ĐỒ án môn học đập hồ CHỨA số đề III 60

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP HỒ CHỨA
Số đề III.60
CHƯƠNG 1. TÀI LIỆU, YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ
1.1. TÀI LIỆU
Theo quy hoạch trị thuỷ và khai thác sông C, tại vị trí X phải xây dựng một
cụm công trình đầu mối thuỷ lợi với nhiệm vụ phát điện là chính, kết hợp phòng lũ
cho hạ du, điều tiết nước phục vụ tưới, cấp nước sinh hoạt và giao thông trong mùa
kiệt.
1.1.1. Nhiệm vụ công trình.
− Nhiệm vụ chính là phát điện.Trạm thuỷ điện có công suất N = 120.000 (kW).
− Phòng lũ cho hạ du với phạm vi ảnh hưởng mà công trình có thể phát huy là
250.000 (ha).
− Tăng mực nước và lưu lượng sông trong mùa kiệt để tưới cho 150.000 ha ruộng đất
và phục phụ giao thông thuỷ, tạo nguồn cấp nước sinh hoạt cho 1.000.000 người.
1.1.2. Địa hình, địa chất ,thuỷ văn.
a. Bình đồ khu đầu mối công trình, tỷ lệ 1/2000: Tuyến đã được xác định và sơ bộ bố
trí các hạng mục công trình đầu mối như sau:
− Đập bê tông trọng lực dâng nước ,có đoạn tràn nước;
− Nhà máy thuỷ điện đặt ở hạ lưu đập về phía bờ trái, nước qua Turbin sẽ được trả lại
sông để cấp nước cho hạ du. Có 4 đường hầm dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện.
− Công trình nâng tàu (âu tàu) bố trí ở bờ trái, cách xa nhà máy thuỷ điện.
b. Địa chất khu vực công trình
− Nền tuyến đập: nền sa thạch phân lớp ,trên mặt có phủ một lớp đất thịt dày từ 3 đến
5m. đá gốc có độ phong hoá, nứt trung bình.
− Tài liệu ép nước thí nghiệm tại tuyến đập:

Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
1


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

Độ sâu (m):

10

15

20

Độ mất nước (1/ph):
− Chỉ tiêu cơ lý của đá nền:

0,05

0,03

0,01

+ Hệ số ma sát: f = 0,65;
+ Các đặc trưng chống cắt: f0 = 0,63; c = 2 (kg/cm2);
+ Cường độ chịu nén giới hạn: R = 1600 (kg/cm2);
c. Vật liệu xây dựng:

Tại khu vực này đất thịt hiếm, cát và đá có trữ lượng lớn, khai thác ngay ở hạ
lưu đập, chất lượng bảo đảm tiêu chuẩn dùng làm vật liệu bê tông ; gỗ, tre có trữ lượng
lớn, tâp trung ở thượng lưu.
d. Tài liệu thuỷ văn
− Cao trình bùn cát lắng đọng (sau thời gian phục phụ của công trình): 138 (m)
− Chỉ tiêu cơ lý của bùn cát: n = 0.45; γ = 1,15T/m3; ϕbh = 110
− Lưu lượng tháo lũ (Qtháo) và mực nước lũ thiết kế trên mực nước dâng bình thường
(Ht)
0,1
0,5
Tần suất P(%)
3
Qtháo (m/s )
1330
1230
Ht (m)
5,5
5,1
− Đường quan hệ Q ~ Z ở hạ lưu tuyến đập:
Q (m3/s)
300
500
Z (m)
233,5
234,4
e. Tài liệu về thuỷ năng

700
235,2

900
235,8

1,0
1190
4,8

1,5
1120
4,3

1000
236,1

1100
236,4

2,0
1080
4,0
1200
236,6

1550
237,3

− Trạm thuỷ điện có 4 tổ máy.
− Mực nước dâng bình thường (MNDBT), mực nước chết (MNC), lưu lượng qua 1
tổ máy (QTM) cho trong bảng:
Đầu đề

Thứ tự
III
60
f. Các tài liệu khác:

MNDBT(m)
290,2

QTM(m3/s)
120

MNC(m)
146,2

− Tốc độ gió ứng với tần suất P(%):
Tần suât P%

2

3

5

Sinh viên: Trịnh Công Phú

20

30

50

Lớp 52 M T

2


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

V(m/s)

36

GVHD:HỒ SỸ TÂM

34

30

22

20

18

− Chiều dài truyền sóng: D = 6km (ứng với MNDBT)
D’ = 6,5km (ứng với MNLTK).
− Khu vực xây dựng công trình có động đất cấp 8
− Đỉnh đập không có giao thông chính đi qua.
1.2. YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ
1.2.1. Yêu cầu.
− Hiểu được cách bố trí đầu mối thuỷ lợi và lý do chọn phương án đập bê tông:

− Nắm được các bước thiết kế đập bê tông trọng lưc tràn nước và không tràn nước
(trong giai đoạn thiết kế sơ bộ).
1.2.2. Nhiệm vụ.
− Bố trí phần đập tràn, không tràn trên tuyến đã chọn;
− Xác định mặt cắt cơ bản đập;
− Xác định mặt cắt thực dụng cho phần đập không tràn, đập tràn (bao gồm cả tính
toán tiêu năng);
− Kiểm tra ổn định mặt cắt đập không tràn;
− Phân tich ứng suất mặt cắt đập không tràn:
− Chọn cấu tạo các bộ phận : Thoát nước ở thân đập, chống thấm ở nền, xử lý nền,
bố trí hệ thống hành lang trong đập.
− Đồ án bao gồm một bản thuyết minh và 1 bản vẽ khổ A1, trên đó thể hiện:
+ Bình đồ bố trí đập và các công trình lân cận :
+ Chính diện thượng lưu;
+ Chính diện hạ lưu;
+ Một mặt cắt qua phần đập tràn;
+ Một mặt cắt qua phần đập không tràn;
+ Các chi tiết cấu tạo khối, hành lang, đỉnh đập.
Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
3


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

CHƯƠNG 2. NỘI DUNG THIẾT KẾ
1.3. Mở đầu

1.3.1. Vị trí và nhiệm vụ công trình
Vị trí: công trình tại vị trí X trên sông C
Nhiệm vụ :
− Phát điện với công suất 120.000 (kW)
Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
4


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

− Phòng lũ cho hạ du S = 250000 (ha)
− Tăng lưu lượng nước trong mùa kiệt để tưới cho 150.000 (ha), cấp nước sinh hoạt
cho 1.000.000 người
− Giao thông thuỷ
1.3.2. Chọn tuyến đập và bố trí công trình đầu mối
a. Tuyến đập
Theo bình đồ đã cho công trình ở tuyến X hai bên là hai quả đồi lòng sông tại
đây bị thu hẹp nhất nên chọn tuyến đập đi qua tâm của hai quả đồi
b. Loại đập
Theo tài liệu địa chất và vật liệu xây dựng ta thấy công trình nằm trên nền đá có
chất lượng tốt, cát và đá có trữ lượng lớn khai thác ở ngay hạ lưu đập chất lượng đủ
dùng để làm vật liệu bê tông, gỗ tre có trữ lượng lớn tập trung ở thượng lưu .Từ đó ta
quyết định xây đập bê tông trọng lực.
c. Bố trí tổng thể công trình đầu mối.
− Đập tràn: Để tiện cho việc dẫn dòng và tránh sói lở ở hai bên bờ sông → Chọn đập
tràn ở giữa lòng sông.

− Nhà máy phát điện: ở phía hạ lưu bờ trái của công trình, nước qua turbin sẽ được
trả lại sông để tưới cho đồng ruộng phía hạ du.
− Âu tàu: bố trí ở bờ trái, cách xa nhà máy thủy điện.
1.3.3. Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế.
a. Cấp công trình: xác định theo hai điều kiện:
− Theo chiều cao đập, hình thức đập và loại nền (Đây là đập bê tông trên nền đá)
Xác định cao trình đỉnh đập:
MNDBT = 290,2 (m)
MNDGC = MNDBT + Ht = 290,2 + 5,1 = 295,3 (m)
→ Độ cao của đập là: H = MNDGC – Zđáy = 295,3 – 233 = 62,3 (m).
Với Zđáy dựa trên mặt cắt tuyến đã cho

Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
5


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

Tra theo QCVN 04 – 05 / 2012 (Bảng 1) với công trình đập bê tông trọng lực
trên nền đá (loại A) chiều cao đập 60 (m) < 62,3 (m) < 100 (m)
Nên công trình đã cho thuộc cấp III
− Theo nhiệm vụ: theo nhiệm vụ phát điện là chủ yếu, với công suất phát điện là
120.000 (kW) ta có công trình thuộc cấp III
Vậy kết hợp hai điều kiện trên ta thấy công trình thuộc cấp III
b. Các chỉ tiêu thiết kế :
Từ cấp công trình và loại đập ta xác định được:

− Tần suất lưu lượng và mực nước lớn nhất thiết kế: P (%) = 0,5 %.
− Tần suấ kiểm tra công trình: P (%) = 0,1 %.
− Tần suất gió lớn nhất và bình quân lớn nhất tính toán tra theo TCVN 8216 - 2009
+ Tần suất gió lớn nhất ứng với trường hợp MNDBT: P (%) = 2 %
+ Tần suất gió bình quân lớn nhất ứng với trường hợp MNLTK: P (%) = 25 %.
− Các hệ số vượt tải, hệ số điều kiện làm việc, hệ số tin cậy (QCVN 04 – 05 / 2012)
+ Hệ số vượt tải: n = 1,05.
+ Hệ số điều kiện làm việc: m = 0,95.
+ Hệ số tin cậy: Kn = 1,2.
− Độ vượt cao an toàn đỉnh đập tra theo TCVN 8216 - 2009
+ Ứng với MNDBT: a = 1,2 (m)
+ Ứng với MNDGC: a’ = 1,0 (m)
1.4. TÍNH TOÁN MẶT CẮT ĐẬP
1.4.1. Mặt cắt cơ bản.
a. Dạng mặt cắt cơ bản.
Do đặc điểm chịu lực, mặt cắt cơ bản của đập bê tông trọng lực có dạng tam
giác (hình1).
− Đỉnh mặt cắt ngang MNDGC:
MNDGC = MNDBT + Ht = 290,2 + 5,1 = 295,3 (m).
Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
6


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

Ht: Cột nước siêu cao lấy theo tài liệu đã cho ứng với tần suất lũ thiết kế là

P = 0,5 (%) => Ht = 5,1(m)
− Chiều cao mặt cắt:
H1 = MNDGC - Zđáy = 295,3 – 233 = 62,3 m
− Chiều rộng đáy đập là B, trong đó đoạn hình chiếu của mái thượng lưu là nB, hình
chiếu của mái hạ lưu là (1-n)B. Trị số n có thể chọn trước theo kinh nghiệm, chọn
n = 0. Trị số của B xác định theo các điều kiện ổn định và ứng suất.

H1

MNDGC

ÐÁY

S1
L1

Hình 1.1.

(1-n)B

nB
L2

d

Mặt cắt tính toán của đập bê tông trọng lực

b. Xác định chiều rộng đáy đập:
− Theo điều kiện ổn định:
H1

B = Kc f .  γ1 + n − α  (4-1)

1÷
 γn

Trong đó:
- H1: chiều cao mặt cắt, H1 = 62,3 (m).
Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
7


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

- f: hệ số ma sát, f = 0,65.
- γ1: dung trọng của đập, γ1 = 2,4 (T/m3).
- γn: dung trọng của nước, γn = 1 (T/m3).
- α1: hệ số cột nước còn lại sau màng chống thấm. Vì đập cao, công trình quan
trọng nên cần thiết phải xử lý chống thấm cho nền bằng cách phụt vữa tạo màng chống
thấm. Sơ bộ chọn α1 = 0,5.
- Kc: hệ số an toàn ổn định cho phép. Theo quan điểm tính toán ổn định trong
các quy phạm mới, ổn định của công trình được đảm bảo khi:
m

nc.Ntt ≤ K .R
n

(4-2)

Trong đó:
- nc: hệ số tổ hợp tải trọng, nc = 1,0
- m: hệ số điều kiện làm việc, m = 0,95.
- Kn: hệ số tin cậy, Kn = 1,2.
- Ntt và R lần lượt là giá trị tính toán của lực tổng quát gây trượt và lực chống
giới hạn.
Có thể viết (4-2) dưới dạng:
R n c .K n
≥
N tt
m

So sánh với công thức tính ổn định trong quy phạm cũ có thể coi
Kc =

1, 0.1, 2
n c .K n
=
= 1,263
0,95
m

62,3
→ B = 1,263. 0, 65.  2, 4 − 0,5  = 63,7 (m)

÷
 1



− Theo điều kiện ứng suất:
H1

B=

γ1
=
.(1 − n) + n.(2 − n) − α1
γn

62,3
= 45,20 (m)
2, 4
− 0,5
1

− Chọn trị số bề rộng đáy đập (B)
Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
8


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

Để thoả mãn đồng thời cả 2 điều kiện ổn định và ứng suất, chọn B = 63,7 (m)

1.4.2. Mặt cắt thực dụng đập không tràn:
Tại mặt cắt cơ bản, tiến hành bổ sung một số chi tiết ta được mặt cắt thực dụng.
a. Xác định cao trình đỉnh đập:
− Theo MNDBT:
Zđ1 = MNDBT + ∆h + ηs + a
Trong đó:
- ∆h: độ dềnh do gió ứng với vận tốc gió tính toán lớn nhất.
- ηs: độ dềnh cao nhất của sóng ứng với vận tốc gió tính toán lớn nhất.

Hình 1.1.

Tính toán cao trình đỉnh đập theo MNDBT

* Tính ∆h:
V 2 .D
.cos αs
∆h = 2.10 .
g.H
-6

Trong đó:
- V: vận tốc gió tính toán lớn nhất, V = 36 (m/s).
- D: đà gió ứng với MNDBT, D = 6000 (m).
- g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2).
- H: chiều sâu nước trước đập:
H = ZMNDBT - Zđáy đập = 290,2 – 233 = 57,2 (m).
Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
9

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

- αs: góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió, αs = 00.
362.6000
.cos 00 = 0,028 (m)
→ ∆h = 2.10 .
9,81.57, 2
-6

* Tính ηs:
ηs = kηs.hs1%
Trong đó:
- kηs: tra đồ thị hình P2-4a.
- hs1%: chiều cao sóng với mức đảm bảo tương ứng
Giả thiết sóng đang xét là sóng nước sâu: H >

Ta có:

gt
V

=

9,81.6.3600
36

λ
2

= 5886 (với t là thời gian gió thổi liên tục bằng 6 h)

gD 9,81.6000
=
= 45, 42
V2
362
Có

gt
gτ
gh
tra đồ thị hình P2-1 ta có:
= 3,6 ; 2 = 0,068.
V
V
V

Có

gD
gτ
gh
= 1,25 ; 2 = 0,0125.
2 tra đồ thị hình P2-1 ta có:
V
V

V

So sánh hai cặp giá trị ta chọn cặp giá trị bé
2
gh V

_

gτ
gh
= 1,25 ; 2 = 0,0125.
V
V
362

Từ đó ta tính được: h = 2 .
= 0,0125.
= 1,65 (m)
g
9,81
V
36
_
gτ V
τ = V . g = 1,25. 9,81 = 4,59 (s)

Bước sóng trung bình được xác định theo công thức :
_

g. τ2 9,81.4,59 2

λ=
=
= 32,85 (m)
2π
2.3,14
_

Kiểm tra: H = 57,2 (m) >
Tra đồ thị P2-2 ứng với

λ
= 16,425 (m). Vậy giả thiết sóng nước sâu là đúng.
2

gD
= 45, 42 ta có: K1% = 2,09
V2

Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
10


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

→ hs1% = K1%. h = 2,09.1,65 = 3,45 (m)
Tra đồ thị P2-4a ứng với

λ
h
= 0,56 và = 0,105 ta có: kηs = 1,225
H
λ

→ ηs = kηs.hs1% = 1,225.3,45 = 4,23 (m)
→ Zđ1 = 290,2 + 0,028 + 4,23 + 1,2 = 295,66 (m)
− Theo MNDGC:
Zđ2 = MNDGC + ∆h' + ηs' + a'
Trong đó:
- ∆h': độ dềnh do gió ứng với vận tốc gió bình quân lớn nhất.
- ηs’: độ dềnh cao nhất của sóng ứng với vận tốc gió bình quân lớn nhất.

Hình 1.2.

Tính toán cao trình đỉnh đập theo MNDGC

* Tính ∆h':
∆h' = 2.10-6.

V 2 .D '
.cos αs
g.H

Trong đó:
- V': vận tốc gió bình quân lớn nhất, V' = 21 (m/s).
- D': đà gió ứng với MNLTK, D' = 6500 (m).
- g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2).

- MNDGC = MNDBT + Ht = 290,2 + 5,1 = 295,3 (m).
- H: chiều sâu nước trước đập, H = 295,3 - 233 = 62,3 (m).
Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
11


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

- αs: góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió, αs = 00.
212.6500
.cos 00 = 0,0094 (m)
→ ∆h' = 2.10 .
9,81.62,3
-6

* Tính η's:
ηs’ = kηs’.hs1%’
Trong đó:
- kηs’: tra đồ thị hình P2-4a
- hs1%’: chiều cao sóng với mức đảm bảo tương ứng.
Giả thiết sóng đang xét là sóng nước sâu: H >
Ta có:

λ
2

gt 9,81.6.3600
=
= 10090 (với thời gian gió thổi liên tục bằng 6h)
V'
21
gD ' 9,81.6500
=
= 144,59
V '2
212

Có

gt
gτ
gh
tra đồ thị hình P2-1 ta có:
= 4 ; 2 = 0,08.
V'
V'
V'

Có

gD '
gτ
gh
= 1,7 ; 2 = 0,021.
2 tra đồ thị hình P2-1 ta có:
V'

V'
V'

Ta chọn cặp giá trị

gτ
gh
= 1,7 ; 2 = 0,021 (nhỏ nhất)
V'
V'
_

2
gh V '

212

Từ đó ta tính được: h = 2 .
= 0,021.
= 0,94 (m)
g
9,81
V'
21
_
gτ V '
τ = V ' . g = 1,7. 9,81 = 3,64 (s)

Bước sóng trung bình được xác định theo công thức :
_

g. τ2 9,81.3, 642
λ=
=
= 20, 7 (m)
2π
2.3,14
_

Kiểm tra: H = 62,3 m >

λ 20, 7
=
= 10,35 (m). Vậy giả thiết sóng nước sâu là
2
2

đúng
Tra đồ thị P2-2 ứng với

gD '
= 144,59 ta có: K1% = 2,1
V '2

Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
12

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

→ h1%’ = K1%. h = 2,1.0,94 = 1,97 (m)
Tra đồ thị P2-4a ứng với

λ
h
= 0,325 và = 0,095 ta có: kηs’ = 1,21
H
λ

→ ηs’ = kηs’.hs1%’ = 1,21.1,97 = 2,38 (m)
→ Zđ2 = 295,3 + 0,0094 + 2,38 + 1 = 298,69 (m)
Ta có Zđ = max (Zđ1, Zđ2,) = 298,69 (m)
Vậy ta chọn cao trình đỉnh đập là 298,70 (m)
Ta có chiều cao của đập là H = Zđ – Zđáy = 298,70 – 233 = 65,7 (m)
do 60 (m) < 65,7 (m) < 100 (m)
Nên công trình đã cho thuộc cấp III
b. Bề rộng đập
Chọn bề rộng đập là 10 (m)
c. Bố trí hành lang đập
Theo chiều cao đập bố trí hành lang ở các tầng khác nhau, tầng nọ cách tầng kia
khoảng (15÷20) m. Khoảng cách từ mặt thượng lưu đến mép trước của hành lang tạm
chọn theo điều kiện chống thấm: l1 =

H
Với H là cột nước tính đến đáy hành lang J là
J

gradien thấm cho phép của bê tông J = 20. Khi sử dụng phụ gia chống thấm có thể lấy
J lớn hơn
Đối với các dữ liệu đã cho ta thấy: Với đập cao H = Z đ – Zđáy = 298,7 – 233=
65,7 (m) ta bố trí 3 hành lang, khoảng cách giữa các hành lang là 20 (m).
Hành lang trên cùng cách đỉnh 24 (m) tính tới đáy hành lang. Hành lang dưới
cùng (phụt vữa) cách đáy 2,0 (m), hành lang này do phải tính đến kích thước máy
khoan phụt vữa và khoảng không cần thiết cho thi công nên ta chọn kích thước là
(4×4) (m). Còn hai hành lang trên đều chọn kích thước là (2×2,5) (m).
Các cột nước (tính từ MNDGC):
H1 = 295,3 – 233 = 62,3 (m).
H2 = 295,3 – 253 = 42,3 (m).
H3 = 295,3 – 273 = 22,3 (m).

Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
13


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

→ l1 =

GVHD:HỒ SỸ TÂM

H1
62,3
=
= 3,12 (m)

20
20

l2 =

H2
42,3
=
= 2,12 (m).
20
20

l3 =

H3
22,3
=
= 1,12 (m).
20
20

Các hành lang đều cuốn vòm với bán kính R = 1/2 chiều rộng mỗi hành lang
`
MNLTK

233

253

273

Hình 1.3.

Bố trí hành lang trong thân đập

1.4.3. Mặt cắt thực dụng của đập tràn:
a. Mặt cắt đập tràn:
Chọn mặt tràn dạng Ôphixêrốp không chân không. Loại này có hệ số lưu lượng
tương đối lớn và chế độ làm việc ổn định.
Cách xây dựng mặt cắt đập như sau:
− Chọn cao trình ngưỡng tràn ngang với MNDBT = 290,2 (m )(tràn tự động).
− Chọn hệ trục xOy có trục Ox ngang cao trình ngưỡng tràn, hướng về hạ lưu; trục
oy hướng xuống dưới gốc O ở mép thượng lưu đập, ngang cao trình ngưỡng tràn.
− Vẽ đường cong theo toạ độ Ôphixêrốp trong hệ trục đã chọn với: Cột nước trên
đỉnh tràn: Ht = 5,1 (m).
Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
14


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

Tra phụ lục 14-2 (bảng tra thuỷ lực) ta có bảng toạ độ đường cong mặt đập như
bảng sau (x = x k .Ht, y = y k .Ht):

Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
15


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.7
2
2.5
3
3.5
4
4.5
0
0.51 1.02 1.53 2.04 3.06 4.08
5.1
6.12 7.14 8.67 10.2 12.75 15.3
17.85
20.4
22.95

0.126 0.036 0.007
0
0.007 0.06 0.147 0.256 0.393 0.565 0.873 1.235 1.96 2.824 3.818
4.93
6.22
0.643 0.184 0.036 0.000 0.036 0.306 0.750 1.306 2.004 2.882 4.452 6.299 9.996 14.402 19.472 25.143 31.722
MNDGC
Ht
MNDBT

P = 57,2 (m)

O B B'
A A'
A''

X
C

C'

R = 31,15 (m)

xk
X
yk
Y

GVHD:HỒ SỸ TÂM

O

1

D

D'
D''

E

Y
Hình 1.1.

Sinh viên: Trịnh Công Phú

Mặt cắt thực dụng đập tràn

Lớp 52 M T
16


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

− Tịnh tiến đường cong đó theo phương ngang về hạ lưu cho đến khi tiếp xúc với
biên hạ lưu của mặt cắt cơ bản tại điểm D.
− Mặt cắt hạ lưu nối tiếp với sân sau bằng mặt cong có bán kính R.
R = (0,2 ÷ 0,5).(P + Ht) = 0,5.(57,2 + 5,1) = 31,15 (m)

Trong đó
- P: chiều cao đập = 290,2 - 233 = 57,2 (m)
- Ht: cột nước trên đỉnh tràn.
Mặt tràn cuối cùng sẽ là mặt A’’A’B’C’D’’E trong đó:
- A’’A’: phần kéo dài của đường cong Ôphixêrốp
- A’B’: là đoạn đi lên của đường cong Ôphixêrốp
- B’C’: là một phần của nhánh đi xuống của đường cong Ôphixêrốp.
- C’D’’: là một đoạn của mái hạ lưu mặt cắt cơ bản.
- D’’E: là cung nối tiếp với sân sau.
b. Trụ pin và cầu giao thông:
Đỉnh đập không có đường giao thông chính chạy qua, nhưng để đi lại kiểm tra và
khai thác công trình, vẫn phải làm cầu giao thông qua đập tràn, bề rộng tràn lớn nên
cần làm các trụ pin để đỡ cầu. Mặt trụ thượng lưu chọn là mặt tròn có R = 0,5m, dày
1m để đảm bảo điều kiện để chảy bao hợp lý. Cao trình đỉnh cầu giao thông chọn
ngang đỉnh đập, bề rộng mặt cầu chọn bằng mặt đập, b = 10 (m).
1.5. TÍNH TOÁN MÀN CHỐNG THẤM
1.5.1. Mục đích:
Xác định các thông số cần thiết của màn chống thấm (chiều sâu, chiều dày, vị
trí đặt) để đảm bảo được yêu cầu chống thấm đề ra (hạn chế lượng mất nước, giảm nhỏ
áp lực thấm lên đáy đập).
1.5.2. Xác định các thông số của màn chống thấm:
a. Chiều sâu phụt vữa:
S1 phụ thuộc vào mức độ nứt nẻ của nền và chiều cao đập.
Lưu lượng tháo qua nhà máy thuỷ điện là:
Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
17

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

QTĐ = 4.120 = 480 (m3/s)
Lưu lượng qua tràn là:
Qtràn = Qtháo - QTĐ = 1230 - 480 = 750 (m3/s)
Tra quan hệ (Q ~ ZHL) với Qtràn = 750 (m3/s) ta có ZHL = 235,35 (m).
Cột nước thấm lớn nhất của đập:
H = MNDGC - ZHL= 295,3 – 235,35 = 59,95 (m)
Theo quy phạm Liên Xô CH 123-60, chiều sâu xử lý chống thấm xác định như
sau: 25 (m ) ≤ H ≤ 75 (m) tương ứng đến 0,03 (l/ph).
Từ tài liệu ép nước thí nghiệm đã cho, ta xác định được chiều sâu màn chống
thấm là S1 = 15 (m).
b. Chiều dày màn chống thấm:
Xác định theo điều kiện chống thấm cho bản thân màn.
α.H

δ≥ J =
[ ]

0, 45.59,95
= 1,8 (m)
15

Trong đó:
− α.H là cột nước tổn thất qua màn, α = 1 - α1 = 1 - 0,5 = 0,5.
− [J] là gradien thấm cho phép của vật liệu làm màn chống thấm (theo quy phạm CH
123 – 60 ứng với lượng mất nước khống chế là 0,03 (l/ph)) ta có [J] = 15.
Chọn δ = 2 (m).

c. Vị trí màn chống thấm:
Màn chống thấm bố trí càng gần mặt thượng lưu đập càng tốt. Nhưng để chống
thấm cho thành phía trước của hành lang phụt vữa cần khống chế:
H1

62,3

l1 ≥ J =
= 3,12 (m)
20
b
Trong đó:
− H1 là cột nước lớn nhất tính đến đáy hành lang.
H1 = MNDGC – Zđhl = 295,3 – 233 = 62,3 (m)
− Jb là gradien thấm cho phép của bê tông, Jb = 20.
Chọn l1 = 3,12 (m) → l2 = B - l1 - δ = 63,7 – 3,12 – 2 = 58,58 (m).
Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
18


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

1.5.3. Kiểm tra trị số của α1:
Trong thiết kế sơ bộ, có thể áp dụng phương pháp của Pavơlốpxki, theo đó:
α1 =

p2
p1

Với:
− p1 = γn.H = 1.(295,3 - 233) = 62,3 (T).
2
 

x
γ n .H
1 
 
.
1
+
−
b
− p2 =
.arccos 

÷

π
 S1 
 a 


Trong đó:
− x=

δ
2
= = 1 (m)
2
2

2
2
2
2

 L1 
 L 2  
1 
1 
 3,12 
 58,58  
1+  ÷ + 1+  ÷ =
1+ 
− a=
÷ + 1+ 
÷ = 2,53
S1 
S1  
15 
15  
2 
2 









2
2
2
2

 L2 
 L1  
1 
1 
 58,58 
 3,12  
1+  ÷ − 1+  ÷ =
1+ 
− b=
÷ − 1+ 
÷ = 1,50
S1 
S1  
15 
15  
2 
2 









2
 1 

1.62,3
1


 1 +  ÷ − 1,50   = 34,35 (T)
.arccos 
→ p2 =
π

 15 
 2,53 


→ α1 =

34,35
≈ 0,5
62,3

Như vậy trị số α1 giả thiết là đúng

Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
19


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

1.6. TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐẬP TRÀN
1.6.1. Tính toán khẩu diện tràn:
a. Công thức chung:
Tài liệu đã cho cao trình ngưỡng, cột nước lớn nhất trên tràn (ứng với tần suất
thiết kế) và lưu lượng cần tháo. Cần xác định bề rộng tràn để tháo được lưu lượng cần
thiết.
Sử dụng công thức chung của đập tràn:
3/ 2
Qt = ε.σn.m.∑b. 2 g .H 0

Trong đó:
− ε: hệ số co hẹp bên.
− σn: hệ số ngập, σn = 1 (chảy tự do).
− m: hệ số lưu lượng.
− ∑b: tổng chiều dài tràn nước.
− H0: cột nước trên đỉnh tràn.
− Qt: lưu lượng tháo qua tràn.
b. Xác định các thông số:
− Trường hợp sử dụng cả các tổ máy thuỷ điện để tháo lũ, Qt xác định như sau:
Qt = Q - αt.Q0

Trong đó:
- Q là lưu lượng tháo lũ lớn nhất, Q = 1230 (m3/s).
- Q0 là khả năng tháo lớn nhất của nhà máy thuỷ điện, lấy trong trường hợp cả 4
tổ máy cùng làm việc, Q0 = 480 (m3/s).
- αt: hệ số lợi dụng, có thể lấy αt = 0,8
→ Qt = 1230 - 0,8.480 = 846 (m3/s)
− Hệ số lưu lượng m của đập tràn:
m = σ H .σ hd .mtc
Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
20


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

Trong đó:
- mtc là hệ số lưu lượng đập tràn tiêu chuẩn (với loại đập Cơrigơ – Ôphixêrốp
loại I) ta có mtc = 0,504


- σH = f  α,


H 
÷ là hệ số sửa chữa do cột nước thay đổi. Dùng bảng tra Thuỷ
H tk 
H

= 1 ta có σH = 1 .
H tk

lực phụ lục 14-4 với α = 450 và


- σhd = f  α, β,


l 
÷: là hệ số sửa chữa do thay đổi hình dáng so với mặt cắt tiêu
P1 

chuẩn. Chọn góc α = 450, β = 440, e/P1 = 55,36/57,2 = 0,97 → σhd = 0,981
−

Với e = P – a – ( y )x =0 x Htk = 57,2 – 1,2 – 0,126 x 5,1 = 55,36 (m)
→ m = 1.0,981.0,504 = 0,494
− Hệ số co hẹp bên ε phụ thuộc số khoang và dạng mố, xác định theo công thức:
ε = 1 − 0,2.

ξ mb + ( n − 1)ξ mt H 0
.
n
b

Trong đó:
- Chọn loại mố trụ đầu lượn tròn, ξ mt = 0,45
- Mố bên: ξ mb = 0,7
- H0: cột nước toàn phần.

- n: số khoang tràn.
- b: bề rộng mỗi khoang.
− Cột nước toàn phần
H0 = H t +

α .V02
, (V0: Lưu tốc tới gần, ta coi V0 ≈ 0) nên ta có: H0 = Ht = 5,1 m
2.g

c. Xác đinh khẩu diện tràn:
Từ công thức
3

Q t = ε.σ n .m. ∑ b. 2.g.H 0 2
Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
21


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

∑b =

Ta có

Q

GVHD:HỒ SỸ TÂM

t

3
εσ .m. 2.g.H 2
n
0

(*)

Giả thiết ε = 0,95
Ta có:

∑b =

846
= 35,34 (m)
0,95.1.0, 494. 2.9,81.5,13/2

Chọn số khoang n = 5, ta có bề rộng một khoang là b = 7,07 (m)
Tính lại ε ta có:
ε = 1 − 0, 2.

0, 7 + ( 5 − 1) 0, 45 5,1
ξ mb + ( n − 1) ξmt H 0
.
.
= 1 − 0, 2.
= 0,93
5
7, 07

n
b

Ta có ε tính toán khác ε giả thiết
Nên ta giả thiết lại ε = 0,93
Ta có ∑ b =

846
= 36,1 (m)
0,93.1.0, 494. 2.9,81.5,13/2

Ta có với số khoang là n = 5 nên ta có 7,2 (m)
Tính lại ε ta có:
ε = 1 − 0, 2.

0, 7 + ( 5 − 1) 0, 45 5,1
ξ mb + ( n − 1) ξmt H 0
.
.
= 1 − 0, 2.
= 0,93
5
7, 2
n
b

Ta có ε tính toán bằng ε giả thiết. Vậy ta có số khoang là n = 5, bề rộng một
khoang là b = 7,2 (m)
1.6.2. Tính toán tiêu năng:
a. Chọn hình thức và biện pháp tiêu năng:

− Hình thức:
Có thể là tiêu năng đáy hoặc tiêu năng phóng xa. Hình thức tiêu năng mặt
không thích hợp bởi vì theo tài liệu đã cho thì mực nước hạ lưu thay đổi nhiều trong
năm
− Biện pháp:
- Tiêu năng đáy: có thể đào bể hoặc làm tường hoặc bể tường kết hợp. Trường
hợp nền đá thì đào bể quá sâu không có lợi, xây tường quá cao cũng không kinh tế vì
phải xử lí nước nhảy sau tường. Hợp lí nhất là bể tường kết hợp
Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
22


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

- Tiêu năng phóng xa: làm mũi phun ở cuối đập tràn. Cao trình mũi phun chọn
cao hơn mực nước hạ lưu max
Ta chọn hình thức tiêu năng đáy, biện pháp bể tường kết hợp
b. Tính toán cho hình thức tiêu năng đáy:
− Xác định lưu lượng tính toán tiêu năng:
Ta có:
+ B = bn + (n-1)d + 2d’ =7,2.5 + 4.1 + 2.0,5 = 41 (m).
3

2
+ q = Q t = ε.σn .m. ∑ b. 2.g.H 0 .

B

41

ε = 1 − 0, 2.

0, 7 + (5 − 1).0, 45 H 0
.
5
7, 2

3
+ Q t = ε.m.σn .∑ b. 2.gH 0 2 → Q = Q t + α t .Q0 ;

ZHL: cao trình mực nước hạ lưu, tra quan hệ (Zhl ~ Q).
+ E0 = P + H0 (P: chiều cao đập tràn, P = 57,2 m).
F
=
→ (τc)

q
3 (ϕ = 0,95 - chảy qua đập tràn có chiều dài mặt tràn trung
ϕ.E 2
0

bình)
''
''
+ τc '' : Tra bảng phụ lục 15-1, bảng tra thuỷ lực. => h c = τc .E 0

+ hh = ZHL - ZĐáy= Z – 233.
Các kết quả tính toán được điền vào bảng sau đây:

Sinh viên: Trịnh Công Phú

Lớp 52 M T
23


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

Ho

H/Htk

σΗ

ε

m

Qt

Eo

1

0.2

0.875

0.985

0.433

67.95

59.5

2

0.4

0.921

0.970

0.455

199.22

60.5

3

0.6

0.853

0.955

0.422

333.72

61.5

4

0.8

0.978

0.940

0.484

579.84

62.5

5.1

1.0

1

0.924

0.494

838.58

63.6

q
1.657
4.859
8.14
14.14
20.45

F(tc)

τc"

0.003
8
0.010
9
0.017
8
0.030
1
0.042
4

0.067

7
0.092
4
0.118
2

ZHL

hh

hc"-hh

451.95 134.16

3.16

0.87

5.59

583.2
2

134.73

3.73

1.86

7.27

717.72 135.25

4.25

3.02

0.1529

9.56

963.84

136.0
6

5.06

4.50

0.181
4

11.54 1222.6 136.67

5.67

5.87

Lớp 52 M T

24

Q

4.03

Vậy lưu lượng tính toán tiêu năng là Qt = 838,58 (m3/s) ứng vơí ( h c '' - hh)max

Sinh viên: Trịnh Công Phú

hc"


ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐẬP VÀ HỒ CHỨA

GVHD:HỒ SỸ TÂM

Hình 1.1.

Sinh viên: Trịnh Công Phú

Biểu đồ quan hệ Qtt và h’’c - hh

Lớp 52 M T
25