Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế sơ bộ trạm thủy điện

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế sơ bộ trạm thủy điện

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1



1
LỜI NÓI ĐẦU
Thuỷ năng là một dạng năng lượng tiềm tàng trong nước. Năng lượng
tiềm tàng đó thể hiện dưới ba dạng: Hoá năng- nhiệt năng - cơ năng
Hoá năng của nước thể hiện trong việc làm thành các dung dịch muối
hoà tan , các loại trong nước sông đẻ biến thành năng lượng . Nhiệt năng của
nước sinh ra do sự chênh lệch nhiệt đọ giữa các lớp nước trên mặt và dưới
đáy
sông,biển,giữa nước trên mặt đất và trong các mỏ nước ngầm . Hai dang năng
lượng của nước nêu trên tuy có trữ lượng lớn , nhưng phân bố rời rạc khó khai
thác .
Cơ năng của nước thể hiện trong mưa , trong dòng chảy của sông suối
, trong sóng nước và thuỷ triều . Trong đó năng lượng của dòng sông là nguồn
năng lượng rất lớn và khai thác thuận tiện hơn cả.Trong khi đó sông suố

i nhỏ
được phân bố ở nhiều nơi, việc xây dựng trạm thuỷ điện và việc sử dụng thiết
bị điện lại đơn giản hơn so với việc sử dụng các năng lượng khác.
Do những đặc điểm trênviệc sử dụng thuỷ năng để phát điện đã trở
thành phổ biến . Kể từ năm 1934 tạ
i Pháp , sau đó tại Nga , người ta đã chế
tạo thành công các turbin nước để phát điện. Cho đến nay việc sử dụng các
turbin nước để phát điện ngày càng phát triển mạnh mẽ hơn.
Tại nước ta có trên 1000 con sông suối với trữ năng tiềm tàng rất lớn .
Trong đó có các con sông Đà , sông Lô , hệ thống sông Đồng Nai có nguồn
năng lượng lớn hơn cả .
Những năm gần đây nhịp
độ phát triển của Việt Nam ngày càng tăng,
đặc biệt là nhà máy điện Hoà Bình . Một công trình lớn nhất khu vực Đông
Nam Á đem lại nguồn lợi kinh tế rất lớn . Bên cạnh đó các nhà máy thuỷ điện
Thác Bà ,Thác Mơ,Trị An,Yaly…đang đóng góp tích cực cho công ngiệp hoá
hiện đại hoá đất nước.
Hiện nay chúng ta đang tiến hành khẩn trương việc nghiên cứu khai
thác thuỷ năng và lợi dụng tổng h
ợp nguồn nước ở các con sông lớn nhỏ trên
khắp đất nước.Hệ thống sông Đồng Nai được chú ý quan tâm hơn cả bởi trên
hệ thống này sẽ được xây dựng nhiều nhà máy thuỷ điện, tiến tới sẽ hình
thành một hệ thống các bậc thang thuỷ điện .
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1

2
Với đồ án tốt ngiệp của tôi được giao thiết kế sơ bộ TTĐ trên sông
Spêpook thuộc hệ thống sông Đồng Nai nằm ở tỉnh Đăc Lắc với những tài
liệu thiết kế cần thiết sau:
Nhiệm vụ của công trình
Tài liệu về địa hình
Tài liệu về địa chất
Tài liệu về khí tượng thuỷ văn
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1



3
PHẦN I: TỔNG QUAN
CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TRÌNH
⇓1.1. ĐẶC ĐIỂM VỊ TRÍ ĐỊA LÝ
* Vị trí và sự hình thành lưu vực:
- Hồ trước của trạm thuỷ điện nằm trên sông Eakrông thuộc một đoạn
sông Spêpook thuộc tỉnh Đăc Lắc
- Trực tuyến đập theo hướng Tây Bắc - Đông Nam
⇓1.2.ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH - ĐỊA CHẤT
I.ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH
Địa hình sông Spêpook chảy trên lãnh thổ Việt Nam theo hướng Bắc và
Tây Bắc, qua vùng địa thế đa dạng và phức tạp, nhiều núi non hiểm trở, xen
kẽ đầm lầy rừng rậm, rừng thưa và các vùng đất thoai thoải phủ cỏ và các cây
thấp. Địa hình lưu vực sông này có thể chia làm 3 đoạn như sau:
- Đoạn I: Từ thượng lưu buôn Tulanh, vùng núi cao có độ trung bình

1000m, dân cư thưa thớt, xa trục lộ giao thông chính và cơ sở kinh t
ế hầu như
không có gì.
- Đoạn II: Từ buôn Tulanh đến buôn Bray, địa hình có độ cao trung
bình 450m
÷
500m, thung lũng của khu vực chủ yếu là đầm lầy, có những hồ
chứa nước thiên nhiên khá to nằm giữa các dãy núi, ăn thông với sông. Phía
trên buôn Bray là hợp lưu của hai dòng Eakrông và Krôngkro, lưu vực nói
chung còn hoang vắng, ít người, giao thông khó khăn.
- Đoạn III: Phần còn lại đến biên giới Việt Nam - Campuchia. Đoạn
sông này chảy siết, độ dốc lớn và độ uốn cong lớn, nhiều thác ghềnh, lưu vực
phần lớn là đồi núi th
ấp, thoai thoải, độ cao trung bình là 280
÷
300m, do
đường quốc lộ 14 cắt ngang sông ở đoạn gần tuyến công trình, dân cư chỉ tập
trung gần đường quốc lộ và ven sông
II.ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÙNG XÂY DỰNG
- Công trình xây dựng dự định ở thượng lưu phần lớn nằm trên nhánh
sông Krôngkro, khu vực này nằm trong cấu tạo Đắk lưu thuộc đới uốn nếp Đà
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1



4
lạt. Các lớp địa chất tạo thành ở đây thuộc lớp trầm tích Juza hệ tầng bản đơn

T
1-2
và phun trào Bazan độ tứ cuội kết và vối nhét, thế nằm của nó tạo thành
bộ uốn nếp, có hướng nằm Tây - Tây- Nam hoặc Đông Nam, trong lưu vực có
một vài nếp gãy kiến tạo cắt qua theo hướng Tây Bắc - Đông Nam ở phía Tây
Bắc Đrâylinh ở vùng Krongpack có khe nứt khe nứt theo hướng Đông Bắc từ
buôn Bray về thượng nguồn có các trầm tích đội tứ gồm các cuội , sỏi cuội, đá
tả
ng và đá Granit
III.ĐẶC ĐIỂM KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN
1. Nhiệt độ
Nhiệt độ cao nhất thường xuất hiên tháng 4 đạt tới 39
÷
40
o
C thấp nhất
vào tháng 12 xuống tới 7
÷
4
o
C, nhiệt độ trung bìn năm tăng 23
÷
24
o
c ( theo
tài liệu của trạm khí tượng Buôn Mê Thuật)
2. Độ ẩm
Lượng bình quân 82,4%, nhỏ nhất 40,5%. Tháng có độ ẩm lớn nhất là
tháng 9, tháng có độ ẩm thấp nhất là tháng 3. Khí hậu Buôn Mê Thụt mang
tính chất khí hậu cao nguyên trung bộ

3. Chế độ mưa
Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10, bão thường xảy ra vào tháng
9, tháng 10, mưa lớn nhất vào tháng 8,9,10. Trong lưu vực có một số tram đo
mưa:
Buôn Mê Thuật
Krong Bruc
Chư Hlam
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1



5
4. Tài liệu dòng chảy
Trong lưu vực có một số trạm đo thuỷ văn như:
Draylinh
Buôn Mê Thuật
Krong Buk
Trạm thuỷ văn Draylinh với diện tích lưu vực 8880 km
2
có 12 năm tài
liệu dòng chay, là trạm thủy văm đáng chú ý nhất, dòng chảy năm bình quân ở
1 số tuyến theo các tần suất, ở đây chỉ lấy chế độ dòng chả ở tuyến công trình.
Phân phối dòng chảy các tháng trong năm được tính toán theo mô hình
trạm Đraylinh
⇓1.3. TÌNH HÌNH VẬT LIỆU XÂY DỰNG
Vật liệu tại chỗm theo khảo sát chung trong vùng vật liệu khá phong phú,
chúng phân bố rộng rãi bao gồm các loại đá, cát, cuội, sỏi,

đất.
1.Đá
Đá phân bố rộng rãi trong phạm vi công trình và lân cận bao gồm các
loại đá granít, bazaít…
2. Vật liệu cát, cuội sỏi…
Vùng xây dựng công trình lòng sông thoải dần nên, về phía thượng lưu
của công trình có nhiều bãi bồi lớn, đó là nơi tập trung các bãi cuội, sỏi, cát có
trữ lượng lớn.
3. Các loại vật liệu khác
Về xi măng, sắt thép, do ở địa phương chưa phát triển về ngành này nên
phải
đi mua ở nơi khác
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1



6
⇓1.4. TÌNH HÌNH GIAO THÔNG VẬN TẢI
Mạng lưới giao thông trong vùng chưa phát triển, chỉ có đường mòn nối
các khu dân cư trong vùng, nhưng có một thuận lợi là giao thông bằng đường
thuỷ
⇓1.5. YÊU CẦU VỀ SỬ DỤNG NƯỚC
- Công trình trạm thuỷ điện được xây dựng chủ yếu cho phát điện và
cung cấp điện cho địa phương.
- Vấn đề tưới và giao thông thuỷ ở phía thượng lưu, hạ l
ưu công trình
cũng được đặt ra, nhưng do sự phát triển kinh tế, nhu cầu có sử dụng của địa

phương không đòi hỏi phải nhất thiết có, nên khi hồ chứa hình thành thì yêu
cầu này vẫn đảm bảo.
⇓1.6. CHỌN TUYẾN CÔNG TRÌNH
Trên cơ sở những tài liệu thăm dò, khảo sát và điều tra cơ bản như điều
kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn, vậ
t liệu xây dựng, dân sinh kinh tế. Tiến
hành so sánh các phương án tuyến công trình trong giai đoạn quy hoạch thuỷ
lợi,đặc biệt là quy hoạch thuỷ năng, và quyết định chọn tuyến BBB là tuyến
công trình được coi là hợp lý nhất vì những lý do sau đây:
-Địa hình thuận lợi, tuyến đập được bố trí giữa hai khe núi như vậy giảm
được khối lượng đào đắp
-Về địa chất: Địa chất khu vự
c xây dựng có nền đá cứng, ít nứt nẻ. Như
vây đảm bảo tốt vấn đề ổn đình của Công trình, giảm nhỏ khối lượng sử lý
nền móng.
-Bố trí Công trình liên quan được thuận lợi như: đập dâng, đập tràn và
các đập phụ khác.
-Vấn đề bố trí hiện trường thi công được thuận tiện, tại vị trí xây dựng
Trạm thuỷ điện địa hình khá bằng ph
ẳng, tiện cho việc bố trí và xây dựng
đường giao thông. Đập chính được xây dựng gần bãi vật liệu, tiện cho việc
vận chuyển, giảm được giá thành xây
CHƯƠNG II
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1

7
TÀI LIỆU THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH
⇓2.1. Ý NGHĨA VÀ NHIỆM VỤ CỦA TRẠM THUỶ ĐIỆN CT
4
I. Ý NGHĨA
Qua tình hình của tỉnh Đắc Lắc và lưu vực sông Spêpook thấy việc xây
dựng Trạm thuỷ điện CT
4
có ý nghĩa lớn với cả vùng, có tác dụng thúc đẩy sự
phát triển kinh tế của cả vùng và của tỉnh, thúc đẩy sự phát triển kinh tế của
các ngành sử dụng điện, nước đảm bảo cung cấp điện tại chỗ. Đồng thời đóng
góp cho hệ thống điện quốc gia một lượng điện năng đáng kểm đời sống
người dân nâng cao.
II.NHIỆM VỤ
Trạm thuỷ điện CT
4
có nhiệm vụ chính là phát điện. Ngoài ta còn có thể
lợi dụng tổng hợp: phòng lũ, tưới, giao thông, dịch vụ…
⇓2.2.TÀI LIỆU THIẾT KẾ
1. Bình đồ lưu vực: Tỷ lệ 1
÷
500
2. Đường đặc tính lòng hồ
Z
tl
(m) 340 435 436 437 438
F(km
2
) 4,8 6,8 7,6 8,1 8,2
W.10

6
.m
3
267,9 405,8 569,12 636,0 645,0
3. Quan hệ: Q ~ Z
h

Q( m
3
/s) 47,4 64,0 99,1 124 210
Z
hạ
(m) 412,2 412,4 413,1 413,4 414,9

Q(
m
3
/s)
500 1000 1500 2000 2500
Z
hạ
(m
)
415.6 417.2 418.1 419.2 420.3
I. TÀI LIỆU THUỶ VĂN
1.Tài liệu nước đến của 3 năm điểm hình
Thán 1 2 3 4 5 6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ

1



8
g
Q
th
10% 90 74 59 49 85.5 133
Q
th
50% 75 47.2 30.1 29.2 38.8 61.8
Q
th
90% 38.2 25.8 17.2 17.2 42.2 47.2

Thán
g
7 8 9 10 11 12
Q
th
10% 138 157 413 460 180 122
Q
th
50% 182 151 298 264 144 136
Q
th
90% 55,4 125 205 255 107 66,1

2.Tài liệu mưa và bốc hơi

- Bốc hơi
Tháng 1 2 3 4 5 6
h(mm) 52 60 73 72 37 20
Tháng 7 8 9 10 11 12
h(mm) 22 21 19 20 26,5 27,5

- Mưa
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
X
i
(m
m)
1,7 6,4 25,5 86,3 228 232 268 325 307 221 69,5 194
w% 79,8 72,8 73,7 81,8 85,4 87,1 87,8 88,7 87,3 85,5 83,3 82,1

Lưu lượng mưa của cả năm là 1790 mm
II.CÁC TÀI LIỆU KHÁC
Tuổi thọ Công trình : T=50 năm
Hàm lượng bùn cát trong nước là :
ρ
bc
=0,081kg/m
3

Hàm lượng riêng bùn cát
γ
bc
= 1,5 T/m
3

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1



9
Chế độ dòng chảy ở tuyến Công trình
F
lv

(km
2
)
Qđến (
m3/s)
Mo ( l/s-
km2)

C
v


C
s

Q
p %
(m

3
/s)
10% 50% 90%
3860 123 32
0,25
2.C
v
164 121 86

Và các tài liệu khác

0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0123456
Ztl (m)
F ( km
2
)
biÓu ®å quan hÖ z
tl
& f

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1



10



0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700
F (km
2
)
V ( 10
6
m
3
)

biÓu ®å quan hÖ f & v
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0123456
V ( 10
6
m
3
)
biÓu ®å quan hÖ z
tl
& v
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1



11

PHẦN II: TÍNH TOÁN THUỶ NĂNG
CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CƠ BẢN
⇓ 1.1 MỤC ĐÍCH
412
412.5
413
413.5
414
414.5
415
415.5
50 70 90 110 130 150 170 190 210 230
Zhl
Q
biÓu ®å quan hÖ q ~ z
hl
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4

SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1



12
Mục đích tính toán thủy năng là xác định các thông số cơ bản của hồ
chứa và trạm thủy điện:
1. Thông số của hồ chứa:
- Mực nước dâng bình thường (MNDBT).
- Mực nước chết ( MNC ), hay là độ sâu công tác (h
ct
).
- Dung tích hữu ích ( V
hi
).
2. Thông số năng lượng trạm thủy điện(TTĐ):
- Công suất bảo đảm (Nbđ).
- Công suất lắp máy (Nlm).
- Điện lượng bình quân nhiều năm (Enn).
- Số giờ lợi dụng công suất lắp máy (h).
3. Các cột nước đặc trưng của TTĐ:
- Cột nước lớn nhất (H
max
).
- Cột nước nhỏ nhất (H
min
).
- Cột nước bình quân (H
tb

).
- Cột nước tính toán (H
tt
).
Các thông số đó làm cơ sở cho việc tính toán chọn thiết bị cho nhà máy,
xác định kích thước đường dẫn nhà máy, công trình thủy công và các vấn đề
liên quan khác.
♣
2-2 PHƯƠNG THỨC KHAI THÁC THỦY NĂN
G
Việc chọn phương thức khai thác thủy năng phải dựa vào điều kiện cụ
thể của từng công trình, điều kiện thiên nhiên, điều kiện địa chất, đia chất thuỷ
văn, bản đồ địa hình và tình hình kinh tết xã hội để lựa chọn.
Qua việc nghiên cứu các tài liệu nêu trên tôi có nhận về khu vực xây
dựng TTĐ CT4 như sau:
- Công trình TTĐ CT4 là một trạm trên sông Spêpook. Do đị
a hình thuận
lợi, tuyến đập được bố trí giữa hai khe núi, như vậy sẽ giảm được khối lượng
đào đắp.Và ta dựa vào tài liệu bình đồ khu vực xây dựng công trình thuỷ điện
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1



13
CT4 đã cho. Dựa vào các nhận xét trên tôi chọn phương thức khai thác kiểu
nhà máy thuỷ điện sau đập vậy ta chọn phương thức khai thác thuỷ năng kiểu
đập dâng tạo cột nước.

♣ 2-3 CHỌN MỨC BẢO TÍNH TOÁN
I. KHÁI NIỆM VỀ MỨC BẢO ĐẢM TÍNH TOÁN:
1. Ý nghĩa của mức bảo đẩm tinh toán
Ta biết rằng tình hình làm việc của Trạm thuỷ điện(TTĐ) luôn phụ thuộc
vào tình hình thuỷ văn. Trong điều kiện lưu lượng thiên nhiên thuận lợi thì
TTĐ đảm bảo an toàn cung cấp điện, còn trong những năm ít nước thì TTĐ
không đảm bảo cung cấp điện an toàn. Mặt khác đối với một số TTĐ kiểu đập
có cột nước thấp thì TTĐ có thể không đảm bảo cung cấp điện ngay trong
mùa nhiều nước (do mực nước ở hạ lưu dâng cao ngay trong thời kỳ này, làm
cho cột nước của TTĐ giảm nhiều). Khi đó ta phải cắt giảm các hộ dùng điện,
điều đó cũng có nghĩa là sẽ gây ra thiệt hại đối với nền kinh tế Quốc dân.
Do vậy để đặc trư
ng cho mức bảo đảm an toàn cung cấp điện của TTĐ,
người ta đưa ra chỉ tiêu P
tt
gọi là mức bảo đảm an toàn hay tần suất.
Mức bảo đảm được tính theo công thức sau:
100%
hμnh vËngian thêi Tæng
th−êng binh viÖclμm gian Thêi
P ×=

Tức là trong suốt thời gian làm việc (vận hành), TTĐ sẽ đảm bảo cung
cấp điện bình thường trong P% tổng thời gian còn (100-P)% thời gian không
thể cung cấp đầy đủ công suất và điện lượng do tình hình thủy văn bất lợi.
2. Nguyên lý lựa chọn mức bảo đảm
Mức bảo đảm được dùng để xác định các thông số của TTĐ và dùng
để xác định vai trò của TTĐ trong cân bằng công suấ
t của hệ thống gọi là
mức bảo đảm tính toán (P

tt
).
Ta thấy nếu P
tt
mà tăng lên thì công suất bảo đảm của TTĐ (N
bđ
) sẽ
giảm xuống, có nghĩa là công suất tất yếu của TTĐ sẽ giảm xuống. Điều đó
đồng nghĩa với việc:

N
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1



14





- Vốn đầu tư vào TTĐ giảm đi một lượng (
Δ
K
TĐ
), nhưng do N
ty

TĐ
giảm
=> N
lm
NĐ
tăng lên (do cân bằng hệ thống điên) => vốn đầu tư vào nhà máy
Nhiệt điện tăng lên một lượng (
Δ
K
NĐ
), nhưng
Δ
K
NĐ
tăng >
Δ
K
TĐ
giảm
=> Vốn đầu tư của toàn bộ hệ thống tăng lên. Nhưng thời gian bảo đảm an
toàn tăng lên, làm cho thiệt hại do thiếu điện giảm.
Do vậy P
tt
tốt nhất là tần suất làm cho tổng chi phí (có xét đến thiệt
hại) của hệ thống là nhỏ nhất.
3. Nguyên tắc chọn P
tt
:
Việc tính toán thiệt hại do thiếu điện là rất phức tạp và trong nhiều
trường hợp chúng ta không thể thực hiện được nếu như không đưa ra một số

giả thiết ban đầu. Cho nên việc xây dựng mức bảo đảm tính toán thường được
tiến hành theo kinh nghiệm và theo các định mức. Cụ thể là:
Để chọn mức bảo đảm tính toán của TTĐ người ta dựa vào các nguyên
tắc sau:
+.Công su
ất lắp máy của TTĐ càng lớn thì mức bảo đảm phải chọn càng
cao, vì thiệt hại do chế độ làm việc bình thường của TTĐ có công suất lắp
máy lớn bị phá vỡ nghiêm trọng so với trạm có công suất lắp máy nhỏ.
+Trạm thuỷ điện có công suất càng lớn so với tổng công suất của toàn hệ
thống điện lực thì mức bảo đảm tính toán phải chọ
n càng cao, vì khi TTĐ
không làm việc bình thường thì công suất thiếu hụt khó bù hơn so với các
trạm nhỏ, nhất là trong thời kỳ công suất dự trữ đã sử dụng gần hết.
+Các hộ dùng điện càng quan trọng về mặt khinh tế, khoa học kỹ thuật
thì mức bảo đảm tính toán của trạm cung cấp điện càng cao vì lẽ nếu thiếu
điện tổn thất sẽ càng nghiêm trọng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1



15
+Nếu trạm thuỷ điện có hồ điều tiết càng lớn, hệ số điều tiết cao, sự phân
bố dòng chảy trong sông lại tương đối đều thì có thể chọn mức bảo đảm tính
toán cao mà vẫn lợi dụng được phần lớn năng lượng nước thiên nhiên. Trong
trường hợp không có hồ điều tiết dài hạn, muốn lợi dụng năng lượng nướ
c
được nhiều không nên chọn mức bảo đảm tính toán cao.

+Nếu TTĐ đóng vai trò chính trong công trình lợi dụng tổng hợp hoặc
chỉ có nhiệm vụ phát điện ngoài ra không còn ngành dùng nước nào khác
tham gia thì mức bảo đảm tính toán cứ theo các nguyên tắc trên để chọn.
Trong trường hợp có thể chọn mức bảo đảm khá cao, nhưng khi TTĐ chỉ giữ
vai trò thứ yếu trong công trình lợi dụng tổng hợp mức bảo đảm tính toán c
ủa
TTĐ phải phục tùng yêu cầu dùng nước chủ yếu mà chọn thấp hơn cho thỏa
đáng.
Kinh nghiệm cho thấy thường dùng ở mức đảm bảo sau:
- Các trạm thuỷ điện có công suất lớn: N
lm
> 50MW P = 85 -
95%.
- Các trạm thuỷ điện vừa, tỷ trọng công suất không lớn lắm : P=75-
85%
- Các TTĐ nhỏ, làm việc độc lập hoặc tham gia trong hệ thống với tỷ
trọng công suất dưới 15 - 20% : P = 50-80%.
III. CHỌN MỨC BẢO ĐẢM TÍNH TOÁN CHO TTĐ-CT4
Căn cứ vào nhiệm vụ cụ thể của công trình thuỷ điện CT4 với nhiệm vụ
phát điện là chính và theo đánh giá sơ bộ tại tuyến xây dựng công trình TTĐ
CT4 có công suất khoảng ( 200
÷
400 ) MW Theo tiêu chuẩn TCVN 50-60-
90 chọn mức bảo đảm cho TTĐ CT4 là p=90%.
⇓ 2.4: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TTĐ CT4
NỘI DUNG

1)Xác định mực nước dâng bình thường (MNBT).
2) Xác định độ sâu công tác (h
ct

), mực nước chết (MNC), dung tích
hữu ích (V
hi
).
3) Xác định công suất bảo đảm ( N
bđ
), công suất lắp máy ( N
lm
).
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1



16
4) Tính điện lượng bình quân nhiều năm (
nn
E
____
), số giờ lợi dụng công
suất lắp máy(h
Nln
).
5) Xác định các cột nước đặc trưng của TTĐ CT4.
CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN:

I .XÁC ĐỊNH MỰC NƯỚC DÂNG BÌNH THƯỜNG (MNBT).
1.Định nghĩa

Mực nước dâng bình thường là mực nước cao nhất của hồ chứa trong
điều kiện làm việc bình thường của nhà máy thuỷ điện.
Mực nước dâng bình thường là một thông số chủ chốt của công trình
thủy điện. Nó có ảnh hưởng quyết định đến dung tích hồ chứa, cột nước, lưu
lượng, công suất bảo đảm và điện lượng hàng n
ăm của TTĐ.
Về mặt công trình nó quyết định đến chiều cao đập, kích thước công
trình xả lũ, số lượng và kích thước các đập phụ.
Về mặt kinh tế: vùng hồ, nó ảnh hưởng trực tiếp đến diện tích vùng ngập
nước và các tổn thất do nước ngập ở vùng hồ. Vì vậy việc chọn MNDBT phải
được tiến hành thận trọng. Khi tính toán lựa chọn MNDBT cần chú ý đến mộ
t
số yếu tố ảnh hưởng quan trọng sau:
* Mối quan hệ giữa NMDBT và lợi ích.
+Phát điện: Khi NMDBT tăng thì khả năng phát điện của TTĐ tăng, dẫn
đến điện lương hàng năm của của TTĐ tăng, nhưng đến một lúc nào đó thì độ
tăng giảm do lượng nước bốc hơi lớn. Trường hợp có công trình nào đó đã
xây dựng ho
ặc dự kiến xây dựng ở phía thượng lưu công trình thì khi tăng
NMDBT có thể sẽ gây ngập chân công trình phía trên. Nếu độ ngập đó đáng
kể sẽ làm giảm cột nước phát điện, làm thay đổi chế độ, và điều kiện làm việc
của công trình phía trên.
+Phòng lũ: Khi NMDBT tăng thì dung tích hữu ích tăng, khả năng cắt lũ
lớn do đó giảm bớt biện pháp phòng lũ và thiệt hại phía hạ l
ưu.
+Yêu cầu sử dụng nước: Khi NMDBT tăng, dung tích hữu ích của hồ
tăng, lưu lượng điều tiết tăng, việc cung cấp nước cho hạ lưu tăng.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ

1



17
+Giao thông thủy: Khi NMDBT, dung tích hồ chứa tăng, khả năng
chuyên chở thượng, hạ lưu tăng.
* Mối quan hệ giữa NMDBT và chi phí.
Khi NMDBT làm cho chiều dài, chiều cao đập tăng đồng thời cũng ảnh
hưởng đến số lượng và kích thước các đập phụ xung quanh hồ dẫn đến vốn
đầu tư, chi phí hàng năm tăng nhanh.
NMDBT tăng, diện tích ngập lụt tăng, nhiều khi giây ngập các mỏ
khoáng sản quí hiế
m, gây ngập các di tích lịch sử, thay đổi môi trường sinh
thái, cảnh quan khu vực xây dựng công trình dẫn đến chí đền bù thiệt hại tăng,
xử lý nền móng và thấm phức tạp. Vì vậy chi phí cho công trình lớn.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1



18
2.Xác định mực nước dâng bình thường
Việc xác định MNDBT phải dựa trên cở sở phân tích so sánh các phương
án theo các yếu tố liên quan.
Để xác định được hết lợi ích và thiệt hại của từng phương án là một vấn
đề hết sức khó khăn vì sự ảnh hưởng về mặt xã hội và môi trường là không rõ
ràng. Tuy nhiên để đánh gía về mặt kinh tế cho việc thay đổi MNDBT người

ta sử dụng các tiêu chuẩn kinh tế nh
ư sau:
- Gá trị thu nhập dòng quy về thời điểm hiện tại là lớn nhất.
∑
=
+
−
=−=
n
1i
t
)i1(
CtBt
CBNPV

Trong đó:
NPV: Giá trị thu nhập dòng
n: Số năm tính toán .

B
: `dụng tổng hợp thì
B
là tất cả các thu nhập từ các ngành
trong lợi dụng tổng hợp.
C
: Tổng chi phí quy về thời điển hiện tại.
t: Năm tính toán thứ t
B
t
: Thu nhập năm thứ t.

C
t
: Chi phí năm thứ t.
i: Lãi xuất .
So sánh giữa các phương án, phương án nào có NPV lớn nhất thì
chọn.
- Tiêu chuẩn chi phí tính toán quy về thời điểm hiện tại là nhỏ nhất
(C
min
).
Trong trường hợp các phương án đưa ra đều đạt lợi ích như nhau thì
có thể chọn theo tiêu chuẩn chi phí tính toán quy về thời điểm hiện tại là
nhỏ nhất:
Chi phí tính toán quy về hiện tại là:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1



19
()
∑
=
+
+
=
n
1t

t
hntt
tt
i1
CK
C

Trong đó
Kt: Là vốn đâu tư ở năm thứ t.
C
hnt
: Là chi phí hàng năm của nhà máy thuỷ điện ở năm thứ t.
i: Lãi suất.

tt
C
: Là chi phí tính toán quy về hiện tại.
Trong các phương án được đưa ra phương án nào có
C
tt
nhỏ nhất thì
chọn.
Khi tính toán xác định MNDBT để giảm bớt khối lượng tính toán
người ta tiến hành xác định giá trị giới hạn trên và giới hạn dưới của
MNDBT.
- Giới hạn dưới của MNDBT phụ thuộc vào các yếu tố :
+ Yêu cầu tưới tự chẩy.
+ Căn cứ vào yêu cầu phụ tải đảm nhận của nhà máy.
+Căn cứ yêu cầu của các ngành lợi dụng tổng h
ợp.

- Giới hạn trên của MNDBT phụ thuộc vào các yếu tố:
+Điều kiện địa chất tuyến xây dựng công trình .
+Điều kiện địa hình ngập lụt và tình hình dân sinh kinh tế.
+Các yếu tố về văn hoá xã hội.
Trên cơ sở phạm vi giới hạn MNDBT, ta định ra hàng loạt phương án
MNDBT chênh nhau khoảng
Δ
h = (2
÷
5) m. Tiến hành tính toán với từng
phương án MNDBT cụ thể, xác định các thông số: Công suất bảo đảm (N
bđ
),
Công suất lắp máy (N
lm
), điện lượng bình quân nhiều năm (E
nn
) cho mỗi
phương án. Tính chênh lệch công suất
Δ
N và điện lượng cho từng phương án.
- Xác định lợi ích tăng thêm cho các ngành lợi dụng tổng hợp của mỗi
phương án.
- Xác định vốn đầu tư xây dựng công trình và phần vốn tăng thêm
Δ
k
cho mỗi phương án.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ

1



20
- Xác định phần chi phí tăng thêm
Δ
C do tăng MNDBT bao gồm cả
tri phí vận hành, chi phí đền bù ngập lụt.
- Tính lợi ích về mặt kinh tế do công trình mang lại sau khi có kết quả
tính toán cho các phương án sẽ phân tích so sánh và chọn ra phương án hợp lý
nhất. Việc tính toán như vậy đòi hỏi phải có nhiều thời gian và đầy đủ các tài
liệu như định mức, đơn giá và các chỉ tiêu cần thiết. Trong thiết kế sơ bộ do
thời gian có hạn, tài liệu không đầy đủ nên tôi không th
ực hiện việc tính toán
để xác định MNDBT mà được giao cho thiết sơ bộ TTĐ CT4 với MNDBT=
433 m.
II. XÁC ĐỊNH ĐỘ SÂU CÔNG TÁC (H
CT
), MƯỢC NƯỚC CHẾT (MNC), DUNG
TÍCH HỮU ÍCH(V
HI
) CỦA HỒ CHỨA.
1.Khái niệm
- Độ sâu công tác của hồ chứa (h
ct
) là khoảng cách tính từ MNC đến
MNDBT
Δ
h

ct
= MNDBT – MNC
- MNC là mực nước thấp nhất trong điều kiện làm việc bình thường
của hồ chứa
- Phần dung tích nằm dưới MNC gọi là dung tích chết (Vc).
- Phần dung tích nằm giữa MNDBT và MNC được gọi là dung tích
hữu ích của hồ chứa (V
hi
).
Đối với mỗi phương án MNDBT thì vấn đề đặt ra là nên chọn độ sâu
công tác (h
ct
) là bao nhiêu là có lợi nhất.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1



21
2.Xác định độ sâu công tác có lợi của hồ chứa (hct)
Để xác định độ sâu công tác có lợi của hồ chứa được thỏa đáng ta tiến
hành xem xét kỹ hơn về mối quan hệ N =
φ
(h
ct
), E = f (h
ct
). Ta biết rằng điện

lượng (hoặc công suất) mùa kiệt một phần do lượng nước không trữ (lưu
lượng thiên nhiên) và một phần do lượng nước trữ trong dung tích có ích của
hồ tạo thành.
E
mk
= E
ktr
+ E
h
.
E
ktr
sẽ giảm khi độ sâu công tác của hồ tăng. Quan hệ biến đổi này gần
như tuyến tính, cứ tăng độ sâu công tác thêm một mét thì phần năng lượng
này sẽ giảm một trị số gần bằng nhau.
E
h
biến đổi phức tạp hơn khi h
ct
thay đổi. Độ sâu công tác càng lớn thì
khả năng cung cấp nước của dung tích có ích càng lớn và cột nước trung bình
mùa kiệt càng giảm. Vì vậy h
ct
càng lớn mức độ tăng của E
h
càng ít.
Vì thế trong giai đoạn đầu, khi độ sâu công tác (h
ct
) tăng thì điện lượng
mùa kiệt cũng tăng, nhưng nếu tiếp tục tăng h

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

mk
lớn nhất.
Mặt khác, nếu dưới TTĐ thiết kế có một số TTĐ nằm trong hệ thống bậc
thang thì độ sâu công tác của hồ chứa trên càng lớn càng làm tăng sản lượng
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1



22
điện ở các trạm dưới. Vì vậy độ sâu công tác có lợi nhất của hồ đang thiết kế
ứng với trị số điện lượng lớn nhất sẽ lớn hơn độ sâu công tác có lợi nhất ứng
với điện lượng lớn nhất của riêng trạm đó.
Từ phân tích trên, ta thấy không phải là chỉ có một điểm mà là có cả một
vùng xác địmh
độ sâu công tác có lợi nhất, vì vậy, trị số cuối cùng của độ sâu
công tác có lợi phải được xác định trên cơ sở phân tích tính toán kinh tế kỹ
thuật trong đó có xét tới mọi ảnh hưởng của sự biến đổi độ sâu công tác ở
trạm thiết kế và các trạm trong hệ thống bậc thang.
Trong trường hợp đường quan hệ E = f (h
ct
), không có điểm cực trị, tức
là độ sâu công tác càng tăng càng có lợi thì việc quyết định nên dừng h
ct
ở
mức nào cho hợp lý phải dựa trên yêu cầu đảm cho hồ có dung tích chết đủ
chứa bùn cát lắng đọng trong thời kỳ vận hành, khai thác phù hợp với tuổi thọ
tính toán của hồ chứa, mặt khác phải đảm bảo cột nước công tác,và khu vực

hiệu suất cao, lưu lượng cần thiết không kéo theo bùn cát…cho Turbin làm
việc.
* Tiêu chuẩn để chọn độ sâu công tác.
Chi phí tính toán của hệ thống là nhỏ nhất hay lợ
i nhuận thu được do xây
dựng TTĐ là lớn nhất (1).
Độ sâu công tác đảm bảo cho điện lượng mùa cấp (E
mk
) hay điện lượng
năm (E
n
) là lớn nhất(2).
Đồng thời nó còn phải thoả mãn các điều kiện ràng buộc sau:
+ Phải có cột nước để Turbin làm việc trong vùng có hiệu suất cao
+ Phải đảm bảo hồ chứa có dung tích chết chứa hết lượng bùn cát lắng
đọng trong thời kỳ khai thác, vận hành.
Việc xác định h
ct
theo tiêu chuẩn (1) là rất phức tạp, đòi hỏi nhiều thời
gian. Trong thiết kế sơ bộ để giảm bớt khối lượng tính toán tôi sử dụng tiêu
chuẩn điện lượng mùa cấp lớn nhất (E
mkmax
) để xác định độ sâu công tác cho
hồ chứa của TTĐ CT4.
Để xác định độ sâu công tác có lợi của hồ chứa trước hết ta đi xác định
độ sâu công tác cho phép của hồ chứa.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1

23
a)Xác định độ sâu công tác cho phép của hồ chứa theo điều kiện làm
việc của Turbin (
TB
ct
h
).
max
TB
ct
H
3
1
h ≤
(1) ( TTĐ CT4 là TTĐ sau đập )
Trong đó :H
max
:Cột nước làm việc lớn nhất của NMTĐ
H
max
= MNDBT – Z
HL
(Q
min
).
Z
HL

(Q
min
): Mực nước hạ lưu nhỏ nhất khi lưu lượng xả xuống hạ lưu là
nhỏ nhất(Q
min
)
Q
min
lấy theo yêu cầu về lợi dụng tổng hợp. Do chưa có yêu cầu về lợi
dụng tổng hợp ở hạ lưu nên sơ bộ lấy Q
min
= min ( Q
i
), với ( Q
i
) là lưu lượng
của tháng thứ i trong 3 năm điển hình.
Theo tài liệu 3 năm điển hình ta có:
Q
min
= min(Q
i
) =17.2(m
3
/s)
Với Q
min
= 17.2 (m
3
/s) tra quan hệ Q ~ Z

HL
ta được:
Z
HL
(Q
min
) = 411 (m)
Với MNDBT = 433 m
⇒
H
max
= 433 – 411 =22 (m)
Thay vào (1) ta được:
)(33.722.
3
1
mh
TB
ct
=≤

Khi đó MNC là:
MNC = MNDBT -
TB
ct
h
= 433 – 7.33= 425.67 (m)
b)Xác định độ sâu công tác cho phép của hồ chứa theo điều kiện tuổi thọ
công trình (
BC

ct
h
)
Để đảm bảo công trình làm việc, vận hành an toàn trong suốt thời gian
khai thác, hồ chứa cần có một dung tích để chứa toàn bộ lượng bùn cát mà
dòng chảy mang đến lắng đọng xuống hồ, đồng thời không để bùn cát chui
vào đường ống làm ảnh hưởng đến chế độ làm việc bình thường của TTĐ khi
đó
BC
ct
h
được xác định như sau: Hình vẽ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
ĐIỆN CT4
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ
1



24
BC
ct
h
= MNDBT – MNC
MNC = Z
bc
+ h
1
+ D + h
2

Trong đó:
MNDBT = 433 m : cao trình mực nước dâng bình thường của hồ.
MNC: cao trình mực nước chết của hồ chứa.
h
2
: Khoảng cách từ MNC đến điểm cao nhất của cửa lấy nước, h
2
phải
đảm bảo tránh không khí lọt vào đường ống sơ bộ lấy h
2
=1 m
h
1
:Khoảng cách từ cao trình bùn cát đến điểm thấp nhất của cửa lấy
nước, h
1
phải đảm bảo sao cho bùn cát không chui vào đường ống dẫn nước
vào nhà máy sơ bộ lấy h
1
= 1 m.
Z
bc
: cao trình bùn cát lắng đọng trong hồ chứa trong thời gian hoạt
động của công trình.
D: chiều cao cửa lấy nước.
+) Xác định cao trình bùn cát lắng đọng.(Z
bc
)
Dung tích bùn cát lắng đọng được xác định theo công thức:

Wo
TK
V
bc
bc
×
××
=
γ
ρ

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

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

ρ
: Lượng chuyển bùn cát trung bình
ρ
= 0.081(kg/s)
γ
bc

: Trọng lượng riêng của bùn cát
γ
bc
= 1.5(T/m
3
).
h
h
D
h
MNC
MNDBT
Z
ct
2
1
bc