thủy điện trên sông nậm mu

Trên bậc thang Nậm Mu hồ chứa Bản Chát chiếm vị trí quan trọng vì nó có dung tích lớn, không chỉ có nhiệm vụ điều tiết cho Bản Chát mà còn điều tiết bổ sung cho các công trình phía dưới

MỤC LỤC

Trang

PHẦN I TÀI LIỆU CƠ BẢN……… 1

Sinh viên : Trần Hữu TiếnLớp: 51C-TL1

LỜI MỞ ĐẦU

Nước ta đang trong thời kỳ phát triển Do đó 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 tìm kiếm nguồn cung cấp năng lượng cho nền kinh tế nước ta sẽ trở nên càng có ý nghĩa

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 Bản Chát nằm trên sông Nậm Mu, thuộc địa bàn xã Mường Kim, huyện Than Uyên, tỉnh Lai Châu nằm trong quy hoạch phát triển điện lực đã được chính phủ thông qua.

Sông Nậm Mu là nhánh sông cấp I phía tả ngạn sông Đà, bắt nguồn từ vùng núi cao hơn 3000 m của dãy Hoàng Liên Sơn Dòng chính sông Nậm Mu chảy theo hướng Tây Bắc - Đông Nam sau đó nhập vào sông Đà tại vị trí có tạo độ 21 o 31’ vĩ Bắc và 103 o 50’ kinh độ Đông, cách tuyến thủy điện Sơn La khoảng 6 km về thượng lưu Sông Nậm Mu có diện tích lưu vực đến cửa ra tại sông Đà là 3200 km2, theo kết quả tính toán thủy năng tổng lượng dòng chảy trên sông Nậm Mu là 6.10 9 m 3 , chiếm khoảng 11% tổng lượng dòng chảy của sông Đà Đặc trưng của sông Nậm Mu là độ dốc trung bình lòng sông tương đối lớn 3,8% Vì vậy tiềm năng thủy điện trên sông Nậm Mu là rất lớn Theo tính toán quy hoạch trên sông Nậm Mu có thể khai thác từ 700 MW- 1000 MW.

Việc sử dụng sông Nậm Mu về các mặt phát điện cấp lũ, cắt lũ, cấp nước đã được các

cơ quan chuyên ngành nghiên cứu trong các báo: quy hoạch phòng chống lũ đồng bằng sông Hồng, quy hoạch sử dụng nước sông Hồng, và quy hoạch bậc thang thủy điện sông Đà Các nghiên cứu đều chỉ rõ tầm quan trọng và sự cần thiết của các dự án thủy điện trên sông Nậm

Mu Trên bậc thang Nậm Mu hồ chứa Bản Chát chiếm vị trí quan trọng vì nó có dung tích lớn, không chỉ có nhiệm vụ điều tiết cho Bản Chát mà còn điều tiết bổ sung cho các công trình phía dưới là Huội Quảng, Sơn La, Hòa Bình

Với những kiến thức đã học và sự giúp đỡ tận tình của Thầy giáo GS.TS Nguyễn Chiến

em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài:”Thiết kế công trình đầu mối hồ chứa Bản Chát” Nội dung đồ án gồm 4 phần chính sau:

- Phần một: Tài liệu cơ bản.

- Phần hai: Thiết kế cơ sở.

- Phần ba: Thiết kế kỹ thuật các công trình đầu mối.

- Phần bốn: Chuyên đề kỹ thuật.

PHẦN I TÀI LIỆU CƠ BẢN

Sinh viên : Trần Hữu TiếnLớp: 51C-TL1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1.1 Vị trí và nhiệm vụ công trình

1.1.1.Vị trí công trình

Sông Nậm Mu là nhánh cấp I phía tả ngạn của sông Đà bắt nguồn từ vùng núicao hơn 3000m của dãy núi Hoàng Liên Sơn, dòng chính sông Nậm Mu chảy theohướng Tây Bắc – Đông Nam sau đó nhập vào sông Đà tại vị trí có toạ độ 21031’ vĩ Bắc

và 103050’ kinh Đông, cách tuyến đập thuỷ điện Sơn La khoảng 6Km về phía thượnglưu.Sông Nậm Mu có diện tích lưu vực tính đến cửa ra tại sông Đà là: 3200 Km2, theokết quả tính toán thuỷ văn tổng lượng dòng chảy sông Nậm Mu là 6.109m3, chiếmkhoảng 11% tổng lượng dòng chảy sông Đà

Công trình thuỷ điện Bản Chát là công trình đợt đầu của bậc thang thuỷ điện trênsông Nậm Mu thuộc hệ thống sông Đà được nghiên cứu ở giai đoạn quy hoạch bậcthang thuỷ điện sông Đà Thuỷ điện Bản Chát được xây dựng trên sông Nậm Mu cáchngã ba suối Nậm Kim đổ vào sông Nậm Mu 2Km về thượng lưu, thuộc địa bàn xãMường Kim, huyện Than Uyên, tỉnh Lai Châu Vị trí: 21o51’40” vĩ bắc và 103o50’59”kinh đông

1.1.2 Nhiệm vụ công trình

1 - Nhiệm vụ phát điện

Theo quy hoạch của điện lực Việt Nam thuỷ điện Bản Chát có công suất lắp máy

là 220MW đã được đưa vào vận hành năm 2010 Khi đưa vào sử dụng với công suất lắpmáy 220 MW và công suất bảo đảm 74,9 MW, hàng năm thuỷ điện Bản Chát cung cấpcho hệ thống điện quốc gia khoảng 748,1.106kWh, tăng điện lượng và công suất bảođảm cho hai công trình phía dưới là Sơn La và Hoà Bình với điện lượng 342.106kWh vàcông suất bảo đảm 105,8MW

2 - Cấp nước mùa kiệt cho hạ du

Với dung tích hữu ích của hồ chứa Bản Chát là Vhi= 1,615.109 m3 chiếm khoảng15% tổng dung tích hữu ích của các hồ chứa được quy hoạch trên sông Hồng và chiếmkhoảng 19% tổng dung tích hữu ích trên sông Đà Hồ chứa Bản Chát có vai trò quantrọng trong việc cung cấp nước cho hạ du về mùa kiệt Kết quả tính toán cho thấy hồchứa Bản Chát đã làm tăng lưu lượng dòng chảy vào mùa kiệt (p = 85%) cho sông Đàtại tuyến Pa Vinh là 66m3/s chiếm khoảng 11% lưu lượng dòng chảy mùa kiệt sông Đà

Hình 1.1 – Bản đồ vịtrí công trình thuỷ điện Bản Chát

Sinh viên : Trần Hữu TiếnLớp: 51C-TL1

3 - Hỗ trợ cắt một phần đỉnh lũ cho các công trình ở hạ lưu :

Theo tính toán điều tiết hồ chứa Bản Chát cắt được khoảng 6000m3/s lưu lượngđỉnh lũ tại tuyến Bản Chát (p = 0,02%),cắt được khoảng 15% lưu lượng đỉnh lũ tạituyến Pa Vinh trên sông Đà

1.2 Điều kiện tự nhiên

1.2.1 Điều kiệnđịa hình

Điều kiệnđịa hình khu vựcđầu mối và khu vực lòng hồđược thể hiện trong cácbản vẽ: bìnhđồ khu vựcđầu mối, bìnhđồ lưu vực, mặt cắtđịa hình tuyếnđập

Cụ thể về các điều kiệnđịa hình như sau:

1 - Địa hình khu vực đầu mối

Thung lũng sông hẹp chiều rộng trung bình khoảng 35m, hai bờ sông dốc, mặtcắt lòng sông hình chữ V với độ dốc trung bình bờ phải là 35o, bờ trái là 40o Phía hạlưu mở rộng và bằng phẳng tạo điều kiện thuận lợi cho việc bố trí công trình phụ trợ,đáy sông độ dốc nhỏ

Dựa vào bảng thông số quan hệđịa hình lòng hồ (Bảng 1.1) ta có biểuđồcácđường quan hệđịa hình như sau:

1.2.2 Điều kiệnđịa chất

Điều kiệnđịa chất tuyếnđập Bản Chát II (BCII) được thể hiện trong mặt cắt địachất tuyến đập (tuyến II) Mặt cắt ngang tuyến thể hiệnđầyđủ vị trí, chiều dày của cáclớpđấtđá và phạm vi của cácđứt gãy kiến tạo

1– Mô tảđịa chất tuyến đập (tuyến II)

Tại khu vực đầu mối chủ yếu phân bố đá phun trào octofia, riolit hệ tầng VănChấn từ cứng chắc trung bình đến rất cứng chắc có chỉ tiêu cơ lý như sau: góc ma sáttrong ϕ = 38o(tgφ = 0.78) và lực dính đơn vị C = 4,0 KG/cm2

Cụ thể trên tuyến đậpđịa chất phân bố như sau:

- Đới đá phong hoá IB: Dày 10 ÷ 15m(hố khoan BC10, BC11) trung bình là 13m

- Đới đá nứt nẻ mạnh IIA: Chiều dày từ 35 ÷ 50m, trung bình là 43m

- Đới đá tương đối nguyên khối gặp ở độ sâu 45m (BC12) đến > 80m (BC11,13)

Tại vùng chịu ảnh hưởng của đứt gãy IV – 9 đá bị ép nén vỡ vụn mạnh

+ Khu vực lòng sông:

Đôi chỗ lộ đá gốc, lớp phủ aluvi mỏng có chiều dày 1 ÷ 3m tầng lót đáy là cuộitảng đá macma độ mài mòn tương đối tốt, kích thước 8 ÷ 20m, cứng chắc, phần trên làcát hạt mịn đến trung bình lẫn 15 ÷ 25% cuội sỏi của đá cát kết, bột kết và macma cứngchắc, dày 1 ÷ 2m

- Đới phong hoá IB: dày 8 ÷ 12m, trung bình 10m

- Đới đá nứt nẻ mạnh IIA: Dày 30 ÷ 35m, trung bình 33m

Sinh viên : Trần Hữu TiếnLớp: 51C-TL1

- Đới tương đối nguyên vẹn IIB: Tại hố khoan BC12 bắt gặp ở độ sâu 45m, chiều dàikhoan vào đới này được 35m.

+ Vai trái:

Vai trái đập chủ yếu lộ đá phong hoá IB cho tới cao trình 460 trở lên mới có đới

đá phong hoá mạnh và phong hoá mãnh liệt

- Đới đá phong hoá IB: Dày từ 20m (BC9) tới 28m (BC10)

- Đới đá nứt nẻ IIA: Dày từ 35m(BC10) đến 58m (BC9)

- Đới đá tương đối nguyên khối IIB: Tại hố khoan BC10 bắt gặp ở độ sâu 66m đãkhoan sâu vào đới 34m

2 – Chỉ tiêu cơ lý đất đá tại nền đập (tuyến II) :

Tính chất cơ lý của các mẫu đá lấy từ các lỗ khoan và các hầm ngang vùng tuyến

II được xác định trong phòng thí nghiệm (138 mẫu)

Kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lýđấtđá nềnđập như sau:

Bảng 1.2 – Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý của mẫu đá

Loại

đá Vị trí Đới đá

Khốilượngriêng(T/m3)

Dung trọng(T/m3)

Cường độkháng nén(MPa)

Cường độkháng kéo(MPa)

Mđun bdạng

103MPa

Mđun đhồi

103MPaKhô

gió

Bãohòa

Khôgió

Bãohòa

Khôgió

Bãohòa

vỡ vụn 2.80 2.74 2.75 54.3 48.6 5.3 4.8 30 35Lòng

sông

tuyến

II

IB 2.68 2.62 2.64 37.2 32.5 3.7 3.3 20 30IIA 2.78 2.74 2.74 91.1 81.4 8.5 7.8 48 54IIB 2.74 2.70 2.70 94.9 88.0 9.3 8.7 44 52Đới ép phiến 2.80 2.72 2.73 58.1 52.3 5.5 5.3 30 34Trầm

tích phảiVai IIA 2.73 2.69 2.70 28.0 24.6 2.8 2.8 27 30

Bảng 1.3 – Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm trong phòng, hiện trường

(Đối vớiđất edQ, IA 1 , IA 2 )

Môđunbiến dạng(bão hoà)

IA1 Phòng TNo 26o 0.45 23o 0.32 1.6.10-4 9.0Hiện trường 25o58 0.60 22o04 0.44 11.04

Giá trị tính toán 25o 0.46 21o00 0.30 10

IA2 Phòng TNo 29o 0.54 25o 0.37 2.0.10-4 12Hiện trường 32o08 0.88 28o58 0.66 70Trung bình 30o34 0.71 29o00 0.52 41Giá trị tính toán 27o 0.6 27o00 0.50 70

1.2.3 Điều kiện vật liệu xây dựng tại chỗ

1 – Mỏ đất dính :

Vị trí của mỏ trên sườn đồi thấp, độ dốc 20 ÷ 300, cách tuyến đập BCII khoảng0,6 ÷ 1,0 Km về phía thượng lưu Đất của mỏ là đất sét và á sét của hệ tầng MườngTrai, được dùng làm vật liệu chống thấm ở đê quai các hố móng công trình

Trữ lượng khai thác của mỏ khoảng 1,7 triệu m3.Điều kiện khai thác và vậnchuyển bằng cơ giới thuận tiện, đất đảm bảo điều kiện kỹ thuật đắp lõi đập

- Điều kiện khai thác vận chuyển thuận lợi

Sinh viên : Trần Hữu TiếnLớp: 51C-TL1

- Điều kiện khai thác thuận lợi.

- Nằm bên bờ phải sông Nậm Mu, cách tuyến đập khoảng 1,5÷2Km về phía thượng lưu

- Mỏ là các chỏm đá vôi có vách dựng đứng cao 15 ÷ 20m, được nghiên cứu để xaythành cát dùng cho bêtông thuỷ công

3 – Các mỏ cát, cuội, sỏi :

Phần lớn có khối lượng không đáng kể, chất lượng thay đổi theo mùa và khôngđảm bảo (thành phần gồm cát hạt thô làn cuội sỏi, sét, á sét.Cuội sỏi của đá gốc cát kết,bột kết, sét mềm yếu, mức độ tròn cạnh kém, chủ yếu có dạng hạt kim,dẹt) cho bêtôngthuỷ công, ít có khả năng dùng làm tầng lọc ngược

Các bãi cát phân bố dọc theo sông Hồng từ Lào Cai đến Bảo Hà phần lớn là cáthạt nhỏ, về mùa mưa thường ngập dưới mực nước sông Các bãi cát tại cửa Ngòi Bo làcát hạt mịn đến trung, chất lượng đảm bảo cho bêtông nhưng trữ lượng chỉ đủ đáp ứng

cho tỉnh Lào Cai Dọc theo tuyến Khe Lếch từ Bảo Hà đi Văn Bàn, Than Uyên phân bốcác bãi cát nhỏ, chỉ đủ cho xây dựng dân dụng ở địa phương.

Nhìn chung các phương án khai thác cát từ Sông Hồng đều không hiệu quả kinh

tế do cơ sở hạ tầng, giao thông không thuận lợi, phải đi qua nhiều đèo cao nguy hiểm và

cự ly vận chuyển đến công trình quá xa (100÷150Km)

1.2.4 Điều kiện khí tượng thuỷ văn

1 – Tài liệu khí tượng :

Khí hậu lưu vực sông Nậm Mu vừa mang những nét chung của khí hậu nhiệt đớigió mùa vừa mang những nét riêng của khí hậu vùng núi cao Lưu vực sông Nậm Munằm trên vùng mưa lớn và có nền nhiệt độ thấp

Các đặc trưng khí tượng như sau :

+ Nhiệt độ :

Nhiệt độ không khí trung bình năm dao động trong khoảng 18,7 ÷ 21,0 0C, có xuthế giảm dần theo độ cao

Đặc trưng nhiệt độ (TB, max, min) tại các trạm đo như sau :

Bảng 1.4 – Đặc trưng về nhiệt độ(Đơn vị : o C)

Trạm Mù Cang Chải

TB 12,7 14,4 17,8 20,7 22,3 22,8 22,6 22,4 21,4 19,2 15,9 12,8 18,7Max 28,1 30,3 32,7 34,1 34,0 32,7 32,2 33,0 31,3 30,4 29,2 28,6 34,1Min -2,0 2,0 2,9 7,4 11,2 12,2 14,3 15,5 11,0 7,9 2,8 -1,3 -2,0

Trạm Than Uyên

TB 14,4 15,8 19,2 22,4 24,7 25,3 25,2 25,1 24,3 22,0 18,3 15,3 21,0Max 30,8 34,2 35,8 36,9 37,3 35,6 34,6 34,8 35,1 33,2 32,4 30,0 37,3Min -1,3 3,0 4,3 9,5 14,1 15,2 17,7 18,0 13,1 6,4 1,4 -1,5 -1,5

+ Độ ẩm:Độ ẩm tương đối trung bình năm dao động trong khoảng (80,8 ÷86,0)%, có xu thế tăng dần từ hạ lưu lên thượng lưu Phân bố độ ẩm tương đối trungbình tháng tại các trạm trên lưu vực Nậm Mu như sau:

Bảng 1.5 – Độ ẩm tương đối trung bình tháng (Đơn vị: %)

Sìn Hồ 86,9 80,9 75,3 78,2 84,3 88,9 90,0 90,0 89,2 89,0 89,7 88,5 85,9 CangChải 80,2 77,3 73,5 74,8 79,6 85,0 87,0 86,2 83,0 52,1 81,1 79,9 80,8 ThanUyên 81,9 80,2 78,1 79,5 81,5 86,0 87,2 86,3 82,8 81,9 82,2 81,6 82,4

Sinh viên : Trần Hữu TiếnLớp: 51C-TL1

+ Chế độ mưa: Lượng mưa trung bình năm biến thiên từ 1700mm dến 2800mm

và có xu thế tăng dần từ hạ lưu lên thượng lưu Lượng mưa trung bình năm ở phần hạlưu biến đổi từ (1700÷2000)mm, ở thượng lưu từ (2200÷2800) mm

Trong năm mưa phân làm hai mùa rõ rệt, mùa mưa bắt đầu từ tháng V và kếtthúc vào tháng IX, mùakiệt từ tháng X đến tháng V năm sau Lượng mưa mùa mưachiếm khoảng (77÷80)% lượng mưa năm Lượng mưa 7 tháng mùa khô chiếm(20÷23)% Mưa lớn thường xẩy ra vào tháng VI, VII, VIII với lượng mưa mỗi thángđều lớn hơn 300mm, tổng lượng mưa ba tháng lớn nhất này chiếm(57÷60)% tổng lượngmưa năm Lượng mưa trung bình lưu vực tuyến công trình Xtb = 2334mm

Bảng 1.7 – Bảng phân phối mưa tại lưu vực sông Nậm Mu(Đơn vị: mm)

Sìn Hồ 41,9 49,3 75,5 178 331 506 599 476 244 153 81,6 44,8 2780

Tà Tủ 33,0 39,6 53,4 152 252 410 434 404 203 120 77,5 30,4 2209Tam Đường 38,7 44,9 80,8 159 357 473 556 349 190 151 74,8 34,9 2509Bình Lư 39,0 51,0 78,8 164 337 516 624 374 133 102 47,9 33,4 2500Nậm Cuội 25,7 37,2 70,3 132 204 326 405 340 178 93,9 48,5 30,6 1892Quỳnh Nhai 24,4 32,2 59,8 134 217 310 339 313 152 82,0 42,2 21,2 1726Căng Chải 25,6 35,7 66,2 126 223 354 388 324 127 70,9 33,9 19,6 1791Than Uyên 29,2 37,7 65,0 149 235 394 408 366 133 73,6 39,0 23,3 1952Bản Củng 29,6 30,9 57,3 143 233 336 363 336 147 68,2 42,3 21,5 1809

+ Bốc hơi:

Theo tài liệu đo bốc hơi của các trạm trên lưu vực sông Nậm Mu từ 1961 – 2002

ta có : lượng bốc hơi trung bình tính theo bình quân số học là : 880,8 mm Lượng giatăng bốc hơi do có hồ thuỷ điện Huội Quảng là 1089 mm Phân bố bốc hơi như sau :

Bảng 1.8 – Lượng bốc hơi trung bình tháng (Đơn vị : mm)

Sìn Hồ 50,2 72,4 115 96,6 67,2 43,9 40,3 41,3 43,3 42,5 36,2 38,8 687Than Uyên 67,0 74,9 150 99,5 95,1 66,2 60,3 67,7 86,3 88,9 72,7 68,9 952Căng Chải 78,1 94,8 132 127 101 62,9 56,1 60,7 72,1 78,1 76,1 75,5 101Quỳnh Nhai 56,6 67,6 88,7 87,2 88,9 63,6 60,0 59,9 60,3 62,9 55,7 55,3 806Tam Đường 78,0 97,2 149 133 93,8 58,8 49,6 59,9 65,6 65,3 65,3 71,5 978Bình Lư 61,3 77,3 95,9 86,7 73,1 59,6 53,9 59,4 67,9 77,0 64,2 59,9 836

Zpiche 62,5 80,7 114 105 86,5 59,2 53,4 58,2 65,9 69,1 61,7 61,6 880

Zmặt nước` 80,6 99,7 141 130 107 73,1 66,0 71,9 81,5 85,4 76,3 76,2 108Tổn thất ∆Z 44,3 54,9 77,7 71,5 58,8 40,2 36,3 39,6 44,8 47,0 42,0 41,9 599

2 – Tài liệu thuỷ văn :

+ Dòng chảy năm :

Lưu lượng trung bình năm thuỷ văn, tổng lưu lượng mùa kiệt, thời kỳ kiệt giới hạn, tổng lưu lượng mùa lũ ứng với tần suất thiết kế như sau :

Bảng 1.9 – Đặc trưng dòng chảy năm thuỷ văn

Thời kỳ tính toán Thông số dòng chảy năm Lưu lượng bình quân năm ứng với p%

Qtbm3/s CV CS Q10 (m3/s) Q50(m3/s) Q90(m3/s)Năm thuỷ văn 116,5 0,157 3,0CV 140,6 115,1 94,2Tổng năm thuỷ văn 1398,0 0,157 3,0CV 1687,3 1380,9 1130,7

Tổng mùa kiệt 349,4 0,258 3,0CV 470,0 337,9 243,9Tổng kiệt giới hạn 128,53 0,290 2,5CV 178,3 124,1 84,5Tổng kỳ chuyển tiếp 220,9 291,5 213,8 159,4

+ Dòng chảy lũ:

Tổng lượng lũ lớn nhất thời đoạn ứng với tần suất thiết kế tại các tuyến côngtrình được xác định từ các trạm Bản Củng, Tà Gia

Giá trị tổng lượng lũ thiết kế tại tuyến công trình như sau:

Sinh viên : Trần Hữu TiếnLớp: 51C-TL1

Bảng 1.10 – Tổng lượng lũ thời đoạn max ứng với tần suất thiết kế(Đơn vị: m 3 /s)

Hình 1.4 – Biềuđồđường quá trình lũđếnứng với các tần suất

+ Lưu lượng lớn nhất từng tháng mùa kiệt:

Lưu lượng lớn nhất ứng với từng thời kỳ thi công ứng với tần suất thiết kế tạituyến thuỷ điện BảnChát được tính theo trạm thuỷ văn Bản Củng như sau:

Tháng I II III IV V X XI XII Mùa

Lưu lượng phù sa lơ lửng trung bình tháng tại Bản Củng như sau :

Bảng 1.12 – Lưu lượng phù sa lơ lửng trung bình tháng (Đơn vị : kg/s)

16,3

96,6

211 134,

5

33,

1 9,13 3,75 1,16 42,5Theo số liệuđo tại trạm Bản Củng, độđục trung bình nhiều năm là 285,7g/m3.Nếu coi độđục tại tuyến công trình bằng tại trạm Bản Củng (ρct = 285,7g/m3) và tổnglượng phù sa di đáy lấy bằng 40% tổng lượng phù sa lơ lửng ta xácđịnhđược tổng lượngphù sa hàng năm tại tuyến công trình Bản Chát như sau:

Bảng 1.13 – Tổng lượng phù sa trung bình năm tuyến Bản Chát

RoKg/s

8285,7 33,37 1,05 0,42 1,47 0,96 0,28 1,24

4 – Quan hệ Q ∼ Z tại các tuyến :

Q(m3/s) Z(m)BCII Znm(m)

1 0.35 366.76 366.4 23 725.4 371.26 370.9 45 3406 375.75 375.3

2 0.73 366.96 366.6 24 801.8

371.46

371

375.96

375.5

3 1.5 367.17 366.8 25 881.2

371.66

371

376.16

375.7

4 2.8 367.37 367 26 964.9

371.87

371

376.36

375.9Sinh viên : Trần Hữu TiếnLớp: 51C-TL1

5 4.5 367.58 367.2 27 1053.9 372.07 371.7 49 4064 376.57 376.1

6 6.8 367.78 367.4 28 1145.9 372.28 371.9 50 4231 376.77 376.3

7 12.4 368.05 367.7 29 1238

372.48

372

376.98

376.5

8 19 368.19 367.8 30

1334

1

372.69

372

377.18

376.7

1434

9

372.89

372

377.28

376.8

10 61.8 368.6 368.2 32

1545

1

373.09

372

377.6

378.6

12 131.9 369.01 368.6 34 1780.6 373.5 373.1 56 7320 380.04 379.6

13 172.1 369.21 368.9 35 1907 373.71 373.3 57 8428 381.07 380.6

14 215.4 369.42 369.1 36 2040

373.91

373

382.09

381.6

15 262.5 369.62 369.3 37 2174

374.12

373

7 59 10837

383.11

382.6

16 311.1 369.82 369.5 38 2315

374.32

373

9 60 12153

384.13

383.6

17 360.3 370.03 369.7 39 2465

374.53

374

1 61 13541

385.15

384.6

18 410.8 370.23 369.9 40 2617

374.73

374

3 62 14992

386.18

385.7

19 465 370.44 370.1 41 2771 374.93 374.5 63 16508 387.2 386.7

20 522.4 370.64 370.3 42 2930 375.14 374.7 64 18088 388.22 387.7

21 583 370.85 370.5 43 3088

375.34

374

9 65 19734

389.24

388.7

22 650.7 371.05 370.7 44 3247

375.55

375

1 66 21445

390.26389.7

Hình 1.5 – Biềuđồ quan hệ Q – Z tại các tuyến

1.3 Tài liệu dân sinh kinh tế

Công trình thuỷđiện Bản Chát dự kiến xây dựng trên sông Nậm Mu tạiđịa bàn xã

Tà Thừa, huyện Than Uyên, tỉnh Lai Châu Có 9 xã (Mường Kim, Tà Hừa, Nà Cang,Pha Mu, Mường Mít, Nậm Sỏ, Nậm Cần, Thân Thuộc) thuộc huyện Than Uyên bịảnhhưởng trực tiếp Than Uyên là huyện mới tách ra từ tỉnh Lào Cai và nhập vào tỉnh LaiChâu từ 1/1/2004 Hiện nay toàn huyện có 15 đơn vị hành chính xã và 2 thị trấn vớitổng diện tích 1700Km2, dân số là 85867 người, mậtđộ dân số khoảng 51 người/km2.Dân cư gồm các dân tộc: Kinh, Thái, H’Mông, Khơ Mú, Lào, Giáy, Tày Nhìn chungcác dân tộc trong huyệnđã có quá trình cộng cư lâu đời, giao lưu về kinh tế, văn hoá vàhôn nhân nên có nhiều sắc thái chung

Như vậy 9 xã khu vực dựán chiếm 57,65% diện tích và 51,50 diện tích toànhuyện Trong khu vực có nhiềuđồng bào sinh sống, trình độ sản xuất còn hạn chế vềnhiều mặt nên nên cuộc sống còn nhiều khó khăn Tình trạng du canh, du cư, phátnương làm rẫy vẫn còn, nhất làđồng bào dân tộc H’Mông Chính vì thế phần lớn các hộnghèo thường rơi vào khu vực các dân tộc thiểu số

Tình hình phát triển các ngành nghề như sau:

Sinh viên : Trần Hữu TiếnLớp: 51C-TL1

1.3.1 Nông nghiệp

Là ngành kinh tế quan trọng và chiếmưu thế trong cơ cấu kinh tếđịa phương.Hiện nay giá trị sản xuất ngành nông nghiệp toàn huyện là 118,184 triệuđồng, trong đótrồng trọt chiếm 69,4%, chăn nuôi chiếm 25,7%, còn lại là dịch vụ nông nghiệp

1.3.2 Lâm nghiệp

Chủ yếu là trồng và nuôi rừng, khai thác gỗ và lâm sản các loại, ngoài ra còn cócác dịch vụ lâm nghiệp khác Trong năm 2002 giá trị sản xuất lâm nghiệp trên địa bànhuyện Than Uyên là 1304619 triệuđồng, trong đó khai thác gỗ và lâm sản chiếm 99,6%,còn lại 0,4% là do trồng rừng, nuôi rừng và dịch vụ lâm nghiệp khác

1.3.3 Thuỷ sản

Không cóđiều kiện phát triển mạnh Những năm gầnđây sản lượng thuỷ sản trênđịa bàn huyện tăng giảm thất thường, tuy nhiên trong hai năm 2001 và 2002 có sự tăngtrưởng mạnh

1.3.6 Thông tin liên lạc

Các xãđều cóđường dây điện thoạiđến uỷ ban xã nhưng số lượng thuê bao chưanhiều và chủ yếu tập trung ở hai thị trấn Than Uyên và Nông Trường

1.3.7 Du lịch dịch vụ

Do điều kiện kinh tế chưa phát triển, giao thông đi lại khó khăn nên cáchoạtđộng thương mại và dịch vụ chưa cóđiều kiện phát triển mạnh Riêng hoạtđộng dulịch cho đến thờiđiểm này hầu như chưa cóđiều kiện hình thành và phát triển

1.3.8.Hạ tầng vày tế

Toàn huyện có hai bệnh viện, 3 phòng khámđa khoa khu vực và 100% xã có cótrạm y tế và 208 giường bệnh Tuy còn gặp nhiều khó khăn nhưng toàn huyệnđãxoáđược tình trạng trắng về y tếở cấp xã Ngoài ra huyện Than Uyên còn xây dựngđượcmột trung tâm văn hoá, 1 thư viện và 5 bưu điện văn hoá xã phục vụ nhu cầu văn hóacủa người dân địa phương Tuy nhiên, hiện nay cũng chỉ mới có 9/17 xãđược phủ sóngphát thanh và truyền hình Điều nàyđã làm hạn chế việc nắm bắt thông tin và các chủtrương chính sách một cách nhanh chóngđối với người dân địa phương

Tóm lại : do điều kiệnđịa hình núi cao, cơ sở hạ tầng yếu kém, trìnhđộ sản xuất

còn lạc hậu nên cuộc sốngđồng bào các dân tộcở khu vực dựán còn gặp nhiều khó khăn

Số hộđói nghèo còn cao, tỉ lệ mù chữ và không biết tiếng phổ thông còn nhiều Điềunàyđã làm cản trở quá trình phát triển kinh tế - xã hội, nâng cao mức sống cho ngườidân

1.4 Các thông số hồ chứa và cấp công trình

1.4.1 Các thông số của hồ chứa và nhà máy thuỷ điện

Vì hồ chứa Bản Chát có nhiệm vụ phát điện là chủ yếu nên các thông số của hồchứa và nhà máy thuỷđiện (MNC, MNDBT, Nlm) được xácđịnh thông qua tính toánthuỷ năng

Trên cơ sở tính toán và phân tích các chỉ tiêu kinh tế, các yếu tố về xã hội tronggiai đoạn lập báo cáođầu tưđã quyếtđịnh chọn phương án mực nước thiết kế như sau:

+ Mực nước dâng bình thường (MNDBT) là: 474.00 m

+ Mực nước chết (MNC) là: 434.00 m

+ Tính toán thuỷ năng được Nlm là: 210 MW Qmax = 282 (m3/s)

Với các mực nước thiết kế như trên phạm vi thay đổi cột nước công tác của hồchứa hct = 40.00m là phù hợp với các thiết bị cơ khí thuỷ công của cửa lấy nước phổbiến hiện nay

Với các mực nước như trên ta có các thông số về quy mô công trình như sau:+ Dung tíchứng với MNC : VC = 500.24 (106m3)

+ Dung tíchứng với MNDBT : VDBT = 2080.14 (106m3)

+ Dung tích hữuích: Vhi = 1579.9 (106m3)

+ Số dân phải di dời: 12397 người

Sinh viên : Trần Hữu TiếnLớp: 51C-TL1

1.4.2 Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế

Cấp công trìnhđược xácđịnh theo hai điều kiện sau:

1 – Điều kiện về năng lực phục vụ của công trình :

Công trình thuỷ điện Bản Chát được thiết kế hồ chứa nước có dung tích ứng với MNDBT là 2080.14 (106m3) Tra Bảng 1 – QCVN 04– 05: 2012/BNNPTNT được cấp công trình là cấp đặc biệt

2 – Điều kiện đặc tính kỹ thuật của hạng mục công trình thuỷ :

Với MNDBT = 474.00m và cao trình đáy móng là 354.00m ta có thể tính toán sơ

bộ chiều cao đập lớn nhất H = 474 – 354 = 120 (m)

Với chiều cao lớn nhất H = 120m và công trình bê tông trên nền đá tra Bảng 1 –QCVN 04 – 05: 2012/BNNPTNT ta có cấp công trình là cấp đặc biệt

Kết luận : dựa vào hai điều kiện trên ta có cấp công trình là cấp đặc biệt

3 – Các chỉ tiêu thiết kế của công trình :

Dựa vào cấp công trình tra quy phạm QCVN 04 – 05: 2012/BNNPTNT ta xácđịnh được các chỉ tiêu thiết kế như sau :

+ Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất thiết kế, kiểm tra công trình thủy :

- Tần suất thiết kế : 0,1%

- Tần suất kiểm tra : 0,02%

- Tần suất lũ vượt kiểm tra : 0,01%

+ Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất thiết kế công trình phục vụ dẫn dòng:

- Trong một mùa khô : 10%

- Trong hai mùa khô : 5%

+ Tần suất lưu lượng thiết kế chặn dòng : 5%

+ Hệ số lệch tải lấy theo Bảng B.2 (trang 47) QCVN 04 - 05 : 2012/BNNPTNT

Trọng lượng bản thân n = 0,95 ; Áp lực thấm n=1,0

Áp lực thủy tĩnh n=1,0 ; Áp lực bùn cát n = 1,2

Áp lực sóng n=1,0; Áp lực động đất n = 1,1

+ Hệ số tin cậy :

- Trạng thái giới hạn 1 : Kn = 1,25 (với công trình cấp đặc biệt)

- Trạng thái giới hạn 2 : Kn = 1 (với mọi cấp công trình)

+ Hệ số tổ hợp tải trọng : (Tính theo trạng thái giới hạn 1)

- Tổ hợp tải trọng cơ bản : nc = 1,00

- Tổ hợp tải trọng đặc biệt : nc = 0,90

- Tổ hợp tải trọng trong thời kì thi công và sửa chữa : nc = 0,95

+ Thời gian tính toán dung tích bồi lắng bị lấp đầy : 100 năm

+ Hệ số điều kiện làm việc : Khi mặt trượt đi qua mặt tiếp xúc giữa bê tông vànền đá hoặc đi trong nền đá có một phần qua các khe nứt, một phần đá nguyên khối ta

có m = 0,95

+ Tần suất gió tính toán : Chọn theo quy định ở bảng 3 mục 6.1.3 TCVN

8216 : 2009 – Thiết kế đập đất đầm nén, tra với công trình cấp 1 ta có:

- Với MNDBT : P = 2%

- Với MNLTK : P = 25%

+ Độ cao an toàn a của đập : Chọn theo quy định ở bảng 2 mục 6.1.3 TCVN

8216 : 2009 – Thiết kế đập đất đầm nén, tra với công trình cấp 1 ta có:

PHẦN II THIẾT KẾ CƠ SỞ

CHƯƠNG 2 BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

2.1 Tuyến công trình đầu mối

2.1.1 Tổng quan về các phương án tuyến công trình

Trong giai đoạn tiền khả thi (TKT) vùng tuyến Bản Chát được nghiên cứu trongphạm vi chiều dài 12Km gồm hai đoạn tuyến Trong đó đoạn tuyến I với tuyến đại diện

là BCI, đoạn tuyến hai với các tuyến đại diện là : BCII, BCIII, BCIV

Kết quả của giai đoạn TKT đã kiến nghị đoạn tuyến có chiều dài 1Km từ tuyếnBCII và BCIII Các tuyến trong đoạn từ BCII đến BCIII đều nằm trên đoạn sông hẹp,hai bờ có độ dốc lớn Đáy sông trong đoạn tuyến có độ dốc nhỏ, chênh lệch cao độ đáysông ở cuối và đầu đoạn tuyến không đáng kể

Trong giai đoạn lập dự án (LDA) tập trung vào nghiên cứu hai tuyến là tuyếnBCII và BCIII Trong đó tuyến BCII nằm đầu đoạn tuyến còn tuyến BCIII cách tuyếnBCII 700m về hạ lưu Để phục vụ cho giai đoạn lập dự án tiến hành đo vẽ bản đồ tỉ lệ

1 : 2000 cho các phương án tuyến và kể cả ngã 3 suối Nậm Kim đổ vào Sông Nậm Munơi có địa hình bằng phẳng phục vụ cho bố trí khu phụ trợ phục vụ công trình Tronggiai đoạn này đã xác định được toạ độ tim các tuyến đập như sau :

Bảng 2.1 – Bảng toạ độ địa lý của các phương án tuyến.

D1 2419484.64 378956.32 D3 2419037.22 379461.12

D2 2418558.15 378675.33 D4 2418239.84 378665.75

2.1.2 Kết quả nghiên cứu tuyến BCII và BCIII

Dọc tim các phương án tuyếnđập và lân cận tuyến về hai phía thượng và hạ lưu

đã bố trí các lỗ khoan khảo sátđể làm sáng tỏđiều kiệnđịa chất công trình cho cácphương án Trên cơ sở các tài liệuđịa hình, địa chất và khảo sát thựcđịa ta có một số kếtluận như sau:

1 – Các phương án tuyếnđậpđều cóđịa hình phần lòng sông hẹp, hai bờ cóđộ dốclớn, hình thái các phương án tuyếnđập không có sự khác biệt lớn Phương án BCIII ở

hạ lưu có bề rộng lòng sông lớn hơn do đó vai phải thoải hơn BCII

Sinh viên : Trần Hữu TiếnLớp: 51C-TL1

Hình 2.1 – Bảnđồ khu vực tuyếnđầu mối

(Khoảng cao đều h = 10 m)

2 – Các phương án tuyếnđập nằm trong vùng phân bố củađá phun trào hệ tầngVăn Chấn, riêng vai phải của tuyến BCIII có một phần nằm trong đá xâm nhập granít

hệ tầng Phù Sa Phìn Chiều dày tầng phong hóa bên bờ trái của các phương án tuyếntương tự như nhau và khá mỏng, trong khoảng 5 ÷ 10m, mặc dù chúng nằm trên haikhốiđá khác nhau Tuy nhiên, bên bờ phải tầng phong hoá khá dày, đối với tuyến BCIIchiều dày là 10 ÷ 15m, với tuyến BCIII từ 10 ÷ 20m Theo quan điểmđịa chất côngtrình, về cơ bản hai tuyến BCII và BCIII là như nhau, nhưng theo tuyến BCIII có bềrộng lòng sông và tầng phong hoá dày hơn

3 – Do chênh lệchđộ cao đáy sông tại hai tuyến không đáng kể, cho nên với cùngmột MNDBT thì chiều cao đập của các phương án tuyến chênh nhau không dáng kể.Ngoài ra dung tích hồ chứa với cùng mực nước xấp xỉ nhau, nên về mặt năng lượng,các tuyến chênh lệch nhau không đáng kể

4 – Đường phục vụ thi công, vận hành với cả hai phương án tuyếnđều từ hạ lưuvàđều nối vớiđoạnđường giao thông ngoài công trường từ quốc lộ 32 vào

5 – Vềđiều kiện thi công, hai tuyến đều cóđịa hình hai bờ khá giống nhau nênviệc bố tríđường thi công đến các cao trình về cơ bản là như nhau Cả hai phương ánđều

bố trí khu phụ trợ bên bờ trái sông Nậm Mu, gần ngã ba suối Nậm Kim đổ vào SôngNậm Mu Tóm lại, điều kiện thi công cả hai phương án về cơ bản là giống nhau

2.1.3 Phân tích lựa chọn phương án

Dựa trên nhữngđiều kiệnđịa hình, địa chất tuyến xây dựng tiến hành bố trí cáchạng mục công trình như: Đập dâng, đập tràn, tuyến năng lượng,

Trên cơ sở bố trí công trình cho các phương án tuyến ta tính toán khối lượng vàchi phí xây dựng cho các phương án tuyến công trình

Qua xem xét các phương án tuyến trên các mặt ta có kết luận như sau:

1 – Về chi phí xây dựng :

Trên cơ sở quy mô, kết cấu công trình chính và bố trí công trình tại các phương

án tuyếnđập, đã tính toán khối lượng công tác chính và chi phí xây dựng cho cácphương án tuyến công trình Kết quả tính toán cho thấy chi phí xây dựng cho phương

án BCII thấp hơn

2 – Về điều kiện địa chất công trình

Nhưđã phân tích trên ta thấyđiều kiệnđịa chất công trình của tuyến BCII thuậnlợi hơn BCIII: tầng phủ bên vai phải mỏng hơn, mặt cắt lòng sông hẹp hơn

3 – Về điều kiện thi công

Hai tuyến tương đối gần nhau (cách nhau 700m) nên điều kiện thi công cũngkhông khác nhau lắm Cả hai tuyếnđềuđặt khu phụ trợ tại bờ trái sông Nậm Mu tại ngã

ba suối Nậm Kim đổ vào Nhìn chung tuyến BCIII thuận lợi hơn một chút

4 – Về tiến độ thi công

Do tuyến BCIII tại nơi lòng sông rộng hơn nên khối lượng công tác (đào hốmóng, đổ bê tông, ) lớn hơn Do vậy tiếnđộ thi công của tuyến BCIII sẽ dài hơn sovới tuyến BCII và cườngđộ thi công cũng tăng thêm

Kết luận và chọn phương án:

Qua phân tích các yếu tố về chi phí xây dựng, điều kiện địa chất, điều kiện thicông, tiến độ thi công cho thấy: tuyến BCII có chi phí xây dựng nhỏ hơn đáng kể và cótiến độ thi công phù hợp hơn so với tuyến BCIII Do vậy lựa chọn tuyến BCIII làmphương án thiết kế

2.2 Hình thức đập dâng nước tạo hồ chứa

Hiện nay có hai hình thứcđập dâng được sử dụng phổ biến là: đậpđáđổ bê tôngbản mặt (CFRD) vàđập bê tông đầm lăn (RCC) Hai hình thức này hiệnđang được sửdụng rộng rãiở nước ta Đập CFRD đãđược xây dựng như : Rào Quán, CửaĐạt, TuyênQuang … Đập RCC đãđược xây dựng là : Pleikrông, A Vương, Sơn La, Định Bình,Bản Vẽ…

Ưu điểm của hai hình thứcđập dâng tạo hồ chứa này là: thi công nhanh, phù hợpvới trìnhđộ phát triển công nghệ nước ta hiện nay, có thể xây dựngđập với chiều caolớn, … Qua thăm dò khảo sátđịa chất, địa hình cho thấy thuỷđiện Bản Chát có thểápdụng một trong hai hình thức trên (nền làđá, cườngđộđá tương đối rắn chắc, vật liệuđịaphương nhiều)

Đập bê tông kết cấu và thi công đơn giản, khả năng ổnđịnh cao Có thể cho trànnước nên dẫn dòng thi công dễ dàng Tuy nhiên không tận dụngđược vật liệu tại chỗ vàyêu cầu về nền cao hơn đậpđáđổ

Đậpđáđổ (CFRD) tận dụngđược vật liệu tại chỗ, thi công mọi mùa, kỹ thuật xâydựngđơn giản, yêu cầu về nền thấp hơn Tuy nhiên dẫn dòng thi công khó khăn hơn (cócho tràn nước nhưng phảiđảm bảo không bị xói và phải tính toán chính xác) ĐậpCFRD bố trí công trình thoát lũ khó khăn hơn đập bê tông

So sánh hai phương án RCC và CFRD ta thấy phương án RCCưu việt hơn, thểhiệnở nhữngđiểm sau:

+ Khối lượng mở móng nhỏ hơn

+ Cườngđộ thi công và tiếnđộ thi công thuận lợi hơn

+ Dẫn dòng thi công cho phương án RCC dễ dàng hơn

Như vậy cuối cùng ta chọn phương ánđập bê tông RCC để thiết kế

2.3 Hình thức tràn xả lũ

2.3.1 Dạng mặt cắt

Vớiđập bê tông tràn xả lũ thườngđược bố trí trên thân đập Mặt cắt thường dùng

có hai kiểu là: mặt cắt không chân không Cơ-ri-ghêÔ-fi-xê-rốp và mặt cắt chân không

Kiểu mặt cắt chân không có thể thiết kế theo hai dạngđỉnh tròn hoặcđỉnh elíp

Ưu điểm của loại này là hệ số lưu lượng (0,55÷0,57) lớn hơn mặt cắt không chân không7÷ 15% và cột nước trên ngưỡng tràn nhỏ Tuy nhiên khi tháo lũ dễ gây nên áp lực chânkhông ởđỉnh Khi áp lực chân không quá lớn gây nên hiện tượng khí thực dẫnđến pháhoại mặt cắt tràn Khi thiết kế phải khống chế không để áp lực này vượt quá 6 ÷ 6,5m

Kiểu mặt cắt không chân không hệ số lưu lượng nhỏ hơn (0,46÷0,50) Tuy nhiênkhi tháo lũ không gây áp lực chân không, chếđộ làm việcổnđịnh Do vậy khi thiết kếtheo hình thức mặt cắt tràn này sẽ an toàn hơn cho công trình tháo lũ

Như vậy với thuỷđiện Bản Chát có chiều cao đập cao > 120m ta nên chọnphương án hình thức mặt cắt tràn là: mặt cắt không chân không Cơ-ri-ghêÔ-fi-xê-rốp

2.3.2 Tràn có hay không có cửa van

Khi tràn có cửa van thì cao trình ngưỡng tràn bằng MNDBT Loại tràn này giáthành công trình sẽ hạ, vận hành tựđộng và dễ dàng Tuy nhiên trong cùng một cấp lưulượng loại này yêu cầu bề rộng tràn lớn hơn, mực nước trong hồ khi tháo lũ lớn

Loại tràn có cửa van thì khả năng tháo tốt hơn và có thể hạ thấp cao trìnhngưỡng tràn thấp hơn MNDBT Đồng thời khi có cửa van có thể giảmđược bề rộngtràn Tuy nhiên nó có giá thành cao hơn và vận hành cũng phức tạp hơn

Qua phân tích và so sánh các phương án ta thấy nên chọn phương án tràn có cửavan Đây cũng là phương án phù hợp với yêu cầu của công trình thuỷđiện Bản Chát(công trình lớn, yêu cầu thoát lũ nhanh, mực nước dâng lên trong hồ khi tháo lũ khôngđược quá cao)

Với phương án tràn có cửa van muốn vận hành hiệu quả phải làm tốt công tác dựbáo lũ để có thể xả trướcđưa mực nước trong hồ xuống thấp hơn MNDBT trước khilũđến Qua đó ta có thể sử dụng một phần dung tích hữuíchđóng vai trò là dung tíchphòng lũ

2.3.3 Hình thức công trình tiêu năng sau tràn

Công trình thuỷđiện Bản Chát chiều cao đập lớn nên năng lượng dòng chảy sautràn lớn không phù hợp với phương án tiêu năng đáy Địa chất nềnđập làđá có cườngđộtương đối cứng chắc nên chọn hình thức tiêu năng mũi phun Phương án tiêu năng nàydòng chảy được khuyếch tán trong không khí và năng lượng dòng chảy bị tiêu haonhiều nhất

Tóm lại với công trình thuỷđiện Bản Chát chọn hình thức công trình tháo lũ nhưsau: Dạng mặt cắt tràn là không chân không Cơ-ri-ghê Ô-fi-xê-rốp, tràn có cửa van,hình thức tiêu năng sau tràn là mũi phun

2.4 Tuyến năng lượng

Tuyếnnăng lượng gồm các bộ phận sau:

+ Cửa nhận nước: được bố trí ngay trên thân đập

+ Đường hầm dẫn nước vàđường hầmáp lực

+ Nhà máy thuỷđiện sau đậpđặt trên bờ phải

+ Kênh xả sau nhà máy thuỷđiện

TuyÕn ®Ëp

TuyÕn n¨ng luîng TuyÕn trµn

Việc bố trí hạng mục công trình trong tuyến năng lượng cần phải xem xét nhiềuyếu tố liên quan như : điều kiện địa chất - địa hình, điều kiện thi công, biện pháp thicông, phương án dẫn dòng, điều kiện phòng xói hạ lưu, … Qua phân tích so sánh ta đặtnhà máy thuỷ điện đặt trên bờ trái nơi có địa hình tương đối thoải Cửa nhận nước được

bố trí trên mặt cắt đập không tràn bên bờ trái Để tránh ảnh hưởng đến làm việc bìnhthường của nhà máy thuỷ điện khi xả lũ ta bố trí công trình tràn ở vị trí giữa lòng sông.Khi đó công trình dẫn dòng được bố trí bên bờ phải Bố trí các công trình chủ yếu trongtuyến năng lượng như sau :

2.4.1 Cửa lấy nước

Cửa lấy nước được bố trí sát thượng lưu bên vai trái của đập Kết cấu cửa nhậnnước bằng bê tông cốt thép và phía trước có lưới chắn rác, tiếp theo là hệ thống các van

Cơ cấu nâng hạ các van là cẩu trục chân dê đặt trên đỉnh đập Trần cửa lấy nước đoạncửa vào được thiết kế cong để cho dòng chảy vào của nhận nước xuôi thuận

2.4.2 Đường ống áp lực

Đường ống dạng bê tông bọc thép một phần được đặt trong thân đập RCC vàmột phần chạy theo mái hố móng nhà máy Phần trong đập bê tông được đặt nằm ngangcòn phần sau được bố trí nghiêng theo mái hố móng nhà máy

2.4.3 Nhà máy thuỷ điện

Nhà máy thuỷ điện kiểu hở đặt trên bờ trái nơi có địa hình tương đối thoải Nhàmáy thuỷ điện được bố trí phía sau đập dâng Tuyến tim nhà máy được bố trí song songvới tuyến đập

2.4.4 Kênh xả sau nhà máy thuỷ điện

Kênh xả được nối liền với cửa ra của ống hút, có nhiệm vụ dẫn nước sau khi quanhà máy thuỷ điện trở về sông Kênh xả đoạn của ra của ống hút được bố trí dốc ngược,đoạn tiếp theo được bố trí với độ dốc nhỏ Trên mặt băng kênh được bố trí uốn cong đểdẫn nước trở về sông

CHƯƠNG 3.TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN

3.1 Đề xuất các phương án khẩu diện tràn

Khẩu diện tràn lớn hay nhỏ liên quan tới các vấn đề: yêu cầu thoát lũ, cao trìnhđỉnh đập, điều kiện phòng xói cho hạ lưu, khả năng chế tạo cửa van,…Khi khẩu diệntràn lớn thì thoát lũ nhanh, cao trình đỉnh đập giảm xuống Đồng thời cửa van và lựcđóng mở cửa van lớn, kinh phí xây dựng lớn Khi khẩu diện nhỏ thì kinh phí xây dưngnhỏ, cửa van và lực đóng mở cửa van nhỏ Nhưng khi thoát lũ cột nước trên ngưỡngtràn cao và kéo theo cao trình đỉnh đập tăng lên Như vậy xác định khẩu diện tràn làmột bài toán kinh tế kỹ thuật

Qua xem xét quá trình lũ đến các điều kiện địa hình, địa chất và yêu cầu phòng

lũ cho hạ lưu ta đề xuất một số phương án khẩu diện tràn như sau:

Bảng 3.1- Bảng thông số của các phương án khẩu diện tràn.

Phương án Bề rộng một khoang Số khoang tràn ∑ B(m)

Tất cả các phương án đều tính với Zngưỡng = 461 m(⇒Hvan = 13m).

3.2.Tính toán điều tiết lũ

3.2.1 Mục đích

Điều tiết lũ là toàn bộ công việc nhằm giảm lưu lượng dòng chảy vào mùa lũ đểđảm bảo an toàn cho công trình ven sông và khu vực hạ lưu Mục đích của tính toánđiều tiết lũ nhằm xác định lưu lượng xả lớn nhất và mực nước lớn nhất trong hồ ứng vớicác tần suất khác nhau Dựa vào kết quả tính toán điều tiết lũ ta có thể xác định đượckích thước, quy mô công trình xả thoả mãn các điều kiện kinh tế - kỹ thuật

3.2.2 Số liệu cần thiết trong tính toán điều tiết lũ

Theo trên ta đã chọn mặt cắt tràn là mặt cắt thực dụng không chân không (loại I)kiểu Cơ-ri-ghe Ô-fi-xê-rốp Khi đó lưu lượng qua tràn trong trường hợp chảy tự do xácđịnh như sau : q = m.ε.Σb 2 H.g 2

+ Ho (m): cột nước toàn phần trên ngưỡng tràn (lấy Ho ≈H)

 Xác định hệ số lưu lượng và hệ số co hẹp bên :

+ Xác định hệ số lưu lượng m:

Theo TCVN 9137:2012 (tính theo Pavlôpxky) ta có: m = mtcσH.σhd

Trong đó : - mtc = 0,49 : là hệ số lưu lượng của đập tràn thợc dụng loại I

- σH = 1: hệ số phụ thuộc cột nước tính toán (H = HTK)

n mt o

(3.2)Trong (3.2) : + Ho : cột nước toàn phần trên ngưỡng tràn

+ b (m) : bề rộng một khoang tràn

+ n: số khoang tràn

2 – Đường quá trình lũ đến và quan hệ địa hình lòng hồ

Quá trình lũ đến ứng với tần suất thiết kế (0.1%) và tần suất kiểm tra (0.05%)được cho trong Phụ lục PL 1.1 và Hình 1.4

Quan hệ địa hình lòng hồ W ∼ Z được cho trong Bảng 1.1 và Hình 1.3

3.2.3 Nguyên lý và phương pháp tính toán

+ Q, q (m3/s): là lưu lượng đến và xả trung bình thời đoạn

+ dh (m): mực nước dâng lên của hồ trung bình trong thời đoạn tính toán + dt (h): thời đoạn tính toán

+ F.dh = dV (m3): lượng nước tích vào hồ

Viết lại phương trình (3.3) dưới dạng sai phân như sau:

1 2 2

1 2

+ Q1, Q2 (m3/s): Lưu lượng đến đầu và cuối thời đoạn

+ q1, q2 (m3/s): Lưu lượng xả qua tràn đầu và cuối thời đoạn

+ V1, V2 (m3): Thể tích nước trong hồ đầu và cuối thời đoạn

+ ∆t (s) : thời đoạn tính toán

 Dựa vào phương trình xác định lưu lượng xả qua tràn ta có :

q = m.ε.Σb 2 H.g 2

o (3.5)Trong (3.5):

+ Ho (m): Cột nước toàn phần trên ngưỡng tràn (lấy Ho ≈H)

+ m = 0,48: hệ số lưu lượng qua tràn

+ ε : hệ số co hẹp (được tính toán theo 3.2)

Căn cứ vào hệ phương trình (3.4) và (3.5) và các đại lương đã biết banđầu như: q1, Q1, Z1, V1 ta tìm được lưu lượng xả lũ ở cuối thời đoạn

+ Từ t2 ÷ t3 : Lưu lượng xả lớn hơn lưu lượng lũ đến, mực nước trong hồ giảm làm cholưu lượng trong hồ cũng giảm dần (đường xả lũ đi xuống).

+ Thời điểm t3 : lượng nước ở thời đoạn trước đã được xả hết, mực nước hồ trở vềMNDBT, đóng cửa van đến độ mở a thích hợp để lưu lượng xả bằng lượng lũ đến

- Tại t1: đã biết Qx1, Q1, Z1, V1 (bằng cách tính toán thủy lực)

- Tại t2: giả thiết Qx2 thay vào (3.1) tính được V2 Có V2 tra quan hệ V ~ Z, được Z,thay Z vào (3.2) ta được Q`x2 So sánh Qx2 = Q`x2: giả thiết đúng, tính tiếp chothời đoạn sau Nếu Qx2 ≠ Q`x2 Giả thiết lại Qx2

 Phương pháp bán đồ giải Pôtapôp :

Cũng dựa vào hệ phương trình (3.4) và (3.5) nhưng thay vì giả thiết Pôtapôp thànhlập các đường phụ trợ f1(q) và f2(q) Dựa vào đường phụ trợ diễn toán quá trình xả lũ.

 Phương pháp giản hóa Kô – tre – rin:

Đây là phương pháp giản hóa Cơ sở của phương pháp là coi quá trình lũ đến dạngtam giác hoặc hình thang Dạng đường xả lũ hình tam giác Phương pháp này có độchính xác thấp

3.2.4 Tính toán theo phương pháp lập bảng (phương pháp lặp)

1-Các thông số đầu vào phải có

- Mực nước dâng bình thường của hồ (ZBT)

- Quan hệ V=V(z) của hồ (V: dung tích)

- Các thông số đường tràn lũ (loại tràn mặt)

+Cao trình ngưỡng tràn (Zng)+ Tổng bề rộng tràn: B+ Hệ số chảy ngập:σn( nếu chảy tự do: σn=1)

- Phương trình cân bằng nước (3.3)

- Phương trình thủy lực (khả năng xả qua tràn):

Ở đây xét trong phạm vi đường tràn mặt, chỉ có 1 cao trình ngưỡng tràn Khi đó tínhtoán khả năng xả theo (3.5)

2

X n

Q H

2

X n

Q H

4- Trình tự tính toán

- Chọn thời đoạn tính toán ∆ t.

- Bắt đầu tính từ thời điểm mực nước hồ bằng ZBT (MNDBT), cột nước trên ngưỡng

H1=ZBT –Zng khả năng xả khi mở hết cửa van tương ứng là:

Q1=σ εn .m B∑ 2 g H13/2

- Với tràn không van: bắt đầu tính từ t1=0 ; H1=0

- Với tràn có van: bắt đầu tính từ t1=t(Q1) Giai đoạn t=0÷ t1 mở van từ từ để khống chế

- Cột (1): thời đoạn tính toán (1,2,3…)

- Cột (2): t1- thời điểm đầu thời đoạn Với thời đoạn 1: + tràn có van: t1=f(Q1)

- Cột (3): Q1- lưu lượng đến đầu thời đoạn Ở thời đoạn 1: Q1 =ε .m B t 2g H13/2

Trong đó H1= MNDBT-Zng

- Cột (4): Z1- mực nước hồ đầu thời đoạn Ở đầu thời đoạn 1: Z1=MNDBT

- Cột (5): Qx1- lưu lượng xả đầu thời đoạn Ở thời đoạn 1: Qx1=Q1

- Cột (6): V1- dung tích hồ đầu thời đoạn Ở đầu thời đoạn 1: V1= V(MNDBT)

- Cột (7): Q2- lưu lượng đến cuối thời đoạn, tra quan hệ Q~t ứng với t2= t1+∆ t

- Cột (8): Z2- mực nước hồ cuối thời đoạn

Giả thiết và thử dần cho đến khi trị số ở cột (12) và (13) bằng nhau

- Cột (9): H2- cột nước tràn cuối thời đoạn H2= Z2-Zng

- Cột (10): Qx2- lưu lượng xả cuối thời đoạn Q2 =ε .m B t 2g H23/2

- Cột (11): V2- dung tích hồ cuối thời đoạn, tra quan hệ V~Z ứng với Z2

- Cột (12): thể tích nước trữ lại trong thời đoạn, trị số dương: Z2 đang tăng; trị số

âm Z2 đang giảm

3.2.5 Kết quả tính toán điều tiết lũ

Tính toán theo phương pháp lặp (mục 3.2.4)cho các phương án khẩu diện tràn(Bảng 3.1) ứng với tần suất thiết kế và kiểm tra ta tính được kết quả trình bày trong cácphụ lục PL3.1 đến PL3.6

Kết quả tính toán các thông số (lưu lượng xả max – qmax ; cột nước max - Hmax ;mực nước max - Zmax ; dung tích siêu cao - Vsc) được tổng hợp trong Bảng 3.3 và 3.4

Bảng 3.3 – Kết quả tính toán điều tiết lũ với tần suất thiết kế (P = 0,1%)

Phương án n×b Qxmax(m3/s) Hmax(m) MNLTK(m) Vsc (m3)

B 5×13 7738,897 15,702 476,702 165,637

C 5×15 8507,510 15,055 476,055 124,553

Bảng 3.4 – Kết quả tính toán điều tiết lũ với tần suất kiểm tra (P = 0,02%)

Phương án n×b Qxmax(m3/s) Hmax(m) MNLKT(m) Vsc (106m3)

Mặt cắt cơ bản của đập bê tông trọng lực caó dạng tam giác, cao trình đỉnh bằngcao trình MNLTK Các tải trọng tính toán gồm:

trọng lượng bản thân(G), áp lực nước (W1,

W2), áp lực thấm (Wth) như hình 3.3 Mặt cắt

cơ bản được tính theo ba điều kiện sau:

+ Điều kiện ổn định: đảm bảo hệ số an toàn

ổn định trượt trên mặt cắt nguy hiểm nhất

không nhỏ hơn trị số cho phép

+ Điều kiện ứng suất: khống chế không để

ứng suất kéo ở mép thượng lưu hoặc có xuất

hiện ứng suất kéo nhưng nhỏ hơn trị số cho

phép; ứng suất chính nén mép hạ lưu không

vượt quá trị số cho phép

+ Điều kiện kinh tế : đảm bảo cho khối

lượng công trình là nhỏ nhất Hình 3.2 Mặt cắt cơ bản

Khi tính toán ta xét đập có chiều dài 1m (bài toán phẳng) tiết diện ngang hìnhtam giác, có chiều rộng là B (hình chiếu mái thượng lưu là n.B và mái hạ lưu là (1-n).B,chiều cao H= MNLKT –Zđáy với Zđáy=354 (m) Là cao trình thấp nhất trên mặt cắt dọctuyến đập sau khi bóc lớp phủ

3.3.2 Bề rộng đáy (B)

1- Xác định theo điều kiện ứng suất:

Ứng suất theo phương thẳng đứng tác dụng lên một mặt cắt ngang đập có thể xácđịnh theo công thức nén lệch tâm:

σ =∑ ± ∑

Tính toán các lực: Trọng lượng bản thân (G); Áp lực nước theo phương đứng(W2); Áp lực nước theo phương ngang (W1); áp lực thấm (Wth) thay vào (3.8) và khốngchế ứng suất pháp ở mép thượng lưu σ ’H = 0 ta có :

1 ( 1 ) ( 2 ) α γ

γ −n +n −n −

H

Trong đó:

+ H(m) : chiểu cao lớn nhất của mặt cắt, H = MNLKT – ZĐáy

+ γ 1,γn(T/m3): trọng lượng riêng của bê tông và nước

+ α 1: hệ số áp lực thấm còn lại sau màng chống thấm Khi tính toán sơ bộ lấyα 1= 0.5, giátrị này được tính toán chính xác trong công tác xử lý nền

Dựa vào (3.9) ta có chiều rộng đáy B phụ thuộc vào n Chiều rộng b nhỏ nhất khin=1 −(γ1/ γ) Trung bình ta lấy γ1/γ = 2,4 thay vào ta có n = -0,2 (mái thượng lưu dốc ngược) Để tránh khó khăn cho thi công khi thiết kế ta lấy: n=0 Với n=0 thay vào (3.9)

ta có:

1

1 α γ

γ −

=

n

H B

(3.10)

2- Xác định theo điều kiện ổn định

Điều kiện tối thiểu để đập có thể ổn định là phương trình sau được thỏa mãn:

Trong đó:

+ F: hệ số ma sát giữa đáy đập và nền, sơ bộ lấy f= 0,8

+ Kc: hệ số an toàn ổn định đập So sánh với công thức tính ổn định trong quy phạm cũ có

thể coi Kc =

.316.195,0

25,1.0,1

(3.12)

3- Tính toán và chọn giá trị bề rộng đáy

Từ công thức xác định bề rộng đáy đập (3.9) và (3.12) ta thấy : khi áp lực thấmnhỏ thì chiều rộng B do điều kiện ứng suất quyết định, khi áp lực thấm lớn thì B dođiều kiện ổn định khống chế Vậy phải tính theo hai điều kiện và lấy giá trị lớn nhất sẽthỏa mãn cả hai điều kiện

Dựa vào MNLKT đã tính toán ở phần trên ta tính toán chiều rộng đáy đập theohai công thức (3.9) và (3.12) được kết quả như sau:

Bảng 3.5 – Kết quả tính toán chiều rộng đáy đập cho các phương án tràn.

Phương án MNLKT (m) H (m) Bứng suất (m) Bổn định (m) B (m)A: (5x11) 480.55 126.55 91.81 109.56 109.56B: (5x13) 479,259 125.259 90.87 108.45 108.45C: (5x15) 478,28 124.28 90.54 108.05 108.05

η : là chiều cao sóng dềnh ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân lớn nhất.

+ a, a’, a” : chiều cao dự trữ phụ thuộc vào cấp công trình, tra TCVN 8216 : 2009 được

a = 1,5 m, a’= 1,0 m; a”=0,5m

1- Xác định chiều cao và ηs

Các thông số này xác định với MNDBT= 474m Với MNDBT này ta có tần suấtgió P=2% Tra bảng 1.6 được vận tốc tính toán lớn nhất: V= 33,55(m/s) Uứng với mựcnước dâng bình thường dựa vào bình đồ lòng hồ ta đo được đà gió là D = 938(m)

 Chiều cao nước dềnh do gió thổi được xác định như sau:

s

H g

D V

.

10 2

2 6

- V (m/s) : vận tốc gió tính toán ứng với tần suất thiết kế (m/s).

- D (m) : là chiều đà gió (m), quan hệ với mực nước hồ

-αs: là góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió (tính bằng độ) Gócαcó quan

hệ với mực nước trong hồ Chọnαs = 0 là trường hợp nguy hiểm nhất.

Thay số vào công thức(3.16) ta có:

+ Hs1% : chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo 1%

- Xác định các yếu tố của sóng trung bình: λ ,h,τ :

Trong trường hợp này ta giả thiết là sóng nước sâu để tính toán (H > 2

(t = 6hthời gian gió thổi liên tục)

+ Từ các giá trị không thứ nguyên trên tra đường bao trên cùng đồ thị hình A1 – phụ lục