Thiết kế hồ chứa nước thủy điện húa na – PA2

SVTH:

Trang 1

Lớp:

LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự cố gắng của bản thân và
đƣợc sự hƣớng dẫn nhiệt tình, khoa học của thầy giáo TS. Vũ Hoàng Hƣng và cô
giáo Nguyễn Thu Nga – Bộ môn Kết Cấu Công Trình – Trƣờng Đại Học Thuỷ Lợi,
em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Với đề tài “THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH
ĐẦU MỐI HỒ CHỨA NƢỚC THỦY ĐIỆN HỦA NA – PHƢƠNG ÁN 2 ”.
Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là một dịp tốt để em có điều kiện hệ thống lại
kiến thức trong 4 năm học tập tại trƣờng, biết cách áp dụng lý thuyết đã học vào
thực tế và làm quen với công việc của một kỹ sƣ ngành Kỹ thuật Công trình. Giúp
em tích lũy thêm kiến thức chuyên ngành để chuẩn bị cho tƣơng lai và đỡ bỡ ngỡ
khi bƣớc vào công việc thực tế của một kỹ sƣ thuỷ lợi sau này.
Đồ án đã đi vào sử dụng tài liệu thực tế công trình thuỷ lợi(Công trình hồ
chứa nƣớc thuỷ điện Hủa Na), vận dụng tổng hợp các kiến thức đã học. Mặc dù bản
thân đã hết sức nỗ lực nhƣng do điều kiện thời gian hạn chế nên trong đồ án em
chƣa giải quyết đƣợc đầy đủ và sâu sắc các trƣờng hợp trong thiết kế cần tính, mặt
khác do trình độ và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên trong đồ án không tránh
khỏi những thiếu sót và sai sót. Em rất mong đƣợc sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của
các thầy cô giáo giúp cho đồ án của em đƣợc hoàn chỉnh hơn, chính xác hơn, giúp
cho kiến thức chuyên môn của em đƣợc hoàn thiện.
Để hoàn thành đƣợc đồ án này emxin chân thành cảm ơn các thầy, các cô
trong trƣờng Đại học Thủy Lợi, từ các thầycô ở các môn học cơ sở đến các thầy cô
ở các môn chuyên nghành đã dạy bảo tận tình, truyền đạt tất cả những tâm huyết
của mình..
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô giáo trong bộ môn Kết
Cấu Công Trình, bộ môn Thủy Công đặc biệt là thầy giáo T.S Vũ Hoàng Hƣng và

cô giáo Nguyễn Thu Nga đã trực tiếp hƣớng dẫn tận tình, tạo mọi điều kiện để em
hoàn thành đồ án này.
Hà Nội, ngày 5 tháng 1 năm 2014
Sinh viên thực hiện

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 2

Lớp:

MỤC LỤC
TÌNH HÌNH CHUNG – TÀI LIỆU THIẾT KẾ .....................................7

PHẦN I:

CHƢƠNG 1:
1.1

TÀI LIỆU THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH ...........................................7

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH ..............................................................7

1.1.1 Tên công trình ..............................................................................................7
1.1.2 Giới thiệu chung ..........................................................................................7

1.1.3 Nhiệm vụ công trình ....................................................................................7
1.2

CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN ....................................................................8

1.2.1 Đặc điểm lƣu vực .........................................................................................8
1.2.2 Điều kiện địa hình ......................................................................................10
1.2.3 Điều kiện địa chất tại tuyến công trình. .....................................................10
1.2.4 Điều kiện địa chất lòng hồ. ........................................................................14
1.2.5 Điều kiện về vật liệu ..................................................................................16
1.3

ĐIỀU KIỆN KHÍ TƢỢNG THỦY VĂN ..................................................19

1.3.1 Đặc điểm khí hậu .......................................................................................19
1.3.2 Tài liệu thủy văn. .......................................................................................22
1.3.3 Các thông số hồ chứa .................................................................................25
PHẦN II:

THIẾT KẾ SƠ BỘ ................................................................................26

CHƢƠNG 2:
2.1

XÁC ĐỊNH CÁC MỰC NƢỚC VÀ ĐIỀU TIẾT LŨ ..................26

CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ .............................26

2.1.1 Xác định cấp công trình. ............................................................................26
2.1.2 Các chỉ tiêu thiết kế. ..................................................................................26

2.2

XÁC ĐỊNH CÁC MỰC NƢỚC ................................................................27

2.2.1 Xác định mực nƣớc chết và dung tích chết của hồ (MNC). ......................27
2.2.2 Xác định dung tích hiệu dụng (Vh), mực nƣớc dâng bình thƣờng
(MNDBT). .............................................................................................................28
2.3

TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ ...................................................................28

2.3.1 Mục đích và ý nghĩa ..................................................................................28
2.3.2 Các tài liệu sử dụng trong tính toán điều tiết lũ.........................................29
Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 3

Lớp:

2.3.3 Nguyên lý tính toán điều tiết lũ .................................................................29
2.3.4 Dạng đƣờng quá trình xả lũ .......................................................................31
2.3.5 Tính toán điều tiết bằng phƣơng pháp đồ giải của Pô – ta - pôp ...............31
CHƢƠNG 3:
3.1

THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐẬP DÂNG...................................................38

MẶT CẮT CƠ BẢN .................................................................................38

3.1.1 Bố trí tổng thể ............................................................................................38
3.1.2 Mặt cắt cơ bản............................................................................................39
3.1.3 Các yêu cầu khi thiết kế mặt cắt cơ bản ....................................................40
3.1.4 Tính toán mặt cắt cơ bản của đập dâng .....................................................40
3.2

MẶT CẮT THỰC DỤNG ĐẬP DÂNG ...................................................42

3.2.1 Xác định cao trình đỉnh đập (theo TC 56 – 88) .........................................42
3.2.2 Xác định chi tiết đỉnh đập. .........................................................................47
3.2.3 Bố trí các hành lang (lỗ khoét) ..................................................................48
CHƢƠNG 4:
4.1

THIẾT KẾ SƠ BỘ ĐẬP TRÀN ...................................................53

MẶT CẮT CƠ BẢN .................................................................................53

4.1.1 Bố trí tổng thể ............................................................................................53
4.1.2 Dạng mặt cắt cơ bản ..................................................................................54
4.2

MẶT CẮT THỰC DỤNG ĐẬP TRÀN ....................................................54

4.2.1 Xác định mặt cắt thực dụng đập tràn .........................................................54
4.2.2 Cách vẽ mặt tràn IK: ..................................................................................54

4.2.3 Tính toán các thông số mũi phun...............................................................56
4.3

TÍNH TOÁN THỦY LỰC TRÀN ............................................................58

4.3.1 Kiểm tra khả năng tháo ..............................................................................58
4.3.2 Tính toán đƣờng mặt nƣớc trên tràn ..........................................................61
PHẦN III:
CHƢƠNG 5:

THIẾT KẾ KỸ THUẬT ...................................................................75
THIẾT KẾ KỸ THUẬT ĐẬP DÂNG ..........................................75

5.1

MẶT CẮT NGANG ĐẬP .........................................................................75

5.2

TÍNH TOÁN MÀN CHỐNG THẤM .......................................................76

5.2.1 Mục đích thiết kế và yêu cầu của màng chống thấm .................................76
Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 4

Lớp:

5.2.2 Thiết kế màng chống thấm ........................................................................76
5.2.3 Kết luận ......................................................................................................80
5.3

CẤU TẠO CHI TIẾT ................................................................................80

5.3.1 Hành lang trong thân đập...........................................................................80
5.3.2 Tiêu nƣớc thân đập và nền đập ..................................................................81
5.3.3 Khe biến dạng ............................................................................................82
5.3.4 Vật chống thấm giữa các khe nối ..............................................................82
5.3.5 Đỉnh đập.....................................................................................................83
CHƢƠNG 6:

THIẾT KẾ KĨ THUẬT ĐẬP TRÀN ............................................83

6.1

CỬA VAN VÀ THIẾT BỊ ĐÓNG MỞ.....................................................83

6.2

Trụ pin và trụ biên .....................................................................................85

6.3

Cầu giao thông ...........................................................................................86

6.4

Phai và thiết bị thả phai .............................................................................87

6.5

Tƣờng phân dòng .......................................................................................87

PHẦN IV:
CHƢƠNG 7:
7.1

TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ...................................................................89
TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐẬP DÂNG ..........................................89

MỤC ĐÍCH VÀ NGUYÊN TẮC KIỂM TRA .........................................89

7.1.1 Mục đích ....................................................................................................89
7.1.2 Lựa chọn mặt cắt kiểm tra .........................................................................89
7.2

PHÂN TÍCH CÁC KHẢ NĂNG MẤT ỔN ĐỊNH ...................................90

7.2.1 Trƣờng hợp tính toán .................................................................................91
7.2.2 Phƣơng pháp tính toán ...............................................................................92
7.2.3 Công thức tính toán và sơ đồ kiểm tra. ......................................................93
7.2.4 Tính toán cho từng trƣờng hợp cụ thể .......................................................96
7.2.5 Kết quả tính toán ......................................................................................108
7.2.6 Kết luận ....................................................................................................110
CHƢƠNG 8:

8.1

TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐẬP TRÀN ........................................111

MỤC ĐÍCH VÀ NGUYÊN TẮC KIỂM TRA .......................................111

8.1.1 Mục đích ..................................................................................................111
Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 5

Lớp:

8.1.2 Nguyên tắc kiểm tra .................................................................................111
8.2

TÍNH TOÁN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH ĐẬP TRÀN.................................111

8.2.1 Công thức kiểm tra ổn định đập tràn .......................................................111
8.2.2 Các trƣờng hợp tính toán. ........................................................................112
8.2.3 Xác định các lực tác dụng giống nhau của cả 6 trƣờng hợp ....................112
8.2.4 Xác định các lực tác dụng riêng của từng trƣờng hợp cụ thể ..................117
8.2.5 t quả tính toán ..........................................................................................121
8.2.6 Kết luận ....................................................................................................123
PHẦN V:

CHUYÊN ĐỀ KỸ THUẬT ................................................................124

CHƢƠNG 9:

TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG ĐẬP DÂNG ............124

9.1

MỤC ĐÍCH .............................................................................................124

9.2

CÁC PHƢƠNG PHÁP TÍNH ỨNG SUẤT ............................................124

9.3

PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN ...............................................125

9.4

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SAP2000 ĐỂ GIẢI BÀI TOÁN .................126

9.4.1 Giới thiệu chung phần mềm SAP2000 ....................................................126
9.4.2 Trình tự giải bài toán kết cấu bằng phần mềm SAP2000 ........................127
9.4.3 Bài toán hình khối ....................................................................................127
9.5

MÔ HÌNH TÍNH TOÁN .........................................................................128

9.5.1 Mặt cắt tính toán ......................................................................................128
9.5.2 Điều kiện biên của bài toán: ....................................................................129
9.5.3 Các trƣờng hợp tính toán: ........................................................................129
9.5.4 Các loại tải trọng tác dụng: ......................................................................130
9.5.5 Các chỉ tiêu tính toán của nền, vật liệu ....................................................132
9.6

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN .........................................................................133

9.7

HÂN TÍCH KẾT QUẢ ............................................................................135

9.7.1 Xử lý kết quả tính toán: Tính toán ứng suất tƣơng đƣơng ......................135
CHƢƠNG 10:

TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG ĐẬP TRÀN .............139

10.1

MÔ HÌNH BÀI TOÁN ............................................................................139

10.2

ĐIỀU KIỆN BIÊN BÀI TOÁN ...............................................................139

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN

SVTH:

Trang 6

Lớp:

10.3

XÁC ĐỊNH LỰC TÁC DỤNG ...............................................................140

10.4

TRƢỜNG HỢP TÍNH TOÁN .................................................................140

10.5

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN .........................................................................141

10.6

PHÂN TÍCH KẾT QUẢ..........................................................................142

CHƢƠNG 11:
11.1

TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG CỬA VAN CUNG ..143

KHÁI QUÁT VỀ CỬA VAN CUNG .....................................................143

11.1.1

Định nghĩa và phân loại ......................................................................143

11.1.2

Phân loại ..............................................................................................143

11.1.3

Các bộ phận chính của cửa van ...........................................................143

11.1.4

Tải trọng tác dụng lên van cung ..........................................................145

11.1.5

Phân tích nội lực kết cấu van cung theo bài toán không gian bằng phần

mềm SAP2000 ....................................................................................................147
11.2

PHÂN TÍCH NỘI LỰC VÀ CHUYỂN VỊ CỬA VAN CUNG .............148

11.2.1

Kết cấu cửa van cung ..........................................................................148

11.2.2

Số liệu tính toán ..................................................................................148

11.2.3

Mô hình hóa kết cấu van .....................................................................151

11.2.4

Khai thác kết quả tính toán .................................................................154

PHỤ LỤC 1:

QUÁ TRÌNH LŨ THIẾT KẾ CỦA HỦA NA ............................162

PHỤ LỤC 2:

TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ ....................................................167

PHỤ LỤC 3:

TÍNH TOÁN CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP THEO MỰC NƢỚC LŨ

THIẾT KẾ (MNLTK = 246 M) .............................................................................178
PHỤ LỤC 4:

TÍNH TOÁN ĐƢỜNG MẶT NƢỚC TRÊN TRÀN .................180

PHỤ LỤC 5:

TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐẬP DÂNG ........................................183

PHỤ LỤC 6:

TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐẬP TRÀN ........................................195

PHỤ LỤC 7:

TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT ĐẬP DÂNG ....................................205

PHỤ LỤC 8:

TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT ĐẬP TRÀN .....................................237

PHỤ LỤC 9:

TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG CỬA VAN CUNG ..264

Gửi tin nhắn qua email or sdt 0986012484 để mình tặng bạn bản cad và word nha chúc bạn làm đồ án vui vẻ!

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 7

PHẦN I:

Lớp:

TÌNH HÌNH CHUNG – TÀI LIỆU THIẾT KẾ

CHƢƠNG 1: TÀI LIỆU THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH
1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH
1.1.1 Tên công trình
Công trình hồ chứa nƣớc thủy điện Hủa Na
1.1.2 Giới thiệu chung
Công trình thuỷ điện Hủa Na là công trình bậc thang trên của công trình
Thủy lợi - Thủy điện Cửa Đạt trên dòng sông Chu, thuộc hệ thống sông Mã.
Công trình thuộc địa phận xã Đồng Văn, huyện Quế Phong, tỉnh Nghệ An.
Quy hoạch bậc thang thuỷ điện Sông Mã do Công ty Cổ phần Tƣ vấn Xây
dựng Điện 1 lập và đƣợc phê duyệt tại Quyết định số 1195/QĐ - NLDK của Bộ
trƣởng Bộ Công nghiệp ngày 31/3/2005. Để phù hợp với sự phát triển nhu cầu sử
dụng điện ngày càng cao của cả nƣớc, Thủ tƣớng Chính phủ đã ký quyết định phê
duyệt Quy hoạch điện VI số 110/2007/QĐ - TTg ngày 18 tháng 7 năm 2007, trong
đó dự án thuỷ điện Hủa Na dự kiến đƣa vào vận hành năm 2012.
Là công trình thuỷ điện kiểu đƣờng dẫn bằng đƣờng hầm áp lực. Các hạng
mục công trình chính bao gồm đập dâng, đập tràn, đập phụ, cửa lấy nƣớc, hầm, tháp
điều áp và nhà máy thuỷ điện hở. Các hạng mục chính của công trình thuỷ điện Hủa
Na đều thuộc địa phận xã Đồng Văn, huyện Quế Phong, tỉnh Nghệ An.
Tuyến đầu mối thủy điện Hủa Na cách biên giới Việt – Lào khoảng 42 (km)
về phía hạ lƣu và cách trạm thủy văn Mƣờng Hinh khoảng 5 (km) về hạ lƣu.
1.1.3 Nhiệm vụ công trình
Công trình Thủy điện Hủa Na là công trình có 3 nhiệm vụ chính là:


Nhiệm vụ phát điện, sản xuất điện năng với công suất lắp máy

N  180  MW  ; điện năng E0  716 trieu kWh / năm ;



Chống lũ cho hạ du có dung tích phòng lũ là 100  trieu m3  ;

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 8



Lớp:

Đóng vai trò quan trọng cùng với hồ chứa Cửa đạt trong việc cung cấp
nguồn nƣớc cho hạ du về mùa kiệt.

Hiệu ích khác:
 Tăng khả năng sản xuất điện năng cho Thủy điện Cửa Đạt ở hạ du là
20  trieu kWh / năm ;

 Nuôi trồng Thủy sản, khai thác du lịch lòng hồ…
1.2 CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN
1.2.1 Đặc điểm lƣu vực
Sông Chu là phụ lƣu lớn nhất của sông Mã (chiếm 26% diện tích hệ thống

sông Mã), bắt nguồn từ ngọn núi Hủa Phăn thuộc tỉnh Hủa Phăn - Cộng hòa Dân
chủ nhân dân Lào với độ cao gần 2000 (m). Sông chảy theo hƣớng Tây Bắc - Đông
Nam qua Xầm Tơ (nƣớc Lào), tới Mƣờng Hinh chuyển thành hƣớng Tây - Đông,
chảy qua huyện Quế Phong (Nghệ An) và qua các huyện Thƣờng Xuân, Thọ Xuân,
Thiệu Hóa (Thanh Hoá) rồi đổ vào sông Mã bên bờ phải tại ngã ba Giàng (cách Cửa
Hội 26 (km).
Lƣu vực sông Chu có dạng hình lông chim nên độ tăng của diện tích theo
chiều dài tƣơng đối đều và có mật độ lƣới sông rất lớn 0,98 (km/km2). Phía Bắc lƣu
vực sông Chu giáp với đƣờng phân nƣớc sông Chu với sông Mã. Phía Tây và Nam
giáp với đƣờng phân nƣớc sông Chu với sông Cả. Phía Đông giáp với phần hạ du
sông Mã đổ ra biển Đông.
Diện tích toàn lƣu vực sông Chu là 7580 (km2), trong đó phần diện tích trong
nƣớc chiếm khoảng 40% diện tích lƣu vực, phần diện tích còn lại 60% thuộc Sầm
Nƣa, Tỉnh Hủa Phăn, Nƣớc CHDCND Lào.
Diện tích lƣu vực sông Chu tính tới tuyến công trình và các trạm thủy văn
lân cận đã đƣợc đo lại trên các bản đồ tỷ lệ nhƣ sau: phần diện tích trên đất Lào đã
đo trên bản đồ tỷ lệ 1 : 250.000, phần diện tích trên đất Việt nam đo đƣợc trên bản
đồ tỷ lệ 1 : 50.000. Vị trí các tuyến công trình trên bản đồ 1 : 50.000:

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 9

Lớp:

Vị trí trạm thủy văn Cửa Đạt đã xác định nằm cách ngã ba sông Đạt khoảng 2 (km)
về phía hạ lƣu,
Vị trí trạm thủy văn Mƣờng Hinh đã đƣợc xác định tại thực địa từ khi lập báo
cáo tiền khả thi Hủa Na, có toạ độ là 19o48’50’’ độ vĩ Bắc và 105o03’50” độ kinh
Đông, nằm trên phía thƣợng lƣu khoảng 14 (km) so với tọa độ của trạm Mƣờng
Hinh mà Tổng cục khí tƣợng thủy văn đã công bố trong các “Niên giám thủy văn”
là 19o53’ độ vĩ bắc và 105o08’ độ kinh đông.
Diện tích tới các vị trí: Diện tích sông Chu bên Lào là 4817 (km2), tính tới
trạm thủy văn Mƣờng Hinh là 5270 (km2), tới tuyến đập Hủa Na là 5345 (km2), tới
tuyến nhà máy Hủa Na là 5375 (km2), tới trạm thủy văn Cửa Đạt là 6290 (km2).
Diện tích trên đất Lào chiếm khoảng 90% so với diện tích của tuyến công
trình thủy điện Hủa Na. Diện tích lƣu vực tính đến trạm thủy văn Mƣờng Hinh và
đến tuyến công trình thủy điện Hủa Na xấp xỉ nhau:
K f tuyen đap   1,014 và K f  nhà máy   1,02 .

Lƣu vực sông Chu phát triển theo hƣớng Tây Bắc - Đông Nam, nghiêng dần
ra biển. Toàn bộ vùng thƣợng nguồn trên đất Lào có độ cao bình quân trên 1000
(m), địa hình vùng này rất dốc nên về mùa lũ nƣớc tập trung nhanh, mùa khô dòng
chảy cạn kiệt, nhất là các nhánh suối nhỏ thƣờng bị khô hạn trong nhiều ngày gây
nên tình trạng thiếu nƣớc sinh hoạt cho dân chúng vùng cao.
Thảm phủ thực vật trên lƣu vực sông Chu khá phong phú so với sông Mã,
rừng dày hơn và nhiều rừng già, 50% diện tích lƣu vực có rừng che phủ, tập trung
chủ yếu phía thƣợng nguồn trong đó loại cây luồng, nứa là chủ yếu. Phần rừng trên
đất Lào chƣa bị chặt phá nhiều do dân cƣ thƣa thớt, kinh tế chƣa phát triển nên tác
dụng tích cực trong việc điều hòa dòng chảy phía thƣợng nguồn. Diện tích rừng trên
địa phận Việt Nam bị giảm nhanh do tốc độ phát triển dân số cao ở miền núi cùng
với tập quán du canh du cƣ của đồng bào dân tộc thiểu số. Mặc dù tỷ lệ rừng bị thu
hẹp, nhƣng vai trò điều hòa dòng chảy của lƣu vực sông Chu vẫn tốt hơn so với các
lƣu vực phía Bắc nhƣ sông Đà, sông Lô, sông Thao.

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 10

Lớp:

Bảng 1.1: Đặc trƣng hình thái lƣu vực tuyến công trình Hủa Na
Đặc trƣng

Đơn vị

Tuyến đập

Tuyến nhà
máy

Diện tích toàn lƣu vực (Flv)

Km2

5345

5375

Diện tích lƣu vực bên đất Lào (Flào)

Tỷ lệ Flào / Flv
Chiều dài sông chính
Chiều dài lƣu vực
Chiều rộng B.Q lƣu vực

Km2
%
Km
Km
Km

4817
90
210
197
27,1

4817
90
215
201
26,8

1.2.2 Điều kiện địa hình
Công trình thuỷ điện Hủa Na đƣợc thiết kế trên sông Chu, khu vực vùng
tuyến công trình đƣợc chọn thuộc địa bàn xã Đồng Văn, huyện Quế Phong, tỉnh
Nghệ An.
Khu vực công trình có địa hình tƣơng đối phức tạp, đồi núi cao, độ dốc lớn,
sông rộng, chảy xiết có nhiều thác ghềnh, bờ sông có những vách đá dựng đứng,
đƣờng sá đi lại rất khó khăn, chủ yếu việc đi lại bằng đƣờng sông, đƣờng bộ là các

đƣờng mòn, thời tiết khắc nghiệt, nắng nóng từ tháng IV - VII, mƣa nhiều từ tháng
VIII - X, mùa lũ tập trung vào tháng IX và đầu tháng X hàng năm, cây cối rậm rạp,
chủ yếu là rừng già, nhiều tre nứa, dây leo chằng chịt, muỗi vắt nhiều.
Khu vực đo vẽ: dân cƣ rất thƣa thớt, chủ yếu là dân tộc thiểu số (dân tộc
Thái, Thanh) sống tập trung thành từng bản, đời sống kinh tế còn nhiều khó khăn.
Cuộc sống chủ yếu là trồng rừng và làm nƣơng rẫy.
Tài liệu về địa hình: gồm có bình đồ khu vực cụm công trình đầu mối (có
bản vẽ kèm theo)
1.2.3 Điều kiện địa chất tại tuyến công trình.
1.2.3.1 Tuyến đập chính.
Tuyến đập chính đặt trên đoạn sông chảy theo hƣớng ĐB - TN, lòng sông
rộng khoảng 60-70 (m), cao độ đáy sông khoảng 155 (m). Thung lũng sông có dạng
chữ V, hai bờ phát triển khá cân đối, độ dốc sƣờn 30 - 35o, toàn bộ bề mặt sƣờn phát

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 11

Lớp:

triển cây cối rậm rạp là cây thân gỗ và cây dây leo. Tính đến cao độ nƣớc dâng 240
(m) thì phần lòng sông đập cao tới 90 (m), chiều dài theo tim khoảng 260 (m).
 Địa tầng và tính thấm của đất đá
Khu vực đập chính, cửa nhận nƣớc đã đƣợc thành lập các bản đồ địa chất tỷ
lệ 1 : 50.000, 1 : 10.000 và 1 : 2000 trong giai đoạn DAĐT. Giai đoạn TKKT tiến

hành khoan thăm dò 38 hố, đào hầm ngang khảo sát bên vai trái, thăm dò mặt cắt
điện, địa chấn dọc theo tim đập và tim hầm dẫn dòng. Tập hợp toàn bộ kết quả khảo
sát thăm dò đã hiệu chỉnh lại bản đồ ĐCCT tỷ lệ 1 : 2000 khu tuyến đập. Địa tầng
địa chất tuyến đập theo tài liệu đo vẽ bản đồ địa chất nằm trong vùng phân bố đá
granit phức hệ Sông Chu - Bản Chiềng. Địa tầng địa chất công trình theo mặt cắt
tim đập (D1) nhƣ sau:

 Hai vai đập
Lớp phủ sƣờn tàn tích (edQ) dày 1  2  m ở 2 bên bờ sông, lên phía đỉnh
chiều dày 5  7  m . Thành phần là á sét lẫn ít dăm sạn, đôi khi có gặp những khối
đá lăn có kích thƣớc tới trên 1 m. Hệ số thấm K  0,03 1  m / ngày  .
Đới đá phong hóa mãnh liệt (IA1): Đá granit bị phong hóa hoàn toàn thành á
sét, ít gặp cát, lẫn khoảng 10  15 (%) dăm sạn và mảnh vụn đá gốc phong hóa mềm
yếu. Ranh giới với lớp đất sƣờn tàn tích không rõ ràng, bề dày 0  2  m , lên phía
đỉnh dày 5 10  m tới 20  30  m . Hệ số thấm K  0,05 1  m / ngày  . Do bề mặt
sƣờn dốc, chiều dày phía trên đỉnh lớn nên khi mở mái thi công cộng thêm với sự có
mặt của các dòng ngầm và dòng nƣớc mặt dễ gây sạt trƣợt mái dốc về mùa mƣa và
khi nổ mìn phía dƣới. Vậy cần đƣợc tính toán ổn định mái dốc và biện pháp thoát
nƣớc mặt hợp lý.
Đới đá phong hóa mạnh (IA2): Đá granit hạt thô phong hóa mạnh, nứt nẻ vỡ
vụn mạnh, cứng yếu, có chỗ đá bị phong hóa tới trạng thái đất dăm sạn, mực nƣớc
ngầm biến đổi, tính thấm không đồng nhất từ 0,05  0,5  m / ngày  , trung bình
0,3  m / ngày  . Bề dày 0  2  m .

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 12

Lớp:

Đới đá phong hóa (IB): Đá granit biotit hạt trung đến thô, phong hóa vừa, nứt
nẻ mạnh, khe nứt 5 10  mm tới 20  50  mm , lấp nhét không đều bằng cát sét, oxit
sắt, đá cứng chắc trung bình. Đôi khi trong đá có gặp pha đá granit hai mica dễ bị
tơi bở khi thay đổi nhiệt độ, không khí ngoài trời. Tính thấm lớn từ 2  3  Lugeon 
đến 40  Lugeon  . Bề dày từ 1 đến 5 10  m .
Đới đá nứt nẻ (IIA): Đá granit biotit hạt thô, hạt trung, kiến trúc nổi ban với
ban tinh penspat tới 1  2  cm . Đá nứt nẻ yếu đến mạnh, chủ yếu là các khe nứt nhỏ
1  5  mm , ít gặp khe nứt 10  20  mm , chất nhét trong khe nứt là các khoáng vật

canxit, clorit, milonit, ít gặp oxit sắt bám trên bề mặt khe nứt. Đá cứng chắc, cƣờng
độ kháng nén một trục từ 600  800  KG / cm2  (ở trạng thái bão hòa). Trong đá đôi
khi gặp pha xâm nhập granit hai mica dễ bị mềm hóa khi tiếp xúc với nƣớc và dễ
gây sạt trƣợt. Khi thi công bóc móng cần đƣợc mô tả địa chất kịp thời để có biện
pháp gia cố an toàn. Tính thấm từ q  1  Lugeon  đến q  30  Lugeon , trung bình
q  4  Lugeon . Bề dày từ 20  30  m .

Sâu hơn là đới đá granit hạt thô tƣơng đối nguyên khối, đá cứng chắc, ít nứt
nẻ, khe nứt kín, tính thấm yếu đến không thấm q  0,5  5  Lugeon  .

 Lòng sông
Tại vị trí tuyến đập 2 bờ sông lộ đá gốc đới đá IB và IIA, gặp nhiều tảng đá
lăn kích thƣớc tới trên 1 (m). Bồi tích cuội, sỏi, cát mang tính cục bộ, chiều dày
không quá 5 (m), trung bình 0  2  m .
Dƣới là đới đá phong hóa IB: là đá granit hạt thô nứt nẻ mạnh, cứng chắc
trung bình. Khe nứt có xu hƣớng khép dần theo chiều sâu, chất nhét trong là cát sét,

oxit sắt và các tạp chất hữu cơ. Tính thấm q  5  40  Lugeon  . Bề dày từ 0  5  m
Đới đá IIA : Đá granit hạt thô, kiến trúc nổi ban, bị nứt nẻ mạnh, đá cứng
chắc. Đôi khi có thể gặp pha xâm nhập granit hai mica dễ bị nứt tách khi phơi ra

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 13

Lớp:

ngoài không khí. Khi mở móng cần mô tả địa chất kịp thời để có biện pháp gia cố
an toàn. Tính thấm từ 2  8  Lugeon  . Bề dày khoảng 20 - 30 (m).
Sâu hơn là đới đáIIB cứng chắc, tƣơng đối nguyên khối, ít nứt nẻ. Tính thấm
từ 1 - 4 (Lugeon).
 Kiến tạo
Khu vực nền đập chính chỉ gặp những đứt gãy bậc IV, bậc V, chiều rộng đới
ảnh hƣởng của đứt gãy bậc IV từ 5 10  m . Cơ sở xác định các đứt gãy kiến tạo
dựa theo dấu hiệu địa hình, địa mạo, các điểm lộ địa chất khi đo vẽ bản đồ địa chất
công trình kết hợp với tài liệu đo địa vật lý xác định các đới dị thƣờng có vận tốc
truyền sóng V  2, 2  3  km / s  , tài liệu mô tả nõn khoan, mô tả hầm ngàng khảo sát.
Trong phạm vi tuyến đập ghi nhận 4 đứt gãy bậc IV phát triển theo phƣơng TB ĐN, ĐB - TN với góc dốc 70  80o . Bốn đứt gãy bậc V có phƣơng TB - ĐN, ĐB TN. Thế nằm và số hiệu các đứt gãy tại tuyến đập:
IV .1: 50  6070  80o ; IV .2 : 230  24070  80 o
IV .3 : 220  23070  80o ; IV .4, IV .6 : 120  14070  80 o
V .1a, V .1b : 230  24070o ; V .2a, V .2b : 130  15070  80 o

Do 2 vai đập bị phủ nên có thể các đứt gãy nhỏ bậc V chƣa phát hiện hết, khi
mở móng thi công cần mô tả địa chất kịp thời để phát hiện những khe nứt, đứt gãy
bất lợi để có biện pháp gia cố ổn định.
1.2.3.2 Đập tràn
Đập tràn đặt ở lòng sông bên bờ trái cùng với tuyến đập chính. Nền đập đặt
trên đá granit dạng khối cứng chắc, đứt gãy kiến tạo chỉ gặp 1 đứt gãy bậc IV và 1
đứt gãy bậc V.Điều kiện địa chất nền nhìn chung là thuận lợi.
1.2.3.3 Các giá trị kiến nghị tính toán đá nền.
Các mẫu đá lấy từ các hố khoan, chọn thỏi nõn theo đới. Bởi vậy trong đới
đá có những đoạn nứt nẻ vỡ vụn không thể lấy và làm thí nghiệm trong phòng đƣợc.
Khi kiến nghị chỉ tiêu cơ học cho thỏi đá đã chọn theo giá trị chuẩn thí nghiệm đƣợc
nhân với hệ số tin cậy K  0,9  0,95 .
Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 14

Lớp:

1.2.4 Điều kiện địa chất lòng hồ.
1.2.4.1 Khả năng giữ nước của hồ chứa.
Hồ thủy điện Hủa Na với mực nƣớc dâng bình thƣờng (MNDBT) 241 (m),
có dạng kéo dài theo thung lũng sông Chu khoảng 20  25  km , chiều rộng hẹp nhất
phía thƣợng nguồn khoảng 100 (m), chiều rộng lớn nhất tại khu vực bản Mƣờng
Hinh khoảng 2,5 (km). Mực nƣớc chết theo tính toán thiết kế ở cao độ (MNC) 200
(m). Nhƣ vậy mực nƣớc hồ dao động trong khoảng 40 (m).

Bờ hồ trái phân bố đá phun trào, á phun trào hệ tầng Mƣờng Hinh và đá xâm
nhập granit phức hệ Bản Muồng, cấu tạo khối rắn chắc, tính thấm yếu, cao độ phân
thủy 500  800  m , vì vậy không có khả năng thấm, mất nƣớc sang lƣu vực khác.
Bờ hồ bên phải phân bố đá biến chất hệ tầng Bù Khạng, chủ yếu là đá phiến
thạch anh gơnai biotit, phần trên cao có kẹp ít thấu kính đá hoa.
Khu vực đập phụ phân bố đá xâm nhập granit phức hệ Bản Muồng, bờ hồ
gần tuyến đập là đá phun trào hệ tầng Mƣờng Kinh và đá granit phức hệ Sông Chu
Bản Chiềng. Nhìn chung các đá bên bờ phải đều có tính thấm yếu, phía trên phủ lớp
đất sƣờn tàn tích dày từ 5  20  m , có hệ số thấm K  104  cm / s  .
Tại vị trí đập phụ, cao độphân thủy 220  245  m , chiều dài theo đỉnh phân
thủy khoảng 220  240  m . Khu vực này có thiết kế đắp đập phụ giữ nƣớc, dải bờ
hồ còn lại đều có cao trình phân thủy từ 500  700  m , không có khả năng thấm mất
nƣớc sang lƣu vực khác.
Nhƣ vậy, việc thấm mất nƣớc của hồ chứa chỉ là sự thấm qua nền và vai đập
chính, đập phụ. Nền đập chính đã kiến nghị bơm phun xi măng tạo màng chống
thấm đến hết đới đá IIA, sâu vào đới đá IIB đến chiều sâu có giá trị Lugeon
q  3  Lugeon  . Nền đập phụ có lớp phủ sƣờn tàn tích và đới phong hóa mãnh liệt,

thành phần là á sét lẫn dăm có hệ số thấm yếu K  104 105  cm / s  , chiều dày
10  20  m và đƣợc coi nhƣ một sân phủ cách nƣớc.

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 15

Lớp:

1.2.4.2 Khả năng tái tạo bờ hồ.
Hai bên bờ hồ chủ yếu là lớp đất sƣờn tàn tích và đới phong hóa mãnh liệt
dày 5  20  m thành phần là á sét lẫn dăm. Đới đá phong hóa mạnh IA2 dày
1  5  m thành phần là đá phong hóa vỡ vụn mềm yếu đến trạng thái đất dăm sạn.

Đới đá phong hóa IB dày 1  5  m đá cứng chắc trung bình, nứt nẻ mạnh, sâu hơn
là đới đá nứt nẻ IIA đá cứng chắc. Vùng nghiên cứu chỉ gặp những vết sạt trƣợt nhỏ
với quy mô hàng chục đến hàng trăm m3 vào mùa mƣa, chiều sâu khối sạt từ
2  5  m nằm trong phần đất sƣờn tàn tích và đới phong hóa mãnh liệt. Hồ thủy

điện Hủa Na thuộc dạng hồ miền núi. Tính toán ổn định bờ theo chƣơng trình
Geoslope. Các chỉ tiêu cơ lý đƣa vào tính toán lấy giá trị trung bình cho các loại đất
đá khác nhau. Kết quả tính toán cho ở bảng sau:
Bảng 1.2: Hệ số ổn định mái dốc hồ chứa theo các mặt cắt điển hình
Hệ số ổn định K
TT Tên mặt cắt sau khi tích nƣớc hồ
Bờ trái
Bờ phải

Ghi chú

1

02 – 02

1,6

4,4

2

03 – 03

3,9

3,1

3

04 – 04

5,4

2,1

4

08 – 08

0,9

2,5

Hạ lƣu đập phụ

5

09 – 09

0,6

5,9

Thƣợng lƣu đập phụ

6

12 – 12

1,6

1,6

7

13 – 13

4,0

0,3

8

15 - 15

3,7

3,2

9

20 - 20

3,7

3,2

10
11
12

23 - 23
N2
N6

2,6
2,2
1,6

2,9
3,1
5,1

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

Bản Hủa Na

ĐATN

SVTH:

Trang 16

Lớp:

Có 3 khu vực có hệ số ổn định K < 1 có khả năng gây sạt trƣợt là khu vực
phía thƣợng lƣu, hạ lƣu khu đập phụvà khu vực bờ trái tại bản Hủa Na. Tổng khối
lƣợng sạt tính cho cả 3 khu khoảng 1232000  m3  so với dung tích chết của hồ chứa
60  trieu m 3  thì khối lƣợng sạt lở ở cả 3 khu vực không ảnh hƣởng gì tới quá trình

vận hành hồ chứa.
1.2.5 Điều kiện về vật liệu
1.2.5.1 Vật liệu đất dính.
Vật liệu đất dính khảo sát ở 2 bên vai đập phụ gồm mỏ số 1 bên bờ trái, mỏ
số 2 và mỏ số 3 bên bờ phải đập phụ, khảo sát đánh giá trữ lƣợng cấp A, chất lƣợng
đáp ứng yêu cầu kỹ thuật sử dụng đắp đập đất.
Tổng trữ lƣợng đất dính phục vụ đắp đập phụ đƣợc tóm tắt nhƣ sau :


Mỏ đất 1A

:

- Khối lƣợng bóc bỏ : 10.600 (m3)
- Khối lƣợng có ích : 79.500 (m3)

 Mỏ đất 1B + 3C :

- Khối lƣợng bóc bỏ : 40.015 (m3)
- Khối lƣợng có ích : 264.563 (m3)



Mỏ đất số 2

:

- Khối lƣợng bóc bỏ : 12.000 (m3)
- Khối lƣợng có ích : 60.000 (m3)



Mỏ đất 3A + 3B :

- Khối lƣợng bóc bỏ : 41.470 (m3)
- Khối lƣợng có ích : 289.800 (m3)

1.2.5.2 Vật liệu đá cứng.
Mỏ đá số 1 ở bờ trái, cách tim đập chính khoảng 500  m về phía hạ lƣu.
Phạm vi khu mỏ nằm trên sƣờn đồi dốc 25  30o , xuống phía bờ sông dốc tới 35  40o
. Toàn bộ có 16 hố khoan khảo sát, độ sâu mỗi hố từ 30  50  m . Kết quả thăm dò
chọn phạm vi kiến nghị mở mỏ khai thác từ phía đỉnh có cao trình 420  m xuống
phần sƣờn dốc thoải 25  30o , cao trình khoảng 300  m
Phạm vi kiến nghị khai thác diện tích 89730 (m2), có 10 hố khoan thăm dò,
trên mặt mỏ cây cối phát triển rậm rạp là cây thân gỗ nhỏ và tre nứa.
Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 17

Lớp:

Tầng bóc bỏ là lớp đất sƣờn tàn tích, đới đá phong hoá mãnh liệt, phong hoá mạnh
và phong hoá trung bình, ký hiệu  edQ  IA1  IA2  IB  . Chiều dày 12  24  m , trung
bình 20,5  m , khối lƣợng bóc bỏ 1615537  m3  .
Tầng có ích chia làm 2 khu nhƣ sau:
 Khu A: có cao độ 350  420  m , nằm trên phía đỉnh, địa hình dốc thoải 5  10o .
Tầng có ích là đá phun trào hệ tầng Mƣờng Hinh (J2mh) thành phần là andezit,
ryolit, đới đá IIA  IIB màu xám xanh, nứt nẻ trung bình, đôi chỗ nứt nẻ mạnh,
cƣờng độ kháng nén trung bình ở trạng thái tự nhiên 920  KG / cm2  , trạng thái
bão hoà 840  KG / cm2  , khối lƣợng riêng   2, 70  g / cm3  , đá không phản ứng
alkali, chất lƣợng đá đáp ứng yêu cầu sử dụng xay, nghiền cát và dăm bê tông
phục vụ xây dựng công trình.
 Khu B: Nằm trên sƣờn đồi dốc 25  30o , cao độ tự nhiên từ 350  300  m phân
bố đá xâm nhập granit hạt trung - thô, tầng có ích là đới đá IIA  IIB có cƣờng độ
kháng nén trung bình trạng thái khô gió 870  KG / cm2  , trạng thái bão hoà
800  KG / cm2  , đá không phản ứng alkali. Chất lƣợng đá đáp ứng yêu cầu kỹ

thuật nghiền cát, dăm bê tông phục vụ xây dựng công trình.
Trữ lƣợng có ích tính đến cao trình 235  m , cho cả 2 khu mỏ khai thác thì
trữ lƣợng đới đá  IIA  IIB  phải loại bỏ khoảng 20 (%) do gặp các đới ảnh hƣởng
đứt gẫy làmđá bị vỡ vụn, mềm yếu không xay nghiền cốt liệu bê tông.Kiến nghị
tính toán trữ lƣợng khu A + khu B khai thác đến cao trình 235  m là

4500000  m3   80%  3600000  m3  . Vƣợt gấp 3 lần trữ lƣợng thiết kế yêu cầu.

Khi lập bản vẽ thi công có thể hạn chế chiều sâu khai thác để đảm bảo mái
dốc không quá lớn, đảm bảo an toàn cho quá trình khai thác.
Đƣờng viền tính trữ lƣợng các bản vẽ thăm dò mỏ chỉ vạch ranh giới tƣơng
đối với góc mái dốc 60o. Khi lập bản vẽ thi công cần chi tiết cắt bậc, bố trí đƣờng
vào khai thác và thoát nƣớc mỏ. Hiện tại khu mỏ phát hiện 1 đứt gẫy bậc IV phƣơng
Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 18

Lớp:

vị 13070o và 3 đứt gẫy bậc V phƣơng vị 7070o . Khi thiết kế mở mỏ chú ý tới
hƣớng dốc của đứt gẫy để tạo hƣớng khai thác an toàn cao. Khi tính toán ổn định bờ
mỏ sử dụng chỉ tiêu kiến nghị tính toán nhƣ các lớp đá granit ở tuyến đập chính,
đồng thời xét tới yếu tố mái dốc ảnh hƣởng của nổ mìn và xe cơ giới bốc, xúc.Giá
trị tính toán độ bền khối đá  giảm 15%, C giảm 25%. Trong quá trình khai thác,
phải theo dõi sự xuất hiện các khe nứt kiến tạo mà trongkhảo sát chƣa phát hiện
đƣợc, sự ảnh hƣởng của quá trình giảm tải tới độ mở của khe nứt trên sƣờn dốc để
có biện pháp khắc phục, gia cố kịp thời đảm bảo an toàn trong khai thác.
1.2.5.3 Vật liệu cát.

 Mỏ cát Sao Va
Nằm trên sông Hiếu (thƣợng lƣu công trình thủy điện Sao Va), cách tuyến

công trình Hủa Na khoảng 30  35  km . Có đƣờng ôtô sát bờ sông bên phải. Mỏ là
dạng bãi bồi lòng sông. Đã khoan 14 hố đánh giá trữ lƣợng cấp B dọc theo khu mỏ.
Chiều dài khoảng 700  m , rộng trung bình 90  m , diện tích khoảng 64600  m2  .
Mỏ không có lớp bóc bỏ. Lớp cát có ích nằm cách mực nƣớc sông về mùa
kiệt 0,2 1  m . Thành phần là: cát hạt trung lẫn 2  5% cuội sỏi. Môđun M  2, 2 .
Dung trọng xốp 1,38  g / cm3  , Dung trọng chặt 1,66  g / cm3  . Hàm lƣợng muối,
mica đều nhỏ hơn 1%. Xác định hàm lƣợng hữu cơ bằng phƣơng pháp so màu
ngang màu chuẩn. Thành phần hạt nằm sát biên giới hạn cho phép sử dụng cho tất
cả các mác bê tông. Chất lƣợng cát đảm bảo yêu cầu kỹ thuật dùng cho cốt liệu bê
tông. Bề dày trung bình tầng có ích 1,8  m , khối lƣợng có ích 116000  m3  .Điều
kiện khai thác bằng tàu hút thuận lợi, vận chuyển bằng xe cơ giới tới công trình.

 Mỏ cát Châu Tiến
Nằm ở phía thƣợng lƣu cách cầu Châu Tiến khoảng 150  m , cách tuyến
công trình khoảng 50  km . Mỏ là dạng bãi bồi lòng sông Hiếu đƣợc khảo sát thăm
Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 19

Lớp:

dò đánh giá trữ lƣợng, chất lƣợng cấp B, chiều dài khoảng 80 (m), chiều rộng trung
bình khoảng 70  m . Diện tích mỏ 48500  m2  .
Mỏ không có tầng bóc bỏ. Tuy nhiên dọc theo khu mỏ có một số đê kè bằng
cuội tảng xếp ngăn dòng dâng nƣớc để chạy guồng nƣớc của dân. Bề mặt mỏ nằm

thấp hơn mực nƣớc sông mùa kiệt khoảng 0,3 1 m .
Tầng có ích là cát thạch anh fenspat hạt nhỏ lẫn khoảng 5% cuội sỏi. Môđu
M  1,98 . Hàm lƣợng mica  1% . Hàm lƣợng hữu cơ bằng phƣơng pháp so màu

ngang màu chuẩn, thành phần hạt cát nằm trong giới hạn cho phép sử dụng cho cốt
liệu bê tông mác < 300 (TCVN 1770-86). Chiều dày trung bình tầng có ích 1,4 (m),
khối lƣợng có ích 67900  m3  .Điều kiện khai thác bằng tàu hút thuận lợi, vận
chuyển tới công trình bằng xe cơ giới thuận lợi.
1.3 ĐIỀU KIỆN KHÍ TƢỢNG THỦY VĂN
1.3.1 Đặc điểm khí hậu
1.3.1.1 Chế độ nhiệt
Phân ra hai mùa: mùa hè và mùa đông.


Mùa hè: từ tháng IV – X , thời tiết nóng ẩm, nhiệt độ cao. Nhiệt độ cao nhất
thƣờng xuất hiện vào tháng VII, đo đƣợc tại Bái Thƣợng Tmax  41,5C
(19/VI/1983), tại Thanh Hóa Tmax  42C (VII/1910). Theo không gian, nhiệt độ
tăng dần từ vùng thƣợng lƣu về hạ lƣu.



Mùa đông từ tháng XI - III năm sau, thời tiết khô lạnh, nhiệt độ giảm nhanh,
nhiệt độ thấp nhất thƣờng xuất hiện vào tháng I, đo đƣợc tại Bái Thƣợng
Tmin  2, 6o C (2/I/1974) và Thanh Hóa Tmin  5, 4C (VII/1910).

Bảng 1.3:

0
Đặc trƣng nhiệt độ không khí tại trạm đại biểu Bái Thƣợng ( T C )

Tháng
Tbình

I
17,0

II
17,8

III
20,3

IV
24,0

V
26,9

VI
28,4

VII
28,5

VIII
27,7

IX
26,6

X
24,4

XI
21,4

XII
18,1

Năm
23,4

Max

33,6

34,6

37,7

39,5

41,5

41,5

39,4

39

37,4

35,4

34,2

31,5

41,5

Min

2,6

5,7

6,9

12,3

16,3

19,9

21,1

21,5

17,3

12,9

8,1

3,4

2,6

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 20

Lớp:

0
Bảng 1.4: Đặc trƣng nhiệt độ nƣớc tại tuyến công trình ( T C )

Đăc trƣng
T.Bình
Tmax
Tmin

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Năm

17,6
25,4
9

19,4
26,8
12

22
31,5
14

25,2
32
19,8

27,1
34
16

27,1
33
20

26,9
32,8
21

25,7
30,6
20

24,5
29
20

23

29
17,8

20,7
28
10,2

18,2
26,4
10

23,1
34
9

1.3.1.2 Chế độ ẩm
Độ ẩm tƣơng đối trên lƣu vực biến đổi ít, mùa đông độ ẩm cao hơn mùa hè.
Tháng xuất hiện độ ẩm cao nhất vào tháng II, IV, thấp nhất vào tháng VI,VII.
Bảng 1.5:

Độ ẩm tƣơng đối trung bình tháng trạm đại biểu (%)

Trạm
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Tbình
Bái Thƣợng 87 88 89 89 85 84 84 87 86 85 84 84 86
Thanh Hóa 85 89 90 90 85 81 81 85 86 84 82 82 85
1.3.1.3 Bốc hơi
Bảng 1.6: Tổn thất bốc hơi hồ chứa Hủa Na (mm)
Tháng
tổn thất

I
25,6

II
21,9

III
23,1

IV
28,7

V
40,4

VI
42,3

VII
43,6

VIII
34,3

IX
33,9

X
38,4

XI
36,8

XII
33,8

Tổng
403

1.3.1.4 Chế độ gió
Do ảnh hƣởng của địa hình, lƣu vực nằm lọt giữa hai dãy núi cao chạy song
song hƣớng TB–ĐN nên chế độ gió ở đây cũng bị phân hóa rõ rệt:
 Mùa hè: gió mùa Tây Nam thổi tới đem theo hơi nƣớc, thời tiết nóng ẩm mƣa
nhiều, nhƣng khi gió vƣợt qua các dãy núi phía Tây lƣu vực, luồng không khí
trở nên khô nóng, gây nên hiện tƣợng gió "phơn" vào thời kỳ tháng III VII .
Thƣờng có gió mạnh nhất, tốc độ gió lớn nhất đạt tới  40  m / s  .
 Mùa đông: gió mùa Đông Bắc tiến vào lƣu vực bị các dãy núi ngăn cách sông
Chu với sông Mã chặn lại, nên khả năng ảnh hƣởng gió mùa Đông Bắc ở vùng
thƣợng lƣu sông Chu ít hơn. Gây ra mùa Đông khô lạnh và mƣa ít.
Hƣớng gió chủ yếu là hƣớng Đông và Đông Nam xuất hiện trong các tháng
XI - V năm sau, từ tháng VI - X thƣờng xuất hiện theo hƣớng Tây và Tây Nam
Bảng 1.7: Tốc độ gió lớn nhất ứng với tần suất thiết kế trạm Thanh Hóa
Đơn vị: (m/s)
Hƣớng

N

NE

E

SE

S

SW

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

W

NW

vô hƣớng

ĐATN


SVTH:

Trang 21

V2%
V4%
V25%
V50%

23,9
21,5

14,8
11,6

27,5
24,2
15,4
11,4

22,1
19,8
13,4
10,4

30,8
26,6
15,8
11,4

18,4
16,5
11,2
8,7

Lớp:

33,3
27,9
14,4
9,4

33,0
27,8
14,9
9,9

31,9
27,9
16,6
11,4

40,9
36,1
23,0
17,3

1.3.1.5 Chế độ mưa
Lƣu vực sông Mã: Biến đổi theo thời gian và không gian, lƣợng mƣa biến
đổi trong năm ứng với hai mùa: mƣa và khô.
 Mùa mƣa: Gió mùa Tây Nam từ vịnh Bengan mang theo nhiều hơi nƣớc nóng
ẩm, kết hợp với các hình thái thời tiết nhƣ Font cực đới, đƣờng đứt, dải hội tụ
nhiệt đới và bão gây ra mƣa bão. Bão thƣờng xuất hiện vào tháng IX, X kèm
theo mƣa lớn trên diện rộng, gây ngập úng kéo dài và thiệt hại lớn về kinh tế.
Mùa mƣa từ tháng V - X. Lƣợng mƣa mùa mƣa chiếm 70  90 (%) lƣợng mƣa cả
năm, ba tháng có lƣợng mƣa lớn nhất là tháng VII, VIII, IX.
 Mùa khô: từ tháng XI - IV năm sau, tháng có lƣợng mƣa ít nhất là tháng I  III ,
lƣợng mƣa trong mùa này chỉ chiếm 10  30 (%) lƣợng mƣa năm.
Vùng thƣợng nguồn sông Mã có lƣợng mƣa nhỏ từ 1100 1600  mm , vùng
có lƣợng mƣa nhỏ nhất là Mƣờng Lát và huyện Sông Mã khoảng 1160  mm . Vùng
trung và hạ du sông Mã có lƣợng mƣa lớn hơn, từ 1800  2000  mm .
Lƣu vực sông Chu: Lƣợng mƣa năm phân bố không đều, lƣợng mƣa khác

nhau giữa ba vùng: thƣợng lƣu, trung lƣu và hạ lƣu. Vùng thƣợng nguồn nằm trên đất
Lào bị bao bởi các dãy núi cao biên giới và dãy núi phân lƣu giữa sông Chu với sông Cả
tạo thành một lòng chảo lớn bị khuất gió, lƣợng mƣa ở đây nhỏ, đạt1400  mm , tại Xầm
Tơ X năm  1356  mm .
Sau khi qua biên giới Lào - Việt lƣợng mƣa tăng dần, từ Mƣờng Hinh xuống
Bái Thƣợng do hƣớng núi xòe ra đón gió mùa Đông Nam nên lƣợng mƣa tăng, đạt
1900  2000  mm ,

tạo

thành

các

tâm

mƣa

lớn

nhất

lƣu

vực

nhƣ:

X năm Cua Đat  2255  mm , X năm Lang Chánh  2028  mm , lƣợng mƣa ngày lớn nhất tại đây

cũng lớn, Cửa đạt X max  323  mm , Lang Chánh X max  499  mm . Qua Bái
Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 22

Lớp:

Thƣợngtới vùng đồng bằng, lƣợng mƣa giảm,

X năm Bái Thuong  1937  mm ,

X max  315  mm , tới Thanh Hóa lƣợng mƣa đã giảm đáng kể X nămThanh Hóa  1709 (mm)

.
Vùng thƣợng nguồn sông Chu có lƣợng mƣa nhỏ nhất, vùng trung lƣu có
lƣợng mƣa lớn nhất, hạ du có lƣợng mƣa nhỏ hơn trung lƣu. Lƣợng mƣa trung bình
lƣu vực tính đến tuyến đập Hủa Na từ trạm mƣa bên Lào và trạm mƣa Mƣờng Hinh
tại Việt Nam theo phƣơng pháp đa giác Thiesonkhoảng 1500  mm .
1.3.2 Tài liệu thủy văn.
1.3.2.1 Đặc điểm mạng lưới sông ngòi trên lưu vực
Sông Chu nằm trong hệ thống sông Mã - là hệ thống sông lớn ở miền Bắc
Việt Nam. Sông Chu có 7 phụ lƣu lớn nhỏ, trong đó có 4 phụ lƣu chính tính từ
thƣợng nguồn về cửa sông là:
Sông Cao (còn gọi là sông Khao): bắt nguồn từ biên giới Việt Lào, diện tích lƣu
vực 405 km2 và đổ vào bờ trái sông Chu cách cửa sông Chu 84 km.

Sông Đạt: Bắt nguồn từ Qùy Châu - Nghệ An với diện tích lƣu vực 286 km2 và
đổ vào bờ phải sông Chu cách cửa sông Chu 76 km.
Sông Đằng: Bắt nguồn từ vùng núi Nhƣ Xuân với diện tích lƣu vực 345 km2 và
đổ vào bờ phải sông Chu cách cửa sông Chu 64 km.
Sông Âm: Bắt nguồn từ biên giới Việt - Lào thuộc huyện Lang Chánh, diện tích
lƣu vực 761 km2 (có trạm thủy văn Lang Chánh với F=331 km2) đổ vào bờ trái sông
Chu cách cửa sông Chu 55 km và cách trạm Bái Thƣợng 4 km về phía hạ du.Phần
thƣợng lƣu từ Lào tới Mƣờng Hinh, lòng sông hẹp và sâu, hai bờ vách đá dựng
đứng, nhiều ghềnh thác, độ dốc lớn tạo thành những vực hẻm khúc khuỷu.Phần
trung lƣu từ Mƣờng Hinh xuống Bái Thƣợng, thung lũng sông rộng dần, ghềnh thác
ít hơn, độ dốc đáy sông hạ thấp rõ rệt, sông Chảy qua đá vôi và diệp thạch.
1.3.2.2 Dòng chảy năm thiết kế
Bảng 1.8: Kết quả tính dòng chảy năm (năm lịch) tại tuyến công trình Hủa Na
Đặc trƣng

MƣờngHinh

Cửa Đạt

MH - CĐ

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

Tuyến đập

Tuyến nhà máy

ĐATN

SVTH:

F (km2)
Q (m3/s)
M (l/s/km2)
Y (mm)

Trang 23

5270
91,65
17,4
549

6290
123,8
19,7
621

Lớp:

1020
32,15
31,5
994

5345
94,0
17,6
555

5375
94,96
17,7
557

Bảng 1.9: Dòng chảy năm (năm thủy văn) thiết kế tại tuyến đập Hủa Na
Tuyến
Q0
W0
Cv
Cs
3
9
3
C.trình
m /s 10 m
5%
Tuyến đập 94,2
2,971 0,30 3Cv 147
1.3.2.3 Dòng chảy lũ thiết kế

10%
132

Qp (m3/s)
25% 50%
110 89,9

75%

73,5

90%
61,7

Bảng 1.10: Lƣu lƣợng đỉnh lũ thiết kế tại Hủa Na tính từ trạm thủy văn Cửa Đạt
Tuyến
Qp (m3/s)
Công trình
0,10% 0,50%
1%
3%
5%
Thủy vănCửa Đạt
12495
8979
7680
5837
5059
Tuyến đập
10618
7630
6526
4960
4299
Tuyến nhà máy
10678
7673
6563
4988

4323
Bảng 1.11: Tổng lƣợng lũ thiết kế tại tuyến đập Hủa Na
P%
0,1
0,5
1
3
5
10

W1
531
377
320
242
208
167

Wp%.106 (m3)
W3
W5
1050
1298
751
932
638
795
486
609
421

529
340
431

10%
4072
3460
3479

W7
1572
1130
964
740
643
525

1.3.2.4 Đường quá trình lũ thiết kế
Bảng số liệu quá trình lũ tuyến đập Hủa Na đƣợc trình bày trong PHỤ LỤC 1:
QUÁ TRÌNH LŨ THIẾT KẾ CỦA HỦA NA

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 24

Lớp:

9000
8000

P = 0,1%

7000
P = 0,5%

6000
5000

P = 1%

4000
P = 3%

3000
2000

P = 5%

1000
P = 10%

0
0

50

100

Hình 1.1:

150

200

Đƣờng quá trình lũ

Mùa kiệt là mùa thi công các công trình. Để lựa chọn thời gian thi công
thuận lợi nhất trong năm, cần thiết phải biết dòng chảy lũ xảy ra tại tuyến công trình
trong các tháng mùa kiệt. Lƣu vực sông Chu mùa kiệt từ tháng VII-V.
1.3.2.5 Dòng chảy lũ thi công
Bảng 1.12: Lƣu lƣợng và tần suất tính toán lớn nhất mùa lũ
Năm thi công
Tuyến
Tần suất%
đầu
Qmax (m3/s)
mối

Thứ nhất

Thứ hai

Thứ ba

Thứ tƣ

Thứ năm

10

10

5

5

5

2462

2462

3115

3115

3115

Bảng 1.13: Lƣu lƣợng và tần suất lớn nhất trong các tháng mùa kiệt
Tháng
Tuyến
đầu
mối

11

12

1

2

3

4

5

Q5% (m3/s)

795

148

89

69

144

237

770

Q10% (m3/s)

534

126

79

61

106

173

575

1.3.2.6 Dòng chảy phù sa
Dòng chảy tại tuyến đập có hàm lƣợng phù sa lơ lửng  = 180 (g/m3), lƣợng phù
sa di đẩy lấy bằng 40% lƣợng phù sa lơ lửng.
  LL : Tỉ trọng bùn cát lơ lửng, lấy  LL  1,1  tan / m3  ;
  dd : Tỉ trọng bùn cát di đẩy, lấy dd  1,5  tan / m3  .

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN


SVTH:

Trang 25

Lớp:

1.3.3 Các thông số hồ chứa
1.3.3.1 Các mực nước đặc trưng của hồ
Hồ chứa Hủa Na có nhiệm vụ phát điện là chính, vì vậy việc xác định cấc
mực nƣớc đặc trƣng của hồ chứa là kết quả tính toán thủy năng và kinh tế năng
lƣợng. Các mực nƣớc và dung tích nhƣ sau:
MNDBT = 241 (m)
MNC = 200 (m)
Dung tích chết: Vc = 76,208 (triệu m3)
Dung tích ứng với MNDBT: VMNDBT = 651,066 (triệu m3)
Dung tích hiệu dụng: Vh = Vk - Vc = 651,066 - 76,208 = 574,858 (triệu m3).
1.3.3.2 Đường đặc tính lòng hồ
Bảng 1.14: Đƣờng quan hệ đặc tính lòng hồ Z ~ F ~ W
Z
(m)
152
155
160
165
170
175
180

F
(km2)
0
0,002
0,03
0,1

0,3
0,71
1,28

W
(tr m3)
0
0
0,066
0,385
1,419
4,114
9,493

Z
(m)
185
190
195
200
205
210
215

F
(km2)
2,06
2,91
3,99
5,18

6,39
7,86
10,03

W
(tr m3)
18,59
32,186
51,073
76,208
107,965
147,103
196,196

Z
(m)
220
225
230
235
240
245
250

F
(km2)
12,27
14,46
16,78
19,09

21,29
23,79
26,17

W
(tr m3)
257,422
330,869
416,713
515,284
626,285
750,189
887,513

1.3.3.3 Đường quan hệ Q ~ Zhl
Bảng 1.15: Quan hệ Q ~ Zhl
Q (m3/s) 458

913

1022 1137 1885 2163 2768 3097 3445 3813 4202

Zhl (m) 161,5 164,0 164,5 165,0 168,0 169,0 171,0 172,0 173,0 174,0 175,0
Q (m3/s) 4613 5047 5505 5988 6497 5988 6497 7033 7597 8190 8813
Zhl (m) 176,0 177,0 178,0 179,0 180,0 179,0 180,0 181,0 182,0 183,0 184,0

Thiết kế hồ chứa nước thủy điện Húa Na – PA2

ĐATN