Thiết kế trạm bơm tiêu Vân Đình huyện Ứng Hoà - Hà Nội

MỤC LỤC CHƯƠNG 1. TÌNH HÌNH CHUNG CỦA HỆ THỐNG 5 1.1. Điều kiện tự nhiên của hệ thống 5 1.1.1.Vị trí địa lý, diện tích. 5 1.1.2.Đặc điểm khu tiêu Vân Đình 5 1.1.3. Đất đai thổ nhưỡng 5 1.1.4. Điều kiện thủy văn 7 1.1.5. Địa chất ,địa chất thuỷ văn. 8 1.1.6. Nguồn vật liêu xây dựng. 9 1.1.7. Nguồn điện. 10 1.1.8. Tình hình giao thông vận tải. 10 1.2. Tình hình dân sinh kinh tế. 10 1.2.1. Đặc điểm dân số. 10 1.2.2. Tình hình sản xuất nông nghiệp và phân bố các loại cây trồng và thời vụ. 10 1.2.3. Các nghành sản suất khác. 10 1.2.4. Phương hướng phát triển kinh tế của khu vực. 11 CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG THỦY LỢI VÀ CÁC BIỆN PHÁP CÔNG TRÌNH 12 2.1. Hiện trạng hệ thống thủy lợi. 12 2.1.1. Về tưới 12 2.1.2. Về tiêu 12 2.2. Tình hình hạn úng trong khu vực và nguyên nhân. 13 2.2.1. Tình hình hạn hán 13 2.2.2. Nguyên nhân. 13 2.3. Biện pháp công trình thuỷ lợi và nhiệm vụ của trạm bơm đầu mối 13 2.3.1 Biện pháp công trình thuỷ lợi 13 2.3.2.Nhiệm vụ trạm bơm đầu mối 13 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN 14 3.1. Xác định vị trí trạm bơm và bố trí tổng thể công tình đầu mối 14 3.1.1. Xác định vị trí trạm bơm 14 3.1.2. Bố trí tổng thể công trình đầu mối 15 3.2. Xác định cấp công trình, tần suất thiết kế 15 3.2.1. Xác định cấp công trịnh 15 3.2.2. Xác định tần suất thiết kế 16 3.3.Tính toán các yếu tố thủy văn 16 3.3.1. Mục đích: 16 3.3.2. Tài liệu tính toán 16 3.3.3. Phương pháp tính toán 16 3.4. Xác định QTK,Qmax, Qmin 18 3.4.1.Tính Q TK 18 CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM BƠM 20 4.1. Thiết kế kênh dẫn, kênh tháo 20 4.1.1. Thiết kế kênh dẫn. 20 4.1.2. Thiết kế kênh tháo 24 4.2. Tính toán các mực nước 24 4.2.1 Mực nước bể hút 24 4.2.2. Mực nước bể xả 27 4.3. Tính toán các cột nước của trạm bơm 28 4.3.1. Cột nước thiết kế. 28 4.3.2. Cột nước lớn nhất trong trường hợp kiểm tra. 29 4.3.3. Cột nước nhỏ nhất trong trường hợp kiểm tra. 29 4.4. Chọn máy bơm, động cơ kéo máy bơm 30 4.4.1. Chọn máy bơm 30 4.5. Thiết kế nhà máy 34 4.5.1. Chọn loại nhà máy 34 4.5.2. Cấu tạo các bộ phận công trình 34 4.5.3. Kích thước và cao trình chhủ yếu của nhà máy 37 4.6.Thiết kế công trình ngoài nhà máy. 43 4.6.1. Bể hút 43 4.6.2. Thiết kế bể tháo 47 CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRONG NHÀ MÁY 54 5.1. Thiết kế hệ thống điện 54 5.1.1. Chọn sơ đồ lắp dây 54 5.1.2. Bố trí hệ thống điện 55 5.1.3. Tính toán hệ thống điện cao áp 55 5.1.4. Tính toán thiết kế hệ thống điện hạ áp 61 2. Chọn thiết bị đo dòng điện 64 5.1.4.3. Chọn các thiết bị chính khác 65 5.2. Thiết kế hệ thống điện nước trong nhà máy 67 5.2.1.Nhiệm vụ 67 5.2.2. Bố trí hệ thống điện nước 67 5.3. Hệ thống thông gió trong nhà máy. 71 5.3.1 Nhiệm vụ: 71 5.3.2 Tính toán hệ thống thông gió 71 5.4. Hệ thống bơm nước chữa cháy: 77 5.5. Hệ thống bơm dầu. 78 CHƯƠNG 6. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CÔNG TRÌNH 79 6.1. Tính ứng suất đáy móng. 80 6.1.1. Xác định hệ trục quán tính chính trung tâm 81 6.1.2. Xác định tải trọng tác dụng lên công trình N, M 83 6.1.3. Tính toán kiểm tra trong hai trường hợp 89 6.2. Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc đơn. 92 6.3. Xác định số lượng cọc. 94 6.4. Kiểm tra khả năng chịu tải của cọc trong móng 95 CHƯƠNG 7 : TÍNH TOÁN KINH TẾ 97 7.1. Tính tổng dự toán xây dựng công trình 97 7.1.1.Chi phí xây dựng (GXD ) 97 7.1.2. Tính chi phí thiết bị (GTB ) 99 7.1.3. Chi phí quản lý dự án (GQLDA ) 102 7.1.4. Chi phí tư vấn (GTV ) 102 7.1.5. Chi phí khác (GK) 103 7.1.6 . Chi phí dự phòng (GDP) 105 7.2. Tính toán kinh tế 106 7.2.1. ý nghĩa của viêch đánh giá hiệu quả kịm tế. 106 7.2.2. Tổng chi phí của dự án. 107 7.2.3. Xác định tổng lợi ích của dự án. 110 CHƯƠNG 1. TÌNH HÌNH CHUNG CỦA HỆ THỐNG 1.1. Điều kiện tự nhiên của hệ thống 1.1.1.Vị trí địa lý, diện tích. Tổng diện tích khu tiêu Vân Đình là 2923 ha bao gồm Nam Thanh Oai, Tây Phú Xuyên và Bắc Ứng Hòa của tỉnh Hà Tây cũ nay là Hà Nội, được giới hạn bởi : Phía Bắc giáp kênh chính La Khê, kênh N15 La Khê và tỉnh lô 71 Phía Đông giáp đê sông Nhụệ Phía Nam giáp đê sông Vân Đình Phía Tây giáp đê sông Đáy 1.1.2.Đặc điểm khu tiêu Vân Đình ● Đây là một vùng trũng, hướng dốc từ Tây sang Đông và từ Bắc xuống Nam. Địa hình thấp ở phía đê sông Nhuệ và cao dần ra phía đê sông Đáy. Vùng ven sông Nhuệ có cao độ từ 2.5m trở xuống ven vùng sông Đáy hầu hết diện tích có cao độ từ 3 đến 5 m ● Xét mặt thủy chế khu tiêu Vân Đình kẹp giữa 2 con sông là sông Đáy và Sông Nhuệ .Về mùa lũ mặt đất tự nhiên của khu vực thấp hơn mực nước sông Đáy tạo ra một thủy chế hết sức bất lợi cho khu tiêu trong mùa lũ 1.1.3. Đất đai thổ nhưỡng Mang tính chất chung của khí hậu miền Bắc Việt Nam nhiệt đới gió mùa. Mùa Đông lạnh cuối mùa ẩm ướt với hiện tượng mưa phùn, mùa hạ nóng mưa nhiều - Nhiệt độ Nhiệt độ trung bình năm 23o4C trong đó các tháng 12, tháng 1 và tháng 2 nhiệt độ trung bình xuống dưới 20oC. Các tháng mùa hè nhiệt độ trung bình trên 25oC - Độ ẩm Độ ẩm tương đối.Mùa Xuân độ ẩm cao trung bình 89%.Thời kì khô hanh ( cuối thu và đầu Đông )độ ẩm xuống trung bình dưới 80% - Bốc hơi Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm trong vùng khoảng 858 mm Mùa khô lượng bốc hơi bình quân tháng nhiều năm 61,3 mm Mùa mưa lượng bốc hơi bình quân tháng nhiều năm 81,5 mm ( tháng 5 bốc hơi bình quân trên 100 mm) - Tình hình mưa và phân bố mưa + Đây là vùng có lượng mưa tương đối lớn và phân bố không đều + Mùa mưa từ tháng V đến tháng XI chiếm 70
% tổng lượng mưa cả năm và chủ yếu tập trung vào 3 tháng VII, VIII, IX. + Ngoài ra khu vực còn chịu ảnh hưởng của bão.Bão thường gây ra mưa lớn có những trận mưa lên tới 400 mm.Thời gian mưa có khi lên tới 5
mm gây ra tình trạng ngập úng trong khu vực Bảng 1.1: Mô hình mưa thiết kế P%  Lượng mưa ngày (mm)    1  2  3  4  5   X10%  32,5  244,5  47,7  37  31,1   X20%  27  198,4  39,3  30,2  25,3   1.1.4. Điều kiện thủy văn 1.1.4.1. Mạng lưới sông ngòi Khu tiêu Vân Đình nằm kẹp giữa 2 con sông là sông Nhuệ và sông Đáy . Nối liền 2 con sông này là kênh tiêu Vân Đình cũng là trục tiêu chính của trạm bơm 1.1.4.2. Đặc điểm sông ngòi Về mùa lũ mực nước sông Nhuệ và Sông Đáy dâng cao tạo nên 1 thủy thể hết sức bất lợi cho khu vực trong mùa lũ Sông Đáy là sông nhận nước tiêu của khu vực tiêu.Mực nước sông Đáy ảnh hưởng do mực nước thượng nguồn và chịu sự phân lũ của sông Hồng. Sự xuất hiện giữa mực nước lớn ngoài sông và mưa gây ngập úng trong khu tiêu là gần như không có quan hệ. 1.1.4.3. Tài liệu thủy văn Bảng 1.2 : Mực nước sông Đáy tại cửa tiêu Vân Đình STT  Năm  1ngàymax  5ngày max   1  1984  470.40  359.33   2  1985  487.39  376.32   3  1986  450.80  275.71   4  1987  490.00  378.93   5  1988  539.65  428.59   6  1989  597.15  483.47   7  1990  568.40  283.55   8  1991  411.60  300.53   9  1992  513.52  402.45   10  1993  450.80  339.73   11  1994  444.27  333.20   12  1995  712.13  590.61   13  1996  526.59  415.52   14  1997  670.32  559.25   15  1998  459.95  258.72   16  1999  628.51  483.47   17  2000  499.15  283.55   18  2001  462.56  310.99   19  2002  695.15  584.08   20  2003  620.00  487.00   1.1.5. Địa chất ,địa chất thuỷ văn. ● Địa chất - Địa chất của nơi dự kiến xây dựng trạm bơm nằm trong lớp phủ đệ tứ có nguồn gốc hỗn hợp sông biển chủ yếu bồi tụ của sông - Đất nền thuộc loại đất mềm yếu kết cấu không chặt. Địa tầng khu vực chia làm 4 lớp: Lớp 1: Đất đắp. Lớp này không đồng nhất có thể là sét hoặc á sét ở trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng, dày khoảng 4 m, phân bố từ cao trình +5,00 ( +2,00. Lớp 2: Đất sét nặng màu nâu hồng, xám xanh, xám vàng trạng thái dẻo cứng đến dẻo mềm, kết cấu chặt vừa. Lớp này có chiều dày trung bình từ 2,00 ( 3,00 m. Phân bố ở cao trình từ +2,00 ( +0,00. Lớp 3: Đất á sét màu xám gụ, nâu sẫm, nâu đen trạng thái dẻo chảy đến chảy. Lớp này có kết cấu kém chặt, trong đất có lẫn các thớ cát mỏng khoangr 1
, đôi chỗ có lẫn các vật chất hữu cơ, thành phần hữu cơ chủ yếu là gỗ mục đã và đang phân giải, chiều dày lớp thay đổi từ 7 ( 8m. Lớp 4: Cát hạt bụi đến hạt trung màu xám tro, có chỗ lấn sét và á cát hoặc á sét nhẹ. Trạng thái bão hoà nước, kết cấu bở rời. Thành phần chủ yếu là cát thạch anh có lẫn ít mica. Chiều dày lớp chưa được xác định. Phân bố ở cao trình -12m trở xuống Bảng 1.3 : Bảng các chỉ tiêu cơ lí của đất nền Số hiệu Lớp đất  Cao độ (m) 
(T/m3) 
(T/m3) 
(T/m3)  C T/m2 

(T/m3)  n 
  1   +5
  1,79   1,2      0,79   3039’   2,7   0,52   1,1   2   +2
  1,8   1,25      0,8   50      0,54   0,84   3   0
  1,86  1,28   1,85   2,9   10030’   2,7   0,58   1,36    4    < -12   1,89   1,42   1,9  2,7    100   2,7   0,9   0,8   ● Địa chất thuỷ văn Tầng chứa nước nằm trong lớp đất cát ở dưới cao trình -14 m .Nước áp lực có mực nước ngầm ổn định ở cao độ 0 m.Mực nước ngầm có liên quan đến mực nước sông Đáy 1.1.6. Nguồn vật liêu xây dựng. Vật liệu xây dựng địa phương khá phong phú và đầy đủ -Đá có ở mỏ đá Gò Má -Cát vàng l ấy ở bãi Kim Bôi cách công trình 46 km -Cát đen khai thác tại sông Đáy -Xi măng: Lấy tại nhà máy xi măng Tiên Sơn cách công trình 15 km. Điều kiện khai thác vật liệu hết sức thuận lợi cho việc thi công công trình 1.1.7. Nguồn điện. Vùng dự án có 2 trạm điện trung gian có thể cung cấp điện cho trạm bơm mà không cần sửa chữa nâng cấp Trạm trung gian Vân Đình 35 KV cách khu xây dựng trạm bơm khoảng 450m 1.1.8. Tình hình giao thông vận tải. -Giao thông vận tải chủ yếu trên sông Đáy chỉ có tàu thuyền trọng tải vừa và nhỏ.Mùa kiệt việc đi lại ở phía thượng lưu rất khó khăn. -Tuyến đường 22 đi qua khu dự án tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển vật liệu trang thiết bị máy móc của dự án. 1.2. Tình hình dân sinh kinh tế. 1.2.1. Đặc điểm dân số. - Tổng số dân trong khu vực 56.600 người trong đó số người trong độ tuổi lao động 21.986 người .Tỉ lệ gia tăng dân số hàng năm 2% -Nghề nghiệp: chủ yếu là làm ruộng một số xã có nghề phụ truyền thống 1.2.2. Tình hình sản xuất nông nghiệp và phân bố các loại cây trồng và thời vụ. -Tổng diện tích lưu vực 2923 ha trong đó diện tích đất canh 80% diện tích đất tự nhiên -Cây trồng chính là lúa và hoa màu .Sản suất nông nghiệp nhìn chung chưa phát triển hệ số quay vòng của đất chưa cao chưa tận dụng được hết tài nguyên do tình trạng ngập úng thường xuyên - Nguyên nhân :Do công tác thuỷ lợi chưa hoàn thiện. 1.2.3. Các nghành sản suất khác. ● Công nghiệp Công nghiệp chưa phát triển khu Vân Đình chưa có nhà máy công nghiệp nào ●Dịch vụ, hạ tầng Lương thực, thực phẩm và các mặt hàng nhu yếu phẩm khác có thể mua ngay tại thị trấn Vân Đình và các xã trong khu vực xây dựng đảm bảo cung cấp đầy đủ và kịp thời. ●Năng lượng Điện lưới quốc gia đã đến tất cả 22 xã trong lưu vực tiêu ●Cung cấp nước sinh hoạt Toàn bộ các xã trong lưu vực chưa có nước máy nhân dân đều dùng nước giếng khoan hoặc nước giếng khơi , có những gia đình vẫn dùng nước sông và nước ao 1.2.4. Phương hướng phát triển kinh tế của khu vực. Theo tinh thần chung của đại hội đảng là ổn định kinh tế xã hội mà mục tiêu trước mắt là từng bước xóa đ ói giảm nghèo từng bước ổn định và nâng cao đời sống nhân dân. Sản xuất nông nghiệp vẫn giữ vai trò then chốt trong cơ cấu ngành nghề của vùng. Sau khi Trạm bơm tiêu Vân Đình đi vào hoạt động sẽ thúc đẩy sản xuất nông nghiệp trong vùng. CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG THỦY LỢI VÀ CÁC BIỆN PHÁP CÔNG TRÌNH 2.1. Hiện trạng hệ thống thủy lợi. 2.1.1. Về tưới Các công trình tưới nhìn chung đã giải quyết được hết các vấn đề tưới trong khu vực.Nguồn tưới chủ yếu bằng động lực được đưa từ trạm bơm La Khê dọc theo ven sông Đáy chảy vào hệ thống kênh tưới cấp 1 và cấp 2 để dẫn nước vào các thửa ruộng .Mặt khác nước được lấy từ sông Nhuệ bằng các trạm bơm nhỏ và hệ thống kênh Vân Đình .Về cơ bản việc cung cấp tưới được đảm bảo 2.1.2. Về tiêu - Hệ thống kênh tiêu Trục tiêu chính Vân Đình được xây dựng từ 1937 và một vài kênh tiêu cấp 1 như Yên Cốc , Tân Phương , Bắc Quảng Họa.Các hệ thống kênh tiêu hiện chưa có đủ khả năng dẫn nước tiêu cho toàn khu dự án chiều dài kênh dẫn mặt cắt kênh còn thiếu nên khả năng tải nước của kênh còn quá nhỏ so với yêu cầu .Các kênh tiêu cấp 1 cấp 2 và nội đông khác chưa được xây dựng Để đảm bảo dẫn nước tiêu cho khu vực cần tiến hành mở rộng các kênh tiêu hiện có và xây dựng thêm một số kênh tiêu cấp 1 cấp 2 và nội đồng - Hệ thống trạm bơm tiêu Để tiêu nước cho khu Vân Đình ra sông Đáy có 5 trạm là Ngọ Xá, Đoàn Xá ,Hoàng Dương ,Cao Xuân Dương và Phương Trung với 100 máy bơm các loại gồm 28 máy bơm 8000m3/h, 10 máy 4000 m3/h, và 62 máy 1000m3/h 2.2. Tình hình hạn úng trong khu vực và nguyên nhân. 2.2.1. Tình hình hạn hán Vùng trũng trong khu vực (chiếm khoảng 15% diện tích vẫn bị ngập úng trong thời kì mưa lớn : năm 1994 ngập úng 1892 ha, năm 1996 ngập úng 1496 ha 2.2.2. Nguyên nhân. - Các trạm bơm tiêu nội đồng xây dựng mang tính chắp vá không theo quy hoặch và tuỳ tiện nên chỉ giải quyết bơm tiêu cục bộ chỉ giải quyết được khi mưa nội đồng nhỏ - Các trạm bơm tiêu ra sông Nhuệ và kênh Vân Đình cũng là các trạm bơm nhỏ.Thực tế chỉ làm việc khi mực nước sông tại các cửa tiêu thấp(<4,5 m) còn khi cao hơn thì không làm việc được . 2.3. Biện pháp công trình thuỷ lợi và nhiệm vụ của trạm bơm đầu mối 2.3.1 Biện pháp công trình thuỷ lợi Để đảm bảo tiêu úng cho khu tiêu cần xây dựng trạm bơm Vân Đình để tiêu úng cho 2923 ha 2.3.2.Nhiệm vụ trạm bơm đầu mối - Tiêu nước cho hoa màu vụ mùa phải đảm bảo ngày nào tiêu hết ngày đó . - Tiêu nước cho phần thổ cư đường xá vào ao hồ trũng nằm xen kẽ trong khu tiêu. - Tiêu nước cho lúa và hoa màu vụ xuân khi có mưa vào cuối vụ. Trong các nhiệm vụ trên nhiệm vụ tiêu nước cho lúa và hoa màu vụ mùa là quan trọng nhất vì thời gian từ tháng 7 đến tháng 11 mưa rào mực nước sông dâng cao. CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN 3.1. Xác định vị trí trạm bơm và bố trí tổng thể công tình đầu mối
3.1.1. Xác định vị trí trạm bơm Vị trí đặt trạm bơm phải đảm bảo sao cho tổng kinh phí xây dựng là thấp nhất, làm việc an toàn trong mùa lũ, đồng thời việc tiêu thoát nước được thuận lợi. Căn cứ vào địa hình, địa chất, điều kiện kinh tế giao thông, điều kiện thủy văn …vv. Dự kiến trạm bơm Vân Đình được xây dựng tại thôn Thanh Ấm 3.1.2. Bố trí tổng thể công trình đầu mối Dựa vào bản đồ địa hình khu vực 1/500, dựa vào chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất dưới móng công trình trong cụm đầu mối đề ra hai phương án bố trí công trình đầu mối Phương án 1: Bể tháo xa nhà máy: Ưu điểm: dễ quan sát đường ống đẩy, không có khớp nối nên không rò rỉ, nhà máy được thong thoáng, kênh xả ngắn hơn nên iảm bớt khối lượng đào đắp. Khi trạm bơm làm việc không làm mất ổn định bể tháo Nhược điểm: Vì có một đoạn ống đẩy nối nhà máy với bể tháo nên hai công trình lún không đều sẽ ảnh hưởng đến ổn định của ống đẩy, mặt bằng nhà máy rộng Phương án 2: Bể tháo sát nhà máy Ưu điểm: Toàn bộ máy bơm, ống đẩy, cửa ra ống đẩy nằm chọn ven trong nhà máy bơm và bể tháo lún không đều thì ống đẩy không bị ảnh hưởng gì, máy vẫn làm việc bình thường. Tổn thất qua ống đẩy ít, tiết kiệm kinh phí ống đẩy Nhược điểm: Khi nhà máy làm việc gây rung động bể tháo, dẫn đến mất ổn định bể tháo, kênh tháo dài Chọn phương án: Để nhà máy thông thoáng, bể tháo không bị rung động khi máy bơm làm việc, chọn phương án một bể tháo xa nhà máy 3.2. Xác định cấp công trình, tần suất thiết kế 3.2.1. Xác định cấp công trịnh Để công trình đạt được hai yếu tố là kinh tế và kỹ thuật thì việc tính toán các mực nước sông, mực nước sông thiết kế, mực nước sông ứng với tần suất thiết kiểm tra tại vị trí xây dựng phải dựa vào cấp bậc công trình. Do trạm bơm đặt trong hệ thống thuỷ nông nên ta dựa vào diện tích tiêu để xác định cấp công trình. Trạm bơm Vân Đình tiêu cho 2923 ha nên theo TCXDVN 285- 2002 bảng 2.1 quy định công trình này thuộc công trình cấp III 3.2.2. Xác định tần suất thiết kế Ứng với cấp công trình này thì quy định tần suất tính toán như sau Mức đảm bảo thiết kế của công trình P = 90% Mực nước thiết kế ứng với tần suất P = 10% Tần suất lũ kiểm tra ( Mực nước ngày lớn nhất ) P = 5% 3.3.Tính toán các yếu tố thủy văn 3.3.1. Mục đích: Sản xuất nông nghiệp chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố tự nhiên, trong đó có yếu tố khí hậu, đặc biệt là lượng mưa. Có những năm mưa nhiều, lại có những năm mưa ít. Mưa nhiều gây úng ngập, lượng mưa quá ít thì sẽ hạn hán. Lượng mưa phân bố không đều theo không gian và thời gian, trong khi cây trồng đòi hỏi một chế độ nước thích hợp. Tính toán thủy văn là nhằm mục đích tìm ra quy luật phân bố lượng mưa theo thời gian cũng như quá trình diễn biến của mực nước sông nhằm phục vụ cho việc tính toán chế độ tưới, tiêu để từ đó tìm ra các thông số của công trình, lập kế hoạch quản lý và vận hành hệ thống. 3.3.2. Tài liệu tính toán - Tài liệu mực nước: Tài liệu mực nước dùng trong tính toán là mực nước sông Đáy trung bình các tháng mùa lũ, có liệt quan trắc 20 năm kể từ năm 1984 đến năm 2002. 3.3.3. Phương pháp tính toán Tính toán các yếu tố thủy văn là đi xác định các mực nước thiết kế, các mực nước này được xác định bằng phương pháp thống kê toán học dựa trên liệt nhiều năm Trong phương pháp thống kê có thể vẽ đường tần suất bằng phương phap: - Phương pháp 3 điểm: Phương pháp này đơn giản, tinbs toán nhanh tuy nhiên phụ thuộc vào chủ quan của người vẽ do đó kết quả không được chính xác, phương pháp 3 điểm chỉ áp dụng cho dạng phân phối PIII - Phương pháp momen: Phương pháp này cho kết quả mang tính khách quan nhưng thiên nhỏ - Phương pháp thích hợp: là phương pháp vẽ đương tần suất theo các tham số thống kê được tính bằng phương pháp momen. Sau đó căn cứ vào sự phân tích ảnh hưởng của các tham số thống kê đến dạng đường tần suất lý luận, đây là phương pháp đơn giản cho kết quả khá chính xác nhưng ít nhiều cũng phụ thuộc vào chủ quan của người vẽ. Nội dung phương pháp thích hợp Bước 1 : Sắp xếp số liệu thủy văn từ lớn đến nhỏ, tính tần suất kinh nghiệm rồi chấm điểm kinh nghiệm lên giấp tần suất. Theo chuỗi số liệu thực đo, tính tần suất kinh nghiệm Pi theo công thức kỳ vọng:
(3-1) Trong đó: i- Số thứ tự của số liệu thống kê tương ứng trong bảng sau khi xắp xếp; n- Số năm của liệt số liệu. Chấm các điểm có toạ độ (Xi, Pi) lên giấy tần suất ta được các điểm tần suất kinh nghiệm. Bước 2 : Tính các tham số thống kê
; Cv ; Cs theo công thức tính momen
=
( 3-2)
( 3-3 )
( 3-4) Trong đó
: Là đại lượng bình quân của đại lượng ngẫu nhiên xi : Là các giá trị của mẫu CV : Hệ số phân tán Cs : Hệ số thiên lệch n : Số năm của chuỗi số liệu Bước 3 : Với các giá trị
; Cv ; Cs đã xác định, dùng bảng tra đường tần suất của Kritsky- Menken vẽ đường tần suất lý luận (xp – P) lên giấy tần suất. Nếu đường này phù hợp với các điểm kinh nghiệm là được, trong trường hợp ngược lại thì dựa vào sự phân tích ảng hưởng các tham số thống kê đến đường tần suất để tăng hay giảm giá trị của tham số cho đến khi đường tần suất lý luận phù hợp với các điểm kinh nghiệm thì thôi. 3.3.3.1.Xác định mực nước sông H1ng.max, H5ng.max, ứng với các tần suất Tính toán các mực nước thiết kế (sử dụng phần mềm TTTV 2002 ). - Từ số liệu mực nước sông Đáy 1 ngày max tại trạm Vân Đình tính được mực nước sông 1 ngày max ứng với tần suất P= 5% : H
= 7,21m Từ số liệu mực nước sông Đáy 5 ngày lớn nhất tính được mực nước trung bình 5 ngày lớn nhất ứng với tần suất P=10% là :H
= 5,56 m 3.4. Xác định QTK,Qmax, Qmin 3.4.1.Tính Q TK 3.1.1.1. Mục đích tính toán Dùng để tính toán thiết kế kênh các công trình trên kênh đồng thời là cơ sở chọn số máy bơm Qtk=qtk.
Trong đó : qtk:hệ số tiêu thiết kế .
: Diện tích khu vực cần tiêu. Qtk:Lưu lượng thiết kế . Thay số: QTK=6,8
2923 =19876.4 l/s=19,87 m3/s . 3.4.1.2.Tính Qmax. ● Mục đích tính toán Dùng để kiểm tra xói lở kênh và xác định độ cao an toàn của đỉnh bờ kênh:Qmax=k.Qtk K : hệ số phụ thuộc vào Qtk QTK< 1 m3/s : k= 1,2
1,3 Qtk=
m3/s : k=1,15
1,2 Qtk>10 m3/s k=1,1
Chọn k=1,15 Vậy Qmax=1,15.19,87= 22,85 m3/s 3.4.1.3. Tính Qmin Dùng để kiểm tra khả năng bồi lắng lòng kênh , kiểm tra khả năng tiêu tự chảy và thiết kế các công trình điều tiết trên kênh Qmin=
=
= 6,62 (m3/s). CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRẠM BƠM 4.1. Thiết kế kênh dẫn, kênh tháo 4.1.1. Thiết kế kênh dẫn. 4.1.1.1. Nhiệm vụ Dẫn nước từ nguồn vào bể hút của trạm bơm 4.1.1.2. Yêu cầu - Đảm bảo dẫn đủ nước ổn định không gây bồi lắng xói lở - Kênh dẫn phải đào sâu khi chiều sâu đào lớn hơn 5 m thì cứ cách 5 m phải làm một cơ có chiều rộng lớn hơn 1m 4.1.13. Xác định các yếu tố mặt cắt kênh ● Hệ số mái m ` Dựa vào tính chất đất và chiều sâu mực nước trong kênh. Tra bảng 9.6 giáo trình thuỷ nông tập 1 được m=1,5 (đất sét pha cát) ● Hệ số nhám lòng kênh Dựa đất lòng kênh và điều kiện khai thác trên lòng kênh như cỏ mọc đất đá Tra bảng 9.8 giáo trình thuỷ nông tập 1 được n=0,025 ● Độ dốc đáy kênh Độ dốc kênh được chọn phải đảm bảo ổn định lòng kênh không gây bồi lắng xói lở Với vùng đồng bằng sơ bộ chọn i= 2.10-4 4.1.14. Trình tự thiết kế kênh Thiết kế kênh dựa trên phương pháp đối chiếu mặt cắt lợi nhất về thủy lực ● Chiều sâu dòng chảy trong kênh Được xác định sơ bộ theo công thức kinh nghiệm h =
(4-1) Trong đó: A là hệ số thường lấy từ 0,7 – 1,0. Chọn A = 0,7 Q là lưu lượng thiết kế kênh dẫn 20m3/s Thay số: h=0,7.
= 1,89 m ● Tính chiều rộng đáy kênh Q= 19,87 m3/s , h=1,89 m, m=1,5, n=0,025 , i=2.10-4 Tra phần mềm tính kênh được b=11,48m. Để dễ dàng thi công chọn b=12 m Tính lại h Q=19.87m3/s , b=12 m, m=1,5, n=0,025 , i=2.10-4 ta tính được h=1,85 m 4.1.1.5. Kiểm tra mặt cắt kênh Để đảm bảo kênh ổn định, không bị bồi lắng và không bị xói lở cần phải thỏa mãn các điều kiện sau: - Điều kiện ổn định không bị xê dịch, đổi dòng:
- Điều kiện không xói lở: Vmax <
. - Điều kiện không bồi lắng: Vmin >
. Trong đó:
,
là tốc độ không xói, không lắng cho phép phụ thuộc vào tính chất đất nơi tuyến kênh đi qua, lưu lượng chảy trong kênh và hàm lượng phù sa. Vmax, Vmin là tốc độ dòng chảy trong kênh khi dẫn với lưu lượng gia cường (Qmax) và lưu lượng nhỏ nhất (Qmin). Vmax =
, Vmin =
.
= (b + mhmax)hmax,
= (b + mhmin) hmin. Như vậy để xác định Vmax, Vmin phải tính toán độ sâu nước trong kênh khi dẫn với các lưu lượng tương ứng Qmax, Qmin. hmax , hmin được xác đinh như trên . Từ Qmax= 22,85 m3/s ,Qmin=6,62 m3/s b=12 m ,n=0,025, m=1,5,i=0,0002. Sử dụng phần mềm tính kênh ta có Bảng 4-1: Kết quả xác định Vmax, Vmin TT  Q(m3/s)  h(m)  ω(m2)  V(m/s)   Max  22,85  2  30  0.76   Min  6.62  0.98  13.1  0.51   ● Kiểm tra điều kiện không xói lở : Vmax <
. Sử dụng công thức Ghiếckan xác định tốc độ không xói cho phép:
(m/s). Trong đó: Q là lưu lượng gia cường, Q =22.85 m3/s. k là hệ số quyết định bởi tính chất đất nơi tuyến kênh đi qua. Tra bảng 4.1 sách bài tập và đồ án môn học trạm bơm và máy bơm ứng với đất pha sét vừa thì k = 0,62. Thay các trị số k, Q vào:
(m/s). So sánh Vmax = 0.76 m/s và
= 0,85 m/s nhận thấy Vmax <
thỏa mãn điều kiện không xói lở. ● Kiểm tra điều kiện không bồi lắng Vmin >
. Sử dụng công thức GhiếcKan theo quy phạm của Liên Xô xác định tốc độ không lắng cho phép:
(m/s) Trong đó: Q là lưu lượng nhỏ nhất, Q =6,62 m3/s. A là hệ số phụ thuộc vào tốc độ chìm lắng của hạt bùn cát. Chọn A=0,33. Thay các trị số A, Q vào:
= 0,48( m/s). So sánh Vmin = 0,51 m/s và
= 0,48 m/s nhận thấy Vmin >
thỏa mãn điều kiện không bồi lắng. ● Kiểm tra điều kiện ổn định của kênh: Để kênh không bị xê dịch, đổi dòng thì:
. Trong đó
= 3.Q0,25 – m.