Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong hệ thống hạ tầng nông nghiệp và dân sinh, việc xây dựng các công trình hồ chứa nước giữ vai trò then chốt nhằm tích trữ nguồn nước mặt trong mùa mưa, điều tiết dòng chảy và phân phối nước cho các tháng mùa khô. Đề tài đồ án tốt nghiệp kỹ sư ngành Công trình Thủy lợi thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế kỹ thuật công trình hồ chứa nước nhằm giải quyết các yêu cầu cấp bách về phát triển kinh tế - xã hội tại khu vực dự án.

Lý do chọn đề tài và bối cảnh thực tiễn

Hiện trạng khu vực dự án cho thấy các cơ sở hạ tầng về thủy lợi, cấp thoát nước và giao thông nông thôn chưa đáp ứng được yêu cầu phát triển. Sản xuất nông nghiệp và trồng trọt gặp nhiều khó khăn do tình trạng thiếu nước nghiêm trọng vào mùa khô. Việc khai thác các loại cây công nghiệp có giá trị cao (cà phê, điều, cao su) và thâm canh lúa nước đòi hỏi phải chủ động nguồn cấp nước tưới. Đồng thời, nhu cầu nước sạch phục vụ sinh hoạt dân cư và khu vực kinh tế cửa khẩu ngày càng gia tăng. Việc xây dựng một hồ chứa nước điều tiết năm là giải pháp kỹ thuật tối ưu để cắt giảm lũ trong mùa mưa và bổ sung nguồn nước vào mùa kiệt.

Mục tiêu và nhiệm vụ công trình

Đồ án xác định các nhiệm vụ kỹ thuật và mục tiêu cụ thể của công trình đầu mối:

  1. Phục vụ cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư và khu kinh tế cửa khẩu Hoa Lư với công suất $15.000\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$.
  2. Cấp nước tưới tự chảy cho $380\text{ ha}$ đất sản xuất nông nghiệp, trong đó bao gồm $260\text{ ha}$ cây công nghiệp và $120\text{ ha}$ đất trồng lúa.
  3. Cắt giảm và điều tiết dòng chảy lũ trong mùa mưa, bảo vệ an toàn cho vùng hạ du.
  4. Tạo cảnh quan môi trường, cải thiện tiểu vùng khí hậu khu vực và tận dụng diện tích mặt nước hồ để nuôi trồng thủy sản.
  5. Kết hợp mặt đập làm đường giao thông nông thôn kết nối mạng lưới dân sinh trong vùng.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Cụm công trình đầu mối hồ chứa nước bao gồm đập chính bằng đất đồng chất, công trình tràn xả lũ và cống lấy nước dưới sâu dẫn dòng/cấp nước.
  • Phạm vi không gian: Lưu vực suối tự nhiên với diện tích lưu vực $F = 8,40\text{ km}^2$, chiều dài vùng dự án khoảng $15\text{ km}$, chiều rộng trung bình khoảng $10\text{ km}$, cao độ địa hình dao động từ $+200,0\text{ m}$ ở thượng lưu xuống khoảng $+130,0\text{ m}$ ở hạ lưu.
  • Phạm vi thời gian và tài liệu: Chuỗi tài liệu khí tượng thủy văn nhiều năm, số liệu khảo sát địa hình, địa chất công trình và hiện trạng dân sinh kinh tế phục vụ tính toán điều tiết hồ chứa với tuổi thọ thiết kế công trình $T = 75\text{ năm}$.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật áp dụng

Đồ án thiết lập các tính toán kỹ thuật dựa trên hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng thủy lợi hiện hành của Việt Nam:

  • QCVN 04-05:2012/BNNPTNT: Công trình thủy lợi – Các quy định chủ yếu về thiết kế.
  • TCVN 8216:2009: Tiêu chuẩn thiết kế đập đất đầm nén.
  • TCVN 2737-1995: Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 4253-86: Nền các công trình thủy công – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • TCVN 4116-1985 & 14 TCN 54-1987: Tiêu chuẩn và quy trình thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép công trình thủy công.
  • TCVN 4118-85: Tiêu chuẩn thiết kế kênh dẫn thủy lợi.
  • QP.C-1-78: Quy phạm tải trọng và lực tác dụng lên công trình thủy lợi.
  • QP.C-8-76: Quy phạm tính toán thủy lực đập tràn.
  • QP.C-1-75: Quy phạm tính toán thủy lực cống dưới sâu.

Phương pháp tính toán và thiết kế

  • Phương pháp cân bằng nước: Áp dụng phương trình cân bằng nước theo từng thời đoạn tháng trong năm thủy văn để xác định dung tích hiệu dụng ($V_h$) và mực nước dâng bình thường ($MNDBT$), có xét đến các tổn thất do thấm ($W_{th}$) và bốc hơi mặt thoáng ($W_{bh}$).
  • Phương pháp bán đồ giải Pôtapôp: Sử dụng để tính toán điều tiết lũ, giải phương trình vi phân cân bằng dòng chảy lũ nhằm xác định quá trình xả lũ qua tràn, cột nước siêu cao ($H_{sc}$), mực nước lũ thiết kế và lũ kiểm tra.
  • Phương pháp giải tích và thử dần: Tính toán thủy lực tràn tháo lũ, dốc nước, bể tiêu năng, kiểm tra khả năng tháo của khẩu diện cống ngầm và tính toán ổn định kết cấu tường cánh.
  • Phương pháp phần tử hữu hạn (Chuyên đề Geo-Slope): Ứng dụng mô-đun SEEP/W và SLOPE/W để mô phỏng trường thấm qua thân đập, đường bão hòa, gradient thấm và hệ số an toàn ổn định mái đập thượng/hạ lưu trong các trường hợp làm việc bất lợi.

Nguồn dữ liệu sử dụng

  • Số liệu đo đạc bình đồ địa hình lòng hồ, đường cong quan hệ cao độ - diện tích - dung tích ($Z \sim F \sim V$).
  • Chuỗi số liệu quan trắc khí tượng (nhiệt độ, bốc hơi, độ ẩm, gió, nắng) và số liệu lượng mưa từ trạm khí tượng thủy văn trong khu vực.
  • Tài liệu địa chất công trình từ hố khoan khảo sát hiện trường ($HK1$ đến $HK6$) xác định các phân vị địa tầng và chỉ tiêu cơ lý đất đá.

Nội dung chính theo từng chương

Phần I: Tài liệu cơ bản

Chương 1: Điều kiện tự nhiên, tài liệu địa hình, địa chất hồ chứa và khí tượng thủy văn

Chương 1 tổng hợp các đặc trưng tự nhiên của khu vực xây dựng công trình:

  • Địa hình - Địa mạo: Thung lũng lòng hồ dạng chữ V được bao bọc bởi các dãy núi cao, sườn đồi dốc. Đường quan hệ địa hình hồ chứa được tính toán dựa trên hiệu số đường đồng mức $\Delta V = \frac{1}{2}(F_i + F_{i+1})\Delta Z$.
  • Khí quyển và nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình nhiều năm đạt $23,2^\circ\text{C}$, tháng nóng nhất là tháng VI ($28,5^\circ\text{C}$), tháng lạnh nhất là tháng I ($16,6^\circ\text{C}$). Tổng số giờ nắng trung bình năm đạt $2.608\text{ giờ}$. Độ ẩm không khí trung bình năm đạt $80% - 86%$.
  • Lượng mưa và bốc hơi: Lượng mưa trung bình năm $X_0 = 2.204 - 2.211,9\text{ mm}$, phân bố tập trung vào mùa mưa ($86,7%$ tổng lượng mưa năm). Lượng bốc hơi mặt nước quy đổi $E_{nước} = 1.466\text{ mm/năm}$.
  • Đặc trưng dòng chảy: Dòng chảy năm chuẩn đạt $W_0 = 11,158\text{ triệu m}^3$ ứng với $Q_0 = 0,354\text{ m}^3/\text{s}$. Dòng chảy năm thiết kế với tần suất bảo đảm $P = 90%$ đạt $W_p = 7,815\text{ triệu m}^3$, lưu lượng $Q_p = 0,248\text{ m}^3/\text{s}$.
  • Địa tầng khu vực đầu mối:
    • Lớp 1: Sét pha màu xám nâu, nâu vàng, trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng, bề dày $1,5 - 4,5\text{ m}$, hệ số thấm $k = 2,4 \times 10^{-6}\text{ cm/s}$, góc ma sát trong $\varphi = 21^\circ$, lực dính $C = 0,167\text{ daN/cm}^2$.
    • Lớp 2: Sét xám xanh, dẻo mềm, bề dày đến $8,0\text{ m}$, $k = 4,9 \times 10^{-6}\text{ cm/s}$, $\varphi = 24^\circ$.
    • Lớp 3: Đá cát sét kết phong hóa nứt nẻ, dễ mềm hóa khi gặp nước.
    • Lớp 4: Đá granit màu xám xanh, ít phong hóa, cường độ kháng nén bão hòa $118,1\text{ daN/cm}^2$, kháng nén khô $267,3\text{ daN/cm}^2$.
  • Vật liệu xây dựng: Mỏ đất đắp bờ phải có trữ lượng đạt yêu cầu gấp 2 lần khối lượng đắp; vật liệu đá, cát, sỏi và sắt thép, xi măng được vận chuyển từ các cơ sở cung ứng lân cận.
Đặc trưng dòng chảy và khí tượng Đơn vị Giá trị
Diện tích lưu vực ($F$) $\text{km}^2$ $8,400$
Lượng mưa bình quân năm ($X_0$) $\text{mm}$ $2.204 - 2.211,9$
Dòng chảy chuẩn năm ($W_0$) $10^6\text{ m}^3$ $11,158$
Dòng chảy năm thiết kế $P=90%$ ($W_p$) $10^6\text{ m}^3$ $7,815$
Lưu lượng dòng chảy thiết kế $P=90%$ ($Q_p$) $\text{m}^3/\text{s}$ $0,248$
Bốc hơi mặt nước năm ($E_{nước}$) $\text{mm}$ $1.466$

Chương 2: Tình hình dân sinh kinh tế xã hội

Khảo sát hiện trạng dân cư cho thấy tỷ lệ hộ nghèo chiếm khoảng $21,91%$, dân số gồm đồng bào các dân tộc thiểu số như Khơ Me, S’tiêng. Cơ cấu kinh tế phụ thuộc chủ yếu vào trồng trọt cây lâu năm ($2.726,37\text{ ha}$) và lúa nước. Đồ án bám sát quy hoạch phát triển nông - lâm nghiệp, thủy sản và hạ tầng cấp nước sạch nông thôn của địa phương đến năm 2020.

Chương 3: Phương án sử dụng nguồn nước và nhiệm vụ công trình

Xác định nhu cầu dùng nước của các ngành theo từng tháng trong năm, tổng hợp thành biểu đồ dùng nước với tổng nhu cầu năm đạt $5,331 - 5,531\text{ triệu m}^3$. Đồ án đề xuất giải pháp trữ nước sớm trong mùa mưa nhằm cân đối lượng thiếu hụt trong các tháng kiệt.

Phần II: Thiết kế cơ sở

Chương 4: Giải pháp công trình đầu mối và các chỉ tiêu thiết kế

Phân tích so sánh tuyến và lựa chọn hình thức công trình:

  • Tuyến công trình: Chọn Phương án tuyến 1 chắn ngang suối nối liền hai sườn đồi, tạo thung lũng trữ nước dạng bụng hồ lớn, khối lượng đào đắp đập thấp và ngắn, chi phí xây dựng hợp lý.
  • Kết cấu đập chính: Lựa chọn đập đất đồng chất đầm nén do nền có lớp sét chịu lực và chống thấm tốt ($k = 2,4 \times 10^{-6}\text{ cm/s}$), nguồn vật liệu đất tại chỗ dồi dào.
  • Công trình tháo lũ: Chọn đường tràn dọc trên mặt, kết cấu bê tông cốt thép M200 bố trí bên sườn đồi vai phải đập (địa hình thoải, thi công thuận lợi).
  • Cống lấy nước: Bố trí cống ngầm dưới sâu bên vai trái đập dẫn nước trực tiếp về khu tưới và trạm cấp nước dân sinh.

Chương 5: Xác định các thông số hồ chứa và cấp công trình

  • Dung tích chết ($V_c$) và Mực nước chết ($Z_c$):
    • Tính theo bùn cát bồi lắng 75 năm: $Z_{bc}' = 106,35\text{ m}$, cộng độ vượt cao an toàn $d = 2,0\text{ m} \rightarrow Z_c = 108,35\text{ m}$.
    • Kiểm tra điều kiện tưới tự chảy: Cao trình khống chế đầu kênh $Z_{kc} = 107,0\text{ m}$, tổn thất qua cống $0,5\text{ m} \rightarrow Z_{c2} = 107,5\text{ m} < 108,35\text{ m}$.
    • Chọn $Z_c = 108,35\text{ m}$, dung tích chết tương ứng $V_c = 0,2014 \times 10^6\text{ m}^3$.
  • Dung tích hiệu dụng ($V_h$) và Mực nước dâng bình thường ($MNDBT$):
    • Cân bằng nước theo năm thủy văn (tần suất cấp nước $P = 90%$) qua 2 bước lặp sai số $\Delta V < 5%$.
    • Xác định $V_h = 1,8445 \times 10^6\text{ m}^3$, tổng dung tích $V_{bt} = V_c + V_h = 2,0459 \times 10^6\text{ m}^3$.
    • Tra quan hệ địa hình xác định $MNDBT = 115,96\text{ m}$.
  • Cấp công trình: Xác định là Cấp II căn cứ theo tổng hợp quy mô dung tích, chiều cao đập sơ bộ ($H_{đập} = 15,96\text{ m}$ trên nền sét) và yêu cầu an toàn cấp nước sinh hoạt theo QCVN 04-05:2012.
Thông số hồ chứa Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Cao trình mực nước chết $Z_c$ (MNC) $108,35$ $\text{m}$
Dung tích chết $V_c$ $0,2014$ $10^6\text{ m}^3$
Cao trình mực nước dâng bình thường $Z_{bt}$ (MNDBT) $115,96$ $\text{m}$
Dung tích hiệu dụng $V_h$ $1,8445$ $10^6\text{ m}^3$
Tổng dung tích bình thường $V_{bt}$ $2,0459$ $10^6\text{ m}^3$
Chiều cao đập sơ bộ $H_{đập}$ $15,96$ $\text{m}$
Tần suất lũ thiết kế $P_{TK}$ $1,0$ $%$
Tần suất lũ kiểm tra $P_{KT}$ $0,2$ $%$

Chương 6: Tính toán điều tiết lũ

Trình bày phương pháp bán đồ giải Pôtapôp để giải bài toán điều tiết qua tràn chảy tự do. Thiết lập hệ phương trình sai phân cân bằng nước trong thời đoạn $\Delta t$: $$Q_{đến} - Q_{xả} = \frac{\Delta V}{\Delta t}$$ Xác định quá trình xả lũ $q \sim t$, lưu lượng tháo cực đại $q_{max}$, cột nước tràn và dung tích phòng lũ tương ứng với các phương án bề rộng tràn $B_{tr}$.

Chương 7: Thiết kế sơ bộ công trình đầu mối

Đưa ra các phương án mặt cắt sơ bộ đập đất đầm nén (xác định chiều rộng đỉnh đập, độ dốc mái thượng lưu $m_1$, mái hạ lưu $m_2$, cơ đập) và kích thước sơ bộ của đường tràn xả lũ để làm cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật.

Chương 8: Tính toán khối lượng, giá thành công trình và chọn phương án

Lập bảng tính tiên lượng khối lượng đào, đắp đất, bê tông cốt thép, gia cố mái thượng lưu bằng tấm bê tông/đá lát và hạ lưu bằng trồng cỏ. Phân tích chỉ tiêu kinh tế tổng thể để lựa chọn phương án mặt cắt và tuyến tràn tối ưu.

Chương 9: Kiểm tra khả năng tháo của đường tràn

Kiểm tra thủy lực dòng chảy qua ngưỡng tràn đỉnh rộng hoặc tràn thực dụng không chân dê ứng với các tổ hợp tần suất lũ thiết kế ($P = 1%$) và lũ kiểm tra ($P = 0,2%$). Đảm bảo mực nước dâng gia cường ($MNDGC$) không vượt quá cao trình an toàn của đỉnh đập.

Chương 10: Thiết kế đập đất

  • Cấu tạo chi tiết đập: Xác định đỉnh đập có tường chắn sóng, hệ thống thoát nước kiểu lăng lăng trụ hoặc ống lọc hạ lưu, hệ thống rãnh thoát nước mặt trên mái hạ lưu.
  • Tính toán thấm: Xác định đường bão hòa trong thân đập đất đồng chất, tính toán lưu lượng thấm tổng cộng ($Q_{th}$) qua thân và nền đập bằng các công thức giải tích thủy lực học đất.
  • Tính toán ổn định mái đập: Kiểm tra hệ số ổn định trượt mái đập ($K$) theo phương pháp mặt trượt trụ tròn trong các trường hợp: mực nước dâng bình thường, mực nước dâng gia cường, mực nước rút nhanh đột ngột và thời kỳ sau thi công. Yêu cầu $K \ge 1,35$ (tổ hợp cơ bản) và $K \ge 1,15$ (tổ hợp đặc biệt).

Chương 11: Thiết kế tràn xả lũ

  • Thiết kế bố trí tổng thể gồm kênh dẫn vào, ngưỡng tràn, dốc nước tháo lũ, bể tiêu năng và kênh dẫn hạ lưu.
  • Tính toán thủy lực nối tiếp và dòng chảy trong dốc nước, xác định chiều sâu nước dâng và chiều cao thành bên.
  • Tính toán chiều sâu và chiều dài bể tiêu năng đáy (tiêu năng đáy dạng nước nhảy), bảo đảm triệt tiêu động năng dòng lũ trước khi đổ vào suối tự nhiên.
  • Tính toán kết cấu và ổn định chống trượt, chống lật của tường cánh thượng lưu và hạ lưu tràn.

Chương 12: Thiết kế cống ngầm

  • Bố trí cống ngầm chảy không áp hoặc có áp bằng bê tông cốt thép đặt trên nền đá/đất tốt bên vai trái đập.
  • Kiểm tra khẩu diện cống đảm bảo lưu lượng tưới và cấp nước sinh hoạt lớn nhất với cột nước trước cống ứng với mực nước chết ($Z_c = 108,35\text{ m}$).
  • Thiết kế chi tiết tháp van điều khiển thượng lưu, thân cống, các khớp nối chống lún/chống thấm và đoạn kênh dẫn hạ lưu cống.

Phần IV: Chuyên đề kỹ thuật

Chương 13: Sử dụng phần mềm Geo-Slope để kiểm tra thấm và ổn định cho đập đất

  • Mục đích tính toán: Ứng dụng công cụ phần tử hữu hạn chuyên ngành địa kỹ thuật để nâng cao độ chính xác trong kiểm chứng an toàn đập đất đồng chất.
  • Nội dung và trình tự thực hiện:
    • Mô-đun SEEP/W: Khai báo lưới phần tử, điều kiện biên áp lực nước thượng lưu ($Z_{bt}$, $Z_{gc}$, mực nước chết) và hạ lưu; gán hệ số thấm của đất đắp ($k = 2,4 \times 10^{-6}\text{ cm/s}$) và nền sét; xuất bản đồ phân bố áp lực nước lỗ rỗng, đường bão hòa và gradient thủy lực.
    • Mô-đun SLOPE/W: Nhập kết quả trường thấm từ SEEP/W; thiết lập các chỉ tiêu cơ lý ($\gamma, c, \varphi$); quét các tâm trượt giả định để tìm mặt trượt nguy hiểm nhất; trích xuất hệ số an toàn nhỏ nhất ($F_s$) cho mái thượng lưu và hạ lưu đập.

Thiết kế và giải pháp kỹ thuật công trình

Cụm công trình đầu mối được thiết kế đồng bộ theo các giải pháp kết cấu thủy công:

                  Sơ đồ bố trí tổng thể cụm công trình đầu mối
  1. Đập chính:
    • Loại kết cấu: Đập đất đồng chất đầm nén.
    • Cao trình đỉnh đập: Được tính toán từ $MNDBT$ kết hợp độ vượt cao an toàn sóng leo và gió ($H_{đập} \approx 15,96\text{ m}$).
    • Gia cố bảo vệ: Mái thượng lưu lát tấm bê tông chống sóng vỗ; mái hạ lưu trồng cỏ bảo vệ, bố trí cơ đập và rãnh thoát nước bê tông. Hệ thống thoát nước hạ lưu bố trí lăng trụ đá lọc ngăn ngừa hiện tượng xói ngầm và đẩy trồi hạt đất.
  2. Tràn xả lũ:
    • Loại công trình: Tràn hở, đường tràn dọc có dốc nước tháo lũ và bể tiêu năng đáy.
    • Vật liệu: Bê tông cốt thép cấp độ bền M200.
    • Chế độ làm việc: Tràn chảy tự do không cửa van, giảm thiểu chi phí quản lý vận hành.
  3. Cống lấy nước:
    • Loại kết cấu: Cống ngầm bê tông cốt thép đặt trên nền tự nhiên ổn định bên vai đập.
    • Hệ thống đóng mở: Tháp van vận hành đặt tại thượng lưu, vận hành cửa van phẳng/van đĩa khống chế lưu lượng cấp về kênh chính.

Kết quả và đóng góp kỹ thuật

Kết quả chính

  • Xác lập đầy đủ hệ thống thông số kỹ thuật của hồ chứa: Dung tích chết $V_c = 0,2014 \times 10^6\text{ m}^3$ ứng với $Z_c = 108,35\text{ m}$; Dung tích hiệu dụng $V_h = 1,8445 \times 10^6\text{ m}^3$ ứng với $MNDBT = 115,96\text{ m}$; Tổng dung tích bình thường $V_{bt} = 2,0459 \times 10^6\text{ m}^3$.
  • Đảm bảo cấp đủ lưu lượng sinh hoạt $15.000\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ với tần suất $P = 90%$ và lưu lượng tưới cho $380\text{ ha}$ đất canh tác với tần suất $P = 85%$.
  • Phân loại công trình đầu mối đạt Cấp II, xác định chuẩn xác các chỉ tiêu an toàn ổn định đập ($K \ge 1,35$ đối với tổ hợp tải trọng cơ bản) và tần suất lũ thiết kế $P = 1%$, lũ kiểm tra $P = 0,2%$.
  • Thiết kế hoàn chỉnh các hạng mục đập đất, tràn xả lũ bê tông M200 và cống ngầm lấy nước.
  • Ứng dụng thành công phần mềm Geo-Slope (SEEP/W và SLOPE/W) để kiểm chứng trường thấm và ổn định trượt mái đập, khẳng định phương án mặt cắt thiết kế đáp ứng đầy đủ yêu cầu an toàn chịu lực.

Giải pháp và kiến nghị kỹ thuật

  • Tận dụng tối đa nguồn đất đào từ hố móng tràn và nền móng các hạng mục công trình để làm vật liệu đắp đập, giúp tiết kiệm chi phí đầu tư và giảm diện tích giải phóng mặt bằng bãi vật liệu.
  • Bố trí đường tràn dọc chảy tự do trên nền sườn đồi vai phải nhằm đảm bảo an toàn xả lũ tuyệt đối cho hồ chứa vật liệu địa phương mà không phụ thuộc vào nguồn điện hay thao tác van cơ khí.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp theo

  • Khảo sát bãi vật liệu: Cần tiến hành thí nghiệm đầm nén hiện trường và khảo sát chi tiết hơn trữ lượng bãi đất đắp cũng như khả năng tận dụng triệt để đất đào hố móng tràn trong các giai đoạn thiết kế tiếp theo nhằm tối ưu hóa dự toán xây dựng.
  • Tài liệu bùn cát: Do lưu vực chưa có trạm quan trắc thực đo dòng chảy bùn cát, số liệu bồi lắng đang kế thừa từ tài liệu khí hậu thủy văn chung của vùng, cần bổ sung đo đạc thực tế trong giai đoạn vận hành.
  • Tác động bồi thường giải phóng mặt bằng: Diện tích ngập lòng hồ ảnh hưởng đến một phần cây công nghiệp hai bên sườn suối, cần lập phương án bồi thường chi tiết để đảm bảo tiến độ thi công.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Công trình Thủy lợi, Xây dựng Thủy công: Tham khảo quy trình tính toán điều tiết hồ chứa, thủy lực đập tràn, cống ngầm và tính toán ổn định đập đất đầm nén theo các quy chuẩn hiện hành.
  • Kỹ sư thiết kế thủy lợi: Cung cấp phương pháp mẫu về việc kết hợp giữa tính toán giải tích truyền thống và mô phỏng số chuyên đề bằng phần mềm Geo-Slope trong thiết kế hồ chứa vừa và nhỏ.

Câu hỏi thường gặp

1. Công trình hồ chứa này phục vụ những mục tiêu cấp nước cụ thể nào?
Công trình cấp nước sinh hoạt cho khu dân cư và khu kinh tế cửa khẩu Hoa Lư với lưu lượng $15.000\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ ($0,174\text{ m}^3/\text{s}$), đồng thời cấp nước tưới tự chảy cho $380\text{ ha}$ đất sản xuất nông nghiệp (gồm $260\text{ ha}$ cây công nghiệp và $120\text{ ha}$ trồng lúa).

2. Cao trình mực nước chết ($Z_c$) và mực nước dâng bình thường ($MNDBT$) của hồ được xác định là bao nhiêu?
Mực nước chết được xác định ở cao trình $Z_c = 108,35\text{ m}$ (dung tích chết $V_c = 0,2014 \times 10^6\text{ m}^3$) thỏa mãn yêu cầu lắng đọng bùn cát 75 năm và tưới tự chảy. Mực nước dâng bình thường đạt $MNDBT = 115,96\text{ m}$ (dung tích hiệu dụng $V_h = 1,8445 \times 10^6\text{ m}^3$, tổng dung tích bình thường $V_{bt} = 2,0459 \times 10^6\text{ m}^3$).

3. Công trình đầu mối thuộc cấp mấy và áp dụng tần suất lũ thiết kế là bao nhiêu?
Công trình được phân loại là Cấp II (xét tổng hợp theo quy mô, chiều cao đập $H_{đập} \approx 15,96\text{ m}$ trên nền sét và yêu cầu cấp nước theo QCVN 04-05:2012). Tần suất lũ thiết kế áp dụng là $P = 1%$ và tần suất lũ kiểm tra là $P = 0,2%$.

4. Giải pháp kết cấu nào được chọn cho đập chính và công trình xả lũ?
Đập chính sử dụng kết cấu đập đất đồng chất đầm nén tận dụng đất dồi dào tại chỗ. Công trình tháo lũ sử dụng hình thức đường tràn dọc trên mặt bằng bê tông cốt thép M200 bố trí bên sườn đồi vai phải, vận hành tháo lũ tự do không cửa van.

5. Phần mềm Geo-Slope được ứng dụng vào mục đích gì trong đồ án?
Phần mềm Geo-Slope được dùng trong chuyên đề kỹ thuật để tính toán kiểm tra: mô-đun SEEP/W mô phỏng quá trình thấm qua thân và nền đập, xác định đường bão hòa; mô-đun SLOPE/W tính toán hệ số an toàn trượt mái thượng lưu và hạ lưu đập trong các tổ hợp tải trọng bất lợi.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật công trình hồ chứa nước với các tính toán thủy văn, điều tiết nước, ổn định công trình và giải pháp kết cấu hoàn chỉnh. Các thông số mực nước, dung tích và khẩu diện công trình đầu mối được xác lập chuẩn xác theo hệ thống tiêu chuẩn thiết kế thủy lợi hiện hành. Kết quả nghiên cứu đáp ứng trọn vẹn mục tiêu cấp nước sinh hoạt, tưới nông nghiệp và cắt giảm lũ, đồng thời ứng dụng thành công công cụ mô phỏng phần tử hữu hạn Geo-Slope để khẳng định độ an toàn ổn định của công trình.