Đồ án tốt nghiệp thủy điện pak khuổi

xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pak Khuổi

MỤC LỤC
−

MỤC LỤC........................................................................................1

−

...........................................................................................................1

−

...........................................................................................................2

−

CHƯƠNG MỞ ĐẦU........................................................................1

.I Vị trí dự án...................................................................................................................1
.II Nhiệm vụ và tần suất thiết kế.....................................................................................2
.III Điều kiện địa hình.....................................................................................................3
.IV Điều kiện địa chất và vật liệu xây dựng...................................................................4
.V ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG - THỦY VĂN..............................................................15

−

CHƯƠNG 1. CHỌN TUYẾN VÀ BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH...........40

1.1 Nguyên tắc phân tích lựa chọn tuyến đầu mối, kết cấu đập dâng và vị trí nhà máy.
.......................................................................................................................................40
1.2 Chọn tuyến công trình.............................................................................................40
1.3 Bố trí công trình......................................................................................................42

−

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN THỦY VĂN, THỦY NĂNG..............44

2.1 Tính toán thủy văn..................................................................................................44
2.2 Tính toán thuỷ năng................................................................................................53

−
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH TRÊN TUYẾN NĂNG
LƯỢNG......................................................................................................58

3.1 Chọn thiết bị chính và phụ......................................................................................58
Xác định hệ số tỷ tốc....................................................................................................63
Xác định hệ số tỷ tốc....................................................................................................67
3.2 Chọn thiết bị trạm thuỷ điện...................................................................................70
3.3 Công trình trên tuyến năng lượng và nhà máy.......................................................80

−

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG...............88

4.1 THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH DÂNG NƯỚC............................................................88

4.2 THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THÁO LŨ................................................................112
4.3 Tính toán nối tiếp và tiêu năng phun xa...............................................................116
4.4 Tính toán đường mặt nước trên tràn.....................................................................119
4.5 Tính toán ổn định đập tràn có cửa van.................................................................120
SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56
1


xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

−

ĐATN: Thủy điện Pak Khuổi

CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ KỸ THUẬT TỔ CHỨC THI CÔNG...124

5.1 Các vấn đề chung..................................................................................................124
5.2 Trình tự dẫn dòng thi công( sơ bộ).......................................................................126
5.3 Xác định phương án dẫn dòng thi công................................................................127
5.4 Tính toán thuỷ lực dẫn dòng thi công...................................................................129
5.5 Thiết kế ngăn dòng lấp sông.................................................................................138
5.6 Tổng tiến độ thi công............................................................................................143
Khối lượng thi công các hạng mục công trình..........................................................143
5.7 Các biện pháp thi công chính................................................................................143
5.8 Thi công các hạng mục công trình và chọn máy..................................................144

5.9 Thi công công trình đơn vị....................................................................................157
5.10 An toàn lao động.................................................................................................158
5.11 Tổng mặt bằng thi công......................................................................................159
Phụ lục điều tiết lũ :.....................................................................................................68

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56
2


Khoa Công Trình Thủy

xd
tl

ĐATN: Thủy điện Pak Khuổi

CHƯƠNG MỞ ĐẦU
.I

Vị trí dự án
Sơ đồ khai thác thủy năng sông Hiến.
s¬­®å­quy­ho¹ch­khai­th¸c
c¸c­bËc­thang­thñy­®iÖn­s«ng­hiÕn

312

292

bËc
th­ îng­©n
243

bËc
hoa­th¸m

220

bËc
b¹ch­®»ng

bËc
p¸c­khuæi

Hình 1.1: Sơ đồ các bậc thang khai thác thủy năng sông Hiến
Bảng 1.1: Thông số cơ bản của các bậc thang thủy điện trên sông Hiến
T.T
1
2
3
4
5
6

Thông số
Tên bậc thang thủy điện
Chiều dài sông
Diện tích lưu vực
MNDBT

Cao độ đáy sông
Công suất lắp máy

Bậc thang thủy điện

Đơn
vị

Bậc 1

Bậc 2

Bậc 3

Bậc 4

km
km2
m
m
Mw

Thượng Ân
12,0
180
312
292
0,6

Hoa Thám

21,8
327
292
243
5,8

Bạch Đằng
37,5
563
243
220
2,4

Pác Khuổi
57,3
860
220
186
10,5

Dự án NMTĐ Pác Khuổi nằm trên Sông Hiến, là con sông bắt nguồn từ dãy Ngân
Sơn, là phụ lưu phía phải lớn nhất của sông Bằng Giang với cửa ra của sông nằm ngay
trong địa bàn của thị xã Cao Bằng, tổng chiều dài của sông Hiến là 62km với diện tích
lưu vực 934km2.
Độ dốc lòng sông Hiến tương đối lớn (từ 3÷7% o), dọc lòng sông không có thác nước
cao hai bờ dốc đứng và lòng sông hẹp. Do đó phương thức khai thác năng lượng dòng
của sông chủ yếu là hình thức đắp đập tạo hồ chứa điều tiết dòng chảy và đồng thời tạo
cột nước phát điện.
NMTĐ Pác Khuổi thuộc xã Lê Chung, huyện Hòa An, cách thị xã Cao Bằng khoảng
3,5km về phía Tây Nam.

Tuyến dự kiến của nhà máy thủy điện Pác Khuổi là:
SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56
1


xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pak Khuổi

0

+ 106 13'20" kinh độ Đông
+ 22038'05" vĩ độ Bắc
Theo hệ tọa độ VN2000, khu vực đầu mối công trình của dự án NMTĐ Pác Khuổi
thuộc múi kinh tuyến 105000 và có cao tọa độ như sau:
+ X = 2 504 498,257 đến 2 504 609,439
+ Y = 18 626 849,120 đến 18 627 112,609
+ H = 234,30 m đến 226,80 m
Theo hệ tọa độ Hà Nội 1972, khu vực đầu mối công trình của dự án NMTĐ Pác
Khuổi thuộc múi kinh tuyến 105000 và có cao tọa độ như sau:
+ X = 2 505 561,486 đến 2 505 450,304
+ Y=
627 325,936 đến
627 062,447
+ H = 234,30 m đến 226,80 m

Vùng hồ Nhà máy thủy điện Sông Hiến thuộc 3 xã: Xã Lê Chung, xã Bạch Đằng
huyện Hòa An và xã Canh Tân huyện Thạch An. Cả 3 xã trên có tổng diện tích tự
nhiên: 159,45km2, chiếm 2,38% diện tích tự nhiên của tỉnh.
Trong đó:
+ Xã Lê Chung huyện Hòa An
Diện tích tự nhiên: 38,53km2
Dân số:
1229 người
+ Xã Bạch Đằng huyện Hòa An
Diện tích tự nhiên: 60,10km2
Dân số:
2150 người
+ Xã Canh Tân huyện Thạch An
Diện tích tự nhiên: 60,82 km
Dân số:
2116 người
Phía Bắc giáp: Thị xã Cao Bằng.
Phía Nam giáp: Xã Minh Khai, Đức Thông huyện Thạch An.
Phía Đông giáp: Thị xã Cao Bằng, xã Chu Trinh huyện Hòa An.
Phía Tây Giáp: Xã Bình Dương huyện Hòa An.
.II

Nhiệm vụ và tần suất thiết kế
II.1 Nhiệm vụ dự án
Từ yêu cầu thực tế của Cao Bằng, dự án NMTĐ Pác Khuổi có nhiệm vụ là:
− Xây dựng nhà máy thủy điện cung cấp điện năng cho thành phố Cao Bằng trong
tương lai.
− Cải thiện và nâng cao lưu lượng nước mùa kiệt ở hạ lưu sông Hiến, làm tiền đề
cho nguồn nước mặt phục vụ cấp nước sinh hoạt.

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56
2


xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pak Khuổi

− Các nhiệm vụ khai thác tổng hợp tài nguyên nước khác như: Cải thiện môi
trường sinh thái, tạo cảnh quan du lịch, nâng cao mực nước ngầm, nuôi trông
thủy sản,...
Trong đó nhiệm vụ chính của dự án NMTĐ Pác Khuổi là cung cấp điện năng cho
thành phố Cao Bằng
II.2 Tần suất thiết kế
Từ nhiệm vụ của dự án NMTĐ Pác Khuổi là phát điện cho thành phố Cao Bằng, từ
phương án công trình sơ bộ, có thể xác định dự án thuộc công trình cấp III. Công trình
cấp III, theo TCXDVN 285:2002 ta có cấp thiết kế công trình thứ yếu là IV, cấp công
trình tạm thời là V và các tần suất tính toán cần được chuẩn bị trong phần thủy văn như
sau:
+
Cấp công trình:
Cấp III
+
Tần suất đảm bảo phát điện:
85%

+
Tần suất đảm bảo cấp nước:
80%÷90%
+
Tần suất đảm bảo tưới:
90%
+
Tần suất lũ thiết kế:
1,0%
+
Tần suất lũ kiểm tra:
0,2%
+
Tần suất lũ thi công:
10%
+
Tần suất lưu lượng chặn dòng:
10%
+
Tuổi thọ công trình:
75 năm
.III

Điều kiện địa hình

Khu vực đầu mối và các tuyến đập nằm trên đoạn sông có mặt cắt ngang là hình
chữ V không đổi xứng, trong đó thoải bên bờ trái và dốc đứng bên bờ phải.
Bên bờ trái, bề mặt địa hình là kiểu địa hình tích tụ chủ yếu là thềm sông bậc một
phân bố từ độ cao 193 đến độ cao 200. Thành phần trầm tích của thềm này là sét, sét
pha dưới sự có mặt của lớp cuội sỏi lẫn trong đất. Tiếp đó về phía dưới đáy sông là

thềm tích tụ hiện đại được cấu thành bởi các sản phẩm trầm tích sét pha, cát pha, cát và
cuội sỏi.
Bên bời phải, bề mặt địa hình chịu ảnh hưởng của hoạt động kiến tạo, đó là quá
trình nâng đã thúc đẩy sự phát triển cúa xói mòn đề hình thành nên kiểu địa hình bóc
mòn rửa trôi. Lộ ra trên bề mặt địa hình này chủ yếu là các sản phẩm phong hóa tàn tích
và không nhiều các sản phẩm dấu vết của thềm bậc 1, là lớp cuối sỏi cuội mỏng lẫn
trong đất, phân bố ở độ cao 210m đến trên 222m. Ngoài ra có diện tích hẹp dọc theo
dòng chảy ở độ cao 190m là địa hình tích tụ hiện đại.
Đáy sông: Độ dốc trung bình dọc dòng chảy không lớn, nhưng bề mặt đáy sông
không bằng phẳng. Đá gốc hoặc các tảng lăn rionít kích thước lớn có thể lộ ra rải rác
trên mặt nước ở nhiều vị trí, nhưng cũng có những đoạn đáy sông nằm dưới mực nước
SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56
3


xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pak Khuổi

7-8 m. Thế nhưng trên bề mặt địa hình đáy sông các sản phẩm trầm tích hiện đại cát
cuội sỏi lại không dày. Đó là quá trình khai thác chúng để làm vật liệu xây dựng trong
thời gian dài với qui mô lớn.
.IV
1.

Điều kiện địa chất và vật liệu xây dựng
Đặc điểm địa chất kiến tạo

Theo tờ Bản đồ địa chất Đô thị Cao Bằng tỷ lệ 1:50.000 thì điều kiện địa chất và
kiến tạo của khu vực đầu mối thuỷ điện Pác Khuổi như sau:
Địa tầng: Trong phạm vi của khu vực đầu mối Thuỷ điện có mặt các phân vị địa
tầng sau:
−
Hệ tầng sông Hiến 1 (T1SH1): Chủ yếu là các đá phun trào axit có
thành phần Riomit. Chiều dày >100 mét. Nhiều chỗ trên bờ sông Hiến, trên các
sườn núi đá thường lộ ra có thể quan sát được.
−
Hệ tầng sông Hiến 2 (T1SH2): Đó là các phiến đá sét, cát kết, bột
kết phân lớp có đường phương mặt lớp 190o – 280o. Hướng dốc của đá cắm về
phía thượng lưu với góc dốc biến đổi từ 60o ÷ 90o.
Tổng chiều dài của hệ tầng sông Hiến theo bản đồ địa chất Đô thị Cao Bằng là
550 – 1300m.
−
Hệ Đệ Tứ: Trầm tích hệ Đệ Tứ phân bố dải hẹp dọc theo thung
lũng sông. Bề dày trầm tích rất mỏng từ 2 – 4m có chiều hướng tăng dần ra phía
lòng sông.
2. Đặc điểm địa hình địa mạo
Khu vực công trình có dạng địa hình của vùng núi trung bình đến cao. Núi cao từ
900m đến 1200m với mức độ chia cắt rất mạnh. Các sườn núi thường hẹp và dốc khoảng
từ 30o – 40o.
Vùng hồ và các vị trí tuyến đập nằm trong khu vực đồi núi cao. Dạng địa hình
này chiếm hầu hết diện tích khu vực lòng hồ. Địa hình bị phân cách mạnh tạo thành các
dẫy núi kéo dài theo hướng Tây Bắc – Đông Nam và Tây Nam – Đông Bắc. Các đỉnh
núi thường dạng tù. Các sản phẩm Eluvi, Deluvi phân bố ở đỉnh và sườn núi.
Thảm thực vật phát triển rất mạnh chủ yếu là cây lấy gỗ, cây bụi và nương rẫy

trồng trọt phủ kín bề mặt.
Mạng sông suối: Vùng nghiên cứu nằm trong lưu vực sông Hiến. Thung lũng
sông hình chữ V. Sườn dốc, lòng sông có độ dốc nhỏ, quá trình bào mòn để lộ đá gốc
tạo thành các ghềnh nhỏ. Sông Hiến trong pham vi vùng hồ có hướng nước chảy Tây

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56
4


xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pak Khuổi

Bắc – Đông Nam. Dưới hạ lưu của tuyến đập sông Hiến uốn khúc chảy theo hướng Tây
Nam – Đông Bắc.
Trong vùng nghiên cứu hoạt động xâm thực, bóc mòn không lớn. Chung quanh
khu vực có nhiều dân bản làng xã sinh sống làm nương làm rẫy và có các nghề phụ
khác.
Đường giao thông chính là đường bộ liên huyện. Cách thị xã Cao Bằng khoảng 7
km, đường đất nhỏ hẹp.
3. Đặc điểm địa chất, địa chất công trình, địa chất thuỷ văn
a) Cấu tạo địa chất
Theo các tờ bản đồ của khu vực xã Lê Chung và Bạch Đằng thuộc Đô thị Cao
Bằng tỷ lệ 1:50.000 và bản đồ địa chất tờ Chính Si - Long Tân (F48 - XI & F48 - XVII)
tỷ lệ 1:200.000 bao gồm cả khu vực tuyến đập, lòng hồ và các công trình phụ trợ chủ

yếu là hệ tầng sông Hiến: thuộc đá phun trào axit có thành phần Rionit, thành tạo lục
nguyên và các thành phần thạch học là cát kết bột kết, đá, phiến sét, sạn kết, các loại đá
này thường lộ ra ở các sườn núi, bờ sông Hiến và các suối nhánh. Đại bộ phận còn nằm
dưới tầng phủ là các lớp Tàn tích (elQ), Sườn tích (edQ) và Bồi tích (alQ). Chiều dày
các lớp phủ tích không lớn lắm khoảng từ 1 - 4 m. Thành phần là á cát hoặc á sét lẫn
nhiều sạn, tảng nhỏ màu xanh trắng hoặc xám vàng, chặt chẽ.
b) Kiến tạo
Các đứt gẫy: Khu vực thuỷ điện Pác Khuổi về tổng thể còn tồn tại đứt gẫy Na
Kép - Pác Khuổi Fx.
Đây là các đứt gẫy trong tầng ít mang tính phân đới, nhưng sự tồn tại của nó
cũng làm thay đổi cấu trúc địa chất trong vùng. Đứt gẫy phát triển theo hướng Đông
Bắc - Tây Nam đi theo hướng thượng lưu cách tuyến đập lựa chọn khoảng 800 m và dọc
theo bờ phải.
c) Các hiện tượng địa chất vật lý
Đặc điểm: Khu vực nghiên cứu là các hiện tượng địa chất vật lý phát triển rộng
rãi chủ yếu là phong hoá, xâm thực, bóc mòn, hình thành các suối rãnh xói, và có sự chi
phối của các quá trình địa chất như sự phá huỷ kiến tạo bởi đứt gẫy khu vực tạo ra các
đới vò nhàu uốn nếp, nứt nẻ. Các đới phun trào nằm gần đứt gãy, các đới ép phiến nằm
xa hơn.
Trên bề mặt địa hình (túi trầm tích Aluvi) cho đến nay vẫn còn xảy ra hiện tượng
bóc mòn. Kết quả của hiện tượng đó tạo nên các rãnh xói nhỏ ở dạng suối cạn có độ dốc
lớn. Lòng sông lộ đá gốc và trên hầu hết bề mặt san bằng cũng như bề mặt các sườn dốc
đều phủ đất Eluvi. Sông hoặc suối còn ở dạng chữ V độ dốc lớn do đó vẫn còn tạo nên
xâm thực sâu.
SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56
5

xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pak Khuổi

Hiện tượng trượt lở: Hầu hết địa hình trong khu vực từ dốc đến rất dốc nhưng
chưa thấy phát hiện các hiện tượng trượt khối lớn do phạm vi của khối đá phun trào nhỏ
hoặc có nhiều thảm thực vật và cây cối che phủ và tác động của xây dựng làm thay đổi
sự mất cân bằng trọng lực.
Hiện tượng phong hoá: Quá trình phong hoá với đặc điểm phát triển trên mọi bề
mặt địa hình trên các loại đá gốc và phân đối rõ rệt theo chiều thẳng đứng. Sự khác biệt
cơ bản và tính chất địa chất công trình (ĐCCT) của vỏ phong hoá trên các loại đá khác
nhau về chiều dày, thành phần cỡ hạt, tính chất cơ lý của chúng.
Điều đó thể hiện quá trình biến đổi không chỉ vật lý mà cả về cơ học làm thay
đổi hoàn toàn đặc tính của đá mẹ.
Có thể tóm tắt vỏ phong hoá thẳng đứng theo chiều sâu từ trên xuống dưới như
sau:
•
Đới phong hoá IA1: Đá bị phong hoá và phân huỷ thành đất lẫn dăm đá gốc.
Hàm lượng đất sét chiếm trên 50%. Tính chất cơ lý của chúng có cao hơn so với đất
Eluvi. Trong đới còn giữ được hoàn toàn cấu trúc của đá mẹ. Đới IA 1 trong vùng có
chiều dày dao động từ vài mét đến hàng chục mét. Phân bố trên đới IA 1 là đất Deluvi và
Eluvi của các loại đá chủ yếu là đất sét hoặc á sét màu nâu đỏ vàng vàng hoặc xám
trắng, có lẫn dăm sạn, chặt vừa trên thường phủ thảm thực vật, chiều dày khoảng chục
mét (bảng 5.1).
•
Đới phong hoá trung bình IA2: Đới bị phong hoá và phân huỷ thành dăm đá
tảng lẫn sét với hàm lượng nhỏ hơn 50%. Đá bị vỡ vụn do các khe nứt rộng và được

nhét đất sét. Đá có mức độ cứng chắc trung bình; chiều dày của đới từ 2 m - 10m.
•
Đới phong hoá nhẹ IB. Đặc điểm chính là dấu vết quá trình phong hoá là bề
mặt khe nứt phủ màng oxit sắt và dọc theo các khe nứt có sự biến đổi màu sắc. Nhưng
màu sắc của các khối đá này vẫn giữ được màu sắc của đá thuộc đới IIB. Cường độ của
đá có bị giảm so với đới IIB. Chiều dày thay đổi từ 5 - 13m.
•
Đới IIA: Đá sét bột kết màu xám xanh chì. Đá ít thay đổi về màu, cứng, nứt
nẻ. Khe nứt nẻ có hiện tượng oxit sắt yếu.
•
Đới đá tươi IIB: Đá không có dấu hiệu của quá trình phong hoá, nên bề mặt
khe nứt chính có thể đổi màu nhẹ. Đá cứng đến cứng chắc. Nứt nẻ yếu đến trung bình.
Đặc điểm của khe nứt là hẹp và kín. Các khoáng vật tạo đá hầu như chưa bị thay đổi.
Chỉ tiêu cơ lý của đá hầu như không thay đổi, tính thấm nhỏ.
d) Địa chất thuỷ văn và tính thấm của đất đá
Bảng tổng hợp tính toán thấm (Phương pháp ép nước)
Lớp hoặc

Giá trị Lugeon

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

Hệ số thấm K (cm/s)
MSSV: 5803.56
6


xd
tl

Khoa Công Trình Thủy
đới
edQ
IA1
IA2
IB
IIA
IIB

Trung
bình
5,41
3,61
2,78

ĐATN: Thủy điện Pak Khuổi

Min

Max

1,046
1,25
1,046

10,069
7,5
6,103

Trung

bình
1,6x10-5
1,37x10-4
4,0x10-6
0
0
0

Min

Max

1,1x10-5
1,5x10-4
3,4x10-6
0
0
0

2,1x10-5
2,6x10-4
6,1x10-6
0
0
0

4. Đặc điểm địa chất động lực công trình
Khu vực đầu mối của nhà máy thuỷ điện Pác Khuổi được dự báo có khả năng
xảy ra các quá trình và hiện tượng địa chất động lưc công trình như sau:
Hiện tượng trượt lở sườn dốc: hiện tượng này đã và sẽ xảy ra trên sườn

dốc có mặt vỏ phong hoá của đá phun trào rionit.Tuy nhiên qui mô khối trượt không lớn
do phạm vi của khối đá phun trào nhỏ.
Hiện tượng xói ngầm qua vai đập: các đới nằm bên trên bên bờ vai đập
phải, hầu hết là đá nứt nẻ có mức độ nứt nẻ lấp nhét khác nhau.Khi Hồ chứa đầy nước
và mực nước hồ dao động kèm theo hiện tượng tái tạo bờ hồ là hiện tượng lôi cuốn các
vật liệu lấp nhét ra khỏi khe nứt,thúc đẩy quá trình xói ngầm cơ học xảy ra.
. Hiện tượng phong hoá: trong vùng nghiên cứu quá trình phong hoá xảy
ra khá mạnh mẽ, phát triển chủ yếu trên đá phiến sét, cát kết. Chiều dày lớp phủ sườn
tàn tích và đới phong hoá hoàn toàn : 0,5-5m.
Động đất: Trên bản đồ phân vùng động đất lãnh thổ Việt Nam tỷ lệ
1:2000000 với chu kỳ lặp lại là T= 500 năm, khu vực dự án nằm trong vùng động đất
cấp 6.
5. Điều kiện địa chất công trình khu vực đầu mối
Trong giai đoạn TKKT, công tác khảo sát địa chất công trình chủ yếu là khoan
và các thí nghiệm hiện trường như thí nghiệm SPT, đổ nước, ép nước, đồng thời lấy
mẫu trong lõi khoan, vật liệu xây dựng như cát, đá, nước về để thí nghiệm trong phòng.
Số lượng hố khoan trong giai đoạn này là 26 hố, trong đó 21 hố đã thực hiện, còn
5 hố đang tiến hành khoan bổ sung. Chiều sâu hố khoan sâu nhất là 35 m, nông nhất là
11m.
Phạm vi khu vực khoan là các tuyến đập so sánh, đường dẫn nước và khu vực
lòng hồ.
Căn cứ vào kết quả khoan thăm dò và các thí nghiệm hiện trường, vào phòng có
thể phân chia cấu tạo địa chất ở đây thành các lớp và đới phong hoá từ trên xuống như
sau:
a) Các lớp bồi tích, tàn tích và sườn tích
SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56
7

xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pak Khuổi

Đây là các lớp đã được tác động của thiên nhiên như mưa lũ, gió và tác động của
con người trong quá trình canh tác, xây dựng, cây cối thảm thực vật … Thành phần
thạch học chủ yếu là sét hoặc á sét, cuội sỏi màu sắc chủ yếu là màu vàng xám, nâu;
Trạng thái từ nửa cứng đến cứng. Chiều dày tới 5,3 mét.
Các chỉ tiêu cơ lý của đất ghi ở bảng 5.5 và 5.6. Khi tính toán đào đắp lớp này sử
dụng các chỉ tiêu sau:
Dung trọng thiên nhiên: 1,92 g/cm3
Dung trọng khô:
1,52 g/cm3
Cắt thiên nhiên:
+ Lực dính kết tự nhiên bằng 0,288 kg/cm2
+ Góc ma sát φ = 21,54o
-

Cắt bão hoà:
+ Lực dính kết C = 0,219 kg/cm2
+ Góc ma sát φ = 14,12o

b) Đới phong hoá mãnh liệt (IA1)
Đây là đới phong hoá hoàn toàn thành đất á sét có lẫn dăm sạn, đôi chỗ có tảng
nhỏ màu nâu xám, xám nhạt, vàng vàng. Lớp này chỉ xuất hiện ở vài lỗ khoan, chiều
dày tối đa là 2,8m. Do phân bố hẹp và chiều dày nông nên không có các thí nghiệm trong

phòng và hiện trường.
c) Đới phong hoá mạnh (IA2)
Đây là đá bột sét kết đôi chỗ có chứa bột vôi. Chúng thường bị ép và biến đổi.
Đới này chủ yếu là đá tảng vụn lẫn đất. Chiều dày biến đổi lớn. Có hố khoan chiều dày
chỉ có 2,5 mét nhưng lại có hố khoan D28 tới 18 mét. Mẫu nõn khoan khi lấy lên
thường vỡ theo vết phong hoá thành các đoạn nõn ngắn dưới 100 mm. Do đó không xác
định được giá trị RQD. Chỉ có 2 đoạn xác định được RQD cho kết quả là cường độ
kém.
Một số chỉ tiêu cụ thể như sau:
-

Cường độ nén thiên nhiên σ = 45 kg/cm2

-

Cường độ nén bão hoà: không

-

Góc ma sát khô gió φ = 39o.

-

Lực dính kết C = 10,8 kg/cm2.
Góc ma sát bão hoà = 0, C = 0
Dung trọng bão hoà γbH = 2,40 g/cm3
Dung trọng thiên nhiên γTN = 2,29 g/cm3
Khối lượng riêng P = 2,77 g/cm3
d) Đới phong hoá nhẹ đến trung bình (IB)

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56
8


xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pak Khuổi

Thuộc loại đá sét bột kết và sét kết màu xám xanh, xám chì. Đá thường bị biến
đổi và bị ép phiến. Thành phần khoáng vật tạo đá chủ yếu là sét - sericit - chlorit chiếm
từ 50% trở lên. Còn các thành phần khác như thạch anh - silic, turmalin, mica, phen pát
… Các thành phần phụ này tùy theo hố khoan có sự thay đổi thành phần khoáng vật.
Cấu tạo thường là định hướng hoặc định hướng phân phiến. Đá thường biến đổi mạnh
dọc theo các khe nứt. Các nõn đá lấy lên thường vỡ thành các thỏi rắn < 100 mm. Chiều
dày biến đổi từ 1,6m (HK D19) đến 20,5m (HK D21). Có thể nói rằng mức độ phong hoá
của đá có sự biến đổi lớn trong phạm vi khu vực và chiều sâu.
Một số chỉ tiêu cơ bản của đới IB:
Dung trọng thiên nhiên γTN = 2,40 g/cm3
Dung trọng bão hoà γbH = 2,48 g/cm3
Khối lượng thể tích P = 2,77 g/cm3
-

Cường độ kháng nén thiên nhiên σ = 105 kg/cm2

-

Cường độ kháng nén bão hoà σBH = 68 kg/cm2

-

Hệ số mềm hoá B = 0,65

-

Góc ma sát thiên nhiên φ = 39,5o

-

Góc ma sát bão hoà φ = 39,17o

-

Lực dính kết thiên nhiên C = 23,60 kg/cm 2
Lực dính kết bão hoà C = 16 kg/cm2
Mo duyn biên dạng Eo = 0,6x104 kg/cm2
Mo duyn đàn hồi E = 1x104 kg/cm2
Đánh giá chất lượng đá theo giá trị RQD thì đới IB đá có chất lượng trung bình

kém.
e) Đới phong hoá nứt nẻ (IIA)
Đá thuộc loại sét bột kết và sét kết màu xám xanh, xanh đen hoặc xám chì.
Thành phần khoáng vật tạo đá chủ yếu là sét - sericit - chlorit chiếm trên 50% tới 90%.
Ngoài ra còn có các thành phần khác như thạch anh silic, turmalin, phen pát. Cấu tạo
định hướng hoặc định hướng phân phiến. Đá ít thay đổi về màu sắc, có hiện tượng oxit
sắt yếu trong các khe nứt. Hầu hết các hố khoan đều khoan qua đới này. Nõn khoan lấy

lên thường dạng thỏi dài. Đá cứng chắc. Chiều dày của đới IIA biến đổi lớn cả về chiều
sâu và khu vực, có hố khoan dày 3m đến 19,50m (HK D27). Riêng các hố khoan N5,
D14, D16, D23 mối khoan sâu vào đới này từ 2m - 6m.
Một số chỉ tiêu cơ lý của đá nền như sau.
Khối lượng thể tích thiên nhiên γTN = 2,43 g/cm3.
Khối lượng thể tích bão hoà γBH = 2,53 g/cm3.
Khối lượng riêng P = 2,76 g/cm3
SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56
9


xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pak Khuổi

-

Cường độ nén thiên nhiên σ = 135 kg/cm2

-

Cường độ nén bão hoà σBH = 95 kg/cm2

-

Hệ số mềm hoá B = 0,7

-

Góc ma sát thiên nhiên φ = 40,3o

-

Góc ma sát bão hoà φ = 38,5o

-

Lực dính kết thiên nhiên C = 30,15 kg/cm2
Lực dính kết bão hoà C = 22,45 kg/cm2
Mo duyn biến dạng Eo = 1,48x104 kg/cm2
Mo duyn đàn hồi E = 1,90x104 kg/cm2
Giá trị RQD đạt từ 60 - 70% như vậy đá có chất lượng từ trung bình đến khá.

f) Đới đá tươi tương đối nguyên vẹn (IIB)
Đá thuộc loại đá bột kết hoặc sét kết màu xám xanh đen hoặc xanh chì.
Thành phần khoáng vật tạo đá chủ yếu là sét - sericit - chlorit còn các thành phần
khoáng vật khác như thạch anh silic, các bô nát, quặng, phen pát và một số thành phần
khác chiếm rất nhỏ. Tùy theo thời gian trầm tích của khoáng vật mà tạo ra các thành
phần thứ yếu thay đổi khác nhau. Đây là đới phong hoá. Tuy nhiên ít biến đổi về màu
sắc trong các khe nứt nhưng cũng có nhiều khe nứt hẹp. Nõn đã lấy lên thường có đoạn
ngắn dưới 100mm. Đá cứng chắc.
Hầu hết các hố khoan đều khoan sâu vào các đới này từ 4 mét đến 15 mét (HK
D13).
Một số chỉ tiêu cơ lý của đá nền như sau
Khối lượng thể tích thiên nhiên γTN = 2,59 g/cm3.

Khối lượng thể tích bão hoà γBH = 2,63 g/cm3.
Khối lượng riêng P = 2,77 g/cm3
-

Cường độ nén thiên nhiên σ = 203 kg/cm2

-

Cường độ nén bão hoà σBH = 154 kg/cm2

-

Hệ số mềm hoá B = 0,76

-

Góc ma sát thiên nhiên φ = 40,5o

-

Góc ma sát bão hoà φ = 39,8o

-

Lực dính kết thiên nhiên C = 47,8 kg/cm2
Lực dính kết bão hoà C = 37,7 kg/cm2
Mo duyn biến dạng Eo = 1,82x104 kg/cm2
Mo duyn đàn hồi E = 2,33x104 kg/cm2
Giá trị RQD đạt từ 70% - 90%. Chất lượng đá từ khá đến tốt.
Bảng: Chỉ tiêu cơ lý của lớp đất phủ edQ - eQ

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56
10


xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pak Khuổi

% Lọt sàng (mm)
0,425
0,075
95,3
92,90

2
100

0,005
28,0

Giới hạn ATTERBERG
WL %
WP %
IP %

B
85,90
28,18
31,72
10,06

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

Nén nhanh H.S non a (kg/cm2)

0,28
8

21o54 0,21
9

14,1
2

0,02
1

Cắt phẳng
bão hoà

Phân loại đất ASTM

Góc ma sát φ (độ)

0,81

Góc ma sát φ (độ)

89,7
2

Lực dính C kg/cm2

44,7
1

Thí nghiệm
cắt phẳng tự
nhiên

Lực dính C kg/cm2

2,7
4

Hệ số rỗng εo

KhốI lượng riêng G (g/cm3)

Khô (go)
1,5
2

Độ bão hoà %

1,9
2

Độ lỗ rỗng n%

26,4

Khối
lượng thể
tích
g/cm3
Tự nhiên (gx)

Độ ẩm TN (W %)

Bảng: Chỉ tiêu cơ lý của lớp đất phủ edQ - eQ (tiếp)

CH

MSSV: 5803.56
11


xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pak Khuổi

IA2

2,29

2,40

2,28

2,77

08

0

45

0

39

0

IB

2,40

2,48

2,39

2,77

1,27

0,88

105

68

39,5

39,17 23,6

IIA

2,43

2,53

2,44

2,76

1,84

1,71

135

95

40,3

38,5

II

2,59

2,63

2,57

2,77

2,70

2,12

203

154

40,5

39,8

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

10,7

Hệ số mềm hoá

Đàn hồi

Biến dạng

Bão hoà

φbH

kg/cm2
CK
CbH

Độ
φK

Mo Duyn
E.104

Lực dính kết

Khô gió

Khô gió

Bão hoà

fbH

kg/cm2
Jn
JnbH

Góc ma sát

Bão hoà

fo

Khô gió

P

Cường độ
kháng nén

Bão hoà

Bão hoà

γo

g/cm3
γBH
γCK

Hệ số bền

vững
Khô gió

Khô gió

Đới

Khô tương đối

Khối lượng thể tích

KhốI lượng riêng

Bảng: Bảng chỉ tiêu cơ lý của đá nền

kg/cm2
Eo
E

K

0

-

-

-

16

0,6

1

0,65

30,15 22,45 1,48

1,9

0,70

47,8

2,33

0,76

MSSV: 5803.56
12

37,7

1,82

Tên đá

Đá sét bột
kết

Đá sét bột
kết
Đá sét bột
kết
Đá sét bột
kết


xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pác Khuổi

6. Vật liệu xây dựng
Để phục vụ cho xây dựng công trình Nhà máy thuỷ điện Pác Khuổi, công tác
khảo sát các mỏ và bãi vật liệu xây dựng cùng với các mỏ vật liệu đang được cơ quan
chuyên dụng khai thác để cung cấp cho các công trình xây dựng trong tỉnh.
Công tác khảo sát trong giai đoạn chủ yếu hành trình thị sát thu thập các số liệu
có liên quan và lấy mẫu thí nghiệm trong phòng, bao gồm các nội dung và kết quả thí
nghiệm như sau:
a) Mỏ đá
Đã thăm dò mỏ đá vôi thuộc địa phận Bản Ngần. Đây là mỏ đá lớn có trữ lượng
2.000.000 m3. Khoảng cách từ nơi khai thác đến chân công trình khoảng 15 km bằng
đường bộ.
Bề mặt mỏ là sườn đồi trung bình có độ dốc khoảng 30 o - 40o. Chiều dày bóc bỏ
là các lớp phong hoá mỏng vỡ dăm vỡ tảng nhỏ. Điều kiện khai thác không ảnh hưởng
đến mực nước ngầm vì nước ngầm phân bố tương đối sâu.
Đá vôi thuộc đới IB và II. Đá cứng chắc RQD trung bình hoặc lớn hơn 70%.

Đánh giá về chất lượng: Kết quả thí nghiệm kết luận như sau: Đây là mỏ đá vôi
cấu trúc chặt chẽ. Hàm lượng CaCO 3 chiếm trên 50%. Cường độ nén một trục trạng thái
khô 680kg/cm2 - Bão hoà 619kg/cm2.
Độ hấp phụ nước 0,150%. Đá có độ mài mòn trung bình thấp, phần trăm hao
mòn là 26,8%. Kết quả thí nghiệm ghi ở bảng 5.7.
b) Mỏ cát
Đã tiến hành thị sát và lấy mẫu cát thí nghiệm của 2 mỏ vật liệu cát.
-

Mỏ cát sông Hiến thuộc xã Lê Chung, huyện Hoà An
Mỏ cát này nằm ngay chân công trình. Trữ lượng không lớn lắm, điều kiện khai
thác không được thuận tiện vì mỏ vật liệu nằm ngay sát bờ sông, mùa lũ thì thường bị
ngập, mùa cạn cũng chỉ bóc sâu xuống khoảng từ 1 - 2m là có nước ngầm. Điều kiện
khai thác về cơ giới chật hẹp. Trữ lượng vào khoảng 50.000m3/năm. Đã tiến hành lấy
một mẫu thí nghiệm; kết quả cho như sau: Cát thô thạch anh màu xám trắng xám vàng.
Mô đun độ lớn là 3,5; Hàm lượng mica 0%; Đương lượng cát Es(%) là 89,32; Hàm
lượng bụi bùn sét là 1,5%; Hàm lượng hữu cơ không.
-

Mỏ cát sông Bằng
Mỏ cát này nằm sát trên sông Bằng thuộc thị xã Cao Bằng; trữ lượng khai thác
được khoảng 50.000m3/năm. Điều kiện khai thác có thể kết hợp sử dụng phương pháp
thủ công hoặc cơ giới đều thuận tiện. Nhưng hạn chế về thời gian sử dụng khai thác,
chủ yếu khai thác về mùa khô còn mùa mưa lũ thường bị ngập. Vận chuyển chủ yếu
bằng đường bộ. Cự ly vận chuyển từ 6 - 7km.
Đã tiến hành lấy 1 mẫu thí nghiệm để xác định các tính chất cơ lý của chúng.
SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2 MSSV: 5803.56
13

xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pác Khuổi

Mỏ cát này thuộc loại cát thô thạch anh màu xám trắng xám vàng. Mô đun độ lớn
bằng 3,00; Hàm lượng mica 0%; Đương lượng cát Es(%) bằng 88,70%; Hàm lượng bụi
bùn sét bằng 2%. Hàm lượng hữu cơ không đáng kể.
Căn cứ theo kết quả thí nghiệm thì các mỏ cát đều đạt yêu cầu làm cốt liệu bê
tông, tầng bọc, xây dựng công trình các loại.
Khi tiến hành khai thác để sử dụng cần phải sàng lọc bỏ hữu cơ, tách hàm lượng
cuội sỏi …
Hai mỏ cát trên sông Hiến và sông Bằng cũng đã được cơ quan trong tỉnh khai
thác để sử dụng trong xây dựng.
Ngoài 2 mỏ cát đã khảo sát còn có thể mua cát, đá, sỏi cuội có chất lượng tốt của
công ty khai thác vật liệu của tỉnh Cao Bằng.
Kết quả thí nghiệm ghi ở bảng 5.8.
c) Mỏ đất đắp
Các loại đất Eluvi thuộc sét pha hoặc cát pha dăm sạn màu nâu phong hoá từ các
đá đều là vật liệu tốt dùng để đắp đê ngăn, khu vực cửa lấy nước hoặc làm các công
trình dân dụng khác. Trữ lượng tương đối lớn. Khai thác thuận tiện, vận chuyển ngắn.
Đã tiến hành lấy 2 mẫu đất ở 2 khu vực: 1 mẫu ở chân công trình; 1 mẫu cách
chân công trình khoảng 1km.
-

Mỏ đất bờ phải tại chân công trình
Tại mỏ này lấy 1 mẫu đất đắp để xác định các chỉ tiêu có lý của chúng và đồng
thời xác định 2 chỉ tiêu cơ bản của đất đắp là Dầm nện tiêu chuẩn và giá trị CBR.

Dầm nện tiêu chuẩn: Khối lượng thể tích khô lớn nhất γCmax(g/cm3) bằng 1,560;
Độ ẩm tốt nhất γTN(%) bằng 25,10. Hệ số thấm ở γC bằng 98% (10-7cm3/s).
Giá trị CBR. 95% γCmax bằng 3,10; 98% γCmax bằng 5; 100% γCmax bằng 6,90.
Chiều dày khai thác từ 1 - 6m.
-

Mỏ đất tại khu vực UBND xã Lê Chung
Ở đây đã lấy 1 mẫu đất để thí nghiệm kết quả cho như sau:
Đầm nện tiêu chuẩn: Khối lượng thể tích khô lớn nhất γCmax bằng 1,440; Độ ẩm
tốt nhất WTN bằng 30,55; Hệ số thấm ở γC bằng 98% (10-7cm3/s).
Giá trị CBR. 95% γCmax bằng 2,50; 98% γCmax bằng 4,60; 100% γCmax bằng 5,90.
Chiều dày khai thác từ 1 - 6 mét, trước khi khai thác loại bỏ lớp hữu cơ và cây
cối mọc trên đó.

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56

14


xd
tl

.V
1.

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pác Khuổi

ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG - THỦY VĂN
Các đặc trưng khí tượng
a) Đặc điểm chung về khí hậu khu vực dự án

Khu vực đầu mối dự án NMTĐ Pác Khuổi cũng như toàn bộ lưu vực sông Hiến
nằm trong vùng Đông Bắc Bắc Bộ với chế độ khí hậu gió mùa rõ rệt. Khí hậu và thời
tiết trong năm chia thành hai mùa riêng biệt.
Mùa mưa thực sự bắt đầu từ tháng V đến hết tháng VIII dương lịch hàng năm,
mùa khô từ tháng XII đến hết tháng II năm sau, còn các tháng IX, X và XI là thời kỳ
chuyển tiếp từ mùa mưa sang mùa khô hanh, các tháng III và IV chuyển từ mùa khô
sang thưòi kỳ mưa và ẩm. Mùa mưa trùng với thời tiết hè nóng ẩm và mưa nhiều, nhiệt
độ trung bình dao động từ 27 đến 30 độ C, độ ẩm từ 80% đến 90%, mưa nhiều, tập
trung đến 70% lượng mưa cả năm.
Mùa khô đồng thời với thời tiết lạnh, ít mưa, độ ẩm thấp, nhiệt độ trung bình dao
động từ 13 đến 15 độ C, độ ẩm từ 70% đến 80%.
Trong các tháng mùa mưa, trên các triền sông thường có lũ lớn, các trận lũ lớn
quan trắc được trên sông Hiến và sông Bằng Giang cho thấy: lũ sớm bắt đầu xuất hiện
từ tháng 5 hoặc đầu tháng 6 dương lịch. Lũ chính vụ thường xuất hiện trong các tháng 7
và 8 dương lịch. Những trận lũ lớn có thể kéo dài từ 3 đến 5 ngày, đặc biệt có trận lũ
đến 9 ngày với tổng lượng lũ lớn nhưng đỉnh lũ không nhọn.
Chế độ gió mùa ít ảnh hưởng đến khu vực của dự án, thời kỳ mùa mưa và quanh
năm, chủ yếu là gió mùa đông nam và gió nam. Gió mùa đông bắc và gió bắc ít ảnh
hưởng bởi bị hạn chế bởi các dãnh núi cao vùng Đông Bắc.
b) Nhiệt độ không khí
Nhiệt độ không khí là yếu tố khí tượng ảnh hưởng trực tiếp đến công tác thi công
xây dựng công trình của dự án, ngoài ra nó còn gián tiếp đến chế độ bốc hơi và hình
thành dòng chảy trên lưu vực. Đối với dự án NMTĐ Pác Khuổi, tài liệu quan trắc về
nhiệt độ được thu thập từ hai trạm khí tượng là trạm Cao Bằng (PLTV-04 ở phần phụ
lục) và trạm Nguyên Bình (PLTV-05). Sự biến động nhiệt độ trung bình các tháng trong

năm được ghi trong các bẳng sau.
Bảng Nhiệt độ không khí TB nhiều năm tại trạm khí tượng Cao Bằng (0C)
Tháng
I
II
III
IV
V
VI VII VIII IX
X
XI XII
Min 10,2 9,9 15,4 19,8 24,1 25,5 24,1 25,0 23,9 20,6 16,1 12,1
TB
13,8 15,3 18,8 23,0 25,9 27,0 27,1 26,7 25,4 22,5 18,6 15,0
Max 16,3 19,2 21,9 25,2 27,6 28,5 28,2 28,2 26,6 23,9 20,4 19,3
SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56

Năm
20,9
21,6
22,5
15


xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pác Khuổi

Bảng Nhiệt độ không khí TB bình nhiều năm tại trạm khí tượng Nguyên Bình (0C)
Tháng
I
II
III
IV
V
VI VII VIII IX
X
XI XII Năm
Min
9,1 8,3 14,7 18,6 22,7 24,2 25,1 23,8 22,5 19,2 14,5 10,8 19,4
TB
12,5 13,9 17,5 21,6 24,6 25,8 26,0 25,5 23,9 21,2 17,3 13,7 20,3
Max 15,0 17,6 20,3 23,8 26,1 27,1 27,5 26,8 25,2 25,4 18,9 17,2 21,2
Như vậy có sự khác biệt không nhiều giữa nhiệt độ không khí quan trắc được ở
Cao Bằng và Nguyên Bình. Do khu vực đầu mối công trình của dự án chỉ cách trạm khí
tượng Cao Bằng 3 km, cho nên coi nhiệt độ không khí tại khu vực đầu mối dự án bằng
nhiệt độ không khí tại trạm Cao Bằng (bảng 3.3).
Bảng: Nhiệt độ không khí trung bình nhiều năm tại khu vực đầu mối dự án (0C)
Tháng
I
II
III
IV
V
VI VII VIII IX

X
XI XII
Min 10,2 9,9 15,4 19,8 24,1 25,5 24,1 25,0 23,9 20,6 16,1 12,1
TB
13,8 15,3 18,8 23,0 25,9 27,0 27,1 26,7 25,4 22,5 18,6 15,0
Max 16,3 19,2 21,9 25,2 27,6 28,5 28,2 28,2 26,6 23,9 20,4 19,3

Năm
20,9
21,6
22,5

c) Độ ẩm không khí
Độ ẩm tương đối quan trắc được từ năm 1961 đến 2005 tại trạm khí tượng Cao
Bằng và Nguyên Bình được cho trong PLTV-06 và PLTV-07 ở phần phụ lục. Sau khi
xử lý giá trị độ ẩm không khí tương đối trung bình, lớn nhất và nhỏ nhất nhiều năm cho
các tháng và cho cả năm được thống kê trong các bảng 3.4, 3.5 và 3.6. Trong đó nhiệt
độ ở bảng 3.6 là cho khu vực dự án được lấy bằng nhiệt độ tại trạm khí tượng Cao
Bằng.
Bảng: Độ ẩm tương đối TB nhiều năm tại trạm khí tượng Cao Bằng (%)
Tháng
I
II
III
IV
V
VI VII VIII IX
X
XI XII
Min 67,0 66,0 70,0 75,0 74,0 74,0 79,0 78,0 78,0 76,0 68,0 71,0

TB
80,6 80,7 80,2 80,0 79,8 82,5 84,4 85,6 83,5 82,1 81,5 79,9
Max 88,0 89,0 89,0 85,0 88,0 86,9 90,0 90,0 89,0 87,8 89,0 87,0

Năm
78,8
81,8
84,2

Bảng: Độ ẩm tương đối TB nhiều năm tại trạm khí tượng Nguyên Bình (%)
Tháng
I
II
III
IV
V
VI VII VIII IX
X
XI XII Năm
Min 73,0 74,0 73,0 76,0 76,0 77,0 80,0 78,0 77,0 73,0 68,0 71,0 79,8
TB
83,3 83,7 82,9 81,7 80,7 83,0 84,7 85,1 82,8 81,3 81,2 81,3 82,6
SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56

16


xd

tl

Khoa Công Trình Thủy

Max

ĐATN: Thủy điện Pác Khuổi

91,0 89,0 89,0 89,0 87,0 87,0 89,0 89,0 89,0 87,0 89,0 88,0 85,1

Bảng: Độ ẩm tương đối TB nhiều năm tại khu vực đầu mối dự án (%)
Tháng
I
II
III
IV
V
VI VII VIII IX
X
XI XII
Min 67,0 66,0 70,0 75,0 74,0 74,0 79,0 78,0 78,0 76,0 68,0 71,0
TB
80,6 80,7 80,2 80,0 79,8 82,5 84,4 85,6 83,5 82,1 81,5 79,9
Max 88,0 89,0 89,0 85,0 88,0 86,9 90,0 90,0 89,0 87,8 89,0 87,0

Năm
78,8
81,8
84,2

d) Gió
Gió và hướng gió lớn nhất trong các năm quan trắc (1961-2005) tại trạm khí
tượng Cao Bằng và Nguyên Bình được cho trong PLTV-08 và PLTV-09. Tại khu vực
dự án và thị xã Cao Bằng, hướng gió thịnh hành là hướng Đông Nam (ĐN). Vận tốc gió
lớn nhất quan trắc được là 17 m/s (tháng VII/2005, hướng Đ), nhỏ nhất là 2,4 m/s
(tháng X/1998, hướng ĐN). Từ tài liệu quan trắc gió ở trạm Cao Bằng, tốc độ gió lớn
nhất theo tần suất và theo các hướng được tính toán như trong PLTV-10, hoa hồ gió ứng
với tần suất 2%, 4%, 5% và 50% cho trong PLTV-11. Kết quả vận tốc gió lớn nhất theo
tần suất và hướng tại Cao Bằng được sử dụng cho khu vực đầu mối dự án được thống kê
trong bảng 3.7 dưới đây. Trong bảng, những số trong ngoặc là không có số liệu nên cho
bằng vận tốc gió max nhỏ nhất (2,4 m/s).
Bảng: Vận tốc gió max (m/s) tại khu vực đầu mối dự án và tại trạm Cao Bằng
Tần
suất

Hướng gió
ĐN
S
7,6
4,4
6,0
3,2
5,8
(2,4)
3,9
(2,4)

B
ĐB
Đ

2%
(2,4)
4,4
3,7
4%
(2,4)
(2,4)
(2,4)
5%
(2,4)
(2,4)
(2,4)
50%
(2,4)
(2,4)
(2,4)
Bảng: Đà gió cho các phương án
Đơn vị: m
Đập đất đá
Đập bản mặt
MNDB
T
648

TN
3,6
(2,4)
(2,4)
(2,4)

T
(2,4)
(2,4)
(2,4)
(2,4)

TB
2,8
(2,4)
(2,4)
(2,4)

Đập bê tông

MNKT MNLKT MNDBT MNKT MNLKT MNDBT MNKT MNLKT
655.38

655.38

648

655.38

655.38

648

655.38

655.38

e,
-

Mưa
Lượng mưa trung bình tại khu vực đầu mối công trình
Khu vực đầu mối công trình dự án NMTĐ Pác Khuổi có vị trí gần trùng với trạm
đo mưa và thủy văn Pác Luông, cách thị xã Cao Bằng khoảng 3 km về phía Đông Bắc,
còn trạm khí tượng Nguyên Bình cách dự án khoảng 35 km về phía Tây. Do đó lượng
SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56

17


Khoa Công Trình Thủy

xd
tl

ĐATN: Thủy điện Pác Khuổi

mưa trung bình năm, mưa trung bình tháng cùng các giá trị lớn nhất nhỏ nhất tại khu
vực đầu mối sẽ lấy theo tài liệu mưa ở trạm Cao Bằng, có tham khảo tài liệu mưa ở trạm
Pác Luông. Từ tài liệu quan trắc (xem phần phụ lục), có các số liệu sau về mưa:
Bảng: Mưa trung bình tại trạm khí tượng Cao Bằng (mm)
Tháng
I
II

III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Min
0,0 0,0
2,6
4,9
64,0 84,0 94,2 36,0 29,3
0,2
0,3
0,0
TB 25,0 25,7 49,0 85,2 184,4 250,1 267,0 254,1 131,6 80,9 41,7 22,1
Max 62,1 79,2 227,6 303,2 502,2 512,8 548,9 636,7 251,2 228,5 128,0 114,3

Bảng: Mưa trung bình tại trạm đo mưa Pác Luông (mm)
Tháng
I
II
III
IV
V
VI
VII

VIII
IX
X
XI
XII
Min
8,9 3,2
1,4
58,8 101,4 132,2 109,5 121,5 40,0 17,4
0,0
0,0
TB 25,9 19,9 42,1 112,7 222,3 220,6 270,8 268,3 189,8 78,6 52,6 19,4
Max 54,2 47,4 151,8 323,1 470,8 331,8 448,5 670,5 298,6 133,1 135,8 129,1

Bảng: Mưa trung bình tại trạm khí tượng Nguyên Bình (mm)

Tháng
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Min

0,7
3,8
8,4
7,9
38,5 124,6 139,0 62,6 20,7
0,0
0,8
0,0
TB
40,1 38,4 62,9 95,0 212,4 294,0 306,7 313,0 196,3 114,6 54,8 33,1
Max 113,3 109,0 315,2 292,2 434,3 446,7 587,6 606,9 427,7 424,8 159,0 122,8
Qua số liệu của các bảng trên chúng ta có nhận xét sau lượng mưa trung bình
tăng dần theo hướng Tây-Nam từ trạm Cao Bằng qua trạm Pác Luông đến trạm Nguyên
Bình. Tuy nhiên tài liệu quan trắc ở trạm Pác Luông rất ngắn, chỉ từ 1973 đến 1987, còn
ở trạm Cao Bằng và Nguyên Bình rất đầy đủ, chúng tôi chỉ trích từ năm 1961 đến 2005.
Sau khi phân tích và cân nhắc, kiến nghị lấy mưa tại khu vực đầu mối dự án
NMTĐ Pác Khuổi theo tài liệu mưa tại trạm Cao Bằng như sau.
Bảng: Mưa trung bình tại khu vực đầu mối dự án NMTĐ Pác Khuổi (mm)
Tháng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Năm

Min

0,0

0,0

2,6

4,9

64,0

84,0

94,2

36,0

29,3

0,2

0,3

0,0

939,8

TB

25,0

25,7

49,0

85,2

184,4

250,1

267,0

254,1

131,6

80,9

41,7

22,1

1416,1

62,1

79,2

227,6

303,2

502,2

512,8

548,9

636,7

251,2

228,5

128,0

114,
3

1989,4

Max

-

Lượng mưa ngày lớn nhất trên lưu vực sông Hiến

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56

18


xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pác Khuổi

Mưa ngày là tài liệu quan trắc rất cần thiết để tính toán dòng chảy ngày đêm của

dự án thủy lợi thủy điện. Còn mưa ngày lớn nhất được sử dụng để tính toán đỉnh lũ tần
suất xuất hiện tại công trình.
Đối với dự án này, lượng mưa ngày được thu thập từ 3 trạm đo mưa (trạm Cao
Bằng, trạm Nguyên Bình và trạm Ngân Sơn) trong khoảng thời gian 21 gần đây (1985
đến 2005). Các bảng PLTV-20 đến PLTV-22 (phần phụ lục) thống kê giá trị lưu lượng
quan trắc lớn nhất ngày của mỗi năm trong chuỗi trên tại 3 trạm đo mưa.
Qua đó tính được các đặc trưng thủy văn của chuỗi, xây dựng đường tần suất lý
luận Krixki-Menken và xác định được giá trị mưa ngày max theo tần suất như trong
bảng 3.17. Trong bảng PLTV-23 và bảng 3.17, đặc trưng thống kê và lưu lượng mưa
ngày max đại diện cho lưu vực sông Hiến được xử lý từ kết quả của 3 trạm quan trắc
sau khi đã áp dụng trọng số (tỷ trọng) tham gia của lượng mưa mỗi trạm đối với toàn
lưu vực.
Bảng: Đặc trưng thống kê lượng mưa ngày lớn nhất
Trạm đo
mưa
Cao
Bằng
Nguyên
Bình
Ngân
Sơn
Lưu vực
sông
Hiến

Đặc trưng
thống kê

Lượng mưa ngày lớn nhất
Hp (mm)

XTB

Cv

Cs

0,2%

1,0%

2,0%

5,0%

10%

105,4

0,25

0,21

191,2

172,1

165,1

151,7

140,3

121,0

0,23

0,54

221,4

195,9

187,2

169,6

156,6

116,6

0,38

0,84

295,8

249,2

232,2

196,8

175,2

116,6

0,19

0,79

203,3

179,3

171,2

155,7

144,7

e) Bốc hơi và tổn thất bốc hơi
Tổn thất bốc hơi mặt hồ Pác Khuổi (mm)
Tháng
I
II
III
IV
V
VI

VII VIII
IX
X
XI
XII
Hệ số 6,7% 6,9% 9,2% 10,6% 11,4% 8,9% 8,4% 7,6% 7,9% 8,2% 7,2% 7,1%
74,7 57,9 54,8 49,2 51,7 53,2 46,5 46,0
∆Z mm 43,6 44,7 60,0 69,0
2. Đặc trưng thủy văn
a) Hình thái lưu vực và một số đặc trưng thủy văn chủ yếu của sông hiến
Đặc trưng thủy văn

Ký hiệu

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

Đơn vị đo

MSSV: 5803.56

Giá trị
19


xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pác Khuổi

1. Tên sông
2. Khu vực khí hậu
3. Thuộc hệ thống sông
4. Phụ lưu cấp
5. Phía nhập lưu
6. Chiều dài sông
7. Diện tích lưu vực
8. Chiều rộng TB lưu vực
9. Cao độ lớn nhất lưu vực
10. Cao độ lớn nhất đáy sông
11. Cao độ đáy sông tại cửa ra
12. Độ dốc lưu vực
13. Độ dốc đáy sông
14. Mưa TB nhiều năm
15. Mô đun dòng chảy năm
16. Mô đun dòng chảy lũ

Ls
Flv
Blv
Zlv max
ZS max
ZCS
ilv
is
X0
M0
ML

km
km2
km
m
m
m
%0
%0
mm/năm
l/s/km2
m3/s/km2

Sông Hiến
Đông Bắc Bộ
S. Bằng Giang
I
Phải
62
934
15,06
650,0
400,0
181,5
7,56
3,52
1630
22,5
3,0÷5,0

b) Dòng chảy năm thiết kế

N¨m
1961
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984

TB
22.54
15.25
16.25

15.22
17.04
17.62
12.96
29.16
16.22
19.15
27.59
20.56
27.10
19.85
23.98
20.72
14.96
28.55
22.17
24.75
30.15
23.92
22.15
23.26

N¨m
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991

1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Min
TB
Max

TB
21.38
32.11
15.51
17.83
17.32
30.71
19.66
19.22
21.96
27.82
22.39

27.88
26.09
20.58
18.63
18.91
19.92
26.91
17.00
18.74
22.79
12.96
21.66
32.11

Đặc trưng thống kê (theo tần suất Pearson III) của chuỗi dòng chảy năm khôi
phục bằng mô hình TANK được tóm tắt trong bảng dưới đây.
SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56

20


xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pác Khuổi

Bảng: Đặc trưng chuỗi dòng chảy tháng tại các tuyến đập
Tuyến
nghiên
cứu
Pác
Luông
Tuyến
đập 1
Tuyến
đập 2
Tuyến
đập 3

Đặc trưng
thống kê
Q0
M0
Cv
3
2
(m /s) (l/s/km )

Lưu lượng TB năm tần suất
Qp (m3/s)
Cs

15%

25%

50%

75%

85%

22,21

25,1

0,23

0,40

27,60

25,55

21,85

18,57

16,85

22,26

25,1

0,23

0,40

27,67

25,61

21,90

18,61

16,89

21,60

25,1

0,23

0,40

26,85

24,86

21,26

18,06

16,39

21,66

25,1

0,22

0,39

26,75

24,82

21,34

18,23

16,43

c) Dòng chảy ngày đêm
Từ đường duy trì lưu lượng theo Pearson III chúng ta có lưu lượng ngày đêm tại
tuyến đập 1 và 2 như trong bảng 2.3 và 2.4 dưới đây.

Bảng: Đặc trưng thống kê chuỗi dòng chảy ngày đêm tại các tuyến
Tuyến
nghiên cứu
Pác
Luông
Tuyến
đập 1
Tuyến

đập 2

Đặc trưng
thống kê
QTBng

Cv

Cs

18,37

1,50

6,50

18,37

1,50

6,50

18,37

1,50

6,50

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56

21


xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

ĐATN: Thủy điện Pác Khuổi

Bảng: Lưu lượng ngày đêm tại các tuyến nghiên cứu
Lưu lượng ngày đêm (Qng - m3/s) theo tần suất
Tuyến
nghiên
cứu
Pác
Luông
Tuyến
đập 1
Tuyến
đập 2
Tuyến
đập 3

1%

10%

15%

20%

25%

50%

70%

75%

80%

85%

112,00 40,80 33,10 28,03 24,19

9,53

6,47

5,58

5,02

4,43

112,25 40,89 33,17 28,09 24,24

9,55

6,48

5,59

5,03

4,44

108,96 39,69 32,20 27,26 23,53

9,27

6,29

5,43

4,88

4,31

109,09 39,74 32,24 27,30 23,56

9,28

6,30

5,43

4,89

4,31

d) Dòng chảy lũ
Bảng: Lưu lượng lũ tần suất tính theo công thức XôKôlốpski
Tuyến
nghiên
cứu
Trạm
Pác
Luông
Trạm
Pác
Luông
Tuyến
đập 1
Tuyến
đập 2

Diện tích
lưu vực
(km2)

Đặc trưng

0,2%

Tần suất p (%)
1,0%

2,0%
5,0%

10%

884

Hp (mm)

210,2

182,4

173,1

155,2

144,3

884

Qp (m3/s)

3989

3386

3215

2886

2685

886

Qp (m3/s)

3907

3394

3222

2892

2691

860

Qp (m3/s)

3793

3295

3129

2808

2613

Bảng: Tương quan giữa tổng lượng và lưu lượng đỉnh lũ tại các tuyến đập
Tuyến
nghiên
cứu

Đặc
trưng

0,2%

Tần suất p (%)
1,0%
2,0%
5,0%

10%

Qmax
3907
3394
3222
2892
2691
(m3/s)
Tuyến
W1 (106m3) 183.731 159.719 151.668 136.222 126.814
đập 1
W3 (106m3) 418.511 364.013 345.741 310.684 289.331
SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2 MSSV: 5803.56

22


xd
tl

Khoa Công Trình Thủy

Tuyến
đập 2

W5 (106m3)
W7 (106m3)
Qmax
(m3/s)
W1 (106m3)
W3 (106m3)
W5 (106m3)
W7 (106m3)

ĐATN: Thủy điện Pác Khuổi
615.446 535.389 508.547 457.048 425.681
771.504 671.258 637.647 573.162 533.884
3793
3295
3129
2808
2613
178.395

404.888
595.434
746.446

155.085
351.984
517.718
649.131

147.315
334.349
491.812
616.692

132.290
300.248
441.718
553.965

123.163
279.533
411.287
515.860

Hình: Đường quá trình lũ thiết kế tại tuyến đập 3

Bảng: Lũ lớn nhất dẫn dòng cho các thời đoạn dấn dòng (m3/s)
Thời đoạn
Qp=10% tuyến đập 1
Qp=10% tuyến đập 2

Qp=10% tuyến đập 3

XI ữ IV
1485
1442
1421

XI ữ V
2001
1944
1926

XI ữ VI
2005
1995
1978

Bảng: Lưu lượng lớn nhất thiết kế chặn dòng tần suất 10% tại các tuyến (m3/s)
Thời đoạn
Qp=10% Pác Luông
Qp=10% tuyến đập 1
Qp=10% tuyến đập 2

XI
XII
I
II
31,62 37,16 11,47 17,77
31,69 37,24 11,50 17,81
30,76 36,15 11,16 17,28

SVTH:Phạm Hồng Sơn Lớp 56TL2

MSSV: 5803.56

III
8,30
8,32
8,08

IV
V
11,09 51,63
11,11 51,75
10,79 50,23

VI
94,63
94,84
92,06
23