ĐỒ án môn học THIẾT kế đập đất đề số 19

Đồ án thi công đập đất đầm nén

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THI CÔNG

THI CÔNG ĐẬP ĐẤT ĐẦM NÉN
Nội dung : gồm 3 chương :
1. Chương I : Giới thiệu về công trình.
2. Chương II : Dẫn dòng thi công.
3. Chương III : Thi công công trình chính.
Chương I : GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH
1.1.Vị trí và nhiệm vụ công trình
1.1.1. Vị trí công trình
Công trình đầu mối hệ thống thủy lợi X được xây dựng trên suối Y, thuộc xã PN,
huyện K, cách thị xã H 20 km về phía Bắc, ở toạ độ 23 0 19’ vĩ độ Bắc và 1050 38’kinh độ
Đông.
1.1.2. Nhiệm vụ công trình
Theo luận chứng kinh tế kỹ thuật đã được Bộ NN – PTNT phê duyệt,
hồ chứa có nhiệm vụ sau:
- Cung cấp nước tưới cho nông nghiệp khoảng 550ha;
- Phát điện với công suất khoảng 1,5MW;
- Cung cấp nước cho sinh hoạt cho và công nghiệp với lưu lượng 50m3/h;
- Lòng hồ kết hợp nuôi trồng thủy sản;
- Cải tạo môi trường và du lịch.
1.2.

Quy mô công trình

1.2.1. Đặc trưng hồ chứa
Để đảm bảo cho nhiệm vụ công trình,yêu cầu hồ chứa phải có các
thông số sau:

Mực nước

SVTH: 1

Dung tích hồ

Mực nước dâng bình thường

31,6m

W = 3,9.106 m3

Mực nước dâng gia cường

34,2 m

W = 4,884.106 m3

Mực nước chết

23,8 m

W = 0,994.106 m3

Lớp: 47C1


Đồ án thi công đập đất đầm nén

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

1.2.2. Đập đất
Kết cấu đập bằng đất đắp, có vật thoát nước kiểu lăng trụ.
Các thông số kỹ thuật của đập như sau:
Cao trình đỉnh đập

X=∇nt= + 39.00m

Cao trình đỉnh tường chắn sóng

∇đt = +40.00m

Chiều cao đập

Hmax = 23 m

Chiều dài đập

L = 270.63m

Chiều rộng đỉnh đập

B = 5m

Mái dốc thượng lưu được gia cố bằng đá lát khan dày 30cm, trên lớp sỏi cát đệm. Hệ
số mái thay đổi m = 2,5- 2,25, có 2 cơ. một cơ ở cao trình 20m rộng 2,5m.một cơ ở cao
trình 30 rộng 2,5 m.
Mái dốc hạ lưu được trồng cỏ bảo vệ, hệ số mái thay đổi từ m = 2,0-1,5 có một cơ ở
cao trình + 25m rộng 2,5m .
1.2.3. Cống lấy nước

Kiểu cống hộp, chảy không áp bằng bê tông cốt thép đặt trên nền đá phiến sét bên vai
trái đập đất.
Cống có các thông số sau:
Thông số

Giá trị

Kí hiệu đề

Lưu lượng thiết kế

QTK = 1m3/s

Kích thước

bxh = 0,8 x1,2

Chiều dài cống

Lc = 84.4 m

Cao độ đầu cống

∇đc = +22,54m

Độ dốc lòng cống

i = 0,002

A

1.2.4. Đập tràn
Tràn tự do bố trí tại eo yên ngựa bên phải đập đất kiểu tràn thực dụng Ophixerop nối
tiếp bằng bậc nước nhiều cấp. Kết cấu đập tràn bằng bê tông cốt thép M250
Tràn có các thông số sau:

SVTH: 2

Cao trình ngưỡng tràn

∇nt = + 31,60m

Chiều rộng ngưỡng tràn

Bnt = 40m

Độ dốc của dốc nước sau ngưỡng tràn

i = 0,07

Lớp: 47C1


Đồ án thi công đập đất đầm nén

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

Lưu lượng xả

qxả = 234,45m3/s

Cột nước ngưỡng tràn

H = 2,38m

1.2.5. Thời gian thi công
Công trình được xây dựng trong khoảng 2 năm kể từ ngày khởi công.

1.3.

Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình

1.3.1. Điều kiện địa hình
Suối SB chảy qua vùng đồi thấp, đỉnh đồi có độ cao 50-100m, đỉnh hình tròn, hai bên
lòng suối có thềm rộng, thuận tiện cho việc thi công.
1.3.2. Đặc trưng khí tượng, thủy văn
Khu vực xây dựng nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa. Mùa mưa từ tháng V đến tháng
X, mùa khô từ tháng XI đến tháng IV.
1.3.3. Các đặc trưng thủy văn và các yếu tố dòng chảy vùng công trình đầu mối
Hồ DD dự kiến xây dựng trên Suối SB. Diện tích lưu vực tính đến tuyến đập đo được
16,6 km2.
Lưu lượng dòng chảy ứng với tần suất P=10 % của các tháng mùa khô như sau:

Kí hiệu đề
i

Lưu lượng dòng chảy theo tháng mùa khô Q(m3/s)
XI

XII

I

II

III

IV

2.35

1.3

1.35

1.25

1.32

2.45

• Quan hệ Q~Zh ở hạ lưu tuyến đập:

SVTH: 3

Lớp: 47C1


Đồ án thi công đập đất đầm nén

Q(m3/s)
Zhạ(m)

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

0
17,6

13
18

68
18,5

190
19

333
19,5

539
20

• Dòng chảy lũ thiết kế:
-

-

Ứng với tần suất 10 % ta có lưu lượng đỉnh lũ Qmp vào tháng VIII:
Kí hiệu đề

9

Qmp(m3/s)

195

Tổng lượng lũ thiết kế Wp = 7,5.106 m3

•

Quan hệ dung tích hồ và cao trình mực nước hồ như sau:

Zhồ(m)
Vhồ(103 m3)

24,6
700

25,5
905

1.3.4. Động đất
SVTH: 4

Lớp: 47C1

28,9
2113

31,6
2747

32,6
3406

34,6
3900


Đồ án thi công đập đất đầm nén

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

Khu vực xây dựng công trình có động đất cấp 7.
1.4.

Nguồn vật liệu xây dựng

1.4.1. Vật liệu đất
- Mỏ A nằm phía vị trí đập tràn, cách tuyến đập 400m, gồm chủ yếu là lớp đất sét và
có lớp á sét từ trung đến nặng có lẫn dăm sạn xen kẹp, lớp này có lúc ở dưới, ở giữa và ở
trên lớp đất sét. Bề dày khai thác tương đối đồng đều 2÷2,5m. Trữ lượng 134.103m3.
- Mỏ B nằm ở thượng lưu tuyến đập, tại cao trình 21m, cách tuyến đập 500m gồm các
loại đất: á sét, sét, bề dày trung bình 2,8m. Trữ lượng 115.103m3.
- Mỏ D nằm ở sau vai trái tuyến đập. Mỏ này chủ yếu là đất sét, bề dày trung bình
2,5m cách tuyến đập 800m, trữ lượng 123.103m3.
- Mỏ E nằm phía thượng lưu tuyến đập, cách tuyến đập khoảng 1500m, bề dày khoảng
2,4m, gồm đất sét, á sét.
Bốn mỏ đất gồm hai loại nguồn gốc chính là Eluvi và Deluvi. Đất ở bốn mỏ này có

dung trọng tự nhiên khô γtnk = 1,6T/m3 , đều dùng để đắp đập được.
1.4.2. Cát, đá, sỏi
Dùng đá vôi ở mỏ Bache, đá ở đó rất tốt dùng trong các công trường xây dựng. Mỏ
này cách tuyến đập 6 ÷7km.
Vì sỏi ít nên dùng đá dăm ở mỏ Bache để đổ bê tông, cát phân bố dọc sông Đà dùng
làm cốt liệu rất tốt, cự ly vận chuyển khoảng 5 ÷10km.
1.5.

Giao thông vận tải

Công trình nằm ở huyện K cách quốc lộ 6 khoảng 12km. Đường đến công trình thuận
tiện cho việc vận chuyển thiết bị thi công và vật liệu xây dựng.
1.6.

Điều kiện dân sinh kinh tế

Theo phương hướng quy hoạch đây là một huyện có dân số không nhiều nhưng lại có
nhiều dân tộc khác nhau. Cuộc sống chủ yếu dựa vào nông nghiệp, điều kiện sinh hoạt thấp
kém.

1.7.

Khả năng cung cấp điện nước

1.7.1. Cung cấp điện
Cách công trình có đường dây cao thế 35KV chạy qua thuận tiện cho việc sử dụng
điện cho công trường.
SVTH: 5

Lớp: 47C1

Đồ án thi công đập đất đầm nén

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

1.7.2. Cung cấp nước
Nước dùng cho sản xuất được đảm bảo cả về số lượng lẫn chất lượng nhờ việc sử dụng
nguồn nước lấy từ các sông, suối.
Nước cho sinh hoạt cần xử lý bảo đảm vệ sinh cho người dùng.
1.8.

Điều kiện thi công
+ Khởi công ngày 1/12/2008.

+ Công trình đầu mối thủy lợi do Công ty D thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triển
Nông thôn đảm nhận thi công.
+ Vật tư thiết bị cung cấp đến chân công trình theo đúng tiến độ.
+ Máy móc đảm bảo cho việc thi công.
+ Nhà thầu có khả năng tự huy động vốn đáp ứng nhu cầu thi công.
+ Thời gian thi công 2 năm.

Chương II : DẪN DÒNG THI CÔNG
2.1. Phương án dẫn dòng
2.1.1. Đề xuất phương án dẫn dòng
Đề xuất 2 phương án dẫn dòng :
SVTH: 6

Lớp: 47C1

Đồ án thi công đập đất đầm nén
• Phương án 1

Bảng1- Nội dung phương án 1

Năm Thi
Công

Thời gian thi
Công

(1)

(2)

I

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

Lưu
Lượng
Các công việc phải làm và
Hình thức
dẫn dòng
mốc khống chế
dẫn dòng
(m3/s)
(3)

Mùa khô
(01/11/08÷30/04
/09)

Mùa lũ
(01/05/09÷30/10
/09)
Mùa khô
(01/11/09÷30/04
/10)

2.45

(4)

Dẫn dòng
qua kênh.

195

Dẫn dòng
qua kênh.

2.45

Dẫn dòng
qua cống
ngầm.

II

Mùa lũ
(01/05/10÷30/10
/10)

SVTH: 7

195

Lớp: 47C1

Dẫn dòng
qua tràn
chính.

(5)
-Đắp đê quai dọc,
thượnglưu, hạ lưu.
-Thi công cống ngầm.
-Đào móng và đổ BT móng
tràn.
-Thi công một phần vai phải
đập.
-Thi công vai phải đập đến
một cao trình nhất định.
- Thi công tràn.
-Ngăn Sông.
-Thi công toàn bộ đập đến
cao trình nhất định.
-Tiếp tục thi công và hoàn
thành tràn chính.

-Thi công đập đến cao trình
thiết kế.
- Hoàn thiện thi công.


Đồ án thi công đập đất đầm nén
• Phương án 2:
Năm
XD

Thời gian

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN
Bảng 2- Nội dung phương án 2

Lưu lượng dẫn
dòng(m3/s)

Hình thức dẫn
dòng

Các công việc phải làm và
các mốc khống chế

2.45

Qua lòng sông
thiên nhiên

- Đắp đê quai ngăn dòng đợt

1.
- Thi công cống ngầm vai
trái đập.
-Thi công một phần vai trái
đập.
-Đào móng tràn.

195

- Đào móng tràn đến cao
trình thiết kế và đổ bê tông
Qua lòng sông
móng tràn đến cao trình tính
thu hẹp
toán; thi công vai trái đập
đến cao trình tính toán

Mùa khô từ
1/11 đến
hết 30/4

I
Mùa mưa
từ 1/5 đến
hết 30/10

Mùa khô từ
1/11 đến
hết 30/4

2.45

Qua cống

II
Mùa mưa
từ 1/5 đến
hết 30/10

SVTH: 8

195

-Ngăn dòng đợt 2.
- Thi công đập phần lòng
sông đến 1 cao trình tính
toán.
-Đổ bêtông toàn bộ tràn.

- Thi công phần đập còn lại
Qua tràn chính đến cao trình thiết kế.
-Hoàn thiện thi công.

Lớp: 47C1


Đồ án thi công đập đất đầm nén

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

2.1.2. So sánh ưu nhược điểm của 2 phương pháp Sửa
Ưu điểm

Nhược điểm

- khối lượng đào đắp đê quai ít

- Số lượng công trình dẫn dòng
nhiều =>Chi phí phục vụ dẫn dòng
lớn do vừa phải đắp đê quai vừa đào
kênh
-cường độ đắp đập vượt lũ giai
đoạn I và II cao dẫn đến số xe máy
sử dụng lớn ảnh hưởng đến chi phí
xây dựng.

-Số lượng công trình dẫn dòng ít
=>chi phí xây dựng công trình phục
vụ dẫn dòng ít hơn
- cường độ thi công giai đoạn vượt lũ
không lớn, cân đối đựợc số xe máy
qua các giai đoạn thi công.

- Khối lượng đào đắp đê quai lớn.

PA

I

II

2.1.3. Lựa chọn phương án dẫn dòng
So sánh ưu nhược điểm của hai phương án trên ta thấy phương án 2 ưu việt hơn nên
ta sẽ chọn phương án 2 làm phương án dẫn dòng thi công.
2.2. X ác định lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công.
2.2.1. Chọn tần suất dẫn dòng thiết kế
Hồ chứa X có dung tích ứng với mực nước dâng bình thường W=3,9.10 6 m3 , có
nhiệm vụ cung cấp nước tưới cho nông nghiệp khoảng 550ha, phát điện với công suất
khoảng 1,5 MW.
→Theo TCXD 285-2002 xác định được cấp của công trình là cấp IV.
Chọn theo TCVN: Bảng 4.6 trang 16 TCVN 285-2002, ứng với công trình cấp IV ta
tra được tần suất dẫn dòng thiết kế P = 10%.
2.2.2. Chọn thời đoạn thiết kế dẫn dòng thi công.
Đối với công trình này:
+ ctr đất ko cho nc tràn qua
SVTH: 9

Lớp: 47C1


Đồ án thi công đập đất đầm nén

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

+ thượng lưu có khả năng hình thành hồ chứa và khả năng điều tiết của hồ lớn
qxả max= 234,45 m3/s.
+ Vật tư thiết bị cung cấp đến chân công trình theo đúng tiến độ.
+ Máy móc đảm bảo cho việc thi công.
+ Nhà thầu có khả năng tự huy động vốn đáp ứng nhu cầu thi công.
Ta chia ra hai thời đoạn dẫn dòng :

+ Mùa khô : đê quai thấp chắn nước, dòng chảy tháo qua cống
+ Mùa lũ : đập chính chắn nước, một phần dòng chảy tháo qua tràn.
Năm thi công
I

II

Thời đoạn dẫn dòng

Công trình dẫn dòng

Mùa khô từ 1/11 đến hết 30/4

Lòng sông tự nhiên

Mùa lũ từ 1/5 đến hết 30/10

Lòng sông thu hẹp

Mùa khô từ 1/11 đến hết 30/4

Cống lấy nước

Mùa lũ từ 1/5 đến hết 30/10

Tràn chính

2.2.3. Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công.
Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công là lưu lượng lớn nhất trong thời đoạn
thiết kế dẫn dòng thi công ứng với tần xuất thiết kế dẫn dòng thi công đã chọn.

Mùa kiệt => Qp=10% =2,45 m3/s ; mùa lũ Qmax=195 m3/s
2.3. Tính thủy lực dẫn dòng.

2.3.1.Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp.
a. 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.
- Cao trình đắp đập chống lũ cuối mùa khô.
SVTH: 10

Lớp: 47C1


Đồ án thi công đập đất đầm nén

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

- Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy;
b. Nội dung tính toán:
- Sơ đồ tính toán:

Hình 1. Mặt cắt ngang sông

Hình 2. Mặt cắt dọc sông

* Mùa lũ:
Căn cứ vào lưu lượng dẫn dòng về mùa lũ và quan hệ Q~Z hl, ứng với Qmax(10%) = 195 m3/s,
ta xác định được Zhl = 19,02 m .
Lập bảng tính toán:

Bảng3- Bảng tính mực nước thượng lưu trong mùa lũ
∆Zgt(m
)

Ztl(m)

ω 1(m )

ω 2(m )

ω 0(m )

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

SVTH: 11

2

2

2

Lớp: 47C1

Vc(m/s) V0(m/s)
(6)

(7)

∆Ztt(m
)

Ghi chú

(8)

(9)


Đồ án thi công đập đất đầm nén

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

0.5

19.52

265.16

115.22

327.97

1.27

0.59

0.115

∆Zgt ≠ ∆Ztt

0.2

19.22

265.16

115.22

289.28

1.27

0.67

0.11

∆Zgt ≠ ∆Ztt

0.1

19.12

265.16

115.22

277.01

1.27

0.70

0.107

∆Zg t ≈ ∆Ztt

Cột (1) :∆Zgt - Độ cao nước dâng giả thiết (m).
Cột (2) : Ztl -Mực nước thượng lưu (m) Ztl = Zhl + ∆Zgt = Zhl + (1).
Cột (3) : ω1 - Tiết diện ướt của sông cũ (m2)
Cột (4) : ω2 -Tiết diện ướt của sông mà đê quai và hố móng chiếm chỗ (m 2)
ω1 và ω2 được xác định tương ứng trên cùng một mặt cắt là mặt cắt thu hẹp c-c
(cho phép bỏ qua độ cao hồi phục để bài toán đơn giản ) với mực nước là Zhl.
Cột (5) : ω0 - Tiết diện ướt của sông ứng với Ztl.
ω0 xác định bằng phương pháp tính thử dần thông qua giả thiết ∆Z
Cột (6) : Vc -Lưu tốc bình quân tại mặt cắt thu hẹp của lòng sông. (m/s)

Vc =

Q P%

=

195

ε(ω1 - ω2 ) ε((3) - (4))
ε: Hệ số thu hẹp; ε = 0.95.
Cột (7) :V0 - Lưu tốc đến gần (m/s)
Q
195
V0 = P% =
ω0
(5)
Cột (8) :∆Ztt - Độ cao nước dâng tính toán, (m).

Vc2 Vo2 ((6)) 2 ((7)) 2
tt
ΔZ =
=
2
2
2g
2φ g 2g
2φ g
ϕ: Hệ số lưu tốc, ϕ=0.85
Cột (9) : So sánh ∆Z và ∆Z
gt

tt

Theo kết quả bảng 3 ta có : ∆Zg t ≈∆Ztt = 0.1m
→ Mực nước thượng lưu trong mùa lũ : Ztl = 19.12m

* Mùa khô:
Căn cứ vào lưu lượng dẫn dòng về mùa khô và quan hệ Q~Z hl, ứng với Q(10%) = 2.45 m3/s,
ta xác định được Zhl = 17.68 m .
Lập bảng tính toán tương tự như đối với mùa lũ,ta có:
Bảng 4SVTH: 12

Lớp: 47C1


Đồ án thi công đập đất đầm nén

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

∆Zgt(m
)

Ztl(m)

ω 1(m )

ω 2(m )

ω 0(m )

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

0.1

17.78

137.94

67.07

145.32

0.01

17.69

137.94

67.07

138.66

2

2

2

∆Ztt(m
)

Ghi chú

(7)

(8)

(9)

0.04

0.02

9,2.10-5

0.04

0.018

9,6.10-5

Vc(m/s) V0(m/s)

Nhận thấy trong mùa khô độ cao nước dâng ∆Z rất nhỏ, có thể bỏ qua.
Khi đó : Mực nước thượng lưu trong mùa khô :
Ztl = Zhl = 17.68m

- Xác định mực nước sông phía thượng lưu về mùa khô và mùa lũ;
Mùa lũ:
Ztl=Zhl+∆Z = 19.12 m
Mùa khô:
Ztl=Zhl = 17.68 m
- Xác định phạm vi hố móng cho giai đoạn thi công đầu ω2 = 115.22 m2
- Xác định mức độ thu hẹp lòng sông;
ω
115.22
K= 2 100%=
100%=43.45% ∈ (30% - 60%)
ω1
265.16
c. Ứng dụng kết quả tính toán
- Cao trình đỉnh đê quai thượng, hạ lưu :
+ Mùa khô: ZdqTL= ZTL+δ1=17.68+0.62=18.3 m
ZdqHL= Zhl +δ2= 17.68+0.52=18.2 m
+ Mùa lũ:
ZdqTL= ZTL+δ1=19.12+0.62=19.74 m
ZdqHL= Zhl +δ2= 19.02+0.52=19.54 m
δ - Độ vượt cao của đê quai, thường dùng (0.5 ÷ 0.7) m
- Xác định cao trình đắp đập vượt lũ cuối mùa khô năm thứ nhất:
ZVL=ZTL+δ = 19.12+0.7 = 19.82 m
- Kiểm tra khả năng chống xói: V≤[V]kx,
- Kiểm tra khả năng đầu đập: V≤[V]kxđập;
Theo PL 1.14 TCN 57-88 có [V]kxnền = [V]kxđập = 1,15 m/s < Vc= 1,27m/s => nền bị xói

- Để phòng chống xói lở cần thực hiện các biện pháp sau:
+Bố trí đê quai thuận chiều dòng chảy, trường hợp cần thiết phải làm tường
hướng dòng.

+Nạo vét và mở rộng lòng sông để tăng diện tích thu hẹp tức là giảm Vc.

SVTH: 13

Lớp: 47C1


Đồ án thi công đập đất đầm nén

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

+Trong trường hợp cần thiết có thể dùng đá để bảo vệ đê quai, lòng sông và
bờ sông.

2.3.2.Tính toán thủy lực dẫn dòng qua cống ngầm
a. Mục đích
- Lợi dụng công trình lâu dài để dẫn dòng.
- Xác định mực nước trước cống để xác định cao trình đắp đập vượt lũ.
- Kiểm tra sự an toàn của cống khi dẫn dòng.

b. Nội dung tính toán
- Sơ đồ:

=0.002

2

vo /2g

b1

H

K

K
hx

hk

L = (8-10)H

-Trình tự tính toán:
-Giả thiết các cấp lưu lượng Qi qua cống
-Kiểm tra trạng thái chảy : có áp, bán áp và không áp
SVTH: 14

Lớp: 47C1

hn


Đồ án thi công đập đất đầm nén

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

Theo Hứa Hạnh Đào( hay Van Te Chow):
+ H ≤ (1.2 - 1.4)D và hn+ H>(1.2 - 1.4)D: có thể xảy ra chảy có áp hoặc bán áp còn tùy thuộc độ dài
của cống và mực nước hạ lưu cống;

Trong đó
H-Cột nước trước cống tính từ cao trình đáy cống;
d- Chiều cao cống ngay sau cửa vào.
Chọn trị số 1.2 hay 1.4 tùy thuộc vào mức độ thuận ở cửa vào. Chọn 1.3

• Giả thiết cống chảy không áp, cống ngắn :
Q = mb 2 g H03/2
Hệ số lưu lượng m = 0,33 ( Bảng 14-13, sách Giáo trình thủy lực)
ϕn = 0,87, k1 = 0,471; k2 = 0,842
Bề rộng cống b = 0,8 m ,
Độ sâu phân giới hk =

3

Q2
, độ sâu tại mặt cắt co hẹp hc = H.k1
gb 2

Q(m3/s)
2.45

hk(m)
0.99

H=Ho(m)
1.64

hc(m)
0.77

• Kiểm tra lại giả thiết
*Tính chiều dài phân giới Lk

ω=h(b+mh) ; χ=b+2h m+1 ; R=

ω
Q
1
; V = ; ∋ = h+ V2/2g ; C= R 1/6 ;
χ
ω
n

Q2
V2
; ∆L = ∆∋/(i- Jtb)
J=
=
ω 2C 2 R C 2 R

SVTH: 15

Lớp: 47C1


Bảng- Tính chiều dài phân giới Lk
TT
1
2
3

4
5

h
(m)
0.77
0.82
0.88
0.93
0.99

ω
( m2 )
0.617
0.660
0.703
0.746
0.788

χ

(m)
2.342
2.450
2.557
2.664
2.771

R
(m)

0.263
0.269
0.275
0.280
0.285

v
( m/s)
3.971
3.713
3.487
3.286
3.108

v2/2g
(m)
0.804
0.703
0.620
0.550
0.492

∋
(m)
1.575
1.528
1.498
1.482
1.478

C

J

57.188
57.402
57.595
57.769
57.928

Jtb

0.01831
0.01553
0.01334
0.01156
0.01012

0.01692
0.01443
0.01245
0.01084

∆∋

∆l

(m)

(m)

-0.0475
-0.0295
-0.0156
-0.0046

3.18
2.38
1.50
0.53

L
(m)
0.00
3.18
5.56
7.05
7.58

∆∋

∆l

(m)

(m)

0.0175
0.0438
0.0615

0.0737
0.0382
0.0144

2.52
8.81
17.14
28.71
19.42
8.29

L
(m)
0.00
2.52
11.32
28.47
57.18
76.60
84.89

≈Lcống

i - Jtb

-0.01492
-0.01243
-0.01045
-0.00884

→ lk= 7,58 m
lvào = 2.(H – hc) = 1,73 m .
lra = 0
Chiều dài phân giới Lk = lk + lvào = 7,58 + 1,73 = 9.31 m < Lcống
Kết luận : Cống dài. Vậy cống làm việc như một đập tràn đỉnh rộng nối tiếp với một đoạn kênh
* Tính kênh với hr = hk =0.99m
TT
1
2
3
4
5
6
7

h
ω
(m)
( m2)
0.99 0.79
1.10 0.88
1.22 0.97
1.33 1.06
1.45 1.16
1.50 1.20
1.52 1.22
→ hx = 1

χ

(m)
2.77
3.00
3.23
3.46
3.69
3.80
3.84

R
(m)
0.28
0.29
0.30
0.31
0.31
0.32
0.32

v
( m/s)
3.11
2.78
2.52
2.30
2.12
2.04
2.01

v2/2g

(m)
0.49
0.39
0.32
0.27
0.23
0.21
0.21

∋
(m)
1.48
1.50
1.54
1.60
1.67
1.71
1.73

C
57.93
58.22
58.47
58.68
58.87
58.94
58.97

J
0.0101

0.0078
0.0062
0.0050
0.0041
0.0038
0.0037

Jtb

0.0090
0.0070
0.0056
0.0046
0.0040
0.0037

i - Jtb

-0.0070
-0.0050
-0.0036
-0.0026
-0.0020
-0.0017


Xét chỉ tiêu chảy ngập
Khi

hx  hn 

> 
=>Chảy ngập
hk  hk  pg

Khi

hx  hn 
≤ 
hk  hk  pg

Q = ϕ n .bhx 2 g ( H o − hx ) (2a)

=> Chảy không ngập

Q = mb 2 g H03/2 (2b)

h 
=1.54>  n  =(1.2÷1.4)
h k 0.99
 h k  pg
Kết luận : Chảy ngập

hx

=

1.52

Với
Q

2.45

b
0.8

ϕn
0.87

m
0.33

Từ (2a) ⇒ H=H0 = 1.79 m.
+ Kiểm tra giả thiết chảy không áp:
H =1.79m > 1,2d=1.2*1.2=1.44 m
→ giả thiết chảy không áp là sai
• Giả thiết lại chế độ chảy trong cống:
Giả thiết cống ngắn, chảy bán áp không ngập
Công thức tính:

Q = ϕωc 2 g ( H 0 − hc )
ωc - Diện tích mặt cắt ướt tại vị trí co hẹp c-c (m2)
hc - Độ sâu co hẹp ; hc= ε.d (m)

a
H

ε - Hệ số co hẹp thẳng đứng ; ε=f 


÷,



( tra bảng 16-1, giáo trình thuỷ lực 3)

Bảng tính thử dần H0:
εgt

hc=ε.D

0.621
0.745
0.625
0.750
0.635
0.762
0.642
0.770
0.690
0.828
→ H0 = 1.6 m

ωc
0.596
0.600
0.610
0.616
0.662

H=Ho

1.699
1.692
1.674
1.663
1.601

a/H=D/H
0.706
0.709
0.717
0.722
0.750

εtt

0.692
0.693
0.695
0.697
0.705

Ghi chú
εgt ≠ εtt
εgt ≠ εtt
εgt ≠ εtt
εgt ≠ εtt
εgt ≈ εtt


Đồ án thi công đập đất đầm nén

SVTH: 18

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

Lớp: 47C1


• Kiểm tra lại giả thiết:
Q2
- Độ sâu phân giới hk = 3 2
gb
Q= 2.45 m3/s → hk = 0.99 m
Tra quan hệ (Q~ZHL) ứng với Q = 2.45 m3/s được ZHL=17.68 m.
ZHL=17.68 m < ZĐC = 22.54m → Cống chảy không ngập.
- Kiểm tra chế độ chảy:
TT
1
2
3
4
5
6

h
χ
R
v
v2/2g
C

J
Jtb
i - Jtb
ω
∋
(m)
( m2)
(m)
(m)
( m/s)
(m)
(m)
0.83 0.662 2.456 0.270
3.699
0.697
1.525 57.414 0.0154
0.87 0.694 2.535 0.274
3.531
0.635
1.503 57.557 0.0137 0.0146 -0.0126
0.91 0.725 2.613 0.278
3.378
0.581
1.488 57.690 0.0123 0.0130 -0.0110
0.95 0.757 2.692 0.281
3.237
0.534
1.480 57.813 0.0112 0.0118 -0.0098
0.99 0.788 2.771 0.285
3.108

0.492
1.478 57.928 0.0101 0.0106 -0.0086
1.2
0.960 3.200 0.300
2.552
0.332
1.532 58.442 0.0064 0.0082 -0.0062
→lk = 4.22 m
lvào= 1.68 m
lra = 0 m
→Lk = 5.9 m < Lcống = 84.4 m ⇒ Cống dài.
Tại h = d=1.2 m, chiều dài mực nước dâng là L = 12.92 m < Lcống = 84.4 m → Mực nước chạm trần cống.
KL: Giả thiết cống ngắn chảy bán áp không ngập là sai.

∆∋

∆l

(m)

(m)

-0.0225
-0.0146
-0.0080
-0.0024
0.0543

1.79
1.32

0.82
0.28
8.70

L
(m)
0.00
1.79
3.11
3.93
4.22
12.92


Đồ án thi công đập đất đầm nén

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

Vậy cống chảy có áp

SVTH: 20

Lớp: 47C1


• Cống chảy có áp:

Q = µϖ 2 gZ
Với:
1

µ=
= 0.591
1 + ξcv + ξ kv + ξ d
ξd : Tổn thất dọc đường

ξd =

2 gL
= 1.616
C 2R

ξcv : Tổn thất cửa vào; ξcv = 0.15
ξkv :Tổn thất cửa van; ξkv = 0.1
Q2
2.452
Z=
=
= 0.95 .
2
2
2*9.81(0.591*0.8*1.2)
2g(μω)
hn=hk=0.99 m ( với Q = 2.45m3/s)
hk =0.99m > d/2=0.6m
→H0= Z - iL + hk = 0.95 - 0.002*84.4+0.99=1.77m
ZTL = ZĐC + H0= 22.54+1.77=24.31m
c. Ứng dụng kết quả tính:
- Xác định cao trình đắp đập vượt lũ cuối mùa khô năm thứ 2:
ZVL= ZTL+ δ = 24.31+ 0.65=24.96 (m)
- Xây dựng quan hệ (Q~ZTL)

Đồ án thi công đập đất đầm nén

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

2.3.3. Tính toán thuỷ lực qua tràn.
a. Mục đích.
-

Xác định quan hệ Q ~ ZTL .

- Dùng để tính toán điều tiết lũ qua tràn tạm và xác định cao trình đắp đập vượt lũ.
b. Nội dung tính toán.
Tràn có các thông số sau:
Cao trình ngưỡng tràn
: ∇nt = + 31.60m
Chiều rộng ngưỡng tràn
: Bnt = 40m
Lưu lượng xả
: qxả = 234,45m3/s
- Xác định chế độ chảy qua tràn (tự do, ngập):
Với Qmax 10% = 195 (m/s) thì ZHL = 19.02 (m) (theo quan hệ (Q~Zhl))
⇒ ZHL < ∇nt = 31.60 m nên chế độ chảy của tràn là tràn chảy tự do.
Trong giai đoạn này ta thi công xong toàn bộ tràn nên tràn tính toán là tràn thực dụng
Dùng công thức của đập tràn thực dụng chảy tự do để tính:
3
Q=mb 2g*H 02 ;
Lấy hệ số lưu lượng m = 0,42 ; b =40m; thay vào công thức trên xác định được H0
Q

195
H =(
)2/3 =(
)2/3 = 1.90 m
0 m.B . 2g
0.42*40* 2*9.81
nt
ZTL= ∇nt+Ho=31.6+ 1.90=33,50 m
-Quan hệ (Q ∼ ZTL).
3
Giả thiết một số giá trị Qi ,dùng công thức Q=mb 2g*H 2 → H0i→ ZTLi → Quan hệ
0
(Q ∼ ZTL).
Qxả(m3/s) 0
20
40
60
80
100
120
140
160
180 195
H0(m)
0
0.42 0.66 0.87 1.05 1.22 1.38 1.52 1.67 1.80 1.90
ZTL(m)
31.60 32.02 32.26 32.47 32.65 32.82 32.98 33.12 33.27 33.4 33.5

SVTH: 22

Lớp: 47C1


Đồ án thi công đập đất đầm nén

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

2.3.4. Tính toán điều tiết lũ
a. Mục đích:
- Xác định mực nước lũ trong hồ Z TLmax và lưu lượng xả qxảmax của các công trình tháo
nước khi xả lũ;
- Xác định cao trình đắp đập vượt lũ, các cao trình phòng lũ;
b. Nội dung tính toán:
- Tính toán theo phương pháp Kôtrêrin.
- Do không có đủ tài liệu cho nên ta lấy mực nước trước lũ bằng cao trình ngưỡng tràn
(∇nt = 32.00 m );
-

Theo phương pháp Kôtrêrin:

+ Mực nước trước lũ cao bằng ngưỡng tràn:

SVTH: 23

Lớp: 47C1


Đồ án thi công đập đất đầm nén

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

Lũ đến dạng tam giác:


 qmax 
 Wm =WL  1÷
Q
max



q
.T
Q
.T
Wm =WL - max ; WL = max ⇒ 
 W 
2
2
q
m
=Q
 max max  1- W ÷
÷

L

Qmax = 195 m3/s - Lưu lượng đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế p=10%
WL = Wp= 7,5.106 m3 - Tổng lượng lũ thiết kế.

Cách giải: - giả thiết các qxả (- Xác định Wtrước lũ: Ứng với mực nước trước lũ bằng cao trình ngưỡng tràn
(∇nt = 31.60 m );tra quan hệ (V ~ Zhồ)→ Wtrước lũ = 2747*103(m3)
-Tra quan hệ Whồ~ZTL ra ZTL(với Whồ= WTrướclũ + Wm).
Từ đây tính ra cột nước H trước tràn. H= ZTL- ∇ nt . Có H thay vào công thức đập tràn thực
dụng chảy tự do tính ra :
3

qxảtt = mb 2 g H 2 , (m= 0.42 ; b=40.0m)
Nếu qxảtt ≈ qxảgt thì thoả mãn. Tiếp tục tra quan hệ Qxả~Ztl được Zmax
Lập bảng tính toán:
Bảng- Bảng tính toán qxả (m3/s)

SVTH: 24

Lớp: 47C1


Đồ án thi công đập đất đầm nén

qxảgt(m3/s)
195
190
185
180
178
177
175
174
173

173.02
173.01

Wm
(103m3)
0.00
192.31
384.62
576.92
653.85
692.31
769.23
807.69
846.15
845.38
845.77

Whồ
(103m3)
2747.00
2939.31
3131.62
3323.92
3400.85
3439.31
3516.23
3554.69
3593.15
3592.38
3592.77

GVHD:ĐINH HOÀNG QUÂN

ZTL(m)

H(m)

qxảtt(m3/s)

Ghi chú

31.60
31.89
32.18
32.48
32.59
32.73
33.05
33.20
33.36
33.355
33.356

0.00
0.29
0.58
0.88
0.99
1.13
1.45

1.60
1.76
1.76
1.76

0.00
11.62
32.87
61.43
73.30
89.39
129.93
150.60
173.75
173.01
173.16

qxảgt ≠ qxảtt
qxảgt ≠ qxảtt
qxảgt ≠ qxảtt
qxảgt ≠ qxảtt
qxảgt ≠ qxảtt
qxảgt ≠ qxảtt
qxảgt ≠ qxảtt
qxảgt ≠ qxảtt
qxảgt ≠ qxảtt
qxảgt ≈ qxảtt
qxảgt ≠ qxảtt

Từ bảng tính toán trên có qxảmax = 173.02 m3/s ; tra quan hệ (Qxả ~ Ztl) được Zmax= 33.36 m.

c. Ứng dụng kết quả tính toán:
- Xác định cao trình đắp đập vượt lũ chính vụ năm thứ 2:
ZVL=ZTLmax+δ=33.36 + 0,6= 33.96m
(δ=0,5÷0,7m)

2.4. Thiết kế kích thước công trình dẫn dòng
2.4.1.Thiết kế công trình dẫn nước:
Công trình dẫn nước gồm tuyến cống, tràn và công trình nối tiếp sau tràn (bậc nước
tiêu năng và kênh)
*Tuyến cống: ở bên vai trái đập
+ Cống ngầm kiểu cống hộp bêtông cốt thép b×h = 0,8×1,2(m2)
+ Chiều dài cống L= 80m, cao trình đầu cống Zđc=22,54m
+ n = 0.014; i = 0.002
*Tràn chính ∇nt=32m
Bnt=40m
Tràn chảy tự do, nối tiếp tiêu năng bằng bậc nước
2.4.2. Thiết kế công trình ngăn nước:
-Tuyến đê quai bao quanh hố móng tuỳ theo đợt ngăn dòng được thể hiện trên bản vẽ
-Kích thước mặt cắt đê quai tuỳ thuộc vào đặc điểm vật liệu, kết cấu đê quai, điều
kiện chống thấm, thiết bị thi công….ở đây ta chọn đê quai bằng đất có kích thước đỉnh đê
quai là 2m, mái ngoài hố móng m=1, mái trong hố móng m=1.
-Cao trình đỉnh đê quai đợt một:
SVTH: 25

Lớp: 47C1