Đồ án tốt nghiệp thủy điện pak khuổi

Đặc điểm địa chất, địa chất công trình, địa chất thuỷ văn a Cấu tạo địa chất Theo các tờ bản đồ của khu vực xã Lê Chung và Bạch Đằng thuộc Đô thị CaoBằng tỷ lệ 1:50.000 và bản đồ địa chấ

MỤC LỤC

CHƯƠNG MỞ ĐẦU I Vị trí dự án 1

II Nhiệm vụ và tần suất thiết kế 2

II.1 Nhiệm vụ dự án 2

II.2 Tần suất thiết kế 3

III Điều kiện địa hình 3

IV Điều kiện địa chất và vật liệu xây dựng 4

1 Đặc điểm địa chất kiến tạo 4

2 Đặc điểm địa hình địa mạo 4

3 Đặc điểm địa chất, địa chất công trình, địa chất thuỷ văn 5

4 Đặc điểm địa chất động lực công trình 7

5 Điều kiện địa chất công trình khu vực đầu mối 7

6 Vật liệu xây dựng 13

V ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG - THỦY VĂN 15

1 Các đặc trưng khí tượng 15

2 Đặc trưng thủy văn 20

CHƯƠNG 1 CHỌN TUYẾN VÀ BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH 40

1.1 Nguyên tắc phân tích lựa chọn tuyến đầu mối, kết cấu đập dâng và vị trí nhà máy 40

1.2 Chọn tuyến công trình 40

1.2.1 Tuyến đập dâng 40

1.2.2 Đập tràn 41

1.2.3 Nhà máy 42

1.3 Bố trí công trình 42

1.3.1 Đập dâng nước 42

1.3.2 Đập tràn 43

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THỦY VĂN, THỦY NĂNG 44

2.1 Tính toán thủy văn 44

2.1.1 Mục đích và nhiệm vụ của tính toán thủy văn 44

2.1.2 Đặc điểm thủy văn 44

2.1.3 Dòng chảy ngày đêm 48

2.1.4 Dòng chảy lũ 48

2.1.5 Dòng chảy kiệt 51

2.1.6 Dòng chảy rắn 52

2.2 Tính toán thuỷ năng 53

2.2.1 Xác định các thông số khác của hồ chứa 53

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2 MSSV: 5803.56

2.2.2 Tính toán thủy năng các thông số cần thiết được tính toán theo phương

pháp lập bảng: 56

2.2.3 Thống kê kết quả tính toán 56

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH TRÊN TUYẾN NĂNG LƯỢNG 58

3.1 Chọn thiết bị chính và phụ 58

3.1.1 Số liệu ban đầu: 58

3.1.2 Chọn kiểu tuabin: 58

Xác định hệ số tỷ tốc 63

Xác định hệ số tỷ tốc 67

3.1.3 Chọn P.A số tổ máyZ 67

3.2 Chọn thiết bị trạm thuỷ điện 70

3.2.1 Nội dung tính toán: 70

3.2.2 Xác định số vòng quay lồng và lực dọc trục: 70

3.2.3 Chọn kiểu ống hút: 70

3.2.4 Chọn buồng tuabin: 71

3.2.5 Chọn thiết bị điều chỉnh tuabin: 74

3.2.6 Chọn máy phát điện thuỷ lực: 76

Chọn máy phát điện 76

3.2.7 Chọn máy làm nguội: 78

3.2.8 Chọn máy biến áp: 79

3.2.9 Chọn thiết bị nâng: 79

3.3 Công trình trên tuyến năng lượng và nhà máy 80

3.3.1 Các hạng mục công trình 80

3.3.2 Công trình lấy nước 80

3.3.3 Cửa lấy nước 81

3.3.4 Đường ống áp lực 83

3.3.5 Phần trên khô của NMTĐ 84

3.3.6 Các sàn công tác: 84

3.3.7 Các phòng phục vụ: 85

3.3.8 Bố trí hệ thống cột, cửa sổ, cửa ra vào và cầu thang: 85

3.3.9 Hệ thống bao che: 86

3.3.10 Gia cố lòng sông hạ lưu: 87

3.3.11 Khe lún và khe nhiệt độ: 87

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG 88

4.1 THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH DÂNG NƯỚC 88

4.1.1 Tính toán điều tiết lũ 88

4.1.2 Thiết kế đập dâng 100

Cấp công trình và tần suất thiết kế 101

4.1.3 Thiết kế mặt cắt ngang đập bê tông trọng lực 104

1) Thiết kế mặt đập 105

4.1.4 Tính toán ổn định đập bê tông trọng lực 108

4.2 THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THÁO LŨ 113

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2 MSSV: 5803.56

4.2.1 Nhiệm vụ công trình tháo lũ 113

4.2.2 Lựa chọn kết cấu và bố trí công trình tháo lũ 113

4.2.3 Thiết kế mặt cắt ngang công trình tháo lũ 113

4.2.4 Cấu tạo trụ pin và tường biên 115

4.2.5 Thiết kế đoạn cong cuối tràn 116

4.3 Tính toán nối tiếp và tiêu năng phun xa 117

4.3.1 Xác đinh độ phóng xa của luồng chảy 117

4.7.2 Tính toán hố xói lòng dẫn bằng đá bằng công thức Akhơmedop 118

4.3.2 Các trường hợp tính toán: 119

4.3.3 Kết quả tính toán 120

4.4 Tính toán đường mặt nước trên tràn 120

4.4.1 Chiều sâu đường mặt nước trên tràn tại điểm đầu đoạn cong cuối tràn 120

4.4.2 Các trường hợp tính toán đường mặt nước 120

4.4.3 Kết quả tính toán 120

4.5 Tính toán ổn định đập tràn có cửa van 122

4.5.1 Sơ đồ tính toán 122

4.5.2 Các trường hợp tính toán 122

4.5.3 Kết quả tính toán 123

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ KỸ THUẬT TỔ CHỨC THI CÔNG 124 5.1 Các vấn đề chung 124

5.1.1 Điều kiện về thi công 124

5.1.2 Thông tin liên lạc và cơ sở sửa chữa xe máy thiết bị 125

5.1.3 Xác định tần suất và lưu lượng dẫn dòng thi công 125

5.1.4 Xác định khối lượng thi công 125

5.1.5 Các hạng mục chính của công trình được thi công 126

5.2 Trình tự dẫn dòng thi công( sơ bộ) 126

5.3 Xác định phương án dẫn dòng thi công 127

5.3.1 Phương pháp dẫn dòng qua lòng sông co hẹp 128

5.3.2 Dẫn dòng qua kênh hở 128

5.3.3 Dẫn dòng thi công bằng hầm(tuy nen) 128

5.3.4 Dẫn dòng thi công qua cống ngầm dưới đập dâng 128

5.4 Tính toán thuỷ lực dẫn dòng thi công 129

5.4.1 Xác định kích thước công trình dẫn dòng thi công (cống dẫn dòng) 129

5.4.2 Giai đoạn I (từ tháng 11 – tháng 10 năm thứ nhất) 129

5.4.3 Giai đoạn II (từ tháng 11 đến tháng 6 năm thứ hai) 131

5.4.4 Giai đoạn III (từ tháng 7 đến tháng 10 năm thứ hai) 135

5.4.5 Giai đoạn IV (từ tháng 11 đến tháng 6 năm thứ ba) 137

5.5 Thiết kế ngăn dòng lấp sông 138

5.5.1 Chọn ngày tháng lấp sông 138

5.5.2 Chọn phương pháp lấp sông 138

5.5.3 Tính toán thuỷ lực lấp sông 138

5.5.4 Thể tích vật liệu đắp kè ứng với chiều rộng cửa hợp long 142

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2 MSSV: 5803.56

5.6 Tổng tiến độ thi công 143

Khối lượng thi công các hạng mục công trình 143

5.7 Các biện pháp thi công chính 144

5.7.1 Biện pháp đào đất đá 144

5.7.2 Biện pháp thi công bê tông 144

5.8 Thi công các hạng mục công trình và chọn máy 144

5.8.1 Xây dựng đê quây thượng hạ lưu 144

5.8.2 Biện pháp thi công cống 144

5.8.3 Biện pháp xây dựng nhà máy 145

5.8.4 Hút nước hố móng 145

5.8.5 Chọn máy thi công hố móng 146

5.8.6 Thi công công trình bê tông 151

5.9 Thi công công trình đơn vị 157

5.10 An toàn lao động 158

5.10.1 Kỹ thuật an toàn lao động trong công tác vận chuyển 158

5.10.2 Kỹ thuật an toàn trong công tác khoan nổ mìn 158

5.11 Tổng mặt bằng thi công 158

5.11.1 Đặc điểm địa hình khu vực bố trí và thi công công trình 158

5.11.2 Cơ sở để lập tổng mặt bằng công trình thi công 159

5.11.3 Bố trí cơ sở sản xuất phụ trợ và khu nhà ở 159

5.11.4 Thành phần các cơ sở sản xuất khu phụ trợ 159

5.11.5 Nhu cầu về vật liệu xây dựng 160

5.11.6 Cấp điện thi công trong công trường 160

5.11.7 Cấp nước thi công 160

5.11.8 Giao thông trong và ngoài công trường 161

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2 MSSV: 5803.56

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Vị trớ dự ỏn

Sơ đồ khai thỏc thủy năng sụng Hiến

bậc hoaưthám

bậc bạchưđằng

bậc pácưkhuổi

sơưđồưquyưhoạchưkhaiưthác cácưbậcưthangưthủyưđiệnưsôngưhiến

Hỡnh 1.1: Sơ đồ cỏc bậc thang khai thỏc thủy năng sụng Hiến Bảng 1.1: Thụng số cơ bản của cỏc bậc thang thủy điện trờn sụng Hiến

vị

Bậc thang thủy điện Bậc 1 Bậc 2 Bậc 3 Bậc 4 1

Tờn bậc thang thủy điện

Chiều dài sụng

Diện tớch lưu vực

MNDBT

Cao độ đỏy sụng

Cụng suất lắp mỏy

km

-km 2

m m Mw

Thượng Ân 12,0 180 312 292 0,6

Hoa Thỏm 21,8 327 292 243 5,8

Bạch Đằng 37,5 563 243 220 2,4

Pỏc Khuổi 57,3 860 220 186 10,5

Dự ỏn NMTĐ Pỏc Khuổi nằm trờn Sụng Hiến, là con sụng bắt nguồn từ dóy NgõnSơn, là phụ lưu phớa phải lớn nhất của sụng Bằng Giang với cửa ra của sụng nằm ngaytrong địa bàn của thị xó Cao Bằng, tổng chiều dài của sụng Hiến là 62km với diện tớchlưu vực 934km2

Độ dốc lũng sụng Hiến tương đối lớn (từ 3ữ7%o), dọc lũng sụng khụng cú thỏc nướccao hai bờ dốc đứng và lũng sụng hẹp Do đú phương thức khai thỏc năng lượng dũng của sụng chủ yếu là hỡnh thức đắp đập tạo hồ chứa điều tiết dũng chảy và đồng thời tạo cột nước phỏt điện

NMTĐ Pỏc Khuổi thuộc xó Lờ Chung, huyện Hũa An, cỏch thị xó Cao Bằng khoảng3,5km về phớa Tõy Nam

Tuyến dự kiến của nhà mỏy thủy điện Pỏc Khuổi là:

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2 MSSV: 5803.56

Phía Bắc giáp: Thị xã Cao Bằng.

Phía Nam giáp: Xã Minh Khai, Đức Thông huyện Thạch An

Phía Đông giáp: Thị xã Cao Bằng, xã Chu Trinh huyện Hòa An

Phía Tây Giáp: Xã Bình Dương huyện Hòa An

1.2 Nhiệm vụ và tần suất thiết kế

II.1 Nhiệm vụ dự án

Từ yêu cầu thực tế của Cao Bằng, dự án NMTĐ Pác Khuổi có nhiệm vụ là:

 Xây dựng nhà máy thủy điện cung cấp điện năng cho thành phố Cao Bằng trong tương lai

 Cải thiện và nâng cao lưu lượng nước mùa kiệt ở hạ lưu sông Hiến, làm tiền đề cho nguồn nước mặt phục vụ cấp nước sinh hoạt

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2 MSSV: 5803.56

 Các nhiệm vụ khai thác tổng hợp tài nguyên nước khác như: Cải thiện môi trường sinh thái, tạo cảnh quan du lịch, nâng cao mực nước ngầm, nuôi trông thủy sản,

Trong đó nhiệm vụ chính của dự án NMTĐ Pác Khuổi là cung cấp điện năng chothành phố Cao Bằng

II.2 Tần suất thiết kế

Từ nhiệm vụ của dự án NMTĐ Pác Khuổi là phát điện cho thành phố Cao Bằng, từphương án công trình sơ bộ, có thể xác định dự án thuộc công trình cấp III Công trìnhcấp III, theo TCXDVN 285:2002 ta có cấp thiết kế công trình thứ yếu là IV, cấp côngtrình tạm thời là V và các tần suất tính toán cần được chuẩn bị trong phần thủy văn nhưsau:

+ Tần suất đảm bảo phát điện: 85%

+ Tần suất đảm bảo cấp nước: 80%÷90%

+ Tần suất đảm bảo tưới: 90%

+ Tần suất lưu lượng chặn dòng: 10%

1.3 Điều kiện địa hình

Khu vực đầu mối và các tuyến đập nằm trên đoạn sông có mặt cắt ngang là hình chữ V không đổi xứng, trong đó thoải bên bờ trái và dốc đứng bên bờ phải

Bên bờ trái, bề mặt địa hình là kiểu địa hình tích tụ chủ yếu là thềm sông bậc mộtphân bố từ độ cao 193 đến độ cao 200 Thành phần trầm tích của thềm này là sét, sétpha dưới sự có mặt của lớp cuội sỏi lẫn trong đất Tiếp đó về phía dưới đáy sông làthềm tích tụ hiện đại được cấu thành bởi các sản phẩm trầm tích sét pha, cát pha, cát vàcuội sỏi

Bên bời phải, bề mặt địa hình chịu ảnh hưởng của hoạt động kiến tạo, đó là quátrình nâng đã thúc đẩy sự phát triển cúa xói mòn đề hình thành nên kiểu địa hình bócmòn rửa trôi Lộ ra trên bề mặt địa hình này chủ yếu là các sản phẩm phong hóa tàn tích

và không nhiều các sản phẩm dấu vết của thềm bậc 1, là lớp cuối sỏi cuội mỏng lẫntrong đất, phân bố ở độ cao 210m đến trên 222m Ngoài ra có diện tích hẹp dọc theodòng chảy ở độ cao 190m là địa hình tích tụ hiện đại

Đáy sông: Độ dốc trung bình dọc dòng chảy không lớn, nhưng bề mặt đáy sôngkhông bằng phẳng Đá gốc hoặc các tảng lăn rionít kích thước lớn có thể lộ ra rải ráctrên mặt nước ở nhiều vị trí, nhưng cũng có những đoạn đáy sông nằm dưới mực nước

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2 MSSV: 5803.56

7-8 m Thế nhưng trên bề mặt địa hình đáy sông các sản phẩm trầm tích hiện đại cátcuội sỏi lại không dày Đó là quá trình khai thác chúng để làm vật liệu xây dựng trongthời gian dài với qui mô lớn.

1.4 Điều kiện địa chất và vật liệu xây dựng

CHƯƠNG 2. Đặc điểm địa chất kiến tạo

Theo tờ Bản đồ địa chất Đô thị Cao Bằng tỷ lệ 1:50.000 thì điều kiện địa chất vàkiến tạo của khu vực đầu mối thuỷ điện Pác Khuổi như sau:

Địa tầng: Trong phạm vi của khu vực đầu mối Thuỷ điện có mặt các phân vị địatầng sau:

 Hệ tầng sông Hiến 1 (T1SH1): Chủ yếu là các đá phun trào axit cóthành phần Riomit Chiều dày >100 mét Nhiều chỗ trên bờ sông Hiến, trên cácsườn núi đá thường lộ ra có thể quan sát được

 Hệ tầng sông Hiến 2 (T1SH2): Đó là các phiến đá sét, cát kết, bộtkết phân lớp có đường phương mặt lớp 190o – 280o Hướng dốc của đá cắm vềphía thượng lưu với góc dốc biến đổi từ 60o ÷ 90o

Tổng chiều dài của hệ tầng sông Hiến theo bản đồ địa chất Đô thị Cao Bằng là

550 – 1300m

 Hệ Đệ Tứ: Trầm tích hệ Đệ Tứ phân bố dải hẹp dọc theo thunglũng sông Bề dày trầm tích rất mỏng từ 2 – 4m có chiều hướng tăng dần ra phíalòng sông

CHƯƠNG 3. Đặc điểm địa hình địa mạo

Khu vực công trình có dạng địa hình của vùng núi trung bình đến cao Núi cao từ

900m đến 1200m với mức độ chia cắt rất mạnh Các sườn núi thường hẹp và dốc khoảng

từ 30o – 40o

Vùng hồ và các vị trí tuyến đập nằm trong khu vực đồi núi cao Dạng địa hìnhnày chiếm hầu hết diện tích khu vực lòng hồ Địa hình bị phân cách mạnh tạo thành cácdẫy núi kéo dài theo hướng Tây Bắc – Đông Nam và Tây Nam – Đông Bắc Các đỉnhnúi thường dạng tù Các sản phẩm Eluvi, Deluvi phân bố ở đỉnh và sườn núi

Thảm thực vật phát triển rất mạnh chủ yếu là cây lấy gỗ, cây bụi và nương rẫytrồng trọt phủ kín bề mặt

Mạng sông suối: Vùng nghiên cứu nằm trong lưu vực sông Hiến Thung lũngsông hình chữ V Sườn dốc, lòng sông có độ dốc nhỏ, quá trình bào mòn để lộ đá gốctạo thành các ghềnh nhỏ Sông Hiến trong pham vi vùng hồ có hướng nước chảy Tây

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2 MSSV: 5803.56

Bắc – Đông Nam Dưới hạ lưu của tuyến đập sông Hiến uốn khúc chảy theo hướng TâyNam – Đông Bắc.

Trong vùng nghiên cứu hoạt động xâm thực, bóc mòn không lớn Chung quanhkhu vực có nhiều dân bản làng xã sinh sống làm nương làm rẫy và có các nghề phụkhác

Đường giao thông chính là đường bộ liên huyện Cách thị xã Cao Bằng khoảng 7

km, đường đất nhỏ hẹp

CHƯƠNG 4. Đặc điểm địa chất, địa chất công trình, địa chất thuỷ văn

a) Cấu tạo địa chất

Theo các tờ bản đồ của khu vực xã Lê Chung và Bạch Đằng thuộc Đô thị CaoBằng tỷ lệ 1:50.000 và bản đồ địa chất tờ Chính Si - Long Tân (F48 - XI & F48 - XVII)

tỷ lệ 1:200.000 bao gồm cả khu vực tuyến đập, lòng hồ và các công trình phụ trợ chủyếu là hệ tầng sông Hiến: thuộc đá phun trào axit có thành phần Rionit, thành tạo lụcnguyên và các thành phần thạch học là cát kết bột kết, đá, phiến sét, sạn kết, các loại đánày thường lộ ra ở các sườn núi, bờ sông Hiến và các suối nhánh Đại bộ phận còn nằmdưới tầng phủ là các lớp Tàn tích (elQ), Sườn tích (edQ) và Bồi tích (alQ) Chiều dàycác lớp phủ tích không lớn lắm khoảng từ 1 - 4m Thành phần là á cát hoặc á sét lẫnnhiều sạn, tảng nhỏ màu xanh trắng hoặc xám vàng, chặt chẽ

c) Các hiện tượng địa chất vật lý

Đặc điểm: Khu vực nghiên cứu là các hiện tượng địa chất vật lý phát triển rộngrãi chủ yếu là phong hoá, xâm thực, bóc mòn, hình thành các suối rãnh xói, và có sự chiphối của các quá trình địa chất như sự phá huỷ kiến tạo bởi đứt gẫy khu vực tạo ra cácđới vò nhàu uốn nếp, nứt nẻ Các đới phun trào nằm gần đứt gãy, các đới ép phiến nằm

xa hơn

Trên bề mặt địa hình (túi trầm tích Aluvi) cho đến nay vẫn còn xảy ra hiện tượngbóc mòn Kết quả của hiện tượng đó tạo nên các rãnh xói nhỏ ở dạng suối cạn có độ dốclớn Lòng sông lộ đá gốc và trên hầu hết bề mặt san bằng cũng như bề mặt các sườn dốc

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2 MSSV: 5803.56

đều phủ đất Eluvi Sông hoặc suối còn ở dạng chữ V độ dốc lớn do đó vẫn còn tạo nênxâm thực sâu.

Hiện tượng trượt lở: Hầu hết địa hình trong khu vực từ dốc đến rất dốc nhưngchưa thấy phát hiện các hiện tượng trượt khối lớn do phạm vi của khối đá phun trào nhỏhoặc có nhiều thảm thực vật và cây cối che phủ và tác động của xây dựng làm thay đổi

 Đới phong hoá trung bình IA2: Đới bị phong hoá và phân huỷ thành dăm đátảng lẫn sét với hàm lượng nhỏ hơn 50% Đá bị vỡ vụn do các khe nứt rộng và đượcnhét đất sét Đá có mức độ cứng chắc trung bình; chiều dày của đới từ 2m - 10m

 Đới phong hoá nhẹ IB Đặc điểm chính là dấu vết quá trình phong hoá là bềmặt khe nứt phủ màng oxit sắt và dọc theo các khe nứt có sự biến đổi màu sắc Nhưngmàu sắc của các khối đá này vẫn giữ được màu sắc của đá thuộc đới IIB Cường độ của

đá có bị giảm so với đới IIB Chiều dày thay đổi từ 5 - 13m

 Đới IIA: Đá sét bột kết màu xám xanh chì Đá ít thay đổi về màu, cứng, nứt

nẻ Khe nứt nẻ có hiện tượng oxit sắt yếu

 Đới đá tươi IIB: Đá không có dấu hiệu của quá trình phong hoá, nên bề mặtkhe nứt chính có thể đổi màu nhẹ Đá cứng đến cứng chắc Nứt nẻ yếu đến trung bình.Đặc điểm của khe nứt là hẹp và kín Các khoáng vật tạo đá hầu như chưa bị thay đổi.Chỉ tiêu cơ lý của đá hầu như không thay đổi, tính thấm nhỏ

d) Địa chất thuỷ văn và tính thấm của đất đá

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2 MSSV: 5803.56

Bảng tổng hợp tính toán thấm (Phương pháp ép nước)Lớp hoặc

đới

Giá trị Lugeon Hệ số thấm K (cm/s)Trung

CHƯƠNG 5. Đặc điểm địa chất động lực công trình

Khu vực đầu mối của nhà máy thuỷ điện Pác Khuổi được dự báo có khả năngxảy ra các quá trình và hiện tượng địa chất động lưc công trình như sau:

- Hiện tượng trượt lở sườn dốc: hiện tượng này đã và sẽ xảy ra trên sườndốc có mặt vỏ phong hoá của đá phun trào rionit.Tuy nhiên qui mô khối trượt không lớn

do phạm vi của khối đá phun trào nhỏ

- Hiện tượng xói ngầm qua vai đập: các đới nằm bên trên bên bờ vai đậpphải, hầu hết là đá nứt nẻ có mức độ nứt nẻ lấp nhét khác nhau.Khi Hồ chứa đầy nước

và mực nước hồ dao động kèm theo hiện tượng tái tạo bờ hồ là hiện tượng lôi cuốn cácvật liệu lấp nhét ra khỏi khe nứt,thúc đẩy quá trình xói ngầm cơ học xảy ra

- Hiện tượng phong hoá: trong vùng nghiên cứu quá trình phong hoá xảy

ra khá mạnh mẽ, phát triển chủ yếu trên đá phiến sét, cát kết Chiều dày lớp phủ sườntàn tích và đới phong hoá hoàn toàn : 0,5-5m

- Động đất: Trên bản đồ phân vùng động đất lãnh thổ Việt Nam tỷ lệ1:2000000 với chu kỳ lặp lại là T= 500 năm, khu vực dự án nằm trong vùng động đấtcấp 6

CHƯƠNG 6. Điều kiện địa chất công trình khu vực đầu mối

Trong giai đoạn TKKT, công tác khảo sát địa chất công trình chủ yếu là khoan

và các thí nghiệm hiện trường như thí nghiệm SPT, đổ nước, ép nước, đồng thời lấymẫu trong lõi khoan, vật liệu xây dựng như cát, đá, nước về để thí nghiệm trong phòng

Số lượng hố khoan trong giai đoạn này là 26 hố, trong đó 21 hố đã thực hiện, còn

5 hố đang tiến hành khoan bổ sung Chiều sâu hố khoan sâu nhất là 35m, nông nhất là

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2 MSSV: 5803.56

a) Các lớp bồi tích, tàn tích và sườn tích

Đây là các lớp đã được tác động của thiên nhiên như mưa lũ, gió và tác động củacon người trong quá trình canh tác, xây dựng, cây cối thảm thực vật … Thành phầnthạch học chủ yếu là sét hoặc á sét, cuội sỏi màu sắc chủ yếu là màu vàng xám, nâu;Trạng thái từ nửa cứng đến cứng Chiều dày tới 5,3 mét

Các chỉ tiêu cơ lý của đất ghi ở bảng 5.5 và 5.6 Khi tính toán đào đắp lớp này sửdụng các chỉ tiêu sau:

- Dung trọng thiên nhiên: 1,92 g/cm3

b) Đới phong hoá mãnh liệt (IA1)

Đây là đới phong hoá hoàn toàn thành đất á sét có lẫn dăm sạn, đôi chỗ có tảngnhỏ màu nâu xám, xám nhạt, vàng vàng Lớp này chỉ xuất hiện ở vài lỗ khoan, chiềudày tối đa là 2,8m Do phân bố hẹp và chiều dày nông nên không có các thí nghiệm trongphòng và hiện trường

c) Đới phong hoá mạnh (IA2)

Đây là đá bột sét kết đôi chỗ có chứa bột vôi Chúng thường bị ép và biến đổi.Đới này chủ yếu là đá tảng vụn lẫn đất Chiều dày biến đổi lớn Có hố khoan chiều dàychỉ có 2,5 mét nhưng lại có hố khoan D28 tới 18 mét Mẫu nõn khoan khi lấy lênthường vỡ theo vết phong hoá thành các đoạn nõn ngắn dưới 100mm Do đó không xácđịnh được giá trị RQD Chỉ có 2 đoạn xác định được RQD cho kết quả là cường độkém

Một số chỉ tiêu cụ thể như sau:

- Cường độ nén thiên nhiên  = 45 kg/cm2

- Cường độ nén bão hoà: không

- Góc ma sát khô gió  = 39o

- Lực dính kết C = 10,8 kg/cm2

- Góc ma sát bão hoà = 0, C = 0

- Dung trọng bão hoà γbH = 2,40 g/cm3

- Dung trọng thiên nhiên γTN = 2,29 g/cm3

- Khối lượng riêng P = 2,77 g/cm3

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2 MSSV: 5803.56

d) Đới phong hoá nhẹ đến trung bình (IB)

Thuộc loại đá sét bột kết và sét kết màu xám xanh, xám chì Đá thường bị biếnđổi và bị ép phiến Thành phần khoáng vật tạo đá chủ yếu là sét - sericit - chlorit chiếm

từ 50% trở lên Còn các thành phần khác như thạch anh - silic, turmalin, mica, phen pát

… Các thành phần phụ này tùy theo hố khoan có sự thay đổi thành phần khoáng vật.Cấu tạo thường là định hướng hoặc định hướng phân phiến Đá thường biến đổi mạnhdọc theo các khe nứt Các nõn đá lấy lên thường vỡ thành các thỏi rắn < 100mm Chiềudày biến đổi từ 1,6m (HK D19) đến 20,5m (HK D21) Có thể nói rằng mức độ phong hoácủa đá có sự biến đổi lớn trong phạm vi khu vực và chiều sâu

Một số chỉ tiêu cơ bản của đới IB:

- Dung trọng thiên nhiên γTN = 2,40 g/cm3

- Dung trọng bão hoà γbH = 2,48 g/cm3

- Khối lượng thể tích P = 2,77 g/cm3

- Cường độ kháng nén thiên nhiên  = 105 kg/cm2

- Cường độ kháng nén bão hoà BH = 68 kg/cm2

e) Đới phong hoá nứt nẻ (IIA)

Đá thuộc loại sét bột kết và sét kết màu xám xanh, xanh đen hoặc xám chì.Thành phần khoáng vật tạo đá chủ yếu là sét - sericit - chlorit chiếm trên 50% tới 90%.Ngoài ra còn có các thành phần khác như thạch anh silic, turmalin, phen pát Cấu tạođịnh hướng hoặc định hướng phân phiến Đá ít thay đổi về màu sắc, có hiện tượng oxitsắt yếu trong các khe nứt Hầu hết các hố khoan đều khoan qua đới này Nõn khoan lấylên thường dạng thỏi dài Đá cứng chắc Chiều dày của đới IIA biến đổi lớn cả về chiềusâu và khu vực, có hố khoan dày 3m đến 19,50m (HK D27) Riêng các hố khoan N5,D14, D16, D23 mối khoan sâu vào đới này từ 2m - 6m

Một số chỉ tiêu cơ lý của đá nền như sau

- Khối lượng thể tích thiên nhiên γTN = 2,43 g/cm3

- Khối lượng thể tích bão hoà γBH = 2,53 g/cm3

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2 MSSV: 5803.56

- Khối lượng riêng P = 2,76 g/cm3

- Cường độ nén thiên nhiên  = 135 kg/cm2

- Cường độ nén bão hoà BH = 95 kg/cm2

Giá trị RQD đạt từ 60 - 70% như vậy đá có chất lượng từ trung bình đến khá

f) Đới đá tươi tương đối nguyên vẹn (IIB)

Đá thuộc loại đá bột kết hoặc sét kết màu xám xanh đen hoặc xanh chì

Thành phần khoáng vật tạo đá chủ yếu là sét - sericit - chlorit còn các thành phầnkhoáng vật khác như thạch anh silic, các bô nát, quặng, phen pát và một số thành phầnkhác chiếm rất nhỏ Tùy theo thời gian trầm tích của khoáng vật mà tạo ra các thànhphần thứ yếu thay đổi khác nhau Đây là đới phong hoá Tuy nhiên ít biến đổi về màusắc trong các khe nứt nhưng cũng có nhiều khe nứt hẹp Nõn đã lấy lên thường có đoạnngắn dưới 100mm Đá cứng chắc

Hầu hết các hố khoan đều khoan sâu vào các đới này từ 4 mét đến 15 mét (HKD13)

Một số chỉ tiêu cơ lý của đá nền như sau

- Khối lượng thể tích thiên nhiên γTN = 2,59 g/cm3

- Khối lượng thể tích bão hoà γBH = 2,63 g/cm3

- Khối lượng riêng P = 2,77 g/cm3

- Cường độ nén thiên nhiên  = 203 kg/cm2

- Cường độ nén bão hoà BH = 154 kg/cm2

Bảng: Chỉ tiêu cơ lý của lớp đất phủ edQ - eQ

Cắt phẳngbão hoà

2,74

44,71

89,72

0,021

CH

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2 MSSV: 5803.56

Bảng: Bảng chỉ tiêu cơ lý của đá nền

kết

II 2,59 2,63 2,57 2,77 2,70 2,12 203 154 40,5 39,8 47,8 37,7 1,82 2,33 0,76 Đá sét bột

kết

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2 MSSV: 5803.56

CHƯƠNG 7. Vật liệu xây dựng

Để phục vụ cho xây dựng công trình Nhà máy thuỷ điện Pác Khuổi, công táckhảo sát các mỏ và bãi vật liệu xây dựng cùng với các mỏ vật liệu đang được cơ quanchuyên dụng khai thác để cung cấp cho các công trình xây dựng trong tỉnh

Công tác khảo sát trong giai đoạn chủ yếu hành trình thị sát thu thập các số liệu

có liên quan và lấy mẫu thí nghiệm trong phòng, bao gồm các nội dung và kết quả thínghiệm như sau:

a) Mỏ đá

Đã thăm dò mỏ đá vôi thuộc địa phận Bản Ngần Đây là mỏ đá lớn có trữ lượng2.000.000 m3 Khoảng cách từ nơi khai thác đến chân công trình khoảng 15 km bằngđường bộ

Bề mặt mỏ là sườn đồi trung bình có độ dốc khoảng 30o - 40o Chiều dày bóc bỏ

là các lớp phong hoá mỏng vỡ dăm vỡ tảng nhỏ Điều kiện khai thác không ảnh hưởngđến mực nước ngầm vì nước ngầm phân bố tương đối sâu

Đá vôi thuộc đới IB và II Đá cứng chắc RQD trung bình hoặc lớn hơn 70%.Đánh giá về chất lượng: Kết quả thí nghiệm kết luận như sau: Đây là mỏ đá vôicấu trúc chặt chẽ Hàm lượng CaCO3 chiếm trên 50% Cường độ nén một trục trạng tháikhô 680kg/cm2 - Bão hoà 619kg/cm2

Độ hấp phụ nước 0,150% Đá có độ mài mòn trung bình thấp, phần trăm haomòn là 26,8% Kết quả thí nghiệm ghi ở bảng 5.7

b) Mỏ cát

Đã tiến hành thị sát và lấy mẫu cát thí nghiệm của 2 mỏ vật liệu cát

- Mỏ cát sông Hiến thuộc xã Lê Chung, huyện Hoà An

Mỏ cát này nằm ngay chân công trình Trữ lượng không lớn lắm, điều kiện khaithác không được thuận tiện vì mỏ vật liệu nằm ngay sát bờ sông, mùa lũ thì thường bịngập, mùa cạn cũng chỉ bóc sâu xuống khoảng từ 1 - 2m là có nước ngầm Điều kiệnkhai thác về cơ giới chật hẹp Trữ lượng vào khoảng 50.000m3/năm Đã tiến hành lấymột mẫu thí nghiệm; kết quả cho như sau: Cát thô thạch anh màu xám trắng xám vàng

Mô đun độ lớn là 3,5; Hàm lượng mica 0%; Đương lượng cát Es(%) là 89,32; Hàmlượng bụi bùn sét là 1,5%; Hàm lượng hữu cơ không

- Mỏ cát sông Bằng

Mỏ cát này nằm sát trên sông Bằng thuộc thị xã Cao Bằng; trữ lượng khai thácđược khoảng 50.000m3/năm Điều kiện khai thác có thể kết hợp sử dụng phương phápthủ công hoặc cơ giới đều thuận tiện Nhưng hạn chế về thời gian sử dụng khai thác, chủyếu khai thác về mùa khô còn mùa mưa lũ thường bị ngập Vận chuyển chủ yếu bằngđường bộ Cự ly vận chuyển từ 6 - 7km

Đã tiến hành lấy 1 mẫu thí nghiệm để xác định các tính chất cơ lý của chúng

Mỏ cát này thuộc loại cát thô thạch anh màu xám trắng xám vàng Mô đun độ lớnbằng 3,00; Hàm lượng mica 0%; Đương lượng cát Es(%) bằng 88,70%; Hàm lượng bụibùn sét bằng 2% Hàm lượng hữu cơ không đáng kể.

Căn cứ theo kết quả thí nghiệm thì các mỏ cát đều đạt yêu cầu làm cốt liệu bêtông, tầng bọc, xây dựng công trình các loại

Khi tiến hành khai thác để sử dụng cần phải sàng lọc bỏ hữu cơ, tách hàm lượngcuội sỏi …

Hai mỏ cát trên sông Hiến và sông Bằng cũng đã được cơ quan trong tỉnh khaithác để sử dụng trong xây dựng

Ngoài 2 mỏ cát đã khảo sát còn có thể mua cát, đá, sỏi cuội có chất lượng tốt củacông ty khai thác vật liệu của tỉnh Cao Bằng

Kết quả thí nghiệm ghi ở bảng 5.8

c) Mỏ đất đắp

Các loại đất Eluvi thuộc sét pha hoặc cát pha dăm sạn màu nâu phong hoá từ các

đá đều là vật liệu tốt dùng để đắp đê ngăn, khu vực cửa lấy nước hoặc làm các côngtrình dân dụng khác Trữ lượng tương đối lớn Khai thác thuận tiện, vận chuyển ngắn

Đã tiến hành lấy 2 mẫu đất ở 2 khu vực: 1 mẫu ở chân công trình; 1 mẫu cáchchân công trình khoảng 1km

- Mỏ đất bờ phải tại chân công trình

Tại mỏ này lấy 1 mẫu đất đắp để xác định các chỉ tiêu có lý của chúng và đồngthời xác định 2 chỉ tiêu cơ bản của đất đắp là Dầm nện tiêu chuẩn và giá trị CBR

Dầm nện tiêu chuẩn: Khối lượng thể tích khô lớn nhất γCmax(g/cm3) bằng 1,560;

Độ ẩm tốt nhất γTN(%) bằng 25,10 Hệ số thấm ở γC bằng 98% (10-7cm3/s)

Giá trị CBR 95% γCmax bằng 3,10; 98% γCmax bằng 5; 100% γCmax bằng 6,90.Chiều dày khai thác từ 1 - 6m

- Mỏ đất tại khu vực UBND xã Lê Chung

Ở đây đã lấy 1 mẫu đất để thí nghiệm kết quả cho như sau:

Đầm nện tiêu chuẩn: Khối lượng thể tích khô lớn nhất γCmax bằng 1,440; Độ ẩmtốt nhất WTN bằng 30,55; Hệ số thấm ở γC bằng 98% (10-7cm3/s)

Giá trị CBR 95% γCmax bằng 2,50; 98% γCmax bằng 4,60; 100% γCmax bằng 5,90.Chiều dày khai thác từ 1 - 6 mét, trước khi khai thác loại bỏ lớp hữu cơ và câycối mọc trên đó

7.1 ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG - THỦY VĂN

1 Các đặc trưng khí tượng

CHƯƠNG 8. Đặc điểm chung về khí hậu khu vực dự án

Khu vực đầu mối dự án NMTĐ Pác Khuổi cũng như toàn bộ lưu vực sông Hiếnnằm trong vùng Đông Bắc Bắc Bộ với chế độ khí hậu gió mùa rõ rệt Khí hậu và thờitiết trong năm chia thành hai mùa riêng biệt

Mùa mưa thực sự bắt đầu từ tháng V đến hết tháng VIII dương lịch hàng năm,mùa khô từ tháng XII đến hết tháng II năm sau, còn các tháng IX, X và XI là thời kỳchuyển tiếp từ mùa mưa sang mùa khô hanh, các tháng III và IV chuyển từ mùa khôsang thưòi kỳ mưa và ẩm Mùa mưa trùng với thời tiết hè nóng ẩm và mưa nhiều, nhiệt

độ trung bình dao động từ 27 đến 30 độ C, độ ẩm từ 80% đến 90%, mưa nhiều, tậptrung đến 70% lượng mưa cả năm

Mùa khô đồng thời với thời tiết lạnh, ít mưa, độ ẩm thấp, nhiệt độ trung bình daođộng từ 13 đến 15 độ C, độ ẩm từ 70% đến 80%

Trong các tháng mùa mưa, trên các triền sông thường có lũ lớn, các trận lũ lớnquan trắc được trên sông Hiến và sông Bằng Giang cho thấy: lũ sớm bắt đầu xuất hiện

từ tháng 5 hoặc đầu tháng 6 dương lịch Lũ chính vụ thường xuất hiện trong các tháng 7

và 8 dương lịch Những trận lũ lớn có thể kéo dài từ 3 đến 5 ngày, đặc biệt có trận lũđến 9 ngày với tổng lượng lũ lớn nhưng đỉnh lũ không nhọn

Chế độ gió mùa ít ảnh hưởng đến khu vực của dự án, thời kỳ mùa mưa và quanhnăm, chủ yếu là gió mùa đông nam và gió nam Gió mùa đông bắc và gió bắc ít ảnhhưởng bởi bị hạn chế bởi các dãnh núi cao vùng Đông Bắc

CHƯƠNG 9. Nhiệt độ không khí

Nhiệt độ không khí là yếu tố khí tượng ảnh hưởng trực tiếp đến công tác thi côngxây dựng công trình của dự án, ngoài ra nó còn gián tiếp đến chế độ bốc hơi và hìnhthành dòng chảy trên lưu vực Đối với dự án NMTĐ Pác Khuổi, tài liệu quan trắc vềnhiệt độ được thu thập từ hai trạm khí tượng là trạm Cao Bằng (PLTV-04 ở phần phụlục) và trạm Nguyên Bình (PLTV-05) Sự biến động nhiệt độ trung bình các tháng trongnăm được ghi trong các bẳng sau

Bảng Nhiệt độ không khí TB nhiều năm tại trạm khí tượng Cao Bằng ( 0C)

Min 10,2 9,9 15,4 19,8 24,1 25,5 24,1 25,0 23,9 20,6 16,1 12,1 20,9

TB 13,8 15,3 18,8 23,0 25,9 27,0 27,1 26,7 25,4 22,5 18,6 15,0 21,6Max 16,3 19,2 21,9 25,2 27,6 28,5 28,2 28,2 26,6 23,9 20,4 19,3 22,5

Bảng Nhiệt độ không khí TB bình nhiều năm tại trạm khí tượng Nguyên Bình ( 0C)

Min 9,1 8,3 14,7 18,6 22,7 24,2 25,1 23,8 22,5 19,2 14,5 10,8 19,4

TB 12,5 13,9 17,5 21,6 24,6 25,8 26,0 25,5 23,9 21,2 17,3 13,7 20,3Max 15,0 17,6 20,3 23,8 26,1 27,1 27,5 26,8 25,2 25,4 18,9 17,2 21,2

Như vậy có sự khác biệt không nhiều giữa nhiệt độ không khí quan trắc được ởCao Bằng và Nguyên Bình Do khu vực đầu mối công trình của dự án chỉ cách trạm khítượng Cao Bằng 3 km, cho nên coi nhiệt độ không khí tại khu vực đầu mối dự án bằngnhiệt độ không khí tại trạm Cao Bằng (bảng 3.3)

Bảng: Nhiệt độ không khí trung bình nhiều năm tại khu vực đầu mối dự án ( 0C)

Min 10,2 9,9 15,4 19,8 24,1 25,5 24,1 25,0 23,9 20,6 16,1 12,1 20,9

TB 13,8 15,3 18,8 23,0 25,9 27,0 27,1 26,7 25,4 22,5 18,6 15,0 21,6Max 16,3 19,2 21,9 25,2 27,6 28,5 28,2 28,2 26,6 23,9 20,4 19,3 22,5

Bảng: Độ ẩm tương đối TB nhiều năm tại trạm khí tượng Cao Bằng (%)

Min 67,0 66,0 70,0 75,0 74,0 74,0 79,0 78,0 78,0 76,0 68,0 71,0 78,8

TB 80,6 80,7 80,2 80,0 79,8 82,5 84,4 85,6 83,5 82,1 81,5 79,9 81,8Max 88,0 89,0 89,0 85,0 88,0 86,9 90,0 90,0 89,0 87,8 89,0 87,0 84,2

Bảng: Độ ẩm tương đối TB nhiều năm tại trạm khí tượng Nguyên Bình (%)

Min 73,0 74,0 73,0 76,0 76,0 77,0 80,0 78,0 77,0 73,0 68,0 71,0 79,8

TB 83,3 83,7 82,9 81,7 80,7 83,0 84,7 85,1 82,8 81,3 81,2 81,3 82,6

Max 91,0 89,0 89,0 89,0 87,0 87,0 89,0 89,0 89,0 87,0 89,0 88,0 85,1

Bảng: Độ ẩm tương đối TB nhiều năm tại khu vực đầu mối dự án (%)

Min 67,0 66,0 70,0 75,0 74,0 74,0 79,0 78,0 78,0 76,0 68,0 71,0 78,8

TB 80,6 80,7 80,2 80,0 79,8 82,5 84,4 85,6 83,5 82,1 81,5 79,9 81,8

Max 88,0 89,0 89,0 85,0 88,0 86,9 90,0 90,0 89,0 87,8 89,0 87,0 84,2

Gió và hướng gió lớn nhất trong các năm quan trắc (1961-2005) tại trạm khí

tượng Cao Bằng và Nguyên Bình được cho trong PLTV-08 và PLTV-09 Tại khu vực

dự án và thị xã Cao Bằng, hướng gió thịnh hành là hướng Đông Nam (ĐN) Vận tốc gió

lớn nhất quan trắc được là 17 m/s (tháng VII/2005, hướng Đ), nhỏ nhất là 2,4 m/s (tháng

X/1998, hướng ĐN) Từ tài liệu quan trắc gió ở trạm Cao Bằng, tốc độ gió lớn nhất theo

tần suất và theo các hướng được tính toán như trong PLTV-10, hoa hồ gió ứng với tần

suất 2%, 4%, 5% và 50% cho trong PLTV-11 Kết quả vận tốc gió lớn nhất theo tần suất

và hướng tại Cao Bằng được sử dụng cho khu vực đầu mối dự án được thống kê trong

bảng 3.7 dưới đây Trong bảng, những số trong ngoặc là không có số liệu nên cho bằng

- Lượng mưa trung bình tại khu vực đầu mối công trình

Khu vực đầu mối công trình dự án NMTĐ Pác Khuổi có vị trí gần trùng với trạm

đo mưa và thủy văn Pác Luông, cách thị xã Cao Bằng khoảng 3 km về phía Đông Bắc,

còn trạm khí tượng Nguyên Bình cách dự án khoảng 35 km về phía Tây Do đó lượng

mưa trung bình năm, mưa trung bình tháng cùng các giá trị lớn nhất nhỏ nhất tại khu

vực đầu mối sẽ lấy theo tài liệu mưa ở trạm Cao Bằng, có tham khảo tài liệu mưa ở trạm

Pác Luông Từ tài liệu quan trắc (xem phần phụ lục), có các số liệu sau về mưa:

Bảng: Mưa trung bình tại trạm khí tượng Cao Bằng (mm)

TB 25,0 25,7 49,0 85,2 184,4 250,1 267,0 254,1 131,6 80,9 41,7 22,1Max 62,1 79,2 227,6 303,2 502,2 512,8 548,9 636,7 251,2 228,5 128,0 114,3

Bảng: Mưa trung bình tại trạm đo mưa Pác Luông (mm)

Min 8,9 3,2 1,4 58,8 101,4 132,2 109,5 121,5 40,0 17,4 0,0 0,0

TB 25,9 19,9 42,1 112,7 222,3 220,6 270,8 268,3 189,8 78,6 52,6 19,4Max 54,2 47,4 151,8 323,1 470,8 331,8 448,5 670,5 298,6 133,1 135,8 129,1

Bảng: Mưa trung bình tại trạm khí tượng Nguyên Bình (mm)

TB 40,1 38,4 62,9 95,0 212,4 294,0 306,7 313,0 196,3 114,6 54,8 33,1Max 113,3 109,0 315,2 292,2 434,3 446,7 587,6 606,9 427,7 424,8 159,0 122,8

Qua số liệu của các bảng trên chúng ta có nhận xét sau lượng mưa trung bình

tăng dần theo hướng Tây-Nam từ trạm Cao Bằng qua trạm Pác Luông đến trạm Nguyên

Bình Tuy nhiên tài liệu quan trắc ở trạm Pác Luông rất ngắn, chỉ từ 1973 đến 1987, còn

ở trạm Cao Bằng và Nguyên Bình rất đầy đủ, chúng tôi chỉ trích từ năm 1961 đến 2005

Sau khi phân tích và cân nhắc, kiến nghị lấy mưa tại khu vực đầu mối dự án

NMTĐ Pác Khuổi theo tài liệu mưa tại trạm Cao Bằng như sau

Bảng: Mưa trung bình tại khu vực đầu mối dự án NMTĐ Pác Khuổi (mm)

Min 0,0 0,0 2,6 4,9 64,0 84,0 94,2 36,0 29,3 0,2 0,3 0,0 939,8

TB 25,0 25,7 49,0 85,2 184,4 250,1 267,0 254,1 131,6 80,9 41,7 22,1 1416,1Max

62,1 79,2 227,6 303,2 502,2 512,8 548,9 636,7 251,2 228,5 128,0 114,3 1989,4

- Lượng mưa ngày lớn nhất trên lưu vực sông Hiến

Mưa ngày là tài liệu quan trắc rất cần thiết để tính toán dòng chảy ngày đêm của

dự án thủy lợi thủy điện Còn mưa ngày lớn nhất được sử dụng để tính toán đỉnh lũ tần

suất xuất hiện tại công trình

Đối với dự án này, lượng mưa ngày được thu thập từ 3 trạm đo mưa (trạm Cao

Bằng, trạm Nguyên Bình và trạm Ngân Sơn) trong khoảng thời gian 21 gần đây (1985

đến 2005) Các bảng PLTV-20 đến PLTV-22 (phần phụ lục) thống kê giá trị lưu lượng

quan trắc lớn nhất ngày của mỗi năm trong chuỗi trên tại 3 trạm đo mưa

Qua đó tính được các đặc trưng thủy văn của chuỗi, xây dựng đường tần suất lý

luận Krixki-Menken và xác định được giá trị mưa ngày max theo tần suất như trong

bảng 3.17 Trong bảng PLTV-23 và bảng 3.17, đặc trưng thống kê và lưu lượng mưa

ngày max đại diện cho lưu vực sông Hiến được xử lý từ kết quả của 3 trạm quan trắc

sau khi đã áp dụng trọng số (tỷ trọng) tham gia của lượng mưa mỗi trạm đối với toàn

Lượng mưa ngày lớn nhất

2 Đặc trưng thủy văn

CHƯƠNG 13. Hình thái lưu vực và một số đặc trưng thủy văn chủ yếu

của sông hiến

10 Cao độ lớn nhất đáy sông

11 Cao độ đáy sông tại cửa ra

12 Độ dốc lưu vực

13 Độ dốc đáy sông

14 Mưa TB nhiều năm

15 Mô đun dòng chảy năm

16 Mô đun dòng chảy lũ

LsFlvBlvZlv max

-ZS maxZCSilvis

X0

M0

ML

km

-km2

kmmmm

%0

%0

mm/năml/s/km2

m3/s/km2

Sông HiếnĐông Bắc Bộ

S Bằng GiangI

Phải6293415,06650,0400,0181,57,563,52163022,53,0÷5,0

CHƯƠNG 14. Dòng chảy năm thiết kế

Lưu lượng TB năm tần suất

đập 1 22,26 25,1 0,23 0,40 27,67 25,61 21,90 18,61 16,89Tuyến

đập 2 21,60 25,1 0,23 0,40 26,85 24,86 21,26 18,06 16,39Tuyến

đập 3 21,66 25,1 0,22 0,39 26,75 24,82 21,34 18,23 16,43

CHƯƠNG 15. Dòng chảy ngày đêm

Từ đường duy trì lưu lượng theo Pearson III chúng ta có lưu lượng ngày đêm tạituyến đập 1 và 2 như trong bảng 2.3 và 2.4 dưới đây

Bảng: Đặc trưng thống kê chuỗi dòng chảy ngày đêm tại các tuyến

Tuyếnnghiên cứu

Đặc trưngthống kê

Pác

đập 1 112,25 40,89 33,17 28,09 24,24 9,55 6,48 5,59 5,03 4,44Tuyến

đập 2 108,96 39,69 32,20 27,26 23,53 9,27 6,29 5,43 4,88 4,31Tuyến

Bảng: Lưu lượng lớn nhất thiết kế chặn dòng tần suất 10% tại các tuyến (m 3/s)

CHƯƠNG 17. Dòng chảy kiệt

Bảng: Lưu lượng bình quân tháng nhỏ nhất theo tần suất (m 3/s)

Gdđ 1năm(103 tấn)

V 1 năm(103 m3)

V 75 năm(103 m3)

CHƯƠNG 19. Các biểu đồ quan hệ Q = f(h), Z =f(F), Z =f (w)

Bảng: Đặc trưng hạ lưu

Tuyến đập 3,NMTĐ 3

Bảng: Đặc trưng lòng hồ Pác Khuổi

Tuyến đập 3Ztl (m) F (km2) V Ztl (m) F (km2) V

CHƯƠNG 20 CHỌN TUYẾN VÀ BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH.

20.1 Nguyên tắc phân tích lựa chọn tuyến đầu mối, kết cấu đập dâng và vị trí nhà máy.

 Tuyến công trình phải đặt ở nơi sao cho chiều dài tuyến là nhỏ nhất

 Tuyến công trình phải đặt ở nơi có điều kiện về địa chất tốt, khả năng thấm mấtnước ít

 Tuyến công trình được chọn phải đảm bảo được điều kiện thi công công trìnhđầu mối, như dẫn dòng thi công và tổ chức công trình

 Tuyến được chọn phải có khả năng bố trí được các hạng mục của công trình đầumối

 Về khối lượng xây dựng là ít nhất

20.2 Chọn tuyến công trình

20.2.1Tuyến đập dâng

Theo kết quả đo đạc địa hình, địa chất và quá trình nghiên cứu tổng hợp về thủynăng, dân sinh kinh tế, có 2 tuyến đập được nghiên cứu

 Tuyến đập 1 cách thị xã Cao Bằng khoảng 4.5km

 Tuyến 2 nằm cách tuyến 1 về phía hạ lưu khoảng 0,5 km

S«

tim tuy?n 1

Sơ bộ xác định cao trình đỉnh đập: CTĐĐ=MNDBT+d=220+3=223m

Từ cao trình đỉnh đập ta sơ bộ xác định được chiều dài tuyến đập

Phương án 1: chiều dài tuyến đập là 251.16m

Phương án 2: chiều dài tuyến đập là 270.12m

phương án tuyến (m)chiều dài bê tông (m³)khối lượng diện tíchlưu vực

2 Diện tích lưu vực phương án 2 lớn hơn phương án 1 là 1km2 Địa chất tuyến 2 cónhiều lớp đá cứng hơn, khi xây dựng công trình độ ổn định cũng cao hơn Ở tuyến 1 thìvấn đề ổn định thấm, và biến dạng thấm ở vai đập là vấn đề cần thiết phải xử lý

Vậy ta chọn tuyến 2 là tuyến đập

20.2.2Đập tràn

Đập dâng là đập bê tông trọng lực nên ta bố trí công trình tràn qua thân đập nốitiếp bằng phun xa Do lưu lượng lũ kiểm tra Qkt=3674m³/s nên phương án tràn tự do vớicao trình ngưỡng bằng MNDBT=220m không hợp lý, vì vậy ta lựa chọn hình thức tràn

là tràn có cửa van Dựa vào địa hình khu vực tuyến ta đưa ra hai phương án về tuyếntràn:

+ Phương án 1: Tràn ở lòng sông

+ Phương án 2: Tràn ở eo đập

Nhận xét:

Do tràn là tràn có cửa van nên tỷ lưu lượng qua tràn q lớn So với phương án 1thì phương án 2 khoảng cách từ tim đập tràn đến lòng sông dài 169.73m.

Ở phương án 1 do gần lòng sông nên khối lượng công trình tiêu năng nhỏ, còn ởphương án 2, sau tràn ta phải làm dốc nước để dẫn nước ra tiêu năng ở hạ lưu

Vậy bố trí đập tràn theo phương án 1

20.2.3Nhà máy

Vị trí nhà máy thuỷ điện phụ thuộc vào dạng đập dâng nước, cột nước tính toán,

vị trí đặt công trình lấy nước vào nhà máy Dựa vào địa chất, địa hình tuyến đập, vị trítuyến tràn kiến nghị chọn hai phương án bố trí như sau:

+ Phương án 1: cửa lấy nước 3 khoang nằm trong thân đập lệch về phía vai phải,nối tiếp bằng 3 đường ống áp lực dẫn vào NMTĐ kiểu lấn đập nằm ở hạ lưu và phía bờphải

+ Phương án 2: cửa lấy nước 3 khoang nằm trong thân đập phía eo đập, nối tiếpbằng 3 đường ống áp lực dẫn vào NMTĐ sau đập

tuy?n tràn 1

Nhận xét:

Ở phương án 1 nước sau khi qua tuabin nhà máy sẽ sược xả thẳng ra dòng sông,

ta chỉ cần làm bộ phận hướng dòng ở bên phải bờ Trong khi đó phương án 2 thì phảiđào kênh dẫn, làm bộ phận hướng dòng hai bên từ nhà máy ra hạ lưu

Vậy chọn bố trí nhà máy theo phương án 1

20.3 Bố trí công trình

20.3.1Đập dâng nước

Như phần chọn tuyến, sơ bộ ta xác định cao trình đỉnh đập là CTĐĐ=223mChiều cao đập sơ bộ H=CTĐĐ-CTĐS=223-188=35m

Việc xác định các thông số chính xác về mái dốc thường phải qua tính toán ổn định đập để có mái dốc hợp lý Sơ bộ chọn mái dốc đập m=0.75, chiều rộng đáy đập B=0.75H=26.25m

Chiều rộng đỉnh đập được xác định dựa trên cơ sở của yêu cầu giao thông quản

lý và qua lại nội vùng và yêu cầu giao thông vận hành công trình Với H đập=35m, đập cấp III, ta chọn Bđập= 5(m) Để bảo vệ đỉnh đập, thích hợp cho giao thông nên thiết kế mặt đường cấp phối có rải nhựa, hệ thống thắp sáng và lan can

20.3.2Đập tràn

Ta có chiều cao đập dâng là 35m, tra ra ta có cấp công trình là cấp III

Lưu lượng lũ thiết kế với tần suất p=1% là Qtk=3243m3/s

Lưu lượng lũ kiểm tra với tần suất p=0.2% là Qkt=3674m3/s

Tính toán sơ bộ kích thước tràn:

Căn cứ vào điều kiện địa chất ta có lưu lượng đơn vị theo đát nền được lấy theokinh nghiệm như sau:

Sơ bộ ta có thể chọn bề rộng tràn là 40m, 4 khoang, mỗi khoang 10m

CHƯƠNG 21. TÍNH TOÁN THỦY VĂN, THỦY NĂNG

21.1 Tính toán thủy văn

21.1.1Mục đích và nhiệm vụ của tính toán thủy văn.

Từ nhiệm vụ của dự án NMTĐ Pác Khuổi là phát điện và tạo nguồn cấp nướcsinh hoạt cho thị xã Cao Bằng, từ phương án công trình sơ bộ, có thể xác định dự ánthuộc công trình cấp III Công trình cấp III, theo TCXDVN 285:2002, các tần suất tínhtoán cần được chuẩn bị trong phần thủy văn như sau:

+ Tần suất đảm bảo phát điện: 85%

+ Tần suất đảm bảo cấp nước: 80% đến 90%

+ Tần suất lưu lượng chặn dòng: 10%

Mục đích và nhiệm vụ của tính toán thủy văn

 Tính toán các đặc trưng thủy văn của quá trình dòng chảy.

 Tính toán lượng dòng chảy tháng năm tại tuyến công trình phục vụ cho việc tính toán thủy năng.

 Dựng đường tần suất kinh nghiệm.

 Dựng đường tần suất lý luận của dòng chảy

 Tính toán phân phối lại dòng chảy cho các tháng trong năm.

 Tính toán dòng chảy lũ: Qlũ, đường quá trình lũ Qlũ = f(t) ứng với các tần suất thiết kế.

21.1.2Đặc điểm thủy văn

21.1.2.1Dòng chảy năm

Trên cơ sở những tài liệu khí tượng thủy văn đã có, dòng chảy năm thiết kế tạicác tuyến đập dự kiến sẽ được tiến hành theo hai bước Bước thứ nhất, cần khôi phụcđược chuỗi dòng chảy trung bình tháng tại trạm thủy văn Pác Luông (Flv = 885 km2)trong 45 năm (1961 đến 2005) Bước thứ hai, tính chuyển chuỗi dòng chảy của trạmthủy văn Pác Luông (sau khi khôi phục) về các tuyến đập dự kiến

Về mặt phương pháp luận, trong bước thứ nhất sẽ sử dụng 3 phương pháp là:

 Phương pháp tương quan lưu lượng: tìm tương quan giữa dòng chảy 3năm quan trắctại trạm thủy văn Pác Luông (1974 đến 1976) với 3 năm tương ứngcủa trạmthủy văn Cao Bằng Nếu hệ số tương quan đạt yêu cầu, sẽ khôi phục16năm dòng chảy tại trạm Pác Luông theo 16 năm tương ứng của trạm CaoBằng

 Phương pháp tương quan mưa: tìm tương quan giữa dòng chảy 3 nămquan trắc tại trạm thủy văn Pác Luông (1974 đến 1976) với lượng mưa 3 nămtương ứng trên lưu vực sông Hiến Nếu hệ số tương quan đạt yêu cầu, sẽ khôiphục 45 năm dòng chảy tại trạm Pác Luông theo 45 năm mưa tương ứng trên lưuvực.

 Phương pháp sử dụng mô hình TANK (của Nhật Bản): là một mô hìnhtính dòng chảy từ mưa và các đặc trưng thủy văn lưu vực Từ 45 năm tài liệumưa, sẽ khôi phục được 45 năm dòng chảy tại trạm Pác Luông

Sau khi phân tích, xử lý và phân phối dòng chảy năm, trong bước thứ hai, vìchênh lệch diện tích lưu vực giữa trạm thủy văn Pác Luông với 2 tuyến đập dự kiến rấtnhỏ nên sẽ sử dụng phương pháp tương tự lưu vực theo tỷ lệ diện tích để tính chuyểndòng chảy về các tuyến đập

21.1.2.2Phương pháp tương quan lưu lượng

Chuỗi lưu lượng tháng quan trắc trong 16 năm (1961÷1976) tại trạm thủy vănCao Bằng (trên sông Bằng Giang, khống chế diện tích 2880 km2) cho trong bảng PL I-1-1 (phần phụ lục) Chuỗi lưu lượng tháng quan trắc trong 3 năm (1974÷1976) tại trạmthủy văn Pác Luông (nằm trên sông Hiến gần tuyến đập dự kiến, khống chế lưu vực 884

km2) cho trong bảng PL I-1-1

Với 36 giá trị lưu lượng quan trắc tương ứng giữa hai trạm, sau khi tính toánquan hệ tương quan tuyến tính (bảng PL I-1-1) cho thấy hệ số tương quan r = 0,74, tức

là tương quan không chặt, ngoài ra chuỗi lưu lượng tại trạm gốc Cao Bằng cũng chỉ 16năm là quá ngắn, do đó không nên sử dụng tương quan này để khôi phục dòng chảy tạitrạm Pác Luông

21.1.2.3Phương pháp tương quan mưa

Mưa trên lưu vực là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến dòng chảy trên sông suối, ở 3trạm đo mưa đại diện là Cao Bằng, Nguyên Bình và Ngân Sơn đều có chuỗi quan trắcdài 45 năm Như vậy, nếu có sự tương quan giữa dòng chảy quan trắc trong 3 năm(1974 ÷ 1976) tại trạm Pác Luông với mưa bình quân trên lưu vực thì cũng có thể sửdụng quan hệ tương quan để khôi phục dòng chảy cho trạm Pác Luông

Cũng với 36 giá lưu lượng và mưa quan trắc tương ứng giữa trạm Pác Luông vàmưa trung bình lưu vực (bảng PLTV-29), sau khi tính toán quan hệ tương quan tuyếntính (PL I-1-2) cho thấy hệ số tương quan r = 0,77, tức là tương quan cũng chưa chặt

Do đó mối quan hệ này cũng không nên sử dụng để khôi phục dòng chảy tại trạm PácLuông

21.1.2.4Phương pháp sử dụng mô hình TANK

Do Công ty Tư Vấn Đại Học Xây Dựng đã sử dụng mô hình Tank để tính chuỗidòng chảy năm Hệ số tương quan lưu lượng r= 0,9 cho thấy bộ thông số mô hình lựachọn là đạt yêu cầu để tính toán

Sau khi phân tích, lựa chọn kết quả sẽ tính chuyển quá trình dòng chảy từ PácLuông tới các tuyến đập dự kiến Kết quả tính toán dòng chảy năm, dòng chảy lũ, dòngchảy kiệt, dòng chảy rắn, được tập hợp trong các bảng dưới đây.( Phụ Lục 1.2)

T.T N¨m P (%) KN Q (m3/s) (Q- Qo) (Q- Qo) 2 Ki (Ki-1) (Ki- 1) 2

K ( 1 n

n 1 i

3

C

* ) 3 n

(

) 1 k (







 = 0.3857 Trong đó:



n

i i

Lưu lượng TB năm tần suất

21.1.3Dòng chảy ngày đêm

Sử dụng phương pháp thống kê chuỗi dòng chảy ngày đo được trong 3 năm(1974-1976) tại trạm thủy văn Pác Luông trên sông Hiến Tính được tần suất lưu lượngngày đêm

Bảng 2.3: Lưu lượng ngày đêm tại các tuyến nghiên cứu

Bảng 2.4: Lưu lượng lũ lớn nhất quan trắc tại trạm thủy văn Pác Luông

Tính lũ theo công thức Xôcôlôpski Về mặt phương pháp luận và tài liệu sử

dụng, phương pháp công thức thể tích Xôkôlốpski kể đến nhiều yếu tố ảnh hưởng hơn

và sử dụng nhiều tài liệu trên lưu vực, đặc biệt là lượng mưa ngày thiết kế

Công thức có dạng:

ng a

278 ,

max



(m3/s) (2-3)Trong đó:

a là hệ số dòng chảy trận lũ

HT là lượng mưa thời đoạn thiết kế (mm)

H0 là lớp nước tổn thất ban đầu

fa là hệ số hình dạng trận lũ

F là diện tích lưu vực tính toán (km2)

te là thời gian lũ lên (giờ)Qng là lưu lượng cơ bản trong sông khi chưa có lũ

Trong đó:

+ Hệ số dòng chảy trận lũ a lấy theo phân khu mưa rào dòng chảy: a = 0,77

và lớp nước tổn thất H0 = 22 (lưu vực sông Bằng Giang)

+ Thời gian lũ lên t = L/(3,6 Vt) = L/(3,6 x 0,60 VTBmax), với L = 58,8 km

(chiều dài sông tính tới tuyến đập 1), VTBmax = 2,8 m/s (vận tốc trungbình lớn nhất qua tính toán lũ quan trắc tại trạm Pác Luông) Thay vàocông thức, tính được t = 9,72 giờ

+ Lượng mưa thời đoạn thiết kế HT = ψ Hp, với Hp là lượng mưa ngày lớn

nhất ứng tần suất p%, ψ là tung độ đường cong triết giảm mưa (phânkhu II) lấy với thời gian lũ lên (9,72 giờ), ψ = 0,82

Đối với dự án này, lượng mưa ngày được thu thập từ 3 trạm đo mưa (trạm CaoBằng, trạm Nguyên Bình và trạm Ngân Sơn) trong khoảng thời gian 21 năm gần đây(1985 đến 2005)

Qua đó tính được các đặc trưng thủy văn của chuỗi, xây dựng đường tần suất lýluận Krixki-Menken và xác định được giá trị mưa ngày max theo tần suất như trongbảng 2-5 Đặc trưng thống kê và lưu lượng mưa ngày max đại diện cho lưu vực sôngHiến được xử lý từ kết quả của 3 trạm quan trắc sau khi đã áp dụng trọng số (tỷ trọng)tham gia của lượng mưa mỗi trạm đối với toàn lưu vực

Bảng 2.5: Đặc trưng thống kê lượng mưa ngày lớn nhất

244161603267600173

0,170,420,41