hợp cả 2 phương pháp, xác định phạm vi có khả năng chứa tâm cung trượt

nguy hiểm nhất là đoạn AB.

85°

35°

25°

r

R

O

A

B

de

bc

4.5Hd

Hd

Hd

Hình 7. Sơ đồ xác định vùng tâm trượt nguy hiểm

3.7.5.2 Xác định hệ số an toàn nhỏ nhất

- Xuất phát từ công thức cat

t

MK

M= ∑∑

ta xác định các yếu tố cần thiết để tính

toán Kat.

Để đơn giản trong tính toán ổn định ta chọn giả thiết của Ghecxêvanôp và dùng

phương pháp phân thỏi để tính. Phương pháp phân thỏi như sau:


45

Chia phần cung trượt thành nhiều dải đất có chiều rộng b, để tính toán lấy R

bm

=

với R là bán kính cung trượt và m là một số nguyên, lấy m = 10.

Giả thiết khối trượt là một vật rắn, áp lực thấm được chuyển ra ngoài thành áp

lực thủy tĩnh tác dụng lên mặt trượt và hướng vào tâm.

Công thức tính hệ số ổn định có dạng:

n( ) ln n n nat

n

N W tg CK

T

ϕ− += ∑ ∑

∑

Trong đó:

ϕn, Cn: Góc ma sát trong và lực dính đơn vị của loại đất ngay tại mặt trượt

ở đáy giải thứ n,

+ ln: Chiều rộng đáy dải thứ n, ln = b/cosαn.

+Wn: Áp lực thủy tĩnh tác dụng theo hướng tâm cung trượt tại dải đang

xét.

Wn = γn.hn.ln .

Với hn: Chiều cao cột nước từ đường bão hòa đến đáy dải đang xét.

Nn và Tn: Các thành phần lực pháp tuyến và tiếp tuyến của trong lượng dải Gn

Nn = Gn.cosαn .

Tn = Gn.sinαn

Gn = b. ∑(γi.Zi)n

Với: hi: Chiều cao phần dải đất có dung lượng là γi, đối với đất ở trên

đường bão hòa lấy dung trọng tự nhiên và với đất ở dưới đường bão hòa lấy dung

trọng bão hòa

αn : Góc hợp bởi phương thẳng đứng và đường thẳng nối tâm đáy dải thứ n với

tâm trượt.

sinn

mα = và

2

cos 1n

n

mα = −

(n là số thứ tự dải).

3.7.5.3 Xác định hệ số Kmin


46

Trên phạm vi chứa tâm cung trượt nguy hiểm nhất (đoạn AB), ta giả định các

tâm cung trượt O1, O2,O3… và vạch các cung trượt đi qua một điểm B1 ở đáy lăng

trụ. Tiến hành tính hệ số an toàn ổn định K1, K2, K3 … cho các cung tương ứng; từ

đó vẽ được biểu đồ quan hệ giữa Ki và vị trí tâm Oi, ta xác định được trị số Kmin ứng

với các tâm O trên đường thẳng AB.

Từ vị trí của tâm O ứng với Kmin đó, kẻ đường N-N vuông góc với đường AB.

Trên đường N-N ta lại lấy các tâm O khác, vạch các cung cũng đi qua điểmQ1 ở

đỉnh lăng trụ thoát nước, tính K ứng với các cung này, vẽ biểu đồ trị số K theo tâm

O, ta xác định được trị số Kmin ứng với điểm B1 ở đáy lăng trụ thoát nước.

Tính toán tương tự cho các điểm Q2, Q3, Q4 … ở mặt nền hạ lưu ta tìm được trị

số Kmin tương ứng. Vẽ biểu đồ quan hệ giữa Kimin với các điểm ra của cung Bi, ta tìm

được hệ số an toàn nhỏ nhất Kmin cho mái đập.

Trong phạm vi đồ án này ta chỉ giới hạn tính toán cho 1 điểm B1 ở đáy lăng trụ

thoát nước

3.7.5.4 Kết quả tính toán


47

**) Sơ đồ ổn định mái trượt tâm O1:

MNLTK

MNHL

4,5.Hd

M1

A

B R

571.7

O1

0-4-3

-2-11234

5

67

8

-5

r

563.7

553.7

551

R1 =52.27

35°

85°

25°

6.04

13.61 14.4413.19

11.489.76

0.17

3.805.90 5.52 5.15

3.625.58

6.49

0.983.62

5.58 6.93 7.72 7.98 7.72

8.03 7.606.17

4.974.02

3.230.82

4.37 3.812.043.06 0.700.98

4.79


48

**) B ảng tính ổn định cho tâm trượt O1:

Tính K cho cung trượt O1: b = 5.227, R = 52.27

γ1(T/m3) γ2 (T/m3) γ3 (T/m3) γ4 (T/m3) γ5 (T/m3)

1.78 1.85 1.74 2.5 2.85

Dải h1(m) h2(m) h3(m) h4(m) h5(m) Gn (T/m) sinαn cosαn Nn Tn hn Wn Ln Cn tgφn Ln.Cn (Nn-Wn)tgφn

-5 0.00 0 0.98 0.17 0.7 21.562 -0.5 0.866 18.674 -10.781 1.68 10.14 6.036 2.0 14 0.250 12.071 2.133

-4 0.00 0 3.62 2 0.7 69.487 -0.4 0.917 63.686 -27.795 4.32 24.64 5.703 2.0 14 0.250 11.406 9.762

-3 3.23 0.82 5.58 0 0 88.731 -0.3 0.954 84.644 -26.619 6.4 35.07 5.479 2.0 14 0.250 10.959 12.394

-2 4.02 2.04 6.49 0 0 116.155 -0.2 0.980 113.809 -23.231 8.53 45.51 5.335 2.0 14 0.250 10.670 17.076

-1 4.97 3.06 7.72 0 0 146.044 -0.1 0.995 145.312 -14.604 10.78 56.63 5.253 2.0 14 0.250 10.507 22.170

0 6.17 3.81 7.98 0 0 166.827 0.0 1.000 166.827 0.000 11.79 61.63 5.227 2.0 14 0.250 10.454 26.300

1 7.60 4.37 7.72 0 0 183.182 0.1 0.995 182.264 18.318 12.09 63.51 5.253 2.0 14 0.250 10.507 29.688

2 8.03 4.79 6.93 0 0 184.059 0.2 0.980 180.340 36.812 11.72 62.52 5.335 2.0 14 0.250 10.670 29.454

3 9.76 5.15 5.58 0 0 191.358 0.3 0.954 182.544 57.407 10.73 58.79 5.479 2.0 14 0.250 10.959 30.937

4 11.48 5.52 3.62 0 0 193.113 0.4 0.917 176.991 77.245 9.14 52.13 5.703 2.0 14 0.250 11.406 31.216

5 13.19 5.9 0.98 0 0 188.686 0.5 0.866 163.407 94.343 6.88 41.53 6.036 2.0 17 0.250 12.071 30.471

6 14.44 3.8 0 0 0 171.096 0.6 0.800 136.877 102.658 3.8 24.83 6.534 2.4 17 0.300 15.681 33.615

7 13.61 0 0 0 0 126.628 0.7 0.714 90.431 88.640 0 0.00 7.319 3.0 20 0.363 21.958 32.826

8 6.04 0 0 0 0 56.197 0.8 0.600 33.718 44.957 0 0.00 8.712 3.0 20 0.363 26.135 12.240

Tổng 417.350 185.453 320.282

K1 = 1.212


49


MNLTK

MNHL

4,5.Hd

M1

A

B R

571.7

O2

0-3-2-1123

4

6

7

r

563.7

553.7

551

O3

8

0.70

-45

5.27

12.7414.51

12.8311.10

9.368.00 7.22

5.834.69

3.792.32

2.694.696.056.856.856.054.69

2.71

5.822.76

5.44 5.07 4.70 4.27 3.67 2.83 1.73 0.52

7.11

O1

R2 =52.71


50


Tính K cho cung trượt O2: b = 5.271 , R = 52.71

γ1(T/m3) γ2 (T/m3) γ3 (T/m3) Γ4 (T/m3) γ5 (T/m3)

1.78 1.85 1.74 2.5 2.85

Dải h1(m) h2(m) h3(m) h4(m) h5(m) Gn (T/m) sinαn cosαn Nn Tn hn Wn Ln Cn tgφn Ln.Cn (Nn-Wn)tgφn

-4 0.00 0.00 2.69 2 0.7 61.542 -0.4 0.917 56.404 -24.617 3.39 19.496 5.751 2.0 14 0.250 11.502 9.227

-3 2.32 0.00 4.69 0.52 0.7 82.150 -0.3 0.954 78.366 -24.645 5.39 29.782 5.526 2.0 14 0.250 11.051 12.146

-2 3.79 1.73 6.05 0 0 107.917 -0.2 0.980 105.737 -21.583 7.78 41.854 5.380 2.0 14 0.250 10.759 15.971

-1 4.69 2.83 6.85 0 0 134.425 -0.1 0.995 133.751 -13.442 9.68 51.28 5.298 2.0 14 0.250 10.595 20.618

0 5.83 3.67 7.11 0 0 155.696 0.0 1.000 155.696 0.000 10.78 56.821 5.271 2.0 14 0.250 10.542 24.719

1 7.22 4.27 6.85 0 0 172.204 0.1 0.995 171.341 17.220 11.12 58.909 5.298 2.0 14 0.250 10.595 28.108

2 8.00 4.70 6.05 0 0 176.378 0.2 0.980 172.815 35.276 10.75 57.832 5.380 2.0 14 0.250 10.759 28.746

3 9.36 5.07 4.69 0 0 180.273 0.3 0.954 171.969 54.082 9.76 53.929 5.526 2.0 14 0.250 11.051 29.510

4 11.10 5.44 2.71 0 0 182.047 0.4 0.917 166.848 72.819 8.15 46.872 5.751 2.0 14 0.250 11.502 29.994

5 12.83 5.82 0 0 0 177.129 0.5 0.866 153.398 88.564 5.82 35.423 6.086 2.4 17 0.300 14.607 35.393

6 14.51 2.76 0 0 0 163.052 0.6 0.800 130.442 97.831 2.76 18.185 6.589 2.4 17 0.300 15.813 33.677

7 12.74 0 0 0 0 119.532 0.7 0.714 85.363 83.672 0 0 7.381 3.0 20 0.363 22.143 30.987

8 5.27 0 0 0 0 49.445 0.8 0.600 29.667 39.556 0 0 8.785 3.0 20 0.363 26.355 10.769

Tổng 404.733 177.276 309.863

K2 = 1.204


51


MNLTK

MNHL

4,5.Hd

M1

A

B R

571.7

O1

0

-4-3-2-1123

45

6

7

r

563.7

553.7

551

O3

8

R3 =53.444.28

11.4414.11

12.3610.60

8.83 8.116.76

5.424.35

3.500.93

0.701.55

3.554.94

1.292.453.404.084.574.965.334.571.42

1.553.55 4.94 5.75 6.02 5.75

1.87

35°

85°

25°

O2


52




1.78 1.85 1.74 2.5 2.85

Dải h1(m) h2(m) h3(m) h4(m) h5(m) Gn (T/m) sinαn cosαn Nn Tn hn Wn Ln Cn φn tgφn Ln.Cn (Nn-Wn)tgφn

-4 0.00 0.00 1.55 0.93 0.7 37.499 -0.4 0.917 34.368 -15.000 2.25 13.119 5.831 2.0 14 0.250 11.662 5.312

-3 0 0 3.55 1.87 0.7 68.654 -0.3 0.954 65.492 -20.596 4.25 23.809 5.602 2.0 14 0.250 11.204 10.421

-2 3.50 1.29 4.94 0 0 91.981 -0.2 0.980 90.123 -18.396 6.23 33.98 5.454 2.0 14 0.250 10.908 14.036

-1 4.35 2.45 5.75 0 0 119.067 -0.1 0.995 118.470 -11.907 8.2 44.042 5.371 2.0 14 0.250 10.742 18.607

0 5.42 3.4 6.02 0 0 141.148 0.0 1.000 141.148 0.000 9.42 50.34 5.344 2.0 14 0.250 10.688 22.702

1 6.76 4.08 5.75 0 0 158.107 0.1 0.995 157.314 15.811 9.83 52.796 5.371 2.0 14 0.250 10.742 26.129

2 8.11 4.57 4.94 0 0 168.261 0.2 0.980 164.861 33.652 9.51 51.869 5.454 2.0 14 0.250 10.908 28.248

3 8.83 4.96 3.55 0 0 166.040 0.3 0.954 158.392 49.812 8.51 47.673 5.602 2.0 14 0.250 11.204 27.680

4 10.60 5.33 1.55 0 0 167.938 0.4 0.917 153.918 67.175 6.88 40.116 5.831 2.0 14 0.250 11.662 28.450

5 12.36 4.57 0 0 0 162.753 0.5 0.866 140.948 81.377 4.57 28.2 6.171 2.4 17 0.300 14.810 33.824

6 14.11 1.42 0 0 0 148.258 0.6 0.800 118.606 88.955 1.42 9.4856 6.680 2.4 17 0.300 16.032 32.736

7 11.44 0 0 0 0 108.821 0.7 0.714 77.714 76.175 0 0 7.483 3.0 20 0.363 22.449 28.210

8 4.28 0 0 0 0 40.713 0.8 0.600 24.428 32.570 0 0 8.907 3.0 20 0.363 26.720 8.867

Tổng 379.627 179.731 285.223

K3 = 1.225


53


MNLTK

MNHL

4,5.Hd

M1

A

B R

571.7

O1

0

-4-3

-2-11234

56

7

r

563.7

553.7

551

O3

8

R4 =55.52

35°

85°

25°

O2

O4

3.57

11.61 14.27 13.9412.11

10.298.45 7.87

6.335.03

4.023.18

0.310.70

3.17 -50.30

5.256.69

3.136.05 5.66 5.15 4.88 4.45 3.90 3.11 2.030.37

3.175.25 6.69 7.53 7.81 7.53


54




1.78 1.85 1.74 2.5 2.85

Dải h1(m) h2(m) h3(m) h4(m) h5(m) Gn (T/m) sinαn cosαn Nn Tn hn Wn Ln Cn φn tgφn Ln.Cn

(Nn-

Wn)tgφn

-5 0.00 0.00 0.37 0.31 0.7 18.953 -0.5 0.866 16.414 -9.477 1.07 6.8597 6.411 2.0 14 0.250 12.822 2.389

-4 0.00 0.00 3.17 2 0.7 69.460 -0.4 0.917 63.661 -27.784 3.87 23.443 6.058 2.0 14 0.250 12.115 10.054

-3 3.18 0.30 5.25 2.06 0.48 121.413 -0.3 0.954 115.821 -36.424 6.03 35.095 5.820 2.0 14 0.250 11.640 20.181

-2 4.02 2.03 6.69 0 0 125.207 -0.2 0.980 122.677 -25.041 8.72 49.412 5.666 2.0 14 0.250 11.333 18.316

-1 5.03 3.11 7.53 0 0 154.396 -0.1 0.995 153.622 -15.440 10.64 59.371 5.580 2.0 14 0.250 11.160 23.563

0 6.33 3.90 7.81 0 0 178.063 0.0 1.000 178.063 0.000 11.71 65.014 5.552 2.0 14 0.250 11.104 28.262

1 7.87 4.45 6.69 0 0 188.111 0.1 0.995 187.168 18.811 11.14 62.161 5.580 2.0 14 0.250 11.160 31.252

2 8.45 4.88 5.25 0 0 184.349 0.2 0.980 180.624 36.870 10.13 57.402 5.666 2.0 14 0.250 11.333 30.806

3 10.29 5.15 3.17 0 0 185.212 0.3 0.954 176.681 55.564 8.32 48.423 5.820 2.0 14 0.250 11.640 32.064

4 12.11 5.66 0.37 0 0 181.387 0.4 0.917 166.244 72.555 6.03 36.528 6.058 2.0 14 0.250 12.115 32.429

5 13.94 6.05 0.00 0 0 199.904 0.5 0.866 173.122 99.952 6.05 38.786 6.411 2.0 14 0.250 12.822 33.584

6 14.27 3.13 0.00 0 0 173.173 0.6 0.800 138.538 103.904 3.13 21.722 6.940 2.4 17 0.300 16.656 35.045

7 11.61 0.00 0.00 0 0 114.737 0.7 0.714 81.938 80.316 0 0 7.774 3.0 20 0.363 23.323 29.744

8 3.57 0.00 0.00 0 0 35.281 0.8 0.600 21.168 28.225 0 0 9.253 3.0 20 0.363 27.760 7.684

Tổng 382.029 172.046 335.373

K4 = 1.328


55


MNLTK

MNHL

4,5.Hd

M1

A

B R

571.7

O1

0

-4-3-2-1123

45

6

7

r

563.7

553.7

551

O3

8

R5 =47.36

35°

85°

25°

O2

O4

O5

7.41

11.88

12.2010.64

9.088.03 7.29

6.034.95

4.093.36

1.864.64 5.01 4.67 4.27 3.75 3.04 2.12

1.06

1.05

0.701.703.474.705.425.655.424.703.47

1.70


56


Tính K cho cung trượt O5: b =4.736 , R = 47.36


1.78 1.85 1.74 2.5 2.85

Dải h1(m) h2(m) h3(m) h4(m) h5(m) Gn (T/m) sinαn cosαn Nn Tn hn Wn Ln Cn φn tgφn Ln.Cn (Nn-Wn)tgφn

-4 0.00 0 1.7 1.05 0.7 35.88941 -0.4 0.917 32.893 -14.356 2.4 12.402 5.167 2.0 14 0.25 10.3348 5.1229

-3 0.00 0 3.47 2 0.7 61.72334 -0.3 0.954 58.880 -18.517 4.17 20.703 4.965 2.0 14 0.25 9.929 9.5444

-2 3.36 1.06 4.7 0 0 76.34337 -0.2 0.980 74.801 -15.269 5.76 27.842 4.834 2.0 14 0.25 9.667 11.7398

-1 4.09 2.12 5.42 0 0 97.71789 -0.1 0.995 97.228 -9.772 7.54 35.889 4.76 2.0 14 0.25 9.520 15.3347

0 4.95 3.04 5.65 0 0 114.9238 0 1.000 114.924 0.000 8.69 41.156 4.736 2.0 14 0.25 9.472 18.4420

1 6.03 3.75 5.42 0 0 128.3537 0.1 0.995 127.710 12.835 9.17 43.648 4.76 2.0 14 0.25 9.520 21.0156

2 7.29 4.27 4.7 0 0 137.5983 0.2 0.980 134.818 27.520 8.97 43.358 4.834 2.0 14 0.25 9.667 22.8651

3 8.03 4.67 3.47 0 0 137.2052 0.3 0.954 130.885 41.162 8.14 40.412 4.965 2.0 14 0.25 9.929 22.6182

4 9.08 5.01 1.7 0 0 134.4498 0.4 0.917 123.225 53.780 6.71 34.673 5.167 2.0 14 0.25 10.335 22.1380

5 10.64 4.64 0 0 0 130.3499 0.5 0.866 112.886 65.175 4.64 25.375 5.469 2.4 17 0.300 13.125 26.2535

6 12.20 1.86 0 0 0 119.1436 0.6 0.800 95.315 71.486 1.86 11.011 5.92 2.4 17 0.300 14.208 25.2911

7 11.88 0 0 0 0 100.1494 0.7 0.714 71.521 70.105 0 0 6.632 3.0 20 0.363 19.895 25.9621

8 7.41 0 0 0 0 62.46689 0.8 0.600 37.480 49.974 0 0 7.893 3.0 20 0.363 23.680 13.6053

Tổng 334.122 159.282 239.933

K5 = 1.195


57


MNLKT

MNHL

4,5.Hd

M1

A

B R

571.7

O1

0-3-2-1123

56

7

r

563.7

553.7

551

O3

8

R6 =54.99

35°

85°

25°

O2

O4

O5

O6

41.55

1.803.224.064.344.063.231.81

2.60

9.32

12.4610.73

8.987.22 6.70

5.204.00

3.23

2.303.604.475.055.485.663.33

0.17

0.900.472.09


58




1.78 1.85 1.74 2.5 2.85

Dải h1(m) h2(m) h3(m) h4(m) h5(m) Gn (T/m) sinαn cosan Nn Tn hn Wn Ln Cn φn tgφn Ln.Cn (Nn-Wn)tgφn

-3 0.00 0 1.8 0.47 0.9 37.789 -0.3 0.954 36.049 -11.337 2.7 15.56 5.765 2.0 14 0.250 11.529 5.121

-2 2.09 0.00 3.22 1.55 0.9 86.681 -0.2 0.980 84.929 -17.336 4.12 23.12 5.612 2.0 14 0.250 11.225 15.452

-1 3.23 2.30 4.06 0 0 93.861 -0.1 0.995 93.391 -9.386 6.36 35.15 5.527 2.0 14 0.250 11.053 14.560

0 4.00 3.60 4.34 0 0 117.302 0.0 1.000 117.302 0.000 7.94 43.66 5.499 2.0 14 0.250 10.998 18.410

1 5.20 4.47 4.06 0 0 135.220 0.1 0.995 134.542 13.522 8.53 47.14 5.527 2.0 14 0.250 11.053 21.850

2 6.70 5.05 3.22 0 0 147.765 0.2 0.980 144.780 29.553 8.27 46.41 5.612 2.0 14 0.250 11.225 24.591

3 7.22 5.48 1.81 0 0 143.738 0.3 0.954 137.118 43.122 7.29 42.02 5.765 2.0 14 0.250 11.529 23.774

4 8.98 5.66 0 0 0 145.478 0.4 0.917 133.333 58.191 5.66 33.96 6.000 2.4 17 0.300 14.400 29.812

5 10.73 3.33 0 0 0 138.904 0.5 0.866 120.295 69.452 3.33 21.14 6.350 2.4 17 0.300 15.239 29.745

6 12.46 0.17 0 0 0 123.691 0.6 0.800 98.953 74.214 0.17 1.17 6.874 2.4 17 0.300 16.497 29.335

7 9.32 0 0 0 0 91.226 0.7 0.714 65.149 63.858 0 0.00 7.700 3.0 20 0.363 23.100 23.649

8 2.60 0 0 0 0 25.449 0.8 0.600 15.270 20.359 0 0.00 9.165 3.0 20 0.363 27.495 5.543

Tổng 334.213 175.344 241.842

K6 = 1.248


59

3.7.5.5. Đánh giá tính hợp lý của ổn định mái hạ lưu

3.7.5.5.1Mực nước lũ thiết kế

Mái được gọi là hợp lý khi thoả mãn 2 điều kiện:

- Điều kiện ổn định trượt Kmin ≥ [K] cp . . (9.34)

- Điều kiện kinh tế Kmin ≤ 1,15.[K]cp . (9.35)

Trong đó:

[K] cp – Hệ số an toàn cho phép về ổn định của mái đập. Theo “Tiêu Chuẩn

thiết kế đập đất đầm nén – 14 TCN 157 – 2005”, với công trình cấp III ta có:

Điều kiện làm việc bình thường (đặc biệt) [K] cp = 1,10

Mái đập đảm bảo an toàn về trượt phải thoả mãn điều kiện đối với công trình

cấp III và tổ hợp tải trọng đặc biệt:

Kmin =1.248 > [K] = 1,1 ( 14-TCN)

Vậy mái đập đảm bảo an toàn về trượt.

Kmin =1.195 < 1,15[K] = 1,15.1,1 = 1,265

Vậy mái đập đảm bảo về điều kiện kinh tế và điều kiện ổn định

3.7.5.5.2. Mực nước lũ kiểm tra

Mái được gọi là hợp lý khi thoả mãn 2 điều kiện:

- Điều kiện ổn định trượt Kmin ≥ [K] cp . . (9.34)

- Điều kiện kinh tế Kmin ≤ 1,15.[K]cp . (9.35)

Trong đó:

[K] cp – Hệ số an toàn cho phép về ổn định của mái đập. Theo “Tiêu Chuẩn

thiết kế đập đất đầm nén – 14 TCN 157 – 2005”, với công trình cấp III ta có:

Điều kiện làm việc bình thường (đặc biệt) [K] cp = 1,10

Mái đập đảm bảo an toàn về trượt phải thoả mãn điều kiện đối với công trình

cấp III và tổ hợp tải trọng đặc biệt:

Kmin =1,248 > [K] = 1,1( 14-TCN)

Vậy mái đập đảm bảo an toàn về trượt.

Kmin =1,248 <1,15[K] = 1,15.1,1 = 1,265


60

Vậy mái đập đảm bảo về điều kiện kinh tế và điều kiện ổn định

3.8. Cấu tạo chi tiết

3.8.1 Cấu tạo đỉnh đập

Vì trên đỉnh đập không làm đường giao thông nên chỉ cần phủ một lớp dăm

sỏi dày 20cm để bảo vệ. Mặt đỉnh đập làm dốc về hai phía với độ dốc 1 = 3% để

thoát nước mưa.

3% 3%

Líp ®Êt mµu dµy 10 cm

Líp ®¸ x©y khan dµy 30 cm



Líp c¸t ®Öm dµy 10 cmLíp ®¸ cÊp phèi dµy 20 cm

m = 2.5m = 3

600

Hình 4.1.Cấu tạo chi tiết đỉnh đập

3.8.2. Cấu tạo cơ đập

45

60

3002%

Líp ®Êt mµu trång cá dµy 10 cm

Líp ®¸ cÊp phèi dµy 20 cm

m = 2.5

m = 2.75

15 30 15

Líp c¸t ®Öm dµy 10 cm

Hình 4.2.Cấu tạo chi tiết cơ đập

3.8.3 Nối tiếp đập với nền và bờ

3.8.3.1 Nối tiếp đập với nền


61

Ta bóc một lớp dày 0.3-1m trên mặt nền vì lớp phong hóa này thấm nước

mạnh. Khi đất đắp đập và đất nền khác nhau cần làm các chân răng ổn định công

trình, đồng thời dùng chân răng bằng đất sét cắm sâu vào đá tốt để giảm thấm.

3.8.3.2 Nối tiếp đập với bờ

Tại chỗ nối tiếp đập với bờ, thiết bị chống thấm phải nằm cắm sâu vào đá tốt

hoặc đá ít phong hóa, khi tầng không thấm nằm sâu trong bờ phải cắm thiết bị

chống thấm vào bờ một khoảng nhất định.

Mặt nối tiếp thân đập với bờ không đánh cấp, không làm quá dốc, không cho

phép làm dốc ngược.


62

CHƯƠNG IV:THI ẾT K Ế TRÀN XẢ LŨ

A.Thi ết kế

4.1. Nhiệm vụ, vị trí, hình thức và các bộ phận công trình

4.1.1 Nhiệm vụ công trình

Công trình tràn xả lũ có nhiệm vụ tháo phần lượng nước thừa trong hồ khi

mực nước trong hồ cao hơn MNDBT, để đảm bảo hồ chứa làm việc bình thường,

an toàn cho công trình đầu mối khác và chống ngập úng thượng lưu.

4.1.2.Vị trí tuyến tràn

Căn cứ vào điều kiện địa chất, địa hình khu vực xây dựng công trình,tràn xả

lũ được đặt ở đầu phải đập chính, tại vị trí có nền đá tốt.

4.1.3.Hình thức tràn

Căn cứ vào bình đồ địa hình cụm công trình ta chọn hình thức tràn là dạng

ngưỡng tràn đỉnh rộng chảy tự do không có cửa van. Để đi lại kiểm tra, sửa chữa

và khai thác công trình ta cần làm cầu giao thông qua tràn. Với bề rộng tràn: Btr

= 30m (không kể trụ pin), ứng với lưu lượng xả thiết kế Qmax

Nối tiếp sau ngưỡng tràn là dốc nước, độ dốc của dốc nước i = 10%. Cuối

dốc nước làm bể tiêu năng nối tiếp với hạ lưu bằng kênh dẫn hạ lưu.

4.2.Cấu tạo của tràn

4.2.1.Kênh dẫn thượng lưu và tường hướng dòng:

Theo bình đồ địa hình cụm công trình đầu mối và vị trí của ngưỡng tràn ta

thấy điểm có cùng cao độ với ngưỡng tràn nằm khá xa đường tràn. Do đó để

hướng nước chảy thuận dòng từ hồ chứa vào ngưỡng tràn và giảm bớt những bất

lợi khi vào ngưỡng ta cần bố trí kênh dẫn thượng lưu và nối tiếp giữa kênh dẫn

thượng lưu và ngưỡng tràn là tường hướng dòng

* Kênh dẫn thượng lưu

Căn cứ vào điều kiện địa hình khu vực lòng hồ, để nối tiếp dòng chảy được

thuận dòng, kênh dẫn thượng lưu được thiết kế dạng cong theo địa hình lòng hồ

phía tràn với tổng chiều dài tràn sơ bộ chọn khoảng 10m,

+ Chọn Lkênh = 15m; độ dốc đáy kênh i = 0;


63

Mặt cắt kênh có dạng hình thang với hệ số mái m = 1.0; Cao trình cuối kênh

thượng lưu ở đoạn 1 bằng cao trình ngưỡng tràn.

Sân thượng lưu bằng đá xây có chiều dài khoảng 12m, dày 50cm

* Tường hướng dòng

Tường hướng dòng nối tiếp kênh dẫn thượng lưu với ngưỡng tràn, nó có

nhiệm vụ hướng dòng chảy thuận vào ngưỡng tràn đồng thời bảo vệ mái đất hai

bên ở trước ngưỡng.

Đoạn tường hướng dòng làm thu hẹp dần từ kênh dẫn đến ngưỡng tràn với

góc thu hẹp là θ = 10o.

Cao trình đỉnh tường bằng cao trình đỉnh đập: Zđỉnh tường =571,7m.

Tường làm bằng bê tông cốt thép (BTCT) M250,

4.2.2.Ngưỡng tràn

27.00

S = 0

31.0 22

10.00 35 110

yc

Hình 1.Sơ đồ ngưỡng tràn

- Ngưỡng tràn dạng đỉnh rộng chảy tự do, trên ngưỡng không bố trí cửa van

mà bố trí mố, cầu công tác, cầu giao thông và các thiết bị quan trắc. Tuyến

ngưỡng tràn thẳng.

- Ngưỡng làm bằng BTCT M250, dày 100cm, dưới là bê tông lót M100

- Cao trình ngưỡng tràn : ngưỡng = 567,5(m)

- Độ dốc đáy ngưỡng s = 0


64

- Chiều cao ngưỡng tràn P = 0(m)

- Mặt cắt cơ bản của ngưỡng tràn là hình chữ nhật với bề rộng không đổi

b = 30 (m)

- Làm 1 mố trụ lượn tròn d = 1 (m)

- Làm 2 mố bên lượn tròn có bán kính lượn tròn có r = 4,5(m)

Theo QP TL C8-76 (trang 23) thì chiều dài ngưỡng tràn δ được xác định :

(2 ÷ 3) H ≤ δ ≤ (8 ÷10) H

Trong đó: + H : cột nước trên ngưỡng tràn.

+ δ : chiều dài ngưỡng tràn.

Sơ bộ tính toán chọn L =δ =10 (m)

4.2.3.Dốc nước

* Kết cấu đoạn co hẹp

- Chiều dài đoạn co hẹp Lth = 35 m

- Do vận tốc sau ngưỡng tràn lớn nên chọn kết cấu bản đáy đoạn co hẹp là

bê tông cốt thép M250, chiều dày 70cm, dưới lót bê tông M100 dày 10cm.

Tường cánh làm bằng bê tông cốt thép M200, mặt cắt hình chữ nhật.

- Độ dốc đoạn thu hẹp S = 10%, đáy được đặt trên lớp đất ba dan phong hóa mạnh.

- Cao trình đoạn đầu dốc lấy bằng cao trình ngưỡng tràn = 567,5(m)

+ Bề rộng đầu đoạn thu hẹp Bđ =31(m)

+ Bề rộng cuối đoạn thu hẹp Bc =22(m)

* Kết cấu đoạn không đổi

- Do điều kiện địa hình tại tuyến tràn có độ dốc tự nhiên tương đối lớn nên ta chọn

đoạn thu hẹp và dốc nước đều có độ dốc S =10 %.

- Cao trình đáy dốc ∇ cuối dốc = + 553m.

+ Bề rộng đoạn không đổi B = 22 (m)

Chiều dài dốc nước Ld = 145m, được chia làm 5 đoạn, đáy là BTCT M250,

dày 70cm, dưới lót bê tông M100 dày 10cm được đặt trên nền đá phong hóa từ

mạnh đến vừa, mặt cắt dạng hình chữ nhật.


65

- Góc thu hẹp θ =7019’

4.2.4.Tiêu năng sau dốc nước

- Căn cứ vào điều kiện địa hình và địa chất của khu vực tuyến tràn - có nền

là nền đất nên ta chọn hình thức tiêu năng là đào bể. Bể tiêu năng hình chữ nhật,

có chiều rộng bằng chiều rộng ngưỡng tràn + phần mở rộng ra hai bên(thuộc

đoạn nước rơi). Bể tiêu năng cũng được làm bằng BTCT M200 và cũng có lớp

BT lót ở dưới

4.2.5.Kênh dẫn hạ lưu

- Kênh dẫn hạ lưu là kênh hình chữ nhật

- Độ dốc đáy kênh S0=0,02

- Bề rộng đáy kênh b =30(m)

- Cao trình đáy kênh: Zđk = + 552 m

B.Tính toán thủy lực

4.3.Tính toán thủy lực tràn

4.3.1.Tính toán ngưỡng tràn

yc = hdd

H

Lth

Lkd

L

hcd

Hình 2. Thiêt kế sơ dốc nước

Các tài liệu ban đầu

- Đập tràn đỉnh rộng chảy tự do


66

- Bề rộng tràn Btr =30 (m)

- Cao trình ngưỡng tràn 567,5(m)

3/20. . . 2. .tQ m b g Hε=

Trong đó :

+ H = Ho=MNDGC-MNDBT=570-567,5=2,5(m)

+ m : là hệ số lưu lượng tra bảng phụ thuộc vào :

4,5 15

à 0,35615 30

r bv m

b B= = ⇒ = Chọn m =0,36 (m)

+ ε :Hệ số co hẹp bên

15

0,93715 1

b

b dε = = =

+ +

Với d =1,1 (m)

3/2 30,937.0,36.30. 2.9,81.2,5 177,2( / )tQ m s⇒ = =

4.3.1.2.Tính toán thủy lực ngưỡng tràn

Ngưỡng tràn bố trí theo dạng ngưỡng đỉnh rộng, làm việc với chế độ chảy

ngập hoặc chảy không ngập. Thông thường tràn làm việc theo chế độ chảy

không ngập. Tiêu chuẩn chảy không ngập theo Beklonye: 0

0,7 0.85nh

H< ÷

- Cột nước trên tràn

H = MNDGC – MNDBT = 570-567,5 = 2,5 (m)

- Cột nước đầu dốc (cột nước cuối ngưỡng tràn )

2

3

2c

qy

g

α=

+ Với α: hệ số sữa chữa động năng (α = 1)

2177,25,9( / )

30

Qq m s

b= = =

Thay các giá trị vào công thức


67

2 2

331.5,9

1,52( )2 9,81c

qy m

g

α= = =

4.3.1.3.Tính toán thủy lực dốc nước.

- Mục đích của tính toán thủy lực dốc nước là xác định độ sâu cột nước trên

các đoạn khác nhau, từ đó xác định được cao trình tường bên dốc nước.Ngoài tra

còn phải xác định trị số Q hợp lí để tính toán tiêu năng và vẽ đườn biên bao hố

xói.Như vậy ta sẽ tính toán thủy lực trong dốc nước với các cấp lưu lượng khác

nhau thay đổi từ Qmin đến Qmax

Q = 0,2Qmax ; 0,4Qmax; 0,6Qmax; 0,8Qmax; Qmax

Ở phần trên ta đã thiết kế đoạn thu hẹp với lưu lượng xả lớn nhất

Qmax = 177,2(m3/s).Vì vậy ứng với các cấp lưu lượng khác nhau ta phải xác định

lại đường mặt nước trên đoạn thu hẹp (Bd = 31÷22 m , S0 =10% , Ld = 35 m ).

Từ đó xác định đường mặt nước trên dốc có bề rộng không đổi

( Bd = 22 m , S0=10% , Ld = 110 m )

4.3.1.3.1.Đoạn dốc nước có bề rộng thay đổi.

4.3.1.3.2.Các thông số tính toán

Mặt cắt ngang của dốc nước có dạng chữ nhật :

- Chiều dài đoạn dốc nước ( có bề rộng thay đổi L = 35(m)

- Độ dốc đáy s =10%

- Bề rộng b thay đổi từ 31÷22 (m)

- Độ nhám n =0,014

4.3.1.3.3.Tính toán thủy lực trên đoạn dốc nước thu hẹp

a. Xác định độ sâu phân giới yc đầu đoạn thu hẹp

+ Độ dốc phân giới được xác định theo công thức : 2

3

2c

qy

g

α=

Trong đó:

+ q : lưu lượng đơn vị qua dốc nước : d

Qq

B= .

+ Hệ số sửa chữa động năng (chọn α = 1).


68

+ g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2..

Kết quả tính toán thể hiện ở bảng sau :

Bảng 1.1 Độ sâu phân giới y cđầu dốc tại đoạn có MC thay đổi

TT Q b q yc

(m3/s) (m) (m2/s) (m)

1 35.440 31 1.14 0.51

2 70.880 31 2.29 0.81

3 106.320 31 3.43 1.06

4 141.760 31 4.57 1.29

5 177.200 31 5.72 1.49

b. Xác định độ dốc phân giới sc đầu đoạn thu hẹp

2

2/3

.

.c

Q ns

A R =

Trong đó :

+ A : diện tích mặt cắt ướt A = yc.B

+ P : chu vi ướt , P = 2.yc + B

+ R : bán kính thủy lực , R =A/P

+ Q : Lưu lượng chảy trong dốc

+ n : Hệ số nhám của vật liệu


Bảng 1.2 Độ dốc phân giới Sc đoạn đầu dốc nước có mặt cắt thay đổi

TT Q(m3/s) b(m) yc(m) Ac(m2) Pc(m) Rc(m) Sc

1 35.440 31 0.51 15.81 32.02 0.49 0.0025

2 70.880 31 0.81 25.11 32.62 0.77 0.0022

3 106.320 31 1.06 32.86 33.12 0.99 0.0021

4 141.760 31 1.29 39.99 33.58 1.19 0.0020

5 177.200 31 1.49 46.19 33.98 1.36 0.0019


69

4.3.1.3.4.Đoạn dốc nước có bề rộng không đổi.

4.3.1.3.5.Các thông số thính toán.

Mặt cắt ngang của dốc nước có dạng chữ nhật :

- Chiều dài đoạn dốc nước L = 110(m)

- Độ dốc đáy s =10%

- Bề rộng b = 22(m)

- Độ nhám n =0,014

4.3.1.3.6.Tính toán thủy lực trên dốc nước có bề rộng không đổi

a. Xác định độ sâu phân giới yc

+ Độ sâu phân giới được xác định theo công thức : 2

3

2c

qy

g

α=

Trong đó:

+ q : lưu lượng đơn vị qua dốc nước : d

Qq

B= .

+ Hệ số sửa chữa động năng (chọn α = 1).

+ g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2.


Bảng 1.3 Độ sâu phân giới yc đầu dốc tại đoạn có MC không đổi

TT Q b q Yc

(m3/s) (m) (m3/s.m) (m)

1 35.440 22 1.61 0.64

2 70.880 22 3.22 1.02

3 106.320 22 4.83 1.34

4 141.760 22 6.44 1.62

5 177.200 22 8.05 1.88


70

b. Xác định độ dốc phân giới Sc đầu đoạn thu hẹp

2

2/3

.

.c

Q nS

A R =

Trong đó :

+ A : diện tích mặt cắt ướt A = yc.B

+ P : chu vi ướt , P = 2.yc + B


+ Q : Lưu lượng chảy trong dốc

+ n : Hệ số nhám của vật liệu


Bảng 1.4 Độ dốc phân giới Sc đoạn đầu dốc nước có mặt cắt thay đổi

TT Q b yc Ac Pc Rc Sc

1 35.440 22 0.64 14.08 23.28 0.60 0.0024

2 70.880 22 1.02 22.44 24.04 0.93 0.0021

3 106.320 22 1.31 28.82 24.62 1.17 0.0022

4 141.760 22 1.32 29.04 24.64 1.18 0.0038

5 177.200 22 1.88 41.36 25.76 1.61 0.0019

c.Tính độ sâu dòng đều trong đoạn kênh có bề rộng không đổi

- Dùng phương pháp tính thử dần tính độ sâu y0

- Áp dụng công thức Serimalink 2/30

1. . .hoQ A R i

n=

Trong đó :

+ A : diện tích mặt cắt ướt A = h0.b

+ P : chu vi ướt , P = 2.h0 + b


+ n : độ nhám của vật liệu

+S0 : độ dốc thủy lực


71


Bảng 1.5 Độ sâu dòng đều h0 trên dốc có bề rộng không đổi

h0 (m) b (m) A (m2/s) P(m) R S0 N Q (m3/s)

0.207 22 4.554 22.414 0.20318 0.1 0.014 35.44

0.314 22 6.908 22.628 0.30529 0.1 0.014 70.88

0.402 22 8.844 22.804 0.38783 0.1 0.014 106.32

0.479 22 10.538 22.958 0.45901 0.1 0.014 141.76

0.549 22 12.078 23.098 0.5229 0.1 0.014 177.2

4.3.1.3.7. Xác định đường mặt nước trong dốc nước

Phương trình cơ bản để tính đường mặt nước là phương trình động lực

Becnulli, viết cho dòng chảy ổn định trong kênh hở có độ dốc đáy id được tính

toán theo phương pháp sai phân ( cộng trực tiếp).

Phương trình cơ bản:

0

EL

S S

∆∆ =−

Trong đó: ∆L : Khoảng cách giữa hai mặt cắt tính toán

∆E : Hiệu tỷ năng của hai mặt cắt ở hai đầu đoạn tính toán

∆E = Ei + 1 – Ei

Với Ei , Ei + 1 là năng lượng đơn vị tại mặt cắt đầu và mặt cắt cuối thời

đoạn tính toán.

Ei = hi +g2

V2iα

và Ei+1 = hi+1 + g2

V21i+α

- S: Độ dốc thủy lực trung bình

1 2

1( )

2S S S= + với

2

1,2 2/3

.

.

Q nS

A R =

Với .A B y= ; 2A b y= +

AR

P= ; 1/61

C Rn

=


72

R: Bán kính thuỷ lực

A : Diện tích mặt cắt ướt

P : Chu vi mặt cắt ướt

B : Chiều rộng dốc nước

h : Chiều sâu dòng chảy

4.3.1.3.7.1.Đường mặt nước đoạn thu hẹp ứng với 5 cấp lưu lượng

Kết quả tính toán được thể hiện ở các bảng sau:

Bảng 1.6 Tính toán đường mặt nước đoạn thu hẹp dần Q = 35.44(m3/s)

y(m) b A P R C V αV2/2g E ∆E Si Stb S0-Stb ∆L L

0.51 31 15.81 32.02 0.49 63.50 2.242 0.256 0.766 0.0025 0.00

0.728 0.0168 0.0832 8.75

0.2495 28.8 7.17 29.25 0.25 56.51 4.941 1.244 1.494 0.0312 8.75

0.516 0.0410 0.0590 8.75

0.2261 26.5 5.99 26.95 0.22 55.59 5.915 1.783 2.009 0.0509 17.50

0.379 0.0567 0.0433 8.75

0.2243 24.3 5.44 24.70 0.22 55.51 6.516 2.164 2.388 0.0626 26.25

0.303 0.0654 0.0346 8.75

0.2319 22 5.10 22.46 0.23 55.79 6.947 2.459 2.691 0.0683 35.00



0.81 31 25.11 32.62 0.77 68.38 2.823 0.406 1.216 0.0022 0.00

0.787 0.0103 0.0897 8.75

0.446 28.8 12.82 29.64 0.43 62.12 5.528 1.557 2.003 0.0183 8.75

0.662 0.0245 0.0755 8.75

0.4013 26.5 10.63 27.30 0.39 61.04 6.665 2.264 2.666 0.0306 17.5

0.567 0.0352 0.0648 8.75

0.3915 24.3 9.49 25.03 0.38 60.77 7.466 2.841 3.232 0.0398 26.25

0.501 0.0428 0.0572 8.75

0.3983 22 8.76 22.80 0.38 60.91 8.089 3.335 3.733 0.0459 35.00


73



1.06 31 32.86 33.12 0.99 71.33 3.236 0.534 1.594 0.0021 0.00

0.806 0.0078 0.0922 8.75

0.627 28.8 18.03 30.00 0.60 65.61 5.898 1.773 2.400 0.0134 8.75

0.719 0.0178 0.0822 8.75

0.567 26.5 15.03 27.63 0.54 64.53 7.076 2.552 3.119 0.0221 17.5

0.648 0.0255 0.0745 8.75

0.552 24.3 13.39 25.35 0.53 64.22 7.943 3.215 3.767 0.0290 26.25

0.601 0.0315 0.0685 8.75

0.559 22 12.30 23.12 0.53 64.30 8.645 3.809 4.368 0.0340 35.00

Bảng 1.9 Tính toán đường mặt nước đoạn thu hẹp dần Q =141.76(m3/s)


1.29 31 39.99 33.58 1.19 73.54 3.545 0.640 1.930 0.0020 0.00

0.821 0.0065 0.0935 8.75

0.796 28.8 22.89 30.34 0.75 68.15 6.194 1.956 2.752 0.0110 8.75

0.748 0.0143 0.0857 8.75

0.725 26.5 19.21 27.95 0.69 67.10 7.379 2.775 3.500 0.0176 17.5

0.701 0.0203 0.0797 8.75

0.706 24.3 17.12 25.66 0.67 66.77 8.280 3.494 4.200 0.0231 26.25

0.654 0.0251 0.0749 8.75

0.715 22 15.73 23.43 0.67 66.84 9.012 4.140 4.855 0.0271 35.00


74

Bảng 1.10 Tính toán đường mặt nước đoạn thu hẹp dần Q =177.2(m3/s)


1.49 31 46.19 33.98 1.36 75.18 3.836 0.750 2.240 0.0019 0.00

0.828 0.0056 0.0944 8.75

0.958 28.8 27.54 30.67 0.90 70.16 6.434 2.110 3.068 0.0094 8.75

0.772 0.0121 0.0879 8.75

0.877 26.5 23.24 28.25 0.82 69.14 7.625 2.963 3.840 0.0148 17.5

0.730 0.0170 0.0830 8.75

0.856 24.3 20.76 25.96 0.80 68.81 8.536 3.714 4.570 0.0192 26.25

0.696 0.0209 0.0791 8.75

0.867 22 19.07 23.73 0.80 68.87 9.290 4.399 5.266 0.0226 35.00

4.3.1.3.7.2.Đường mặt nước đoạn không đổi ứng với 5 cấp lưu lượng

Bảng 1.11. So sánh giá trị yo, yc, sc, của dốc nước có bề rộng không đổi

Q(m3/s) y0(m) yc(m) Sc(m) ydd(m) Kết luận

35.44 0.207 0.64 0.0024 0.232 y0 < yc

70.88 0.314 1.02 0.0021 0.398 y0 < yc

106.32 0.402 1.34 0.0022 0.559 y0 < yc

141.76 0.479 1.62 0.0018 0.715 y0 < yc

177.2 0.549 1.88 0.0019 0.867 y0 < yc

Ta thấy S0 > Sc và y0 < yđd < yc ⇒ Trên đoạn dốc nước không đổi là đường

nước hạ S2

Kết quả tính toán đường mặt nước thể hiện ở các bảng sau :


75

Bảng 1.12 Tính toán đường mặt nước đoạn không đổi Q = 35.44(m3/s)

y b A P R C V αV2/2g E ∆E Si Stb S0-Stb ∆L L

0.232 22 5.10 22.46 0.23 55.80 6.944 2.457 2.689 0.0682 0.00

0.275 0.0750 0.0250 11.00

0.219 22 4.83 22.44 0.22 55.29 7.339 2.745 2.965 0.0819 11.00

0.156 0.0859 0.0141 11.00

0.213 22 4.69 22.43 0.21 55.04 7.552 2.907 3.120 0.0900 22.00

0.085 0.0923 0.0077 11.00

0.210 22 4.62 22.42 0.21 54.90 7.666 2.995 3.205 0.0945 33.00

0.046 0.0958 0.0042 11.00

0.208 22 4.59 22.42 0.20 54.83 7.727 3.043 3.252 0.0971 44.00

0.025 0.0977 0.0023 11.00

0.207 22 4.57 22.42 0.20 54.79 7.760 3.069 3.277 0.0984 55.00

0.013 0.0988 0.0012 11.00

0.2071 22 4.56 22.41 0.20 54.77 7.777 3.083 3.290 0.0992 66.00

0.007 0.0994 0.0006 11.00

0.2068 22 4.55 22.41 0.20 54.76 7.786 3.090 3.297 0.0996 77.00

0.004 0.0997 0.0003 11.0

0.2067 22 4.55 22.41 0.20 54.76 7.791 3.094 3.301 0.0998 88.00

0.002 0.0998 0.0002 11.00

0.2066 22 4.55 22.41 0.20 54.75 7.794 3.096 3.303 0.0999 99.00

0.001 0.0999 0.0001 11.00

0.20665 22 4.55 22.41 0.20 54.75 7.795 3.097 3.304 0.0999 110.00


76

Bảng 1.13 Tính toán đường mặt nước đoạn không đổi Q =70.88(m3/s)


0.398 22 8.76 22.80 0.38 60.90 8.095 3.340 3.738 0.0460 0.00

0.525 0.0526 0.0474 11.00

0.3686 22 8.11 22.74 0.36 60.15 8.741 3.894 4.263 0.0592 11.00

0.392 0.0645 0.0355 11.00

0.3506 22 7.71 22.70 0.34 59.67 9.189 4.304 4.655 0.0698 22.00

0.288 0.0739 0.0261 11.03

0.339 22 7.46 22.68 0.33 59.34 9.504 4.604 4.943 0.0780 33.00

0.209 0.0811 0.0189 11.00

0.3313 22 7.29 22.66 0.32 59.12 9.725 4.820 5.151 0.0841 44.00

0.150 0.0864 0.0136 11.00

0.3261 22 7.17 22.65 0.32 58.97 9.880 4.975 5.301 0.0886 55.00

0.108 0.0903 0.0097 11.00

0.3225 22 7.10 22.65 0.31 58.87 9.990 5.087 5.409 0.0919 66.00

0.077 0.0931 0.0069 11.00

0.32 22 7.04 22.64 0.31 58.79 10.068 5.167 5.487 0.0943 77.00

0.054 0.0951 0.0049 11.00

0.3183 22 7.00 22.64 0.31 58.74 10.122 5.222 5.540 0.0960 88.00

0.038 0.0966 0.0034 11.00

0.31712 22 6.98 22.63 0.31 58.71 10.160 5.261 5.578 0.0972 99.00

0.026 0.0976 0.0024 11.00

0.3163 22 6.96 22.63 0.31 58.68 10.186 5.288 5.604 0.0980 110.00


77



0.559 22 12.30 23.12 0.53 64.30 8.645 3.809 4.368 0.0340 0.00

0.668 0.0395 0.0605 11.00

0.513 22 11.29 23.03 0.49 63.42 9.421 4.523 5.036 0.0450 11.00

0.549 0.0499 0.0501 11.00

0.483 22 10.63 22.97 0.46 62.82 10.006 5.103 5.586 0.0548 22.00

0.453 0.0591 0.0409 11.00

0.462 22 10.16 22.92 0.44 62.37 10.460 5.577 6.039 0.0634 33.00

0.363 0.0670 0.0330 11.00

0.4471 22 9.84 22.89 0.43 62.05 10.809 5.955 6.402 0.0706 44.00

0.290 0.0736 0.0264 11.00

0.4362 22 9.60 22.87 0.42 61.80 11.079 6.256 6.692 0.0766 55.00

0.231 0.0790 0.0210 11.00

0.4281 22 9.42 22.86 0.41 61.62 11.289 6.495 6.923 0.0815 66.00

0.183 0.0834 0.0166 11.00

0.422 22 9.28 22.84 0.41 61.48 11.452 6.684 7.106 0.0854 77.00

0.144 0.0870 0.0130 11.00

0.4174 22 9.18 22.83 0.40 61.37 11.578 6.833 7.250 0.0885 88.00

0.113 0.0898 0.0102 11.00

0.4139 22 9.11 22.83 0.40 61.28 11.676 6.949 7.362 0.0910 99.00

0.089 0.0920 0.0080 11.00

0.4112 22 9.05 22.82 0.40 61.22 11.753 7.040 7.451 0.0930 110.00


78



0.715 22 15.73 23.43 0.67 66.84 9.012 4.140 4.855 0.0271 0.00

0.754 0.0317 0.0683 11.00

0.6535 22 14.38 23.31 0.62 65.90 9.860 4.955 5.609 0.0363 11.00

0.653 0.0406 0.0594 11.00

0.612 22 13.46 23.22 0.58 65.22 10.529 5.650 6.262 0.0449 22.00

0.565 0.0489 0.0511 11.00

0.5821 22 12.81 23.16 0.55 64.71 11.070 6.246 6.828 0.0529 33.00

0.481 0.0565 0.0435 11.00

0.56 22 12.32 23.12 0.53 64.31 11.506 6.748 7.308 0.0601 44.00

0.405 0.0632 0.0368 11.00

0.5433 22 11.95 23.09 0.52 64.01 11.860 7.169 7.713 0.0663 55.00

0.340 0.0690 0.0310 11.00

0.5304 22 11.67 23.06 0.51 63.76 12.149 7.522 8.053 0.0717 66.00

0.285 0.0741 0.0259 11.00

0.5203 22 11.45 23.04 0.50 63.57 12.384 7.817 8.338 0.0764 77.00

0.238 0.0784 0.0216 11.00

0.5123 22 11.27 23.02 0.49 63.41 12.578 8.063 8.576 0.0804 88.00

0.196 0.0820 0.0180 11.00

0.506 22 11.13 23.01 0.48 63.29 12.734 8.265 8.771 0.0837 99.00

0.161 0.0851 0.0149 11.00

0.501 22 11.02 23.00 0.48 63.19 12.862 8.431 8.932 0.0865 110.00


79



0.867 22 19.07 23.73 0.80 68.87 9.290 4.399 5.266 0.0226 0.00

0.810 0.0266 0.0734 11.00

0.791 22 17.40 23.58 0.74 67.90 10.183 5.285 6.076 0.0305 11.00

0.718 0.0342 0.0658 11.00

0.739 22 16.26 23.48 0.69 67.19 10.899 6.055 6.794 0.0380 22.00

0.645 0.0416 0.0584 11.05

0.7005 22 15.41 23.40 0.66 66.63 11.498 6.739 7.439 0.0452 33.00

0.566 0.0486 0.0514 11.00

0.6715 22 14.77 23.34 0.63 66.18 11.995 7.333 8.005 0.0519 44.00

0.495 0.0549 0.0451 11.00

0.649 22 14.28 23.30 0.61 65.83 12.411 7.850 8.499 0.0580 55.00

0.431 0.0607 0.0393 11.00

0.6312 22 13.89 23.26 0.60 65.54 12.761 8.299 8.931 0.0635 66.00

0.372 0.0659 0.0341 11.00

0.617 22 13.57 23.23 0.58 65.31 13.054 8.686 9.303 0.0684 77.00

0.324 0.0706 0.0294 11.00

0.6054 22 13.32 23.21 0.57 65.11 13.305 9.022 9.627 0.0728 88.00

0.280 0.0747 0.0253 11.00

0.5959 22 13.11 23.19 0.57 64.95 13.517 9.312 9.908 0.0766 99.00

0.241 0.0783 0.0217 11.00

0.5881 22 12.94 23.18 0.56 64.82 13.696 9.561 10.149 0.0800 110.00


80

4.3.1.3.8.Kiểm tra xói cuối dốc nước.

Từ kết quả tính toán ta kiểm tra cho trường hợp Q qua tràn lớn nhất

Qmax = 177,2(m3/s).

Vận tốc dòng chảy cuối dốc nước :

3177,213,69( / )

0,5881.22cdcd

QV m s

h= = =

Tra được vận tốc cho phép đối với bê tông M200 là [ ] 25( / )kx

V m s=

Vậy [ ]cd kxV V<

⇒ Dốc nước đảm bảo không bị xói trong quá trình làm việc

4.3.1.3.9. Vấn đề hàm khí trong dốc nước

Dòng chảy trong dốc nước có tốc độ tương đối lớn do đó mặt nước bị trộn

khí

và chiều sâu dòng chảy có tăng lên một ít.Tính đường mặt nước có hàm khí mục

đích xác định chiều cao tường , đảm bảo không cho nước tràn ra hai bên tường .

Dòng chảy trong thân cống có kể đến hàm khí được tính theo công thức sau:

(1 )100hk

Vh h= +

Trong đó : h – Chiều sâu dòng chảy trên thân dốc (m)

V- Vận tốc dòng chảy tại mặt cắt tính toán ( m/s)

Ta tính cho trường hợp lưu lượng qua tràn là lớn nhất Qmax = 177,2(m3/s)


81

Bảng 1.17 Tính vấn đề hàm khí trong dốc nước

Mặt cắt ∆L(m) B(m) h(m) V(m2/s) hhk(m)

1 0 31 1.49 3.836328 1.547161

2 8.75 28.75 0.958 6.433693 1.019635

3 8.75 26.5 0.877 7.624621 0.943868

4 8.75 24.25 0.856 8.536468 0.929072

5 8.75 22 0.867 9.290133 0.947545

6 11 22 0.791 10.18274 0.871545

7 11 22 0.739 10.89925 0.819545

8 11 22 0.7 11.50649 0.780545

9 11 22 0.6715 11.99486 0.752045

10 11 22 0.649 12.4107 0.729545

11 11 22 0.6312 12.76069 0.711745

12 11 22 0.617 13.05437 0.697545

13 11 22 0.6054 13.3045 0.685945

14 11 22 0.5959 13.51661 0.676445

15 11 22 0.5881 13.69588 0.668645

4.4. Tính toán lựa chọn mặt cắt kênh hạ lưu

4.4.1 .Lựa chọn các thông số thiết kế

Sơ bộ chọn các chỉ tiêu thiết kế kênh như sau :

.- Kênh dẫn hạ lưu là kênh hình thang

- Độ dốc đáy kênh s =0.002

- Bề rộng đáy kênh b =22(m)

- Cao trình đáy kênh: Zđk = + 552 m

- Độ nhám lòng kênh: n = 0,025

- Hệ số mái m = 1.5

4.4.2. Tính toán cho các cấp lưu lượng:


82

Bảng1.18 Tính độ sâu dòng đều trong kênh hạ lưu nối tiếp bể tiêu năng

y0(m) B(m) A(m2/s) P(m) R(m) S n Q(m3/s) V(m2/s)

0.935 22 21.8813 25.366 0.86262 0.002 0.025 35.44 1.62102

1.41 22 34.0022 27.076 1.2558 0.002 0.025 70.88 2.0822

1.79 22 44.1862 28.444 1.55344 0.002 0.025 106.32 2.39941

2.12 22 53.3816 29.632 1.80148 0.002 0.025 141.76 2.64847

2.42 22 60.5654 30.532 1.98367 0.002 0.025 177.76 2.82415

4.4.3 Kiểm tra khả năng xói lở của kênh hạ lưu:

Tràn tháo nước từ hồ chứa nên hàm lượng bùn cát trong nước xả nhỏ do đó

khả năng gây bồi lấp kênh nhỏ, do đó chỉ cần kiểm tra khả năng gây xói lở bờ và

đáy kênh. Điều kiện kiểm tra khả năng xói:

Vmax ≤ [V] kx

Trong đó:

V: Lưu tốc trung bình trong kênh

[V] kx: Lưu tốc cho phép không gây xói lở bờ và đáy kênh có thể xác định theo

công thức : [ ] 0.1.kx

V K Q=

+ Với K – hệ số phụ thuộc vào tính chất của đất nền làm kênh K = 0,68

[ ] 0.1 20,62.177.2 1,04( / )kx

V m s= =

- Vậy Vmax = 2.8 (m2/s) > [V]kx nên kênh bị xói cần làm biện pháp chống xói

bằng cách lát tấm bê tông M200 chống xói.

4.5.Tính toán tiêu năng sau công trình

4.5.1.Xác định lưu lượng tính toán tiêu năng

- Để xác định lượng tính toán tiêu năng ta giả thiết một số cấp lưu lượng từ

Qtk đến Qmin . Thiết bị tiêu năng phải giải quyết tốt vấn đề tiêu năng cho mọi cấp

lưu lượng có thể trong phạm vi ấy. Trong tính toán thiết kế tiêu năng ta tính toán

theo lưu lượng nào gây bất lợi nhất . Ở đây ta tính toán với 5 cấp lưu lương giả

thiết . Ta chọn hình thức tiêu năng ở đây là bể tiêu năng.


83

- Ta coi dòng chảy vào bể như dòng chảy qua đập tràn đỉnh rộng.Tính toán

, so sánh các giá trị (hc’’ – hh) và Qtn là cấp lưu lượng ứng với (hc’’ – hh)max .

Trong đó : - hcd: Chiều sâu dòng chảy cuối dốc(m).

- Vc: Vận tốc dòng chảy cuối dốc(m/s).

- P: Chênh lệch độ cao giữa cuối dốc và đầu kênh, P = 1 m.

- 2

0 2cd

cd

VE h P

g

α= + +

- 0. 2 ( )c cq h g E hϕ= −

- '' 3( 1 1 8( )2c c

cc

h yh

h= − + +

- yc : Độ sâu phân giới

- hh : Độ sâu dòng đều trên kênh hạ lưu

Kết quả tính toán chọn lưu lượng tính toán tiêu năng được tổng hợp trong bảng

sau:

Bảng 1.19 Tính toán tiêu năng với các cấp lưu lượng

q(m2/s) Q(m3/s) b(m) hcd (m) V2/2g(m) E0(m) hc(m) yc(m) hc''(m) hh(m) hc''-hh(m)

1.61091 35.44 22 0.206 3.1168 4.3228 0.18814 0.64 1.577921 0.935 0.64292

3.22182 70.88 22 0.316 5.29821 6.61421 0.3046 1.02 2.491773 1.41 1.08177

4.83273 106.32 22 0.411 7.04696 8.45796 0.40441 1.34 3.253241 1.79 1.46324

6.44364 141.76 22 0.501 8.43117 9.93217 0.49821 1.62 3.889651 2.12 1.76965

8.05455 177.2 22 0.588 9.56375 11.1518 0.58853 1.88 4.466729 2.42 2.04673

Từ kết quả tính toán như trên ta chọn lưu lượng tính toán tiêu năng là :

Qtn = 177.2 (m3/s) ứng với hc’’ – hh (max)

Do hc’’ = 4,46 (m) > hh =2,42 (m) Vậy nối tiếp bằng nước nhảy phóng xa.Ta

chọn hình thức làm bể tiêu năng .


84

Ln

Lb

L1

P

do

hcd

E0

a.Vcd 2/2g

E'0

Lr

Z

hh

hc

hc''

Hình 3: Sơ đồ bể tiêu năng

4.5.1.1 Tính toán tiêu năng :

4.5.1.1.2.Chiều sâu đào bể

Được xác định như sau:

Sơ bộ lấy chiều sâu bể bằng : d = hc’’ - hh = 4,91- 2,42 = 2,5(m)

Cột nước toàn phần sẽ là : Eo’ = Eo + d

Eo = hcd + g

Vcd

.2

. 2α + P (8-11)

Trong đó :

hcd : Chiều sâu dòng chảy cuối dốc (m).

Vcd: Lưu tốc dòng chảy tại mặt cắt cuối dốc (m/s).

P : Chênh lệch độ cao giữa cao trình cuối dốc và đáy kênh hạ

lưu(m).

P = ∇ cd - ∇ đk = 553 - 552 = 1 m

Sau đó tính lại chiều sâu bể theo điều kiện tạo ra nước nhảy ngập trong bể

tiêu năng :

d1 = σhc” – hh - ∆Z (8-12)


85

Trong đó:

hh: độ sâu hạ lưu khi chưa đào bể

hc”: độ sâu liên hiệp với độ sâu co hẹp hc

σ : hệ số an toàn ngập, lấy khoảng 1,05- 1,10. Chọn σ = 1,07.

∆Z : chênh lệch cột nước ở cửa ra của bể, tính bằng công thức:

∆Z = 2 2

' 2 22. . . 2 .h b

Q Q

g A g A

αϕ

− (8-13)

Trong đó:

Ab: diện tích mặt cắt ướt ở cuối bể, có chiều sâu hb = hc”

Ah : diện tích mặt cắt ướt hạ lưu sau bể

φ’ hệ số lưu tốc cửa ra của bể , chọn φ’= 0,95.

Kiểm tra d theo điều kiện chảy ngập:

1,07"

hh d Z

h cσ + + ∆= =


Bảng 1.20 Bảng tổng hợp kết quả tính toán chiều sâu bể

Bdốc(m) d(m) E'0(m) hc(m) h"c(m) hh(m) ∆Z d1(m) Kết luận

22 2.2 13.35 0.534278 4.72734 2.42 0.446 1.07 2.2 Thỏa mãn

Vậy chiều sâu đào bể là d = 2,2 (m)

4.5.1.1.Chiều dài bể tiêu năng

Được xác định theo công thức:

Lb = β.Ln + L1

Trong đó:

+ β: Hệ số kinh nghiệm lấy β=0,8

σ


86

+Ln: Chiều dài nước nhảy tự do không ngập (theo Xaphơranét)

Ln = 4,5.hc”= 4,5.4,72= 21,24(m)

+ L1 : Chiều dài đoạn nước rơi (chảy qua đập tràn đỉnh rộng)

0 01,64. .( 0,24. )rL H P H= +

Với : 2

0 9,56 0,588 10,14( )2

cdcd

VH h m

g

α= + = + =

P =1(m)

1,64. 10,14.(1 0,24.10,14) 9,67( )rL m⇒ = + =

⇒Lb = 0,8.21,24 +9,67 = 26,66 (m)

Chọn chiều dài bể tiêu năng là 27(m)

- Chiều rộng sân trước đoạn thượng lưu: B = 35m

- Chiều rộng sân trước đoạn tiếp giáp với tràn: B = 31m

C. Chọn cấu tạo chi tiết các bộ phận

4.6. Bộ phận cửa vào( Sân trước)

Sân trước gồm bản đáy và tường bên(tường cánh thượng lưu) có nhiệm vụ

nối tiếp và hướng dòng chảy từ thượng lưu vào ngưỡng tràn.

Bản đáy làm bằng vật liệu BTCT M200, bản đáy dày 60cm và được đặt trên

một lớp lót bằng BT M100 dày 10cm.

Tường cánh thượng lưu có cấu tạo là dạng tường sườn tách khỏi bản đáy có tác

dụng bảo vệ mái đất hai bên phía trước ngưỡng tràn. Các thông số của tường

là:

- Chiều dài: Ltường = 10m.

- Cao trình đỉnh tường sát ngưỡng tràn: +567,5m.

4.7. Ngưỡng tràn.

- Ngưỡng tràn thiết kế là tràn đỉnh rộng mặt cắt chữ nhật.

- Cao trình ngưỡng tràn : Ngưỡng =567,5(m)

- Chiều dài ngưỡng L = 10 (m)


87

-Tường bên ,bản đáy ngưỡng tràn được làm bằng bê tông cốt thép M200

(BTCT M200) dày 1m .

+Tường bên làm đáy mở rộng ra 3,2(m) , chiều cao lấy cao hơn mực nước

kiểm tra 0,5(m) tức cao trình 572(m)

⇒ Chiều cao tường là : 571,7-567,5 = 4,2(m) , bản đáy dày 1m

- Độ dốc đáy S = 0

- Chiều cao ngưỡng P =0

4.8. Dốc nước

- Dốc nước có độ dốc S = 10%

- Cao trình đầu dốc bằng cao trình ngưỡng tràn = 567,5 (m)

- Chiều dài dốc ld = 145 (m)

- Mặt cắt ngang dốc nước có dạng hình chữ nhật

4.8.1.Bản đáy

Theo tính toán ở trên chiều dày bản đáy không thay đổi dọc theo chiều dài

dốc t =0,8(m)

Bản đáy được làm bằng BTCT M200 , chiều dày t =0,8(m) .Trên bản đáy

dọc theo dốc nước ta đục lố khoét kích thước φ = 5(cm) cách nhau 2 m, theo

phương vuông góc với dốc các lỗ cách nhau 2,5(m) để giản áp lực đẩy ngược lên

bản đáy, phía dưới làm tầng lọc ngược để tránh hiện tượng đùn đất từ dưới lên.

4.8.2.Tường bên

- Tường bên được làm bằng BTCT M200 , tường bên có dạng tường trọng

lực tách khỏi bản đáy.

+ Chiều cao tường bên thay đổi dọc theo dốc nước giảm dần từ đầu dốc về

cuối dốc cứ 25 m thay đổi độ cao tường

ddc = htr + hhk + a = 2,5 + 1,54 + 0,36 = 4,4 (m)

dcd = htr + hhk +a =2,5 +0,674 + 0,126 =3,3(m)

- Dọc theo tường , cách dốc 0,5m ta bố trí một hàng lỗ kích thước φ

=0,5(cm), Các lỗ cách nhau 2m; cứ lên cao trên hàng lỗ 0,5(m) lại bố trí thêm 1

hàng lỗ thoát nước để tăng khả năng tháo nước


88

4.4

0.7

0.60.6

2.3

0.6

Hình 4 : Kết cấu tường bên dốc nước

4.9. Bể tiêu năng.

- Bể tiêu năng có dạng hình chữ nhật có B =22(m)

+ Chiều dài bể tiêu năng Lb = 27(m)

+ Chiều cao bể tiêu năng d =2,2(m)

- Bản đáy : bản đáy bể tiêu năng làm bằng BTCT M200, đục lỗ thoát nước

có đường kính φ =0,5(cm), mỗi lỗ cách nhau 1,5(m) theo phương vuông góc

với dòng chảy , cách nhau 1m theo phương dòng chảy , bên dưới có bố trí tần

lọc ngược theo điều kiện cấu tạo.

- Tường bên :

Chiều cao tường bên bể tiêu năng .

ht = db + t +a =2,2+1,5+0,2 = 3,9(m)

- Tường bên có dạng tường trọng lực tách rời với bản đáy , cứ cách 3.5m

bố trí một sườn chống dày 0,5m. Do tường cao nên cũng đục lỗ thoát nước

bên hông tường , lỗ thoát nước có kích thước φ =0,5(cm), hàng lỗ cách nhau

2m cách đáy 2m, lên cao 0.5m lại bố trí thêm hàng lỗ thoát nước để đảm bảo

thoát nước tốt cho tường bên , giảm áp lực nước làm bất lợi cho công trình.

4.10.Kênh xả hạ lưu

- Kênh xả được thiết kế như sau :

+ Chiều rộng đáy : Bk =22(m)


89

+ Cao trình đáy kênh : 552(m)

+ Độ dốc đáy kênh : S =0.002

+ Kênh có mặt cắt hình thang có hệ số mái m =1.5

+ Độ sâu dòng chảy đều trong kênh : hh = 2,42(m)

+ Cao trình bờ kênh :

Zbờ = Zđáy kênh + hh +a = 552 +2.42 +0.58 =555(m)

Với a – Độ cao an toàn lấy a = 0,5 ÷1 (m) Chọn a = 0.58 (m)

Vậy cao trình Zbờ =555(m)

Trên đoạn kênh sau bể tiêu năng được gia cố bằng lớp bê tông M200 dày

30cm. bên dưới lớp gia cố rải một lớp cấp phối cát sỏi có cấu tạo dạng tầng lọc

ngược.

4.11.Trụ pin

Để tiện cho việc bố trí cửa van và cầu công tác, ta chia tràn làm 2 khoang

mỗi khoang rộng 16 m. Ngăn cách giữa các khoang là các trụ pin có bề dày 1.0

m, hai đầu trụ pin lượn tròn giúp cho dòng chảy được thuận hơn. Phía thượng

lưu của trụ pin bố trí khe phai để phục vụ việc sửa chữa cửa van, kích thước khe

phai (0,4x0,4) m.

Trụ pin được làm bằng bê tông cốt thép M200.

Đỉnh trụ pin lấy ngang với cao trình đỉnh đập = +571,7m.

4.2

1.00

Hình 5 : Kich thước trụ pin


90

4.12.Cầu giao thông

Để đi lại được trên đỉnh đập ta bố trí cầu giao thông ở phía trên ngưỡng tràn

Kích thước chọn như sau :

502405010055

30

20

100

6550065

20

20

55100

Hình 6 : Kích thước cầu giao thông

D. Kiểm tra ổn định tường bên của tràn

4.13.Các trường hợp tính toán.

Trong phạm vi đồ án có hạn ta chỉ kiểm tra ổn định tường bên của tràn( mặt

cắt nguy hiểm , tại đó mặt cắt tường cao nhất) trong 2 trường hợp sau:

- Tràn vừa thi công xong có xe chạy bên

- Mực nước rút đột ngột từ MNLTK xuống MNDBT

4.14. Tài liệu cơ bản và yêu cầu thiết kế.

4.14.1.Bố trí kết cấu.

- Tường bên ngưỡng tràn nhằm bảo vệ không cho đất đá hai bên ngưỡng

tràn không sạt lở vào tràn.Theo phần thiết kế ở trên ta có chiều dài tương bên là

10m, cao trinh đỉnh tường bên là 571,7 (m) cao trình đáy là 566,5(m).Vậy chiều

cao tường là 5,2(m) có kể đến bản đáy nên ta thiết kế theo kiểu bản chống bê

tông cốt thép cách 5m làm một bản chống.


91

1.0

0.7

0.5

3.00

4.25

Hình 7 : Kích thước tường bên của ngưỡng tràn

4.14.2. Số liệu tính toán và các chỉ số an toàn.

- Địa chất đất nền:

Toàn bộ bản đáy của tường được đặt trên nền đá kết cấu chặt

- Đất đắp hai bên tường cánh có các chỉ tiêu cơ lý như sau :

Góc ma sát trong : ϕtn = 200, ϕbh =170

Dung trọng tự nhiên: γ1 = γ wđập

= γ kđập(1 + w) = 1,5.(1+0,19) = 1,78(T/m3)

Dung trọng bão hoà: γ 2 =γ bhđập = γ k

đập + n. γ n = 1,5 + 0,35.1 = 1,85(T/m3)

Dung trọng đẩy nổi γđn= γbh - γn = 1,85 – 1 = 0,85 (T/m3)

Lực dính đơn vị của đất đắp đập : Ctn = 0(T/m2)

- Các chỉ tiêu cơ lý của nền đá :

Hệ số ma sát : f = 0,63.

+ Các đặc trưng chống cắt : f0 = 0,61 ; C = 150 kg/cm2 = 1.5(T/m2).

+ Cường độ chịu nén giới hạn : R = 30 (T/m2)

- Bê tông M200, dung trọng của bê tông : γb= 2,5 (T/m3)

-Với công trình cấp III hệ số an toàn về ổn định lật và trượt như sau

(QPVN11-77)

+ Tổ hợp tải trọng đặc biệt : K = 1,1

+ Tổ hợp tải trọng cơ bản : K =1,2

+ Hệ số điều kiện làm việc m = 0.95 ( phụ lục B_ TCXDVN 285_2002

+ Hệ số tổ hợp tải trọng (theo TCXDVN 285_2002): nc = 0.95 đối với tổ hợp tải

trọng trong thời kỳ thi công và sửa chữa.


92

+ Hệ số tin cậy (theo TCXDVN 285_2002): Kn = 1.15

4.14.3. Chọn mặt cắt tính toán:

- Do cao trình đáy tường và đỉnh tường không thay đổi dọc theo tường, nên

ta chọn một mặt cắt bất kỳ để tính toán, ta tính ổn định cho 1 (m) dài tường với

chiều cao tường h =4.2 (m)

4.14.4. TH1 : Tường vừa thi công xong có xe chạy bên.

a. Sơ đồ tính toán:

+ Lưng tường chịu áp lực đất ở trạng thái tự nhiên

+ Phía trên có máy móc thiết bị thi công

+ Ngực tường không có nước

Hình 7 : Các lực tác dụng lên tường bên của ngưỡng tràn

4.14.4.1. Tính toán các lực tác dụng lên tường

- Giả thiết cắt ra 1m dài của tường dọc theo chiều dòng chảy để tính toán

(đoạn không chứa sườn chống). Khi đó ta xét bài toán là bài toán phẳng. Các lực

tác dụng lên tường bao gồm

Các lực tác dụng:

- Trọng lượng của tường chắn P1, P3

- Trọng lượng của đất đắp P2

- Tải trọng xe máy phân bố đều q= 1.5 (T/m2)

- Áp lực đất chủ động Ec

1.0

0.7

0.5

3.00

q

P 2 P 1

P 3

E C

H/3

A B

Pcd


93

- Áp lưc tăng thêm Pcd do q gây lên

* Trọng lượng bản thân tường chắn (Trọng lượng bản thân kể cả khối đắp

trên tường chắn, xét cho 1m chiều dài tường chắn)

- Tổng trọng lượng thân đập:

Chia tường chắn thành 3 phần như hình vẽ ta có

ΣP = P1 + P2 + P3

Trong đó:

P1 = γbtF1 = 2,5×0,7×4,2 = 7,35 (T )

P2 = γtnđất.F2 = 1,78×3,0×4,2 = 22,43 (T)

P3 = γbtF3 = 2,5×1,0×4,2= 10,5(T)

=> ΣP = 7,35+ 22,43 + 10,5 = 40,28 (T)

- Khoảng cách theo phương ngang so với điểm A:

1

0.70.5 0.85( )

2e m= + =

2

3.00.5 0.7 2.7( )

2e m= + + =

3

4.02.1( )

2e m= =

* Áp lực đất tác dụng lên tường chắn

Áp lực đất chủ động tác dụng lên tường chắn bản đáy rộng có thể tính gần

đúng bằng cách tính áp lực đất lên mặt phẳng thẳng đứng đi qua gót tường chắn.

21 1. . . .

2 2a a aP H K q Kγ= +

Trong đó: γtn – Dung trọng của đất đắp sau tường: γtn = 1,78 (T/m3)

φtn – Góc ma sát trong của đất đắp sau tường: φtn = 200

H – Chiều cao cột đất đắp: H = 5,2 m

2a K tan (45 ) 0,49

2

ϕ= − =

- Áp lực đất chủ động :


94

2 21. . 0,5.5,2 .1,78.0,49 11,79

2c tn aE H Kγ= = = (T/m2)

- Áp lực đất tăng thêm khi kể đến tải trọng phân bố của người và xe máy

. . 1,5.0,49.5,2 3,882c aP q K H= = = (T/m2)

+ Tổng áp lực theo phương ngang :

Ec + Pcd = 11,79 + 3,882 = 15,612 (T/m2)

* Tổng hợp các lực tác dụng lên tường trong trường hợp vừa thi công xong,

ta lập được bảng tính sau (xét cho 1m chiều dài tường):

Bảng III.1 T ổng các lực tác dụng lên tường bên tràn

Giá trị (T) Tay đòn Mô men (T.m) Lực

(KN) Đứng ↓ Ngang ← (m) Chống lật Gây lật

P1 7.35 0.85 6.427

P2 22.42 2.7 60.53

P3 10.5 2.1 22.05

Ec 11.79 1.73 20.39

Pcd 3.882 2.6 10.09

∑ 40.28 15.672 89.007 30.48

4.14.4.2. Kiểm tra ổn định

* Kiểm tra ổn định chống lật tại A

cll

gl

MK

M=

+ Trong đó : Mcl – Tổng mômen chống lật

Mgl - Tông mômen gây lật

89.007

2.92 1.130.48lK⇒ = = >

Vậy tường chắn đảm bảo an toàn về chống lật

* Kiểm tra ổn định chống trượt trên mặt AB


95

c ttn

mRn N

K≤

Trong đó: Ntt – Giá trị tính toán của lực tổng quát: Ntt = 15.672(T)

nc – Hệ số tổ hợp tải trọng: nc = 0.95

m – Hệ số điều kiện làm việc: m = 1.0

Kn – Hệ số tin cậy: Kn = 1.15

R – Lực chống trượt giới hạn: R = ∑P.tgϕ + F.C

Với: ΣP – Tổng các lực thẳng đứng: ΣP = 40.28 (T)

tgφ – Hệ số ma sát của đá nền: tgφ = 0,61

C – Lực dính đơn vị: C = 2.0(T/m2)

F – Diện tích đáy công trình: F = 4.2m2 (xét cho 1m chiều đài)

=> R = 40.28×0.61 + 4.2×2.0 = 32.97 (T)

=> ncNtt = 0.95×15.672 = 14.888 (T)

=> 1 32.97

28.66( )1.15n

mRT

K

×= =

=> 14.888( ) 28.66( )c ttn

mRn N KN T

K= ≤ = (Thỏa mãn)

Vậy tường đảm bảo ổn định không bị trượt

* Kiểm tra điều kiện ứng suất nền

maxmin

6(1 )iP e

B Bσ = ±∑

Trong đó: σmax,min – Ứng suất pháp lớn nhất và nhỏ nhất tại đáy tường

e – Độ lệch tâm: 2

Be ξ= −

B – Bề rộng đáy tường: B = 4.0m.

89.007 30.48

1.4540.28

cl gl

i

M M

Pξ

− −= = =Σ

(m)

=> 4.2

1.45 0.652 2

Be ξ= − = − = (m)


96

=> 2max

6 40.28 6 0.65(1 ) 1 18.49( / )

4.2 4.2iP e

T mB B

σ × = + = × + =

∑

=> 2min

6 40.28 6 0.65(1 ) 1 0.72( / )

4 4.2iP e

T mB B

σ × = + = × − =

∑ > 0

Vì công trình được xây dựng trên nền đá nền ứng suất lớn nhất cho phép của

nền là [σ] = 30 T/ m2

⇒ maxσ = 18,49 (T/m2) < [σ] = 30 T/ m2 và σmin > 0. Vậy nền đảm bảo chịu tải

Kết luận : Tường bên đảm bảo cả điều kiện về ổn định trượt và lật. Móng đảm

bảo về điều kiện ứng suất.

4.14.5. TH2 Tính toán ổn định tường trong trường hợp vừa xả lũ xong

4.14.5.1. Sơ đồ tính toán

Hinh 9: Sơ đồ các lực tác dụng lên tường chắn khi vừa xả lũ xong

Các lực tác dụng lên tường (Mực nước ngầm ngang MNLTK)

- Trọng lượng của tường chắn P1 và P3

- Trọng lượng của đất phía trên tường chắn: P2, P4

- Áp lực thủy tĩnh theo phương ngang: W2 , W3 ,

0.7

3.00

P 4

P 1

P 3

A B

MNDBT

MNLTK

E c 2

W 2

Ec 2

w 3

W dn

P 2 h2=3.2

h1=2

W t

E

D

C

E c 3 h3


97

- Áp lực nước thấm: Wth, Wđn

- Áp lực đất chủ động Ecđ1, Ecđ2 , Ecđ3

4.14.5.2. Tính toán các lực tác dụng lên tường (Xét cho 1m chiều dài

tường)

* Trọng lượng bản thân tường chắn:

P1 = 0,7.4,2.2,5 = 7,35 (T)

P3 = 1.4,2.2,5 = 10.5 (T)

* Trọng lượng phần đất phía trên tường chắn

P4 = γtnđất

F2 = 1,78×3.0×2 = 10,68 (T)

P2 = γbhF4 = 1,85×3.0×(3,2 – 1,0) = 12.21 (T)

Trong đó: γtn – Dung trọng tự nhiên của đất đắp: γtn = 1,74 (T/m3)

γbh – Dung trọng bão hào của đất đắp: γbh = 1,85 (T/m3)

F2 – Diện tích phía trên tường chắn và bên dưới mực nước ngầm.

F4 – Diện tích phía trên tường chắn và bên trên mực nước ngầm.

- Khoảng cách theo phương ngang đối với điểm A:

4 2

3.0(0,7 0,5) 2.7

2e e m= = + + =

* Áp lực thủy tĩnh theo phương ngang

+ 2 22 2

1 1W ( ) 1 3,2 5,12( )

2 2n h Tγ= = × × =

Trong đó: γn – Dung trọng riêng của nước: γn = 1,0 (T/m3)

h2–Chiều cao mực nước ngầm tính xuống tới đáy tường: h2 = 3,2m

Khoảng cách theo phương đứng đối với điểm A = 2 3,21,06

3 3

hm= =

+ 2 23 3

1 1W ( ) 1 1 0,5( )

2 2n h Tγ= = × × =

* Áp lực nước thấm

- Áp lực thấm đẩy ngược:


98

2

1 1W 1,0 1 (3,2 1) 4,2 4,62( )

2 2th n h B Tγ α= = × × × − × =

Trong đó: α – Hệ số tổn thất cột nước sau màng chống thấm; vì không có

màng chống thấm => α = 1.

B – Bề rộng đáy tường: B = 4,2m

Khoảng cách theo phương ngang đối với điểm A = 2

.4,2 2,83

m=

- Áp lực thủy tĩnh đẩy ngược:

W 1,0 4,2 1 4,2( )dn n nH B Tγ= = × × =

Trong đó: Hn – Cột nước tác dụng: H = 1m

Khoảng cách theo phương ngang đối với điểm A = 4.2

2.12

m=

* Áp lực đất chủ động

+ Các lực nằm ngang

Ec = 0,5.γtn.H2.tg2(450-ϕtn/2)

+ Phần trên mực nước ngầm

Ec1 = 0,5.γtn.H2.tg2(450-ϕtn/2) = 0,5.1,78.22.tg2(450 – 200/2) = 1,74 (T).

+ Phần dưới mực nước ngầm

Ec2 = Ec1 = 1,74 (T).

+ Phần dưới mực nước ngầm

Ec3 = 0,5.γbh.H2.tg2(450-ϕbh/2) = 0,5.1,85.3,22.tg2(450-170/2) = 5,18(T).

• Tổng hợp các lực tác dụng lên tường trong trường hợp vừa xả lũ

xong, ta lập được bảng tính sau (xét với 1m chiều dài)


99

Bảng III.2: T ổng các lực tác dụng lên tường bên tràn

Giá trị (T) Tay đòn Mô men (T.m) Lực

(KN) Đứng ↓ Ngang ← (m) Chống lật Gây lật

P1 7.35 0.85 6.247

P2 12.21 2.7 32.967

P3 10.5 2.1 22.05

P4 10.68 2.7 28.83

W2 5.12 1.06 5.427

W3 -0.5 0.33 -0.165

Wth -4.4 2.8 -12.32

Wdn -4.0 2.1 -8.4

Ec1 1.74 3.86 6.7164

Ec2 1.74 1.6 2.784

Ec3 5.18 1.06 5.49

∑ 32.34 13.28 69.374 20.252

4.14.5.3. Kiểm tra ổn định

* Kiểm tra ổn định chống trượt

c ttn

mRn N

K≤

Trong đó: Ntt – Giá trị tính toán của lực tổng quát: Ntt = Ec = 13.28(T)

nc – Hệ số tổ hợp tải trọng: nc = 0.95

m – Hệ số điều kiện làm việc: m = 1.0

Kn – Hệ số tin cậy: Kn = 1.15

R – Lực chống trượt giới hạn: R = ∑P.tgϕ + F.C

Với: ΣP – Tổng các lực thẳng đứng: ΣP = 32.34 (T)

tgφ – Hệ số ma sát của đá nền: tgφ = 0.61


100

C – Lực dính đơn vị: C = Cbh = 2.0 (T/m2)

F – Diện tích đáy công trình: F = 4.2 m2 (xét cho 1m chiều đài)

=> R = 32.34×0,61 + 4.2×2.0 = 28.12 (T)

=> ncNtt = 0.95×13,28 = 12,61 (T)

=> 1 28.12

24.45( )1.15n

mRT

K

×= =

=> 12,61( ) 24.45( )c ttn

mRn N T T

K= ≤ = (Thỏa mãn)

Vậy tường đảm bảo ổn định không bị trượt

* Kiểm tra ổn định chống lật

cll

gl

MK

M=

Trong đó: Mcl – Tổng mômen chống lật: Mcl = 69.374 (T.m)

Mgl – Tổng mômen gây lật: Mgl = 20.252 (T.m)

=> 69.374

3.4220.252

cll

gl

MK

M= = = > 1.1 => (Thỏa mãn)

Vậy tường chắn đảm bảo điều kiện an toàn về chống lật.

* Kiểm tra điều kiện ứng suất nền

maxmin

6(1 )iP e

B Bσ = ±∑

Trong đó: σmax,min – Ứng suất pháp lớn nhất và nhỏ nhất tại đáy tường

e – Độ lệch tâm: 2

Be ξ= −

B – Bề rộng đáy tường: B = 3.5m.

69.374 20.252

1.5232.34

cl gl

i

M M

Pξ

− −= = =Σ

(m)

=> 4.2

1.52 0.582 2

Be ξ= − = − = (m)


101

=> max

6 32.34 6 0.58(1 ) 1 15.35( / )

4.2 3.5iP e

T mB B

σ × = + = × + =

∑

=> min

6 32.34 6 0.58(1 ) 1 1.38( / )

4.2 4.2iP e

T mB B

σ × = − = × − =

∑ >0

- Vì công trình được xây dựng trên nền đá nền ứng suất lớn nhất cho phép

của nền là [σ] = 30 T/ m2

⇒ maxσ = 15.35 (T/m2) < [σ] = 30 T/ m2 và σmin > 0. Vậy nền đảm bảo chịu tải

* Kết luận: Với kích thước tường chắn đã thiết kế ở trên thỏa mãn điều kiện ổn

định theo quy định.


102

CHƯƠNG V: THI ẾT K Ế CỐNG LẤY NƯỚC

5.1 Chọn tuyến và hình thức cống :

5.1.1. Tuyến cống :

- Phụ thuộc vào vị trí khu tưới tự chảy, cao trình khống chế tưới tự chảy,

điều kiện địa chất nền và quan hệ với các công trình khác. Do đã đặt tràn ở bên

trái vai đập nên chỉ có thể đặt cống ở bờ phải đập .

- Đáy cống ở thượng lưu chọn cao hơn mực nước bùn cát lắng đọng và

thấp hơn mực nước chết trong hồ.

5.1.2. Hình thức cống :

- Vì cống đặt dưới đập đất, mực nước thượng lưu khi lấy nước thay đổi

nhiều (từ MNC đến MNDBT) nên hình thức hợp lý là cống ngầm lấy nước

không áp.

- Vật liệu làm cống là bê tông cốt thép; mặt cắt cống hình chữ nhật.

- Dùng tháp van để khống chế lưu lượng. Trong tháp có bố trí van công tác và van

sửa chữa. Vị trí đặt tháp sơ bộ chọn ở khoảng giữa mái đập thượng lưu tại vị trí đặt

cống.

5.13.Tài liệu tính toán

MNC : 557 m

MNDBT : 567,5 m

MNLTK (MNDGC) : 570 m

MNLKT : 571,5 m

bùn cát = MNC -2 =557-2=555(m)

đáy suối = 552(m)

Qtk( lưu lượng thiết kế cống ngầm) =2,1(m3/s)

đáy cống =556(m)

5.1.4. Sơ bộ bố trí cống :


103

Từ vị trí đặt cống và mặt cắt đập đã có sơ bộ bố trí cống để từ đó xác định

chiều dài cống (đoạn trước cửa van, đoạn sau cửa van), làm căn cứ cho việc tính

toán thủy lực cống sau này.

Để sơ bộ xác định chiều dài cống, có thể chọn cao trình đáy cống thấp hơn

MNC từ 1÷1,5 (m), từ đó ta chọn cao trình đáy cống là :

ĐC∇ =556 (m) ( MNC∇ = 557 m )

Cao trình đáy cống sẽ được chính xác hoá bằng tính toán thủy lực sau.

Sơ bộ xác định chiều dài cống L = 101.2m (Đoạn trước cửa van là 23.5 m,

đoạn sau cửa van là 74.7 m)

5.2. Thiết kế kênh hạ lưu cống :

Kênh hạ lưu được thiết kế trước để làm căn cứ cho việc tính toán thủy lực

cống.

5.2.1. Thiết kế mặt cắt kênh :

- Mặt cắt kênh được tính toán với lưu lượng thiết kế Qtk = 2,1 (m3/s), tức là

lưu lượng lớn nhất (theo tài liệu đã cho).

Dựa vào điều kiện địa chất nơi kênh chạy qua (đất sét pha vừa), sơ bộ chọn

được các chỉ tiêu sau :

+ Độ dốc đáy kênh (từ 1/3000 ÷1/5000) : Chọn S = 1/5000 = 2.104−

+ Độ nhám lòng kênh n = 0,025;

+ Hệ số mái kênh m = 1,5.

- Tiếp theo cần xác định bề rộng đáy kênh (b) và chiều sâu nước trong kênh (h).

+ Có thể giải theo trình tự sau :

Sơ bộ xác định vận tốc không xói theo công thức :

Vkx = K×Q0,1 (m/s).

Trong đó :

Q : Lưu lượng của kênh, Q = Qtk = 2,1 (m3/s);

K : Hệ số phụ thuộc đất lòng kênh, với sét pha nhẹ : K = 0,57

Thay số được :

Vkx = 0,57×2,10,1 = 0,613 (m/s).


104

+ Sơ bộ định chiều sâu h theo công thức :

h = ( ) 315,0 QVkx ×+× = ( ) 30,5 1 0,613 2,1× + × = 1,03 (m).

Áp dụng công thức Sêrimanlink:

2/30

1. . hQ A R S

n=

Với : + A : Diện tích mặt cắt ướt A = (b + m.h).h

+ P : Chu vi ướt 2P b 2h. (1 )m= + +

+ n = 0,025

+ S = 2.104−

+ Q = 2,1 (m3/s)

+ m = 1,5

+ h = 1,03 (m)

Giải thử dần tìm được b = 2,86 (m)

Chọn b = 3 (m)

5.2.2.Kiểm tra tỉ số b/h

Với kết quả tính được ở trên ta có:

3,0

2,831,03

b

h= = ∈ ( 2÷5)

Vậy m/c kênh là thích hợp b = 3(m)

h =1,03(m)

5.2.3. Kiểm tra điều kiện không xói :

Vì kênh dẫn nước từ hồ chứa nên hàm lượng bùn cát trong nước nhỏ, không

cần kiểm tra điều kiện bồi lắng. Ngược lại cần kiểm tra điều kiện xói lở, tức

khống chế :

Vmax < Vkx

Trong đó :

Vmax : Lưu tốc lớn nhất trong kênh, tính với lưu lượng Qmax;

Qmax = K×Q = K×Qtk


105

K : Hệ số phụ thuộc Q, có thể lấy K = 1,2 ; ⇒Qmax = 1,2×2,1 = 2,52 (m3/s).

Để xác định Vmax khi đã biết Qmax và mặt cắt kênh ta phải xác định độ sâu

h tương ứng trong kênh.

- Áp dụng công thức Sêrimanlink:

2/30

1. . hQ A R S

n=

Với : + A : Diện tích mặt cắt ướt A = (b + m.h).h

+ P : Chu vi ướt 2P b 2h. (1 )m= + +

+ n = 0,025

+ S = 2.104−

+ Q = 2,1 (m3/s)

+ m = 1,5

+ b =3(m)

Giải thử dần tìm được h = 1,14 (m)

Vmax = maxQ

A

Với : A = (b + m×h) ×h = (3+ 1,5×1,14) ×1.14 = 5,36 (m2);

⇒ Vmax = 2,52

0,475,36

= (m/s) < Vkx = 0,613 (m/s)

→ Thoả mãn điều kiện không xói do đó mặt cắt trên là hợp lí

Vậy mặt cắt kênh hạ lưu có các đặc trưng sau : b = 3 m , m = 1,5 , n = 2.104−

5.3.Tính khẩu diện cống :

5.3.1 Trường hợp tính toán :

Khẩu diện cống được tính với trường hợp chênh lệch mực nước thượng hạ

lưu nhỏ và lưu lượng lấy nước tương đối lớn. Thường tính với trường hợp MNC

ở thượng lưu, còn hạ lưu là mực nước khống chế đầu kênh tưới Zkc, chênh lệch

mực nước thượng hạ lưu khi đó sẽ là :

[∆Z] = MNC - Zkc = 557- 556.5 = 0,5 (m).

Lúc này để lấy đủ lưu lượng thiết kế, cần mở hết cửa van.


106

Hình 1. Sơ đồ tổn thất cột nước

Trong đó :

Z1 : Tổn thất cột nước cửa vào;

Zp : Tổn thất do khe phai ;

ZL : Tổn thất qua lưới chắn rác;

Zv : Tổn thất qua tháp van;

Z2 : Tổn thất cột nước cửa ra.

5.3.2. Tính bề rộng cống bc :

Bề rộng cống phải đủ lớn để lấy được lưu lượng cần thiết Q khi chênh lệch

mực nước thượng hạ lưu [∆Z] đã khống chế, tức phải đảm bảo điều kiện :

∑Zi ≤ [Z]

Trong đó :

∑Zi = Z1 + Zp + Zl + Zv + Z2 + S.L

S : Độ dốc đáy cống;

L : Tổng chiều dài cống ; Sơ bộ xác định chiều dài cống L = 110 (m)

Trong phần thiết kế đập đất ta có ∇ ĐĐ = 571.7 m

5.3.3 Tổn thất cửa ra :


107

Dòng chảy từ bể tiêu năng ra kênh hạ lưu như sơ đồ đập tràn đỉnh rộng chảy

ngập, khi đó :

Z2 = ( ) g

V

hbg

Q b

hn××

−×××× 22

2

2

2 αϕ

Trong đó

b : Bề rộng ở cuối bể tiêu năng, bb = bkênh = 3 (m);

hh : Chiều sâu hạ lưu ứng với lưu lượng tính toán Qtk ;

ϕn : Hệ số lưu tốc (trường hợp chảy ngập), lấy ϕn = 0,96;

Vb : Lưu tốc bình quân trong bể tiêu năng được tính như sau :

Ta giả thiết chiều sâu bể có thể lấy như sau :

Giả thiết chiều sâu bể d = 0,5 m ; bb = bk = 3 (m), hh = h0 = 1,03(m).

Ứng với Qtk = 2,1 (m3/s).

Vb = b

Q

A, Ab = bb.hb , hb = d + hh = 0,5+1,03= 1,53 (m ).

⇒ Vb = 2,1

3*1,53 = 0,46(m/s).

⇒ Z2 = )

2 2

2

2,1 0,46

2 9,812 9,81 (0,96 3 1.03−

×× × × × = 0,015(m)

5.3.4. Tổn thất dọc đường :

Coi dòng chảy trong cống là dòng chảy đều với độ sâu là hl

hl = hh + Z2 = 1,03+ 0,015 = 1,045 (m).

Khi đó tổn thất dọc đường là S.L với S là độ sâu dốc cống xác định theo

công thức :

S = 2

2/3

.Q n

A R ×

= 2

2/31

.

.c

Q n

b h R

×

Với : Q = 2,1 (m3 /s ) ; A = bc *h 1 = bc *1,045 ; R = A

P

+ n = 0.014

+ A: diện tích mặt cắt cống ứng với các bề rộng cống khác nhau


108

+ P : chu vi ướt P = 2.h1 + bc ( m )

→Tổn thất dọc đường là : S.L = S*101.2 (m)

5.3.5. Tổn thất cục bộ qua tháp van :

Do khoảng cách từ tháp van đến cửa ra xấp xỉ bằng chiều dài cống sau

tháp van, vì vậy ta có thể lấy chiều sâu cột nước ngay sau cửa van là :

hv = h1 + S.L

+ Với L là chiều dài đoạn sau tháp van 74.7m

Từ đó tính được tổn thất qua van là :Zv = g

Vv 2

22αξ

Theo phụ lục 1 (trang 53) QP.TL.C-1-75 thì hệ số tổn thất cục bộ khe

van được xác định là: nv

c

bf

bξ

=

Trong đó:

bn: Bề rộng khe van, bn = 0,2 (m)

bc: Bề rộng lỗ cống.

+ Khi 0,1n

c

b

b≤ thì lấy 0,05vξ =

+ Khi 0,2n

c

b

b≥ thì lấy 0,1vξ =

Khi 0,1 0,2n

c

b

b< < thì nội suy giữa hai giá trị

Chọn: ξv = 0,1 h

Vv = Q

A ; Q = 2,1 (m3 /s )

1α = : Hệ số sửa chữa động năng

A: diện tích mặt cắt ướt chỗ tháp van A = bc. hv

5.3.6. Tổn thất qua lưới chắn rác :

ZL =g

vL 2

..

2αξ ;


109

VL= Q

A = ( )c v v

Q

b h Z+

Hệ số tổn thất cục bộ qua lưới chắn rác được xác định: 4

3

sinL

S

bξ β α =

Trong đó:

β : Hệ số phụ thuộc vào hình dạng thanh chắn của lưới chắn rác,

thanh chắn có tiết diện tròn 1,79β =

S: Đường kính của thanh thép lưới S = 1 cm.

b: Khoảng cách đặt các thanh thép lưới, b = 0,1 m.

α : Góc nghiêng đặt lưới thép so với phương ngang, 075α =

4

3

00,011,79. sin 75 0,08

0,1Lξ = =

Chọn:ξL = 0,1

Vv = Q

A ; Q = 2,1 (m3 /s )

1α = : Hệ số sửa chữa động năng

A: diện tích mặt cắt ướt chỗ lưới chắn rác A = bc. hl

Với hl = hv + Zv

5.3.7.Tổn thất khe phai :

Z=g

vP 2

..

2αξ ;


110

Bảng.1.1 Tính bề rộng cống Q = 2,1(m3/s)

TT bc Z2 A P R S S.L hv S.Ls Vv Zv hL VL ZL hp Vp Zp hh Z1 ΣZ+S.L

1 0.90 0.015 0.941 2.99 0.315 0.0046 0.462 1.386 0.341 1.683 0.09 1.415 1.649 0.014 1.429 1.633 0.007 1.4358 0.1553 0.682122

2 1.05 0.015 1.1 3.14 0.35 0.003 0.295 1.263 0.218 1.584 0.026 1.288 1.552 0.01 1.301 1.538 0.006 1.307 0.138 0.4918006

3 1.06 0.015 1.108 3.15 0.352 0.0028 0.287 1.257 0.212 1.576 0.0253 1.282 1.545 0.012 1.294 1.530 0.006 1.3005 0.1365 0.48214395

4 1.07 0.015 1.118 3.16 0.354 0.0028 0.28 1.251 0.206 1.568 0.0251 1.276 1.538 0.012 1.288 1.523 0.006 1.2944 0.1352 0.472777261

5 1.10 0.015 1.15 3.19 0.36 0.0026 0.258 1.236 0.191 1.545 0.0243 1.260 1.515 0.012 1.272 1.501 0.006 1.2773 0.1314 0.446301473

6 1.20 0.015 1.254 3.29 0.381 0.002 0.201 1.194 0.149 1.466 0.0219 1.215 1.44 0.011 1.226 1.427 0.005 1.2312 0.1188 0.372747185

7 1.30 0.015 1.359 3.39 0.401 0.0016 0.16 1.163 0.118 1.388 0.0197 1.183 1.365 0.01 1.193 1.355 0.005 1.1972 0.107 0.316306489


111

Từ kết quả tính toán ở bảng trên ta chọn được trị số bc = 1,005 (m) vừa đủ để lấy

được lưu lượng cần thiết với tổng cột nước tổn thất :

∆ Z = 0,491 (m) < [∆ Z] = 0,5 (m) .

Để thuận tiện cho việc thi công và sửa chữa bc = (1÷1,2) nên ta chọn :

bc = 1,1(m)

Độ dốc đáy cống S =0.003

5.3.8.Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống.

5.3.8.1.Chiều cao mặt cắt cống .

Hc = h1 + ∆

Trong đó :

h1 : Độ sâu dòng chảy trong cống sau tháp van , h1= 1,045 m

∆ : Độ lưu không chọn từ 0,5 ÷ 1 (m), ở đây chọn ∆ = 0,655(m).

⇒ Hc = 1.045 + 0.655= 1.7 (m)

5.3.8.2 Cao trình đặt cống :

- Cao trình đáy cống ở cửa vào : Zv= MNC – h - ∑ Zi

Trong đó h : độ sâu dòng đều trong cống khi tháo : Qtk = 2,1(m3/s)

h = 1.045 (m)

∑ Zi : Tổng tổn thất cục bộ ở cửa vào , khe phai , lưới chắn rác , tháp van

khi tháo Qtk

∑ Zi = 0,138+0,006 + 0,01 + 0,026 = 0,18 (m) .

⇒ Zv = 557 – 0,18– 1.045= 555,775 (m) .

- Cao trình đáy cống cửa ra : Z r = Z v - S.L

+ S.L : tổn thất dọc đường ; S.L = 0,003.101,2 = 0,303 (m)

⇒Zr = 555,83-0,303 = 555.472 (m) .

Cao trình đáy kênh dẫn hạ lưu:

555,472( )đk rZ Z m= =


112

5.4. Kiểm tra tr ạng thái chảy và tính toán tiêu năng :

5.4.1. Trường hợp tính toán:

Khi mực nước thượng lưu cao chỉ cần mở một phần cửa van để lấy được

lưu lượng cần thiết. Do năng lượng dòng chảy lớn , dòng chảy ở ngay sau cửa

van thường là dòng chảy xiết. Dòng xiết này nối tiếp với dòng êm ở kênh hạ lưu

qua nước chảy. Do đó cần tính toán để :

Kiểm tra xem mức nước nhảy có xảy ra trong cống không. Thường với mực

nước thượng lưu cao, cần khống chế cho mực nước trong cống để tránh rung

động bất lợi. Còn đối với các mực nước thấp ở thượng lưu, nước chảy trong

cống là không tránh khỏi. Tuy nhiên khi đó năng lượng của dòng chảy không lớn

nên mức độ rung động nguy hiểm không đáng kể.

Xác định chiều sâu bể cần thiết để giới hạn nước chảy ngay sau cửa ra của

cống, tránh xói lở ở bờ kênh hạ lưu.

Trong phần đề ra đã giới hạn việc tính toán cho hai trường hợp mực nước

cao với các lưu lượng tương ứng. Sơ đồ tính toán cho các trường hợp này như

hình vẽ sau. Ở bài này tính với trường hợp là MNDBT, tương ứng với lưu lượng

Q.

Hình 2 : Sơ đồ trạng thái chảy và tiêu năng


113

5.4.2. Xác định độ mở cống:

Tính theo sơ đồ chảy tự do qua lỗ

Q = )0. . . . 2. .( ' .ca b g H aφ α ε α−

Trong đó :

ϕ : Hệ số lưu tốc lấy ϕ = 0,95;

1α = : Hệ số co hẹp ngang

ε : Hệ số co hẹp đứng

H0’ : Cột nước tính toán trước cửa vào đến vị trí của van;

H0’ = H0 - hW ; H0 = g

VH

.2

. 20α

+ ; V0 = 0 ⇒ H0 = H

Có : H = MNDBT -∇đáycống vào = MNDBT - Zv =567,5– 555,83 =11,67 (m)

+ hw : là tổn thất từ cửa vào cho đến trước cửa van

Ta có hw=hc+hd

+ hc : tổn thất cục bộ, gồm tổn thất qua lưới chắn rác và tổn thất ở cửa vào.

hc= ZL + Zl + Zp = 0,006 + 0,01+0,138=0.154(m)

hd= S.Lt = 0,003*23,5=0,07 (m)

Vậy hw =0,154+0,07=0,224 (m)

⇒ H0’ = 11,67 – 0,224 = 11,446 (m)

Hệ số co hẹp đứng ε = f

H

acó thể xác định a bằng phương pháp sử dụng

bảng quan hệ của Jucốpki

Tính F(τc) = 2/3

0Hb

Q

××ϕ=

3/2

2,1

0,95 1,1 11,67× ×= 0,05

Như vậy ta thấy F(τc) < 0,264 Sử dụng bảng (15-1) tra được τc = 0,011


114

và tra bảng (16 – 1) được : ε = 0,611 ⇒⇒⇒⇒ a = ε

τ'0H

c × = 11,4460,011

0,611× = 0,2 (m)

5.4.3. Kiểm tra chảy trong cống :

5.4.3.1.Vẽ đường mặt nước để tìm độ sâu cuối cống hr

a. Định tính : cần xác định hc , hc , hk

+ hc : Độ sâu co hẹp sau van : hc = α.a = 0,611.0,2 = 0,122 (m).

+hk : Độ sâu phân giới : hk = 3

2..

g

qα với q =

Q

b=

2,1

1,1= 1,9 (m).

→ hk = 2

31.1,9

0,71( )9,81

m=

Độ sâu dòng đều h0 : Tính theo phương pháp thử dần

Với Q =2,1 (m3 /s) , bc = 1,1 m , S = 3.10-3

Áp dụng công thức Sêrimanlink:

2/30

1. . hQ A R S

n=

Với : + A : Diện tích mặt cắt ướt A = bc.h0

+ P : Chu vi ướt P = 2*h0 + bc

+ n = 0,014

+ S = 3.10-3

+ Q = 2,1 (m3/s)

+ bc =1,1(m)

Giải thử dần tìm được h0 = 0,99 (m)

So sánh 3 trị số vừa tìm được thấy : hc < hk < h0 . Vậy đường mặt nước

sau van là đường nước dâng M3

5.4.3.2 Định lượng :

Xuất phát từ mặt cắt co hẹp vẽ về mặt cắt cuối cống. Mặt cắt thường lấy

cách cửa van một khoảng :

l = 1,4.a = 1,4.0,2= 0,28 (m).

Ltt = 74.7-0,28 = 74,42 (m)


115

Ta có thể dùng phương pháp cộng trực tiếp để vẽ đường mặt nước theo phương

pháp này khoảng cách giữa 2 mặt cắt có độ sâu đã biết h1, h2 là :

∆L = E

S S−

∆

−

Trong đó : ∆E = E2 - E1 ; E2 = g

Vh

2

22

2

α+ ; E1= g

Vh

2

21

1

α+ ;

1 2S S )

2S

+= ; S1 =

22

1

1

V

C R

; S2 =

2

2

2

V

C R


116

Kết quả tính toán được thể hiện như bảng dưới đây :

Bảng 3.1. Tính toán đường mặt nước đoạn không đổi Q =2.1(m3/s)


0.122 1.1 0.13 1.34 0.10 48.65 15.648 12.481 12.603 1.0361 0.00

-5.428 0.7324 -0.7294 7.442

0.163 1.1 0.18 1.43 0.13 50.55 11.729 7.012 7.174 0.4287 7.44

-2.410 0.3268 -0.3238 7.442

0.202 1.1 0.22 1.50 0.15 51.93 9.462 4.563 4.765 0.2249 14.88

-1.313 0.1794 -0.1764 7.442

0.241 1.1 0.26 1.58 0.17 53.02 7.938 3.211 3.452 0.1339 22.33

-0.797 0.1101 -0.1071 7.442

0.280 1.1 0.31 1.66 0.19 53.94 6.826 2.375 2.654 0.0864 29.77

-0.518 0.0726 -0.0696 7.443

0.320 1.1 0.35 1.74 0.20 54.72 5.970 1.816 2.136 0.0589 37.21

-0.352 0.0503 -0.0473 7.443

0.361 1.1 0.40 1.82 0.22 55.42 5.284 1.423 1.784 0.0417 44.65

-0.246 0.0360 -0.0330 7.443

0.405 1.1 0.45 1.91 0.23 56.04 4.716 1.134 1.538 0.0304 52.10

-0.175 0.0265 -0.0235 7.442

0.451 1.1 0.50 2.00 0.25 56.61 4.232 0.913 1.364 0.0225 59.54

-0.124 0.0197 -0.0167 7.442

0.502 1.1 0.55 2.10 0.26 57.15 3.804 0.738 1.239 0.0169 66.98

-0.087 0.0147 -0.0117 7.442

0.560 1.1 0.62 2.22 0.28 57.69 3.408 0.592 1.152 0.0126 74.42

-0.074 0.0097 -0.0067 11.052

0.710 1.1 0.78 2.52 0.31 58.76 2.689 0.369 1.079 0.0068 85.47

Từ bảng kết quả trên ta tìm được ứng với hr =0,56(m) thì Ltt =74.42(m)

Tổng chiều dài ΣL = 85.47m > Ltt = 74.42 m (khoảng cách từ cửa van đến

cửa ra )

→ Không xuất hiện nước nhảy trong cống .


117

5.4.3.3.Tiêu năng sau cống:

- Do dòng chảy trong cống là dòng chảy xiết , dòng chảy ở hạ lưu là dòng chảy

êm lên sẽ có nước ngoài cống , ta cần tính toán kích thước bể tiêu năng để giảm

bớt năng lượng dư thừa của dòng nước.

5.4.3.3.1.Xác định kích thước bể tiêu năng

- Bài toán đặt ra là xác định chiều sâu bể d để đảm bảo xảy ra nước nhảy ngay

sau cửa ra cống ( trong phạm vi bể ). Muốn vậy ta có :

hb ≥ σ.hc’’ (1)

Trong đó :

+ hb = hh + d +Z2

+ σ – hệ số ngập , bằng 1,05 ÷ 1,10

+ hc’’ – độ sâu liên hiệp với độ sâu co hẹp ở đầu bể , tính với

năng lượng toàn phần E0 :

2

0 22r

r

VE h d P

g= + + +

+ hr và vr : là độ sâu và lưu tốc bình quân tại mặt cắt cuối cống

+ P2 = 0 : chênh lệch đáy cuối cống và đầu kênh hạ lưu

rV r

Q

A=

+ Ar : Diện tích mặt cắt ướt

⇒ 2 2

2

2,10,59( )

2 (1,1.0.56) .2.9,81rV

mg

= = ⇒ 0 0,56 0,59E d= + +

Theo Agơrốtskin ( ) 3/20.c

qF

Eτ ϕ= tra bảng tìm được ''cτ ⇒ hc’’= ''cτ .E0


118

Giả thiết d = 0.7 (m)

0 1.85( ) 0,794 0,6728 '' 1,24c c cE m F hτ τ⇒ = ⇒ = ⇒ = ⇒ =

Kiểm tra điều kiện (1)

hb = 1.03 +0.7+ 0.015 = 1.745 (m) > σ.hc’’ = 1,06.1,24 =1.31(m)

Vậy chiều sâu bể là d = 0,7(m)

5.4.3.3.2.Xác định chiều dài bể tiêu năng

Lb = L1 +β.Ln

Trong đó :

+ L1 : Chiều dài nước rơi tính như đập tràn đỉnh rộng :

( )1 1,64 0,24.o oL H P H= +

P = d = 0,7 (m)

Ho = hr + g

Vr

.2

. 2α = 0,56 +

23.4

2.9,81 = 1,15(m)

L1 = 1,64. ( )1,15. 0,7 0,24.1,15+ = 1,73(m)

- β = 0,75 ÷ 0,8

- Ln: Chiều dài nước nhảy tính theo Saphơranet:

Ln = 4,5.hc” = 4,5.1,24= 5,58 (m)

Vậy tổng chiều dài bể là:

Lb = 1,73 + 5.58.0,75 = 5,915 (m)

Chọn Lb= 6 m

5.5. Chọn cấu tạo cống :

5.5.1. Cửa vào cửa ra :

Cửa vào, cửa ra cần đảm bảo điều kiện nối tiếp thuận với kênh thượng, hạ

lưu. Thường bố trí tường hướng dòng hình thức mở rộng dần. Góc chụm của 2

tường hướng dòng ở cửa vào lấy khoảng 180 ÷ 230 hoặc lớn hơn, ở đây lấy 200 .


119

Góc chụm ở cửa ra không vượt quá 80 ÷ 120 để tránh hiện tượng tách dòng, ở đồ

án này ta lấy bằng 100 .

Các tường cách có thể làm thấp dần theo mái. Cấu tạo cửa ra cần kết hợp

với việc bố trí các thiết bị tiêu năng. Cuối bể tiêu năng cần có bộ phận chuyển

tiếp ra kênh hạ lưu (thường bằng đá lát) , sau bể tiêu năng cần bố trí một đoạn

bảo vệ kênh hạ lưu có chiều dài bằng chiều dài sau nước nhảy, Lsn xác định theo

công thức :

Lsn = (2,5 ÷ 3)Lbể ,

Chọn bằng 3 ⇒Lsn = 3.Ln = 3.4 = 12 (m).Chọn Lsn=12(m)

Hình thức bảo vệ là đá xây dày δ = 0,5(m)

Hình 4. Cấu tạo cửa vào

5.5.2. Thân cống

5.5.2.1. Mặt cắt :

Cống hộp thường làm bằng bê tông cốt thép, đổ tại chỗ. Mặt cắt ngang của

cống có kết cấu khung cứng, thường làm vát các góc để tránh ứng suất tập trung.

Chiều dày thành cống xác định theo điều kiện chịu lực, điều kiện chống thấm và

yêu cầu cấu tạo. Theo điều kiện chống thấm cần đảm bảo :

t ≥ [ ]J

H

Trong đó : H : Cột nước lớn nhất, H = 19,84 (m),

[J] : Gradien cho phép về thấm của vật liệu bê tông, [J] = 10 ÷ 15, ở đây ta

chọn [J] = 15.

⇒ t = [ ]J

H = 1, 32(m)


120

Chọn theo tính toán là quá lớn vì vậy ta chọn theo cấu tạo t = 0,5 (m)

5.5.2.2. Phân đoạn cống :

Khi cống dài, cần bố trí khe nối chia cống thành từng đoạn nhỏ để tránh rạn

nứtdo lún không đều. Chiều dài mỗi đoạn phụ thuộc vào địa chất nền và tải trọng

trên cống, thường từ khoảng 10 ÷ 20 (m). Ở đây ta chọn Lđoan = 15 (m) .

Tại khe nối cần đặt thiết bị chống rò nước, thiết bị chống rò nước được làm

bằng tấm kim loại dùng cho tấm ngang và tấm đứng của cống hộp.

Khi cột nước tác dụng không cao có thể làm thiết bị chống rò tại khớp nối

kiểu dây thừng tẩm nhựa đường. Chi tiết tấm nối ngang và tấm đứng được thể

hiện chi tiết như trong bản vẽ

a b

52

1

3 4

1 2

a : Khớp nối đứng 1.Bao tải tẩm nhựa đường

b : Khớp nối ngang 2.Đổ nhựa đường

3.Tấm kim loại hình Ω

4.Tấm kim loại phẳng

5.Bao vữ đổ sau

5.5.2.3. Nối tiếp thân cống với nền :

Cống hộp có thể đổ trực tiếp trên nền hay trên lớp bê tông lót dày khoảng 10

÷ 15 (cm), khi nền không phải là đá và tải trọng lên cống lớn cần tăng bề rộng

đáy cống để hạn chế ứng suất đáy móng.

5.5.2.4. Nối tiếp thân cống với đập :

Thường dùng đất sét nện chặt thành một lớp bao quanh cống dày khoảng

0,5 ÷ 1 (m). Tại chỗ nối tiếp các đoạn cống, làm thành các gờ để nối tiếp cống

với đất đắp được tốt hơn.

5.5.3. Tháp van :


121

Vị trí tháp van thường bố trí ở khoảng giữa mái thượng lưu đập để đảm bảo

không sinh ra nước nhảy trong cống ứng với các mực nước cao và đảm bảo các

yêu cầu khác.

Trong tháp thường bố trí van công tác và van sửa chữa sự cố, cần bố trí lỗ

thông hơi khi cần thiết (khi có nước nhảy trong cống và chiều sâu sau nước nhảy

xấp xỉ tới trần cống).

Mặt cắt ngang tháp thường dạng chữ nhật. Chiều dày thành cũng xác định

theo điều kiện chịu lực, điều kiện chống thấm và yêu cầu cấu tạo. Thường thành

tháp có chiều dày thay đổi (kiểu dật cấp) theo sự thay đổi của áp lực ngoài.

Phía trên tháp có nhà để đặt máy đóng mở và thao tác van; có cầu công tác

nối tháp van với đỉnh đập.

5.6. Xác định ngoại lực tác dụng lên mặt cắt cống :

- Trong đồ án này chỉ yêu cầu tính toán ngoại lực tác dụng lên một mặt cắt

cống (mặt cắt giữa đỉnh đập), cho trường hợp thượng lưu là MNDBT ,cống đóng

5.6.1.Phương trình đường bão hòa.

KOKd

MNDBT

O

Y

X

600

300

m2 = 3.25

m'2 =2.5

m2 =2.75

Zo

d

L

h1

ao

h3556

563.7

571.7



- Lấy kết quả đã tính toán được trong phần thiết kế đập đất ta có :

h3 = 8,59 (m)

a0 = 1,61 (m)

q = 5,67.10-7 (m2/s)


122

+ Phương trình đường bão hòa trên trục tọa độ (Hình 4 ) có dạng :

7 3 , 7 8 1, 0 3Y X= −

Tại mặt cắt giữa đỉnh đập ta có x = 3,25.15,7- 3,25.8,59+ 3 = 23,72 m

y = 7,07 m

5.6.2.Xác định các lực tác dụng lên cống

- Xét đoạn cống dài 1m , các lực tác dụng lên cống : trọng lượng bản thân

cống, Áp lực đất, Áp lực thấm đẩy ngược, Áp lực nước ngoài cống.

Z1=8.63

Z2=7.07

H

q4q2

q1

MNN

Zd

q3

q6

R

p2 p1

p'1p'2

p2p1

p'1 p'2B

Z'2

q5q5

Hình 5. Sơ đồ các lực tác dụng lên cống

5.6.2.1. Áp lực đất :

5.6.2.1.1 Trên đỉnh :

q1 = K . ∑γi . Zi

Trong đó :

γi , Zi : Dung trọng và chiều dày các lớp đất đắp trên đỉnh,

K :hệ số phụ thuộc vào điều kiện đặt cống và ống chôn trong hào :


123

K =

0R

Hf ,

+H: khoảng cách tử đỉnh cống đến mặt đất đắp.

+B0: Bề rộng hào .

+ Ta lấy K = 1(đỉnh cống đặ ngang với miệng hào

+Z1-Khoảng cách từ đỉnh đập đến tâm đường bão hòa = 7,07(m)

tnγ = 1,78 (T/m3)

+ Z2 - khoảng cách từ mặt trên cống tới đường bão hoà = 8,63(m)

đđ nγ = 0,85(T/m3)

+Để nối tiếp thân cống với đập dùng một lớp sét đầm chặt '2Z =0,5(m)

đsγ =0,93(T/m3)

γ tn = γ wđập

= γ kđập(1 + w) = 1,5.(1+0,19) = 1,78 (T/m3 )

γ bhđập = γ k

đập +n.γ n = 1,5 + 0,35.1 = 1,85 (T/m3 )

→ γ đnđập = 0,85 (T/m3 )

γ đnset = 1,93– 1 = 0,93(T/m3 )

q1 = Z1. γ tn + (Z2 – Z’2).γ đnđập +Z’2.γ đn

set

= 7,07.1,78 + (8,63 -0,5).0,85 + 0,93.0,5 = 19,88 (T/m)

5.6.2.1.2 Hai bên :

- Biểu đồ áp lực bên có hình dạng hình thang với:

P1 = q1 . tg2( 450- ϕ/2).

+ Trong đó : ϕ : Góc ma sát trong của đất đắp đập ϕ = 200

⇒ P1 = 19,88 . tg2( 450- 100) = 9,74(T/m) (trên đỉnh)

P1’ = q1’ . tg2( 450- ϕ/2) ( dưới đáy)

Trong đó : q1’ = q1 + γđđn . H = 19,88 + 0,85.2,7 = 22,18 (T/m).

⇒ P1’ = 22,18 . tg2( 450- 100) = 15,53 (T/m).

5.6.3.Áp lực nước :


124

- Gồm áp lực nước bên ngoài. Áp lực nước ngoài cống tác dụng lên đỉnh,

hai bên và dưới đáy cống. Cường độ áp lực nước xác định theo qui luật thủy

tĩnh.

+ Trên đỉnh :

q2 = γn .Z2 = 1.8,63= 8,63 (T/m).

+ Hai bên :

p2 = γn . Z2 = 1.8,63 = 8,63(T/m).

p2’ = γn . (Z2 + H) = 1.(8,63+2,7) = 11,33 (T/m).

+ Dưới đáy :

q3 = γn . ( Z2 + H) = 1.(8,63+2,7)= 11,33(T/m).

5.6.4. Trọng lượng bản thân :

+Tấm nắp : q4 = γbt . tn = 2,4.0,5 = 1,2 (T/m).

+Tấm bên : q5 = γbt . tb = 2,4.0,5 = 1,2 (T/m).

+Tấm đáy : q6 = γbt . td = 2,4.0,5 = 1,2 (T/m).

5.6.5. Phản lực nền :

- Biểu đồ phân bố phản lực nền phụ thuộc vào loại nền và cách đặt cống;

thường R phân bố không đều, song trong tính toán xem là phân bố đều :

R = q1 + q2 - q3 + q4 + q6 + B

ttHq nd )(2 5 −−

×

R = 19,88+ 8,63 –11,33+ 1,2 +1,2 + 1,2(2,7 0,5 0,5)

21,1 0.5 0.5

− −×+ +

= 21,52 (T/m).


125

5.6.6.Sơ đồ lực cuối cùng trường hợp trong cống không có nước :

Z1=8.63

Z2=7.07

H

q

MMN

Zd

qn

p

B

Z'2

q5q5

ptpt

p

Hình 6. Sơ đồ lực cuối cùng tác dụng lên cống

5.6.6.1. Các lực thẳng đứng :

+ Phân bố trên đỉnh :

q = q1 + q2 + q4 = 19,88 + 8,63 + 1,2 = 29,71 (T/m).

+ Phân bố dưới đáy :

qn = R - q6 + q3 = 21,52 - 1,2 + 11,33 = 31,65 (T/m).

5.6.6.2. Các lực nằm ngang :

+ Bộ phận đều :

p = p1 + p2 = 9,74+8,63 = 18,37 (T/m).

+ Bộ phận tuyến tính :

pt = p1’ + p2’ - p1 - p2 = 15,53+ 11,33 – 9,74- 8,63 = 8,49(T/m)


126

KẾT LU ẬN

Với đề tài :″Thiết kế công trình đầu mối hồ chứa Eadrăng”, sau 10 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 cô giáo em đã hoàn thành đồ án đúng

thời gian quy định.

Thời gian 8 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 3 năm từ những môn đại cương: Sức bền vật liệu, Cơ lý

thuyết, các môn học Thủy văn, Thủy lực, 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 cử nhân 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 đã tận tình chỉ bảo

cho em hoàn tất đồ án tốt nghiệp này.

Kính chúc các cô, các thầy lời chúc tốt đẹp nhất!

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội , ngày tháng năm 2011


127

TÀI LI ỆU THAM KH ẢO

1.Giáo trình thủy công tập I +II , trường Đại học thủy lợi. 2. Giáo trình cơ sở hệ thống thủy lực trường Đại học thủy lợi. 3. Giáo trình thủy lực tập I + II trường Đại học thủy lợi 4. Giáo trình nền móng trường Đại học thủy lợi 5. Giáo trình cơ học đất trường Đại học thủy lợi 6. Đồ án môn học thủy công trường Đại học thủy lợi 7. Quy phạm thiết kế đập đầm nén 14 TCN 157-2005 8. Quy phạm thiết kế cống 9 .Quy phạm thiết kế kênh 4253- 1986 10. Tiêu chuẩn ngành TCN

thiet ke ho chua eadrang

Documents