thiết kế sơ bộ ttđ trên sông spêpook thuộc hệ thống sông đồng nai nằm ở tỉnh đăc lắc

đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
Lời nói đầu
Thuỷ năng là một dạng năng lợng tiềm tàng trong nớc. Năng lợng tiềm
tàng đó thể hiện dới ba dạng: Hoá năng- nhiệt năng - cơ năng
Hoá năng của nớc thể hiện trong việc làm thành các dung dịch muối hoà
tan , các loại trong nớc sông đẻ biến thành năng lợng . Nhiệt năng của nớc
sinh ra do sự chênh lệch nhiệt đọ giữa các lớp nớc trên mặt và dới đáy
sông,biển,giữa nớc trên mặt đất và trong các mỏ nớc ngầm . Hai dang năng l-
ợng của nớc nêu trên tuy có trữ lợng lớn , nhng phân bố rời rạc khó khai thác .
Cơ năng của nớc thể hiện trong ma , trong dòng chảy của sông suối ,
trong sóng nớc và thuỷ triều . Trong đó năng lợng của dòng sông là nguồn
năng lợng rất lớn và khai thác thuận tiện hơn cả.Trong khi đó sông suối nhỏ đ-
ợc phân bố ở nhiều nơi, việc xây dựng trạm thuỷ điện và việc sử dụng thiết bị
điện lại đơn giản hơn so với việc sử dụng các năng lợng khác.
Do những đặc điểm trênviệc sử dụng thuỷ năng để phát điện đã trở
thành phổ biến . Kể từ năm 1934 tại Pháp , sau đó tại Nga , ngời ta đã chế tạo
thành công các turbin nớc để phát điện. Cho đến nay việc sử dụng các turbin
nớc để phát điện ngày càng phát triển mạnh mẽ hơn.
Tại nớc ta có trên 1000 con sông suối với trữ năng tiềm tàng rất lớn .
Trong đó có các con sông Đà , sông Lô , hệ thống sông Đồng Nai có nguồn
năng lợng lớn hơn cả .
Những năm gần đây nhịp độ phát triển của Việt Nam ngày càng tăng,
đặc biệt là nhà máy điện Hoà Bình . Một công trình lớn nhất khu vực Đông
Nam á đem lại nguồn lợi kinh tế rất lớn . Bên cạnh đó các nhà máy thuỷ điện
Thác Bà ,Thác Mơ,Trị An,Yalyđang đóng góp tích cực cho công ngiệp hoá
hiện đại hoá đất nớc.
Hiện nay chúng ta đang tiến hành khẩn trơng việc nghiên cứu khai thác
thuỷ năng và lợi dụng tổng hợp nguồn nớc ở các con sông lớn nhỏ trên khắp
đất nớc.Hệ thống sông Đồng Nai đợc chú ý quan tâm hơn cả bởi trên hệ thống
này sẽ đợc xây dựng nhiều nhà máy thuỷ điện, tiến tới sẽ hình thành một hệ
thống các bậc thang thuỷ điện .

Với đồ án tốt ngiệp của tôi đợc giao thiết kế sơ bộ TTĐ trên sông
Spêpook thuộc hệ thống sông Đồng Nai nằm ở tỉnh Đăc Lắc với những tài liệu
thiết kế cần thiết sau:
Nhiệm vụ của công trình
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

1
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
Tài liệu về địa hình
Tài liệu về địa chất
Tài liệu về khí tợng thuỷ văn
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

2
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
Phần I: Tổng quan
Ch ơng I: kháI quát về công trình
1.1. Đặc điểm vị trí địa lý
* Vị trí và sự hình thành lu vực:
- Hồ trớc của trạm thuỷ điện nằm trên sông Eakrông thuộc một đoạn
sông Spêpook thuộc tỉnh Đăc Lắc
- Trực tuyến đập theo hớng Tây Bắc - Đông Nam
1.2.Đặc điểm địa hình - địa chất
I.Đặc điểm địa hình
Địa hình sông Spêpook chảy trên lãnh thổ Việt Nam theo hớng Bắc và
Tây Bắc, qua vùng địa thế đa dạng và phức tạp, nhiều núi non hiểm trở, xen kẽ
đầm lầy rừng rậm, rừng tha và các vùng đất thoai thoải phủ cỏ và các cây thấp.
Địa hình lu vực sông này có thể chia làm 3 đoạn nh sau:

- Đoạn I: Từ thợng lu buôn Tulanh, vùng núi cao có độ trung bình
1000m, dân c tha thớt, xa trục lộ giao thông chính và cơ sở kinh tế hầu nh
không có gì.
- Đoạn II: Từ buôn Tulanh đến buôn Bray, địa hình có độ cao trung bình
450m
ữ
500m, thung lũng của khu vực chủ yếu là đầm lầy, có những hồ chứa
nớc thiên nhiên khá to nằm giữa các dãy núi, ăn thông với sông. Phía trên
buôn Bray là hợp lu của hai dòng Eakrông và Krôngkro, lu vực nói chung còn
hoang vắng, ít ngời, giao thông khó khăn.
- Đoạn III: Phần còn lại đến biên giới Việt Nam - Campuchia. Đoạn
sông này chảy siết, độ dốc lớn và độ uốn cong lớn, nhiều thác ghềnh, lu vực
phần lớn là đồi núi thấp, thoai thoải, độ cao trung bình là 280
ữ
300m, do đờng
quốc lộ 14 cắt ngang sông ở đoạn gần tuyến công trình, dân c chỉ tập trung
gần đờng quốc lộ và ven sông
II.Điều kiện địa chất công trình vùng xây dựng
- Công trình xây dựng dự định ở thợng lu phần lớn nằm trên nhánh sông
Krôngkro, khu vực này nằm trong cấu tạo Đắk lu thuộc đới uốn nếp Đà lạt.
Các lớp địa chất tạo thành ở đây thuộc lớp trầm tích Juza hệ tầng bản đơn T
1-2
và phun trào Bazan độ tứ cuội kết và vối nhét, thế nằm của nó tạo thành bộ uốn
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

3
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
nếp, có hớng nằm Tây - Tây- Nam hoặc Đông Nam, trong lu vực có một vài
nếp gãy kiến tạo cắt qua theo hớng Tây Bắc - Đông Nam ở phía Tây Bắc

Đrâylinh ở vùng Krongpack có khe nứt khe nứt theo hớng Đông Bắc từ buôn
Bray về thợng nguồn có các trầm tích đội tứ gồm các cuội , sỏi cuội, đá tảng
và đá Granit
III.Đặc điểm khí tợng thuỷ văn
1. Nhiệt độ
Nhiệt độ cao nhất thờng xuất hiên tháng 4 đạt tới 39
ữ
40
o
C thấp nhất vào
tháng 12 xuống tới 7
ữ
4
o
C, nhiệt độ trung bìn năm tăng 23
ữ
24
o
c ( theo tài
liệu của trạm khí tợng Buôn Mê Thuật)
2. Độ ẩm
Lợng bình quân 82,4%, nhỏ nhất 40,5%. Tháng có độ ẩm lớn nhất là
tháng 9, tháng có độ ẩm thấp nhất là tháng 3. Khí hậu Buôn Mê Thụt mang
tính chất khí hậu cao nguyên trung bộ
3. Chế độ ma
Mùa ma bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10, bão thờng xảy ra vào tháng 9,
tháng 10, ma lớn nhất vào tháng 8,9,10. Trong lu vực có một số tram đo ma:
Buôn Mê Thuật
Krong Bruc
Ch Hlam

Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

4
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
4. Tài liệu dòng chảy
Trong lu vực có một số trạm đo thuỷ văn nh:
Draylinh
Buôn Mê Thuật
Krong Buk
Trạm thuỷ văn Draylinh với diện tích lu vực 8880 km
2
có 12 năm tài liệu
dòng chay, là trạm thủy văm đáng chú ý nhất, dòng chảy năm bình quân ở 1 số
tuyến theo các tần suất, ở đây chỉ lấy chế độ dòng chả ở tuyến công trình.
Phân phối dòng chảy các tháng trong năm đợc tính toán theo mô hình
trạm Đraylinh
1.3. Tình hình vật liệu xây dựng
Vật liệu tại chỗm theo khảo sát chung trong vùng vật liệu khá phong phú,
chúng phân bố rộng rãi bao gồm các loại đá, cát, cuội, sỏi, đất.
1.Đá
Đá phân bố rộng rãi trong phạm vi công trình và lân cận bao gồm các loại
đá granít, bazaít
2. Vật liệu cát, cuội sỏi
Vùng xây dựng công trình lòng sông thoải dần nên, về phía thợng lu của
công trình có nhiều bãi bồi lớn, đó là nơi tập trung các bãi cuội, sỏi, cát có trữ
lợng lớn.
3. Các loại vật liệu khác
Về xi măng, sắt thép, do ở địa phơng cha phát triển về ngành này nên
phải đi mua ở nơi khác

Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

5
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
1.4. Tình hình giao thông vận tải
Mạng lới giao thông trong vùng cha phát triển, chỉ có đờng mòn nối các
khu dân c trong vùng, nhng có một thuận lợi là giao thông bằng đờng thuỷ
1.5. Yêu cầu về sử dụng nớc
- Công trình trạm thuỷ điện đợc xây dựng chủ yếu cho phát điện và cung
cấp điện cho địa phơng.
- Vấn đề tới và giao thông thuỷ ở phía thợng lu, hạ lu công trình cũng đợc
đặt ra, nhng do sự phát triển kinh tế, nhu cầu có sử dụng của địa phơng không
đòi hỏi phải nhất thiết có, nên khi hồ chứa hình thành thì yêu cầu này vẫn đảm
bảo.
1.6. Chọn tuyến công trình
Trên cơ sở những tài liệu thăm dò, khảo sát và điều tra cơ bản nh điều
kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn, vật liệu xây dựng, dân sinh kinh tế. Tiến hành
so sánh các phơng án tuyến công trình trong giai đoạn quy hoạch thuỷ lợi,đặc
biệt là quy hoạch thuỷ năng, và quyết định chọn tuyến BBB là tuyến công trình
đợc coi là hợp lý nhất vì những lý do sau đây:
-Địa hình thuận lợi, tuyến đập đợc bố trí giữa hai khe núi nh vậy giảm đ-
ợc khối lợng đào đắp
-Về địa chất: Địa chất khu vực xây dựng có nền đá cứng, ít nứt nẻ. Nh
vây đảm bảo tốt vấn đề ổn đình của Công trình, giảm nhỏ khối lợng sử lý nền
móng.
-Bố trí Công trình liên quan đợc thuận lợi nh: đập dâng, đập tràn và các
đập phụ khác.
-Vấn đề bố trí hiện trờng thi công đợc thuận tiện, tại vị trí xây dựng Trạm
thuỷ điện địa hình khá bằng phẳng, tiện cho việc bố trí và xây dựng đờng giao

thông. Đập chính đợc xây dựng gần bãi vật liệu, tiện cho việc vận chuyển,
giảm đợc giá thành xây
Ch ơng II
tàI liệu thiết kế công trình
2.1. ý nghĩa và nhiệm vụ của Trạm thuỷ điện CT
4
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

6
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
I. ý nghĩa
Qua tình hình của tỉnh Đắc Lắc và lu vực sông Spêpook thấy việc xây
dựng Trạm thuỷ điện CT
4
có ý nghĩa lớn với cả vùng, có tác dụng thúc đẩy sự
phát triển kinh tế của cả vùng và của tỉnh, thúc đẩy sự phát triển kinh tế của
các ngành sử dụng điện, nớc đảm bảo cung cấp điện tại chỗ. Đồng thời đóng
góp cho hệ thống điện quốc gia một lợng điện năng đáng kểm đời sống ngời
dân nâng cao.
II.Nhiệm vụ
Trạm thuỷ điện CT
4
có nhiệm vụ chính là phát điện. Ngoài ta còn có thể
lợi dụng tổng hợp: phòng lũ, tới, giao thông, dịch vụ
2.2.Tài liệu thiết kế
1. Bình đồ lu vực: Tỷ lệ 1
ữ
500
2. Đờng đặc tính lòng hồ

Z
tl
(m) 340 435 436 437 438
F(km
2
) 4,8 6,8 7,6 8,1 8,2
W.10
6
.m
3
267,9 405,8 569,12 636,0 645,0
3. Quan hệ: Q ~ Z
h
Q( m
3
/s) 47,4 64,0 99,1 124 210
Z
hạ
(m) 412,2 412,4 413,1 413,4 414,9
Q( m
3
/s) 500 1000 1500 2000 2500
Z
hạ
(m) 415.6 417.2 418.1 419.2 420.3
I. Tài liệu thuỷ văn
1.Tài liệu nớc đến của 3 năm điểm hình
Tháng 1 2 3 4 5 6
Q
th

10% 90 74 59 49 85.5 133
Q
th
50% 75 47.2 30.1 29.2 38.8 61.8
Q
th
90% 38.2 25.8 17.2 17.2 42.2 47.2
Tháng 7 8 9 10 11 12
Q
th
10% 138 157 413 460 180 122
Q
th
50% 182 151 298 264 144 136
Q
th
90% 55,4 125 205 255 107 66,1
2.Tài liệu ma và bốc hơi
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

7
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
- Bốc hơi
Tháng 1 2 3 4 5 6
h(mm) 52 60 73 72 37 20
Tháng 7 8 9 10 11 12
h(mm) 22 21 19 20 26,5 27,5
- Ma
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

X
i
(mm) 1,7 6,4 25,5 86,3 228 232 268 325 307 221 69,5 194
w% 79,8 72,8 73,7 81,8 85,4 87,1 87,8 88,7 87,3 85,5 83,3 82,1
Lu lợng ma của cả năm là 1790 mm
II.Các tài liệu khác
Tuổi thọ Công trình : T=50 năm
Hàm lợng bùn cát trong nớc là :

bc
=0,081kg/m
3
Hàm lợng riêng bùn cát

bc
= 1,5 T/m
3
Chế độ dòng chảy ở tuyến Công trình
F
lv
(km
2
) Qđến ( m3/s) Mo ( l/s-km2)

C
v

C
s
Q

p %
(m
3
/s)
10% 50% 90%
3860 123 32 0,25 2.C
v
164 121 86
Và các tài liệu khác
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

8
®å ¸n tèt nghiÖp thiÕt kÕ s¬ bé tr¹m thuû ®iÖn CT4
biÓu ®å quan hÖ z
tl
& f
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 1 2 3 4 5 6
F ( km

2
)
Ztl (m)
biÓu ®å quan hÖ f & v
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700
V ( 10
6
m
3
)
F (km
2
)
Svth: ng« hång thanh-líp 41®
1

9
®å ¸n tèt nghiÖp thiÕt kÕ s¬ bé tr¹m thuû ®iÖn CT4
biÓu ®å quan hÖ z
tl

& v
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 1 2 3 4 5 6
V ( 10
6
m
3
)
Z
tl
biÓu ®å quan hÖ q ~ z
hl
412
412.5
413
413.5
414
414.5
415
415.5

50 70 90 110 130 150 170 190 210 230
Q
Zhl
Svth: ng« hång thanh-líp 41®
1

10
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
Phần II: Tính toán thuỷ năng
Ch ơng i: khái niệm cơ bản
1.1 mục đích
Mục đích tính toán thủy năng là xác định các thông số cơ bản của hồ
chứa và trạm thủy điện:
1. Thông số của hồ chứa:
- Mực nớc dâng bình thờng (MNDBT).
- Mực nớc chết ( MNC ), hay là độ sâu công tác (h
ct
).
- Dung tích hữu ích ( V
hi
).
2. Thông số năng lợng trạm thủy điện(TTĐ):
- Công suất bảo đảm (Nbđ).
- Công suất lắp máy (Nlm).
- Điện lợng bình quân nhiều năm (Enn).
- Số giờ lợi dụng công suất lắp máy (h).
3. Các cột nớc đặc trng của TTĐ:
- Cột nớc lớn nhất (H
max
).

- Cột nớc nhỏ nhất (H
min
).
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

11
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
- Cột nớc bình quân (H
tb
).
- Cột nớc tính toán (H
tt
).
Các thông số đó làm cơ sở cho việc tính toán chọn thiết bị cho nhà máy,
xác định kích thớc đờng dẫn nhà máy, công trình thủy công và các vấn đề liên
quan khác.
2-2 phơng thức khai thác thủy năng
Việc chọn phơng thức khai thác thủy năng phải dựa vào điều kiện cụ thể
của từng công trình, điều kiện thiên nhiên, điều kiện địa chất, đia chất thuỷ
văn, bản đồ địa hình và tình hình kinh tết xã hội để lựa chọn.
Qua việc nghiên cứu các tài liệu nêu trên tôi có nhận về khu vực xây
dựng TTĐ CT4 nh sau:
- Công trình TTĐ CT4 là một trạm trên sông Spêpook. Do địa hình thuận
lợi, tuyến đập đợc bố trí giữa hai khe núi, nh vậy sẽ giảm đợc khối lợng đào
đắp.Và ta dựa vào tài liệu bình đồ khu vực xây dựng công trình thuỷ điện CT4
đã cho. Dựa vào các nhận xét trên tôi chọn phơng thức khai thác kiểu nhà máy
thuỷ điện sau đập vậy ta chọn phơng thức khai thác thuỷ năng kiểu đập dâng
tạo cột nớc.
2-3 CHọN MứC BảO tính toán

I. khái niệm về mức bảo đảm tính toán:
1. ý nghĩa của mức bảo đẩm tinh toán
Ta biết rằng tình hình làm việc của Trạm thuỷ điện(TTĐ) luôn phụ thuộc
vào tình hình thuỷ văn. Trong điều kiện lu lợng thiên nhiên thuận lợi thì TTĐ
đảm bảo an toàn cung cấp điện, còn trong những năm ít nớc thì TTĐ không
đảm bảo cung cấp điện an toàn. Mặt khác đối với một số TTĐ kiểu đập có cột
nớc thấp thì TTĐ có thể không đảm bảo cung cấp điện ngay trong mùa nhiều
nớc (do mực nớc ở hạ lu dâng cao ngay trong thời kỳ này, làm cho cột nớc của
TTĐ giảm nhiều). Khi đó ta phải cắt giảm các hộ dùng điện, điều đó cũng có
nghĩa là sẽ gây ra thiệt hại đối với nền kinh tế Quốc dân.
Do vậy để đặc trng cho mức bảo đảm an toàn cung cấp điện của TTĐ, ng-
ời ta đa ra chỉ tiêu P
tt
gọi là mức bảo đảm an toàn hay tần suất.
Mức bảo đảm đợc tính theo công thức sau:
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

12
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
100%
hành vậngian thời Tổng
th ờng binh việclàm gian Thời
P
ì=
Tức là trong suốt thời gian làm việc (vận hành), TTĐ sẽ đảm bảo cung
cấp điện bình thờng trong P% tổng thời gian còn (100-P)% thời gian không thể
cung cấp đầy đủ công suất và điện lợng do tình hình thủy văn bất lợi.
2. Nguyên lý lựa chọn mức bảo đảm
Mức bảo đảm đợc dùng để xác định các thông số của TTĐ và dùng để

xác định vai trò của TTĐ trong cân bằng công suất của hệ thống gọi là mức
bảo đảm tính toán (P
tt
).
Ta thấy nếu P
tt
mà tăng lên thì công suất bảo đảm của TTĐ (N
bđ
) sẽ
giảm xuống, có nghĩa là công suất tất yếu của TTĐ sẽ giảm xuống. Điều đó
đồng nghĩa với việc:
- Vốn đầu t vào TTĐ giảm đi một lợng (

K
TĐ
), nhng do N
ty
TĐ
giảm =>
N
lm
NĐ
tăng lên (do cân bằng hệ thống điên) => vốn đầu t vào nhà máy Nhiệt
điện tăng lên một lợng (

K
NĐ
), nhng

K

NĐ
tăng >

K
TĐ
giảm => Vốn đầu
t của toàn bộ hệ thống tăng lên. Nhng thời gian bảo đảm an toàn tăng lên, làm
cho thiệt hại do thiếu điện giảm.
Do vậy P
tt
tốt nhất là tần suất làm cho tổng chi phí (có xét đến thiệt
hại) của hệ thống là nhỏ nhất.
3. Nguyên tắc chọn P
tt
:
Việc tính toán thiệt hại do thiếu điện là rất phức tạp và trong nhiều trờng
hợp chúng ta không thể thực hiện đợc nếu nh không đa ra một số giả thiết ban
đầu. Cho nên việc xây dựng mức bảo đảm tính toán thờng đợc tiến hành theo
kinh nghiệm và theo các định mức. Cụ thể là:
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

13
P%
100%
N
N
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
Để chọn mức bảo đảm tính toán của TTĐ ngời ta dựa vào các nguyên tắc
sau:

+.Công suất lắp máy của TTĐ càng lớn thì mức bảo đảm phải chọn càng
cao, vì thiệt hại do chế độ làm việc bình thờng của TTĐ có công suất lắp máy
lớn bị phá vỡ nghiêm trọng so với trạm có công suất lắp máy nhỏ.
+Trạm thuỷ điện có công suất càng lớn so với tổng công suất của toàn hệ
thống điện lực thì mức bảo đảm tính toán phải chọn càng cao, vì khi TTĐ
không làm việc bình thờng thì công suất thiếu hụt khó bù hơn so với các trạm
nhỏ, nhất là trong thời kỳ công suất dự trữ đã sử dụng gần hết.
+Các hộ dùng điện càng quan trọng về mặt khinh tế, khoa học kỹ thuật
thì mức bảo đảm tính toán của trạm cung cấp điện càng cao vì lẽ nếu thiếu
điện tổn thất sẽ càng nghiêm trọng.
+Nếu trạm thuỷ điện có hồ điều tiết càng lớn, hệ số điều tiết cao, sự phân
bố dòng chảy trong sông lại tơng đối đều thì có thể chọn mức bảo đảm tính
toán cao mà vẫn lợi dụng đợc phần lớn năng lợng nớc thiên nhiên. Trong trờng
hợp không có hồ điều tiết dài hạn, muốn lợi dụng năng lợng nớc đợc nhiều
không nên chọn mức bảo đảm tính toán cao.
+Nếu TTĐ đóng vai trò chính trong công trình lợi dụng tổng hợp hoặc
chỉ có nhiệm vụ phát điện ngoài ra không còn ngành dùng nớc nào khác tham
gia thì mức bảo đảm tính toán cứ theo các nguyên tắc trên để chọn. Trong tr-
ờng hợp có thể chọn mức bảo đảm khá cao, nhng khi TTĐ chỉ giữ vai trò thứ
yếu trong công trình lợi dụng tổng hợp mức bảo đảm tính toán của TTĐ phải
phục tùng yêu cầu dùng nớc chủ yếu mà chọn thấp hơn cho thỏa đáng.
Kinh nghiệm cho thấy thờng dùng ở mức đảm bảo sau:
- Các trạm thuỷ điện có công suất lớn: N
lm
> 50MW P = 85 - 95%.
- Các trạm thuỷ điện vừa, tỷ trọng công suất không lớn lắm : P=75-
85%
- Các TTĐ nhỏ, làm việc độc lập hoặc tham gia trong hệ thống với tỷ
trọng công suất dới 15 - 20% : P = 50-80%.
III. Chọn mức bảo đảm tính toán cho TTĐ-CT4

Căn cứ vào nhiệm vụ cụ thể của công trình thuỷ điện CT4 với nhiệm vụ
phát điện là chính và theo đánh giá sơ bộ tại tuyến xây dựng công trình TTĐ
CT4 có công suất khoảng ( 200
ữ
400 ) MW Theo tiêu chuẩn TCVN 50-60-
90 chọn mức bảo đảm cho TTĐ CT4 là p=90%.
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

14
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
2.4: Xác định các thông số cơ bản của TTĐ CT4
Nội dung
1)Xác định mực nớc dâng bình thờng (MNBT).
2) Xác định độ sâu công tác (h
ct
), mực nớc chết (MNC), dung tích hữu
ích (V
hi
).
3) Xác định công suất bảo đảm ( N
bđ
), công suất lắp máy ( N
lm
).
4) Tính điện lợng bình quân nhiều năm (
nn
E
____
), số giờ lợi dụng công

suất lắp máy(h
Nln
).
5) Xác định các cột nớc đặc trng của TTĐ CT4.
Các b ớc tính toán:
I .Xác định mực nớc dâng bình thờng (MNBT).
1.Định nghĩa
Mực nớc dâng bình thờng là mực nớc cao nhất của hồ chứa trong điều
kiện làm việc bình thờng của nhà máy thuỷ điện.
Mực nớc dâng bình thờng là một thông số chủ chốt của công trình thủy
điện. Nó có ảnh hởng quyết định đến dung tích hồ chứa, cột nớc, lu lợng, công
suất bảo đảm và điện lợng hàng năm của TTĐ.
Về mặt công trình nó quyết định đến chiều cao đập, kích thớc công trình
xả lũ, số lợng và kích thớc các đập phụ.
Về mặt kinh tế: vùng hồ, nó ảnh hởng trực tiếp đến diện tích vùng ngập
nớc và các tổn thất do nớc ngập ở vùng hồ. Vì vậy việc chọn MNDBT phải đợc
tiến hành thận trọng. Khi tính toán lựa chọn MNDBT cần chú ý đến một số
yếu tố ảnh hởng quan trọng sau:
* Mối quan hệ giữa NMDBT và lợi ích.
+Phát điện: Khi NMDBT tăng thì khả năng phát điện của TTĐ tăng, dẫn
đến điện lơng hàng năm của của TTĐ tăng, nhng đến một lúc nào đó thì độ
tăng giảm do lợng nớc bốc hơi lớn. Trờng hợp có công trình nào đó đã xây
dựng hoặc dự kiến xây dựng ở phía thợng lu công trình thì khi tăng NMDBT
có thể sẽ gây ngập chân công trình phía trên. Nếu độ ngập đó đáng kể sẽ làm
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

15
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
giảm cột nớc phát điện, làm thay đổi chế độ, và điều kiện làm việc của công

trình phía trên.
+Phòng lũ: Khi NMDBT tăng thì dung tích hữu ích tăng, khả năng cắt lũ
lớn do đó giảm bớt biện pháp phòng lũ và thiệt hại phía hạ lu.
+Yêu cầu sử dụng nớc: Khi NMDBT tăng, dung tích hữu ích của hồ tăng,
lu lợng điều tiết tăng, việc cung cấp nớc cho hạ lu tăng.
+Giao thông thủy: Khi NMDBT, dung tích hồ chứa tăng, khả năng
chuyên chở thợng, hạ lu tăng.
* Mối quan hệ giữa NMDBT và chi phí.
Khi NMDBT làm cho chiều dài, chiều cao đập tăng đồng thời cũng ảnh
hởng đến số lợng và kích thớc các đập phụ xung quanh hồ dẫn đến vốn đầu t,
chi phí hàng năm tăng nhanh.
NMDBT tăng, diện tích ngập lụt tăng, nhiều khi giây ngập các mỏ
khoáng sản quí hiếm, gây ngập các di tích lịch sử, thay đổi môi trờng sinh
thái, cảnh quan khu vực xây dựng công trình dẫn đến chí đền bù thiệt hại tăng,
xử lý nền móng và thấm phức tạp. Vì vậy chi phí cho công trình lớn.
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

16
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
2.Xác định mực nớc dâng bình thờng
Việc xác định MNDBT phải dựa trên cở sở phân tích so sánh các phơng
án theo các yếu tố liên quan.
Để xác định đợc hết lợi ích và thiệt hại của từng phơng án là một vấn đề
hết sức khó khăn vì sự ảnh hởng về mặt xã hội và môi trờng là không rõ ràng.
Tuy nhiên để đánh gía về mặt kinh tế cho việc thay đổi MNDBT ngời ta sử
dụng các tiêu chuẩn kinh tế nh sau:
- Gá trị thu nhập dòng quy về thời điểm hiện tại là lớn nhất.

=

+

==
n
1i
t
)i1(
CtBt
CBNPV
Trong đó:
NPV: Giá trị thu nhập dòng
n: Số năm tính toán .

B
: `dụng tổng hợp thì
B
là tất cả các thu nhập từ các ngành
trong lợi dụng tổng hợp.
C
: Tổng chi phí quy về thời điển hiện tại.
t: Năm tính toán thứ t
B
t
: Thu nhập năm thứ t.
C
t
: Chi phí năm thứ t.
i: Lãi xuất .
So sánh giữa các phơng án, phơng án nào có NPV lớn nhất thì chọn.
- Tiêu chuẩn chi phí tính toán quy về thời điểm hiện tại là nhỏ nhất (C

min
).
Trong trờng hợp các phơng án đa ra đều đạt lợi ích nh nhau thì có thể
chọn theo tiêu chuẩn chi phí tính toán quy về thời điểm hiện tại là nhỏ nhất:
Chi phí tính toán quy về hiện tại là:
( )

=
+
+
=
n
1t
t
hntt
tt
i1
CK
C

Trong đó
Kt: Là vốn đâu t ở năm thứ t.
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

17
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
C
hnt
: Là chi phí hàng năm của nhà máy thuỷ điện ở năm thứ t.

i: Lãi suất.
tt
C
: Là chi phí tính toán quy về hiện tại.
Trong các phơng án đợc đa ra phơng án nào có
C
tt
nhỏ nhất thì chọn.
Khi tính toán xác định MNDBT để giảm bớt khối lợng tính toán ngời
ta tiến hành xác định giá trị giới hạn trên và giới hạn dới của MNDBT.
- Giới hạn dới của MNDBT phụ thuộc vào các yếu tố :
+ Yêu cầu tới tự chẩy.
+ Căn cứ vào yêu cầu phụ tải đảm nhận của nhà máy.
+Căn cứ yêu cầu của các ngành lợi dụng tổng hợp.
- Giới hạn trên của MNDBT phụ thuộc vào các yếu tố:
+Điều kiện địa chất tuyến xây dựng công trình .
+Điều kiện địa hình ngập lụt và tình hình dân sinh kinh tế.
+Các yếu tố về văn hoá xã hội.
Trên cơ sở phạm vi giới hạn MNDBT, ta định ra hàng loạt phơng án
MNDBT chênh nhau khoảng

h = (2
ữ
5) m. Tiến hành tính toán với từng ph-
ơng án MNDBT cụ thể, xác định các thông số: Công suất bảo đảm (N
bđ
), Công
suất lắp máy (N
lm
), điện lợng bình quân nhiều năm (E

nn
) cho mỗi phơng án.
Tính chênh lệch công suất

N và điện lợng cho từng phơng án.
- Xác định lợi ích tăng thêm cho các ngành lợi dụng tổng hợp của mỗi
phơng án.
- Xác định vốn đầu t xây dựng công trình và phần vốn tăng thêm

k
cho mỗi phơng án.
- Xác định phần chi phí tăng thêm

C do tăng MNDBT bao gồm cả tri
phí vận hành, chi phí đền bù ngập lụt.
- Tính lợi ích về mặt kinh tế do công trình mang lại sau khi có kết quả
tính toán cho các phơng án sẽ phân tích so sánh và chọn ra phơng án hợp lý
nhất. Việc tính toán nh vậy đòi hỏi phải có nhiều thời gian và đầy đủ các tài
liệu nh định mức, đơn giá và các chỉ tiêu cần thiết. Trong thiết kế sơ bộ do thời
gian có hạn, tài liệu không đầy đủ nên tôi không thực hiện việc tính toán để
xác định MNDBT mà đợc giao cho thiết sơ bộ TTĐ CT4 với MNDBT= 433
m.
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

18
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
II. Xác định độ sâu công tác (h
ct
), mợc nớc chết (MNC), dung

tích hữu ích(V
hi
) của hồ chứa.
1.Khái niệm
- Độ sâu công tác của hồ chứa (h
ct
) là khoảng cách tính từ MNC đến
MNDBT

h
ct
= MNDBT MNC
- MNC là mực nớc thấp nhất trong điều kiện làm việc bình thờng của
hồ chứa
- Phần dung tích nằm dới MNC gọi là dung tích chết (Vc).
- Phần dung tích nằm giữa MNDBT và MNC đợc gọi là dung tích hữu
ích của hồ chứa (V
hi
).
Đối với mỗi phơng án MNDBT thì vấn đề đặt ra là nên chọn độ sâu
công tác (h
ct
) là bao nhiêu là có lợi nhất.
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

19
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
2.Xác định độ sâu công tác có lợi của hồ chứa (hct)
Để xác định độ sâu công tác có lợi của hồ chứa đợc thỏa đáng ta tiến

hành xem xét kỹ hơn về mối quan hệ N = (h
ct
), E = f (h
ct
). Ta biết rằng điện l-
ợng (hoặc công suất) mùa kiệt một phần do lợng nớc không trữ (lu lợng thiên
nhiên) và một phần do lợng nớc trữ trong dung tích có ích của hồ tạo thành.
E
mk
= E
ktr
+ E
h
.
E
ktr
sẽ giảm khi độ sâu công tác của hồ tăng. Quan hệ biến đổi này gần
nh tuyến tính, cứ tăng độ sâu công tác thêm một mét thì phần năng lợng này sẽ
giảm một trị số gần bằng nhau.
E
h
biến đổi phức tạp hơn khi h
ct
thay đổi. Độ sâu công tác càng lớn thì
khả năng cung cấp nớc của dung tích có ích càng lớn và cột nớc trung bình
mùa kiệt càng giảm. Vì vậy h
ct
càng lớn mức độ tăng của E
h
càng ít.

Vì thế trong giai đoạn đầu, khi độ sâu công tác (h
ct
) tăng thì điện lợng
mùa kiệt cũng tăng, nhng nếu tiếp tục tăng h
ct
đến một trị số nào đó, ta sẽ có
trị số E
mk
lớn nhất, sau đó tiếp tục tăng h
ct
, thì trị số E
mk
sẽ giảm vì phần điện l-
ợng tăng thêm do tăng lu lợng điều tiết không kịp bù lại phần điện lợng mất đi
do cột nớc giảm.
Trị số h
ct
khi E
mk
đạt tới trị số lớn nhất gọi là độ sâu công tác có lợi nhất.
Nếu lợng nớc không trữ trong mùa kiệt càng lớn thì độ sâu công tác có
lợi của hồ chứa càng nhỏ.(Hình vẽ)
Tuy nhiên, nếu chỉ dựa vào điện lợng mùa kiệt để xác định độ sâu công
tác có lợi nhất thì cha hẳn đã hợp lý mà còn phải xem xét diễn biến của điện l-
ợng năm.
Trong thời kỳ trữ nớc do mực nớc trong hồ thấp nên khả năng phát điện
bị hạn chế. Bởi vậy khi tăng độ sâu công tác của hồ, điện lợng năm sẽ tăng
không đáng kể so với điện lợng mùa kiệt. Vì vậy, trị số điện lợng năm lớn nhất
sẽ xuất hiện khi h
ct

nhỏ hơn so với h
ct
cho E
mk
lớn nhất.
Mặt khác, nếu dới TTĐ thiết kế có một số TTĐ nằm trong hệ thống bậc
thang thì độ sâu công tác của hồ chứa trên càng lớn càng làm tăng sản lợng
điện ở các trạm dới. Vì vậy độ sâu công tác có lợi nhất của hồ đang thiết kế
ứng với trị số điện lợng lớn nhất sẽ lớn hơn độ sâu công tác có lợi nhất ứng với
điện lợng lớn nhất của riêng trạm đó.
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

20
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
Từ phân tích trên, ta thấy không phải là chỉ có một điểm mà là có cả một
vùng xác địmh độ sâu công tác có lợi nhất, vì vậy, trị số cuối cùng của độ sâu
công tác có lợi phải đợc xác định trên cơ sở phân tích tính toán kinh tế kỹ
thuật trong đó có xét tới mọi ảnh hởng của sự biến đổi độ sâu công tác ở trạm
thiết kế và các trạm trong hệ thống bậc thang.
Trong trờng hợp đờng quan hệ E = f (h
ct
), không có điểm cực trị, tức là độ
sâu công tác càng tăng càng có lợi thì việc quyết định nên dừng h
ct
ở mức nào
cho hợp lý phải dựa trên yêu cầu đảm cho hồ có dung tích chết đủ chứa bùn
cát lắng đọng trong thời kỳ vận hành, khai thác phù hợp với tuổi thọ tính toán
của hồ chứa, mặt khác phải đảm bảo cột nớc công tác,và khu vực hiệu suất
cao, lu lợng cần thiết không kéo theo bùn cátcho Turbin làm việc.

* Tiêu chuẩn để chọn độ sâu công tác.
Chi phí tính toán của hệ thống là nhỏ nhất hay lợi nhuận thu đợc do xây
dựng TTĐ là lớn nhất (1).
Độ sâu công tác đảm bảo cho điện lợng mùa cấp (E
mk
) hay điện lợng năm
(E
n
) là lớn nhất(2).
Đồng thời nó còn phải thoả mãn các điều kiện ràng buộc sau:
+ Phải có cột nớc để Turbin làm việc trong vùng có hiệu suất cao
+ Phải đảm bảo hồ chứa có dung tích chết chứa hết lợng bùn cát lắng
đọng trong thời kỳ khai thác, vận hành.
Việc xác định h
ct
theo tiêu chuẩn (1) là rất phức tạp, đòi hỏi nhiều thời
gian. Trong thiết kế sơ bộ để giảm bớt khối lợng tính toán tôi sử dụng tiêu
chuẩn điện lợng mùa cấp lớn nhất (E
mkmax
) để xác định độ sâu công tác cho hồ
chứa của TTĐ CT4.
Để xác định độ sâu công tác có lợi của hồ chứa trớc hết ta đi xác định độ
sâu công tác cho phép của hồ chứa.
a)Xác định độ sâu công tác cho phép của hồ chứa theo điều kiện làm việc
của Turbin (
TB
ct
h
).
max

TB
ct
H
3
1
h
(1) ( TTĐ CT4 là TTĐ sau đập )
Trong đó :H
max
:Cột nớc làm việc lớn nhất của NMTĐ
H
max
= MNDBT Z
HL
(Q
min
).
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

21
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
Z
HL
(Q
min
): Mực nớc hạ lu nhỏ nhất khi lu lợng xả xuống hạ lu là nhỏ
nhất(Q
min
)

Q
min
lấy theo yêu cầu về lợi dụng tổng hợp. Do cha có yêu cầu về lợi
dụng tổng hợp ở hạ lu nên sơ bộ lấy Q
min
= min ( Q
i
), với ( Q
i
) là lu lợng của
tháng thứ i trong 3 năm điển hình.
Theo tài liệu 3 năm điển hình ta có:
Q
min
= min(Q
i
) =17.2(m
3
/s)
Với Q
min
= 17.2 (m
3
/s) tra quan hệ Q ~ Z
HL
ta đợc:
Z
HL
(Q
min

) = 411 (m)
Với MNDBT = 433 m

H
max
= 433 411 =22 (m)
Thay vào (1) ta đợc:
)(33.722.
3
1
mh
TB
ct
=
Khi đó MNC là:
MNC = MNDBT -
TB
ct
h
= 433 7.33= 425.67 (m)
b)Xác định độ sâu công tác cho phép của hồ chứa theo điều kiện tuổi thọ
công trình (
BC
ct
h
)
Để đảm bảo công trình làm việc, vận hành an toàn trong suốt thời gian
khai thác, hồ chứa cần có một dung tích để chứa toàn bộ lợng bùn cát mà dòng
chảy mang đến lắng đọng xuống hồ, đồng thời không để bùn cát chui vào đ-
ờng ống làm ảnh hởng đến chế độ làm việc bình thờng của TTĐ khi đó

BC
ct
h
đ-
ợc xác định nh sau: Hình vẽ
BC
ct
h
= MNDBT MNC
MNC = Z
bc
+ h
1
+ D + h
2
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

22
h
h
D
h
MNC
MNDBT
Z
ct
2
1
bc

đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
Trong đó:
MNDBT = 433 m : cao trình mực nớc dâng bình thờng của hồ.
MNC: cao trình mực nớc chết của hồ chứa.
h
2
: Khoảng cách từ MNC đến điểm cao nhất của cửa lấy nớc, h
2
phải
đảm bảo tránh không khí lọt vào đờng ống sơ bộ lấy h
2
=1 m
h
1
:Khoảng cách từ cao trình bùn cát đến điểm thấp nhất của cửa lấy n-
ớc, h
1
phải đảm bảo sao cho bùn cát không chui vào đờng ống dẫn nớc vào
nhà máy sơ bộ lấy h
1
= 1 m.
Z
bc
: cao trình bùn cát lắng đọng trong hồ chứa trong thời gian hoạt
động của công trình.
D: chiều cao cửa lấy nớc.
+) Xác định cao trình bùn cát lắng đọng.(Z
bc
)
Dung tích bùn cát lắng đọng đợc xác định theo công thức:

Wo
TK
V
bc
bc
ì
ìì
=


Trong đó:
T: Thời gian làm việc của hồ chứa T = 50 năm

Wo
:dòng chảy bình quân nhiều năm (m
3
) :
Wo
=3818.275
ì
10
6

: Lợng chuyển bùn cát trung bình

= 0.081(kg/s)

bc
: Trọng lợng riêng của bùn cát

bc
= 1.5(T/m
3
).
K: Hệ số lắng đọng bùn cát, với TTĐ điều tiết năm K =0.7
ữ
1.0 lấy
K= 0.8
)(1025.8
105.1
3010275.3818081.08.0
36
3
6
mV
bc
ì=
ì
ìììì
=
với V
bc
=8.25
ì
10
6
tra quan hệ Ztl & W ta đợc Zbc= 420.58 m
+) Xác định chiều cao cửa lấy nớc (D).
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

23
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
lợng điều tiết trung bình mùa kiệt xác định theo công thức:
6
hi
mk
tnmk
1062.2m
V
QQ
ìì
+=
( tính với năm nớc kiệt thiết kế).
Trong đó:
mk
tn
Q
: Lu lợng dòng chẩy thiên nhiên trung bình mùa kiệt của năm nớc
kiệt thiết kế:
)/(3.31
6
3
6
1
sm
Q
Q
i
mk

tni
mk
tn
==

=
V
hi
: Dung tích hữu ích của hồ chứa.
Vì theo cả hai điều kiện (điều kiện Turbin, điều kiện tuổi thọ công trình)
để xác định độ sâu công tác cho phép của hồ chứa đều nhằm mục đích xác
định đợc h
ct
sao cho đảm bảo thiết bị làm việc trong vùng hiệu suất cao và đảm
bảo tuổi thọ của công trình nên ở đây lấy V
hi
bằng dung tích hữu ính theo điều
kiện Turbin:
V
hi
= V
MNDBT
V
TB

MNC
Với MNC
TB
= 425.67 tra quan hệ Z
TL

& W
Ta có: V
TB

MNC
=148.48
ì
10
6
(m
3
)
Với MNDBT = 433 tra quan hệ Z
TL
~ W
Ta có: V
MNDBT
=350.64
ì
10
6
(m
3
)
Thay số ta có: V
hi
= 350.64
ì
10
6

148.48
ì
10
6

V
hi
= 202.16
ì
10
6
(m
3
)
m: số tháng trong mùa kiệt m = 6 tháng.
)/(16.44
1062.26
1016.202
3.31
3
6
6
smQ
mk
=
ìì
ì
+=
Theo kinh nghiệm thì lu lợng lớn nhất qua TTĐ là:
ĐT

max
Q
= (2
ữ
4)
mk
tn
Q
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

24
đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ trạm thuỷ điện CT4
Sơ bộ chọn
ĐT
max
Q
= 4
mk
tn
Q
= 4
ì
44.16 = 176.64 (m
3
/s)
Lu lợng qua một tổ máy là (Q
tm
)
Z

Q
Q
ĐT
max
tm
=
Z: số tổ máy ở đây sơ bộ chọn số tổ máy là Z =3 tổ.
)/(88.58
3
64.176
3
smQ
tm
==
Diện tích cửa lấy nớc :
)m(
4
D.
F
2
2

=
V
Q
F
tm
=

Trong đó:

V: vận tốc dòng chẩy qua cửa lấy nớc V = ( 0.9
ữ
1.6 ) m/s
Chọn V = 1.6 (m/s).
)(85.6
6.114.3
88.584
.
4
4

2
m
V
Q
DQ
VD
tm
tm
=
ì
ì
===



khi đó mực nớc chết trong hồ chứa là(MNC) :
MNC = Z
bc
+ h

1
+ D + h
2
= 422.44 + 1 +6.85 +1 = 431.29 (m)
Độ sâu công tác cho phép của hồ chứa tính theo điều kiện bồi lắng là:
)(71.14433 mh
BC
ct
== 31.29-
Để thỏa mãn cả hai điều kiện ràng buộc trên ta chọn độ sâu công tác
cho phép của hồ chứa bằng độ sâu công tác nhỏ nhất trong hai điều kiện
trên.
Svth: ngô hồng thanh-lớp 41đ
1

25
),(min
BC
ct
TB
ct
CF
ct
hhh =