Thiết kế tổ chức thi công trạm thủy 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 l-
ợng . 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 lợng 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 đợc 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
1
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,Yaly đang 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 .
2
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
Tài liệu về địa hình
Tài liệu về địa chất
Tài liệu về khí tợng thuỷ văn
3
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 h-
ớng 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:
4

- 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
5
- 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 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
6
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
7
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
8
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
9
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
10
thuỷ năng, và quyết định chọn tuyến BBB là tuyến công trình đ-
ợc 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 đợc 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
11
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
12
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
Thán
g
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
Thán
g
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
13
2.Tµi liÖu ma vµ bèc h¬i
- Bèc h¬i
Th¸n
g
1 2 3 4 5 6
h(m
m)
52 60 73 72 37 20
Th¸n
g
7 8 9 10 11 12
h(m
m)
22 21 19 20 26,5 27,5
- Ma
Th¸
ng
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
X
i
(m
m)
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 lîng ma cña c¶ n¨m lµ 1790 mm
14
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
15
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
)
16
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
17
Phần II: Tính toán thuỷ năng

Ch ơng i : khái niệm cơ bản
1.1 mục đích
18
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
).
- Cột nớc bình quân (H
tb
).
19
- 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.
20
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, ngời 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:
21
100%
hành vậngian thời Tổng
thờng 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:
22
P%
100%
N
N
- 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:
Để chọn mức bảo đảm tính toán của TTĐ ngời ta dựa vào
các nguyên tắc sau:
23
+.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.
24
+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 trờng 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
25