Tình hình nghiên cứu các điều kiện tự nhiên, nhu cầu cấp nước tưới

.2,4.3. kKiểm tra khả năng xâm thực. Kiểm tra khả năng xâm thực với trường hợp dốc nước dẫn lưu lượng lớn nhất Qmax -Từ bảng 4.2 ta có hcd =0.3022m, Vmax =5.225m/s. -Vật liệu bê tông cốt thép khi h =0.8 ⇒ [V] =17m/s. Vmax < [V] ⇒ dốc đảm bảo không bị xâm thực. kTính chiều dày bản đáy dốc. Theo công thức của Đôbrôpski: t =0.035V. Trong đó: V: Lưu tốc trung bình dòng chảy. H: chiều sâu dòng chảy. ⇒ t = 0.35m chọn t = 0.4m. 4.2.4 Kênh hạ lưu: 1. Các số liệu tính toán: -Kênh có mặt cắt hình thang chiều rộng đáy kênh b = 8m. -Hệ số mái dốc m = 1.5. -Độ nhám lòng kênh n = 0.025. -Lưu lượng tính toán: tính với các cấp lưu lượng khác nhau: Qtk = 9.48m3/s, 3/4Qtk =5.617m3/s, 3/4Qtk = 4.74m3/s 3/4Qtk = 2.37m3/s. 2.Tính toán độ sâu dòng chảy đều trong kênh hạ lưu. Độ sâu dòng chảy đều trong kênh hạ lưu được xác định theo phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về mặt thuỷ lực Agrotskin. Trình tự tính toán như sau: +Tính f(Rln) = . Trong đó: 4mo = 8.424 (tra phụ luc 8.1 bảng tra thuỷ lực với m =1.5). i: độ dốc (i = 0.005). Q: Lưu lượng xả lũ lớn nhất qua tràn, Q = 9.48m3/s. -Tra phụ luc 8.1 bảng tra thuỷ lực ⇒ Rln -ứng với hệ số nhám n =0.025(bảng tra thuỷ lực phụ lục 4.3). -Lập tỷ số b/Rln. -Tra phụ lục 8.3 bảng tra thuỷ lực ⇒ h/Rln. -Tính ho =(h/Rln).Rln. Qtk = 9.48m3/s. ⇒ ho = 1.176m. Qtk =5.617m3/s ⇒ ho = 0.861m. Qtk = 4.74m3/s ⇒ ho = 0.78m. Qtk = 2.37m3/s. ⇒ ho = 0.528m. Kiểm tra khả năng sói của lòng kênh dẫn khi kênh dẫn lưu lượng lớn nhất Qmax trong trường hợp này ta có độ sâu dòng chảy đều trong kênh h = 1.176m. ⇒Vmax = = 0.83m/s <[V]kx = 1.74m/s. Chọn chiều cao mặt cắt kênh h = 1.7m. 4.2.5Tính toán tiêu năng: 1. Xác định lưu lượng tính toán tiêu năng: Công trình làm việc với lưu lượng biến đổi từ 0 á Qmax = 9.48m3/s.thiết bị tiêu năng phải giải quyết vấn đề tiêu năng cho mọi cấp lưu lượng có thể trong phạm vi ấy. Do đó trong tính toán tiêu năng ta phải tính toán lưu lượng gây ra sự nối tiếp bất lợi nhất và lưu lượng đố gọi là lưu lượng tính toán tiêu năng (Qtt).Trường hợp bất lợi nhất là trường hợp nối tiếp bằng nước nhảy xa có hiệu số (hc’’-hh) lớn nhất lúc đó chiều dài đoạn chảy xiết lớn nhất và cần một chiều sâu và chiều dài bể lớn nhất. Trình tư xác định lưu lượng tính toán tiêu năng như sau: Giả thiết một số giá trị Q từ lớn dến nhỏ trong phạm vi biến đổi của lưu lượng tháo qua công trình (Qmax,3/4Qtk, 3/4Qtk, 4.3/4Qtk ). -Tính hc’’ ứng với từng cấp lưu lượng theo trình tự sau: Tính f(tc) =. Trong đó: q: Lưu lượng đơn vị q = =1.185m.(với bk = 8m là bề rộng kênh dẫn). j: Hệ số lưu tốc (j =0.95). Eo = năng lượng đơn vị của dòng chảy. Eo =hcd + + p2. Với : hcd: độ sâu dòng chảy cuối dốc. Vcd: tốc độ dòng chảy cuối dốc. P2: độ chênh giữa cao độ cuối dốc và đáy kênh hạ lưu. +Tra phụ lục bảng 5.1 bảng tra thuỷ lực ta có tcvà tc’’. +Tính hc và hc’’: hc = tc Eo, hc’’ = tc’’ Eo. -Tính độ sâu dòng chảy ở hạ lưu. Độ sâu dòng chảy ở hạ lưu đã được xác định ở phần tính toán thuỷ lực kênh hạ lưu. -Tính hiệu số (hc’’- hh) . -Vẽ đồ thị Q ~ (hc’’- hh) ta tìm trị số Q ứng với hiệu số (hc’’- hh) lớn nhất. Với trình tự tính như trên ta có kết quả bảng 6.7. (hình vẽ quan hệ Q ~ (hc’’- hh) Dựa vào quan hệ Q ~ (hc’’- hh) ta thấy Q = Qmax thì (hc’’- hh)max vậy chọn lưu lượng tính toán tiêu năng là Qmax = 9.48m3/s a.Lưu lượng tính toán tiêu năng với BT =8m, Q = Qmax = 9.48m3/s. b.Biện pháp tiêu năng. Dùng biện pháp đào bể để tạo nước nhảy ngập cuối dốc. c.Xác định kích thước bể tiêu năng. -Xác định chiều sâu bể. Trình tự tính toán như sau: Tính f(tc) =. Trong đó: Q: Lưu lượng đơn vị q = =1.185m.(với bk = 8m là bề rộng kênh dẫn). j: Hệ số lưu tốc (j =0.95). Eo: Năng lượng đơn vị của dòng chảy. Eo =hcd + + p2. Với : hcd: Độ sâu dòng chảy cuối dốc. Vcd: Tốc độ dòng chảy cuối dốc. P2: Độ chênh giữa cao độ cuối dốc và đáy kênh hạ lưu. +Tra phụ lục bảng 5.1 bảng tra thuỷ lực ta có tcvà tc’’. +Tính hc và hc’’: hc = tc Eo, hc’’ = tc’’ Eo. Nếu hc’’>hh ⇒ nối tiếp bằng nước nhảy phóng xa ⇒ phải giải quyết tiêu năng, với hh =ho =0.594m. +Sơ bộ chọn d1 = hc’’ –hh. +Tính lại hc và hc’’ như trên với cột nước E01 =Eo +d1. +Định chiều sâu nước trong bể: hb=d hc’’.(vớid =1.05). DZ = + . Với: j’ là hệ số lưu tốc ở cửa ra của bể j’ = 0.95. Tính lại độ sâu của bể d =hb – (hh + DZ). Nếu giá trị d tính ra sai khác so với d1 đã giả thiết trong phạm vi cho phép thì giá trị d1 giả thiết là đúng và đó chính là độ sâu bể cần đào. Nếu giá trị tính ra sai khác nhiều so với d1 đã giả thiết thì ta phải giả thiết lại và tính theo trình tự trên. Bảng 4.12. Trình tự tính chiều sâu đào bể. BT dgt Eo f(tc) tc tc’’ hc hc’’ hb DZ dtt Dd 8 1.018 4.71 0.122 0.033 0.306 0.154 1.44 1.754 0.106 0.993 0.026 -Kết quả tính độ sâu đào bể là d =1m. -Kiểm tra lại điều kiện nhảy ngập trong bể. Trong bể có nước nhảy ngập khi: hb= hh + DZ +d >dhc’’ Từ các thông số trên ta có: hb =1.754m. dhc’’=1.512m. ⇒hb > dhc’’. Vậy đảm bảo nước nhảy ngập trong bể, chọn chiều cao tường HT =2.3m. -Xác định chiều dài bể tiêu năng: Chiều dài bể tiêu năng được xác định theo công thức sau: Lb =3.6 hc’’ =5.18m lấy Lb =5.2m. -Xác định chiều dài sân sau: Chiều dài sân sau được xác định theo công thức: Ls =2.5Lb. ⇒Ls=13m. -Xác định chiều dày đáy bể: +Chiều dày đáy bể xác định theo công thức:tb =0.25. ⇒ tb =0.4m. 4.2.6.kích thước cơ bản. bảng 4.1.3.kích thước cơ bản của đường tràn STT Hạng mục đơn vị Kích thước 1 k Kênh dẫn: (L =127m,i = 0.00). -Chiều rộng B -Đoạn 1: Kênh đất (L =117m) -Đoạn 2: Kênh đá xây(L = 10m,H = 2.95m) -chiều dày lát đá: (m) (m) (m) 8 8 8 0.3 2 k Cửa vào: (L = 8m,i = 0.0, m = 0.0.) -Chiều rộng: +Bđầu + Bcuối -Tường bên(BTCT M200). +hđầu +hcuối +chiều dày ttrên +chiều dàytdưới (ttrên +0.1HT). -chiều dày bản đáy: +BTCT M200 +BT lót M100 (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 11 8 2.95 2.6 0.4 0.7 0.5 0.1 3 kNgưỡng tràn (L = 6m, P1 = 0 -chiều rộng B -Tường bên BTCT M200 +Chiều cao h + chiều dày ttrên +chiều dàytdưới (ttrên +0.1HT). -chiều dày bản đáy: +BTCT M200 +BT lót M100 (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 8 2.6 1.0 1.2 1.0 0.1 4 kĐoạn chuyển tiếp (L = 119m, m = 0,i = 0.002 -chiều rộng B -Tường bên BTCT M200 +Chiều cao hđầu +Chiều cao hcuối + chiều dày ttrên +chiều dàytdưới (ttrên +0.1HT). -chiều dày bản đáy: +BTCT M200 +BT lót M100 (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 8 2.6 1.2 0.4 0.6á0.8 0.4 0.1 5 kDốc nước (L = 300m, m = 0, i = 0.03.) -chiều rộng B -Tường bên BTCT M200 đoạn thu hẹp L = 15m +Chiều cao h + chiều dày ttrên +chiều dàytdưới (ttrên +0.1HT). đoạn sau L = 285m +Chiều cao h + chiều dày ttrên +chiều dàytdưới (ttrên +0.1HT). -chiều dày bản đáy: +BTCT M200 +BT lót M100 (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 6á8 0.4 0.6 0.4 0.5 0.4 0.1 6 kĐoạn nước đổ(L = 40m). -chiều rộng B +Bđầu +Bcuối -Tường bên BTCT M200 +Chiều cao hđầu +Chiều cao hcuối + chiều dày ttrên +chiều dàytdưới (ttrên +0.1HT). -Chiều dày bản đáy +BTCT M200 +BT lót M100 (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 6 8 0.4 0.5á1.0 0.8 0.1 7 kBể tiêu năng (L = 5.8m, -chiều rộng B -Tường bên BTCT M200 +Chiều cao h + chiều dày ttrên +chiều dàytdưới (ttrên +0.1HT). -chiều dày bản đáy: +BTCT M200 +BT lót M100 +Dăm lọc +cát lọc (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 8 2.3 0.4 1.0 0.8 0.1 0.1 0.1 8 k Kênh hạ lưu L = 437m, i = 0.0005, m = 1.5 -Chiều rộng Bk -chiều cao hk Đoạn 1(kênh đá xây L = 15m ) +Chiều dày lát đá Đoạn 2 Kênh đất (m) (m) (m) 8 1.1 0.3 ò4.3 Chọn cấu tạo chi tiết. 4.3.1.Kênh dẫn. Kênh dẫn có mặt cắt ngang hình thang: m = 1.5, độ dốc dấy kênh i = 0.0,chiều rộng kênh dẫn Bk = 11m, đoạn nối tiếp với ngưỡng có chiều dài L = 10m, được gia cố bằng đá xây với chiều dày lát đá là 0.3m, cao trình đáy kênh +74.07m. 4.3.2.Của vào. Cửa vào có mặt cắt hình chử nhật tiết diện thu hẹp dần về phía ngưỡng tràn có B = (11á8)m, độ dốc đáy i = 0.0, cao trình đáy cửa vào +74.07m, chiều dài đoạn cửa vào L = 8m, chiều dày bản đáy t = 0.5m,hai bên là tường cánh hướng dòng có kích thước như sau: +Chiều cao tường biến đổi dần từ 2.95má2.6m. +Bề rộng đỉnh tường t = 0.4m. +Bề dày đáy tường biến đổi từ t1 = 0.6m á0.8m theo chiều cao tường. Dùng bê tông M200 để làm bản đáy và cánh cửa vào. 4.3.3.Ngưỡng tràn. Ngưỡng tràn đỉnh rộng có mặt cắt ngang hình chữ nhật làm bằng bê tông cốt thép M200, cao trình đáy ngưỡng bằng cao trình đấy kênh thượng lưu, chiều rộng ngưỡng B = 8m, chiều dài L = 6m, chiều dày bản đáy t = 1.0m, hai bên là tường bê tông trọng lực có kích thước như sau: +Chiều cao tường h = 2.6m. +Bề dày đỉnh tường t = 1.0m. +Bề dày đáy tường t = 1.2m. +sau ngưỡng có bố trí bậc thụt0.4m. 4.3.4.Đoạn kênh chuyển tiếp giữa ngưỡng tràn và dốc nước. Đoạn kênh chuyễn tiếp làm bằng BTCT M200, có mặt cắt ngang hình chữ nhật, chiều dài L = 119m, độ dốc đáy i = 0.002, chiều rộng kênh bk = 8m,chiều dày bản đáy t = 0.4m, hai bên là tường bê tông trọng lực có kích thước như sau: +chiều cao tường biến đổi từ h1 = 2.6m đến h2 = 1.2m. +Bề dày đỉnh tường t = 0.4m. +Bề dày đáy tường biến đổi từ (0.8á0.6)m theo chiều cao tường. 4.3.5.Dốc nước. Dốc nước làm bằng BTCTM200, có mặt cắt ngang hình chữ nhật chiều dài L = 300m, độ dốc đáy i =0.03, chiều rộng dốcbiến đổi B = (8á6)m,chiều dày bản đấy t = 0.4m, hai bên là bê tông trọng lực có kích thước như sau: kĐoạn dốc thu hẹp L = 15m, bề rộng b = 6m. -Chiều cao tường h = 1.3m. -bề dày đỉnh tường t = 0.4m. -Bề dày đáy tường t = 0.6m. kĐoạn còn lại L = 285m, bề rộng B = 8m. -Chiều cao tường h = 1m. -Bề dày đỉnh tường t = 0.4m. -Bề dày đáy tường t = 0.5m. 4.3.6.Đoạn nước đổ. Đoạn nước đổ làm bằng BTCTM200 có mặt cắt hình chữ nhật tiết diện mở rộng về phía bể tiêu năng có B = (6á8)m, chiều dài L = 4m, chiều dày bản đáy t = 0.8m, hai bên là tường cánh hướng dòng có kích thước như sau: +Chiều cao tường biến đổi từ 1m đến 2.3m +Bề dày đỉnh tường t = 0.4m. +Bề dày đáy tường biến đổi từ t1 = 0.5á1.0m theo chiều cao tường. 4.7.3.Bể tiêu năng. Bể tiêu năng làm bằng BTCT M200, có mặt cắt hình chữ nhật, chiều dài Lb = 5.8m, hciều rộng bể B = 10m, chiều dày bản đáy t = 0.8m, hai bên là tường bê tông trọng lực có kích thước như sau: +Chiều cao tường h = 2.3m. +bề dày đỉnh tường t = 0.4m. +Bề dày đáy tường t = 1.0m. 4.7.4.Kênh hạ lưu. Kênh hạ lưu có mặt cắt ngang hình thang: m = 1.5m, độ dốc đáy kênh i = 0.005, chiều rộng kênh dẫn Bk = 8m,đoạn ngay sau bể tiêu năng có chiều dài L = 40m gia cố bằng đá xây với chiều dày lát đá là 0.3m với chiều cao là 1.1m, đoạn còn lại la kênh đất. Chương v: thiết kế đập đất ò5.1. Tính toán các kích thước cơ bản của đập. 5.1.1 Các thông số và chỉ tiêu tính toán. -Bề rộng tràn thiết kế: BT =8 m. -Mực nước hồ. -Mực nước dâng bình thường MNDBT = 74.07m. -Mực nước lũ thiết kế MNLTK = 74.89m. -Tần suất gió: + P5%,V = 21,6m/s. + P50% ,V = 16,7 m/s. + Độ vượt cao an toàn. +Tương ứng với MNLTK: a1 = 0,4m +Tương ứng với MNLTK : a2 = 0,3m 5.1.2.Cao trình đỉnh đập Khi xác định cao trình đỉnh đập một mặt cần đảm bảo trong các trường hợp xảy ra lũ và sóng vỗ nước vẫn không tràn qua đỉnh đập, mặt khác cần xác định được các trường hợp có khả năng xẩy ra sự cố để cao trình đỉnh đập đã xác định được không quá thấp hoặc quá cao. Một trong hai trường hợp trên đều dẫn đến không an toàn hoặc lãng phí. Dựa trên nguyên tắc cao trình đỉnh đập được xác định theo công thức sau: Z1 = MNLTK +D h1 +hsl1 +a1 Z2 = MNLTK +D h2 +hsl2 +a2 Trong đó : D h1, D h2: Độ chếch do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất. hsl1, hsl2: chiều cao sóng leo ( có mức đảm bảo1%) ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất. a1, a2 : Độ vượt cao an toàn. kXác định D h1, D h2. Độ chêch D h1 , D h2 xác định theo công thức: D h1 = D h2 = Trong đó: V1: Vận tốc gió bình quân lớn nhất không kể hướng nhiều năm ứng với tần suất. P = 5% , V1 = 21,6m/s.(Theo tài liệu đã cho). V2: Vận tốc gió bình quân lớn nhất không kể hướng tính bình quân nhiều năm ứng với tần suất P = 50% , V2 = 16,7m/s (Theo tài liệu đã cho). D1: Đà sóng ứng với MNLTK. D2: Đà sóng ứng với MNLKT. H1: Chiều cao cột nước trước ứng với MNLTK. H1 = MNLTK – Zđáy. H2: Chiều cao cột nước trước ứng với MNLKT. H2 = MNLKT – Zđáy a1,a2 : Góc kẹp bởi trục hoặc và hướng gió , a1 = a2 = 0 kXác định hsl1%: Theo QPTL C1 – 78, chiều cao song leo có mức đảm bảo 1% xác định như sau : hsl1% = K1 .K2 .K3 .K4 .hs1% Trong đó: hs1% : Chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo 1%. K1, K2, K3 ,K4: Là các hệ số. -Xác định hs1%: + Giả thiết trường hợp đang xét là sóng nước sâu (H>0,5 l). + Tính các đại lượng không thứ nguyên gt/v,gD/v2. Chọn cặp giá trị nhỏ của `h và `t trong hai trị số tìm được ở trên từ đó xác định được `hs, `t, `l như sau: hs = ( t = l = +Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu. +Tính hs1% = K 1% .`h Trong đó: -K1% tra bảng P 2-2 ( giáo trình ĐAMHTC) ứng với đại lượng gD/V2 -Hệ số K1, K2: tra bảng P2-3 phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái và nhám tương đối trên mái (D/hs1%). Hệ số K3 tra ở bảng P2-4 phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái m, sơ bộ dự kiến trị số mái m =2.75. Hệ số K4 tra ở đồ thị hình 2-3 phụ thuộc vào hệ số mái và trị số (l/hs1%). Thông số Đơn vị Trường hợp tính toán Theo MNLTK Theo MNLKT Btr ZMN Zđáy H Đ V Dh gt/v gD/v2 ghs/V2 gt/V hs t l 0.5l K1% hs1% D/h1% K1 K2 K3 D/hs1% K4 Hsl1% a Zđỉnh (m) (m) (m) (m) (m) (m/s) (m) (m) s (m) (m) (m) (m) (m) (m) 8 74.89 61.0 13.89 1715 21.6 0.012 9810 36.06 0.012 1.2 0.57 2.64 10.88 5.44 2.03 1.16 0.05 0.8 0.7 1.45 9.38 1.4 1.32 0.4 76.62 8 74.97 61.0 13.97 1726 16.7 0.007 12688.38 60.71 0.0162 1.42 0.46 2.42 9.15 4.57 2.09 0.96 0.05 0.8 0.7 1.45 9.53 1.48 1.154 0.3 76.43 Bảng 5.2: kết quả tính toán cao trình đỉnh đập. ZMN MNLTK MNLKT Zđỉnh 76.62 76.43 Trong kết quả tính toán trên với giả thiết là sóng nước sâu (H>0.5l). Sau khi tính toán thì kết quả giả thiết trên là đúng. Vậy chọn Zđỉnh = 76.62m ằ76.70m. 5.1.3 Chiều rộng đỉnh đập. Chiều rộng đỉnh đập xác định theo yêu cầu cấu tạo, giao thông và quốc phòng. Trong trường hợp này không có yêu cầu về giao thông vì vậy chọn B = 6m. 5.1.4.Mái đập và cơ đập. Hệ số mái đạp phụ thuộc vào hình thức, chiều cao đập, loại đập đất, tính chất nền… Khi tính toán thiết kế phải thông qua tính toán ổn định để chọn mái. Trong thiết kế sơ bộ ta có thể chọn hệ số có mái theo công thức đơn giản sau (giáo trình thuỷ công tập I). -Mái thượng lưu m =0.05H +2.0 =2.781. ⇒chọn mái thượng lưu: m = 3.0. -Mái hạ lưu m =0.05H +1.5 = 2.281. ⇒chọn mái dốc hạ lưu m = 2.5. 1.Cơ đập: Chiều cao đập >10m vì vậy ta bố trí một cơ ở hạ lưu tại cao trình 69m,bề rộng cơ b = 3m. ò5.2. Các kích thước cơ bản của đập đất. 5.2.1. Đỉnh đập. 1. Cao trình đỉnh đập. Cao trình đỉnh đập được xác định là giá trị lớn nhất Z1,Z2 được xác định theo công thức sau: Z1 = MNLTK +Dh1 + hsl1 +a1 Z2 = MNLkt +Dh2 + hsl2 +a2 Với phương án đã chọn với B =8m (theo chỉ định của giáo viên hướng dẫn ) cao trình đỉnh đập đã được tính toán ỏ trên. Với: Z1 = 76.62m. Z2 = 76.43m. Như vậy ta chọn cao trình đỉnh đập là Z1 = 76.62m ằ76.70m. Vậy Zđ =76.70m. 2. Bề rộng đỉnh đập. Để đảm bảo thuận lợi trong việc quản lý khai thác chọn bề rộng đỉnh đập B = 6m. 5.2.2 Mái đập và cơ đập. 1. Mái đập Sơ bộ chọn hệ số mái đập như sau: +mái thượng lưu mt = 3.0. +Mái hạ lưu mh = 2.5. 2.Cơ đập Với chiều cao đập H= 15.7m ta bố trí một cơ đập ở cao trình 69m, bề rộng cơ đập b = 3.0m. 5.2.3. Thiết bị thoát nước thân đập. 1.Mục đích: Mục đích của việc đặt thiết bị thoát nước thân đập là cho dòng thấm thoát ra ở mái đập hạ lưu, tăng ổn định chống sói ngầm và chống trượt mái. 2. Chọn thiết bị thoát nước thường phân ra làm 2 đoạn theo chiều dài đập. a.Đoạn lòng sông. ở đoạn này hạ lưu có nước vì vậy để tăng tính ổn định và bảo vệ mái dốc chọn thiết bị thoát nước kiểu lăng trụ có mặt cắt ngang hình thang bằng đá hộc xếp. - Cao trình đỉnh lăng trụ: +63.5m -Mái dốc phía tiếp xúc với thân đập m1 =1.5. -Mái dốc phía hạ lưu m2 = 2.0 -Chiều rộng đỉnh lăng trụ: b = 2.0m. -Mặt tiếp xúc giữa vật thoát nước với đập bố trí tầng lọc ngược nhằm loại trừ những hiện tượng biến dạng đất do dòng thấm gây ra. Tầng lọc ngược bao gồm lớp cát dầy 20cm. b.Đoạn sườn đồi. ở vị trí này hạ lưu không có nước vì vậy chọn thiết bị thoát nước kiểu gối phẳng với bề dầy t = 0.5m. ò5.3. tính toán thấm. 5.3.1 Mục đích nhiệm vụ của việc tính toán thấm. Việc tính toán thấm qua đập đất nhằm: -Xác định lưu lượng thấm qua thân đập và qua nền trên cơ sở đó tìm lượng nước tổn thất của hồ do thấm gây ra và có biện pháp phòng chống thấm thích hợp. -Xác định vị trí đường bảo hoà từ đó sẽ tìm được áp lực thấm dùng trong tính toán ổn định mái đập. -Xác định gradien thấm của dòng chảy trong thân đập, nền đập nhất là ở chỗ dòng thấm thoát ra ở hạ lưu để kiểm tra, hiện tượng sói ngầm chảy đất và xác định kích thước tầng lọc ngược. 5.3.2. Các trường hợp tính toán. Trong thiết kế đập cần thiết phải tính toán thấm cho các trường hợp làm việc khác nhau của đập. 1. Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu là mực nước min. 2. Thượng lưu là MNLTK, hạ lưu là mực nước max. 3. Thượng lưu là mực nước rút đột ngột. 4.Thiết bị thoát nước làm việc không bình thường. Trong đồ án này tính với trường hợp (1) và (2). 5.3.3. Các mặt cắt tính toán. Để tính thấm qua đập đất ta cần chia đập ra làm nhiều đoạn mà trong mỗi đoạn có nhứng đặc trưng và kích thước, vật chống thấm và tình hình phân bố địa chất của nền đều giống nhau. Trong trường hợp này ta chia đập thành 3 đoạn và tính thấm cho 3 mặt cắt (một mặt cắt lòng sông và 2 mặt cắt sườn đồi). 5.3.4. Phương pháp tính toán. Có nhiều phương pháp tính toán khác nhau nhưng để đơn giản gọn mà vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật ta dùng phương pháp thuỷ lực để tính thấm qua đập đồng chất trên nền thấm nước hữu hạn theo đề nghị của pavơlopkin là xem dòng thấm qua đập và nền không phụ thuộc lẫn nhau nghĩa là xem mặt nối tiếp giữa đập và nền là một đường dòng. Khi xác định lưu lượng thấm qua đập qđ xem như đập trên nền không thấm và khi xác định lưu lượng thấm qua nền qn xem như đập không thấm nước. Lưu lượng thấm tổng cộng sẽ là tổng lưu lượng qua đập và qua nền q =qđ +qn. 5.3.5. các số liệu tính toán. -Cao trình đỉnh đập thiết kế: 76.7m. -MNLTK =74.07m. -MNHLmin =0.0m. -MNHLmax = 61.59m(MNHLmax = Zđáy + hh). -Hệ số thấm đất đắp đập: Kđ = 6.10-5 cm/s. -Hệ số thấm đất đắp nền: + Lớp 2: K2 = 6.10-5cm/s. + Lớp 3: K3 = 10-2cm/s + Lớp 4: K4 = 4.10-5cm/s. 5.3.6. Tính thấm cho mặt cắt lòng sông. 1.Tính lưu lượng thấm và đường bảo hoà thấm. a.Trường hợp 1: Thượng lưu là MNDBT hạ lưu là MNHLmin =0.0. k Sơ đồ tính toán. sơ đồ tính toán như hình vẽ 5.3. Hình vẽ 5.3: Sơ đồ tính thấm cho mặt cắt lòng sông kTính lưu lượng thấm qua thân đập qđ và đường bão hoà. Sử dụng phương pháp biến đổi mái dốc thượng lưu đưa đập thực thành đập có mặt cắt thượng lưu thẳng đứng. Lưu lượng thấm qua đập có thể xác định theo công thức sau: qđ = Kđ (5.1) Trong đó: Kđ: Hệ số thấm của đất đắp đập Kđ =6.10-5m/s = 6.10-7m/s. h1 : Chiều sâu nước ở thượng lưu đập h1 =MNDBT –Zđáy 13.07m. L = 46.14m. DL tính theo công thức thực nghiệm: DL = (5.2) Trong đó: mt = 3.0. h1 = 13.07m. -thay số vào ta được DL = 5.6m. -ao: độ sâu hút nước tính theo công thức: ao = -(L + DL). (5.3) -thay số vào ta được ao =1.63m. ⇒ qđ =12.44.10-7 m3/s/m =1.24.10-6m3/s/m. -Phương trình đường bảo hoà theo hệ trục toạ độ xoy như hình 4.3 có dạng: y2 =2ao.x ⇒ y =. (5.4) -Tại vị trí x =lo thì y = ao ⇒ lo = ao/2 =0.82m. -Đường bảo hoà trong hệ toạ độ xoy được xác định trong hệ toạ độ sau: Bảng 5.3.Bảng toạ độ đường bảo hoà. X(m) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 52.56 Y(m) 0.00 4.04 5.71 6.99 8.07 9.03 9.89 10.68 11.42 12.11 12.77 13.09 -Đường bảo hoà như hình vẽ. kTính lưu lượng thấm qua nền đập qn. Lưu lượng thấm qua nền với giả thiết là thân đập không thấm xác định theo công thức sau. Qn = Kn. (5.5) -Trong đó: Kn: hệ số thấm của nền xác định theo công thức: Kn = (5.6) -với Ki và Ti là hệ số thấm và chiều dày tầng thấm của lớp thứ i. K1 = 6.10-5cm/s,T1 = 3m. K2= 10-2cm/s,T2 = 1.5m. K3: 4.10-6cm/s,T3 = 9m. -Thay số vào ta có: Kn = 1.13.10-3cm/s = 1.13.10-5m/s. -T: Chiều dày tầng thấm nước của nền: T = STi = 13.5m. -L: Chiều dài đáy đập, trong trường hợp có thiết bị thoát nước. L = 85.35m. -n: Hệ số hiệu chỉnh chiều dài đường thấm nước (n >1). Hệ số n phụ thuộc vào tỷ số L/T tra bảng 5.4 giáo trình thuỷ công T1. = 6.32 ⇒ n =1.177. -Thay vào ta có qn = 1.98.10-5 ằ 19.85.10-6m3/s/m. kXác định lưu lượng thấm tổng cộng. Lưu lượng thấm tổng cộng qua đập và nền bằng tổng lưu lượng thấm qua đập và qua nền đã xác định ở trên. q = 21.09.10-6m3/s/m. b.Trường hợp 2: Thượng lưu là MNLTK hạ lưu là MNHLmax = 0.6m. k Sơ đồ tính toán. sơ đồ tính toán như hình vẽ 4.5 Hình5.4: Sơ đồ tính thấm cho mặt cắt lòng sông k Tính lưu lượng thấm qua thân đập qđ và đường bảo hoà. -Xác định lưu lượng thấm qua thân đập qđ và đường bảo hoà. +Xác định lưu lượng thấm qua đập. Lưu lượng thấm qua đập có thể xác định theo công thức sau: Qđ = Kđ. (5.7) Trong đó: Kđ: Hệ số thấm của đất đắp đập Kđ =6.10-5m/s = 6.10-7m/s. h1 :Chiều sâu nước ở thượng lưu đập h1 =MNLTK –Zđáy =13.89m. h2: Chiều sâu nước ở hạ lưu đập h2 = 0.6m L = 44.58m. DL tính theo công thức thực nghiệm: DL = (5.8) Trong đó: mt = 3.0. h1 = 13.89m. -Thay số vào ta được DL = 5.95m. -ao: Độ sâu hút nước tính theo công thức: ao = - (L +DL). (5.9) -Thay số vào ta được ao =1.72m.⇒ lo = ao/2 = 0.86m. ⇒ qđ =11.1.10-7 m3/s/m =1.11.10-6m3/s/m. -Phương trình đường bảo hoà theo hệ trục toạ độ xoy như hình 4.3 có dạng: y2 =h12 - x ⇒ y = (5.10) -Tại vị trí x =lo thì y = ao ⇒ lo = ao/2 =0.82m. -đường bảo hoà trong hệ toạ độ xoy được xác định trong hệ toạ độ sau: Bảng 5.1.Bảng toạ độ đường bảo hoà. X(m) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 51.39 Y(m) 13.89 13.21 12.48 11.72 10.91 10.02 9.05 7.96 6.70 5.14 1.67 -đường bảo hoà như hình vẽ. kTính lưu lượng thấm qua nền đập qn. lưu lượng thấm qua nền với giả thiết là thân đập không thấm xác định theo công thức sau. qn = Kn. (5.11) -Trong đó: Kn: hệ số thấm của nền xác định theo công thức: Kn = 1.13.10-3cm/s = 1.13.10-5m/s. -T: Chiều dày tầng thấm nước của nền: T = STi = 13.5m. -L: Chiều dài đáy đập, trong trường hợp có thiết bị thoát nước. L = 85.35m. -n: Hệ số hiệu chỉnh chiều dài đường thấm nước (n >1). n =1.177. -Thay vào ta có qn = 21.09.10-6m3/s/m. kXác định lưu lượng thấm tổng cộng. Lưu lượng thấm tổng cộng qua đập và nền bằng tổng lưu lượng thấm qua đập và qua nền đã xác định ở trên. q = 22.2.10-6m3/s/m. 2. Kiểm tra độ bền thấm. Mặt cắt đập có dạng hình thang và muốn đẩm bảo điều kiện ổn định hai maí Dốc thường khá thoải nên mặt cắt đập khá rộng, trị số gradien thấm trong thân đập không lớn lắm thường không dẫn đến những nguy hiểm đáng kể. Trong một số trường hợp đặc biệt do thiết kế mặt cắt đập hoạc bố trí các hình thức chống thấm trong thân đập khoiong hợp lý có thể dẫn đến làm tăng trị số graien thấm trung bình hoạc cục bộ nhưng hiện nay những thành tựu trong nghiên cứu thấm và đề phòng tác hại của dòng thấm đã có khả năng loạii trừ hoàn toàn những nguy hiểm này bằng nhiều hình thức trong đó có kể đến hình thức dùng thoát nước và tầng lọc ngược. Vậy vấn đề nguy hiểm đối với đập đất về mặt sói ngầm do dòng thấm gây ra không phải là sự sói ngầm bình thường mà là sự sói ngầm do những hang thấm tập chung những hang này đầu tiên không phải là do dòng thấm gây ra mà là do nguyên nhân khác như thi công thiếu thận trọng hoạc không đúng quy cách hay do động vật mà tạo nên những khe hở và vùng đất sốp. Vấn đề đặt ra khi thiết kế phải xác định mặt cắt đập hợp lý để đề phòng hiện tượng đập có thể bị phá hoại do dòng thấm tập chung ở đây cần kiểm tra độ bền thấm đậc biệt để ngăn ngừa sự cố trong trường hợp xảy ra hang thấm tập chung tại một điểm bất kì trong thân đập hay nền. -Đối với thân đập cần đảm bảo điều kiện: Jkđ [ [Jk]d. Trng đó: Jkd: Gradien thấm đặc trưng cho toàn bộ vùng thấm. [Jk]d: Gradien kiểm tra cho phép đối với đập phụ thuộc vào loại đất đắp đập và cấp công trình, tra bảng P-3.3 (ĐAMH thuỷ công). ⇒ [Jk]d = 1.35. -Đối với nền đập cần đảm bảo điều kiện: Jkn [ [Jk]n. Trong đó: [Jk]n: Gradien kiểm tra cho phép đối với nền phụ thuộc vào loại đát nền và cấp công trình, tra bảng P3-2(ĐAMH thuỷ công). ⇒[Jk]n = 0.54 a.Trường hợp thượng lưu, là MNDBT, hạ lưu là MNLmin. Kiểm tra cho thân đập: