Hồ chứa nước cầu cuốn được xây dựng trên nhánh sông hang ma thuộc chủ lưu sông đá bạc, huyện đông triều tỉnh quảng ninh (2)

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
MỞ ĐẦU
Huyện Đông Triều tỉnh Quảng Ninh là một huyện nằm trong vùng núi
non trùng điệp kế tiếp nhau, rải rác có những thung lũng nhỏ hẹp , nhiều rừng
và địa hình tương đối dốc. Trong khu vực gồm có 51.950 người gồm có hai
dân tộc chính là Kinh và Mường. Nghề chính là nông nghiệp với diện tích
canh tác chủ yếu là lúa và hoa màu với 1.100 ha.
Ngoài ra còn có nghề rừng và chăn nuôi gia súc, gia cầm . Ruộng đất
canh tác chủ yếu là vụ Hè _ Thu còn vụ Đông _ Xuân đa số ruộng đất bị bỏ
hoang vì không có nước tưới. Do vậy đời sống nhân dân có nhiều khó khăn
về kinh tế do tổng thu nhập bình quân theo đầu người là dưới 250 kg trên đầu
người .
Một trong những phương hướng quan trọng để phát triển kinh tế và
nâng cao đời sống nhân dân đó là phải triệt để khai thác tiềm năng về nông
nghiệp đưa sản lượng lúa lên cao, phấn đấu đạt chỉ tiêu lương thực bình quân
đầu người ở mức 350 kg/người.
Để phát triển sản xuất , nâng cao đời sống của nhân dân trong vùng ,
thực hiện tốt chính sách của Đảng và nhà nước cần từng bước xây dựng công
trình thuỷ lợi phục vụ cho nông nghiệp trong đó có việc nghiên cứu và xây
dựng hồ chứa Cầu Cuốn là một nhiệm vụ trọng tâm nhất , rất cần thiết trong
tình hình thực trạng hiện nay.

PHẦN I . TÌNH HÌNH CHUNG
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
1
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
CHƯƠNG I : ĐIỀU KIÊN TỰ NHIÊN
1-1. Đặc điểm địa hình
I. Vị trí địa lý
Hồ chứa nước Cầu Cuốn được xây dựng trên nhánh sông Hang Ma
thuộc chủ lưu sông Đá Bạc, huyện Đông Triều tỉnh Quảng Ninh.

Hệ thống công trình đầu mối bao gồm có đập dâng nước, tràn xả lũ và
cống lấy nước.
Vị trí tuyến đầu mối trên bản đồ ở vào khoảng:
21º04’ vĩ độ Bắc
106º39’ kinh độ Đông
II. Điều kiện địa hình, điạ mạo
Địa hình địa mạo lưu vực sông mang tính chất miền núi rõ rệt. Sông
chính uốn khúc chảy quanh co trong lưu vực với hướng chính là Tây Đông.
Lưu vực núi trùng điệp kế tiếp nhau, đôi chỗ có những thung lũng nhỏ hẹp
xen kẽ. Rừng chiếm 60% diện tích trong đó một phần là rừng nguyên sinh.
Sườn núi tương đối dốc, đặc biệt ở những vùng ven sông có chỗ vách núi
thẳng đứng, toàn bộ lưu vực được phủ một lớp đất dày từ 3m đến 8m.
Độ cao trung bình của lưu vực : 110m
Diện tích lưu vực ( kể tuyến công trình) là 38km
2
Chiều dài lưu vực từ đường phân lưu xa nhất đến công trình là 7,5km.
Độ rộng trung bình của lưu vực là 5,1km.
Chiều dài sông chính Ls = 8km
Độ dốc trung bình của sông Js = 1.08%
1-2. đặc đIểm khí tượng thuỷ văn
I. Đặc trưng khí tượng
Khí hậu lưu vực có tính chất miền núi do ảnh hưởng của địa hình địa mạo
mang tính chất miền núi , nó chịu ảnh hưởng của gió mùa, có hai mùa rõ rệt:
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
2
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
+ Mùa nóng mưa nhiều, lượng mưa khá lớn không khí ẩm ướt, gió
chính là gió đông nam, mùa này kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10.
+ Mùa lạnh ít mưa, trời rét đậm, kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4,
hướng gió chính là hướng Đông Bắc.

Lượng mưa tập trung vào tháng 7, tháng 8 , tháng 9 và gây lũ lớn vào cuối
tháng 8, đầu tháng 9.
Tài liệu cơ bản về khí tượng ghi ở bảng sau:
Bảng 1 : Các yếu tố khí hậu

Yếu tố Lớn nhất Trung bình Nhỏ nhất
Lượng mưa bình quân nhiều
năm
1760
Nhiệt độ trung bình
37°C 24°C 7°C
Độ ẩm trung bình
95% 84% 66%
Bốc hơi trung bình 803 720 620

Bảng 2: Tốc độ gió
Tần suất
P%
1 2 4 10 50
V
max
(m/s) 42 40 38 31 26
Qua tài liệu khí tượng ta thấy rằng :
Do ảnh hưởng của khí hậu ở hai mùa nóng và lạnh khác nhau nhiều như
chênh lệch nhiệt độ giữa 2 mùa, chênh lệch độ ẩm không khí làm cho lượng
bốc hơi , lượng mưa cũng chênh lệch lớn . Vì vậy ta cần phải chú ý khi khảo
sát, thiết kế và xây dựng công trình.
II. Đặc trưng Thuỷ văn dòng chảy
Căn cứ vào đặc tính lưu vực cũng như tài liệu thực tế ta thấy khả năng
điều tiết của lưu vực rất kém, 80% lượng dòng chảy tập trung vào những tháng

mưa lũ.
Kết quả tính toán thuỷ văn của lưu vực cho ở các tài liệu cơ bản sau:
Bảng 3: Dòng chảy năm thiết kế
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
3
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
Tần suất P%
25 50 75
Lưu lượng Qp(m
3
/s) 1,30 1,02 0,63
Bảng 4: Dòng chảy kiệt thiết kế
Tần suất P%
25 50 75
Lưu lượng Qp(m
3
/s) 0,95 0,79 0,47
Bảng 5: Dòng chảy lũ thiết kế
Tần suất P%
1,0 1,5 10
Lưu lượng Qp(m
3
/s) 350 275 225
Tổng lượng Wp(10
6
m
3
) 7,6338 5,5044 4,824
♦Hàm lượng bùn cát trong nước So = 110 g/m
3

λ
=1,55 T/m
3
, n = 40% ,
ϕ
=18°
1-3. Tình hình địa chất và vật liệu xây dựng
I. Địa chất công trình
Địa chất khu vực tuyến công trình có cấu tạo như sau:
- Lớp trên cùng là lớp sét nhẹ lẫn sỏi sạn, nhiều rễ cây và chất mùn. ở
lòng suối, sông là lớp cuội sỏi, đá lẫn đất sét, lớp này dày từ 1m đến 3m.
- Lớp thứ hai là lớp sét nặng lẫn sỏi sạn, lớp này khá dày, có nơi tới trên
10m.
- Lớp sâu tiếp là sa thạch Alơbrolits và diệp thạch mức độ nứt nẻ ít.
Nhìn chung tình hình địa chất khá thuận lợi cho việc xây dựng công trình
tuy nhiên lớp đất thứ nhất phải bác bỏ vì có nhiều rễ cây và chất hữu cơ. Nền
công trình nên đặt ở lớp đất thứ hai, lớp đất này có chỉ tiêu cơ lý sau:
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
4
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
Bảng 6: Chỉ tiêu cơ lý của nền công trình
Tên đất
Độ ẩm
W %
Dung trọng Tỷ trọng
(∆)
Hệsố
rỗng(ε)
γ

w
γ
k
Sét nặng lẫn sạn sỏi 34,6 1,78 1,33 2,9 1,191
Tên đất
Độ rỗng
n%
Độ bão
hoà G%
Giớihạn
chảy Wc%
Giới hạn dẻo
Wd%
Sét nặng lẫn sạn sỏi 54 77,7 25,1 14,9
Chỉ số
dẻo
Wn%
Độ dẻo
B
Góc ma sát ϕ°
Lực dính C (kg/cm
2
) Hệ số
thấm K
(m/s)
Tự
nhiên
Ướt Tự nhiên Ướt
20,8 0,89
25°30′ 20°10′

0,794 0,656 3.10
-7
II. Địa chất thuỷ văn
Mực nước ngầm ở sâu trong tầng đá, không có ảnh hưởng xấu đến sự
ổn định và làm việc của công trình . Khi hồ có nước mực nước ngầm sẽ xuất
hiện có khả năng nâng cao trong khu vực.
III. Vật liệu xây dựng
Người ta đã tiến hành khảo sát các bãi đất đắp đập ở khu vực xây dựng.
Kết quả khảo sát chọn được 3 bãi và có các chỉ tiêu cơ lý sau:
Bảng 7 : Chỉ tiêu cơ lý của các bãi vật liệu
Tên
bãi
Khối lượng
(10
3
m
3
)
Tên đất Độ sâu
(m)
Độ ẩm
tự nhiên
(%)
Độ ẩm
tốt
nhất(%)
Dung trọng
khô
γ
k

(T/m
3
)
A á sét 2  4 16,83 17,21 1,59
B Thịt pha
cát
3  4 17,42 18,25 1,61
C 2  5 16,85 17,43 1,60
Tỷ
trọng
Hệ số
rỗng
Độ
rỗng
Độ bão
hoà G%
Giới hạn
chảy
Giới hạn
dẻo
Chỉ số dẻo
Wn(%)
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
5
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
(∆) (ε)
n(%) Wc(%) Wd(%)
2,88 1,08 36,26 81,6 51,5 35,8 15,7
2,73 0,91 37,77 81,1 41,5 28,3 13,35
2,73 0,91 36,42 81,8 41,5 28,3 13,2

Độ dẻo
B
Góc ma sát trong ϕ
0
Lực dính C (kg/m
2
) Hệ số thấm
K(m/s)
Tự nhiên Ướt Tự nhiên Ướt
-0,94 25
0
30
’
20
0
20
’
1,09 0,97 1,5.10
-7
+0,36 33
0
22
’
29
0
40
’
0,045 0,036 2,5.10
-5
+0,37 33

0
22
’
29
0
40
’
0,045 0,036 2,5.10
-5
- Tre gỗ khai thác vùng thượng lưu tuyến đầu mối.
- Đá: Quanh khu vực xây dựng có núi đá có khai thác bằng mìn .
- Cát, sỏi khai thác tại các bãi sông phía hạ lưu trữ lượng khoảng
100.000m
3
1-4. các tài liệu khác
Trong quá trình tính toán, thiết kế hồ chứa còn sử dụng các tài liệu sau:
1. Đường đặc tính dung tích hồ nước
Đường đặc tính dung tích hồ nước cho ở bảng sau:
Bảng 8: Đường đặc tính dung tích hồ nước

Z m 130 135 140 145 150 151 152 153
V(10
6
) m
3
0,02 2,3 3,8 4,6 5,5 6,7 7,8 9,0
154 155 156 157 158 159 160 161 162 163
10,4 11,8 13,5 15,2 17,0 18,6 20,3 22,0 23,8 25,5
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
6

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
2-Đường quá trình lũ thiết kế: Được cho ở bảng sau:
Bảng 9: Đường quá trình lũ
Ti
Qi
0,2
%
Qi
1,0
%
Qi
1,5
%
0 0 0 0
1 35,0 20,0 15,0
2 125,0 50,0 32,0
3 240,0 95,0 70,0
4 310,0 182,0 125,0
5 350,0 275,0 225,0
6 309,0 235,0 185,0
7 240,0 175,0 148,0
8 170,0 135,0 115,0
9 115,0 108,0 88,0
10 82,0 80,0 77,0
11 51,0 51,0 51,0
12 47,0 48,0 55,0
13 32,0 35,0 40,0
14 15,0 25,0 30,0
15 0,0 10,0 20,0
16 0,0 0 0

3-Bình đồ khu vực đầu mối tỷ lệ là : 1/500.
4-Mặt cắt địa chất tuyến đập tỷ lệ là : 1/500.
5-Đơn giá xây dựng.
6-Đường quan hệ mực nước và lưu lượng tuyến hạ lưu.
Đường quan hệ mực nước và lưu lượng hạ lưu tuyến đập được cho ở
bảng sau:
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
7
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
Bảng 10: Đường quan hệ mực nước và lưu lượng tuyến hạ lưu đập
Z (m) 128,5 130 131 132 133
Q (m
3
/s) 0 14 60 210 454
7-Quan hệ mực nước và đà gió.
Bảng 11: Quan hệ giữa mực nước và đà gió được cho ở bảng sau:
Z(m) 159 163 165
D(km) 1,1 1,4 1,9
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
8
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
CHƯƠNG II
TÌNH HÌNH DÂN SINH KINH TẾ VÀ PHƯƠNG HƯỚNG
PHÁT TRIỂN THUỶ LỢI
2-1. Tình hình dân sinh kinh tế
1. Dân sinh kinh tế
Trong khu vực công trình đầu mối có số dân là 51.950 người gồm hai
dân tộc chính là Kinh và Mường. Nghề chính là nông nghiệp với diện tích
canh tác là 1.100 ha. Ngoài ra còn có nghề rừng, chăn nuôi gia súc, gia cầm.
Ruộng đất canh tác chủ yếu là một vụ ( chủ yếu là vụ Hè Thu ) còn vụ Đông

Xuân đa số là ruộng đất bỏ hoang vì không có nước tưới.
Để có nước tưới cho vụ mùa và một số vụ chiêm, nhân dân ta đã xây dựng
các phai đập tạm, các phai đập này hàng năm phải mất công tu bổ sửa chữa
sau những mùa mưa bão, đặc biệt là mùa lũ.
Bình quân lương thực theo đầu người dưới 250 kg/ người. Đời sống nhân
đân còn nhiều khó khăn vất vả.
2. Đời sống xã hội
Do đa số nhân dân trong vùng có mức sống thấp, lại ít được đầu tư về cơ
sở vật chất nên làm cho trình độ dân trí của nhân dân trong vùng nhìn chung
là thấp, không được chú trọng, các mối quan hệ xã hội cũng không mật thiết,
gắn bó và nhất quán. Y tế, giáo dục trong vùng kém phát triển do không được
đầu tư thích đáng, cơ sở vật chất còn sơ sài, thiếu thốn. Do đời sống kinh tế
không ổn định nên nhân dân một số nơi trong vùng dã bỏ đi nơi khác sinh
sống, ruộng đất bị bỏ hoang ngày càng nhiều.
2-2. phương hướng phát triển thuỷ lợi
Một trong những phương hướng quan trọng để phát triển kinh tế và
nâng cao đời sống nhân dân đó là phải triệt để khai thác tiềm năng về nông
nghiệp để đưa sản lượng lúa lên cao, phấn đấu đạt lương thực bình quân đầu
người ở mức trên 350 kg/ người.
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
9
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
Vì vậy việc đầu tư phát triển thuỷ lợi là một nhiệm vụ quan trọng hàng đầu
của địa phương. Công trình thuỷ lợi phải được xây dựng một cách kiên cố với
quy mô thích hợp, đảm bảo chủ động nước tưới cho toàn bộ diện tích kể cả vụ
chiêm và vụ mùa. Công tác nghiên cứu quy hoạch phát triển thuỷ lợi đã được
thực hiện theo hướng trên. Trong đó việc nghiên cứu xây dựng hồ chứa nước
để phục vụ cho nông nghiệp là nhiệm vụ trọng tâm và rất cần thiết trong tình
hình thực trạng hiện nay.
2-3. nhiệm vụ và biện pháp công trình

I. Nhiệm vụ công trình
Theo quy hoạch thuỷ lợi và thông qua tính toán thì tại đây sẽ xây dựng
một hồ chứa nước đảm nhận các nhiệm vụ sau:
+ Nhiệm vụ chính của hồ là đảm bảo chủ động tưới cho tổng diện tích
nông nghiệp là 1.100 ha trong cả hai vụ.
+ Ngoài ra, nhiệm vụ quan trọng nữa của hồ là cải thiện điều kiện môi
sinh và điều kiện khắc nghiệt của khu vực.
II. Giải Pháp công trình
Qua việc phân tích các điều kiện của khu vực người ta thấy rằng giải
pháp duy nhất của khu vực này là đắp đập ngăn sông tạo hồ chứa để điều tiết
lại dòng chảy, trữ lại lượng nước thừa trong mùa mưa để đáp ứng nhu cầu
dùng nước trong các tháng mùa khô.
Đầu mối sẽ bao gồm các hạng mục sau:
- Một đập tạo thành hồ chứa nước với chiều cao khoảng 30
÷
40 (m).
- Một cống lấy nước có cửa van điều tiết để lấy nước tưới ruộng.
- Một đường tròn xả lũ đảm bảo an toàn cho đầu mối và hạ lưu công
trình.
- Hồ Cầu Cuốn được xây dựng sẽ đảm bảo chủ động tưới cho tổng diện
tích nông nghiệp là 1.100 ha trong cả hai vụ.
♦Các thông số cơ bản của công trình đầu mối như sau:
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
10
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
1.Hồ chứa nước
- Cao trình mực nước dâng bình thường : 160(m)
- Dung tích hồ ứng với MNDBT : 20,3 x 10
6
m

3
- Cao trình mực nước chết (MNC) : 140(m)
- Cao trình bùn cát lắng đọng ( tương ứng với tuổi thọ của công trình ) là :
135 (m)
- Dung tích hiệu dụng : 15,65 x 10
6
m
3
2.Cống lấy nước
- Lưu lượng lấy qua cống tương ứng với mức nước công tác thấp nhất của
hồ là:2,67m
3
/s
- Lưu lượng công tác chảy qua cống ứng với mực nước cao nhất
( MNDBT ) trong hồ là:2,1m
3
/s
- Lưu lượng qua cống tương ứng với mực nước trung bình của hồ là: 1,5 m
3
/s
- Cao trình mực nước khống chế đầu kênh sau cống là : 139,2 (m).
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
11
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
CHƯƠNG III:
QUY MÔ CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ
3-1. các hạng mục công trình chính và bố trí tổng thể công trình
Việc lựa chọn vị trí và bố trí tổng thể công trình đầu mối là công tác vô
cùng quan trọng trong giai đoạn thiết kế, nó ảnh hưởng đến quy mô kích
thước công trình, giá thành, hiệu ích và nhiều ảnh hưởng khác mà công trình

mang lại .
Việc lựa chọn vị trí và bố trí tổng thể công trình được xác định dựa vào
việc phân tích các tài liệu quy hoạch, các tài liệu địa hình địa chất, thuỷ văn,
vật liệu xây dựng nhiệm vụ công trình, …
Qua việc phân tích đánh giá, so sánh và lựa chọn các phương án, ta đã
lựa chọn được vị trí xây dựng công trình và bố trí được các công trình đầu
mối.
I. Tuyến và hình thức đập dâng nước
Qua khảo sát , nghiên cứu địa hình, địa mạo, vật liệu xây dựng của lưu
vực sông Đá Bạc ta thấy rằng :
Khu vực này có địa hình tự nhiên gồm ba quả núi tương đối cao , nằm gần
nhau làm cho địa hình bị thu hẹp lại thuận lợi cho việc xây dựng hồ chứa, còn
phía hạ lưu địa hình thoải và mở rộng dần.
Vì vậy ta chọn tuyến đập chạy từ bờ trái qua điểm TĐ ( có cao trình
182,17) vắt ngang qua lòng suối sang điểm Đ3 (cao trình 177,5) và sang bờ
phải qua điểm PĐ (có cao trình 176,0m) .
Đây là tuyến đập ngắn nhất , hai vai đập gối lên hai bên sườn núi dốc ,
nền đập có cấu tạo bao gồm có một lớp sét nhẹ lẫn sỏi sạn mỏng phía trên
cùng , tiếp đến là một lớp sét nặng lẫn sỏi sạn khoảng 810m nằm trên lớp sa
thạch Alơbrolít và diệp thạch ít nứt nẻ, thuận tiện cho việc xây dựng công
trình .
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
12
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
Theo điều kiện về vật liệu xây dựng tại khu vực xây dựng đập ta thấy vật liệu
đá , sỏi có nhưng không lớn và phải khai thác đá bằng mìn và chuyên chở
trong lúc đó khối lượng đất lại lớn, dễ khai thác, chủ yếu là thịt pha cát và á
sét, chất lượng tốt với một số chỉ tiêu như :
- Dung trọng khô: 1,591.61 T/m
3

- Hệ số thấm: 1,5.10
-5
m/s thích hợp với việc đắp đập.
Vì vậy ta chọn hình thức đập là đập đất đồng chất.
II. Tuyến và hình thức tràn xả lũ
Theo điều kiện địa hình và vị trí tuyến đập, ta chọn vị trí tuyến tràn đặt
ở bên bờ phải của đập vì theo tuyến này tràn sẽ nối tiếp với suối cũ thuận
dòng đổ ra xa chân đập hơn . Địa hình ở đây dốc tương đối đều, thi công dễ
dàng hơn . Mặt khác khu tưới nằm chủ yếu bên bờ trái, địa hình thấp hẳn
xuống không thích hợp cho việc bố trí tràn xả lũ.
Tràn có hình thức :
- Tràn không có cửa van , ngưỡng đỉnh rộng
- Cao trình ngưỡng bằng với MNDBT : 160 m
- Nối tiếp sau ngưỡng là dốc nước , sau dốc nước tiêu năng bằng
mũi phun và có kênh dẫn nước ra lòng sông tự nhiên.
III. Tuyến và hình thức cống lấy nước
Cống được đặt ở vai trái của đập, do khu tưới nằm ở bên bờ trái nên sẽ
thuận tiện hơn cho việc dẫn nước, ít phải xây dựng các công trình chuyển
tiếp.
Hình thức : Cống ngầm không áp , mặt cắt hình chữ nhật, có tháp van đóng
mở.
3.2. Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế:
3.2.1. Xác định cấp công trình:
Xác định từ 2 điều kiện :
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
13
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
3.2.1.1. Theo chiều cao công trình và loại nền ( QCVN 04 - 05 :
2012 /BNNPTNT):
Theo thiết kế sơ bộ chiều cao đập khoảng 25 m

Theo QCVN 04 – 05 : 2012/BNNPTNT ta có chiều cao đập > 15m và
đất nền thuộc nhóm B → công trình thuộc công trình cấp III.
3.2.1.2. Theo năng lực phục vụ của công trình:
Cung cấp nước cho 1,100 ha khu tưới và cung cấp nước sinh hoạt cho
khoảng 51,950 dân → công trình cấp III ( Bảng 3 QCVN 04 – 05 :
2012/BNNPTNT )
Kết hợp 2 điều kiện trên. Vậy công trình thuộc công trình cấp III
3.2.2. Các chỉ tiêu thiết kế:
Theo QCVN 04 – 05 : 2012/BNNPTNT và Giáo trình Đồ án môn học
Thủy công – ĐHTL, với công trình cấp III, ta chọn các chỉ tiêu sau :
−
Tần suất lũ thiết kế : P=1,0%
−
Tần suất lũ kiểm tra : P=0,2%
−
Mức bảo đảm tưới : P=85%
−
Tần suất gió lớn nhất tính toán : P=4%
−
Tuổi thọ công trình : 50 năm
−
Hệ số tin cậy : k=1,15
−
Hệ số điều kiện làm việc : m=1
−
Hệ số an toàn chung xác định theo công thức : [K] =1,15n
c
+ Đối với tổ hợp tải trọng cơ bản ( n
c
=1) : [K] = 1,15

+ Đối với tổ hợp tải trọng đặc biệt ( n
c
=0,9 ) : [K] = 1,035
−
Hệ số lệch tải :
+ Với trọng lượng bản thân công trình : n=1,05(0,95)
+ Áp lực thẳng do trọng lượng đất gây ra : n=1,2(0,9)
+ Áp lực bên của đất : n=1,2(0,8)
+ Trọng lượng lớp đất đá trên đường hầm : n=1,10
+ Áp lực nước trực tiếp lên bề mặt công trình và nền, áp lực nước
đẩy ngược, áp lực nước thấm, áp lực kẽ rỗng : n=1,0
+ Áp lực bùn cát : n=1,2
+ Tác động của động đất : n=1,1
+ Áp lực nước bên trong đường hầm, kể cả nước va : n=1,0
−
Nếu dùng vật liệu địa phương thiết kế đập đất thì theo TCVN 8216-
2009
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
14
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
“ Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén” thì chiều cao an toàn của đập là :
+ Với mực nước dâng bình thường (MNDBT) : a=0,7m
+ Với mực nước lũ thiết kế (MNLTK) : a=0,5m
+ Với mực nước lũ kiểm tra (MNLKT) : a=0,2m
−
Theo TCVN 8216 – 2009 tần suất gió thiết kế :
+ Với mực nước dâng bình thường (MNDBT) : P=4%
+ Với mực nước lũ thiết kế (MNLTK) : P=50%
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
15

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ
4.1 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA
4.1.1 Mục đích:
Mục đích của việc tính toán điều tiết lũ là căn cứ vào mực nước lũ
thiết kế để xác định đường quá trình 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 đỉnh lũ, kéo dài đường quá trình lũ nhằm đáp ứng yêu cầu phòng lũ cho
hạ lưu và công trình ven sông.
Thông qua việc tính toán điều tiết lũ ta sẽ xác định được đường quá
trình xả lũ, dung tích siêu cao, MNLTK và MNLKT, từ đó là cơ sở để tính
toán xác định kích thước đập và tràn hợp lý.
4.1.2 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.
4.1.3 Tài liệu tính toán:
Để tính toán điều tiết lũ ta cần những tài liệu sau:
- Quan hệ đặc trưng địa hình lòng hồ F – Z – V;
- Cao trình MNDBT = 160 m;
- Hình thức tràn xả lũ là tràn dọc chảy tự do, ngưỡng đỉnh rộng không
có cửa van điều tiết, cao trình ngưỡng tràn = MNDBT;
- Đường quá trình lũ ứng với tần suất lũ thiết kế P = 1% và lũ kiểm tra
P = 0,2%
- Bề rộng tràn: B
tr
= 15 m.

- Yêu cầu :
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
16
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
+ Xác định đường quá trình xả lũ q ~ t.
+ Xác định mực nước lớn nhất trong kho ( MNLTK và MNLKT).
+ Xác định dung tích siêu cao V
sc
.
4.2 PHƯƠNG PHÁP VÀ CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN
4.2.1 Phương pháp tính toán:
Để tính toán điều tiết lũ ta có rất nhiều phương pháp:
+ Phương pháp lập bảng;
+ Phương pháp bán đồ giải;
+ Phương pháp đồ giải.
Trong đó phương pháp điều tiết lũ của Pôtapốp tương đối đơn giản và
cho kết quả khá chính xác nên trong đồ án em chọn phương pháp điều tiết lũ
của Pôtapốp.
4.2.2 Nguyên lý tính toán:
+ Dựa vào phương trình cân bằng nước: Giữa lượng nước đến và lượng nước
xả lũ của kho nước : Lượng nước đến – Lượng nước xả = Lượng nước trữ
Phương trình cân băng nước trong tính toán điều tiết lũ cho kho nước :
Q.dt – qdt = F.dh
Nếu xét trong thời đoạn ∆t, lấy phần dung tích kho ∆V thay cho F.dh ta có
phương trình cân bằng nước mới dạng sai phân sau đây .

VtqtQ ∆=∆−∆
Trong đó :
Q
và

q
là lưu lượng lũ đến và lưu lượng xả bình quân thời
đoạn.Công thức trên có thể viết thành:

( ) ( )
122121
2
1
2
1
VVtqqtQQ
−=∆+−∆+
( 4.1)
Q
1
,Q
2
: lưu lượng chảy vào kho đầu và cuối thời đoạn ∆t.
q
1
,q
2
: lưu lượng xả đầu và cuối thời đoạn ∆t.
V
1
, V
2
: Dung tích kho đầu và cuối thời đoạn ∆t.
q : Lưu lượng xả bình quân thời đoạn.
C

s
: Tham số biểu thị công trình.
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
17
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
+ Phương trình thủy lực qua công trình xả lũ: q = f(V) (4.2)
Hai phương trình (5.1) và (5.2) là những phương trình cơ bản của tính toán
điều tiết lũ.
Từ phương trình cơ bản:
( ) ( )
122121
2
1
2
1
VVtqqtQQ
−=∆+−∆+
(4.3)
Biến đổi thành:






−
∆
+=







+
∆
22
1122
q
t
V
Q
q
t
V
với
2
21
QQ
Q
+
=
Đặt














+
∆
=






−
∆
=
2
2
2
1
q
t
V
fq
q
t
V
fq

→ Là hai quan hệ phụ trợ để tính điều tiết lũ
Công thức (5.3) có thể viết như sau :
( ) ( )
qfQqf
12
+=
Đó là nguyên lý cơ bản để tính toán điều tiết lũ. Dựa vào nguyên lý đó
ta từng bước xây dựng phương pháp tính toán điều tiết lũ bằng cách lập bảng
tính.
4.2.3 Các bước tính toán:
Từ nguyên lý cơ bản của tính toán điều tiết lũ như trên ta có các phương
pháp tính toán, ở đây ta dùng phương pháp POTAPOP.
4.2.3.1. Nguyên tắc chung:
Dựa vào phương trình cân bằng nước dạng sai phân:
2
21
QQ +
t∆
-
2
21
qq +
t∆
= V
2
- V
1
(4-4)
Trong đó:
Q

1
, Q
2
: Lưu lượng đến ở đầu và cuối thời đoạn tính toán
t
∆
.
q
1
, q
2
: Lưu lượng xả tương ứng ở đầu và cuối thời đoạn tính toán
t∆
.
V
1
, V
2
: Dung tích nước có trong hồ ở đầu và cuối thời đoạn
t
∆
.

t∆
: Thời đoạn tính toán.
Dựa vào phương trình lưu lượng xả lũ qua đập tràn:
q =
ε
.m.B.
g2

H
o
3/2
(4-5)
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
18
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
ε
: hệ số co hẹp bên, sơ bộ
ε
= 0,97
m: hệ số lưu lượng, m = 0,34
B: bề rộng tràn
H
o
: cột nước trên tràn
Biến đổi phương trình (4-4) về dạng:
(
t
V
∆
2
+ 0,5.q
2
) = 0,5.(Q
1
+ Q
2
) + (
t

V
∆
1
- 0,5.q
1
) (4-6)
Như vậy ở đây với bất kì thời đoạn
t
∆
nào đó thì vế phải đều đã biết và có:
q = f
1
(
t
V
∆
- 0,5.q)
q = f
2
(
t
V
∆
+ 0,5.q)
Hai quan hệ này là quan hệ phụ trợ để tính điều tiết lũ, thay vào
(4-4) ta được:
f
2
=
Q

+ f
1
Ở bất kì thời đoạn nào f
1
(q
1
) và
Q
là đã biết nên sẽ biết được f
2
(q
2
). Có
được quan hệ giữa q và f
2
(q
2
) tra trên đồ thị đó ta biết được q
2
. Lấy q
2
ở thời
đoạn trước thay cho q
1
ở thời đoạn sau cứ như thế vẽ đường quá trình lưu
lượng xả lũ q ~ t.
Hình 4.1 : Dạng đường phụ trợ f
1
,f
2

SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
19
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
4.2.3.2. Các bước tính toán:
Bước 1: Xây dựng biểu đồ phụ trợ f1, f2:
Chọn thời đoạn tính toán Δt = 1h, giả thiết các mực nước trong hồ và tính
lưu lượng xả tương ứng dựa theo phương trình thuỷ lực.
Dựa vào quan hệ Z ~ V, ứng với các mực nước giả thiết ở trên tìm ra
dung tích hồ tương ứng là
k
V
, từ đó tìm được:
V = V
k
- V
tl

với V
tl
: dung tích hồ trước lũ, tràn không có cửa van thì V
tl
= V
MNDBT
=
20300.10
3
m
3
Tính f
1

, f
2
tương ứng với q vừa tính, vẽ biểu đồ ta được 2 quan hệ phụ trợ.
Bước 2: Sử dụng biểu đồ để tính điều tiết :
Với mỗi thời đoạn
t
∆
ta tính Q
tb
= 0,5.(Q
1
+Q
2
)
Từ q
1
đã biết tra trên biểu đồ sẽ được giá trị f
1
, tính f
2
= f
1
+ Q
tb

Từ f
2
tra trên biểu đồ ngược lại sẽ được q
2
, là lưu lượng xả ở cuối thời

đoạn.
Bước 3: Tính tương tự cho các thời đoạn khác cho đến hết bằng cách lấy
lưu lượng xả ở cuối thời đoạn trước là lưu lượng xả ở đầu thời đoạn sau.
Bước 4 : Từ đường quá trình lũ đến và xả lũ, ta xác định được dung tích
phòng lũ và mực nước lớn nhất trong hồ.
4.2.3.3. Hình thức công trình xả lũ:
Khi tính toán điều tiết lũ theo các bước trên ta không xác định được
phương trình thuỷ lực một cách cụ thể. Phương trình này là phương trình thuỷ
lực qua công trình xả lũ, vì vậy các thành phần của nó phụ thuộc vào hình
thức công trình xả lũ.
Kiểu tràn là đập tràn đỉnh rộng không có cửa van khi tính toán điều tiết lũ
sử dụng phương pháp điều tiết không có cửa van với bề rộng tràn: B
t
= 30,0 (m)
Vậy phương trình lưu lượng qua tràn xả lũ có dạng :
Q =
2/3
.2
on
HgBm
εσ
(4-7)
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
20
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
Trong đó :
Q : Lưu lượng chảy qua tràn xả lũ
n
σ
: Hệ số ngập

m : Hệ số lưu lượng
ε
: Hệ số co hẹp bên
B: Bề rộng ngưỡng tràn
H
o
: Cột nước trên đỉnh tràn không kể đến lưu tốc đến gần.
4.3. TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ
Công trình đầu mối hồ chứa nước Ninh Bình là công trình cấp III, ta có:
Tần suất lũ thiết kế: P=1%,
Tần suất lũ kiểm tra: P=0,2%
Thời đoạn tính toán: Δt = 1h
Dung tích hồ ứng với MNDBT: V = 20300.10
3
m
3
Thông số về tràn:
Hệ số lưu lượng, chọn m = 0,35
Hệ số co hẹp bên
ε
, chọn
ε
= 0,97
Cao trình ngưỡng tràn Z
ng
= MNDBT = 160 m
Hệ số ngập, chọn
1=
n
σ

Bề rộng B
tr
= 15 m
Bảng 4-1: Tính toán biểu đồ quan hệ phụ trợ f1, f2
TT Z(m) H
tr
(m) q
xả
(m
3
/s)V
K
(10
3
m
3
)V(10
3
m
3
) f
1
f
2
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)
Cột 1: Số thứ tự
Cột 2: Cao trình mực nước trong hồ
Cột 3: Chiều cao mực nước trong hồ so với ngưỡng tràn
H
tr

= Z - Z
ng
Cột 4: Lưu lượng xả: q =
2/3
.2
on
HgBm
εσ
Cột 5: Dung tích hồ chứa ứng với cao trình mực nước hồ, tra từ quan hệ
(Z~V).
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
21
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
Cột 6: Dung tích hồ chứa khi điều tiết lũ: V = V
K
- V
(MNDBT)
Cột 7, 8: Các giá trị phụ trợ. f
1
=
2
q
t
V
−
∆
, f
2
=
2

q
t
V
+
∆
Bảng 4-2: Bảng tính toán điều tiết lũ
T Q
1
Q
tb
q
1
f
1
f
2
q
2
q
tb
V
sc
(h) (m
3
/s) (m
3
/s) (m
2
/s) (m
3

/s) (m
3
/s) (m
2
/s) (m
2
/s) 10
6
m
3
m
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Cột 1: Thời gian lũ Δt = 1h
Cột 2: Lưu lượng lũ đến đầu thời đoạn
Cột 3: Lưu lượng lũ trung bình thời đoạn Q
tb
= (Q
1
+Q
2
)/2
Cột 4: Lưu lượng xả lũ đầu thời đoạn
Cột 5, 6: f
1
, f
2
các giá trị phụ trợ, f
1
tra quan hệ q ~ f
1

, f
2
= Q
tb
+ f
1
Cột 7: Lưu lượng xả lũ cuối thời đoạn.
Cột 8: Lưu lượng xả lũ trung bình thời đoạn q
tb
= (q
1
+ q
2
)/2
Cột 9: Tổng lượng nước trữ lại trong hồ: ∆W = (Q
tb
-q
tb
).
t
∆
Cột 10: Dung tích siêu cao: lũy tích cột (9)
Từ dung tích siêu cao ta xác định được dung tích hồ chứa:
V
K
= V
SC
+ V
MNDBT
Quá trình tính toán được thể hiện ở Bảng P4-1, P4-2, P4-3

Bảng 4-3: Kết quả tính toán điều tiết lũ
Tần suất V
SC
(10
3
m
3
) V
K
(10
3
m
3
) MNL (m) q
xả max
(m
3
/sm)
P = 1% 3846,29 23455,69 161,7 73,37
P = 0,2% 5140,30 24957,18 162,7 114,63
CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT
5.1.Mục đích và các chỉ tiêu thiết kế:
5.1.1. Mục đích:
Đập là một hạng mục công trình quan trọng nhất trong cụm công trình
đầu mối, nó chiếm khối lưọng lớn vốn đầu tư. Kích thước cũng như cao trình
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
22
W
∆
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long

đỉnh đập có ảnh hưởng rất lớn tới sự an toàn và giá thành của hệ thống công
trình .
Khi xác định cao trình đỉnh đập cần đảm bảo cho nước không tràn qua
đỉnh đập, và an toàn của công trình trong mọi trường hợp. Nhưng đồng thời
cần tính toán để cao trình đỉnh đập không quá cao để tránh gây lãng phí .
Do vậy cần xác định một cao trình đỉnh đập thoả mãn yêu cầu về kinh tế và kĩ
thuật .
5.1.2. Hình thức đập:
Đập đất là một trong những hạng mục chủ yếu của công trình đầu mối.
Nhiệm vụ chính của đập đất là ngăn chặn dòng chảy của sông suối tạo thành
hồ chứa nước và dự trữ nước để đáp ứng nhu cầu dùng nước ở hạ lưu. Vì đập
đất sử dụng vật liệu địa phương nên yêu cầu khối lượng vật liệu tương đối
lớn, do đó khi thiết kế cần phải phân tích, tính toán, lựa chọn mặt cắt hợp lý,
đảm bảo ổn định trong mọi điều kiện và giá thành rẻ nhất.
Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất và vật liệu xây dựng, nhận thấy
các vật liệu gần tuyến đập khai thác bằng cơ giới rất thuận tiện và có các chỉ
tiêu cơ lý tương đối tốt, trữ lượng dồi dào đủ để đắp đập. Mặt khác, vật liệu
làm tường chống thấm khan hiếm, phải khai thác ở nơi xa, giá thành đắt nên
ta chọn loại đập là đồng chất để thiết kế công trình là hợp lý nhất.
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
23
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
5.2. Xác định các kích thước cơ bản của đập đất:
5.2.1. Đỉnh đập:
5.2.1.1. Cao trình đỉnh đập:
Theo QCVN 04−05:2012/BNNPTNT , cao trình đỉnh đập xác định từ các
công thức:
Z
đ1
= MNDBT + ∆h + h

sl
+ a (5 – 1)
Z
đ2
= MNLTK + ∆h’ + h
sl
’ + a’ (5 – 2)
Z
đ3
= MNLKT + a”
Trong đó:
+ ∆h, ∆h’: độ dềnh mặt nước do gió ứng với trường hợp tính toán (m).
+ h
sl
, h
sl
’: chiều cao sóng leo ứng với trường hợp tính toán (m).
+ a, a’, a”: chiều cao an toàn phu thuộc vào cấp công trình và phụ thuộc
vào trường hợp tính toán, được xác định theo TCVN 8216−2012
Với công trình cấp III:
+ Ứng với MNDBT: a = 0,7 m.
+ Ứng với MNLTK: a’ = 0,5 m.
+ Ứng với MNLKT: a” = 0,2 m.
a . Xác định cao trình đỉnh đập ứng cao trình với MNDBT (Công thức 5 – 1):
− Độ dềnh mặt nước do gió được xác định theo công thức (144) QPTL
C1 – 78:
2
6
.
2.10 . os

.
s
V D
h c
g H
α
−
∆ =
.
Trong đó:
+ V là vận tốc gió ứng với tần suất tính toán, V
4%
= 38 (m/s).
+ D là đà gió ứng với trường hợp tính toán, D = 1159 (m).
+ g là gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s
2
).
+ α
s
là góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió, ta chọn trường hợp
bất lợi nhất chọn α
s
= 0
0

⇒
cosα
s
= 1.
+ H là chiều sâu cột nước trước đập với MNDBT, Z

đáy
= 128(m).
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
24
Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Long
H = MNDBT – Z
đáy
= 160 – 128 = 32 (m)
→

2
6
.
2.10 . os
.
s
V D
h c
g H
α
−
∆ =
=
1.
25.81,9
1159.38
.10.2
2
6
−

= 0,0075 (m)
− Xác định chiều cao sóng leo theo công thức (25) QPTL C1 – 78:
1 2 3 4 1%
. . . . .
sl s
h K K K K K h
α
=
.
Trong đó:
+ h
s1%
là chiều cao sóng với mức đảm bảo 1% được xác định theo QPTL
C1 – 78. Cách tính h
s1%
:
Giả thiết rằng trường hợp đang xét là sóng nước sâu: H > 0,5
λ
. (5 – 3).
Tính các đại lượng không thứ nguyên:
.g t
V
và
2
.g D
V
.
Trong đó: t là thời gian gió thổi liên tục (đơn vị là s), khi không có tài
liệu thì ta có thể lấy t = 6 giờ (= 21600 s) đối với hồ chứa.
Theo đường cong bao phía trên đồ thị (hình 35) QPTL C1 – 78, ta xác

định được các đại lượng không thứ nguyên (2 trị số
2
V
hg
và 2 trị số
.g t
V
).
431,7733
38
21600.81,9
==
V
gt







=
=
⇒
88,3
078,0
2
V
g
V

hg
τ
555,18
38
1159.81,9
22
==
V
gD







=
=
⇒
9,0
0075,0
2
V
g
V
hg
τ
Chọn giá trị nhỏ nhất trong cặp giá trị
2
V

hg
và
.g t
V
để tính toán:








=
=
9,0
0075,0
2
V
g
V
hg
τ

Từ đó, ta tính được:
SVTH: Đặng Thanh Bỉnh Lớp: NT4-52CD
25