TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CƠ ĐIỆN & CÔNG TRÌNH BỘ MÔN KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH ---------- ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI VỪA & NHỎ THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT VÀ CỐNG NGẦM LẤY NƯỚC DƯỚI ĐẬP ĐẤT Giáo viên hướng dẫn : Ths.Lê Thị Huệ Sinh viên thực hiện : Đinh Văn Hùng Lớp : K59A-KTCTXD Mã sinh viên : 1451050024 LỜI NÓI ĐẦU Trong hơn một thập kỷ vừa qua, nền khoa học kỹ thuật thuỷ lợi nước nhà không ngừng phát triển và đã có những đóng góp to lớn trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, đặc biệt là trong lĩnh vực nông nghiệp và phát triển nông thôn, xây dựng công trình,…đã tạo một bước đà quan trọng để góp phần nâng cao đời sống dân sinh đồng thời đưa nền kinh tế nước nhà đi lên. Môn học “ Thiết kế công trình thuỷ lợi vừa và nhỏ” là môn học chuyên về nghiên cứu các công trình thuỷ lợi có qui mô vừa và nhỏ như: Đập đất, Cống ngầm, Đập bê tông trọng lực, Cống lộ thiên,…để từ đó giúp cho sinh viên có thể nắm bắt một cách tổng quát về cấu tạo cũng như quy trình hoạt động của từng loại công trình kể trên dựa trên nền tảng các môn đã học như: Thuỷ Lực cơ sở, Máy thuỷ lực, Thuỷ công,… Đồ án “ Thiết kế đập đất và cống ngầm lấy nước dưới đập đất” ra đời với mong muốn giúp cho sinh viên ngành Kỹ thuật xây dựng công trình có thể làm quen với cách tính toán, thiết kế 2 loại công trình đặc trưng của thuỷ lợi là đập đất và cống ngầm, nắm được chính xác từng bước và các hạng mục cần tính toán, qua đó hiểu rõ hơn nội dung lý thuyết được giảng dạy trên lớp.Bên cạnh đó, qua việc làm đồ án này cũng giúp sinh viên hình thành khả năng tư duy độc lập, luyện kỹ năng toán học, vẽ kỹ thuật,… Đồ án “ Thiết kế đập đất và cống ngầm lấy nước dưới đập đất” gồm có 2 phần chính như sau: Phần A: Thiết kế đập đất Phần B: Thiết kế cống ngầm lấy nước dưới đập đất Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng vận dụng những kiến thức đã học, xong là một sinh viên với kiến thức chuyên môn và khả năng nghiên cứu chưa sâu nên sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vậy em mong thầy giáo hết sức thông cảm và giúp đỡ em nhiều hơn nữa để em có thể khắc phục trong những lần làm đồ án sau và thực tế công việc sau này. Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của cô giáo Ths.
Lê Thị Huệ đã giúp em hoàn thành đồ án này đúng thời hạn. PHẦN A: THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT I. TÀI LIỆU CHO TRƯỚC 1. Nhiệm vụ công trình Hồ chứa nước H trên sông S đảm nhận các nhiệm vụ sau: a.
Cấp nước tưới cho 2650 ha ruộng đất canh tác. Cấp nước sinh hoạt cho 5000 dân. Kết hợp nuôi cá ở lòng hồ, tạo cảnh quan môi trường, sinh thái và phục vụ du lịch. Các công trình chủ yếu ở khu đầu mối a.
Một đập chính ngăn sông. Một đường tràn tháo lũ. Một cống đặt dưới đập để lấy nước. Tóm tắt một số tài liệu cơ bản a.
Địa hình: Cho bình đồ vùng tuyến đập. Dựa vào “Mặt cắt địa chất tuyến đập” của đầu đề D ta có: và Khi tính toán ta phải lấy theo số liệu từ “ Mặt cắt địa chất tuyến đập”. Địa chất: Cho mặt cắt địa chất dọc tuyến đập, chỉ tiêu cơ lý của lớp bồi tích lòng sông cho như bảng 1.Tầng đá gốc rắn chắc, mức độ nứt nẻ trung bình, lớp phong hoá dày 0,5 1m.1 – Chỉ tiêu cơ lý của đất nền và vật liệu đắp đập Chỉ tiêu Hệ số Độ ẩm C (T/m2) k (độ) Tự Bão Tự Bão rỗng n W(%) (T/m3) (m/s) Loại nhiên hoà nhiên hoà Đất đắp đập 0,35 20 23 20 3,0 2,4 1,62 10-5 (chế bị) Sét (chế bị) 0,42 22 17 13 5,0 3,0 1,58 4. Vật liệu xây dựng: Đất: Xung quanh vị trí đập có các bãi vật liệu A ( trữ lượng 800.000m3, cự ly 800m); B (trữ lượng 600.000m3, cự ly 600m); C (trữ lượng 1.000m3, cự ly 1km).
Chất đất thuộc loại thịt pha cát, thấm nước tương đối mạnh, các chỉ tiêu như ở bảng 1.Điều kiện khai thác bình thường. Đất sét có thể khai thác tại vị trí cách đập 4km, trữ lượng đủ làm thiết bị chống thấm. Đá: Khai thác ở vị trí cách công trình 8km, trữ lượng lớn, chất lượng đảm bảo đắp đập, lát mái. Một số chỉ tiêu cơ lý: ; n = 0,35 (của đống đá); T/m3 (của hòn đá).
Cát, sỏi: Khai thác ở các bãi dọc sông, cự ly xa nhất là 3km, trữ lượng đủ làm tầng lọc. Cấp phối như ở bảng 1.2 – Cấp phối của các vật liệu đắp đập d (mm) d10 d50 d60 Loại Đất thịt pha cát 0,005 0,05 0,08 Cát 0,05 0,35 0,4 Sỏi 0,50 3,00 5,00 d. Đặc trưng hồ chứa Các mực nước trong hồ và mực nước hạ lưu như sau: Đề số 18 – Sơ đồ B Đặc trưng hồ chứa: +) Chiều dài truyền sóng D = 2,8 km. +) Mực nước chết (MNC): 65,5 m.
+) Mực nước dâng bình thường của hồ chứa (MNDBT): 87,5m. +) Mực nước dâng gia cường (MNDGC):. Mực nước hạ lưu (m): +) Mực nước hạ lưu bình thường: 62m +) Mực nước hạ lưu Max: 64,5m. Tràn tự động có cột nước trên đỉnh tràn: Hmax = 3m.
Vận tốc gió tính toán ứng với mức đảm bảo P%: P% 2 3 5 20 30 50 V (m/s) 32 30 26 17 14 12 Chiều dài truyền sóng ứng với mực nước dâng bình thường (MNDBT): D=2,8km; - ứng với mực nước dâng gia cường (MNDGC): D’ = D + 0,3km = 2,8 + 0,3 = 3,1km. Đỉnh đập không có đường giao thông chính chạy qua. Tài liệu thiết kế cống Lưu lượng lấy nước ứng với MNDBT là Q cống = 3,5(m3/s) và ứng với MNC là Qtk = 4,1 (m3/s). Mực nước khống chế đầu kênh tưới là 65,25m.
Tài liệu về kênh chính: Hệ số mái m = 1,5; độ nhám n = 0,025; độ dốc đáy: i = (3 5) 10-4. NỘI DUNG THIẾT KẾ 1. Thuyết minh Phân tích chọn tuyến đập, hình thức đập; Xác định các kích thước cơ bản của đập; Tính toán thấm và ổn định; Chọn cấu tạo chi tiết. Bản vẽ Mặt bằng đập; Cắt dọc đập (hoặc chính diện hạ lưu); Các mặt cắt ngang đại biểu ở giữa lòng sông và bên thềm sông; Các cấu tạo chi tiết.3:Tài liệu cho trước Số đề Sơ đồ Đặc trưng hồ chứa Mực nước hạ lưu (m) MNDBT Bình D (km) MNC (m) Max (m) thường (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 18 B 2,8 65,5 87,5 62 64,5 PHẦN I: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG I.
Nhiệm vụ công trình Lưu vực của sông S là một vùng đất nông nghiệp rộng lớn nên nhu cầu về nước tưới và nước sinh hoạt của vùng là rất lớn. Nhưng về mùa kiệt thì sông S lại không đủ nước cung cấp tưới tiêu cho đồng ruộng, cho sinh hoạt của nhân dân,còn mùa lũ, nước sông dâng cao gây ra ngập lụt phía hạ lưu.Việc sử dụng nguồn nước trên sông S gặp nhiều khó khăn lớn như vậy đã làm cho nền kinh tế và cuộc sống của người dân trong vùng khó phát triển. Chính vì vậy, muốn nâng cao chất lượng đời sống của người dân cũng như phát triển nền kinh tế địa phương thì vấn đề cấp thiết đặt ra là phải xây dựng một hồ chứa trên sông S: Hồ chứa H. Hồ chứa H được xây dựng trên nguyên tắc lợi dụng tổng hợp nguồn nước nên sẽ đảm nhận nhiệm vụ chủ yếu là: Cấp nước tưới cho2650 ha ruộng đất canh tác; Cấp nước sinh hoạt phục vụ cho 5000 dân ở hạ du; Kết hợp nuôi cá ở lòng hồ, tạo cảnh quan môi trường, sinh thái và phục vụ du lịch.
Để đáp ứng được nhiệm vụ trên, chúng ta phải xây dựng các công trình chủ yếu ở khu đầu mối của hồ bao gồm: Một đập chính ngăn sông; Một đường tràn tháo lũ sang lưu vực khác; Một cống lấy nước đặt dưới đập. Trong Đồ án này xin trình bày về phầnThiết kế đập chính. Chọn tuyến đập Dựa theo bình đồ khu đầu mối đã cho: Hai bên bờ sông có 2 ngọn đồi 155m nằm đối xứng nhau và thu hẹp lòng sông lại. Tầng đá gốc của quả đồi tương đối tốt, tầng tàn tích mỏng và tại khu vực 2 quả đồi có các bãi vật liệu thuận tiện cho việc thi công.
Do vậy, ta chọn tuyến đập C – C đi qua 2 đỉnh của quả đồi như bình đồ đã cho. Chọn loại đập Theo tµi liÖu ®· cho ta thÊy: TÇng båi tÝch lßng s«ng lµ ®Êt t¬ng ®èi máng. VÒ vËt liÖu ®Þa ph¬ng chñ yÕu lµ ®Êt nh b·i vËt liÖu A (tr÷ lîng 800.000m3 cù ly 800m), B (tr÷ lîng 600.000m3, cù ly 600m); C (tr÷ lîng 1.000m3, cù ly 1Km). §iÒu kiÖn khai th¸c dÔ dµng, thuËn tiÖn cho viÖc thi c«ng.
V× vËy ta quyÕt ®Þnh chän lo¹i ®Ëp ®Êt. C«ng tr×nh §Ëp ®Êt cã nh÷ng u ®iÓm sau: - Dïng vËt liÖu t¹i chç, tiÕt kiÖm ®îc c¸c vËt liÖu quý nh: s¾t, thÐp, xi m¨ng. C«ng t¸c chuÈn bÞ tríc khi x©y dùng kh«ng tèn nhiÒu c«ng søc nh c¸c lo¹i ®Ëp kh¸c. - CÊu t¹o ®Ëp ®Êt ®¬n gi¶n, gi¸ thµnh h¹.
- BÒn vµ chèng chÊn ®éng tèt. - DÔ qu¶n lý, t«n cao, ®¾p dµy thªm. - Yªu cÇu vÒ nÒn kh«ng cao nªn ph¹m vi sö dông réng r·i. - §· cã nhiÒu kinh nghiÖm vÒ thi c«ng, thiÕt kÕ vµ qu¶n lý ®Ëp.
Đặc điểm làm việc của đập đất Đập đất thường là loại không tràn nước. Để đảm bảo tháo lũ, lấy nước tưới hoặc cung cấp nước phải xây dựng những công trình riêng như: đường tràn tháo lũ; cống lấy nước. Những đặc điểm chủ yếu của đập đất là: +) Thấm qua thân đập và nền: Nền đập và thân đập nói chung đều thấm nước. Khi mực nước thượng lưu dâng cao, trong thân đập sẽ hình thành dòng thấm từ thượng lưu về hạ lưu.
Trong thân đập có mặt bão hòa; trên mặt cắt ngang đập thể hiện là đường bão hòa. Phía trên đường bão hòa có khu nước mao dẫn. Độ cao khu mao dẫn tùy thuộc vào loại đất. Dưới đường bão hòa, đất chịu đẩy nổi của nước và chịu lực thủy động do thấm.
+) Ảnh hưởng của nước thượng, hạ lưu đối với mái đập: Mực nước thượng , hạ lưu đập có thể gây phá hoại đất ở mái đập.