Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 1

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ KÊNH TƯỚI
 Mục đích, ý nghĩa của thiết kế kênh:
Mục đích của việc thiết kế mặt cắt dọc, cắt ngang kênh là xác định các kích
thước cơ bản của kênh bao gồm: chiều rộng đáy kênh b, mái dốc bờ kênh m, độ dốc
đáy kênh i, cao trình đáy kênh, cao trình bờ kênh, chiều rộng mặt bờ kênh…
Nhằm đảm bảo kênh đủ khả năng dẫn nước tưới về mặt ruộng, kênh làm việc
tốt và lâu dài. Từ đó cũng tính được khối lượng xây dựng của công trình.
Đồng thời qua việc thiết kế kênh xác định được các vị trí và hình thức công
trình, các tài liệu cơ bản để thiết kế công trình trên hệ thống.
Thiết kế mặt cắt kênh là bước quan trọng. Nó có tính chất quyết định khả
năng phục vụ của hệ thống, đến điều kiện thi công và quản lý hệ thống, có tính chất
quyết định đến hiệu ích của hệ thống tưới.
Để hệ thống kênh đạt được những yêu cầu đề ra, khi thiết kế mặt cắt kênh
cần thỏa mãn những điều kiện cơ bản nhất định.
6.1. Các điều kiện cần thỏa mãn khi thiết kế kênh tưới
6.1.1. Điều kiện khống chế tưới tự chảy vào các cánh đồng trong khu tưới
Mực nước trên kênh tưới phải đạt được cao trình nhất định gọi là mực nước yêu
cầu khống chế tưới tự chảy trên kênh. Cao trình yêu cầu khống chế tưới tự chảy phụ
thuộc vào cao trình mặt ruộng được tưới và tổn thất đầu nước trên kênh.
n

yc = A0 + h + ∑ i i .L i +
i =1

m

∑ψ
j=1

j

(6.1)

Trong đó:
A0: Cao trình mặt ruộng yêu cầu khống chế tưới tự chảy (m).
h: Chiều sâu lớp nước mặt ruộng (m).
n

∑ i .L
i =1

i

i

: Tổn thất cột nước dọc đường của các cấp kênh dẫn nước đến mặt ruộng

yêu cầu tưới tự chảy do độ dốc kênh gây ra (m).
Li: Chiều dài đoạn kênh thứ i (m).
ii: Độ dốc các đoạn kênh thứ i (%).
m

∑ψ
j =1


j

: Tổn thất cục bộ, gồm có: Tổn thất đầu nước qua cống lấy nước và tổn

thất đầu nước qua các công trình trên kênh.
6.1.2. Điều kiện không bồi lắng xói lở
Để kênh làm việc bình thường không bị bồi lắng và xói lở thì tốc độ trong
kênh phải thoả mãn:
Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

-

Trang 2

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

Không lớn quá một trị số giới hạn nào đó gọi là tốc độ không xói.
Không được nhỏ quá một trị số giới hạn nào đó gọi là tốc độ không lắng.
Ngoài ra tốc độ trong kênh phải bảo đảm không cho mọc cỏ trong kênh.

Vì vậy, phải thiết kế kích thước mặt cắt kênh sao cho tốc độ nước chảy trong
kênh chỉ được thay đổi trong một phạm vị nhất định được giới hạn bởi [v]kl và [v]kx.
[v]kx ≤ v ≤ [v]kl


(6.2)

Trong đó:
[v]kl: Tốc độ không lắng tới hạn (m/s).
[v]kx: Tốc độ không xói tới hạn (m/s).
6.1.3. Điều kiện khả năng dẫn nước lớn nhầt
Kênh có khả năng chuyển nước lớn nhất khi có mặt cắt thuỷ lực lớn nhất hay
b

(

)

2
k
nói cách khác là Rmax, hay β = h = 2 1 + m − m .
k

6.1.4. Điều kiện tổn thất ít nhất

(

)

Kênh tổn thất ít nhất khi β = 2 γ. 1 + m 2 − m .
6.1.5. Kênh phải ổn định không bị đổi dòng
Để kênh ổn định không bị đổi dòng, ta có thể tính tỷ số β theo công thức
kinh nghiệm:
β=


b
= 3.Q 0,25 − m
h

(6.3)

6.1.6. Đáp ứng yêu cầu tổng hợp lợi dụng
Kênh tưới thường kết hợp làm một số nhiệm vụ khác hợp đó.
6.2. Xác định một số chỉ tiêu của kênh
6.2.1. Độ dốc đáy kênh
Độ dốc đáy kênh i là một chỉ tiêu rất quan trọng. Độ dốc hợp lý là độ dốc
bảo đảm tưới tự chảy hợp lý nhất, bảo đảm điều kiện ổn định của lòng kênh, không
gây bồi lắng xói lở và với tốc độ ấy khối lượng đào đắp của kênh mương sẽ là nhỏ
nhất.
Trong thiết kế, bước đầu thường dựa vào điều kiện địa hình của tuyến kênh,
dựa vào kinh nghiệm để sơ bộ chọn độ dốc, sau đó dùng độ dốc đáy kênh i sơ bộ để
Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 3

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

thiết kế mặt cắt dọc, mặt cắt ngang kênh và tiến hành kiểm tra điều kiện bồi lắng,
xói lở trong kênh, nếu thỏa mãn thì cho phép dùng độ dốc sơ bộ đã chọn.

Địa hình khu tưới của khu vực hồ Quảng Thắng là địa hình miền núi và trung
du nên sơ bộ chọn độ dốc kênh chính 1 kênh chính 2 và 3 là i = 0.001.
6.2.2. Xác định mái dốc bờ kênh
Với kênh đất việc xác định m rất quan trọng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến
mức độ ổn định của bờ kênh và kích thước mặt cắt. Hệ số mái m phụ thuộc vào chất
đất và chiều sâu nước trong kênh, tra bảng 9.7 trang 315 giáo trình Quy Hoạch Và
Thiết Kế Hệ Thống Công Trình Thủy Lợi.
Vùng quy hoạch, đất nơi tuyến kênh đi qua là đất thịt pha sét nhẹ và lưu
lượng chuyển trên kênh chính nhỏ hơn 1 m 3/s nên ta chọn hệ số mái trong mtr = 1,0
và hệ số mái ngoài mng = 1,0.
6.2.3. Hệ số nhám lòng kênh
Hệ số nhám n phụ thuộc vào chất đất lòng kênh và các điều kiện khác trên
lòng kênh như cỏ mọc…Với đặc điểm kênh mương khu hưởng lợi và lưu lượng
thiết kế Qtk < 1 (m3/s) nên căn cứ vào bảng 9.8 trang 315 giáo trình Quy Hoạch Và
Thiết Kế Hệ Thống Công Trình Thủy Lợi, sơ bộ chọn hệ số nhám: n = 0,025.
6.3.

Thiết kế mặt cắt dọc, mặt cắt ngang kênh tưới
Trong vùng quy hoạch có ba kênh chính là kênh chính 1 kênh chính 2 và

kênh chính 3, ta đi thiết kế điển hình một kênh, trong phạm vi đồ án này, em chọn
kênh chính 3 để tính toán thiết kế.
Do quá trình chuyển nước và phân phối nước cho các kênh nhánh nên lưu
lượng chuyển của kênh chính thay đổi theo chiều dài chuyển nước, do đó ta chia
kênh chính thành 13 đoạn kênh để thiết kế mặt cắt kênh.
 Trình tự thiết kế kênh:
1. Dựa vào tài liệu điạ hình, vẽ mặt cắt dọc mặt đất tự nhiên mà tuyến kênh đi qua,
trên đó ghi vị trí của tất cả các công trình trên tuyến kênh đó như cống lấy nước
kênh cấp dưới, công trình vượt chướng ngại vật…
Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo

49N

Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 4

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

2. Xác định các cao trình yêu cầu tưới tự chảy ở đầu kênh cấp dưới ghi vào đúng vị
trí của chúng trên kênh
n

yc = A0 + h + ∑ i i .L i +
i =1

m

∑ψ
j=1

j

Để xác định cao trình yêu cầu tưới tự chảy vào kênh cấp dưới, trong phạm vi
phụ trách của mỗi kênh nhánh ta chọn 2 điểm cao trình mặt ruộng (A 0) đại diện yêu
cầu tưới tự chảy cho kênh đó. Tổn thất cục bộ qua các công trình trên tuyến dẫn đến
A0 lấy sơ bộ qua mỗi công trình là 0,2m. Lớp nước mặt ruộng h = 0,08m.
Kết quả tính toán cao trình yêu cầu tưới tự chảy thể hiện trong bảng 6.1

Bảng 6.1: Bảng tính toán cao trình yêu cầu tưới tự chảy tại đầu kênh chính

(1)

(2)

(3)

(4)

1

N1

0.08

2

N2

3

N3

4

N4

5


N5

6

N6

7

N7

1554.71
1538.78
1550.13
1538.23
1551.28
1546.73
1551.1
1539.56
1538.9
1553.22
1530
1534.51
1542.15
1553.56

(1)

(2)

(4)


8

N8

9

N9

10

N10

11

N11

(3)
1554.28
1521.42
1551.71
1524.82
1524.11
1552.79
1527.98
1546.65
1541.85

0.08


12 N12
Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

(7)

(5)
0.2142
0.0996
0.0584
0.0548
0.0482
0.1922
0.0284
0.0564
0.0602
0.0314
0.0636
0.057
0.0594
0.0582

(6)
0.8
0.4
0.2
0.2
0.4
0.6
0.2

0.4
0.2
0.2
0.2
0.2
0.6
0.4

1555.80
1539.36
1550.47
1538.56
1551.81
1547.60
1551.41
1540.10
1539.24
1553.53
1530.34
1534.85
1542.89
1554.10

(5)
0.0462
0.0708
0.0462
0.0596
0.082
0.0332

0.1254
0.037
0.0232

(6)
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.4

(7)
1554.61
1521.77
1552.04
1525.16
1524.47
1553.10
1528.39
1546.97
1542.35

(8)

(8)
1554.61

1552.04
1553.10
1546.97
1542.35
Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

13

N13

Trang 5

1526.52
1542.76
1537.02

0.1238
0.2596
0.0606

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước
0.4
0.6
0.8

1527.12
1543.70

1537.96

1543.70

3. Dựa vào chất đất, lưu lượng chảy trong kênh xác định phạm vi dao động của độ
dốc kênh imax, imin.
4. Vẽ đường mặt nước thiết kế kênh:
Dựa vào đường mặt đất tự nhiên, dựa vào các yêu cầu tưới tự chảy của các
kênh cấp dưới sơ bộ vẽ đường mực nước yêu cầu của kênh thỏa mãn:
-

Cố gắng trùm lên tất cả các cao trình yêu cầu tưới tự chảy.
Tương đối phù hợp với mặt đất tự nhiên để khối lượng đào đắp ít.
Có độ dốc mực nước nằm trong phạm vi imax và imin. ( imin ≤ i ≤ imax ).

Từ các cao trình khống chế tưới tự chảy tại đầu các kênh nhánh cấp I, ta đưa
lên mặt cắt dọc. Chọn độ dốc thiết kế kênh chính là 1.10 -3, vẽ đường mực nước thiết
kế của tuyến kênh thỏa mãn các điều kiện trên.
5. Xác định mặt cắt ngang thiết kế:
Dựa vào Qtk, m, n, i tiến hành tính toán thủy lực xác định kích thước mặt cắt
ngang của kênh: bk, hk.
Ở đây sử dụng phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về thủy lực để
xác định kích thước mặt cắt ngang kênh:
-

-

 n×Q
Tính theo công thức Manning Rln = 
 4m0 ×

Tính hK theo công thức: hK = A 3 Q



i 

3/8

với m0 = 2. (1 + m 2 ). − m

(Với A = 0.7 ÷ 1, chọn A = 0.7)
-

hk

Có hK, ta lập tỷ số R
, tra phụ lục 8.3 bảng tra thủy lực với m = 1 ta được
LN
bk

tỷ số h
k
-

Ta xác định được bK theo công thức b k =

-

Sau đó, ta chọn bK chẵn


-

Từ giá trị vừa chọn, ta tính được

Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

bk
.R ln
R ln

bK
R ln

Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

-

Trang 6

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

bk

hk

Tra bảng 8.3 bảng tra thủy lực dựa vào giá trị (m và R ) ta tính được

R ln
ln
h

-

k
→ h k = R .R ln
ln
Tính ω = (bK + m × hK) × hK

-

v =

Q TK
ω

Kết quả tính toán mặt cắt ngang kênh được thể hiện trong bảng 6.2
Bảng 6.2: Kết quả tính toán mặt cắt ngang
T
T

Đoạn
kênh

QTK
(m3/s)

RLN

(m)

hK
(m)

hK/RLN

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

1

12-13

0.0278

0.1133

0.21

2


11=12

0.0370

0.1262

3

10-11

0.1377

4

9-10

0.0467
0.055
4

0.1467

5

8-9

0.0636

6


8-7

0.0738

0.154
5
0.1634

7

7-6

0.0804

0.1688

8

6-5

0.0865

9

5-4

10
11
12


bK/RLN

bK(m)
Tính

Chọn

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

1.8715

2.1272

0.24


0.3

2.6470

1.6961

0.19

0.095

0.294

0.23

1.8494

2.1752

0.27

0.3

2.3775

1.7684

0.22

0.117


0.317

0.25

1.8315

2.2141

0.30

0.3

2.1793

1.8475

0.25

0.141

0.331

0.27

1.8186

2.2422

0.33


0.4

2.7260

1.6759

0.25

0.159

0.349

0.28

1.8082

2.2648

0.35

0.4

2.5890

1.7115

0.26

0.176


0.362

0.29

1.7970

2.2891

0.37

0.4

2.4486

1.7527

0.29

0.197

0.375

0.30

1.7906

2.2841

0.39


0.4

2.3703

1.7699

0.30

0.209

0.385

0.1734

0.31

1.7852

2.3216

0.40

0.4

2.3068

1.7902

0.31


0.221

0.392

0.0986

0.1821

0.32

1.7755

2.3525

0.43

0.5

2.7453

1.6710

0.30

0.245

0.403

4-3


0.1118

0.1909

0.34

1.7662

2.3873

0.46

0.5

2.6191

1.7032

0.33

0.268

0.417

3-2

0.1186

0.1952


0.34

1.7618

2.4073

0.47

0.5

2.5610

1.7192

0.34

0.280

0.423

2-1

0.1343

0.2045

0.36

1.7527


2.4486

0.50

0.5

2.4444

1.7536

0.36

0.308

0.436

6. Kiểm tra điều kiện bồi lắng, xói lở trong kênh
Sau khi tính toán được bk và hk, ta tiến hành kiểm tra lại tốc độ chảy trong
kênh hay các yêu cầu khác mà kênh phải thỏa mãn:
[v]kl ≤ v ≤ [v]kx
Trong đó:
[v]kl: Lưu tốc cho phép không lắng (m/s).
[v]kx: Lưu tốc cho phép không xói (m/s).
v: Lưu tốc dòng chảy trong kênh ứng với lưu lượng thiết kế (m/s)
v = vmin ÷ vmax
vmin: Lưu tốc dòng chảy trong kênh ứng với Qmin (m/s).
Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

Lớp: S10 –



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

vmin =

Trang 7

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

Q min
Q min
=
ω min h min × (b k + m.h min )

(6.4)

vmax: Lưu tốc dòng chảy trong kênh ứng với Qmax (m/s).
vmax =

Q max
Q max
=
ω max h max × (b k + m.h max )

(6.5)

Kiểm tra bồi lắng, xói lở: để kênh không bị bồi lắng, xói lở thì phải thỏa
mãn điều kiện:
vmax ≤ [v]kx

vmin ≥ [v]kl
Trong đó [v]kx, [v]kl được tính theo công thức của Ghiec Kan:
[v]kx = K.Q 0,1

(6.6)

[v]kl = A.Q0,2
Với :
K: Hệ số phụ thuộc vào tính chất làm kênh, với loại đất làm kênh là đất thịt pha
sét nhẹ nên tra bảng tra 9.5 trang 310 giáo trình Quy Hoạch Và Thiết Kế Hệ Thống
Thủy Lợi được K = 0,57
A: Hệ số phụ thuộc vào độ thô thủy lực trung bình của bùn cát (W). Vùng quy
hoạch có độ thô thủy lực W = 1,5(mm/s) nên ta được A = 0,44.
Để xác định vmax và vmin ta phải tính độ sâu mực nước h max và hmin trong tương
ứng với Qmax và Qmin. Việc xác định hmax và hmin cũng được xác định theo phương
pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về thủy lực như đối với h k, chỉ khác là ở đây đã
biết được bk.
Kết quả tính toán độ sâu mực nước và tốc độ dòng chảy lớn nhất và nhỏ nhất
được thể hiện trong các bảng 6.3 và 6.4
Bảng 6.3: Kết quả tính toán độ sâu mực nước lớn nhất
và tốc độ lớn nhất trong kênh chính.

(1)

(2)

(3)

(4)


(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

1

12-13

0.1214

0.3

2.4721

1.7254

0.21

0.107


0.313

0.4057

2

11=12

0.0334
0.044
5

0.1351

0.3

2.2204

1.8286

0.25

0.135

0.329

0.4175

Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N


Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

10-11
9-10
8-9
8-7
7-6
6-5
5-4
4-3
3-2
2-1

0.0561
0.0665
0.0763

0.0885
0.0965
0.1038
0.1183
0.1341
0.1424
0.1612

Trang 8
0.1474
0.1571
0.1654
0.1749
0.1807
0.1857
0.1950
0.2044
0.2091
0.2190

0.3
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.5
0.5
0.5
0.5


2.0352
2.5458
2.4179
2.2868
2.2136
2.1544
2.5638
2.4460
2.3918
2.2829

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước
1.8900
1.7234
1.7595
1.7981
1.8317
1.8590
1.7185
1.7533
1.7652
1.7999

0.28
0.27
0.29
0.31
0.33
0.35

0.34
0.36
0.37
0.39

0.161
0.182
0.201
0.225
0.242
0.257
0.280
0.308
0.321
0.353

0.348
0.366
0.379
0.394
0.399
0.403
0.423
0.436
0.444
0.457

0.4273
0.4347
0.4407

0.4473
0.4512
0.4544
0.4604
0.4663
0.469
0.4749

Bảng 6.4: Kết quả tính toán độ sâu mực nước nhỏ nhất
và tốc độ nhỏ nhất trong kênh chính
TT

Đoạn
kênh

Qmin
(m3/s)

RLN
(m)

bK
(m)

bK/RLN

hK/RLN

hmin
(m)


ω
(m2)

vmin
(m/s)

[v]KL
(m/s)

(1)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

(2)
12-13
11-12
10-11
9-10
8-9

8-7
7-6
6-5
5-4
4-3
3-2
2-1

(3)
0.0146
0.0195
0.0245
0.0291
0.0332
0.0386
0.0423
0.0461
0.0529
0.0600
0.0672
0.0759

(4)
0.0889
0.0992
0.1081
0.1153
0.1211
0.1282
0.1326

0.1369
0.1442
0.1512
0.1578
0.1651

(5)
0.3
0.3
0.3
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.5
0.5
0.5
0.5

(6)
3.3744
3.0233
2.7762
3.4702
3.3020
3.1201
3.0172
2.9211
3.4671

3.3077
3.1690
3.0279

(7)
1.52458
1.6020
1.66131
1.50463
1.53967
1.5800
1.60347
1.62654
1.50527
1.53855
1.53656
1.6009

(8)
0.14
0.16
0.18
0.17
0.19
0.20
0.21
0.22
0.22
0.23
0.24

0.26

(9)
0.059
0.073
0.086
0.099
0.109
0.122
0.130
0.139
0.156
0.170
0.180
0.202

(10)
0.247
0.268
0.285
0.293
0.304
0.317
0.325
0.332
0.340
0.352
0.374
0.376


(11)
0.142
0.150
0.157
0.163
0.167
0.172
0.175
0.178
0.183
0.188
0.192
0.197

Với kết quả tính toán trong bảng 6.3 và 6.4 cho thấy:
vmin < v < vmax
vmax ≤ [v]kx
vmin ≥ [v]kl
Vậy kết quả tính toán thiết kế mặt cắt ngang kênh là thỏa mãn các điều kiện
về bồi lắng và xói lở.
7. Tính cao trình đáy kênh
Từ đường mực nước thiết kế trên và độ sâu mực nước thiết kế tại các đoạn
kênh, ta xác định đường đáy kênh thiết kế theo công thức sau:
đk = MNTK - hk
Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

(6.7)
Lớp: S10 –



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 9

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

Đường đáy kênh được thể hiện trên bản vẽ mặt cắt dọc kênh.
8. Kiểm tra điều kiện khống chế tưới tự chảy ứng với Qmin
min= đk + hmin
So sánh min với yc của kênh cấp dưới.
9. Tính cao trình bờ kênh:
bk = đk + hmax + δ

(6.8)
(6.9)

Với δ: Độ vượt cao an toàn ứng với trường hợp kênh dẫn với lưu lượng Q max.
Các đoạn kênh chính có Qmax < 1 (m3/s), tra bảng 9.9 trang 316 giáo trình Quy
Hoạch Và Thiết Kế Hệ Thống Thủy Lợi, được δ = 0,2m.
Ta phải tính H = hmax + δ và chọn lại H.
Các giá trị mực nước thiết kế, đk, min, max, bk được thể hiện trong bảng 6.5.
Bảng 6.5 Cao trình các mực nước và bờ kênh tại các mặt cắt

Mặt cắt

Khoảng
cách
(m)


Khoảng
cách
cộng
dồn(m)

(1)
12-12
11-11
10-10
9-9
e'-e'
e-e
8-8
7-7
6-6
5'-5'
5-5
4-4
c'-c'
(1)

(2)

(3)

103
132
250
72
9

98
236
310
246
0
95
6
6
(2)

103
235
485
557
566
664
900
1210
1456
1456
1551
1557
1563
(3)

c-c

144

1707


3-3

264

1971

b'-b'
b-b
2-2
a'-a'
a-a
1-1
0-0

6
10
174
9
80
140
0

1977
1987
2161
2170
2250
2390
2390


Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

MNTK
(m)

đáy kênh
(m)

min
(m)

max
(m)

bờ kênh
(m)

(4)
1544.17
1547.96
1553.55
1553.62
1553.86
1555.04
1555.21

(5)


(6)

(7)

(8)

1555.41
1534.85
1553.53
1554.04
1554.08
1554.49
(4)

1543.98
1547.74
1553.30
1553.37
1553.61
1554.79
1554.96
1555.16
1534.59
1553.24
1553.75
1553.77
1554.16
(5)

1544.19

1547.99
1553.58
1553.64
1553.88
1555.06
1555.25
1555.47
1534.92
1553.57
1554.10
1554.11
1554.50
(7)

1544.39
1548.19
1553.78
1553.84
1554.08
1555.26
1555.45
1555.67
1535.12
1553.77
1554.30
1554.31
1554.70
(8)

1554.54


1554.21

1554.55

1554.75

1554.74
1554.89
1555.29
1555.35
1555.55
1555.57
1555.77
1555.85

1554.41
1554.55
1554.95
1555.01
1555.19
1555.21
1555.41
1555.49

1544.120
1547.900
1553.480
1553.540
1553.780

1554.960
1555.150
1555.360
1534.800
1553.450
1553.970
1553.990
1554.380
(6)
1554.43
0
1554.64
0
1554.780
1555.180
1555.250
1555.430
1555.450
1555.670
1555.750

1554.77
1554.91
1555.31
1555.38
1555.56
1555.58
1555.80
1555.88


1554.97
1555.11
1555.51
1555.58
1555.76
1555.78
1556.00
1556.08
Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 10

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

10. Vẽ mặt cắt dọc, mặt cắt ngang kênh mương.
11. Tính toán khối lượng kênh mương.
Khối lượng xây dựng kênh mương bao gồm: khối lượng đào và khối lượng đắp.
Vdào( i ) = Sdào( i ) L i =
Vdáp( i ) = Sdáp( i ) L i =

Sdào( i ) + Sdào( i+1)
2
Sdáp( i ) + Sdáp( i+1)
2

Li


(6.10)

Li

(6.11)

Trong đó:
Vđắp(i), Vđào(i): Thể tích đắp, đào của đoạn kênh thứ i (m3).
Sđắp(i), Sđào(i): Diện tích mặt cắt phần đắp, đào tại mặt cắt thứ i (m2).
S đắp, S đào: diện tích đắp, đào trung bình của 2 mặt cắt đầu và cuối của đoạn thứ i
(m2).
Li: Chiều dài đoạn kênh thứ i (m).
Quá trình tính toán khối lượng đào, đắp được thể hiện trong bảng 6.6
Thứ
tự

(1)
1
2
3
4
5
6
(1)
7
8
9
10
11
12

13
14
15
16
17
18

Mặt
cắt

(2)
0-0
1-1
a-a
a'-a'
2-2
b-b
(2)
b'-b'
3-3
c-c
c'c'
4-4
5-5
5'-5'
6-6
7-7
8-8
e-e
e'-e'


Chiều
dài
(m)

(3)
0
140
80
9
174
10
(3)
6
264
144
6
6
95
0
246
310
236
98
9

Diện tích mặt cắt

Diện tích mặt cắt
trung bình


Khối lượng

Sđào
(m2)

Sđắp
(m2)

S đào
(m2)

S đắp
(m )

Vđào
(m3)

Vđắp
(m3)

(4)
1.9636
1.549
1.2369
1.6082
4.0622
5.2874
(4)
6.0599

5.0279
6.4136
8.1795
4.2799
6.0631
6.9192

(5)
0

(6)

(7)

(8)

(9)

2.6598

Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

2

1.7563
245.882
1.39295
111.436
1.42255

12.80295
2.8352
493.3248
4.6748
0
46.748
(5)
(6)
(7)
(8)
5.67365
34.0419
5.5439
1463.5896
5.72075
823.788
7.29655
43.7793
6.2297
37.3782
5.1715
491.2925
6.49115
0
3.4596
851.0616
1.3299
412.269
16.6515 3.87655 2.54665 914.8658
17.7727 11.433 11.58405 1120.434

5.0933 8.88635 5.80495 79.97715

0
(9)

601.0094
1135.2369
52.24455

Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư
19
20
21

9-9
10-10
11-11

22

12-12

72
250
132
103


Trang 11

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

6.5166
12.4863
10.6422
16.3306

5.3211
13.486
4

Tổng

9.50145
9.50145
6.24315

702.3852

684.1044
2375.3625
824.0958

0

1389.0992

0


9274.155

5672.054

12. Thống kê vị trí của các kích thước cơ bản của các công trình trên kênh.

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ
7.1

Tính toán điều tiết hồ

7.1.1 Nguyên lý tính toán điều tiết hồ
Để tính toán điều tiết hồ chứa ta dùng nguyên lý cân bằng nước: “Hiệu số
giữa lượng nước vào kho nước và lượng nước ra khỏi kho nước bằng sự thay đổi
của kho nước trong suốt khoảng thời gian đó”.
Phương trình có dạng:
[Q(t) – q(t)].dt = dv(t)
Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

(7.1)
Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trong đó:

Trang 12


Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

d(v) = Vi – Vi-1
Q(t): tổng lượng nước chảy vào kho
q(t): tổng lượng nước ra khỏi kho nước
q(t) = q yc + q bi (t) + q ti (t) + ∑ q Xi

(7.2)

Với: qyci: lưu lượng yêu cầu nước của hệ thống theo kế hoạch dùng nước.
qti: lưu lượng thấm phụ thuộc vào điều kiện địa chất lòng hồ, hình dạng lòng
hồ và loại công trình ngăn nước.
qxi: lưu lượng nước xả, phụ thuộc vào quá trình nước đến, quá trình nước cần
và vận hành.
qbi: lưu lượng nước bốc hơi phụ thuộc vào khả năng bốc hơi mặt nước và
diện tích mặt hồ Fi được tính với dung tích bình quân.
Vibq =

Vi −1 + Vi
2

(7.3)

Trong đó:
Vi-1: dung tích kho nước đầu thời đoạn thứ i-1. Vì đây là dung tích đầu thời
đoạn tính toán nên Vi-1 đã xác định.
Vi: dung tích ở thời điểm tính toán thứ i, đây là dung tích cần tính.
7.1.2 Các tài liệu cơ bản cần thiết cho tính toán
7.1.2.1 Tài liệu nguồn nước đến và nhu cầu dùng nước

Kết quả được thể hiện ở bảng sau:

Bảng 7.1: Bảng quan hệ giữa lượng nước đến và nhu cầu dùng nước

Tháng

Wđến
(106 m3)

Wyêu cầu
(106 m3)

Tháng

Wđến
(106 m3)

Wyêu cầu
(106 m3)

1

0.213

0.406

7

0.075


0.011

2

0.13

0.285

8

0.098

0.045

Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư
3
4
5
6

Trang 13
0.108
0.082
0.064

0.045

0.116
0.2
0.08
0.148

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước
9
10
11
12

0.299
0.347
0.187
0.116

0.011
0.028
0.072
0.194

7.1.2.2 Tài liệu đặc trưng địa hình lòng hồ
Bảng số liệu về đặc trưng lòng hồ và các đường quan hệ Z ~ V và Z ~ F được
lấy từ bảng 4.1 và hình 4.1, hình 4.2 chương 4.
7.1.2.3 Tài liệu bốc hơi
Bảng số liệu về dốc hơi được lấy từ bảng 1.8 chương 1.
7.1.3 Tính toán xác định cao trình mực nước chết, dung tích chết
Dung tích chết là phần dung tích không tham gia vào quá trình điều tiết dòng

chảy. Phần dung tích nằm ở phần dưới cùng của kho nước nên còn gọi là dung tích
lót đáy. Dung tích chết chính là giới hạn dưới của kho nước.
Mực nước chết là mực nước ứng với dung tích chết. Mực nước chết và dung
tích chết có quan hệ với nhau theo đường quan hệ địa hình lòng hồ.
Dung tích chết và mực nước chết có những nhiệm vụ chính sau đây :
-

Dung tích chết có nhiệm vụ tích hết phần bùn cát lắng đọng trong hồ chứa
trong thời gian hoạt động của công trình, tức là : Vc ≥ Vb. T
Trong đó :

Vb : Là thể tích bồi lắng hằng năm của bùn cát.
T : Là thời gian hoạt động của công trình (năm). Hồ Quảng Thắng là công trình
cấp IV nên T = 50 năm.
- Đối với hồ chứa có nhiệm vụ tưới tự chảy, thì cao trình mực nước chết không
được nhỏ hơn cao trình mực nước tối thiểu để có thể đảm bảo tưới tự chảy, tức
là :
HMNC ≥ ZCống
Với : ZCống là cao trình ngưỡng cống tại đầu mối.

Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 14


Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

- Đối với nhà máy thủy điện, thì mực nước chết và dung tích chết phải được
chọn sao cho công suất đảm bảo của nhà máy thủy điện là lớn nhất và có cột
nước tối thiểu để phát điện.
- Đối với giao thông thủy ở thượng lưu hồ thì mực nước chết là mực nước tối
thiểu để cho phép tàu thuyền đi lại bình thường.
- Đối với thủy sản thì dung tích chết và mực nước chết phải đảm bảo có quy
mô cần thiết cho nuôi cá và thủy sản khác.
- Đối với yêu cầu về du lịch và bảo vệ môi trường thì mực nước chết và dung
tích chết phải đảm bảo yêu cầu tối thiểu cho du lịch và yêu cầu vệ sinh
thượng lưu hồ.
Trong các nhiệm vụ trên thì nhiệm vụ : Dung tích chết chứa đựng hết phần
bùn cát lắng đọng trong hồ chứa trong thời gian hoạt động của công trình – Là yêu
cầu tiên quyết khi lựa chọn dung tích chết.
Nếu hồ chứa được xây dựng với nhiệm vụ chủ yếu là cấp nước tưới cho nông
nghiệp và sinh hoạt nên: Dung tích chết cũng như mực nước chết được xác định
theo hai điều kiện sau:
 Thể tích bùn cát lắng đọng trong hồ chứa ứng với tuổi thọ của công trình.
 Cao trình yêu cầu tưới tự chảy tại đầu mối công trình.
Hồ Quảng Thắng có điểm khác biệt so với các hồ khác là việc đắp đập không
nhằm mục đích dâng nước để tưới tự chảy cho vùng hạ lưu mà chỉ để chứa nước và
bơm lên các bể ở thượng lưu, cung cấp nước cho vùng thượng lưu đập.
Vì vậy, không có cao trình tưới tự chảy tại đầu mối công trình. Để xác định
dung tích chết và mực nước chết của hồ ta chỉ có thể dựa vào thể tích bùn cát lắng
đọng trong hồ.
• Xác định mực nước chết theo thể tích bùn cát lắng đọng trong hồ
Nguyên tắc xác định:
+ Tính toán dung tích bùn cát lắng đọng trong hồ trong suốt thời gian hoạt
động của hồ.

Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 15

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

+ Dựa vào đường quan hệ Z ~V, ta tra ra cao trình mực nước ứng với dung
tích bùn cát đó, giá trị mực nước đó chính là cao trình mực nước chết của hồ.
∗ Tính toán xác định dung tích bùn cát:
+

Hàm lượng bùn cát:
Lưu vực hồ Quảng Thắng không có tài liệu quan trắc dòng chảy rắn nên ta

có thể dùng công thức kinh nghiệm của Pô –Lia –Kôp (công thức 8.13 trang 331
giáo trình thủy văn công trình) để xác định độ đục phù sa lơ lửng cho lưu vực hồ.
ρ 0 = 10 4.ε . J .K

Trong đó:
J: độ đốc bình quân lòng sông, J = 20%o.
ε: Hệ số xâm thực, chọn theo mức độ xói mòn lưu vực, chọn ε =1
K: hệ số hiệu chỉnh; K= k1.k2.k3.
k1: hệ số hiêu chỉnh theo hình dạng mặt cắt lưu vực, chọn k1 = 0.5.
k2: hệ số hiêu chỉnh lớp phủ thực vật, chọn k2 = 0.5.

k3: hệ số hiệu chỉnh nham thạch, lưu vực chủ yếu là đất vàng nên chọn k 3 = 1.5.
Từ đó ta xác định được độ đục phù sa lơ lửng: ρ0 = 530,33 g/m³
+

Bùn cát lơ lửng:
Lưu lượng phù sa lơ lửng :

Ro = ρ × Qo = 1591 × Qo = 60,192 (g/s) =

0,060192 (kg/s)
Với lưu lượng dòng chảy BQNN: Qo = 0,1135 m³/s
Dung tích phù sa lơ lửng

Ro × T × 31,5 × 10 3
: VLL = Kbl ×
γ

Lấy trọng lượng riêng bùn cát lơ lửng: γ = 0,8 Tấn/m³
Lấy Kbl =0,7: Hệ số phản ánh khả năng bồi lắng lượng bùn cát lơ lửng đến
hồ.
Ta có VLL = 82,953×103 m3
+

Bùn cát di đáy:
Dung tích bùn cát di đẩy Vdd có thể lấy theo kinh nghiệm bằng 0,3 VLL
Vdd =0,3 × VLL =0,3×82,953 ×103 = 14,8859 ×103 m3

+

Tổng thể tích bùn cát lắng đọng trong hồ


Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 16

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

Vbc = VLL + Vdd = 82,953×103 + 14,8859 ×103 = 97,8389 × 103 (m3)
Để đảm bảo nhu cầu tưới, đảm bảo lấy nước an toàn, ta chọn mực nước chết
(MNC) bằng mực nước bùn cát (MNBC) cộng thêm 0,5m. Tra đặc trưng quan hệ
lòng hồ ta được:
- Mực nước chết của hồ là: 1494,58 m
- Dung tích chết của hồ là: 115,745×103 m3
7.1.4 Tính toán điều tiết hồ
Dựa vào kết quả tính toán khí tượng thủy văn trong chương II ta thấy tổng
lượng dòng chảy đến trong năm thiết kế (Wđến = 1,764.106 m3) lớn hơn tổng lượng
yêu cầu trong năm thiêt kế (W yc = 1,596.106 m3). Do đó chọn phương thức điều tiết
năm. Trong đồ án này em sử dụng phương pháp lập bảng để tính toán điều tiết hồ
chứa.
Nguyên lý tính toán điều tiết là dựa vào phương trình cân bằng nước của hồ
chứa và đường đặc trưng địa hình hồ chứa Z ~ V ~ F.
Vì lượng bốc hơi mặt nước và lượng nước tổn thất do ngấm chưa xác định
được nên trước tiên giả thiết lượng nước ra khỏi hồ bằng với lượng nước dùng q r(t)
= q(t).

7.1.4.1 Tính toán điều tiết hồ chứa khi chưa kể đến tổn thất
Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng 7.2
Ghi chú:
Cột (1): Thứ tự các tháng sắp xếp theo năm thủy lợi.
Cột (2): Tổng lượng nước đến của từng tháng, lấy ở bảng 7.1
Cột (3): Tổng lượng nước dùng của từng tháng, lấy ở bảng 7.1
Cột (4): Tổng lượng nước thừa của từng tháng, (4) = (2) – (3).
Cột (5): Tổng lượng nước thiếu của từng tháng, (5) = (3) – (2).
Vì lượng nước đến và lượng nước dùng chỉ có 1 đợt thừa và thiếu nước liên tục và
V+ > V-. Tổng cột (5) là dung tích nước cần trữ để đảm bảo yêu cầu cấp nước thời
kỳ thiếu nước, và đó là dung tích hiệu dụng của hồ khi chưa kể tổn thất.
Vh = V- = 671.103 (m3) = 0,671.106 (m3).
Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 17

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

Cột (6): Lượng nước trữ vào hồ. Khi trữ nước thì lũy tích cột (4) nhưng không
vượt quá giá trị Vh, nếu lũy tích cột (4) mà lớn hơn Vh thì phải tiến hành xả nước chỉ
giữ lại giá trị Vh trong hồ.
Cột (7): Lượng nước xả ra khỏi hồ, khi Wtrữ > Vh thì Wxả = Wtrữ - Vh
Bảng 7.2: Tính toán điều tiết hồ khi chưa kể đến tổn thất
Tháng


Wđến
(103 m3)

Wyêu cầu
(103 m3)

∆V+
(103 m3)

∆V (103 m3)

Wtrữ
(103 m3)

Wxả
(103 m3)

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)


(7)

7
8
9
10
11
12
1

75
98
299
347
187
116
213

11
45
11
28
72
194
406

64
53
288
319

115
78
193

64
117
405
671
671
593
400

2

130

285

155

245

3
4
5
6

108
82
64

45

116
200
80
148

8
118
16
103

237
119
103
0

V+=839
Tổng

1764

53
115

V - =671

1596

168


7.1.4.2 Tính toán lượng tổn thất trong kho nước
Tổn thất trong kho chứa nước bao gồm hai thành phần là tổn thất do bốc hơi
mặt thoáng và tổn thất do thấm.
• Tính lượng tổn thất bốc hơi
Lượng tổn thất do bốc hơi được xác định theo công thức:
Wb = 1000.F.ΔZ

(7.4)

Trong đó:
-

Wb: Là luợng nước tổn thất tại thời điểm tính toán (m3).
1000: Là hệ số đổi đơn vị.
F: Diện tích mặt hồ ứng với mực nước tính toán, (km2).
∆Z: Chênh lệch giữa bốc hơi mặt thoáng và bốc hơi trên lưu vực, lấy theo

bảng 1.8.b chương 1
• Tính lượng tổn thất do thấm

Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 18


Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

Tổn thất do thấm Vt(t) là lượng nước mất đi do thấm qua công trình đập
ngăn, qua đáy hồ và vai đập xuống hạ du. Do vậy, lượng nước thấm phụ thuộc vào
vật liệu đắp đập và địa chất lòng hồ
Trong tính toán điều tiết, lượng tổn thất nước do thấm V t(t) thường lấy bằng
tỷ lệ phần trăm dung tích nước trữ trong hồ tại thời điểm tính toán t là V(t).
Công thức xác định:

Wt(t) = K% × V(t)

(7.5)

Trong đó:
V(t): Dung tích nước trữ trong hồ tại thời điểm t (m3).
K: hệ số, phụ thuộc vào địa chất lòng hồ, tra bảng 8. 2 GT Thuỷ Văn ta lấy
K = 1% lượng nước bình quân.
Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 7.3: Tính toán xác định lượng tổn thất trong kho nước
Tháng

Vi
(103 m3)

Vbq
(103 m3)

Fh
(ha)


∆ Zi
(mm)

Wb
(103 m3)

Wt
(103 m3)

Wtt
(103 m3)

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

7

8
9
10
11
12

115.745
179.745
232.745
520.745
786.745
786.745
708.745

147.745
206.245
376.745
653.745
786.745
747.745

4.3090

19.29

5.4330
7.9980
11.8875
13.2745
12.8689


23.28
13.68
15.76
24.16
33.57

0.8312
1.2648
1.0941
1.8735
3.2071
4.3201

1.4775
2.0625
3.7675
6.5375
7.8675
7.4775

2.3087
3.3273
4.8616
8.4109
11.0746
11.7975

1


515.745

612.245

6.1225

11.0830

360.745
352.745
234.745
218.745

438.245
356.745
293.745
226.745

43.38
40.45
51.53
35.3
25.74

4.9605

2
3
4
5


11.4351
7.9980
7.6544
6.7184
5.7865

3.2352
3.9443
2.3716
1.4894

4.3825
3.5675
2.9375
2.2675

7.6176
7.5118
5.3090
3.7569

6

115.745

167.245

4.7283


19.1

0.9031

1.6725

2.5756

29.4950

50.1394

79.6344

Ghi chú:
Cột (1) : Thứ tự sắp xếp các tháng năm thủy lợi.
Cột (2) : Bằng giá trị cột (6) bảng (7.2) cộng với với dung tích chết , vậy V hi là
dung tích ở cuối mỗi thời đoạn tính toán. Khi kho nước bắt đầu tích nước thì trong

Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 19

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước


thiết kế thường giả thiết trước đó hồ chứa đã tháo cạn đến mực nước chết (H C). Như
vậy giá trị đầu tiên trong cột (2) chính là dung tích chết.
Cột (3) : Dung tích bình quân, xác định theo công thức (7.3)
Cột (4) : Diện tích mặt hồ tương ứng với Vitb, tra trên đường quan hệ Z ~ F ~ V
Cột (5) : Lấy theo bảng 1.8.b chương 1.
Cột (6) : Tổn thất do bốc hơi mặt thoáng, xác định theo : Cột (6) = Cột (4) ×
Cột (5)
Cột (7) : Lượng tổn thất do thấm qua thân đập, thấm qua đáy hồ và thấm qua
vai đập xuống hạ lưu đập. Được xác định theo công thức 7.5.
Cột (8) : Wtt là tổng tổn thất trong kho nước, Cột (8) = Cột (6) + Cột (7).
7.1.4.3 Toán điều tiết hồ khi có kể đến tổn thất trong kho nước
Tính toán tương tự như điều tiết hồ khi chưa kể tới tổn thất. Chỉ khác là ở cột
Wyc lúc này gồm có lượng nước dùng và lượng nước tổn thất:
Wyc = Wd + Wtt

(7.6)

Kết quả tính toán đưc thể hiện ở bảng sau:
Bảng 7.4: Tính toán điều tiết hồ khi có kể đến tổn thất

7

Wđến
(103 m3)
75

Wyêu cầu
(103 m3)
13.3087


∆V+
(103 m3)
61.6913

8
9
10
11
12
1
2

98
299
347
187
116
213
130

48.3273
15.8616
36.4109
83.0746
205.7975
417.0830
292.6176

49.6727

283.1384
310.5891
103.9254

3

108

4
5
6

82
64
45

Tháng

1764

Wtrữ
(103 m3)
61.6913

89.7975
204.0830
162.6176

111.3641
394.5025

705.0916
720.6514
630.8539
426.7709
264.1533

123.5118

15.5118

248.6415

205.3090
83.7569
150.5756

123.3090
19.7569
105.5756
V =720.6514

125.3325
105.5756
0

V+=776.9081
Tổng

∆V (103 m3)


1676

Wxả
(103 m3)

88.3656

88.3656

Ghi chú: các cột trong bảng 7.4 được tính tương tự như các cột trong bảng
7.2 nhưng cột được tính như công thức 7.6
Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 20

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

Ta xác định được dung tích hiệu dụng của hồ có kể đến tổn thất là:
Vh = V- = 720,6514.103 (m3).
Tính sai số giữa hai lần tính dung tích hiệu dụng (trường hợp đã kể tổn thất và
trường hợp chưa kể tổn thất) theo công thức:∆V=

Vi . - Vi-1
.100%

Vi

Ta có: ∆V = 6,89%
Chọn sai số cho phép là 5% thì sai số tính toán không đạt yêu cầu, cần tính
toán lại lần 3.
Bảng tính toán điều tiết hồ có kể tổn thất (bảng tính lần 3) được thể hiện ở
bảng 7.5.
Ghi chú: Trình tự các cột (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7), (8) tương tự như 8 cột
trong bảng 7.3. Từ cột (9) đến cột (14) tính tương tự bảng 7.4 .
¯

Tổng lượng nước thiếu ở cột (12) của bảng 7.5 chính là V và là dung tích
h

hiệu dụng V đã kể tổn thất với lần tính thứ 3.
h

3

3

V = 722.680×10 m
Sai số giữa hai lần tính dung tích hiệu dụng (lần 2 và lần 3) là:
∆V (%) =

Vi . - Vi -1
720,6514 × 10 3 − 722,680 × 10 3
.100% =
= 0,281%
Vi

722,680 × 10 3

Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

Trang 21

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 22

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

Wđến (103 m3)

Wyêu cầu (103
m3)


∆V+ (103 m3)

∆V - (103 m3)

Wtrữ (103 m3)

Wxả (103 m3)
(14)

2.2923
3.2716
4.7609
8.5488
11.604
3.3182 8.2862
24.2
4
4.0330
7.9150
11.9480
33.6
43.
6.445
5.1133
11.5589
4
6
40.5 3.9028 4.6121 8.5149
51.5 4.0783 3.7214 7.7997

35.3 2.4187 3.0273 5.4460
25.7 1.5066 2.3120 3.8186

75
98
299
347

13.2923
48.2716
15.7609
36.5488

61.7077
49.7284
283.2391
310.4512

61.708
111.436
394.675
705.126

187

83.6044

103.3956

722.680


116

205.9480

89.948

213

417.5589

204.559 428.173

130
108
82
64

293.5149
123.7997
205.4460
83.8186

163.515
15.800
123.446
19.819

264.658
248.858

125.412
105.594

19.1 0.9084 1.6853

45

150.5937

105.594

0

1764

1678.158

Wt (103 m3)

(13)

Wb (103 m3)

(12)

∆ Zi (mm)

(11)

Fh (ha)


(10)

Vbq (103 m3)

(9)

Vi(103 m3)

(8)

Tháng

Wtt (103 m3)

Bảng 7.5: Bảng tính toán điều tiết hồ có kể tổn thất (bảng tính lần 3)

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)


7
8
9
10

115.745
177.436
227.109
510.248
820.837

11

836.396

12

746.599

1

542.516

2
3
4
5

379.898

364.387
241.077
221.321

6

115.745 168.533

146.591 4.2842
202.273 5.3645
368.678 7.8516
665.542 12.0139
13.734
828.617
4
791.498 12.0139
644.55
11.7873
7
461.207 9.6485
372.142 7.9145
302.732 6.8519
231.199 5.8531

Tổng

Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo

4.7560


19.3 0.8264
23.3 1.2489
13.7 1.0741
15.8 1.8934

1.4659
2.0227
3.6868
6.6554

2.5937

Lớp: S10 – 49N

808.522

722.680

85.842

632.732

85.842


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 23

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước


7.1.4.4 Tính toán mực nước dâng bình thường
Mực nước dâng bình thường là mực nước cao nhất mà kho nước có thể giữ
lại được ở kho nước trong thời gian dài. Đây là mực nước quan trọng nhất vì nó
quyết định dung tích hữu ích, tức là quyết định khả năng khai thác, sử dụng nguồn
nước cũng như quy mô kích thước công trình, vốn đầu tư, vấn đề ngập lụt phía
thượng lưu.
Sau khi xác định dung tích hiệu quả, ta xác định được dung tích hồ như sau:
Vhồ = VC + Vhi = 115,745×103 +722,680.103 = 838,425.103 m3
Tra trên quan hệ (V ~ Z) ta được MNDBT: ZMNDBT = 1503,36 m.
7.2 Tính toán điều tiết lũ
7.2.1

Mục đích của việc điều tiết lũ

Xác định các thành phần của dung tích điều tiết lũ theo nhiệm vụ chống lũ
cho công trình và nhiệm vụ phòng lũ cho hạ du.
Xác định quy mô công trình tháo lũ và các mực nước đặc trưng theo nhiệm
vụ phòng lũ cho hạ du và chống lũ cho công trình.
7.2.2

Nguyên lý tính toán điều tiết lũ

Cơ sở tính toán điều tiết lũ là dựa vào phương trình cân bằng giữa lưu lượng
lũ đến của kho nước và lưu lượng xả của kho nước.
Xét trong khoảng thời gian ∆t nào đó, phương trình cân bằng nước có dạng:
 Q1 + Q 2 
 q + q2 

.∆t −  1

.∆t = V2 − V1
2


 2 

(7.7)

Trong đó:
Q1, Q2 là lưu lượng đến đầu và cuối thời đoạn tính toán ∆t
q1, q2 là lưu lượng xả đầu và cuối thời đoạn tính toán.
V1, V2 là lượng nước trong kho ở đầu và cuối thời đoạn tính toán.
Trong mỗi thời đoạn tính toán đã biết Q1, Q2, q1, V1. Ta phải tìm q2.
Ta lại có: Lưu lượng xả lũ còn được tính theo công thức theo công thức lưu lượng
chảy qua đỉnh đập thực dụng chảy tự do, cửa van mở hoàn toàn:
q = ε.m.B. 2g .H 3/2

(7.8)

Trong đó:
Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 24


Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

ε: là hệ số co hẹp bên.
m: là hệ số lưu lượng, đối với đỉnh tràn thực dụng, lấy m = 0,49.
g: là gia tốc trọng trường, g = 9,81m/s2.
B: bề rộng tràn
H: là cột nước trên ngưỡng tràn. Chọn ∇ngưỡng tràn = ∇MNDBT = 1503,36 m
7.2.3 Tính toán điều tiết lũ
Hiện nay có rất nhiều phương pháp tính toán điều tiết lũ như phương pháp
Potapop, phương pháp Kotrerin, phương pháp Runge – Kutta bậc ba, phương pháp
thử dần. Trong đồ án này em sử dụng phương pháp thử dần vì phương pháp đơn
giản, kết quả tính toán tương đối chính xác.
Ta tiến hành điều tiết lũ với tần suất thiết kế P = 1,5% và tần suất kiểm tra P
= 0,5%.
7.2.2.1

Tần suất thiết kế P = 1,5%

Ta sẽ lần lượt tính với 3 giá trị B tràn = 10; 20; 30 (m) để chọn được B tràn hợp
lý nhất.
Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng 7.5; 7.6 và 7.7 và các hình 7.1,
7.2 và 7.3.
Bảng 7.5 Kết quả tính toán điều tiết lũ với Btràn = 10m
Tuyến đập chính

MNDBT = +1503,36

m

Trường hợp lũ thiết kế.


VMNDBT = 838,425

Tần suất lũ : P = 1,5 %

Ngưỡng tràn = +1503,36

Qđếnmax = 20,40 m3/s

B tr = 10

Loại đập tràn chảy tự do

MNDGC = 1504,073
V sc = 100,358

m
103m3

m

V PL = 100,358

103m3

m

Htrmax = 0,713

3


10 m

3

Hệ số lưu lượng: m=0,49

Q

t (h)

∆t (s)

Qlũ
(m3/s)

Qtb_lũ
(m3/s)

Qtràn_gt
(m3/s)

∆Q
(m3/s)

∆W
(103 m3)

(1)
0


(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

0

0

0.5

1800

3.98

1.99

0.11

1.89

1

1.5
2
2.56

1800
1800
1800
2016

7.97
11.95
15.94
20.40

5.98
9.96
13.95
18.17

0.65
1.94
4.05
7.28

3

1800

18.65


19.52

3.5

1800

16.65

4

1800

14.66

xả

max

m
m3/s

= 13,06

W
(106 m3)

Z (m)

H
(m)


Qtràn_tt
(m3/s)

(10)

(11)

(8)

(9)

838.425

1503.360

3.40

841.822

1503.389

0.029

0.11

5.33
8.02
9.90
10.89


9.59
14.44
17.81
21.95

851.410
865.847
883.659
905.611

1503.457
1503.560
1503.686
1503.843

0.097
0.200
0.326
0.483

0.65
1.94
4.05
7.28

10.16

9.36


16.85

922.465

1503.963

0.603

10.16

17.65

11.98

5.67

10.21

932.672

1504.033

0.673

11.98

15.66

12.87


2.79

5.02

937.692

1504.066

0.706

12.87

Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

0

Lớp: S10 –


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 25

Ngành: Kỹ thuật tài nguyên nước

4.5

1800


12.67

13.67

13.06

0.61

1.09

938.783

1504.073

0.713

13.06

5
5.5
6
6.5
7

1800
1800
1800
1800
1800


10.68
8.69
6.69
4.70
2.71

11.67
9.68
7.69
5.70
3.71

12.72
11.99
10.96
9.67
8.26

-1.05
-2.31
-3.27
-3.97
-4.55

-1.88
-4.15
-5.89
-7.15
-8.20


936.901
932.747
926.860
919.710
911.512

1504.060
1504.033
1503.994
1503.943
1503.885

0.700
0.673
0.634
0.583
0.525

12.72
11.99
10.96
9.67
8.25

7.68

2448

0.00


1.35

6.30

-4.95

-12.11

899.406

1503.80

0.439

6.30

Hình 7.1 Đường quá trình lũ đến và xả lũ với Btràn =10m

Bảng 7.6 Kết quả tính toán điều tiết lũ với Btràn = 20m
Tuyến đập chính

m

MNDBT = +1503,36

V sc = 68,479

m
103m3


m

V PL = 68,479

103m3

m

Htrmax = 0,492

m

Qxảmax = 14,98

m3/s

3

Trường hợp lũ thiết kế.

VMNDBT = 838,425

Tần suất lũ : P = 1,5 %

Ngưỡng tràn = +1503,36

Qđếnmax = 20,40 m3/s

B tr = 20


Loại đập tràn chảy tự do

Hệ số lưu lượng: m =0,49

MNDGC = 1503,852

10 m

3

t
(h)

∆t
(s)

Qlũ
(m3/s)

Qtb_lũ
(m3/s)

Qtràn_gt
(m3/s)

∆Q
(m3/s)

∆W
(103

m3)

W
(103
m3)

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

0

0.00

1800

3.98


1.99

0.20

1.79

3.23

841.651

1800

7.97

5.98

1.16

4.82

8.68

850.330

1800

11.95

9.96


3.20

6.76

12.17

862.499

0
0.5
1
1.5

838.425

Sinh viên: Nguyễn Thị Thạch Thảo
49N

Z (m)
(9)
1503.36
0
1503.38
7
1503.44
9
1503.53
6

H

(m)

Qtràn_tt
(m3/s)

(10)

(11)
0

0.027

0.20

0.089

1.16

0.176

3.20

Lớp: S10 –