ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPTHIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN KẾT HỢPNHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI NỔI 6

Do nằm ở thượng nguồn Phiêng Côn, nơi tiếp giáp với thượng sông Nậm Rốm, sông Đànên lượng mưa năm trên lưu vực tuyến công trình lớn hơn so với các vùng khác của lưuvực Phiêng Côn.. Lượng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPTHIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN KẾT HỢP

NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI NỔI 6

Sinh viên thực hiện: KHỔNG MINH DŨNG

Mã sinh viên: 1581960011

Giảng viên hướng dẫn : TS PHÍ THỊ HẰNG

Ngành :CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NĂNG LƯỢNG

Chuyên ngành :NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Lớp :D10-NLTT

Khoá :2015 - 2020

Hà Nội, tháng 12 năm 2019

BỘ CÔNG THƯƠNG

KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPTHIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN KẾT HỢP NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI NỔI 6

Sinh viên thực hiện: KHỔNG MINH DŨNG

Mã sinh viên: 1581960011

Giảng viên hướng dẫn :TS PHÍ THỊ HẰNG

Ngành :CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NĂNG LƯỢNG

Chuyên ngành :NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

Lớp :D10-NLTT

Khoá :2015 - 2020

Hà Nội, tháng 12 năm 2019

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ýkiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè.

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS.PHÍ THỊ HẰNG giảng viên Bộ mônThủyĐiện- trường Đại học Điện lực người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quátrình làm khoá luận

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học Điện lực nóichung, các thầy cô trong Bộ môn Thủy Điện nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức vềcác môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyếtvững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quantâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khoá luận tốtnghiệp

Hà Nội, ngày 23 tháng 12 năm 2019

………

………

………

………

………

…

Hà Nội, ngày….tháng 12 năm 2019 (ký và ghi rõ họ tên)

Giảng viên hướng dẫn

………

………

………

………

………

…

Hà Nội, ngày….tháng 12 năm 2019 (ký và ghi rõ họ tên)

Giảng viên phản biện

Phiêng Côn bắt nguồn từ vùng núi cao Phouei Long cao 2179m của nước Lào Từ nguồn

về dòng chính Phiêng Côn chảy theo hướng Tây Bắc-Đông Nam qua các tỉnh: Sầm Nưa(Lào), Điện Biên, Sơn La, Thanh Hóa (Việt Nam) rồi đổ ra biển Đông tại cửa Hới thị xãSầm Sơn Diện tích lưu vực Phiêng Côn tính đến cửa sông là 28.400km2, chiều dài sông

512 km, phần diện tích lưu vực, chiều dài sông chảy trên đất Lào tương ứng là10.800km2, 102 km Lưu vực Phiêng Côn có chung đường phân lưu với lưu vực sông Đà

ở phía Đông Bắc, sông Mê Kông phía Tây Bắc, sông Chu ở phía Nam

Thủy điện Phiêng Côn là một trong các công trình thủy điện bậc thang Phiêng Côn Tuyếnđập nằm ở hạ lưu ngã ba suối Lư với Phiêng Côn khoảng 1km với vị trí địa lý 103°17’20”kinh độ Đông, 21°13’04” vĩ độ Bắc thuộc xã Phì Nhừ, huyện Điện Biên Đông, tỉnh ĐiệnBiên

3 Nhiệm vụ công trình và cấp công trình

Quyết định số 40/2003/QĐ - TT ngày 21 tháng 3 năm 2003 của Thủ tướng chính phủ vềviệc hiệu chỉnh một số nội dung thuộc Quy hoạch phát triển điện lực Việt Nam giai đoạn

2001 - 2010 có xét đến triển vọng đến năm 2020, thủy điện Phiêng Côn được đưa vào vậnhành cung cấp điện cho hệ thống năm 2016

Thuỷ điện Phiêng Côn với công suất lắp máy là 28MW hàng năm cung cấp cho hệ thốngđiện Quốc gia 87,665.106kWh và 4,69MW công suất đảm bảo

Ngoài nhiệm vụ chính là phát điện, các nhiệm vụ khác như chống lũ, tưới chưa đặt racho dự án thủy điện Phiêng Côn Tuy nhiên với dung tích hồ chứa tương đối lớn thì thủyđiện Phiêng Côn cũng góp phần cắt lũ cho hạ du

Việc xây dựng các dự án thủy điện trên Phiêng Côn sẽ mang lại các hiệu quả kinh tế đốivới Chủ đầu tư nói riêng và mang lại các hiệu ích kinh tế cho đất nước nói chung

2 Điều kiện tự nhiên

1 Các đặc trưng khí tượng thủy văn

a Dòng chảy

Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình đã tác động lớn đến khí hậu lưu vực mà thể hiện rõ nhất là

sự giảm sút mạnh mẽ lượng và sự phân bố không đều trên lưu vực của lượng năm, điềunày quyết định sự biến đổi dòng chảy trên lưu vực khá mạnh mẽ Theo số liệu đo dòngchảy tại các thủy văn Nậm Công, Nậm Ty, Xã Là, Cẩm Thủy cho thấy:

Mô duyn dòng chảy năm có xu thế giảm dần từ thượng lưu về trung lưu và sau đó lại có

xu thế tăng dần về hạ lưu theo sự gia tăng của mưa Mô duyn dòng chảy năm trung bìnhnăm trung bình thời kỳ thực đo (Mtb) trạm Xã Là dạt 18.4/s/km2, tại Nậm Ty Mtb =12,9/s/km2, tại Nậm Công Mtb = 19,41/s/km2, Cẩm Thủy Mtb = 20,11/s/km2

Do nằm ở thượng nguồn Phiêng Côn, nơi tiếp giáp với thượng sông Nậm Rốm, sông Đànên lượng mưa năm trên lưu vực tuyến công trình lớn hơn so với các vùng khác của lưuvực Phiêng Côn Lượng mưa trung bình nhiều năm tại các trạm dao động từ (1300 - 2000mm) Tại Tuần Giáo: 1586mm, Điện Biên: 1558mm, Pha Đin: 1779mm, Bản Khá:1525mm, Phú Nhi: 1537mm, Tây Trang: 1376mm Ở vùng hạ lưu tuyến công trình về đếntrạm Xã Là, lượng mưa trung bình nhiều năm tại các trạm giảm nhỏ đáng kể Lượng mưanăm trạm Phiêng Côn: 1161mm, Sốp Cộp: 1221mm, Yên Châu: 1211 mm, Nậm Ty:1188mm, Mường Lát: 1160mm Lượng mưa trung bình lưu vực tuyến công trình tính theophương pháp bình quân số học các trạm Điện Biên, Tuần Giáo, Phù Nhi, Bản Khá, TâyTrang, Sốp Cộp đạt 1588mm

Lượng mưa ngày, cường độ mưa lớn nhất tại các trạm trên Phiêng Côn không lớn so vớicác lưu vực lân cận nhưng sự xuất hiện đồng thời lượng mưa ngày lớn nhất tại các trạmtrên lưu vực là nguyên nhân chính gây lũ lớn, điển hình là trận lũ lịch sử tháng 9 năm

1975 Lượng mưa ngày lớn nhất đã đo được vào tháng 10 năm 1975 tại trạm Điện Biên229mm, tại Mường Ăng 230mm, Phiêng Côn 219mm, Sốp Cộp 158mm, Xã Là 276mm

và vào tháng 8 năm 1968 tại Pha Đin 252mm, Tuần Giáo 232mm Dựa vào chuỗi lượngmưa ngày thời kỳ (1960 - 2007) trạm Điện Biên xác định được lượng mưa ngày lớn nhất

Số ngày có lượng mưa lớn hơn 0,1 mm trung bình thời kỳ thực đo tại các địa điểm trongkhu vực dao động từ (100 - 150) ngày, tại Điện Biên 30ngày, Phù Nhi 110 ngày vàMường Phăng 122 ngày Số ngày mưa trung bình từng tháng mùa mưa dao động từ (11 -23) ngày, số ngày mưa trung bình các tháng mùa khô dao động (3 - 6) ngày Số liệu thểhiện trong

Bảng 1.1:Lượng mưa tại các trạm của từng tháng trong năm (Đơn vị: mm)

56,

2 115 190 263 314 310 185

60,7

30,1

20,

2 1558Tuần

Giáo 22,7 28,8 59,6 130 206 299 306 276 134 65,3 38,3 19,8 1586Mườn

g Áng 26,3 44,8 75,2 155 266 443 497 391 164 72,9 29,9 27,6 2193Pha

Din

25,

4

28,8

59,

9 133 231 319 351 334 156

78,7

41,3

19,

8 1779Bản

Khá 26,1 25,1 38,7 124 184 235 258 357 148 78,1 38,5 12,8 1525Sốp

Cộp

16,

1

15,9

39,

7 112 164 203 231 223 113

58,4

28,5

15,

4 1221Phú

Nhi 26,8 26,0 37,4 87,4 124 255 342 390 153 45,7 33,9 16,9 1537Tây

Trang 17,7 18,2 45,2 108 190 222 291 240 134 46,7 14,8 9,2 1376Nậm

Mực

24,

7

28,6

52,

7 136 219 317 342 314 125

67,6

32,4

18,

4 1678Mườn

g Mùn 24,5 28,4 45,4 133 206 311 336 310 157 79,1 33,3 14,0 1679Lai

Châu

29,

1

35,2

60,

5 134 265 438 471 374 140

87,0

49,9

24,

2 2109Mườn

g Pồn 22,4 26,0 52,0 112 185 363 400 336 133 52,8 19,0 11,6 1712Mườn

Châu

20,

3

21,4

48,2

92,

9 199 216 250 265 133

73,7

23,3

16,

3 1358Chiềng 25, 29, 56, 143 213 265 336 365 210 107 39, 23, 1814

On 9 8 8 7 3

Sơn La 19,

9

26,0

49,

3 116 188 247 264 265 130

63,6

35,9

18,

3 1418Yên

Châu 10,6 17,8 35,6 104 164 206 214 245 133 51,7 19,5 10,6 1211

Xã Là 11,5 17,6 39,8 99 143 207 194 222 120 48,7 20,8 10,3 1133Phiêng

Côn 12,6 17,9 36,9 97 153 210 217 234 109 38,3 22,9 12,1 1161Huôi

Mé 25,7 28,8 35,6 127 174 241 244 293 142 69,3 20,4 13,1 1413Mai

Sơn

10,

2

19,1

26,

1 100 170 203 229 299 122

55,6

28,

6 6,8 1269Nậm

Bảng 1.2:Đặc trưng độ ẩm tương đối từng tháng tại trạm Điện Biên (Đơn vị: %)

23,8°C đến 26,3°C Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối đạt 39°C xuất hiện vào tháng 5 đến tháng

8 Thời kỳ khô lạnh bắt đầu từ tháng 1 kết thúc vào tháng 11 năm sau với nhiệt độ khôngkhí trung bình tháng dao động từ 16,3°C đến 22,7°C Tháng 12, tháng 1 là hai tháng lạnhnhất năm Nhiệt độ không khí thấp nhất quan trắc được vào tháng 1 năm 1974 xuống tới-1,3°C Đặc trưng nhiệt độ tháng tại trạm Điện Biên được đưa ra trong bảng

Bảng 1.3:Đặc trưng nhiệt độ không khí tháng tại trạm Điện Biên (Đơn vị: °C)

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

Tốc độ gió lớn nhất hướng Bắc, hướng Tây đạt 40m/s Hoa gió, tốc độ gió lớn nhất cáchướng ứng với tần suất thiết kế được đưa ra trong Bảng 1.4 và Bảng 1.5

Bảng 1.4:Tần suất xuất hiện các hướng gió từng tháng trong năm tại trạm Điện (Đơn vị: %)

I 54,12 32,3 22,48 4,6 8,87 7,31 6,43 9.82 8,19

II 52,32 31,14 20,97 3,87 10,67 8,09 8,45 6,8 10,0III 55,87 27,93 19,17 4,38 12,66 10,75 10,89 6,22 7,99

IV 54,01 24,51 11,35 6,47 17,38 13,89 12,58 7,05 6,76

V 51,8 19,65 8,83 5,15 17,4 18,75 16,3 7,09 6,83

VI 49,98 20,79 7,01 5,02 14,41 23,62 18,08 5,73 5,34VII 53,19 17,98 9,12 5,19 18,91 23,64 15,25 6,46 3,46VIII 54,48 20,98 7,45 4,17 19,28 23,03 12,85 6,63 5,6

IX 55,18 26,5 10,82 6,30 16,05 18,41 8,24 6,52 7,16

X 55,38 28,79 14,33 4,73 10,50 13,00 10,08 9,18 9,39

XI 57,75 27,71 16,65 4,22 7,21 9,75 10,36 11,74 12,4XII 55,17 34,53 18,27 4,98 8,03 6,85 6,85 10,31 10,17Năm 54,12 25,95 13,76 4,93 13,53 14,92 11,46 7,76 7,70

Bảng 1.5: Tốc độ gió lớn nhất các hướng ứng với tần suất thiết kế trạm khí tượng Điện Biên

Lượng bốc hơi Piche đo được ở trạm Điện Biên trung bình thời kỳ 1961 - 2007 đạt 891,9

mm Trong năm, bốc hơi có sự biến đổi theo mùa nhưng không lớn Thời kỳ bốc hơi lớn

từ tháng 2 đến tháng 6 trùng với thời kỳ khô, lượng âm không khí thấp.Thời kỳ bốc hơi ít

từ tháng 7 đến tháng 1 năm sau trùng với thời kỳ độ ẩm không khí cao.Phân bố lượng bốchơi Piche trong năm trạm Điện Biên được đưa ra trong bảng 3.3

là lượng bốc hơi trung bình lưu vực, được xác định bằng phương trình

cân bằng nước tính trung bình thời kỳ (1960 - 2007) lv 0 0

= 306 (mm) Phân bố lượng tổn thất bốc hơi lưu vực do có hồđược đưa ra trong bảng sau

Bảng 1.6:Phân bố lượng bốc hơi tháng trạm Điện Biên và lưu vực Phiêng Côn (Đơn vị: mm)

2 Địa hình khu vực công trình

− Địa hình: lưu vực sông Phiêng Côn dài, hẹp, nằm lọt giữa hai dãy núi cao chạysong song theo hướng Tây Bắc - Đông Nam từ thượng Lào về Việt Nam Các dãy núithuộc bờ trái Phiêng Côn tính từ Tuần Giáo về tới Hồi Xuân với các đỉnh cao trên 1500m,

dãy núi phía Tây bên bờ phải Phiêng Côn, sông Chu cao hơn dãy núi bên bờ trái, độ caocác đỉnh đạt khoảng (1800 - 2000m) Đặc điểm nổi bật của địa hình Phiêng Côn là địahình cao nguyên, có độ dốc theo hướng Tây Bắc - Đông Nam Càng xuôi về hạ lưu độ caocủa lưu vực hạ thấp nhanh, lũng sông mở rộng tạo điều kiện cho gió mùa Đông Nammang hơi ẩm từ biển lấn sâu vào lục địa làm tăng lượng mưa cho lưu vực

− Lớp phủ thổ nhưỡng: đất đai trên lưu vực phát triển trên nhiều loại đá mẹ khácnhau, hầu hết là đá mắc ma và trầm tích Trong mắc ma thì chủ yếu là poócphirit, riolit,mylonit, granit và bazan Còn trong trầm tích chủ yêu là phiến thạch, sét, sa thạch và đávôi Vùng thượng nguồn Phiêng Côn, phía trái là vùng trầm tích cổ, phiến thạch mica,quaczit và amphibol, phía phải là sa thạch lẫn quaczit và mac ma bazan Từ trung tâm trởxuống gồm cả sông Bưởi là dãy núi đá vôi Tam Điệp xen lẫn sa thạch, poócphirit, anderit,

và milorit Đất phù sa phân bố dọc theo thung lung sông

− Thảm phủ thực vật: nằm trong vùng khí hậu nóng ẩm nên hệ thực vật trên lưu vựckhá phong phú và đa dạng về họ và loài Cụ thể có trên 60 họ và trên 200 loài cây thân gỗphân bổ theo độ cao như sau:

o Ở độ cao 700m trở xuống thì họ tre nứa chiếm ưu thế, gồm tre luồng, nứavầu và giang Do các vùng rừng này bị khai thác nhiều nay trở nên nghèo vàthưa

o Ở độ cao trên 700 m là vùng có diện tích rừng nhiều, chủ yếu là các loại gỗ,

tỷ lệ che phủ đạt (65 - 70)%

Tóm lại lớp phủ thực vật cùng với các nhân tố tự nhiên khác, đã ảnh hưởng đến sựdao động dòng chảy trong lưu vực Hiện nay do việc chặt phá rừng làm nương rẫy, khaithác lâm sản thiếu kế hoạch đã góp phần làm tăng lũ lụt ở hạ lưu, lũ quét ở thượng, trunglưu và làm cạn kiệt dòng chảy mùa khô

3 Điều kiện địa chất công trình các phương án công trình

a Điều kiện địa chất công trình các phương án tuyến đập

+ Đới phong hoá mãnh liệt ( IA1 ) dày 10,7m, nguồn gốc: từ đá phiến thạch anh & mica,xen mạch như đá granit phong hoá tới trạng thái đá cát, đá sét màu xám ghi xám trắng

+ Đới với phong hoá mảnh ( IA2 ) dày 9,8m: đá phiến thạch anh bị phong hoá mạnh đếntrạng thái dăm mảnh nứt nẻ rất mạnh

+ Đới phong hoa nhẹ (IB) dày 2,0m: đá phiến thạch anh màu xám ghi phong hoá trungbình nứt nẻ rất mạnh

+ Đới nứt nẻ mạnh (IIA) dày 4,2m: đá phiến thạch anh 2 mica cấu tạo phiến chặt sít, đácứng chắc tươi màu

+ Đới tương đối nguyên vẹn (IIIB) dày 17,3m Trong đó đoạn từ 32,7 – 44,7m là khối đámạch granit xuyên vào đá phiến Có lẽ do sự xung lên của đá granit làm cho đá phiến bịnén ép dập vỡ, dưới tác dụng của dòng sông nước ngấm sâu vào khe nứt làm cho đá phiến

bị phong hoá sâu

Với hố khoan này với chiều dày bóc bỏ ở lòng sông lên tới 26,5m và sau đó phảiđắp bù lại chừng ấy khối lượng để xây dựng đập là quá lớn không kinh tế, nên cơ quankhảo sát thiết kế không tiếp tục khoan tuyển I và chuyển lên tuyến II

Tuyến đập II:

Cách tuyến đập I 180m về phía thượng lưu, tại thung lũng sông có dạng chữ V Có

đo dốc sườn bờ phải dốc 400, sườn bờ trái dốc 450, mặt sườn dốc phẳng đều, lòng sôngrộng 60m, chiều rộng đỉnh đập ứng với MNDBT + 522m rộng 250m Đập có kết cấu bêtông trọng lực cao 50m

Toàn tuyến phân bố chủ yếu đá phiến thạch anh 2 mica, bị đá xâm nhập granit 2mica hạt vừa phức hệ đuổi và xuyên cắt tạo ra nhiều mạch nhỏ

* Vai trái: Lấy hố khoan PCT làm chuẩn, phần trên cao của mặt cắt phân bố chủ yếu đáphiến thạch anh 2 mica, phần thấp kéo đến sông phân bố đá granit 2 mica Xu thể vỏphong hoá phát triển mạnh hơn trên đá phiến và chủ yếu hơn trên đá granit

+ Lớp sườn tàn tích (edQ): đất sét màu xám đen, lẫn 8% dăm sạn mền yếu có kích thước

từ 2 - 5mm Dày trung bình 2m hệ số thấm K = 0,16m/ngd lẫn 5 - 7% dăm cục mềm yếu.Dăm đá phiến có dạng dẹt màu nâu sẫm, dăm granít có dạng hòn cục màu nâu hồng.Chiều dày đới từ 2 - 5m hệ số thấm K = 0,16m/ngd

+ Đới phong hoá mạnh (IA2): Đã phong hóa tới trạng thái dăm cục lẫn 30 - 40% đá sétdạng bột rời rạc Dăm bị biến đổi hoàn toàn thành phần thạch học Dăm phiến bị tách lớpdạng dẹt kiểu bánh xe màu nâu sẫm, dăm granit có dạng hàng cục có màu xám xanh do bịclorit hoá Chiều dày đới trung bình 6,0m Tỷ lưu lượng thấm q = 0,591/ph.m

+ Đới với phong hoá trung bình (IB): Đá bị phong hoá và biến đổi trung bình dọc theokhe nứt, các khoáng vật tạo đá bị biến đổi từng phần, bề mặt khe nứt bị Oxyt sắt, một sốmảnh có thể đập vỡ bằng tay, phần còn lại bị biến đổi thành màu nâu nhạt đối với đáphiến, và màu trắng đốm xanh do bị clorit hoá đối với đá granit Đá phiến RQD = 10%

MT = 8 - 15% Đá granit RQD = 30% MT = 8 - 15% Tỷ lưu lượng dao động từ q = 0,21+ 0,59l/phm trung bình q = 0,33l/ph.m

+ Đới nứt nẻ mạnh (IIA): Đá phong hoá nhẹ dọc bề mặt khe nứt cường độ xấp xỉ với đátươi có thể tạo vết bằng dao khó khăn trên bề mặt đá granit, và dễ hơn trên đá phiến Bềmặt khe nứt thỉnh thoảng có vết bám oxýt sắt Đối với đá granit RQD = 65% MT = 5 -12% đối với đá phiến RQD = 30 + 50% MT = 5 + 10% Tỷ lưu lượng dao động từ q =0,01 - 0,08l/ph.m, trung bình q = 0,05l/ph.m

* Lòng suối:

Địa hình đáy suối khá đều, dòng chảy ổn định cho dù dòng sông có trầm tích cátsỏi cuội tảng lăn aluvi Địa tầng hố khoan PC sâu 50m lòng sông như sau:

+ Trầm tích aluvi lòng sông dày 1,4m

+ Đới nứt nẻ mạnh (IIA) đoạn từ 1,4 – 11,5 đá phiến nứt nẻ mạnh, màu xám xanh cứngchắc bị tách bởi các mặt phiến nằm ngang và 1 số khe nứt chẻ dọc thân nón đôi chỗnhuốm oxyt sắt ma nhê màu nâu đen Tính thấm nước mạnh Tỷ lưu lượng thấm q = 0,35

- 1,5l/ph.m Đoạn từ 11,5 - 37,5m đá ganít màu xám sáng, đốm xanh bị clorit hoá, đá nứt

nẻ và thấm nước trung bình với 5 đoạn ép nước Tỷ lưu lượng thấm q = 0,02 – 0,24l/ph.mtrung bình q = 0,12l/ph

+ Đới tương đối nguyên khối (IIB) đoạn từ 37,5 + 50,0 gồm 1/2 đoạn trên vẫn còn tiếpdiễn đá granit, nửa đoạn dưới là đá phiến thạch anh Đá cứng chắc RQD = 70%, MT = 5 –10% Tính thấm nước yếu q = 0,01l/ph.m

* Vai phải

Phân bố chủ yếu đá phiến thạch anh 2 mica hệ tầng Nâm Sư Lư (NPnsl) và một vài

ổ mạch xâm nhập granit 2 mica phức hệ Huổi và nằm sâu trong khối đá phiến Tại chỗkhoan PC9 cột địa tầng từ trên xuống như sau:

+ Lớp sườn tích (dQ): đá sét nguồn gốc đá granit mầu nâu đỏ đất nén chặt, ở độ sâu 2,5 3,8 m gặp nhiều dăm cục tản lăn granit phong hóa có màu trắng đục Hệ số thấm K =0,03m/ngđ

-+ Đới phong hoá mãnh liệt (IA1): Đá phiến thạch anh bị phong hoá mãnh liệt đến trạngthái đá sét lần dăm phiến dạng dẹt mềm yếu đến cứng chắc trung bình Chiều dày trungbình 7,5, hệ số thấm K = 0,01m/ngd

+ Đới đá phong hoá mạnh (IA2): Đá phiến thạch anh bị phong hoá mạnh mềm yếu đếncứng chắc trung bình Chiều dày 6,0m.Tính thấm rất mạnh

+ Đới phong hoá trung bình (IB): Đá granit xâm nhập dạng ổ, đường kính 10,5m, phầncòn lại dày 2m là đá phiến thạch anh Đá nứt nẻ mạnh, khe nứt hở, bề mặt khe nứt nhuốmoxyt sắt đá vỡ vụn tập trung từng đoạn chiều dày đới 12m, RQD = 30 %, MT = 5 - 15 Tỉlưu lượng q = 0,02 - 0,3l/ph.m

+ Đới nứt nẻ (IIA): Đá phiến thạch anh màu xám xanh, mặt phiến nằm ngang nứt nẻmạnh phương thẳng đứng Đá cứng chắc Dày 14,5m; RQD = 30%, MT = 5 – 15 Tỷ lưulượng q = 0.02 - 0.3l/ph.m

+ Đới tương đối nguyên chất (IIB): Đá phiến màu xám xanh cứng chắc, phiến ép chặtdạng khối Tỷ lưu lượng q <0 , 01l/ph

Quá trình khảo sát thấy rằng ở thượng lưu tuyển dập II 420m có khối đá granit lở ởlòng sông và nhô hẳn ở 2 bờ làm cho địa hình thung lũng rộng hẹp và đủ để đặt tim đập

Tuyến đập III:

Tuyển dập III được khảo sát bổ sung để so sánh chọn tuyến tối ưu và sẽ tập trungkhối lượng thăm dò khảo sát vào tuyến đập tối ưu để nâng cấp (phục vụ cho giai đoạnthiết kế kỹ thuật)

Kết quả đo vẽ bản đồ địa chất tỷ lệ 1:5000 và các hố khoan khảo sát theo tim tuyểnđập PC19, PC 20, PC 21, PC 22 cùng hai hố khoan nâng cấp PC 25, PC 26, cho thấytuyển có đặc điểm địa hình địa chất như sau:

* Thung lũng sông tại vị trí tim tuyến dập III có dạng Nuy (n) sườn bờ phải hơi lõm Độdốc sườn bờ trái là 40°.Độ dốc sườn bờ phải là 50º, chiều dài đỉnh đập với mực nướcdâng bình thường là 522m khoảng 145m Đập kết cấu bê tông trọng lực

* Vai trái: Từ giữa hố khoan PC 19 và PC 25 là ranh giới phân chia 2 khối đất đá Từ đây

về phía sườn cao phân bố đá biến chất thuộc hệ tầng Nấm sưlư ( 1

+ Đới phong hoá trung bình (IB): Đá phong hóa tới trạng thái cứng chắc trung bình, nứt

nẻ mạnh, khe nứt hở, bề mặt khe nứt bám oxyt sắt hoá màu vàng nâu Trong đá phiến cáckhe nứt tách theo mặt phiến có phương nằm ngang Trong đá granit thỉnh thoảng có khenứt thẳng đứng dài hàng mét Đá phiến RQD = 40%, MT = 7 - 15, chiều dày đới 11m, Tỷlưu lượng q = 0,01 – 0,41l/ph.m Đá granit RDQ = 30%, MT = 7 - 12 Chiều dày đới14,0m Tỷ lưu lượng thấm q = 0,42 - 0,53l/ph.m

+ Đới đá nứt nẻ (IIA): Đá cứng chắc trung bình đến cứng chắc, nứt nẻ trung bình ở đáphiến và nứt nẻ mạnh ở đá granit, một số đoạn bề mặt khe nứt bám oxyt sắt Đá phiếnRQD = 40%, MT 5 – 12 Chiều dày đới 11m.Tỷ lưu lượng q < 0, 01 l/ph.m Đá granit

RQD = 20 - 55%, MT = 5 – 20, chiều dày đới từ 14 – 18,0m Tỷ lưu lượng q = 0,02 - 0,88trung bình q = 0,5l /ph - (8 đoạn)

+ Đới tương đối nguyên vẹn (IIB): Đá cấu tạo khối cứng chắc trung bình đến cứng chắc

Đá phiến RQD = 75%, MT = 3 5 Tỉ lưu lượng q < 0,01 l/ph.m Đá granit RQD = 60 85%, MT = 3 - 10 Tỉ lưu lượng thấm q = 0,04 – 0,68 l/ph.m Trung bình q = 0,2 l/ph.m

-* Vai đập phải: Địa chất tim tuyến đập phân bố gồm 2 phần tương tự như ở vai đập trái.Phần cao trên hố khoan PC22 phân bố đá phiến thạch anh 2 mica hệ tầng Nậm Sư Lư (

+ Đới phong hoá mãnh liệt (IA1) phát triển mạnh ở nhóm đá phiến và yếu hơn ở nhóm đágranit Đá bị phong hoá từ mềm yếu đến cứng chắc trung bình Nhóm đá phiến nằm ngoàiphạm vi ngập nước hồ chứa, không có bố trí công trình khoan đào, chiều sâu phong hoátrung bình dự kiến 7,0m Hệ số thấm K = 0,17m/ ngày Nhóm đá granit nằm trong vùngngập nước Bề dày phong hoá phát triển ở phần lõm của thung lũng (PC126) đến 6,0m, ởphần đỉnh đập và chân sườn đồi tầng phong hoá vát nhọn bề dày còn 2,0m Hệ số thẩm K

= 0,12 – 0,3m/ngđ

+ Đới phong hoá mạnh (IA2): đới phong hoá mạnh chỉ phát triển nền đá phiến bị phonghóa mạnh, mềm yếu đến cứng chắc trung bình Thành phần của đá aset chiếm 20 - 30%,thành phần của đá chiếm 70%, gồm các mảnh phiến tách rời theo mặt phiến cắt ngang cònkhoan thành những chiều đĩa hình tròn Thành phần khoáng vật của đá bị biến đổi hòantoàn, đất và đá đều có màu nâu Giống như ở đới đá phiến IA1, khu vực này nằm ngoàivùng ngập, không có công trình thăm dò, chiều dày phong hoá đới (IIA) dự kiến trungbình 3m

+ Đới phong hoá trung bình (IB): Đá cứng, chắc yếu đến trung bình, nứt nẻ mạnh đếntrung bình Nhóm đá phiến chiều sâu phong hoá dày từ 10 - 12m màu xám xanh, phần lớpmỏng Tỉ lưu lượng dự kiến q = 0,16 l/ph.m Nhóm đá granit có màu xám sáng, khe nứt

hở, RQD = 40% MT = 5 - 15 Tỉ lưu lượng q = 0,25 – 0,56 l/ph.m, trung bình q = 0,3l/ph.m

+ Đới đá nứt nẻ (IIA): Đá cứng chắc trung bình đến cứng chắc, nứt nẻ mạnh Nhóm đáphiến màu xám xanh, phân lớp mỏng Dự kiến tỉ lưu lượng thấm q = 0,15 l/ph.m Nhóm

đá granit màu xám xanh, chiếm dày phong hoá từ 5 - 35m ROD = 50 - 70%, MT 5 - 10

Tỉ lưu lượng q = 0,1 – 0,28 I/ph.m Trung bình q = 0,1 l/ph.m

+ Đới tương đối nguyên khối (IIB): Đá tươi, cứng chắc Nhóm đá phiến thạch anh 2 mica,màu xám xanh, phân lớp mỏng, cứng chắc trung bình Tỉ lưu lượng dự kiến q = 0,01l/ph.m

+ Đới nứt nẻ mạnh (IIA): Granit thạch anh 2 mica hạt vừa màu xanh sáng, xám xanh do bịchiết hoá, cứng chắc trung bình đến cứng chắc, nứt nẻ mạnh Đoạn từ 7,0 – 9,5m và 38,4 -41m là đá phiến bị cầm tù trong khối granit RQD = 40%, MT 5 - 10 Tỷ lưu lượng thấm

q = 0,014 – 0,60 l/ph.m Trung bình q = 0,25 l/ph.m Chiều dày đới 38,5m

+ Đới tương đối nguyên khối (IIB): đá granit 2 mica màu xám sáng phân bố ở độ sâu 41 –46,5m Từ 46,5 - 50m đá gặp đá phiến Đá cứng chắc, tươi màu, nứt nẻ ít, khe nứt kínRQD = 80%, MT 3 – 5 Tỉ lưu lượng q = 0,01 – 0,02 l/ph.m

* Tính chất cơ lý của đất đá: Nền đập chính (tim đập) nằm hoàn toàn trong vùng phân bố

đá granit thuộc loại đá cứng chắc trung bình đến cứng chắc nứt nẻ yếu đến mạnh Cường

độ kháng nén mẫu đá đới IB ở trạng thái bão hoà giao động từ 496 - 666 kg/cm2, đới đánứt nẻ cường độ từ 609 - 1024 kg/cm2

Kết luận chọn tuyến đập III.

b Điều kiện địa chất công trình tuyến năng lượng và nhà máy

Tuyến năng lượng và nhà máy được đặt ở vai trái đập dâng:

Căn cứ vào kết quả khoan thăm dò các hố khoan gần trung tâm dập PC25, PC27,PC29, thể hiện trên mặt cắt địa chất công trình từ trên xuống gồm các lớp sau: Lớp edQ +

IA1 phân bố dọc chiều dài tuyến với thành phần là á sét lẫn dăm sạn chiếm 20 - 30%.Chiều dày ở đỉnh tuyển đạt 5m giảm dần về phía hạ lưu còn 1 - 2m.

- Đới phong hóa trung bình (IB) phát triển sâu trên nền đá granit ở phần tuyển nănglượng vùng tim đập Chiều dày đạt 17m, và cũng giống như đới IA2, bề dày đới giảm dần

về phía sườn đốc cách hạ lưu trên nền đá chủ yếu là phiến sét thạch anh 2 mica chỉ còn 1 2m ở bờ sông

Đới nứt nẻ (IIA): Có bề dày phong hóa khá phát triển Trên vùng đỉnh mặt cắt,trong nền Granit đạt 17m, trên vùng đá phiến, granit ở sườn hạ lưu đạt 10 - 15m

- Đới tương đối nguyên khối (IIB): ở phân định tuyến nằm ở độ sâu 35m trên vùng

đá phiến và đá mạch granit độ sâu đới giảm xuống từ 25 - 20m

3 Điều kiện dân sinh, kinh tế

Theo Quy hoạch thủy điện vừa và nhỏ, nhiệm vụ chủ yếu của công trình là phát điện.Sảnlượng điện trung bình năm của nhà máy sẽ được đưa lên lưới điện Quốc gia

Qúa trình xây dựng và vận hành công trình sẽ ảnh hưởng đến đời sống của bà con xungquanh công trình Phần nhà cửa ruộng vườn sẽ bị mất phải di cư, bù lại cơ sở hạ tầng nhưđiện đường trường trạm đi lên quá trình xây dựng cũng tạo được công ăn việc làmcho bà con

B TÍNH TOÁN THỦY NĂNG VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TRẠM THỦY ĐIỆN

1 Mục đích tính thủy năng

Mục đích của tính toán thủy năng là từ Tài liệu thủy văn, khí tượng Thủy văn, địa hình,địa mạo của khu vực xây dựng công trình, tình hình địa chất, địa chất thủy văn, các đặctrưng lòng hồ, tính toán để xác định các thông số cơ bản của hồ chứa và của trạm thủyđiện

+ Mực nước dâng bình thường (MNDBT): m

2 Quy mô và hình thức công trình

Như là đã đánh giá ở trên và căn cứ vào nhiều tài liệu liên quan, thủy điện Phiêng Cônkhó đủ điều kiện để làm hồ chứa điều tiết tháng và năm, nên quy mô của công trình sẽphù hợp nhất với thủy điện điều tiết ngày đêm

3 Phương thức khai thác thủy năng

Với địa hình tự nhiên phù hợp và cho phép nên ta chọn phương hướng khai thác kiểu đập

Để khai thác năng lượng của tuyến ta phải tiến hành xây dựng dập dâng tại một vị tríthích hợp.Lưu tốc của dòng nước trước dập giảm xuống, năng lượng sẽ không bị tiêu hao

vô ích dọc mà được tập trung lại.Tại tuyến đập hình thành chênh lệch mực nước trước đập

và sau đập

Phương pháp này có ưu điểm là tạo ra hồ chứa để tập trung và điều tiết lưu lượng dòngchảy làm tăng khả năng phát điện trong mùa kiệt đồng thời có thể lợi dụng tổng hợp nhưcắt lũ, chống lụt, cung cấp nước cho các ngành dùng nước

Phương pháp này có nhược điểm là vốn đầu tư lớn và hồ chứa sẽ gây ngập lụt lớn phíathượng lưu, ảnh hưởng tới dân sinh, môi trường

Phương pháp này thích hợp với vùng trung du có địa hình, địa thế thuận lợi để làm hồchứa có dung tích lớn, ngập lụt ít

Vị trí nhà này được đặt ngay sau đập thuận lợi cho quá trinh dẫn nước vào nhà máy vàđáp ứng được yêu cầu của công trình đề ra

4 Chọn mức bảo đảm tính toán

1 Khái niệm mức bảo đảm tính toán

Trạm thùy điện làm việc phụ thuộc vào tình hình nguồn nước trong thiên nhiên.Trongđiều kiện thủy văn thuận lợi, trạm thủy điện làm việc bình thường Gặp mùa rất kiệt lưulượng rất nhỏ công suất giảm, nếu mùa lũ lớn, cột nước thấp do mực nước hạ lưu dângcao làm cho công suất bị giảm Khi trạm thuỷ điện làm việc không được bình thường thìviệc cung cấp điện cho các hộ sẽ không đảm bảo, khi đó phải hạn chế việc cung cấp điệncho các cơ sở sản xuất và khu dân cư, gây thiệt hại cho các hộ dùng điện Để đánh giámức độ chắc chắn trong việc cung cấp điện của trạm thủy điện người ta dùng khái niệm

“mức bảo đảm” vì nó được biểu thị bằng công thức sau:

Ý nghĩa của biểu thức trên là trong suốt quá trình vận hành trạm thủy điện sẽ đảm bảocung cấp điện bình thường trong P% tổng thời gian, còn lại (100 - P%) thời gian thì

không thể cung cấp đầy đủ công suất và điện lượng như chế độ bình thường được do chế

độ thủy văn bất lợi

Người ta gọi mức bảo đảm được chọn để tính toán các thông số của trạm thủy điện là

“mức bảo đảm tính toán” hay “tần suất thiết kế”

Để chọn mức bảo đảm tính toán của trạm thủy điện người ta thường dựa vào nhữngnguyên tắc sau đây:

Công suất lắp máy của trạm thủy diện càng lớn thì mức bao đảm của TTĐ càng cao vìthiệt hại do TTĐ làm việc không bình thường của TTĐ công suất lớn sẽ lớn hơn TTĐ cócông suất lắp máy nhỏ

TTĐ có tỷ trọng công suất càng lớn so với tổng công suất của toàn bộ hệ thống thì mứcbảo đảm càng phải được chọn cao vì khi trạm không làm việc bình thường công suất thiếuhụt khó bù hơn so với các trạm nhỏ, nhất là trong những thời kỳ mà công suất dự trữ củatrạm thủy điện đã sử dụng gần hết Các hộ dùng điện càng quan trọng về các mặt kinh tế,khoa học kỹ thuật thì mức bảo đảm tính toán của trạm cung cấp điện phải càng cao, vì lẽ

đó nếu thiếu điện tổn thất sẽ nghiêm trọng

Nếu TTĐ có hồ điều tiết lớn, hệ số điều tiết cao, sự phân bố dòng chảy trong hồ lại tươngđối điều hòa thì vẫn có thể chọn mức đảm bảo tính toán cao mà vẫn lợi dụng được phầnlớn năng lượng nước thiên nhiên Trong trường hợp không có hồ điều tiết dài hạn muốnlợi dụng năng lượng nước được nhiều thì không nên chọn mức đảm bảo cao

Nếu TTĐ đóng vai trò chính trong công trình lợi dụng tổng hợp hoặc chỉ có nhiệm vụphát điện ngoài ra không có ngành dùng nước nào khai thác thì mức đảm bảo tính toántheo nguyên tắc trên

2 Cấp công trình

Cấp công trình TTĐ Phiêng Côn (theo QCVN 04-05:2012/BNNPTNT)

Theo cấp công trình của cụm công trình đầu mối (Chiều cao của đập): d

Sơ bộ chọn cấp công trình cho TTĐ Phiêng Côn là công trình cấp III Chọn P=85%

II XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TRẠM THỦY ĐIỆN

1 Xác định các thông số của hồ chứa

1 Xác định các thông số của hồ chứa

Các thông số của hồ chứa có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình tính toán xác định cácthông số của trạm thủy điện.Nó quyết định qui mô kích thước của công trình, vốn đầu tưvào nhà máy

2 Xác định MNDBT

MNDBT là một thông số quan trọng của hồ chứa.Đây là mực nước cao nhất trong hồtrong điều kiện làm việc bình thường Dung tích của hồ ứng với MNDBT gọi là dung tíchtoàn phần, ký hiệu

Các nhân tố ảnh hưởng trong việc chọn MNDBT

MNDBT càng cao thì khả năng phát điện và cung cấp nước càng cao, phòng lũ càng cao,giao thông thủy càng phát triển, nhưng cũng làm cho quy mô công trình (khối lượng xâydựng đập, chi phí xây dựng đường dẫn thiết bị xử lý nền móng) vùng ngập lụt càng lớn do

đó làm tăng chi phí của dự án

Nếu công trình làm việc trong bậc thang thì nâng MNDBT lên có thể gây ngập chân côngtrình phia trên làm giảm cột nước phát điện và chế độ làm việc của công trình trên

+ Nhiều khi do điều kiện địa hình không thể tăng MNDBT quá cao, vì như vậy chiều cao

và chiều dài đập tăng, phải xây dựng nhiều đập phụ Nếu vùng xây dựng công trình gầnbiên giới quốc gia thì MNDBT được khống chế sao cho mực nước trong hồ không đượcvượt qua biên giới quốc gia

Trong nhiều trường hợp điều kiện địa hình cho phép xây dựng đập cao nhưng điều kiệnđịa chất không cho phép, tổn thất về thấm, bốc hơi quá lớn mà việc khắc phục nó rất tốnkém

Việc xác định MNDBT phải thông qua so sánh các phương án trên cơ sở tính toán kinh tế.Đối với các công trình thuỷ điện khi các điều kiện về địa chất, thấm bốc hơi, biên giớiquốc gia được thoả mãn thì việc xác định MNDBT được tính toán trên cơ sở so sánh giữachi phí và lợi ích

Cụ thể như sau: Xác định giới hạn MNDBT từ nhỏ nhất đến lớn nhất thành nhiều giá trịdâng bình thường khác nhau với khoảng cách ∆h

= 1, 2, 3, 4, 5 (m)

Tính toán thủy năng cho từng phương án để xác định thông số năng lượng Đi thiết kế cáchạng mục công trình cho từng phương án từ đó tính ra vốn đầu tư trạm thủy điện và chiphí vận hành hàng năm.

Trong đồ án này tính toán phương án MNDBT = 524 m

3 Xác định MNC

Mực nước chết (MNC) là mực nước thấp nhất trong hồ chứa trong điều kiện làm việcbình thường của TTĐ

Mối quan hệ giữa MNC với chi phí và lợi ích: Khi MNC giảm thì

+ Cửa nhận nước được đặt sâu hơn, kích thước cửa van máy đóng mở tăng sẽ dẫn đến sựtăng chi phí

+ Dung tích hữu ích tăng dần dẫn đến mk

E

tăng lên => chi phí vào thiết bị tăng => chi phícho vận hành tăng

+ Dung tích tăng => kích thước đường dẫn lớn => tăng chi phí

Mối quan hệ giữa MNC và lợi ích:

+ Đối với ngành lợi dụng tổng hợp khi MNC giảm thì tăng lên dẫn đến cấp nước cũngtăng

+ Đối với phát điện: khi MNC giảm xuống thì mk

E

tăng lên

Chọn MNC sao cho đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật và đạt NPV đạt giá trị lớn nhất.Ctt đạtgiá trị nhỏ nhất

MNC được xác định theo 3 điều kiện:

+ Theo điều kiện làm việc của tuabin

+ Theo điều kiện bồi lắng của bùn cát

+ Theo điều kiện dung tích hữu ích tối thiểu

1 Điều kiện làm việc của tuabin

Vậy MNC theo điều kiện bồi lắng bùn cát được xác định theo công thức sau:

Chọn sơ bộ max

TD Q

TD CLN Q Q

CLN c

CLN

Q F

) là công suất bình quân tính theo khả năng dòng nước trong thời

kỳ nước kiệt tương ứng với mức đảm bảo tính toán của TTĐ

Việc tính toán công trình gặp nhiều khó khăn nên dựa vào số giờ lợi dụng sử dụng côngsuất lắp máy là chính Theo kinh nghiệm với TTÐ điều tiết ngày là (3500 ÷

4000) giờ

Để xác định công suất lắp máy ta phải tiến hành tính toán thủy năng, xác định điện năngtrung bình nhiều năm và số giờ sử dụng công suất lắp máy tương ứng từng phương áncông suất lắp máy Trong báo cáo này em sử dụng đường duy trì lưu lượng để xác địnhđiện năng trung bình nhiều năm

Bảng tính thủy năng cho các phương án đã chọn

: Cột nước tổn thất trên tuyến năng lượng (m)

+ H: Cột nước trung bình thời đoạn (m)

+ N: Công suất dòng chảy đến từng thời đoạn (MW)

+ E: Điện năng thời đoạn (106KWh)

Để chọn được lm

N

tối ưu cần phải tiến hành thiết kế TTĐ cho từng phương án công suấtlắp máy, tính toán chi phí và lợi ích cho từng phương án, sau đó so sánh kinh tế để chọnphương án có công suất lắp máy cho hiệu quả kinh tế là cao nhất Trong đồ án này, emchọn công suất lắp máy theo số giờ lợi dụng công suất lắp máy đồng thời để dễ dàngtrong việc chọn thiết bị cho nhà máy

Kết quả tính toán cho 3 phương án đã chọn trình bày như bảng:

Bảng 2: Bảng tính công suất lắp máy

Do không xét tới tính kinh tế, nên dựa vào số giờ lợi dụng công suất cũng như để dễ dàng trong

việc lựa chọn thiết bị cho nhà máy Tôi chọn phương án lm

N

= 29(MW)

Điện lượng bình quân nhiều năm và số giờ lợi dụng công suất lắp máy.

Điện lượng trung bình năm (Enn) chính là sản lượng điện mà TTĐ phát ra trong một năm

Từ bảng tính toán thủy năng ta tính được Enn=

E h

2 2

lm tm