Dự án thủy lợi hồ chứa nước Định Bình được xây dựng trên lưu vực sông Côn, xã Vĩnh Hảo, huyện Vĩnh Thạnh, tỉnh Bình Định (thuyết minh + bản vẽ)

1
Trang

Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Ngành: Công trình thuỷ lợi

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG
1.Vị trí và nhiệm vụ công trình
1.1. Vị trí công trình :
Tên công trình :Hồ chứa nước Cửa Đạt–Cụm công trình đầu mối đập chính Cửa Đạt
Côngtrình đầu mối dự kiến xây dựng trên Sông Chu tại xã Xuân Mỹ, huyện Thường
Xuân, tỉnh Thanh Hoá, có toạ độ địa lí vào khoảng 105 017’ kinh độ đông,19013’ vĩ độ
bắc cách Thành Phố Thanh Hoá khoảng 70 km về phía Đông Nam .
1.2. Điều kiện tự nhiên khu vực xây công trình :
1.2.1 Điều kiện địa hình :
Địa hình vùng tuyến III gồm 2 dạng địa hình bào mòn núi cao và đia hình tích tụ chủ
yếu là bãi bồi .Vai trái ngoài phố Đạt tương đối bằng phẳng còn lại là các đỉnh núi
cao độ trên 200m , sườn núi có độ dốc 35 ÷ 45o . Ở vai phải cách tuyến đập chính
khoảng 1km về hạ lưu có bãi khá bằng phẳng thuận lợi cho bố trí mặt bằng thi công
(cao độ khoảng 40 ÷ 45m). Còn lại là các đỉnh núi có cao độ từ 100 ÷ 170 m, sườn
núi có độ dốc trung bình 30 o .Tại khu vực tuyến đập lòng sông có dạng chữ U,chiều
rộng gần 80m, cao độ đáy sông dao động khoảng 25 ÷ 47m, chiều rộng khoảng 250m
và sót lại ở phía thượng lưu. Nhìn chung cả sườn núi , địa hình đều bị phân cách bởi
các khe nhỏ.
1.2.2 Điều kiện địa chất công trình :
Kết quả nghiên cứu tổng hợp các biện pháp khảo sát cho thấy địa tầng khu vực tuyến
đập bao gồm tầng phủ, đá phong hoá và đá gốc với các lớp theo thứ tự từ trên xuống
dưới như sau :
1.2.2.1 Tầng Phủ
-Lớp 1:

Hỗn hợp cuội, sỏi, cát, đá tảng lòng sông. Đá và cuội sỏi có thành phần chủ yếu là
magma, thạch anh quaczit phong hoá nhẹ, tròn cạnh cứng chắc, chiều dày 2 – 4 m .
Nguồn gốc bồi tích hiện đại lòng sông .
-Lớp 1a :
Hỗn hợp cuội sỏi, cát đá tảng lẫn sét. Đá và cuội có thành phần chủ yếu như lớp 1.
Chiều dày 2 – 4 m, theo kết quả đo địa chấn 24 mạch, các lớp 1 và 1a có vận tốc
truyền sóng dao động 500 – 1800 m/s . Nguồn gốc bồi tích hiện đại lòng sông .
-Lớp 2a :
Đất sét - á sét nặng, đôi chỗ kẹp các lớp mỏng á sét trung, trạng thái cứng – nửa
cứng, đôi chỗ dẻo cứng, chặt vừa. Chiều dày thay đổi từ 4 – 6 m có chỗ tới 13 m ,
phân bố ở hai bên thềm sông. Lớp có vận tốc truyền sóng dao động 350 – 800 m/s .
Nguồn gốc bồi tích thềm bậc I .
-Lớp 2b :
Đất á sét nhẹ - á sét đôi chỗ chứa ít sỏi nhỏ, trạng thái cứng –nửa cứng, đôi chỗ dẻo
cứng. Chiều dày lớp thay đổi từ 4 – 7 m, có chỗ tới 9 m. Phân bố ở hai bên thềm
sông, nguồn gốc bồi tích thềm bậc I .
Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 2

Ngành: Công trình thuỷ lợi

-Lớp 2c :
Cuội sỏi lẫn ít đất, cuội sỏi có chứa thành phần chủ yếu là thạch anh, quaczit tròn
cạnh, cứng chắc, chiều dày thay đổi 4 – 6 m, lớp có vận tốc truyền sóng dao động 900 –

1300 m/s, nguồn gốc bồi tích thềm bậc I
-Thềm 4a :
Đất á sét nặng – sét lẫn ít dăm sạn đôi chỗ chứa tảng lăn kích thước trung bình 20 –
30 cm, có chỗ tới vài mét. Đất ở trạng thái cứng nửa cứng là chủ yếu ,chặt vừa . Phân
bố ở 2 bên sườn núi , chiều dày lớp trung bình từ 2 – 5 m. Nguồn gốc pha tàn tích
không phân chia .
-Lớp 4a :
Đất á sét nhẹ – trung chứa nhiều sạn dăm, đôi chỗ chứa tảng lăn kích thước trung
bình 20 – 30 cm , có chỗ tới một vài met, Phân bố hai bên sườn núi chiều dày trung
bình từ 2 –5 m .
1.2.2.2 Đá phong hoá vầ đá gốc :
Trong khu đập chính Cửa Đạt đá gốc bao gồm đá trầm tích của phân hệ tầng Đông
Trầu dưới, đá biến chất của phân hệ tầng Sông Cả trên và granit và của hệ phức bản
muồng pha 1 Lớp đá phong hoá bao gồm 3 loại thứ tự từ trên xuống
-Đá phong hoá hoàn toàn : ở trạng thái hỗn hợp dăm sạn mềm bở và đất . Đặc điểm
nổi bật của đới này là chiều dày lớn , trung bình 5 ÷ 20cm có chỗ tới hơn 40m.
-Đá phong hoá mạnh : Đá thường ở trang thái vỡ vụn , búa dập dễ vỡ . Các mảnh vở
không sác cạnh , kém vững chắc . Đới phong hoá mạnh quan sát thấy ở cả hai bên vai
đập . Đặc điểm nổi bật của đớt này là chiều dày lớn , trung bình 20 ÷ 40m.
-Đá phong hoá vừa : Đá bị biến màu nhưng còn cứng chắc , nứt nẻ mạnh . Chiều dày
của đới phong hoá này không ổ định nhưng phần phong vừa nằm trực tiếp trên phong
hoá nhẹ, lớp này có chiều dày thay đổi từ 1 ÷ 30m.
-Đá phong hoá nhẹ : Đá bị biến màu nhẹ ,cứng chắc đến rất cứng chắc,nứt nẻ yếu .
-Đá tươi : Đá rất cứng chắc .
1.2.2.3 Địa chất thuỷ văn
-Mực nước ngầm :
Kết quả khảo sát cho thấy mực nước ngầm ở thềm sông thường xấp xỉ mực nước
sông , còn ở 2 vai vào mùa khô nước ngầm thường nằm sâu 20 – 30 m , càng lên cao
càng thấp hơn nhiều .
1.3. Đặc điểm khí hậu

Đặc điểm Chung :
Thanh Hoá mang đặc điểm khí hậu của vùng đông bằng bắc bộ. Khí hậu được chia ra
làm 2 mùa , Mùa đông khô lạnh và mùa hè nóng ẩm thể hiện ở các đặc trưng khí hậu
sau .
1.3.1.Mưa :
Lượng mưa phân bố không đều lưu vực sông Chu có lượng mưa từ 1800 – 2300 mm
với tâm mưa lớn nhất nằm ở vùng núi huyện Thường Xuân, Lang Chánh có lượng
mưa từ 2000–2350 mm.
Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 3

Ngành: Công trình thuỷ lợi

1.3.2.Chế độ nhiệt, nắng, bức xạ :
Chế độ nhiệt, nắng, bức xạ trên lưu vực cũng phân ra 2 mùa tương ứng mùa hè và
mùa đông .
Mùa hè từ tháng IV – X thời tiết nóng ẩm, nhiệt độ cao, số giờ chiếu sáng và bức xạ
tổng cộng lớn. Nhiệt độ cao nhất thường xuất hiện vào tháng VII tại thanh hoá 42 0C
(VII - 1910), Như Xuân 41,70C(11/V/1966), Bái Thượng 41,50C .
Mùa đông từ tháng XI – III thời tiết khô lạnh, nhiệt độ giảm nhanh, số giờ chiếu sáng
và bức xạ tổng cộng thấp. Nhiệt độ thấp nhất thường xuất hiện vao tháng I, nhiệt độ
tối thấp đo được trong tháng I tại một số trạm như sau : Bái Thượng 2,6 0C (2/I/1974).
1.3.3.Chế độ ẩm :
Độ ẩm tương đối của không khí trên lưu vực phân bố trong năm có dạng 2 đỉnh và 2

chân, đỉnh lớn nhất xuất hiện vào tháng III – IV, đỉnh thứ 2 xuất hiện vào tháng VIII,
chân thấp nhất xuất hiện tháng VI – VII và tháng I – XII
1.3.4.Bốc hơi :
Lượng bốc hơi tháng trên lưu vực biến đổi có xu thế ngược lại với sự biến đổi của
mưa, nhiệt độ và độ ẩm. Phân bố lượng bốc hơi năm tại các trạm đại biểu có 2 đỉnh.
Đỉnh lớn thứ nhất xuất hiện vào tháng VII là tháng có nhiệt độ cao nhất, số giờ nắng
nhiều nhất và lượng bức xạ tổng cộng lớn nhất, đỉnh thứ 2 xuất hiện vào tháng X là
tháng có số giờ nắng thuộc thuộc đỉnh thứ 3 trong năm. Tháng có lượng bốc hơi ít
nhất xảy ra vào tháng II trùng với tháng có số giờ nắng ít nhất trong năm và là tháng
thường có mưa phùn .
1.3.5.Chế độ gió :
Do ảnh hưởng của địa hình, lưu vực nằm lọt giữa 2 dãy núi cao chạy song song theo
hướng Tây Bắc - Đông Nam, chế độ gió ở đây cũng bị phân hoá rõ rệt .
+ Mùa hè gió mùa Tây Nam thổi tới đem theo hơi nước nên thời tiết nóng ẩm sau
khi đã trút mưa xuống sườn Tây lưu vực, luồng không khí trở nên khô và nóng
gây nên hiện tượng gió phơn vào thời kỳ tháng IV – VII .
+ Mùa đông gió mùa đông bắc tiến vào lưu vực đã bị các dãy núi ngăn cách Sông
Chu với Sông Mã và Sông Chu với Sông Cả chặn lại, nên khả năng ảnh hưởng của
gió màu Đông Bắc ở vùng thượng lưu Sông Chu ít hơn, Đây là nguyên nhân chính
gây ra mùa đông khô lạnh và ít mưa .
1.4. Đặc điểm thuỷ văn công trình
Chế độ dòng chảy trên sông suối chia làm hai màu rõ rệt : Mùa lũ và mùa kiệt. Trên
sông Chu, mùa lũ kéo dài từ tháng VII – X chiếm từ 63 – 73 % mùa cạn từ tháng XI
– VI ba tháng có lượng dòng chảy lớn nhất là các tháng VII – IX chiếm từ 52 – 60%
Tháng có lượng dòng chảy lớn nhất muộn hơn so với sông mã 1 tháng vào tháng IX
chiếm từ 20 – 40% tổng lượng dòng chảy năm .
Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4

Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 4

Ngành: Công trình thuỷ lợi

Bảng 1-1 : Lưu lượng nước lớn nhất qua các thời đoạn thi công mùa kiệt
Thời
đoạn

Tháng
XI-III

Tháng
XI-IV

Tháng
XI-V

Tháng
XI-VI

Tháng
XII-III

Tháng
XII-IV

Tháng

XII-V

Tháng
XII-VI

Qmax5%
(m3/s)

1670

1730

1910

1920

292

438

1230

1420

Bảng 1-2 : Lưu lượng nước bình quân ngày lớn nhất trong 10 ngày của 3 tháng mùa kiệt
Thời
Tháng XII
Tháng I
Tháng II
1-10

11-20 21-31 1-10
11-20 21-31 1-10
11-20 21-28
đoạn
5%
Qmax
137.0 106.0 101.0 103.0 86.4
67.7
75.7
67.2
65.8
(m3/s)
Lưu lượng lớn nhất tháng 12 :

Qmax 10% = 176,0(m3/s)

Bảng 1-3 : Quan hệ Z ~ W Hồ
Z(m)
WHồ(106m3)
Z(m)
WHồ(106m3)
Z(m)
WHồ(106m3)

22
0.00
55
96.35
90
549.99

Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

25
0.93
60
132.70
95
659.05

30
5.21
65
177.34
100
781.83

35
13.58
70
230.75
105
917.55

40
27.10
75
293.98
110
1065.4

45
45.53
80
368.14

50
67.84
85
453.42

Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 5

Ngành: Công trình thuỷ lợi

Hình 1-1 : Đường quan hệ Z ~ WHồ
Bảng 1-4 : Quan hệ Z ~ Q tại hạ lưu tuyến đập
Z(m)

27.3

27.8

28.3

28.8

29.3

29.8

30.3

30.8

31.3

Q(m3/s) 25.9

57.2

103.1

163.2

240.2

334.4

447.4

577.3

730.3

Z(m)

31.8

32.3

32.8

33.3

33.8

34.3

34.8

35.3

35.8

Q(m3/s)

915

1124. 1351.2 1595.5 1858.9 2147.3 2453.2 2779.5 3130.1

Z(m)

36.3

36.8

37.3

37.8

38.3

38.9

39.3

39.8

Q(m3/s) 3500 3891

4306

4733

5174

5637

6122

6615

Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 6

Ngành: Công trình thuỷ lợi

Hình 1-2 : Đường quan hệ Z ~ Q tại hạ lưu đập

Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 7

Ngành: Công trình thuỷ lợi

1.4.1.Về các dòng chảy lũ : Ta có các đường quan hệ của các đường quá trình
lũ là

1230

Hình 1-3 : Đường quá lũ P=5% mùa kiệt

5050

Hình 1-4 : Đường quá lũ P=5% mùa lũ.
Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 8

Ngành: Công trình thuỷ lợi

7520

Hình 1-5 : Đường quá lũ P=1% mùa lũ.
1.5. Điều kiện dân sinh kinh tế:
1.5.1.Tình hình dân sinh kinh tế:
Khu vực xây dựng công trình nằm trên địa phận xã Xuân Mỹ, Thường Xuân ,Thanh
Hoá .Là xã miền núi ,dân cư thưa thớt, cơ sở công nghiệp ,dịch vụ ,trường học ,bệnh viện
,điện nước, thông tin liên lạc còn thiếu thốn, hầu như không có .Để xây dựng công trình
cơ sỏ hạ tầng như hiện nay phải làm mới hoàn toàn .Về giao thông vận tải duy nhất chỉ có
đường đá dăm thâm nhập nhựa từ thành phố Thanh Hoá đến công trường .Giao thông
giữa hai bờ chủ yếu bằng thuyền và bè mảng.
1.6.Nhiệm vụ ,quy mô công trình :
1.6.1. Nhiệm vụ công trình
-

Giảm lũ với tần suất 0,6%, bảo đảm mực nước tại Xuân Khánh không vượt quá
13,71 m ( Lũ lịch sử 1962) .

Cấp nước cho công nghiệp và sinh hoạt với lưu lượng 7715m3/s .
Tạo nguồn nước tưới ổn định cho 86.862 ha đất canh tác (Trong đó nam Sông Chu
là 54.043 ha,Bắc Sông Chu–Nam sông Mã là 32.831 ha ).
Kết hợp phát điện với công suất lắp máy (88 - 97) MW .
Bổ sung nước mùa kiệt cho hạ du để đẩy mặt, cải tạo môi trường sinh thái với lưu
lượng Q = 30,42 m3/s.

Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 9

Ngành: Công trình thuỷ lợi

1.6.2. Quy mô công trình đầu mối và các thông số kỹ thuật của hạng mục công trình:
- Công trình cấp I : Bao gồm
+ Hồ chứa nước
- Diện tích lưu vực

5708 km 2

- Mực nước lớn nhất thiết kế p = 0,01%

120,27 m

- Mực nước lớn nhất kiểm tra p = 0,01%

122,8 m

- Mực nước phát điện sau lũ

110,00m

- Mực nước dâng bình thường

113,3 m

- Diện tích hồ ( với MNDBT )

32,9 km 2

- Mực nước chết

75,0 m

- Dung tích chết (WC)

294,00 x 106 m3

- Dung tích hữu ích (Whi)

1.070,8 x 106 m 3

- Dung tích phòng lũ

300,000 x 10 6 m3

+ Đập chính
Loại Đập : Đập được lựa chọn là đập đá đổ bê tông bản mặt
Các kích thước cụ thể :
-

Cao độ đỉnh đỉnh đập

121,3 m

-

Cao độ đỉnh tường chắn sóng

122,5 m

-

Chiều cao đập lớn nhất

111,5 m

-

Chiều dài đập

1012 m

-

Chiều rộng mặt đập

10m

-

Độ dốc mái thượng lưu

1 :1,4

-

Độ dốc mái hạ lưu

1 :1,5

+ Đập phụ
+ Đập tràn
+ Tuynen lấy nước Dốc Cáy
+ Các đường thi công
-

Công trình cấp II : Các nhà, ban quản lý

-

Công trình cấp III.
+ Tuynen xả lũ thi công 2
+ Tường chắn đất hạ lưu đập tràn
+ Kênh xả của đập tràn

+ Công trình bảo vệ bờ hạ lưu

-

Công trình cấp IV
+ Đường quản lí vận hành xác định theo tiêu chuẩn đường ôtô, đê quai mùa
khô, kênh dẫn dòng thi công

Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 10

Ngành: Công trình thuỷ lợi

+ Lán trại, công xưởng
1.6.3 Các hạng mục công trình
Công trình Hồ Chứa nước Cửa Đạt có các hạng mục công trình như sau
-

Công trình chính :
+ Đập chính .
+ Đập tràn xả lũ .

-

Các công trình thứ yếu :
+ Cầu qua sông chu
+ Khu quản lý
+ Đường quản lý
-

Công trình phụ trợ chủ yếu :
+ Tuy nen dẫn dòng thi công
+ Đê quai
+ Đường thi công

1.7 .Điều kiện xây dựng công trình :
1.7.1.Nguồn vật liệu xây dựng thiên nhiên:
-

Vật liệu đất :

Đối với đập chính Cửa Đạt đã tập trung khảo sát chủ yếu ở các mỏ VL3 , VL4A ,
VL4B , VL11 , và VL12 . Nhìn chung các mỏ này đều gần khu vực tuyến đập và có
thể khai thác làm vật liệu lõi chống thấm , trữ lượng và chất lượng đảm bảo .
-

Vật liệu cát sỏi :

Đã khảo sát 59 mỏ nằm dọc theo các sông Khao, Sông Âm, sông Đạt và chủ yếu trên
sông Chu Mức độ khảo sát chủ yếu mới ở giai đoạn BCNCKT, phạm vi và độ sâu
khảo sát còn hạn chế.Tổng trữ lượng khai thác của các mỏ trong giai đoạn đầu dự
kiến khoảng 5 000 000 m3 (chủ yếu là cát ) đủ đáp ứng yêu cầu về khối lượng.
- Vật liệu đá :
Đã tập trung khảo sát các mỏ đá VLĐ 9A, VLĐ 9B. Trữ lượng đã khảo sát ở mỏ

VLĐ 9A ước tính khoảng 25 700 000 m 3 (Khai thác đến cao trình + 40). Trữ lượng
đã khảo sát được ở mỏ VLĐ 9B ( khai thác đến cao trình + 40) ước tính khoảng
2.300.000 m3 . Đá là Riolit cứng chắc đáp ứng yêu cầu về chất lượng đối với đá đắp
đập và vật liệu bê tông. Cự ly vận chuyển đến tuyến đập khoảng 4 km. Tuy nhiên vấn
đề lớn ở đây chiều dày tầng phủ và đá phong hoá hoàn toàn đến đá phong hoá vừa
khá dày dẫn đến khối lượng bóc bỏ lớn.Vì vậy cần khoanh vùng những vùng có tầng
phủ mỏng để quy hoạch và khai thác dần. Vật liệu thải có thể tận dụng để đắp tôn
khu san nền bên bờ phải để giảm chi phí bóc bỏ tầng phủ .
Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 11

Ngành: Công trình thuỷ lợi

1.7.2 .Về giao thông vận tải :
1.7.2.1. Đường từ ngoài đến công trường :
Đường từ ngoài đến công trường duy nhất hiện nay chỉ có đường nội bộ rải nhựa từ
thành phố Thanh Hoá đến công trường khoảng 60km .Theo quyết định số 503 QĐ/BNNXD ngày 02/03/2004 của Bộ trưởng Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn đoạn đường
từ Mục Sơn đến Cửa Đạt được nâng cấp theo tieu chẩn đường cấp III miền núi (vận tốc
xe tính toán 40km/h);bề rộng nền đường nền đường B=9.0m;bề rộng lề đường L d =
(2x1.5) =3.0m để vận chuyển thiết bị và nguyên vật liệu đến công trường đường được an
toàn ,thuận lợi,thuận tiện.
1.7.2.2 Đường trong công trường :
1.7.2.2.1 Đường thi công:
Đường thi công được ký hiệu là RCO,RO1,RO2,…Theo quy phạm thiết kế đường thi

công 14TCN 43-85 và quyết định phê duyệt tổng mặt bằng thi công đợt I của bộ , toàn bộ
đường thi công khu đập chính công trình đầu mối thủy lợi Hồ chứa nước Cửa Đạt đều được
thiết kế theo tiêu chuẩn đường thi công công trình thủy lợi cấp một ,chiều rộng mặt đường
Bm =9.5m, bề rộng lề đường Ld=(2x1.0)=2.0m,không gia cố ,mái nền đào m = (0.5 ÷ 1.0);mặt
nền đắp m= 1.5;độ dốc ngang lề đường ilề =5%;độ dốc ngang mặt đường imặt =3%;bán kính
cong nằm min Rmin =60m ;bán kính cong đứng Rlồimin =700m, Rlõmmin =250m.
1.7.2.2.2 Đường nội bộ :
Đường nội được ký hiệu RC1,RC2 vv…Loại đường này phục vụ giao thông trong khu
lán trại ,công xưởng phụ trợ .Là đường cấp III,bề rộng nền đường B =7.0m,bề rộng mặt
đường Bm =5.5m;bề rộng lề đường Ld =(2x0.75) =1.5m ;không gia cố .Mặt đường cấu tạo
bằng đá răm thâm nhập nhựa .Các tiêu chuẩn kỹ thuật khác giống đường thi công .
1.7.2.2.3. Phà tạm vượt sông Chu :
Cách tuyến đập 1km về phía hạ lưu có xây dựng bến phà tạm vượt sông Chu
-Tải trong : H13 –X60
- Loại phà sử dụng : Phà 18T , hao dải phao cấu tạo cho phà tự chạy nhờ sức nước.
- Vận hành : Bằng pulicáp và Ca Nô đẩy .
- Có tổng chiều dài là 112,51 m ( Trong đó phía tả 57,5m , phía hữu 55,01m )
- Độ dốc dọc : I = 12%, không có dốc ngang.
- Bề rộng mặt bến từ (7-9)m

Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 12

Ngành: Công trình thuỷ lợi

CHƯƠNG 2 : CÔNG TÁC DẪN DÒNG THI CÔNG
2.1.Mục đích, ý nghĩa và các nhân tố ảnh hưởng tới dẫn dòng thi công :
2.1.1Mục đích và ý nghĩa:
Công trình đầu mối thuỷ lợi được xây dựng trên lòng sông nên chịu ảnh hưởng rất
nhiều của chế độ dòng chảy , muốn xây dựng được các công trình trên lòng sông
ta phải đắp đê quai ngăn nước để giữ cho hố móng được khô ráo.Dòng nước sẽ
được dẫn qua công trình phụ trợ khác
Trên sông Chu hàng năm chế độ dòng chảy thay đổi rất lớn,mùa kiệt lưu lượng rất
nhỏ nhưng về mùa lũ thì lưu lượng tăng lên đột ngột.Lưu lượng các mùa thay đổi
lớn kéo theo sự thay đổi lớn mực nước trong sông dẫn đến biện pháp dẫn nước
từng mùa khác nhau. Vì vậy công tác dẫn dòng thi công rất phức tạp,chi phí cho
các công trình dẫn dòng lớn. Nên việc giải quyết đúng các phương án dẫn dòng sẽ
giảm giá thành xây dụng và rút ngán thời gian thi công công trình.
2.1.2 Các nhân tố ảnh hưởng:
2.1.2.1Điều kiện địa chất:
Cấu tạo địa chất khá phức tạp tầng phủ và đới phong hoá rất, dày đặc biệt là bên
bờ trái, có nhiều đoạn đứt gãy bậc IV bậc V cắt qua tuyến đập ,song song với
tuyến tuynen và tuyến tràn
Ở vùng tuyến đập chính : Tầng phủ 2 vai dày, lòng sông có lớp cuội sỏi khá dày,
các đứt gãy chính đều cắt qua tuyến đập.
Tuyến công trình xả lũ : Do tầng phủ và lớp phong hoá 2 vai khá dày nên chỉ có
thể bố trí công trình bê tông bên bờ phải.
Tuyến tuynen : Bố trí bên bờ phải , khu vực này gồm phiến đá granit , phiến thạch
anh có cường độ cao
2.1.2.2Điều kiện thuỷ văn:
Chế độ dòng chảy trên sông suối chia làm 2 mùa rõ rệt mùa lũ và mùa kiệt.Mùa lũ
từ tháng VI dến tháng X . Mùa kiệt từ tháng XI đến tháng V.Chế độ dòng chảy
phụ thuộc vào chế độ dòng chảy trên sông Chu và sông Mã.
Đặc trưng dòng chảy năm,dòng chảy lũ và dòng chảy kiệt đã trình bày chi tiết

trong chương1.
Lưu vực sông Chu có mùa mưa bắt đâù từ tháng V đến tháng X chiếm 81 ÷ 89%
lượng mưa năm.Ba tháng có lượng mưa lớn nhất (VIII ÷ X) chiếm từ 46 ÷ 60%
lượng mưa năm.Tháng có lượng mưa lớn nhất thuộc lưu vực sông Chu và đồng
bằng vào tháng IX chiếm từ 18 ÷ 26% lượng mưa năm.Mùa khô bắt đầu từ tháng
XI đến tháng IV năm sau có lượng mưa chiếm từ 20 ÷ 25% lượng mưa năm.Tháng
có lưu lượng nhỏ nhất thường vào tháng I hoặc II chiếm 1 ÷ 2% lượng mưa năm.
2.1.2.3Điều kiện địa chất thuỷ văn:
Kết quả khảo sát cho thấy mực nước ngầm ở thềm sông xấp xỉ mực nước sông,
còn ở 2 vai vào mùa khô nước ngầm thường nằm sâu 20 ÷ 30m, càng lên cao càng
thấp hơn nhiều. Mực nước ngầm tại vị trí giáp với vai đập ở cao trình +70 ÷ +100.
Trong tầng phủ hệ số thấm thay đổi từ 2.10-5 ÷ 1.10-3cm/s tuỳ theo tính chất đất,
còn trong đá gốc lượng mất nước phụ thuộc vào độ nứt nẻ của đá dao động từ 0.01
÷ 0.02(l/ph/m).

Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 13

Ngành: Công trình thuỷ lợi

Theo kết quả phân tích ,thành phần hoá học nước sông và nước ngầm là
Bicacbonat Clorua Natri Canxi.
2.1.2.4 Cấu tạo và bố trí công trình thuỷ công:
Hệ thống công trình đầu mối được xây dựng trên sông Chu tại tuyến chọn III B 11.Tại đây bố trí phương án đập đá đổ chống thấm bằng bản mặt bê tông.Công trình

xả lũ là tràn xả mặt có ngưỡng thực dụng ,tràn này được đặt tại eo yên ngựa bên
vai phải đập,tràn thuộc loại ngưỡng thực dụng nối tiếp với dốc nước và tiêu năng
bằng mũi phun, tuyến tràn thẳng nối tiếp với phần cong sông Chu tạo cho dòng
chảy hố xói nối tiếp thuận với dòng sông chính
Từ đặc điểm kết cấu công trình ta thấy kết cấu đập cho phép thi công từng phần
được, và khi dẫn dòng thi công ta có thể dẫn dòng đồng thời qua công trình dẫn
dòng và đoạn đập đang xây dở đã được gia cố trong mùa lũ, trong khi đó vẫn có
thể xây dựng tiếp các đoạn đập ở trên cao.Do đó trong quá trình thiết kế phương
án dẫn dòng ta cần phân tích kĩ đặc điểm này để co thể có phương án hợp lí nhất.
2.1.2.5 Yêu cầu lợi dụng tổng hợp dòng chảy hạ lưu:
Việc cung cấp nước cho hạ du là yêu cầu bắt buộc không thể ngừng trong thời
gian thi công dài được vì sông Chu là nguồn cung cấp nước chính cho hệ thống
thuỷ nông tưới cho 50.000ha đất canh tác và phục vụ dân sinh.Theo lịch dung
nước địa phương việc cấp nước chỉ dừng khoảng 15 ngày cuối vụ đông xuân (đầu
tháng V)và 15 ngày vào tháng X.Do đó trong quá trình thi công phải cấp nước liên
tục cho hạ du với lưu lượng tối thiểu đủ đáp ứng yêu cầu nước dung , cấp nước
cho hệ thống thuỷ nông sông Chu, cho thành phố và các cơ sở công nghiệp hiện
có.
Do vậy trong quá trình thiết kế cần chọn phương án dẫn dòng thi công đảm bảo
cung cấp đủ nước cho hạ du.
2.2 Phương án dẫn dòng thi công :
2.2.1 Phương án 1:( Năm thứ nhất làm công tác chuẩn bi).
Năm thứ 1: - Mùa kiệt : Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp;
- Mùa lũ : Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp;
Năm thứ 2: - Mùa kiệt : Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp;
- Mùa lũ : Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp;
Năm thứ 3: - Mùa kiệt : Dẫn dòng qua tuynen2;
- Mùa lũ
: Dẫn dòng qua tuynen 2 kết hợp với đáy đập
tràn xả lũ

Năm thứ 4: - Mùa kiệt : Dẫn dòng qua tuynen 2;
- Mùa lũ : Dẫn dòng qua tuynen 2, đáy tràn xả lũ chính;
Năm thứ 5: - Mùa kiệt : Dẫn dòng qua tuynen 2;
- Mùa lũ : Dẫn dòng qua tràn xả lũ chính;
2.2.2 Phương án 2 : ( Năm thứ nhất làm công tác chuẩn bi).
Năm thứ 1: - Mùa kiệt : Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp
- Mùa lũ : Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp
Năm thứ 2: - Mùa kiệt : Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp
Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 14

Ngành: Công trình thuỷ lợi

- Mùa lũ
Năm thứ 3: - Mùa kiệt
- Mùa lũ
Năm thứ 4: - Mùa kiệt
- Mùa lũ
Năm thứ 5: - Mùa kiệt
- Mùa lũ
2.3 Lựa chọn phương án dẫn dòng :

: Dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp
: Dẫn dòng qua cống

: Dẫn dòng qua cống kết hợp với đáy đập tràn tạm
: Dẫn dòng qua cống
: Dẫn dòng qua cống và đáy tràn xả lũ ;
: Dẫn dòng qua cống
: Dẫn dòng qua tràn xả lũ chính

-Phân tích đánh giá ưu - nhược điểm cửa từng phương án:
2.3.1 Phương án 1:
Do tuyến tuynen được đặt ngay trên nền đá cứng nên khối lượng bóc móng
yêu cầu ít địa chất tương đối ổn định , thuận lợi cho quá trình thiết kế. Mặc dù nằm trong
nền đá cứng nên quá trình thi công đào hầm khó khăn nhưng bù lại phần gia cố tuynen lại
không phức tạp ,cường độ thi công không lớn.Trong quá trình thi công có thể tận dụng
kết hợp dẫn dòng qua thân đập đang xây dựng dở được gia cố bề mặt.Tuy nhiên trong
phương án này không tận dụng được TN2 ,thi công xong tiến hành lấp bịt TN2 không có
lợi về kinh tế. Mặc dù vậy với phương án này ta thi công được liên tục với cường độ cao
mà vẫn đảm bảo chất lượng công trình.
2.3.2. Phương án 2 :
Khi thi công cống dẫn dòng qua phần lòng sông ta có thể tận dụng bóc
móng cho quá trình thi công đập qua phần lòng sông . Mặc dù vậy phương pháp này cũng
có nhều bất cập . Ngoài ra khi thiết kế cống phải đảm bảo chất lượng tốt vì nó nằm ở đáy
đập ,chịu tải trọng lớn của đập, mặt khác do hố móng luôn chịu ảnh hưởng lớn của mực
nước ngầm nên quá trình thi công phải xử lý rất phức tạp và để kịp thời cho dẫn dòng thi
công cống yêu cầu lớn có thể ảnh huởng đến tiến độ chung của toàn bộ công trình . Chọn
phương án dẫn dòng :
2.3.3.Lựa chọn phương án :
Từ những nhận xét trên ta thấy trình tự dẫn dòng theo phương án 1 là khả thi hơn.
Do đó ta chọn phương án 1 làm phương án thiết kế dẫn dòng.
Trình tự dẫn dòng thi công theo phương án 1 trong 6 năm (Trong đó có năm đầu
tiên làm công tác chuẩn bị).Theo phương án này công trình tạm có tuynen (TN2) dẫn
dòng bên bờ phải tại cao độ +30 với tiết diện tròn φ = 9m

2.4.Xác định lưu lượng dẫn dòng thi công :
2.4.1 Xác định cấp công trình : Theo điều 4.2.6 trong tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXD
285 : 2002 công trình đầu mối thuỷ lợi dự án Hồ chứa nước Cửa Đạt thuộc cấp I.

2.4.2 Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công:
Lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công là lưu lượng lớn nhất trong thời đoạn
thiết kế dẫn dòng ứng với tần suất thiết kế dẫn dòng thi công đã chọn .

- Lưu lượng thiết kế dẫn dòng mùa khô ứng với tần suất lưu lượng tháng lớn
nhất (theo tài liệu thủy văn):
Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Q max ,P=5 % = 1230 m3/s
Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 15

Ngành: Công trình thuỷ lợi

- Lưu lượng dẫn dòng mùa lũ :
Q max,P=5% = 5080 m3/s
Q max,P=1% = 7520 m3/s

2.4.3 Thời đoạn dẫn dòng
Căn cứ vào bố trí công trình đầu mối và đặc điểm khí tượng thuỷ văn chọn :
Mùa kiệt từ tháng 12 dến tháng 5 năm sau (T=6 tháng)
Mùa lũ từ tháng 6 đến tháng 11 (T=6 tháng)

Bảng 1.1:Công tác dẫn dòng thi công được thực hiện theo trình tự sau:
Năm
xây
dựn
g
(1)

Năm
thứ
1

Năm
thứ
2

Năm
thứ
3

Lưu lượng
dẫn dòng
thiết
kế(m3/s)
(4)

Thời gian

Hình thức dẫn
dòng

(2)

(3)

Mùa khô từ
tháng 12 dến
tháng 5

Lòng sông thu
hẹp(bên bờ
trái)

1230

Mùa lũ từ tháng
6 đến tháng 11

Lòng sông thu
hẹp(bên bờ
trái)

5080

Mùa khô từ
tháng 12 dến
tháng 5

Lòng sông thu
hẹp

1230

Mùa lũ từ tháng Lòng sông thu
6 đến tháng 11
hẹp

5080

Mùa khô từ
tháng 12 dến
tháng 5

Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Tuynen dẫn
dòng

1230

Công việc và các mốc khống
chế
(5)
-Đắp đê quai dọc bên bờ phải
1/2005 cao độ thượng lưu đến
+33,81 (m)
-Cao độ hạ lưu đến + 33,25
(m)
-Đào tuynen ,móng tràn đợt 1
-Đắp thềm bờ phải đến +42,0
-Tiếp tục thi công tuy nen

- Đào móng đập 2 bờ trai phải
-Tiếp tục đào móng tràn.
-Tiếp tục đào móng và đắp đập
phần bờ phải đến cao trình +62
-Tiếp tục đào móng khoan phụt
và đổ bê tông bờ trái
-Tiếp tục thi công tuy nen 2 và
đào móng tràn.
-Tiếp tục đắp đập bờ phải đến
cao trình +75
-Tiếp tục khoan phụt và đổ bê
tông bản chân bờ trái cao trinh
thiết kế.
-Thi công xong tuy nen 2
-Tiếp tục đào móng tràn xả lũ.
-Đắp đê quai thượng lưu đến +43
-Đắp đê quai hạ lưu đến +31(m)
-Đào móng khoan phụt ,xử lý
Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Mùa lũ từ tháng
6 đến tháng 11

Năm
thứ
4

Trang 16

Tuy nen dẫn
dòng và đoạn
đập lòng sông
tại +50

5080

Ngành: Công trình thuỷ lợi

nền , đổ bê tông bản chân và
đắp đập phần lòng sông đến
+50,rộng 200 m
-Tiếp tục đào móng tràn xả lũ.
-Đổ bêtông tràn xả lũ
-Đắp đập bờ phải đến cao trình
+93

Mùa khô từ
tháng 12 dến
tháng 5

Tuynen dẫn
dòng

1230

-Đổ bê tông trụ pin và đáy tràn
xả lũ đến cao trình +85

-Đắp đập phần lòng sông và
phần bờ trái theo mặt cắt
chống lũ +93 , hạ lưu đến cao
trình +60

Mùa lũ từ tháng
6 đến tháng 11

Tuy nendẫn
dòng và đáy
tràn chính

5080

-Đắp đập phần hạ lưu lòng
sông đến cao trình +85

Mùa khô từ
tháng 12 dến
tháng 5

Tuy nen dẫn
dòng

-Đổ bê tông bản mặt đến cao
Năm
1230
trinh +93 (m)
thứ
-Đắp đập đến cao trình thiết kế.

5
-Đổ bêtông bản mặt toàn tuyến
Mùa lũ từ tháng
tràn chính
13200
-Hoành triệt tuynen cuối tháng 12
6 đến tháng 11
-Hoàn thiện công trình
Ghi chú : Các cao trình đê quai và các cao độ khống chế ở bảng trên được xác định dựa
vào tính toán thuỷ lực dẫn dòng và quá trình điều tiết lũ ở phía sau.
2.5 Tính toán thuỷ lực phương án dẫn dòng :
2.5.1Tính toán thủy lực dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp mùa kiệt,mùa lũ năm thứ nhất:
2.5.1.1

Mục đích:
•
•
•
•

Xác định quan hệ Q ~ ZTL khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp;
Xác định cao trình đê quai thượng và hạ lưu;
Xác định cao trình đắp đập chống lũ cuối mùa khô;
Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy;

2.5.1.2 Xác định mức độ thu hẹp của lòng sông :
Mức độ thu hẹp lòng sông phải hợp lý . Một mặt phải đảm bảo yêu cầu về
mặt thi công , mặt khác đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp cho hạ du mà
không gây xói lở.
Sơ đồ tính toán:

Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 17

Ngành: Công trình thuỷ lợi

Cao tr×nh ®¾p ®Ëp v­ît lò

ω

Mùc n­íc lò tÝnh to¸n

1

ω

2

Mùc n­íc kiÖt

Hình 2-1: Mặt cắt ngang sông

Cao tr×nh ®¾p ®Ëp v­ît lò
Ztl
Zhl

V

Hình 2-2: Mặt cắt dọc sông
Theo tiêu chuẩn nghành thiết kế dẫn dòng trong xây dựng công trình thuỷ lợi
14TCN 57-88 mức độ thu hẹp của lòng sông xác định theo công thức:
ω
K = 1 × 100%
ω2
Trong đó :
K : Là mức độ thu hẹp lòng sông ,thường từ 30% ÷ 60% ;
ω1 : Tiết diện ướt của lòng sông mà đê quai và hố móng chiếm chỗ (m 2)
ω 2 :Tiết diện ướt ban đầu của lòng sông (m2)
Giả thiết các cấp lưu lượng dẫn dòng vào mùa lũ Qi(m3/s) và từ quan hệ Q ~ ZHL ta
xác định được ZHL (m)
Giả thiết ∆Z gt (m) .Mực nước sông phía thượng lưu là:
ZTL=ZHL + ∆Z gt (m)
Dựa vào mặt cắt địa hình ứng với mực nước Z TL (m) ta xác định được diện tích
mặt cắt ướt ban đầu là ω 2 (m2)
diện tích ướt của lòng sông thu hẹp là ω1 (m2) .Do đó ta tính được:

K=

ω1
× 100%
ω2

Lưu tốc bình quân tại mặt cắt co hẹp :
Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4

Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 18

Ngành: Công trình thuỷ lợi

Q tk d .d
Với ε :Hệ số thu hẹp bên ε =0,95
ε(ω2 − ω1 )
(Theo giáo trình thi công với trường hợp thu hẹp 1 bên)
Vc =

Q tk d .d
ε (ω 2 − ω1 )
Xác định độ cao nước dâng ∆Z tt theo công thức :
⇒ Vc =

2

2

V
1 V
∆Z = 2 × C − O
2g 2g
ϕ
tt

Trong đó :
ϕ : Hệ số lưu tốc ϕ =0,8 ÷ 0,85 Chọn ϕ =0,85
(Theo giáo trình thi công với mặt bằng đê quai dạng hình thang )
Vc : Lưu tốc mặt cắt thu hẹp
V0 : Lưu tốc tới gần , với:
Q tk d .d
V0 =
ω2
Nếu ∆Z gt ≈ ∆Z tt thì giả thiết ban đầu là đúng ,còn nếu không thì giả thiết lại các giá trị
∆Z và tính toán tiếp đến khi ∆Z gt ≈ ∆Z tt thì dừng lại.
Trong quá trình tính toán :Về mùa kiệt Qmax 5% = 1230 (m3/s) ⇒ ZHL = 32,5(m)
Về mùa lũ Qmax 5% = 5050 (m3/s) ⇒ ZHL = 36,8( m)
Xác định mực nước sông phía thượng lưu về mùa lũ
Z TL=ZHL + ∆Z
Từ lưu lượng dẫn dòng thiết kế mùa khô Qmax 5% = 1230(m3/s) ,ta giã thiết nhiều ∆ Z
Qua tính toán ta được bảng sau:
ω 1(m2)
ω 2(m2)
Qtt(m3/s)
ΔZgt
Vc(m/s) Vo(m/s)
ΔZtt
K
1230
0,6
148
502
3,52
2,36
0,598

30%
gt ≈
tt
∆Z = 0.6(m).
Giá tri ∆ Z :Qua tính toán ∆Z
Xác định được mực nước sông phía thượng lưu khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp
là : ZTL = 32,5 +0,6 = 33,1 (m);
Tương tự dẫn dòng thi công trong mùa lũ thì qua tính toán dẫn dòng qua lòng sông thu
hẹp mực nước dâng lên ∆ Z = 3,695 (m)
Như vậy khi dẫn dòng mùa lũ thi mực nước thượng lưu :
ZTL=36,8+3,6954 ≈ 40,5(m)
2.5.1.3.Ứng dụng kết quả tính toán:
• Xác định cao trình đắp đập vượt lũ:
Trong mùa lũ năm thứ nhất ta vẫn dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp. Trong thời
gian này ta thi công đắp đập phần bờ trái. Cao trình đắp đập ở phần tiếp giáp với
lòng sông phải đảm bảo lớn hơn mực nước lũ.tức là cao trình đắp đập bờ trái lớn
hơn 40,5 m.
• Đề ra biện pháp gia cố, bảo vệ
Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 19

Ngành: Công trình thuỷ lợi

Để bảo vệ đập trong thời gian này ta làm các rọ đá vây quanh bảo vệ đập chống

sạt lở;
2.6.Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua tuynen vào mùa kiệt năm thứ 2,3,4.
2.6.1Mục đích tính toán:
Tính toán thuỷ lực qua tuynen nhằm xây dựng quan hệ giữa lưu lượng dẫn dòng
và cao trình mực nước thượng lưu:
2.6.1.1Nội dung tính toán:
• Các thông số chính của tuynen:
φ
Đường kính tuynen:
= 9(m).
Chiều dài tuynen :
L = 802,3(m).
∇ = +30.(m)
Cao độ cửa vào tuynen
Độ dốc tuynen
i = 0,001.
Hệ số nhám
n = 0,014 (Tra phụ lục 4-3 bảng tra thuỷ lực).
• Các bước tính toán:
Ứng với mỗi giá trị Qi giả thiết chế độ chảy qua tuynen .
Áp dụng các công thức tương ứng để tính ra độ cao trước cống H.
So sánh H với độ cao cống D để kiểm chứng lại chế độ chảy ở trên
H ≥ 1,4D
Chảy có áp
H ≤ 1,2D và hn < D Chảy không áp
1,2D ≤ H ≤ 1,4D
Chảy bán áp
Tính độ sâu phân giới, độ sâu dòng đều:
Tính các cấp lưu lượng Qi (m3/s)
Độ sâu phân giới hk

Với mặt cắt hình tròn thì hk tính theo công thức: hk = Sk*d
Trong đó : d:Đường kính tuy nen
Q: lưư lượng qua tuy nen
α .Q 2
Sk :Tra phụ lục 9-2 từ ξ k với ξ k =
g .d 5

g: Gia tốc trọng trường g = 9,81(m/s2)
α : Hệ số lưu tốc , lấy α =1.
+ Ứng với Q=100m3/s .Giả thiết chế độ chảy của tuynen là không áp :
Với tuynen dài L>(8 ÷ 10)D do ảnh hưởng của sức cản dọc trên thân tuynen nên
dòng chảy trong thân tuynen thực chất là dòng chảy không đều trên đoạn kênh
.Lúc đó không phải đơn thuần độ sâu thượng hạ lưu quyết định hình thức chảy mà
còn do chiều dài, độ dốc, độ nhám của tuynen quyết định .Trong trường hợp đó về
phương diện thuỷ lực phải coi cống như một đập tràn đỉnh rộng nối tiếp với đoạn
kênh để xét . Nên trong trường hợp này ta coi dòng chảy trong tuynen như dòng
chảy qua đập tràn nối tiếp với kênh.Chiều dài đoạn đập tràn lấy sơ bộ l=1,4D
Độ sâu phân giới hk,với mặt cắt tròn được tính theo công thức:
hk = Sk × D
Trong đó : D : Đường kính tuynen D=9m
Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 20

Ngành: Công trình thuỷ lợi

Sk : Tra từ phụ lục 9-2(Bảng tra thuỷ lực). từ ξ k =

αQ 2
gD 2

α

: Hệ số cột nước lưu tốc,lấy α =1
g : Gia tốc trọng trường g=9,81 (m/s2)
Do đó ξk =

1 ×100 2
= 0,017
9,81 × 9 5

Tra bảng tra thuỷ lực ta có Sk = 0,36

Độ sâu phân giới : hk = 0,36 * 9 =3,24(m).
Mặt khác từ Q=100(m3/s) ta tra quan hệ Q ~ ZHL ta có ZHL= 28,27(m)
Với Zđay sông =26,5(m) ta có cột nước hạ lưu là
hHL=28,27-26,5= 1,78 (m).
Ta thấy hHL
h

k

k
hx

hk

hn

l = 1,4d

Hình 2-3: Định tính đường mặt nước trong tuynen không áp
Đoạn từ cửa ra đến L=(8 ÷ 10)H tính như kênh , đoạn cửa vào được tính như đập tràn
đỉnh rộng.Giả sử đường mặt nước trong thân tuynen là đường nước đổ b 1 ta phải xác định
chính xác cột nước hx đầu kênh để biết được chế độ chảy của tuynen.
Trình tự tính toán được thực hiện như sau:
Lập bảng tính toán với
Cột1: Giả thiết các giá trị cột nước của hx từ hra với thứ tự tăng dần.
Cột2: Xác định diện tích mặt cắt ướt qua tuynen ω i (phụ lục 14-2 bảng tra TL).
Cột3: Vận tốc dòng chảy trong tuynen Vi=

Qi
.
ωi

Cột4: Bán kính thuỷ lực trong tuynen Ri (phụ lục 14-2 bảng tra thuỷ lực).
Cột5: Tính giá trị

V2
2.g

Cột6: Xác định hệ số Sedi

1 16

C= R
n

Cột7: Trị số độ dốc thuỷ lực

Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Ji =

Vi 2
Ci2 Ri

Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 21

Ngành: Công trình thuỷ lợi

J tb =

Cột8: Độ dốc trung bình:

J i + J i +1
2

αVi 2
Cột9: Năng lượng đơn vị của dòng chảy ∋i = hi +

2g
Cột10: Hiệu năng lượng giữa 2 mặt cắt ∆ ∋ = ∋i-∋i-1
Cột11: Khoảng cách giữa 2 mặt cắt ∆l =

∆
i − j tb

Cột12: Khoảng cách cộng dồn L
Từ đoạn từ cửa vào tuynen đến đoạn có độ sâu h x = 3,91(m) là đập tràn đỉnh rộng.So sánh
chỉ tiêu chảy ngập phân giới ta có:

hx
hN
3, 6
=
=1,11 <(
)pg = 1,25( theo P.G Kixêlép).
3, 24
hk
hK `
Như vậy phần đầu tuynen làm việc như đập tràn đỉnh rộng chảy không ngập.
Khi đó theo công thức tính đập tràn đỉnh rộng ta có :

Q = ϕ .ω. 2.g .( H 0 − hx )

Q2
⇒ H0 = 2 2
+ hx
ϕ .ω .2.g

Giả thiết cửa vào của tường cánh lượn tròn , theo bảng 14-12 bảng tra thuỷ lực ta
có
Giả sử hệ số lưu lượng của đập tràn là : m = 0,35 → ϕ = 0,976 (Theo Đ.I.Kumin )
ω : Diện tích mặt cắt ướt tại hx = 3,6 ứng với cấp lưu lượng Q=100m3/s.
Tra ω từ phụ lục 14-2 ta có : S =

hx 3, 6
ω
=
= 0, 4 → ϖ = 2 = 0, 2934
D
9
d

⇒ ω = 0, 2934*92 = 23, 77 .Do đó:
H0 =

1002
+ 3, 6 = 4,55 (m)
0,9762.23, 77 2.2.9,81

Kiểm tra lại theo điều kiện : H = 4,55 < 1,2.9 = 10,8 Thoả mãn.Như vậy chế độ
chảy theo giả thiết là đúng
Tương tự ta tính toán với các giá trị Q = 200 ÷ 400 (m3/s) (Đã lập bảng tính) ;Kết
quả cho ta chế độ chảy không áp.
Bảng 2.2: quan hệ Q ~ HTL với tuynen chảy không áp
Q

hk

hx

ω

hx/hk

Chế độ
chảy

H0

ZTL

100

3,24

3,913

26,54

1,207

Không
ngập

4,67

34,67

Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 22

Ngành: Công trình thuỷ lợi

200

4,68

4,78

42,44

1,228

400

6,75

8,25

72,87

1,22

435

6,93

8,93

87,7

1,28

Không
ngập
Không
ngập
Chảy
ngập

4.78

34,78

8,25

38,25

8,93

38,93

Qua phương pháp vẽ đường mặt nước trong cống bằng phương pháp công trực
tiếp thì:
Bắt đầu từ giá trị Q= 410 m3/s chế độ chảy trong cống là bán áp hoặc có áp.
Giã thiết: Q=500 (m3/s)
Thay số : D= 9m, g = 9,81(m/s2) , α =1 thay vào công thức ta có:
ξk =

α Q 2 1*5002
=
= 0, 431
gD 2 9,81*95

từ ξ k =0,431 tra bảng phụ lục 9-2 , bảng tra thủy lực ta có Sk = 0,83
⇒ hk = Sk*d =0,83*9 = 7,47

Mặt khác từ Q= 500m3/s tra quan hệ Q-Zhl ta có Zhl = 30,5 m với Zđaysông =26,5m
Độ sâu hh = Zhl-Zđaysông =30,5-26,5 = 4(m).
Ta có độ sâu hạ lưu cửa ra hh = 4< h k =7,47 nên lấy độ sâu hcc = hk =7,47(m).
Bằng phương pháp vẽ đường mặt nước ta được hx = 9(m)
h 9
ω
Tra ω từ phụ lục 14-2 ta có : S = x = = 1 → ϖ = 2 = 0, 7884
D

⇒ ω = 0, 7884*92 = 63,86
H0 =

9

d

.Do đó:

5002
+ 9 = 12,3 (m)
0,9762.63,862.2.9,81

Kiểm tra lại theo điều kiện .H = 12,3 < 1,4.9 = 12,6 Thoả mãn.Như vậy chế độ chảy
bán áp
Như vậy : Q = 0 ÷ 410 m3/s thì chế độ chảy là không áp
Q = 410 ÷ 500 m3/s thì chế độ chảy là bán áp
Q = 500 m3/s trở lên thì chế độ chảy là có áp
+ Với chế độ chảy có áp,khi đó tính toán thuỷ lực cống như tính toán qua vòi hoặc ống ngắn.
Ta giả thiết các cấp lưu lượng khác nhau,với mỗi cấp lưu lượng ta tính toán như sau:
Tra quan hệ Q ~ ZHL ta có ZHL
Với Zdáy song = 26,5(m) ta có cột nước hạ lưu là :
hHL=ZHL-26,5.
Ta có

hn = hHL Ta so sánh giá trị hn với

Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

D
= 4,5 (m) .
2
Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Với hn>

Ngành: Công trình thuỷ lợi

D
= 4,5 lưu lượng của cống được tính theo công thức:
2

Q = ϕ c .ω
Với hn<

Trang 23

2.g.( H 0 + i.L − hn ) ⇒

H0 =

Q2
− i.L + hn
ϕ c2 .ω 2 .2.g

D
= 4,5 lưu lượng của cống được tính theo công thức:
2

Q2
D
D ⇒ H =
− i.L +

Q = ϕ c .ω 2.g.( H 0 + i.L − )
0
2
2
ϕ c .ω .2.g
2
2
Trong đó : i : Độ dốc của tuynen
L : Chiều dài của tuynen L=802,3(m)
D : Đường kính của tuynen D=9(m)
ω : Tiết diện của tuynen

ω=

πD 2
= 63,62 (m2).
4

ϕ c : Hệ số lưu tốc, được tính bằng công thức:

1

ϕc =
Với:

α + ∑ξ c +

2.g .L
C 2 .R

R : Bán kính thuỷ lực tuynen R= 4,5 (m)
C : Hệ số Sêdi
α : Hệ số

∑ξ

c

1
1 16
1
C= R =
4,5 6 =91,78
n
0,014

α =1

:Tổng các hệ số tổn thất cục bộ

∑ξ

c

= ξ th

ξ th :Tổn thất do thu hẹp ở cửa vào ξ th =0,5(Theo tiêu chuẩn 14TCN57-88)
⇒

∑ξ

c

= ξ th =0,5

⇒

ϕc =

1
2.9,81.821,9 = 0,72
1 + 0,5 +
91,78 2.4,5

Từ đó ta tính được giá trị của H0.Sau đó ta kiểm tra lại giá trị đã tìm được bằng cách :
So sánh H0 với 1,4D=12,6(m).
Cống chảy có áp nếu H0 > 1,4D
Kết quả tính toán được thể hiện qua bảng sau:
Bảng 2.3: tính toán quan hệ Q ~ HTL trong trường hợp chảy có áp
H0
H0
Q(m3/s)
ZHL(m)
hn(m)
(hn>D/2)
Z0
(hn(m)
Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4


Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 24

Ngành: Công trình thuỷ lợi

500

30,6

4,1

12,3

39,77

600

30,87

4,37

12,44

42,44

610

30,90

4,41

12,74

42,74

630

30,972

4,47

13,34

43,34

640

31,005

4,51

13,55

43,55

650

31,038

4,54

13,89

43,89

700

31,20

4,70

15,68

45,68

750

31,353

4,85

17,57

47,57

800

31,489

4,99

19,57

49,57

850

31,624

5,12

21,89

51,89

900

31,759

5,26

23,93

53,93

1189

33,3

6,8

40

70

1230

33.53

9,03

40,6

70,6

Căn cứ vào kết quả tính toán bảng trên ta thấy:(So sánh với 1,4D=12,6m)

- Với Q= 600 m3/s thì cống bắt đầu chảy có áp
Với chế độ chảy bán áp tính toán phức tạp nên trong giới hạn chảy bán áp các giá trị ta có
thể nội suy giữa các giá trị có áp và không có áp .
Như vậy ta có quan hệ Q ~ HTL khi dẫn dòng qua tuynen vào mùa kiệt:

Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4

Đồ án tốt nghiệp kĩ sư

Trang 25

Ngành: Công trình thuỷ lợi

Hình 2-4 :Quan hệ Q ~ ZTL khi dẫn dòng qua tuynen mùa kiệt
2.7. Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua tuynen và đoạn đập đá đổ bê tông bản mặt đang
xây dựng dở ∇ +50.0 ( tràn tạm ) vào mùa lũ năm thứ 3:
Theo tài liệu thiết kế dẫn dòng thi công thì lưu lượng thiết kế dẫn dòng mùa lũ
năm thứ 3 dẫn qua đoạn đập đang xây dở ở lòng sông có tần suất p = 5% với lưu
lượng tính toán là Qp=5% = 5050 từ đó tra đường quan hệ Q-Z HL ta có mực nước hạ
lưu tương ứng là

∇

MNHL

= 38,16 (m )

Chiều rộng đập xây dựng dở để dẫn dòng thi công có B = 200 (m)
Do lưu lương xả lớn nhất thiết kế là Q = 5050 m3/s khi đó mực nước hạ lưu ứng
với lưu lương này là mực nước cao nhất
Chiều sâu mực nước hạ lưu là hh = ∇ MNHL - ∇ đaysông = 38,16- 26,5 =11,6(m)

Sinh viên: Nguyễn Văn Diệu

Lớp: 45C4