Trong tính toán dung tích hồ cần chú ý tính toán đến hai loại tổn thất là tổn thất thấm và tổn thất bốc hơi.

69



:là diện tích mặt thoáng trung bình trong thời đoạn tính toán ∆ t.



F tb



F tb được tính thông qua quan hệ V~F~Z.

- Tổn thất do thấm

Lượng tổn thất này được xác định gần đúng bằng cách căn cứ vào dung tích

hồ bình quân trong những thời đoạn tính toán. W thấ m = (1%-3%). V tb

V tb : là dung tích trung bình của hồ chứa trong thời đoạn tính toán.

Tháng



V hồ

(106m3)



V bq

(106m3)



F

(ha)



∆Z

(mm)



W bh

(106m3)



W th

(106m3)



W tt

(106m3)



(1)



(2)



(3)



(4)



(5)



(6)



(7)



(8)



Trong đó :

Cột (1) : Các tháng sắp xếp theo năm thuỷ văn

Cột (2) : Qúa trình dung tích hồ

Cột (3) : Dung tích trung bình của hồ chứa trong thời gian tính toán (106m3)

Cột (4) : Dịên tích mặt hồ ứng với V bq trong thời đoạn tính toán

Cột (5) : Bốc hơi mặt nước phụ thêm hàng tháng (mm)

Cột (6) : Tổn thất bốc hơi cột (6) = (4) * (5)



K 1% ÷ 3% .Lấy K = 1%)

Cột (7) : Tổn thất thấm. W th = K.V bq ( =

Cột (8) : Tổng tổn thất. W tt = W bh + W th .

Kết quả tính toán cho kịch bản hiện tại (Quá trình tính toán trong xem PL1 – Phụ

lục tính toán)

Mực nước dâng bình thường:



MNDBT = 17,70m



Dung tích ứng với MNDBT:



5,160.106m3



Dung tích hữu ích:



4,484.106m3



Kết quả tính toán cho kịch bản hiện tại (Quá trình tính toán trong xem PL2 – Phụ

lục tính toán)

Mực nước dâng bình thường:



MNDBT = 18,70m



Dung tích ứng với MNDBT:



6,691.106m3



Dung tích hữu ích:



6,015.106m3



Tổng hợp kết quả tính toán dung tích hữu ích Vhi và mực nước dâng bình

thường cho các kịch bản như bảng:



70



Bảng 3.15:



Kết quả tính toán dung tích hữu ích hồ Diên Trường



Thông số



TK cũ



VC



Kịch bản

Hiện tại



BĐKH



0,676



0,676



0,676



V hi



3,188



4,484



V tb



3,864



MNDBT



15,50



Tăng "+", giảm "-" (%)

Hiện tại



BĐKH



6,015



28,90%



88,67%



5,160



6,691



25,50%



73,16%



17,70



18,70



+2,20m



+3,20m



Nhận xét:

- Để đáp ứng nhu cầu dùng nước tăng thêm do bổ sung nhiệm vụ cấp nước cho

sinh hoạt và cho môi trường đồng thời tăng tần suất đảm bảo tưới lên 85% thì hồ

chứa nước Diên Trường phải nâng cấp để tăng dung tích hồ thêm 1,296 triệu m3 lên

mức 4,484 triệu m3 tăng 28,90 % so với hiện nay.

- Để ứng phó với biến đổi khí hậu đến năm 2050 và bổ sung nhiệm vụ cấp

nước cho sinh hoạt và môi trường phải nâng cấp hồ để tăng dung tích hiệu dụng

thêm 2,827 triệu m3 (88,67%) tương ứng với mực nước dâng bình thường phải tăng

lên +18,70 m so với mức +15,50m như hiện nay.

- Lượng nước đến hồ chứa đáp ứng đủ cho các nhu cầu dùng nước tăng thêm,

hồ không bị thiếu nước với chế độ điều tiết năm.

- Hiện nay dự án cải tạo nâng cấp hồ chứa nước Diên Trường đang được triển

khai thực hiện. Tuy nhiên theo nhiệm vụ thiết kế đặt ra thì mới chỉ xét đến yêu cầu

bổ sung nhiệm vụ mới là cấp nước cho sinh hoạt với lưu lượng 15.000m3/ngày đêm

và cấp nước cho môi trường mà chưa xét đến biến đổi khí hậu. Như vậy để hồ Diên

Trường có thể hoạt động hiệu quả trong suốt thời gian khai thác kiến nghị chủ đầu

tư và đơn vị tư vấn thiết kế bổ sung nhiệm vụ xét đến ảnh hưởng của biến đổi khí

hậu.



71



3.10. Cao trình đỉnh đập

Biến đổi khí hậu sẽ làm cho nhu cầu dùng nước tăng, quá trình nước đến hồ

giảm và lưu lượng lũ tăng. Khi thiết kế nâng cấp hồ chứa ngoài nâng cao cao trình

đỉnh đập còn phải cải tạo tràn xả lũ để nâng mực nước dâng bình thường trong hồ

(tăng Vhi) và đảm bảo tháo được lưu lượng lũ mới. Từ MNDBT có được thông qua

tính toán cân bằng nước, giả thiết các kích thước tràn khác nhau tính toán điều tiết

lũ xác định mực nước lũ thiết kế (MNLTK) và mực nước lũ kiểm tra (MNLKT).

Tính toán cao trình đỉnh đập từ MNDBT, MNLTK và MNLKT ứng với các kích

thước khẩu diện tràn. So sánh tính kinh tế và kỹ thuật lựa chọn được kích thước tràn

hiệu quả nhất.

Đối với phương án nâng cấp tràn xả lũ có thể chọn phương án nâng chiều

cao cửa van, giữ nguyên cao độ ngưỡng tràn hoặc giữ nguyên cao độ ngưỡng tràn

và tăng chiều cao cửa van. Đối với tràn xả lũ hồ chứa nước Diên Trường nếu chọn

phương án giữ nguyên cao độ ngưỡng tràn (+15,50m) và nâng cao chiều cao cửa

van thì với trường hợp MNDBT = +18,70m sẽ hợp lý hơn do cửa van nâng cấp thấp

hơn nữa tận dụng được kết cấu tràn đã được xây dựng.

Tính toán lại điều tiết lũ:

Tính toán điều tiết lũ



3.10.2.



Tràn xả lũ dạng đỉnh rộng, ngưỡng tràn ở cao trình +15,50m; lắp cửa van đến

MNDBT +18,7m với bề rộng thoát nước là 30m.

+ Phương pháp tính toán.

Dựa trên nguyên lý cơ bản của dòng chảy lũ trên cơ sở hai phương trình cơ bản:

Phương trình cân bằng nước:

(



Q1 + Q 2

q + q2

).∆t − ( 1

).∆t = V 2 − V1

2

2



Trong đó:

Q 1 , Q 2 : Lưu lượng lũ đến ở đầu và cuối thời đoạn tính toán

q 1, q 2 : Lưu lượng xả ở đầu và cuối thời đoạn tính toán



(3.1)



72



: Lượng nước có trong hồ chứa ở đầu và cuối thời đoạn tính



V1, V2

toán



∆t = t 1 – t 2 : Thời đoạn tính toán

Phương trình thuỷ lực của công trình xả lũ:



q = f(Z t ,Z h ,C)



Trong đó:

Zt



: Mực nước thượng lưu công trình



Zh



: Mực nước hạ lưu công trình



C



: Tham số biểu thị công trình



Phương trình thuỷ lực xả :



q x = m.ε .Σb. 2 g .H 03 / 2



(3.2)



Trong đó:

qx



: Lưu lượng xả qua tràn (m3/s)



m



: Hệ số lưu lượng. Với tràn đỉnh rộng, có co hẹp bên m = 0,37



Σb = n.b : Tổng bề rộng tràn (m)

n = 3 : Số khoang tràn

H0



: Cột nước tràn (m).



b = 10m: Bề rộng một khoang tràn.

ε: Hệ số co hẹp bên, xác định theo công thức:

ε = 1 − 0,2.



ξ mb + (n − 1).ξ mt H 0

n



.



(3.3)



b



ζ mb



: Hệ số hình dạng của mố bên, ζ mb = 1,0



ζ mt



: Hệ số hình dạng của mố trụ, ζ mt = 0,45.



Dòng chảy lũ:

+ Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế:

Bảng 3.16:



Lưu lượng lũ lớn nhất thiết kế lưu vực hồ chứa Diên Trường tính theo

công thức cường độ giới hạn



Tần suất lũ



0,01%



0,2%



1%



X1maxp (mm)



934,0



741,2



629,1



73



Hệ số dòng chảy đỉnh lũ ϕ



0,75



0,75



0,75



Q maxp (m3/s)



847,1



646,0



540,2



+ Tổng lượng lũ thiết kế:

Bảng 3.17:



Tổng lượng lũ lớn nhất thiết kế lưu vực hồ chứa Diên Trường tính

theo lượng mưa ngày lớn nhất



Tần suất lũ



0,01%



0,2%



1%



X1maxp (mm)



934,0



741,2



629,1



Hệ số dòng chảy trận lũ ϕ



0,85



0,85



0,85



W maxp (106.m3)



17,62



13,99



11,87



+ Đường quá trình lũ thiết kế:

Bảng 3.18:



Đường quá trình lũ thiết kế theo kịch bản hiện tại



TT



T(h)



Tc.dồn



Qt



1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20



23h/21

24

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19



33

33,1

33,3

35,8

37,4

40

43,4

47,9

54,3

91,1

186

241

390

486

477

383

293

239

199

172



P = 1%

Tp

Qtp

0,0

32

0,6

32

1,2

32

1,8

35

2,4

37

3,0

39

3,6

43

4,2

48

4,8

55

5,4

96

6,0

202

6,6

263

7,2

399

7,8

505

8,4

495

9,0

401

9,6

321

10,2

261

10,8

216

11,4

186



P = 0,2%

Tp

Qtp

0,0

39

0,6

39

1,2

39

1,8

43

2,4

45

3,0

48

3,5

53

4,1

59

4,7

67

5,3

116

5,9

242

6,5

315

7,1

483

7,7

611

8,3

599

8,8

484

9,4

384

10,0

313

10,6

260

11,2

224



74



21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42



19

20

21

22

23

24

1h/23

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16



Bảng 3.19:



20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41



157

141

131

120

111

102

93,2

86

78

70,1

66,4

60,2

54

49,1

44,3

40

34,2

32

31

30,2

30

29,8



12,0

12,6

13,2

13,8

14,4

15,0

15,6

16,2

16,8

17,4

18,0

18,6

19,2

19,8

20,4

21,0

21,6

22,2

22,8

23,4

24,0

24,6



170

152

141

128

118

108

99

91

82

73

69

62

55

50

44

39

33

31

29

29

28

28



11,8

12,4

13,0

13,6

14,1

14,7

15,3

15,9

16,5

17,1

17,7

18,3

18,9

19,4

20,0

20,6

21,2

21,8

22,4

23,0

23,6

24,2



204

182

169

155

143

131

119

109

99

88

83

75

67

60

54

48

40

38

36

35

35

35



Đường quá trình lũ thiết kế theo kịch bản Biến đổi khí hậu



TT



T(h)



Tc.dồn



Qt



1

2

3

4

5

6

7

8

9

10



23h/21

24

1

2

3

4

5

6

7

8



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9



33

33,1

33,3

35,8

37,4

40

43,4

47,9

54,3

91,1



P = 1%

Tp

Qtp

0,00

37

0,60

37

1,20

37

1,79

40

2,39

42

2,99

44

3,59

48

4,19

53

4,78

60

5,38

101



P = 0,2%

Tp

Qtp

0,00

44

0,59

44

1,18

44

1,77

48

2,36

50

2,95

53

3,53

58

4,12

64

4,71

72

5,30

121



75



11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42



9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

1h/23

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16



10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41



186

241

390

486

477

383

293

239

199

172

157

141

131

120

111

102

93,2

86

78

70,1

66,4

60,2

54

49,1

44,3

40

34,2

32

31

30,2

30

29,8



5,98

6,58

7,18

7,77

8,37

8,97

9,57

10,16

10,76

11,36

11,96

12,56

13,15

13,75

14,35

14,95

15,55

16,14

16,74

17,34

17,94

18,54

19,13

19,73

20,33

20,93

21,53

22,12

22,72

23,32

23,92

24,52



207

268

434

540

530

426

326

266

221

191

175

157

146

133

123

113

104

96

87

78

74

67

60

55

49

44

38

36

34

34

33

33



5,89

6,48

7,07

7,66

8,25

8,84

9,43

10,02

10,60

11,19

11,78

12,37

12,96

13,55

14,14

14,73

15,32

15,91

16,50

17,08

17,67

18,26

18,85

19,44

20,03

20,62

21,21

21,80

22,39

22,98

23,57

24,15



247

320

518

646

634

509

389

318

265

229

209

187

174

160

148

136

124

114

104

93

88

80

72

65

59

53

45

43

41

40

40

40



76



Hình 3.4:

Bảng 3.20:

P tk



MNTL



(%)



(m)



Tính toán lũ trên tràn hồ chứa Diên Trường ứng kịch bản BĐKH



1

0,2



Đường quá trình lũ đến (hiện tại, BĐKH)



18,7



0,01



Hình thức tràn



Ngưỡng đỉnh

rộng, cửa van

cung



B tràn

(m)



30



Z ngưỡng

tràn (m)



15,5



MNL



h tràn



Qxả



(m)



(m)



(m3/s)



19,83



4,33



434,05



20,29



4,79



504,36



21,08



5,58



646,82



(Chi tiết tính toán các thông số mực nước xem tại phụ lục tính toán)

Thông số hồ chứa:



3.10.3.



- Mực nước chết:



MNC



= 11,00m



- Mực nước dâng bình thường:



MNDBT



= 18,70m



- Mực nước lũ lớn nhất thiết kế:



MNLTK



= 19,83m



- Mực nước lũ lớn nhất kiểm tra P =0,20%:



MNLKT



= 20,29m



Tính toán cao trình đập



Cao trình đỉnh đập là cao trình lớn nhất xác định trên cơ sở tính toán độ vượt

cao của đập đất trên các mực nước tính toán hồ chứa (mực nước dâng bình thường,



77



mực nước lũ thiết kế, mực nước lũ kiểm tra) đảm bảo nước không tràn qua đỉnh đập

qui định theo cấp của công trình.

Cao trình đỉnh đập xác định như sau:

Z đỉnh đập = MNTT + h đ



(3.1)



Trong đó:

MNTT: Mực nước tính toán của hồ chứa (mực nước dâng bình thường, mực

nước lũ thiết kế, mực nước lũ kiểm tra).

h đ : Độ vượt cao của đỉnh đập h đ = Δh + h sl1% + a

Δh: Chiều cao nước dềnh do gió

h sl1%: Chiều cao sóng leo lên mái đập ứng với mức bảo đảm i = 1%.

a: Chiều cao an toàn phụ thuộc vào cấp công trình và điều kiện làm việc của

hồ chứa.

Tính toán các yếu tố của sóng:

Đà gió: Chiều dài đà gió ứng với các mực nước như sau:

- Ứng với MNDBT: D = 1790m

- Ứng với MNLTK: D = 1825m

- Ứng với MNLKT P = 0,2%: D = 1840m

Chiều cao nước dềnh do gió:

Chiều cao nước dềnh do gió xác định theo công thức:

∆h = 2.10 − 6 .



Trong đó:



V 2D

. cos α s

gH



(3.2)



V: Vận tốc gió tính toán (m/s)

D: Đà sóng ứng với các mực nước tính toán (m)

g: Gia tốc trọng trường (m/s2)

H: Chiều sâu nước trước đập (m)

α s : Góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió, α s = 11000’



Chiều cao sóng leo:

Chiều cao sóng leo có mức bảo đảm 1% xác định như sau:

h sl1% = K r .K p .K sp .K ku .K α.h s1%



(3.3)



78



Trong đó:

K r , K p : Hệ số phụ thuộc vào lớp gia cố mái và độ nhám tương đối trên mái, tra

trên bảng 6 – TVCVN 8421-2010;

K sp : Hệ số phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái m (m = 2,5);

K ku : Hệ số phụ thuộc vào hệ số mái m và trị số



λ

hd 1%



;



K α : Hệ số phụ thuộc vào hướng sóng và trục dọc hồ;

h s1% : Chiều cao sóng với mức đảm bảo 1%.

Xác định h s1% :

- Giả thiết trường hợp đang xét là sóng nước sâu (H > 0,5λ)

- Tính các đại lượng không thứ nguyên:



gD gt

gH

và 2 với t = 6 giờ (thời

,

2

V

V

V



gian gió thổi liên tục)

- Từ các đại lượng không thứ nguyên tra đồ thị, xác định được cặp giá trị

và



g hs

V2



gτ

nhỏ nhất. Qua đó xác định được chiều cao sóng trung bình hs và chu kỳ

V



sóng trung bình τ .

- Chiều dài sóng trung bình xác định theo công thức λ =



g .τ 2

.

2.π



- Kiểm tra điều kiện sóng nước sâu.

- Tính hs1% = K 1% .h

- K 1% : Hệ số tra trên đồ thị.

Cao trình đỉnh đập thiết kế:

Bảng 3.21:

Trường hợp



Xác định cao trình đỉnh đập thiết kế



MNTT (m)



∆h (m)



h sl1% (m)



Z đđ (m)



MNDBT



18,70



0,009



1,506



20,915



MNLTK



19,83



0,003



0,655



20,988



MNLKT0.2%



20,29



0,003



0,662



21,155



79



3.11. Xác định quy mô và kết cấu đập



3.11.1.Giải pháp nâng cấp đập

Nâng cao cao trình đỉnh đập

Căn cứ vào số liệu thực đo của lưu lượng lũ đến, nhu cầu dùng nước của các

hộ dân, tiến hành tính toán lại dung tích hồ chứa nước từ đó xác định lại mực nước

thiết kế (MNDBT, MNLTK).

Do tăng dung tích của hồ chứa nước nên cần phải cải tạo đập, mở rộng tràn để

tăng khả năng tháo thì giải pháp nâng cao cao trình đỉnh đập được đưa ra.

Nguyên lý thiết kế để nâng cao đập đất gồm các bước như sau:

- Căn cứ tài liệu khảo sát địa hình, địa chất, thủy văn và hồ sơ thiết kế cũ của

công trình hiện trạng, các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cũ để kiểm tra ổn định của đập

hiện trạng từ đó có biện pháp gia cố và xử lý trước khi nâng cao đập.

- Kiểm tra lại các loại tài liệu trên và hồ sơ thiết kế cũ để quyết định những

công việc cần phải bổ sung như tài liệu địa hình, địa chất, khí tượng thủy văn .v.v…

- Dựa vào kịch bản biến đổi khí hậu để bổ sung, cập nhật như mưa, gió, nhiệt

độ, liệt thủy văn kéo dài, phân bố mưa theo thời gian nhằm thu thập, cập nhật đủ số

liệu phục vụ tính toán điều tiết hồ chứa có kể đến biến đổi khí hậu như nhiệt độ, bốc

hơi thiết kế mới để tính tổn thất bốc hơi, mưa để tính dòng chảy và phân phối dòng

chảy năm thiết kế. Xác định hệ số thấm, hệ số lưu lượng kênh mương và tính các số

liệu về nước dùng theo yêu cầu nhiệm vụ mới.

- Xác định lưu lượng nước dùng tăng lên do nhu cầu phát triển kinh tế xã hội.

- Xác định mực nước dâng bình thường MNDBT khi đã có Wh. Xác định

MNLTK, MNLKT thông qua tính toán điều tiết lũ.

- Xác định cao trình đỉnh đập từ 3 điều kiện mực nước: MNDBT, MNLTK,

MNLKT.

- Lựa chọn các kích thước (hệ số mái m t , m h , chiều rộng đỉnh đập, cơ đập, bộ

phận thoát nước) và các kết cấu công trình (gia cố mái thượng hạ lưu, bộ phận thoát

nước) trên cơ sở có xét đến kích thước và kết cấu của đập hiện trạng.