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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

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
hồ tan , các loại trong nước sơng 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 dịng chảy của sơng suối
, trong sóng nước và thuỷ triều . Trong đó năng lượng của dịng sơng là nguồn
năng lượng rất lớn và khai thác thuận tiện hơn cả.Trong khi đó sơng suối 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 tại 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 sơng suối với trữ năng tiềm tàng rất lớn .
Trong đó có các con sơng 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 Hồ Bình . Một cơng trình lớn nhất khu vực Đơng
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 cơng ngiệp hố
hiện đại hố đất nước.

Hiện nay chúng ta đang tiến hành khẩn trương việc nghiên cứu khai
thác thuỷ năng và lợi dụng tổng hợp 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 .
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

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 cơng trình
Tài liệu về địa hình
Tài liệu về địa chất
Tài liệu về khí tượng thuỷ văn

SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

PHẦN I: TỔNG QUAN
CHƯƠNG I: KHÁI QT VỀ CƠNG 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 sơng 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 sơng 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 thơng chính và cơ sở kinh tế hầu như
khơng có gì.
- Đoạn II: Từ bn Tulanh đến bn 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 thơng với sơng. Phía
trên bn Bray là hợp lưu của hai dịng Eakrơng và Krơngkro, lưu vực nói
chung cịn hoang vắng, ít người, giao thơng 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 thấp, thoai thoải, độ cao trung bình là 280 ÷ 300m, do
đường quốc lộ 14 cắt ngang sơng ở đoạn gần tuyến cơng trình, dân cư chỉ tập
trung gần đường quốc lộ và ven sông

II.ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH VÙNG XÂY DỰNG

- Cơng 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
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

lạt. Các lớp địa chất tạo thành ở đây thuộc lớp trầm tích Juza hệ tầng bản đơn
T1-2 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 Đơng Nam, trong lưu vực có
một vài nếp gãy kiến tạo cắt qua theo hướng Tây Bắc - Đơng Nam ở phía Tây
Bắc Đrâylinh ở vùng Krongpack có khe nứt khe nứt theo hướng Đơng Bắc từ
bn Bray về thượng nguồn có các trầm tích đội tứ gồm các cuội , sỏi cuội, đá
tảng 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 ÷ 40oC thấp nhất
vào tháng 12 xuống tới 7 ÷ 4oC, nhiệt độ trung bìn năm tăng 23 ÷ 24oc ( theo
tài liệu của trạm khí tượng Bn Mê Thuật)
2. Độ ẩm
Lượng bình qn 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 Bn 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:
Bn Mê Thuật
Krong Bruc
Chư Hlam

SVTH: NGƠ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

4. Tài liệu dịng 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 km2 có 12 năm tài
liệu dòng chay, là trạm thủy văm đáng chú ý nhất, dịng chảy năm bình qn ở
1 số tuyến theo các tần suất, ở đây chỉ lấy chế độ dòng chả ở tuyến cơng trình.
Phân phối dịng chảy các tháng trong năm được tính tốn theo mơ 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, bazt…
2. Vật liệu cát, cuội sỏi…
Vùng xây dựng cơng trình lịng sơng thoải dần nên, về phía thượng lưu
của cơng 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

SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

⇓1.4. TÌNH HÌNH GIAO THƠNG VẬN TẢI
Mạng lưới giao thơng trong vùng chưa phát triển, chỉ có đường mịn 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
- Cơng trình trạm thuỷ điện được xây dựng chủ yếu cho phát điện và
cung cấp điện cho địa phương.

- Vấn đề tưới và giao thơng thuỷ ở phía thượng lưu, hạ lưu cơng trình
cũng được đặt ra, nhưng do sự phát triển kinh tế, nhu cầu có sử dụng của địa
phương khơng địi hỏi phải nhất thiết có, nên khi hồ chứa hình thành thì yêu
cầu này vẫn đảm bảo.
⇓1.6. CHỌN TUYẾN CƠNG 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, vật liệu xây dựng, dân sinh kinh tế. Tiến
hành so sánh các phương án tuyến cơng trình trong giai đoạn quy hoạch thuỷ
lợi,đặc biệt là quy hoạch thuỷ năng, và quyết định chọn tuyến BBB là tuyến
cơng 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 vực xây dựng có nền đá cứng, ít nứt nẻ. Như
vây đảm bảo tốt vấn đề ổn đình của Cơng trình, giảm nhỏ khối lượng sử lý
nền móng.
-Bố trí Cơng trình liên quan được thuận lợi như: đập dâng, đập tràn và
các đập phụ khác.
-Vấn đề bố trí hiện trường thi cơng được thuận tiện, tại vị trí xây dựng
Trạm thuỷ điện địa hình khá bằng phẳng, tiện cho việc bố trí và xây dựng
đường giao thơng. Đập chính được xây dựng gần bãi vật liệu, tiện cho việc
vận chuyển, giảm được giá thành xây

CHƯƠNG II

SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

TÀI LIỆU THIẾT KẾ CƠNG TRÌNH
⇓2.1. Ý NGHĨA VÀ NHIỆM VỤ CỦA TRẠM THUỶ ĐIỆN CT4
I. Ý NGHĨA

Qua tình hình của tỉnh Đắc Lắc và lưu vực sông Spêpook thấy việc xây
dựng Trạm thuỷ điện CT4 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 CT4 có nhiệm vụ chính là phát điện. Ngồi ta cịn có thể
lợi dụng tổng hợp: phịng lũ, tưới, giao thơng, dịch vụ…
⇓2.2.TÀI LIỆU THIẾT KẾ
1.

Bình đồ lưu vực: Tỷ lệ 1 ÷ 500

2.

Đường đặc tính lịng hồ

Ztl(m)
2

F(km )
6

3

W.10 .m
3.

340

435

436

437

438

4,8

6,8

7,6

8,1

8,2

267,9

405,8

569,12

636,0

645,0

Quan hệ: Q ~ Zh

Q( m3/s)

47,4

64,0

99,1

124

210

Zhạ(m)

412,2

412,4

413,1

413,4

414,9

500

1000

1500

2000

2500

415.6

417.2

418.1

419.2

420.3

Q(
m /s)
3

Zhạ(m
)

I. TÀI LIỆU THUỶ VĂN

1.Tài liệu nước đến của 3 năm điểm hình
Thán

1

2

SVTH: NGƠ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

3

4

5

6

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

g
Qth 10%

90

74

59

49

85.5

133

Qth 50%

75

47.2

30.1

29.2

38.8

61.8

Qth 90%

38.2

25.8

17.2

17.2

42.2

47.2

7

8

9

10

11

12

Qth 10%

138

157

413

460

180

122

Qth 50%

182

151

298

264

144

136

Qth 90%

55,4

125

205

255

107

66,1

Thán
g

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

Tháng

Mưa
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Xi(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 Cơng trình : T=50 năm
Hàm lượng bùn cát trong nước là : ρ bc =0,081kg/m3
Hàm lượng riêng bùn cát γ

bc

SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

= 1,5 T/m3

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

Chế độ dịng chảy ở tuyến Cơng trình
Flv
(km2)

Qđến (
m3/s)

3860

123

Mo ( l/skm2)

Qp % (m3/s)
Cv

32

Cs
2.Cv

10%

50%

90%

164

121

86

0,25

Và các tài liệu khác

biĨu ®å quan hƯ ztl & f
Ztl (m)
500
450

400
350
300
250
200
150
100
50
0
0

1

2

3

4

5

6

F ( km2)

SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

9

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

biÓu ®å quan hÖ f & v
F (km2)
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0

50

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700
V ( 106 m3)

biĨu ®å quan hƯ ztl & v
500
450
400
350
300

250
200
150
100
50
0
0

1

2

3

4

5

6

V ( 106 m3)

SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

biÓu ®å quan hƯ q ~ zhl
Zhl
415.5
415
414.5
414
413.5
413
412.5
412
50

70

90

110

130

150

170

190

210

230
Q

PHẦN II: TÍNH TỐN THUỶ NĂNG
CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CƠ BẢN
⇓ 1.1 MỤC ĐÍCH
SVTH: NGƠ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

Mục đích tính tốn thủy năng là xác định các thơng 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 cơng tác (hct).
- Dung tích hữu ích ( Vhi ).
2. Thông số năng lượng trạm thủy điện(TTĐ):
- Công suất bảo đảm (Nbđ).
- Cơng 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 tốn (H tt ).
Các thơng số đó làm cơ sở cho việc tính tốn chọn thiết bị cho nhà máy,
xác định kích thước đường dẫn nhà máy, cơng trình thủy cơng và các vấn đề
liên quan khác.
♣ 2-2 PHƯƠNG THỨC KHAI THÁC THỦY NĂNG
Việc chọn phương thức khai thác thủy năng phải dựa vào điều kiện cụ
thể của từng cơng 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 tơi có nhận về khu vực xây
dựng TTĐ CT4 như sau:
- Công trình TTĐ CT4 là một trạm trên sơng Spêpook. Do địa 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 cơng trình thuỷ điện
SVTH: NGƠ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

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 TỐN

I. KHÁI NIỆM VỀ MỨC BẢO ĐẢM TÍNH TỐN:

1. Ý nghĩa của mức bảo đẩm tinh tốn
Ta biết rằng tình hình làm việc của Trạm thuỷ điện(TTĐ) ln phụ thuộc
vào tình hình thuỷ văn. Trong điều kiện lưu lượng thiên nhiên thuận lợi thì
TTĐ đảm bảo an tồn cung cấp điện, cịn trong những năm ít nước thì TTĐ
khơng 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 trưng cho mức bảo đảm an toàn cung cấp điện của TTĐ,
người ta đưa ra chỉ tiêu Ptt gọi là mức bảo đảm an toàn hay tần suất.
Mức bảo đảm được tính theo cơng thức sau:

P=

Thêi gian lμm viƯc binh th−êng
× 100%
Tỉng thêi gian vËn hμnh

Tức là trong suốt thời gian làm việc (vận hành), TTĐ sẽ đảm bảo cung
cấp điện bình thường trong P% tổng thời gian cịn (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 trị của TTĐ trong cân bằng cơng suất của hệ thống gọi là
mức bảo đảm tính tốn (Ptt).
Ta thấy nếu Ptt mà tăng lên thì cơng suất bảo đảm của TTĐ (Nbđ) sẽ

giảm xuống, có nghĩa là công suất tất yếu của TTĐ sẽ giảm xuống. Điều đó
đồng nghĩa với việc:
N
SVTH: NGƠ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

- Vốn đầu tư vào TTĐ giảm đi một lượng ( Δ KTĐ), nhưng do NtyTĐ giảm
=> NlmNĐ tăng lên (do cân bằng hệ thống điên) => vốn đầu tư vào nhà máy
Nhiệt điện tăng lên một lượng ( Δ KNĐ), nhưng Δ KNĐ tăng > Δ KTĐ 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 Ptt 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 Ptt:
Việc tính tốn 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 tốn thường được
tiến hành theo kinh nghiệm và theo các định mức. Cụ thể là:
Để chọn mức bảo đảm tính tốn của TTĐ người ta dựa vào các ngun
tắc sau:
+.Cơng suất 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 cơng suất lắp
máy lớn bị phá vỡ nghiêm trọng so với trạm có cơng suất lắp máy nhỏ.

+Trạm thuỷ điện có cơng suất càng lớn so với tổng cơng suất của tồn hệ
thống điện lực thì mức bảo đảm tính tốn phải chọn càng cao, vì khi TTĐ
khơng làm việc bình thường thì cơng 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 tốn của trạm cung cấp điện càng cao vì lẽ nếu thiếu
điện tổn thất sẽ càng nghiêm trọng.

SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

+Nếu trạm thuỷ điện có hồ điều tiết càng lớn, hệ số điều tiết cao, sự phân
bố dịng chảy trong sơng lại tương đối đều thì có thể chọn mức bảo đảm tính
tốn cao mà vẫn lợi dụng được phần lớn năng lượng nước thiên nhiên. Trong
trường hợp khơng có hồ điều tiết dài hạn, muốn lợi dụng năng lượng nước
được nhiều khơng nên chọn mức bảo đảm tính tốn cao.
+Nếu TTĐ đóng vai trị chính trong cơng trình lợi dụng tổng hợp hoặc
chỉ có nhiệm vụ phát điện ngồi ra khơng cịn ngành dùng nước nào khác
tham gia thì mức bảo đảm tính tốn cứ theo các ngun 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 cơng trình lợi dụng tổng hợp mức bảo đảm tính tốn của
TTĐ phải phục tùng u 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 cơng suất lớn: Nlm > 50MW

P = 85 -

95%.
- Các trạm thuỷ điện vừa, tỷ trọng công suất không lớn lắm : P=7585%
- 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 TỐN CHO TTĐ-CT4

Căn cứ vào nhiệm vụ cụ thể của cơng trình thuỷ điện CT4 với nhiệm vụ
phát điện là chính và theo đánh giá sơ bộ tại tuyến xây dựng cơng trình TTĐ
CT4 có cơng suất khoảng ( 200 ÷ 400 ) MW Theo tiêu chuẩn TCVN 50-6090 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 cơng tác (hct), mực nước chết (MNC), dung tích
hữu ích (Vhi).
3) Xác định công suất bảo đảm ( Nbđ ), công suất lắp máy ( Nlm ).
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ
____

4) Tính điện lượng bình qn nhiều năm ( E nn ), số giờ lợi dụng công
suất lắp máy(hNln).
5) Xác định các cột nước đặc trưng của TTĐ CT4.
CÁC BƯỚC TÍNH TỐN:
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 thơng số chủ chốt của cơng 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 năm của TTĐ.
Về mặt cơng trình nó quyết định đến chiều cao đập, kích thước cơng
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 tốn lựa chọn MNDBT cần chú ý đến một
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 cơng trình nào đó đã
xây dựng hoặc dự kiến xây dựng ở phía thượng lưu cơng trình thì khi tăng
NMDBT có thể sẽ gây ngập chân cơng 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 cơng trình phía trên.
+Phịng lũ: Khi NMDBT tăng thì dung tích hữu ích tăng, khả năng cắt lũ
lớn do đó giảm bớt biện pháp phịng lũ và thiệt hại phía hạ lưu.
+u 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.

SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

+Giao thơng 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
khống sản q hiếm, gây ngập các di tích lịch sử, thay đổi môi trường sinh
thái, cảnh quan khu vực xây dựng cơng trình dẫn đến chí đền bù thiệt hại tăng,
xử lý nền móng và thấm phức tạp. Vì vậy chi phí cho cơng trình lớn.

SVTH: NGƠ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

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 như sau:
- Gá trị thu nhập dòng quy về thời điểm hiện tại là lớn nhất.
n

NPV = B − C = ∑
i =1

Bt − Ct
(1 + i) t

Trong đó:
NPV: Giá trị thu nhập dịng
n: Số năm tính tốn .

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 tốn thứ t
Bt: Thu nhập năm thứ t.
Ct: 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 tốn quy về thời điểm hiện tại là nhỏ nhất
(Cmin).
Trong trường hợp các phương án đưa ra đều đạt lợi ích như nhau thì
có thể chọn theo tiêu chuẩn chi phí tính tốn quy về thời điểm hiện tại là
nhỏ nhất:
Chi phí tính tốn quy về hiện tại là:

SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

K t + C hnt
t =1
(1 + i )t
n

C tt = ∑
Trong đó

Kt: Là vốn đâu tư ở năm thứ t.
Chnt: Là chi phí hàng năm của nhà máy thuỷ điện ở năm thứ t.

i: Lãi suất.
C tt : Là chi phí tính tốn quy về hiện tại.

Trong các phương án được đưa ra phương án nào có C tt nhỏ nhất thì
chọn.
Khi tính tốn xác định MNDBT để giảm bớt khối lượng tính tốn
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 hợp.
- Giới hạn trên của MNDBT phụ thuộc vào các yếu tố:
+Điều kiện địa chất tuyến xây dựng cơng 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 tốn với từng
phương án MNDBT cụ thể, xác định các thông số: Công suất bảo đảm (Nbđ),
Cơng suất lắp máy (Nlm), điện lượng bình qn nhiều năm (Enn) cho mỗi
phương án. Tính chênh lệch cơng 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 cơng trình và phần vốn tăng thêm Δ k
cho mỗi phương án.
SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

19

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

- 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 cơng trình mang lại sau khi có kết quả
tính tốn cho các phương án sẽ phân tích so sánh và chọn ra phương án hợp lý
nhất. Việc tính tốn như vậy địi 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 khơng đầy đủ nên tơi khơng thực hiện việc tính tốn
để xác định MNDBT mà được giao cho thiết sơ bộ TTĐ CT4 với MNDBT=
433 m.
II. XÁC ĐỊNH ĐỘ SÂU CÔNG TÁC (HCT), MƯỢC NƯỚC CHẾT (MNC), DUNG
TÍCH HỮU ÍCH(VHI) CỦA HỒ CHỨA.

1.Khái niệm
- Độ sâu công tác của hồ chứa (hct) là khoảng cách tính từ MNC đến
MNDBT
Δ hct = 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 (Vhi).
Đối với mỗi phương án MNDBT thì vấn đề đặt ra là nên chọn độ sâu
cơng tác (hct) là bao nhiêu là có lợi nhất.

SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

2.Xác định độ sâu cơng tác có lợi của hồ chứa (hct)
Để xác định độ sâu cơng tác có lợi của hồ chứa được thỏa đáng ta tiến
hành xem xét kỹ hơn về mối quan hệ N = φ(hct), E = f (hct). 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.
Emk = Ektr + Eh .
Ektr sẽ giảm khi độ sâu công tác của hồ tăng. Quan hệ biến đổi này gần
như tuyến tính, cứ tăng độ sâu cơng tác thêm một mét thì phần năng lượng
này sẽ giảm một trị số gần bằng nhau.
Eh biến đổi phức tạp hơn khi hct thay đổi. Độ sâu cơng 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 hct càng lớn mức độ tăng của Eh càng ít.
Vì thế trong giai đoạn đầu, khi độ sâu cơng tác (hct) tăng thì điện lượng
mùa kiệt cũng tăng, nhưng nếu tiếp tục tăng hct đến một trị số nào đó, ta sẽ có
trị số Emk lớn nhất, sau đó tiếp tục tăng hct, thì trị số Emk 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 hct khi Emk đạt tới trị số lớn nhất gọi là độ sâu cơng tác có lợi nhất.
Nếu lượng nước khơng trữ trong mùa kiệt càng lớn thì độ sâu cơng 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 cơng
tác có lợi nhất thì chưa hẳn đã hợp lý mà còn phải xem xét diễn biến của điện
lượng năm.
Trong thời 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 hct nhỏ hơn so với hct cho Emk lớn nhất.
Mặt khác, nếu dưới TTĐ thiết kế có một số TTĐ nằm trong hệ thống bậc
thang thì độ sâu cơng tác của hồ chứa trên càng lớn càng làm tăng sản lượng

SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

điện ở các trạm dưới. Vì vậy độ sâu cơng tác có lợi nhất của hồ đang thiết kế
ứng với trị số điện lượng lớn nhất sẽ lớn hơn độ sâu cơng tác có lợi nhất ứng
với điện lượng lớn nhất của riêng trạm đó.
Từ phân tích trên, ta thấy khơng phải là chỉ có một điểm mà là có cả một
vùng xác địmh độ sâu cơng tác có lợi nhất, vì vậy, trị số cuối cùng của độ sâu
cơng tác có lợi phải được xác định trên cơ sở phân tích tính tốn 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 (hct), khơng có điểm cực trị, tức

là độ sâu cơng tác càng tăng càng có lợi thì việc quyết định nên dừng hct ở
mức nào cho hợp lý phải dựa trên u 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 tốn 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 cơng tác.
Chi phí tính tốn của hệ thống là nhỏ nhất hay lợi nhuận thu được do xây
dựng TTĐ là lớn nhất (1).
Độ sâu công tác đảm bảo cho điện lượng mùa cấp (Emk) hay điện lượng
năm (En) là lớn nhất(2).
Đồng thời nó cịn 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 hct theo tiêu chuẩn (1) là rất phức tạp, đòi hỏi nhiều thời
gian. Trong thiết kế sơ bộ để giảm bớt khối lượng tính tốn tơi sử dụng tiêu
chuẩn điện lượng mùa cấp lớn nhất (Emkmax) để xác định độ sâu công tác cho
hồ chứa của TTĐ CT4.
Để xác định độ sâu cơng tác có lợi của hồ chứa trước hết ta đi xác định
độ sâu công tác cho phép của hồ chứa.

SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

a)Xác định độ sâu công tác cho phép của hồ chứa theo điều kiện làm
việc của Turbin ( h TB
ct ).

1
h TB
H max (1) ( TTĐ CT4 là TTĐ sau đập )
ct ≤
3
Trong đó :Hmax:Cột nước làm việc lớn nhất của NMTĐ
Hmax = MNDBT – ZHL(Qmin).
ZHL(Qmin): Mực nước hạ lưu nhỏ nhất khi lưu lượng xả xuống hạ lưu là
nhỏ nhất(Qmin)
Qmin 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 Qmin = min ( Qi ), với ( Qi ) là lưu lượng
của tháng thứ i trong 3 năm điển hình.
Theo tài liệu 3 năm điển hình ta có:
Qmin = min(Qi) =17.2(m3/s)
Với Qmin = 17.2 (m3/s) tra quan hệ Q ~ ZHL ta được:
ZHL(Qmin) = 411 (m)
Với MNDBT = 433 m ⇒ Hmax = 433 – 411 =22 (m)

1
Thay vào (1) ta được: hctTB ≤ .22 = 7.33(m)
3
Khi đó MNC là:
MNC = MNDBT - h TB
ct = 433 – 7.33= 425.67 (m)

b)Xác định độ sâu công tác cho phép của hồ chứa theo điều kiện tuổi thọ
cơng trình ( h BC
ct )
Để đảm bảo cơng trình làm việc, vận hành an tồn trong suốt thời gian
khai thác, hồ chứa cần có một dung tích để chứa tồn bộ lượng bùn cát mà
dịng 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 h BC
ct được xác định như sau: Hình vẽ

SVTH: NGƠ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

MNDBT

h ct

MNC

h2
D
Z

bc

h1

h BC
ct = MNDBT – MNC
MNC = Zbc+ h1 + D + h2
Trong đó:
MNDBT = 433 m : cao trình mực nước dâng bình thường của hồ.
MNC: cao trình mực nước chết của hồ chứa.
h2: Khoảng cách từ MNC đến điểm cao nhất của cửa lấy nước, h2 phải
đảm bảo tránh khơng khí lọt vào đường ống sơ bộ lấy h2 =1 m
h1:Khoảng cách từ cao trình bùn cát đến điểm thấp nhất của cửa lấy
nước, h1 phải đảm bảo sao cho bùn cát không chui vào đường ống dẫn nước
vào nhà máy sơ bộ lấy h1= 1 m.
Zbc: cao trình bùn cát lắng đọng trong hồ chứa trong thời gian hoạt
động của cơng trình.
D: chiều cao cửa lấy nước.
+) Xác định cao trình bùn cát lắng đọng.(Zbc)
Dung tích bùn cát lắng đọng được xác định theo cơng thức:

Vbc =

K×ρ× T
γ bc

× Wo

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

Wo :dịng chảy bình qn nhiều năm (m3) : Wo=3818.275 × 106
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/m3).

SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN CT4

THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ

K: Hệ số lắng đọng bùn cát, với TTĐ điều tiết nm K =0.7 ữ 1.0 ly
K= 0.8

Vbc =

0.8 ì 0.081 × 3818.275 × 10 6 × 30
= 8.25 × 10 6 (m 3 )
3
1.5 × 10

với Vbc =8.25 × 106 tra quan hệ Ztl & W ta được Zbc= 420.58 m
+) Xác định chiều cao cửa lấy nước (D).

lượng điều tiết trung bình mùa kiệt xác định theo cơng thức:
mk

Q mk = Q tn +

Vhi
m × 2.62 × 10 6

( tính với năm nước kiệt thiết kế).

Trong đó:
mk

Q tn : Lưu lượng dịng chẩy thiên nhiên trung bình mùa kiệt của năm
6

mk

nước kiệt thiết kế: Q tn =

∑ Qtnimk
i =1

6

= 31.3(m3 / s)

Vhi: Dung tích hữu ích của hồ chứa.
Vì theo cả hai điều kiện (điều kiện Turbin, điều kiện tuổi thọ cơng trình)
để xác định độ sâu cơng tác cho phép của hồ chứa đều nhằm mục đích xác

định được hct sao cho đảm bảo thiết bị làm việc trong vùng hiệu suất cao và
đảm bảo tuổi thọ của cơng trình nên ở đây lấy Vhi bằng dung tích hữu ính theo
điều kiện Turbin:
Vhi = VMNDBT –VTB MNC
Với MNCTB = 425.67 tra quan hệ ZTL & W
Ta có: VTB MNC =148.48 × 106 (m3)
Với MNDBT = 433 tra quan hệ ZTL ~ W
Ta có: VMNDBT =350.64 × 106(m3)
Thay số ta có: Vhi = 350.64 × 106 – 148.48 × 106

SVTH: NGÔ HỒNG THANH-LỚP 41Đ1

25