đồ án kỹ thuật cấp thoát nước XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA TRẠM THỦY ĐIỆN

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 1 Ngành:Công trình Thủy Điện
CHƯƠNG I: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
I. Đặt vấn đề
Hệ thống sông Cả là một trong những hệ thống sông lớn của miền Trung
Việt Nam, bắt nguồn từ Lào, chảy qua Nghệ An và đổ ra biển Đông. Diện tích lưu
vực của sông Cả vào khoảng 27.200Km
2
. Trong đó gần 9.500Km
2
nằm trên lãnh thổ
Lào, là hệ thống sông lớn nhất nằm trong khu vực Nghệ An có ảnh hưởng trực tiếp
đến đời sống nhiều mặt của hơn 3,8 triệu người sống trong lưu vực. Đây là vùng có
khí hậu khắc nghiệt, quanh năm vật lộn với thiên tai, hạn hán và lũ lụt. Việc xây
dựng các công trình thủy lợi lợi dụng tổng hợp tài nguyên nước để phục vụ đời sống
con người và hạn chế thiệt hại do thiên tai gây ra là hết sức cần thiết, nhưng cho đến
nay trên lưu vực chỉ mới xây dựng được một vài đập dâng dể lấy nước tưới và ngăn
mặn trong đó có các đập dâng xây dựng trước năm 1945 như Đô Lương – Nam
Đàn.
Sông Cả có nguồn nước khá dồi dào, có độ dốc lớn, lắm nghềnh thác nên trữ
lượng thủy năng rất phong phú. Từ trước đến nay đã có những nghiên cứu quy
hoạch khai thác nguồn thủy năng này nhưng cho đến nay chưa có công trình thủy
điện nào xây dựng. Đứng trước thực trạng thiếu hụt điện năng trong thời gian tới,
những nguồn thủy năng dễ khai thác cũng không còn và điều kiện tình hình kinh tế
của nước ta việc xây dựng các công trình thủy điện trên hệ thống sông Cả đã trở
thành hiện thực. Sơ đồ thủy điện trên sông Cả nhằm đánh giá tiềm năng thủy điện
của hệ thống khoảng 12 – 17 công trình thủy điện có công suất lắp máy từ 10 -
400MW được xây dựng. Đặc biệt là công trình thủy điện Bản Vẽ có quy mô nhất
nhì trong hệ thống, công suất khoảng 100 – 200MW. Công trình có khả năng chống
lũ và cấp nước cho hạ du.
Vị trí công trình Bản Vẽ không những đáp ứng được nhu cầu phát triển kinh
tế của Miền Trung mà còn là một cầu nối của hệ thống lưới điện cả nước. Chính vì

vậy việc sớm khai thác nguồn thủy năng sông Cả mà chủ yếu là công trình thủy
điện Bản Vẽ có ý nghĩa rất quan trọng không những đối với việc phát triển kinh tế
Miền Trung mà quan trọng với quá trình phát triển điện năng cả nước. Đồ án này
trình bày một cách tổng quát nhất và cũng chi tiết nhất quá trình tính toán sơ bộ
thiết kế công trình thủy điện Bản Vẽ.
II. Điều kiện tự nhiên lưu vực sông Cả
1. Đặc điểm địa lý tự nhiên.
Sông Cả là hệ thống sông lớn nhất Nghệ An, diện tích lưu vực khoảng
27200Km
2
. Trong đó phần chảy trên lãnh thổ Lào chiếm 23,5% (9.470 Km
2
). Sông
Cả và sông La hợp thành sông Lam tại xã Đức Quang huyện Đức Thọ cách của
sông 35Km. Sông Cả bắt nguồn từ rừng núi Mường Khát, Mường Lấp (ở lãnh thổ
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 2 Ngành:Công trình Thủy Điện
Lào) với độ cao trên 1.500m. Sông có hướng chảy chủ yếu là Tây - Bắc, Đông –
Nam, qua các huyện Kỳ Sơn, Tương Dương, Anh Sơn, Thanh Cương, Nam Đàn.
Đoạn từ cửa rào trở lên lòng sông hẹp, độ dốc lớn, bình quân độ dốc đáy 3%, với
trên 100 nghềnh lớn nhỏ, có hai phụ lưu lớn là sông Nậm Mo (bên phải) và sông
Huôi Nguyên (bên trái), với diện tích lưu vực tương ứng là 37.800Km
2
và 800Km
2
.
Lớp phủ thực vật trên lưu vực khá phong phú và đa dạng gồm nhiều loại
rừng khác nhau như rừng tre, nứa, rừng cây to gỗ quý. Theo số liệu điều tra rừng
đến nay rừng chiếm tới khoảng 46% tổng diện tích lưu vực. Rừng già chủ yếu phân
bổ ở biên giới Việt – Lào. Khu vực đồng bằng chủ yếu là lúa nước và các loại hoa

màu khác.
2. Đặc điểm khí hậu lưu vực sông Cả.
Việc quan trắc các yếu tố khí tượng và đo mưa trên hệ thống sông Cả được
tiến hành khá sớm tại rất nhiều trạm. Trạm khí tượng thủy văn cửa rào và Mường
Xén có các tài liệu đo đạc từ năm 1959, được dùng để thiết kế công trình thủy điện
Bản Vẽ. Trên cơ sở phân tích và đánh giá tài liệu quan trắc khí tượng thủy văn trên
toàn bộ lưu vực sông cho thấy: Chất lượng tài liệu quan trắc tốt, mức độ gián đoạn
ít, có thể sử dụng trong quá trình tính toán thủy văn công trình.
Lưu vực sông Cả chịu tác động của khí hậu nhiệt đới gió mùa. Do địa hình
núi cao và hiểm trở, biển chi phối mạnh mẽ, ở đây mùa đông lạnh và khô, mùa hè
nóng và mưa nhiều, chế độ gió mùa trên lưu vực sông Cả thể hiện sự tương phản rõ
rệt hai mùa. Nhiệt độ trung bình nằm trên lưu vực sông biến đổi từ 22
0
C – 25
0
C,
tháng có nhiệt độ cao nhất là tháng 6, 7 có thể đạt tới 41
0
C – 43
0
C. Tháng có nhiệt
độ thấp nhất là tháng 1 có thể xuống tới 1
0
C, nhìn chung nhiệt độ tăng dần từ Bắc
vào Nam và giảm dần từ Đông sang Tây.
Gió trung bình từ 1 – 2m/s, miền đồng bằng và ven biển từ 2 – 3m/s. Tốc độ
gió có thể đạt 200m/s. Đặc điểm nổi bật của khu vực này là chịu ảnh hưởng của gió
Lào, những ngày có gió Lào mạnh nhiệt độ có thể lên đến 50
0
C – 55

0
C. Gió Lào
thường xuât hiện vào tháng 5, 6, 7. Trong một năm có thể có từ 25 - 30 ngày gió
Lào.
Nghệ Tĩnh là một trong những vùng xuất hiện nhiều bão nhất nước ta, trung
bình hàng năm có khoảng 3 – 4 trận bão chiếm 30% số trận bão đổ bộ vào nước ta.
Ảnh hưởng của các trận gió bão thường tập trung ở vùng đồng bằng ven biển và
trung du, bão ở Nghệ Tĩnh thường gây mưa lũ lớn trên diện tích rộng, lượng mưa có
thể đạt tới 300 – 400mm, cá biệt có những vùng trận mưa đạt 800 – 900mm. Do ảnh
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 3 Ngành:Công trình Thủy Điện
hưởng của chế độ gió và nhiệt đới. Độ ẩm trên lưu vực sông Cả đạt khoàng 80 - 85%,
những tháng mưa độ ẩm có thể đạt 90%, mùa khô độ ẩm hạ xuống khoảng 80 – 83%.
Bốc hơi là một trong những thành phần chính của chu trình thủy văn lượng
bốc hơi trung bình đạt khoảng 800 – 1000mm. Các tháng có lượng bốc hơi lớn nhất
thường là mùa hè.
Mưa trên lưu vực sông Cả phân bố không đều, vùng Tây Bắc thượng nguồn
sông chính lượng mưa trung bình nhiều năm dao động trong khoảng 1600 -
2000mm. Khu đồng bằng từ 1500 – 1600mm, thung lũng Mường Xén cửa rào
(Tương Dương) là một trong những tâm mưa thấp nhất của nước ta với lưu lượng
mưa chỉ đạt khảng 1300 – 1400mm. Càng về phía Nam lưu vực, sự phân bố trong
năm rất không đồng đều, mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào tháng 10.
Lượng mưa trong mùa mưa chiếm khoảng 85% lượng mưa cả năm. Các tháng có
lượng mưa lớn nhất là tháng 7, 8, 9 nhỏ nhất là tháng 1, 2 trong các tháng này
thường xuất hiện mưa phùn.
Qua quá trình theo dõi, tổng hợp kết quả ở các trạm thủy văn trong lưu vực
của các công trình thủy điện Bản Vẽ được kết quả phân phối lượng mưa và bốc hơi
theo từng tháng trong năm như trong bảng sau:
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Mưa (mm) 6,4 10,2 49 76 160 109 171 210 304 151 40 20,5

Lượng bốc hơi bình quân năm: 830 mm/năm.
3. Chế độ dòng chảy.
Chế độ dòng chảy trên sông Cả phù hợp với chế độ mưa và tùy vào địa hình
cũng như cấu tạo địa chất trên lưu vực sông. Mô đun dòng chảy trung bình nhiều
năm biến đổi từ 201/sKm
2
, thượng lưu khoảng 301/sKm
2
, ở trung lưu sông Cả.
Dòng lũ trên dòng chính sông Cả kéo dài 5 tháng, từ tháng 5 đến tháng 10. Lượng
dòng chảy mùa lũ chiếm khoảng 70 – 75% tổng lượng dòng chảy cả năm. Dòng
chảy lớn nhất xuất hiện vào tháng 8, 9 chiếm khoảng 22% tổng lượng dòng chảy
năm. Mùa kiệt thường kéo dài 7 – 8 tháng, lượng dòng chảy mùa kiệt chiếm khoảng
25 – 30% lượng dòng chảy cả năm. Ba tháng liên tục có lượng dòng chảy nhỏ nhất
thường xảy vào các tháng 2, 3, 4. Lượng dòng chảy lũ vào từng năm thay đổi, dòng
chảy lũ lớn nhất vào các năm 60, 61, 64, 71, 73, 78, 79, 88. Thực tế cho thấy số lũ
lụt lịch sử trên lưu vực sông Cả xảy ra không đồng bộ. Trên dòng chính sông Cả lưu
lượng lũ lớn nhất quan sát được là 590m
3
/s (ngày 28/7/1973). Dòng chảy thiết kế tại
tuyến công trình Bản Vẽ được xây dựng trên cơ sở thực đo của các trạm quan sát
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 4 Ngành:Công trình Thủy Điện
khí tượng thủy văn, chuỗi tài liệu thực được đo kéo dài nhiều năm nhất từ năm 1959
đến nay. Dựa vào phương trình hồi qui và tương quan hệ Q = f(h) tiến hành tính
toán thủy văn, chế độ phân phối dòng chảy năm của tuyến công trình Bản Vẽ được
tiến hành tính toán theo 3 năm điển hình. Kết quả tính toán phân phối dòng chảy
được trình bày trong bảng sau:
P%\tháng VI VII VIII IX X XI
90% 80 85 204 251 93.4 68.7

50% 166 71.9 339 297 247.5 103.5
10% 176.2 421 394.3 395.4 269.4 187.5
P%\tháng XII I II III IV V
90% 28.5 31.8 34.7 24.2 29.9 36.4
50% 46.8 43.9 38.8 32.9 30.7 50.1
10% 85.5 63.2 48.5 38.5 42.5 50.5
4. Tài liệu bụi cát.
Lưu lượng bụi cát lơ lửng trung bình
R
o
= 155kg/s
Trọng lượng riêng bụi cát r = 1,5 tấn/m
3

Tuổi thọ công trình T = 100 năm
II. Đặc điểm địa hình địa chất công trình lưu vực sông Cả
Nói chung là địa hình và cấu tạo địa chất lưu vực sông Cả rất phức tạp, trong
phạm vi đồ án chỉ cho phép trình bày cấu tạo địa hình địa chất của tuyến công trình
và lòng hồ Bản Vẽ.
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 5 Ngành:Công trình Thủy Điện
CHƯƠNG II: TÀI LIỆU VÀ DÂN SINH KINH TẾ TRONG LƯU VỰC VÀ
LÒNG HỒ BẢN VẼ.
DỰ BÁO NHU CẦU PHỤ TÀI VÀ NHU CẦU DÙNG NƯỚC
Nghệ Tĩnh nằm ở trung tâm vùng Bắc trung bộ có 564 km viên giới Việt Lào
và 227 km bờ biển. Đây là vùng đất rộng người đông, dân số của tỉnh vào khoảng
3,8 triệu người gồm các dân tộc Mường, Thái và một số dân tộc ít người khác sống
trên vùng núi cao giáp Lào, trong đó dân tộc Kinh chiếm đa số. Mật độ dân số vào
khoảng 135 người/Km
2

về đất đai tự nhiên chia làm 3 vùng: Vùng rừng núi, vùng
đồng bằng, vùng ven biển. Tài nguyên thiên nhiên của tỉnh đa dạng và phong phú:
Đất, rừng, biển, sinh vật, khoáng sản là cơ sở để mở mang, khai thác, hình thành các
trung tâm công nghiệp, nằm trên trục giao thông chính Bắc – Nam về đường sắt,
đường bộ cả nước, cạnh đường hàng hải quốc tế. Có cảng biển Cửa Lò, Bến Thủy là
cửa ngõ ra biển của Lào thông qua trục quốc lộ 7, 8. Thành Vinh là đầu mối giao
thông quan trọng là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa, xã hội, khoa học của tỉnh,
có điều kiện thuận lợi để giao lưu kinh tế với các địa phương khác trong cả nước.
Đồng thời mở ra triển vọng lớn về khả năng hợp tác kinh tế quốc tế. Phương hướng
phát triển và phân bố nghành kinh tế của Nghệ An như sau:
1) Nghành nông nghiệp:
Đây là ngành kinh tế chủ đạo của Nghệ An, tỉnh xác định tập trung thâm
canh khai thác tổng hợp, coi trọng cả lúa lẫn màu và cây công nghiệp như lạc, dứa,
thuốc lá, cói, chè, cà phê, cam … đẩy mạnh chăn nuôi, thâm canh vành đai thực
phẩm quanh thành phố, thị trấn, khu công nghiệp, vùng dân cư tập chung. Đưa đất
nông nghiệp vào sử dụng từ 350.000ha năm 1990 lên 420.000ha vào năm 2000.
Trong đó, tập chung đầu tư thâm canh các vùng trọng điểm lúa với tổng diện tích
79.200ha và số lượng 692.550 tấn năm 2000.
2) Thủy lợi:
Thủy lợi là biện pháp hàng đầu với phương hướng đến năm 2015:
+ Củng cố vững chắc các hệ thống đê điều để chống lũ, ngăn mặn.
+ Quản lý, khai thác, sử dụng có hiệu quả các công trình đã xây dựng, chú ý
phục vụ tốt các vùng trọng điểm.
+ Xây dựng một số công trình trên cơ sở có luận chứng đạt hiệu quả nhanh.
3) Lâm nghiệp:
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 6 Ngành:Công trình Thủy Điện
Bảo vệ, đi vào khai thác có kế hoạch nguồn tài nguyên, các vùng gỗ lớn ở
Trường Sơn, hình thành các vùng đặc sản.
4) Các khu công nghiệp:

Xuất phát từ không gian địa lý, nội dung kinh tế xã hội trong quá trình phát
triển và phân bố lại lượng sản xuất ở Nghệ An thành ba khu công nghiệp:
- Vinh, Cửa Lò, Cửa Hội.
- Nghĩa Đàn, Qùy Hợp.
- Thị xã Hà Tĩnh, Thạch Khê với nhiều nhà máy thuộc nhiều nghành công
nghiệp khác nhau: Dệt, thực phẩm, khai thác mỏ …
5) Năng lượng:
Là tỉnh có nhiều khó khăn so với cả nước, bình quân đầu người hiện nay
bằng 30% mức bình quân cả nước. Nguồn điện tại chỗ chưa đảm bảo (chỉ đáp ứng
10% nhu cầu). Nguồn điện chủ yếu phụ thuộc vào nguồn điện quốc gia, nên hướng
phát triển năng lượng của tỉnh vào năm tới:
- Cải tạo hệ thống lưới điện của tỉnh trước hết là thành phố Vinh, đảm bảo
cấp điện an toàn liên tục.
- Kết hợp thủy lợi, thủy điện nhỏ ở các huyện trung du miền núi, các vùng
lâm trường phục vụ cho sản xuất công nghiệp đời sống.
- Xây dựng một số trạm thủy điện lớn trên hệ thống sông Cả như Bản Mai,
Bản Vẽ.
Diện tích mặt hồ trạm thủy điện Bản Vẽ khoảng 71km
2
. Trong lòng hồ có 4
xã với gần 3000 hộ dân, chủ yếu là đất nông nghiệp; lâm nghiệp; các công trình văn
hóa công cộng của xã, địa phương, nhân dân; cây cối lâu năm; các công trình giao
thông thủy lợi; bưu điện. Khi xây dựng hồ sẽ thiệt hại được thống kê như sau:
+ Đất nông nghiệp 80ha.
+ Các công trình văn hóa công cộng của các xã (trường học, trạm xá,trụ sở
…) chủ yếu là nhà lợp ngói, tranh tre, diện tích bình quân mỗi xã 850m
2
cả vùng là
5.950m
2

.
+ Nhà và tài sản của dân: Nhà của dân chủ yếu là nhà gỗ cột kê, cột chân lợp
tranh, tổng số là 3000 nhà.
+ Cây cối lâu năm của dân chủ yếu là cam, chanh. Bình quân các loại cây
trong gia đình cũng giống các bộ phận khác trong vùng này, công trình phục vụ
giếng bao gồm 1.300 cái ước tính hàng chục tỷ đồng.
+ Các công trình giao thông thủy lợi, bưu điện:
70km đường số 7 (15km đường nhựa).
50km đường liên xã rải đá.
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 7 Ngành:Công trình Thủy Điện
1 cầu treo của Lào.
60km đường dây điện thoại.
7 công trình thủy lợi, thủy điện.
6) Lâm nghiệp:
Theo viện quy hoạch lâm nghiệp điều tra, giá trị lâm nghiệp bị thiệt hại do
ngập lụt là 10 tỷ đồng.
3 Nhu cầu phụ tải:
Nhà máy thủy điện Bản Vẽ không những phục vụ cho tỉnh Nghệ Tĩnh mà
còn hòa vào mạng lưới điện quốc gia và cung cấp điện chủ yếu cho các tỉnh miền
Bắc. Dự báo nhu cầu phụ tải hệ thống các tỉnh miền Bắc từ năm 2000 đến năm 2010
như sau (10
9
Kwh):
Thứ tự 2000 2005 2010
Công nghiệp 7,4 10,47 14.1
Nông nghiệp 0,82 0,95 1,1
Giao thông – Vận tải 0,78 1,05 1,465
Sinh hoạt 4,8 6 9,94
Tổng 13,8 18,47 25,605

Tổn thất 2,4 3,23 4,195
Dùng điện sản xuất 16,2 21,7 29,8
4 Yêu cầu dùng nước cho vùng kinh tế Nghệ Tĩnh
Nguồn nước sông Cả rất phong phú với tổng lượng nước bình quân nhiều
năm vào khoảng 24 tỷ m
3
thỏa mãn mọi yêu cầu dùng nước của các nghành kinh tế
trong khu vực và cả tỉnh với tần suất đảm bảo từ 75-80% có thể khai thác 3,3 tỷ
Kw/h điện với công suất lắp máy 700Mw. Hiện nay các nguồn nước chủ yếu phục
vụ nông nghiệp tưới 10.723ha. Tổng lượng nước đã sử dụng cho nông nghiệp
khoảng 1,5 tỷ m
3
còn các nghành khác chưa có gì đáng kể. Tuy nguồn nước dồi dào
song phân bố không đều theo thời gian và không gian, lại mâu thuẫn với nhu cầu
dùng nước trên các địa bàn. Trong kế hoạch giai đoạn 1990-2000 yêu cầu dùng
nước của các nghành đối với hệ thống sông Cả như sau:
+ Công nghiệp: 0,6 – 0,7 tỷ m
3
.
+ Chăn nuôi: 0,55 tỷ m
3
.
+ Nông nghiệp và các nghành khác: 0,5 tỷ m
3
.
Như vậy, tổng nhu cầu dùng nước của tỉnh Nghệ Tĩnh trên sông Cả khoảng
1,65 tỷ m
3
.
CHƯƠNG III: ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÀ KHẢ NĂNG

CUNG CẤP VẬT LIỆU CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN BẢN VẼ
I. Điều kiện địa chất công trình Bản Vẽ.
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 8 Ngành:Công trình Thủy Điện
Tuyến công trình thủy điện Bản Vẽ nằm cách thị trấn Tương Dương 22km
về hạ lưu. Vị trí công trình tọa độ 2123-464. Ứng với MNDBT=145m, tuyến dài
650m, tuyến lòng sông rộng 50-70m đa phần bị phủ tạng lăn, cuội, sỏi cát lẫn hỗn
hợp dày khoảng 1m. Đôi chỗ lộ đá gốc cát bột kết, phiến sét của hệ thống sông Cả
bị nứt nẻ mạnh, hai bên sườn độ dốc đạt 30-35, thảm thực vật khá phát triển, bờ
phải rậm rạp hơn bờ trái.
1. Mặt cắt ĐCCTT tuyến:
Toàn bộ tuyến nằm trọn vẹn trên nền đá trầm tích thuộc hệ thống sông Cả
gồm bột kết chất mịn phần lớn dày 20-25cm xen các lớp phiến sét phân lớp mỏng
(10cm) và các sản phẩm phong hóa của chúng. Cát kết có thành phần chủ yếu là
thạch anh (50-70%), xi măng gắn kết là sét xeti, bột kết cũng là bột thạch anh, xi
măng là sét. Mặt cắt tuyến gồm các lợp sau:
+ Lớp sườn trầm tích phủ gần toàn bộ mặt sườn thung lũng gồm a sét a cát
màu nâu vàng, nâu đỏ lẫn nhiều dăm, sạn là các mảnh vụn cát bột kết đã miền bở.
Đất khô trạng thái nửa cứng, chiều dày trung bình từ 2-3m. Một số tiêu chí cơ lý
đặc trưng:
Dăm sạn 27%, cát 42%, bụi sét 31%, w
th
= 72%.
∆ = 2,59g/m, γ
tn
= 1,72g/cm
3
, γ
k
= 1,52g/cm

3
.
n = 44%, I
d
= 16.
Lớp dưới là đối phong hóa mãnh liệt của các đá, cát, bột kết, phiến sét. Các
đá vẫn giữ được hình dạng cơ bản của đá gốc nhưng đá mềm do các khe nứt 2-5mm
được xếp nhét bởi bột sét. Đá có độ bền thấp, chiều dày 7-10m. Một số chỉ tiêu cơ lí
của đã phiến sét được xác đinh như sau:
γ
tn
= 1,47g/cm
3
, K
p h
= 0,7 – 0,8.
Tiếp theo là đối phong hóa nứt nẻ mạnh đến mức vừa dày từ 15-20m càng
xuống sâu mật độ khe nứt càng giảm. Các khe nứt ít bị lấp nhét tương đối rắn chắc,
một số chỉ tiêu cơ lí:
Cát kết:
γ
k
= 1,52g/cm
3
.
R
rk
= 560g/cm
3.
Bột kết

γ
k
= 2,45g/cm
3
.
R
rk
= 207g/cm
3.
Dưới cùng là nền đá cát bột kết, phiến sét phong hóa, nhẹ đến còn tươi, đá có
màu xám đen, rất rắn chắc. Thế nằm của đá gối bên bờ phải bờ 170-190
0
(35-40
0
) bờ
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 9 Ngành:Công trình Thủy Điện
trái 110-120
0
(30-35
0
) ngoài ra còn một số đặc điểm nổi bật cần lưu ý. Bờ trái tuyến
có một đồi nứt nẻ rất mạnh, các đá ở đây có thể nằm đối xứng. Đây có khả năng là
một đới ảnh hưởng của đứt gãy cắt qua bờ trái của công trình 180-200m, gia đoạn
sau cần nghiên cứu thêm đới này. Các hoạt động của đới lăn phát triển ở bờ phải,
trên sườn có nhiều tảng φ=10-15cm, rộng 2m. Trên mặt sườn không thấy có hoạt
động của nước ngầm.
2. Điều kiện địa chất của công trình vùng hồ chứa Bản vẽ.
Với diện tích rộng 180km
2

, cấu tạo địa chất khá phức tạp nhưng nói chung
không có gì đặc biệt, ta chỉ cần nghiên cứu kỹ về một số đứt gãy trong lòng hồ có
thể gây ra mất nước.
3. Vùng xây dựng công trình năm ở nơi có động đất cấp 8.
4. Khả năng cung cấp vật liệu xây dựng.
- Đất á sét lẫn dăm sạn có thể lấy tại thượng lưu tuyến cách 1,2km gần bản
Định Tiến, Định Phong. Xa hơn có thể lấy ở bản Long Na cách 5km hoặc ở bản
Mai cách 3km. Đất có nguồn gốc sườn tan tích trên các đá bột kết phiến sét hệ tầng
sông Cả.
- Đất á sét có lẫn sỏi sạn có thể lấy ở bản Tam Bông cách tuyến 5-7km. Nhìn
chung đất có chất lượng tốt, đồng nhất, dày 4-5m, dễ khai thác. Cát sỏi trong khu
vực tương đối hiếm, dọc dòng chính sông Cả có nhiều bãi cát sỏi nhưng trữ lượng
không lớn. Đối với tuyến đập bản Vẽ có thể lấy tại bản Xắn cách tuyến 3-4km.
- Vật liệu đá: Chủ yếu là đá vôi lấy tại bản Tam Bông cách tuyến đập 7km.
5. Tài liệu bùn cát dòng chảy
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
ro(kg/s) 20 10 5 6 10 100 120 180 195 170 160 120
6. Quan hệ F, W= f(Zhl)
Zth(m) 67,1 80 100 120 140 160 180
f(km
2
) 0 2 9 20,3 33,9 52,4 71
w106m
3
0 8,6 110,2 390 932,5 1788,6 3018
7. Quan hệ giữa mực nước Zhl với lưu lượng dòng chảy Q
Q(m
3
/s)
0 70 100 150 200 300 700 2500 4600 8000 11000

Zhl(m)
67 69 70 72 75 80 81 82 83 84 85
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 10 Ngành:Công trình Thủy Điện
Thời gian lũ lên T
l
=26h
Thời gian lũ xuống 50h
Đỉnh lũ Q
max
= 2340m
3
/s ứng với tần suất 0,1%
Tổng lượng lũ thiết kế V
1
=326,3.10
6
m
3
Đường quá trình lũ dạng tam giác
Tuổi thọ công trình T=100 năm.
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 11 Ngành:Công trình Thủy Điện
PHẦN II : TÍNH TOÁN THỦY NĂNG
CHƯƠNG 1 : NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
1.1. Các thông số chủ yếu.
Mục đích của tính toán thủy năng là từ tài liệu Thuỷ văn, khí tượng Thuỷ văn,
địa hình, địa mạo khu vực xây dựng công trình, tình hình địa chất, địa chất thuỷ
văn, các đặc trưng lòng hồ, tính toán để xác định các thông số cơ bản sau:
- Mực nước dâng bình thường (MNDBT).

- Mực nước chết ( MNC ), hay là độ sâu công tác (h
ct
).
- Công suất bảo đảm (N
bđ
).
- Công suất lắp máy (N
lm
).
- Điện lượng bình quân nhiều năm (E
nn
).
- Số giờ lợi dụng công suất lắp máy (h
ldNlm
).
- Cột nước lớn nhất (H
max
).
- Cột nước nhỏ nhất (H
min
).
- Cột nước bình quân gia quyền (H
bq
).
- Cột nước tính toán (H
tt
).
Từ những thông số tính toán thuỷ năng làm cơ sở cho việc tính toán chọn thiết bị
cho nhà máy thuỷ điện, xác định kích thước nhà máy thuỷ điện, công trình thuỷ
công và các vấn đề có liên quan khác.

1.2: Chọn tuyến đập và phương thức khai thác thuỷ năng
1.2.1 Chọn tuyến đập.
* Nguyên tắc chọn tuyến đập:
- Tuyến đập được chọn phải đảm bảo các yêu cầu đề ra về công suất, điện lượng.
- Tuyến đập chọn có chi phí nhỏ nhất.
- Tuyến đập chọn thuận lợi cho giao thông đi lại, tận dụng được vật liệu tại chỗ,…
Trong phạm vi đồ án tuyến đập tôi chọn cho TTĐ Bản Vẽ như hình vẽ.
1.2.1 Chọn phương thức khai thác thuỷ năng
Căn cứ vào tài liệu địa hình, địa chất tuyến công trình đã chọn của TTĐ Bản vẽ
cho thấy địa chất tại tuyến đập phù hợp với khả năng xây dựng đập cao để tạo cột
nước, hơn nữa địa hình có khả năng tạo hồ chứa, độ dốc đáy sông hạ lưu tương đối
nhỏ cho nên việc lợi dụng độ dốc lòng sông để tạo ra cột nước địa hình là không
kinh tế. Vì vậy với trạm thuỷ điện Bản Vẽ tôi chọn phương thức khai thác thuỷ
năng kiểu đập và nhà máy thuỷ điện kiểu sau đập.
1.3 Chọn mức bảo đảm tính toán
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 12 Ngành:Công trình Thủy Điện
1.3.1 Khái niệm về mức bảo đảm tính toán.
Trạm thuỷ điện làm việc phụ thuộc vào tình hình nguồn nước. Trong điều kiện
thuỷ văn thuận lợi, trạm làm việc bình thường; gặp mùa rất kiệt, lưu lượng quá nhỏ,
công suất của trạm sẽ giảm; nếu lũ rất to, trạm thuỷ điện kiểu đập cột nước thấp
cũng có thể bị giảm công suất do độ chênh lệch mực nước thượng hạ lưu của trạm
bị giảm đáng kể.
Khi trạm thuỷ điện làm việc không được bình thường thì việc cung cấp điện
cho các hộ dùng sẽ không đảm bảo, khi đó phải hạn chế việc cung cấp điện cho các
hộ dùng và cho các cơ sở sản xuất. Việc giảm hoặc cắt điện tất nhiên gây khó khăn
và thiệt hại cho các hộ dùng điện. Để đánh giá mức độ chắc chẳn trong việc cung
cấp điện của trạm thuỷ điện người ta dùng khái niệm “mức bảo đảm” và nó được
biểu thị bằng công thức sau:

100%
hµnh vËngian thêi Tæng
th êng binh viÖclµm gian Thêi
P
×=

Ý nghĩa của biểu thức trên là trong suốt quá trình làm việc (vận hành), trạm thuỷ
điện sẽ đảm bảo cung cấp điện bình thường trong P% tổng thời gian, còn (100-P%)
thời gian thì không thể cung cấp đầy đủ công suất và điện lượng như chế độ làm
việc bình thường được do tình hình thuỷ văn bất lợi.
Khi ta chọn mức bảo đảm thấp thì công suất của TTĐ tăng dẫn đến công suất
lắp máy của TNĐ giảm, làm cho tổng đầu tư vào hệ thống giảm nhưng thời gian
phá hoại tăng, thiệt hại do mất điện lớn. Do đó việc chọn mức bảo đảm tính toán
phải dựa vào phân tích kinh tế. Việc phân tích kinh tế gặp rất nhiều khó khăn, vì
vậy để chọn mức bảo đảm tính toán ta phải dựa vào các quy phạm hiện hành.
1.3.2 Các nguyên tắc chọn mức bảo đảm tính toán.
- Công suất lắp máy của trạm thuỷ điện càng lớn thì mức bảo đảm tính toán phải
chọn càng cao, vì thiệt hại do chế độ làm việc bình thường của TTĐ có công suất
lắp máy lớn bị phá vỡ nghiêm trọng hơn so với trạm có công suất lắp máy nhỏ.
- TTĐ có tỷ trọng công suất càng lớn so với tổng công suất của hệ thống điện lực
thì mức bảo đảm tính toán càng phải chọn cao vì khi trạm không làm việc bình
thường, công suất thiếu hụt khó bù hơn so với các trạm nhỏ, nhất là trong những
thời kỳ mà công suất dự trữ của hệ thống đã sử dụng gần hết.
- Các hộ dùng điện càng quan trọng về mặt kinh tế, khoa học kỹ thuật thì mức bảo
đảm tính toán của trạm cung cấp điện càng phải cao, vì lẽ nếu thiếu điện tổn thất sẽ
nghiêm trọng.
- Nếu TTĐ có hồ điều tiết lớn, hệ số điều tiết cao, sự phân bố dòng chảy trong
sông lại tương đối điều hoà thì vẫn có thể chọn mức bảo tính toán cao mà vẫn lợi
dụng được phần lớn năng lượng nước thiên nhiên. Trong trường hợp không có hồ,
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 13 Ngành:Công trình Thủy Điện
điều tiết dài hạn, muốn lợi dụng năng lượng nước được nhiều, không nên chọn mức
bảo đảm cao.
- Nếu TTĐ đóng vai trò chính trong công trình lợi dụng tổng hợp hoặc chỉ có
nhiệm vụ phát điện ngoài ra không có ngành dùng nước nào khác tham gia thì mức
bảo đảm tính toán cứ theo các nguyên tắc trên mà chọn. Trong trường hợp đó có thể
chọn mức bảo đảm tính toán của TTĐ khá cao, nhưng khi TTĐ chỉ giữ vị trí thứ
yếu trong công trình lợi dụng tổng hợp mức bảo đảm tính toán của TTĐ phải phục
tùng yêu cầu dùng nước chủ yếu mà chọn thấp hơn cho thoả đáng.
1.3.3 Chọn mức bảo đảm tính toán cho trạm TĐ Bản vẽ.
Theo tiêu chuẩn TCXD 285:2002, cấp công trình được xác định như sau:
- Cụm công trình đầu mối:
Đập trên nền đá, chiều cao lớn nhất trên 90 m, cấp công trình là cấp II. Theo
TCXD 285:2002, tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để tính toán thiết kế
công trình là 1%, tần suất lũ kiểm tra là 0,2%.
- Nhà máy thuỷ điện:
Trạm thuỷ điện Bản vẽ có công suất lắp máy khoảng 100 - 200 MW, cấp công
trình là cấp II, theo TCXD 285:2002 ta có mức bảo đảm tính toán cho cấp công
trình là 90%.
1.4. Phân mùa dòng chảy.
Dựa vào bảng số liệu lưu lượng tháng bình quân tháng(m
3
/s) ta phân liệt năm
thành 2 mùa:
+ Mùa lũ: Là các tháng liên tiếp có P(Qi > Qtb) > 50%
+ Mùa kiệt: Các tháng liên tiếp còn lại.
Ta có:
63,80
%90
=Q

(m
3
/s);
34,122
%50
=Q
(m
3
/s);
04,181
%10
=Q
(m
3
/s)
P%\tháng VI VII VIII IX X XI XII I II III IV V
90% 80.0 85 204 251 93.4 68.7 28.5 31.8 34.7 24.2 29.9 36.4
50% 166 71.9 339 297 247.5 103.5 46.8 43.9 38.8 32.9 30.7 50.1
10% 176.2 421 394.3 395.4 269.4 187.5 85.5 63.2 48.5 38.5 42.5 50.5

Dựa trên bảng tính ta xác định được mùa lũ bắt đầu từ tháng VI đến tháng X riêng
năm nhiều nước mùa lũ kéo dài đến tháng XI, còn lại là mùa kiệt.
P%
l
Q
k
Q
n
Q
90 142,68 36,31 80,63

50 224,28 49,53 122,34
10 307,3 54,78 181,04
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 14 Ngành:Công trình Thủy Điện
CHƯƠNG 2 :
XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA TRẠM THỦY ĐIỆN
2.1. Xác định mực nước dâng bình thường.
2.1.1. Khái niệm (MNDBT).
- Mực nước dâng bình thường là một thông số chủ chốt của công trình thuỷ điện.
Đây là mực nước trữ cao nhất trong hồ ứng với các điều kiện thuỷ văn và chế độ
làm việc bình thường như tính toán.Mực nước dâng bình thường có ảnh hưởng
quyết định đến dung tích hồ chứa, cột nước, lưu lượng, công suất đảm bảo và điện
lượng hàng năm của trạm thuỷ điện. Về mặt công trình, nó quyết định đến chiều cao
đập, kích thước các công trình xả lũ; về mặt kinh tế: vùng hồ, nó có ảnh hưởng trực
tiếp đến diện tích vùng ngập nước và các tổn thất do nước ngập ở vùng hồ.
- Mối quan hệ giữa MNDBT với chi phí và lợi ích:
Trong thực tế, khi thiết kế công trình, người ta định ra một loạt phương án mực
nước dâng chênh nhau một trị số ∆h nào đó.
Với mỗi phương án tính ra vốn đầu tư xây dựng cơ bản K
TĐ
và chi phí vận hành
năm là C
TĐ
nhất định. Khi mực nước tăng thêm ∆h, phải xác định trị số vốn đầu tư
tăng thêm ∆K
TĐ
và số tiền chi phí vận hành hàng năm tăng thêm ∆C
TĐ
. Kể cả tiền
đầu tư và chi phí cho mọi loạt công trình thiết bị, … của trạm. Nếu còn có các

nghành khác cùng tham gia lợi dụng tổng hợp thì phải xét và tính thêm sự tăng hoặc
giảm vốn đầu tư xây dựng cơ bản và chi phí vận hành hàng năm
±
∆C
ng.khác
đối với
các nghành dùng nước khác. Nếu trạm nằm trong một hệ thống bặc thang, khi
MNDBT tăng thêm ∆h, sẽ làm thay đổi các thông số cơ bản của các công trình khác
trong hệ thống thì phải xác định trị số vốn đầu tư thay đổi
±
∆K
BT
và chi phí vận
hành thay đổi
±
∆C
BT
. Đồng thời phải xác định trị số vốn đầu tư ∆K thay thế và chi
phí vận hành năm ∆C
thaythế
giảm được ở trạm phát điện thay thế (do MNDBT tăng
nên khả năng cung cấp điện ở TTĐ tăng). Để đánh giá lợi ích về mặt kinh tế do việc
tăng MNDBT từ cao trình này lên cao trình khác, người ta tính số năm bù vốn
chênh lệch của số vốn đầu tư thêm theo công thức:

.
.
TD ng khac BT thaythe
thaythe ng khac BT TD
K K K K

T
C C C C
∆ ± ∆ ± ∆ − ∆
=
∆ ± ∆ ± ∆ − ∆
Nếu T tính theo công thức trên nhỏ hơn T
0
(số năm bù vốn tiêu chuẩn) thì có thể
nâng MNDBT cho đến khi T=T
0
. Nếu tăng MNDBT thêm thì T>T
0
, lúc đó thời gian
bù vốn chênh lệch sẽ vượt quá thời hạn bù vốn tiêu chuẩn. Và như vậy việc tăng
MNDBT sẽ không hợp lý nữa.
2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến MNDBT.
1. Quan hệ giữa lợi ích với MNDBT.
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 15 Ngành:Công trình Thủy Điện
Đối với các ngành lợi dụng tổng hợp khi MNDBT tăng thì V
hi
tăng dẫn đến lợi
ích cho các ngành cấp nước, phòng lũ, giao thông thuỷ và nuôi trồng thuỷ sản tăng.
Đối với lợi ích về phát điện khi MNDBT tăng thì công suất của TTĐ ban đầu
tăng nhanh, nhưng khi MNDBT tăng đến một giới hạn nào đó thì độ tăng công suất
của TTĐ giảm mạnh vì khi đó lượng nước sử dụng để phát điện tăng không nhiều
và vị trí của TTĐ chuyển dần xuống làm việc phần thân của biểu đồ phụ tải.
2. Quan hệ giữa chi phí với MNDBT.
Khi MNDBT càng tăng thì vốn đầu tư và chi phí hàng năm của TTĐ cũng tăng
nhanh vì: Khối lượng đập tăng nhanh, khi đập càng cao thì chi phí vào xử lý nền

đập càng lớn, ngập lụt phía thượng lưu tăng nhanh dẫn đến đền bù vào việc di dân
tái định cư, môi trường cũng tăng lên.
2.1.3. Các bước xác định MNDBT.
- Xác định giới hạn trên MNDBT
max
và giới hạn dưới MNDBT
min
của MNDBT.
MNDBT
max
được xác định trên cơ sở phân tích điều kiện địa hình, địa chất,
môi trường.
MNDBT
min
được xác định theo yêu cầu tối thiểu của các ngành LDTH.
- Giả thiết các phương án MNDBT trong giới hạn từ MNDBT
min
÷MNDBT
max
.
- Với mỗi phương án MNDBT ta sẽ xác định được mực nước chết, công suất tất
yếu, công suất lắp máy tối ưu của TTĐ: MNC
0
, N
ty
0
, N
lm
0
.

- MNDBT được xác định trên cơ sở phân tích kinh tế, vì vậy ta phải xác định
được công trình thay thế hoặc giá của điện năng bảo đảm và điện năng thứ cấp.
Trong đồ án này em tính toán với MNDBT = 145 (m).
2.2. Xác định mực nước chết.
2.2.1. Khái niệm (MNC).
MNC là mực nước thấp nhất của hồ chứa trong điều kiện làm việc bình
thường của hồ chứa. Khoảng cách từ MNDBT đến MNC gọi là độ sâu công tác của
hồ chứa (h
ct
). Phần dung tích nằm giữa MNDBT và MNC gọi là dung tích hữu ích
của hồ chứa (V
hi
). Phần dung tích nằm dưới MNC gọi là dung tích chết(V
c
).
2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến MNC.
1. Quan hệ giữa lợi ích với MNC.
Đối với các ngành lợi dụng tổng hợp (LDTH): khi h
ct
tăng thì V
hi
tăng làm cho
lợi ích của các ngành LDTH phía hạ lưu tăng, đối với các ngành LDTH phía thượng
lưu thì chỉ có ngành nuôi trồng thuỷ sản là có lợi, còn các ngành khác không có lợi.
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 16 Ngành:Công trình Thủy Điện
Đối với phát điện : ban đầu khi h
ct
tăng thì điện năng bảo đảm tăng, nhưng nếu
tiếp tục tăng h

ct
đến một giá trị nào đó thì điện năng bảo đảm sẽ giảm. Mặt khác,
nếu dưới TTĐ thiết kế có một số TTĐ nằm trong hệ thống bậc thang thì độ sâu
công tác của hồ trên càng lớn càng làm tăng sản lượng điện của các hồ dưới.
2. Quan hệ giữa chi phí với MNC.
Khi thay đổi h
ct
thì vốn đầu tư vào đập dâng, công trình xả lũ, di dân tái định
cư … không thay đổi vì MNDBT = const, chỉ có phần vốn đầu tư vào cửa lấy nước,
nhà máy, thiết bị, đường ống … thay đổi, nhưng thay đổi không đáng kể so với tổng
vốn đầu tư vào công trình.
2.2.3. Xác định MNC khi biết trước MNDBT.
1. Xác định MNC giới hạn.
a. Theo điều kiện làm việc của Turbin.
Ta có : h
ct
=
3
1
.H
Max
Với H
Max
- là cột nước làm việc lớn nhất của TTĐ.
H
Max
= MNDBT – Z
hl(Qmin)

Q

min
là lưu lượng bình quân mùa kiệt của năm ứng với P=90%
Z
hl(Qmin)
= Z
hl
(Q
tbmk
90%
) = Z
hl
(36,31)
Từ tài liệu quan hệ Q~Z
hl
ta có Z
hl(Qmin)
= 68,037 m.
⇒ H
Max
= 145 – 68,037 = 76,963m.
⇒ h
ct
cf

≤

3
1
.H
Max

=
3
1
.76,963 = 25,654 m. Chọn h
ct
cf
= 25 m.
MNC
TB
= MNDBT - h
ct
= 145 – 25 = 120m.
Chọn MNC
TB
= 120 m.( mực nước chết theo điều kiện làm viêc của tuabin)
b. Theo điều kiện bồi lắng.
MNC
bl
= Z
bc
+h
1
+D + h
2
MNDBT
MNC
Z
bl
h
ct( bl)

h
2
Dh
1
Ta có: Z
bl
= Z
tl
(W
bl
)
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 17 Ngành:Công trình Thủy Điện
W
bl
= W
ll
+ W
dđ

W
ll
=
γ
TRk
o


W
dđ

= 0,2W
ll
W
bl
= (1 + 0,2).
γ
TRk
o

Trong đó:
R
o
: Lưu lượng bùn cát lơ lửng trung bình,
R
o
= 155 kg/s.
k: Hệ số lắng đọng k = 0,85 ~ 0.90. Chọn k = 0,9
T : Tuổi thọ công trình, T = 100 năm
γ
bc
= 1,5(tấn/m
3
).Tỷ trọng bùn cát.
⇒ W
bl
=
5,1
10.536,31.100.10.155.9,0
)2,01(
63−

+
= 351,942. 10
6
m
3
.
Tra quan hệ Z~W ⇒ Z
bc
= Z
tl
(W
bl
) = 117.25 m.
h
1
= (1~ 1,5)m, chọn h
1
= 1 m.
h
2
= (0,5~ 1)m, chọn h
2
= 1 m.
D =
Π.
4.
max
CLN
CLN
V

Q
V
CLN
= (1~1,2) m. Chọn V
CLN
= 1 m.
Q
CLN
max
= Q
TĐ
max
/Z
Z = (2 ~ 4) tổ máy. Chọn Z = 4 tổ máy.
Q
TĐ
max
= (2 ~ 4).
mk
Ptk
Q
. Chọn Q
TĐ
max
= 2 .
mk
Ptk
Q
.
mk

Ptk
Q
=
mk
dh
Q
+
h
Q
h
Q
=
6
10.63,2.k
V
hi
trong đó:
V
hi
= V
(MNDBT)
– V
(MNC
TB
)
= 1146,5.10
6
– 390.10
6
= 756,5.10

6
m
3
.
⇒
h
Q
=
6
6
10.63,2.7
10.5,756
= 41,09 m
3
/s.
mk
Ptk
Q
=
mk
dh
Q
+
h
Q
= 36,31+ 41,09 = 77,4(m
3
/s).
Q
TĐ

max
= 2.
mk
Ptk
Q
= 2.77,4 = 154,8(m
3
/s).
Q
CLN
max
=
4
8,154
= 38,7(m
3
/s).
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 18 Ngành:Công trình Thủy Điện
D =
Π.1
4.7,38
= 7,02 m.
Vậy:
MNC
bc
= Z
bc
+h
1

+D +h
2
= 117,25 + 1 + 7,02 + 1 = 126,27m.
Chọn MNC
bc
= 127 m.
Ta có MNC giới hạn: MNC
gh
= Max(MNC
TB
,MNC
BC
)
= Max(120;127) = 127 m.
2. Xác định hình thức điều tiết của hồ chứa
Với khoảng 10 giá trị giả thiết của MNC trong khoảng h
ct
cf
Ta sẽ xác định được hồ chứa của TTĐ là loại điều tiết nào (điều tiết mùa-điều tiết
năm không hoàn toàn, điều tiết năm, điều tiết nhiều năm)
Sử dụng năm kiệt TK để tính toán
• Ứng với mỗi giá trị của MNC
gt
ta xác định được:

TN
MK
Ho
MK
PD

MK
QQQ +=

TN
ML
Ho
ML
PD
ML
QQQ +−=
• So sánh
PD
MK
Q
với
PD
ML
Q
ta có:
- Nếu
PD
MK
Q
<
PD
ML
Q
TTĐ điều tiết mùa
- Nếu
PD

MK
Q
=
PD
ML
Q
TTĐ điều tiết năm
- Nếu
PD
MK
Q
>
PD
ML
Q
TTĐ điều tiết nhiều năm
Trong đó :

PD
MK
Q
: Lưu lượng phát điện bình quân mùa kiệt

PD
ML
Q
: Lưu lượng phát điện bình quân mùa lũ

ml
Q

: lưu lượng bình quân mùa lũ của năm thiết kế,
ml
Q
= 142,68 (m3/s)

mk
Q
: lưu lượng bình quân mùa kiệt của năm thiết kế,
mk
Q
= 36,31(m3/s)

6
10*63,2*T
V
Q
hi
h
=
, T là số tháng mùa lũ hoặc mùa kiệt: T
k
= 7, T
l
= 5.
V
hi
= V
hi
(hct) = W(MNDBT) – W(MNCgt)
Như vậy với mỗi MNCgt ta có bảng sau:

Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 19 Ngành:Công trình Thủy Điện
STT
MNDBT MNCgt W(MNDBT) W(MNCgt) V(hi) Qhk Qhl Qpdk Qpdl
m m 10^6m3 10^6m3 10^6m3 m3/s m3/s m3/s m3/s
1 145 127 1146.5 579.88 566.63 30.78 43.09 67.09 99.59
2 145 128 1146.5 607.00 539.50 29.30 41.03 65.61 101.65
3 145 129 1146.5 634.13 512.38 27.83 38.96 64.14 103.72
4 145 130 1146.5 661.25 485.25 26.36 36.90 62.67 105.78
5 145 131 1146.5 688.38 458.13 24.88 34.84 61.19 107.84
6 145 132 1146.5 715.50 431.00 23.41 32.78 59.72 109.90
7 145 133 1146.5 742.63 403.88 21.94 30.71 58.25 111.97
8 145 134 1146.5 769.75 376.75 20.46 28.65 56.77 114.03
9 145 135 1146.5 796.88 349.63 18.99 26.59 55.30 116.09
10 145 136 1146.5 824.00 322.50 17.52 24.52 53.83 118.16
Như vậy:
PD
MK
Q
<
PD
ML
Q

⇒
TTĐ điều tiết mùa (điều tiết năm không hoàn toàn)
3. Xác định MNC theo tiêu chuẩn điện năng mùa kiệt lớn nhất.
Việc xác định MNC theo tiêu chuẩn điện năng mùa kiệt lớn nhất tức là xác
định độ sâu công tác có lợi nhất.
Độ sâu công tác có lợi là độ sâu làm cho giá thành hiện tại của chi phí của hệ

thống đạt min. Để đạt được tiêu chuẩn đó thì điện năng mùa kiệt của năm kiệt thiết
kế phải đạt max (E
mkmax
) tức là
maxmk
N
.
KW-h
h
ct
Ehå
Emïa kiÖt
Ekh«ng trò
hct
Ứng với MNDBT đã biết thì khi E
mk
tăng, tức là N
TĐ
ctmax
tăng lên một lượng
∆N
TĐ
ctmax
, đồng thời làm cho vốn đầu tư vào TTĐ tăng lên một lượng ∆K
TĐ
(do vốn
đầu tư vào cửa lấy nước, đường ống, thiết bị và nhà máy tăng). Nhưng để đảm bảo
cân băng công suất thì N
lm
NĐ

lại giảm đi một lượng ∆N
lm
NĐ
. Điều đó làm cho vốn
đầu tư vào Trạm nhiệt điện giảm đi một lượng ∆K
NĐ
. Mà ∆K
NĐ
giảm bao giờ cũng
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 20 Ngành:Công trình Thủy Điện
lớn hơn ∆K
TĐ
tăng. Do vậy vốn đầu tư cho toàn bộ hệ thống giảm xuống. Vậy phải
chọn h
ct
thế nào đó để N
TĐ
ctmax
đạt trị số cho phép lớn nhất, có nghĩa là E
mkmax
.
Tuỳ theo đặc tính của hồ và điều kiện thuỷ văn mà khi h
ct
tăng thì E
mk
ban đầu
tăng, nhưng đến một h
ct
nhất định nào đó E

mk
sẽ giảm.
* Cách xác định: Ta giả thiết các h
ct
khác nhau sao cho h
ct
gt
< h
ct
cf
, sau đó ta tính
toán thuỷ năng để xác định
mk
N
ứng với mỗi h
ct
gt
. Khi đó ta lập được quan hệ giữa
h
ct
gt
và
mki
N
và từ biểu đồ ta thấy độ sâu h
ct
có lợi nhất (h
ct
0
) sẽ là độ sâu mà tại đó

mk
N
đạt giá trị max.
Trình tự tính toán như sau:
Tính MNCi = MNDBT – h
gt
cti
có MNC tra quan hệ W ~ Z => V
MNC
V
hi
= V
MNDBT
– V
MNCi

Q
PĐ
mk
=
Q
mk
+
6
10.63,2.k
V
hi

W
= W

MNC
+
2
hi
V
= (W
MNDBT
- W
C
)/2

F
= F(
tl
Z
) Tra tài liệu địa hình Z~F~W.

Q
bh
=
6
10.63,2
.Fh
mk
bh
Từ tài liệu về tổn thất bốc hơi ta có
h
bh
mk
= 51,73 (mm).

Q
th
=
6
10.63,2
W.
th
α
, chọn α
th
= 0,5%.

Q
FĐ*
mk
=
Q
FĐ
mk
-
Q
bh
-
Q
th
.

H
=

tl
Z
-
Z
hl


tl
Z
= Z
tl
(
W
) Tra tài liệu địa hình Z ~F ~W.

Z
hl
= Z
hl
(
Q
FĐ*
mk
).

N
mk

= k
N

.
Q
FĐ*
mk
.

H
, lấy k
N
= 8,5.

E
mk
=
N
mk
.k.730 (kwh)
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 21 Ngành:Công trình Thủy Điện
Bảng xác định MNC theo tiêu chuẩn điện năng bảo đảm lớn nhất.
hct MNC Vmnc Vhi Vtb Ztb Ftb Qbh Qth Qtd Zhl Hmk Nmk Emk
(m) (m) 10
6
(m
3
) 10
6
(m
3
) 10

6
(m
3
) (m) (km
2
) (m
3/s
) (m
3/s
) (m
3/s
) (m) (m) (kw) 10
6
(kwh)
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14)
0 145 1146.500 0.000 1146.500 145.00 38.525 0.758 2.180 33.373 67.95 77.05 21855.974 111.684
1 144 1104.000 42.500 1125.250 144.50 38.060 0.749 2.139 35.442 68.01 76.49 23043.209 117.751
2 143 1061.000 85.500 1103.750 144.00 37.600 0.740 2.098 37.536 68.07 75.93 24225.756 123.794
3 142 1018.000 128.500 1082.250 143.50 37.140 0.731 2.058 39.629 68.13 75.37 25388.371 129.735
4 141 975.300 171.200 1060.900 143.00 36.680 0.721 2.017 41.708 68.19 74.81 26521.807 135.526
5 140 932.500 214.000 1039.500 142.50 36.210 0.712 1.976 43.793 68.25 74.25 27638.633 141.233
6 139 905.380 241.120 1025.940 142.20 35.940 0.707 1.950 45.113 68.29 73.91 28341.383 144.824
7 138 878.300 268.200 1012.400 141.90 35.660 0.701 1.925 46.431 68.33 73.57 29035.412 148.371
8 137 851.100 295.400 998.800 141.55 35.330 0.695 1.899 47.756 68.36 73.19 29709.818 151.817
9 136 824.000 322.500 985.250 141.20 35.010 0.689 1.873 49.076 68.40 72.80 30368.371 155.182
10 135 796.900 349.600 971.700 140.90 34.730 0.683 1.847 50.396 68.44 72.46 31039.105 158.610
11 134 769.800 376.700 958.150 140.60 34.460 0.678 1.822 51.715 68.48 72.12 31702.093 161.998
12 133 742.600 403.900 944.550 140.35 34.224 0.673 1.796 53.038 68.52 71.84 32384.801 165.486
13 132 715.5 431.000 931.000 139.94 33.840 0.666 1.770 54.359 68.55 71.39 32985.992 168.558
14 131 688.4 458.100 917.450 139.40 33.350 0.656 1.744 55.683 68.59 70.81 33514.548 171.259

15 130 661.3 485.200 903.900 138.9 32.880 0.647 1.718 57.006 68.63 70.27 34049.203 173.991
16 129 634.1 512.400 890.300 138.4 32.420 0.638 1.693 58.333 68.67 69.73 34574.469 176.676
17 128 607 539.500 876.750 137.9 31.960 0.629 1.667 59.656 68.70 69.20 35089.766 179.309
18 127 579.9 566.600 863.200 137.4 31.500 0.620 1.641 60.979 68.74 68.66 35587.962 181.854

Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 22 Ngành:Công trình Thủy Điện
Hình 2.1: Biểu đồ quan hệ giữa h
ct
và E
mk
.
Kết luận: Từ biểu đồ quan hệ giữa h
ct
và E
mk
ta thấy không có điểm cực trị, tức
là độ sâu công tác càng tăng càng có lợi, khi đó quyết định chọn độ sâu công
tác nào phải căn cứ trên yêu cầu đảm bảo 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. Mặt khác phải đảm bảo cột nước công tác và khu vực hiệu suất cao cho
turbine làm việc.
Do đó ta chọn MNC tối ưu là: MNC
o
= 127 m,
⇒
h
ct
= 18 m.
⇒V

c
= 390.10
6
(m3)
V
hi
= 1146,5.10
6
– 390.10
6
= 756,5.10
6
m
3
β
h
= V
hi
/W
o

W
o
: Dòng chảy năm bình quân nhiều năm.
W
o
=
Q
n
.12.2,63.10

6
=
Q

n
p=50%
.12.2,62.10
6
= 122,34.12.2,63.10
6
= 3861,05.10
6
m
3
.
⇒ β
h
= V
hi
/W
o
= 756,5.10
6
/3861,05.10
6
= 0,196
Ta có: β
h
> 30% ÷ 50% ⇒ Hồ điều tiết nhiều năm.
β

h
> 2% ~ 3% ÷ 25% ~ 30% ⇒ Hồ điều tiết năm.
β
h
< 2% ÷ 3% ⇒ Hồ điều tiết ngày.
Vậy với β
h
= 0,196 ⇒ Hồ điều tiết năm.
2.3. Công suất bảo đảm.
2.3.1: Khái niệm công suất bảo đảm(N
bđ
)
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 23 Ngành:Công trình Thủy Điện
Công suất bảo đảm (N
bđ
) là công suất bình quân thời đoạn tính toán tương
ứng với mức bảo đảm tính toán của TTĐ. Công suất bảo đảm là một thông số
cơ bản của TTĐ bởi khả năng phủ phụ tải của TTĐ lớn hay nhỏ chủ yếu là do
N
bđ
quyết định. Nó chỉ ra mức độ tham gia vào cân bằng công suất điện lượng
trong hệ thống điện.
Đối với: TTĐ điều tiết năm thời đoạn tính toán là năm
TTĐ điều tiết mùa, thời đoạn tính toán là mùa kiệt
TTĐ không điều tiết, hoặc điều tiết ngày thời đoạn tính toán
là ngày.
2.3.2 Xác định công suất bảo đảm cho trạm thuỷ điện Bản Vẽ.
Các phương pháp xác định N
bđ

:
- Phương pháp xác định N
bđ
theo năm kiệt thiết kế:
Cơ sở lý luận của phương pháp này là:
Nếu TTĐ điều tiết năm hoặc điều tiết năm không hoàn toàn (điều tiết
mùa) có mức bảo đảm tính toán là P% thì khi xác định công suất bảo đảm có
thể dùng năm nước kiệt thiết kế có tần suất là P%. Bởi vì những năm nhiều
nước hơn năm thiết kế thì khả năng phát điện cũng như chế độ làm việc của
TTĐ sẽ được đảm bảo và chỉ những năm ít nước hơn năm thiết kế mới không
đủ nước trong mùa kiệt. Như vậy là trong n năm công tác, trạm sẽ có công suất
không nhỏ hơn công suất đã tính cho năm nước kiệt thiết kế trong P% của n
năm.
Phương pháp này đơn giản và rõ ràng. Tuy nhiên, kết quả có thể thiên lớn
hoặc thiên nhỏ tuỳ theo cách chọn mô hình phân bố dòng chảy của năm nước
kiệt thiết kế.
- Phương pháp xác định N
bđ
theo đường tần suất công suất tháng của 3 năm
điển hình: Nội dung của phương pháp này là tiến hành xác định công suất các
tháng của 3 năm điển hình, từ đó vễ đường tần suất của công suất các tháng
N
mk
=f(P). Sau đó xác định trị số N ứng với mức bảo đảm tính toán P%, đó
chính là công suất bảo đảm N
bđ
.
Phương pháp này tính toán tương đối đơn giản, khối lượng tính ít song kết
quả không được chính xác do phù thuộc nhiều vào chủ quan của người tính.
- Phương pháp xác định N

bđ
theo đường tần suất công suất trung bình năm
kiệt thiết kế N
mk
=f(P): Nội dung cơ bản của phương pháp này là tiến hành xác
định công suất trung bình mùa kiệt N
mk
các năm trong liệt năm thuỷ văn hiện
có của công trình thiết kế, trên cơ sở đó vẽ đường tần suất của công suất trung
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 24 Ngành:Công trình Thủy Điện
bình mùa kiệt N
mk
=f(P%). Sau đó, xác định trị số N
mk
ứng với mức bảo đảm
tính toán P%, đó chính là công suất bảo đảm N
bđ
cần tìm.
Phương pháp này tuy khối lượng tính toán có lớn hơn so với 2 phương
pháp trên nhưng do tránh được tác động chủ quan của người thiết kế khi chọn 3
năm điển hình nên kết quả tính toán là đáng tin cậy.
Trên cơ sở phân tích trên cộng với tài liệu cho 3 năm điển hình nên tôi tính
toán công bảo đảm theo 2 phương pháp là: Phương pháp theo năm kiệt thiết kế
và phương pháp đường tần suất công suất tháng của 3 năm điển hình.
- Xác định N
bđ
theo năm kiệt thiết kế:
N
bđ

= 8,5.Q
%90=p
tdmk
.H
tđ
.
Trong đó: Q
%90=p
tdmk
Lưu lượng phát điện mùa kiệt của năm kiệt thiết kế.
H
tđ
cột nước phát điện.
Q
%90=p
tdmk
=
Q
%90=p
mk
+
6
10.63,2.k
V
hi
= 36,31 +
6
6
10.63,2.7
10.5,756

= 77,4
(m
3
/s)
H
tđ
= Z
tltb
- Z
hl
Z
tltb
tra từ quan hệ W,F = f(Z),
Với
V
= V
mnc
+ V
hi
/2 = 390.10
6
+ 756,5.10
6
/2 = 768,25.10
6
(m
3
/s)

⇒

Z
tltb
= 133,87 (m).
Z
hl
tra từ quan hệ Z
hl
= f(Q)
⇒
Z
hl
= 69,247 (m)
H
tđ
= 133,87 – 69,247 = 64,623(m)

⇒
N
bđ
= 8,5.77,4.64,623 = 42514,47 (KW) = 42,5 (MW)
- Xác định N
bđ
theo đường tần suất công suất tháng 3 năm điển hình:
Cách xác định:
Cột 1: Tháng trong năm.
Cột 2: Lưu lượng thiên nhiên
Cột 3: Mùa lũ Q
tđ
= Q
tn

nếu Q
tn
< Q
tdml
Q
td
= Q
tđml
nếu Q
tn
> Q
tdml
Mùa kiệt Q
tđ
= Q
tn
nếu Q
tn
> Q
tđml
Q
tđ
= Q
tđml
nếu Q
tn
< Q
tđml
Cột 4: Mùa lũ ∆Q = 0 nếu Q
tn

≤ Q
tđ
∆Q=Q
tn
- Q
tđ
nếu Q
tn
> Q
tđ
Mùa kiệt ∆Q = 0 nếu Q
tn
≥ Q
tđ
∆Q = Q
tđ
- Q
tn
nếu Q
tn
< Q
tđ
-Mùa kiệt : Q
tđ
k
=
k
Q
k
it

tni
∑
=
+
6
10.63,2.k
V
hi
Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1
Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 25 Ngành:Công trình Thủy Điện
K : số tháng mùa kiệt
-Mùa lũ : Q
tđ
l
=
n
Q
l
it
tni
∑
=
-
6
10.63,2.n
V
hi
n: số tháng mùa lũ
Cột 5: Lượng nước tính theo ∆Q ∆W = ∆Q.2,73
Cột 6,7: Dung tích đầu và cuối V

d
, V
c
: V
d
1
= V(MNC); V
c
= V
d
+ (∆W
+
) -
(∆W
-
)
Cột 8: Lượng nước trung bình V
tb
=(V
d
+V
c
)/2
Cột 9: Mực nước thượng lưu Z
tltb
tra từ quan hệ W,F = f(Z)
Cột 10: Diện tích trung bình F
tb
, tra từ quan hệ W,F = f(Z)
Cột 11: Tổn thất bốc hơi h

bh
Cột 12: Lưu lượng bốc hơi Q
bh
=
6
10.63,2
.Fh
bh

Cột 13: Lưu lượng thấm
Q
th
=
6
10.63,2
W.
th
α
, chọn α
th
= 0,5%.
Cột 14: Lưu lượng thuỷ điện sau khi tính cả tổn thất Q
tđ
*
= Q
tđ
- Q
th
- Q
bh

Cột 15: Mực nước hạ lưu Z
hl
tra từ quan hệ Q = f(Z
hl
)
Cột 16: Chênh lệch cột nước thượng và hạ lưu H = Z
tl
- Z
hl
Cột 17: Công suất phát điện N = 8,5.Q
tđ
*
.H
Bảng tính toán thuỷ năng cho ba năm điển hình

Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1