1988, QCVN 04-05: 2012)
3.1.1. Vị trớ cụng trỡnh
Dự ỏn Thủy điện Sơn La với cụng suất lắp đặt 2400MW (Gồm 6 tổ mỏy, mỗi tổ mỏy 400MW) là bậc thang thứ 2 nằm trờn sụng Đà (sau Thủy điện Lai Chõu và là bậc trờn của Thủy điện Hũa Bỡnh). Cụng trỡnh chớnh thuộc địa phận xó Ít Ong, huyện Mường La, tỉnh Sơn La. Hồ chứa nước thuộc một số xó, huyện của tỉnh Sơn La, Điện Biờn và Lai Chõu.
Hỡnh 3-1. Vị trớ cụng trỡnh thủy điện Sơn La 3.1.2. Nhiệm vụ của cụng trỡnh
Cụng trỡnh thủy điện Sơn La là một cụng trỡnh đặc biệt quan trọng đối với nền kinh tế quốc dõn. Khi đi vào hoạt động nú thực hiện ba nhiệm vụ sau:
Một là, cung cấp điện năng để phỏt triển kinh tế - xó hội, phục vụ sự nghiệp cụng nghiệp húa – hiện đại húa đất nước.
Khi hoạt động với 6 tổ mỏy, nhà mỏy sẽ phỏt điện với cụng suất 2400MW, cung cấp 10 tỷ Kwh/ năm, phục vụ đắc lực cụng cuộc cụng nghiệp húa – hiện đại húa đất nước.
Hai là, chống lũ về mựa mưa, cung cấp nước về mựa khụ cho đồng bằng Bắc Bộ.
Hồ Sơn La với dung tớch điều tiết 6 tỷ m3 , cung cấp nước tưới về mựa khụ cho đồng bằng Bắc Bộ, mặt khỏc nú cựng với hồ Hũa Bỡnh tạo dung tớch phũng lũ 7 tỷ m3(trong đú hồ Sơn La là 4 tỷ m3
)
Ba là, gúp phần phỏt triển kinh tế - xó hội vựng Tõy Bắc.
Sự ra đời của cụng trỡnh thủy điện Sơn La đó gúp phần thỳc đẩy sự phỏt triển của cơ sở hạ tầng như hệ thống điện, đường, cầu cống, trường học, bệnh viện…qua đú gúp phần cải thiện, nõng cao đời sống kinh tế, văn húa, giỏo dục cho cỏc dõn tộc vựng Tõy Bắc.
3.1.3. Cấp cụng trỡnh
Theo TCXDVN 335-2005, cấp cụng trỡnh được xỏc định như sau:
3.1.3.1. Cỏc hạng mục cụng trỡnh chủ yếu
- Đập dõng nước, đập tràn xả lũ (xả sõu, xả mặt), cửa lấy nước, đường dẫn nước vào nhà mỏy thủy điện, nhà mỏy thủy điện: Xếp cấp đặc biệt
- Kờnh dẫn ra của cỏc cụng trỡnh tuyến ỏp lực, cụng trỡnh trờn kờnh; tường biờn, tường phõn dũng; cỏc cụng trỡnh gia cố mỏi, bờ chỉnh trị sụng liền kề tuyến ỏp lực trạm phõn phối điện ngoài trời: Xếp cấp I.
3.1.3.2. Cỏc cụng trỡnh thứ yếu
- Tường biờn, tường chắn khụng trong tuyến ỏp lực; cụng trỡnh gia cố mỏi bờ nằm ngoài cụm cụng trỡnh đầu mối; nhà quản lý hành chớnh: Xếp cấp II.
3.1.4. Một số nột khỏi quỏt về Dự ỏn xõy dựng cụng trỡnh
3.1.4.1. Chủ đầu tư: Tập đoàn Điện lực Việt Nam, đại diện là Ban quản lý dự ỏn nhà mỏy thủy điện Sơn La.
3.1.4.2. Tư vấn thiết kế chớnh: Cụng ty Cổ phần Tư vấn xõy dựng điện 1
Bảng 3-1. Cỏc thụng số và chỉ tiờu chớnh của cụng trỡnh
TT Thụng số Đơn vị Số lượng
(1) (2) (3) (4)
I Thủy văn
1 Diện tớch lưu vực km2 43760
2 Dũng chảy trung bỡnh năm km3 48,4
3 Lưu lượng trung bỡnh nhiều năm m3/s 1534 4 Lưu lượng lũ thiết kế P = 0,01% m3/s 47700 5 Lưu lượng lũ kiểm tra PMF m3/s 60000 II Hồ chứa
1 Mực nước dõng bỡnh thường (MNDBT) m 215
2 Mực nước lớn nhất (PMF) m 228,07
3 Mực nước trước lũ m 194
4 Mực nước chết (MNC) m 175
5 Dung tớch toàn bộ hồ chứa 106 m3 9260
6 Dung tớch hữu ớch 106 m3 6504
7 Dung tớch chống lũ 106 m3 4000 III Cỏc cụng trỡnh chớnh (cỏc cụng trỡnh tuyến
ỏp lực)
3.1 Đập khụng tràn (Bờ trỏi, lũng sụng, bờ phải)
1 Kiểu đập Trọng lực bằng bờ tụng đầm lăn và đầm rung
2 Chiều cao lớn nhất m 128
3 Cao trỡnh đỉnh đập m 228,1
4 Chiều rộng đỉnh đập m 10
5 Tổng chiều dài theo đỉnh m 600,46
6 Độ dốc mỏi thượng lưu Thẳng đứng
7 Độ dốc mỏi hạ lưu 1 : 0,7275
8 Tổng số hành lang 3 (cao trỡnh 105,1m;
138,1m; 180,1m) 9 Khoảng cỏch từ thượng lưu đến hành lang m 7
10 Kớch thước hành lang mxm 4x4 (3x3 trờn cao trỡnh 180,1m)
1 Kiểu đập Trọng lực bằng BT đầm lăn và BT cốt sắt đầm rung 2 Chiều cao lớn nhất m 138,1 3 Cao trỡnh đỉnh đập m 228,1 4 Chiều rộng đỉnh đập m 38,2
5 Chiều dài theo đỉnh m 189
6 Độ dốc mỏi thượng lưu Thẳng đứng
7 Độ dốc mỏi hạ lưu
Từ chõn đến cao trỡnh 205,56m (1:0,7275) Trờn cao trỡnh 205,56m (thẳng đứng)
8 Số lượng, vị trớ, kớch thước hành lang Tương tự đập khụng tràn
9 Số lượng cửa nhận nước 6
3.3 Đập tràn 1 Kiểu đập Trọng lực bằng BT cốt sắt đầm rung 2 Chiều cao lớn nhất m 93,1 3 Cao trỡnh đỉnh m 228,1 4 Chiều rộng đỉnh m 49,1
5 Cao trỡnh ngưỡng tràn xả sõu m 145
6 Số lượng lỗ xả sõu 12
7 Kớch thước lỗ xả sõu (BxH) mxm 6,0x9,6 8 Cao trỡnh ngưỡng tràn xả mặt m 197,8
9 Số lượng lỗ xả mặt 6
10 Kớch thước lỗ xả mặt (BxH) mxm 15x11,2 11 Tổng khả năng xả của đập tràn khi MNDBT m3/s 34940 12 Khả năng xả của đập tràn khi mực nước m3/s 41910 3.4 Đập đất tiếp giỏp bờ phải
1 Kiểu đập Đập đất cú lừi bằng vật
liệu ỏ sột.
2 Chiều cao lớn nhất m 23
3 Cao trỡnh đỉnh đập m 228,1
4 Chiều rộng đỉnh đập m 16-:-38
5 Độ dốc mỏi thượng lưu 1 : 1,5
3.1.2.4. Tiến độ thi cụng:
Theo Nghị quyết của Quốc hội, tổ mỏy 1 phỏt điện vào năm 2012, hoàn thành toàn bộ nhà mỏy vào năm 2015; được hiệu chỉnh phỏt điện tổ mỏy 1 vào cuối năm 2010, hoàn thành cụng trỡnh vào 2012.
Cỏc mốc chớnh của dự ỏn đó đạt được: - Khởi cụng và ngăn sụng đợt 1: ngày 02/12/2005 - Ngăn sụng đợt 2: ngày 23/12/2008
- Ngăn sụng đợt 3 và tớch nước: ngày 15/5/2010 - Phỏt điện tổ mỏy 1: ngày 17/12/2010
- Phỏt điện tổ mỏy 2: ngày 20/4/2011 - Phỏt điện tổ mỏy 3: ngày 23/8/2011 - Phỏt điện tổ mỏy 4: ngày 19/12/2011 - Phỏt điện tổ mỏy 5: ngày 28/4/2012 - Phỏt điện tổ mỏy 6: ngày 26/9/2012
3.2. THU THẬP CÁC SỐ LIỆU ĐO ĐẠC VÀ QUAN TRẮC ĐẬP TỪ KHI VẬN HÀNH ĐẾN NAY ĐẾN NAY
3.2.1. Tổng quan về hệ thống quan trắc của đập thủy điện Sơn La
Sơ đồ quan trắc cho đập RCC Sơn La cao 138 m được lập kế hoạch trong Thiết kế kĩ thuật giai đoạn 2 (TKKT2) theo cụng nghệ hiện đại nhất và nhằm đảm bảo thu được cỏc thụng tin yờu cầu cho việc đỏnh giỏ sự làm việc của đập trong quỏ trỡnh thi cụng và vận hành. Một vài hiệu chỉnh nhỏ so với sơ đồ quan trắc trong TKKT2 được tiến hành trong thời gian đầu của giai đoạn Thiết kế bản vẽ thi cụng để phự hợp với cỏc điều kiện hiện trường.
Bảy mặt cắt ngang chớnh được xỏc định ở đập nhằm thu được bức tranh đại diện về sự làm việc tổng thể của đập (Hỡnh 3.2). Năm trong số cỏc mặt cắt chớnh (IL-1 tới IL-5) nằm trong đập RCC, IL-6 nằm trong đập tràn và IL-7 nằm trong phần đập (bờ tụng thường) vai bờ phải. Cỏc mặt cắt chớnh núi trờn được bổ sung bằng cỏc thiết bị đo ở đơn nguyờn số 1 (thiết bị đo nghiờng - inclinometer, đo ỏp lực ngược - piezometer), đơn nguyờn số 7 (thiết bị đo gúc – tiltmeter) và đơn nguyờn số 19 (thiết bị đo gúc). Cỏc thiết bị đo chớnh được bố trớ trờn một đường thẳng vuụng gúc với trục đập (vớ dụ quan trắc nền, đo nhiệt độ), cỏc thiết bị đo khỏc được bố trớ dọc theo cỏc hành lang (vớ dụ thiết bị đo khe - jointmeter), ở đỉnh và mặt hạ lưu (vớ dụ mốc mặt hay mia trắc đạc), ở cỏc vị trớ đặc biệt (như là thiết bị đo dao động mạnh) hay phõn bố ở vai bờ (vớ dụ giếng quan trắc nước ngầm).
Sơ đồ thiết kế quan trắc bao gồm cỏc thiết bị sau:
1, Trạm khớ tượng tự động (nhiệt độ mụi trường, mưa, độ ẩm, ỏp suất khớ quyển, bức xạ mặt trời, tốc độ giú).
2, Nhiệt kế kiểu sợi quang phõn bố (distributed fibre optics thermometer - DFOT) và kiểu dõy rung.
3, Thiết bị đo ứng suất (kiểu Munich) 4, Dón kế (extensometer) nhiều đầu đo. 5, Thiết bị đo nghiờng (inclinometer) . 6, Con lắc thuận.
7, Thiết bị đo khe (kiểu dõy rung) 8, Thiết bị đo gúc (tiltmeter) . 9, Mỏng đo thấm chữ V. 10, Mốc đỉnh và vai đập. 11, Mia trắc đạc.
12, Gia tốc kế chuyển động mạnh để đo tỏc động của động đất. 13, Piezometer kốm với nhiệt kế (kiểu dõy rung).
14, Piezometer kiểu ống đứng. 15, Hộp đo tổng ỏp.
16, Thước đo mực nước.
Kiểm tra đập bằng mắt thường là cần thiết về mặt đỏnh giỏ định tớnh sự làm việc của đập. Vỡ vậy nú là một phần của quan niệm quan trắc và đo đạc cho đập. Phần lớn thiết đo bị được lựa chọn với dự kiến sau này sẽ ghi tự động một phần (cỏc hệ thống thu thập dữ liệu tự động, automated data acquisition system - ADAS). Tuy nhiờn ADAS khụng thay thế hay giảm bớt việc kiểm tra đập bằng mắt thường. Do vậy mỗi thiết bị vẫn phải duy trỡ khả năng đọc bằng phương phỏp thủ cụng.
Hỡnh 3-3 miờu tả một mặt cắt ngang quan trắc điển hỡnh tại phần đập RCC Sơn La.
Hỡnh 3-3. Mặt cắt quan trắc điển hỡnh cho đập RCC Sơn La
Cỏc thiết bị đo chớnh được lắp đặt trong cỏc mặt cắt này là DFOT, nhiệt kế thường, thiết bị đo ứng suất kiểu Munich, thiết bị đo khe, hộp đo tổng ỏp và piezometer kốm nhiệt kế (hai lỗ khoan hạ lưu của lỗ khoan xiờn). Dón kế nền, thiết bị đo nghiờng và piezometer kốm nhiệt kế được đặt ở lỗ khoan xiờn được lắp đặt sau khi khoan phun xong.
3.2.2. Cỏc số liệu đo đạc và quan trắc đập từ khi vận hành đến nay
Với việc ngập nước hồ chứa chưa đến cao trỡnh thiết kế MNDBT, thủy điện Sơn La đó bắt đầu thời kỳ vận hành bỡnh thường. Kinh nghiệm thế giới cho thấy ổn định của chế độ chảy thấm và tỡnh trạng biến dạng ứng suất cụng trỡnh sẽ xảy ra vào 3-10 năm đầu vận hành cụng trỡnh thủy cụng. Kiểm tra tỡnh trạng thõn đập và nền được thực hiện bằng thiết bị quan trắc từ xa kiểu giõy cũng như bằng cỏc quan trắc trắc đạc.
3.2.2.1. Quan trắc chuyển vị
a. Chuyển vị mặt bằng cỏc khối cụng trỡnh, được kiểm tra bằng dọi thẳng và thiết bị đo nghiờng
* Quan trắc chuyển vị ngang đập bằng dọi thẳng
- Được tiến hành ở cỏc khoang 5, 8, 15, 21 trong cỏc hành lang dọc cao trỡnh 105,1m; 138,1m; 180,1m (ở cỏc khoang 5 và 21 cao trỡnh 138,1m và 180,1m)
- Chuyển vị ngang cỏc khoang thay đổi theo mực nước thượng lưu (MNTL). Khi tăng MNTL, vạch chỉ dọi chuyển vị về hạ lưu. Chuyển vị dọc tim đập (theo trục Y) xảy ra đồng thời với chuyển vị theo trục X
Khoang 5:
Quan trắc tại cao trỡnh 138,1m. Thời điểm quan trắc bắt đầu từ ngày 08/09/2010 tức là sau khi ngập nước hồ chứa.. Sau một thời gian, MNTL hai lần đạt MNDBT hoặc gần MNDBT (từ thỏng 10/2011 đến hết thỏng 1/2012 đạt cao trỡnh 215m; vào thỏng 11/2012 đạt cao trỡnh 214,5m). MNTL ở hồ cú thời kỳ giảm đến cao trỡnh 176m.
Chuyển vị khoang đập về phớa hạ lưu trờn cao trỡnh cố định dọi (222,9m) khi dao động MNTL của chỳng (khoảng 38,5m và 39m) đạt tới giỏ trị 6,51mm và 4,47mm. Chuyển vị về hạ lưu trờn cao trỡnh 180,1m đạt 3mm.
Theo tọa độ Y, khi tăng MNTL ta thấy khoang nghiờng khụng đỏng kể (1,2mm) về phớa bờ trỏi.
Khoang 8:
từ 176m đến MNDBT là khoảng 8,72mm. Quan trắc ở cỏc cao trỡnh 180,1m và 138,1m chuyển vị đỉnh khoang tương ứng là 5,42mm và 2,3mm.
Với việc tăng MNTL chuyển vị theo tọa độ Y hướng về phớa bờ trỏi, khi giảm MNTL về phớa bờ phải. Chuyển vị đỉnh theo trục Y khụng vượt quỏ 2mm.
Khoang 15:
Quan trắc tại cao trỡnh 105,1m ta thấy chuyển vị đỉnh khoang khi tăng MNTL từ cao trỡnh 176m đến 214,5m là 12mm (về hạ lưu). Quan trắc trờn cao trỡnh 180,1m và 138,1m chuyển vị đỉnh khoang tương ứng là 8,5mm và 4,14mm.
Chuyển vị đỉnh tương đối, cao trỡnh 180,1m và 138,1m khi tăng MNTL từ cao trỡnh 192,9m đến MNDBT là -8,3mm; 6 và 3,8mm; tương ứng.
Chuyển vị theo trục Y hướng về phớa bờ phải khi tăng MNTL. Giỏ trị chuyển vị khụng lớn quỏ 1,2mm.
Khoang 21:
Chuyển vị đỉnh khoang khi tăng MNTL từ cao trỡnh 176m đến 214,5m là 10mm (về hạ lưu). Theo tọa độ Y khoang nghiờng về phớa bờ trỏi với chuyển vị trờn đỉnh khoảng 4mm.
* Quan trắc chuyển vị đập bằng cỏc thiết bị đo nghiờng
Quan trắc chuyển vị ngang cỏc khoang 7 và 19 theo tọa độ X và Y được thực hiện bằng thiết bị đo nghiờng.
Tại khoang 7 thiết bị đo nghiờng đặt ở cao trỡnh 105,1m; 138,1m và 180,1m. Ở khoang 19 thiết bị đo nghiờng đặt ở cao trỡnh 180,1m. Chuyển vị lớn nhất theo trục X (về phớa hạ lưu) quan trắc được khi tăng MNTL và về phớa bờ trỏi theo trục Y.
Chuyển vị lớn nhất đỉnh khoang 7 về phớa hạ lưu là 19mm, khoang 19 là 17,6mm.
* Nhận xột kết quả quan trắc chuyển vị mặt bằng cỏc khối cụng trỡnh, được kiểm tra bằng dọi thẳng và thiết bị đo nghiờng
- Theo vạch chỉ dọi thẳng chuyển vị đỉnh đập lớn nhất theo trục X về phớa hạ lưu quan sỏt được ở khoang là 15ữ12mm.
phớa bờ trỏi. Giỏ trị lớn nhất quan trắc được ở khoang 21 là 4mm.
- Khoang 15 xảy ra chuyển vị theo trục Y hướng về phớa bờ phải. Giỏ trị chuyển vị khụng quỏ 1,2mm.
b. Chuyển vị tương hỗ cỏc khoang theo vạch chỉ cỏc thiết bị đo khe hở đặt sẵn
Tiến hành kiểm tra chuyển vị tương hỗ cỏc khoang đập ở mối nối giữa cỏc khoang tại cỏc hành lang dọc trờn cao trỡnh 138,1m và trờn đỉnh đập cú bố trớ cỏc thiết bị đo khe hở (3 trục 3D, đặt sẵn) kiểu 401.02
Cú giỏ trị lớn nhất là cỏc vạch chỉ theo tọa độ Y (mở khe). Tuy nhiờn việc mở (khộp) khe nối giữa cỏc khoang khụng đỏng kể và giỏ trị của chỳng nằm ở phạm vi 0,3ữ1,5mm. Tại cỏc vạch chỉ của thiết bị đo khe hở bố trớ trờn đỉnh đập thấy cú sự đột biến, xảy ra sự đột biến liờn quan đến sự hoạt động của xe mỏy trờn đỉnh đập và ảnh hưởng của nhiệt độ ngoài trời.
Đột biến mở khe nối cỏc khoang 8/9 vào thời kỳ thay đổi MNTL cú thể liờn quan đến cú vết nứt.
c. Kết quả quan trắc chuyển vị mặt bằng và lỳn đập, được kiểm tra bằng quan trắc trắc đạc:
* Chuyển vị mặt bằng cỏc khoang đập theo tài liệu kiểm tra trắc đạc
Cỏc trạm quan trắc chuyển vị mặt bằng đập được đặt trờn đỉnh cỏc khoang đập khụng tràn bờ trỏi và ở mỏi hạ lưu cỏc khoang cụm nhà mỏy, cỏc khoang đập khụng tràn lũng sụng, cỏc khoang đập tràn, cỏc khoang khụng tràn bờ phải. Từ ngày 02/05/2010 đến ngày 13/06/2011 đó thực hiện 4 chu kỳ quan trắc chuyển vị mặt bằng và lỳn cụng trỡnh:
Bảng 3-2. Dữ liệu cỏc chu kỳ quan trắc chuyển vị
Số chu kỳ Ngày thỏng MNTL (m) MNHL (m) 0 03/05/2010 116,80 - 1 14/11/2010 186,50 - 2 22/03/2011 190,80 - 3 17/10/2011 214,50 115,30 4 13/06/2012 176,60 117,0
Hiện nay cỏc quan trắc chuyển vị đỉnh chỉ được tiến hành ở cỏc khoang No1ữ7. Ở cỏc khoang cũn lại quan trắc được tiến hành theo mốc ở mỏi hạ lưu.
Chuyển vị mặt bằng lớn nhất theo tọa độ Y (hướng về hạ lưu) trờn đỉnh khi MNTL 214,5m đó thu thập được đối với cỏc khoang 3 và 4 là 8,4mm và 9,1mm. Chuyển vị khoang 13 (cụm nhà mỏy) trờn cao trỡnh 164m là 16,3mm; khoang 21 trờn cao trỡnh 170,3m là 14,8mm.
Tài liệu chuyển vị cỏc khoang thu thập được bằng dọi thẳng khỏc rất nhiều so với tài liệu trắc đạc. So sỏnh chuyển vị mặt bằng theo tọa độ Y với cỏc tài liệu thu