đồ án môn học thủy công thiết kế đập đất 3

Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất

THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT
A- TÀI LIỆU CHO TRƯỚC :
I/ Nhiệm vụ công trình : Hồ chứa H trên sông S đảm nhận các nhiệm vụ
sau .
1> Cấp nước tưới cho 165.000 ha ruộng đất canh tác.
2> Kết hợp nuôi cá ở lòng hồ và cấp nước phục vụ dân sinh ở hạ
lưu.
II/ Các công trình chủ yếu ở khu đầu mối :
1> Một đập chính ngăn nước.
2> Một đường tràn tháo lũ sang khu vực khác.
3> Một cống đặt dưới đập để lấy nước tưới.
III/ Tóm tắt một số tài liệu cơ bản :
1> Đòa hình : Cho bình đồ vùng tuyến đập.
2> Đòa chất : Cho mặt cắt đòa chất dọc tuyến đập. Chỉ tiêu cơ lý của
lớp bồi tích lòng sông cho ở bảng I. Tầng đá gốc rắn chắc mức độ nứt nẻ
trung bình, lớp phong hóa dày 0,5 – 1m.
3> Vật liệu xây dựng :
a> Đất : Xung quanh vò trí đập có các bãi vật liệu sau:
- Bãi vật liệu A : Trữ lượng 800.000 m 3 cự ly 800 m .
- Bãi vật liệu B : Trữ lượng 600.000 m 3 cự ly 600 m .
- Bãi vật liệu C : Trữ lượng 1.000.000 m 3 cự ly 1000 m .
Chất đất thuộc loại thòt pha cát, thấm nước tương đối mạnh các chỉ tiêu
như ở bảng I. Điều kiện khai thác dễ.
Đất sét có thể khai thác tại vò trí cách đập 4km trữ lượng đủ làm thiết
bò chống thấm.
b> Đá : Khai thác ở vò trí cách công trình 8 km, trữ lượng lớn, chất
lượng đảm bảo đắp đập, lát mái. Một số chỉ tiêu cơ lý : ϕ = 36 0 ; n = 0,4; γ k
= 2,55 T/m 3 (của hòn đá).

c> Cát sỏi : Khai thác ở các bãi dọc sông, cự ly xa nhất là 3 km, trữ
lượng đủ làm tầng lọc. Cấp phối như ở bảng II.
Bảng I : Chỉ tiêu cơ lý của đất nền và vật liệu đắp đập

Đất đắp đập (chế
bò)
Chỉ tiêu
Loại
Sét (chế bò)
SV: Lớp TH11

HS
rỗng
N
0,35

Độ
ẩm
W%
20

0,38

22

ϕ (độ)
ẩm bã
o
23
20

C (T/m 2 )
ẩm bão
hòa
3,0
2,4

17

5,0

13

Trang - 1 -

3,0

1,62

10 -5

γk
1,583
(T/m )

k
4.10 (m/s)
8

Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
Cát

0,40
0,39

Đất nền

18
24

30
26

27
22

0
1,0

0
0,7
0

1,60
1,59

10 -4
10 -6

Bảng II : Cấp phối của các vật liệu đắp đập
d
(mm)
Loại
Đất thòt pha
cát
Cát
Sỏi

d10

d50

d60

0,005

0,05

0,08

0,05
0,50

0,35
3,00

0,40
5,00

4> Đặc trưng hồ chứa :
- Các mực nước trong hồ và mực nước hạ lưu (bảng III).
- Tràn tự động có cột nước trên đỉnh tràn H max = 3m.
- Vận tốc gió tính toán :
Bảng III :
P (%)
V (m/s)

2
32

4
26

20
17

30
14

50
12

- Chiều dài truyền sóng ứng với MNDBT : D (bảng III)
- Ứng với MNDGC : D’ = D + 0,4 km.
- Đỉnh đập không có đường giao thông chạy qua.
5> Tài liệu thiết kế cống :
- Lưu lượng lấy nước ứng với MNDBT và MNC (Q TK ) : bảng 3
- Mực nước khống chế đầu kênh dưới : bảng 3.

- Tài liệu về kênh chính : m = 1,5; n = 0,025; i = 10 -3 ÷ 10 -5 .

B- NỘI DUNG THIẾT KẾ

I/ Đập đất :
1> Thuyết minh :
- Phân tích chọn tuyến đập, hình thức đập;
- Xác đònh các kích thước cơ bản của đập;
- Tính toán thấm và ổn đònh;
- Chọn cấu tạo chi tiết.
2> Bản vẽ :
- Mặt bằng đập.
- Cắt dọc đập (hoặc chính diện hạ lưu);
- Các mặt cắt ngang đại biểu ở giữa lòng sông và bên thềm sông;
- Các cấu tạo chi tiết.
SV: Lớp TH11

Trang - 2 -


Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
II/ Cống ngầm :
1> Thuyết minh :
- Phân tích chọn loại cống và vò trí đặt cống;
- Tính toán thủy lực xác đònh các kích thước cơ bản cống;
- Chọn cấu tạo các bộ phận cống;
-Phân tích lực để tính toán kết cấu thân cống.
2> Bản vẽ :
- Cắt dọc, cắt ngang cống.

- Mặt bằng.
- Chính diện thượng, hạ lưu.
- Các cấu tạo chi tiết.
Bảng IV : Tài liệu thiết kế đập đất và cống ngầm
Đ
ề
số

Sơ
đồ
à

Đặc trưng hồ chứa

Mực nước hạ
lưu (m)

D
(km
)

MNC
(m)

MNDBT
(m)

Bình
Thường

Q cống (m 3 /s)

max

khi
MNC
(Q TK )

khi
MNDBT

(1
)

(2
)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

39

D

7

91,0

109,0

87,5

89,
5

4,4

3,5

90,78

SV: Lớp TH11

Trang - 3 -


Đồ án môn học Thủy Công

Thiết kế Đập Đất

CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU
I. NHIỆM VỤ CÔNG TRÌNH :
Hồ chứa nước H trên sông S là công trình lợi dụng tổng hợp, có các
nhiệm vụ chính sau :
- Cung cấp nước tưới cho 165.000 ha ruộng đất canh tác;
- Nuôi cá ở lòng hồ;
- Cấp nước phục vụ dân sinh ở hạ lưu.
II. CÁC CÔNG TRÌNH CHÍNH Ở KHU ĐẦU MỐI :
- Một đập chính ngăn sông;
- Một đường tràn tháo lũ sang lưu vực khác;
- Một cống đặt dưới đập để lấy nước tưới.
III. CHỌN TUYẾN ĐẬP :
Căn cứ vào tài liệu đòa hình, đòa chất, vật liệu, điều kiện thi công và
các yếu tố khác, tuyến đập được chọn tại vò trí D - D.
1> Về điạ hình :
Tuyến đập có cao trình thay đổi từ ∇80m ÷ ∇130m, vùng trủng nhất
∇80m. Tuyến nối liền 2 ngọn đồi có ∇130m.
Căn cứ vào đường đồng mức trên bản đồ điạ hình ta thấy độ dốc tuyến
đập tương đối đều.
2> Về điạ chất :
Vùng trũng giữa tuyến đập nằm trên lớp bồi tích thềm sông có chiều
dày 18,5m bên dưới là tầng đá gốc. Hai đầu tuyến đập nằm trên lớp phủ tàn
tích, bên dưới cũng là tầng đá gốc.
3> Về vật liệu :
Qua quá trình khảo sát, đánh giá tình hình vật liệu, xung quanh vò trí
dự kiến xây dựng đập có nhiều bãi vật liệu với trữ lượng và chất lượng đảm
bảo, nằm ở khu vực vận chuyển, khai thác tương đối dễ dàng. Cự ly vận
chuyển và trữ lượng như sau :

Tên bãi vật
liệu
SV: Lớp TH11

Loại

Cự ly (m)
Trang - 4 -

Trữ lượng (m3)


Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
A
B
C
D
E
G

Đất
Đất
Đất
Sét
Đá
Cát sỏi

800
600

1.000
4.000
8.000
Dọc sông

800.000
600.000
1.000.000
Đủ
Đủ
Đủ

4> Điều kiện thi công :
Công trình nằm trong thung lũng, đường giao thông chưa có, nên phải
làm đường thi công để tập kết xe máy, thiết bò thi công và nguyên vật liệu
vào xây dựng công trình. Mặt khác, với đòa hình nơi dự kiến xây dựng công
trình khi có lũ thường lưu tốc ,lưu lượng lớn gây nguy hiểm cho việc thi công
và làm chậm tiến độ xây dựng CT nên cần có biện pháp phòng chống tốt,
phải có biện pháp dẫn dòng và thoát lũ hiệu quả.

CHƯƠNG II :
HÌNH THỨC ĐẬP VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ
I. HÌNH THỨC ĐẬP:
Căn cứ vào tài liệu điạ hình, điạ chất và vật liệu ta chọn hình thức là
đập đất đồng chất, loại có tường nghiêng sân phủ.
II. CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CHỈ TIÊU THIẾT KẾ:
1>Cấp công trình :
Cấp công trình được xác đònh từ hai điều kiện sau:
a>Theo chiều cao công trình và loại nền: Để xác đònh chiều cao đập,
sơ bộ chọn:

∇ Đỉnh đập = MNDGC + d’
MNDGC = MNDBT + H max = 109 + 3 = 112 (m)
∇ Đỉnh đập = 112 + 2 = 114 (m)
(d’ : độ vượt cao an toàn đỉnh đập trên mực nước lũ d’ = 1,5 ÷ 3,0 m).
Chiều cao đập = ∇ ĐỈNHĐẬP - ∇ ĐÁY SÔNG = 114 – 80 = 34 (m).
Tra bảng P1-1 theo dạng nền ( theo TCVN 5060-90) => công trình
thuộc cấp III
b> Theo nhiệm vụ công trình và vai trò công trình trong hệ thống :
Tra bảng P2-2 (theoTCVN 5060-90.)
Tưới 165.000 ha ⇒ công trình thuộc cấp II (chủ yếu); cấp III (thứ
yếu).
Kết luận : Từ 2 điều kiện trên, chọn cấp của công trình là cấp II.
2> Chỉ tiêu thiết kế :
Với công trình cấp II ta xác đònh được :
- Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất (bảng P1-3) ⇒ P % = 0,5.
- Hệ số tin cậy (bảng P1-6) : K n = 1,20.
SV: Lớp TH11

Trang - 5 -


Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
- Tần suất gió lớn nhất và gió bình quân lớn nhất dựa theo QPTL C178 (bảng P2-1) để xác đònh cao trình đỉnh đập và giới hạn gia cố.
Tần suất gió lớn nhất P 4% ⇒ V 4% = 26 (m/s).
Tần suất gió bình quân lớn nhất P 50% ⇒ V 50% = 12 (m/s).
- Mức đảm bảo sóng lấy theo bảng P2-2 (Để tính ổn đònh và độ bền
công trình). Công trình có biến dạng nghiêng gia cố đá đổ i = 1%.
- Độ vượt cao an toàn của đỉnh đập trên đỉnh sóng lấy theo bảng 51.GTTC1 trang 93 đối với :
MNDBT

a = 0.7 (m) .
MNDGC
á = 0,5 (m) .
- Hệ số an toàn cho phép về ổn đònh trượt cho phép của mái đập đất
lấy theo bảng P1-7 QPVN 11-77 ⇒ Tổ hợp tải trọng chủ yếu K c = 1,30 .
Tổ hợp tải trọng đặc biệt K c = 1,15.

CHƯƠNG III :

XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐẬP ĐẤT
I. XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP :
1> Cao trình đỉnh đập : Được xác đònh từ hai mực nước MNDBT và MNDGC :
∇ ĐỈNH ĐẬP (1) = MNDBT + ∆h + h sl + a
(2-1)
∇ ĐỈNH ĐẬP (2) = MNDGC + ∆h’ + h sl ’ + a’
(2-2)
Trong đó :
- ∆h và ∆h’: độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình
quân lớn nhất.
- h sl và h sl ’: chiều cao sóng leo (có mức bảo đảm 1%) ứng với gió tính
toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất.
- a, a’: Độ vượt cao an toàn.
Từ (2-1) và (2-2) chọn kết quả cao nhất để xác đònh cao trình đỉnh đập.
2> Các bước tính toán :
a> Xác đònh ∆ h, ∆ h’: Xác đònh ∆h, ∆h’ theo công thức sau:
2
−6 V D
∆h = 2.10
cos β (m)
(2-3)

gH 1
2

'

∆h = 2.10
Trong đó
V
V’
D
D’
(m) .

−6

V' D '
cos β
gH 2

:
: Vận tốc gió tính toán lớn nhất
: Vận tốc gió bình quân lớn nhất
: Đà sóng ứng với MNDBT
: Đà sóng ứng với MNDGC

SV: Lớp TH11

(m)

(2-4)

V = 26 (m/s) .
V’= 12 (m/s) .
D = 7 (km) = 7000 (m) .
D’= D + 0,4 = 7,4 (km) = 7400

Trang - 6 -


Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
g : Gia tốc trọng trường
g = 9,81 (m/s 2 ) .
H, H’ : Chiều sâu nước trước đập
H = 109 - 80 = 29 (m) với MNDBT
H’ = 112 - 80 = 32 (m) với MNDGC
 β : Góc kẹp giữa hướng gío tính toán với trục dọc của hồ (Hướng
gió do Thủy Văn cung cấp) : β  ⇒ cos β 
Thay các trò số vào (2-3)
26 2 .7000
∆h = 2.10 −6
.0 ,966 = 0,0321 (m)
9 ,81.29
12 2 .7400
∆h' = 2.10 −6
.0 ,966 = 0,00656 (m)
9 ,81.32
b> Xác đònh h sl , h sl ’:
Theo QPTL C1 – 78 chiều cao sóng leo ứng với mức bảo đảm 1%. Tính
như sau :

h sl1% = k 1 .k 2 .k 3 .k 4 .h s1%
(2-5)
Trong đó: Giả thiết trường hợp đang xét là sóng nước sâu H > 0,5 λ
(2-6).
Tính các đại lượng không thứ nguyên:
gt gt gD gD'
;
;
;
2
V V' V 2 V '
Trong đó : t là thời gian gió thổi liên tục, với hồ chứa lấy t = 6h =
21.600 s.
gt 9 ,81 × 21600
gt 9,81 × 21600
=
= 8149 ;
=
= 17658 ;
V
26
V'
12
gD 9 ,81 × 7000
gD' 9 ,81 × 7400
=
= 101,583 ;
=
= 504 ,125 ;
2

2
V
26
V' 2
12 2
Tra đồ thò P2-1 xác đònh được :
ghS
ghS '
26 2 × 0 ,018
12 2 × 0 ,032
= 0 ,018 ⇒ hS =
= 1,240 ;
= 0 ,032 ⇒ h' S =
= 0 ,470 ;
9 ,81
9 ,81
V2
V' 2
gτ
26 × 1,6
gτ'
12 × 2,5
= 1,6 ⇒ τ =
= 4 ,241 ;
= 2,5 ⇒ τ' =
= 3 ,058
V
9 ,81
V'
9 ,81

Trò số λ xác đònh như sau:
λ=

gτ 2 9 ,81 × 4 ,2412
=
= 28 ,096 (m)
2π
2 × 3 ,14
2

1

gτ'
9 ,81 × 3 ,058 2
λ' =
=
= 14 ,608 (m)
2π
2 × 3 ,14
* Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu theo (2-6) :
H > 0,5λ
H = 29 (m) (Ứng với MNDBT )
0.5 λ = 0,5*28,096 = 14,048 (m) < H = 29 (m)
Chứng tỏ giả thiết sóng nước sâu là đúng, MNDBT thỏa mãn dó
nhiên MNDGC là sóng sâu.

SV: Lớp TH11

Trang - 7 -

Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
- Tính h s1% = K 1% h s (2-7),
Tra hình P2-2

gD
h
= 101,583 ), ta có: Ki = i = 2,02
2
V
h
⇒ h S1% = hi = K I .h s = 2,02×1,240 = 2,50 (m)
gD'
h'
= 504 ,125 ), ta có: Ki = i = 2,01
+ Ứng với MNDGC (i = 1%;
2
V'
h'
⇒ h’ S1% = h’i = K I .h' s = 2,01×0,47 = 0,987 (m)
k 1 , k 2 tra bảng P 2-3 (Trang 137 PL)
Độ nhám mặt bằng đá lát ∆ = 0,02
Ứng với độ nhám tương đối:
∆
0 ,02
=
= 0 ,008 ⇒ k1 = 1 ; k 2 = 0,9
+ Với MNDBT: ∆/h s1% = h
2,50

s 10 0
+ Ứng với MNDBT (i = 1%;

+ Với MNDGC: ∆/h' 1% = 0,02 ⇒ k 1 = 0,90 và k 2 = 0,80
k 3 :Tra bảng P 2-4 phụ thuộc vận tốc gió và hệ số mái, ở đây dự kiến sơ bộ
chọn m = 3,5 với :
V = 26(m/s) và V' = 12 (m/s) ⇒ k 3 = 1,5
k 4 : Tra từ đồ thò P 2-3 phụ thuộc hệ số mái m và tỷ số λ/h sl%
λ
28 ,096
=
= 11,24 ⇒ k 4 = 1,3 ;
hs1%
2,50
λ'
14 ,608
=
= 14,8 ⇒ k 4 = 1,5 ;
h' s1%
0 ,987
Thay các giá trò trên vào (2-5) :
h sl1% = 1*0,9*1,5*1,3*2,50 = 4,39 (m)
h' sl1% = 0,90*0.80*1,5*1,5*0,987
= 1,60 (m)
Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập
∆h(m)
TRƯỜNG HP
H sl (m)
a (m)
MNDBT = 109

0,0321
4,39
0,7
MNDGC = 112
0,00656
1,60
0,5

∇(m)
114,122
114,107

Với kết quả tính toán như trên ta chọn cao trình đỉnh đập là: ∇ ĐỈNH ĐẬP =
114 (m)
II. CHIỀU RỘNG ĐỈNH ĐẬP :
Theo qui phạm đập có H< 40 m và do không yêu cầu giao thông, bề rộng
đỉnh đập được chon theo cấu tạo B = 5m. đập
III. MÁI VÀ CƠ :
1> Mái đập :
Sơ bộ chọn mái theo công thức kinh nghiệm sau này sẽ được chính xác
hóa trong tính toán ổn đònh
- Mái thượng lưu : m 1 = 0,05 H +2 ; với H =114 –80= 34 (m)
SV: Lớp TH11

Trang - 8 -


Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
m 1 = 0,05.34 +2 = 3,7; chọn m 1 = 4,0

- Mái hạ lưu:
m 2 = 0,05 H + 1,5
m 2 = 0,05.34 + 1,5 = 3,2; chọn m 2 = 3,5
2/ Cơ đập : Đập cao trên 10m nên bố trí cơ ở mái hạ lưu như sau:
- Chiều rộng cơ đập b = 3 (m)
- Cao trình cơ ∇ CƠ ĐẬP = 95 (m)
- Hệ số mái trên cơ m t = m 2 = 3,0
- Hệ số mái dưới cơ m d = m 3 = 3,5
IV. THIẾT BỊ CHỐNG THẤM :
Qua tài liệu được cung cấp, đất đắp đập và đất nền lớp trên có hệ số
thấm khá lớn nên cần có thiết bò chống thấm cho thân đập và nền.
Từ tài liệu đã cho ta phân ra 3 đoạn như sau :
- Đoạn lòng sông dài khoảng 250 (m): Trên cùng là lớp bồi tích có
chiều dày trung bình 15m, hệ số thấm k n = 10 -6 m/s.
- Đoạn thềm phải và thềm trái: 50 (m) trên là lớp phủ tàn tích có
chiều dày trung bình 1,5 (m) có hệ số thấm bằng hệ số thấm của đoạn thềm
sông ứng với mỗi đoạn,mỗi dạng tầng thấm ta chọn thiết bò chống thích hợp.
Ở đây, ta chọn thiết bò chống thấm kiểu tường nghiêng sân phủ bằng vật
liệu tại chỗ (đất sét).
Trong đó : Đoạn thềm phài và thềm trái do tầng phong hoá mỏng, ta
bỏ và làm sân phủ theo cấu tạo.
Đoạn lòng sông làm sân phủ.
SƠ BỘ KÍCH THƯỚC
- Đỉnh tường chọn
- Chân tường

δ 1 => 0,8 (m);
chọn δ 1 = 1 (m)
1
1

H ≤ δ2 ≤ 2 H
10
4

Trong đó :
H là cột nước lớn nhất = MNDGC – ∇ ĐÁY ĐẬP = 112 – 80 = 32 (m)
* Vậy chọn chiều dày chân tường
δ 2 = 8 (m)
Cao trình đỉnh tường nghiêng: Chọn không thấp hơn cao trình MNDGC ở
thượng lưu, chọn ∇ đt = 113 (m)
Chiều dày sân phủ:
- Ở đầu:
t 1 ≥ 0,5 m
⇒ chọn t 1 = 1 m
1
t 2 ≥ H ⇔ t 2 ≥ 2,8m ,
- Ở cuối:
10
chọn t 2 = 3,0 m.
Chiều dày sân phủ: L S = (3 ÷ 5)H.
Lấy L S = 4.H = 128 (m).
SV: Lớp TH11

Trang - 9 -


Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
V. THIẾT BỊ THOÁT NƯỚC THÂN ĐẬP :
- Đoạn lòng sông:

Hạ lưu có nước, chiều sâu nước hạ lưu ứng với các trường hợp là:
MNDBT :
H = 87,5 – 80 = 7,5 (m).
MNDGC :
H = 89,5 – 80 = 9,5 (m).
Với chiều sâu nước hạ lưu không quá lớn chọn kiểu thoát nước hình
lăng trụ.
Cao trình đỉnh lăng trụ được chọn cao hơn nước hạ lưu max = (1,0 ÷2) m.
Vậy :
+ Cao trình đỉnh lăng trụ
∇ đlt = 89,5 + 1,5 = 91 (m).
Khối lăng trụ được xếp bằng đá hộc, có bề rộng đỉnh B = 2m, hệ số
mái m 4 = 1,5
Mặt tiếp giáp của lăng trụ với đập và nền đều bố trí tầng lọc ngược
bằng cuội, sỏi.
- Đoạn sườn đồi :
Ứng với hạ lưu không có nước, sơ đồ đơn giản nhất được chọn là thoát
nước kiểu áp mái. Khi cần thiết hạ thấp đường bão hòa có thể chọn kiểu gối
phẳng hay ống dọc.

CHƯƠNG IV

TÍNH TOÁN THẤM QUA ĐẬP VÀ NỀN
I.NHIỆM VỤ, TRƯỜNG HP TÍNH TOÁN :
1> Nhiệm vụ :
- Xác đònh lưu lượng thấm.
- Xác đònh dường bão hòa trong thân đập.
- Kiểm tra độ bền thấm của đập và nền.
2> Các trường hợp tính toán :
Trong thiết kế đập đất cần được tính với các trường hợp làm việc khác

nhau của đập như sau:
- Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là mực nước min.
- Thượng lưu là MNDGC, hạ lưu là mực nước max.
- Ở thượng lưu mực nước rút đột ngột.
- Trường hợp thiết bò thoát nước làm việc không bình thường.
Trong đồ án môn học chỉ yêu cầu tính với trường hợp thứ nhất.
3> Các mặt cắt tính toán :
Yêu cầu của đồ án tính với 2 mặt cắt đại biểu:
- Mặt cắt lòng sông (chỗ tầng thấm dày nhất).
- Mặt cắt sườn đồi (đập trên nền không thấm nước).
SV: Lớp TH11

Trang - 10 -


Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
4> Tài liệu dùng cho tính toán :
- MNDBT = 109 (m), mực nước hạ lưu tương ứng 87,5 (m).
- MNDGC = 112 (m), mực nước hạ lưu tương ứng 89,5 (m).
Đất đắp đập và đất nền có các chỉ tiêu như bảng I.
II. TÍNH THẤM CHO MẶT CẮT LÒNG SÔNG :

Nền đập lớp trên là lớp bồi tích có chiều dày 18,5 (m), có hệ số thấm
k n = 10 -6 (m/s).
Đất đắp đập là thòt pha cát, có hệ số thấm k đ = 1.10 -5 (m/s).
Tầng thấm như vậy là quá dày và hệ số thấm khá lớn. Biện pháp xử
lý thấm ở đây ta chọn theo hình thức:
+ Tường nghiêng + sân phủ bằng đất sét.
+ Thiết bò thoát nước hạ lưu loại lăng trụ bằng đá đổ.

1> Sơ đồ tính: SƠ ĐỒ TÍNH THẤM QUA MẶT CẮT LÒNG SÔNG (SƠ ĐỒ
1)
2> Lưu lượng thấm:
Dùng phương pháp phân đoạn để tính, bỏ qua chiều cao hút nước ao ở
cuối dòng thấm, lưu lượng q và độ h 3 được xác đònh từ hệ phương trình sau:
( h1 − h 3 ) T
q = kn
(3-1)
0,44T + L S + mh 3
q = kđ

h 32 − h 22
( h3 − h2 )T
+ kn
2( L − mh 3 )
L − mh 3 + 0,44T

(3-2)

Trong đó: T - Chiều dày tầng thấm
T = 18,5 (m)
L S –Chiều dài sân phủ
L = 128m
L - Chiều dài đáy đập
L =(4,0x34)+5+(3,5x13)+3+(10x3,5)(1,5x4) = 181 (m)
h 1 - Cột nước thượng lưu ứng với MNDBT:
h 1 = 109 - 80 =
29 (m).
h 2 – Cột nước hạ lưu
h 2 = 87,5 80 = 7,5 (m).

h 3 – Chiều cao phía thượng lưu của đường bão hòa.
k đ = 1.10 -5 m/s ; k n = 1.10 -6 m/s .
m: hệ số mái đập thượng lưu m = 3,5
Thay các trò số vào công thức (3-1) và (3-2) ta có :
( 29 − h3 ) 18 ,5
( 29 − h3 )18 ,5
q = 1.10 −6
= 1.10 −6
(3-1')
0 ,44 × 18 ,5 + 128 + 3 ,5 h3
136 ,14 + 3 ,5 h3
q = 1.10 −5

h32 − 3 2
( h − 7 ,5 ) 18 ,5
+ 1.10 −6 3
2( 181 − 3 ,5 h3 )
189,8 − 3 ,5 h3

(3-2')

Để giải được hệ phương trình trên, ta giả thiết các giá trò của h 3 , thay
vào hệ để tìm q, thử dần cho đến khi q (3-1') = q (3-2'), ta có kết quả giải hệ
phương trình lưu lượng thấm như sau:
h 3 = 20,62 (m); q = 0,074.10 -5 (m 3 /s
- m).
SV: Lớp TH11

Trang - 11 -

Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
3> Đường bão hòa:
Trong hệ trục như sơ đồ 1, phương trình đường bão hòa có dạng như sau
:
Y = h 32 −

h 32 − h 22
.X
L − mh 3

(3-3)

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ĐƯỜNG BẢO HÒA
(Cho mặt cắt lòng sông)
X
0
20
40
60
80
100
120 144.08
Y
20.62 19.34 17.97 16.48 14.84 13.00 10.86 7.50
Từ kết qủa này, ta vẽ được đường bão hòa trong thân đập như ở sơ đồ
1.
4> Kiểm tra độ bền thấm :
Với đập đất, độ bền thấm bình thường (xói ngầm cơ học, trôi đất) có

thể đảm bảo được nhờ bố trí tầng lọc ngược ở thiết bò thoát nước (mặt tiếp
giáp với thân đập và nền).
Ngoài ra, cần kiểm tra độ bền thấm đặc biệt để ngăn ngừa sự cố trong
trường hợp xảy ra thấm tập trung tại một điểm bất kỳ trong thân đập hay
nền.
- Với thân đập, cần phải đảm bảo điều kiện : J k đ ≤ [ J k đ ]
h3 − h2
20 ,62 − 7 ,5
đ
=
= 0 ,09
Trong đó : J k =
(3-4)
L − mh3
72,17
[ J k đ ] phụ thuộc vào loại đất đắp đập và cấp công trình được tra từ bảng P33 (theo C III-53-73). Tra được [ J k đ ] = 0,65.
So sánh ta thấy J k đ = 0,09 < [ J k đ ] = 0,65. Vậy an toàn về xói trong
thân đập.
- Với nền đập, cần phải đảm bảo điều kiện : J k n ≤ [ J k n ]
h1 − h2
29 − 7 ,5
n
=
= 0 ,06
Trong đó : J k =
(3-5)
LS + L + 0 ,88T 128 + 216 ,25 + 0 ,88 × 18 ,5
[ J k n ] lấy theo bảng P3-2 (theo C III – 12 – 67) với công trình cấp II,
nền bồi tích thềm sông, [ J k n ] = 0,25.
So sánh ta thấy J k n = 0,06 < [ J k n ] = 0,25. Vậy an toàn về xói ngầm

trong nền.
III. TÍNH THẤM CHO MẶT CẮT SƯỜN ĐỒI :

Với tài liệu đòa hình, đòa chất đã cho sơ đồ chung cho mặt cắt sườn đồi
là đập đất trên nền không thấm nước, hạ lưu không có nước, thiết bò thoát
nước kiểu áp mái.
1> Sơ đồ tính:
SƠ ĐỒ TÍNH THẤM QUA MẶT CẮT SƯỜN ĐỒI (SƠ ĐỒ
2)
2> Lưu lượng thấm:

SV: Lớp TH11

Trang - 12 -


Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
Theo phương pháp phân đoạn, lưu lượng thấm q, các độ sâu h 3 , a 0 được
xác đònh từ hệ 3 phương trình sau: (chọn mặt cắt có cao độ đáy đập sau khi
đã bóc bỏ lớp phủ là 95 (m) để tính toán)
h 2 − h 32 − Z 20
q = k0 1
(3-6)
2δ.Sinα
h 23 − a 20
q = kđ
(3-7)
2L − m 1 h 3 − m 2 a 0
a0

q = kđ
(3-8)
m 2 + 0,5
Trong đo:ù δ = 2,0 (m) chiều dày trung bình của tường nghiêng
m 1 = 4,0
m 2 = 3,5
L = 4,0x19+5+3,5x19 = 147,5 (m).
h 1 = (109 – 95) = 14 (m).
Z 0 = δsin(90 0 - 1,94 (m).
α
= 14 0 20’ góc nghiêng mái thượng lưu
sinα = 0,2232
k đ = 1.10 -5 (m/s) ; k 0 = 4.10 -8 (m/s) ;
Thay các trò số vào công thức hệ phương trình trên ,và giải hệ theo
phương pháp thử dần như sau:
- Giả thiết h 3 thay vào phương trình (3-6) giải ra tính được q.
- Thay q vào phương trình (3-8), tính được a 0 .
- Thay a 0 và h 3 vào phương trình (3-7), tính được q.
Thử dần cho đến khi q tính được từ 3 phương trình bằng nhau là được,
ta có kết quả giải hệ phương trình lưu lượng thấm như sau:
h 3 = 9,5 (m); a 0 = 0,68 (m); q = 3,6210 -6 (m 3 /s ).
3> Đường bão hòa:
Trong hệ trục như trên sơ đồ 2, phương trình đường bão hòa có dạng :
2q
Y = h 23 −
.X
(3-9)
kđ
KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ĐƯỜNG BÃO HÒA
(Cho mặt cắt sườn đồi)

X
0
20
40
60
70
110
Y
9,5
8,61
7,63
6,49
5,84
1,30
Từ kết qủa này, ta vẽ được đường bão hòa trong thân đập như ở sơ đồ
2.
4> Kiểm tra độ bền thấm đặc biệt:
- Với thân đập, cần phải đảm bảo điều kiện : J k đ ≤ [ J' k đ ]
h3
4,57
k
=
= 0,06
Trong đó : J đ =
(3-10)
L − mh 3 89,5 − 3,5.4,57
SV: Lớp TH11

Trang - 13 -

Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
So sánh ta thấy J k đ = 0,06 < [ J k đ ] = 0,65. Vậy an toàn về xói trong
thân đập.

CHƯƠNG V

TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬP
I/ TRƯỜNG HP TÍNH TOÁN: Theo qui phạm qui đònh, khi thiết kế đập đất
cần kiểm tra ổn đònh với các trường hợp sau:
1> Cho mái hạ lưu :
- Khi thượng lưu là MNDBT, hạ lưu chiều sâu nước lớn nhất có thể xảy
ra, thiết bò chống thấm và thoát nước làm việc bình thường (tổ hợp cơ bản).
- Khi thượng lưu MNDGC, sự làm việc bình thường của thiết bò thoát
nước bò phá hoại (tổ hợp đặc biệt).
2> Cho mái thượng lưu :
- Khi mực nước hồ rút nhanh từ MNDBT đến mực nước thấp nhất có
thể xảy ra (tổ hợp cơ bản).
- Khi mực nước ở thượng lưu ở cao trình thấp nhất (nhưng không nhỏ
hơn 0,2H đập) -tổ hợp cơ bản.
- Khi mực nước hồ rút nhanh từ MNDGC đến mực nước thấp nhất có
thể xảy ra (tổ hợp đặc biệt).
Trong phạm vi đồ án môn học này, chỉ giới hạn kiểm tra ổn đònh cho
mái hạ lưu, trường hợp tổ hợp cơ bản.
II/ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP CUNG TRƯT :
1> Phương pháp tính toán :
Trong thực tế mặt trượt của mái đập là mặt cong ,song để đơn giản ta
coi đó là một phần của mặt trụ ,cắt một dải thân đập có l=1m và tính toán
theo bài toán phẳng.

a> Xác đònh vùng chứa cung tâm trượt nguy hiểm:
Kết hợp 2 phương pháp của Filennit và Fandeep để xác đònh cung tâm
trượt nguy hiểm:
* Phương pháp Fandeep :
Qua điểm giữa của mái đập vẽ một đường thẳng đứng và một đường
thẳng hợp với mái đập một góc 85 0 , từ điểm đó làm tâm vẽ cung tròn có bán
kính R và r, các bán kính này phụ thuộc vào chiều cao và mái dốc đập.
Với H đ = 34 (m); m tb = 3,0 mái đập trung bình .Tra bảng (4-1) GTTC tập
I ta có:
R/H đ = 2,3 ⇒ R = 69 (m); r/H đ = 1,0 ⇒ r = 30 (m).
Các cung này cắt các đường thẳng trên tạo thành hình thang cong. Tâm
cung trượt nguy hiểm được giới hạn bởi hình thang cong trên.
* Phương pháp Filennit :
Theo phương pháp này thì tâm cung trượt nguy hiểm nằm lân cận trên
đường MM 1 . Xác đònh điểm M và M 1 như sau: Với hệ số mái m tb = 3,25, tra
bảng (4-2) GTTC tập I được α = 35 o ; β = 25 o .Từ đó ta xác đònh được điểm
SV: Lớp TH11

Trang - 14 -


Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
M 1 bằng cách kẻ 2 đường hợp với phương ngang của đỉnh đập 1 góc α và hợp
với mái đập hạ lưu 1 góc β, giao điểm của 2 đường này là điểm M 1 . Từ đáy
hạ lưu đập dựng 1 đường thẳng vuông góc xuống dưới có độ sâu là H đ ; từ
điểm đó dựng đường nằm ngang có chiều dài 4,5H đ , xác đònh được điểm M.
(xem hình vẽ sau).
b> Xác đònh hệ số ổn đònh K minmin :
Từ 3 điểm trên MM 1 vẽ 3 cung đi qua điểm A ở chân hạ lưu đập, xác

đònh được K min ; Từ điểm cho K min ta đựng 1 đường vuông góc với MM 1 , vẽ 3
cung đi qua điểm A như trên, xác đònh được K minmin của điểm chân ra A. Làm
tương tự với các điểm chân ra khác lân cận điểm A ta sẽ xác đònh được
K minminmin .
Trong phạm vi đồ án này, chỉ yêu cầu tìm K minmin ứng với điểm chân ra A ở
chân đập.
2> Các bước tính toán :
- Chia khối trượt thành các dải có chiều rộng b; chọn b = 10 (m)
- Áp dụng công thức tính hệ số an toàn của Ghecxevanốp:
∑ ( N n − Wn ).tgϕ n + ∑ C n l n
K=
(4-1)
∑ Tn
ϕ n, C n
ln
Wn

G n.

: Góc ma sát trong và lực dính đơn vò ở đáy dải thứ n.
: Bề rộng đáy dải thứ n.
: p lực thấm ở đáy dải thứ n.
W n = γ n* h n* l n
: Chiều cao cột nước tính từ đường bảo hòa tới đáy dải.
: Thành phần pháp tuyến và tiếp tuyến của trọng lượng dải

hn
N n, T n

Zi

γ1
γ2
Công
γ tn đ =
Loại
đất
Đất
đắp
Đất
nền
Đất
cát

N n = G n cosα n
:
T n = G n sinα n
G n = b(∑γ i Z i ) n .
: Chiều cao phần dải tương ứng có dung trọng γ i
: Với đất ở trên đường bảo hòa lấy theo dung trọng tự nhiên.
: Với đất ở dưới đường bảo hòa lấy theo dung trọng bảo hòa
thức tính đổi các chỉ tiêu cơ lý của các loại đất : tài liệu cho γ k đ
γ k đ (1+W); γ bh đ = γ k đ + nγ n ; γ đn đ = γ bh đ - γ n
MỘT SỐ CHỈ TIÊU CƠ LÝ ĐÃ TÍNH ĐỔI
γ tn đ
γ bh đ
đ
γk
γ đn đ
ϕ ẩm
ϕ åbh

3
3
(T/m
(T/m
tgϕ ẩm
tgϕ bh
3
3
(T/m )
(T/m )
(độ)
(độ)
)
)
1,62
1,94
1,97
0,97
23
0,424
20
0,36
3
1,59
1,97
1,98
0,98
26
0,487
22

0,40
4
1,60
1,89
2,00
1,00
30
0,577
27
0,50
9

SV: Lớp TH11

Trang - 15 -


Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
Đất
1,58
1,93
1,96
0,96
17
0,305
13
0,23
sét
0

Để tiện xác đònh các đại lượng trong công thức (4-1) ta tiến hành lập
bảng tính.
Sơ đồ tính toán cho trường hợp cơ bản. (xem các bảng tính và hình vẽ
kèm theo)
Từ kết quả tính toán ta có:
* Hệ số ổn đònh mái hạ lưu, trường hợp cơ bản tại chân ra A là: K minmin =
1,425
3> Đánh giá tính hợp lý của mái :
Mái đập đảm bảo an toàn về trượt nếu thỏa mãn điều kiện :
K minmin ≥ [K]
(4-2)
Trong đó [K] phụ thuộc cấp công trình và tổ hợp tải trọng được tra từ
bảng P 1-7 (Phụ lục I) QP VN11-77. Công trình cấp II; tổ hợp tải trọng chủ yếu
[K] = 1,30
Với K minmin = 1,425 > [K] = 1,30. Vậymái đập hạ lưu đảm bảo ổn đònh,
an toàn và hợp lý về điều kiện kinh tế.

CHƯƠNG V :

CẤU TẠO CHI TIẾT
I/ ĐỈNH ĐẬP :
Do không có yêu cầu làm đường giao thông nên mặt đỉnh đập chỉ phủ
lớp đá dăm dày 20 cm để bảo vệ và được đánh dốc về hai phía với độ dốc i
= 3% để thoát nước mưa.
II/ BẢO VỆ MÁI ĐẬP :
1/ Với mái thượng lưu :
- Chọn hình thức bảo vệ mái: ứng với trường hợp MNDBT, theo kết
quả tính toán ở chương II có h s1% = 2,36m >1,25m → chọn hình thức bảo vệ
mái bằng tấm bê tông lát.
- Chiều dày tấm bê tông xác đònh theo điều kiện ổn đònh chống đẩy

nổi và lật, trong đồ án này sơ bộ lấy chiều dày = 25cm
- Kích thước tấm bê tông chọn: (bxh) = (70x70) cm
- Phạm vi lát mái thượng lưu được tính từ ∇ ĐỈNH ĐẬP = 108 m xuống dưới
cao trình mực nước chết một đoạn là 1,5h s1% . Ta có 1,5 h s1% = 3,54 m.
→ cao trình thấp nhất cần lát mái là: ∇MNC – 3,54 = 85 – 3,54 =
∇81,46m
Để thuận tiện trong quá trình thi công chọn phạm vi lát mái thượng lưu
từ cao trình đỉnh đập 108 m đến cao trình 81 m.
2/ Với mái hạ lưu :
Mái hạ lưu cần được bảo vệ chống xói do nước mưa gây ra, ở đây ta
dùng hình thức trồng cỏ, dưới lớp cỏ rải lớp đất màu dày 10 cm. Trên mái
SV: Lớp TH11

Trang - 16 -


Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
đào rãnh nhỏ nghiêng so với trục đập góc 45 0 , trong rãnh bỏ đá dăm để tập
trung nước mưa, nước từ rãnh tập trung vào mương bố trí ở ngang cơ, mương
ngang dốc về hai bờ nối vào mương dọc dẫn nước về hạ lưu.
III/ NỐI TIẾP ĐẬP VỚI NỀN BỜ :

1/ Nối tiếp đập với nền :
Về hình thức chống thấm cho nền đã được nêu trên. Ở đây đề cập việc
xử lý mặt tiếp giáp giữa thân đập và nền. Bóc bỏ lớp phong hóa nền từ (0,3
÷ 1,0)m
2/ Nối tiếp đập và bờ :
Cần đảm bảo yêu cầu như nối tiếp đập và nền, ngoài ra ở chỗ nối tiếp
với bờ thiết bò chống thấm được cắm sâu vào lớp đá là 2m.

Mặt nối tiếp thân đập với bờ không đánh cấp, không làm độ dốc quá
cao. Không cho phép làm dốc ngược.

PHẦN II : THIẾT KẾ CỐNG NGẦM
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
I> NHIỆM VỤ CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ
1> Nhiệm vụ :
Cống có nhiệm vụ lấy nước tưới cho 165.000 ha lúa, đồng thời cung
cấp nước sinh hoạt cho nhân dân ở vùng hạ lưu.
2> Cấp công trình: Được xác đònh theo 2 điều kiện:
a/ Theo nhiệm vụ:
Cống lấy nước tưới cho 165.000 ha > 50.000 ha theo TCVN 5060-90 thì
cống thuộc cấp II
b> Theo cấp chung của cả công trình đầu mối:
Vì cống là một trong những công trình quan trong ở khu đầu mối. Ở
phần thiết kế đập đất cấp của công trình được xác đònh là cấp II, do đó cống
ngầm lấy nước dưới đập cũng thuộc cấp II.
Kết luận: Từ 2 điều kiện trên ta chọn cấp công trình là cấp II.
3> Các chỉ tiêu thiết kế: Với công trình cấp II, ta xác đònh được các chỉ tiêu
cần thiết cho việc tính toán thiết kế cống như sau:
- Tần suất lưu lượng P% = 0,5%
- Hệ số vượt tải:
+ Trọng lượng bản thân công trình
n = 1.05
SV: Lớp TH11

Trang - 17 -

Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất

m.

+ p lực thẳng đứng của trọng lượng đất
n = 1.10
+ p lực bên của đất
n = 1.20
+ p lực nước trong cống
n = 1.00
- Hệ số điều kiện làm việc
m = 1.00
- Hệ số tin cậy
K n = 1.20
* Tài liệu cho trước
- Mực nước dâng gia cường:
MNDGC = 112 m.
- Mực nước dâng bình thường:
MNDBT = 109 m.
- Mực nước chết:
MNC = 91 m.
- Lưu lượng thiết kế cống : Qtkế = 4 m 3 /s. Ứng với MNC.
- Cao trình mực nước khống chế tưới tự chảy đầu kênh Z đkênh = 90,78

II> CHỌN TUYẾN VÀ HÌNH THỨC CỐNG :
1> Tuyến cống :
Tuyến cống phụ thuộc vào nhiều yếu tố, vò trí khu tưới, điều kiện đòa
chất nền và quan hệ với các công trình khác. Ở đây, tràn xả lũ chuyển tải
lượng nước lũ qua lưu vực khác nên ta có thể đặt cống ở bờ phải hay bờ trái

đập đều được. Khi quyết đònh đặt bờ nào phải xem xét vò trí khu tưới và điều
kiện đòa chất. Căn cứ vào mặt cắt đòa chất tuyến đập ta thấy rằng đòa chất 2
bờ tương đối giống nhau, tầng thấm rất dày nên cống sẽ được đặt trên nền
lớp bồi tích thềm sông. Mặt khác, ta lại thiếu tài liệu bình đồ khu tưới do đó
có thể xác đònh tuyến cống dựa vào bình đồ đập chính. Ở đây ta chọn tuyến
đặït cống ở bờ phải đập.
2> Chọn hình thức cống :
- Vì cống đặt dưới đập đất, mực nước thượng lưu khi lấy nước thay đổi
nhiều (từ MNC đến MNDBT) nên chọn hình thức hợp lý nhất là cống ngầm
lấy nước không áp.
- Vật liệu làm cống là bê tông cốt thép, có tiết diện là hình chữ nhật.
- Để khống chế lưu lượng ta dùng tháp van. Trong tháp van có bố trí
van công tác và van sửa chữa. Vò trí đặt tháp van sơ bộ chọn ở khoảng giữa
mái dốc thượng lưu tại vò trí đặt cống.
3> Sơ bộ bố trí cống :
Từ vò trí đặt cống và mặt cắt đập đất đã thiết kế. Sơ bộ bố trí cống để
từ đó xác đònh chiều dài cống làm căn cứ cho việc tính toán thủy lực cống
sau này. Để sơ bộ xác đònh chiều dài cống có thể chọn cao trình đáy cống
thấp hơn MNC là 1,5 m đồng thời đáy cống ở thượng lưu đặt cao hơn mức
bùn cát lắng đọng. Cao trình đáy cống sẽ được xác đònh chính xác ở phần
tính toán thủy lực.
Vậy Z đáy cống = 85 – 1,5 = 83,5 m.
Căn cứ vào cao trình đáy cống chọn sơ bộ này cùng với tuyến cống và
mặt cắt ngang đập ta xác đònh sơ bộ chiều dài cống là L cống = 172 m.

SV: Lớp TH11

Trang - 18 -

Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất

CHƯƠNG I
THIẾT KẾ KÊNH HẠ LƯU CỐNG
I/ THIẾT KẾ MẶT CẮT KÊNH:
Kênh hạ lưu cống được thiết kế trước để làm căn cứ cho việc tính thủy
lực cống.
1- T ài liệu thiết kế :
- Lưu lượng thiết kế:
Q TKẾ = 4 m 3 /s. (theo tài liệu đã cho). Từ đó ta
có:
- Lưu lượng lớn nhất:
Q MAX = 1,2. Q TKẾ = 1,2x4 = 4,8 m 3 /s.
- Lưu lượng nhỏ nhất: Q MIN = 0,4. Q TKẾ = 0,4x4 = 1,6 m 3 /s.
- Dựa vào tài liệu đòa chất nơi kênh đi qua là đất cát pha. Sơ bộ ta
chọn các chỉ tiêu thiết kế như sau (Theo TCVN-4118-85) :
+ Độ dốc đáy kênh:
i k = 1/5000
+ Độ nhám lòng kênh: n = 0,025
+ Hệ số mái kênh
: m = 1,5
2- Xác đònh bề rộng đáy kênh (b k ) và chiều sâu nước trong kênh (h 0 ) :
- Dựa vào các yếu tố đã có như trên (m, i k , n, Q TKẾ và MNC) ta giả
thiết h k theo phương pháp mặt cắt lợi nhất về thủy lực. Từ đó tính được b k
sao cho tỷ số b k /h k = (2÷5).
- Vận tốc không xói theo TCVN-4118-85 được xác đònh sơ bộ theo công
thức:
SV: Lớp TH11

Trang - 19 -


Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
V kx = K.Q 0.1
Trong đó: Q: Lưu lượng thiết kế của kênh Q TKẾ = 4 m 3 /s.
K: Hệ số phụ thuộc vào đất lòng kênh, với đất cát pha, K = 0,53
⇒ V k x = 0,53.4 0.1 = 0,61 m/s
- Sơ bộ xác đònh chiều sâu h 0 theo công thức kinh nghiệm sau:

h 0 = 0,5.(1 + Vkx ).3 Q TKẾ = 0,5.(1 + 0,61).3 4 = 1,28 m
- Xác đònh bề rộng b k theo phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất
về thủy lực ứng với h 0 = 1,28 m, Q TKẾ = 4 m 3 /s.
+ Trình tự tính toán như sau:
Với m = 1,5 ⇒ 4m o = 8,424. Xác đònh f(R ln ) theo công thức sau:

f (R ln ) =

4m 0 i k 8,424. 0,0002
=
= 0,0298
Q
4

Tra phụ lục (8-1) của Tập các bảng tính thủy lực ta được R ln = 0,94 m
→ h/R ln = 1,28/0,94 = 1,361 → Tra phụ lục (8-3) được b/R ln = 4,4
⇒ b = b/R ln . R ln = 4,4x0,94 = 4,14 m.
Chọn b = 4,1 m ⇒ tỷ số b/h = 4,1/1,28 = 3,20: đảm bảo điều kiện 2 <
b/h < 5.

Vậy ta có bề rộng kênh là: b k = 4,1 m, chiều sâu nước trong kênh là h 0
= 1,28 m
3- Kiểm tra điều kiện không xói :
- Vì kênh dẫn nước từ hồ chứa nên hàm lượng bùn cát trong nước nhỏ.
Ta không cần kiểm tra điều kiện bồi lắng mà chỉ kiểm tra điều kiện xói lở,
tức là phải khống chế
V max < [V kx ]
V max : Vận tốc lớn nhất trong kênh tính với Q max = 1,2 Q TK = 4,8 m 3 /s.
- Bằng phương pháp tính toán tương tự như trên ta được h max = 1,41 m
Ta có

Vmax =

Q max
4,8
→ Vmax =
= 0,55 m/s
ϖ max
(1,5.1,41 + 4,1).1,41

Vậy với V max = 0,55 (m/s) < [V kx ] = 0,616 (m/s) ⇒ Kênh thiết kế không
bò xói lỡ.
* Các thông số kỹ thuật của kênh: ứng với Q TKẾ = 4,0 m 3 /s.
b k = 4,10 m.
h 0 = 1,28 m.
m = 1,50.
i = 1/5000; n = 0,025
4- Tính độ sâu trong kênh ứng với các cấp lưu lượng :
Theo tài liệu cho trước với Q MNDBT = 3,1 m 3 /s và Q MNC = Q TKẾ = 4 m 3 /s, ta
tiến hành tính toán độ sâu trong kênh (lập quan hệ Q i ~h 0i ) ứng với các cấp

lưu lượng thay đổi từ (3,1 - 4) m 3 /s. Bằng phương pháp tính toán tương tự như
trên ta có kết quả như bảng sau:

Q (m 3 /s) m
n
i
b k (m) h 0 (m)
V (m/s)
(m 2 )
SV: Lớp TH11

Trang - 20 -


Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
3.1
3.3
3.5
3.7
3.9
4

1.5

0.025

0.000
2

4.1

1.11
1.15
1.19
1.22
1.26
1.28

6.41
6.71
6.99
7.27
7.55
7.69

0.48
0.49
0.50
0.51
0.52
0.52

-------------------------------

CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN KHẨU DIỆN CỐNG
I/ TRƯỜNG HP TÍNH TOÁN :
-Mực nước dâng bình thường: MNDBT =140,5m.
-Mực nước chết : MNC = 112,5 m.

-Lưu lượng thiết kế cống : Qtkế = 4,8 m 3 /s. Ứng với mùa kiệt.
-Cao trình khống chế tưới tự chảy Zkchính = 112,27 m.
Để lấy đủ lưu lượng cần mở hết cửa van (Ứng với MNC).
Khẩu diện cống được tính với trường hợp chênh lệch mực nước thượng
hạ lưu nhỏ và lưu lượng lấy nước tương đối lớn. Thường tính với trường hợp
SV: Lớp TH11

Trang - 21 -


Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
MNC ở thượng lưu, còn mực nước hạ lưu là mực nước khống chế đầu kênh
tưới Z đkênh , chênh lệch mực nước thượng hạ lưu khi đó sẽ là:
[∆Z] =MNC
- Z đk ênh = 85-84,77 =0,23 m.
m

172
Trong đó :
Z1: tổn thất cột nước ở cữa vào.
Zp: tổn thất cột nước do khe phai.
Zl: tổn thất qua lưới chắn rát.
Zv: tổn thất cột nước ở tháp van.
iL: tổn thất dọc chiều dài cống
i: dộ dốc dọc cống; L: chiều dài cống L = 172m
II/ Tính bề rộng cống :
Bề rộng cống phải đủ lớn để lấy được lưu lượng cần thiết Q TKẾ = 4 m 3 /s
khi chênh lệch mực nước thượng hạ lưu [ ∆Z] đã khống chế, tức là phải đảm
bảo được điều kiện ∑Zi< = [∆Z] = 0,23 m. (*)

Trong đó : ∑Zi = Z 1 +Z p +Z l +Z v +Z 2 +iL.
Bề rộng cống B c được tính toán thử dần đến khi thoả mãn điều kiện
(*).
Xác đònh các cột nước tổn thất:
1/ Tổn thất ở cữa ra :
Dòng chảy từ bể tiêu năng qua kênh hạ lưu xem như dòng chảy qua
Q2
αV 2 b
−
đâp tràn đỉnh rộng chảy ngập. Khi đó Z 2 =
(1).
2g
2 g (ϕ n bhn ) 2
Trong đó b : bề rộng cuối bể tiêu năng.
Hhạ chiều sâu nước hạ lưu ứng với lưu lượng tính toán.
ϕn : hệ số lưu tốc ( trường hợp chảy ngập.
Vb: lưu tốc bình quân trong bể tiêu năng.
Chọn trước chiều sâu bể tiêu năng theo cấu tạo dbể = 0,4 m.
ωbể = bbể*hbể = (m 2 ).
Qbe
(m / s )
Vbể =
ωbe
Tra bảng ϕn = 0,95 với cạnh vào vuông.
2/ Tổn thất dọc đường:
SV: Lớp TH11

Trang - 22 -

Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
Xem dòng chảy trong cống là đều với độ sâu: h1 = hh +Z2 (m).
Khi đó tổn thất dọc chiều dài cống là iL. Với I độ dốc của cống được
xác đònh như sau:
2

 Q 

I= 
 ωc R 
Trong đó : ω = bc*h1 (m 2 ).
χ =bc+2h1
ω
R = (m )
χ
y
C= 1/n *R .
n hệ số nhám của cống = 0,014 ; y=1,5* n .
L= 274,52 m..
3/ Các tổn thất cục bộ :
Được xác đònh theo công thức chung của vây bắc:
αV 2
Zi =ξi*
2g
Với ξI hệ số tổn thất
+Đối với khe phai, khe van được xác đònh dựa theo qui phãm thiết kế
cống dưới sâu:
ξvan =ξphai = K*ξ =2*0,05 =0,1
+Đối với ξlưới chắn rác được xác đònh dựa vào cẩm nang thủy lực.

Khi lưới chắn rác đặt vuông góc với dòng chảy đến thì:
4/3

S
ξlưới = β*(   * Sinα
b
Kết quả tính ra ξlưới = 0,11
4/ Tổn thất cữa vào xác đònh theo công thức đập tràn đỉnh rộng chảy
ngập:
Q2
αV 2 o
−
Z1 =
2g
2 g (εϕ nω ) 2
Trong đó ε hệ số co hẹp bên lấy = 0,98.
ϕn : hệ số lưu tốc lấy =0.95
ω : Diện tích mặt cắt ươc sau cữa vào.
ω= ht*bc.
Trong đó ht = (h1+Zv+Zl+Zp).
Vo
: Lưu tốc tiến gần
Để đơn giản trong quá trình tính toán xác đònh bề rộng Bc ta tiến hành
lập bảng tính toán như sau:
Cuối cùng theo điều kiện (*) ta chọn được bc = 2,7 m
III/ Tính chiều cao cống và cao trình đặt cống:
1/ Chiều cao cống : Hc
SV: Lớp TH11

Trang - 23 -

Đồ án môn học Thủy Công
Thiết kế Đập Đất
Hc = H1 +∆
Trong đó : h1 = hhạ + Z2 .
Q2
αV 2 b
−
Mà Z2 =
(1).
2g
2 g (ϕ n bhn ) 2

4,8 2
1 * 4,8 2
−
= 0,04m (1).
Z2 =
19,62(0,95 * 2,7 *1,37) 2 (2,7 * 1,77) 2 * 19,62
Do đó : h1 = hhạ + Z2 = 1,37+0,04 =1,41 m.
Ta cần chọn ∆ =0,59 m để Hc = H1 + ∆ = 1,41 +0,59 =2m
Kích thước của cống cần chọn (b*h) =(2,7*2,0)m
2/Cao trình đặt cống:
cao trình đáy cống ở cữa ra :
Zra = Zkênh chính – hhạ =112,27-1,37 =110,90 m.
Cao trình đáy cống ở cữa vào:
Zvào Zra +iL =110,90 + 0,14 = 111,04 m

SV: Lớp TH11

Trang - 24 -


BẢNG TÍNH TOÁN BỀ RỘNG CỐNG Bc
Các số liệu cho trườc:
l=

0,11 Q=

v


0,1 d=

4,8 m3/s L=
0,4 m

y=0,17

274,52 m

2g=

19,62 m/s
1

2

=

0,98

=

h h=

1,37 m

n=

=

0,95

h bể =

ht

s

Q 2 /2g(
) 2

V 2 o/2g

Z1

c

c

R

m

m2

m

m

m

m2

m

m

7

8

9

10

11

12

13

14

Bc

Z2

h1

Zv

l

m

m

m

m

m

ph
ai
m

1

2

3

4

5

6

2

0,08

2,2

0,07

2,4

0,06

2,6

0,05

2,7

0,04

2,8

0,04

3

0,04

3,2

0,03

3,4

0,03

3,6

0,02

3,7

0,02

1,45 0,01 0,01 0,013
4
5
1,44 0,01 0,01 0,011

2
3
1,43 0,01 0,01 0,01
1
1,42 0,00 0,00 0,008
9
9
1,41 0,00 0,00 0,008
8
9
1,41 0,00 0,00 0,007
8
8
1,41 0,00 0,00 0,006
7
7
1,40 0,00 0,00 0,006
6
6
1,40 0,00 0,00 0,005
5
6
1,39 0,00 0,00 0,005
5
5
1,39 0,00 0,00 0,004
4
5

0,014

1,77 m

C

1

1,49 2,98

0,152 0,1319 0,020

2,9

4,90 0,59 6

1,47 3,24

0,129 0,112 0,017 3,16

5,07 0,62 6

1,46 3,49

0,111 0,0962 0,015 3,42

5,25 0,65 6

1,44 3,75

0,096 0,0834 0,013 3,68

5,43 0,68 6

1,44 3,88

0,090 0,0779 0,012 3,82

5,53 0,69 6

1,43 4,01

0,084 0,0729 0,011 3,95

5,62

1,43 4,28

0,074 0,0642 0,010 4,22

5,81 0,73 6

1,42 4,54

0,066 0,0569 0,009 4,48

6,00 0,75

1,41 4,81

0,059 0,0508 0,008 4,75

6,20 0,77 6

1,41 5,07

0,053 0,0456 0,007 5,02

6,39 0,79 6

1,41 5,21

0,050 0,0433 0,007 5,16

6,49 0,79 6

0,7 6