Tải bản đầy đủ
2 Chọn tuyến và bố trí tổng thể công trình.

2 Chọn tuyến và bố trí tổng thể công trình.

Tải bản đầy đủ

công nghệ đầm lăn RCC. Tuyến năng lợng gồm cửa lấy nớc, hai đờng
ống dẫn nớc đợc bố trí bên bờ trái. Đờng vào công trờng nối Quốc lộ 32
từ thị trấn Than Uyên đến công trình.
- Đập dâng: Tuyến đập đợc bố trí tại vị trí có địa hình vai bờ dốc, lòng
sông hẹp, tầng phủ và đá phong hoá ở cả hai vai tơng đối mỏng. Kết cấu
đập dâng kiểu đập bê tông trọng lực thi công theo công nghệ đầm lăn
RCC. Đáy đập đặt trên nền lớp IIA của đá phun trào octofia, riolit từ cứng
chắc trung bình đến rất cứng chắc.
- Đập tràn: Công trình xả bố trí giữa lòng sông .
- Tuyến năng lợng và nhà máy bố trí bên bờ trái của đập dâng.
1.3. Tính toán điều tiết lũ.
Điều tiết lũ có nhiệm vụ cơ bản là nghiên cứu cách hạ thấp lu lợng lũ,
nhằm đáp ứng các yêu cầu phòng lũ cho công trình. Mục đích của
nghiên cứu điều tiết lũ là thông qua tính toán tìm ra các biện pháp phòng
chống lũ thích hợp và có hiệu quả nhất, nh xác định quy mô và kích thớc
của công trình xả.... Để làm giảm quy mô, kích thớc công trình xả lũ thì
phải có dung tích điều tiết lũ. Có các loại dung tích điều tiết lũ nh sau:
+, Dung tích siêu cao: là phần dung tích nằm phía trên MNDBT.
+, Dung tích kết kợp: Khi thiết kế hồ chứa, để tránh ngập lụt vùng th ợng lu, trong thời gian mùa lũ có thể sử dụng một phần dung tích hiệu
dụng làm nhiệm vụ điều tiết phòng lũ. Phần dung tích này gọi là dung
tích kết hợp.
Đối với TTĐ L2 có nhiệm vụ chính là phát điện, hơn nữa khi tăng mực
nớc thợng lu thì thiệt hại về ngập lụt không lớn lắm và không cần phải
làm thêm đập phụ. Do vậy tôi kiến nghị dùng dung tích siêu cao làm
dung tích điều tiết lũ.
1.3.1. Nguyên lý tính toán .
Dựa vào phơng trình cân bằng nớc sau:
Q1 + Q 2
q +q
.t - 1 2 .t = V2 V1
2
2

Trong đó :
Q1,q1,V1: lu lợng đến, lu lợng xả, dung tích hồ ở đầu thời điểm tính
toán.
Q2,q2,V2:lu lợng đến, lu lợng xả, dung tích hồ ở cuối thời điểm tính
toán.
1.3.2. Tính toán điều tiết lũ chọn kích thớc tràn .
Trên cơ sở tuyến đã chọn, mực nớc thiết kế, phơng án bố trí công trình
và giải pháp kết cấu chính, tôi chọn hình thức xả lũ là xả mặt với tràn có
cửa van vì nó có u điểm làm giảm kích thớc công trình xả lũ.
Với hình thức xả mặt, tràn có cửa van, căn cứ vào lu lợng lũ đến, bề
rộng lòng sông và thiết bị cơ khí, tôi đa ra hai phơng án kích thớc tràn để
tính toán chọn phơng án:
+ phơng án 1 : nxbxh=4x14x15 ; Cao trình ngỡng 460 (m).
+ phơng án 2 : nxbxh=6x12x12 ; Cao trình ngỡng 463 (m).
trang 72

Khi tính toán điều tiết lũ để xác định kích thớc tràn xả lũ ta phải xét
đến khả năng xả kết hợp qua nhà máy thuỷ điện. Để an toàn tôi giả thiết
trong quá trình xả lũ có một tổ máy làm việc, còn tổ máy kia ngừng làm
việc.
QTĐxả = QTĐHmax=Q1 Hmax.D12. H max =0,8221.3,62. 106,9 =110 (m3/s).
Trên cơ sở qui mô kích thớc tràn của các phơng án, tiến hành tính toán
điều tiết lũ theo phần mền điều tiết lũ của trờng Đại Học Xây Dựng ta đợc
kết quả nh sau.

trang 73

trang 74

Bảng tính ứng với tần suất lũ thiết kế p=0,1%
Thông số
Lu lợng đến max (m3/s)
Lu lợng xả max (m3/s)
Lu lợng xả qua TTĐ (m3/s)
Lu lợng xả qua tràn max (m3/s)
Mực nớc lũ thiết kế

nxbxh=4x14x15
12113
7865
110
7755
477,93

nxbxh=6x12x12
12113
7846
110
7736
478,17

Bảng tính ứng với tần suất lũ kiểm tra p=0,02%
Thông số
Lu lợng đến max (m3/s)
Lu lợng xả max (m3/s)
Lu lợng xả qua TTĐ (m3/s)
Lu lợng xả qua tràn max (m3/s)
Mực nớc lũ kiểm tra

nxbxh=4x14x15
16348
9636
110
9526
480,29

nxbxh=6x12x12
16348
9969
110
9859
480,54
trang 75

Khi lựa chọn các phơng án kích thớc tràn cần phải xem xét các hạng
mục của công trình bị thay đổi khi thay đổi kích thớc tràn, bao gồm : đập
dâng, đập tràn, thiết bị cơ khí của tràn, hố xói, cửa lấy nớc.
Từ kết quả tính toán ta thấy mực nớc dâng gia cờng của hai phơng án
kích thớc tràn chênh lệch không đáng kể. Do đó xét về điều kiện ngập lụt
và chiều cao đập thì hai phơng án là gần nh nhau. Phơng án số khoang
tràn bằng 4 thì kích thớc cửa van lớn hơn so với phơng án số khoang tràn
bằng 6, do đó lực đóng mở cửa van, thiết bị để nâng đỡ cửa van cũng lớn
hơn. Vì vậy trong thiết kế sơ bộ tôi chọn phơng án 2: nxbxh = 6x12x12;
cao trình ngỡng 463 (m) để tiếp tục tính toán. Với phơng án đã chọn ta
xác định đợc các thông số sau:
Kích thớc tràn: nxbxh=6x12x12.
Cao trình ngỡng tràn 463 (m).
Mực nớc thợng lu ứng với lũ thiết kế: MNLTK=478,17 (m).
Lu lợng xả max ứng với lũ thiết kế: 7846 (m3/s).
Mực nớc hạ lu max ứng với lũ thiết kế: MNHLTK=381,4 (m).
Mực nớc thợng lu ứng với lũ kiểm tra: MNLKT=480,54 (m).
Lu lợng xả max ứng với lũ kiểm tra: 9969 (m3/s).
Mực nớc hạ lu max ứng với lũ kiểm tra:MNHLKT= 383,5 (m).

Chơng 2: thiết kế đập dâng nớc
2.1. Xác định mặt cắt cơ bản .
2.1.1. Hình dạng mặt cắt cơ bản.
Do đặc điểm chịu lực mặt cắt cơ bản của đập bê tông trọng lực có
dạng tam giác.
mnltk

H1

đáy

(1-n)B

nB
s1

L1



L2

trang 76

Mặt cắt cơ bản của đập bê tông
2.1.2. Chiều cao mặt cắt cơ bản (H1).
Đỉnh mặt cắt ở ngang MNLTK, chiều cao mặt cắt:
H1 = MNLTK-đáy=478,17-354=124,17 (m).
đáy xác định trên mặt cắt địa chất dọc tuyến đập, lấy tại vị trí sâu nhất
sau khi đã bóc bỏ lớp phủ, đáy=354(m).
2.1.3. Chiều rộng mặt cắt cơ bản (B).
Chiều rộng đáy đập là B, trong đó đoạn chiếu của mái thợng lu là nB,
hình chiếu của mái hạ lu là (1-n)B. Trị số n có thể chọn theo kinh nghiệm
(n=0 ữ 0,1), ở đây ta có thể chọn trớc n= 0, trị số của B xác định theo các
điều kiện ổn định và ứng suất.
1. Xác định B theo điều kiện ổn định.
H1

B = Kc .

f(

1
+ n 1 )
n

Trong đó:
H1- Chiều cao mặt cắt cơ bản; H1 = 124,17 (m).
- Hệ số ma sát =0,65.
1 - Dung trọng của đập 1 =2,4 (T/m3) .
n -

Dung trọng của nớc n =1(T/m3).
n - Hệ số mái thợng lu n = 0.
1 - Hệ số cột nớc còn lại sau màng chống thấm. Vì đập cao, công

trình quan trọng nên cần thiết phải xử lý chống thấm cho nền bằng cách
phụt vữa tạo màng chống thấm. Trị số 1 xác định theo mức độ xử lý
nền, sơ bộ có thể chọn 1 =0,4ữ0,6 (ở đây ta chọn 1 =0,5).
Kc- Hệ số an toàn ổn định cho phép. Theo quan điểm tính toán ổn
định theo quy phạm mới, ổn định của công trình trên nền đợc bảo đảm
khi:
m

nc .Ntt K R
n
Trong đó:
nc- Hệ số tổ hợp tải trọng nc =0,9 .
m- Hệ số điều kiện làm việc , m=0,95 .
Kn- Hệ số tin cậy Kn =1,25 .
Ntt và R lần lợt là giá trị tính toán của lực tổng quát gây trợt và của
lực chống trợt giới hạn. Công thức trên có thể viết dới dạng:

trang 77

n K
R
c n
N tt
m

So sánh với công thức tính ổn định trong quy phạm cũ có thể coi
Kc=

n c .K n 0,9.1,25
= 1,184
=
0,95
m

124,17
B =1,184 . 0,65.( 2,4 + 0 0,5) =119(m).
1



2. Xác định B theo điều kiện ứng suất.
H1

B = 1
n

124,17

(1 n ) + n(2 n ) 1

= 2,4
1

(1 0) + 0.(2 0) 0,5

= 90 (m).

3. Chọn trị số B: Để thoả mãn đồng thời cả hai điều kiện ổn định và
ứng suất, ta chọn B là trị số lớn nhất trong 2 trị số trên B =119 (m).
2.2. Xác định cao trình đỉnh đập.
Cao trình đỉnh đập đợc xác định theo các công thức sau.
đ1=MNDBT + h1 + s 1 + a1 .
đ2=MNLTK + h2 + s 2 + a2 .
đ3=MNLKT+ h3 + s 3 + a3 .
Trong đó:
h - độ dềnh do gió.
s - độ dềnh cao nhất của sóng.

a - độ vợt cao an toàn.
Đối với công trình cấp I: a1 = a2 = 1 (m), a3 = 0,7 (m).
Cao trình đỉnh đập chọn theo trị số nào lớn nhất trong các kết quả tính
toán.
2.2.1. Xác định h.
V2D

h=2.10-6. gH Cos s (m) .
Trong đó:

V vận tốc gió tính toán.
D - đà sóng ứng với các mực nớc khác nhau.
g - gia tốc trọng trờng, g= 9,81 (m/s2).
H- chiều sâu nớc trớc đập .
s- góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hớng gió , s=00.
trang 78

2.2.2. Xác định s .
Độ dềnh cao nhất của sóng đợc xác định nh sau.
s =k s . hs1%

Trong đó : k s đợc xác định theo quy phạm : QPTL- C1-78 .
hs1%- chiều cao sóng với mức bảo đảm 1% ; đợc xác định nh
sau (theo QPTL- C1-78):
- Giả thiết trờng hợp đang tính toán là sóng nớc sâu :
(H>0,5

- Tính các đại lợng không thứ nguyên

g.t
,
V

g.D
V2

Trong đó: t(s) - thời gian gió thổi liên tục (t=6 giờ =21600s).
g.t g.D
tra đồ thị 35 của QPTL-C1-78 ta
,
V V2
g.h tb
g.t
xác định đợc các đại lợng không thứ nguyên
và tb . Chọn cặp giá
2
V
V

-Từ các đại lợng

trị nhỏ nhất. Từ đó ta xác định đợc htb , ttb .

- Bớc sóng trung bình đợc xác định nh sau: tb =

g.t 2tb
2

- Kiểm tra lại điều kiện sóng nớc sâu.
- Tính hs1% =k1% .htb .
2.2.3. Kết quả tính toán.
Từ bảng kết quả tính toán ta chọn đợc cao trình đỉnh đập là : 482 (m).
2.3. Bề rộng đỉnh đập.
Vị trí công trình thủy điện L2 cách thành phố Hà Nội khoảng 340km đờng bộ, gồm 333 (km) theo Quốc lộ 32 và 7(km) đờng làm mới vào công
trình nối từ xã Mờng Kim, huyện Than Uyên.
Đờng vào công trình nối từ Quốc lộ 32 tại xã Mờng Kim, chạy dọc theo
bờ phải suối Nậm Kim và bờ trái sông Nậm Mu vào công trình. Tuyến đờng dài 7km và 2 cầu qua suối Nậm Bốn và sông Nậm Mu.
Ngoài đờng bộ, các hàng hoá siêu trờng siêu trọng sẽ vận chuyển từ
cảng Hải phòng theo đờng sắt đến ga Bảo Lạc, huyện Văn Bàn, tỉnh Lào
Cai, sau đó vận chuyển bằng đờng bộ đến thị trấn Than Uyên theo Quốc
lộ 279 đến xã Mờng Kim, huyện Than Uyên. Từ Mờng Kim (QL32) vào
công trình theo tuyến đờng mới .
Do yêu cầu giao thông nên tôi chọn bề rộng đỉnh đập là: B = 10 (m).
2.4. Thiết bị thoát nớc và hành lang trong thân đập.
Các hành lang trong thân đập có tác dụng tập trung nớc trong thân
đập và nền, kết hợp để kiểm tra, sữa chữa; hành lang ở gần nền để sử
dụng phụt vữa chống thấm. Kích thớc hành lang chọn theo yêu cầu sử
trang 79

dụng. Hành lang phụt vữa chọn theo yêu cầu thi công; các hành lang
khác chọn không nhỏ hơn 1,2x1,6(m 2). Theo chiều cao đập, bố trí hành
lang ở các tầng khác nhau, tầng nọ cách tầng kia (15ữ20) (m). Cao trình
và kích thớc các hành lang đợc thể hiện trong bản vẽ Chính diện thợng lu đập.
2.5. Xử lý chống thấm và gia cố nền đập.
Nền đập, bao gồm cả nền đập dâng, đập tràn và cửa lấy nớc vào nhà
máy thuỷ điện, đợc thiết kế trên đá lớp IIA của đá phun trào Octophia,
riêng đoạn đập ở hai vai nơi có nơi có chiều cao nhỏ hơn 20 m, để giảm
khối lợng đào sẽ đợc đặt trên lớp IB.
Đá dới nền đập có mức độ nứt nẻ trung bình, hệ số thấm trung bình và
nhỏ. Để chống thấm cho nền và gia cố nền đập, ta khoan phụt xi măng ở
nền đập.
Bảng kết quả xác định cao trình đỉnh đập
TT

Thông số

1
2
3
4
5

MN tính toán (m)
Cao trình đáy sông (m)
Cột nớc tính toán H (m)
Vận tốc gió V (m/s)
Đà gió D (m)
Chiều cao nớc dềnh do gió h
6 (m)
7 Chiều cao an toàn a (m)
8 t (s)
9 g.t/V
10 g.D/V2

Trờng hợp tính toán
MNDBT MNLTK MNLKT
475
478,17
480,54
354
354
354
121
124,17
126,54
35,01
10,98
10,98
1063
1870
2000
0,0024
1
21600
6052,4
8,5

0,0004
1
21600
19298,4
152,2

0,0004
0,7
21600
19298,4
152,2

11 g.ttb/V

0,75

1,7

1,7

12 g.htb/V2

0,0065

0,02

0,02

13 ttb (s)

2,68

1,90

1,90

14
15
16
17
18
19

0,81
11,19
2,1
1,71
0,099
0,073

0,25
5,65
2,1
0,52
0,049
0,043

0,25
5,65
2,1
0,52
0,048
0,043

htb (m)
tb (m)
k1
hs1(m)
tb /H
htb/tb

trang 80

20
21
22
23

ks
s (m)
Cao trình đỉnh đập (m)
Chọn cao trình đỉnh đập (m)

1,18
2,01
478,01

1,12
0,58
479,75

1,12
0,58
481,82
482

Chơng 3: thiết kế đập tràn và tiêu năng
3.1. Mặt cắt đập tràn .
Chọn mặt tràn dạng Ôphixêrốp không chân không, vì loại này có hệ
số lu lợng tơng đối lớn và chế độ làm việc ổn định.
Cách xây dựng mặt cắt đập tràn nh sau:
- Cao trình ngỡng tràn : ng = 463 (m) (Tràn có cửa van).
- Chọn hệ trục toạ độ xoy có : trục Ox ngang cao trình ngỡng tràn , hớng về hạ lu; trục Oy hớng xuống dới; gốc O ở mép thợng lu đập, ngang
cao trình ngỡng tràn.
- Vẽ đờng cong theo tọa độ Ôphixêrốp trong hệ trục toạ độ đã chọn.
Khi xả với lũ thiết kế thì MNLTK = 478,17 (m). Vì vậy cột nớc thiết kế
của tràn là: Htk = MNLTK-ng = 478,17 463 = 15,17 (m). Toạ độ đờng
cong mặt đập không chân không.

x
H tk

0,00

y
H tk

0,13

x
0,00

y
1,90
trang 81

0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40

0,04
0,01
0,00
0,01
0,06
0,15
0,26
0,39
0,57
0,87

1,51
3,02
4,53
6,04
7,55
9,06
12,08
15,10
18,12
21,14

0,54
0,11
0,00
0,11
0,91
2,22
3,87
5,93
8,53
13,18

3.2. Tính toán tiêu năng .
Khi xây dựng công trình trên sông thì mực nớc phía thợng lu sẽ dâng
lên nghĩa là thế năng dòng nớc tăng lên. Khi dòng chảy đổ từ thợng lu về
hạ lu, thế năng đó chuyển thành động năng, một phần động năng phục
hồi thành thế năng (bằng mực nớc hạ lu), phần còn lại nếu không có giải
pháp tiêu hao hữu hiệu thì sẽ gây xói lở nghiêm trọng ảnh hởng đến an
toàn công trình. Vì vậy cần phải tiêu năng cho công trình.
3.2.1.Chọn hình thức tiêu năng.
Để tiêu hao năng lợng thừa của dòng nớc, thờng áp dụng các hình
thức sau:
+ , Tiêu năng mặt .
+ , Tiêu năng đáy .
+ , Tiêu năng phóng xa .
Tiêu năng phóng xa bao gồm hai quá trình: một phần tiêu năng trong
không khí và một phần tiêu năng ở lòng sông. Chiều dài phóng xa càng
lớn càng có lợi. Đối với đập càng cao, chiều dài phóng xa càng lớn. Trái
lại, với đập thấp nớc phóng xa sẽ gần chân đập, nên việc dùng hình thức
tiêu năng phóng xa bị hạn chế.
Đối với TTĐ L2 do đập tơng đối cao và điều kiện địa chất tốt nên tôi
chọn hình thức tiêu năng phóng xa.
3.2.2. Thiết kế mũi phun.
+ Góc nghiêng của mũi phun đợc xác định căn cứ vào điều kiện
chiều dài dòng phun xa, đồng thời thể tích bê tông ở chân đập tăng tơng
đối ít. Thông thờng chọn = 30ữ35o. Trong đồ án này tôi lấy = 30o.
+ Cao trình mũi phun phải cao hơn mực nớc lớn nhất ở hạ lu ít nhất
là 1(m) để đảm bảo dòng phun vào không khí và tránh nớc hạ lu ngập
mũi phun. Đối với TTĐ L2 mực nớc hạ lu lớn nhất là MNHLKT=383,5 (m).
Do đó tôi chọn mũi phun = 400 (m).
+ Bán kính cong R nối tiếp mặt đập và mũi phun phải đảm bảo cho
dòng chảy không tách khỏi mặt đập và mũi phun, tránh hiện tợng áp lực
trang 82