Đồ Án Công trình hồ chứa nước Thành Sơn

MỞ ĐẦU

Nền kinh tế của nước ta chủ yếu phát triển từ nông nghiệp, để tăng năng suất cây trồng thì thủy lợi là biện pháp hàng đầu. Từ trước đến nay nghành thủy lợi đã đạt được những thành tích đáng kể trong công tác xây dựng công trình, phòng chống lũ, quy hoạch tưới tiêu
Ninh thuận là một tỉnh duyên hải Nam trung bộ có điều kiện tự nhiên khắc nghiệt, nhiều khu vực trong tỉnh đã hình thành được mạng lưới công trình thủy lợi khai thác hiệu quả cơ bản về lưu lượng dòng chảy của các sông suối, điều đó giải quyết phần nào nhu cầu dùng nước cho đời sống sản xuất nông nghiệp cho toàn tỉnh trong thời gian qua. Người dân chủ yếu sống bằng sản xuất nông nghiệp, hiện tỉnh vẫn còn là một tỉnh nghèo của nước ta, mặc dù tỉnh có nhiều tiềm năng lớn về đất đai, rừng, biển, khí hậu, du lịch và nguồn nhân lực dồi dào.
Xuân Hải là một xã miền núi của tỉnh Ninh Thuận qua điều tra về dân sinh kinh tế, phát triển nông nghiệp, các biện pháp thủy lợi .thấy rằng cần có giải pháp về thủy lợi mới đem lại hiệu quả kinh tế lớn cho khu vực canh tác mà cụ thể là xây dựng hồ chứa nước và hệ thống công trình khu tưới.
Công trình hồ chứa nước Thành Sơn được xây dựng lên sẽ giải quyết được một số vấn đề sau:
Về nông nghiệp: Giải quyết tình trạng thiếu nước tưới vào mùa khô cho 200 ha, đồng thời cung cấp nước ngọt để nuôi trồng thủy sản.
Về chăn nuôi: Khi nông nghiệp ổn định sẽ tạo nguồn thức ăn dồi dào, giúp mở rộng qui mô các đàn gia súc ( dê, cừu )
Về sinh hoạt: Cung cấp cho nhân dân địa phương theo nhu cầu dùng nước trong vùng, không những nguồn nước mặt mà còn cả nguồn nước ngầm.
Cải tạo môi trường: Tạo điều kiện cho thảm thực vật trong vùng thêm phong phú cải tạo khí hậu, đất đai trong vùng, cân bằng sinh thái một cách có hiệu quả.
Từ những phân tích trên chúng ta thấy rằng cần phải xây dựng hồ chứa nước Thành Sơn là rất cần thiết. Nhằm giải quyết nhu cầu dùng nước trong thời kỳ hiện nay và cho tương lai, nó gắn liền với lợi ích và sự phát triển kinh tế của vùng nói riêng, cũng như tỉnh Ninh Thuận nói chung.

PHẦN I
THIẾT KẾ CƠ SỞ

CHƯƠNG I: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

§1.1 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ, ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH, ĐỊA MẠO
1.1.1 Vị trí địa lý
Hồ chứa nước Thành Sơn xây dựng trên suối Ro, thuộc xã Xuân Hải, huyện Ninh Hải, tỉnh Ninh Thuận. Khu hưởng lợi nằm gọn trong xã Xuân Hải khoảng 200 ha ở độ cao 20 – 22 m so với mặt nước biển.
Vị trí công trình đầu mối có tọa độ:
108009’10” – 109014’25” Kinh độ Đông
11018’30”- 12009”15” Vĩ độ Bắc
1.1.2 Đặc điểm địa hình địa mạo
1. Đầu mối
Trong khu vực tiểu dự án, cụ thể phân ra 2 đơn nguyên địa mạo chính là: dạng địa hình đồi núi – bóc mòn và dạng địa hình thung lũng – tích tụ. Dạng địa hình bóc mòn phát triển trên các khu có độ cao từ 25- 70m. Bao gồm các đỉnh núi cao ,các sườn dốc bao bọc phần thung lũng lòng hồ. Dạng điạ hình tích tụ bao gồm phần thung lũng giữa núi , các thềm sông suối và bãi bồi, dạng địa hình này phát triển theo hướng kéo dài từ Đông Bắc xuống Tây Nam, với sự đặc trưng và chiều rộng hẹp , bề mặt tương đối bằng phẳng. Cao độ thay đổi từ 25 – 33 m.
Lớp phủ thực vật của vùng thay đổi rõ rệt theo từng độ cao. Trên núi cao , lớp phủ thực vật còn khá phong phú, càng xuống thấp lớp phủ càng thưa dần.Vùng thấp nhiều chỗ đất bị khai thác triệt để , có chỗ bọ trơ sỏi đá. Nói chung thực vật nghèo nàn và mỏng làm cho khả năng giữ nước của lưu vực càng kém đi.Với đặc trưng dạng địa hình tại khu vực nghiên cứu cho thấy có thể hình thành một số hồ nước có dung tích lớn hơn 2 triệu m3, mặt cắt ngang lòng hồ có dạng chữ V, mặt bằng thi công tương đối thuận lợi.
2. Khu tưới
Khu tưới nằm dọc hai bên bờ và đường liên xã Thành Sơn. Hiện khu tưới đã được canh tác bằng nguồn nước đập. Địa hình có hướng dốc chính từ Bắc xuống Nam và dạng dốc phụ từ Đông sang Tây. Tuy nhiên trong khu tưới địa hình có dạng bát úp nên diện tích thực tưới nhỏ hơn nhiều so với diện tích tự nhiên. Khu tưới bên kia đường liên xã trước kia là khu rừng thưa ,bui rậm, hiện nay người dân bắt đầu khai hoang .Địa hình hiện nay bị chia cắt khá lớn bởi các tụ thủy và cũng có dạng bát úp.
3. Đặc trưng lòng hồ ( V – F – Z)
Đường đặc tính lòng hồ được xác định trên cơ sở bình đồ lòng hồ tỷ lệ 1/2000 và tổng hợp trong bảng 1-1, (biểu diễn trong đồ thị quan hệ V FZ).
Bảng 1-1: Đặc trưng địa hình của kho nước
Cao độ Z (m) 25 25.5 26 26.5 27 27.5 28 28.5
D.tích F(103m2) 3 12 151 210 272 347 450 564
D.tích V (103m3) 1 5 39 129 249 404 602 855
Cao độ Z (m) 29 29.5 30 31.5 32 32.5 33
D.tích F(103m2) 711 868 1056 1729 1988 2286 2629
D.tích (103m3) 1173 1567 2048 4154 4985 5982 7178



§1.2 ĐẶC ĐIỂM THUỶ VĂN KHÍ TƯỢNG
1.2.1 Đặc điểm khí tượng
Ngoài chế độ khí hậu nhiệt đới gió mùa, khu vực tiểu dự án còn chịu ảnh hưởng của khí hậu Nam Trung Bộ, với đặc điểm nổi bật của khí hậu là khô hạn, khắc nghiệt. Lượng mưa trung bình nhiều năm lưu vực và khoảng 900mm, tiến trình mưa hàng năm chia làm hai mùa rõ rệt : mùa mưa và mùa khô. Mùa khô bắt đầu từ tháng 12 đến tháng 8 năm sau. Mùa mưa bắt đầu từ tháng 9, kết thúc tháng 11, chỉ tồn tại 3 tháng nhưng lượng mưa chiếm tới 54% lượng mưa năm. Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu được thiên nhiên ưu đãi có lượng bức xạ hàng năm lên đến 150- 170kcal/ cm2.
1. Nhiệt độ
Khu vực nghiên cứu có nhiệt độ cao quanh năm, trị số trung bình nhiều năm Tcp= 27,10C ,chênh lệch nhiệt độ tháng nóng nhất, tháng nhỏ nhất từ 5- 60C, nhiệt độ trung bình ngày đều đạt 250C trừ một số ngày mùa đông có đợt gió mùa cực đới hoạt động mạnh . Nhiệt độ không khí trung bình nhiều năm theo trạm đo Nha Hố thể hiện trong bảng 1-2
Bảng 1-2

Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
Tcp 24,6 23,2 27,2 28,4 28,7 28,7 28,6 29,0 27,3 26,6 25,9 24,6 27,1
T MAX 33,5 35,2 36,2 36,6 38,7 40,5 39,0 38,9 36,5 34,9 34,5 34,0 40,5
T MIN 15,5 15,6 18,9 20,7 22,6 22,5 22,2 21,2 20,8 19,3 16,9 14,2 14,2

2. Độ ẩm không khí
Cũng mang đặc điểm của khí hậu vùng, độ ẩm không khí tương đối cao, quanh năm trị trung bình 75% , tháng nhỏ nhất là tháng I đạt 69% , mùa mưa độ ẩm trung bình tháng từ 78% - 80% . Đặc trưng độ ẩm trung bình các tháng và cực trị được thể hiện ở bảng 1-3
Bảng 1- 3
Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
Ucp 69 70 70 73 78 76 76 71 80 83 78 72 75
Umin 20 24 14 22 28 26 24 26 23 39 38 16 14

3. Nắng
Số giờ nắng các tháng đầu mùa khô (tháng XII- tháng V ) rất lớn, trung bình từ 200 giờ / tháng, giảm dần ở các tháng cuối mùa khô , nhỏ nhất ở các tháng mùa mưa,180 giờ vào tháng X.
Số giờ nắng ở các tháng trung bình trong năm theo bảng 1- 4
Bảng 1- 4
THÁNG I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
Số giờ 266 271 312 268 247 183 242 206 198 183 191 222 2789

4. Chế độ gió
Khu vực nghiên cứu có hai mùa gió chính là gió mùa Đông và mùa Hạ, trị số trung bình năm là 2,3 m/s ; tháng lớn nhất chênh lệch tháng nhỏ nhất 1m/s.
Vận tốc 8 hướng gió chính theo các tần suất thiết kế ghi ở bảng 1- 5

Bảng 1- 5
P% 2 4 10 20 50
N 25,07 22,29 18,46 15,35 10,57
NE 19,50 18,50 16,97 15,54 12,86
E 15,80 14,61 13,79 12,92 10,98
SE 18,80 17,38 15,35 13,61 10,73
S 19,27 18,16 16,44 14,79 11,59
SW 25,94 23,38 19,78 16,77 11,96
W 24,49 22,34 19,14 16,25 11,,07
NW 34,77 29,98 23,49 18,37 10,87

5. Lượng bốc hơi
a) Bốc hơi bề mặt lưu vực hồ
Z0lv= 700mm
b) Bốc hơi mặt nước hồ
Bốc hơi mặt nước hồ là 2072 mm
6. Tổn thất bốc hơi mặt hồ
Được tính bằng chênh lệch bốc hơi mặt hồ và bốc hơi lưu vực: ∆Z = Z0 – Zđ
Trong đó :
Z0 - Lượng bốc hơi mặt nước hồ
Zđ – Lượng bốc hơi mặt nước đất (Zđ = Z0lv)
∆Z = 2072- 700 = 1372 mm.
Căn cứ vào giá trị ∆Z đã tính ở trên,theo tỷ lệ phân phối của lượng bốc hơi đo bằng ống Piche, ta xác định được lượng bốc hơi hàng tháng tại khu vực hồ Thành Sơn.
Bảng tổn thất bốc hơi mặt hồ các tháng 1-6
Bảng 1- 6
THÁNG I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
∆Z(MM) 124 124 151 129 111 113 131 149 82 688 80 110 1372

1.2.2 Đặc điểm thủy văn
Qua những đặc trưng cơ bản của lưu vực và điều kiện khí hậu nêu trên cho ta thấy khả năng điều tiết của lưu vực kém, dòng chảy năm không điều hòa. Dòng chảy cũng chia làm 2 mùa lũ và mùa kiệt. Mùa lũ dòng chảy lớn ,lượng nước dư thừa gây ngập úng,mùa kiệt thì dòng chảy nhỏ, không đáp ứng nhu cầu sản xuất và sinh hoạt làm cản trở sự phát triển kinh tế của khu vực hưởng lợi.
1. Lượng mưa khu vực
Khu vực có quy luật biến đổi lượng mưa theo không gian tăng dần từ Đông sang Tây và Nam – Bắc. Lưu vực hồ Thành Sơn nằm giữa ba trạm đo mưa Nha Hố, Ba Tháp và Tân Mỹ.
Phía Tây lưu vực có trạm đo Tân Mỹ X0 = 1000mm
Phía Đông lưu vực có trạm đo Ba Tháp X0 = 800 mm
Phía Nam hạ lưu của lưư vực có trạm đo Nha Hố X0 = 800mm
Vậy lượng mưa nằm trung bình theo tiến trình mưa bằng bình quân 2 trạm đo Ba Tháp và Tân Mỹ.
X0lv = (1000 + 800)/2= 900mm
2. Lượng mưa gây lũ
Bảng 1- 7
P% 1 1,5 2 10 Thông số
Xp(mm) 338 309 228 178 Xcp=94,5mmm Cv=0,7 Cs=2,17

3. Lượng mưa tưới: được xác định theo trạm đo Nha Hố.
Bảng kết quả tính lượng mưa năm tần suất thiết kế Xp (mm)
Bảng 1 – 8
P% 50 75 Thông số
Xp (mm) 709 601 Xcp = 800mm Cv= 0,25 Cs= 3 Cv
Bảng phân phối lượng mưa tần suất thiết kế P= 75% các tháng X (mm)
Bảng 1- 9
Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
Xp(mm) 0,0 0,0 24,3 36,8 63,9 17 82,3 61,8 80,0 124 78,8 31,5 601

4. Dòng chảy năm chuẩn
Bảng đặc trưng dòng chảy năm
Bảng 1 – 10
Đặc trưng Đơn vị Giá trị
Diện tích lưu vực Km2 30
Lớp dòng chảy năm chuẩn Y0 Mm 297
Môđuyn dòng chảy M0 l/s.km2 9,43
Lưu lượng dòng chảy năm chuẩn φ0 M3/s 0,156
Tổng lượng dòng chảy năm chuẩn W0 106m3 4,684

Bảng đặc trưng thủy lý địa hình lưu vực
Bảng 1- 11
ĐẶC TRƯNG ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ
Diện tích lưu vực Km2 30
Chều dài sông Km 6,9
Độ dốc trung bình % 12,1
Độ rộng trung bình lưu vực Km 2,41

5. Thông số thống kê dòng chảy năm thiết kế (m3/s)
Đặc trưng dòng chảy năm thiết kế tuyến hồ
Bảng 1- 12
Đặc trưng Đơn vị Thông số
p- 75% Q0 = 0,0283; Cv=0,52; Cs= 2 Cv
Lưu lượng năm Qp M3/s 0,148
Tổng lưu lượng năm Wp 106m3 4,684

Bảng 1- 13
Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
Qđ75% 0,039 0,026 0,019 0,021 0,103 0,109 0,075 0,086 0,189 0,613 0,416 0,079 0,148

6. Phân phối dòng chảy năm thiết kế
Bảng kết quả phân phối dòng chảy Q(m3/s) ; W(103m)
Bảng 1- 14
Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
Qđ75% 0,039 0,026 0,019 0,021 0,103 0,109 0,075 0,086 0,189 0,613 0,416 0,079 0,148
Wđ75% 104 63 51 54 276 283 201 230 490 1642 1078 212 4,684

7. Dòng chảy lũ
Lưu lượng đĩnh lũ Qmax(m3/s) thiết kế hồ Thành Sơn.
Bảng 1- 15
P% 0,5 1,5 10
Q(m3/s) 515,3 368,8 132

Quá trình thiết kế ứng với tần suất p = 1,5% cho theo bảng sau
Bảng 1 – 16
T Q0,5% Q1,5% T Q0,5% Q1,5% T Q0,5% Q1,5%
(Giờ) (m3/s) (m3/s) (Giờ) (m3/s) (m3/s) (Giờ) (m3/s) (m3/s)
1 19.6 13.9 9 112.6 80,6 17 55.1 39,3
2 25.6 18.3 10 370.1 264,9 18 55.1 39,3
3 85.6 61.1 11 515.3 368,8 19 55.1 39,3
4 118.6 84.8 12 211.6 151,5 20 32.5 23,2
5 161.3 115.6 13 153.6 110,0 21 26.5 19,1
6 201.7 144.4 14 92.3 66,6 22 22.3 15,9
7 143.6 102.9 15 70.5 50,3 23 21.6 15,4
8 135.5 97 16 60.5 43,3 24 21.3 15,2

Lưu lượng đỉnh lũ mùa kiệt
Bảng 1- 17
THÁNG I II III IV V VI VII VIII
Qp =10% 0 0 0 5,3 20,7 20,7 13,2 21,5

§1.3 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT
1.3.1 Tổng quan toàn vùng
Trong khu vực nghiên cứu có mặt các đá cổ trầm tích và đệ tứ. Các đá cổ là các thành tạo mácma thành phần trung tính đến acid bao gồm granit, qranodionit Thành phần khoáng vật tạo đá chủ yếu là thạch an, fenpat mica, và một số ít khoáng vật phụ khác. Các trầm tích đệ tứ là sản phẩm của các quá trình bào mòn xâm thực vận chuyển tích tụ.
1.3.2 Đặc điểm về địa chất thủy văn
Địa hình lòng hồ tương đối bằng phẳng, chủ yếu là địa hình thềm suối. Phần lòng hồ ứng với dạng thềm sông, suối là các tích tụ đá nguồn gốc Aluvi và Deluvi có thành phần phổ biến là cát,cuội sỏi, á cát, sét và dăm sạn á sét, bề dày thay đổi từ 3-6m.
Các dải bờ hồ bao quanh là các thành tạo Peluvi và Eluvi gồm các lớp á sét hỗn hợp dăm sạn á sét.
Đá gốc bị chôn vùi dưới sâu, các điểm xuất lộ nằm ngoài phạm vi chứa nước . Theo bản đồ địa chất khu vực, trong vùng lòng hồ và các dải bờ hồ bao quanh, không có đứt gãy đi qua .
Nước dưới đất rất nghèo, các đá gốc và phần lớn lớp vỏ phong hóa đều không có khả năng chứa nước. Nước chỉ tồn tại trong các lớp đá cuội sỏi, á cát bồi tích với trữ lượng rất nhỏ. Nguồn cung cấp chủ yếu cho nước dưới đất là mưa.
1.3.3 Đặc điểm địa chất địa điểm xây dựng công trình
- lớp 1 a: lớp cát chứa ít sạn, màu xám nâu, trạng thái ẩm vừa, kết cấu cấu chặt vừa, thành phần chủ yếu là bụi cát sạn.
- Lớp 1 a’: Lớp sạn thạch anh chứa ít sét, màu xám nâu, xám vàng, trạng thái ẩm, kết cấu chặt vừa, thành phần chủ yếu là dăm sạn.
- Lớp 1 b’: Lớp đá tảng kích thước 30 – 50cm, chứa ít sạn dăm thạch anh, sét màu nâu.
- Lớp 1 c: Lớp cuội sỏi chứa ít sét, cát. Trạng thái bão hòa nước, kết cấu chặt vừa, kích thước cuội > -5 ư 10cm, độ mài mòn tốt.
- Lớp 2a: Đá Grannít phong hóa nhẹ, nứt nẻ vừa, khe nứt rộng từ 1 – 2mm, được lấp nhét bởi các mạch thạch anh, can xi, các khe nứt chạy dọc theo nén khoan là chủ yếu, cấu tạo khối, kiến trúc hạt thô.
- Lớp 2: Đá Grannít phong hóa nhẹ, kích thước khe nứt <= 1mm, tạo khối kiến trúc hạt thô cứng nhắc, các khe nứt lấp mạch thach anh, đá thấm nước kém.
1.3.4 Đặc điểm đất đai thổ nhưỡng
Đất trong khu tưới chủ yếu là loại đất ferarít phát triển trên nền đá Granít, thành phần cơ giới là đất cát thịt nhẹ, tầng canh tác dày hơn 100cm, độ dốc từ 0 ư 80% phù hợp với các loaị cây trồng như mía bông.
§1.4 Tình hình vật liệu xây dựng
Qua kết quả khảo sát đã xác định được 3 mỏ vật liệu đất đắp:
+ Mỏ I nằm trong lòng hồ.
+ Mỏ II nằm bên vai phải tuyến đập.
+ Mỏ III nằm bên vai trái tuyến đập.
Các mỏ vật liêụ đều có thể khai thác bằng cơ giới rất thuận tiện.
Tóm tắt các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đắp đập
Bảng 1 - 18
CÁC ĐẶC TRƯNG Đơn vị Mỏ I Mỏ II Mỏ III
Sỏi % 3,7 11,4 13,0
Cát % 57 72,0 54,0
Bụi % 16 12,3 15,5
Sét % 23,3 14,3 17,5
Độ ẩm tự nhiên Wtn % 14,7 14 15,5
Tỷ trọng: ∆ 2,68 2,66 2,65
Độ ẩm thích hợp: Wop % 15 8,03 14,1
Dung trọng tốt nhất: γcmax T/m3 1,78 1,80 1,8
Lực dính kết T/m2 2,5 2,2 2,4
Góc ma sát trong: φ 180 200 200
Hệ số thấm: K m/s 1.10-7 2.10-7 1.10-7
1.4.1 Vật liệu cát, sỏi:
Qua kết quả khảo sát bãi sông cách công trình 10km, sỏi cách vị trí công trình từ 3 – 4km về phía hạ lưu.
1.4.2 vật liệu đá
Theo kết quả điều tra xác định được 2 vị trí:
+ Bãi 1: Nằm phía thượng lưu tràn.
+ Bãi 2: Nằm phía hạt cách tuyến công trình từ 2km.
- Loại đá Granít hạt thô cấu tạo khối rắn chắc.
- Khối lượng, chất lượng đảm bảo theo yêu cầu thiết kế.
- Các chỉ tiêu cơ lý của đá γ = 2,5 T/m3; φ= 300.