Thiết Kế Cải Tạo Nâng Cấp Trạm Bơm Chuyền Cẩm Yên Trên Tuyến Kênh Chính Của Hệ Thống Thuỷ Nông Phù Sa Hà Tây

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong hệ thống công trình thuỷ lợi trạm bơm tưới tiêu đóng vai trò vô

cùng quan trọng đối với sản xuất nông nghiệp và phát triển nông thôn. Hiện

nay nước ta có khoảng 2000 trạm bơm nhưng đa số đều được xây dựng từ rất

lâu nên thiết bị máy móc đã cũ kỹ, lạc hậu không đáp ứng được yêu cầu đặt ra,

năng suất và hiệu quả sử dụng thấp. Do đó cần phải đầu tư cải tạo nâng cấp các

trạm bơm để phục vụ tốt cho sản xuất nông nghiệp.

Trong các trạm bơm trên hệ thống thuỷ nông Phù Sa –Hà Tây ngoài trạm

bơm Phù Sa có công suất lớn nhất được xây dựng dưới thời Pháp thuộc thì hiện

nay đã hình thành hệ thống bơm chuyền Cẩm Yên, Phú Thụ, Săn – Thạch Thất.

Hệ thống này được xây dựng do việc cung cấp nước của hồ Đồng Mô cho hệ

thống theo hình thức tự chảy nay đã bị giảm sút nhiều (để phục vụ cho làng văn

hoá các dân tộc Việt Nam và sân gôn). Trong đó trạm bơm Cẩm Yên là trạm

bơm đầu mối và đóng vai trò quan trọng nhất, nó có nhiệm vụ tiếp nguồn cho

kênh chính Đồng Mô (một nhánh của kênh chính Phù Sa). Trạm bơm gồm có

05 máy bơm ly tâm thì hiện nay một máy bơm đã bị hư hỏng nặng, ngoài ra bể

hút và bể tháo đã có nhiều chỗ bị bồi lắng, sạt trượt nên cần tu sửa kịp thời. Để

đáp ứng được yêu cầu của một trạm bơm đầu mối trong hệ thống bơm chuyền

thì trạm bơm Cẩm Yên cần được nâng cấp, cải tạo toàn diện về cả ổ máy và các

công trình khác của trạm như kênh dẫn, bể hút, bể xả…

Do trạm bơm Cẩm Yên đã xây dựng từ lâu nên thường gặp những trục

trặc kỹ thuật, mặt khác trong điều kiện thời tiết thay đổi bất thường (hạn hán

kéo dài) thì trạm bơm không thể đáp ứng được nhu cầu cấp nước ngày càng

tăng trong nông nghiệp dẫn đến tình trạng thiếu nước trầm trọng về mùa khô.

Xuất phát từ yêu cầu để đảm bảo lượng nước tưới cho sản xuất nông

nghiệp, đáp ứng được các yêu cầu sản xuất theo hướng Công nghiệp hoá - Hiện

đại hoá nông nghiệp, tạo điều kiện thuận lợi cho nông dân đầu tư vào sản xuất

nông nghiệp, nâng cao mức sống, thì việc sửa chữa, nâng cấp hệ thống thuỷ lợi

ở đây là rất cần thiết, đặc biệt là trạm bơm Cẩm Yên.

Được sự đồng ý của bộ môn Công Trình, khoa Công Nghiệp Phát Triển

Nông Thôn, trường đại học Lâm Nghiệp, tôi thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Thiết

kế cải tạo nâng cấp trạm bơm chuyền Cẩm Yên trên tuyến kênh chính của

hệ thống thuỷ nông Phù Sa – Hà Tây”.

- Mục đích của đề tài: Tính toán, thiết kế, nâng cấp trạm bơm Cẩm Yên

đảm bảo yêu cầu cấp nước tưới cho hơn 2000 ha đất canh tác nông nghiệp,

đồng thời hoàn thành khoá luận tốt nghiệp.

- Nội dung của đề tài gồm các chương:

Chương 1: Những vấn đề chung và tài liệu thiết kế;

Chương 2: Thiết kế kỹ thuật trạm bơm;

Chương 3: Thiết kế nhà máy bơm;

Chương 4: Thiết kế bể hút, bể xả, kênh và các công trình phụ trợ;

Chương 5: Tính toán kết cấu và ổn định nhà máy bơm;

Chương 6: Tính toán giá thành;

Chương 7: Kết luận, tồn tại, kiến nghị.

Chương 1

NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VÀ TÀI LIỆU THIẾT KẾ

1.1. Những vấn đề chung của vùng nghiên cứu

1.1.1. Điều kiện tự nhiên của vùng nghiên cứu

a) Vị trí địa lý

Xã Cẩm Yên nằm ở phía bắc của huyện Thạch Thất.

Ranh giới của xã đươc xác định như sơ đồ hình 1.1:

- Phía bắc giáp huyện Phúc Thọ;

- Phía đông giáp xã Đại Đồng huyện Thạch Thất;

- Phía nam giáp xã Lại Thượng huyện Thạch Thất;

- Phía tây giáp thành phố Sơn Tây.

Tổng diện tích của xã là 392.48 ha, trong đó có các loại đất như sau:

- Đất sản xuất nông nghiệp: 248.2 ha;

- Đất ở và đất xây dựng cơ sở hạ tầng: 104.28 ha;

- Đất ao hồ, sông ngòi: 40 ha;

Trạm bơm chuyền Cẩm Yên nằm trên địa phận xã Cẩm Yên là một trong

ba trạm bơm chuyền tiếp sức trên tuyến kênh chính của hệ thống thuỷ nông Phù

Sa – Hà Tây. Vì vậy ngoài nhiệm vụ đảm bảo lưu lượng nước tưới cho toàn bộ

diện tích nông nghiệp của xã thì trạm bơm này còn có nhiệm vụ rất quan trọng

đó là tiếp nguồn cho kênh chính Đồng Mô (một nhánh của kênh Phù Sa) góp

phần tưới cho các xã khác của huyện Thạch Thất.

b) Đặc điểm địa hình

Xã Cẩm Yên nằm trong vùng bán sơn địa. Địa hình xã chia làm hai dạng

gồm có phần thổ cư và phần đồng ruộng.

Nhìn chumg địa hình của xã thấp dần từ Tây sang Đông, theo điều tra

của công ty tư vấn xây dựng thuỷ lợi Phù Sa cho thấy sự phân bố diện tích

trong khu tưới được thể hiện qua bảng 1.1.

Bảng 1.1: Phân bố diện tích trong khu tưới.

Chân ruộng Độ cao trung bình (m) Diện tích (ha)

cao 6,2÷ 7,0 567,5

Trung bình 5,1÷ 5,9 1430

Thấp 4,2÷ 5,0 472,5

c) Khí hậu thuỷ văn

Xã Cẩm Yên nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa. Mỗi năm

chia làm hai mùa rõ rệt là mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng

10, mùa khô bắt đầu từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau.

Nhiệt độ không khí:

- cao nhất: 37÷ 38,5°C,

- trung bình: 22,5°C,

- thấp nhất: 8÷ 10°C.

Độ ẩm không khí:

- cao nhất: 94%,

- trung bình: 80,3%,

- thấp nhất: 25%.

Lượng mưa: tập chung chủ yếu vào mùa mưa chiếm 80% lượng mưa của

cả năm.

- Lượng mưa cao nhất: 2681 mm (năm 1971),

- Lượng mưa trung bình: 1760÷1830 mm/năm,

- Lượng mưa thấp nhất: 75÷85 mm/năm,

Bốc hơi: - lớn nhất (tháng 11): 80÷95 mm,

- trung bình cả năm: 695 mm,

nhỏ nhất (tháng 3): 31÷38 mm.

Chế độ gió: hướng gió chủ yếu Đông Nam

- tốc độ gió trung bình: 2÷4,5 m/s,

- khi có bão đạt: 32÷48 m/s,

- Mùa đông thường có gió mùa đông bắc.

d) Địa chất thổ nhưỡng

Theo tài liệu của công ty tư vấn xây dựng thuỷ lơi Phù Sa, tình hình địa

chất tại khu vực xây dựng công trình như sau:

Lớp 1: lớp thịt nặng màu nâu, sạn sỏi từ 5÷10% chiều dày 0,4÷0.7 m có

kết cấu tương đối chặt;

Lớp 2: sét nặng màu vàng, đỏ, sạn sỏi từ 5÷10%. Lớp này có chiều dày

2,3÷3,5 m, kết cấu dẻo cứng;

Lớp 3: sạn sỏi thạch anh đường kính từ 2÷50 mm tròn cạnh màu nâu

xanh, xám trắng lẫn từ 25÷30% sét màu vàng. Chiều dày trên 8m, trạng thái

chặt.

Tính chất cơ lý của lớp đất 1 thể hiện ở bảng 1.2:

Bảng 1.2: Tính chất cơ lý của lớp đất 1.

Kí hiệu Trị số Đơn vị

Độ ẩm tự nhiên W 33,5 %

Khối lượng thể tích khô γK 48 G/cm3

Khối lượng thể tích tự nhiên γ 57 G/cm3

Trọng lượng riêng ∆ 2,68 G/cm3

Hệ số rỗng ε 0,85

Độ bão hoà G 90,3 %

Độ rỗng n 46,5 %

Độ ẩm giới hạn chảy wc 40,1 %

Độ ẩm giới hạn dẻo wd 25,8 %

Chỉ số dẻo Id 14,3 %

Độ sệt B 0,31 %

Hệ số nén lún a 0,04 KG/cm2

Lực dính kết c 0,20 KG/cm2

Góc nội ma sát φ 13 Độ

Tổng môđun biến dạng E 38 KG/cm2

Với các thông số về tính chất cơ lý của đất đối chiếu với tiêu chuẩu XD

45- 70[90] thì điều kiện địa chất ở đây đảm bảo tiêu chuẩn ổn định để xây dựng

trạm bơm.

1.1.2. Tình hình dân sinh, kinh tế xã hội

Xã Cẩm Yên có dân số 4200 người (theo thống kê năm 2006). Với tỷ lệ

tăng dân số là 1,2%. Trong đó có 75% số người ở độ tuổi lao động.

Hệ thống lưới điện đã được hoàn thiện.

Xã có một trạm xá với 15 giường bệnh, một trường tiểu học, một trường

trung học cơ sở.

Người dân chủ yếu sản xuất nông nghiệp không có nghề phụ nên cuộc

sống còn gặp nhiều khó khăn. Tổng thu nhập hàng năm 3600 tấn (quy ra thóc)

bình quân 850kg/người/năm.

Mức tăng trưởng kinh tế hàng năm: 7,8%.

1.1.3. Hiện trạng và giải pháp về thuỷ lợi của xã

- Hiện trạng:

Hiện nay xã Cẩm Yên có một trạm bơm tiếp sức, một trạm bơm tưới,

một trạm bơm tiêu. Trong đó trạm bơm chuyền tiếp sức Cẩm Yên là trạm bơm

chuyền đầu mối của hệ thống bơm chuyền Cẩm Yên - Phú Thụ - Săn, Thạch

Thất nằm dọc theo hệ thống kênh chính Đồng Mô. Sau nhiều năm quản lý khai

thác hiện nay trạm bơm này đã xuống cấp nghiêm trọng, song do kinh phí có

hạn nên việc tu sử (kể cả đại tu) không được đồng bộ dẫn đến nhiều hạn chế

khó khăn trong quá trình phục vụ tưới. Cụ thể như sau:

- Về phần điện: hầu hết các động cơ được sản xuất từ những năm 1980

trở về trước, đến nay đã cũ tiêu hao điện năng lớn, công suất không đảm

bảo.Khi hoạt động có động cơ bị sát cốt vỡ bi. Phần lớn các tuyến dây dẫn có

vỏ bọc đã bị lão hoá, mục nát nhiều đoạn không còn đảm bảo an toàn kết nối

với tủ điện vận hành gây ra hao phí điện và hao tải.

- Về máy bơm: do không đồng bộ nên trạm bơm hoạt động không hết

công suất, bộ phận cánh quạt bị ăn mòn ,vỡ doa, các ống hút và ống đẩy bằng

thép không đủ so với công suất thiết kế.

- Bể hút và kênh dẫn: do trạm bơm lấy nước trực tiếp từ sông Tích nên

sau mùa mưa lũ bể hút và kênh dẫn vào bể hút thường bị bồi lắng nhiều, việc

nạo vét gặp nhiều khó khăn đặc biệt là những năm có mưa lũ lớn. Ngược lại,

vào mùa khô là tình trạng thiếu nước dẫn đến mực nước ở bể hút xuống rất thấp

làm cho trạm bơm không thể hoat động thường xuyên để cung cấp đủ nước tưới

cho nông nghiệp.

Hình 1.1: Hiện trạng bể hút