Đồ Án Môn Học Công Trình Thủy Lợi: Thiết Kế và Tính Toán

Đồ án nghiên cứu đồ án công trình trên hệ thống thủy lợi, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh giá tính khả thi dự án.

• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Thủy Công
• Đề tài: Đồ Án Môn Học: Công Trình Trên Hệ Thống Thủy Lợi
• Loại tài liệu: Đồ án môn học

Mục lục chi tiết

• 1. Giới thiệu chung
• 2. Tính toán thuỷ lực công trình
• 2.1. Tính toán khâu diện công trình
• 2.2. Xác định bờ rộng công trình
• 2.3. Tính tiêu năng phòng xài
• 2.4. Lưu lượng tính toán tiêu năng
• 2.5. Tính toán kích thước thiết bị tiêu năng
• 3. Bố trí các bộ phận công trình
• 3.1. Thân công trình
• 3.2. Tường ngực
• 3.3. Kết cấu tường
• 3.4. Cầu công tác
• 3.5. Khe phai và cầu tháp phai
• 3.6. Cầu giao thông
• 3.7. Mè công trình
• 3.8. Khe lớn
• 3.9. Bản đáy

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Đồ Án Môn Học Công Trình Thủy Lợi

Đồ án môn học công trình thủy lợi là một phần quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư thủy lợi. Nội dung đồ án không chỉ giúp sinh viên nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn rèn luyện kỹ năng thực hành. Đồ án này bao gồm các bước thiết kế và tính toán các công trình thủy lợi, từ đó tạo ra những sản phẩm có giá trị thực tiễn cao.

1.1. Tầm quan trọng của công trình thủy lợi

Công trình thủy lợi đóng vai trò thiết yếu trong việc quản lý nguồn nước, phục vụ cho nông nghiệp và sinh hoạt. Việc thiết kế và tính toán chính xác giúp đảm bảo hiệu quả sử dụng nước và bảo vệ môi trường.

1.2. Mục tiêu của đồ án môn học

Mục tiêu chính của đồ án là giúp sinh viên áp dụng lý thuyết vào thực tiễn, phát triển khả năng phân tích và giải quyết vấn đề trong thiết kế công trình thủy lợi.

II. Những thách thức trong thiết kế công trình thủy lợi

Thiết kế công trình thủy lợi gặp nhiều thách thức như điều kiện địa hình, khí hậu và yêu cầu kỹ thuật. Những yếu tố này ảnh hưởng đến khả năng thực hiện và hiệu quả của công trình. Việc nhận diện và giải quyết các thách thức này là rất quan trọng.

2.1. Điều kiện địa hình và khí hậu

Địa hình phức tạp và khí hậu biến đổi có thể gây khó khăn trong việc thiết kế và thi công công trình thủy lợi. Cần có các phương pháp phân tích và dự báo chính xác để đưa ra giải pháp tối ưu.

2.2. Yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn

Các tiêu chuẩn thiết kế công trình thủy lợi rất khắt khe. Việc tuân thủ các quy định này là cần thiết để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho công trình.

III. Phương pháp thiết kế công trình thủy lợi hiệu quả

Để thiết kế công trình thủy lợi hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng và phân tích số liệu giúp nâng cao độ chính xác trong thiết kế.

3.1. Sử dụng phần mềm mô phỏng

Phần mềm mô phỏng giúp dự đoán hành vi của công trình dưới các điều kiện khác nhau. Điều này giúp kỹ sư có cái nhìn tổng quan và đưa ra quyết định chính xác hơn.

3.2. Phân tích số liệu và dự báo

Phân tích số liệu từ các công trình thực tế giúp cải thiện quy trình thiết kế. Dự báo các yếu tố ảnh hưởng đến công trình là rất quan trọng để đảm bảo tính bền vững.

IV. Ứng dụng thực tiễn của đồ án công trình thủy lợi

Đồ án công trình thủy lợi không chỉ là lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn rõ rệt. Các công trình được thiết kế từ đồ án có thể cải thiện đời sống người dân và phát triển kinh tế địa phương.

4.1. Cải thiện nguồn nước cho nông nghiệp

Các công trình thủy lợi giúp cung cấp nước tưới tiêu cho cây trồng, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng nông sản.

4.2. Bảo vệ môi trường và sinh thái

Thiết kế công trình thủy lợi hợp lý giúp bảo vệ môi trường, duy trì cân bằng sinh thái và giảm thiểu tác động tiêu cực từ thiên tai.

V. Kết luận và tương lai của công trình thủy lợi

Công trình thủy lợi sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong phát triển bền vững. Việc áp dụng công nghệ mới và cải tiến quy trình thiết kế sẽ giúp nâng cao hiệu quả và an toàn cho các công trình trong tương lai.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ

Công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và dữ liệu lớn sẽ được áp dụng nhiều hơn trong thiết kế công trình thủy lợi, giúp tối ưu hóa quy trình và giảm thiểu rủi ro.

5.2. Tầm nhìn bền vững cho công trình thủy lợi

Tương lai của công trình thủy lợi sẽ tập trung vào phát triển bền vững, bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống cho cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Bộ môn: THỦY CÔNG BÀI GIẢNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI Nội dung: ThiÕt kÕ cèng lé thiªn I. Giíi thiÖu chung 2. TÝnh to¸n thuû lùc cèng. Bè trÝ c¸c bé phËn cèng.

TÝnh to¸n thÊm díi ®¸y cèng. TÝnh to¸n æn ®Þnh cèng 6. TÝnh to¸n kÕt cÊu b¶n ®¸y cèng. Bản vẽ - Mặt bằng tổng thể công trình - Cắt dọc, cắt ngang - Chính diện thượng, hạ lưu - Cấu tạo chi tiết các bộ phận 2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI 1.

Giíi thiÖu chung I. VÞ trÝ, nhiÖm vô c«ng trình. Dùa vµo ®Ò bµi ®· cho, nªu tãm t¾t vÒ vÞ trÝ nhiÖm vô cña cèng. CÊp c«ng trình vµ c¸c chØ tiªu thiÕt kÕ.

CÊp c«ng trình X¸c ®Þnh theo QCVN 04 - 05 : 2012/BNNPTNT - QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - CÁC QUY ĐỊNH CHỦ YẾU VỀ THIẾT KẾ, dùa vµo 2 ®iÒu kiÖn: - ChiÒu cao c«ng trình: víi ®èi tượng lµ ®Ëp bª t«ng trªn nÒn ®Êt. - NhiÖm vô c«ng trình: 2. C¸c chØ tiªu thiÕt kÕ: Dùa vµo cÊp c«ng trình x¸c ®Þnh ®ược: - TÇn suÊt lưu lưîng, mùc nưíc lín nhÊt ®Ó tÝnh æn ®Þnh, kÕt cÊu; - TÇn suÊt mùc nưíc lín nhÊt ngoµi s«ng khai th¸c; - C¸c hÖ sè vît t¶i, hÖ sè ®iÒu kiÖn lµm viÖc, hÖ sè tin cËy. 3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI 2.

TÝnh to¸n thuû lùc cèng. Môc ®Ých: X¸c ®Þnh khÈu diÖn vµ tÝnh to¸n tiªu năng (phÇn lËp quy trình ®ãng më cèng kh«ng yªu cÇu trong ®å ¸n nµy). TÝnh to¸n kªnh h¹ lưu. Cã thÓ chän ®é dèc kªnh i theo tµi liÖu ®· gîi ý.

Cã thÓ gi¶i b»ng phư¬ng ph¸p ®èi chiÕu víi mÆt c¾t lîi nhÊt vÒ thuû lùc (xem gi¸o trình Thuû lùc tËp 1). 4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI II. TÝnh to¸n khÈu diÖn cèng. Trêng hîp tÝnh to¸n: Chän khi chªnh lÖch mùc níc thîng h¹ lu nhá, cÇn th¸o Q thiÕt kÕ.

Chän lo¹i vµ cao trình ngìng cèng. Cao trình ngưìng: Cã thÓ chän b»ng hoÆc cao h¬n ®¸y kªnh. Nãi chung ®èi víi cèng tiªu vµ cèng lÊy nưíc tưíi khi chªnh lÖch mùc nưíc khèng chÕ nhá, nªn chän ngưìng thÊp ®Ó tăng kh¶ năng th¸o (cã thÓ chän ngưìng cèng ngang víi ®¸y kªnh thưîng lưu). Hình thøc ngưìng: - Khi ngưìng thÊp: ®Ëp trµn ®Ønh réng.

- Khi ngưìng cao: ®Ëp trµn thùc dông (cã thÓ chän lo¹i mÆt c¾t hình thang, hoÆc mÆt c¾t hình cong). 5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI 3. X¸c ®Þnh bÒ réng cèng. Sau ®©y trình bµy s¬ ®å thưêng gÆp lµ ch¶y qua ®Ëp trµn ®Ønh réng (hình 5-1).

S¬ ®å tÝnh khÈu diÖn cèng khi ngưìng ®Ønh réng 6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI a. ĐÞnh tr¹ng th¸i ch¶y: Theo QPTL C8-76, ®Ëp ch¶y ngËp khi hn>nH0, trong ®ã hn = hh - P1 (xem hình 5-1); n - HÖ sè, s¬ bé cã thÓ lÊy 0,75  n  (0,83 - 0,87). Khi chªnh lÖch mùc níc thượng h¹ lưu nhá, thưêng x¶y ra ch¶y ngËp. Đé cao håi phôc Zph thưêng nhá, cã thÓ bá qua, khi ®ã lÊy h = hn.

7 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI b. TÝnh bÒ réng cèng b: tõ c«ng thøc cña ®Ëp trµn ®Ønh réng ch¶y ngËp: Trong ®ã n - HÖ sè lưu tèc, lÊy theo trÞ sè cña hÖ sè lưu lưîng m (tra b¶ng cña Cumin - xem QPTL C8-76). g - hÖ sè co hÑp bªn, g = 0,50 + 0,5 (5-2) S¬ bé cã thÓ ®Þnh trưíc 0 (ch¼ng h¹n tõ 0,95 - 1). 8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI Trình tù x¸c ®Þnh khÈu diÖn cèng như sau: - ĐÞnh trưíc n, g (tõ m vµ 0), thay vµo (5-1), x¸c ®Þnh ®ưîc b.

- TiÕn hµnh ph©n khoang vµ chän mè. - TÝnh l¹i n vµ g theo trÞ sè cña m vµ 0. ë ®©y d - Tæng chiÒu dµy c¸c mè. m - phô thuéc chiÒu cao ngưìng P, ®é co hÑp vµ d¹ng mè, tra theo c¸c b¶ng cña Cumin.

- Thay trÞ míi cña n vµ g vµo (5-1) ®Ó tÝnh l¹i b. Cuèi cïng cÇn kiÓm tra l¹i tr¹ng th¸i ch¶y ®· ®Þnh ë trªn. 9 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI III. TÝnh tiªu năng phßng xãi.

Trưêng hîp tÝnh to¸n: Khi th¸o lưu lưîng qua cèng víi chªnh lÖch mùc nưíc thưîng h¹ lưu lín. Víi cèng lÊy nước: Khi Z s«ng lín: Z ®ång phô thuéc lưu lưîng lÊy. ChÕ ®é nèi tiÕp h¹ lưu phô thuéc quy trình vËn hµnh (chÕ ®é ®ãng më cöa van); ë ®©y yªu cÇu tÝnh víi trưêng hîp ®¬n gi¶n lµ më ®Òu c¸c cöa. Víi cèng tiªu vïng triÒu: Trưêng hîp mùc nưíc triÒu h¹ xuèng thÊp nhÊt (ch©n triÒu); ë phÝa ®ång lµ mùc nưíc ®· khèng chÕ.

Trưêng hîp nµy thưêng tranh thñ më hÕt cöa van ®Ó tiªu, lưu lưîng tiªu qua cèng cã thÓ lín h¬n lưu lưîng tiªu thiÕt kÕ. Tuy nhiªn chÕ ®é ®ã kh«ng duy trì trong mét thêi gian dµi. Víi cèng tiªu kÕt hîp d©ng tưíi: Trưêng hîp mùc nưíc s«ng nhá nhÊt vµ mùc nước ®ång lín. Nhưng trưêng hîp nµy do yªu cÇu d©ng nưíc mµ kh«ng më hÕt van, chØ më ®ñ ®Ó th¸o lưu lưîng tiªu thiÕt kÕ.

ë ®©y còng yªu cÇu tÝnh víi chÕ ®é më ®Òu c¸c cöa. 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI 2. Lưu lưîng tÝnh to¸n tiªu năng. Víi cèng lÊy níc: Mùc nưíc h¹ lưu phô thuéc lưu lưîng lÊy (khi Zs«ng ®· cã).

ĐÓ x¸c ®Þnh lưu lưîng tÝnh to¸n tiªu năng, cÇn tÝnh víi c¸c cÊp lưu lưîng tõ Qmin ®Õn Qmax, víi mçi cÊp Q, cÇn x¸c ®Þnh ®é më cöa cèng a, ®é s©u liªn hiÖp hc" vµ ®é s©u h¹ lưu hh: Qtt lµ trÞ sè øng víi (hc" - hh)max. Víi cèng tiªu vïng triÒu: Vì cèng ®Æt gÇn s«ng nªn nãi chung mùc nưíc h¹ lưu cèng kh«ng phô thuéc lưu lưîng th¸o qua cèng. Khi ®ã Qtt lµ kh¶ năng th¸o lín nhÊt øng víi c¸c mùc nưíc tÝnh to¸n ®· chän ë trªn. Víi cèng tiªu kÕt hîp d©ng tưíi: còng xÐt trong trêng hîp mùc níc h¹ lu cèng kh«ng phô thuéc lu lîng th¸o qua cèng.

Khi mùc nưíc thîng lu ®· khèng chÕ, Qtt chÝnh lµ lưu lưîng th¸o thiÕt kÕ cña cèng. 11 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI Khi ®ã cÇn x¸c ®Þnh ®é më a cña cèng theo c«ng thøc ch¶y dưíi cöa cèng: Trong ®ã  - hÖ sè co hÑp bªn;  - hÖ sè lưu tèc; hc = a, víi  lµ hÖ sè co hÑp ®øng;  = F (a/H) cã thÓ tra theo b¶ng Juc«pxki (b¶ng 16-1, gi¸o trình thuû lùc tËp II). 12 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI Khi ®· khèng chÕ Q, a ®ưîc tìm b»ng c¸ch sö dông b¶ng quan hÖ cña Jucèpxki (xem gi¸o trình thuû lùc tËp II) như sau: TÝnh F(c). 13 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI 3.

TÝnh to¸n kÝch thưíc thiÕt bÞ tiªu năng. Chän biÖn ph¸p tiªu năng: cã thÓ lµ ®µo bÓ, x©y tưêng hoÆc bÓ tưêng kÕt hîp. Víi cèng trªn nÒn ®Êt, biÖn ph¸p ®µo bÓ thưêng hîp lý h¬n. Khi cã x©y tưêng kÕt hîp cÇn ®¶m b¶o kh«ng ¶nh hưëng ®Õn kh¶ năng th¸o cña cèng øng víi trưêng hîp tÝnh to¸n khÈu diÖn ë trªn.

14 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI b. TÝnh to¸n kÝch thưíc bÓ: - ChiÒu s©u bÓ: d = hc" - (hh + Z2) (5-5) Trong ®ã  - hÖ sè ngËp, chän b»ng 1,05 - 1.10; hc" - ®é s©u liªn hiÖp sau nưíc nh¶y, cã thÓ x¸c ®Þnh theo phư¬ng ph¸p cña Ag¬rètskin, trong ®ã năng lưîng ®¬n vÞ E0 tÝnh ®Õn ®¸y bÓ. Z2 - chªnh lÖch ®Çu nưíc ë cuèi bÓ vµo kªnh, tÝnh nh ®Ëp trµn ®Ønh réng ch¶y ngËp: Theo phư¬ng ph¸p nªu trªn, chiÒu s©u bÓ d x¸c ®Þnh b»ng c¸ch tÝnh ®óng dÇn. 15 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI - ChiÒu dµi bÓ tiªu năng: Lb = L1 + Ln (5-7) Trong ®ã L1 - chiÒu dµi nưíc r¬i tõ ngưìng xuèng s©n tiªu năng, cã thÓ tÝnh theo Trect«uxèp: 16 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI 3.

Bè trÝ c¸c bé phËn cèng. Th©n cèng: bao gåm b¶n ®¸y, trô vµ c¸c bé phËn bè trÝ trªn ®ã. Cöa van: Cã thÓ chän van ph¼ng hay van cung. Van cung thÝch hîp khi kÝch thưíc lç cèng lín; van ph¼ng hay dïng víi c¸c lç cèng nhá h¬n: Trong thùc tÕ thêng ph¶i th«ng qua so s¸nh kinh tÕ - kü thuËt ®Ó chän phư¬ng ¸n hîp lý.

Chó ý r»ng, víi lo¹i van cung, cÇn tăng chiÒu dµi th©n cèng ®Ó bè trÝ cµng van; CÇn chän vÞ trÝ t©m quay thÝch hîp ®Ó tiÖn ®ãng më vµ ®¶m b¶o an toµn trong mäi trưêng hîp (xem chư¬ng cöa van, gi¸o trình Công trình trên HTTL). 17 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI 2. Tưêng ngùc: bè trÝ ®Ó gi¶m chiÒu cao van vµ lùc ®ãng më. C¸c giíi h¹n cña tưêng ngùc: - Cao trình ®¸y tưêng ngùc: Z®t = Ztt +  (5-10) Trong ®ã Ztt lµ mùc nưíc tÝnh to¸n khÈu diÖn cèng, tøc cÇn ®¶m b¶o øng víi trêng hîp nµy, khi më hÕt cöa van chÕ ®é ch¶y qua cèng ph¶i lµ kh«ng ¸p;  - ®é lu kh«ng lÊy b»ng 0,5 - 0,7m.

18 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI - Cao trình ®Ønh tưêng ngùc: lÊy b»ng cao trình ®Ønh cèng x¸c ®Þnh như ®Ønh ®Ëp bª t«ng: 19 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI b. KÕt cÊu tưêng: Gåm b¶n mÆt vµ c¸c dÇm ®ì. Khi chiÒu cao tưêng kh«ng lín, chØ cÇn bè trÝ 2 dÇm ®ì (ë ®Ønh vµ ®¸y tưêng); khi chiÒu cao lín, cÇn bè trÝ thªm c¸c dÇm trung gian. B¶n mÆt ®æ liÒn khèi víi dÇm; chiÒu dµy b¶n mÆt chän tõ 0,1  0,3 mÐt vµ ®îc chÝnh x¸c ho¸ bëi tÝnh to¸n kÕt cÊu sau nµy.

20 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI 3. CÇu c«ng t¸c: lµ n¬i ®Æt m¸y ®ãng më vµ thao t¸c van. ChiÒu cao cÇu c«ng t¸c cÇn tÝnh to¸n ®¶m b¶o khi kÐo hÕt cöa van lªn vÉn cßn kho¶ng kh«ng cÇn thiÕt ®Ó ®a van ra khái vÞ trÝ cèng khi cÇn. KÕt cÊu cÇu bao gåm b¶n mÆt, dÇm ®ì vµ c¸c cét chèng.

KÝch thưíc c¸c bé phËn cã thÓ tham kh¶o c¸c c«ng trình ®· cã (xem c¸c b¶n vÏ tham kh¶o) vµ ®ưîc chÝnh x¸c ho¸ bëi tÝnh to¸n kÕt cÊu. 21 ĐỒ ÁN MÔN HỌC: CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI 4. Khe phai vµ cÇu th¶ phai. Thưêng bè trÝ phÝa ®Çu vµ cuèi cèng ®Ó ngăn nưíc giữ cho khoang cèng kh« r¸o khi cÇn söa chữa.