Đang tải... (xem toàn văn)
Sông Quảng Huế là đo ạn sông nối gi ữa sông Vu Gia và sông Thu Bồn với chi ều dài uốn khúc khoảng 5km nằm trong phạm vi 2 xã Đại Cường, Đại An, huyện Đại l ộc, tỉ nh Quảng Nam. Tình hình dòng chảy, chế độ thủy l ực và di ễn biến lòng d ẫn của sông Quảng Huế quyết đ ị nh rất l ớn tới tỷ l ệ phân lưu, chế độ dòng chảy lũ và ki ệt gi ữa hai sông Vu Gia và Thu Bồn
BÀI TẬP LỚN: CHỈNH TRỊ SÔNG QUẢNG HUẾ I Giới thiệu: Sông Quảng Huế đoạn sông nối sông Vu Gia sông Thu Bồn với chiều dài uốn khúc khoảng 5km nằm phạm vi xã Đại Cường, Đại An, huyện Đại lộc, tỉnh Quảng Nam Tình hình dòng chảy, chế độ thủy lực diễn biến lòng dẫn sơng Quảng Huế định lớn tới tỷ lệ phân lưu, chế độ dòng chảy lũ kiệt hai sông Vu Gia Thu Bồn; Hơn mười năm nay, biến động hệ thống Vu Gia - Thu Bồn ảnh hưởng lớn tới dân sinh kinh tế xã hội Thành phố Đà Nẵng tỉnh Quảng Nam Hiện tượng cắt dòng sơng Quảng Huế sau lũ 1999 làm cho dòng chảy lũ sông Vu Gia dồn đổ vào sông Thu Bồn gây sức ép lớn gia tăng ngập lụt cho hạ du sơng Thu Bồn Vào mùa khơ, dòng chảy kiệt ỏi sơng Vu Gia dồn đổ sang sông Thu Bồn làm cho hạ du sông Vu Gia, Đà Nẵng bị thiếu nước nghiêm trọng; - Xác định độ thiếu hụt nước hạ du Vu Gia vận hành thủy điện thượng du Đặc biệt xác định tỷ lệ phân lưu thực tế vào sông Quảng Huế gia tăng so với trước (tới 30 - 40%) vào mùa kiệt Đây nguyên nhân gây thiếu hụt nước hạ du Vu Gia; - Đề xuất giải pháp lâu dài cho việc chỉnh trị dòng chảy sơng Quảng Huế hai hạng mục cơng trình : (1) Giải pháp cơng trình điều tiết chủ động sông Quảng Huế bảo đảm đủ nước cho hạ du Vu Gia mối liên quan với hạ du Thu Bồn vận hành hồ chứa thủy điện; (2) Giải pháp cơng trình chỉnh trị ổn định sông cửa vào sông Quảng Huế, (3) Các giải pháp cơng trình phụ trợ II MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA DỰ ÁN a Mục tiêu dự án: Mục tiêu lâu dài: Điều tiết chủ động tỷ lệ phân lưu vào mùa kiệt sông Quảng Huế bảo đảm đủ nước cho hạ du Vu Gia, hài hòa với yêu cầu dùng nước hạ du Thu Bồn kết hợp ổn định khu vực cửa vào sông Quảng Huế Mục tiêu trước mắt: Hạn chế lưu lượng mùa kiệt vào sông Quảng Huế cũ để đưa nước Vu Gia theo hướng điều tiết lại tỷ lệ phân lưu sông Vu Gia sông Quảng Huế đạt tỷ lệ tương đương với trước năm 2000, nhằm khắc phục phần tình trạng thiếu nước, hài hòa lợi ích nhu cầu dùng nước hạ du sông Vu Gia hạ du Thu Bồn Bước đầu ổn định cửa vào sông Quảng Huế cũ b Nhiệm vụ dự án Xây dựng cơng trình nhằm hạn chế phần lưu lượng mùa kiệt vào sông Quảng Huế Xây dựng công tr nh chống sạt lở hữu sông cửa vào sông Quảng Huế cũ uảng Huế góp phần ổn định III SỐ LIỆU ĐẦU VÀO a Bản đồ khu vực nghiên cứu tỷ lệ 1/5000 ;1/10000 1/50000 Hình 3.1: Vị trí vùng dự án b B nh đồ vị trí khu chỉnh trị tỷ lệ 1/100 Hình 3.2.Bình đồ tuyến cơng trình c Các tài liệu địa chất thủy văn, thủy lực, địa chất… khu vực thiết kế Bảng III.1:Chỉ tiêu lớp địa chất TT 10 11 12 Chỉ tiêu đặc trưng Thành phần hạt: Cuội sỏi Cát Bụi Sét Độ ẩm tự nhiên Góc nghỉ cát: Khi khô Khi ướt Dung trọng cát: Khi chặt Khi rời Dung trọng cát: Khi chặt Khi rời Độ ẩm giới hạn chảy Độ ẩm giới hạn dẻo Chỉ số dẻo Độ sệt Khối lượng riêng Mô đuyn tổng iến dạng Cường độ chịu tải quy ước Ký hiệu Đơn vị Lớp Lớp Lớp W % % % % % % độ độ 290 200 290 200 g/cm3 g/cm3 1.54 1.36 1.68 1.46 Wt Wp Wn B E0 R0 g/cm3 g/cm3 % % % g/cm3 kG/cm2 kG/cm2 0.730 1.059 0.588 0.824 2.66 200 2.0 300 3.0 P 3.0 79.6 11.2 6.2 25.0 25.5 21.0 4.5 0.889 2.66 150 1.5 1.3 98.7 0.0 0.0 18.3 20.5 79.1 0.3 0.1 18.3 Trong lớp đất có cường độ chịu tải biến dạng trung bình, có đất lớp1 có sức chịu tải nhỏ, biến dạng mạnh.Các lớp đất bở, xốp, dễ bị xói lở có tác dụng dòng chảy, cần đưa iện pháp chỉnh trị thích hợp, chống xói lở, xâm thực bờ sông Nước ngầm khu vực nghiên cứu chủ yếu lớp cát.Độ sâu mực nước tương đối nông vào khoảng +3,0m đến +5,5m Mực nước dao động theo mùa d Các thơng số tính toán - Mực nước lũ (P=1,5%): 10,6 m (giai đoạn 19952006) - Mực nước lũ (P=5%): 10,15 m (giai đoạn 19952006) - Mực nước P= 95%: +2,89m - Mực nước trung +3,70 m nh năm: - Mực nước trung bình mùa kiệt 85%: - Mực nước thấp nhất: +3,50 m (Ái nghĩa +3,30 m) +2,10 m (Ái Nghĩa năm 2013) - Luồng giao thông thủy: Luồng sông cấp VI, ứng với Bluồng = 12m IV TRÌNH TỰ TÍNH TỐN Sơ tớnh: tuyến công trình biên nghĩa biên đầu vào Q~t Q~t s.quảng huế Q~t Tớnh toỏn cỏc iên đầu vào Tính tốn thủy văn a) Xác định iên Nông Sơn: Kết số liệu lưu lượng trung bình mùa kiệt khu vực Nơng Sơn từ năm 1976 đến 2010 (tính tốn): Bảng 4.1.Số liệu lưu lượng mùa kiệt trạm Nông sơn từ năm 1976 đến 2010 Số liệu lưu lượng trung Năm Lưu lượng Năm Lưu lượng Năm Lưu lượng Năm Lưu lượng Năm Lưu lượng Năm Lưu lượng nh mùa kiệt khu vực Nông Sơn 1976 đến 2010 (m3/s) 1976 1977 1978 101.99 104.17 188.58 1981 1982 1983 195.41 93.17 90.31 1986 1987 1988 189.90 136.67 130.50 1991 1992 1993 187.93 135.55 226.03 1996 1997 1998 280.26 136.77 173.33 2001 2002 2003 209.21 150.08 170.82 từ năm 1979 147.77 1984 164.93 1989 180.64 1994 140.04 1999 386.43 2004 266.64 1980 124.40 1985 191.00 1990 122.24 1995 157.60 2000 278.10 2005 192.21 Năm Lưu lượng 2006 215.99 2007 221.96 2008 237.72 2009 220.75 2010 141.34 Bảng 4.2 Kết chạy phần mềm FFC2008 trạm Nông Sơn Giá trị nhỏ Giá trị lớn Giá trị trung nh Hệ số phân tán C V Hệ số thiên lệch C S 90.31 m³/s 386.43 m³/s 179.73 m³/s 0.34 1.17 Tần suất 85 % 120.82 m³/s FFC 2008 © Nghiem Tien Lam ĐƯỜNG TẦN SUẤT DÒNG CHẢY MÙA KIỆT KHU VỰC NÔNG SƠN 620 NS TB=179.73, Cv=0.34, Cs=1.17 570 TB=179.73, Cv=0.34, Cs=1.17 520 470 Lưu lượng, Q(m³/s) 420 370 320 270 220 170 120 70 0.01 0.1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 99 Tần suất, P(%) 99.9 99.99 © FFC 2008 Hình 4.1.Đường tần suất mùa kiệt trạm Nông Sơn Bảng 4.3 Kết đường tần suất trạm Nông Sơn Thứ tự Tần suất P(%) Q m³/s Thời gian lặp lại (năm) 0.01 575.19 10000 0.10 474.25 1000 0.20 443.55 500 0.33 421.21 303.03 0.50 402.55 200 1.00 371.09 100 1.50 352.45 66.667 2.00 339.08 50 3.00 320.02 33.333 10 5.00 295.51 20 11 10.00 261.05 10 12 20.00 224.33 13 25.00 211.75 14 30.00 201.08 3.333 15 40.00 183.23 2.5 16 50.00 168.16 17 60.00 154.55 1.667 18 70.00 141.49 1.429 19 75.00 134.91 1.333 20 80.00 128.09 1.25 21 85.00 120.82 1.176 22 90.00 112.63 1.111 23 95.00 102.35 1.053 24 97.00 96.77 1.031 25 99.00 88.32 1.01 26 99.90 79.22 1.001 27 99.99 75.6 b) Tính tổng biên Thành Mỹ, Sông Bung, A Vương, Sông Côn : Mơ hình MIKE NAM mơ dòng chảy Thành Mỹ ta có thơng số chính: Bảng 4.4.Bộ thơng số trạm Thành Mỹ Umax Lmax CQOF CKIF CK1.2 TOF TIF TG CKBF 18 297 0.813 203.3 34 0.832 0.462 0.007 1301 Hình4.2.Biểu đồ mơ lưu lượng trạm Thành Mỹ mô thực đo Kết hợp MIKE NAM (chia đa giácthiessen khu vực Thành Mỹ + Khâm Đức + Hiên) thơng số ta mơ dòng chảy lưu vực Sông Bung, A Vương Sông Côn với tỉ lệ trọng số sau: Bảng 4.5.Bộ thơng số trạm Thành Mỹ Trọng số Thành Mỹ Khâm Đức Hiên 0.295 0.352 0.443 Hình 4.3 Biểu đồ mơ dòng chảy lưu vực A Vương, sông Côn Thành Mỹ Bảng 4.15.Phân bố vận tốctrường hợp: Zt= + 2.3 m; Bt= 12 m; p=85% Vận tốc lớn khu vực công tr nh ( m/s) TT Phương án Hiện trạng Zt = + 2.3 m Thượng lưu đập Vị trí tuyến đập Hạ lưu đập 0.60 0.63 0.63 0.61 0.64 0.65 Bt = 12 m Hình4.12 Hướng dòng chảy trường hợp lũ kiểm tra chưa cơng trình Hình4.13 Hướng dòng chảy trường hợp lũ kiểm tra có cơng trình Bảng 4.16.Phân bố vận tốctrường hợp: Zt= + 2.3 m; Bt= 12 m; lũ kiểm tra TT Phương án Hiện trạng Vận tốc dòng chảy lớn khu vực cơng trình (m/s) Thượng lưu đập Vị trí tuyến đập Hạ lưu đập 1.29 1.65 1.84 1.30 2.25 2.07 Đập ngăn sông Zt = + 2.3 m Bt = 12 m Hình4.14.Phân bố vận tốc khu vực đập tràn trường hợp bất lợi Quy mơ, kết cấu cơng trình - Cấp cơng trình: Cơng trình cấp IV; Quy mơ cơng trình hạn chế lưu lượng: + Chiều dài đập Lđ = 51,5 m + Chiều rộng đỉnh đập Bđ = 32 m + Cao tr nh đập: Zđ = 3,8 m + Chiều rộng tràn: Bt = 12 m + Cao tr nh ngưỡng tràn: Zt = +2,3 m + Mở rộng chiều rộng tràn Bt=18m cao trình +2,8m - Kết cấu: + Đập rọ đá xếp đến cao trình +3,8 m + Tràn rọ đá xếp lớp có chiều dày 1.0 m Bảo vệ thượng lưu đập - Chiều dài sân thượng lưu 20m, hạ lưu 50m - Gia cố bảo vệ thảm đá dày 0.3 m, xếp lớp Vai đập đoạn kè nối tiếp bảo vệ bờ thượng hạ lưu hai bên vai đập - Vai đập: + Dạng kè mái, m= + Chiều dài bên: 51,5 m + Đỉnh kè: Cao trình: Tương đương cao độ bãi bên Cao độ bờ tả: Zbờtả = + 8,1 m Cao độ bờ hữu: Zbờhữu= + 6,3 m Chiều rộng: 1,5 m Kết cấu: Rọ đá 2x1x0,5m phủ lớp ê tông mác 150dày 15cm; rọ đá trải vải địa kỹ thuật + Mái kè: Độ dốc: m = Kết cấu: Rọ đá 2x1x0,5m phủ lớp ê tông mác 150# dày 15cm; rọ đá lớp dăm lót dày 10cm vải địa kỹ thuật + Chân kè: nối tiếp đỉnh đập có cao độ + 3,8 m - Đoạn kè nối tiếp thượng hạ lưu ên vai đâp + Chiều dài bên : 54,5 m + Đỉnh kè: tương tự phần vai đập + Mái kè: tương tự phần vai đập + Chân kè: Cao trình đỉnh chân kè: + 3,8 m Cơ chân kè: rộng2 m; kết cấu rọ đá 2x1x0,5m phủ bê tông 150# dày 15cm; rọ đá lớp dăm lót dày 10cm vải địa kỹ thuật Hộ chân kè: Thảm đá 6x2x0,3m, lăng thể đá hộ chân m=3,0; lót vải địa kỹ thuật Cơng trình hỗ trợ a) Kè bảo vệ bờ phải cửa vào sông Quảng Huế Các thơng số tính tốn, hình thức, quy mơ kết cấu cơng trình - Hình thức: kè mái nghiêng - Chiều dài: 545 m - Đỉnh kè: + Cao tr nh đỉnh: theo cao độ bãi bên từ + 6,3 m đến 7,4 m + Chiều rộng đỉnh: 1,5 m + Kết cấu: Rọ đá mạ kẽm bọc PVC kích thước(2x1x0,5)m phủ lớp bê tơng mác 150 dày 15cm; rọ đá trải vải địa kỹ thuật - Mái kè: + Độ dốc mái : m = 2,0 + Kết cấu: Đá lát khan khung ô ê tông, dăm lót dày 10cm vải địa kỹ thuật - Chân kè: + Cao tr nh đỉnh chân kè: + 3,8 m + Cơ chân kè: rộng 2,0 m; kết cấu: Đá lát khan dày 30cm; dăm lót dày 10cm, vải địa kỹ thuật + Hộ chân kè: Thảm đá mạ kẽm bọc PVC kích thước(6x2x0,3)m, lăng thể đá hộ chân m=3,0; lót vải địa kỹ thuật b) Nạo vét Nhiệm vụ: Nạo vét bãi bồi bờ hữu sông Vu Gia sát cửa vào Quảng Huế trước trạm ơm Ái Nghĩa để khơi rộng lòng sơng Vu Gia ị co hẹp đảm bảo yêu cẩu lấy nước vào kênh dẫn trạm ơm Ái Nghĩa Quy mô nạo vét Chiều dài đoạn nạo vét sông Vu Gia 310 m, cao độ nạo vét +2,0 m; chiều rộng nạo vét trung bình 70 m V Tính tốn ổn định kết cấu cơng trình hạn chế lưu lượng Tính tốn kiểm tra ổn định cơng trình hạn chế lưu lượng Cơng trình hạn chế lưu lượng dạng đập kết cấu rọ đá thấp nên đâp không bị ổn định trượt, lật lún Chỉ kiểm tra ổn định đập tác động dòng chảy lũ Như phân tích phương án tính tốn thủy lực kết tính tốn nhận thấy tính tốn với trận lũ thực tế năm 2006, vận tốc dòng chảy khu vực công tr nh ngăn nước nhỏ Nguyên nhân cơng trình bị ngập sâu, lũ chảy qua sơng Quảng Huế chính, lũ chảy qua Quảng Huế cũ khơng nhiều nên phân bố vận tốc dòng chảy khu vực cơng trình khơng lớn Để đánh giá ảnh hưởng công tr nh trường hợp chế độ thủy văn ất lợi chênh lệch mực nước Vu Gia Thu Bồn 1,58 m mực nước trước cửa vào Quảng Huế cũ trước tràn bãi khoảng cao tr nh +7m.Khi kết tính tốn vận tốc dòng chảy khu vực cơng trình hạn chế lưu lượng sơng Quảng Huế ảng sau : Bảng 4.17: Kết vận tốc dòng chảy khu vực cơng trình hạn chế lưu lượng STT Vận tốc dòng chảy lớn khu vực công tr nh (m3/s) Phương án Hiện trạng Zt = + 2.3 m Bt = 12 m Thượng lưu đập Vị trí tuyến đập Hạ lưu đập 1.29 1.65 1.84 1.30 2.25 2.07 Một số điểm cục vận tốc dòng chảy lên tới 3-3,25m/s a) Đường kính đá hộc, chiều dày rọ đá Áp dụng công thức PILARCZYK 1 0.035 U2 Kh.Ks m.Dn = Kt cr 2g Trong : + Dn : Đường kính đá rời chiều dày rọ đá + m = PS PW PW ¦ = 1.6 đá rời m = (1 - n) = 1.56 rọ đá hệ số ổn định : rọ đá = 1; đá rời =1.25; Ks = 1, cr = 0.035 đá rời, 0,08 rọ đá Kết qủa tính tốn theo cơng thức PILARCZYK : Bảng 4.18: Vận tốc khởi động vật liệu đá hộc rọ đá Loại vật liệu Đá hộc Rọ đá Vận tốc dòng chảy (m/s) 1.0 1.5 Đường kính viên đá (m) 0.08 0.179 1.8 2.0 0.258 0.319 Chiều dày rọ đá (m) 2.0 0.114 3.0 3.5 4.0 4.2 0.257 0.350 0.457 0.504 b) Ổn định viên đá đỉnh đập Vmin = 0.86 2g 1 d 2.64m / s Với 1, : Khối lượng riêng đá ( 2.6T/m3 ) nước D : Đường kính trung nh viên đá ( 30cm ) Vmin : Vận tốc nhỏ dòng chảy đủ làm cho viên đá cân ằng Theo kết qủa tính tốn, kích thước đá, rọ đá kết cấu công tr nh hạn chế lưu lượng chọn đủ đảm ảo u ổn định dòng chảy lũ Tính tốn ổn định cơng trình a) Chỉ tiêu thiết kế - Cấp cơng trình : Cấp IV - Mực nước kiệt với P95% : +2,89m - Hệ số ổn định cho phép : + [K] = nc k n 1.1,15 = =1,21 m 0.95 b) Các tài liệu bản: + Tài liệu địa hình tuyến kè + Tài liệu địa chất tuyến kè + Tài liệu thủy văn c) Các trường hợp tính tốn: Với mặt cắt tính toán cho hai trường hợp sau: Với kè lựa chọn vị trí có mặt cắt điển hình tính tốn cho trường hợp thượng lưu (hiện trạng chưa có kè có kè ảo vệ mái) Tính toán với trường hợp nguy hiểm mực nước rút nhanh từ cao trình mặt bãi xuống cao trình mực nước kiệt ứng với tần suất P95% +2,89m - Kiểm tra ổn định mái thượng lưu: Mặt cắt trạng - Kiểm tra ổn định mái thượng lưu: Mặt cắt thiết kế có cơng tr nh d) Mặt cắt tính tốn Với chiều dài tuyến kè 650 m chọn mặt cắt tiêu biểu có tính đại diện cho đoạn kè có cao tr nh đỉnh +7,4m; +6,8m +6,3m mặt cắt bất lợi địa hình e) Phương pháp tính tốn Tính tốn ổn định mái dốc tính tốn theo phương pháp cân ằng giới hạn thỏi phần mềm Slope/W hãng phần mềm địa kỹ thuật quốc tế (Geo-Slope, 1998) Dùng phương pháp Morgenstern-Price để tính ổn định trượt mái, phương pháp thoả mãn cân moment f) Kết tính tốn Hệ số ổn định mái kè mặt cắt tính tốn ảng sau: Mặt cắt đoạn ( Cao trình đỉnh kè +7,4 m ) Trường hợp mặt cắt trạng: Hình 4.15.Kết tính ổn định ứng với cao trình 7.4 m chưa có cơng trình Trường hợp mặt cắt theo thiết kế: Hình 4.16.Kết tính ổn định ứng với cao trình 7.4m có cơng trình Mặt cắt đoạn 2( Cao trình đỉnh kè +6.8 m ) a) Trường hợp mặt cắt trạng: Hình 4.17.Kết tính ổn định ứng với cao trình 6.8m chưa có cơng trình b) Trường hợp mặt cắt theo thiết kế: Hình 4.18.Kết tính ổn định ứng với cao trình 6.8m có cơng trình Mặt cắt đoạn ( Cao trình đỉnh kè +6,3 m ) a) Trường hợp mặt cắt trạng: Hình 4.19.Kết tính ổn định ứng với cao trình 6.3m chưa có cơng trình b) Trường hợp mặt cắt theo thiết kế: Hình 4.20.Kết tính ổn định ứng với cao trình 6.3m có cơng trình Bảng 4.19.Tính kết tỉnh ổn định bờ sơng chưa có cơng trình Khi chưa xây dựng công tr nh Hệ số ổn định trượt Phương pháp 6,3m 6,8m 7,4m Theo Morgenstern-Price 0.628 0.777 0.758 Theo Odinary 0.518 0.572 0.553 Theo Janbu 0.565 0.689 0.644 Theo Bishop 0.613 0.758 0.731 Bảng 4.20.Tính kết tỉnh ổn định bờ sơng có cơng trình Khi xây dựng công tr nh Hệ số ổn định trượt Phương pháp 6,3m 6,8m 7,4m Theo Morgenstern-Price 1.792 1.637 1.4 Theo Odinary E999 E999 E999 Theo Janbu 2.261 2.025 1.748 Theo Bishop 2.333 2.101 1.839 Bảng 4.21: Hệ số ổn định mái cơng trình bảo vệ bờ Trường hợp Cao tr nh đỉnh kè Hệ số [K] Hệ số an toàn Hiện trạng 7,4 1,21 0,924 Có cơng trình 7,4 1,21 1,792 Hiện trạng 6,8 1,21 0,784 Có cơng trình 6,8 1,21 1,637 Hiện trạng 6,3 1,21 0,811 Có cơng trình 6,3 1,21 1,4 Kết luận: Hệ số ổn định cho phép [K] < Kminmin Vậy mái kè thiết kế ổn định điều kiện làm việc ... Mục tiêu trước mắt: Hạn chế lưu lượng mùa kiệt vào sông Quảng Huế cũ để đưa nước Vu Gia theo hướng điều tiết lại tỷ lệ phân lưu sông Vu Gia sông Quảng Huế đạt tỷ lệ tương đương với trước năm 2000,... cầu dùng nước hạ du sông Vu Gia hạ du Thu Bồn Bước đầu ổn định cửa vào sông Quảng Huế cũ b Nhiệm vụ dự án Xây dựng cơng trình nhằm hạn chế phần lưu lượng mùa kiệt vào sông Quảng Huế Xây dựng công... 4.7 Kết chạy phần mềm FFC2008 khu vực Thành Mỹ +Sông Bung+A Vương +Sông Côn từ năm 1976 đến 2010 Giá trị nhỏ 90.31 m³/s Giá trị lớn 386.43 m³/s Giá trị trung 179.73 m³/s nh Hệ số phân tán C V 0.34