TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH TRẠM THỦY điện SUỐI CHOANG

Đặc trng tổng ợng ma năm trung bình, năm lớn nhất và nhỏ nhất của trạm ConCuông nằm ở phía Đông Bắc lu vực đợc trình bày ở bảng 2.10.Bảng 2.11: Lợng ma năm trung bình của các trạm trong

Mở Đầu

1. Năng lượng điện là 1 dạng năng có vai trò vô cùng to lớn trong sự phát triểnvăn hoá và đời sống nhân loại Nhu cầu điện năng của cả thế giới tăng trưởngngày càng mạnh hoà nhịp với tốc độ tăng trưởng nền kinh tế chung, có thể nóimột trong những tiêu chuẩn để đánh giá sự phát triển của một quốc gia đó lànhu cầu sử dụng điện năng Nguồn điện năng chủ yếu là nhiệt điện than, nhiệtđiện khí đốt, thuỷ điện, điện nguyên tử và một số nguồn năng lượng khác nhưnăng lượng gió, năng lượng mặt trời …

2. Ở nước ta, điện năng luôn đóng vai trò quan trọng trong sự nghiệp phát triểnkinh tế của đất nước Để đáp ứng sự phát triển của nền kinh tế đất nước thì yêucầu về điện năng đòi hỏi ngày càng nhiều Hiện nay ở nước ta nguồn nănglượng thuỷ điện chiếm tỷ trọng lớn trong hệ thống điện Việt Nam Nó chiếmkhoảng 40% công suất của hệ thống điện Tuy thuỷ điện chiếm một tỷ trọng lớnnhưng chúng ta vẫn chưa khai thác hết trữ năng của các con sông ở Việt Nam

3. Mặt khác nhu cầu sử dụng điện của các hộ dùng điện thay đổi từng giờ vìvậy để đáp ứng sự thay đổi đó thì trong hệ thống điện không thể thiếu các trạmthuỷ điện có khả năng thay đổi công suất trong thời gian ngắn

11

Mục Lục

TỔNG QUAN CễNG TRèNH TRẠM THỦY ĐIỆN SUỐI CHOANG

Chơng 1: Giới thiệu chung, tiêu chuẩn thiết kế

1.1.1Giới thiệu chung

Suối Choang là phụ lu cấp 1 của sông Lam (hạ lu sông Cả),

đổ vào sông Lam tại bản Châu Sơn xã Châu Khê huyện ConCuông tỉnh Nghệ An Suối Choang (tên địa phơng là kheChoang) bắt nguồn từ dãy Trờng Sơn có độ cao trên 1500m - vùngbiên giới Việt Lào Phạm vi nghiên cứu của dự án từ

19002’36”ữ19005’18” vĩ độ bắc và 104043’09”ữ 104045’28” kinh

đông, nằm trọn trong huyện Con Cuông tỉnh Nghệ An Từ nguồn

về chảy theo hớng Tây Nam - Đông Bắc, rồi nhập với sông Lam tạingã ba Châu Sơn (cao trình khoảng 25m) Tổng diện tích lu vựcsuối Choang tính đến tuyến đập kiến nghị là 391km2, diện tích

lu vực tính đến cửa suối là 420km2

Công trình thuỷ điện Suối Choang dự kiến xây dựng trên

đoạn hạ lu suối Choang, tuyến đập nằm ở khu vực giữa bản Diềm

và bản Khe Nà xã Châu Khê Khu nhà máy và trạm phân phối bốtrí bên bờ trái ngay sau đập, toàn bộ cụm đầu mối cách huyện lỵCon Cuông khoảng 18 km về phía Đông

1.1.2Nhiệm vụ của dự án

Nhiệm vụ chủ yếu của dự án là phát điện, với công suất lắpmáy là 4MW; công suất đảm bảo là 0,71MW hàng năm thủy điệnSuối Choang cung cấp cho hệ thống điện Quốc gia khoảng14,09.106kWh

22

Chơng 2: Điều kiện khí tợng, thủy văn

2.1Đi u ki n đ a lý t nhiờn l u v c su i Choang ề ệ ị ự ư ự ố

2.1.1 Vị trí địa lý

Dự án thủy điện Suối Choang thuộc xã Châu Khê huyện ConCuông tỉnh Nghệ An khai thác khả năng sinh thủy dồi dào của luvực tạo nguồn năng lợng bởi công trình dâng nớc áp lực và nhàmáy thủy điện sau đập

Suối Choang là nhánh sông cấp 1 bên bờ hữu sông Lam, bắtnguồn từ dãy Trờng Sơn có các đỉnh chạy từ cao độ đỉnh 1500

đến 1600m, dãy núi này án ngữ ở phía tây nam là đờng phânthủy phân chia lu vực với Lào Đồng thời ở phía nam của lu vựccòn bị án ngữ bởi dãy núi cao có đỉnh cao nhất ở cao độ 1653m

Lu vực Suối Choang phía bắc giáp các lu vực Suối Thơi là chi lulớn của sông Lam trên huyện Con Cuông Lu vực Suối Choang pháttriển theo hớng Tây Nam - Đông Bắc, nghiêng dần về hạ du Toàn

bộ phần thợng nguồn gối đầu trên dãy Trờng Sơn Bắc có độ caobình quân 667m, địa hình vùng này rất dốc nên về mùa lũ nớctập trung nhanh Tuyến công trình thủy điện Suối Choang ở vịtrí tọa độ nh sau:

33

- Tuyến đập chính ở tọa độ địa lý 104044'11'' kinh độ

đông và 19003'30'' vĩ độ bắc

Tuyến đập Suối Choang nằm cách trung tâm huyện lỵ ConCuông 18km về hớng Đông, cách UB huyện Tơng Dơng khoảng40km về hớng đông nam, cách thành phố Vinh 100km về hớngtây bắc

2.1.2Địa hình và đặc trng hình thái

Lu vực Suối Choang thuộc vùng núi cao nằm ở phần đôngcủa phân khu Tây Bắc, độ dốc sờn dốc và độ dốc sông tơng

đối lớn, địa hình chia cắt

Lu vực có hình dạng nan quạt, đờng phân lu đi qua các

đỉnh có cao độ từ 1200m đến 1600m ở phía Tây và phía Namcủa lu vực ở phía nam lu vực đờng phân lu đi qua các đỉnhthấp hơn ở cao độ từ 1400m lên tới cao độ 1600m Lu vực SuốiChoang nằm phần trung lu của lu vực sông Cả, địa hình nhiềunúi cao hiểm trở nên dân bản tập trung ở phần hạ lu gần cửa suối

Đặc trng hình thái của lu vực đợc xác định dựa trên bản đồ địahình tỉ lệ 1/50.000 bằng phần mềm Mapinfo đợc trình bày ởbảng 2.2 (bản đồ sơ họa vị trí trạm xem ở phụ lục)

Bảng 2.2: Đặc trng hình thái lu vực suối Choang tại tuyến nghiêncứu

hợp Đất trầm tích phân bố ven sông suối lớn, có độ phì tốt đợctận dụng làm đất canh tác nông nghiệp Phần lớn diện tích đấtrừng của vùng Châu Khê đợc cấu tạo bởi loại đất feralit đỏ vàngphát triển trên địa hình vùng đồi và núi thấp với tầng đất sâutrên 1m ở độ cao 700ữ800m đất đai chủ yếu thuộc loại đấtferalit nâu vàng có lớp mùn khá dầy, độ giữ ẩm cao, thích hợp cho

sự sinh trởng và phát triển các cánh rừng đầu nguồn Rừng phân

bố ở độ cao trên 400m thờng là rừng tán rộng, cây gỗ to, trữ lợnglớn ở các vùng thấp, do hậu quả của việc chặt phá rừng, diện tíchrừng còn lại chủ yếu chỉ là rừng phục hồi

2.2Tài liệu khí tợng thủy văn lu vực

2.2.1Các yếu tố khí tợng 2.2.2Đặc điểm khí hậu

Khí hậu lu vực sông Cả nói chung và lu vực tuyến công trìnhnói riêng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng năm chịu

ảnh hởng của các loại hình thái thời tiết sau:

- Khối không khí cực đới lục địa châu á hoạt động trong thời

kỳ từ tháng XI đến tháng III năm sau Đặc điểm thời tiết lạnh vàkhô trong các tháng mùa đông, có ma phùn vào các tháng giữa vàcuối mùa đông

- Khối không khí xích đạo thái bình dơng với hớng gió đôngnam hoạt động từ tháng V đến tháng X Đặc điểm khối không khínày nóng ẩm, gây ma nhiều

- Khối không khí nhiệt đới ấn độ dơng với hớng gió tây namhoạt động mạnh vào các tháng V, VI, VII, VIII và mạnh nhất vàotháng VII Đặc điểm thời tiết do khối không khí này gây ra lànóng, khô và ít ma Đây cũng là thời kỳ hoạt động mạnh nhất củagió ‘Lào’ trên khu vực

55

CÌc nhẪn tộ khÝ hậu tràn kết hùp vợi Ẽiều kiện ẼÞa hỨnh

lu vỳc Ẽ· tỈo nàn chế Ẽờ khÝ hậu khÌ phực tỈp, nọ vửa mangchế Ẽờ khÝ hậu miền b¾c trung bờ lỈi vửa mang chế Ẽờ khÝ hậucũa miền ẼẬng trởng sÈn

2.2.3Nhiệt Ẽờ khẬng khÝ

Lu vỳc Suội Choang nÍm ỡ vủng cọ mủa ẼẬng lỈnh vẾ mủa hèrất khẬ nọng do chÞu ảnh hỡng cũa giọ mủa ẼẬng b¾c lỈnh, giọphÈn tẪy nam biến tÝnh qua dải Trởng SÈn vẾo Ẽầu mủa hè CÌcthÌng nọng nhất thởng xảy ra tử thÌng V Ẽến thÌng VIII, lỈnh nhấtthởng rÈi vẾo thÌng XII vẾ thÌng I ưặc trng nhiệt Ẽờ khẬng khÝtrung bỨnh trong thởi kỷ nhiều nẨm tràn khu vỳc Ẽùc phản Ình qua

sộ liệu thỳc Ẽo ẼỈi biểu lẾ trỈm khÝ tùng Con CuẬng nh trỨnh bẾytrong bảng 2.5

Bảng 2.5: Nhiệt Ẽờ khẬng khÝ trỈm khÝ tùng Con CuẬng

21,2

25,0

27,6

28,7

28,8

27,9

26,5

24,2

21,3

18,

3 23,8Max 36,

3

37,5

39,6

42,0

41,6

41,0

40,5

39,8

38,7

36,9

36,5

34,

2 42,0Min 2,0 6,7 5,7 12,

6

16,8

19,5

21,3

21,4

17,8

12,

4 7,6 2,4 2,0

2.2.4ườ ẩm khẬng khÝ

ườ ẩm tÈng Ẽội trung bỨnh nhiều nẨm tràn khu vỳc dao

Ẽờng trong khoảng tử 82%ứ91%, cao nhất ẼỈt 91% vẾ thay ẼỗikhẬng nhiều giứa cÌc vủng ườ ẩm giảm ẼÌng kể ỡ nhứng thÌngchÞu ảnh hỡng cũa giọ LẾo tử thÌng IV Ẽến thÌng VIII Sỳ phẪn bộ

Ẽờ ẩm tÈng Ẽội trung bỨnh vẾ Ẽờ ẩm tÈng Ẽội nhõ nhất xuấthiện trong cÌc thÌng Ẽùc tọm t¾t trong bảng 2.6

Bảng 2.6: ườ ẩm khẬng khÝ

66

g I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

Nă m

r % 89 89 89 85 82 80 79 84 87 88 87 87 86Min 19 23 14 16 24 30 34 38 37 33 17 14 14

đông bắc, mùa đông tập trung xung quanh hớng gió thịnh hành

là tây - tây nam, gió mùa hè không tập trung bằng gió mùa đông

và có xu thế giảm dần từ hạ lu đến thợng lu Thống kê tốc độ gió

và hớng gió trong khu vực qua số liệu đo gió của trạm đại biểuCon Cuông đợc tóm tắt trong bảng 2.7

1,4

5 1,3 1,1 0,9 0,8 0,7 0,7 0,7 0,75 0,8 0,99

Vmax 13 15 17 22 24 23 24 23 21 19 14 12 18,92Hớng NH E NW NH E NW SW NW NE W E NH NW

2.2.6Bốc hơi

Tơng ứng với chế độ nhiệt ẩm, lợng bốc hơi khu vực cũngbiến đổi rõ rệt theo mùa và chịu ảnh hởng của địa hình

Lợng bốc hơi tiềm năng trên lu vực thờng đợc đánh giá qua

số liệu đo bốc hơi bằng ống Piche đặt ở các trạm khí tợng Tạitrạm khí tợng Con Cuông, trạm đại biểu cho các đặc trng khí hậucủa khu vực, lợng bốc hơi đo đợc khá lớn thể hiện rõ đặc điểmchế độ bốc hơi vùng miền núi Bắc Trung Bộ chịu ảnh hởng củagió Lào Lợng bốc hơi trung bình tháng lớn nhất xuất hiện vàotháng7 đo đợc tại Con Cuông là 117,5mm Lợng bốc hơi trung

77

bình tháng nhỏ nhất tại Con Cuông vào tháng 2 là 40,4mm.Thống kê tổng lợng bốc hơi trung bình nhiều năm của trạmCon Cuông đợc tóm tắt trong bảng 2.8 ( Đơn vị: mm)

∆Z = Zmn - Z0

Z0 = X0 - Y0Trong đó:

nh sau:

Zmn = K.K1 β.Zpiche = 1,4x 825,3= 1155,4 (mm)

88

Zpiche : Lợng bốc hơi đo bằng ống Piche trungbình nhiều năm

Thay các giá trị tơng ứng vào ta có:

∆Z = 1155,4 – 706,9 = 448,5mmPhân phối tổn thất bốc hơi xác định theo dạng phân phốithực đo của trạm Con Cuông Kết quả lợng tổn thất bốc hơi cho luvực công trình Suối Choang đợc trình bày trong bảng 2.9

Bảng 2.9: Tổn thất bốc hơi

∆Z(mm)23,922,029,339,855,158,863,8 44,8 32,127,726,025,2448,5

2.2.7Ma

Lới trạm đo ma trên lu vực khá dày nhng phân bố không đều

và thời gian đo đạc không đồng bộ Hầu hết các trạm đo ma

đều đo từ năm 1960 trở lại đây Chế độ ma trên lu vực liên quanchặt chẽ với gió mùa, lợng ma năm phân bố rất không đều đo

điều kiện địa hình, hớng núi và biến đổi theo không gian vàtheo thời gian Mùa ma ở đây bắt đầu từ tháng V tới tháng X với l-ợng ma chiếm tới 80%- 85% tổng lợng ma cả năm Ma xảy ra vào

đầu tháng V là nguyên nhân gây ra lũ tiểu mãn Đặc trng tổng ợng ma năm trung bình, năm lớn nhất và nhỏ nhất của trạm ConCuông nằm ở phía Đông Bắc lu vực đợc trình bày ở bảng 2.10.Bảng 2.11: Lợng ma năm trung bình của các trạm trong khu vực

Đặc trng th kê Lu lợng ứng với tần suất thiết kế (m³/s)

Q0 CV CS 10% 15% 20% 25% 50% 75% 80% 85% 90%13,

57

0,1

6

1,26

16,46

15,69

15,13

14,68

13,13

11,99

11,75

11,51

11,24

2.3.2Phân phối dòng chảy năm thiết kế

Tính phân phối dòng chảy năm thiết kế bao gồm hai nộidung:

- Phân phối dòng chảy năm theo tháng với các nhóm nămnhiều nớc, nớc trung bình, ít nớc thứ tự ứng với các tần suấtP<33%, 33%<P<66% và P > 66%

- Đờng duy trì lu lợng bình quân ngày

2.3.3Phân phối dòng chảy

Để tính phân phối dòng chảy năm cho tuyến công trình đã

sử dụng số liệu của trạm thuỷ văn Cốc Nà Đối với trạm Cốc Nà vìchuỗi số liệu thực đo cha đủ dài để chọn đợc năm điển hình

để đảm bảo tính lôgic và dạng phân phối mang tính bất lợi đã

sử dụng phơng pháp Anđrêianôp Trong chuỗi số liệu của Cốc Nàphân thành 3 nhóm năm gồm:

Bảng 2.15: Phân phối dòng chảy theo từng nhóm năm

Thán

Nă m

2,91 2

4,00 6

3,24 9

10,8 89

6,09 9

28,0 80

16,2 37

10,8 81

3,21 0

4,38 8

3,55 6

11,1 13

5,45 3

30,0 50

14,4 27

9,72 9

6,38

1010

3,29 2

3,42 5

2,54

13

4,78 1

32,0 98

15,6 08

8,52 9

5,60

Từ hệ số K ở bảng 2.15 tính đợc lu lợng bình quân thángứng với tần suất P% tại tuyến công trình Suối Choang đựơc mô tả

5.75

7.91

6.42

21.51

12.05

55.46

32.07

21.49

14

11

16.4615

5.48

7.54

6.12

20.50

11.48

52.87

30.57

20.49

13

45

15.6920

5.29

7.27

5.90

19.77

11.07

50.98

29.48

19.76

12

97

15.1325

5.13

7.06

5.72

19.18

10.74

49.47

28.60

19.17

12

58

14.6850

5.06

6.91

5.60

17.5

1 8.59

47.35

22.73

15.33

10

06

13.1375

4.74

4.93

3.66

16.7

1 6.88

46.18

22.46

12.27

8.06

11.9980

4.64

4.83

3.59

16.3

7 6.74

45.26

22.01

12.03

7.90

11.7585

4.55

4.73

3.52

16.0

4 6.60

44.33

21.56

11.78

7.73

11.5190

4.44

4.62

3.44

15.6

6 6.45

43.29

21.05

11.50

7.55

11.24

Đờng duy trì lu lợng

Sử dụng trực tiếp chuỗi lu lợng bình quân ngày đợc khôiphục từ mô hình Tank, tiến hành thống kê ứng với P% đợc đờngduy trì lu lợng ngày đêm tại tuyến Suối Choang đợc mô tả ở bảng2.17

1111

Trên khu vực Dự án không có đủ số liệu thực đo lu lợng

đỉnh lũ tin cậy, do đó lu lợng đỉnh lũ thiết kế tại các tuyến côngtrình đã đợc tính toán từ lợng ma ngày lớn nhất thiết kế dựa theocác phơng pháp của Qui phạm TL - C6 - 77

Trong tính toán đã sử dụng các phơng pháp tính thích hợp

để đối chứng so sánh, từ đó lựa chọn kết quả thiên an toàn trongthiết kế

Lợng ma ngày lớn nhất thiết kế dùng cho tính toán lũ tại cáctuyến công trình đợc xác định theo số liệu ma của trạm ConCuông nh đã trình bày trong chơng 2

2.3.4.2Tính lũ thiết kế theo công thức Xôkôlôpxki

Do diện tích của lu vực công trình có diện tích lu vực lớn(trên 100km2) thờng vận dụng công thức Xôkôplốpski để xác

định Qmax Công thức có dạng sau:

H H

l

o

TP ) (

α 278 ,

Trong đó:

α : Hệ số dòng chảy lũ, theo bảng (4 - 2) QPTL C6 - 77

HT : Lợng ma thời đoạn thiết kế (mm)

Ho : Lớp tổn thất ban đầu (mm)

F : Diện tích lu vực công trình

1212

f : Hệ số hình dạng lũ lấy f theo kết quả phân khu củaTổng cục KTTV

TL : Thời gian lũ lên (h)

Kết quả tính lu lợng đỉnh lũ từ công thức trên đợc biểu thịtrong bảng 2.18 Bảng tính chi tiết xem trong phụ lục

Bảng 2.18: Kết quả tính lu lợng đỉnh lũ theo Xôkôplopski

3362,5

2826,5

2433,3

2208,6

lũ ứng với các tần suất P% công trình thuỷ điện Suối Choang.Bảng 2.21: Tổng lợng lũ tại tuyến công trình đầu mối

Đối với công trình hồ chứa hoặc đập dâng đều cần thiết

đánh giá lợng bùn cát chuyển đến hàng năm để có biện pháp xử

lý nhằm tăng tuổi thọ cho công trình Dựa vào số liệu của trạm

1313

thủy văn Cốc Nà hạ lu tuyến công trình đã tính dòng bùncát theo các tiêu chuẩn sau cho tuyến công trình SuốiChoang.

Hàm lợng phù sa trung bình nhiều năm : 100g/m3

55,569

35,621

8,015

43,636Trong bảng trên:

Qo : Lu lợng trung bình nhiều năm (m3/s)

Wo : Tổng lợng dòng chảy trung bình (106m3/năm)

Chơng 3: Điều kiện địa hình - địa chất

Điều kiện địa hình Giới thiệu chung

1.1.1.2Cơ sở, mục đích, yêu cầu

- Căn cứ tiêu chuẩn ngành 14 TCN 186 : 2006 về quy địnhnội dung, thành phần công tác khảo sát địa hình trong các côngtrình thủy lợi

- Căn cứ Hợp đồng dịch vụ t vấn số: /2009/HĐ-TVXD ngày26/6/2009 giữa Công ty Cổ phần đầu t và phát triển điện MECO

và Viện thuỷ điện&năng lợng tái tạo về việc khảo sát lập hồ sơthiết kế bản vẽ thi công công trình Thuỷ điện Suối Choang xãChâu Khê huyện Con Cuông tỉnh Nghệ An

- Căn cứ Đề cơng khảo sát thiết kế công trình thuỷ điệnSuối Choang do Viện thuỷ điện&năng lợng tái tạo lập và đợc Công

ty Cổ phần đầu t và phát triển điện MECO phê duyệt

Công trình Thuỷ điện Suối Choang dự kiến xây dựng trênSuối Choang thuộc địa phận huyện Con Cuông tỉnh Nghệ Annằm trong giới hạn toạ độ địa lý

Từ 19°04 ữ 19°05”, vĩ độ Bắc

Từ 104°44’ ữ 105°45’ kinh độ Đông

1.1.1.3Nội dung công việc

Để có tài liệu phục vụ cho giai đoạn thiết kế bản vẽ thi công

đã kế thừa nội dung công tác khảo sát địa hình ở giai đoạn DAĐTvới các nội dung sau:

- Thành lập lới khống chế mặt phẳng độ cao theo hệ toạ độ

VN 2000 múi chiếu 3° kinh tuyến trục 105°

- Đo vẽ bản đồ địa hình 1:5.000 toàn bộ khu vực khảo sát

- Đo vẽ bản đồ địa hình 1:1.000 ở các vùng dự kiến xâydựng tuyến năng lợng.

- Đo vẽ bản đồ địa hình 1:500 ở các vùng dự kiến xây dựng

đập đầu mối, nhà máy

- Đo vẽ trắc dọc, trắc ngang

Trong giai đoạn TKBVTC kế thừa lới khống chế mặt bằng, độcao của giai đoạn trớc, tiến hành đo vẽ chi tiết khu đầu mối tỷ lệ1/500 đờng đồng mức h = 0,5m; đo vẽ bình đồ mỏ vật liệu đá,cát, sỏi; cắt dọc ngang đập đầu mối, nhà máy, đờng dây đấunối, định vị hố khoan

Bảng 3.1: Khối lợng khảo sát địa hình giai đoạn TKBVTC

Stt Hạng mục công việc

Đơnvịtính

Cấpkhảosát

Khối ợng Ghi chú

Theo phơng án kiến nghị thì công trình thuỷ điện SuốiChoang dự kiến xây dựng theo kiểu đập dâng tại vị trí có caotrình lòng suối khoảng 51m, tuyến năng lợng bao gồm cửa nhậnnớc, đờng ống áp lực đi bên bờ trái suối Choang, nhà máy bố tríbên bờ trái có cao trình lòng suối khoảng 49,5m.

Địa hình khu vực khảo sát nằm cách thị trấn Con Cuông18km Địa hình chủ yếu là rừng núi, thực phủ đa thực vật lớn, độphân cắt phức tạp, mật độ dân c tha giao thông đi lại trongphạm vi công trình chủ yếu là đờng liên thôn Do các yếu tố địahình, địa vật phức tạp đã ảnh hởng nhiều đến công tác khảo sát

đo đạc bản đồ nên xác định mức độ khó khăn trong công táckhảo sát địa hình xếp vào cấp IV là phù hợp

Các đặc điểm địa chất công trình khu vực

1.1.1.4Đặc điểm vỏ phong hoá

Nằm trong khu vực chịu ảnh hởng của khí hậu nhiệt đới ẩmvới hai mùa ma, khô, hoạt động phong hoá phát triển mạnh trên cácthành tạo đá gốc trong vùng dới tác nhân phong hoá vật lý, hoáhọc; đá gốc bị nứt nẻ, phá huỷ, rửa trôi, hoà tan, làm thay đổithành phần, hình thành nên lớp vỏ phong hoá dày trên bề mặt đágốc ngoài ra, các hoạt động đứt gãy làm phá huỷ trong đá gốc vàxâm thực, bào mòn của các dòng chảy mặt có ảnh hởng lớn đếnhoạt động phong hoá, làm thay đổi chiều dày, chiều sâu các đớiphong hoá đá gốc trong vùng

Vỏ phong hoá phân bố rộng rãi trên hầu khắp các thành tạo

địa chất có trong vùng công tác bao gồm các loại vỏ phong hoá nhsau:

- Vỏ phong hoá trên các đá trầm tích lục nguyên hệ tầng

Đồng Trầu, thành phần chủ yếu là các loại á sét lẫn dăm sạn màu

đỏ gạch, vàng đỏ, xám vàng nhạt phủ trực tiếp lên trên các đá

gốc nứt nẻ, bề dày từ 2-3m đến 5-6m, vùng gần đứt gãy dày tới vàichục mét

Đặc điểm vỏ phong hoá trên các thành tạo liên quan đến cácvùng tuyến công trình sẽ đợc trình bày chi tiết trong các phầnsau

1.1.1.5Các quá trình địa chất động lực

Các biểu hiện hoạt động địa chất động lực gồm trợt trongtầng phủ là khá mạnh mẽ, đặc biệt dọc theo cánh đứt gãy lớn sôngCả Các quá trình xói lở do hoạt động của dòng chảy trong vùnglòng hồ và vùng tuyến có cờng độ không lớn, các cung trợt chủ yếuphát triển trong đới tàn tích và đới IA1 của vỏ phong hoá Cáccung trợt có đờng kính 10m đến 20-30m, chiều sâu 3-5m đến9-10m phân bố chủ yếu trên các bề mặt sờn ven sông hoặc dọctheo các taluy đờng nhựa (QL7) Hiện tợng xói lở tạo khe xói diễn

ra khá phổ biến dọc theo địa hình tuyến kênh và đờng hầm.Các khe xói thờng nông, thoải dạng chữ V, đến bờ suối dốc hơn,dạng chữ U thoải

1.1.1.6Các quá trình lắng đọng và bồi tích

Khu vực lòng hồ thuỷ điện Suối Choang có lu vực hẹp, dài,

địa hình phân cắt trung bình, các thành hệ địa chất phía ợng lu chủ yếu là các các trầm tích lục nguyên hệ tầng đồng trầu.Chính vì vậy, vật liệu di chuyển theo dòng chảy chính là sét,cát và cuội sỏi các vật liệu vụn cơ học đặc biệt là cuội sỏi và cát

th-có khối lợng không lớn, tập trung và phân bố không liên tục chủyếu trong lòng suối Các trầm tích lòng suối hiện đại có quy môtrung bình chiều rộng các bãi bồi lòng suối từ hàng mét đếnhàng chục mét, dài tới trăm mét, bề dày thay đổi thờng từ vàimét tới 4-5m, ít nơi tới hàng chục mét

ưặc Ẽiểm ẼÞa chất chất thuỹ vẨn

ưặc Ẽiểm Ẽiều kiện ẼÞa chất thũy vẨn khu vỳc cọ thể tọmt¾t nh sau:

- Khu vỳc dỳ Ìn cọ Ẽờ dộc ẼÞa hỨnh khÌ lợn nàn trứ lùng nợcdợi Ẽất nghèo

- Tất cả tầng chựa nợc Ẽều thuờc loỈi nợc khẬng cọ Ìp

- Nguổn cung cấp nợc dợi Ẽất cho tất cả cÌc tầng lẾ nợc ma,

Ẽiểm thoÌt nợc lẾ mỈng lợi sẬng vẾ suội

- Mỳc nợc dợi Ẽất về mủa ma nÍm nẬng, về mủa khẬ khÌ sẪubiến thiàn tử 10ứ20m Cọ chố còn sẪu hÈn (thởng nÍm ỡ ranh giợidợi cũa Ẽợi IA2 hoặc trong Ẽợi IB)

- ThẾnh phần họa hồc cũa tất cả cÌc tầng nợc dợi Ẽất Ẽềuxấp xì nhau vợi tỗng Ẽờ khoÌng họa nhõ, khẬng vùt quÌ 200mg/l,thuờc loỈi bicacbonat canxi, cọ chố lẾ canxi manhà vẾ cọ tÝnh Ẩnmòn yếu Ẽội vợi bà tẬng

1.1.1.7ường Ẽất

Tràn bản Ẽổ kiến tỈo vẾ phẪn vủng Ẽờng Ẽất tỹ lệ1/1.000.000 cũa Viện vật lý ẼÞa cầu lập nẨm 2003 vẾ tiàu chuẩn

về thiết kế cẬng trỨnh chộng Ẽờng Ẽất (TCXDVN 375-2006) vẾtham khảo mờt sộ cẬng trỨnh lẪn cận thỨ cẬng trỨnh nÍm tronghai huyện Con CuẬng vẾ TÈng DÈng, tình Nghệ An cọ khả nẨngxảy ra Ẽờng Ẽất mỈnh nhất cấp VIII theo thang MSK-64

1.1.1.8KhoÌng sản

Theo kết quả Ẽo vé Ẽiều tra, lập bản Ẽổ ẼÞa chất khoÌngsản tỹ lệ 1/200.000 cũa cừc ẼÞa chất vẾ khoÌng sản Việt NamthỨ trong lòng hổ thũy Ẽiện Suội Choang cha phÌt hiện cÌc loỈikhoÌng sản quý hiếm cọ ý nghịa cẬng nghiệp Trong giai ẼoỈn tợicần nghiàn cựu ký ỡ tỹ lệ Ẽo vé lợn hÈn

Chơng 4: thủy năng - kinh tế năng lợng

4.1Các tài liệu cơ bản dùng trong tính toán thủy năng

4.1.1Tài liệu địa hình

Đặc tính lòng hồ Z = f(F); Z = f(W) đợc thành lập dựa trênbản đồ tỷ lệ 1:5.000 vùng lòng hồ, kết quả khảo sát tháng 12 năm2007

20,388V

(106m3) 0 0,00

0,0067

0,0308

0,0844

0,1866

0,3490

0,5911

0,9419

F (ha) 25,87

4

33,128

40,125

50,231

57,717

65,703

71,559

77,740

83,998V

(106m3) 1,403 1,992 2,723 3,625 4,703 5,937 7,309 8,801

10,418Quan hệ lu lợng và mực nớc hạ lu sau nhà máy Hhl = f(Q) đợctính toán bằng công thức thủy lực trên cơ sở các mặt cắt ngang,cắt dọc thực đo

Bảng 4.2: Đờng quan hệ Q~f(z) hạ lu đập và nhà máy

2 51,00

8,6763

3 52,00

20,407

10 59,00

6292,874.1.2Tµi liÖu thñy v¨n

Tµi liÖu bïn c¸t, bao gåm lîng phï sa l¬ löng Wll = 35,62.103

m3/n¨m vµ phï sa di ®Èy Wd® = 8,015.103 m3/s, Wtc = 43,64.103

m3/n¨m

Bảng 4.4: Đờng duy trì lu lợng trung bình ngày đêm thủy điệnSuối Choang

Tổn thất lu lợng chỉ là tổn thất do bốc hơi và thấm quacông trình đầu mối, tổn thất lu lợng trên tuyến năng lợng làkhông đáng kể do đờng dẫn là ngắn và có áp

Tổn thất do thấm: Qth = 0,01Wtb/2,63

Tổn thất do bốc hơi Qbh = ∆Z.F./2,63

Tổn thất cột nớc trên tuyến năng lợng của công trình phụthuộc vào lu lợng mà tuyến năng lợng chuyển tải (tổn thất trêntuyến năng lợng tính từ cửa lấy nớc đến van trớc turbine)

Tổn thất cột nớc trên tuyến năng lợng: đợc xác định quatính toán thủy lực, bao gồm tổn thất cục bộ (qua cửa nhận nớc,các góc ngoặt trên đờng ống) và tổn thất theo chiều dài tuyếnnăng lợng

Bảng 4.8: Mối quan hệ giữa lu lợng và tổn thất cột nớc trên tuyếnnăng lợng

Mục đích của tính toán thủy năng là từ tài liệu Thuỷ văn, khí tượng Thuỷ văn, địahình, địa mạo khu vực xây dựng công trình, tình hình địa chất, địa chất thuỷ văn,các đặc trưng lòng hồ, tính toán để xác định các thông số cơ bản của hồ chứa và củatrạm thuỷ điện.

1.2 Chọn mức bảo đảm tính toán:

1.2.1 Khái niệm về mức bảo đảm tính toán:

Mức bảo đảm tính toán hay tần suất thiết kế được biểu thị bằng công thức sau:

P = 100%

Ý nghĩa của biểu thức trên là trong suốt quá trình vận hành trạm thủy điện sẽđảm bảo cung cấp điện bình thường trong P% tổng thời gian, còn lại (100-P)% thờigian thì không thể cung cấp đầy đủ công suất và điện lượng như chế độ bình thườngđược do chế độ thủy văn bất lợi

1.2.2 Mức bảo đảm tính toán của TTĐ Suối Choang:

Cấp công trình TTĐ Suối Choang theo QCVN 0405:2012 được xác định qua 2điều kiện sau:

+ Theo cấp công trình của cụm công trình đầu mối (Chiều cao của đập dâng):

+ Theo năng lực phát điện của TTĐ (Công suất lắp máy):

Theo QCVN 04.05.2012 Sơ bộ chọn cấp công trình cho TTĐ Suối Choang là côngtrình cấp III, ứng với cấp công trình ta có tần suất thiết kế P = 85%

1.1.2 1.3 Phương thức khai thỏc thủy năng, chọn tuyến và vị trớ nhà mỏy:

1.3.1 Tuyến cụng trỡnh:

Tuyến đập chính ở tọa độ địa lý 104044'11'' kinh độ đông và

19003'30'' vĩ độ bắc

1.3.2 Chọn phương thức khai thỏc thủy năng và tuyến năng lượng cho TTĐ:

Với đặc điểm địa hỡnh địa mạo cho thấy phương ỏn khai thỏc thuỷ điện SuốiChoang hợp lý là thuỷ điện kiểu lũng sụng (kiểu đập)

Tuyến năng lượng của nhà mỏy thuỷ điện Suối Choang thuộc cụng trỡnh cấp III Nhà mỏy thuỷ điện kiểu lũng sụng tiếp giỏp với đập tràn và đõp dõng

Kờnh dẫn ra của nhà mỏy tiếp giỏp với sõn tiờu năng của đập tràn bằng tườngphõn dũng

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA TRẠM THỦY ĐIỆN 2.1 Xác định thông số chủ yếu của TTĐ:

Các thông số của hồ chứa có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình tính toán xácđịnh các thông số của trạm thủy điện Nó quyết định quy mô kích thước của côngtrình, vốn đầu tư vào nhà máy

2.1.1 Mực nước dâng bình thường (MNDBT):

- MNDBT là mực nước cao nhất trong hồ trong điều kiện làm việc bình thường.Dung tích của hồ ứng với MNDBT gọi là dung tích toàn phần, ký hiệu Wtp

- Các nhân tố ảnh hưởng trong việc chọn MNDBT:

MNDBT càng cao thì khả năng phát điện và cung cấp nước càng cao, nhưng quy

mô công trình lớn, chiều cao và chiều dài đập tăng, phải xây dựng nhiều đập phụ,vùng ngập lụt càng lớn do đó làm tăng chi phí của dự án Việc xác định MNDBTphải thông qua so sánh các phương án trên cơ sở tính toán kinh tế Tức là đưa ra cácphương án MNDBT, tiến hành tính toán kinh tế từng phương án, trên cơ sở đó đi sosánh kinh tế xem phương án nào cho hiệu quả kinh tế cao nhất

Trong giới hạn đồ án, do chỉ đi thiết kế sơ bộ và chỉ chọn một phương án thiết kếduy nhất nên em lấy phương án MNDBT = 73 m

+ d1 là khoảng cách để đảm bảo không cho bùn cát cuốn vào đường ống (lấy d1 =1m)

+ d2 là khoảng cách để đảm bảo không cho không khí cuốn vào đường ốn (lấy d2 =1m)

+ D là chiều cao cửa lấy nước

γ – Dung trọng bùn cát, sơ bộ lấy = 1,3 (T/m3)

T = 20 năm (Chu kì nạo vét công trình)

- Tổng lượng nước trung bình nhiều năm

= QO.31,5.106 = 13,57.31,5.106= 4,27.108 (m3)

Vbc = Vbcll + Vbcdd = 1,3.Vbc ll = 1,3 γ

.T.V

Kρ 0

→ Vbc = 0,171 106 (m3)

Từ Vbc nội suy từ quan hệ Z~F~V => Zbc = 60,69 (m)

- Xác định sơ bộ kích thước cửa lấy nước

* F =

CLN CLN

Với Z : là số cửa lấy nước Chọn Z = 2

Qmax : Sơ bộ được xác định như sau:

Qmax = (1,6 ÷2 ) QO = (1,6 ÷2).13,57 = (21,71 ÷27,14) (m3/s)

Chọn Qmax = 27 m3/s => = 27 (m3/s)

→ F = 27 m2 => Kích thước cửa lấy nước là b.h = 27m2

Chiều cao cửa lấy nước sơ bộ chọn : h = 4.5 m ; b= 6 m

- d1: là khoảng cách an toàn để bùn cát không lấp đầy cửa lấy nước

Q - lưu lượng dòng chảy trung bình năm, Q = 13,57(m/s)

t - thời gian 1 năm, t = 31,5.10 s

→ W = 13,57 31.5.10 = 0,427.10 m

→β = 0,004 < 0.02

⇒ TTĐ có khả năng điều tiết ngày đêm

2.1.2.4 Xác định theo điều kiện dung tích tổi thiểu

Do hồ chứa điều tiết ngày có nhiệm vụ phân phối lại lưu lượng thiên nhiên đến chophù hợp với biểu đồ phủ tải và có nhiệm vụ phủ đỉnh biểu đồ phụ tải (BĐPT) Nhưvậy hồ TTĐ cần đảm bảo dung tích hữu ích tối thiểu

VMNC = VMNDBT - Vtt

hi Trong đó : + : Dung tích hữu ích tối thiểu của hồ chứa (hay dung tích điều tiết ngày đêm)được tính theo công thức

= K.Qbd.(24-T).3600 (m 3 )

K : Hệ số an toàn (K = 1,1- 1,15), chọn K = 1,15

Qbd : Lưu lượng đảm bảo ngày

Tra đường duy trì lưu lượng ứng với P = 80% ta được Qbd = 12,925 (m3/s)

T : Số giờ phát điện phủ đỉnh, chọn T = 5 giờ,

→ = 1,15.12,925.(24 – 5).3600 = 0,549 106 m3

VMNC = VMNDBT - Vtt

hi = (1,737 – 0,549 ).106 =1,0167.106 m 3

Từ VMNC = 1,0167 106 m 3 tra quan hệ Z – V ta được MNCtt = 67,32 m

Vậy ta chọn MNC = 67,32 m , ta lấy max (MNCTT;MNCBL)

Vậy ta chọn MNC = 67 m thỏa mãn điều kiện dung tích tối thiểu và thỏa mãn điều

kiện bồi lắng

2.2 Công suất bảo đảm:

Công suất bảo đảm (Nbđ) là công suất trung bình tính theo khả năng dòng nướctrong thời kỳ nước kiệt tương ứng với mức bảo đảm tính toán của TTĐ Công suấtbảo đảm là một trong những thông số chủ yếu của TTĐ, nó quyết định khả năngphủ phụ tải đỉnh của TTĐ cũng như vai trò và mức độ tham gia vào cân bằng côngsuất và điện lượng trong hệ thống điện

Với TTĐ điều tiết ngày đêm, do cột nước biến động trong vòng một ngày đêm làkhông nhiều Công suất bình quân ngày lấy lưu lượng bình quân ngày để tính toánnên tần suất công suất trùng với tần suất lưu lượng Q Từ đường duy trì lưu lượngứng với tần suất thiết kế ta sẽ xác định được công suất bảo đảm như sau :

Nbd = K.Qbd.H(Qbd)

Trong đó :

- K là hệ số công suất của TTĐ, đối với TTĐ điều tiết ngày đêm ta lấyK=8,5

- H(Qbd): Là cột nước của TTĐ ứng với Qbđ.

- Xác định công suất lắp máy (Nlm):

Nguyên lý xác định Nlm

Công suất lắp máy khi chọn phụ thuộc vào công suất bảo đảm và nhiệm vụ cung

cấp điện của TTĐ trong hệ thống điện

Theo quan điểm thiết kế công suất lắp máy được xác định theo công thức:

+ Ndtrsc: Công suất dự trữ sự cố

+ Ndtrsch: Công suất dự trữ sửa chữa đảm bảo yêu cầu phụ tải khi tiến hành duy trìsửa chữa định kì tổ máy

- Ntrùng: Công suất trùng là công suất lắp thêm của TTĐ để tận dụng lượng nước thừatrong mùa lũ

Để chọn được Nlm thì ta phải tiến hành thiết kế TTĐ cho từng phương án côngsuất lắp máy để tính ra chi phí và lợi ích cho từng phương án, sau đó so sánh kinh tế

để chọn phương án có công suất lắp máy cho hiệu quả kinh tế là cao nhất Trongphạm vi thời gian cho phép làm đồ án, sơ bộ chọn công suất lắp máy theo độ tăngđiện năng và số giờ lợi dụng công suất lắp máy Theo kinh nghiệm thiết kế và vậnhành của các TTĐ trong hệ thống thì số giờ lợi dụng công suất lắp máy của TTĐđiều tiết ngày đêm thường nằm trong khoảng từ 3500 đến 4500 giờ và Nlm = (5÷8).Nbđ Với Nbđ = 1,96 (MW)

Việc lựa chọn Nlm phải tiến hành trên tính toán kinh tế, số giờ lợi dụng công suấtlắp máy

Cách lập bảng tính thuỷ năng cho phương án chọn :

( xem ở phụ lục 2: bảng tính thủy năng)

Ta chọn 1 số giá trị Nlm để tính toán: Nlm= 10MW ; 11MW ; 12MW ; 13MW ;14MW;

Số giờ lợi dụng công suất lắp máy được xác định thông qua việc tính toán thủynăng theo công thức sau :

1.3 2.4Các c t n ộ ướ c đ c tr ng ặ ư 1.3.1 2.4.1Cột nước bình quân H bq

Hbq là cột nước bình quân của TTĐ trong suốt quá trình làm việc bình thường

1.3.2 2.4.2Cột nước lớn nhất của TTĐ H max

Là cột nước lớn nhất xảy ra trong quá trình vận hành bình thường của TTĐ

- : tổn thất cột nước trên đường ống áp lực

- : mực nước hạ lưu ứng với

- : là lưu lượng nhỏ nhất chảy qua nhà máy thủy điện trong quá trìnhlàm việc bình thường, nó phụ thuộc vào yêu cầu lợi dụng tổng hợpdưới hạ lưu và yêu cầu kỹ thuật tối thiểu của tuabin

Trong đó :

- ,

- z : số tổ máy Chọn Khi đó :

1.3.3 2.4.3Cột nước nhỏ nhất của TTĐ H min

là cột nước nhỏ nhất xảy ra tong quá trình vận hành bình thường của TTĐ

Với :

- hw :tổn thất cột nước trên đường ống áp lực

- : mực nước hạ lưu ứng với , lưu lượng lớn nhất qua nhà máy thủy điện

1.3.4 2.4.4Cột nước tính toán của TTĐ H tt

Htt là cột nước nhỏ nhất mà tại đó TTĐ còn phát được công suất lắp máy và

tổ máy phát được công suất định mức Đối với TTĐ đường dẫn, dao động cột nướcchủ yếu do tổn thất cột nước gây nên, chọn

1.4

1.5 2.5Ph m vi làm vi c c a tr m th y đi n ạ ệ ủ ạ ủ ệ 1.5.1 2.5.1Xây dựng quan hệ Q~H với Z TL = MNDBT

- hw : tổn thất cột nước trên tuyến năng lượng

- Zhl : mực nước hạ lưu ứng với Q

Trong đó : - Q : lưu lượng qua nhà máy (m3/s)

- hw : tổn thất cột nước trên tuyến năng lượng (m)

- Zhl : (m) mực nước hạ lưu tương ứng với QHmin = Htt =MNC-Zhl(Qtdmax)-hw(Qtdmax)

1.5.3 2.5.3Xây dựng quan hệ Q~H với N lm = 10Mw

Công thức: H =

Giả thiết các giá trị Hx, sử dụng công thức trên ta xác định được Qx tương ứng với cột nước Hx

Qgt(m3/s )

2.1.1 2.5.6Tóm tắt kết quả tính toán thủy năng

Bảng các thông số trạm thủy điện:

MNDBT 73 m Enn 17009,1 MWhVhi 0.549 *106m3 Hld 1700,91 (giờ)MNC 67,32 m Hmax 19,61 m

HCT 4,5m Hmin 15,48 m

Nbđ 4,934 MW Htt 15,48 m

Nlm 10 MW Hbq 19,96 m