2 .Thiết kế sơ bộ hồ chứa nước Dương Đông - đảo Phú Quốc

LỜI MỞ ĐẦU
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 2 Ngành Thủy công
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH 5
1.1. Điều kiện địa lý, địa hình 5
1.1.1. Vị trí địa lý 5
1.1.2. Địa hình 5
1.2. Tình hình khí tượng thủy văn 5
1.2.1. Các đặc trưng khí tượng 5
1.2.2. Dòng chảy năm 8
1.2.3. Dòng chảy lũ 9
1.3. Địa chất, địa chất thủy văn 9
1.3.1. Địa chất 9
1.3.2. Địa chất thủy văn 10
1.4. Điều kiện vật liệu xây dựng 10
CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ VÀ HIỆN TRẠNG THỦY LỢI
VÙNG DỰ ÁN 12
2.1. Tổng quan chung 12
2.2. Các ngành kinh tế 12
2.2.1. Nông nghiệp 12
2.2.2. Ngư nghiệp 12
2.2.3. Công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp 13
2.2.4. Giao thông vận tải 13
2.2.5. Điện, nước 13
2.3. Dân số 13
2.4. Hiện trạng thủy lợi 14
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN KINH TẾ VÀ NHIỆM VỤ
CÔNG TRÌNH 15
3.1. Phương hướng phát triển kinh tế 15
3.2. Giải pháp thủy lợi 15
3.2.1. Chọn giải pháp 15

3.2.2. Thành phần công trình 15
3.3. Các phương án công trình 15
3.3.1. Phương án IIa 15
3.3.2. Phương án IIb 15
3.3.3. So sánh chọn phương án 16
3.4. Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế 16
3.4.1. Cấp công trình 16
3.4.2. Xác định các chỉ tiêu thiết kế 16
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 18
4.1. Mục đích 18
4.2. Nhiệm vụ 18
4.3. Ý nghĩa 18
4.4. Nguyên lý tính toán 18
4.4.1. Dạng đường quá trình xả lũ 18
4.4.2. Các phương pháp tính toán 19
4.5. Áp dụng phương pháp Potapop tính điều tiết lũ hồ Dương Đông 20
4.5.1. Tài liệu 20
4.5.2. Yêu cầu 20
4.5.3. Các bước tính toán 20
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 3 Ngành Thủy công
4.5.4. Kết quả tính toán điều tiết lũ với tần suất Ptk = 1% 22
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC CÔNG TRÌNH 23
5.1. Đặt vấn đề 23
5.2. Thiết kế sơ bộ đập đất 23
5.2.1. Chọn hình thức và vị trí đập 23
5.2.2. Các tài liệu thiết kế 23
5.2.3. Xác định cao trình đỉnh đập 24
5.2.4. Bề rộng đập 26
5.2.5. Mái và cơ đập 27

5.2.6. Các cấu tạo khác 27
5.3. Thiết kế tràn xả lũ 28
5.3.1. Chọn tuyến 28
5.3.2. Chọn hình thức và kết cấu tràn 28
5.3.3. Xây dựng mặt cắt thực dụng của ngưỡng tràn 29
Cao trình ngưỡng thấp hơn MNDBT 3m là: 20.3 m 30
Chọn hệ trục tọa độ OXY, có: 30
Lập bảng tọa độ đường cong mái hạ lưu tràn: 31
Vẽ đường cong Ophixêrôp trong hệ trục đã chọn: 31
31
Hình 6 – 1: Xây dựng mặt cắt đập tràn 31
5.3.4. Tính toán thủy lực dốc nước 32
f (Rln) = 34
Cột 1: Thứ tự mặt cắt tính toán trên dốc nước 35
Cột 2: Chiều rộng đáy dốc nước tại mặt cắt tính toán 35
Cột 3: Chiều sâu cột nước giả thiết tại mặt cắt tính toán 35
Cột 4: Diện tích ướt tại mặt cắt tính toán ωi = Bi. hi 35
Cột 5: Lưu tốc tại mặt cắt tính toán vi = , Q = 35
Cột 6: Tỉ năng tại mặt cắt tính toán i = hi + 36
Cột 7: Chênh lệch tỉ năng giữa 2 mặt cắt ∆= i - i-1 36
Cột 8: Chu vi ướt tại mặt cắt tính toán χi = Bi + 2hi 36
Cột 9: Bán kính thuỷ lực Ri = 36
Cột 10: Hệ số Cedi Ci = , n = 0,017 là hệ số nhám của vật liệu làm dốc 36
Cột 11: Độ dốc thuỷ lực Ji = 36
Cột 12: Độ dốc trung bình Ji = 36
Cột 13: Hiệu số i 36
Cột 14: Khoảng cách giữa 2 mặt cắt tính toán ∆Ltt = 36
Cột 15: Cộng dồn ∆Ltt đến khi ∑∆Ltt = Ldốc = 90 m thì dừng lại 36
Mặt cắt (1 – 1): mặt cắt đầu dốc nước 37
Mặt cắt (2 – 2): mặt cắt giữa dốc nước 37

Mặt cắt (3 – 3): mặt cắt cuối dốc nước 37
CHƯƠNG 6: TÍNH KHỐI LƯỢNG, GIÁ THÀNH, CHỌN PHƯƠNG ÁN 38
6.1. Tính toán khối lượng, giá thành 38
6.2. Phân tích chọn phương án 38
6.3. Kiểm tra khả năng tháo lũ của đường tràn 38
6.3.1. Đặt vấn đề 38
6.3.2. Xác định các hệ số 38
Nếu thì bỏ qua không xét đến lưu tốc tới gần V0 và coi H0 = H 38
Nếu thì phải xét tới lưu tốc tới gần v0, và lúc này: 38
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 4 Ngành Thủy công
6.3.3. Kiểm tra khả năng tháo 40
Về mặt kỹ thuật: nên đảm bảo an toàn về tháo lũ 40
Về mặt kinh tế ⇒ không đảm bảo an toàn về kinh tế nên cần phải tính lại điều
tiết lũ. 40
6.3.4. Tính lại điều tiết lũ 40
CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT 41
7.1. Những vấn đề chung 41
7.1.1. Nhiệm vụ công trình 41
7.1.2. Chọn loại đập 41
7.1.3. Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế 41
7.2. Mặt cắt cơ bản và cấu tạo chi tiết đập 42
7.2.1. Tài liệu thiết kế 42
7.2.2. Đỉnh đập 42
Z3 = MNLKT + a” = 27,30 m 45
7.2.3. Mái đập và cơ đập 45
7.2.4. Thiết bị chống thấm 46
7.2.5. Thiết bị thoát nước thân đập 46
∇đỉnh lăng trụ = MNHLmax + 1,5 = 7,5 + 1,5 = 9.0m 47
7.2.6. Bảo vệ mái đập 48

7.2.7. Nối tiếp đập với nền và bờ 49
7.3. Tính toán thấm qua đập đất 50
7.3.1. Mục đích, phương pháp và các trường hợp tính toán 50
7.3.2. Tài liệu tính toán 52
7.3.3. Tính thấm cho các mặt cắt 53
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 5 Ngành Thủy công
CHƯƠNG 1: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KHU VỰC XÂY DỰNG
CÔNG TRÌNH
1.1. Điều kiện địa lý, địa hình
1.1.1. Vị trí địa lý
-
Thị trấn Dương Đông là trung tâm kinh tế, xã hội, nằm ở bờ biển Tây của đảo
Phú Quốc, tỉnh Kiên Giang, vị trí 103
o
57’ kinh độ Đông, 11
o
33’ vĩ độ Bắc.
-
Hồ chứa nước Dương Đông và vùng hưởng lợi thuộc xã Cửu Dương, huyện đảo
Phú Quốc, cách thị trấn Dương Đông 7km về phía Bắc.
1.1.2. Địa hình
1.1.2.1.Khu vực lòng hồ
-
Nhìn tổng quát từ trên tờ bản đồ đảo Phú Quốc tỷ lệ 1/50.000 thì có thể thấy
khu vực xây dựng hồ Dương Đông có địa hình khá thoải với độ dốc mặt đất tự nhiên
khoảng 2%. Theo hướng từ thị trấn Dương Đông đi về phía hồ Dương Đông địa hình
có xu hướng cao dần.
-
Khu xây dựng hồ được bao bọc xung quanh bởi các dãy núi, đặc biệt là dãy núi

Hàm Ninh có độ cao trên 400m ở phía bắc, phía nam, tây có các núi thấp hơn với cao
độ khoảng 200 hoặc gần 200 như các núi Suối Đá, Điện Tiến, Ong Định…
-
Đặc điểm chung là địa hình có mức độ phân cắt trung bình – ít phân cắt.
-
Đặc điểm địa mạo chung trong vùng là tướng bào mòn tích tụ, ở những chỗ địa
hình thấp có dòng chảy trên mặt đặc trưng địa mạo là hiện tượng xói lở bờ.
1.1.2.2.Khu đầu mối
-
Đập chính Hồ Dương Đông nằm tại giữa hai đồi cao.
-
Cao trình mặt đất tự nhiên thấp nhất tại lòng suối là +7m, thềm sông trung bình
là +15 đến +18m.
1.2. Tình hình khí tượng thủy văn
1.2.1. Các đặc trưng khí tượng
-
Đảo Phú Quốc và khu vực hồ Dương Đông nói riêng có khí hậu nhiệt đới gió
mùa. Do gần xích đạo lại là một hòn đảo nằm giữa biển nên nhiệt độ trung bình năm
khá cao, biên độ trong năm nhỏ, khoảng 2-3
o
C, nhưng biên độ ngày đêm lên tới 7-
10
o
C.
-
Khu vực chịu sự chi phối của 2 gió mùa chính là: gió mùa mùa Đông (từ tháng
11 đến tháng 3) với thời tiết khô hanh, nắng nóng; gió mùa mùa Hạ (từ tháng 4 đến
tháng 10) với kiểu thời tiết là nắng, nóng ẩm, mưa rào và khô hanh.
1.2.1.1.Nhiệt độ không khí
-

Nhiệt độ bình quân nhiều năm: T = 27.0
o
C
-
Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối T
max
= 38.1
o
C
-
Nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối T
min
= 16.0
o
C
-
Biên độ nhiệt độ trong năm khá nhỏ, chỉ vào khoảng 2.5 đến 3. Tháng 4 là
tháng nóng nhất trong năm với nhiệt độ là 28.3
o
C, tháng 1 là tháng có nhiệt độ thấp
nhất đạt 25.6
o
C.
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 6 Ngành Thủy công
Phân phối của nhiệt độ trung bình, cao nhất và thấp nhất bình quân năm được thể
hiện ở Bảng 1-1.
Bảng 1-1: Phân phối nhiệt độ không khí trong năm
Đặc
trưng

Tháng
Năm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tbq
(
o
C)
25.6 26.4 27.3 28.3 28.3 27.8 27.4 27.3 27.0
26.
6
26.5 25.9 27.0
T
max

(
o
C)
35.
1
35.
3
38.
1
37.5
36.
3
32.8
33.
3
33.

4
32.7 34.5
33.
2
34.
6
38.1
T
min

(
o
C)
16.
0
16.
0
19.
1
21.0 22.1 21.2 20.7 21.8 22.0
21.
3
16.
0
17.
1
16.0
1.2.1.2.Độ ẩm không khí
-
Độ ẩm tương đối trung bình năm ở Phú Quốc là 82%. Trị số này khá lớn so với

vùng Tây Nam Bộ.
-
Độ ẩm không khí có sự phân hóa theo mùa rõ rệt. Mùa khô độ ẩm trung bình
đạt 76 – 81%, thấp nhất là 24%. Mùa mưa độ ẩm trung bình đạt 81 – 88%, nhất nhất
đạt 41%.
-
Độ ẩm cao nhất ở Phú Quốc trong các tháng trong năm đều đạt trạng thái bão
hòa 100%.
Bảng 1-2: Độ ẩm không khí trong năm
Đặc
trưng
Tháng
Năm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Ubq (%) 77 77 79 81 84 86 87 87 88 87 80 76 82
U
max
(%)
10
0
10
0
10
0
10
0
10
0
10
0

10
0
10
0
10
0
10
0
10
0
100 100
U
min
(%) 35 33 24 30 45 58 56 51 55 41 37 38 24
1.2.1.3.Gió
-
Gió mùa mùa Đông: trong các tháng từ 12 đến tháng 4 hướng gió thịnh hành là
hướng Đông. Tốc độ gió trung bình 3.6m/s. Tháng 12 có tốc độ gió cao nhất, vận tốc
bình quân 4.1m/s. Tốc độ gió lớn nhất trong mùa này là 25.8m/s (hướng Đông Bắc).
-
Gió mùa mùa Hạ: hướng gió thịnh hành trong các tháng 5 đến tháng 11 là
hướng Tây. Tốc độ gió trung bình trong mùa là 4.1m/s. Đây là mùa mưa bão, giông tố
và hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới nên thường có gió mạnh (cấp 7,8 hoặc hơn nữa).
Tháng 6 gió mạnh nhất với vận tốc bình quân 5.1m/s, tốc độ gió lớn nhất là 30m/s
(hướng Tây).
-
Xét trong cả năm, hướng gió thịnh hành là hướng Tây và Đông, tốc độ gió bình
quân là 4.0m/s.
-
Hướng gió chính tạo đà gây sóng leo trên đập chính hồ Dương Đông là hướng

Đông Bắc.
Bảng 1-3: Tốc độ gió trong năm
Đặc
trưng
Tháng
Năm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
V(m/s) 3.7 3.4 3.3 2.9 3.3 5.1 4.9 5.0 4.8 2.9 3.6 4.1 4.0
Hướn
g T.H
Đ Đ Đ Đ T,Đ T T T T
T,Đ
B
ĐB Đ T,Đ
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 7 Ngành Thủy công
V
max
(m/s)
20.6 15.0
18.
1
11.
4
30.
0
23.
1
20.6 20.6 25.8 20.6 20.6 25.6 30.0
Hướn

g
Vmax
ĐB ĐB N T T T TN,T T T T TN ĐB T
Bảng 1-4: Tốc độ gió hướng Đông Bắc
Tần suất (%) 1 2 4 50
V
max
(m/s)
33.5 30.1 27.3 25.6
1.2.1.4.Bốc hơi
-
Lượng bốc hơi trung bình năm quan trắc được là 1370mm (3.8mm/ngày đ).
-
Lượng bốc hơi cao vào các tháng mùa khô nhất là tháng 12, bốc hơi giảm trong
các tháng mùa mưa.
Bảng 1-5: Phân phối lượng bốc hơi trong năm
Đặc
trưng
Tháng
Năm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Ebq
thán
g
(mm)
145.5 120.7 131.3 118.2 109.0 109.9 103.5 99.2 87.2 80.8 125.3 164.1 1370
Ebq
ngày
(mm)
4.7 4.3 4.2 3.9 3.5 3.7 3.3 3.2 2.9 2.6 4.2 5.3 3.8

E
ngày
max
(mm)
16.1 13.0 12.7 10.5 10.4 11.5 9.5 10.8 8.0 9.5 13.0 15.5 16.1
Bảng 1-6: Phân phối bốc hơi mặt nước trong năm
Đặc
trưng
Tháng
Năm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
En
(mm/th
)
217.0 179.2 195.3 174.0 161.2 168.0 155.0 148.8 132.0 120.9 189.0 248.0 2088
Ebq
ngày
6.0 6.4 6.3 5.8 5.2 5.6 5.0 4.8 4.4 3.9 6.3 8.0 5.7
1.2.1.5.Mưa
a) Mưa năm
-
Lượng mưa khá dồi dào nhưng phân bố rất không đều trong năm, tập trung chủ
yếu vào các tháng mùa mưa, chiếm tỷ lệ 84.1% tổng lượng mưa năm.
-
Tháng mưa nhiều nhất là tháng 8 đạt 537mm.
-
Tháng mưa ít nhất là tháng 1, 2 lượng mưa đạt dưới 30mm.
-
Lượng mưa bình quân nhiều năm là 2944mm.
-

Lượng mưa lớn nhất đo được từ 1961 đến nay là 3498mm.
-
Số ngày mưa bình quân: 174 ngày/năm.
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 8 Ngành Thủy công
Bảng 1-7: Lượng mưa bình quân hàng năm
Đặc
trưng
Tháng Năm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
X
(mm)
29.3 28.8 56.7
140.
8
277.5 415.2 405.6
537.
3
470.8
369.
9
156.
1
56.
1
2944.1
Bảng 1-8: Số ngày mưa bình quân hàng năm
Đặc
trưng
Tháng

Năm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
N
(ngày)
5 3 6 11 19 21 23 24 23 21 12 6 174
b) Mưa lũ
Trong mùa mưa thường xảy ra những trận mưa kéo dài từ một đến vài ngày với cường
độ mưa lớn, gây ra những trận lũ, lượng nước lớn, tập trung nhanh.
1.2.2. Dòng chảy năm
1.2.2.1.Lưu lượng và tổng dòng chảy năm thiết kế
Bảng 1-9: Lưu lượng và tổng dòng chảy năm thiết kế
Lưu
vực
Tần suất
50% 75% 85% 90% 95%
Q
(m
3
/s)
W
(10
6
m
3
)
Q
(m
3
/s)
W

(10
6
m
3
)
Q
(m
3
/s)
W
(10
6
m
3
)
Q
(m
3
/s)
W
(10
6
m
3
)
Q
(m
3
/s)
W

(10
6
m
3
)
Tuyế
n IIB
0.894 28.19 0.779 24.55 0.713 22.48 0.677 21.35 0.632 19.93
1.2.2.2.Phân phối dòng chảy năm thiết kế
Bảng 1-10: Phân phối dòng chảy năm thiết kế
Lưu
vực
P%
Qbq tháng ((m
3
/s)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tuyến
IIB
50 0.054 0.054 0.116 0.447 0.894 1.56 1.61 1.88 1.79 1.48 0.715 0.134
75 0.047 0.047 0.101 0.398 0.779 1.36 1.40 1.64 1.56 1.29 0.623 0.117
85 0 0 0.021 0.036 0.642 1.39 1.25 2.05 1.32 1.25 0.606 0.014
90 0 0 0.020 0.034 0.609 1.32 1.18 1.95 1.25 1.18 0.575 0.014
95 0 0 0.019 0.032 0.569 1.23 1.11 1.82 1.17 1.11 0.537 0.013
1.2.2.3.Tổn thất bốc hơi hồ chứa
Bảng 1-11: Tổn thất bốc hơi hồ chứa
Đặc trưng
Tháng
Năm
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

∆Z hồ
(mm/ngđ)
1.97 1.80 1.77 1.63 1.46 1.58 1.41 1.35 1.20 1.10 1.17 2.25 1.61
∆Z hồ
(mm/tháng)
61.1 50.5 55.0 49.0 45.4 47.3 43.6 41.9 37.2 34.0 53.2 69.8 588
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 9 Ngành Thủy công
1.2.3. Dòng chảy lũ
Bảng 1-12: Dòng chảy lũ
Giờ
Lưu lượng (m3/s)
Q 1% Q 5%
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0
103
206
310

413
361
310
258
206
155
103
51.6
0
0
71.8
144
215
287
251
215
179
144
108
71.8
35.9
0
1.3. Địa chất, địa chất thủy văn
1.3.1. Địa chất
1.3.1.1.Địa chất khu đầu mối
-
Lớp 1: là lớp á sét trung, màu xám vàng kết cấu chặt, dẻo cứng.
-
Lớp 1a: là lớp đất sét nhẹ - á cát nặng, màu vàng nâu, kém chặt.
-

Lớp 1b: các thấu kính á cát vừa – nặng, màu vàng nâu.
-
Lớp 3: sét màu nâu, nâu đỏ, nâu vàng kết cấu chặt, chặt vừa.
-
Lớp 3a: các thấu kính á cát nặng.
-
Lớp 3c: sét nặng, màu xám nâu vàng.
-
Lớp 4: á cát nặng, á sét nhẹ màu vàng nhạt, nâu hồng, chặt vừa đôi chỗ có sạn
sỏi thạch anh.
-
Lớp 5: là lớp tàn tích từ đá gốc phân bố dưới mặt sườn nghiêng vai trái tuyến I
và dưới thân đập tuyến II. Lớp này nằm trực tiếp trên đá gốc cát kết, thành phần đá sét,
đôi chỗ đá sét cát, á cát không phân chia, màu nâu vàng đỏ vệt trắng xanh nâu, hạt cát
vừa lớn. Lớp thường khô, trạng thái cứng – nữa cứng, bề dày từ 2÷2,5m (tuyến I) đến
4÷6m (tuyến II).
-
Lớp 6: là phần trên cùng của đá gốc chịu phong hóa nứt nẻ mạnh có bề dày
không đồng nhất từ 0,5 – 1m đến 4-6m. Thành phần đá cát kết hạt đá lớn thô là chủ
yếu, màu biến đổi vàng đỏ nâu vệt trắng xanh, mặt nứt nâu đên. Đá hơi cứng, đôi chỗ
phong hóa gần như hoàn toàn dùng tay bóp bẻ được.
-
Lớp 7: là phần đá cát kết phong hóa nứt nẻ vừa, đôi chỗ xen nứt nẻ mạnh, màu
trắng xanh nhạt, loang vàng hồng. Lớp dày 1-2m ở mặt sườn mỏng nhưng tăng tới trên
6-7m, ở các khu vực có ảnh hưởng đứt gãy (suối nhỏ vai phải tuyến I). Thành phần cát
kết có đặc điểm hạt nhỏ vừa ít lớn. Trong các khe nứt lớn rộng 0,1 – 0,2m có sét bột
lấp nhét xanh lục.
-
Lớp 8: là phần đá gốc cát kết phong hóa nứt nẻ yếu, màu trắng xanh nhạt ít biến
đổi, hạt mịn nhỏ. Đá khá cứng, dày có khả năng trên 5-7m.

Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 10 Ngành Thủy công
1.3.1.2.Các chỉ tiêu cơ lý của đất
Bảng 1-13 Chỉ tiêu cơ lý đất khu đầu mối
Chỉ tiêu 1 1a 3b 3a 4 5
1.Thành phần hạt (%) Sét 24 11 34 0 6 20
Bụi 11 8 16 0 8 9
Cát 65 81 44 96 80 63
Sỏi 4 9 8
2.Attterberg (%) Chảy WT 26 21 34 30
Lăn Wb 14 12 20 17
Dẻo Wn 12 9 14 13
3.Độ ẩm TN W% 14.8 9.8 18.8 13.9 15.1
4.Độ sệt B 0.07 -0.24 -0.09 -0.15
5.Dung trọng (T/m
3
) Ướt
γ
W
1.87 1.84 1.81 1.82 1.97
Khô γ
C
1.63 1.68 1.52 1.60 1.71
6.Tỷ trọng ∆
2.65 2.67 2.67 2.65 2.66 2.68
7.Độ khẻ hở n% 38.5 36.8 43.1 39.8 36.1
8.Tỉ lệ khe hở ε
0.626 0.582 0.757 0.661 0.566
9.Độ bảo hòa G% 62.7 44.8 66.3 55.9 71.5
10.Lực dính kết C KG/cm

2
0.33 0.1 0.53 0.012 0.43
11.Góc ma sát ϕ
o
15
o
44 28
o
10 13
o
39 18
o
38 18
o
21
12.Hệ số thấm Kcm/s 1.44x10
-3
6x10
-3
1.8x10
-4
6x10
-3
5x10
-5
1.3.2. Địa chất thủy văn
Theo nghiên cứu của Sở công nghệ và môi trường thì nguồn nước ngầm ở đảo được
phân bố như sau:
a) Tầng chứa nước lỗ hổng thuộc tầng Holoxen thượng nguồn gốc biển
Tầng này phân bố chủ yếu ở các dải cát ven biển, lưu lượng nhỏ.

b) Tầng chứa nước lỗ hổng thuộc tầng Holoxen thượng nguồn gốc gió
Tầng nước này phân bố ở vùng đất cồn cát cao ven biển. Do phân bố của tầng chứa
nước nhỏ nên lượng nước dự trữ hạn chế.
c) Tầng chứa nước lỗ hổng thuộc tầng Holoxen trung thượng nguồn gốc biển đầm
lầy
Tầng đất này phân bố diện tích không lớn, chỉ khoảng 2km vuông ở Hàm Ninh.
d) Tầng chứa nước lỗ hổng thuộc trầm tích Pleistoxen thượng nguồn gốc biển
Tầng này có khản năng chứa nước tốt phân bố ở Dương Đông, nhưng phạm vi phân bố
không đều, dự trữ không lớn.
1.4. Điều kiện vật liệu xây dựng
1.4.1.1.Vật liệu đất
-
Vật liệu đắp đập được khảo sát ở các bãi A, B, C, D và E. Vật liệu chính là lớp
1 và lớp 2.
-
Lớp 1 là lớp á sét nhẹ đến trung chiếm tỉ lệ khối lượng lớn trong khối lượng vật
liệu. Lớp 1 thường phân bố ở trên, chiều dày 2-4m.
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 11 Ngành Thủy công
-
Lớp 2 là lớp đất sét nặng, chiếm tỉ lệ ít hơn. Sự phân bố của hai lớp này thường
trùng nhau, lớp 1 ở trên và lớp 2 ở dưới, rất dễ trộn lẫn với nhau. Nếu chỉ đắp riêng lớp
1 thì khả năng chống thấm chưa tốt lắm, nếu trộn 2 lớp với nhau thì tạo nên vật liệu
đắp đập rất tốt.
-
Khối lượng vật liệu có thể khai thác trên 650.000m3, tương đương với 1,5 lần
khối lượng cần thiết cho đắp đập.
Bảng 1-14 Chỉ tiêu cơ lý đất đắp đập
Chỉ tiêu Lớp 1 Lớp 2
1.Thành phần hạt (%) Sét 19 29

Bụi 11 17
Cát 69 54
Sỏi 1
2.Attterberg (%) Chảy WT 24 30
Lăn Wb 13 16
Dẻo Wn 11 14
3.Độ ẩm TN W% 12.6 16.1
4.Độ sệt B -0.013 0.01
5.Dung trọng (T/m
3
) Ướt γ
W
2.11 2.04
Khô γ
C
1.85 1.74
6.Tỷ trọng ∆
2.65 2.65
7.Độ khẻ hở n% 30.5 34.3
8.Tỉ lệ khe hở ε
0.439 0.522
9.Độ bảo hòa G% 86.6 88.4
10.Lực dính kết C KG/cm
2
0.192 0.32
11.Góc ma sát ϕ
o
16
o
37 16

o
54
12.Hệ số thấm Kcm/s 1.0x10
-3
2.8x10
-4
1.4.1.2.Vật liệu đá, cát, sỏi
-
Phú Quốc là nơi hiếm vật liệu xây dựng cho các công trình thủy công. Hầu hết
các loại vật liệu xây dựng quan trọng như đá, cát, ximăng đều phài đưa từ đất liền ra.
Ví vậy giá thành công trình cao hơn so với các công trình trong đất liền.
-
Cát: Theo điều tra, cát xây dựng có thể khai thác từ rạch Cửa Cạn, cách công
trình 20 km. Chất lượng cát chưa được kiểm tra. Tuy nhiên theo đánh giá bước đầu,
cát có thể dùng làm vật liệu bê tông hoặc làm lọc cho công trình.
-
Đá dăm, đá học: Tại Phú Quốc, có một số cơ sở khai thác đá dăm, đá hộc để
làm vật liệu xây dựng. Tuy nhiên, do cường độ của đá không cao (dưới 500 kg/cm2)
nên không thể sử dụng để thi công cho công trình thủy công được. Các loại đá này có
thể làm kết cấu đường thi công hay làm lọc. Các vật liệu đa cho công tác bê tông hay
lát mái đập đều được lấy từ các mỏ ở trong đất liền như mỏ núi núi Sam, núi Sập.
1.4.1.3.Vật liệu khác
-
Xi măng, sắt thép, vải lọc.v.v. cũng được cung cấp như trong đất liền ra đảo.
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 12 Ngành Thủy công
CHƯƠNG 2: TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ VÀ HIỆN
TRẠNG THỦY LỢI VÙNG DỰ ÁN
2.1. Tổng quan chung
2.2. Các ngành kinh tế

2.2.1. Nông nghiệp
a) Tình hình sử dụng đất đai và phát triển nông nghiệp
-
Về phương diện đất đai, khí hậu, đảo Phú Quốc nói chung và khu vực Dương
Đông nói riêng rất thuận tiện cho phát triển cây công, nông nghiệp. Do tính chất đặc
thù về thổ nhưỡng cũng như về truyền thống, cây trồng chủ yếu là cây lâu năm như
tiêu, điều.
-
Tuy nhiên, do điều kiện phát triển dân cư còn thưa thớt, cơ sở hạ tầng như
đường giao thông còn hạn chế, nguồn nước tưới chưa chủ động nên sự phát triển cây
trồng còn đang ở mức thấp.
b) Việc sử dụng đất được phân bố như sau
-
Đất trồng cây hàng năm như lúa, màu không đáng kể.
-
Đất trồng cây lâu năm: dừa điều 2.297 ha
-
Đất trồng cây ăn quả 498 ha
-
Đất trồng cây lâu năm khác 1.212 ha
c) Cây nông nghiệp
-
Cây công nghiệp chính của Phú Quốc là cây tiêu.
-
Cây lúa ở đây không được chú ý, hầu như không có một nơi nào trồng lúa, kể
cả các nơi có điều kiện nước đầy đủ.
2.2.2. Ngư nghiệp
-
Ngư nghiệp của Dương Đông rất phát triển, số dân làm nghề đánh bắi cá là
2.184 người trên tổng số ngư dân toàn đảo là 5.231 người.

-
Phú Quốc có nghế nuôi đồi mồi, trước đây có thời kỳ số lượng đồi mồi khá cao:
3.600 con nhưng nay số lượng đã giảm. Khu Dương Đông không còn là khu nuôi đồi
mồi.
-
Lượng đánh bắt hải sản Dương Đông chiếm phần lớn sản lượng toàn đảo, xem
bảng so sánh dưới đây:
Địa phương Sản lượng
Dương Đông 14121
An Thới 5670
Cửu Dương 732
Hàm Ninh 1706
Cửa Cạn 699
Dương Tơ 72
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 13 Ngành Thủy công
2.2.3. Công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp
2.2.3.1.Công nghiệp chế biến hải sản
Công nghiệp chế biến hải sản của Dương Đông chủ yếu là làm mắm. Nghề
mắm là nghề truyền thống của đảo Phú Quốc nói chung nhưng ở Dương Đông sản
lượng mắm không nhiều như ở An Thới.
2.2.3.2.Công nghiệp làm nước đá
Ở Dương Đông có xí nghiệp làm nước đá có công suất 1.000 c/ngày tại cầu lớn
cách thi trấn 3 km phục vụ cho nghề đánh bắt hải sản.
2.2.3.3.Nghề sữa chữa tàu thuyền
Nghề sữa chữa tàu thuyền ở Dương Đông phát triển nhất ở đảo chủ yếu là lực
lượng tư nhân.
2.2.4. Giao thông vận tải
2.2.4.1. Đường bộ
-

GTVT ở đảo nói chung và Dương Đông nói riêng ở mức độ rất thấp.
-
Đường sá trong thị trấn Dương Đông hoàn toàn là đường đất cấp phối không có
một km đường nhựa nào.
-
Đường từ thị trấn vào tuyến Cửu Cạn rộng 5-6 m xe vận tải có khả năng đi lại
tốt.
-
Đường từ thị trấn đến rạch Đá Bàn rất hẹp, nền đường xấu Ngoài xe thô sơ
(xe bò, xe máy) không có loại xe vận tải nào có thể đi lại được. Lý do là nền đường là
nền đất, mặt đường không được gia cố, Các cầu qua suối là cầu gỗ được xây dựng khá
thô sơ.
2.2.4.2.Đường thủy
-
Sông rạch của Dương Đông và Cửa Cạn hẹp và ngắn nên vận tải thủy trong khu
vực các rạch trên không thể phát triển được.
2.2.5. Điện, nước
2.2.5.1.Điện
-
Đảo Phú Quốc không có mạng lưới điện quốc gia, nên thị trấn Dương Đông chỉ
sử dụng nguồn điện của máy phát Dienzen.
-
Hiện tại, thị trấn Dương Đông có hai máy phát loại 750 KVA, vì thế giá thành
điện rất cao: mức 1500 đ/Kw.h
2.2.5.2.Nước
-
Nước ngọt là nhu cầu rất cấp bách hiện nay tại đảo nói chung và Dương Đông
nói riêng. Hiện nay, Dương Đông không có hệ thống cấp nước quy mô công nghiệp.
-
Nước sinh hoạt và công nghiệp chủ yếu chỉ dựa vào các giếng đào và một số

giếng khoan công suất nhỏ.
2.3. Dân số
-
Khu vực thị trấn Dương Đông có 14.731 người dân, trong đó 7.809 người là nữ.
Toàn huyện đảo Phú Quốc có 43.996 người.
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 14 Ngành Thủy công
-
Dân cư thường định cư ở dọc các rạch lớn như Cửu Cạn, Dương Đông, dọc các
lộ giao thông chính, các cửa sông và khu công nghiệp chế biến là chủ yếu như thị trấn
Dương Đông, An Thới Tại nơi khác, dân cư còn thưa thớt.
- Thành phần dân tộc
TT Tên Số người
1 Kinh 12855
2 Hoa 534
3 Khơ me 11
4 Mường 2
- Thành phần lao động, nghề nghiệp.
2.4. Hiện trạng thủy lợi
Gần thị trấn Dương Đông có hai rạch lớn là rạch Cửa Cạn và rạch Dương Đông:
-
Rạch Cửa cạn bắt nguồn từ dãy Hàm Ninh( dãy núi có cao độ + 500) cách thị
trấn Dương Đông 15 Km về phí Bắc Đảo( dọc theo đường giao thông ). Lưu vực của
rạch đến cầu Trắng: 70 Km2, chiều dài rạch là 10 Km. trên chiều dài toàn bộ rạch 20
Km. Lượng nước đến trong lưu vực của rạch rất lớn bởi lượng mưa hàng năm dồi dào.
Lưu vực rất dốc nên lưu lượng nước trên rạch lớn và thoát rất nhanh ra biển. Lượng
nước mùa kiệt của rạch nhỏ. Theo tài liệu thực đo, cuối tháng 12, lưu lượng chỉ còn
1.4 m3/s, cuối tháng II là 0.2 m3/s, trong khi lưu lượng nước trong mùa lũ lên tới 500-
600m3/s
-

Rạch Dương Đông có tổng chiều dài 12km tính đến Cầu Mới và 6km, tính đến
tuyến công trình. Rạch có độ dốc lớn, bề rộng hẹp. Rạch Dương Đông cũng là nguồn
nước khá dồi dào của đảo.
-
Trong khu vực hiện chưa có công trình thủy lợi nào, nước cung cấp cho tưới
tiêu và sinh hoạt được lấy từ các giếng khoan và nước mưa.
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 15 Ngành Thủy công
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN KINH TẾ VÀ
NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH
3.1. Phương hướng phát triển kinh tế
-
Do điều kiện thích nghi cây trồng và tập quán canh tác của người dân ở đảo và
quy hoạch tổng thể về nông nghiệp toàn đảo, thì cây tiêu vẫn là cây trồng chủ yếu. Các
loại cây trồng khác như lúa, ngô là sẽ không có điều kiện phát triển.
3.2. Giải pháp thủy lợi
3.2.1. Chọn giải pháp
Căn cứ vào yêu cầu dùng nước trong phương hướng phát triển kinh tế của vùng
thì có 2 phương án cung cấp nước:
-
Khai thác nước ngầm
-
Khai thác nước mặt (xây hồ chứa nước)
Như đã nêu ở trên, nguồn nước ngầm của đảo là không đảm bảo trữ lượng và
chất lượng để cung cấp nước sinh hoạt, công nghiệp với quy mô lớn. Do đó phương án
xây hồ chứa nước là phương án khả thi nhất trong trường hợp này.
3.2.2. Thành phần công trình
3.2.2.1.Đầu mối
-
Xây dựng mới một hồ chứa nước điều tiết năm để điều tiết dòng chảy của lưu

vực, cấp nước tưới theo yêu cầu dùng nước của sản xuất nông nghiệp.
-
Hồ chứa nước Dương Đông có dung tích 3 000.000 m
3
- 4.000.000 m
3
tùy theo
các phương án công trình, lưu vực 19 - 25 km
2
.
-
Đập đất đồng nhất có chiều cao 5 - 20 m.
-
Cống lấy nước, kết hợp đẩy mặn, dẫn dòng thi công.
-
Đập tràn xả lũ.
3.2.2.2.Khu hưởng lợi
-
Xây dựng hệ thống kênh chính, kênh nhánh các cấp để dẫn nước tự chảy tới nơi
yêu cầu.
3.3. Các phương án công trình
-
Có 2 phương án tuyến công trình được đưa ra đề nghị so sánh ở vùng tuyến Hồ
chứa Dương Đông là: phương án IIa, IIb.
3.3.1. Phương án IIa
-
Là phương án đập đất cách ngã ba rạch Đá bàn - Rạch Ngọn 950m về phía
thượng lưu.
-
Lưu vực hồ chứa đạt 19 km

2
, chiều dài hồ 1545 m, chỗ rộng nhất 1.100 m.
3.3.2. Phương án IIb
-
Phương án tuyến IIb cách tuyến của PA IIa 400m về phía hạ lưu.
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 16 Ngành Thủy công
3.3.3. So sánh chọn phương án
-
Hồ chứa nước của phương án IIa có sức chứa ít nhất so với các phương án
khác. Do diện tích mặt hồ nhỏ nên đập đất khá cao, khối lượng thi công lớn nên không
chọn phương án này.
-
Với cùng một lượng nước cung cấp, khối lượng đất đắp đập của phương án IIb
là nhỏ nhất.
-
Khả năng chứa nước cho nhu cầu tương lai thì phương án IIb là tốt nhất.
Căn cứ vào những ưu nhược điểm nêu trên, đề nghị chọn phương án IIb làm phương
án thiết kế.
3.4. Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế
3.4.1. Cấp công trình
Theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 285-2002, cấp công trình được xác định từ 2
điều kiện:
3.4.1.1.Theo năng lực phục vụ
-
Cung cấp nước sinh hoạt và công nghiệp cho thị trấn Dương Đông với công
suất cấp nước 10.000m
3
/ngày.
-

Cấp nước tưới cho 300 ha tiêu.
Theo TCVN 285-2002 ta được cấp công trình là cấp IV.
3.4.1.2.Theo chiều cao công trình và loại nền
- Sơ bộ định cao trình đỉnh đập như sau:
∇
đ đ
=MNDGC + d = 26.72 + 2 = 28.72m (d là chiều cao an toàn,
sơ bộ chọn d = 2m).
Cao trình đáy là cao trình mặt nền thấp nhất sau khi đã dọn móng 1m (không kể phần
chiều cao chân khay). Theo mặt cắt địa chất của tuyến ta có cao trình đáy
∇
đ
= 4.52m
Chiều cao đập là:
H
đ
=
∇
đđ
-
∇
đáy
= 28.72 - 4.52 = 24.2m
Theo TCVN 285-2002 ta được cấp công trình là cấp III.
Vậy cấp của công trình là cấp III.
3.4.2. Xác định các chỉ tiêu thiết kế
Dựa vào cấp công trình cấp III và các tiêu chuẩn về quy phạm hiện hành ta xác
định được các chỉ tiêu thiết kế sau:
- Tra theo bảng 29 trang 43 QP TL-C1-78:
+Tần suất gió lớn nhất P=4%

+Tần suất gió bình quân tính toán P=50%
- Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất thiết kế và kiểm tra công trình thủy theo
bảng 4-2 trang 13 TCXD VN 285-2002:
+ Tần suất lũ thiết kế P=1 %
+ Tần suất lũ kiểm tra P=0.2 %
- Hệ số ổn định theo điều 6.2 trang 19 của TCXD VN 285-2002 tra được k
n
=1,15(ứng
với công trình cấp III)
- Hệ số vượt tải theo bảng 6.1 trang 20 TCXD VN 285-2002 tra được n=1,05
- Hệ số điều kiện làm việc theo Phụ lục B trang 35 TCXDVN 285-2002 tra được m=1
- Hệ số tổ hợp tải trọng theo TCXD VN 285-2002
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 17 Ngành Thủy công
+Với tổ hợp tải trọng cơ bản n
c
=1.0
+Với tổ hợp tải trọng đặc biệt n
c
=0.9
- Hệ số an toàn cho phép về ổn định trượt của mái đập với công trình cấp III: tra bảng
Phụ lục P1-7 ĐAMH Thủy công được:
+Với tổ hợp tải trọng cơ bản k=1,2
+Với tổ hợp tải trọng đặc biệt k=1,1
Tuổi thọ hồ chứa theo tiêu chuẩn Việt Nam 285-2002 thì công trình cấp III có thời
gian tuổi thọ T=75 năm.
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 18 Ngành Thủy công
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ
4.1. Mục đích

Thông qua tính toán điều tiết lũ tìm ra được biện pháp thích hợp nhất để hạ thấp đỉnh
lũ nhằm đáp ứng yêu cầu phòng chống lũ ở hạ du.
4.2. Nhiệm vụ
- Xác định dung tích phòng lũ;
- Xác định hình thức vận hành công trình xả lũ;
- Xác định quy mô, kích thước công trình xả lũ.
Riêng đối với phạm vi đồ án tốt nghiệp chỉ xác định đường quá trình xả lũ q ~ t (cụ thể
xác định lưu lượng xả lớn nhất, dung tích siêu cao Vsc, mực nước siêu cao Z
sc
)
4.3. Ý nghĩa
Việc tính toán điều tiết lũ gắn liền với quy mô kích thước công trình tràn, nó sẽ
ảnh hưởng trực tiếp đến cao trình đỉnh đập, chiều dài cống lấy nước và hàng loạt các
vấn đề khác … nhưng vấn đề đơn giản nhất là phòng lũ ở hạ lưu. Từ đó ta thấy nó sẽ
quyết định đến giá thành công trình, yêu cầu về thi công vì thế ta phải tính toán điều
tiết lũ cho nhiều phương án khác nhau để tìm ra một phương án tối ưu nhất cả về mặt
kỹ thuật và kinh tế.
4.4. Nguyên lý tính toán
Nguyên lý cơ bản là hợp giải phương trình cân bằng nước và phương trình thủy
lực của công trình xả lũ
Ta có phương trình cân bằng nước dạng sai phân như sau:
21
2121
.
2
.
2
VVt
qq
t

QQ
−=∆






+
−∆






+
(4 – 1)
Có hai ẩn số cần tìm là q
2
và V
2
nên phương trình chưa giải được.
Để giải phương trình này cần thêm một phương trình mới.
Phương trình đưa vào là phương trình thuỷ lực đập tràn.
q = f(Z
t
, Z
h
, C) (4 – 2)

Trong đó:
+
Q
1
, Q
2
: lưu lượng lũ chảy vào kho nước ở đầu và cuối thời đoạn ∆t.
+
q
1
, q
2
: lưu lượng xả ra khỏi kho nước ở đầu và cuối thời đoạn ∆t.
+
V
1
, V
2
: dung tích kho nước ở đầu và cuối thời đoạn ∆t.
+
C: tham số công trình;
+
q: là giá trị hoàn toàn xác định khi biết qui mô, hình thức đập tràn.
4.4.1. Dạng đường quá trình xả lũ
Để thuận lợi cho việc phân tích, ta phải biến đổi phương trình vi phân của dòng chảy
lũ
Qdt – qdt = Fdh (4– 3)
thành phương trình sau:
Q – q =F.
dt

dq
dq
dh
.
(4– 4)
Đối với đập tràn, lưu lượng xả qua tràn được tính theo công thức:
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 19 Ngành Thủy công
q = m.B.
2/3
2 Hg
(4– 5)
⇒
( )
3
2
3
1
2
3
2
gBm
q
dq
dh
−
=
(4 – 6)
Đặt: K =
( )

3/2
2 3
2
gBm
⇒
3/1
.
−
= qK
dq
dh
(4 –7)
Thay giá trị
dq
dh
vào phương trình (4 – 4) ta được:
Q – q = F.K.q
-1/3
.
dt
dq
⇒
3/1
.
.
)(
q
FK
qQ
dt

dq −
=
(4–8)
Phương trình (4 – 8) sẽ là cơ sở cho việc phân tích đường xả lũ.
Hình 4 –1: Dạng đường quá trình xả lũ tràn có cửa van điều tiết
Từ t
0
~ t
1
: Ta có thể điều khiển cửa van để q = Q. Khi đó, mực nước trong hồ vẫn là
MNDBT.
Từ t
1
~ t
2
: Mở toàn bộ cửa van và có Q > q, theo (4–8) ⇒
0>
dt
dq
: Lưu lượng xả tăng,
nước được trữ lại trong kho, mực nước trong kho tăng lên.
Tại giá trị t
2
: Q = q, theo (4– 8) ⇒
0=
dt
dq
: Lưu lượng xả đạt giá trị lớn nhất q
max
, mực

nước trong kho đạt tới giá trị Z
sc
= MNDGC.
Từ t
2
trở đi: Q < q, (4 – 8) ⇒
0<
dt
dq
: Lưu lượng xả giảm xuống, lượng nước trữ trong
kho giảm xuống đến khi trở về trạng thái trước lũ.
4.4.2. Các phương pháp tính toán
Phương pháp tính toán điều tiết lũ
Có nhiều phương pháp để tính toán điều tiết lũ:
- Phương pháp thử dần
- Phương pháp bán đồ giải của Pôtapôp
- Phương pháp đơn giản Kôtrêrin
- Phương pháp Runge – Kutta bậc ba.
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 20 Ngành Thủy công
Tất cả các phương pháp trên đều dựa trên một nguyên lý cơ bản là hợp giải
phương trình cân bằng nước và phương trình thủy lực của công trình xả lũ.
Tuy có nhiều phương pháp tính toán điều tiết lũ nhưng trong phạm vi tính toán điều
tiết lũ bằng hồ chứa, ta chọn phương pháp bán đồ giải của Pôtapôp vì phương pháp
này tính toán đơn giản, cho kết quả chính xác, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
Trên cơ sở phương trình cân bằng nước (4 - 1) và (4- 2):
12
2121
.
22

VVt
qq
t
QQ
−=∆
+
−∆
+

Chia 2 vế phương trình cho ∆t và chuyển các thừa số về một bên ta được:
)
2
(
22
112122
q
t
VQQq
t
V
−
∆
+
+
=+
∆
⇒
(4 – 9)
Với bất kỳ thời đoạn tính toán nào thì vế phải đều đã biết
Đặt:








+
∆
=
−
∆
=
)
2
(
)
2
(
22
22
11
11
q
t
V
fq
q
t
V

fq
(4 –10)
Đây là quan hệ phụ trợ để tính điểu tiềt lũ
Thay (4 – 10) vào (4 – 9):
f2 (q) = + f1(q)
Trong đó: : lưu lượng lũ bình quân thời đoạn tính toán
Dạng biểu đồ q = f (q) được biểu thị bởi hình vẽ (4 – 2)
Sử dụng quan hệ phụ trợ để tính toán điều tiết lũ như sau:
- Khi ta biết q1 tức là lưu lượng xả lũ đầu thời đoạn. Từ q1 tra trên biểu đồ phụ
trợ tìm được f1.
- Với bất kì thời đoạn nào khi biết f1 và thì sẽ suy ra được f2: f 2 = f1+
- Có f2 tra biểu đồ phụ trợ được q2.
4.5. Áp dụng phương pháp Potapop tính điều tiết lũ hồ Dương Đông
4.5.1. Tài liệu
- Quá trình lũ thiết kế Q ~ t, P là tần suất thiết kế phụ thuộc vào cấp công trình.
Đối với công trình này là công trình cấp III nên có P = 1%
- Đường quan hệ địa hình, kho nước: (Z ~ V)
- MNDBT: 23.3 m
- Cao trình ngưỡng tràn: 20.3 m
- Hình thức ngưỡng tràn: đập tràn ngưỡng rộng có cửa van điều tiết
- Chiều rộng tràn: B
tr
= 12 m;15m;18m.
4.5.2. Yêu cầu
- Xác định đường quá trình xả lũ q ∼ t.
- Xác định mực nước lớn nhất trong kho Z
sc
(MNDGC).
- Xác định dung tích siêu cao: V
sc

.
4.5.3. Các bước tính toán
4.5.3.1.Xây dựng biểu đồ phụ trợ
- Lựa chọn thời đoạn tính toán ∆t =1h, 2h …
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 21 Ngành Thủy công
- Giả thiết mực nước trong kho để tính lưu lượng xả tương ứng (khi cửa van mở
hoàn toàn) q = m.B
2/3
0
.2 Hg
Trong đó:
- m: hệ số phụ thuộc vào loại đập tràn; đối với đập đỉnh rộng,
Sơ bộ lấy m = 0,42.
- B: chiều rộng tràn nước.
- H
0
: cột nước tràn. H
0
= H +
g
v
2
.
2
0
α
Trong tính toán sơ bộ ta có thể bỏ qua cột nước lưu tốc, có thể lấy H
0
= H.

- Dựa vào quan hệ Z ∼ V, ứng với các cao trình mực nước giả thiết ở trên tra ra
dung tích kho tương ứng là V
K
và tìm được V
PL
= V
K
– V
TL
Với: V
TL
- dung tích kho ứng với trước khi có lũ.
- Tính giá trị f
1
, f
2
ứng với các giá trị q vừa tìm được ở trên rồi vẽ lên biểu đồ gọi
là biểu đồ phụ trợ.
4.5.3.2.Sử dụng biểu đồ phụ trợ để tính điều tiết lũ.
- Với mỗi thời đoạn ∆t, tính được
2
21
QQ
Q
+
=
- Từ q
1
đã biết, tra trên biểu đồ được f
1

- Tính f
2
= f
1
+
Q
.
Từ f
2
tra biểu đồ phụ trợ được q
2
(là lưu lượng xả cuối thời đoạn).
4.5.3.3.Lập lại bước 2 cho các thời đoạn sau cho đến khi kết thúc.
4.5.3.4.Xác định V
sc
và Z
sc
Để thuận tiện cho việc tính toán ta lập bảng tính
Giải thích bảng tính:
Bảng tính đường phụ trợ
- Cột 1: Số thứ tự tính toán.
- Cột 2: Các mực nước giả thiết

(bắt đầu từ Z
ngưỡng
)
- Cột 3: Các giá trị cột nước trên ngưỡng tràn H
tr
= Z
gt

- Z
ngưỡng
.
- Cột 4: Lưu lượng chảy qua công trình tràn, đối với đập tràn ngưỡng rôngj chảy
tự do( cửa van mở hoàn toàn), tính theo công thức:
q = ε.m.B.
2/3
0
.2 Hg
.
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 22 Ngành Thủy công
- Cột 5: Dung tích kho nước được nội suy từ quan hệ Z ∼ V.
- Cột 6: Dung tích phòng lũ V
pl
= V
k
- V
ngưỡng
- Cột 7: Tính f
1
=
2
q
t
V
pl
−
∆
.

- Cột 8: Tính f
2
=.
2
q
t
V
pl
+
∆
Bảng tính điều tiết lũ:
- Cột 1: thứ tự tính toán
- Cột 2: Thời đoạn tính toán ∆t, với ∆t = 2h
- Cột 3: Lưu lượng lũ đến (tài liệu dòng chảy lũ ứng với P
tk
= 1% ).
- Cột 4: Lưu lượng trung bình
2
cđ
tb
QQ
Q
+
=
.
- Cột 5: Lưu lượng xả
- Cột 6: f
1
được nội suy khi biết q
xả

dựa vào quan hệ f
1
∼ q.
- Cột 7: f
2
= f
1
+ Q
tb
= (3) + (5).
- Cột 8: Cột nước trên ngưỡng tràn, được xác định theo công thức:
2
3
t
Q
H
.m.B. 2g
 
=
 ÷
 ÷
ε
 
- Cột 9: mực nước siêu cao( tính từ MNDBT trở lên).
H
SC
= H
t
– H
MNDBT

Với: H
MNDBT
= 3 m: cột nước trên ngưỡng tràn ứng với MNDBT.
- Cột 10: cao trình mực nước.
- Cột 11: dung tích hồ tương ứng với mực nước( tra quan hệ Z ∼ V)
4.5.4. Kết quả tính toán điều tiết lũ với tần suất P
tk
= 1%
Phương án q
max
(m
3
/s) H
sc
(m) Z
sc
(m) V
sc
(10
6
m
3
)
B
tr
= 12m 155.99 3.91 27.21 5.44
B
tr
= 15m 159.84 3.42 26.72 5.22
B

tr
= 18m 165.81 3.11 26.41 5.08
Tính toán chi tiết điều tiết lũ xem ở Phụ lục 1.
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 23 Ngành Thủy công
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC CÔNG TRÌNH
5.1. Đặt vấn đề
-
Trong phần thiết kế sơ bộ công trình đầu mối cần đưa ra nhiều phương án khác
nhau bao gồm các phương án về tuyến công trình, hình thức, kết cấu công trình, về vật
liêu xây dựng, kích thước công trình…Nhưng trong phạm vi của đồ án này chỉ dựa
trên cơ sở tính toán về khối lượng và giá thành để chọn phương án tối ưu. Ta chỉ thiết
kế sơ bộ đập dâng và tràn xả lũ để tính toán chọn phương án, còn cống lấy nước và
những công trình bảo vệ khác do sự sai khác về khối lượng giữa các phương án là
không đáng kể nên ta không đề cập đến.
-
Được sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn đưa ra 3 phương án về kích thước bề
rộng cửa tràn để thiết kế chọn phương án hợp lý nhất đó là: B
tr
= 12m; 15m;18m.
-
Tiến hành thiết kế các hạng mục chính với 3 phương án đã chọn gồm có: Đập
đất, tràn xả lũ và cống lấy nước
-
Mục tiêu đưa ra là sau khi thiết kế sơ bộ ta tiến hành tính toán khối lượng và giá
thành của từng phương án. Sau đó so sánh để đưa ra phương án tối ưu nhất vừa đảm
bảo chất lượng cho công trình đồng thời có giá thành rẻ nhất.
5.2. Thiết kế sơ bộ đập đất
5.2.1. Chọn hình thức và vị trí đập
5.2.1.1.Vị trí đập

5.2.1.2.Hình thức đập
-
Căn cứ vào điều kiện địa chất nền, vật liệu xây dựng tại chỗ cũng như chiều cao
đập ta chọn hình thức đập là đập đất đồng chất.
-
Thiết bị thoát nước: đống đá tiêu nước kiểu lăng trụ ở đoạn lòng sông và kiểu
áp mái ở đoạn sườn đồi.
-
Bảo vệ mái đập: tấm bê tông ở thượng lưu, trồng cỏ có bố trí rãnh thoát nước ở
hạ lưu.
-
Đỉnh đập rải bê tông cốt thép để thuận lợi cho việc quản lý và chống xói mòn
mặt đập
5.2.2. Các tài liệu thiết kế
-
Cấp công trình: công trình cấp III
-
Cao trình đáy đập: +4.53
-
Cao trình MNC: +13
-
Cao trình MNDBT: +23.3
-
Tần suất gió lớn nhất P = 4%, tương ứng có V = 27,3m/s.
-
Tần suất gió bình quân lớn nhất P = 50%, tương ứng có V’=25,6 m/s.
-
Chiều cao an toàn của đập TCN 157-2005: a = 0,7;a’ = 0,5.
-
Thời gian gió thổi liên tục t = 6h(Theo QPTL C1-78)

-
Đà gió được xác định dựa vào bình đồ, theo tài liệu hướng gió thịnh hành
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 24 Ngành Thủy công
Bảng 5-1: Đà gió theo hướng gió thịnh hành
Btr MNDBT MNDGC D(m) D’(m)
12
23.3
27.21 1.285 1.334
15 26.72
1.285
1.328
18 26.41
1.285
1.325
5.2.3. Xác định cao trình đỉnh đập
Cao trình đỉnh đập được xác định theo công thức:
Z
1
= MNDBT + d
1
(5 – 1)
Z
2
= MNDGC + d
2
(5 – 2)
Trong đó:
+ d: Độ vượt cao của đỉnh đập trên mực nước tĩnh thượng lưu được tính theo
công thức (2) trang 19, 14TCN157 – 2005:

d = ∆h + h
sl
+ a
+ ∆h: độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất
(m) .
+ h
sl
: chiều cao sóng leo (có mức đảm bảo 1%) ứng với gió tính toán lớn nhất
và gió bình quân lớn nhất (m).
+ a: độ vượt cao an toàn (m).
5.2.3.1.Xác định
∆
h và h
sl
ứng với gió lớn nhất V = 27.3 m/s
a) Xác định độ dềnh mực nước do gió
∆
h
Tính theo công thức 114 trang 42 QPTL C1–78:
∆h = 2.10
-6
.
Hg
DV
.
.
2
cosα (5– 3)
Trong đó:
+ V: Vận tốc gió tính toán lớn nhất (m/s)

+ D: Đà gió ứng với MNDBT
+ g: Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s
+ H: Chiều sâu nước trước đập, H = MNDBT - ∇đáy
+ α: góc kẹp giữa hướng gió tính toán với trục hồ, α = 30
o
b) Xác định chiều cao sóng leo ứng với gió lớn nhất: h
sl
Theo QPTL C1-78, chiều cao sóng leo được tính với mức bảo đảm P = 1%. Tính
theo công thức:
h
sl1%
= K
1
. K
2
. K
3
. K
4
.K
β
. h
s1%
(5– 4)
Trong đó:
+ hs1%: chiều cao sóng với mức đảm bảo 1%
+ K
1
, K
2

, K
3
, K
4
: các hệ số.
-
h
s1%
xác định như sau (theo QPTL C1-78)
s1% 1%
h K .h=
+ Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu H >
0,5.λ

Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 25 Ngành Thủy công
+ Tính các đại lượng không thứ nguyên
2
gt gD
,
V V
.
Trong đó:
+ t – thời gian gió thổi liên tục, do không có tài liệu quan trắc nên lấy t = 6
(h) = 21600 (s)
+ K1%=
2
g.D
f
V

 
 ÷
 
=2,10 - xác định theo đồ thị hình 36, trang 47 QPTL C1-78.
+ Chiều cao trung bình của sóng
h
:
2
2
V g.h
h
g V
 
=
 ÷
 
(m) .
+ Trị số
2 2
g.h g.D g.t
f ,
V V V
 
 
=
 ÷
 ÷
 
 
và

2
g. g.D g.t
f ,
V V V
τ
 
=
 ÷
 
: Xác định theo đường cong
bao phía trên đồ thị hình 35, trang 46 QPTLC1-78 và lấy với giá trị nhỏ hơn, từ đó xác
định được
h
và
τ
;
+
λ
- chiều dài trung bình bước sóng, xác định như sau:
2
s
g.
2
τ
λ =
π
+ Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu.
-
Xác định các hệ số K
1

, K
2
, K
3
, K
4

+ K
1
, K
2
: Hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia cố mái đập thượng lưu, mái
thượng lưu gia cố bằng BTCT M200, xác định theo bảng 6 trang 14 QPTL C1-78.
+ K
3
: Hệ số phụ thuộc mái đập thượng lưu ở đoạn chịu tác động của sóng,
xác định theo (bảng 7) QPTL C1-78.
+
s
4
s1%
K f m,
h
 
λ
 ÷
=
 ÷
 
: xác định theo đồ thị hình 10, trang 15 QPTL C1-78. Với

m - hệ số mái đập thượng lưu ở phạm vi chịu tác động của sóng, m=3,0
+
s
λ
(m) - Chiều dài trung bình bước sóng.
+ K
β
- Hệ số phụ thuộc vào góc kẹp giữa hướng gió với trục hồ, được xác
định theo bảng 9 trang 15 QPTL C1-78.
5.2.3.2.Xác định
∆
h’ và h’sl với gió bình quân lớn nhất V’= 25,6 m/s
Cách tính tương tự như trên nhưng ứng với V’ và 3 trường hợp MNDGC với D
1
’,D
2
’, D
3
’
Để thuận tiện cho tính toán ta lập bảng:
Bảng 5 – 2: Bảng xác định cao trình đỉnh đập
TT
Thông số
tính toán
Đơn
vị
12 15 18
MNDBT MNDGC MNDBT MNDGC MNDBT MNDGC
23.30
27.21

23.3
26.72
23.3
26.41
1
∇
đáy đập
m 4.53 4.53 4.53 4.53 4.53 4.53
2 H
đập
m 18.77 22.68 18.77 22.19 18.77 21.88
3 D m
1.285 1.334
1.285
1.328
1.285
1.325
4 V m/s 27.30 25.6 27.3 25.6 27.3 25.6
Sinh viên: Nguyễn Trường Giang Lớp: S6-45C