Thiết kế thuỷ điện ngòi phát PA2

Phương pháp lưu vực tương tự Với phương pháp năm lưu lượng điển hình, từ kết quả phân phối dòng chảy ở bảng 1.7 tính cho các tần suất đảm bảo với các nhóm mô hình phân phối ứng với các n

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự cố gắng của bản thân và được sự hướng dẫn nhiệt tình, khoa học của thầy giáo Th.S Lê Đình Phát – Bộ môn Kết Cấu Công Trình – Trường Đại Học Thuỷ Lợi, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình Với đề tài “ Thiết kế thuỷ điện Ngòi Phát phương án 2 ”– huyện Bát Xát tỉnh Lào Cai

Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là một dịp tốt để em có điều kiện hệ thống lại kiến thức đã được học trong 4,5 năm tại trường, giúp em biết cách áp dụng lý thuyết

đã được học vào thực tế và làm quen với công việc của một kỹ sư ngành Kỹ thuật Công trình Những điều đó đã giúp em có thêm hành trang kiến thức chuyên ngành

để chuẩn bị cho tương lai và giúp em đỡ bỡ ngỡ khi bước vào nghề với công việc thực tế của một kỹ sư thuỷ lợi sau này

Đồ án đã đi vào sử dụng tài liệu thực tế công trình thuỷ lợi, (Công trình thuỷ điện Ngòi Phát), vận dụng tổng hợp các kiến thức đã học Mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng nhưng do điều kiện thời gian hạn chế nên trong đồ án em chưa giải quyết được đầy đủ và sâu sắc các trường hợp trong thiết kế cần tính, mặt khác do trình độ và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên trong đồ án không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo giúp cho đồ án của em được hoàn chỉnh hơn, chính xác hơn, giúp cho kiến thức chuyên môn của em được hoàn thiện

Để đạt được kết quả này em đã được các thầy các cô trong trường ĐHTL, từ các thầy các cô ở các môn học cơ sở đến các thầy các cô ở các môn chuyên ngành dạy bảo tận tình, truyền đạt tất cả những tâm huyết của mình cho em được có ngày trở thành một kỹ sư thực thụ Em xin chân thành cảm ơn các thầy các cô

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô giáo trong bộ môn Kết Cấu Công Trình, bộ môn Thủy Công đặc biệt là thầy giáo Th.S Lê Đình Phát đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện để em hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày tháng năm 20

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI, ĐẬP DÂNG NGÒI

PHÁT 1

1.1 Vị trí địa lí, nhiệm vụ công trình 1

1.1.1 Vị trí địa lí 1

1.1.2 Nhiệm vụ của công trình 1

1.2 Các điều kiện tự nhiên 1

1.2.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo 1

1.2.2 Đặc điểm khí tượng, thuỷ văn, môi trường 2

a Đặc điểm khí tượng 2

1.2.3 Đặc điểm thuỷ văn, môi trường 4

a Thuỷ văn 4

1.2.4 Đặc điểm địa chất 7

a Tổng quát về cấu tạo địa chất 7

b Địa chất thuỷ văn 7

1.2.5 Điều kiện vật liệu xây dựng địa phương 8

a Vật liệu đất 8

b Vật liệu đá 9

c Vật liệu cát sỏi 10

1.3 Điều kiện dân sinh kinh tế 10

1.3.1 Điều kiện dân sinh, kinh tế khu vực và vùng hồ 10

a Điều kiện dân sinh 10

b Tình hình phát triển kinh tế 11

1.3.2 Về giáo dục văn hoá 11

1.4 Tính cấp thiết, điều kiện thuận lợi khó khăn khi thực hiện công trình 11

1.5 Mục tiêu, nhiệm vụ công trình 13

1.6 Tóm tắt quy mô công trình 14

CHƯƠNG 2: BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 15

2.1 Tuyến công trình đầu mối 15

2.1.1 Xác lập tuyến công trình đầu mối 15

a Nguyên tắc chọn tuyến công trình 15

b Phân tích giải pháp phương án tuyến I 15

c Phân tích giải pháp phương án tuyến II (Tuyến đập giữa) 16

d Phân tích giải pháp phương án tuyến III (Tuyến hạ lưu) 17

2.1.2 Phân tích kết luận giải pháp lựa chọn tuyến 18

a Tuyến đập I 19

b Tuyến đập II (tuyến đập giữa) 19

c Tuyến đập III 19

d Kết luận 21

2.2 Bố trí công trình và các thông số hồ chứa 21

2.2.1 Bố trí tổng thể dự án 21

2.2.2 Vị trí tuyến đập 22

a Vị trí tuyến đập 22

b Hình thức tuyến đập 23

2.2.3 Hình thức tràn xả lũ 24

a Vị trí tuyến tràn 24

b Hình thức tuyến tràn 24

2.2.4 Tuyến năng lượng 25

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC MỰC NƯỚC 26

3.1 Mục đích 26

3.2 Xác định các thông số hồ chứa 26

3.2.1 Mực nước dâng bình thường 26

3.2.2 Xác định mực nước chết 26

a Khái niệm 26

b Ý nghĩa 27

3.3 Xác định cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế 28

3.3.1 Cấp công trình 28

3.3.2 Các chỉ tiêu thiết kế 29

3.3.3 Các hệ số tính toán 29

3.4 Tính toán điều tiết lũ 30

3.4.1 Mục đích 30

3.4.2 Nội dung tính toán 30

a Chọn hình thức tràn 30

b Phương pháp tính toán 30

3.4.3 Tính toán cụ thể 33

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ ĐẬP DÂNG 34

4.1 Mục đích 34

4.2 Thiết kế sơ bộ đập dâng 34

4.2.1 Số liệu thiết kế 34

4.2.2 Chiều cao mặt cắt cơ bản H 35

4.2.3 Chiều rộng đáy đập B 35

4.3 Thiết kế mặt cắt kinh tế 37

4.4 Xác định mặt cắt thực dụng 37

4.4.1 Cao trình đỉnh đập 37

4.4.2 Bề rộng đỉnh đập 40

4.4.3 Bố trí hành lang 40

a Tác dụng của các hành lang 40

b Kích thước của hành lang 40

c Bố trí các hành lang 41

4.4.4 Tính toán màn chống thấm 42

a Xác định các thông số của màn chống thấm: 42

b Chiều sâu phụt vữa S1 42

c Chiều dày màn chống thấm 42

d Vị trí màn chống thấm 43

e Kiểm tra trị số của 1 43

4.5 Tính toán ổn định 44

4.5.1 Mục đích và nguyên tắc kiểm tra 44

a Mục đích 44

b Nguyên tắc kiểm tra 44

c Phân tích các khả năng mất ổn định 44

4.5.2 Trường hợp tính toán 45

4.5.3 Phương pháp tính toán 45

a Công thức tính toán và sơ đồ kiểm tra 45

b Trường hợp 1 47

c Trường hợp 2 51

4.6 Phân đoạn đập và cấu tạo khớp nối 56

4.6.1 Phân đoạn đập 56

4.6.2 Cấu tạo khớp nối 56

b Thoát nước cho nền và thân đập 56

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ ĐẬP TRÀN 58

5.1 Mặt cắt thực dụng 58

5.1.1 Hình thức, vị trí quy mô công trình 58

5.1.2 Mục đích thiết kế và các yêu cầu đối với đập tràn 58

a Mục đích thiết kế đập tràn: 58

b Tài liệu thiết kế 58

5.2 Thiết kế mặt cắt đập tràn 58

5.2.1 Tọa độ mặt tràn 58

5.2.2 Mặt cắt tràn cửa van 59

5.3 Tính toán thủy lực đập tràn 59

5.4 Tính toán tiêu năng 61

5.4.1 Mục đích tính tiêu năng 61

5.4.2 Lựa chọn hình thức tiêu năng 61

5.4.3 Xác định lưu lượng tính toán tiêu năng 62

5.4.4 Tính toán kích thước bể tường 63

5.5 Cấu tạo chi tiết 65

5.5.1 Cầu giao thông 65

5.5.2 Cầu thả phai 65

5.5.3 Cửa van 65

5.5.4 Trụ pin 69

5.5.5 Tường phân dòng 70

5.5.6 Phân đoạn đập và cấu tạo khớp nối 70

5.5.7 Bố trí hành lang và thiết bị thoát nước 70

5.6 Tính toán ổn định đập tràn 70

5.6.1 Mục đích và nguyên tắc kiểm tra 70

a Mục đích 70

b Nguyên tắc kiểm tra 70

5.6.2 Trường hợp tính toán 71

a Trường hợp 1: 71

b Trường hợp 2 77

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ CỬA LẤY NƯỚC 81

6.1 Mục đích thiết kế cửa lấy nước 81

6.2 Thiết kế cửa lấy nước 81

6.2.1 Tài liệu thiết kế 81

6.2.2 Nguyên tắc thiết kế cửa lấy nước 81

a Thiết kế cửa lấy nước 82

b Lưới chắn rác 83

c Cửa van sửa chữa 83

d Cửa van vận hành 84

e Thiết bị nâng hạ 84

f Các thiết bị khác 84

6.2.3 Bố trí cửa lấy nước 84

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN KẾT CẤU TƯỜNG 85

7.1 Mục đích và các trường hợp tính toán 85

7.1.1 Mục đích 85

7.1.2 Trường hợp tính toán 85

7.1.3 Tài liệu tính toán 85

a Chỉ tiêu đất đắp 85

b Chỉ tiêu của vật liệu làm tường 85

7.2 Tính toán ổn định tường 86

7.2.1 Mục đích 86

7.2.2 Bố trí kết cấu tường 86

7.2.3 Các lực tác dụng lên công trình 87

7.2.4 Kiểm tra ứng suất nền 89

7.2.5 Kiểm tra ổn định trượt phẳng của tường 90

7.2.6 Kiểm tra ổn định lật của tường 90

7.3 Tính toán xác định nội lực tường chắn đất bằng phương pháp dầm trên nền đàn hồi 91

7.3.1 Mục đích tính toán 91

7.3.2 Trường hợp tính toán 91

7.3.3 Tính toán nội lực 91

a Nội lực trong bản mặt 91

b Nội lực trong bản đáy 95

c Nội lực trong thành chống 99

7.4 Tính toán nội lực bằng phần mềm Sap2000 101

7.4.1 Mục đích tính toán 101

7.4.2 Giới thiệu phần mềm Sap2000 101

7.4.3 Nội dung tính toán 102

a Xây dựng mô hình tính toán 102

7.4.4 Kết quả tính toán 105

7.5 Tính toán và bố trí cốt thép 113

7.5.1 Các thông số tính toán (tra giáo trình Kết cấu BTCT) 113

7.5.2 Công thức cơ bản 114

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI, ĐẬP DÂNG

NGÒI PHÁT 1.1 Vị trí địa lí, nhiệm vụ công trình

1.1.1 Vị trí địa lí

Công trình thủy điện Ngòi Phát dự kiến xây dựng trên Ngòi Phát huyện Bát Xát tỉnh

Lào Cai Toàn bộ công trình nằm trên bờ hữu sông Ngòi Phát thuộc hai xã Bản Xèo

và Bản Vược huyện Bát Xát Toạ độ địa lí của công trình: Từ 103045’ đến 103047’

kinh độ đông và từ 22033’ đến 22036’ vĩ độ Bắc

Ngòi Phát là một nhánh nằm phía hữu ngạn sông Hồng thuộc tỉnh Lào Cai Ngòi

Phát bắt nguồn từ hai huyện Phong Thổ tỉnh Lai Châu và huyện Bát Sát tỉnh Lào

Cai từ trên cao độ 3000m chảy theo hướng chính Tây Nam – Đông Bắc đổ ra sông

Hông ở cao độ 100m giữa 2 xã Cốc Mì và Bản Vược (Huyện Bát Sát) Cách thị xã

Lào Cai 25 Km về hướng Tây Bắc

Giáp với lưu vực Ngòi Phát có sông Nậm Mu ở phía Tây, lưu vực Ngòi Đun ở phía

Nam và sông Hồng ở phía Bắc và phía Đông

Diện tích toàn bộ khu vực Ngòi Phát là 485km2, tính đến tuyến đập là 398km2

Chiều dài dòng tính từ nguồn tới cửa sông là 37,5Km đến tuyến đập là 26,5Km và

đến nhà máy xấp xỉ 33Km

1.1.2 Nhiệm vụ của công trình

Cung cấp điện năng cho khu vực Lào Cai qua lưới điện quốc gia để cải thiện chất

lượng điện và theo biểu đồ điều độ do Tổng công ty điện lực Việt Nam (EVN) yêu

cầu

Bảng 1.1 Thông số điện cần dung phục vụ sản xuất

2 Công suất đảm bảo ứng với P = 90% MW 8,7

3 Điện lượng trung bình nhiều năm E0 triệu KWh 179,38

1.2 Các điều kiện tự nhiên

1.2.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo

Khu vực Dự án nằm trong vùng núi cao, phân cắt mạnh, thuộc sườn phía ĐB của

dãy Hoàng Liên Sơn Đỉnh cao nhất trong vùng có cao độ +2829 nằm cách vị trí

phương án 2

tuyến đập khoảng 19 km về phía TB Từ đỉnh này, địa hình thấp dần về phía ĐB và

ĐN, cao độ giảm dần về phía bờ phải suối Ngòi Phát và hạ thấp dần xuống đến

+100  +130 dọc theo bờ phải sông Hồng

Nhìn chung, địa hình khu vực dự án có đặc điểm chung là các sườn núi có độ dốc

lớn, từ 30045o, nhiều chỗ vách gần như dựng đứng Chạy dọc phía bờ phải suối

Ngòi Phát là dãy núi Po Sen với đỉnh cao nhất có cao trình +1575, với các sườn có

độ dốc lớn đổ về phía suối Ngòi Phát

Hình thái địa hình phản ánh rõ nét đặc điểm cấu tạo địa mạo và địa chất:

Các dãy núi dạng sống trâu, có sườn dốc khoảng 30400 thường được hình thành

trên các loại đá magma như granit, granodiorit thuộc hệ tầng Posen:

Các dạng địa hình với sự thay đổi đột ngột về cao độ tạo nên các cánh đồng nhỏ,

dốc xoải đi liền với các vách đá rất dốc hoặc dựng đứng chỉ gặp trên đá vôi, đá

đôlômit hoặc đá hoa của hệ tầng Sa Pa

Địa hình sườn núi dạng răng cưa gặp ở phía bên trái vùng tuyến đập Ngòi Phát đặc

trưng cho đá phiến thuộc hệ tầng Lũng Pô

Địa hình bị phân cắt mạnh bởi hệ thống suối, nhánh trong lưu vực suối Ngòi Phát và

suối Làng Ho Các suối chính có hướng chảy TN-ĐB và đổ ra sông Hồng Các suối

nhánh có hướng chảy phổ biến TB-ĐN hoặc ĐN-TB, tạo nên một mạng lưới tiêu

thoát nước gần vuông góc với hướng suối chính

Tuyến FLV (Km2) LS (Km2) JS (%o) JĐ (%o)

 Lưới trạm khí tượng thủy văn:

Trên lưu vực sông Hồng vùng Lào Cai là vùng có khá dày trạm quan trắc khí

tượng thủy văn như Lào Cai, SaPa, Bát Xát, Ô Quý Hồ, SaPả, Cốc San, Tà Thàng

nhưng trên lưu vực Ngòi Phát chỉ có trạm đo mưa Mường Hum (22 năm) và Ô Quý

Hồ (31năm đo đạc), không có một trạm thủy văn nào

Do đặc điểm địa hình và vị trí địa lý của vùng núi cao Ngòi Phát đã tạo ra

những nét khác biệt về khí hậu của lưu vực so với các vùng khác ở Tây Bắc Từ

tháng XI đến tháng IV năm sau trong lưu vực này thời tiết khô, đôi khi có mưa Từ

tháng V đến tháng X là mùa mưa Mưa lớn nhất thường xảy ra vào tháng VII, VIII

Lượng mưa mùa mưa chiếm hơn 75% lượng mưa năm

Nhìn chung lưu vực Ngòi Phát nằm trong vùng chuyển tiếp từ vùng Đông

Bắc sang vùng Tây Bắc, ở thượng nguồn là vùng núi cao chịu ảnh hưởng của khí

hậu ôn đới, còn ở hạ lưu địa hình thấp chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió

mùa

- Nhiệt độ không khí:

Nhiệt độ trung bình tháng của không khí từ 15,2 đến 21,8 0C

Tháng nóng nhất là tháng 12 Nhiệt độ cao nhất tuyệt đối trong thời kỳ quan trắc là

410C Nhiệt độ thấp nhất tuyệt đối là -3,20C

Độ ẩm không khí:

Độ ẩm trung bình tháng trong năm của không khí thay đổi không lớn, từ

8587% và cao nhất là 100%

- Mưa:

Nằm trong vùng nhiệt đới, lưu vực Ngòi Phát chịu ảnh hưởng lớn của gió

mùa Tây Nam nên chia làm hai mùa rõ rệt, mùa mưa trùng với gió mùa tây nam từ

tháng 6 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 5

Kết quả xác định chọn lượng mưa trung bình nhiều năm của lưu vực Ngòi

Phát tính đến tuyến đập là Xo = 2380mm

- Gió:

Hướng gió thịnh hành là hướng Tây và Tây Nam - Bằng phương pháp thống

kê đã tính toán tốc độ gió lớn nhất theo 8 hướng

Bảng 1.2 Tốc độ gió 8 hướng ứng với tần suất P% ở trạm SaPa

phương án 2

Do độ ẩm không khí trên lưu vực cao, nên lượng bốc hơi trong lưu vực

không lớn Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm từ mặt nước được xác định theo số

liệu quan trắc của trạm khí tượng Lào Cai như sau:

Bảng 1.3 Tổn thất bốc hơi mặt nước khu vực Ngòi Phát (mm)

Trong lưu vực Ngòi Phát không có trạm thuỷ văn nên đã áp dụng nhiều

phương pháp tính toán cho trường hợp không có tài liệu

Các kết quả tính toán dòng chảy năm theo phương pháp quy định trong Quy phạm

Thuỷ Lợi QPTL C6 – 77 và các kết quả khôi phục số liệu theo mô hình TANK của

Nhật và mô hình HEC của Hoa Kỳ có thể tóm tắt như sau:

Bảng 1.4 Kết quả tính dòng chảy năm đến tuyến đập

Phương pháp Qo (m3/s) Mo (l/s/Km2) Hệ số Cv Hệ số Cs QP90% (m3/s)

Qua phân tích thấy rằng phương pháp tính toán theo quy phạm đã dựa trên

phân tích quy luật hàng loạt các đặc trưng khí tượng thuỷ văn của lưu vưc Kết quả

tin cậy có thể chọn làm kết quả tính toán

Để đảm bảo tính logic và có sự phân phối mang tính bất lợi đã sử dụng hệ số

phân phối của lưu lượng trung bình ứng với ba nhóm năm nước lớn, nước trung

bình và ít nước từ những năm điển hình đã chọn của trạm Tà Thàng tính cho Ngòi

Phát

Bảng 1.6 Lưu lượng bình quân tháng ứng với tần suất P% tại tuyến đập

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

Phương pháp năm lưu lượng điển hình

Phương pháp lưu vực tương tự

Với phương pháp năm lưu lượng điển hình, từ kết quả phân phối dòng chảy

ở bảng 1.7 tính cho các tần suất đảm bảo với các nhóm mô hình phân phối ứng với

các nhóm tần suất, từ đó lập đường duy trì lưu lượng với tần suất 90% tại tuyến đập

Ngòi Phát Phương pháp này cho kết quả tính toán hợp lý hơn Qua đó xác định

được lưu lượng đảm bảo với tần suất P = 90% là 4,2m3/s

Dòng chảy lũ

Để xác định lưu lượng lớn nhất tại tuyến công trình, trong tính toán đã sử

dụng nhiều phương pháp để có kết quả đối chứng so chọn, kết hợp với số liệu điều

tra lũ để kiểm nghiệm Kết quả tính đỉnh và tổng lượng lũ thiết kế được ghi trong

Lưu lượng lớn nhất về mùa cạn để phục vụ công tác dẫn dòng thi công được

xác định từ lưu lượng lớn nhất của trạm Tà Thàng chuyển về tuyến công trình Kết

Qua phân tích đã dựa vào số liệu của trạm thuỷ văn Tà Thàng để tính cho

công trình Ngòi Phát như sau:

Độ đục phù sa lơ lửng bình quân  = 244 g/m3

Lưu lượng bùn cát lơ lửng Ro = Qo. (Kg/s)

Trong đó:

Qo = 18,0 m3/s: lưu lượng trung bình năm của Ngòi Phát

Tỷ lệ chất di đẩy so với chất lơ lửng lấy bằng 0,30

Tỷ trọng chất lơ lửng 1 = 0,8 T/m3

Tỷ trọng chất di đẩy 2 = 1,4 T/m3

Kết quả tính toán phù sa tại tuyến đập:

Khối lượng phù sa hằng năm : 202,81.103 m3

Khối lượng phù sa lơ lửng hằng năm : 173,13.103m3

Khối lượng phù sa di đẩy hằng năm : 29,68.103m3

Xây dựng các đường quan hệ giữa mực nước và lưu lượng

Đường quan hệ Q ~ f(H) của sông tại tuyến đập và nhà máy được xây dựng

vào công thức: Q =

n 1

..R2/3.J1/2

Trên cơ sở mặt cắt ngang sông, số liệu điều tra vết lũ và độ dốc mặt nước

Hệ số nhám n được xác định qua khảo sát bề mặt lòng sông, tra bảng và có

tham khảo hệ số nhám của trạm thủy văn Cốc San

Độ dốc mặt nước J ổn định trong mùa cạn và qua khảo sát thực địa trước lũ

1.2.4 Đặc điểm địa chất

a Tổng quát về cấu tạo địa chất

Công trình thủy điện Ngòi Phát nằm trong vùng có cấu trúc địa chất cổ cấu

thành bởi các đá biến chất động lực có nguồn gốc chủ yếu từ các xâm nhập magma

cổ, các trầm tích lục nguyên và carbonat biến chất khu vực

Phủ lên toàn bộ đá gốc là các trầm tích đệ tứ bao gồm các lớp mỏng cát cuội

sỏi hoặc á sét lẫn cuội sỏi có nguồn gốc Aluvi gặp tại các thềm sông nhỏ hai bên

suối Ngòi Phát và các tích tụ nguồn gốc eluvi, deluvi tại sườn và chân dốc Các lớp

này có diện tích phân bố hẹp và bề dày nhỏ

 Tại lòng suối gặp lớp đá tảng và cát cuội sỏi (lớp 1), bề dày từ 0,3 đến 1 m

 Tại thềm suối là lớp phủ đệ tứ, nguồn gốc Aluvi (lớp 2) phân bố từ cao

trình +425 đến +428, chủ yếu ở bờ phải suối hạ lưu Bản Xèo và Ngòi Phát và bên

bờ trái, ngay thượng lưu cầu treo Thành phần lớp này là cát cuội sỏi ở phía dưới là

sét pha, màu vàng ở phía trên với bề dày tổng cộng 4 - 5m

 Lớp phủ eluvi - deluvi (lớp 3) phân bố sườn đồi từ cao trình +428 trở lên,

có thành phần sét pha lẫn dăm sạn màu nâu, nâu xám đến tối, bề dày từ 2 - 4 m

Ranh giới giữa đá phiến thuộc hệ tầng Lũng Pô và đá hoa thuộc hệ tầng SaPa

như dự đoán là một đứt gãy phá huỷ kiến tạo số 1 chạy theo hướng TB - ĐN

b Địa chất thuỷ văn

Nước mặt

Hệ thống sông suối chính trong vùng nghiên cứu là các suối Ngòi Phát, Nam

Gia Ho và các nhánh của chúng, trong đó lưu vực Ngòi Phát là lớn nhất, bao phủ

một diện tích khoảng 450 km2 Do đó, suối Ngòi Phát tuy độ dốc dòng chảy lớn, bề

mặt có độ che phủ nhất định và các loại đất đá nền có độ thấm nước yếu, trừ một số

diện tích nhỏ có phân bố đá vôi, đá hoa và đôlômit, nước mặt cũng tương đối dồi

dào Vào mùa khô, lưu lượng cơ bản của suối Ngòi Phát tại vùng tuyến đập vào

khoảng trên dưới 15-16 m3/s

phương án 2

Kết quả phân tích hoá lý mẫu nước suối Ngòi Phát trong khu vực dự án cho

thấy nước suối thuộc loại bicácbonát canxi có tính xâm thực yếu

Nước ngầm

Nước ngầm được chứa chủ yếu trong đới đá phong hoá hoặc trong đá vôi nứt nẻ và

trầm tích Đệ tứ Vào mùa khô, điểm lộ nước ngầm cao nhất gặp thượng nguồn suối

Bản Xèo, một nhánh của suối Ngòi Phát ở cao trình khoảng +500+505, các mạch

suối nhỏ khác gặp tại sườn phía Tây Bắc của dãy Po Sen thường ở cao trình

+450+470 Trong khi vào mùa mưa, các vết lộ nước tại thượng lưu vai phải tuyến

đập và dọc theo tuyến tuynel gặp ở cao trình trên +500 Nguồn cung cấp nước chính

cho nước ngầm là nước mưa

Kết quả phân tích hoá lý 03 mẫu nước dưới đất lấy từ các hố khoan NP1,

NP2 và NP3 tại khu vực tuyến đập cho thấy nước ngầm gặp trong khu vực đều

thuộc loại bicácbonát canxi có tính xâm thực yếu

Động đất, tân kiến tạo

Cho đến nay chưa có nghiên cứu chuyên ngành đánh giá động đất và tân kiến

tạo trong khu vực dự án Theo sơ đồ phân bố động đất và tân kiến tạo vùng miền

Bắc lãnh thổ Việt Nam, khu vực dự án nằm trong vùng có phát sinh động đất cao

nhất là Mmax=5.5 độ Richter, Iomax=7 (MSK-64)

Nằm bên bờ phải suối Ngòi Phát, từ ngã ba suối Bản Xèo đổ vào suối Ngòi

Phát đến đầu cầu treo Đây là một bậc thềm của suối Ngòi Phát có chiều dài khoảng

300m và chiều rộng trung bình 70m Cao độ mặt đất thiên nhiên thay đổi từ +426

đến +428 Phạm vi này chưa có hố đào khảo sát vì vào thời điểm khảo sát, đây là

ruộng lúa nước đang canh tác

Mỏ đất số 2

Nằm trên sườn đồi dốc thoải chạy dọc theo bờ phải suối Ngòi Phát, từ cầu

treo xuôi về hạ lưu dài khoảng 300m, rộng khoảng 50-60m Cao độ mặt đất thiên

nhiên thay đổi từ +428 đến +435 Phạm vi này được khảo sát kết hợp với các hố đào

tại phương án vị trí đập số 2

Loại đất chính là sét trung đến sét nhẹ, mầu nâu, dẻo đến dẻo cứng, chứa ít

dăm sạn đá hoa, đá phiến nhỏ, nguồn gốc eluvi-deluvi, bề dày 2m đến 5m, trung

bình 3m Đất này làm vật liệu đắp đập rất phù hợp

Khối lượng đất dự tính ở cấp C2 là: 45.000m3

Mỏ đất số 3

Nằm bên bờ trái suối Ngòi Phát, dài khoảng 360m (từ cầu treo về thượng lưu

và hạ lưu mỗi chiều khoảng 180m), rộng khoảng 100m Mặt đất thiên nhiên thay đổi

từ +430 đến +436 Phạm vi này đã được khảo sát bằng 4 hố đào (VL1 đến VL4)

Loại đất chính ở đây là sét pha nhẹ, màu vàng, nâu vàng chứa nhiều cát cuội

sỏi nhỏ, nguồn gốc hỗn hợp aluvi-deluvi, bề dày thay đổi từ 1,5m đến 4,0m, trung

bình 2,0m Phần dưới cùng thường là cát cuội sỏi đáy thềm Đất này chưa nhiều cát

sạn sỏi, chỉ nên dùng làm vật liệu đắp gia tải hoặc đắp phần không yêu cầu chống

thấm cao

Khối lượng đất dự tính ở cấp C1 là: 72.000m3

Mỏ đất số 4

Nằm trên quả đồi trọc bên bờ trái suối Ngòi Phát, tại ngã ba suối Bản Xèo đổ vào

suối Ngòi Phát Hiện tại đây là rẫy của dân và nằm trên MNDBT của hồ chứa sau

này Phạm vi này đã được khảo sát bằng 5 hố đào (VL5 đến VL9) và đã lấy một số

mẫu đất để thí nghiệm

Khối lượng đất dự tính ở cấp C1 là: 300.000m3

b Vật liệu đá

 Tại vùng tuyến đập

Dự định khai thác đá tại hai điểm:

+ Mỏ thứ nhất tại núi đá vôi nằm bên trái đường từ Lào Cai vào Bản Xèo,

cách vị trí đập dâng khoảng 6 km Loại đá là đá vôi màu xám sáng, phân lớp dày

thuộc phụ hệ tầng Sa Pa trên Đá tạo thành vách núi rất dốc gần như dựng đứng Trữ

lượng đá lớn Vị trí này nằm gần đường giao thông, điều kiện khai thác và vận

chuyển thuận lợi

sư phương án 2

+ Mỏ thứ hai nằm tại sườn núi Po Sen, bên phải đường từ Lào Cai vào Bản Xèo, cách vị trí đập dâng khoảng 10 km Loại đá là đá granitơgnai màu xám xẫm đến xám sáng, bị phân phiến nhẹ thuộc phức hệ Po Sen, đá lộ ra dạng khối tảng lớn rải rác Lớp phủ dự đoán dày 1-3m Trữ lượng đá lớn Vị trí này nằm gần đường giao thông, điều kiện khai thác thuận lợi nhưng khoảng cách vận chuyển đến công trình tương đối lớn

 Tại vùng nhà máy

Dự định khai thác tại hai điểm:

+ Mỏ thứ 3 nằm bên bờ phải suối Ngòi Phát, cách vị trí nhà máy khoảng 1km

về hạ lưu Loại đá là đá granit, granitơgnai thuộc phức hệ Po Sen Đá lộ ra thành khối lớn, cao 7-10m, lớp phủ dày 1-3m Trữ lượng đá ước tính vài chục nghìn mét khối

+ Mỏ thứ 4 nằm bên bờ phải suối Ngòi Phát, cách vị trí nhà máy khoảng 400m về thượng lưu Tại điểm này đá granitơgnai phong hoá nhẹ đến vừa lộ ra rải rác tại chân đồi ở cao trình khoảng +140 đến +150 Lớp phủ dày 3-5m Trữ lượng

đá tại điểm này chưa xác định Giai đoạn sau cần khảo sát đánh giá thêm

c Vật liệu cát sỏi

Trong phạm vi 20 km tính từ công trình đầu mối đập dâng nước và nhà máy điện, trên các con suối trong vùng dự án và vùng lân cận không gặp mỏ cát sỏi có trữ lượng lớn Trên suối Ngòi Phát có một số điểm nhỏ đang khai thác cát sỏi phục

vụ nhu cầu xây dựng địa phương như: điểm khai thác cát cách cầu treo Sinh Quyền khoảng 100m về hạ lưu; hoặc điểm cách cầu treo khoảng 1km về thượng lưu Vật liệu tại các điểm này chủ yếu là cát hạt mịn đến cát hạt trung, có lẫn ít cuội sỏi nhỏ, chứa nhiều hạt bụi, hạt sét, mầu xám đến xám xẫm, không thích hợp cho bê tông thuỷ công

1.3 Điều kiện dân sinh kinh tế

1.3.1 Điều kiện dân sinh, kinh tế khu vực và vùng hồ

a Điều kiện dân sinh

Dự án thủy điện Ngòi Phát được bố trí tại địa bàn 2 xã Bản Xèo và Bản Vược huyện Bát Xát tỉnh Lào Cai Hạ lưu nhà máy thuỷ điện Ngòi Phát là mỏ đồng Sinh Quyền Với kích thước và quy mô công trình nhỏ, các ảnh hưởng về kinh tế xã hội do công

trình trực tiếp gây ra chỉ xảy ra trong nội bộ huyện Bát Xát và chủ yếu tại hai xã Bản Xèo và Bản Vược

b Tình hình phát triển kinh tế

Các thông số xã hội chủ yếu của huyện Bát Xát:

- Diện tích đất tự nhiên 105.021 ha

- Dân số (năm 2000) là 57.949 người

- Mật độ dân số 55,18 người/km2

- Tỷ lệ tăng dân số hàng năm 2,5%

- Diện tích nuôi trồng thuỷ sản (cá) 87,4 ha

Tính chung giá trị sản lượng nông nghiệp đạt khoảng 85 tỷ đồng

- Tổng diện tích đất lâm nghiệp của huyện Bát Xát tính đến năm 2000 là: 25.100ha, sản lượng khai thác lâm sản đạt 160m3 khối gỗ, 53.200secte củi thước, 262.000 cây tre nứa luồng

Từ thị xã Lào Cai qua thị trấn Bát Xát lên ngã ba Km0 có trên 18 Km đường nhựa, còn lại từ Km0 vào đến các trung tâm xã là đường cấp phối hẹp, chất lượng kém, về mùa mưa hạn chế lưu thông

1.3.2 Về giáo dục văn hoá

Hiện nay các xã trong huyện đều có trường tiểu học, toàn huyện chỉ có một trường PTTH Về sức khỏe cộng đồng: tại hai xã Bản Xèo và Bản Vược đã có trạm

xá

Trạm xá của hai xã chỉ đủ sức phục vụ chữa các loại bệnh thông thường cho nhân dân trong xã

1.4 Tính cấp thiết, điều kiện thuận lợi khó khăn khi thực hiện công trình

Lào Cai là tỉnh miền núi vùng cao biên giới phía Tây Bắc Toàn tỉnh có nhiều sông suối lớn nhỏ có tiềm năng thuỷ điện dồi dào, có tài nguyên khoáng sản

Bảng 1.10 Nhu cầu phụ tải khu vực Lào Cai (Đơn vị: MW)

Hiện tại việc cung cấp điện cho Lào Cai từ lưới điện quốc gia dẫn lên bằng đường

dây 110 KV mạch kép AC - 185 dài 125km qua trạm biến áp hạ thế 110/35 Tằng

Loỏng rồi theo đường dây 35 KV đi:

Tằng Loỏng - Lào Cai mạch kép AC - 95 dài 35km

Lào Cai - Bát Xát mạch đơn AC - 70 dài 25km

Lào Cai - Sa Pa AC - 95 dài 40km

Do lượng yêu cầu của phụ tải lớn, lại ở xa và cuối nguồn, việc cấp điện từ lưới điện

Quốc gia một khi có trạm thủy điện Ngòi Phát tại chỗ tham gia sẽ được cải thiện

hơn và ổn định hơn trong quá trình phủ tải

Điều kiên thuận lợi: Vật liệu địa phương của vùng khá phong phú trữ lượng

tốt cho việc thi công, giá thành công nhân rẻ

Điều kiện khó khăn: Công trình thủy lợi xây dựng trên các vung núi cao đòi

hỏi kỹ thuật xây dựng, khảo sát địa chất thẩm định tốt, phụ thuộc nhiều vào thời

gian thi công là mùa lũ hay mua khô Giao thông chưa phát triển nên khó khăn cho

việc vận chuyển nguyên vật liệu

1.5 Mục tiêu, nhiệm vụ công trình

Cung cấp điện năng cho khu vực Lào Cai qua lưới điện quốc gia để cải thiện

chất lượng điện và theo biểu đồ điều độ do Tổng công ty điện lực Việt Nam (EVN)

yêu cầu

Bảng 1.11 Thông số điện cần dung phục vụ sản xuất:

2 Công suất đảm bảo ứng với P = 90% MW 8,7

sư phương án 2

3 Điện lượng trung bình nhiều năm E0 triệu KWh 179,38

1.6 Tóm tắt quy mô công trình

Dự án thủy điện Ngòi Phát được bố trí tại địa bàn 2 xã Bản Xèo và Bản Vược huyện Bát Xát tỉnh Lào Cai Hạ lưu nhà máy thuỷ điện Ngòi Phát là mỏ đồng Sinh Quyền Với kích thước và quy mô công trình nhỏ, các ảnh hưởng về kinh tế xã hội do công trình trực tiếp gây ra chỉ xảy ra trong nội bộ huyện Bát Xát và chủ yếu tại hai xã Bản Xèo và Bản Vược

Do đó tại khu vực sông Ngòi Phát và Nam Gia Ho ta tiến hành xây dựng cụm công trình đầu mối gồm ba hạng mục công trình chính :

- Đập dâng

- Tràn nước

- Cống lấy nước dẫn đến nhà máy thủy điện

Cụm công trình gồm :

- Đập dâng : Đập bê tông trọng lực

- Tràn nước : Tràn dọc bố trí ở vai trái của đập

- Cửa lấy nước : Bố trí ở vai trái công trình, hình thức cống là cống ngầm không áp

CHƯƠNG 2: BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

2.1 Tuyến công trình đầu mối

2.1.1 Xác lập tuyến công trình đầu mối

a Nguyên tắc chọn tuyến công trình

Bố trí công trình đầu mối là một khâu rất quan trọng, không những ảnh hưởng đến các thông số kinh tế - kỹ thuật của công trình, điều kiện thi công, mà còn ảnh hưởng đến sự thuận lợi và chất lượng sử dụng, khai thác công trình Công trình đầu mối được bố trí dựa trên các nguyên tắc sau:

Thuận lợi khi khai thác sử dụng, an toàn, thuận lợi cho thi công

Trong giai đoạn nghiên cứu kiểm tra đã đưa ra xem xét 3 phương án tuyến đập: tuyến I (thượng lưu), tuyến II (giữa) và tuyến III (hạ lưu)

b Phân tích giải pháp phương án tuyến I

 Địa hình

Tuyến đập I dự kiến đặt ở vị trí cách cầu treo khoảng 400m về phía hạ lưu, cách tuyến giữa khoảng 100m về thượng lưu Mặt cắt địa hình dọc tim tuyến đập không cân đối, vai trái gối trực tiếp vào sườn dốc 350  40o, vai phải tựa vào sườn đồi dốc thoải 14o-15o Lòng suối Ngòi Phát khá thẳng và bằng phẳng, rộng 30-35m, đáy suối ở cao trình +414

 Địa chất

Tuyến đập I là phương án mới được bổ xung trong quá trình khảo sát, do đó mặt cắt địa chất của tuyến được lập chỉ trên cơ sở một số hố đào và kết quả đo vẽ ĐCCT tại các điểm lộ của đá gốc quan sát được trong khu vực tuyến

Mặt cắt địa chất tuyến đập I gồm các lớp đất đá sau:

- Lớp aluvi lòng suối (lớp 1): cuội sỏi lẫn đá tảng với bề dày dự kiến

0.5-1.5m

- Lớp phủ eluvi deluvi (lớp 3): đất sét pha lẫn nhiều dăm sạn và tảng lăn, phân bố

chủ yếu bên vai phải với bề dày 4-5m

- Đá gốc: Đá hoa mầu trắng sữa thuộc hệ tầng Sa Pa Trên (PR3sp2) hạt vừa, cấu tạo phân lớp mờ đến cấu tạo khối, lộ ra liên tục ở bờ suối bên trái

Đánh giá điều kiện địa chất công trình tuyến đập I

sư phương án 2

Điều kiện địa chất công trình vị trí tuyến đập 1 có những điểm thuận lợi và bất lợi chính sau:

- Mặt cắt đập rộng, khối lượng vật liệu đắp đập tương đối lớn

- Khối lượng bóc bỏ lớp phủ và đá phong hoá mạnh dự kiến không lớn

- Nền đập và vai đập đều là đá hoa có độ cứng tương đối lớn, đồng nhất về thành phần và tính chất Hiện tượng các tơ hoá mới quan sát được tại các vết lộ trên mặt, chưa được kiểm chứng ở độ sâu dưới mặt đất do thiếu các hố khoan thăm dò sâu Tuy nhiên, căn cứ vào qui luật chung là hiện tượng các tơ phát triển mạnh trong các đới có nước lưu thông, thì đá hoa ở hai bên vai đập và dưới lòng suối cũng có thể bị các tơ hoá mạnh, do đó có khả năng thấm mất nước qua nền và vai đập Dự đoán này cần được kiểm tra bằng các hố khoan trong giai đoạn khảo sát tiếp theo

c Phân tích giải pháp phương án tuyến II (Tuyến đập giữa)

 Địa chất

Mặt cắt địa chất của tuyến giữa được lập trên cơ sở các hố khoan, hố đào và kết quả đo địa vật lý (phương pháp đo sâu điện đối xứng) Tuy nhiên, bên vai trái mới được khảo sát bằng một số hố đào cắt trong lớp đất phủ lẫn tảng lăn, do vậy mặt cắt địa chất phía vai trái tuyến II còn nhiều điểm dự đoán

Mặt cắt địa chất tuyến đập giữa gồm các lớp đất đá sau:

- Lớp aluvi lòng suối (lớp 1): Cuội sỏi lẫn đá tảng với bề dày dự kiến

0.5-1.5m

- Lớp phủ eluvi deluvi (lớp 3): Sét pha lẫn nhiều dăm sạn và tảng lăn, phân

bố chủ yếu bên vai trái với bề dày 3-5m và có điện trở suất thay đổi từ 300 m đến

600 m Về phía hạ lưu, lớp phủ có bề dày lớn hơn, dự kiến khoảng 5-7m Diện

phân bố và bề dày của lớp phủ bên vai trái cho thấy đây có thể là sản phẩm của một khối

Đánh giá điều kiện địa chất công trình tuyến đập giữa

Về mặt địa chất công trình, vị trí tuyến đập giữa có những điểm bất lợi lớn như sau:

Nền đập gồm hai loại đá với các tính chất cơ lý và tính biến dạng khác nhau

Sự có mặt của đứt gãy số 1 đã tạo nên một đới cà nát nứt nẻ trong đá gốc Về mặt vật lý đới này có độ cứng kém hơn đá nguyên khối và có khả năng chứa nước và dẫn nước lớn hơn đá nguyên khối Mặt khác đá gốc bên vai trái đập là đá hoa có khả năng bị các tơ hoá như đã mô tả tại tuyến đập I Do đó có khả năng mất nước qua nền và vai trái đập

=> Từ những nhận xét trên, chúng tôi thấy, mặc dù còn nhiều yếu tố giả định nhưng cũng có thể kết luận điều kiện địa chất công trình tại vị trí tuyến có những yếu tố rất bất lợi cho việc xây dựng đập Do đó đề nghị loại bỏ tuyến này, không tiếp tục nghiên cứu trong các giai đoạn khảo sát tiếp theo

d Phân tích giải pháp phương án tuyến III (Tuyến hạ lưu)

 Địa hình

Tuyến đập III dự kiến đặt tại khúc cong của suối Ngòi Phát, nơi dòng chảy chuyển từ hướng Bắc sang hướng Bắc - Đông Bắc

Mặt cắt địa hình dọc tim tuyến đập không cân đối, sườn đồi bên vai trái có

độ dốc trung bình 3035o Sườn đồi bên vai phải dốc tới 4050o, đặc biệt phần sát mép suối, từ cao độ +411 đến +420 rất đốc, có chỗ vách suối gần như dựng đứng

Cả hai bên sườn đồi đều bị phủ bởi rừng cây thân gỗ nhỏ và tre nứa Lòng suối gặp

ở cao trình +410  +411, rộng 22-25m

Sườn đồi sát mép suối bờ phải trong phạm vi tuyến đập III gặp một khối sạt

cổ trong đá gốc, dài 20-30m, dầy cao khoảng 8-10m và sâu tới sát mép suối Ngòi Phát hiện tại

 Địa chất

Mặt cắt địa chất tuyến đập III bao gồm:

- Lớp aluvi lòng suối (lớp 1): đá tảng lẫn ít cuội sỏi kích thước tảng lăn 0,2 đến 0.7m Bề dày lớp này dự kiến 1.0 đến 2m

sư phương án 2

- Lớp phủ eluvi - deluvi (lớp 3): có thành phần sét pha, màu nâu, nâu vàng,

chứa nhiều dăm sạn và đá tảng lăn là đá phiến phong hoá mạnh, bề dày lớp này là 1.5-2m bên vai trái và 0-0.6m bên vai phải

- Đá gốc: Ở cả hai bên vai đập và lòng suối đều gặp đá phiến thuộc hệ tầng

Lũng Pô (PR1lp), bao gồm granitogơnai, phiến amphibol, phiến thạch anh xêrixit và

các dải đá quarzit, có màu thay đổi từ xám sáng đến xám xẫm

Về cấu tạo, đá bị ép phân phiến hóa rất mạnh Mặt phân lớp có thế nằm khá

ổn định trong khoảng 600-65045-500, cắm về hạ lưu chếch sang bờ phải

Kết quả thí nghiệm ép nước trong các hố khoan cho thấy trong đới phong hoá mạnh và phong hoá vừa, đá bị nứt nẻ và mất nước tương đối lớn Giá trị Lugeon tại các đoạn ép đến độ sâu 25m dao động trong khoảng 6,3 đến trên 100 Từ

độ sâu 25m trở xuống, giá trị Lugeon giảm xuống còn trong khoảng từ 0 đến 4,7

 Đánh giá điều kiện ĐCCT tuyến đập III

Điều kiện địa chất công trình tuyến đập III có những điểm thuận lợi và bất lợi như sau:

Tuyến đập nằm cách đứt gẫy kiến tạo phân chia địa tầng số III-1 khoảng 70m

về phía hạ lưu, do vậy nền tuyến đập tuy bao gồm nhiều loại đá có thành phần thạch

học khác nhau do phân dị trong quá trình biến chất, nhưng về tổng thể là một tập đá tương đối đồng nhất về thành phần và cấu trúc Các tính chất vật lý, cơ học và tính thấm của đá thay đổi chủ yếu theo mức độ phong hoá

Sản trạng của đá dốc thoải, cắm về hạ lưu phía bờ phải, là yếu tố thuận lợi cho ổn định và chống thấm nền đập

Đá phong hoá vừa tại hai bên vai và nền đập tuy khá cứng chắc, có khả năng chịu tải cao, có thể thích hợp làm nền đập bê tông nhưng bị nứt nẻ mạnh và có tính thấm lớn Nếu lấy giới hạn xử lý chống thấm là 3 Lugeon, thì độ sâu cần được xử lý

là khoảng 20-25m tại vai trái và 15m tại nền đập và vai phải

Để tránh khối sạt bên vai phải và để tim đập nằm xa đứt gãy III-1, đề nghị dịch tim tuyến đập về hạ lưu khoảng 20m so với tim tuyến III hiện nay

2.1.2 Phân tích kết luận giải pháp lựa chọn tuyến

So sánh điều kiện ĐCCT giữa các phương án tuyến đập

Về mặt địa chất công trình các phương án tuyến đập có những thuân lợi và bất lợi chính như sau:

a Tuyến đập I

Có mặt cắt địa hình rộng nhất Địa chất nền đập là các lớp đá hoa thuộc phụ

hệ tầng Sa Pa trên, có thành phần thạch học và tính chất cơ lý tương đối đồng nhất với góc dốc mặt lớp cắm về hạ lưu

Yếu tố địa chất bất lợi nhất tại tuyến I là đá hoa tại các vết lộ trên mặt bị các

tơ hoá mạnh theo mặt lớp và theo khe nứt, hiện tượng các tơ có thể phát triển xuống sâu hơn, gây mất nước qua nền và vai đập Nếu chọn vị trí tuyến I, khối lượng xử lý chống thấm sẽ lớn Với mức độ khảo sát hiện nay, chưa thể xác định chính xác độ sâu và mức độ cần xử lý Tuy nhiên, dù đá gốc tại nền đập có tính thấm nước lớn,

độ sâu cần lý xử chống thấm lớn nhất không vượt quá chiều cao của đập Mặt khác

bề dày lớp phủ bên vai phải tương đối dày, khối lượng bóc bỏ lớp phủ tương đối lớn

Ngoài ra nếu chọn vị trí tuyến I, cần có công trình dẫn nước đến vị trí cửa vào đã khảo sát hoặc phải khảo sát một vị trí cửa vào tuy nen khác

b Tuyến đập II (tuyến đập giữa)

Vị trí tuyến đập giữa nằm ngay trên vùng đứt gãy phân chia địa tầng số III-1, địa chất nền đập gồm hai loại đá không đồng nhất, lớp phủ eluvi-deluvi ở cả hai bên vai đập đều dày là những yếu tố ĐCCT rất bất lợi về mặt ổn định nền đập và thấm mất nước

c Tuyến đập III

Vị tí tuyến đập III có mặt cắt ngang hẹp nhất, nền đập gồm các lớp đá tương đối cứng chắc và đồng nhất thuộc hệ tầng Lũng Pô, sản trạng của các lớp đá thuận lợi cho ổn định và chống thấm nền đập Lớp phủ hai bên vai đập mỏng Tuy nhiên

đá tại nền đập cũng bị nứt nẻ mạnh, nếu chọn tuyến III, đề nghị xử lý chống thấm đến độ sâu bằng khoảng 2/3H, trong đó H là chiều cao đập

Tóm tắt và so sánh điều kiện địa chất công trình giữa các tuyến đập được nêu trong bảng dưới đây:

Vai trái Sườn đồi dốc

3540o

Sườn đồi dốc

20-25o, có thể là thân trượt sụt cổ

Tầng phủ

Tại lòng

suối

Mỏng, không đáng kể

Mỏng, không đáng

kể

Mỏng, không đáng kể

Sườn vai trái Mỏng, đáng kể không 5-7m (?) 2-3m

bị các tơ hoá mạnh

-Đá hoa phía vai trái, biến dạng dòn,

có thể bị các tơ hoá mạnh

-Đá phiến thạch anh - mica từ lòng suối về phía vai phải, biến dạng dẻo, cứng chắc, nứt

nẻ đến độ sâu 15m

Đá phiến thạch anh - mica, thạch anh - amfibol, khá đồng nhất, biến dạng dẻo, cứng chắc, dốc xiên về hạ lưu, nứt nẻ đến độ sâu 20-25m

Đứt gẫy kiến tạo số (1) Cách đứt gãy khoảng 100m về

thượng lưu

Tim đập cắt qua đứt gãy

Cách đứt gãy khoảng 70-80m

về hạ lưu

Hệ thống khe nứt chính Cắt xiên góc về phía hạ lưu Cắt xiên góc về phía hạ lưu Cắt xiên góc về phía hạ lưu

Địa chất thuỷ văn

Nước ngầm trong lớp phủ Đệ

Tứ và đá gốc

Nước ngầm trong lớp phủ Đệ Tứ và

đá gốc

Nước ngầm trong đá gốc

Độ sâu xử lý chống thấm

hoặc gia cố

Xử lý chống thấm đến độ sâu bằng chiều cao đập

Không đề xuất Xử lý chống

thấm đến độ sâu bằng 2/3 chiều cao đập

Địa chất vật lý bề mặt

Đá hoa tại nền

và hai vai đập bị cáctơ hoá

-Khối trượt sụt cổ bên vai trái

-Đá hoa tại nền và vai trái có khả năng cáctơ hoá

Khối sạt lở cổ, cục bộ bên vai phải sát mép suối

NHẬN XÉT

Khối lượng bóc

bỏ lớn, có khả năng mất nước qua nền và vai đập, thích hợp cho đập đất hoặc đất-đá hỗn hợp

Nền trên đứt gãy, khả năng mất ổn định và mất nước lớn

Khối lượng bóc

bỏ ít, nền cứng,

có khả năng thấm qua vai và nền đập, thích hợp cho đập bê tông

và dịch 20 m về

hạ lưu

d Kết luận

Từ kết quả phân tích trên ta chọn phương án 3 làm phương án thi công

2.2 Bố trí công trình và các thông số hồ chứa

2.2.1 Bố trí tổng thể dự án

Dự án thuỷ điện Ngòi Phát nằm bên bờ hữu Ngòi Phát thuộc hai xã Bản Xèo

và Bản Vược huyện Bát Xát Toàn bộ công trình bố trí theo dạng đập dâng tràn, đường dẫn và nhà máy thuỷ điện cột nước cao

Công trình đầu mối đập dâng tạo nên hồ chứa nhỏ có dung tích toàn bộ là 0,58 triệu m3 nước được dự kiến xây dựng ở hạ lưu ngã ba Bản Xèo 1km rồi lấy nước vào tuyến năng lượng theo đường hầm dài gần 5,7km và đường ống thép áp lực (dài 810m) xuống nhà máy thuỷ điện ở bờ phải Ngòi Phát

Thành phần công trình của dự án thuỷ điện Ngòi Phát bao gồm:

Hồ chứa Ngòi Phát có:

- Dung tích toàn bộ : 0,58 triệu m3

- Mực nước dâng bình thường (MNDBT) : 431,0m

Giếng điều áp bố trí gần cuối đường hầm có đường kính trong 6m và cao 46m

Nhà van cuối đường hầm

Tiếp theo là đường ống áp lực có D0=2,0m, dài 810m, thiết kế với lưu lượng tính toán phát điện là Q=15,8m3/s sẽ được dẫn vào nhà máy thủy điện (NMTĐ)

Nhà máy thủy điện

Có 3 tổ máy loại tuốc bin Francis trục đứng, công suất mỗi tổ 12MW Nhà máy bố trí bên bờ phải Ngòi Phát, được nối với bờ sông bằng một đoạn kênh xả ngắn

Trạm phân phối điện

Bố trí gần NMTĐ Tuyến đường dây 110KV dài 30km, dẫn điện từ NMTĐ Ngòi Phát đến trạm biến áp Lào Cai để cấp điện vào lưới Quốc Gia

H§ 13 421.3 1.4 H§ 14 437.2 1.2

NP 1 436.7 40.0

NP 2 415.750.0

NP 3 427.2 40.0 II

II'

III

III'

C = NP 4 441.1 15.0

H§ 18 423.2 4.0

H§ 17 428.6 3.0

H§ 15 419.0 1.5 H§ 16 422.5 2.2

Hình 2.1 Bình đồ tuyến xây dựng công trình

Tuyến đập được xây dựng ở lũng suối nơi có mặt cắt thu hẹp, mặt cắt không đối xứng Vai phải chủ yếu là địa hình xâm thực, bóc mòn, lớp phủ trên mặt khá mỏng khoảng 0,5 – 1m sườn khá dốc Lòng suối ở cao trình +206,0 m có cuội sỏi, đá lăn khi xây dựng chỉ cần bóc bỏ lớp này đi là có thể xây dựng được Vai trái địa hình thoải hơn, lớp phủ bề mặt chủ yếu là sườn tích và đất chặt dày khoảng 2 -3m Xây dựng tuyến đập ở đây rất thuận lợi vì tại đây là lũng suối, hai bên là núi cao, mặt cắt thu hẹp, phía trước địa hình mở rộng cho phép hình thành hồ chứa lớn Mặt khác tuyến đập này gần mỏ vật liệu nên thuận lợi cho công tác khai thác vận chuyển vật liệu đắp đập Mặt cắt địa hình của tuyến chọn như sau :

bỏ hết lớp sườn tích dày, chỗ nền yếu nứt nẻ phải khoan phụt bê tông

Vậy công trình thủy điện Ngòi Phát thích hợp làm đập tràn trọng lực vì các lý do:

- nền đá;

- Lòng sông hạ lưu rộng có nền đá, do đó khả năng tháo lũ lớn và ít có khả năng phá hoại lòng sông thiên nhiên

Chọn hình thức đập tràn bê tông trọng lực là loại tràn thực dụng kiểu

Ôphixêrôp phi chân không vì có hệ số lưu lượng lớn Mặt tràn cũng có thể làm theo

dạng mặt cắt chân không, đỉnh tròn hoặc elip Hình thức này có hệ số lưu lượng lớn hơn có thể đạt từ 0,55÷0,57 Khi tháo cùng một lưu lượng thì cột nước trên đỉnh tràn của loại này sẽ nhỏ hơn, vì vậy có thể hạ thấp một phần độ cao đập không tràn

Do vậy chọn hình thức đập tràn dạng cong Ôphixêrôp không chân không

Đập tràn có thể có cửa van hoặc không có cửa van Khi không có cửa van thì cao trình ngưỡng tràn bằng cao trình MNDBT Khi đập tràn có cửa van khống chế thì ngưỡng tràn thấp hơn MNDBT, khi đó cần có dự báo lũ và quan sát mực nước trong

hồ chứa thường xuyên để xác định thời điểm mở cửa van và điều chỉnh lưu lượng tháo cho hợp lí

Vì lũ đến lớn nên để có thể tháo được lưu lượng lớn thì ta chọn hình thức là tràn có cửa van

Nhà máy với 2 tổ máy, công suất 11MW

Tóm lại: ta xây đập bê tông trọng lực để ngăn sông, tràn được bố trí giữa đập,

ta dùng tràn có cửa van

sư phương án 2

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC MỰC NƯỚC 3.1 Mục đích

Đi tính toán các mực nước là đi xác định các thông số chủ chốt của công trình khi thiết kế Bao gồm mực nước dâng bình thường, mực nước chết, mực nước

lũ thiết kế, mực nước lũ kiểm tra

Dung tích công tác là phần dung tích nằm trên dung tích chết, đây là toàn bộ phần dung tích tham gia vào quá trình điều tiết dòng chảy Dung tích hiệu dụng làm nhiệm vụ điều tiết cấp nước, về mùa lũ nước được tích vào dung tích Vhi để bổ sung nước dùng cho thời kì mùa kiệt khi nước đến không cấp đủ nước theo yêu cầu dùng nước

MNDBT là mực nước khống chế phần dung tích chết và dung tích hiệu dụng (Vbt)

Vbt = Vhi + Vc

MNDBT được xác định theo quan hệ (Z ~ W) khi đã có Vbt

Trong phạm vi làm đồ án tốt nghiệp, em tính toán MNDBT = 431m, theo tài liệu thủy văn

3.2.2 Xác định mực nước chết

a Khái niệm

Dung tích chết là phần dung tích không tham gia vào quá trình điều tiết dòng chảy, chỉ khi nào điều kiện kinh tế mới được sử dụng Là phần dung tích nằm ở dưới cùng của kho nước nên gọi là dung tích lót đáy Dung tích chết chính là giới hạn dưới của kho nước

Mực nước chết (MNC) là mực nước ứng với dung tích chết (Vc) MNC và Vc có quan hệ với nhau theo đường đặc tính Z~W của hồ chứa

b Ý nghĩa

Từ MNC ta sẽ xác định được dung tích chết của hồ

Dung tích chết (Vc) là dung tích không cho phép sử dụng của hồ

- Đảm bảo công trình khống chế tưới tự chảy, ý nghĩa là MNC không nhỏ hơn cao trình mức nước tối thiểu khống chế tưới tự chảy

- Đảm bảo cho phát điện tối thiểu (nếu hồ có nhiệm vụ phát điện)

- Đảm bảo độ sâu tối thiểu cho giao thông thủy và nuôi trồng thủy sản

W2 = 0,3 W1 = 135,506 0,3 = 41,552 103 (Tấn / năm) Tổng khối lượng:

W = W1 + W2 = 180,058 103 (Tấn/năm) Thể tích chất lơ lửng:

sư phương án 2

Tổng thể tích hàng năm:

V = V1 + V2 = 202,812.103 (m3) + Cao trình bùn cát lắng đọng:

Khi đó MNC theo công thức MNC = bc + a1+d+a2

Trong đó: a1: độ cao từ cao trình bùn cát đến ngưỡng dưới cống a1=0,4m

d: chiều cao cống lấy d=4m

a2: độ cao từ ngưỡng trên cống tới MNC đảm bảo lấy nước đủ phát điện

Với công trình cấp III tuổi thọ hồ chứa tính cho 75 năm thì lượng phù sa lắng đọng trong hồ là 15,21 (106m3), lớn hơn dung tích toàn bộ của hồ chứa Nhưng thực

tế hàng năm lũ về toàn bộ phù sa lắng đọng cao hơn ngưỡng tràn đều bị lũ cuốn trôi

khi mở cửa van cung của đập tràn, trong khi đó ngưỡng cửa van cung ta chọn cao trình 421m thấp hơn ngưỡng cửa nhận nước (cao tình 421.4 m) Do vậy cao trình bùn cát có thể chọn là 421m

Vậy giới hạn dưới của MNC = 421+0,4+4+1,1=426,5 m

Chọn giới hạn dưới MNC là 429,5 m do MNDBT đã chọn ở phần trên bằng 431m và dung tích điều tiết ngày đêm tối thiểu đủ để phát điện trong 4 giờ cao điểm

Kiến nghị chọn phương án MNC bằng 429,5m làm cơ sở cho các tính toán Ứng với MNC là 429,5m ta có VC=0,37.106 m3

Bảng 3.1 Tổng hợp các thông số hồ chứa

MNC

(m)

MNDBT (m)

Vc(106m3)

Vh(106m3)

Vhồ(106m3)

3.3 Xác định cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế

3.3.1 Cấp công trình

Theo TCXDVN 285-2002 cấp của công trình thủy điện Ngòi Phát đư ợc xác định theo hai điều kiện:

Theo năng lực phục vụ:

Công trình thủy điện Ngòi Phát có nhi ệm vụ chủ yếu là phát điện với công suất kiến nghị Nlm = 36 MW, tra bảng 2.1 TCXDVN285-2002 thì cấp công trình là cấp III

Theo đặc tính kỹ thuật của các hạng mục công trình thủy:

Công trình là đập bê tông trên nền đá có chiều cao sơ bộ H được tính theo:

Sơ bộ xác định cao trình đỉnh đập Zđđ = MNDBT + d

Trong đó d là độ gia cao an toàn (có thể lấy d=5m đối với đập tràn)

Zđđ = 431 + 5 = 436 (m)

Chiều cao đập H = Zđđ – Zđáy = 436 – 403 = 33 (m)

Với chiều cao của đập bê tông trên nền đá H = 33 m Tra bảng 2.2

- Tần suất kiểm tra: P = 0,2% (bảng 4-2)

- Tần suất lưu lượng mực nước lớn nhất để thiết kế các công trình tạm thời phục vụ công tác dẫn dòng: P = 10% (bảng 4-6)

- Tần suất lưu lượng lớn nhất thiết kế chặn dòng P = 10% (bảng 4-7)

- Tần suất gió tính toán lớn nhất P = 4%

- Tần suất gió bình quân tính toán P = 50%

3.4.2 Nội dung tính toán

a Chọn hình thức tràn

Đập tràn được bố trí ỡ giữa lòng sông, kiểu đập tràn Ophixerop mặt cắt thực dụng không chân không Tràn gồm 5 khoang tràn, cao trình ngưỡng tràn ở ∇n= 421 m Trụ biên có d=3m, trụ giữa có d=2,5m

Lưu lượng xả qua tràn xác định theo công thức qx = .m.B

3 2

2 g H với Htr là cột nước tràn

b Phương pháp tính toán

Dùng phương pháp giải trực tiếp phương trình cân bằng nước

Tính toán điều tiết lũ dựa trên phương trình cân bằng nước: Dòng chảy lũ thuộc về dạng không ổn định, phương trình có dạng:

Lúc dòng chảy vào hồ chứa, do diện tích mặt hồ tương đối rộng, chiều sâu lớn,

V rất nhỏ, từ phương trình liên tục có thể đưa vào phương trình đơn giản sau:

Qdt-qdt=F.dh (2)

Trong đó

Q : Lưu lượng vào q : Lưu lượng ra

F : Diện tích mặt hồ chứa h : Cột nước trên công trình tháo lũ

Phương trình (2) có thể viết thành:

(Q-q) = F.dh

dt (3) Dùng trị số bình quân Qbq, qbq

Qbq.t - qbq t =V (4) Nếu dùng chỉ số 1 và 2 để chỉ đầu và cuối thời đọan thì ta có thể viết biểu thức cơ bản

để tính toán điều tiết lũ là hệ phương trình:

Q1, Q2, q1, q2 Lưu lượng đến, lưu lượng xả ở đầu và cuối thời đoạn

Phân tích các đường quá trình lũ từ hồ chứa Gọi Vm là tổng lượng nước giữ lại, q=q(t) là đường quá trình nước tháo từ hồ chưa Từ hình 1 ta thấy lúc Qd=Qd(t) đã biết, thì Vm thay đổi theo đường quá trình q=q(t) Nhưng nếu q=q(t) thay đổi thì hình thức

và kích thước của công trình tháo lũ cũng thay đổi theo Do đó, việc phân tích đường quá trình tháo của hồ chứa là một vấn đề quan trọng tính toán điều tiết lũ

Từ phương trình 3 nhận thấy mực nước hồ đạt cực trị khi Q=q (nghĩa là khi

Qd=qx), tùy thuộc diễn biến lưu lượng xả trước và sau cực trị so với lưu lượng đến mà

ta có mực nước hồ đạt Max, hoặc mực nước hồ đạt Min

Do Q là hàm số của thời gian, từ đường đặc trưng diện tích của hồ chứa, ta thấy

F là hàm số của h, còn qua biểu thức về thủy lực của đập tràn và đường ống có áp ta cũng có thể lập quan hệ giữa q và h Từ đó lập được phương trình vi phân:

.

sư phương ỏn 2

Tại điểm Q=q thỡ dq 0

dt  đường cong cú tiếp tuyến song song với trục hoành, tại đú ta cú cực trị Tựy thuộc diễn biến lưu lượng xả trước và sau cực trị so với lưu lượng đến mà ta cú lưu lượng xả Max qmax hoặc lưu lượng xả Min qmin Diện tớch

giữa hai đường Q = Q(t) và q = q(t) bằng lượng nước trữ lớn nhất của hồ chứa (dung tớch điều tiết):

q1,q2 là lưu lượng xả từ hồ ở thời điểm t1, t2 với

q=qxm + qxs +qtđ (7) -qxm: Lưu lượng xả mặt

-qxs : Lưu lượng xả sõu

-qtđ : Lưu lượng qua trạm thủy điện

V1, V2 là dung tớch hồ ở thời điểm t1, t2; t2 = t1 + t

V2 = V1 + V (8) Nh- vậy, tại thời điểm t1, biết Z1, ta có V1 t-ơng ứng Từ các công thức tính l-u l-ợng tháo qua công trình xả mặt, xả sâu v.v tìm đ-ợc q1 theo (9): Tổng l-u l-ợng xả xuống hạ l-u ở thời điểm t1 là:

q1=(qmx1+ qxs1 + qtd1) (9) Giả thiết l-u l-ợng xả thời điểm t2 là q2(1)=q1 Biết Q1, Q2, q1, q2(1) từ (3) tính đ-ợc V(1), từ (8) tính đ-ợc V2(1), từ quan hệ V = f(Z) ta có Z2(1) Khi đã biết mực n-ớc hồ

Z2(1) từ các công thức tính l-u l-ợng xả qua các công trình t-ơng ứng tìm đ-ợc q2 (2) Tính lặp lại cho đến khi q2(n)-q2(n+1) (sai số cho phép) thì xác định đ-ợc q2, Z2, V2 Với cách làm nh- vậy có thể tìm ra đ-ợc mực n-ớc hồ Z, l-u l-ợng xả q, thời điểm liên tiếp nhau Từ đó tìm đ-ợc các đ-ờng quá trình mực n-ớc hồ Z =Z(t), l-u l-ợng xả tổng

q=q(t), và các l-u l-ợng qua các công trình xả t-ơng ứng qxm= qxm(t), qsx =qsx(t), từ đó tìm đ-ợc mực n-ớc Max trong hồ và dung tích phòng lũ t-ơng ứng

3.4.3 Tớnh toỏn cụ thể

- Gỉa thiết tràn gồm 5 khoang với bề rộng mỗi khoang Btr=8m

- Tớnh toỏn với lũ thiết kế P=1%

- Thụng số đầu vào gồm cú đường quỏ trỡnh lũ 1% Cỏc thụng số về tràn với

bề rộng tràn, hệ số lưu lượng sơ bộ lấy bằng 0,4 Tràn gồm 5 khoang, tham gia điều tiết cả 5 khoang Quan hệ Z~W của hồ chứa

- Quỏ trỡnh điều tiết được ghi trong phụ lục 1

Ta cú bảng thống kờ kết quả tớnh toỏn như sau :

Bảng 3.2 Bảng tổng hợp kết quả tớnh toỏn phương ỏn tràn

Chiờ̀u rụ̣ng tràn Qmax (m3/s) qmax (m3/s) Vsc(tr m3) Hsc (m)