Thạc Sĩ Công trình thủy điện Đăk Psi 5

LỜI NÓI ĐẦU
Nước ta đang trong thời kỳ phát triển nên nhu cầu năng lượng cần cho nền kinh tế quốc dân và cho sinh hoạt là rất lớn. Đặc biệt trong thời đại hiện nay trên thế giới vấn đề năng lượng đang ngày càng cạn kiệt thì việc tìm kiếm nguồn cung cấp năng lượng cho nền kinh tế nước ta sẽ trở nên càng có ý nghĩa. Xây dựng trạm thủy điện là một nhu cầu rất bức thiết hiện nay. Đây là nguồn năng lượng sạch và rất rẻ, không ô nhiễm môi trường nên thường được xem xét lựa chọn đầu tiên.
Hiện nay chính phủ đã có chiến lược phát triển điện lực đến năm 2020. Theo quy hoạch phát triển điện lực Việt Nam thì đến năm 2020 sẽ hoàn thành xây dựng các trạm thủy điện lớn. Công trình thủy điện Đăk Psi 5 dự kiến xây dựng trên sông Đăk Psi, thuộc địa phận xã Đăk Psi, huyện Đăk Hà, tỉnh Kon Tum.
Với mong muốn được đóng góp sức mình vào sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, em đã cố gắng hết mình để được học tập và trau dồi kiến thức dưới mái trường Đại học Thuỷ lợi.
Sau thời gian nỗ lực phấn đấu học tập tại trường, đến nay em đã vinh dự được nhận đồ án tốt nghiệp với đề tài:” Thiết kế cụm đầu mối công trình thủy điện Đăk Psi 5”, thuộc xã Đăk Psi, huyện Đăk Hà, tỉnh Kon Tum từ khoa Công trình trường Đại học Thuỷ Lợi, dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo TS. Nguyễn Ngọc Thắng và cô giáo ThS. Chu Thị Xuân Hoa.
Để hoàn thành đồ án này, lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn tớiTS. Nguyễn Ngọc Thắng và ThS. Chu Thị Xuân Hoa đã dành nhiều thời gian, tâm huyết tận tình hướng dẫn em trong quá trình làm đồ án. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong trường đã giảng dạy, giúp đỡ và truyền đạt kiến thức cho em trong suốt quá trình học tập tại trường. Những kiến thức mà em được học tập sẽ là tài sản vô giá, là cơ sở vững chắc trong quá trình công tác sau này. Em vô cùng biết ơn gia đình, bàn bè đã luôn động viên, ủng hộ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em học tập và rèn luyện.
Mặc dù có nhiều cố gắng, nhưng do thời gian có hạn nên trong đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong các thầy cô giáo, bạn bè góp ý để em sửa chữa, hoàn thiện đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên
PHẠM QUANG TUẤN

MỤC LỤC

PHẦN I. TÀI LIỆU THIẾT KẾ 8
CHƯƠNG I .TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 9
I. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ 9
II. CÁC ĐẶC TRƯNG LƯU VỰC 9
CHƯƠNG II. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 10
I. ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 10
1. Đặc điểm khí tượng chung 10
2. Các đặc trưng khí tượng của vùng dự án 10
2.1. Chế độ ẩm 10
2.2. Chế độ nhiệt 10
2.3. Chế độ gió 11
2.4. Chế độ mưa 12
2.4.1. Mưa trung bình nhiều năm trong lưu vực 12
2.4.2. Lượng mưa trung bình lưu vực đến tuyến công trình Đăk Psi5 13
2.5. Chế độ bốc hơi 13
2.6. Chênh lệch tổn thất bốc hơi 14
3.1. Dòng chảy lũ 14
3.2. Lũ phục vụ dẫn dòng thi công 14
3.3. Dòng chảy bùn cát 14
II. ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH, ĐỊA CHẤT THỦY VĂN 16
1. Điều kiện địa chất chung 16
1.1. Điều kiện địa hình, địa mạo của khu vực công trình 16
1.2. Cấu trúc địa chất 16
2. Điều kiện địa chất thuỷ văn chung 18
2.1.Nước mặt 18
2.2.Nước ngầm 18
2.3.Các hoạt động kiến tạo trong khu vực dự án 18
3. Điều kiện địa chất tuyến kênh, bể áp lực và nhà máy 19
4. Vật liệu xây dựng 21
4.1. Các bãi VLXD đất khảo sát cho đập chính 21
4.2. Vật liệu xây dựng cát sỏi 22
4.3. Vật liệu xây dựng đá 22
PHẦN II. THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN CHỌN CHƯƠNG I GIẢI PHÁP VÀ BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH 23
CHƯƠNG I GIẢI PHÁP VÀ BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH 24
I. BỐ TRÍ SƠ BỘ CÁC HẠNG MỤC CHÍNH CỦA CÔNG TRÌNH 24
1. Đập dâng 24
2. Đập tràn 25
2.1. Ngưỡng tràn 25
2.2. Phương án về bề rộng tràn 25
3. Tuyến năng lượng 26
II. SO SÁNH LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ CỦA CÔNG TRÌNH 26
1. Lựa chọn tuyến công trình đầu mối 26
2. Lựa chọn mực nước dâng bình thường (MNDBT), mực nước chết 27
2.1. Xác định mực nước chết (MNC) 27
2.2. Xác định mực nước dâng bình thường (MNDBT) 27
CHƯƠNG II CẤP BẬC CÔNG TRÌNH, CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 29
I. NHIỆM VỤ VÀ QUY MÔ CÔNG TRÌNH 29
1. Nhiệm vụ 29
2. Quy mô dự án 29
II. CẤP BẬC CÔNG TRÌNH 29
III. CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 29
1. Tần suất tính toán 30
2. Các hệ số 30
CHƯƠNG III THIẾT KẾ ĐẬP DÂNG NƯỚC 31
I . TÍNH TOÁN MỰC NƯỚC LỚN NHẤT 31
1. Tính mực nước lũ thiết kế ứng với lưu lượng lũ thiết kế QTK = 2.072m3/s 31
2. Tính mực nước lũ kiểm tra ứng với lưu lượng lũ kiểm tra Q KT = 2.976 m3/s 32
II. XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP 33
1. Tài liệu tính toán 33
2. Công thức tính 33
2.1. Xác định cao trình đỉnh đập ứng với MNDBT: 34
2.3. Xác định cao trình đỉnh đập ứng với MNLKT: 38
III. CÁC THÔNG SỐ KHÁC CỦA ĐẬP 39
1. Bề rộng đỉnh đập 39
2. Các chi tiết cấu tạo mặt đập 40
3. Mái đập 40
4. Bảo vệ mái đập 41
4.1.Mái đập thượng lưu 41
4.2. Mái hạ lưu 42
IV. TÍNH THẤM QUA ĐẬP ĐẤT 43
1. Mục đích 43
2. Trường hợp tính toán 43
3. Mặt cắt tính toán 43
4. Phương pháp tính toán 44
5. Tài liệu tính toán 44
6. Tính toán thấm cho mặt cắt sườn đồi bờ phải 45
6.1.Trường hợp 1 45
6.2. Trường hợp 2 46
7. Tính toán thấm cho mặt cắt sườn đồi bờ trái 48
7.1. Trường hợp 1 48
7.2. Trường hợp 2 49
8. Tính toán tổng lưu lượng thấm 51
8.1. Khái niệm 51
8.2. Mục đích của việc tính tổng lưu lượng thấm 51
8.3. Phương pháp tính 51
8.4. Kết luận 52
V.TÍNH ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬP ĐẤT 52
1. Mục đích 52
2. Trường hợp tính toán 52
2.1. Trường hợp 1 (tổ hợp lực cơ bản) 52
2.2.Trường hợp 2 (tổ hợp lực đặc biệt): 52
3. Phương pháp tính toán 53
4. Số liệu tính toán 53
5. Các bước tính toán 53
5.1. Tìm tâm cung trượt nguy hiểm 53
CHƯƠNG IV THIẾT KẾ ĐẬP TRÀN 69
I. THIẾT KẾ MẶT CẮT NGANG ĐẬP TRÀN 69
1. Hình thức, cấu tạo của tràn 69
2. Xác định mặt cắt ngang của tràn 70
II. TÍNH TOÁN TIÊU NĂNG 71
1. Mục đích tính toán 71
2. Xác định hình thức nối tiếp ở hạ lưu đập tràn với mọi cấp lưu lượng: 72
III. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ ỨNG SUẤT ĐÁY MÓNG ĐẬP TRÀN 73
1. Mục đích 73
2. Trường hợp tính toán 73
3. Tài liệu tính toán 73
4. Kiểm tra ổn định trượt, lật 74
CHƯƠNG V BỐ TRÍ CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ TRỢ KHÁC 79
1. Cống xả cát 79
2. Kênh dẫn nước 79
PHẦN III. CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT 82
CHƯƠNG I MỤC ĐÍCH, TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TƯỜNG CÁNH THƯỢNG LƯU BÊN PHẢI 83
I. MỤC ĐÍCH 83
II. HẠNG MỤC TÍNH TOÁN 83
III. TRƯỜNG HỢP TÍNH TOÁN 83
1. Trường hợp 1 83
2. Trường hợp 2 83
CHƯƠNG II TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TƯỜNG CÁNH THƯỢNG LƯU BÊN PHẢI 84
I. TÀI LIỆU TÍNH TOÁN 84
1. Các hệ số 84
2. Chỉ tiêu cơ lý của đất đắp lưng tường 84
II. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TƯỜNG CÁNH THƯỢNG LƯU BÊN PHẢI TRONG TRƯỜNG HỢP 1 84
1. Xác định các lực tác dụng lên công trình 84
1.1. Xác định trọng lượng bản thân và tọa độ trọng tâm của tường 84
1.2. Trọng lượng của đất đè lên tường 85
1.3. Áp lực nước tác dụng lên bản mặt tường 86
1.4. Áp lực đất tác dụng lên tường theo phương ngang: 87
2. Tính ứng suất nền 89
3. Kiểm tra khả năng trượt 90
4. Kiểm tra ổn định lật 91
5. Kết luận: 92
III. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TƯỜNG CÁNH THƯỢNG LƯU BÊN PHẢI TRONG TRƯỜNG HỢP 2 92
1. Xác định các lực tác dụng lên công trình 92
1.1. Xác định trọng lượng bản thân và tọa độ trọng tâm của tường 92
1.2. Trọng lượng của đất đè lên tường 92
1.3. Áp lực nước đẩy nổi dưới đáy 93
1.4. Áp lực đất tác dụng lên tường theo phương ngang: 93
2. Tính ứng suất nền 94
3. Kiểm tra khả năng trượt 95
4. Kiểm tra ổn định lật 95
5. Kết luận: 96
CHƯƠNG III TÍNH TOÁN NỘI LỰC CỦA TƯỜNG CÁNH THƯỢNG LƯU 97
I. NỘI LỰC TRONG BẢN MẶT 97
II. NỘI LỰC TRONG BẢN ĐÁY 99
III. KẾT LUẬN 100
CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN BỐ TRÍ CỐT THÉP 101
I. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 101
II. TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHO TƯỜNG CÁNH TẠI MẶT CẮT ĐÁY TƯỜNG 102
1. Số liệu tính toán 102
2. Kiểm tra ảnh hưởng uốn dọc 102
3. Tính toán và bố trí cốt thép 103
3.1. Sơ đồ tính toán: 103
3.2. Tính toán 104
3.3. Tính có thép xiên 105
3.4. Kiểm tra nứt 106
III. TÍNH TOÁN KẾT CẤU CHO TƯỜNG CÁNH TẠI MẶT CẮT LƯNG TƯỜNG 107
1. Số liệu tính toán 107
2. Tính toán và bố trí cốt thép 107
2.1. Sơ đồ tính 107
2.2. Tính toán 108
IV. TÍNH TOÁN KẾT CẤU TƯỜNG CÁNH TẠI MẶT CẮT SÁT CHÂN TƯỜNG 109
1. Số liệu tính toán 109
2. Kiểm tra ảnh hưởng uốn dọc 109
3. Tính toán và bố trí cốt thép 110
3.1. Sơ đồ tính 110
3.2. Tính toán 110
3.3. Tính có thép xiên 112
3.4. Kiểm tra nứt 112
V. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO TƯỜNG CÁNH THƯỢNG LƯU BÊN PHẢI CỦA TRÀN 113
1. Tại mặt cắt sát chân tường 113
2. Tại mặt cắt lưng tường 114
3. Tại mặt cắt đáy của tường 114