Nội dung đồ án tốt nghiệp ngành kỹ thuật công trình

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
PHẦN II:
THIẾT KẾ SƠ BỘ
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ THEO CÁC PHƯƠNG ÁN B
tràn
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ SƠ BỘ MẶT CẮT ĐẬP VÀ TRÀN XẢ LŨ
CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG VÀ GIÁ THÀNH CÔNG TRÌNH
Trang 24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Chương 4: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ
4.1Mục đích tính toán:
Mục đích của việc tính điều tiết hồ là tìm ra mối quan hệ giữa quá trình lưu lượng chảy đến,
quá trình lưu lượng chảy ra khỏi hồ và sự thay đổi mực nước hoặc dung tích kho nước theo
thời gian.
4.2Nhiệm vụ tính toán:
Xác định dung tích nước hiệu dụng V
h
và cao trình mực nước dâng bình thường.
4.3Nội dung tính toán theo phương pháp lập bảng:
4.3.1 Số liệu tính toán:
Dựa vào các tài liệu thu thập, ta có các quan hệ đặc trưng lòng hồ sau:
B¶ng 4 - 1: Quan hÖ Z ~ F ~ V lßng hå Tµ Lam
Z (mm) F (ha) V (10
6
m
3
) Z (mm) F (ha) V (10
6
m
3

)
28 0,0 0,00 46 110,0 10,36
29 4,0 0,03 48 122,0 12,67
31 15,0 0,22 49 128,0 13,92
32 21,0 0,40 50 134,0 15,23
34 33,0 0,94 51 140,0 16,60
36 56,0 1,83 52 145,0 18,02
37 63,0 2,42 53 151,0 19,50
38 70,0 3,09 54 157,0 21,05
39 76,0 3,82 55 163,0 22,65
40 82,0 4,61 56 169,0 24,31
41 87,0 5,45 57 176,0 26,04
42 91,0 6,34 58 183,0 27,83
Trang 25
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Z (mm) F (ha) V (10
6
m
3
) Z (mm) F (ha) V (10
6
m
3
)
44 101,0 8,26 59 192,0 29,70
45 105,0 9,29 60 201,0 31,66
4.3.2 Tính toán điều tiết:
Từ số liệu ở bảng 4-1 trên, ta vẽ được các quan hệ sau:
4.3.2.1 Xác định mực nước chết và dung tích chết:
- Tài liệu bùn cát:

Theo TCXDVN 285:2002, công trình cấp 3 có tuổi thọ là 75 năm có nghĩa là dung
tích chết phải lớn hơn hoặc bằng dung tích bùn cát bồi lắng trong 75 năm hoạt động của hồ.
Ta có:
Lượng bùn cát (m
3
/năm): 3170,4
Trang 26
F ~ V
F ~ Z
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Dung tích bùn cát V
bc
(m
3
): 3170,4 x 75 (năm) = 237780
Tra quan hệ Z~V ứng với V
bc
= 237780 (m
3
) = 0,24.10
6
m
3
ta được cao trình bùn cát Z
bc
=
31,11 m
 MNC=Z
bc
+a+h

Trong đó: a: là độ sâu để cống có thể lấy nước bình thường (thường từ 1-1,5m)
(chọn a=1,2m)
h: là độ vượt cao an toàn từ bùn cát đến đáy cống để bùn cát không
chảy vào cống (ta chọn bằng 0,8m)
=> MNC = 31,11+1,2+0,8= 33,11 m
- Tài liệu yêu cầu tưới tự chảy:
Do công trình nhằm mục đích tưới tiêu nên ta căn cứ vào cao trình tưới tự chảy tại
đầu mối để xác định mực nước chết. ▼
tưới tự chảy
= 32,11 m
=> MNC=Z
TTC
+ [ΔZ]
Trong đó: [ΔZ] là độ tổn thất trong cống từ thượng lưu đến đầu kênh, để lấy nước
tưới an toàn ta chọn [ΔZ] = 1m
vậy: MNC= 32,11+1= 33,11 m
So sánh 2 yêu cầu trên ta có cao trình mực nước chết là 33,11 m. Tra quan hệ Z~V ta được
dung tích chết là V
c
= 0,7 (10
6
m
3
)
4.3.2.2 Xác định dung tích hiệu dụng và mực nước dâng bình thường:
a) Mục đích, ý nghĩa:
- MNDBT là một thông số quan trọng của hồ chứa , quyết định đến dung tích hồ
chứa , cột nước và lưu lượng .
- Về mặt công trình : MNDBT quyết định chiều cao đập , kích thước và các công trình
xả .

- Về mặt kinh tế vùng hồ : MNDBT ảnh hưởng đến diện tích vùng ngập và tổn thất do
ngập lụt thượng lưu .
- Về mặt kinh phí xây dựng : MNDBT ảnh hưởng đến kinh phí xây dựng công trình .
b) Nội dung và phương pháp tính toán:
Theo tài liệu thủy văn về phân phối dòng chảy năm thiết kế và lượng nước dùng trong
hồ , ta có :
W
đến
= 26,408 (10
3
m
3
)
W
dùng
= 18,744 (10
3
m
3
)
Ta thấy W
đến
> W
dùng
nên hồ chỉ cần điều tiết năm là đáp ứng được yêu cầu dùng
nước.
Dùng phương pháp lập bảng : dùng bảng tính để tính và so sánh lượng nước đến và
lượng nứơc dùng .
Trang 27
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH

Nguyên lý cơ bản của phương pháp này là tiến hành cân bằng nước trong kho, chia
thời kì tính toán ra làm 12 đoạn tương ứng với 12 tháng của năm đại biểu . Tính toán cân
bằng nước trong kho theo từng thời đoạn sẽ biết được quá trình thay đổi mực nước , lượng
nước trữ , xả trong kho.
Trong từng thời đoạn có thể dùng công thức đơn giản để biểu thị phương trình cân
bằng nước giữa lượng nươc đến và lượng nước xả trong kho:
∆V = ( Q – q ). ∆t
Trong đó :
+ ∆V : là lượng nước trữ lại trong kho trong thời đoạn tính toán ∆t.
+ Q : lưu lượng đến kho trong thời đoạn tính toán ∆t.
+ q : là lưu lượng chảy ra trong thời đoạn tính toán ∆t.
+ ∆t : là thời đoạn tính toán.
Lượng nước trong kho cuối thời đoàn bằng lượng nước đầu thời đoạn cộng với ∆V.
Biết đước lượng nước trong kho dựa vào quan hệ Z~F~V sẽ biết được diện tích mặt nước và
mực nước trong kho cuối thời đoạn .
• Cách tính bảng :
Cột (1) : Thứ tự các tháng xếp theo năm thủy lợi : Q
đến
> Q
yc
Cột (2) : Lượng nước đến từng tháng.
Cột (3) : Tổng lượng nước đến trong từng tháng .
Cột (4) : Tổn lượng nước dùng trong tưng tháng .
Cột (5) : Lượng nước cọn thừa lại trong kho khi W
Q
> W
q
; (5) = (3) – (4).
Cột (6) : Lượng nước thiếu khi W
Q

< W
q
; (6) = (4) – (3).
Cột (7) : Luỹ tích cột (6) nhưng không vượt quá dung tích công tác V
h
;
V
h
= ∑ cột(6)
Cột (8) : Ghi lượng xả thừa khi lượng nước lớn hơn V
h
.
Cột (9) : Lượng nước trong kho cuối mỗi thời đoạn .
(9) = (7) + V
c
( V
c
= 0,7.10
6
m
3
)
Cột (10) : Thể tích nước trung bình từng thời đoạn :
(11) = V
tb
= (V
đ
+ V
c
)/2

Cột (11) :T ìm Z theo V
tb
Cột (12) : Từ V
TB
tra quan hệ V~F được F
TB
tương ứng .
Cột (13) : Lượng nước bốc hơi từng tháng (mm/tháng).
Cột (14) : Tổn thất do bốc hơi : W
B
= ∆Z
i
.F
iTB
Cột (15) : Tổn thất do thấm tháng : W
T
= 1,5%.V
TB
; (K = 1,5%)
Cột (16) : Tổng tổn thất : W
TT
= W
B
+ W
T
= (14) + (15) .
Cột (17) : Lượng nước mất đi từng tháng : W
q
+ W
TT

= (4) + (16)
Cột (18) : Lượng nước thừa : (18) = (3) – (17)
Trang 28
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Cột (19) : Lượng nước thiếu : (19) = (17) – (3)
Cột (20) : Luỹ tích cột (18) nhưng không vượt quá V
h
; V
h
= ∑cột(19).
Cột (21) : Ghi lượng xả thừa khi lượng nước lớn hơn V
h
= ∑cột(19).
Cột (22) : Dung tích kho chứa V
k
= (20) + V
c
Cột (23) : Từ V
k
tra quan hệ Z~V được các cao trình mực nước tương ứng .
Kết quả tính được thể hiện phụ lục 1.
Dựa vào bảng tính toán điều tiết hồ ở phụ lục 1 trên, ta có:
V
h
= 13,56.10
6
(m
3
)
V

k
= 14,26.10
6
(m
3
)
MNDBT = 49,26 (m)

Trang 29
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Chương 5: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ
5.1 Mục đích tính toán:
Mục đích của việc tính toán tính toán điều tiết lũ là căn cứ vào nước lũ thiết kế và lũ
kiểm tra để xác định đờng quá trình lưu lượng xả lũ q~t sau khi đã qua kho nước điều tiết
,khi cần phải tìm ra dung tích phòng lũ của kho ,có các biện pháp hạ thấp lưu lượng lũ nhằm
đáp ứng yêu cầu phòng chống lũ cho hạ lưu và các công trình ven sông .
Yêu cầu tính toán điều tiết lũ là thông qua tính toán tìm ra các biện pháp phòng chống
lũ thích hợp và có hiệu quả nhất.
Các yếu tố cần tìm được khi tính toán điều tiết lũ:
+ Lưu lượng xả lũ lớn nhất q
xả max

+ Cột nước xả lớn nhất :H
max
+ Xác định dung tích phòng lũ cần thiết của kho nước.
+ Quy mô công trình xả lũ hay kích thước đường tràn.
5.2 Ý nghĩa:
Từ tính toán điều tiết lũ xác định được chiều cao đập ,diện tích vùng bị ngập lụt ,
những yếu tố này ảnh hưởng rất lớn đến giá thành công trình , và là cơ sở để tính an toàn
của công trình .

5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính toán điều tiết:
- Ảnh hưởng của đường quá trình lũ đến.
- Ảnh hưởng của công trình xã lũ: loại công trình ,kích thước công trình.
- Ảnh hưởng của địa hình kho nước.
5.4 Nguyên lý tính toán:
Dòng chảy lũ thuộc dòng chảy không ổn định tuân theo hệ phương trình cơ bản sau

0
Q
s t
ω
∂ ∂
+ =
∂ ∂
(5.1)
2
1
Q Q
Zc h v v v
s s g s g t
K
∂ ∂ ∂ ∂
= + +
∂ ∂ ∂ ∂
(5.2)
Trong đó:
+ Q: lưu lượng
+ S: khoảng cách
+ ω: Diện tích
+ Z

c
: Cao trình đáy
+ h: Chiều sâu
+ V: Lưu tốc
+ K: Mô đun lưu lượng
Trang 30
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Đối với dòng chảy lũ vào kho nước, có các đặc điểm sau đây: Diện tích thường rất
lớn, lưu tốc thường rất nhỏ, độ dốc mặt nước thường rất nhỏ, độ sâu dòng chảy thường rất
lớn. Lúc này ta có thể đưa phương phương trình liên tục về dạng vi phân sau:
Q.dt - q.dt = F.dh (5.3)
Trong đó:
+ Q: lưu lượng đến kho nước
+ q: lưu lượng xả khỏi kho nước
+F: diện tích mặt thoáng của kho nước
+ t: thời gian
Viết phương trình cân bằng trên dưới dạng sai phân như sau:
1 2 1 2
2 1
( ) ( )
2 2
Q Q q q
t t V V
+ +
∆ − ∆ = −
(5.4)
Trong đó :
+
∆
t là thời đoạn tính toán

+
1
Q
,
2
Q
là lưu lượng đến đầu và cuối thời đoạn tính toán
+ q
1
, q
2
là lưu lượ ng xả đầu và cuối thời đoạn tính toán
+
1
V
,
2
V
là thể tích nước trong kho đầu và cuối thời đoạn tính toán
Trong phương trình trên các đại lượng đã biết gồm có thời đoạn tính toán, lưu lượng
đến đầu và cuối thời đoạn tính toán, lưu lượng xả đầu thời đoạn tính toán, thể tích nước
trong kho đầu thời đoạn tính toán. Còn các đại lượng chưa biết gồm có hai đại lượng là lưu
lượng xả, và dung tích hồ ở cuối thời đoạn tính toán. Do đó phương trình trên chưa thể giải
được. Muốn giải phương trình trên cần bổ sung thêm phương trình lưu lượng xả qua công
trình xả:
q = f(Z
t
,Z
h
,C)

Trong đó:
+ Z
t
, Z
h
: là mực nước thượng lưu, Hạ lưu công trình
+ C : là tham số đặc trưng cho công trình
Như vậy nguyên lý cơ bản của điều tiết lũ là việc hợp giải phương trình cân bằng
nước, và phương trình thủy lực công trình xả.
5.5 Phương pháp tính toán:
Hiện nay có rất nhiều phương án khác nhau tính toán điều tiết lũ bằng kho nước. Tất
cả các phương pháp này đều dựa trên cùng một nguyên lý chung. Tuy nhiên sự khác nhau
của các phương pháp thể hiện ở cách giải hệ phương trình cân bằng nước và thủy lực công
trình xả. Một số phương pháp tính toán điều tiết lũ hiện nay hay dùng là: phương pháp thử
dần, phương pháp đồ giải pôtapôp, phương pháp đồ giải hoàn toàn. Ở đây ta chọn phương án
potapop để tính.
Các thông số của tràn tính toán, ta chọn:
Trang 31
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
- Tràn dọc đỉnh rộng không cửa van
- Cao trình ngưỡng tràn bằng MNDBT = 49,26 m
- Cao trình mực nước chết MNC = 31,11 m
- Bề rộng tràn:
Phương án I II III
B
tràn
(m) 25 30 35
5.6 Nội dung phương pháp tính toán điều tiết lũ Potapop:
5.6.1 Cơ sở của phương pháp:
Chia 2 vế của phương trình (5-4) cho

∆
t, sau đó chuyển vế đưa phương trình về
dạng:
1 1 2 2
1 2
1
( ) ( ) ( )
2 2 2
V q V q
Q Q
t t
+ + − = +
∆ ∆
(5.5)
Nhận xét: Trong phương trình trên các đại lượng trong dấu ngoặc đơn đều là hàm của
q và vế trái phương trình trên luôn biết còn vế phải chứa các đại lượng chưa biết. Do đó nếu
lập quan hệ giữa q với
1 1
( )
2
V q
t
−
∆
và
2 2
( )
2
V q
t

+
∆
thì khi biết vế trái ta hoàn toàn suy ra được
2
q
5.6.2 Nội dung và các bước tính toán:
Bước 1: Xây dựng các biểu đồ phụ trợ:
Lựa chọn thời đoạn tính toán
∆
t, sau đó giả thiết nhiều mực nước trong kho để tính
lưu lượng xả lũ tương ứng
Dựa vào đường quan hệ Z-V của kho nước để xác định V với các Z đã giả thiết.
Tính các giá trị f
1
=
( )
2
V q
t
−
∆
, và f
2
=
( )
2
V q
t
+
∆

sau đó vẽ đường quan hệ q~f
1
, q~f
2
Bước 2: Sử dụng biểu đồ phụ trợ để tính điều tiết:
Với mỗi thời đoạn
∆
t tính
1 2
1
( )
2
Q Q Q
= +
Từ q
1
đã biết tra biểu đồ phụ trợ xác định f
1
. Thay f
1
, q
1
vào phương trình cân bằng
nước để tìm f
2
Từ f
2
tra biểu đồ phụ trợ ngược lại tìm được q
2
. Như vậy ta đã xác định được q

xả
cuối
thời đoạn thứ nhất, và nó cũng là q đầu cho thời đoạn tiếp theo.
Bước 3: Lập lại bước (2) cho đến khi kết thúc:
Bước 4: Từ quá trình lũ đến, quá trình xả xác định được cột nước siêu cao, dung tích siêu
cao trong kho:
Trang 32
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Hình 5.1: Minh họa của phương pháp tính
Ưu điểm của phương pháp tính điều tiết lũ bằng phương pháp pôtapôp đơn giản và
thông dụng cho các bài toán điều tiết với công trình điều xả lũ tự do không có cửa van
Hạn chế của phương pháp này là: thời đoạn tính toán là hằng số, không thuận tiện khi
công trình xả có cửa van điều tiết vì khi đó q không chỉ phụ thuộc vào cột nước tràn H mà
còn phụ thuộc và độ mở cửa van.
5.7 Tính toán cụ thể:
Tài liệu cho trước:
- Đường quá trình lũ thiết kế Q~T
- Lu lîng ®Ønh lò thiÕt kÕ Q
1%
= 1003,8 m
3
/s ứng với T
l
= 23,81h
- Lu lîng ®Ønh lò kiÓm tra Q
0,2%
= 1357,65 m
3
/s ứng với T
l

= 22,77h
- Chọn thời đoạn tính toán ∆t = 1(h)
Hình 5.2: Dạng đường quá trình lũ đến Q~T
5.7.1 Trường hợp bề rộng tràn B
tr
= 25m (ứng với P= 1% và P= 0,2%):
a) Xây dựng biểu đồ phụ trợ:
Để xây dựng biểu đồ phụ trợ, ta lập bảng tính toán với các thông số như sau:
+ Cột (1) Số thứ tự.
f
1
f
2
f
1
,f
2(m
3
/s)
Q,q
(m
3
/s)
T
(phút)
Q~t
q
x¶
~t
Q

TB
t
0
q
q
1
V
sc
2
Q
2
Q
1

Trang 33
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
+ Cột (2): Giả thiết các mực nước Z từ cao trình MNDBT trở lên.
+ Cột (3) : H = Z - Z
ngưỡng
= Z - MNDBT.
+ Cột (4) : Dung tích kho, tra quan hệ Z~V.
+ Cột (5) : Dung tích siêu cao : V
sc
= (5)- V
MNDBT
+ Cột (6): Giá trị lưu lượng q = m.B
t
.
2g
.H.

3/2
với m= 0,35
+ Cột (7) = f
1
=






−0.5q
Δt
V
+ Cột (8) = f
2
=






+ 0.5q
Δt
V
(+) Vẽ biểu đồ quan hệ phụ trợ q~f
1
, f
2

(P = 1%)
b) Dựa vào biểu đồ phụ trợ để tính toán điều tiết lũ:
Để tính toán điều tiết lũ, ta lập bảng tính toán với các thông số sau:
+ Cột 1 : Thứ tự .
+ Cột 2 : Thời đoạn tính toán ∆t .
+ Cột 3 : Lưu lượng lũ đến lấy từ tài liệu thủy văn .
` + Cột 4 : Lưu lượng lũ trung bình
Q
=(Q
1
+ Q
2
)/2
+ Cột 5: Gía trị lưu lượng xả lũ q
1
.
+ Cột 6 : Nội suy giá trị f
1
từ biểu đồ quan hệ f
1
~q .
+ Cột 7 :Tính f
2
= f
1
+
Q
+ Cột 8 : Nội suy giá trị q
2
từ biểu đồ quan hệ f

2
~q
Lặp lại với các thời đoạn tiếp theo với lưu lượng cuối thời đoạn trước
làm lưu lượng đầu thời đoạn sau .
+ Cột 9 : Tính H
sc
= (q
x
/m.B.
3
2
)2.g

+ Cột 10 : Tính Z
sc
= H
sc
+ MNDBT
+ Cột 11 : Tính dung tích siêu cao : V
k

+ Cột 12 : Tính dung tích siêu cao : V
sc

Kết quả tính toán điều tiết lũ được thể hiện ở bảng sau:
5.7.2 Trường hợp bề rộng tràn B
tr
= 30m (ứng với P= 1% và P= 0,2%):
5.7.3 Trường hợp bề rộng tràn B
tr

= 35m (ứng với P= 1% và P= 0,2%):
Kết quả tính toán điều tiết lũ ứng với các B
tr
ở trên được thể hiện chi tiết ở các phụ lục 2, 3,
4 ( các bảng tính 5-1, 5-2, 5-3, 5-4, 5-5, 5-6, 5-7, 5-8, 5-9, 5-10, 5-11, 5-12)
Bảng tổng hợp kết quả tính toán điều tiết lũ:
Trang 34
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
B
tràn
(m) 25 30 35
Tần suất (%) 0.2 1 0.2 1 0.2 1
Q
max
(m
3
/s) 1357.65 1003.80 1357.65 1003.80 1357.65 1003.80
q
max
(m
3
/s) 843.76 615.66 924.03 661.84 979.75 683.28
Z
max
(m) 57.06 55.58 56.60 55.13 56.14 54.67
H
tr
(m) 7.80 6.32 7.34 5.87 6.88 5.41
Chương 6: THIẾT KẾ SƠ BỘ MẶT CẮT ĐẬP VÀ TRÀN XẢ LŨ
6.1 Thiết kế đập đất

6.1.1 Tài liệu tính toán:
- Cao trình MNDBT = 49,26m
- Cao trình MNC = 33,11m
Trang 35
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
- Cao trình ngưỡng tràn ∇
Tràn
= 49,26m
- Cao trình đáy đập = 25,5 – 2,5 = 23m
- Tốc độ gió: V
%4
= 25,1 m/s; V
%50
= 14,4 m/s.
- Đà gió: D
MNDBT
= 2000 m; D
MNLTK
= 2500 m.
- Hướng gió thổi chính vuông góc với mặt đập: θ = 0
0
- Thời gian gió thổi liên tục, khi không có tài liệu lấy: t = 6 (h)
- Độ vượt cao an toàn ứng với công trình cấp III:

''
0,7
' 0,5
0,2
a
a

a

=

=


=

(Bảng 4-1-14 TCN 157-2005).
6.1.2 Xác định chiều cao đỉnh đập:
Cao trình đỉnh đập được xác định từ 3 mực nước: MNDBT, MNLTK và MNLKT.
Z
1
= MNDBT + ∆h + h
sl
+ a (6.1)
Z
2
= MNLTK + ∆h’ + h
'
sl
+ a’ (6.2)
Z
3
= MNLKT + a’’ (6.3)
Trong đó: ∆h và ∆h’ là độ dềnh do gió ứng với tần suất gió lớn nhất và tần suất gió bình
quân lớn nhất.
h
sl

và h
'
sl
là chiều cao sóng leo ứng với tần suất gió lớn nhất và tần suất gió bình
quân lớn nhất (có mức bảo đảm 1% ).
a, a’, a’’ là các chiều cao an toàn, lấy theo quy phạm.
Cao trình đỉnh đập được chọn theo trị số lớn nhất trong 3 giá trị trên.
6.1.2.1 Cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT = 49,26m:
Xác định ∆h và h
sl
ứng với tần suất gió lớn nhất P = 4%: V
%4
= 25,1 ( m/s)
* Xác định ∆h theo công thức:
∆h = 2.10
6−
.
Hg
DV
.
.
2
.cos
s
α
(m) (6.4)
Trong đó:
V là vận tốc gió tính toán lớn nhất, V = 25,1 m/s
D là đà sóng ứng với MNDBT, D = 2000 m .
g là gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s

2
).
s
α
là góc kẹp giứa trục dọc của hồ và hướng gió, lấy với trường hợp bất lợi nhất là
hướng gió vuông góc với trục đập,
s
α
= 0
0
H là chiều sâu nước trước đập.
H = MNDBT - ∇
đáy
= 49,26 - 23 = 26,26 (m).
Vây, ta có:
Trang 36
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
∆h =
0cos.
26,26.81,9
2000.1,25
.10.2
2
6−
= 0,00978 (m)
* Xác định h
%1sl
:
Theo QPTL - C1-78, chiều cao sóng leo có mức đảm bảo 1% xác định như sau:
h

%1sl
= K
1
.K
2
.K
3
.K
4
.K
α
.h
%1
(6.5).
Trong đó: h
%1s
: chiều cao sóng có mức bảo đảm 1%.
K
1
,K
2
,K
3
,K
4
,K
α
: các hệ số.
Theo QPTL C1-78, h
%1s

xác định như sau:
- Giả thiết trường hợp tính toán là ứng với sóng nước sâu: ( H > 0,5
λ
).
- Tính các đại lượng không thứ nguyên
2
,
V
gD
V
gt
:

V
gt
=
1,25
6.3600.81,9
= 8442,07

2
V
gD
=
2
1,25
2000.81,9
= 31,14
Theo đường cong bao phía trên cùng ở đồ thị hình P2-1 ( QPTL C1-78 ), xác định các đại
lượng không thứ nguyên:

2
V
hg
,
V
g
τ
.
.
Tương ứng với
V
gt
= 8442,07

2
V
hg
= 0,076 ;
V
g
τ
.
= 3,95
Tương ứng với
2
V
gD
= 31,14

2

V
hg
= 0,00351 ;
V
g
τ
.
= 0,51
- Trong hai cặp giá trị trên ,chọn cặp có trị số bé hơn để tính toán.

2
V
hg
= 0,00351 ;
V
g
τ
.
= 0,551
- Từ đó xác định được chiều cao sóng trung bình
h
và chu kì sóng trung bình
τ
:

h
=
2
V
hg

.
g
V
2
=
81,9
1,25
.00351.0
2
= 0,225 (m)

τ
=
V
g
τ
.
g
V
=
81,9
1,25
.551,0
= 1,41 (s )
- Tiếp theo ta có bước sóng trung bình
λ
:
Trang 37
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH

λ
=
π
τ
2
.
2
g
=
81,9.2
41,1.81,9
2
= 3,11 (m).
- Kiểm tra lại ta có: H = 26,26 (m) > 0,5 x
λ
= 0,5x3,11 = 1,56 (m).
Vậy giả thiết sóng nước sâu ở trên là đúng.
- Tính h
%1s
theo công thức:
h
%1s
= K
%1
.
h
= 2,02.0,225 = 0,45 (m)
Trong đó: K
%1
tra đồ thị P2-2 (QPTL C1-78 ) .

Ứng với
2
V
gD
= 31,14 ta có: K
%1
= 2,02
- Hệ số K
1
, K
2
tra bảng P2-3 ( QPTLC1-78), phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái và độ
nhám tương đối trên mái. Chọn hình thức gia cố mái bằng đá xếp và độ nhám tương đối ∆/h
%1
= 0,005÷0,01.
K
1
= 0,95 ; K
2
= 0,85
- Hệ số K
3
tra bảng P2-4 (QPTL C1-78), phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái m
K
3
= 1,5 ( ứng với V = 25,1 m/s > 20m/s và m = 3 ÷5)
- Hệ số K
4
tra đồ thị hình P2-3 (QPTL C1-78), phụ thuộc vào hệ số mái m và trị số
%1s

h
λ
Với
%1s
h
λ
= 3,11/0,45 = 6,91 và sơ bộ chọn m = 3,5 ta được K
4
= 0,98
- Hệ số K
α
xác định theo bảng P2-6 (QPTL C1-78) với α= 0
0
. Khi đó K
α
= 1
Khi đó ta có:
h
%1sl
= K
1
.K
2
.K
3
.K
4
.K
α
.h

%1
(6.5)
⇒ h
%1sl
= 0,95.0,85.1,5.0,98.1.0,45 = 0,53 (m)
Thay vào công thức ta có cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT là:
Z
1
= 49,26 + 0,00978 + 0,53 + 0,7 = 50,50 (m).
6.1.2.2 Cao trình đỉnh đập ứng với MNLTK:
Ứng với mỗi B
tràn
ta sẽ tìm được một cao trình đỉnh đập tương ứng với MNLTK, qua
đó thông qua sự so sánh về kinh tế - Kỹ thuật mà chọn ra được một cao trình đỉnh đập hợp lý
nhất ứng với một B
tràn
tương ứng.
Ta lập bảng tính toán tổng hợp sau:
Bảng 6.1 Tính toán cao trình đỉnh đập ứng với MNLTK
Trường hợp tính
MNDBT
MNLTK
Thông số tính Btr = 25 Btr = 30 Btr = 35
Mực nước (m) 49,26 55,58 55,13 54,67
Vận tốc gió (m/s) 25,1 14,4 14,4 14,4
Trang 38
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Đà gió (m) 2000 2500 2500 2500
Chiều sâu nước trước đập (m) 26,26 32,58 32,13 31,67
Độ vượt cao an toàn 0,7 0,5 0,5 0,5

∆h’ (m)
0,00978 0,00324 0,00329 0,00334
gt/v 8442,07 14715 14715 14715
gD/v
2
31,14 118,27 118,27 118,27
gH/v
2
0,00351 0,0065 0,0065 0,0065
gτ/v
0,551 0,835 0,835 0,835
h
tb
0,225 0,137 0,137 0,137
τ
tb
1,41 1,226 1,226 1,226
λ
tb
3,11 2,35 2,35 2,35
K
1%
2,02 2,04 2,04 2,04
h
s1%
0,45 0,279 0,279 0,279
K
1
0,95 0,95 0,95 0,95
K

2
0,85 0.85 0.85 0.85
K
3
1,5 1,276 1,276 1,276
K
4
0,98 0,93 0,93 0,93
K
α
1 1 1 1
h
sl1%
0,53 0,267 0,267 0,267
∇
đđ
50,50 56,35 55,90 55,44
Cao trình đỉnh đập trong các trường hợp B
tr
56,50 56,00 55,50
6.1.2.3 Cao trình đỉnh đập ứng với MNLKT:
Áp dụng công thức (6-3) ta có kết quả sau:
Bảng 6.2 Cao trình đỉnh đập ứng với MNLKT
B
tr
(m) MNLKT (m) a’’ Z
3
(m)
25 57,06 0,2 57,26
30 56,60 0,2 56,80

35 56,14 0,2 56,34
6.1.3 Mặt cắt đập:
+ Bề rộng đỉnh đập:
Vì đỉnh đập không có nhu cầu làm đường giao thông nên chọn bề rộng đỉnh đập là B
= 5m.
+ Mái đập:
Mái đập xác định sơ bộ theo công thức kinh nghiệm:
- Mái thượng lưu:
m
1
= 0,05H + 2,00 (6.7)
Trang 39
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
- Mái hạ lưu:
m
2
= 0,05H + 1,50 (6.8)
Bảng 6.3 Hệ số mái đập
B
tr
25 30 35
H 33,50 33,00 32,50
m
1
3,675 3,65 3,625
m
2
3,175 3,15 3,125
Chọn chẵn cho mái thượng lưu và hạ lưu : m
1

= 4,0 ; m
2
= 3,5
Trong đó: H là chiều cao đập (m).
+ Cơ đập:
- Mái thượng lưu: Để tăng ổn định cho mái thượng lưu, kéo dài dòng thấm và thuận
tiện cho thi công và vận hành, kiểm tra sau này ta bố trí cơ trên mái thượng lưu ở cao trình
+40m với bề rộng cơ B
co
= 3m.
- Mái hạ lưu : Đập cao hơn 10m nên bố trí một cơ ở mái hạ lưu tại cao trình +38m.
Chiều rộng bề mặt cơ chọn B
co
= 3 m.
+ Bảo vệ mái thượng lưu:
Mái thượng lưu trực tiếp chịu tác dụng của áp lực sóng nên cần được gia cố cẩn thận.
Phạm vi gia cố bắt đầu từ đỉnh đập xuống dưới mực nước chết bằng 1,5 lần chiều cao sóng.
Tức là bằng 1,5.0,53= 0,795 chọn 1m.
Cao trình thấp nhất bảo vệ mái thượng lưu: Z = 33,11 – 1 = 32,11m.
Bảo vệ mái thượng lưu bằng đá xếp, dưới lớp đá lát có tầng đệm theo hình thức lọc ngược.
Đoạn sườn đồi: Hạ lưu không có nước, chọn sơ đồ đơn giản nhất là thoát nước kiểu áp mái.
+ Thiết bị thoát nước:
Đoạn lòng sông: Hạ lưu có nước. Khi chiều sâu nước hạ lưu không quá lớn có thể chọn
thoát nước kiểu lăng trụ. Cao trình đỉnh lăng trụ cao hơn mực nước hạ lưu lớn nhất, đảm bảo
trong mọi trường hợp đường bão hòa không chọc ra mái hạ lưu, (độ vượt cao của đỉnh lăng
trụ so với mực nước hạ lưu lớn nhất thường bằng 0,5÷1m). Bề rộng đỉnh thiết bị thoát nước
chọn là B
tn
= 2 m.Mặt tiếp giáp của lăng trụ với đập và nền có tầng lọc ngược. Mái trước và
sau của lăng trụ: m

tn
= 1,5
Vì ta bố trí lăng trụ đá của đập cho 3 trường hợp B tràn là giống nhau, nên khi tính toán
khối lượng để so sánh phương án không cần quan tâm đến khối lượng của lăng trụ đá thoát
nước này. Việc xác kích thước và cao trình đỉnh lăng trụ sẽ được chính xác hóa sau khi tính
toán mực nước sau tràn xả lũ của phương án tối ưu nhất.
Trang 40
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
40m 40m
Zd
1
:

3
,
0
1
:

3
,
5
1
:

3
,
5
1
:

4
,
0
Hình 6.1 Mặt cắt đập sơ bộ
6.2 Thiết kế tràn xả lũ
6.2.1 Hình thức tràn:
Dựa vào tình hình cấp nước cho hạ lưu và dung tích hồ, ta chọn hình thức tràn là đỉnh
rộng không cửa van.
Theo phương án I thì tràn được bố trí bên bờ trái của tuyến đập.
6.2.2 Các bộ phận của tràn:
6.2.2.1 Ngưỡng tràn:
- Ngưỡng tràn đỉnh rộng, chảy tự do.
- Cao trình ngưỡng tràn bằng MNDBT = 49,26 m.
- Chiều dài ngưỡng tràn chọn theo hình thức tràn đỉnh rộng: Theo quy phạm thủy lực đập
tràn C8-76 ta có:
(2÷3)H ≤ δ ≤ (3 ÷10 )H
Qua tính toán điều tiết lũ thì cột nước tràn (H) ứng với các trường hợp B
tr
không chênh lệch
nhau nhiều. Với H = 7,34 thì 14,68 ≤ δ ≤ 22,02 m.
Chọn δ = 15 m.
6.2.2.2 Trụ pin:
Sơ bộ chọn trụ pin như sau:
- Trụ pin bằng bêtông M200.
- Đường kính trụ giữa là 1m, trụ bên là 0,5m. Tường ngưỡng tràn dày 1 m.
6.2.2.3 Hình thức nối tiếp sau tràn:
Do địa hình sau tràn có địa chất nền là đất tốt nên thuận lợi cho việc xây dựng dốc
nước. Dốc nước gồm 2 đoạn: Đoạn thu hẹp dần với góc thu hẹp
θ

≤ 11
0
và đoạn có mặt cắt
không đổi.
6.2.2.4 Hình thức tiêu năng:
Căn cứ vào điều kiện địa hình , địa chất và các điều kiện ổn định của công trình đầu
mối và các điều kiện liên quan khác ta chọn hình thức bể tiêu năng.
6.3 Tính toán thủy lực dốc nước
Trang 41
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
§o¹n dèc cã MC kh«ng ®æi
§o¹n thu hÑp
Trµn ®Ønh réng
B
2
B
1
h
cd
1
h
h
k
tr
δ
th
l
l
d
Hình 6.2 Sơ đồ tính toán thủy lực dốc nước

Chiều dài dốc nước sơ bộ chọn L
d
= (m).
Dốc nước là một loại kênh hở có độ dốc lớn được xây dựng trên nền đất hoặc đá, nối
tiếp sau ngưỡng tràn để đưa nước xuống hạ lưu.
Tính toán thủy lực dốc nước nhằm xác định đường mặt nước trên dốc nước và xác định
vận tốc dòng chảy lớn nhất làm cơ sở cho việc kiểm tra ổn định dốc nước, làm tường bên và
tính toán tiêu năng sau dốc nước.
Các thông số tính toán dốc nước như bảng sau:

Bảng 6.4 Các thông số của dốc nước
B
tr
δ
tr
i
dốc
tràn
(%)
Đoạn thu hẹp dần
Đoạn có mặt cắt
không đổi
Bđầu Bcuối L
1
(m)
Góc thu hẹp θ
B
2
L
2

(m)
25 15 8 25 20 15 9,5 20 291
30 15 8 30 25 15 9,5 25 291
35 15 8 35 30 15 9,5 30 291
6.3.1 Xác định đường mặt nước trong dốc nước
6.3.1.1 Xác định độ sâu phân giới h
k
Theo QPTL đập tràn C8-76, độ sâu phân giới của kênh chữ nhật tính theo công thức:
Trang 42
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
h
k
=
3
2
2
.
.
gb
Q
α
=
3
2
.
g
q
α
(6.9)
Trong đó: Q: lưu lượng xả lớn nhất, (m

3
/s)
b: bề rộng dốc nước hoặc đoạn thu hẹp
q: Lưu lượng xả đơn vị, q =
b
Q
(m
3
/s)
α: Hệ số lưu lượng, chọn α = 1.
Kết quả tính toán độ sâu phân giới tại đầu đoạn thu hẹp và đoạn có mặt cắt không đổi
được tính cụ thể như bảng sau:
Bảng 6.5: Độ sâu phân giới tại đầu dốc và đoạn mặt cắt không đổi
B
tr
(m)
Q
xảmax
(m
3
/s)
Đầu đoạn thu hẹp Đoạn mặt cắt không đổi
B
1
(m)
q
(m
3
/s)
h

k
(m) B
2
(m)
q
(m
3
/s)
h
k
(m)
25 615,66 25 24,63 3,95 20 30,78 4,59
30 661,84 30 22,06 3,67 25 24,63 3,95
35 683,28 35 19,52 3,39 30 20,52 3,50
6.3.1.2 Xác định độ sâu dòng đều
Xác định độ sâu dòng chảy đều theo phương pháp so sánh mặt cắt lợi nhất về thủy lực.
Trình tự các bước như sau:
f(R
ln
) =
xa
d
Q
im .4
0

Trong đó: Với m= 0, tra phụ lục 8-1/bảng tra Thủy Lực được 4m
0
= 8
i

d
là độ dốc của dốc nước, i
d
= 8% = 0,08
Q
xa
là lưu lượng chảy qua dốc nước ứng với các trường hợp B
tràn
.
Thay các thông số vào biểu thức (6.10) ta được f(R
ln
). Tra bảng 8.1 – bảng tra thủy lực với
f(R
ln
) và n được R
ln
.
Có
ln
R
b
và m, tra bảng 8-3, bảng tra thủy lực được
ln
R
h
⇒ h
0
=
ln
R

h
.R
ln
Dốc nước làm bằng bê tông cốt thép có độ nhám n = 0,014.
Ta có kết quả như sau:
Bảng 6.7. Độ sâu dòng chảy đều tại mặt cắt đầu dốc và mặt cắt không đổi
B
tr
(m)
Q
xả max
(m
3
/s)
B
d
(m)
F(R
ln
) R
ln
b/R
ln
h/R
ln
h
0
(m)
25 615,66 25 0,00368 1,729 14,459 0,735 1,27
Trang 43

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
615,66 20 0,00368 1,729 11,567 0,852 1,47
30
661,84 30 0,00342 1,719 17,452 0,651 1,12
661,84 25 0,00342 1,719 14,543 0,732 1,26
35
683,28 35 0,00331 1,740 20,115 0,595 1,04
683,28 30 0,00331 1,740 17,241 0,656 1,14
6.3.2 Đường mặt nước trong dốc nước:
a) Đường mặt nước trong dốc nước khi chưa kể đến hàm khí :
Tính toán thủy lực trên dốc nước chủ yếu nhằm xác định đường mặt nước trong dốc,
hoặc chiều sâu của nước trong dốc, để từ đó thiết kế chính xác được chiều cao của tường
biên, tính được lưu tốc trên dốc, điều kiện thủy lực trước khi vào bộ phận tiêu năng để chọn
các kết cấu bản đáy và tiêu năng được hợp lí.
Phương trình cơ bản để tính đường mặt nước trong dốc là phương trình động lực
(phương trình Bernouilli) viết cho dòng chảy ổn định trong kênh hở có độ dốc đáy i:
RC
Q
J
g
v
Z
dl
d
dl
dE

2
22
22

ω
α
−=−=








+=

Trong đó: Z = a + h

aE
g
v
h −=+∋=
2
2
α
(Với
∋
là tỉ năng mặt cắt).
Để vẽ đường mặt nước trong dốc ta sử dụng phương pháp sai phân (phương pháp cộng trực
tiếp).
Phương trình sai phân:
∆l =
Ji

−
∋∆

Trong đó: ∆l là khoảng cách giữa hai mặt cắt tính toán.
∆
∋
là hiệu số tỉ năng của hai mặt cắt ở hai đầu đoạn tính toán.
∆
∋
=
ii
∋−∋
+1
Với:
i
∋
,
1+
∋
i
là năng lượng đơn vị tại mặt cắt đầu và cuối thời đoạn tính toán.
i
∋
= h
i
+
g
V
i
2

2
α
và
1+
∋
i
= h
1+i
+
g
V
i
2
2
1
+
α
J
là độ dốc thủy lực trung bình
J
=








+

2
2
2
2
1
2
2
1
k
Q
k
Q
Với k =
RC
2
2
ω
Với
ω
= B.h ;
hb 2+=
χ
; R =
χ
ω
; C =
6
1
1
R

n
Trang 44
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
ω
: Diện tích mặt cắt ướt
B: Chiều rộng dốc nước
h: Chiều sâu dòng chảy
χ
: Chu vi mặt cắt ướt.
R: Bán kính thủy lực.
Trình tự tính toán như sau:
Đoạn I: Đoạn kênh phi lăng trụ:
- Chia đoạn thu hẹp thành các đoạn nhỏ ∆l bằng nhau bằng các mặt cắt.
- Ứng với các mặt cắt sẽ xác định được bề rộng B
i
tương ứng
- Giả thiết các chiều sâu tính toán h
i
, Bắt đầu từ đầu đoạn thu hẹp h = h
k
- Tiếp tục giả thiết với các mặt cắt tiếp theo và tính khoảng cách tương ứng giữa hai mặt cắt
theo công thức (6.12).
- Nếu ∆l
tt
≈ ∆l thì giá trị h
i
đó là chiều sâu dòng chảy tại mặt cắt tương ứng.
- Tiếp tục tính cho đến cuối đoạn thu hẹp ta được đường mặt nước trong đoạn thu hẹp.
Bảng 6.8. Đường mặt nước trong đoạn dốc phi lăng trụ
TT

Btr = 25 (m) Btr = 30 (m) Btr = 35 (m)
B (m) h (m) L (m) B (m) h (m) L (m) B (m) h (m) L (m)
1 25
3,95 0
30
3,67 0
35
3,39 0
2 24
3,657 3
29
3,284 3
34
2,952 3
3 23
3,639 6
28
3,205 6
33
2,844 6
4 22
3,678 9
27
3,181 9
32
2,790 9
5 21
3,759 12
26
3,188 12

31
2,765 12
6 20
3,877 15
25
3,219 15
30
2,760 15
Kết quả tính toán chi tiết được thể hiện ở phụ lục 5 (các bảng tính 6-1, 6-2, 6-3)
Đoạn II: Đoạn kênh lăng trụ (đoạn dốc có chiều rộng đáy không thay đổi).
- Tiếp tục giả thiết các giá trị độ sâu h
i
ứng với các mặt cắt tiếp theo và tính khoảng cách
giữa hai mặt cắt theo công thức (6.12).
- Khi ∆l
tt
≈ L
thândoc
của đoạn dốc lăng trụ thì giá trị h
i
giả thiết là độ sâu mặt nước tại mặt
cắt tính toán.
Đường mặt nước ứng với các trường hợp B
tr
cụ thể được trình bày trong phụ lục 6 (các bảng
tính 6-4, 6-5, 6-6)
Bảng 6.9: Tổng hợp đường mặt nước trong đoạn dốc có bề rộng không đổi
TT
Btr = 25 (m) Btr = 30 (m) Btr = 35 (m)
B (m) h (m) L (m) B (m) h (m) L (m) B (m) h (m) L (m)

1 20
3.877 0.00
25
3.219 0.00
30
2.760 0.00
2 20
3.60 3.09
25
3.00 3.99
30
2.70 1.27
3 20
3.40 6.41
25
2.80 9.18
30
2.50 6.67
Trang 45
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
4 20
3.20 10.93
25
2.60 16.36
30
2.30 14.42
5 20
3.00 17.02
25
2.40 26.38

30
2.10 25.64
6 20
2.80 25.22
25
2.20 40.53
30
1.90 42.27
7 20
2.60 36.33
25
2.00 61.13
30
1.70 68.06
8 20
2.40 51.61
25
1.80 92.65
30
1.50 111.70
9 20
2.20 73.20
25
1.60 145.55
30
1.40 147.01
10 20
2.00 105.05
25
1.50 188.44

30
1.35 170.98
11 20
1.80 155.74
25
1.45 217.76
30
1.30 201.75
12 20
1.60 249.61
25
1.40 255.77
30
1.25 243.43
13 20
1.57 268.00
25
1.39 268.00
30
1.23 268.00
b) Đường mặt nước trong dốc nước khi chưa kể đến hàm khí:
Trong dốc nước có lưu tốc lớn nên lớp không khí gần mặt dòng nước sẽ bị hút vào lớp
nước. Các bọt khí đó pha trộn vào lớp nước trên vùng mặt, chuyển động cùng với dòng chảy
và do đó chiều sâu dòng nước sẽ tăng so với tính toán khi không có hàm khí. Khi đó chiều
cao tường bên của dốc nước sẽ tăng hơn so với tính toán bình thường.
Đường mặt nước có kể đến hàm khí đước xác định theo công thức:
h
hk
= h (1 +
100

v
)
Trong đó : + h: chiều sâu dòng nước trên thân dốc.
+ v: vận tốc dòng chảy tại mặt cắt tính toán.
Kết quả tính toán đường mặt nước khi kể đến hàm khí được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 6.10 : Đường mặt nước trong đoạn thu hẹp có kể đến hàm khí.
PA B
tr
= 25 m B
tr
= 30 m B
tr
= 35 m
MC h (m) V(m/s) h
hk
(m) h (m) V(m/s) h
hk
(m) h (m) V(m/s) h
hk
(m)
1
3.950 6.23453 4.196 3.670 6.01126 3.891 3.390 5.75879 3.585
2
3.657 7.01413 3.914 3.284 6.94909 3.512 2.952 6.80677 3.153
3
3.639 7.35672 3.907 3.205 7.37472 3.441 2.844 7.27917 3.051
4
3.678 7.60827 3.958 3.181 7.7064 3.426 2.790 7.65218 3.003
5
3.759 7.79999 4.052 3.188 7.98459 3.443 2.765 7.9708 2.985

6
3.877 7.94032 4.185 3.219 8.22441 3.484 2.760 8.25243 2.988
Bảng 6.11: Đường mặt nước trong dốc nước có kể đến hàm khí.
PA B
tr
= 25 m B
tr
= 30 m B
tr
= 35 m
MC h (m) V(m/s) h
hk
(m) h (m) V(m/s) h
hk
(m) h (m) V(m/s) h
hk
(m)
1 3.877 7.940 4.185 3.219 8.224 3.484 2.760 8.252 2.988
2 3.60 8.551 3.908 3.00 8.825 3.265 2.70 8.436 2.928
3 3.40 9.054 3.708 2.80 9.455 3.065 2.50 9.110 2.728
4 3.20 9.620 3.508 2.60 10.182 2.865 2.30 9.903 2.528
5 3.00 10.261 3.308 2.40 11.031 2.665 2.10 10.846 2.328
Trang 46
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
PA B
tr
= 25 m B
tr
= 30 m B
tr

= 35 m
MC h (m) V(m/s) h
hk
(m) h (m) V(m/s) h
hk
(m) h (m) V(m/s) h
hk
(m)
6 2.80 10.994 3.108 2.20 12.033 2.465 1.90 11.987 2.128
7 2.60 11.840 2.908 2.00 13.237 2.265 1.70 13.398 1.928
8 2.40 12.826 2.708 1.80 14.708 2.065 1.50 15.184 1.728
9 2.20 13.992 2.508 1.60 16.546 1.865 1.40 16.269 1.628
10 2.00 15.392 2.308 1.50 17.649 1.765 1.35 16.871 1.578
11 1.80 17.102 2.108 1.45 18.258 1.715 1.30 17.520 1.528
12 1.60 19.239 1.908 1.40 18.910 1.665 1.25 18.221 1.478
13 1.57 19.546 1.877 1.39 19.046 1.655 1.23 18.517 1.458
6.4 Tính kênh xả sau tràn:
Kênh xả sau tràn là đoạn chuyển tiếp từ bể tiêu năng của dốc nước sau tràn, có nhiệm
vụ hướng dòng chảy từ bể tiêu năng ra dòng suối tự nhiên được thuận, không gây xói lở và
chuyển được lưu lượng thiết kế.
6.4.1 Lựa chọn các thông số của mặt cắt kênh
Để giảm bớt khối lượng đào đắp ban đầu, sơ bộ chọn các thông số ban đầu như sau:
- Hệ số mái: m = 1,5
- Hệ số nhám: n = 0,014
- Độ dốc kênh: i
k
= 0,0014
Ứng với các trường hợp B
tr
khác nhau ta có chiều rộng đáy kênh, chiều dài kênh xả, và lưu

lượng xả max tương ứng như trong bảng sau:
Bảng 6.12: Các thông số thiết kế của kênh xả
Thông số B
tr
= 25 m B
tr
= 30 m B
tr
= 35 m
Chiều rộng đáy kênh(m) 23 28 33
Chiều dài kênh xả(m) 84 84 84
Lưu lượng xả max(m
3
/s) 615,66 661,84 683,28
6.4.2 Tính toán thủy lực kênh:
Sử dụng phương pháp đối chiếu với mặt cắt có lợi nhất về thủy lực, ta xác định được
chiều cao mực nước trong kênh ứng với các bề rộng Btr. Kết quả tính toán thể hiện ở bảng
6.11 sau:
Bảng 6.13 Tính toán độ sâu dòng chảy đều trong kênh xả hạ lưu
B
tr
Q
xả max
(m
3
/s)
B
k
(m) F(R
ln

) R
ln
b/R
ln
h/R
ln
h
0
(m)
Diện
tích
(m
2
)
V
(m/s)
25 615,66 23 0,000512 3,568 6,446 1,134 4,05 117,75 5,23
30 661,84 28 0,000476 3,671 7,627 1,037 3,81 128,45 5,15
35 683,28 33 0,000461 3,716 8,881 1,088 4,04 157,80 4,33
6.4.3 Kiểm tra khả năng xói lở lòng kênh:
Trang 47
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ  NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Nước từ hồ chứa được tháo qua tràn nên hàm lượng bùn cát trong nước xả nhỏ, khả
năng bồi lắng trong kênh nhỏ, do đó không cần kiểm tra điều kiện bồi lắng mà chỉ cần kiểm
tra điều kiện xói lở bờ và đáy kênh.
Điều kiện để kênh không bị xói lở:
V
max
≤
[ ]

KX
V
(6.13)
Trong đó: V
max
: Lưu tốc lớn nhất trong kênh.
[ ]
KX
V
: Lưu tốc cho phép không gây xói lở bờ và đáy kênh.
Với nền là đất sét thường
[ ]
KX
V
= (0,8 ÷1,2) (m/s).
Chọn
[ ]
KX
V
= 0,8 (m/s)
Theo kết quả tính toán trong bảng 6.11 ta thấy ứng với các giá trị Btr đều không thỏa
mãn điều kiện không xói lở lòng kênh. Để chống xói lở cho lòng kênh, ta chọn hình thức bảo
vệ mái kênh là tấm bê tông đúc sẵn. Hình dạng tấm bê tông này là vuông 60x60 cm và dày
15 cm. Các tấm bê tông này được ghép sao cho tạo mạch đứng nghiêng một góc là 45
0
so
với phương nằm ngang. Mạch ghép được chít vữa M100 cẩn thận. Bên dưới các tấm bê tông
này là lớp đệm cát sỏi dày 15cm.
6.4.4 Tính toán mực nước đầu kênh:
Tính toán đường mặt nước ngược từ cuối kênh đến đầu kênh với mực nước cuối kênh

là độ sâu h
k
. Việc tính toán này nhằm mục đích là xác định được đường mực nước trong
kênh xả hạ lưu và vẽ đoạn nối tiếp giữa bể tiêu năng và kênh được chính xác.
Độ sâu phân giới h
k
được xác định theo công thức:
kN
N
N
k
hh .105,0
3
1
2






+−=
σ
σ
(6.14)
Trong đó: h
k
là độ sâu phân giới của kênh hình thang
h
kN

là độ sâu phân giới của kênh chữ nhật có chiều rộng đáy b bằng đáy kênh
hình thang.
N
σ
là hệ số được tính theo công thức:
b
hm
kN
N
.
=
σ
Ứng với các Btr ta có các kết quả độ sâu phân giới h
k
như sau:
Bảng 6.14: Tính toán độ sâu h
k
trong kênh xả hạ lưu
B
tr
Q
xả max
B
k
q h
kN
σ
Ν
h
k

25
615,66
23
26,77 4,18 0,273 3,83
30
661,84
28
23,64 3,85 0,206 3,60
35
683,28
33
20,71 3,52 0,16 3,34
Tương tự như với dốc nước dạng lăng trụ, đường mặt nước trong kênh cũng được tính toán
với các trường hợp Btr khác nhau và thể hiện trong phụ lục 7 (các bảng tính 7-1, 7-2, 7-3)
Kết quả tổng hợp tính toán mực nước đầu kênh thể hiện ở bảng 6.12:
Trang 48