Đề tài giải pháp lắp đặt thiết bị quan trắc cho nhà máy thủy điện sông bung 4a đáp ứng nđ38 tt47

LỜI CẢM ƠNThực hiện đề tài “ Giải pháp lắp đặt thiết bị quan trắc cho nhà máy thủy điện Sông Bung 4A đáp ứng NĐ38 & TT47 ”, Tôi đã nhận được nhiều sự quan tâm và tạo điều kiện của Ban Gi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC TẾ BẮC HÀ

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Đề tài:

GIẢI PHÁP LẮP ĐẶT THIẾT BỊ QUAN TRẮC

CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG BUNG 4A ĐÁP ỨNG

LỜI CẢM ƠN

Thực hiện đề tài “ Giải pháp lắp đặt thiết bị quan trắc cho nhà máy thủy điện Sông Bung 4A đáp ứng NĐ38 & TT47 ”, Tôi đã nhận được nhiều sự quan tâm và tạo điều kiện của Ban Giám hiệu nhà trường, giảng viên hướng dẫn và Cán

bộ của nhà máy thủy điện Sông Bung 4A Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến sự giúp đỡ của Qúy Thầy Cô và Cán bộ nhà máy

Mặc dù, Tôi đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất, song công trình nghiên cứu khó tránh khỏi thiếu sót Tôi xin gửi lời cảm

ơn đến Quý Thầy Cô nghiệm thu đề tài đã đưa ra những ý kiến vô cùng quý báu giúp cho tôi khắc phục được những thiếu sót trong bài nghiên cứu

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 9 năm 2022

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam có vị trí địa lý nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm mưa nhiều Địa hình đồi núi chiếm 3/4 diện tích cả nước với độ nghiêng từ Tây sang Đông cùng với hệ thống sông ngòi chằng chịt phân bố đều khắp ba miền, chênh lệch

độ cao giữa thượng lưu và hạ lưu của các con sông tương đối lớn đã tạo cho Việt Nam một tiềm năng thuỷ điện dồi dào Đây là một nguồn tài nguyên vô giá của đất nước nếu được khai thác tốt nó sẽ góp phần không nhỏ cho sự nghiệp phát triển đất nước Trong giai đoạn hiện tại thuỷ điện được xác định là nguồn điện năng chủ đạo cho nền kinh tế, nhiều dự án nhà máy thuỷ điện đã và đang được xây dựng tại các địa phương trong cả nước Do đặc thù của các nhà máy thuỷ điện là những công trình có tính vĩnh cửu với quy mô lớn được xây dựng với trình độ công nghệ cao, nguồn vốn đầu tư lớn

Vì vậy vấn đề đặt ra cho các nhà đầu tư là làm thế nào để xây dựng và vận hành an toàn hiệu quả các nhà máy thuỷ điện Để xây đựng và vận hành an toàn một nhà máy thuỷ điện thì vấn đề mấu chốt là xây dựng và vận hành an toàn đập thuỷ điện của nhà máy

Hạng mục quan trọng nhất quyết định tới hiệu quả hoạt động và tính an toàn theo thời gian của một Nhà máy Thuỷ điện trước những tác động của điều kiện khí hậu thời tiết và thiên tai là hồ chứa nước và đập thuỷ điện

Đập thuỷ điện là hạng mục công trình xây dựng đòi hỏi trình độ công nghệ cao, hoạt động ổn định mang tính vĩnh cửu Đập thuỷ điện luôn phải chịu một áp lực nước rất lớn của hồ chứa nhất là về mùa mưa lũ khi lưu lượng nước đổ về hồ chứa rất lớn hoặc khi mở cửa xả đáy đập Nếu như đập không ổn định và không đủ bền vững trước

áp lực của nước dẫn đến việc vỡ đập thì đây thật sự là một tai hoạ, nó không chỉ gây thiệt hại về mặt kinh tế tới hàng nghìn tỷ đồng do nhà máy bị phá huỷ mà còn gây thiệt hại lớn tới người và của tại vùng hạ lưu mà thiệt hại này nhiều khi không thể lường hết được Thực tế trên thế giới đã có nhiều tại họa vỡ đập thuỷ điện do chất lượng thi công kém hoặc tình trạng của đập không được kiểm soát thường xuyên bằng các thiết bị quan trắc Các vụ vỡ đập này không những gây tổn hại rất lớn về người và của mà còn

để lại hậu quả lâu dài và gây tác động tới môi trường sinh thái trong khu vực

Để tránh sự cố đáng tiếc xẩy ra đối với các đập thuỷ điện, ngoài việc tính toán thiết kế và xây dựng đập đảm bảo yêu cầu kỹ thuật chúng ta phải áp dụng công nghệ Quan trắc vào quá trình xây dựng và vận hành đập thuỷ điện

Vì vậy, với những vấn đề đã đặt ra và từ tình hình thực tế đối với vấn đề giám sát vận hành đập hồ chứa một cách an toàn hiệu quả và chính xác nhất, việc lựa chọn nghiên cứu đề tài “Giải pháp lắp đặt thiết bị quan trắc cho nhà máy thủy điện Sông Bung 4A đáp ứng NĐ38 & TT47” là hết sức cần thiết nhằm giúp chúng ta theo dõi được tình trạng của đập ngay từ quá trình xây dựng, nó cung cấp các số liệu về tình trạng đập trong qúa trình xây đập để các chuyên gia xây dựng phân tích và tính

toán về tác động xấu của các vận động tự nhiên tại vị trí xây đập đối với kết cấu của đập từ đó có các biện pháp khắc phục kịp thời các sự cố hoặc thay đổi thiết kế cho phù hợp với địa hình thực tế giúp việc xây dựng đập đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của công trình

Sau khi công trình đã hoàn tất đưa vào vận hành, hệ thống quan trắc sẽ giúp người vận hành theo dõi tình trạng và độ ổn định của đập, nó thường xuyên đo đạc, cung cấp và lưu dữ các thông số của đập cũng như các tác động xấu của môi trường và quy luật vận động tự nhiên ảnh hưởng đến độ bền vững của đập Các chuyên gia thuỷ công sẽ căn cứ vào dữ liệu mà hệ thống quan trắc cung cấp để đánh giá tình trạng đập,

có các giải pháp kịp thời để khắc phục sự cố giúp đập vận hành an toàn vĩnh cửu và hiệu quả

2 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

Theo nghị định 38/2016/NĐ-CP ngày 15 tháng 5 năm 2016 của Thủ tướng Chính phủ đã nêu rõ:

- Hồ chứa thủy điện quan trắc lượng mưa tại đập chính

- Mực nước tại thượng lưu và hạ lưu đập chính; tính toán lưu lượng đến hồ

- Lưu lượng xả, lưu lượng qua tua bin

- Dự tính khả năng gia tăng mực nước hồ theo lưu lượng đến hồ; Tần suất quan trắc 4 lần một ngày theo giờ Hà Nội vào 01 giờ, 07 giờ, 13 giờ và 19 giờ trong mùa lũ,

2 lần một ngày vào 07 giờ, 19 giờ trong mùa cạn Trường hợp vận hành chống lũ, tần suất quan trắc, tính toán tối thiểu một giờ một lần

Căn cứ tại điều 37 Nghị định 38/2016/NĐ-CP đã quy định: “Ủy ban nhân dân tỉnh lập danh mục công trình và chủ công trình phải tổ chức quan trắc khí tượng thủy văn quy định tại Điều 3 của Nghị định này thuộc phạm vi quản lý và hằng năm cập nhật, bổ sung danh mục công trình và chủ công trình gửi Bộ Tài nguyên và Môi

trường”

Căn cứ thông tư số 47/2017/TT-BTNMT ngày 7/11/2017: “Giám sát hoạt động khai thác, sử dụng đối với công trình hồ chứa để phát điện bao gồm:

- Mực nước hồ

- Lưu lượng xả duy trì dòng chảy tối thiểu

- Lưu lượng xả qua nhà máy

- Lưu lượng xả qua tràn

Vấn đề đặt ra cho nhà máy thủy điện

- Cần có hệ thống giám sát lượng mưa, lưu lượng về hồ và mực nước hồ

- Tính toán lưu lượng xả, lưu lượng qua tua bin, qua dòng chảy tối thiểu

- Dự tính khả năng gia tăng mực nước hồ

- Dự báo mưa trên lưu vực

- Dự báo lưu lượng về hồ

- Cảnh báo khi diễn biến thời tiết bất lợi, phức tạp như mưa, lũ lớn được cập nhật thường xuyên bằng Email, Notification

- Quản lý dữ liệu bằng phần mềm hỗ trợ Web, App

- Thực hiện theo danh mục phải tổ chức quan trắc khí tượng thủy văn (nếu có) của UBND tỉnhMục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là thực tế nhu cầu áp dụng xây dựng giải pháp lắp đặt thiết bị quan trắc cho nhà máy thủy điện Sông Bung 4A

2.2 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi về đối tượng khảo sát: Hệ thống quan trắc đo đạc, cung cấp và lưu dữ các thông số của đập cũng như các tác động của môi trường và quy luật vận động tự nhiên đối với đập

3 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu

3.1 Cách tiếp cận

Để hoàn thành đề tài, Sinh viên nghiên cứu đề tài chọn cách tiếp cận dưới góc độ khảo sát, so sánh, phân tích để từ đó đưa ra các giải pháp xây dựng biện pháp lắp đặt

hệ thống quan trắc tự động một cách tối ưu, hợp lí nhất

3.2 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu như: khảo sát, thống kê số liệu, phân tích văn bản, so sánh, tổng hợp… Trong đó, sinh viên nghiên cứu đề tài dự định

sẽ sử dụng phương pháp khảo sát, phân tích tổng hợp nhiều nhất trong quá trình nghiên cứu đề tài

4 Kết cấu của đề tài

Ngoài phần mở đầu thì đề tài nghiên cứu gồm 2 chương:

Chương 1: Cơ sở pháp lý và nhu cầu thực tế về lắp đặt hệ thống quan trắc tại nhà máy thủy điện Sông Bung 4A

Chương 2: Giải pháp chi tiết lắp đặt hệ thông quan trắc tại nhà máy thủy điện Sông Bung 4A

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ PHÁP LÝ VÀ NHU CẦU THỰC TẾ VỀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG QUAN

TRẮC TẠI NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SÔNG BUNG 4A 1.1 Định nghĩa, từ viết tắt

- BPCLB : Ban phòng chống lụt bão

- MNGC : Mực nước gia cường

- MNDBT : Mực nước dâng bình thường

- MNC : Mực nước chết

- NMTĐ : Nhà máy thủy điện

- KTTV : Khí tượng thuỷ văn

1.2 Cơ sở pháp lý của việc lắp đặt hệ thống quan trắc tại nhà máy thủy điện sông bung 4a

1.2.1 Nhiệm vụ công trình thuỷ điện Sông Bung 4A

Đảm bảo an toàn tuyệt đối cho các hạng mục công trình đầu mối Thủy điện Sông Bung 4A, chủ động đề phòng mọi bất trắc, với mọi trận lũ có chu kỳ lặp lại nhỏ hơn hoặc bằng 500 năm một lần không được để mực nước hồ Sông Bung 4A vượt mực nước kiểm tra ở cao trình 98,87 m Cung cấp điện cho Hệ thống điện Quốc gia với công suất lắp máy 49MW, điện lượng trung bình hàng năm 199,2 triệu kWh, phục vụ phát triển kinh tế xã hội

1.2.2 Các thông số chính của công trình thủy điện Sông Bung 4A

1.Tên công trình: Công trình thủy điện Sông Bung 4A

2.Địa điểm xây dựng: Trên sông Bung thuộc địa phận Xã Macooih huyện Đông Giang và Thị trấn Thạnh Mỹ huyện Nam Giang, Tỉnh Quảng Nam

3.Cấp công trình: Công trình cấp III theo TCXD VN 285 : 2002

Tuy nhiên, do công trình thuỷ điện Sông Bung 4A nằm trong bậc thang các dự án thủy điện sông Vũ Gia- Thu Bồn Vị trí công trình nằm ở hạ lưu nhà máy thủy điện Sông Bung 4

và tuyến đập A Vương, nằm thượng lưu nhà máy thủy điện A Vương và hồ chứa thủy điện Sông Bung 5 Theo TCXDVN 285:2002 thì công trình lấy tần suất tháo lũ lớn nhất là p = 0,1% để kiểm tra khả năng xả của tràn xả lũ

4.Thông số kỹ thuật chính của công trình được trình bày trong phụ lục 1 kèm theo

PHỤ LỤC 1 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN SÔNG BUNG 4A

1 Đặc trưng lưu vực

Diện tích lưu vực tới tuyến chọn 2 276 km2

Mực nước lũ kiểm tra MNKT P= 0,1% 99,95 m

Mực nước lũ kiểm tra MNKT P= 0,2% 98,87 m

3.1.1 Đập dâng bằng bê tông

Loại: Đập bê tông trọng lực

TT Thông số Giá trị Đơn vị Ghi chú

đáy 3.1.4 Tràn tự do

3.2.1 Cửa lấy nước

TT Thông số Giá trị Đơn vị Ghi chú

Lưu lượng max qua nhà máy – Qmax 166,4 m3/s

1.2.3 Trình tự, phương thức vận hành cửa van Đập tràn

1.Các cửa van đập tràn được đánh số thứ tự 1, 2, 3, 4, 5 theo thứ tự từ trái sang phải (theo hướng nhìn từ thượng lưu)

2.Trình tự mở, đóng cửa van:

Trình tự mở các cửa van đập tràn được quy định tại Bảng 1, thứ tự mở sau được thực hiện sau khi hoàn thành thứ tự mở trước đó Trình tự đóng được thực hiện ngược với trình tự mở, thứ tự đóng sau được thực hiện sau khi hoàn thành thứ tự đóng trước

đó

Bảng 1 Trình tự mở cửa van cung đập tràn

Độ mở (m)

Trình tự mở cửa van Cửa van

Độ mở (m)

Trình tự mở cửa van Cửa van

1.2.4 Công tác dự báo thủy văn

- Công tác dự báo thủy văn được hợp đồng với đơn vị chuyên ngành thực hiện Đơn vị được thuê phải xử lý và báo cáo kết quả về Công ty (qua Ca vận hành đương phiên, Phân xưởng sản xuất)

- Thông tin dự báo thủy văn làm cơ sở cho lập kế hoạch sản xuất điện

- Căn cứ bản tin dự báo thủy văn để lập kế hoạch điều tiết và xả tràn hồ chứa, quan trắc Đập

- Bình thường thì 1 giờ 1 lần phải cập nhật các số liệu thuỷ văn sau: MNH, lưu lượng về hồ, lưu lượng chạy máy, lưu lượng xả tràn và riêng lượng mưa được đo 24 giờ 1 lần

- Cơ sở tính toán lưu lượng nước qua tổ máy là dựa vào đặc tính lưu lượng qua tuabin của tổ máy và giá trị hiển thị trên các đồng hồ đo lưu lượng nước

- Lưu lượng nước phát điện Nhà máy là tổng lưu lượng qua từng tổ máy

1.2.5 Quy định về lũ và thời kỳ lũ

Để đảm bảo an toàn chống lũ và phát điện, quy định thời kỳ vận hành trong mùa

lũ như sau: từ ngày 01 tháng 9 đến ngày 15 tháng 12 hàng năm

1 Quy định về mực nước: cao trình mực nước trước lũ của hồ chứa thủy điện Sông Bung 4A trong thời kỳ mùa lũ không được vượt quá mực nước dâng bình thường

ở cao trình 97,4 m

2 Quy định về chế độ vận hành:

Căn cứ vào dự báo của cơ quan dự báo khí tượng thủy văn có thẩm quyền và quan trắc của Phân xưởng vận hành về lưu lượng lũ vào hồ và mực nước hồ chứa, phương thức vận hành nhà máy và cửa van đập tràn như sau:

a) Nguyên tắc cơ bản: duy trì mực nước hồ ở cao trình mực nước dâng bình thường bằng chế độ xả nước qua các tổ máy phát điện, chế độ đóng mở cửa van đập tràn và tự tràn qua tràn tự do;

b) Trong mọi trường hợp vận hành bình thường từ thời điểm lũ vào hồ đến khi đạt đỉnh, việc mở các cửa van đập tràn phải tiến hành lần lượt để tổng lưu lượng xả qua các tổ máy phát điện, đập tràn cửa van và đập tràn tự do không được lớn hơn lưu lượng tự nhiên vào hồ cùng thời điểm;

c) Trình tự, phương thức đóng mở cửa van đập tràn thực hiện theo quy định tại 1.2.3

d) Không cho phép nước tràn qua đỉnh cửa van đập tràn trong mọi trường hợp vận hành xả lũ;

đ) Sau đỉnh lũ, phải đưa mực nước hồ về cao trình mực nước dâng bình thường 97,4 m Tùy theo điều kiện thực tế công trình, hạ du và dự báo lưu lượng vào hồ, mực nước hồ chứa, tiến hành đóng dần các cửa van đập tràn theo trình tự ngược với trình tự

mở cả về thứ tự cửa van và thứ tự độ mở;

e) Trong trường hợp dự báo dòng chảy lũ về hồ Sông Bung 4A sẽ tăng đột biến, nếu điều kiện hạ du cho phép và sau khi có lệnh của Ban Chỉ huy Phòng, chống lụt, bão tỉnh Quảng Nam, được xả điều tiết trước lũ với lưu lượng xả lớn hơn lưu lượng đến hồ để hạ thấp mực nước hồ, nhằm góp phần giảm lũ cho hạ du Sau đỉnh lũ, phải đưa mực nước hồ về cao trình mực nước dâng bình thường 97,4 m

1.2.6 Thông số, đối tượng và thời gian quan trắc, tính toán

1 Công ty Cổ phần Phú Thạnh Mỹ có trách nhiệm thực hiện việc quan trắc, thu thập thông tin, dữ liệu về khí tượng thủy văn theo quy định tại Khoản 2, Điều 9, Nghị định số 112/2008/NĐ-CP ngày 20 tháng 10 năm 2008 của Chính phủ về quản lý, bảo

vệ, khai thác tổng hợp tài nguyên và môi trường các hồ chứa thủy điện, thủy lợi và Điều 12 Nghị định số 72/2007/NĐ-CP ngày 07 tháng 5 năm 2007 của Chính phủ về quản lý an toàn đập

2 Những thông số, đối tượng phải tiến hành quan trắc, tính toán và thời gian quan trắc, tính toán tương ứng với mực nước hồ được quy định tại Bảng 2:

Bảng 2 Thông số, đối tượng và thời gian quan trắc

Tên thông số, đối

Lưu lượng vào hồ

Lưu lượng

xả qua tràn

Cao trình mực nước hồ

Cao trình mực nước

hạ lưu đập tràn

Tình trạng công trình Mực nước hồ < 97,87

Mực nước hồ ≥ 97,87

CHƯƠNG 2 GIẢI PHÁP CHI TIẾT LẮP ĐẶT HỆ THÔNG QUAN TRẮC TẠI NHÀ MÁY

THỦY ĐIỆN SÔNG BUNG 4A Với đặc thù và vai trò quan trọng của các Thiết bị Quan trắc thuỷ công, làm việc trong điều kiện khắc nghiệt, vĩnh cửu với thời gian Hệ thống quan trắc đập thuỷ điện phải có những phẩm chất kỹ thuật ưu việt như độ tin cậy cao, độ nhạy, độ chính xác và độ bền cao, chịu tác động môi trường, chịu áp lực lớn, làm việc ổn định và lâu dài trong khối bê tông đập Ngoại trừ một số thiết bị đơn giản (có thể chế tạo theo yêu cầu của tư vấn thiết kế), các thiết bị còn lại của hệ thống quan trắc thuỷ công nên có xuất xứ từ các nước G7 (chủ yếu của các nước Mỹ, Đức, Anh, Nhật), do các hãng có uy tín và kinh nghiệm lâu năm chế tạo Các thiết bị của hệ thống quan trắc phải được cung cấp đầy đủ và đồng bộ, bao gồm các phần:

- Phần nhất thứ : Là các chi tiết và kết cấu đặt sẵn trong khối bê tông của đập (chủ yếu là các đầu sensor cảm biến và cáp tín hiệu)

- Phần nhị thứ: Bao gồm các thiết bị có chức năng tiếp nhận và biến đổi tín hiệu thu được từ các đầu cảm biến và lưu trữ dữ liệu đó và được nối với máy tính trung tâm điều khiển, cập nhật các dữ liệu thu được hàng ngày vào máy tính (các máy tính này sử dụng các chương trình chuyên dụng), riêng máy tính sẽ lưu trữ và phân tích các dữ liệu thu được từ các đầu đo và in thành văn bản theo định kỳ hàng ngày

- Các thiết bị quan trắc phải có hình dáng, kích thước và kết cấu thích hợp, được thiết kế và chế tạo tối ưu nhất nhằm giảm đến mức tối đa tác động xấu của điều kiện khí hậu, môi trường, hoạt động ổn định bền lâu với thời gian, đạt tiêu chuẩn quốc tế 2.1 Yêu cầu kỹ thuật thi công lắp đặt quan trắc

2.1.1 Thông số, đối tượng và thời gian quan trắc, tính toán

Do hệ thống quan trắc đòi hỏi độ chính xác cao, quá trình lắp đặt phải đảm bảo tuyệt đối an toàn để thiết bị sau khi lắp đặt làm việc ổn định Vì vậy việc lắp đặt phải tuân thủ theo hướng dẫn của Nhà cung cấp và yêu cầu của Chủ đầu tư cụ thể như sau:

- Phải tuân theo bản vẽ lắp đặt toàn bộ hệ thống cũng như bản vẽ từng hạng mục thiết bị

- Các thiết bị khi lắp đặt phải được đánh số đúng ký mã hiệu trên thiết bị và trong hồ sơ thiết kế để theo dõi trong quá trình lắp đặt cũng như vận hành sau này (điều này rất quan trọng)

- Vị trí lắp đặt: Đảm bảo đúng vị trí như trong Hồ sơ thiết kế và bản vẽ lắp đặt được phê duyệt