Thiết kế thủy điện Pak Khuổi: Công trình thủy công và công trình trên tuyến năng lượng

Các phương án tổ máy

Cao trình đặt tuabin được xác định theo điều kiện đảm bảo sự làm việc của tuabin không xảy ra xâm thực trong bất kỳ tổ hợp cột nước, mực nước hạ lưu và công suất tuabin. Số lượng tuabin càng ít thì giá tiền thiết bị toàn bộ, giá thành xây dựng và chi phí vận hành càng giảm nhưng nếu số lượng ít thì thì công suất một tổ máy lớn nên kích thước và trọng lượng của các bộ phận sẽ lớn, đặc biệt roto máy phát điện, vận chuyển gặp nhiều khó khăn hơn.

Chọn thiết bị trạm thuỷ điện .1 Nội dung tính toán

Khi chọn máy điều tốc ta xét lượng dầu qua van điều phối chính đến động cơ tiếp lực sao cho trong quá trình điều chỉnh lượng dầu này luôn đảm bảo piston trong động cơ tiếp lực dịch chuyển với tốc độ cần có. Để cung cấp điện tự dùng cho các phụ tải điện xoay chiều, dự kiến sử dụng hai máy biến áp 3 pha 2 dây quấn công suất định mức S đm=6,3MVA có điều chỉnh điện áp dưới tải đấu vào cấp điện áp máy phát điện.

Công trình trên tuyến năng lượng và nhà máy .1 Các hạng mục công trình

Để giải quết thông tin liên lạc, điều độ sản xuất trong nhà máy và kết nối với mạng điện thoại địa phương, dự kiến bố trí một tổng đài tự động lẻ là loại đóng ngắt điện tử dung lượng 100 số với cấu trúc dạng mô đun được đặt tại phòng thông tin nhà máy. Đối với phương án nhà máy thuỷ điện lòng sông thì NMTĐ được coi như là một thành phần của công trình dâng nước ,chịu áp lực nước trực tiếp từ phía thượng lưu do đó ta thiết kế tường nhà máy phía thượng lưu bằng bê tông cốt thép dày 4,5(m),có bố trí hệ thống chống thấm và thoát nước.

Mục đích và nhiệm vụ điều tiết lũ

Xác định kích thước sơ bộ tràn và các số liệu

− Mực nước cao phòng lũ (MNC): Đó là mực nước cao nhất trong hồ đạt được khi gặp con lũ ứng với tiêu chuẩn thiết kế của đối tượng cần bảo vệ ở hạ lưu, hồ chứa phải làm nhiệm vụ tích nước và hồ chỉ tháo xuống hạ lưu lưu lượng không quá lưu lượng tháo an toàn cho phép (đối với hồ có nhiệm vụ phòng hạ du). − Mực nước thiết kế (MNTK): Đó là mực nước cao nhất trong hồ có thể đạt được khi gặp con lũ ứng với tiêu chuẩn lũ thiết kế công trình, các công trình tháo xả hết khả năng tháo của mình, để bảo vệ bản thân công trình.

Phân tích các đường quá trình tháo lũ từ hồ chứa

Q1, Q2, q1, q2 Lưu lượng đến, lưu lượng xả ở đầu và cuối thời đoạn Bài toán này ta giải được là nhờ vào phương pháp lập bảng thử dần tìm ra qxảmax. Dùng chương trình tính “Toán điều tiết lũ” của bộ môn XDTL - Trường ĐHXD Hà Nội [22] để tính toán điều tiết lũ cho công trình thủy điện Pắc Khuổi.

Các phương án tính toán

Khi kích thước khoang tràn tăng thì mực nước gia cường giảm điều đó dẫn đến giảm được cao trình đỉnh đập (hay giảm được khối lượng đập dâng), kích thước công trình tiêu năng giảm ⇒ Chi phí cho tràn tăng còn chi phí cho đập dâng giảm ngoài ra diện ngập lụt và chi phí đền bù di dân lòng hồ cũng được giảm nhẹ. Các công trình đầu mối có nhiệm vụ ngăn sông dâng nước, cung cấp nước đảm bảo sự hoạt động bình thường của trạm thuỷ điện đồng thời thoả mãn các nhiệm vụ khác của hệ thống thuỷ lợi - thuỷ điện mà hồ chứa lợi dụng tổng hợp đảm nhận: điều tiết nước.

Lựa chọn kết cấu đập dâng nước

Tiêu chuẩn thiết kế, cấp công trình và tần suất thiết kế Tuân thủ các quy trình quy phạm hiện hành của Việt Nam như

Tính toán cao trình đỉnh đập 4.1.3.5 Nguyên tắc chung

Số liệu tính toán

Phương pháp tính toán

Các trường hợp tính toán cao trình đỉnh đập

− TH2: MNLTK ở thượng lưu, đồng thời xét đến chiều cao sóng đứng và sóng leo và mức nước dềnh do sóng gió bình quân lớn nhất nhiều năm (P =50%). Dựa vào kết quả tính toán chọn trường hợp cao trình đỉnh đập có trị số lớn hơn đảm bảo an toàn cho công trình.

Kết quả tính toán

Như ta đã biết, đặc trưng của đập bê tông trọng lực là dựa vào trọng lượng của bản thân để duy trì sự ổn định của đập, mà chủ yếu là ổn định chống trượt do các lực nằm ngang(lực thuỷ tĩnh, áp lực bùn cát, áp lực sóng, lực gió…). Vì vậy mặt cắt ngang của đập chịu ảnh hưởng rất nhiều của đặc trưng trên.

Mặt cắt ngang thực tế của đập

Do mật độ giao thông không lớn, chọn thiết kế (mặt cắt) bề rộng mặt đập theo điều kiện thi công B=5m. Sử dụng bê tông alphan, độ dốc mặt đường i=2%. 2) Xác định vị trí và cấu tạo hành lang khoan phun xi măng,hành lang quan trắc. Hành lang (khoan phun) trong thân đập nhằm mục đích thu nước thấm trong thân đập,quan sát kiểm tra đập trong qua trình vận hành. Hành lang sát nền để khoan phụt xi măng chống thấm Kích thước hành lang sơ bộ được thiết kế:. Theo chiều cao đập tầng hành lang được bố trí cách nhau 15÷20m.Các tầng được liên thông với nhau bởi hành lang chạy vòng theo mặt nền,từ bờ trái sang bờ phải. Về nguyên tắc, phải thiết kế hành lang dọc thấp nhất cao hơn mực nước kiệt hạ lưu để đảm bảo việc tháo nước tự chảy. Trong trường hợp mực nước kiệt hạ lưu khá cao, phải đặt hành lang thấp hơn thì cần dự kiến việc bơm thoát nước ra. − Khoảng cách từ mặt thượng lưu đập tới mặt thượng lưu của hành lang thỏa mãn 2 điều kiện:. Vậy chọn khoảng cách giữa mặt thượng lưu và mặt thượng lưu hành lang là 2m. 3) Thiết kế chống thấm cho nền đập,thiết kế ống thu nước. - Để tăng tính chống thấm cho nền đập và giảm áp lực thấm đáy đập ta thiết kế màng khoan phun dưới đáy đập phía dưới hành lang khoan phun. Chọn thiết kế Bm=3.5m trùng với trục hành lang phía đáy đập - Chiều sâu màng khoan phun:. vùng khoan phun. - Thiết kế ống thu thoát nước trong thân đập. + Bố trí bằng chiều cao MNKT,cách mặt thượng lưu 2m. + khoảng cách từ mặt thượng lưu tới khoan thoát nước nền Bt=6m. + Mặt cắt thể hiện ở mặt cắt ngang đập,hình vẽ phía sau. 4) Phân vùng vật liệu.

Phương pháp tính toán

Để tính ổn định và kiểm tra ứng suất của đập, ta tính cho 1m dài (theo bài toán phẳng). Trong đó: h1% là chiều cao sóng tính toán ứng với tần suất 1%, ηB là chiều cao sóng đứng, λ là bước sóng trung bình (m).

Các trường hợp tính toán

Kết quả tính toán Bảng tổng hợp kết quả

Ta thấy mặt cắt tính toán ta thấy đập đã thiết kế đảm bảo điều kiện ổn định trượt phẳng, và phân bố ứng suất dưới đáy đập là hợp lý: ở mép thượng lưu đập không có ứng suất kéo và ứng suất ở mép hạ lưu không vượt quá sức chịu tải của nền. Để tăng hệ số ổn định lật ta có thể bố trí các thanh thép neo đập với nền ở phía thượng lưu.

THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THÁO LŨ .1 Nhiệm vụ công trình tháo lũ

- Hình thức phun xa : Dòng chảy dưới ảnh hưởng của hình dạng mũi phun được phun ra xa phía hạ lưu và phân tán vào không khí, các phần tử nước va đập vào nhau và do sức cản của không khí, động năng dòng chảy biến thành thế năng khi rơi xuống dòng sông hạ lưu do đó năng lượng dòng chảy bị tiêu hao đi nhiều, để tiêu hao hết phần năng lượng còn lại của dòng chảy ta thiết kế phần hố xói. Áp lực phía dưới lớp nước tràn bằng hoặc lớn hơn áp lực khí trời, do đó dòng chảy phải bám sát vào mặt đập, không có hiện tượng nước va vào mặt đập do các túi chân không gây nên, Hệ số lưu lượng phải đạt giá trị lớn nhất và thay đổi cùng với cột nước tính toán (Htt), Vì để cho lớp nước bám sát vào mặt đập nên toạ độ đường cong chỗ phần đỉnh đập tuân theo toạ độ của Ôphixêrốp.

Tính toán nối tiếp và tiêu năng phun xa .1 Xác đinh độ phóng xa của luồng chảy

Ukx là vận tốc cho phép đối với nền đá khi chiều sâu dòng chảy hạ lưu bằng hh: Ukx =U hkx'. Các thông số và kích thước hố xói ứng với các cấp lưu lượng được thể hiện trong các bảng sau đây (CTĐS=188m).

Tính toán đường mặt nước trên tràn

Tính toán ổn định đập tràn có cửa van .1 Sơ đồ tính toán

+ Tải trạng tác động: áp lực thủy tĩnh phải xét đến các phần tác dụng lên tràn, cửa van và trụ pin.

Trình tự dẫn dòng thi công( sơ bộ)

+ Chuẩn bị mặt bằng công trường, xây dựng kho bãi, lán trại, đường giao thông. + Thi công bê tông cống, tường cánh thượng lưu + Thi công bê tông đập dâng bờ phải và nhà máy đến cao trình 197m mùa.

Xác định phương án dẫn dòng thi công

Điều kiện áp dụng: Lòng sông rộng, diện tích ướt phần lòng sông co hẹp phải đảm bảo vận tốc dòng chảy nhỏ hơn vận tốc xói cho phép và không ngăn trở thuyền bè qua lại. Trong mùa lũ lưu lượng lớn nên dùng cống không thể dẫn hết lưu lượng qua vì là đập bêtông trọng lực do đó ta có thể cho phần lưu lượng này tràn qua đập tràn xây dở mà không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng công trình Việc dùng đê quây vật liệu địa phương bằng đất và gia cố đá là hợp lý nhất do tận dụng được vật liệu đât, đá đào hố móng phần trên khô trước lúc đắp đê quây, đê quây chịu được lưu tốc lớn, và tháo dỡ tương đối dễ dàng.

Tính toán thuỷ lực dẫn dòng thi công

- Chiều dài đê quây là ngắn nhất, nhưng diện tích bao bởi đê quây phải đảm bảo xây dựng được công trình. • Dựa vào tiến độ và khối lượng thi công ta cần xây dựng đập dâng tới cao trình 207 để mùa lũ lưu lượng có thể đi qua cống và tràn xây dở ở cao trình 198.5.

Thiết kế ngăn dòng lấp sông

Cao độ đỉnh băng két phải cao hơn mực nước ở thượng lưu khi chặn dòng từ 0.5m đến 0.7m, chiều rộng đỉnh bang két phải đủ rộng để cho xe máy hoạt động trong quá trình thi công ngăn dòng. Khối lượng thi công các hạng mục công trình Bảng : Khối lượng thi công bê tông.

Các biện pháp thi công chính .1 Biện pháp đào đất đá

Đào đá các hố móng đập tràn, cửa lấy nước và hố móng nhà máy bằng phương pháp khoan nổ, sử dụng máy khoan xoay – đập có đường kính từ 63 – 105mm. − Sau khi đào xong hố móng bắt đầu khoan phun chống thấm, tiến hành đổ bê tông theo nguyên tắc cuốn chiếu.

Thi công các hạng mục công trình và chọn máy .1 Xây dựng đê quây thượng hạ lưu

Đồng thời trong suốt quá trình đào hố móng đến khi xây dựng xong phần dưới nước của công trình cũng phải thường xuyên hút cạn nước mạch ngầm dưới nền công trình và nước do thấm qua đê quây vào hố móng, để tạo điều kiện cho thi công được thuận lợi, hạ giá thành xây dựng và đảm bảo chất lượng công trình. Khi đổ bê tông các tấm đan (đặt máy biến áp, máy phát điện..), hay đổ bê tông cho các dầm (dầm cầu trục, dầm nóc, dầm cầu giao thông..): để dựng ván khuôn đáy ta dùng hình thức chống đỡ ván khuôn bằng cột chống và tại đầu cột có các nêm gỗ là hai miếng gỗ vuụng tiết diện 30 ì 30(cm), dày 10(cm), và cỏc thanh chống chộo tiết diện 6 ì 8(cm), chúng được liên kết với nhau bằng bu-lông.

Thi công công trình đơn vị

Ván khuôn được bố trí chế tạo trong các xưởng chuyên môn, bố trí bên bờ phải trong khu 1Trong khu sản xuất ván khuôn có xưởng gia công, khu vực để gỗ bán thành phẩm, lắp ráp ván khuôn và kho cất giữ bảo quản ván khuôn. Riêng gia cố bằng phun vẩy do lớp gia cố mỏng, ta bố trí tạ các ống thoát nước một lớp cát sỏi lọc, đầu ống có bọc vải địa kĩ thuật để tránh những hạt đất nhỏ theo nước chảy ra ngoài.

An toàn lao động

Trên mặt bằng gia cố, bố trí các ống thoát nước có độ dốc 5% để nước phía bên trong lớp gia cố có thể thoát được ra ngoài. Gia cố bằng đá xây, ta tiến hành lát xây từ dưới lên trên, lát đến đâu ta sẽ phủ lớp đệm cát đến đó trước.

Tổng mặt bằng thi công

− Mỏ đất: nằm ở bờ phải, cách về phái hạ lưu đập khoảng 1.5km, với thành phần là sườn tàn tích và một phần là lớp phong hoá hoàn toàn của đá phiến sét của hệ tầng Sông Hiến, thảm thực vật chủ yếu là cây bụi thưa, địa hình tương đối dẽ khai thác nằm ở khoảng từ cao độ 160-300m. − Hướng bờ trái: Đã có đường đi nhỏ của dân bản đến cách công trình 600m, nếu đi theo tuyến này thì cần phải mở rộng đoạn đường cũ dài khoảng 1270m và làm mới 600m đoạn vào tuyến công trình.Đây là đường chỉ sử dụng trong thời gian thi công tập kết thiết bị và vận chuyển vật liệu phục vụ thi công bê tông bờ trái nên kết cấu: nền đường rộng 5.5m, cách 200m có một bãi tránh xe, mặt rải đá xô bồ đầm chặt dày 30cm.