Hồ sơ thiết kế kỹ thuật công trình thủy điện Ngàn Tươi

Dự án thủy điện Ngàn Trươi là một hợp phần của dự án “Hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi Cẩm Trang, tỉnh Hà Tĩnh”. Nhà máy thủy điện được phát điện theo chế độ tưới, nước được lấy từ hồ chứa dẫn qua đường hầm tuy nen TN01 bên bờ trái đập chính, chảy qua đường ống áp lực vào tuốc bin của nhà máy, hồ chứa nước được điều tiết nhiều năm. Vị trí tuyến công trình đầu mối và nhà máy đều được đặt tại xã Hương Đại, huyện Vũ Quang, tỉnh Hà Tĩnh. Vị trí nhà máy được định vị bởi tọa độ địa lý: Độ vĩ bắc: 18°2320.7 Độ kinh đông: 105°2921.1 Theo hệ tọa độ VN 2000 là: Điểm NM1: X = 2034059.5826; Y = 551502.0292 Điểm NM2: X = 2033976.8002; Y = 551482.7399 Nhà máy thủy điện có công suất lắp máy 13.5 MW và điện lượng trung bình năm là 54.16x106 kWh.

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng

MỤC LỤC

1.4 Cấp công trình và tuần suất thiết kế 1-3

1.6 Tóm tắt kết quả nghiên cứu giai đoạn lập TKKT 1-5

Chương 2: Điều kiện khí tượng - thủy văn 2-1

2.2 Mức độ nghiên cứu khí tượng thủy văn 2-3

3.1 Tóm tắt đặc điểm địa hình khu dự án 3-1 3.2 Các tài liệu đã có của cả khu vực dự án Hệ thống thủy lợi Ngàn

3.3 Nội dung, khối lượng khảo sát địa hình đã thực hiện 3-13

4.1 Công tác khảo sát địa chất công trình 4-1

5.3 Phân tích hiệu ích kinh tế - tài chính 5-9

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng

9-5 Giá vật liệu, nhân công, máy thi công 9-6 9-6 Tổng hợp kinh phí dự toán xây lắp trước thuế các hạng mục 9-8 9-7 Chi phí Quản lý dự án, chi phí tư vấn, chi phí khác 9-8

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-1

Chương 1

MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu chung

Dự án thủy điện Ngàn Trươi là một hợp phần của dự án “Hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi - Cẩm Trang, tỉnh Hà Tĩnh” Nhà máy thủy điện được phát điện theo chế độ tưới, nước được lấy từ hồ chứa dẫn qua đường hầm tuy nen TN01 bên bờ trái đập chính, chảy qua đường ống áp lực vào tuốc bin của nhà máy, hồ chứa nước được điều tiết nhiều năm Vị trí tuyến công trình đầu mối và nhà máy đều được đặt tại xã Hương Đại, huyện Vũ Quang, tỉnh Hà Tĩnh

Vị trí nhà máy được định vị bởi tọa độ địa lý:

1.2 Cơ sở lập thiết kế kỹ thuật

Hồ sơ TKKT được lập trên cơ sở:

lý đầu tư xây dựng công trình

lý chất lượng và bảo trì công trình xây dựng

Viện Quy hoạch Thủy lợi lập năm 2004, được Bộ NN &PTNT phê duyệt tại quyết định số 3947 QĐ/BNN-KH, ngày 08/11/2004

Trươi - Cẩm Trang, tỉnh Hà Tĩnh của Bộ NN&PTNT số 1665/QĐ/BNN-KH, ngày 08/7/2005

ngày 17/10/2005, thông báo ý kiến của Phó Thủ tướng Nguyễn Tấn Dũng về việc lập Báo cáo đầu tư hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi - Cẩm Trang, tỉnh Hà Tĩnh

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-2

duyệt kết qủa đấu thầu tư vấn và phê duyệt đề cương, Dự toán khảo sát, lập Báo cáo đầu tư XDCT Dự án “Hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi - Cẩm Trang, tỉnh

Hà Tĩnh”

trình Bộ NN&PTNT tháng 5 năm 2006, được Thủ Tướng Chính Phủ cho phép đầu tư xây dựng tại văn bản số 1882/TTg-NN ngày 16 tháng 11 năm 2006

năm 2006, giao Công ty TVXDTL I (nay là Tổng công ty Tư vấn xây dựng thủy lợi Việt Nam-CTCP) thực hiện khảo sát, lập dự án đầu tư xây dựng Hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi - Cẩm Trang

NN&PTNT về việc phê duyệt đề cương, dự toán chuẩn bị đầu tư Dự án Hệ thống thủy lợi Ngàn trươi - Cẩm Trang, tỉnh Hà Tĩnh

Văn Phòng Chính Phủ về việc Tổ chức thực hiện Dự án Hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi - Cẩm Trang, tỉnh Hà Tĩnh

Bộ NN&PTNT về việc Triển khai TDA Ngàn Trươi thuộc Hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi - Cẩm Trang, tỉnh Hà Tĩnh

về việc phê duyệt dự án đầu tư tiểu dự án Công trình đầu mối hồ chứa nước Ngàn trươi thuộc dự án Hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi - Cẩm Trang, tỉnh Hà Tĩnh

2195/QĐ-BNN-XD ngày 22/09/2011 của Bộ NN&PTNT về việc phê duyệt điều chỉnh, bổ sung

dự án đầu tư tiểu dự án Công trình đầu mối hồ chứa nước Ngàn trươi thuộc dự

án Hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi - Cẩm Trang, tỉnh Hà Tĩnh

 Quyết định số 1493/QĐ-BNN-XD ngày 22/06/2012 của Bộ NN&PTNT về việc phê duyệt điều chỉnh Dự án đầu tư xây dựng công trình Hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi - Cẩm Trang, tỉnh Hà Tĩnh

chính phủ về việc đồng ý để Tổng công ty cơ điện xây dựng Nông nghiệp và Thủy lợi (AGRIMECO) làm chủ đầu tư hợp phần Thủy điện của dự án hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi – Cẩm Trang

NN&PTNT về hợp phần Thủy điện của tiểu dự án công trình đầu mối Hồ chứa nước Ngàn Trươi, tỉnh Hà Tĩnh

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-3

 Kết quả khảo sát địa hình, địa chất, thuỷ văn của công trình

1.4 Cấp công trình và tần suất thiết kế

Nhà máy thủy điện Ngàn Trươi lấy nước từ tuynen TN1 của công trình thủy lợi Ngàn Trươi Sau khi phát điện, nước được đổ trả ra sông Ngàn Trươi

và cũng là hồ của công trình đập Vũ Quang đảo bảo lưu lượng tưới của tuynen TN1 Do đó cấp công trình được xác định theo công suất của Nhà máy thủy điện:

Nhà máy thuỷ điện Ngàn Trươi có công suất lắp máy là 13,5MW, theo TCXDVN 285:2002, cấp thiết kế là cấp III

Do vậy, kiến nghị cấp thiết kế của công trình thủy điện Ngàn Trươi là cấp III

Với cấp của công trình trên, cấp thiết kế của các công trình chủ yếu, thứ yếu, tạm thời được xác định theo QCVN 04-05:2012/BNNPTNT như sau:

- Cấp động đất tính toán: Công trình thủy điện Ngàn Trươi nằm trong khu vực của hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi - Cẩm Trang; Cấp động đất cực đại là cấp VII theo thang MSK-64

- Với công trình cấp III, theo QCVN 04 - 05 : 2012/BNNPTNT, tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để tính toán thiết kế công trình chính như sau: tần suất lũ thiết kế P = 1,5% và tần suất lũ kiểm tra là P = 0,5% Mức đảm bảo phát điện là 85%

- Hạ lưu nhà máy thủy điện Ngàn Trươi là hồ của công trình đập Vũ Quang

có tần suất lưu lượng thiết kế là P = 0,5% và tần suất lưu lượng kiểm tra là P = 0,1% Do đó nhà máy thủy điện Ngàn Trươi cần được kiểm tra với các tần suất

P = 0,5% và P = 0,1%

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-4

1.5 Tóm tắt giai đoạn Dự án đầu tư xây dựng

Dự án thủy điện Ngàn Trươi giai đoạn DADT được Tổng Công Ty TVXDTL Việt Nam-CTCP (HEC) lập năm 2008, Các thông số kỹ thuật như sau:

Bảng 1.1: Bảng thông số chính công trình giai đoạn - Dự án đầu tư

2 Công trình đầu mối

2.1 Đập chính (đã đầu tư trong DA hệ thống TL Ngàn Trươi – Cẩm Trang)

2,0

2,0

2.2 Tuyến năng lượng – Đường hầm dẫn nước

2.2.1 Tuynen TN1 (đã đầu tư trong DA hệ thống TL Ngàn Trươi – Cẩm Trang)

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-5

c Lưu lượng thiết kế qua tuy nen (xả lũ khẩn

2.3 Nhà máy thủy điện

1.6 Tóm tắt kết quả nghiên cứu giai đoạn lập TKKT

1.6.1 Các đặc trưng thủy văn thiết kế

1 Dòng chảy năm

a Dòng chảy năm đến trạm thủy văn

TVTK kiến nghị sử dụng kết quả dòng chảy của trạm Hương Đại khôi phục theo trạm Hòa Duyệt, chuẩn dòng chảy năm đến trạm thủy văn Hương

Đại là: Qo = 30.5 m 3 /s

b Dòng chảy năm đến tuyến công trình

Chuẩn dòng chảy năm đến tuyến đập công trình thủy điện Ngàn Trươi chính bằng chuẩn dòng chảy năm của trạm thủy văn Hương Đại, vì vị trí trạm thủy văn trùng với vị trí tuyến công đập công trình thủy điện (F = 408 km2)

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-6

Bảng 1.2: Kết quả tính dòng chảy năm tuyến đập và nhà máy thủy

Bảng 1.3: Đặc trưng dòng chảy năm thiết kế tại các tuyến công trình

Ngàn Trươi

(km2)

Qo (m3/s) Cv Cs

Qp% (m3/s)

Ngàn Trươi 408 30.5 0.33 1.5Cv 43.7 29.7 23.4 22.0 18.3

d Đường duy trì lưu lượng trung bình ngày đêm

Từ kết quả tính toán dòng chảy tháng tuyến đập Ngàn Trươi, mượn mô hình phân phối dòng chảy ngày của trạm Hương Đại, xác định được dòng chảy ngày tại tuyến Ngàn Trươi Từ đó xác định được duy trì lưu lượng trung bình ngày tuyến Ngàn Trươi Kết quả tính toán trình bày bảng sau:

Bảng 1.4: Tọa độ đường duy trì lưu lượng trung bình ngày đêm tuyến

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-7

a Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế

Kết quả lựa chọn tính lũ thiết kế cho các tuyến công trình được trình bày ở trong bảng dưới:

Bảng 1.5: Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế tại các tuyến công trình TĐ Ngàn Trươi

Tuyến công trình (F km2) Lưu lượng lũ thiết kế (Qp % m3/s)

Bảng 1.6: - Tổng lượng lũ thiết kế tại tuyến Ngàn Trươi

Đập

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-8

3 Bùn cát

Kết quả tính toán phù sa thể hiện trong bảng sau:

Bảng 1.7: Dòng chảy phù sa trung bình hàng năm tại tuyến công trình Ngàn

Trươi (ở điều kiện tự nhiên)

Tuyến

Q o R o  o W ll W dd W ps V ll V dd V ps

(m3/s) (kg/s) (g/m3) (10

6 t/nam )

(106t/nam) (106t/nam)

(106m3) (106m3) (106m3) Ngàn

Trươi 30.5 4.066 133.3 0.128 0.051 0.180 0.109 0.033 0.142

1.6.2 Điều kiện địa hình

a Các tài liệu đã có của cả khu vực dự án Hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi- Cẩm Trang

- Tài liệu địa hình khảo sát năm 2005(DAĐT)

- Tài liệu địa hình khảo sát năm 2007(DAĐT)

- Tài liệu địa hình khảo sát năm 2009(TKKT-BVTC)

- Tài liệu địa hình khảo sát bổ sung đợt 1 năm 2010

- Tài liệu địa hình khảo sát bổ sung đợt 2 năm 2010

- Tài liệu địa hình khảo sát bổ sung đợt 3 năm 2011

- Tài liệu địa hình khảo sát bổ sung đợt 4 năm 2013

b Nội dung, khối lượng khảo sát địa hình đã thực hiện

a Nội dung khảo sát

- Xây dựng lưới khống chế mặt bằng đường chuyền cấp 2 và thuỷ chuẩn kỹ thuật để phục vụ cho việc đo vẽ bình đồ và mặt cắt các hạng mục công trình

- Đo vẽ bình đồ tỷ lệ 1/500(h=0.5m) khu vực công trình

Phạm vi đo: Góc Đông Bắc từ điểm giao đường R06 và đường Hồ Chí Minh theo mép đường R06 đến cửa ra tuynel số 1(góc Tây Bắc) Từ cửa ra tuynel theo mép kênh xả tuy nel 1 đến giữa lòng sông Ngàn Trươi(góc Tây Nam) và theo hướng giữa sông đo đến đường Hồ Chí Minh-cầu Ngàn Trươi(góc Đông Nam) Vị trí cụ thể được xác định trên bình đồ 1/500 đầu mối

- Đo vẽ mặt cắt dọc các tuyến: Tuyến đường ống, tuyến nhà máy và tuyến kênh xả

1) Tỷ lệ đo vẽ mặt cắt dọc 1/200

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-9

- Đo vẽ mặt cắt ngang các tuyến:

(B=40m)

Tỷ lệ đo vẽ mặt cắt ngang 1/200

b Khối lượng thực hiện

Bảng 1.8: Khối lương khảo sát địa hình thực hiện

vị

Cấp

ĐH Kkv

Khối lượng theo đề cương Khối lượng thực hiện

1.6.3 Điều kiện địa chất công trình

Tuyến năng lượng gồm đường ống dẫn nước, nhà máy và kênh xả ra Mặt cắt địa chất công trình được lập trên bản đồ địa hình mặt bằng do chủ đầu tư cấp Đặc điểm địa chất công trình, địa chất thủy văn các hạng mục công trình được mô tả như sau :

a Tuyến đường ống dẫn nước

Tuyến đường ống dẫn nước tính từ cửa ra tunnel (TN01) đến nhà máy dài 190m

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-10

* Địa chất công trình

Dọc theo tim tuyến đường ống dẫn đã đo các mặt cắt địa vật lý E1 và khoan

03 hố khoan số hiệu HNT2, HNT3, HNT4 khoảng cách các hố khoan từ 50m, chiều sâu các hố khoan từ 15 - 23m

35-Mặt cắt địa chất công trình dọc theo tuyến đường ống dẫn được mô tả tóm tắt, như sau:

+ Đoạn từ cửa ra (TN1) xuống nhà máy 90m (00+90): Dựa theo tài liệu đo địa vật lý và hố khoan HNT2 địa tầng ĐCCT từ trên xuống dưới, gồm:

- Lớp đất sườn tàn tích (edQ): Thành phần là á sét lẫn ít dăm sạn của đá phiến, chiều dày 3-4m, điện trở suất = 150-400m

- Đới đá phong hóa mãnh liệt (IA1): Đá phiến sét, phiến serisite phong hóa mãnh liệt thành á sét lẫn dăm, điện trở suất = <150m Chiều dày từ 2-3m

- Đới đá phong hóa mạnh (IA2): Đá phiến sét, phiến serisite phong hóa mạnh thành dăm, cục nhét sét màu xám đen, điện trở suất =>400m Chiều dày từ 3-4m

Dưới lớp (IA2) là lớp đá phong hóa vừa (IB): Đá phiến sét, phiến serisite, kẹp ít lớp mỏng cát kết hạt mịn và thấu kính phiến sét chứa than Đá mềm yếu đến cứng chắc trung bình, điện trở suất = >450m Độ cao mái đá lớp IB giao động từ 9.8-10.0m

+ Đoạn từ (0+90)(0+190) có hai hố khoan khảo sát là HNT3, HNT4

- Phía trên mặt là lớp đất san gạt (tQ) thành phần là á sét lẫn dăm, sạn màu nâu vàng, nâu đỏ, điện trở suất giao động = 30-150m Chiều dày lớp trung bình 3m

- Lớp sườn tích, bồi tích thềm sông không phân chia (d-aQ): Thành phần là sét màu nâu vàng, nâu đỏ ít dăm, sạn và vón kết oxyt sắt, điện trở suất giao động từ = 150-350m Chiều dày từ 7-12m

- Lớp bồi tích thềm sông aQ1: Thành phần là á cát, cát hạt nhỏ lẫn bụi sét

và ít cuội, sỏi đa khoáng, điện trở suất 100-200m Chiều dày từ 0.0-4.0m

- Lớp đất IA1: Thành phần là á sét lẫn ít dăm đá phiến phong hóa màu xám đen Chiều dày 0.0-4.0m

Phía dưới lớp IA1 là lớp đá phong hóa vừa IB có độ cao mái đá thấp dần

phiến sét, phiến serisite kẹp ít lớp mỏng cát kết hạt mịn và thấu kính chứa than Điện trở suất =700-800m

* Địa chất thủy văn

Nước mặt: Nước sông Ngàn Trươi về mùa khô nước thường đục do có lượng

phù sa lớn, về mùa khô nước trong suốt không mùi, không vị Nước mặt có quan

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-11

hệ thủy lực với nước ngầm trong trầm tích thềm sông và trong khe nứt của đá gốc Về mùa mưa nước mặt là nguồn cấp chủ yếu cho nước ngầm và ngược lại

về mùa khô Mực nước và thành phần hóa học của nước mặt thay đổi theo mùa

Nước ngầm:Nước ngầm tồn tại trong tầng nứt nẻ của đá gốc và đã được xác

định trong các hố khoan bằng thí nghiệm múc nước đo hồi phục Mực nước ngầm nằm dưới mặt đất tự nhiên khoảng từ 8-10m và ảnh hưởng theo mùa bởi nước mặt, chủ yếu là nước sông Ngàn Trươi Theo kết quả thí nghiệm mẫu nước trong

hố khoan HNT3 và HNT7 nước có tính xâm thực yếu

Tính thấm của các lớp đất đá được tập hợp theo số liệu thí nghiệm thấm trong các hố khoan, phân chia đới thấm phù hợp với TCVN 4253-86

* Kiến nghị: Thiết kế các mố néo đặt vào đới đá IB từ 13m để đảm bảo

an toàn cho công trình trong quá trình vận hành

b Khu vực nhà máy

* Địa chất công trình

Trong khu vực Nhà máy đã khoan 3 hố khoan HNT5, HNT6 và HNT7 kết hợp với hố khoan giai đoạn trước NM2 có khoảng cách giữa các hố khoan khoảng 20m, chiều sâu các hố khoan từ 25-30m Các hố khoan đều đã khoan tới đá đới IB

Mặt cắt địa chất công trình theo thứ tự từ trên xuống gồm các lớp, đới đất

đá, như sau:

+ Lớp đất san ủi (tQ): Thành phần gồm á cát, á sét màu xám, xám vàng, trạng thái nửa cứng, lẫn 35-40% dăm sạn đá phiến sét, kích thước 2-5cm Chiều dày lớp đất san ủi trung bình dao động từ 1-3m, có điện trở suất dao động trung bình từ 30-150m Lớp đất này gắn kết yếu, kém ổn định, kiến nghị không đặt nền móng công trình trên lớp đất san ủi

+ Lớp đất sườn tích, tàn tích không phân chia (edQ) : Thành phần là sét màu nâu vàng, nâu đỏ, trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng, lẫn ít dăm sạn Chiều dày từ 6-10m, chiều sâu đáy lớp từ 12-15m, lớp có điện trở suất dao động trung bình từ 150-550m

+ Lớp phủ aQ1: Á cát, cát hạt nhỏ màu xám vàng lẫn bụi sét, ít cuội, sỏi thạch anh, kích thước 0.2-5.0cm Chiều dày từ 1-6m

+ Lớp phủ aQ2: Lớp cát hạt nhỏ màu xám vàng lẫn bụi sét 30-40% cuội, sỏi thạch anh, kích thước 0.5-3.0cm, thành phần đa khoáng, cứng chắc Chiều dày

từ 3-7m

+ Đới đá phong hóa mạnh (IA2) : Đá bột kết, phiến sét, phiến sericit màu xám đen phong hóa mạnh, nứt nẻ vỡ vụn rất mạnh, đá mềm yếu, ít gặp cứng chắc trung bình, đôi chỗ đá phong hóa mạnh thành dăm cục và sét Các khoáng vật tạo đá màu sắc bị biến đổi mạnh thành màu xám đen, xám nâu Chiều dày

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-12

đới IA2 giao động từ 1-5m, đới có điện trở suất dao động trung bình từ

* Địa chất thủy văn

Nước ngầm: Nước ngầm tồn tại trong tầng nứt nẻ của đá gốc và đã được xác

định trong các hố khoan bằng thí nghiệm múc nước đo hồi phục Mực nước ngầm nằm dưới mặt đất hiện tại khoảng từ 8-10m và ảnh hưởng theo mùa bởi nước mặt, chủ yếu là nước sông Ngàn Trươi Theo kết quả thí nghiệm mẫu nước trong hố khoan HNT5 và HNT6 nước không có tính xâm thực

Tính thấm của các lớp đất đá được tập hợp theo số liệu thí nghiệm thấm trong các hố khoan, phân chia đới thấm phù hợp với TCVN 4253-86

* Kiến nghị: Nền nhà máy thủy điện đặt trên nền đá đới IB, như vậy sẽ phải bóc bỏ một khối lượng rất lớn các lớp đất đá với chiều sâu bóc bỏ từ 20-25m và nằm dưới mực nước ngầm Mái đào cắt qua lớp bồi tích thềm sông aQ

có thành phần là cát hạt nhỏ lẫn cuội, sỏi có tính thấm lớn, cần đưa ra giải pháp thiết kế nền móng, biện pháp xử lý tiêu thoát nước và tính toán ổn định mở mái hợp lý nhằm đảm bảo an toàn trong quá trình thi công cũng như quá trình vận hành

c Kênh xả sau nhà máy

Kênh xả sau nhà máy có chiều dài khoảng 70-80m Đặc điểm địa chất công trình tương tự địa tầng tại vị trí nhà máy

Mái kênh sẽ phải đào cắt qua các lớp đất phủ kém ổn định trong nước , cần

có biện pháp gia cố mái kênh để đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành

1.6.4 Bố trí công trình

- Tổng mặt bằng:

Tổng mặt bằng khu vực công trình dài khoảng 250m từ đầu đường ống

áp lực đến vị trí kênh xả ra của nhà máy Với sơ đồ bố trí công trình như vậy nên cần chỉ cần một khu phụ trợ lán trại để phục vụ thi công và lắp đặt công trình Kết cấu chính của công trình như sau: Đường ống áp lực nối từ tuy nen

TN 01 về nhà máy, nhà máy thuỷ điện kiểu hở và kênh xả ra đổ nước về sông

Ngàn Trươi, Trạm phân phối 35kV được đặt phía thượng lưu sát nhà máy

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-13

- Đường ống áp lực:

Đường ống áp lực nối từ đoạn chạc ba đã có (Trích từ tuy nen TN 01) về nhà máy Ranh giới vị trí nối này cách tim tuy nen TN01 20.53m, Đoạn đường ống này có sẵn nằm trong thiết kế của tuy nen TN01 Ống này có đường kính 4.0m, chiều dày 20mm, cao độ tim là 12.00m

Đường ống áp lực có chiều dài 123.46m (tính đến mép thượng lưu nhà máy), đường kính trong là D=4.0m, đoạn trước van đĩa nhà máy là D=2.8m Đường ống được bọc bê tông dày 0,5m và được chôn dưới đất đắp K≥0.92 Toàn bộ đường ống được đặt trên nền đá IB.Trên đường ống bố trí 1 mố néo kết cấu bê tông cốt thép M20 được đặt trên nền đá IB đảm bảo ổn định và an toàn, khi đào đến đáy thiết kế nếu chưa đến đá IB thì được đào đến đá IB và đổ

bù bê tông M15 đến cao trình thiết kế Đoạn cuối đường ống được chia nhánh

để dẫn nước vào các tổ máy của nhà máy thủy điện và cũng được bảo ôn bằng

bê tông cốt thép M20 đảm bảo an toàn và ổn định

- Nhà máy thủy điện:

Nhà máy thủy điện bằng bê tông cốt thép M20 gồm 2 tổ máy tua bin KapLan trục đứng buồng xoắn kim loại với tổng công suất là 13.5MW Cao trình cánh bánh xe công tác 6.00m, khoảng cách giữa các tổ máy là 10.00m, cao trình sàn lắp ráp là 20.00m, cao trình sàn gian máy là 14.70m Cao trình sàn

hạ lưu là 19.80m cao hơn mực nước lũ kiểm tra tần suất P = 0,1% Cầu trục gian máy với sức nâng móc chính là 30 tấn, móc phụ là 5 tấn, khẩu độ Lk = 14.5m Cửa van sự cố sửa chữa hạ lưu với kích thước thông thủy 5.3x2.65m Bản đáy nhà máy được đặt trên nền đá IB, những vị trí không phải là đá IB hoặc IIA sẽ được cậy sạch và bù lại bê tông M15, đảm bảo hoàn toàn ổn định và ứng suất

- Kênh ra:

Kênh ra (kênh xả) có nhiệm vụ thoát được lưu lượng lớn nhất của nhà máy và đảm bảo nối tiếp thuận dòng chảy với sông Ngàn Trươi, tránh xói lở, sạt trượt hoặc bồi lắng để không làm gián đoạn phát điện Cao độ đáy, độ dốc kênh xả được chọn để đảm bảo thoát được lưu lượng lớn nhất của nhà máy và tận dụng được tối đa cột nước phát điện Kênh được chia làm 2 đoạn:

+ Đoạn kênh 1 dài 30.80m, 5m đầu nằm ngang, 25.8m đoạn tiếp có độ dốc ngược 1:3 từ cao trình 1.40m đến cao trình 10.0m Bề rộng kênh được thu

gia cố bằng tấm bê tông M20, dày 35cm Mái kênh từ cao độ 10.00 đến cao độ sân nhà máy 19.80m được gia cố bằng tấm bê tông kết hợp với khung dầm bê tông cốt thép

+ Đoạn kênh 2 dài 52m có cao độ đáy kênh là 10.00m Bề rộng kênh là

15.00m Đáy và mái kênh cũng được gia cố bằng tấm bê tông kết hợp với khung dầm bê tông cốt thép

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-14

1.6.5 Tổ chức thi công

Thuỷ điện Ngàn Trươi dự kiến thi công trong thời gian 2.5 năm trong đó

có 0.5 năm chuẩn bị Biện pháp dẫn dòng thi công được kiến nghị là để lại doi đất phía hạ lưu nhà máy để dẫn dòng qua lòng sông tự nhiên cho mùa kiệt và mùa lũ năm chuẩn bị và năm xây dựng thứ nhất (2017; 2018)

Sơ đồ dẫn dòng thi công công trình thủy điện Ngàn Trươi nhằm đáp ứng các mốc thi công chính như sau:

- Khởi công xây dựng công trình vào đầu 10/2017

- Bắt đầu thi công bê tông nhà máy vào đầu tháng 01/2018

- Dỡ doi đất để thi công kênh xả vào đầu tháng 12/2018

- Phát điện tổ máy số 1 vào đầu tháng 9/2019 Phát điện tổ máy số 2 vào đầu tháng 11/2019 Hoàn thành công trình quý IV/2019

Mặt bằng thi công công trình được bố chí phù hợp với mặt bằng bố trí công trình và điều kiện địa hình các khu vực thượng hạ lưu tuyến công trình, khu phụ trợ được bố trí phù hợp với đường đến công trình và điều kiện địa hình, địa chất và được tận dụng lại các mặt bằng cơ sở phụ trợ của hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi đã được san nền để xây dựng các cơ sở phụ trợ phục vụ thi công công trình thủy điện Ngàn Trươi

1.6.6 Di dân – tái định cư

Do trong vùng diện tích chiếm đất của công trình Ngàn Trươi không có hộ dân nào lên không cần công tác di dân tái định cư

1.6.7 Tổng dự toán

1 Nội dung và cơ cấu Tổng dự toán

- Tổng dự toán dự án thủy điện Ngàn Trươi được lập trên cơ sở NĐ 32/2015/NĐ-CP ngày 25/03/2015 của Chính phủ về việc Quản lý chi phí đầu tư

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-15

xây dựng công trình và các văn bản qui phạm pháp luật khác có liên quan đến việc hướng dẫn thực hiện các Nghị định nêu trên

- Tổng dự toán dự án thủy điện Ngàn Trươi bao gồm các nội dung sau: + Chi phí xây dựng

+ Chi phí thiết bị

+ Chi phí đền bù, hỗ trợ giải phóng mặt bằng, di dân, tái định cư và môi trường

+ Chi phí quản lý dự án

+ Chi phí tư vấn đầu tư xây dựng công trình

+ Chi phí khác (bao gồm cả lãi vay)

1 - Chi phÝ mua s¾m thiÕt bÞ c«ng nghÖ 96,941 9,694 106,635

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-16

1 Giá bán điện BQ năm 2017 (chưa bao gồm

thuế tài nguyên, phí môi trường) đồng/kWh 1009.54

- Sự cần thiết đầu tư:

Kết quả lập Dự án đầu tư cho thấy đầu tư xây dựng công trình thuỷ điện Ngàn Trươi đáp ứng được các nhiệm vụ cung cấp năng lượng điện cho khu vực

và lưới điện Quốc gia

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-17

Công trình có nhiệm vụ phát điện là chính, với công suất lắp máy 13.5MW, hàng năm Ngàn Trươi cung cấp cho hệ thống điện Quốc gia 54.16x106 kWh

hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi - Cẩm trang)

+ Đập tràn kết cấu bê tông cốt thép (thuộc hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi - Cẩm trang)

+ Công trình lấy nước tuy nen TN01: có chiều dài 286.5m, kích thước D=7m (thuộc hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi - Cẩm trang)

+ Đường ống áp lực có chiều dài 123.46m, đường kính trong 4.00m

+ Nhà máy với 02 tổ máy tua bin Kaplan trục đứng, buồng xoắn kim loại, tổng công suất 13.5MW

- Thời gian thi công :

Dự án được thi công trong thời gian 2.5 năm trong đó có 0,5 năm chuẩn bị

Dự án có Tổng mức đầu tư sau thuế là : 315,832 tỷ đồng

- Nguồn vốn đầu tư

Vốn tự có chiếm 30%, còn lại vay NHTM lãi suất 10.0%/năm

- Hiệu ích kinh tế và tài chính

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-18

1.7.2 Kiến nghị

Dự án thuỷ điện Ngàn Trươi là công trình rất hiệu quả đặc biệt trong bối cảnh giá điện ngày càng tăng Sau khi vận hành, công trình Ngàn Trươi sẽ cấp nguồn điện lớn cho mạng lưới điện quốc gia Kiến nghị các cấp có thẩm quyền xem xét, phê duyệt Thiết kế kỹ thuật công trình thuỷ điện Ngàn Trươi

Bảng 1.11: Thông số chính thủy điện Ngàn Trươi - Giai đoạn TKKT

Chuẩn dòng chảy năm đập chính m3/s 30.5

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-19

Lưu lượng đảm bảo (Qmin) m3/s 11.30

Lưu lượng lớn nhất (Qmax) m3/s 56.80

MNHL max ứng với 2 tổ máy m 12.84

MNHL min ứng với 1 tổ máy m 12.77

Công suất lắp máy (Nlm) MW 13.5

Điện lượng trung bình năm (Eo) 106kWh 54.16

Số giờ sử dụng công suất lắp máy (h sdlm ) Giờ 4012

9 Tổng Dự toán

Chi phí xây dựng (trước thuế) 109đồng 91.396

Chi phí thiết bị (trước thuế) 109đồng 112.041

Tổng dự toán (sau thuế, Q2/2017) 109đồng 315.832

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 1-20

Bảng 1.12- Thông số các hạng mục phương án kiến nghị- Giai đoạn TKKT

- Đường kính trong đường ống m 4.0

- Cao trình tim đầu đường ống m 12.0

- Cao trình tim cuối đường ống m 6.66

- Cao độ đáy kênh (đoạn nối với sông) m 10.0

- Chiều rộng kênh (đoạn nối với sông) m 15.0

6 Trạm phân phối điện ngoài trời ( OPY)

- Kích thước trạm 35 kV mm 27,5x31,5

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 2-1

Chương 2 ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG – THỦY VĂN Bảng 2.1: Đặc trưng khí tượng thủy văn tại tuyến công trình

thủy điện Ngàn Trươi

3 Dòng chảy năm:

Lưu lượng trung bình năm thiết kế:

5 Lưu lượng đỉnh lũ tại tuyến đập:

6 Tổng lượng lũ thời đoạn ứng với tần

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 2-2

2.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên

độ địa lý vào khoảng: 18o 23’ 40”vĩ độ Bắc và 105o 29’ 30” kinh độ Đông

Bảng 2.2: Đặc trưng hình thái lưu vực hồ Ngàn Trươi

2.1.2 Đặc điểm địa hình của lưu vực sông Ngàn Trươi

Lưu vực Ngàn Trươi phát triển theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, nghiêng dần ra biển Toàn bộ vùng thượng nguồn tiếp giáp với đất Lào có độ cao bình quân vào khoảng 800m, địa hình vùng này dốc nên về mùa lũ nước tập trung nhanh, mùa khô dòng chảy cạn kiệt, nhất là các nhánh suối nhỏ thường bị khô cạn có những ngày gây nên tình trạng thiếu nước

Thảm phủ thực vật trên lưu vực sông Ngàn Sâu khá phong phú, diện tích lưu vực có rừng che phủ chiếm khoảng 50% diện tích toàn lưu vực, tập trung chủ yếu ở vàng khe Cà Rờ, khe Len Men Phần rừng trên lưu vực chưa bị chặt phá nhiều do dân cư thưa thớt, kinh tế chưa phát triển Dân cư tập trung ở hai

xã Hương Lâm và Hương Liên, Hương Điền Trong những năm gần đây diện tích rừng trên lưu vực bị giảm do tốc độ phát triển dân số cao ở miền núi cùng với tập quán du canh du cư của đồng bào Mặc dù tỷ lệ đất rừng bị thu hẹp, nhưng vai trò điều hòa dòng chảy của lưu vực sông Ngàn Sâu vẫn còn tốt

Trong và ngoài lưu vực Ngàn Trươi có các trạm KTTV được sử dụng để phân tích tính toán các đặc trưng KTTV cho công trình đầu mối hồ Ngàn Trươi (xem phần tài liệu khí tượng thủy văn) Xem vị trí công trình và lưới trạm KTTV ở phụ lục PLH 1.1 – Tập 4, Quyển 1: Điều kiện khí tượng thủy văn

2.1.3 Thổ nhưỡng và thảm phủ trên lưu vực

Thảm phủ thực vật chủ yếu là rừng che phủ Trong lưu vực có rừng Quốc gia Vũ Quang có 300 loài thực vật quý hiếm như lim xanh, sến, táu, đinh, gụ,

pơ mu , và nhiều loài thú quý hiếm như hổ, báo, hươu đen, dê sừng thẳng, trĩ

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 2-3

sao, gà lôi và các loài bò sát móng guốc khác được ghi vào sách đỏ Việt Nam như sao la, gà lôi đỏ…

Trong vùng dự án có các nhóm đất như sau:

Nhóm đất vàng đỏ trên núi, loại đất này phát triển trên nền đá Macma axit, phát triển trên đá phiến sét, phân bố ở độ cao 700m  900m phổ biến ở vùng đồi núi thượng nguồn sông Ngàn Trươi Loại đất này thích hợp trồng các loại cây dài ngày như cây ăn quả (bưởi), chè và các cây công nghiệp khác như cao

su tập trung chủ yếu ở huyện Hương Sơn và Hương khê

Đất dốc tụ ngòi suối: Loại đất này phân bổ ven các suối nhỏ các huyện Hương Sơn, Hương Khê, do địa hình không bằng phẳng, tốc độ dòng nước lớn, quá trình bồi tụ nhanh hơn ở phần hạ du, đất thường có thành phần cơ giới nhẹ, lẫn nhiều sỏi đá và các thành phần hữu cơ, loại đất này thích hợp với cây trồng ngắn ngày chịu hạn như lạc, đỗ, đậu

Đất phù sa: Nhóm đất phù sa loang lổ đỏ vàng Loại này phân bổ rải rác

ở các thềm sông Do ngập nước và khô hạn xen kẽ lẫn nhau, nên trong đất thường tích lũy các hợp chất nhôm, có màu loang lổ đỏ vàng, có nơi hình thành hạt kết vón Đất này có phản ứng chua, hàm lượng dinh dưỡng từ thấp đến trung bình, thích hợp với trồng lúa 2 vụ hoặc 1 vụ lúa và 1 vụ màu

2.2 Mức độ nghiên cứu khí tượng thủy văn

2.2.1 Tài liệu khí tượng

Lưu vực hồ chứa nước Ngàn Trươi nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa

Với đặc điểm địa lý, điều kiện tự nhiên và nhân tố ảnh hưởng đã tạo nên vùng khí hậu có đặc điểm của chế độ khí hậu miền Bắc lại vừa có đặc điểm của khí hậu Đông Trường Sơn nên trong năm khí hậu được chia làm 2 mùa rõ rệt Mùa mưa lũ từ tháng IX đến tháng XI là các tháng hội tụ của các hình thế thời tiết gây mưa như áp thấp nhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới kết hợp với bão đã tạo nên những trận mưa lớn, lượng dòng chảy các tháng mùa lũ hàng năm

60  65% lượng dòng chảy năm Tháng có lượng dòng chảy lớn nhất là tháng

IX, X chiếm tới 50% lượng dòng chảy năm

Theo tài liệu mưa lũ trên lưu vực sông Ngàn Trươi và Ngàn Sâu thường xuất hiện trận mưa lớn đã gây ra lũ lớn như trận mưa lũ tại Hòa Duyệt ngày 3/X/1983 có lượng mưa 1 ngày lớn nhất X1ngàymax = 681,5mm; X3ngàymax = 696,7mm,

X5ngàymax = 728,3mm Trạm Hương Khê ngày 6  8/VIII/2007 lượng mưa 3 ngày X3ngàymax = 1144,0mm Tại Hương Đại lượng mưa ngày 24/IX/1979 có lượng mưa X1ngàymax = 454,4mm; X3ngàymax = 710,2mm; X5ngàymax = 831,1mm

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 2-4

Trụ trên sông Tiêm X1ngàymax = 512,0mm năm 1960

Trên lưu vực Ngàn Sâu xuất hiện lũ có cường suất và biên độ lũ rất lớn thường sinh ra lũ quét ở vùng núi cao mà điển hình là trận lũ quét lịch sử vào ngày 20 tháng IX năm 2002 đã tàn phá, gây hậu quả rất nặng nề về người và của cho nhân dân 4 huyện Hương Sơn, Hương Khê, Vũ Quang và Đức Thọ Trận lũ do cơn bão số 2 vào ngày 5  8/VIII/2007 gây ra hậu quả nặng nề về người và tài sản cho nhân dân huyện Hương Khê và Vũ Quang

Lượng mưa trung bình nhiều năm trong lưu vực sông Ngàn Sâu rất dồi dào, hàng năm lượng mưa lớn hơn 3000,0mm Lượng mưa lớn nhất năm ở trạm

La Khê là 3989,5mm trong năm 1989; trạm Vũ Quang 3565,6mm trong năm 1978; trạm Hoà Duyệt 3673,2mm năm 1989; trạm Hương Khê 3774,4mm năm 1989; trạm Hương Đại 3224,6mm năm 1978; trạm Chúc A là 4311,1mm năm

1960

Mùa cạn từ tháng XII đến tháng VIII năm sau chịu ảnh hưởng của khối không khí lạnh mang gió mùa Đông Bắc, lượng mưa giảm đi rõ rệt, lượng mưa tháng XI còn khoảng 9  11% so với lượng mưa cả năm, đến tháng II, tháng III

và tháng IV lượng mưa chỉ còn 1  2% lượng mưa cả năm

Vào đầu mùa hạ tháng V đến VI khi áp thấp nhiệt đới Ấn – Miến phát triển sang phía Đông đến địa phận nước Lào và Thái Lan thì vừa hút gió Đông Nam từ biển Đông thổi vào lại vừa hút gió từ vịnh Ben Gan Thái Lan tới tạo nên dải hội tụ theo đường kinh tuyến và mưa tiểu mãn gây ra lũ tiểu mãn trên lưu vực Tình hình và thời gian quan trắc các yếu tố khí tượng ở từng trạm xem bảng dưới đây:

Bảng 2.3: Danh sách các trạm khí tượng và điểm đo mưa trong và lân cận

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 2-5

1972  1982

2.2.2 Tài liệu thủy văn

Đặc điểm chung sông ngòi trong lưu vực có mạng lưới sông ngòi dày đặc đều bắt nguồn từ đỉnh núi Trường Sơn ở vùng biên giới Việt Lào Chiều dài sông ngắn, độ dốc sông lớn nên mùa lũ nước tập trung nhanh gây ra lũ lụt nghiêm trọng, mùa cạn dòng chảy ở các sông, suối thường xuyên cạn kiệt và ít nước

Sông Ngàn Trươi bắt nguồn từ núi cao, có độ cao trung bình từ 800 1000m sông chảy theo hướng Tây Nam - Đông Bắc nhập vào sông Ngàn Sâu tại xã Yên Hội, huyện Vũ Quang có chiều dài sông chính là 62km với diện tích toàn bộ lưu vực 560km2 Sông Ngàn Trươi chảy qua vùng núi cao có lượng mưa lớn đã tạo nên nhiều sông suối nhỏ, mật độ lưới sông là 0,73km/km2, chiều rộng bình quân lưu vực 13,3km, độ cao bình quân lưu vực là 422m Trên sông Ngàn Sâu đã xẩy ra những trận lũ lớn như năm 1960, 2002 Moduyn dòng chảy bình quân nhiều năm tính đến Hương Đại là 76,5l/s.km2 Tại trạm Hương Đại đã đo được lưu lượng lớn nhất Qmax = 2080m3/s (ngày 24/X/1971) và Qmax = 1660m3/s (ngày 19/VIII/1970)

Sông Ngàn Sâu chảy qua vùng có lượng mưa năm đạt từ 2600mm đến 3100mm, môduyn dòng chảy năm 62,3 l/s.km2, tại trạm thủy văn Hòa Duyệt có diện tích lưu vực F = 1880km2 Địa hình có độ dốc khá lớn, sông bị chia cắt mạnh, nên khi mưa lớn, nước tập trung nhanh có biên độ lũ cao gây hậu quả ngạp nghiêm trọng

Trong lưu vực sông Ngàn Sâu đã xẩy ra năm mưa lớn, sinh ra lũ lớn, gây thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế cho nhân dân các huyện Vũ Quang, Hương Sơn và Hương Khê như trận lũ năm 1960, 1978, 1979, 1983, 1988, 2002, 2007,

2010

Thiệt hại do trận lũ tháng VIII/2007 gây ra ở tỉnh Hà Tĩnh là 460 tỷ đồng Trận lũ tháng X/2010 có cường độ mưa lớn nhất trong hơn 50 năm qua (lượng mưa 5 ngày đều đạt xấp xỉ 1000mm), gây thiệt hại nghiêm trọng cho tỉnh Hà Tĩnh, làm vỡ hồ Khe Mơ, vỡ đê Rú Trí, vỡ nhiều đoạn kênh Linh Cảm, tràn qua đỉnh đập Hố Hô khoảng 1,5m Hồ Kè Gỗ phải xả lũ nhiều ngày, thành phố Hà Tĩnh và 7 xã bị ngập chìm ngập trong nước Nhiều nơi trong tỉnh Hà Tĩnh bị ngập do lũ tháng X/2010, đặc biệt 03 huyện Vũ Quang, Hương Sơn, Hương Khê bị ngập sâu từ 4  6m và kéo dài nhiều ngày thiệt hại vô cùng to

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 2-6

lớn về người, tài sản, sản suất nông nghiệp và các công trình giao thông thủy lợi Thiệt hại trận lũ tháng X/2010 của các tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình

và Quảng Trị là 3 190 tỷ đồng

Trận lũ lớn thứ hai xảy ra tại trạm Hòa Duyệt đo được lưu lượng Qmax = 3880m3/s (ngày 6/10/1960), trận lũ lớn thứ ba, lưu lượng Qmax = 3520m3/s (ngày 24/8/2007) Các trận lũ xảy ra là dạng lũ đơn, thời gian lũ từ 3 7 ngày Danh sách các trạm, thời gian và yếu tố đo đạc xem trong bảng dưới đây:

Bảng 2.4 - Thời gian và các yếu tố đo đạc của các trạm thuỷ văn trong và

lân cận lưu vực sông Ngàn Trươi

Nhận xét chung về tài liệu khí tượng thuỷ văn:

Nhìn chung các trạm khí tượng thủy văn trên lưu vực sông Ngàn Trươi và lưu vực lân cận đều do tổng cục KTTV cũ lập và quản lý đo đạc, đảm bảo độ tin cậy để đưa vào tính toán

Về tài liệu khí tượng: các trạm khí tượng: Hương Khê, Hà Tĩnh nằm gần

lưu vực nghiên cứu có quan trắc đầy đủ các yếu tố khí tượng, với thời gian đo đạc khá dài từ 1961 – nay, với chất lượng tài liệu tốt, riêng trạm khí tượng Hương Khê gần lưu vực nghiên cứu nhất, được chọn làm trạm đại biểu để xác định các yếu tố khí tượng cho tuyến công trình Các trạm đo mưa còn lại có thời gian đo đạc không đồng đều nhau khi tính toán tiến hành kéo dài theo những trạm khí tượng có thời gian đo đạc dài Một số điểm mưa có tài liệu đo đạc không tin cậy không đưa vào tính toán, chỉ để tham khảo

Về tài liệu thủy văn: Trạm thủy văn Hương Đại nằm trên sông Ngàn

Trươi đo các yếu tố mực nước và lưu lượng từ năm 1965  1976 do Trung tâm KTTV Quốc gia quản lý Diện tích lưu vực tính đến tuyến đập Ngàn Trươi là 408km2 so với diện tích lưu vực tính đến trạm Hương Đại chênh lệch là 0,3km2

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 2-7

(khoảng 0,07%), vì vậy đề nghị sử dụng trực tiếp số liệu thủy văn trạm Hương Đại để tính toán thông số thủy văn thiết kế cho tuyến đập Ngàn Trươi

Trong báo cáo này đã sử dụng những tài liệu khí tượng thủy văn hiện có trên lưu vực nghiên cứu cũng như các lưu vực lân cận, số liệu đã được cập nhật

bổ sung đến năm 2014

Tài liệu khảo sát thuỷ văn: Để phục vụ cho tính toán thủy văn ở giai

đoạn này Công ty tư vấn xây dựng Điện 1 đã tiến hành đo đạc, khảo sát vùng tuyến công trình và vùng hồ như sau:

- Đo đạc khảo sát dòng chảy tại vị trí tuyến nhà máy vào tháng 03 năm 2015

- Các mặt cắt ngang vùng tuyến nhà máy đo từ bình đồ 1.500.

2.3 Đặc điểm khí hậu

2.3.1 Nhiệt độ không khí

Chế độ nhiệt chia thành 2 mùa rõ rệt: Mùa đông và mùa hè

Mùa đông từ tháng XII đến tháng III năm sau, tháng lạnh nhất là tháng I Biến đổi nhiệt độ mùa này giảm dần từ đồng bằng lên vùng núi, nhiệt độ trung bình tháng từ 17oC - 21oC Nhiệt độ tối thấp tuyệt đối đo được tại Hương Khê 2.6oC (tháng I-1974), Quỳ Châu là-0.5oC (tháng I-1974), Vinh 4oC (tháng I-1914)

Mùa hè từ tháng V tới tháng VIII, nhiệt độ trung bình từ 27oC  29oC, tháng nóng nhất là tháng VII Nhiệt độ tối cao tuyệt đối tại Hương Khê là 42.6oC (tháng V-1992), Vinh là 42.1oC (tháng VI-1912)

Nhìn chung, nhiệt độ bình quân năm trên toàn lưu vực biến đổi ít Để thấy

sự biến đổi nhiệt độ trong năm được ghi trong bảng sau

Bảng 2.5:Nhiệt độ không khí trung bình tháng trạm khí tượng Hương Khê

Độ ẩm trung bình năm tại Hương Khê đạt giá trị lớn nhất so với toàn lưu vực, điều này chứng tỏ lượng mưa năm tại khu vực Ngàn Trươi không nhỏ hơn

so với các vùng khác Sự biến đổi độ ẩm theo thời gian và không gian trên toàn lưu vực sông Cả xem trong bảng sau:

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 2-8

Bảng 2.6: Độ ẩm không khí tương đối trung bình tháng trạm Hương Khê

Đơn vị: % Trạm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII T.B Hương Khê 90 91 90 86 81 77 75 82 87 89 88 88 85

2.3.3 Gió

Gió hoạt động trên lãnh thổ miền Bắc nói chung và trên lưu vực sông Cả nói riêng được chia ra làm 2 mùa rõ rệt: Mùa đông hướng gió chính là Đông - Đông nam, mùa hè hướng gió chính là Tây và Tây Bắc Tốc độ gió trung bình trong các tháng mùa đông đạt 1,3  2,0 m/s, mùa hè đạt từ 1,3  3 m/s Tốc độ gió trung bình các vùng gần bờ biển lớn hơn các vùng miền núi, tại Vinh tốc độ gió bình quân năm từ 23 m/s, tại Hương Khê từ 12 m/s

Từ tháng IV đến tháng VII khối không khí ẩm vịnh Bengan tràn sang nên gây mưa lớn ở phía Tây Trường Sơn, khối không khí này sau khi vượt qua dãy Trường Sơn trở nên khô nóng và tràn vào lưu vực sông Cả trong tháng V đến tháng VIII gây nên lượng bốc hơi lớn và nhiệt độ cao Nhìn chung hàng năm có từ 5 đến 7 đợt gió Tây khô nóng và duy trì trong khoảng 30-35 ngày

mà ta thường gọi là gió “Lào”

Gió bão: Vùng đồng bằng sông Ngàn Sâu nằm gần bờ biển chịu ảnh hưởng nhiều lượng mưa bão trong năm Càng đi sâu vào đất liền lượng mưa bão càng giảm Bắt đầu từ tháng VII khi hoạt động của các hình thái thời tiết gây mưa tăng đã có nhiều cơn bão đổ bộ vào miền Bắc Việt nam trong đó có sông Ngàn Sâu - sông Cả, gây nên những trận lũ đầu mùa trên toàn lưu vực như trận lũ tháng VII/1963 và tháng VIII/1973 Vào tháng IX và X có nhiều cơn bão đổ bộ liên tiếp đã gây ra mưa lớn, hoặc khi bão suy yếu trở thành áp thấp sau đó di chuyển lên phía bắc và gặp khối không khí lạnh đã gây ra những trận mưa liên tục từ 7-10 ngày trên diện rộng với cường độ mạnh như trận mưa bão tháng IX/1978 và tháng X/1988

Tốc độ gió lớn nhất quan trắc được tại Vinh là 40 m/s trong các năm

1982, 1987, 1989, 1990, tại Tương Dương là 25 m/s xuất hiện năm 1975 Tại Hương Khê là 27 m/s xuất hiện năm 2003

Để tính tốc độ gió lớn nhất phục vụ thiết kế công trình đã sử dụng tốc độ gió lớn nhất tại trạm Hương Khê - là trạm gần tuyến công trình nhất được dùng trong tính toán thiết kế Tốc độ gió lớn nhất ứng với tần suất tại các hướng ảnh hưởng trực tiếp tới tuyến đập Ngàn Trươi được tính toán cho từng đường tần suất kết quả được trình bày ở bảng dưới

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 2-9

Bảng 2.7: Hoa gió trung bình nhiều năm tại trạm Hương Khê

I 36.31 27.95 8.96 10.90 6.67 1.14 0.77 2.50 41.11

II 32.21 34.36 10.13 12.10 6.18 1.43 0.96 1.59 33.25 III 35.98 28.69 12.81 14.29 8.26 3.47 3.04 2.49 26.94

IV 36.42 24.10 10.84 16.56 14.26 6.71 4.41 3.84 19.28

V 39.18 15.72 8.88 11.67 13.68 15.46 13.26 6.42 14.91

VI 39.20 10.47 6.34 8.19 12.25 28.57 19.17 5.40 9.60 VII 36.47 8.70 5.88 7.93 12.17 31.08 21.89 5.60 6.75 VIII 47.72 13.36 7.07 9.89 12.45 21.44 16.22 8.05 11.51

IX 50.14 22.26 13.05 9.66 10.27 5.58 5.34 8.60 25.23

X 41.96 26.33 10.54 6.61 4.13 1.69 1.73 7.25 41.71

XI 38.83 29.53 7.97 4.39 3.85 0.89 1.40 5.35 46.63 XII 40.36 30.26 6.96 7.54 4.63 0.68 0.98 3.38 45.57 Năm 39.56 22.64 9.12 9.98 9.07 9.85 7.43 5.04 26.87

Bảng 2.8: Tốc độ gió lớn nhất ứng với tần suất thiết kế trạm Hương Khê

2% 21.1 19.5 14.1 14.8 15.2 16.2 12.2 24.3 27.1 3% 19.0 17.3 12.5 13.5 14.4 15.6 11.5 22.0 24.9 4% 17.7 15.9 11.6 12.7 13.9 15.1 10.9 20.6 23.5 25% 10.3 8.6 6.5 7.8 10.2 11.4 7.2 12.4 15.2 50% 7.5 6.2 4.8 6.0 8.4 9.2 5.5 9.2 12.0

Vùng hạ du sông Hiếu và đồng bằng Quỳnh Lưu lượng mưa chỉ đạt 1600

mm Nhìn chung, mùa mưa bắt đầu từ tháng V hoặc tháng VI và kết thúc vào

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 2-10

tháng X hoặc tháng XI Mưa xảy ra vào đầu tháng V hoặc VI là nguyên nhân gây ra lũ tiểu mãn như trận lũ V-1989

Lượng mưa lớn nhất trong năm thường xảy ra khi có bão đổ bộ Lượng mưa trong cơn bão phụ thuộc vào hướng di chuyển của bão cũng như điều kiện địa hình, thường giảm từ đồng bằng lên miền núi, điển hình là cơn bão tháng X-1989 với lượng mưa ngày lớn nhất đo được ngày 11-X tại Vinh là 597 mm, Con Cuông 91.9 mm, trong khi trạm Tương Dương chỉ đạt 42.5mm Lượng mưa trong mùa mưa chiếm 80% lượng mưa năm, mùa khô chỉ chiếm 20%

Lượng mưa ngày lớn nhất trong cơn bão đạt tới 788 mm tại Đô Lương (27-IX-1978), 684 mm tại Dừa Lượng mưa 3 ngày liên tục lớn nhất đạt tới 958

mm tại Đô Lương, 809 mm tại Dừa, 749 mm tại Yên Thượng Đây là nguyên nhân gây ra những trận lũ lớn trên lưu vực sông Cả

Để thấy được biến đổi lượng mưa năm, lượng mưa tháng tại các trạm trên lưu vực sông Ngàn Sâu được ghi ở bản đồ đẳng trị lượng mưa năm hình vẽ phần phụ lục, bảng sau:

Bảng 2.9: Lượng mưa tháng trong năm tại các trạm đại biểu trên lưu vực

Lượng mưa lưu vực nghiên cứu được tính theo công thức như sau:

n i

1 i

i i tb

f

X f X

Trong đó:

n: số trạm mưa đưa vào tính toán

tính toán

fi: hệ số trọng số của trạm mưa thứ i, fi tính bằng tỷ lệ nghịch bình phương khoảng cách từ vị trí trạm mưa đến lưu vực tính toán

Ri: khoảng cách từ trạm đo mưa đến trọng tâm lưu vực

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 2-11

i i

R

R f

1 / 1

/ 1

fi = 1

Kết qủa tính được lượng mưa trung bình nhiều năm của lưu vực Ngàn

Trươi như sau: X o NTr = 3200 mm;

Sự biến đổi lượng mưa năm trên lưu vực xem bản đồ đẳng trị mưa lưu vực trong PLH 1.1

Để phục vụ cho việc tính toán xác định dòng chảy lũ thiết kế cho công trình, lượng mưa ngày lớn nhất ứng với các tần suất thiết kế được xác định theo trạm Hòa Duyệt như bảng dưới đây:

Bảng 2.10: Lượng mưa ngày lớn nhất ứng với tần suất thiết kế tại trạm

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 2-12

2.4 Các đặc trưng thủy văn

2.4.1 Dòng chảy năm

2.4.1.1 Chuẩn dòng chảy năm đến trạm thủy văn

1 Phương pháp mô hình toán

Để kéo dài tài liệu dòng chảy trạm Hương Đại báo cáo sử dụng mô hình Mike-NAM Bộ thông số của mô hình được xác định theo tài liệu lưu lượng thực đo trạm Hương Đại từ 1965 – 1976, tài liệu bốc hơi lấy theo trạm khí tương Hương Khê, tài liệu mưa lấy bình quân gia quyền hai trạm Hương Khê (0.4) và Hòa Duyệt (0.6), trong đó từ năm 1965-1970 là hiệu chỉnh mô hình, từ 1971-1975 để kiểm định mô hình

Dùng bộ thông số trên kéo dài dòng chảy trạm Hương Đại từ năm 1976 –

2014 với lượng mưa lấy theo lượng mưa trung bình hai trạm Hương Khê và Hòa Duyệt, bốc hơi lấy theo trạm Hương Khê Kết quả xác định được giá trị

dòng chảy năm trạm Hương Đại từ 1961 – 2014 là Q oHĐ = 33.7 m 3 /s

2 Phương pháp tương tự thủy văn

Hạ lưu trạm Hương Đại trên sông Ngàn Sâu có trạm thủy văn Hòa Duyệt

có diện tích lưu vực là 1880 km2 gấp 4.6 lần diện tích đến trạm thủy văn Hương Đại Trạm quan trắc mực nước liên tục từ năm 1959 đến nay, quan trắc lưu lượng từ năm 1959-1981, 1997-2014 Lựa chọn trạm thủy văn Hòa Duyệt làm trạm tương tự để khôi phục dòng chảy cho trạm thủy văn Hương Đại.Lưu

lượng đến trạm thủy văn Hòa Duyệt được khôi phục đồng bộ về thời kỳ 2014) bằng cách sử dụng mực nước thực đo của trạm Hòa Duyệt (1982-1996)

(1959-và quan hệ Q=f(H) tổng hợp thời đoạn (1978-1981; 1997-2000) để chỉnh biên

ra lưu lượng, khi chỉnh biên đã chuyển đổi cao độ trạm từ hệ cao độ giao thông (1982-1994) ra hệ cao độ Quốc Gia

Thiết lập tương quan dòng chảy trung bình năm, dòng chảy trung bình mùa lũ, dòng chảy trung bình mùa kiệt giữa hai trạm Hương Đại và Hòa Duyệt cùng thời kỳ quan trắc từ 1965-1976 cho thấy tương quan dòng chảy giữa hai trạm này rất chặt chẽ R2 = 0.9475

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 2-13

Tương quan dòng chảy: Qnăm, mùa lũ, mùa kiệt

Hương Đại ~ Hòa Duyệt

Tính toán được chuỗi dòng chảy năm đến trạm thủy văn Hương Đại đồng bộ

từ 1959-2014 Chuẩn dòng chảy năm đến trạm thủy văn Hương Đại xác

định được là Qo = 30.5 m 3/s

3 Lựa chọn kết quả tính toán

Từ kết quả tính toán chuẩn dòng chảy năm đến trạm thủy văn Hương Đại theo hai phương pháp trên nhận thấy kết quả tính toán có sai khác nhau khoảng 9.6%

- Phương pháp mô hình mưa dòng chảy áp dụng mô hình (NAM-MIKE) với mưa của Hương Khê và Hòa Duyệt có nhược điểm đây là các trạm

đo mưa gần với lưu vực của trạm thủy văn Hương Đại (do trong lưu vực không có trạm quan trắc mưa)

- Phương pháp tương tự thủy văn với trạm Hòa Duyệt làm trạm tương tự đáp ứng được đủ điều kiện trạm tương tự Tài liệu dòng chảy của trạm Hòa Duyệt là thực đo

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 2-14

Từ các nguyên nhân trên kiến nghị sử dụng kết quả dòng chảy của trạm Hương Đại khôi phục theo trạm Hòa Duyệt, chuẩn dòng chảy năm đến trạm

thủy văn Hương Đại là: Qo = 30.5 m 3 /s

2.4.1.2 Dòng chảy năm thiết kế

Chuẩn dòng chảy năm đến tuyến đập công trình thủy điện Ngàn Trươi chính bằng chuẩn dòng chảy năm của trạm thủy văn Hương Đại, vì vị trí trạm thủy văn trùng với vị trí tuyến công đập công trình thủy điện (F = 408 km2)

Bảng 2.12: Kết quả tính dòng chảy năm tuyến đập và nhà máy thủy

Từ kết quả tính toán chuỗi dòng chảy tháng năm cho tuyến Ngàn Trươi, tiến hành phân mùa dòng chảy theo chỉ tiêu “vượt trung bình trong đa số trường hợp”

Mùa lũ trên sông Ngàn Trươi tính đến tuyến công trình Ngàn Trươi được bắt đầu từ tháng IX và kết thúc vào tháng XI, mùa kiệt bắt đầu từ tháng XII và kết thúc vào tháng VIII năm sau, chi tiết xem phần phụ lục PLB 4.2

Trên cơ sở chuỗi dòng chảy bình quân năm tính đến tuyến đập Ngàn Trươi tiến hành tính toán và vẽ đường tần suất theo luật phân phối Pierson 3, các đặc

trưng dòng chảy năm thiết kế được trình bày trong bảng dưới

Bảng 2.13: Đặc trưng dòng chảy năm thiết kế tại các tuyến công trình

Ngàn Trươi

(km2)

Qo (m3/s) Cv Cs

Qp% (m3/s)

Ngàn Trươi 408 30.5 0.33 1.5Cv 43.7 29.7 23.4 22.0 18.3

2.4.1.4 Đường duy trì lưu lượng trung bình ngày đêm

Từ kết quả tính toán dòng chảy tháng tuyến đập Ngàn Trươi, mượn mô hình phân phối dòng chảy ngày của trạm Hương Đại, xác định được dòng chảy ngày tại tuyến Ngàn Trươi Từ đó xác định được duy trì lưu lượng trung bình ngày tuyến Ngàn Trươi Kết quả tính toán trình bày bảng sau:

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 2-15

Bảng 2.14: Tọa độ đường duy trì lưu lượng trung bình ngày đêm

2.4.2 Dòng chảy lũ

2.4.2.1 Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế

Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế tại tuyến công trình Ngàn Trươi được tính theo các phương pháp sau:

1) Phương pháp Xokolopski

Công thức có dạng:

ng l

o tp

T

F f H H

Htp - lượng mưa thời đoạn thiết kế được xác định theo hệ số triết giảm mưa với lượng mưa ngày max thiết kế lấy theo trạm khí tượng Hương Khê và Hòa Duyệt

Ho - lớp nước tổn thất ban đầu

f - hệ số hình dạng lũ (lấy theo thực đo trạm Hương Đại có f = 0.9)

Qng - lưu lượng nước ngầm (lấy bằng 0)

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 2-16

Tl - thời gian lũ lên

L - chiều dài sông tính đến cửa ra tính đến tuyến nghiên cứu

Vmax - vận tốc bình quân lớn nhất ở cửa ra

2) Phương pháp triết giảm

Lưu lượng lũ ứng với các tần suất lũ thiết kế tại các tuyến công trình được tính theo công thức triết giảm mô đuyn đỉnh lũ từ trạm thuỷ văn Hương Đại, Hòa Duyệt và Sơn Diệm, công thức có dạng như sau:

n

a mpa mp

F

F Q Q

Qmp: là lưu lượng đỉnh lũ tuyến công trình ứng với tần suất P%

Qmpa: là lưu lượng đỉnh lũ của trạm tương tự ứng với tần suất P%

F, Fa: tương ứng là diện tích lưu vực tuyến công trình và trạm tương tự n: là hệ số triết giảm mô đuyn đỉnh lũ của khu vực

Trong đó hệ số triết giảm n lấy bằng 0,452 cho vùng nghiên cứu, được xác định theo Atlats

Tổng hợp các kết quả tính lưu lượng lũ thiết kế tại tuyến đập Ngàn Trươi theo các phương pháp được trình bày trong bảng sau

Bảng 2.15: Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế tính đến tuyến đập Ngàn Trươi theo

các phương pháp

(km2)

Qp% (m3/s) 0,1% 0.5% 1% 10%

Triết giảm

TV Sơn Diệm 790 10229 6935 5766 2766 Ngàn Trươi (theo Sơn Diệm) 408 7121 4828 4015 1926

TV Hương Đại 408 6269 4438 3755 1919

TV Hòa Duyệt 1880 9354 6835 5908 3255 Ngàn Trươi (theo Hòa Duyệt) 408 4049 2959 2558 1409 Xocolopski Ngàn Trươi (theo Hương Khê) 408 6288 4906 4362 2697

Ngàn Trươi (theo Hòa Duyệt) 408 7104 5331 4645 2709

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 2-17

đủ đảm bảo để tính dòng chảy lũ cho lưu vực Ngàn Trươi

Phương pháp tính theo công thức Xokolopski từ mưa một ngày lớn nhất trạm trạm Hương Khê và Hòa Duyệt cập nhật được đầy đủ tài liệu mưa đến hiện tại Trạm Hòa Duyệt gần với vị trí tuyến công trình Ngàn Trươi hơn nên

để an toàn cho công trình, kiến nghị chọn phương pháp Xôkôlopski từ mưa 1 ngày lớn nhất trạm Hòa Duyệt để đưa vào tính toán thiết kế

Kết quả lựa chọn tính lũ thiết kế cho các tuyến công trình được trình bày ở trong bảng 4.4 Chi tiết xem trong phần phụ lục PLB 4.4-4.7 và PLH 4.2-4.5

Bảng 2.16: Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế tại các tuyến công trình TĐ Ngàn Trươi

Tuyến công trình (F km2) Lưu lượng lũ thiết kế (Qp % m3/s)

2.4.2.2 Tổng lượng lũ thiết kế

Sử dụng tài liệu trích lũ trạm thủy văn Hương Đại, tính tổng lượng lũ 1, 3,

5, ngày lớn nhất của trận lũ điển hình trong năm Tính tương quan đỉnh lượng, các quan hệ này đều có hệ số tương quan tương đối tốt, các phương trình tương quan có dạng như sau (xem phụ lục PLH 4.6):

Tập 2.1: Báo cáo chính –Phần xây dựng 2-18

Bảng 2.17: Tổng lượng lũ thiết kế tại tuyến Ngàn Trươi

1 Tổng lượng phù sa hàng năm (tấn/năm)

W

(ll là tỷ trọng phù sa lơ lửng = 1,182 tấn/m3)

dd

 (dđ là tỷ trọng phù sa di đẩy = 1,554 tấn/m3)

Kết quả tính toán phù sa thể hiện trong bảng dưới