Tài liệu Luận văn tốt nghiệp "Thiết kế sơ bộ trạm thủy điện H4" pdf

z
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ SƠ BỘ TRẠM THUỶ ĐIỆN H4
MỤC LỤC
T NG QUANỔ ..........................................................................................................4
CH NG I: KHÁI QUÁT V CÔNG TRÌNHƯƠ Ề ................................................4
II.Nhi m vệ ụ............................................................................................7
T NH TOÁN THU N NGÍ Ỷ Ă .......................................................................11
III : CH N M C B O M T NH TOÁN CHO TT -H4Ọ Ứ Ả ĐẢ Í Đ ...............14
⇓ 2.4: XÁC NH CÁC THÔNG S C B N C A TT H4ĐỊ Ố Ơ Ả Ủ Đ ........................14
I : XÁC NH M C N C DÂNG BÌNH TH NG (MNBT).ĐỊ Ự ƯỚ ƯỜ ...........14
⇓ 2.3: XÁC NH CÔNG SU T B O M.ĐỊ Ấ Ả ĐẢ .................................................25
I.KHÁI NI M.Ệ ...........................................................................................25
II. CÁC PH NG PHÁP XÁC NH CÔNG SU T B O M (NB ) ƯƠ ĐỊ Ấ Ả ĐẢ Đ
C A TR M THU I N I U TI T NGÀY.Ủ Ạ Ỷ Đ Ệ Đ Ề Ế .........................................25
I. NH NGH A.ĐỊ Ĩ .......................................................................................28
II. XÁC NH CÔNG SU T L P MÁY C A TT .ĐỊ Ấ Ắ Ủ Đ...................................28
III. XÁC NH CÔNG SU T L P MÁY NLM C A TR M THUĐỊ Ấ Ắ Ủ Ạ Ỷ
I N H4:Đ Ệ ..................................................................................................30
IV. XÁC NH CÁC C T N C C TR NG C A TTĐỊ Ộ ƯỚ ĐẶ Ư Ủ Đ..................30
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 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 đẻ 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 ĐNA 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 viêc ngiên 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 Đông Nai
được chú ý quan tâm hơn cả bởi trên hệ thống này sẽ đươc xây dựng nhiều nhà máy thuỷ
điện,tiến tới sẽ hình thành một hệ thống các bậc thang thuỷ điện .
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 nhưng tài liệu thiết kế cần thiết sau:
Nhiệm vụ của công trình
Tài liệu dân sinh kinh tế
Tài liệu về địa hình
Tài liệu về địa chất
Tài liệu về khí tượng thuỷ văn
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 tế 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 thấp, 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 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 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
÷
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
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
$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 trinh trạm thuỷ điêm 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 lưu 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. Tình hình dân sinh kinh tế

$1.7. 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, vật 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 vực 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 phẳng, 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
CHƯƠNGII :TÀI LIỆU THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH
$2.1. ý nghĩa và nhiệm vụ của Trạm thuỷ điện H
4
I. Ý nghĩa
Qua tình hình của tỉnh Đắc Lắc và lưu vực sông Spêpook thấy việc xây dựng Trạm thuỷ
điện H
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 H
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
hl
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
II. Tài liệu thuỷ văn
1.Tài liệu nước đến của 3 năm điểm hình
Tháng 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
( mm) 1,7 6,4 25,5 86,3 228 232 268 325 307 221 69,5 194
w% 79,8 72,8 73,7 87,1 85,4 87,1 87,
8
88,8 87,3 85,5 83,3 82,1
Lưu lượng mưa của cả năm là 1790 mm
III.Các tài liệu khác
Tuổi thọ Công trình : T=90 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
Chế độ dòng chảy ở tuyến Công trình
F
lv
(km
2
) Q
đến

( m
3
/s)
M
o

( l/s-km
2
)
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
biÓu ®å quan hÖ z
tl
& f
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 1 2 3 4 5 6
F ( km
2
)
Ztl (m)

biÓu ®å quan hÖ f & v
0
1
2

3
4
5
6
7
8
9
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700
V ( 10
6
m
3
)
F (km
2
)
biÓu ®å quan hÖ z
tl
& v
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500

0 1 2 3 4 5 6
V ( 10
6
m
3
)
Z
tl
biÓu ®å quan hÖ q ~ z
hl
412
412.5
413
413.5
414
414.5
415
415.5
50 70 90 110 130 150 170 190 210 230
Q
Zhl
PHẦN II
TÍNH TOÁN THUỶ NĂNG
CHƯƠNG I: KHÁI NIỆM CƠ BẢN
CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN THUỶ NĂNG
CHƯƠNG I : KHÁI NIỆM CƠ BẢN
⇓ 1.1 MỤC ĐÍCH
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 của tram 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 NĂNG
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 H4 như sau:
- Công trình TTĐ H4 là một trạm trên sông 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 công trình thuỷ điện H4 đã cho . Dựa vào các nhận xét trên tôi chọn phương thức
khai thác kiểu nhà máy thuỷ điện sau đập.Vây 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 trưng 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
th­êng 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 suất của hệ thống gọi là mức bảo đảm tính toán (P
tt
).
Ta thấy nếu P
tt
mà tăng lên thì công suất bảo đảm của TTĐ (N
bđ
) sẽ giảm xuống, có nghĩa là
công suất tất yếu của TTĐ sẽ giảm xuống. Điều đó đồng nghĩa với việc:
P%
100%
N
N
- Vốn đầu tư vào TTĐ giảm đi một lượng (
∆
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 (
∆
K
NĐ

), nhưng
∆
K
NĐ
tăng >
∆
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 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 công suất lắp máy lớn bị phá vỡ nghiêm trọng so với
trạm có công suất lắp máy nhỏ.
+.Trạm thuỷ điện có công suất càng lớn so với tổng công suất của toàn hệ thống điện lực
thì mức bảo đảm tính toán phải chọn càng cao, vì khi TTĐ không làm việc bình 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 điện càng cao vì lẽ nếu thiếu điện tổn thất sẽ càng nghiêm trọng.

+.Nếu trạm thuỷ điện có hồ điều tiết càng lớn, hệ số điều tiết cao, sự phân bố dòng chảy
trong sông lại 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 nước 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 của 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 :