Bài giảng - Thủy điện 2- chương 9&10 pps

111
Phần II.a
C
ÁC CÔNG TRÌNH TRÊN TUYẾN NĂNG LƯỢNG CỦA TRẠM TĐ


Chương IX.
KHÁI QUÁT VỀ THÀNH PHẦN VÀ BỐ TRÍ TTĐ

IX. 1. CÁC THÀNH PHẦN CUẢ TRẠM THUỶ ĐIỆN
g lên để đạt
ện
1. Các công trình chính:
ác thiết
ị đièu khiển, các thiết bị phân phố
i điện
để thông thương tàu thuyền giữa
ượng
yển và nuôi thuỷ sản, đường
huyển ản
c cần thiết như: lấy
ước, bể lắng cát, trạm bơm
Công trình giao thông vận tải nội bộ công trình hoặc giao thông quốc gia, như:
cầu, đường bộ, đường sắt, đường cáp
2. Các công trình phục vụ:
Nhằm đảm bảo vận hành bình thường công trình và đảm bảo nhu cầu cuộc sống
v à
3. Các công trình tạm thời:
áy bê tông,
Trạm thuỷ điện là tổ hợp các công trình thuỷ công được xây dựn
mục đích sử dụng tổng hợp nguồn nước vào việc phát điện, tưới, cấp nước, cải thi

điều kiện vận tải thuỷ, chống lũ, nuôi trồng thuỷ sản Nếu công trình lấy nhiệm vụ
phát điện làm chính thì công trình được gọi là Trạm thuỷ đ
iện. Trong thành phần công
trình có các công trình chính và các công trình phụ.
Các công trình dâng nước và tháo nước như: đập dâng, đập tràn, giếng tháo lũ
Các công trình này nhằm tạo nên cột nước phát điện, phân phối lại lượng nước theo
yêu cầu và đảm bảo tháo lượng nước thừa về hạ lưu khi lũ về, tháo các vật nổi và rác
rưỡi.
Các công trình năng lượng, nhằm sản xuất và phân phối năng lượng đáp ứng
yêu cầu dùng điện. Thành phần của nó gồm: công trình nhận nước, đường dẫn nước từ
thượng lưu vào turbine, tháo nước về hạ lưu, nhà máy thuỷ điện (chứa turbine, máy phát
điện, máy biến áp, các thiết bị phụ cơ khí và trang thiết bị nâng hạ, vận chuyển, c
b
Các công trình vận chuyển tàu thuyền dùng
th và hạ lưu đập. Các công trình này gồm có: âu thuyền, thiết bị nâng tàu thuyền
Công trình nuôi trồng thuỷ sản gồm đường chu
c thuỷ sản về nơi chúng sinh s
Công trình tưới tiêu nhằm đảm bảo cung cấp lượng nướ
n
à làm việc của nhân viên vận hành và gia đình họ. Bao gồm: nhà ở, nhà văn hoá, nh
hành chính, đường xá, công trình cấp nước,
Các công trình này nhằm phục vụ công trình trong giai đoạn thi công. Nên cố
gắn tận dụng làm công trình chính sau khi thi công để đảm bảo kinh tế. Chia hai loại:

Các công trình dẫn dòng
: nhằm dẫn nước sông không qua vùng hố móng để
bảo đảm hố móng hoặc khu xây dựng được khô ráo, đảm bảo công việc thi công, như:
đê quay, tuy nen, kênh dẫn
Các phân xưởng sản xuất: nhằm phục vụ cho thi công như: nhà m
xưởng gia công cốt thép, gia công gỗ, nhà kho, đường

112
IX. 2. 1. Trạm thuỷ điện lòng sông
IX. 2. CÁC SƠ ĐỒ BỐ TRÍ TTĐ KIỂU ĐẬP
Trạm thuỷ điện kiểu đập chia ra hai loại: TTĐ lòng sông và TTĐ áp đâp, tính
năng và khả năng chịu áp lực của nó khác nhau do vậy thành phần và cách bố trí của
chúng cũng có khác nhau. Sau đây chúng ta nghiên cứu khái quát về chúng.



Hình 9-1. Các phương án bố trí trạm TĐ lòng sông.
1- lòng sông; 2- đập dâng; 3- nhà máy; 4-đập tràn; 5- kênh tháo; 6- âu tàu;
7- trạm phân phối cao áp OPY; 8- ốc đảo; 9- công trình tháo lũ trong n/máy.

Đặc điểm của TTĐ lòng sông (còn gọi là TTĐ chặn dòng hay TTĐ ngang đập)
là nhà máy trực tiếp chịu áp lực nước thuỷ tĩnh như một đoạn đập. Do vậy loại này được
sử dụng với cột nước thấp, thường không quá 40 mét. Ngoài nhà máy thông thường có
chức năng bố trí trang thiết bị phát điện thuỷ lực, còn có loại nhà máy kiểu kết hợp với
chức nă
ng kết hợp tháo lũ như đập tràn, chính vậy có thể không cần xây đập tràn trong
ành phần đầu mối của trạm. TTĐ Vônga, mang tên Đại hội lần thứ 22 Đảng cộng sản
iên xô, thuộc loại nầy (hình 9-1,b).
th
L
113

TTĐ lòng sông được xây dựng ở trên những dòng sông nhiều nước, vấn đề tháo
u lượng thi công thường lớn, dẫn đến có những phương án bố trí điển hình sau:
- Bố trí các công trình bê tông chính (nhà máy, đập tràn, âu tầu) bên bờ (sơ đồ I,
bê tông ở một bên bờ hoặc ở cả hai bên bờ sông. Bố
í như vậy sẽ giảm được chiều cao và chiều dài đê quây hố móng, thậm chí không cần
đ
ê quây khi bờ không ngập nước. Vào giai đoạn thi công sau, khi chặn dòng sẽ dẫn
dòng qua các công trình bêtông đã hoàn thành. Nhược điểm của cách bố trí bên bờ là
khối lượng đào đất đá và hố móng quá lớn.
- Bố trí các công trình bê tông trên bãi bồi của sông (sơ đồ II): Trong giai đoạn
thi công hố móng cần phải đắp các đê quây ngang và dọc. Việc dẫn dòng, kể cả tháo lũ
qua lòng sông thiên nhiên. Uu điểm của sơ đồ bố trí này so với sơ
đồ I là khối lượng đất
đá phải đào ít hơn , nhưng lại phải xây đê quay cao hơn.Việc bố trí tập trung các công
trình bê tông tạo khả năng bố trí hợp lý trạm bêtông, đẩy nhanh tốc độ thi công và giảm
giá thành xây dựng.
- Bố trí công trình bê tông chính ở giữa lòng sông (sơ đồ III, hình 9-1,a). Cách
bố trí này ứng dụng khí chiều dài tuyến đập hẹp và bờ sông dốc. Các công trình bêtông
chính chiếm gần hết chiều rộng lòng sông, do vậy không thể
đồng thời tiến hành xây
dựng chúng một giai đoạn mà phải hai, thậm chí ba giai đoạn. Trường hợp này cần đắp
đê quây đủ cao để có khả năng tháo lưu lượng lũ qua lòng sông thu hẹp, do vậy gặp rất
nhiều khó khăn.
- Bố trí hỗn hợp là cách bố trí các công trình bêtông chính ở bờ (hoặc bãi bồi) và
cả ở lòng sông (sơ đồ IV, hình 9-1,a), theo cách này nhà máy xây ở một phần lòng sông
chính, đập tràn chắn lòng sông nhánh, còn âu tàu hai buồng đặ
t ở ốc đảo của sông. Cách
bố trí này khó cho công tác thi công nên cũng hạn chế sử dụng. Ngoài ra nếu bố trí âu
tàu giữa đập tràn và nhà máy thì có thể ở trường hợp nào đó gây khó cho việc thông
ương của tàu thuyền qua âu, đặc biệt khi tháo lũ qua đập.

Việc bố trí trạm phân phối điện cao áp (OPY) cần bảo đảm khả năng truyền tải
iện từ nhà máy đên trạm OPY là gần nhất và có thể
đặt trạm OPY ở bờ nào đó sao cho
yến đường dây tải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. Có thể đặt hai - ba trạm OPY trên các bờ
sông bằng phẳng.
Chọn sơ đồ bố trí nào phải lấy yêu cầu khối lượng công tác xây dựng và giá
ành công trình đầu mối là nhỏ nhất.
IX. 2. 1. Trạm thuỷ điện sau đập

từ
30 - 40m đến 200 - 300 mét và hơn. Thành phần và bố trí các công trình trên tuyến đầu
mối cũng tươ
ng tự như đối với kiểu TTĐ lòng sông. Đối với TTĐ loại này thì kiểu đập
lư
hình 9-1,a), có thể bố trí công trình
tr
th
đ
tu
th

Đặc điểm của trạm thuỷ điện kiểu áp đập là nhà máy không trực tiếp chịu áp lực
thuỷ tĩnh, áp lực này do đập chịu cả, do vậy nhà máy nhẹ nhàng hơn, không phải tăng
chiều cao nhà máy. Trạm thuỷ điện loại này có thể dùng với cột nước từ thấp đến cao,


Hình 9-2. Mối quan hệ giữa nhà máy và loại đâp đối với TTĐ áp đập.
a- Đối với đập bêtông; b- Đối với đập vật liệu địa phương.

và chiều cao có ảnh hưởng lớn đến việc bố trí công trình đầu mối. Sau đây ta xét một số

sơ đồ bố trí tương ứng (hình 9-2,a,b) với hai loại đập bê tông trọng lực và đập làm bằng
vật liệu địa phương (như đập đât, đá đổ).
1. Trạm thuỷ điện với đập dâng bêtông trọng lực:
Hình (9-2,a) nêu ba phương án bố trí nhà máy và đập bêtông trọng lực.
- Nhà máy bố trí sau đập (sơ đồ I): vị trí nhà máy nằm sau đập, giữa nhà máy và
đập có bố trí khớp biến dạng. Đường ống áp lực dẫn nước đến turbine được đặt trong
thân đập bêtông, có thể đặt ống ở tuyến hạ lưu đập hoặc tuyến nằm ở phần dưới của
ình 9-2, sơ đồ II, III). Việ
c bố trí này
ỉ hợp lý với tổ hợp nhất định giữa chiều cao đập và kích thước tổ máy thuỷ lực. Việc
đập.
- Nhà máy có thể đặt bên trong thân đập (h
ch
114
115
đặt nhà máy trong thân đập làm giảm thiểu khối lượng bêtông, tuy nhiên làm phức tạp
êm trạng thái kết cấu. Đập tràn có thể bố trí phía trên nhà máy, như vậy rút ngắn được
tuyến công trình điện. Ngày nay
ăng lượng cao được sử dụng cho loại này.

2. Trạm thuỷ điện với đập dâng làm bằng vật liệu địa phương:
Hình (9-2,b) trình bày một số sơ đồ bố trí nhà máy trong TTĐ với loại đâp này:
- Nhà máy đặt sau đập (sơ đồ I): đây là sơ đồ phổ biến nhất. Cửa lấy nước đặt ở
phía trước đập, dạng tháp. Đường ống áp lực đặt ở dưới đập, trên nền đất nguyên dạng;
nếu dùng ống thép thì phải có hành lang bêtông cốt thép bao quanh ống, thông thường
dùng ống bêtông cốt thép để dẫn nước vào turbine.
- Nhà máy đặt trong khối bêtông (sơ đồ II) trong thân đập đất, tháp lấy nước đặt
bên bờ, đường tháo không áp từ turbine được dùng xả nước trong giai đoạn thi công.
- Nhà máy kết hợp xả nước thừa, đặt trong tháp bêtông cốt thép trụ (sơ đồ III),
đặt ở mái thượng của đập. Cửa lấy nước vào turbine đặt trong trụ bêtông, đường xả

nước từ turbine làm chung với ống tháo bêtông cốt thép của tràn, đặt bên dưới đập, ố
ng
này còn được sử dụng dẫn dòng trong giai đoạn thi công.
Hình (9-3) mô tả một ví dụ bố trí các thành phần của trạm thuỷ điện Acuan
(Aicập) có công suất lắp máy N = 1600 MW. Nhà máy sau đập và núi, cửa lấy nước
ước đ
th
bêtông và dẫn đến giảm giá thành xây dựng trạm thuỷ
turbine Cap xun trục ngang có đặc tính
n
tr ập, đường ống áp lực đào ngầm trong núi, trạm OPY đặt trên phần núi.

Hình 9-3. Trạm thuỷ điện Acuan (Aicập) trên sông Nin, N = 1600 MW.

IX. 3. CÁC SƠ ĐỒ BỐ TRÍ TTĐ KIỂU ĐƯỜNG DẪN
Trạm thuỷ điện đường được sử dụng với biên độ giao động cột nước rất rộng: từ
vài mét đến 1700 - 2000 mét. Lớn nhất là TTĐ Raisec (Úc) H = 1767m và TTĐ Bôgôta
(Côlombia) với H = 2000 m, N = 500 MW. Trạm thuỷ điện đường dẫn có nhiều hạng
mục công trình các kiểu và công dụng khác nhau, và đặc biệt khi tuyến đường dẫn kéo
dài. Trạm thuỷ điện đường dẫn (sơ đồ khai thác TTĐ đập -
đường dẫn cũng vậy), dựa
vào điều kiện địa hình và công dụng của các thành phần công trình có thể phân ra các
cụm công trình chính sau đây:
Cụm công trình đầu mối: nhằm để dâng nước trong sông và hướng dòng chảy
vào đường dẫn, làm sạch nước khỏi rác rưởi, bùn cát và vật nổi. Các hạng mục của cụm
đầu mối này gồm có: đập, công trình tháo nước thừa, cửa lấy nước, bể lắng cát, công
trình tháo cát, tháo vật nổi.
116
Công trình đường dẫn: làm nhiệm vụ đưa nước đến nút trạm với tổn thất cột
nước và tổn thất dung tích là nhỏ nhất. Đường dẫn có thể là đường dẫn có áp (tunel,

đường ống) hoặc đường dẫn không áp (kênh, tunel, máng). Trên tuyến đường dẫn
không áp còn các hệ thống rãnh thoát nước mưa, các cống luồn, cầu máng, máng tràn
ngang, các tường chắn đất đá để bảo vệ đường dẫn v.v
Công trình nút trạm: để
nối đường dẫn với đường ống áp lực đưa nước vào
turbine, nhà chứa thiết bị sản xuất và phân phối điện năng. Cụm này gồm có: bể áp lực,
bể điều tiêt ngày, đường ống áp lực, buồng điều áp (nếu có), nhà máy TĐ, trạm máy
biến áp và trạm phân phối điện, đường tháo nước từ nhà máy về hạ lưu.

IX. 3. 1. Các sơ đồ bố trí TTĐ đường dẫn không áp



Hình 9-4. Các sơ đồ TTĐ đường dẫn không áp.

Trên đoạn sông suối (hình 9-4) có thể có những phương án khai thác sau đây:
Phương án I: sử dụng đoạn sông ngắn. Công trình gồm có đập thấp đủ để dâng
nước và đưa nước và kênh dẫn, kếnh dẫn chạy dọc theo phương ngang với độ dốc nhỏ
hơn độ dốc lòng sông. Ở cuối kênh kênh dẫn được mở rộng và đào sâu xuống
để tạo
thành bể áp lực trước nhà máy thuỷ điện.
Phương án II: Sử dụng được năng lượng lớn hơn phương án I. Đường kênh dẫn
được đặt hoặc là dọc theo phương ngang (phương án 2a) với chiều dài kênh lớn, hoặc là
tuyến của nó chạy khác tuyến 2a. Cần tính toán kinh tế - năng lượng để chọn phương
án. Có thể kinh tế hơn nếu ta chọn phương án đào đường dẫ
n tunnel không áp (phương
án 2 ) dẫn nước đến đoạn cuối kênh và bể áp lực. Việc xả nước thừa của phương án 2
bằng tràn bên, tháo xuống kênh tháo nhanh. Giải pháp kết cấu có thể khác nhau.
Phương án III: Phương án này sử dụng độ chênh lòng sông lớn hơn nữa để thu
được công suất và điện lượng cao hơn hai phương án trên. Phương án 3a là kéo dài đoạn

kênh của phương án 2a, rồi xây bể áp lực và đặt ống áp lực
đưa nước vào turbine
Phương án này có xây buồng điều áp để giảm áp lực nước va. Phương án khác là đào
tunel không áp thay cho đường kênh dẫn (phương án 3 ).
117


IX. 3. 2. Các sơ đồ bố trí TTĐ đường dẫn có áp


Hình 9-5. Các sơ đồ TTĐ đường dẫn có áp.

Các sơ đồ phương án điển hình đối với TTĐ đường dẫn có áp (hình 9-5) sau:
Phương án 1a và 2a, đường dẫn áp lực làm bằng các ống dẫn, đặt dọc theo
hướng ngang, ở cuối ống dẫn bố trí tháp điều áp. Phương án 1
δ, 2δ và phương án 3 thì
đường dẫn dùng hình thức tunel áp lực, buồng điều áp là loại giếng đào trong đá cứng.
Phương án 3 và 4 thì nhà máy đặt ngầm dưới đất. Tháo nước từ nhà máy ra sông bằng
tunel không áp. Cửa lấy nước trong phương án 4 gần nhà máy nên không cần buồng
điều áp.

118

IX. 3. 3. Các sơ đồ bố trí TTĐ đường dẫn ngầm




Hình 9-6. Các sơ đồ bố trí trạm thuỷ điện ngầm.

a- Giếng và δ - tunel vận chuyển.
1- ống dẫn, cáp; 2- cầu thang; 3- thang máy; 4- nâng vật nặng; 5- thoát không khí; 6- cáp động lực hoặc
thanh cái; 7- dẫn nước thấm; 8- tunel vận chuyển; 9- cấp không khí tự nhiên.
Việc xây dựng công trình thuỷ điện dưới lòng đất có nhiều ưu điêm so với TTĐ
trên mặt đất là: có thể chọn nhiều sơ đồ bố trí trạm, chiều dài đường dẫn nước có thể rút
ngắn nhất, do vậy giảm được giá thành xây dựng và giảm tổn thất cột nước. Giảm nhẹ
kết cấu đường ống áp lực, nhà máy và các kết cấu khác nhờ lợi dụ
ng khả năng chịu lực
của khối đá. Việc thi công công trình ngầm không phụ thuộc vào thời tiết. Giảm chi phí
khai thác và sửa chữa TTĐ. Ngày nay kỹ thuật thi công đường hầm hầu như đã cơ giới
hoá, kết cấu công trình hoàn thiện nên giá thành TTĐ ngầm nhiều công trình đã rẻ hơn
119

trạm lộ thiên. Việc bố trí TTĐ ngầm được xác định dựa trên cơ sở vị trí của nhà máy.
Theo dấu hiệu này có thê chia ra ba sơ đồ sau: Nhà máy ở đầu tuyến (sơ đồ I), nhà máy
ở giữa (II) và nhà máy ở cuối tuyến (sơ đồ III).
- Sơ đồ bố trí đầu tuyến (I hình 9-6): nhà máy bố trí gần cửa lây nước, đường
dẫn áp lực có dạng giếng đứng, hiếm khi giếng nghiêng. Do chiều dài đường d
ẫn áp lực
háp điều áp. Chiều dài đường tháo nước từ
turbine ra sông dài, có thể không áp hoặc có áp. Nếu không áp thì rẻ hơn có áp. Tuy
nhiên nếu đường tháo dài mà, mực nước hạ lưu đủ lớn thì phải dùng đường tháo có áp
và phải xây dựng buồng điều áp hạ lưu sát cửa ra của ống xả turbine. Để nhân viên vận
hành ra vào nhà máy cần trang bị thang máy, để đưa thiết bị vào nhà máy, dẫn thanh
dẫn điện và thông gió cần đào giếng đứng hoặc nghiêng. Để giảm giá thành thường
người ta hay kêt hợp dẫn điện và thông gió hoặc kéo thiết bị và thông gió cùng một
giếng (xem hình 10-6,a,
δ về cách bố trí kết hợp các giếng và tunel vận chuyển này)
- Sơ đồ bố trí nhà máy ở cuối tuyến (sơ đồ II, hình 9-6): Đặc trưng của sơ đồ này
là đường dẫn áp lực dài, nhà máy đặt gần hạ lưu. Do nhà máy gần hạ lưu nên dùng
đường hầm ngang vào nhà máy trong thời gian thi công và vận hành, giảm nhẹ công tác
thi công và vận hành, mặt khác đường tháo từ nhà máy ra sông ngắn nên có thể không
cần xây buồng điều áp hạ lưu. Nh
ược điểm của sơ đồ này là đường dẫn áp lực dài phải
gia cố đường dẫn để tăng khả năng chịu lực, do vậy giá thành đường dẫn tăng và nước
va sẽ lớn, dẫn đến việc phải xây buồng điều áp thượng lưu. Đã có những TTĐ đường
dẫn tunel lớn như: TTĐ Ingury (Liên xô) đường kính tunel
Φ = 9,5 m, dài L = 15 km và
TTĐ Vinstra (Hungari) có
Φ = 6 m dài L = 23,6 km.
Khi giao động mực nước thượng lưu nhỏ, có thể dùng kênh hoặc tunel không áp
và có bể áp lực cuối đường dẫn (các sơ đồ II, III phần bên phải).
- Sơ đồ bố trí nhà máy ở giữa tuyến (sơ đồ III, hình 9-6). Đặc trưng chính của sơ

đồ này là tồn tại đường dẫn và đường tháo dài. Đường dẫn có thể có áp hoặc không áp.
Trường hợp đường dẫn có áp, xét tổ hợp chiều dài và cột nước có th
ể phải xây buồng
điều áp thượng, hạ lưu trên tuyến năng lượng Để thông thương với mặt đất cần phải mở
các giếng thẳng đứng hoặc giếng nghiêng. Chú ý rằng tunel nằm nghiêng tuy có giảm
khối lượng so với tunel đứng nhưng khó cho thi công.
Việc chọn sơ đồ bố trí trạm thuỷ điện ngầm được tiến hành theo điều kiện cụ thể
và phải qua so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án để quyết định. Việc tính toán phải
kể đến các mặt: địa hình, địa chất, giá thành công trình, điều kiện thi công, việc điều
chỉnh tổ máy, tổn thất năng lượng, chế độ làm việc và sự thuận lợi trong vận hành của
trạm.
Thực tế thiết kế cho thấy rằng: sơ đồ bố trí nhà máy ở đầu tuy
ến hợp lý hơn cả
khi TTĐ có cột nước trung bình. Cùng với việc tăng cột nước thì sơ đồ nhà máy ở tuyến
cuối được ưa dùng. Trong một loạt trường hợp khi điều kiện địa chất và địa hình thuận
lợi thì sơ đồ bố trí nhà máy ở giữa tuyến lại tỏ ra có hiệu quả.








ngắn nên nhiều trường hợp không cần làm t
120

Chương X
. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC CỦA TTĐ

Công trình lấy nước của TTĐ là hạng mục công trình đầu tiên trên tuyến năng
lượng, nó có nhiệm vụ lấy nước theo yêu cầu của trạm. Các yêu cầu cơ bản được đặt ra
cho cửa lấy nước như sau :
- Lấy nước đầy đủ theo yêu cầu, đảm bảo khai thác liên tục và có thể tiến hành sửa
chữa mà không phá vỡ chế độ làm việc của trạm thủy điện ;
- Có thể
ngắt dòng nước nhanh chong khi đường ống hoặc tổ máy bị sự cố ;
- Bảo vệ, chống rác nổi chảy vào cống lấy nước, chống vật nổi trôi vào cống ;
- Ngăn chặn phù sa đáy có kích thước nguy hiểm chảy vào turbine ;
- Khi thiết kế các cống lấy nước cho các đường dẫn vào nhà máy thủy điện, trước tiên
phải giải quyết vấn đề về cao trình đặt cống, vị trí các công trình khác trong hệ th
ống,
cũng như chọn kết cấu hợp lý, tổn thất thủy lực là ít nhất.

X. 1. PHÂN LOẠI CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC CỦA TTĐ
Các công trình lấy nước (còn gọi là Cửa lấy nước) được phân ra hai loại: Cửa
lấy nước mặt
và cửa lấy nước dưới sâu (xem hình 10-1). Cách phân loại như sau:
- Cửa lấy nước mặt (hình 10-1, sơ đồ IV) còn gọi là cửa lấy nước không áp. Đặc
điểm của cửa lấy nước này là: dòng chảy trong nó có mặt thoáng. Loại này thường được
dùng ở TTĐ và hồ chứa không có hồ điều tiết dài hạn, mực nước thượng lưu ít thay đổi.
Loại này thường ưa dùng cho TTĐ đường dẫn có công trình đầu mối cột nước thấ
p.


Hình 10-1. Các sơ đồ phân loại cửa lấy nước của TTĐ.

- Cửa lấy nước dưới sâu (hình 10-1, sơ đồ I) còn gọi là cửa lấy nước có áp. Đặc
điểm của cửa lấy nước này là nằm dưới mực nước chết ở thượng lưu, dòng chảy trong
nó là dòng có áp, không có mặt thoáng. Loại này thường được dùng trong điều kiện

mực nước thượng lưu thay đổi đáng kể
từ MNDBT đến MNC, trong thực tế cửa lấy
nước dưới sâu đặt dưới MNDBT đạt tới 50 - 80 m, thậm chí đến hơn 100 m.
Một dạng đặc biệt có thể gặp khi cửa lấy nước nằm dưới MNC đưa nước vào
ường dẫn không áp (hình 10-1, sơ đồ II), cửa lấy nước có tác dụng điều chỉnh lưu đ
121
ng qua van. Cần xây tiêu năng trên đoạn nối tiếp giữa cửa và đường dẫn. Để tận
ụng phần năng lượng mất đi bởi công trình tiêu năng, có thể có lợi nếu xây thêm nhà
áy thuỷ điện bổ sung (hình 10-1, sơ đồ III), và lúc này cửa lấy nước trở thành có áp.


. 2. CÁC TRANG THIẾT BỊ CỦA CỬA LẤY NƯỚC
Cửa lấy nước có nhiệm vụ lấy đủ nước và nước sạch theo yêu cầu phát điện và
i dụng tổng hợp, đảm bảo chủ động đóng hay mở nước vào công trình dẫn nước. Cửa
y nước cần được trang bị các thiết bị chính như: lưới chắn rác, các loại van sửa chữa
à sự cố, thiết bị nâng chuyển vật nặng, ống dẫn khí, ố
ng cân bằng áp lực Hình (10-2)
một ví dụ về thành phần và vị trí bố trí của các trang thiết bị này.
lượ
d
m
X
lợ
lâ
v
là


Hình 10-2. Các trang thiết bị của cửa lấy nước của TTĐ.

1- tường ngực; 2- lưới chắn rác; 3- rãnh van dặt chung cho lưới chắn rác và van sửa chữa; 4- rãnh dẫn
hướng cho gàu ngoạn; 5- van sự cố - sửa chữa; 6- máy nâng thuỷ lực; 7- ống dẫn khí; 8- ống bình áp.
X. 2. 1. Lưới chắn rác và thiết bị dọn rác trên lưới
1. Kết cấu lưới chắn rác của trạm thuỷ điện
Để bảo vệ turbine khỏi bị rác rưởi và vật nổi trôi vào phá vỡ chế độ vận hành
ình thường của tổ máy, cần đặt lưới chắn rác ở cửa vào cửa lấy nước. Thông thường
ưới chắn rác làm từ các thanh thép. Để giảm tổn thất cột nước qua lưới thì
khoảng hở thự ngă
n
ật trôi có kích th g lưới
ể chọn khoảng hở theo
đường kính tiêu chuẩn của turbine như sau (hình 10-3):
b
b
hay dùng l
c giữa các thanh lưới phải rộng, nhưng như vậy sẽ không bảo đảm
ước lớn vào đường dẫn. Do vậy khoảng hở thực giữa hai sonv
phải sao cho đạt được hai yêu cầu trên. Khi thiết kế sơ bộ có th
=
1
20
1
D
(lấy đối với turbine hướng trục) và b = (5 - 20) cm;
b =
1
30
1
D
(lấy đối với turbine tâm trục) và b = (3 - 10) cm;

b = (2 - 7) cm (lấy đối với turbine gáo).
122


Hình 10-3. Cấu tạo lưới chắn rác phẳng.
1- Dầm tựa biên đứng; 2- dầm ngang đỡ song lưới; 3- dầm dọc; 4- giằng chéo;
5- thanh ngang lưới chắn rác; 6- song dọc lưới; 7- khớp nối các tầng lưới.

Cấu tạo lưới chắn rác gồm: khung lưới và các song dọc chắn rác 6. Khi lưới có
chiều cao lớn được phân ra các đoạn và các tầng, nối các tầng với nhau qua các khớp 7.
Khung lưới gồm có các dầm tựa biên 1, các dầm ngang 2, các dầm dọc giữa 3, các thanh
dằng xiên 4. Các song dọc chắn rác làm bằng thép tròn đối với lưới nhỏ còn phần lớn có
dạng mặt cắt dạng lưu tuyến để tăng độ bền và giảm t
ổn thất thuỷ lực (hình 10-4).
Kích thước của lưới có ảnh hưởng lớn đến kích thước toàn bộ cửa lấy nước, phụ
thuộc vào số lượng, loại rác, phượng thức cào rác và phụ thuộc vào tổn thất cột nước
trên lưới. Khi nước mang nhiều rác và ngưỡng cửa lấy nước đặt không sâu dưới mực
ước dâng bình thường (MNDBT) lắm (< 20 - 25 m) và dọn rác bằng máy thì vận tốc
trên lưới chắn rác th
ường lấy v = (1 - 1,2) m/s. Khi ngưỡng cửa đặt quá sâu, việc dọn
rác không thể tiến hành được thì vận tốc trên lưới thường chọn v = (0,25 - 0,5) m/s và
lưới được đặt cố định. K ớn hơn 2 m/s.
Điều
máy hoặc giảm công suất phát điện.
n
hi nước ít rác bẩn thì vận tốc trên lưới lấy không l
kiện này khi vớt rác phải dừng
Đặt lưới chắn rác phảib đảm bảo thuận dòng chảy để tránh gây tổ
n thất lớn, kết
cấu lưới phải vững chắc và thuận tiện cho việc lắp đặt và tháo dỡ lưới và dọn rác. Vị trí

đặt lưới thông thường đặt trước van sửa chữa và van sửa chữa-sự cố (van công tác). Tuy
nhiên khi nước ít rác và có luận chứng thoả đáng có thể lắp lưới chắn rác giữa hai van
123
o vận hành và rác có thể xâm nhập vào van công tác khi
kéo lưới lên. Ở trạm thuỷ điện nhỏ, vớt rác thủ công muốn vớt rác tiện lợi phải đặt lưới
nghiêng một góc75
0
sovới phương đứng và vận tốc dòng chảy qua lưới phải lấy nhỏ hơn
vớt máy.
(ít gặp). Để giảm kích thước cửa lấy nước và khẩu độ cầu trục phục vụ lưới, nhiều
trường hợp người ta dùng chung khe lưới chắn rác và khe van sửa chữa làm một, tuy
nhiên cách này gây khó khăn ch


Hình 10-4. Hình dạng mặt cắt ngang song lưới và dầm ngang đỡ lưới.
a - mặt cắt ngang hệ thanh;
δ - mặt cắt ngang dầm đỡ ngang

2. Thiết bị dọn rác trên lưới chắn rác
Hình (10-5) mô tả một số thiết bị dọn rác bằng cơ giới được dùng dọn rác trên
các lưới chắn rác. Tuỳ đặc điểm các loại rác và vị trí đặt lới mà có thể chọn để trang bị.
- Thiết bị cào rác (b) dùng cào rác nhỏ như rong rêu, cỏ, lá. Nó có khả năng cáo
được rác bám trong các khe giữa các song lưới.
- Gàu xúc (c) xúc và cào rác vào trong gàu nhờ trọng lượng bản thân gàu và áp
lực nước.
- Gàu ngoạm (d) dùng để ngoạm các vật nổi lớn phía trướ
c lưới.
- Gàu kiểu hàm răng (e) dùng cắt rác bẩn bám trên mặt lưới; khi hạ xuống dưới
lưỡi dao 1 sẽ gạt lớp rác trên lưới dồn vào phía trong cạp, cạp móc 2 khép lại và nhấc
rác

lên nhờ cầu trục.
- Loại cạp pôlip (g) dùng để vớt rác và vật nổi từ nhỏ đến lớn phía trước lưới và
ở đầu cạp có bố trí thêm các tấm thép, chúng có thể khép kín để đựng rác nhỏ.



Hình 10-5. Các thiết bị dọn rác bằng máy.
1- hàm trên; 2 - hàm dưới; 3 - lưỡi dao; 4- lưới; 5 - cào.

X. 2. 2. Cửa van
Đầy đủ thì cửa van trên cửa lấy nước có hai loại van sau:
- Van công tác (van sự cố-sửa chữa) dùng để đóng đón ngăn dòng nước chảy
vào đường dẫn khi có sự cố đường ống hoặc máy phải ngừng máy, hoặc khi dừng để
sửa chữa chúng. Van này đóng trong khi dòng chảy dang chảy với vận tốc lớn. Do vậy
van phải có đủ sức nặng, lực đóng phải lớn và phải luôn ở
trạng thái sẳn sàng làm việc.
Trường hợp van đặt sau ống thép lộ thiên thì cần phải tác động nhanh (đóng từ 2 - 3
hút); còn nếu đường ống áp lực dặt trọng đập bêtông trọng lực hoặc trong đường hầm
có áp t g, van
cung van đĩa hoặc van cầu (các van này đã có đề cập ở phần I - phần thiết bị thuỷ điện).
- Van sửa chữ
a dùng để đóng khi dòng nước tỉnh lặng, vì vậy nó không cần phải
p
hì van không đòi hỏi phải là van đóng nhanh. Van sự cố có thê là van phẳn
có lực đóng mở lớn và cũng không cần phải đóng nhanh. Trường hợp cột nước tương
đối thấp, cửa van có thể dùng dạng phai độc lập.
Hình (10-6) sau đây trình bày cấu tạo của một cửa van phẳng sự cố - sửa chữa.
124

Hình 10-6. Cửa van phẳng sự cố - sửa chữa.
1- dầm ngang; 2 - dầm cột đứng; 3 - dầm tựa; 4 - bản chắn nước bằng thép tấm.

- Ống bình áp (hình 10-2): khi van ở vị trí đóng nếu độ sâu ngập nước của cửa
van lớn khá lớn, áp lực thuỷ tĩnh tác dụng lên mặt trước cửa van lớn còn mặt sau van
không có nước, để giảm lực kéo cửa van khi nâng cửa van cần loại bỏ độ chênh áp lực
thuỷ tĩnh nầy. Để làm việc này người ta tháo nước từ thượng lưu qua ống 8 vào sau van
để cân bằng áp lực nước tĩnh trướ
c và sau van, sau đó mới nâng van.
X. 2. 3. Thiết bị nâng hạ và vận chuyển


Để đóng mở, tháo lắp các lưới chắn rác và cửa van các loại và tiến hành dọn rác
trên lưới chắn rác cần phải có thiết bị đóng mở và nâng hạ vận chuyển. Thiết bị này có
ai dạng: thiết bị đặt cố định dùng riêng (như tời điện, cầu trục, nâng thuỷ lực) và thiết
bị di động dùng chung cho một số khoang (như cầu trục cổng).

h
125
126

1. Cầu trục di động
Cầu trục di động, dùng chung để nâng chuyển các lưới chắn rác và các cửa van,
phai khi số khoang lấy nước nhiều. Cũng có thể bố trí một cầu trục phục vụ riêng cho
van sửa chữa-sự cố một cầu trục dùng chung cho các lưới chắn rác và van sửa chữa.
Nếu van sửa chữa-sự cố có yêu cầu đóng nhanh thì ngoài cầu trục chung còn phải đặt
thêm cầu trục tĩnh tại cho từng khoang và trang bị h
ệ thống điều khiển từ xa hoặc tại
chỗ nhằm để đóng nhanh khi sự cố, còn tháo lắp thì vẫn phải dùng cầu trục chung.

Hình 10-7. Cầu trục cổng


Hình (10-7) là cầu trục cổng có sức nâng 500 tấn, nhiệp 20 m, do Liên xô chế tạo. Cầu
trục gồm khung thép 1, xe kéo tải 3 chạy trên ray của cầu 2. Móc chính 4 để nâng hạ vật nặng
chính, móc 5 nâng hạ vật nhẹ hơn. Để di huyển cầu trục đến nơi cần thao tác, cầu trục được
trang bị các bánh xe lăn 10, lăn trên ray chôn sẵn dọc tuyến. lăn.

2. Thiết bị nâng hạ tĩnh tại
Khi chỉ có một hoặc hai khoang lấy nước thì nên sử dụng các thiết bị nâng hạ đặt
tĩnh tại, dùng riêng cho từng khoang lấy nước. Loại này có thể là tời điện, cầu trục (cầu
trục xem ở phần Nhà máy) hoặc máy nâng thuỷ lực. Thiết bị tĩnh tại chỉ có thể dùng
trong thao tác nâng hạ tại khoang, khi cần đưa đi sửa chữa nơi khác cần phải dùng cầu
trục di
động trên. Các thiết bị dùng đóng mở cố định thường dùng tời điện hoặc máy
nâng thuỷ lực , có tốc độ nâng hạ từ 0,2 đến 2 m/s.Trường hợp dùng van đóng nhanh thì
tốc độ nâng hạ có thể đạt (8 - 10) m/s.
Hình (10-8) trình bày máy nâng thuỷ lực sự cố-sửa chữa và sơ đồ động của nó.
Máy nâng thuỷ lực là một xi lanh 1 đặt trên gối tựa 2, 3 chôn trong bê tông, đặt phía trên
thiết bị cần thao tác. Đầu d
ưới của cần pít tông nối với van hoặc lưới 17 bởi cơ cấu nối.



ẩy trục nâng
18 kéo van lên. Để hạ van ta tháo dầu về thùng chứa 14, nhờ trọng lượng van hạ xuống,
trường hợp cần lực đóng lớn thì kết hợp áp lự
c dầu đẩy từ trên xuống. Máy nâng thuỷ

m việc của cửa lấy nước mặt và việc chọn vị trí cửa lấy nước
Cửa lấy nước mặt của TTĐ đường dẫn thường được xây dựng ở miền núi trên
các con sông có độ dốc lớn và tốc độ chảy lớn. Những con sông này vào mùa lũ mang
theo nhiều bùn cát, về mùa kiệt thì lại thì lại rất ít nước, có khi không đủ nước cho TTĐ.
Bởi
vậy cần phải đưa vào đầu mối các đập dâng và đập tràn. Khi xây dựng các các công
trình đầu mối này chế độ dòng chảy tự
nhiên của sông bị thay đổi; đáy trước đầu mối bị
bồi lấp dần khi lũ về mực nước dâng cao cuốn cả những hạt cát đáy vào cửa lấy nước. Ở
hạ lưu công trình đầu mối lòng dẫn bị xói lở làm giảm mực nước hạ lưu. Cần phải tính
đến những thay đổi trên khi thiết kế cửa lấy nước. Thường người ta xây dựng các công
trình chỉnh trị (như đê hướng dòng v.v ) để hướng dòng nước trong vào cửa lấy nước,
làm bể lắng cát để thu cát có kích thước nguy hiểm và tháo đi nơi khác tránh làm hỏng
thiết bị qua nước của turbine. Đặt cửa lấy nước mặt ở bờ lõm để lấy nước trong.

X. 3. 2. Các kiểu và kết cấu của cửa lấy nước mặt

Có thể chia cửa lấy nước mặt làm ba loại: Cửa lấy nước đặt bên bờ, cửa lấy
nước đặt chính diện dòng chảy và cửa lấy nước lưới đáy.

1. Cửa lấy nước đặt ở bờ
Hình (10-9) trình bày các loại cửa lấy nước đặt ở bờ sông.

Hình 10-8. Máy nâng thuỷ lực và sơ đồ hoạt động.

Việc nâng van được tiến hành nhờ áp lực dầu (thường áp lực dưới 40 atmốt phe)
từ thiết bị dầu áp lực qua van điều phối 4 đưa vào bên dưới xi lanh 1 để đ
lực ngày nay đã chế tạo đạt đến sức nâng 900 tấn.

X. 3. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC MẶT (LẤY NƯỚC KHÔNG ÁP)

X. 3. 1. Đặc điểm là
127
128



Hình 10-9. Một số sơ đồ cửa lấy nước bờ không áp.
1- cửa lấy nước; 2- ngưỡng; 3- cửa van lỗ xói cát; 4- hành lang xói đáy; 4a- hành lang nhận cát; 5- trụ
thượng lưu; 6- lưới; 7, 8- cửa van cửa lấy nước; 9- van xói cát; 12- đập tràn; 13- đập dâng; 14- kênh dẫn



- Cửa lấy nước có hành lang xói rữa cát ở đáy (hình 10-9,a, δ). Hành lang xói
rữa bùn cát đặt bên dưới ngưỡng lấy nước để tháo bùn cát về hạ lưu, còn nước trong
được dẫn qua ngưỡng về đường dẫn. Đây là loại được dùng phổ biến do hiệu quả rữa
bùn cát trước ngưỡng lấy nước cao. Hành lang đáy có thể chạy thẳng (sơ đồ
δ) hoặc
chảy vòng như (sơ đồ a). Việc tạo dòng chảy xoáy trong hành lang (sơ đồ
δ) nâng cao
hiệu quả xói rữa bùn cát khi chiều dài hành lang ngắn và tiết kiệm nước xả.
-
Cửa lấy nước có hành lang thu cát (hình 10-9,b). Đây là dạng cải tiến của loại
trên, cửa vào của hành lang thu cát được đặt ở vùng tập trung cát đáy. Khi bề rộng cửa
lấy nước nhỏ (dưới 6 m) thì nên đặt chúng trong trụ thượng lưu (tường hướng dòng),
a bùn cát.
- Cửa lấy nước bờ không có hành lang tháo cát ở ngưỡng (hình 10-10,a). Đây
là hình thức kết cấu đơn giản nhất trong các loại cửa lấy nước bờ. Bùn cát lắng đọng
ngay trước ngưỡng cửa lấy nước 2 và được tháo qua lỗ tháo 3 khi mở van tháo cát. Hiệu

khi lớn hơn 6 m thì đặt chúng ở cả trụ thượng lưu và ở ngưỡng cửa lấy nước. Khi lượng

bùn cát ở trước cửa vào kênh dẫn nhiều thì hoặc là xây dựng bể l
ắng cát hoặc làm rãnh
thu và dẫn cát vòng 10 (sơ đồ b) để thu và tháo bùn cát. Hành lang dạng vòng (bình đồ)
tạo nên dòng chảy vòng hướng ngang nâng cao khả năng rữ
129
quả tháo cát của loại này yếu, để tránh bùn cát tràn vào cửa lấy nước khi tháo cát thì
phải nâng cao ngưỡng lấy nước so với đáy sông.

Hình 10-10. Một số sơ đồ cửa lấy nước.
a) Cửa lấy nước bờ không có hành lang tháo cát ở ngưỡng (ngưỡng đặc): 1- cửa lấy nước;
2- ngưỡng lấy nước; 3- lỗ tháo cát; 4- đập tràn; 5- kênh dẫn; 6, 7- hệ thống hướng dòng.
b) Cửa lấy nước chính diện: 1- ngưỡng lấy nước; 2- lỗ tháo cát đáy; 3- đập tràn;
4- tường hướng vòng; 5- kênh dẫn; 6- thiết bị hướng dòng.



Để chống bùn cát đáy vào cửa lấy nước, một biện pháp hữu hiệu là đặt các hệ
thống hướng dòng và hướng dòng đáy (hình 10-10); hướng dòng nước trong về cửa lấy
át đáy về cửa xả cát Kích thước các tấm hướng có thể lấy như
= 0,7 - 1,1) h, l
L
= (0,9 - 3) h, h
L
= (0,14 - 0,67) h, β = 16 - 20
0
.
Chiều cao và chiều rộng của hành lang xói rữa bùn cát và hành lang thu cát được
xác định qua tính toán và không lấy nhỏ hơn 0,5 - 0,7 m. Khi trong bùn cát có chứa
cuội sỏi lớn thì tốc đọ dòng chảy trong hành lang xói rữa lấy không nhỏ hơn 4 - 6 m/s.
Đáy và tường bên để tránh khỏi bị bùn cát cào xước cần được lót bằng đá gơranit, bằng

các tấm gang hoặc bằng thép tấm, thậm chí ở những chỗ có dạng vòng còn dùng vật lót
hai lớp để bảo vệ.
2. Cửa lấy nước đặt chính diện
Cửa lấy nước chính diện là loại cửa lấy nước đặt thẳng góc với hướng dòng chảy
của sông. Trong loại này phổ biến nhất là cửa lấy nước hai tầng có tường hướng vòng
(hình 10-10,b ở trên) tầng trên lấy nước mặt đưa vào kênh dẫn còn tầng dưới tháo bùn
cát đáy về hạ lưu. Ngưỡng cửa lấy nước 1 dặt vuông góc với hướng dòng chảy sông. Để
tránh gây sự co hẹ
p dòng chảy và sinh vùng phểu nước ở đoạn tiếp giáp giữa ngưỡng và
kênh dẫn người ta kéo dài các tường phân cách 4 thành tường hướng vòng. So với của
lấy nước bờ đã trình bày ở trên thì do tầng tháo bùn cát bên dưới thẳng, do vậy bùn cát
khi tháo không bị khuấy đục tầng nước trong bên trên. Nhược điểm của cửa lấy nước
chính diện hai tầng là làm co hẹp tuyến đập tràn, đối với lòng sông hẹp thì nhược điểm
này gây khó khăn cho việc tháo vật nổi như rác rưởi và cây trôi ; nhược điểm nữa là
kết câu cửa lấy nước loại này phức tạp hơn.

nước và hướng bùn c
sau:
γ = 10 -13
0
, a (




130
3. Cửa lấy nước lưới đáy

Hình 10-11. Cửa lấy nước lưới đáy.

Cửa lấy nước lưới đáy được dùng ở các đoạn sông miền núi có lưu lượng thay
ổi nhiều và mang nhiều bùn cát. Cửa lấy nước này là một đập thấp, bên trong thân đập
ố trí hành lang nhận nước, có lưới dậy bên trên 5 (hình 10-11). Nước qua lưới chảy
ào hành lang nhận nước, rồi dồn về ngăn 10 có tràn bên 12 để tháo nước thừa về lại
sông, sau đó qua van đ
iều tiết lưu lượng 13 chảy vao kênh dân 15. Cao trình ngưỡng
ủa đập lấy nước 5 lấy cao hơn đáy sông 1- 2 m, hoặc 3 - 5 m (nếu có bể lắng cát trong
ành phần đầu mối và bể lắng đặt ở sau van điều tiết 13). Lưới chắn rác đậy trên hành
ng nhận nước làm bằng các thanh thép ở dạng phân đoạn tháo lắp được với chiều rộng
- 2 m, còn chiều dài được xác định từ lưu lượng c
ần lấy. Để giảm lượng rác đọng trên
i nhận nước cần chọn hình dạng và khoảng cách thanh lưới thích hợp. Trong nhiều
ường hợp, trên lưới mịn còn đặt thêm tầng lưới thô để chịu va đập của từ các hòn đá
n. Khoảng các giữa các thanh lưới thô lấy 5 - 10 cm. Độ nghiêng của lưới theo chiều
iảm xuống hạ lưu là 0,1 - 0,2 để bùn cát đáy dễ dịch chuyển trên lưới. Đ
áy hành lang
hận nước cần có độ dốc đủ để vận chuyển bùn cát qua lưới. Việc tháo bùn cát trước khi
a nước vào kênh được tiến hành qua hành lang tháo cát 14.


đ
b
v
c
th
la
1

lướ
tr
lớ
g
n
đư








131
X. 4. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC DƯỚI SÂU ( LẤY NƯỚC CÓ ÁP)
Công trình lấy nước dưới sâu (hay lấy nước áp lực) có ba kiểu đặc trương: Lấy
nước kiểu đập, lấy nước kiêủ bờ và lấy nước kiểu tháp. Hình (10-12) trình bày các kiểu.

Hình 10-12. Sơ đồ phân loại cửa lấy nước dưới sâu.
I- kiểu đập; II- kiểu bờ; III- kiểu giếng bờ; IV- kiểu bờ gian ngầm; V- kiểu tháp.
Đôi khi còn bố
t kết cấu giếng (sơ đồ III) hoặc trong



1- lổ nhạn nước; 2- ngưỡng; 3- lưới chắn rác; 4- rãnh van sửa chữa; 5- rảnh van công tác; 6- ống
thông khí; 7- doạn chuyển tiếp; 8- đường dẫn hoặc ống turbine; 9, 10- van đĩa; 11- ống bình áp.

-

Cửa lấy nước kiểu đập (hình 10-12, sơ đồ I) . Cửa lấy nước kiểu này được bố
trí trong thân đập bê tông hoặc đập bêtông cốt thép, nằm trên tuyến áp lực của đập. Chủ
yếu chúng được dùng trong thân đập, đôi khi dùng trong các TTĐ hổn hợp;
- Cửa lấy nước kiẻu bờ (hình 10-12, sơ đồ II). Cửa lấy nước là kết cấu bêtông
cốt thép được đặt trực tiếp ở mái b
ờ dốc và trong đó bố trí trí tất cả các trang thiét bị của
ó. Kiểu nầy được dùng cho các TTĐ kiểu đập, đường dẫn và hỗn hợp n
trí các trang thiết bị của cửa lấy nước bờ trong mộ
ột giam n ngầm đặt cửa van (sơ đồIV).
- Cửa lấy nước kiểu tháp (hình 10-12,sơ đồ V). Cửa lấy nướ
c này là một cái tháp
đứng riêng có các lỗ nhận nước bố trí trên cả chu vi hoặc trên một phần tháp. Kiểu lấy
nươc này thường dùng cho TTĐ đập làm bằng vật liệu địa phương và đập vòm.









X. 4. 1. Cấu tạo cửa lấy nước dưới sâu kiểu đập
132

1. Cửa lấy nước nhà máy TĐ ngang đập


Hình 10-13. Các sơ đồ cửa lấy nước TTĐ ngang đập.

1- rãnh van sửa chữa; 2- rãnh lưới chắn rác; 3 tường ngực; 4- ống thông khí; 5- tràn xả lũ.


Cửa lấy nước của TTĐ ngang đập được xây dựng thành khối với nhà máy và
chịu áp lực nước từ phía thượng lưu (xem hình chương nhà máy).Trụ pin chính
đồng thời là tường của buồng xoắn turbine, nó phân cách buồng xoắn ống xả của khối tổ
máy với các tổ máy bên cạnh. Chiều dày các trụ pin chính thường từ 1,5 - 2,5 m, khi
giữa các tổ máy có đặt khe lún thì chiều dày trụ pin có thể lên tới 3 - 6 m. Để giảm bề
r
ộng và trọng lượng cửa van, khi khoảng cách giữa các trụ pin lớn (từ 10 - 12 m trở lên)
người ta xây trụ pin phụ (trụ pin trung gian) ở giữa các trụ pin chính với độ dày trụ từ 1
- 1,5 m.
Kích thước phần vào cửa lấy nước được chọn tuỳ vào tổn thất cột nứơc qua lưới
chắn rác và tình trạng rác bám trên lưới, thường lấy chiều rộng cửa lấy nước bằng chiều
rộng phần vào buồ
ng xoắn. Còn chiều cao của nó phải kết hợp với chiều rộng sao cho
ận tốc giảm tổn thất thuỷ lực, thường vận tốc này từ 1 - 1,2 m/s.
Chiều dài cửa lấy nước (chiều dòng chảy) chọn trên cơ sở đủ bố trí lưới chắn rác, các
rãnh van và đủ kích thước tiến hành lắp ráp sửa chữa vận hành thiết bị của cửa lấy nướ
c.
Hình (10-13) trình bày một số sơ đồ bố trí cửa lấy nước của TTĐ lòng sông:
- Sơ đồ I: trong thành phần cửa lấy nước có xây tường ngực để chắn các vật nổi
bảo vệ cửa van, lưới chắn rác khỏi vị vất nổi va đập và làm cho dòng chảy vào buồng
xoắn được thuận dòng. Mép dưới tường ngực đặt sâu tối thiểu dưới mực nước chết từ
0,5 đến 1,5 m để bảo đảm vật nổi không chui qua và không tạo phểu nước trước cửa lấy
nước. Tường ngực được xây dựng khi trong dòng chảy có nhiều vật nổi lớn.
- Sơ đồ II: cửa lấy nước này không có thành phần tường ngực, được dùng ở nơi
không
v qua lưới dễ dọn rác và
có vật nổi nguy hiểm. Cách bố trí này sẽ rút ngắn chiều dài cửa lấy nước, tuy

dòng chảy không thuận lắm tuy nhiên tổn thất thu
ỷ lực cũng không lớn do ngắn.
133
turbine. Ở sơ đồ IV, các lưới chắn rác thô đặt xa nhà máy, ở
sơ đồ V
ọn rác cũng khó khăn.
Thông thường vận tốc dòng chảy qua lưới chắn rác từ 1 - 1,2 m/s. Nếu cửa lấy nước đặt
dưới sâu không đòi hỏi phải vớt rác thường xuyên thì vận tốc dòng chảy trên lưới không
được vượt quá 0,5 - 0,6 m/s và khi vớt rác phải dừng máy. Vị trí lưới chắn rác thông
thường đặt tr
ước van sửa chữa để tránh rác rưởi lấp nhét vào rãnh van. Tuy nhiên trong
trường hợp dòng chảy ít rác có thể đặt lưới chắn rác sau van sửa chữa và trước van công
tác hoặc có thể đặt lưới chắn rác chung rãnh với van sửa chữa. Thao tác van sửa chữa và
nâng lưới chắn rác bằng cầu trục di động. Riêng đối với van công tác yêu cầu đóng
nhanh thì cần phải đặt thiết bị đóng nhanh tĩnh tại để thao tác van này, còn khi đưa van
đi sửa chữ
a thì dùng cầu trục di động chung với lưới chắn rác và van sửa chữa.
Hình (10-14) sau đây trình bày cấu tạo của một số cửa lấy nước trong đập bê
tông trọng lực.
- Cửa lấy nước ở sơ đồ (a) có độ ngập sâu của tường ngực dưới MNC không lớn
và tường ngực kết hợp hướng dòng chảy vào cửa thuận dòng, đường ống áp lực đặt hở
sau hạ lư
u đập bê tông do vậy cần dùng van công tác loại đóng nhanh. Nhờ khoảng cách
từ tường ngực trên lưới chắn
o vậy
lưới chắn rác đặt cố định và không tiến hành dọn rác thường xuyên. Do đăt sâu nên vận
c qua

- Sơ đồ III: Cửa lấy nước này có lưới chắn rác đặt nghiêng một góc từ 60 đến
65

0
để dễ cào rác. Ở vùng khí hậu khăc nghiệt người ta bố trí thiết bị dọn rác trong nhà
kín.
- Sơ đồ IV và V: là cửa lấy nước với lưới chắn rác đặt cách xa phần vào của
buồng turbine. Cách bố trí này, khi dọn rác trên lưới chắn rác không làm ảnh hưởng
nhiều đến sự làm việc của
: giữa lưới chắn rác và cửa vào buồng turbine có lỗ
thông để lấy nước từ khoang
tổ máy bên cạnh; việc sửa chữa lưới chắn rác được tiến hành khi đóng van sửa chữa.
- Sơ đồ VI và VII là cửa lấy nước cử TTĐ với turbine capxun, tuỳ thuộc vị trí
của tổ máy capxun mà lưới chắn rác có thẻ đặt thẳng đứng hoặc đặt xiên.

2. Cửa lấy nước của TTĐ nhà máy sau và trong thân đập
Ở trạm thuỷ điện áp đập, cửa lấy nước được bố trí phần lớn tiếp giáp mặt thượng
lưu đập hoặc trong thân đập. Để tránh tạo phểu trước cửa lấy nước, trong mọi trường
hợp đỉnh phần vào của cửa phải thấp hơn mực nước chết tối thiểu từ 0,5 - 1 m. Vị trí đặt
cửa lấy nước càng sâu dưới mự
c nước dâng bình thường thì đường ống áp lực càng
ngắn, tuy nhiên kết cấu và lực nâng thiết bị càng lớn, công việc d
đến tường giữa tương đối lớn nên do vậy vận tốc phân bố
rác tương đối đều.
- Cửa lấy nước ở sơ đồ (b) và (c): cửa được đặt khá sâu dưới MNDBT d
tố lướ
i phải giảm nhỏ, muốn vậy phải tăng diện tích lưới.bằng cách chìa lưới ra
phía hồ và dùng lưới vòng. Trường hợp nầy, có thể giảm kích thước cửa lấy nước bằng
cách chỉ đặt van sửa chữa đặt ở cửa, còn van công tác đặt ngay trước turbine (sơ đồ c).

Hình 10-14. Cửa lấy nước của TTĐ kiểu áp đập, đập bê tông trọng lực
a) luới chắn rác tháo lắp được; b) lưới chắn rác đặt cố định dọn rác bình thờng;
c) lưới chắn rác đặt cố định không dọn rác; d) cửa lấy nước kết hợp tràn xả lũ.

-
Cửa lấy nước ở sơ đồ (d) là cửa lấy nước kết hợp với tràn xả lũ, nhà máy đặt
trong thân đập. Ở cửa lấy nước kiểu này van công tác dùng loại van đĩa hoặc van cầu
đặt trong buồng bê tông riêng dưới ngưỡng tràn.
- Cửa lấy nước xi phông: Hình (10-15,a) trình bày kiểu cửa lấy nước xi phông,
lỗ nhận nước của nó nhúng dưới MNC và được đạy bằng lưới chắn rác 1, dọn rác bằng
ị, dù chân
g ớc.
đập
.).
1- tường ngực; 2- van sửa chữa; 3- van sửa chữa - sự cố; 4- lưới chắn rác; 5- ống thông khí;
6- ống bình áp; 7- thiết bị nâng thuỷ lực; 8- ống dẫn nước vào turbine.


gàu ngo
ạm 3. Dùng cầu truc di động để thao tác các thiết b ng thiết bị tạo
sẽ ngừng cấp nưkhông 4 để hút nước (hoặc dùng tia phun xiết), khi phá chân khôn
ê t ng cố

3. Cửa lấy nước của đập b ô t thép
δ Hình (10-15, ,b) trình bày một số cửa lấy nước được dùng đối với TTĐ có
bằng bêtông cốt thép (đập vòm trọng lực, vòm mỏng, đập liên vòm, đập trụ chống
134

Hình 10-15. Cửa lấy nước của đập bêtông cốt thép.
1- lưới chắn rác; 2- van sửa chữa; 3- van công tác; 4- máy nâng thuỷ lực

- Cửa lấy nước của đập vòm và đập vòm trọng lực (hình 10-15,δ) được bố trí ở
công xôn nhô ra phía hồ để không làm giảm sức chịu của đập. Cửa lấy nước kiểu này
thường có độ ngập sâu lớn nên lưới chắn rác đặt cố định, không tiến hành dọn
công tác được đặt trước trrbine.
rác. Van
- Cửa lấy nước trong đập trụ chống (hình 10-15,b): cửa lấy nước của đập trụ
chống thường đặt không sâu và thường chỉ đặt lưới chắ
n rác và van sửa chữa còn van
công tác đặt trên đường ống ngoài cửa lấy nước, trước buồng xoắn của turbine.

X. 4. 2. Cửa lấy nước đặt bên bờ
Gọi là cửa lấy nước bờ vì cửa lấy nước đặt ở trên bờ của hồ chứa, chúng được sử
dụng cho TTĐ đường dẫn hoặc sau đập khi chiều dài tuyến đập hẹp không đủ bố trí các
công trình đầu mối và điều kiện địa chất của bờ tốt. Tuỳ điều kiện cụ thể có thể có
những kiểu tiêu biểu sau:
135