Đồ án tốt nghiệp thủy điện

Dự án xây dựng công trình Thủy điện Đá Đen với Nlm = 10 MW, được xây dựng ở hạ lưu suối Đá Đen là nhánh cấp I của sông Bánh Lái thuộc địa phận xã Hoà Mỹ Tây, huyện Tây Hoà, tỉnh Phú Yên. Dự án xây dựng nhằm mục đích sử dụng nguồn nước suối Đá Đen có độ chênh lệch địa hình lớn để phát điện và đưa vào lưới điện của Tỉnh và bán điện cho Tỉnh. Dự án còn tạo nguồn nước tưới và phát triển du lịch của vùng. Nội dung của đồ án là thiết kế công trình dựa trên các tài liệu địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, đặc điểm khí hậu và dựa vào tài liệu thuỷ văn của các trạm thủy văn và sau đó phân tích hiệu ích kinh tế xã hội của dự án. Đồ án gồm 5 chương, trong đó có 2 chuyên đề quan trọng là “tính toán thủy văn” và “phân tích hiệu ích kinh tế xã hội”.  Sau khi phân tích, tính toán, ta thiết kế được các hạng mục của công trình đầu mối bao gồm đập bêtông trọng lực bản mặt BTCT cao 31,8m. Tràn xả lũ BTCT có bề rộng là 50m và có cột nước thiết kế là 10,2m là loại tràn thực dụng chỉ có 1 khoang. Thời gian thi công công trình là 2 năm, thời gian hoàn vốn sau khi tính toán hiệu ích kinh tế là 17,6 năm. Qua phân tích các chỉ tiêu kinh tế, ta thấy việc đầu tư xây dựng công trình thủy điện là khả thi mặc dù khi phân tích độ nhạy thì khả năng rủi ro từ dự án vẫn có thể xảy ra, do đó ta cần phải cân nhắc xem xét nhằm thu được lợi ích, hiệu quả từ dự án.

LỜI CẢM ƠN

Kính thưa quý thầy cô giáo!

Trong thời gian 5 năm học tập tại trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, em đãtiếp nhận được nhiều kiến thức quan trọng trên nhiều lĩnh vực Được sự giúp đỡ và tậntình truyền đạt kiến thức của các thầy-cô giáo, cộng với sự nổ lực phấn đấu học tậpcủa bản thân, em đã tích lũy cho mình rất nhiều kiến thức để có thể tham gia vào độingũ những người làm công tác xây dựng Để chuẩn bị cho việc kết thúc khóa học cũngnhư tổng kết những kiến thức đã được học trong thời gian qua, em đã được nhận thực

hiện đề tài tốt nghiệp: Lập dự án đầu tư công trình thuỷ điện Đá Đen-Tỉnh Phú Yên.

Đây là lần đầu tiên bắt tay vào tính toán thiết kế một công trình cụ thể, với kiếnthức thực tế còn ít nhưng được sự hướng dẫn của thầycô trong Khoa Xây Dựng ThuỷLợi - Thuỷ Điện, đặc biệt là sự quan tâm hướng dẫn tận tình của thầy giáo T.S NguyễnChí Công trong suốt thời gian em làm đề tài, em đã hoàn thành xong đồ án này

Em xin trân trọng cảm ơn sự hướng dẫn tận tình, đóng góp ý kiến và hỗ trợ cáctài liệu liên quan của quý thầy cô cho việc hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Tuy đã cố gắng nhưng với kinh nghiệm và thời gian còn hạn chế nên trong đồ ánkhó có thể tránh những sai sót và những khiếm khuyết Em rất kính mong nhận đượcnhiều ý kiến chỉ dạy thêm của thầy cô để em tiếp thu được những kiến thức hoàn thiệnhơn

Em xin chân thành cám ơn!

Đà Nẵng, ngày 12 tháng 5năm 2015

Sinh viên thựchiện

Lương Công Tuấn Anh

Nội dung của đồ án là thiết kế công trình dựa trên các tài liệu địa hình, địa chất,thổ nhưỡng, đặc điểm khí hậu và dựa vào tài liệu thuỷ văn của các trạm thủy văn vàsau đó phân tích hiệu ích kinh tế xã hội của dự án

Đồ án gồm 5 chương, trong đó có 2 chuyên đề quan trọng là “tính toán thủy văn”

và “phân tích hiệu ích kinh tế xã hội”

 Sau khi phân tích, tính toán, ta thiết kế được các hạng mục của côngtrình đầu mối bao gồm đập bêtông trọng lực bản mặt BTCT cao 31,8m Tràn xả lũBTCT có bề rộng là 50m và có cột nước thiết kế là 10,2m là loại tràn thực dụng chỉ có

1 khoang Thời gian thi công công trình là 2 năm, thời gian hoàn vốn sau khi tính toánhiệu ích kinh tế là 17,6 năm Qua phân tích các chỉ tiêu kinh tế, ta thấy việc đầu tư xâydựng công trình thủy điện là khả thi mặc dù khi phân tích độ nhạy thì khả năng rủi ro

từ dự án vẫn có thể xảy ra, do đó ta cần phải cân nhắc xem xét nhằm thu được lợi ích,hiệu quả từ dự án

MỤC LỤC

CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU 1

1.1 Giới thiệu chung về dự án 1

1.2 Sự cần thiết phải đầu tư, các điều kiện thuận lợi và khó khăn 4

1.2.1.Điều kiện tự nhiên và xã hội: 4

1.2.1.1.Vị trí địa lý: 4

1.2.1.2.Điều kiện địa hình: 4

1.2.1.3.Điều kiện địa chất: 4

1.2.1.4.Các yếu tố khí tượng: 8

1.2.1.5.Tài nguyên: 9

1.2.1.6.Đặc điểm dân sinh kinh tế: 10

1.2.2.Hiện trạng nguồn năng lượng điện vùng dự án: 10

1.2.2.1.Nguồn điện: 11

1.2.2.2.Lưới điện phân phối và trạm biến áp: 11

1.2.2.3.Nhu cầu phụ tải: 11

1.2.3.Quy hoạch tổng hợp phát triển kinh tế xã hội: 11

1.2.3.1.Mục tiêu phát triển của tỉnh: 12

1.2.3.2.Định hướng phát triển một số ngành công nghiệp chủ yếu gồm: 12

1.3.Mục tiêu, nhiệm vụ của dự án 12

1.3.1.Mục tiêu của dự án: 12

1.3.2.Nhiệm vụ của dự án: 12

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC ( CHUYÊN ĐỀ 1 ) 13

2.1.Cơ sở tính toán: 13

2.1.1.Các tiêu chuẩn dùng trong tính toán: 13

2.1.2.Các tài liệu tham khảo: 13

2.1.3.Các tài liệu phục vụ cho tính toán: 13

2.1.4.Xác định tần suất thiết kế của công trình: 13

2.2.Tính khả năng nguồn nước: 14

2.2.1.Đánh giá tài nguyên nguồn nước: 14

2.2.1.1.Lượng mưa thiết kế: 14

2.1.1.2.Dòng chảy năm: 23

2.1.1.3.Dòng chảy lũ: 40

2.1.1.4.Bồi lắng lưu vực: 45

2.1.1.5.Bốc hơi lưu vực: 46

2.3.Tính toán thủy năng: 48

2.3.1.Phương pháp tính toán, nhiệm vụ của tính thủy năng và các tài liệu sử dụng: 48

2.3.1.1 Phương pháp tính toán: 48

2.3.1.2.Nhiệm vụ: 49

2.3.1.3.Các tài liệu cơ bản được sử dụng trong tính toán thủy năng: 49

2.3.2.Tính toán thuỷ năng lựa chọn các thông số: 51

2.3.2.1.Các phương án được xem xét trong thiết kế cơ sở: 51

2.3.2.2 Nguyên tắc xác định các thông số cơ bản: 52

2.3.3.Tính toán thủy năng cho 3 năm điển hình: 55

2.4 Tổng hợp chỉ tiêu kỹ thuật – kinh tế của phương án kiến nghị: 58

2.4.1 Xác định công suất bảo đảm (Nbđ) của trạm: 58

2.4.2 Tổng hợp các chỉ tiêu thông số kỹ thuật của phương án kiến nghị: 60

2.5 Chọn số tổ máy của phương án kiến nghị: 61

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ SỞ VÀ TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG CÁC HẠNG MỤC CHÍNH 62

3.1.Thiết kế cơ sở đập chính: 64

3.1.1.Lựa chọn kết cấu đập: 64

3.1.2.Tính toán cao trình đỉnh đập: 64

3.1.3.Tính toán bề rộng đập: 68

3.1.3.1.Xác định bề rộng đập B theo điều kiện cường độ: 68

3.1.3.2 Xác định bề rộng đập B theo điều kiện ổn định: 69

3.1.4.Bề rộng đỉnh đập: 70

3.1.5.Tính toán ổn định đập dâng nước: 70

3.2.Thiết kế cơ sở tràn xã lũ: 76

3.2.1.Xác định cột nước thiết kế tràn: 76

3.2.2.Xác định mặt cắt đỉnh tràn: 76

3.2.3.Thiết kế mặt cắt: 78

3.2.3.1 Thiết kế mặt cắt đập tràn: 78

3.2.3.2.Kiểm tra khả năng tháo của đập tràn: 79

3.2.4 Tính toán thuỷ lực tràn: 81

3.2.5.Xác định đường mặt nước trên dốc nước: 83

3.2.6 Tính toán sân tiêu năng: 84

3.3.Thiết kế cơ sở công trình nhận nước: 85

3.3.1.Thiết kế cửa lấy nước: 85

3.3.1.1.Chọn vị trí và loại công trình cửa nhận nước: 85

3.3.1.2.Xác định chiều sâu ngập trần cửa vào: 86

3.3.1.3.Xác định cao trình ngưỡng cửa lấy nước : 86

3.3.2.Thiết kế tuyến kênh dẫn: 87

3.3.2.1.Thiết kế mặt cắt ngang kênh dẫn: 88

3.3.2.2 Kiểm tra điều kiện không lắng: 88

3.3.3.Thiết kế bể áp lực: 89

3.3.4.Thiết kế đường ống áp lực: 90

3.4.Tổng hợp khối lượng các hạng mục chính: 90

CHƯƠNG 4: DỰ TOÁN VÀ PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH TẾ XÃ HỘI (CHUYÊN ĐỀ 2) 93

4.1 Dự toán: 93

4.1.1 Cơ sở lập dự toán: 93

4.1.2 Tính dự toán: 93

4.2 Phân tích hiệu quả kinh tế xã hội: 97

4.2.1 Mục đích của phân tích hiệu quả kinh tế xã hội: 97

4.2.2 Các thông số của công trình: 97

4.2.2.1 Các chỉ tiêu thủy năng của công trình: 97

4.2.2.2 Tổng mức đầu tư ( K ) : 98

4.2.2.3 Tổng chi phí vận hành và bảo dưỡng: 98

4.2.2.4 Phương án nguồn vốn và phân bố vốn: 98

4.2.2.5.Tổng thu nhập hằng năm: 99

4.2.3 Phân tích kinh tế: 100

4.2.3.1.Thời gian hoàn vốn: 103

4.2.3.2.Tính các chỉ tiêu kinh tế: 103

4.2.3.3.Phân tích độ nhạy: 105

4.2.3.4.Phân tích tình huống: 106

4.2.3.5.Phân tích rủi ro: 107

4.3.4.Phân tích tài chính: 110

4.3.4.1.Các giả thiết tính toán: 111

4.3.4.2.Các chi phí tài chính của dự án: 111

4.3.4.3.Đánh giá tài chính của dự án: 112

CHƯƠNG V : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 120

5.1.Kết luận: 120

5.2 Kiến nghị: 120

DANH SÁCH HÌNH VẼ

CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU

Hình 1.1 Bản đồ tỉnh Phú Yên 1

Hình 1.2 Vị trí nhà máy thủy điện Đá Đen 2

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC Hình 2.1 Cấu trúc mô hình RRMOD 26

Hình 2.2 Thông số hiệu chỉnh trạm Sông Hinh 29

Hình 2.3 Bộ thông số mô hình RRMOD của trạm Sông Hinh 31

Hình 2.4 Đường quá trình dòng chảy thực đó và tính toán tại Sông Hinh 31

Hình 2.5 Biểu đồ quan hệ diện tích đất rừng ~ lưu lượng 36

Hình 2.6 Bộ thông số mô hình của lưu vực Đá Đen ( Fdat rung = 48.75 km2 ) 36

Hình 2.7 Đường quá trình dòng chảy thực đó và tính toán tại Đá Đen 37

Hình 2.8 Đường quá trình lũ ứng với P = 1% 44

Hình 2.9 Đường quá trình lũ ứng với P = 0,2% 44

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ SỞ VÀ TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG CÁC HẠNG MỤC CHÍNH Hình 3.1 Mặt cắt cơ bản của đập 70

Hình 3.2 Mặt cắt ngang thiết kế của tràn dạng Ophixêrốp 71

Hình 3.3 Mặt cắt ngang thiết kế của tràn dạng Ophixêrốp 77

Hình 3.4 Đường cong mặt đập chân không 79

Hình 3.5 Sơ đồ tính toán thủy lực tràn 81

CHƯƠNG 4: DỰ TOÁN VÀ PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH TẾ XÃ HỘI Hình 4.1 : Sơ đồ dòng tiền tệ 103

Hình 4.2 : Sơ đồ giả thiết mô phòng Monte Carlo 108

Hình 4.3 : Kết quả chạy mô phỏng chỉ tiêu NPV 109

Hình 4.4 : Kết quả chạy mô phỏng chỉ tiêu BCR 109

Hình 4.5 : Kết quả chạy mô phỏng chỉ tiêu IRR 110

Hình 4.6 : Sơ đồ dòng tiền tệ 115

Hình 4.7: Kết quả chạy mô phỏng chỉ tiêu NPV 118

Hình 4.8 : Kết quả chạy mô phỏng chỉ tiêu BCR 118

Hình 4.9 : Kết quả chạy mô phỏng chỉ tiêu IRR 119

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU

Bảng 1.1 Các thông số chính của dự án 3

Bảng 1.2 Các đặc trưng hình thái lưu vực công trình thủy điện Đá Đen 4

Bảng 1.3 Nhiệt độ không khí trung bình, lớn nhất và nhỏ nhất tháng và năm 8

Bảng 1.4 Tốc độ gió trung bình, lớn nhất tháng và năm trạm Tuy Hoà 8

Bảng 1.5 Tốc độ gió lớn nhất theo 8 hướng ứng với các tần suất trên khu vực dự án (thống kê theo số liệu gió trạm khí tượng Tuy Hoà) 9

Bảng 1.6 Độ ẩm tương đối (%) trung bình tháng và năm Trạm Tuy Hoà 9

Bảng 1.7 Bảng nhu cầu phụ tải của tỉnh 11

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC Bảng 2.1 Lượng mưa trung bình tháng, năm tại các trạm lân cận lưu vực Đá Đen (mm) 14

Bảng 2.2 Trọng số fi của các trạm đối với lưu vực Đá Đen 17

Bảng 2.3 Lượng mưa TBNN ở lưu vực Đá Đen theo phương pháp bình quân gia quyền 18

Bảng 2.4 Lượng mưa TBNN trên lưu vực ứng với các tần suất 19

Bảng 2.5 Lượng mưa tháng đối với năm có P = 15% 21

Bảng 2.6 Lượng mưa tháng đối với năm có P = 50% 21

Bảng 2.7 Lượng mưa tháng đối với năm có P = 85% 21

Bảng 2.8 Bảng lượng mưa bình quân các tháng của năm thiết kế 22

Bảng 2.9 Đặc trưng dòng chảy của lưu vực Sông Hinh 24

Bảng 2.10 Kết quả tính các đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm 25

Bảng 2.11 Trọng số fi của các trạm đối với lưu vực Sông Hinh 28

Bảng 2.12 Kết quả chạy RRMOD của trạm Sông Hinh 30

Bảng 2.13 Kết quả chạy RRMOD của lưu vực Đá Đen ( Fdat rung = 73 km2 ) 33

Bảng 2.14 Kết quả chạy RRMOD của lưu vực Đá Đen ( Fdat rung = 48.75 km2 ) 34

Bảng 2.15 Kết quả chạy RRMOD của lưu vực Đá Đen ( Fdat rung = 24.38 km2 ) 35

Bảng 2.16 Tổng hợp kết quả tính Qo của lưu vực Đá Đen 37

Bảng 2.17 Kết quả tính toán khôi phục số liệu dòng chảy lưu vực Đá Đen 38

Bảng 2.18 Đặc trưng dòng chảy nhiều năm của Đá Đen (theo mô hình) 38

Bảng 2.19 Bảng tính toán kết quả dòng chảy năm thiết kế ứng với các tần suất 39

Bảng 2.20 Kết quả dòng chảy năm thiết kế ứng với tần suất thiết kế 39

Bảng 2.21 Bảng phân phối dòng chảy thiết kế ứng với tần suất P=15% 39

Bảng 2.22 Bảng phân phối dòng chảy thiết kế ứng với tần suất P=50% 39

Bảng 2.23 Bảng phân phối dòng chảy thiết kế ứng với tần suất P=85% 39

Bảng 2.24 Lưu lượng mưa theo tần suất thiết kế 40

Bảng 2.25 Bảng kết quả tính lưu lượng lớn nhất 42

Bảng 2.26 Bảng kết quả tính tổng lượng lũ 43

Bảng 2.27 Bảng tính thời gian lũ 44

Bảng 2.28 Lượng bốc hơi tại lưu vực Đá Đen 46

Bảng 2.29 Lượng bốc hơi tháng trung bình nhiều năm tại lưu vực Đá Đen (mm) 47

Bảng 2.30 Bảng phân phối tổn thất bốc hơi ∆Ztrong năm 48

Bảng 2.31 Đường đặc tính tuyến đập 1: F = f(Z); V = f(Z) 50

Bảng 2.32 Đường đặc tính tuyến đập 2: F = f(Z); V = f (Z) 50

Bảng 2.33 Quan hệ Q = f(Z) hạ lưu nhà máy Đá Đen 50

Bảng 2.34 Quan hệ Q = f(Z) hạ lưu nhà máy trên tuyến kênh xả 51

Bảng 2.35 Tổn thất cột nước tuyến I (Phương án 1 tuyến kênh) tính tổn thất từ bể áp lực đến nhà máy 51

Bảng 2.36 Tổn thất cột nước tuyến I (Phương án 2 tuyến đường hầm) tính tổn thất cả đường hầm và đường ống áp lực 51

Bảng 2.37 Công suất lắp máy của các tháng của 3 năm điển hình 59

Bảng 2.38 Điện lượng các tháng của 3 năm điển hình 59

Bảng 2.39 Tổng hợp các chỉ tiêu thông số kỹ thuật của phương án kiến nghị 60

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ SỞ VÀ TỔNG HỢP KHỐI LƯỢNG CÁC HẠNG MỤC CHÍNH Bảng 3.1 Vận tốc gió tính theo các hướng 65

Bảng 3.2 Đà gió D 66

Bảng 3.3 Chiều cao nước dềnh do gió h 66

Bảng 3.4 Tính toán cao trình đỉnh đập với hướng gió Đông Bắc 67

Bảng 3.5 Kết quả tính toán ổn định đập dâng nước 74

Bảng 3.6 Đoạn cong CD ta lấy theo tọa độ của Ô phi xê rốp 77

Bảng 3.7 Toạ độ các điểm trên đường biên của mặt tràn không chân không 78

Bảng 3.8 Bảng tính toán thuỷ lực tràn 82

Bảng 3.9 Bảng xác định chế độ nối tiếp sau tràn 82

Bảng 3.10 Bảng tính đường mặt nước trên tràn 84

Bảng 3.11 Bảng kết quả thiết kế kênh 88

Bảng 3.12 Bảng tổng hợp khối lượng công trình phương án kiến nghị 91

CHƯƠNG 4: DỰ TOÁN VÀ PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH TẾ XÃ HỘI

Bảng 4.1 Bảng tổng dự toán 94

Bảng 4.2 Các chỉ tiêu thủy năng của công trình 97

Bảng 4.3 Phân bổ vốn kinh tế theo các năm xây dựng 99

Bảng 4.4 Bảng phân tích kinh tế công trình thủy điện Đá Đen 101

Bảng 4.5 Kết quả tính toán của dự án 105

Bảng 4.6 Kết quả phân tích độ nhạy 106

Bảng 4.7 Kết quả phân tích tình huống 107

Bảng 4.8 Phân tích tài chính dự án 113

Bảng 4.9 Tổng hợp kết quả phân tích tài chính theo quan điểm Dự Án 115

Bảng 4.10 : Kết quả phân tích độ nhạy 116 Bảng 4.11 Kết quả phân tích tình huống 116

CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU1.1 Giới thiệu chung về dự án.

Công trình thuỷ điện Đá Đen được xây dựng ở hạ lưu suối Đá Đen là nhánh cấp Icủa sông Bánh Lái thuộc địa phận xã Hoà Mỹ Tây, huyện Tây Hoà, tỉnh Phú Yên

Hình 1.1 Bản đồ tỉnh Phú Yên

Hình 1.2 Vị trí nhà máy thủy điện Đá Đen

Được sự đồng ý của UBND tỉnh Phú Yên, Bộ công nghiệp và Tổng công ty điệnlực Việt Nam Tổng công ty xây dựng công trình giao thông 5 đã tiến hành nghiên cứuđầu tư dự án thuỷ điện Đá Đen nhằm khai thác tiềm năng thuỷ lợi thuỷ điện của suối

Đá Đen Trung tâm Thuỷ điện thuộc Viện khoa học Thuỷ lợi là đơn vị Tư vấn

Thực hiện hợp đồng với chủ đầu tư, Viện KHTL triển khai lập Dự án đầu tư thuỷđiện Đá Đen với các căn cứ sau:

- Hợp đồng kinh tế số 230/HĐKT ngày 22 tháng 03 năm 2005 giữa Công tyXDCT 507 và Viện khoa học thuỷ lợi về việc TKKT lập tổng dự toán, Thiết kế BVTClập dự toán chi tiết dự án thuỷ điện Đá Đen

- Công văn số 675/KH-DA ngày 05 tháng 10 năm 2005 của Công ty Xây dựngcông trình 507 về việc thay đổi công suất thiết kế nhà máy thuỷ điện Đá Đen

- Công văn số 799/KH-DA ngày 03 tháng 12 năm 2005 của Công ty Xây dựngcông trình 507 về việc nâng công suất thiết kế nhà máy thuỷ điện Đá Đen

Bảng 1.1 Các thông số chính của dự án

I Đặc trưng thủy lực đến tuyến đập

III Lưu lượng qua nhà máy và cột nước

IV Công Suất

Lưu lượng lớn nhất qua tràn (p=0,2%) m3/s 3237.2

4 Cửa lấy nước : Bê tông cốt thép

Cao trình đáy cửa lấy nước ( phía trước lòng hồ ) m 155.5

5 Tuyến kênh dẫn nước

6 Nhà máy thủy điện

1.2 Sự cần thiết phải đầu tư, các điều kiện thuận lợi và khó khăn.

1.2.1.Điều kiện tự nhiên và xã hội:

1.2.1.1.Vị trí địa lý:

Công trình thuỷ điện Đá Đen nằm trên suối Đá Đen, đầu mối đặt ở cao độ +150,dẫn nước qua đường hầm về nhà máy ở cao độ +11,00 rồi xả ra suối ở cao trình+7,00m Suối Đá Đen là nhánh của sông Bánh Lái, thượng nguồn của sông Bàn Thạch

Vị trí công trình trải dài: Từ 109005'30"  109013'00" Kinh độ Đông

Từ 12047'  12053' Vĩ độ Bắc

1.2.1.2.Điều kiện địa hình:

Suối Đá Đen là thượng nguồn của sông Bánh Lái bắt nguồn từ đỉnh cao 1365m

1457m thuộc xã Hoà Mỹ Tây và Vạn Bình tỉnh Phú Yên, độ cao bình quân lưu vực

từ 450  500m, chiều dài suối tính đến tuyến đập là 18,9 km

Địa hình lưu vực thuộc vùng núi cao gần biển, phía Nam là những đỉnh cao trên1000m thấp dần về hướng Bắc ở độ cao 200m và đột ngột đổ xuống thác sâu ở độ cao15m Hướng chảy từ Tây Nam lên Đông Bắc, lũng sông cùng với địa hình tạo thànhsườn đón gió mùa Đông Bắc đi qua biển mang theo nhiều hơi ẩm nên mưa lớn, dòngchảy sông phong phú.Tổng diện tích lưu vực suối Đá Đen là 110 km2, tính đến tuyếnđập là 97,5 km2

Bảng 1.2 Các đặc trưng hình thái lưu vực công trình thủy điện Đá Đen

Toạ độ địa lý

Flv (km 2 )

Ls (km)

B (km)

Js (% 0 )

Jd (% 0 )

Phú Yên nằm rìa phía đông của dãy Trường Sơn và Tây Nguyên Dãy TrườngSơn chạy dọc theo phía Tây của tỉnh Cao độ địa hình thay đổi đột ngột theo độ rộngcủa tỉnh

Vùng Bắc tỉnh thuộc đới cấu tạo địa chất KonTum là khối đá cổ nhất ĐôngDương thuộc phức hệ địa chất nâng uốn nếp vào thời Tiền Cambri Vùng Nam tỉnhthuộc đới cấu tạo địa chất Đà Lạt (trẻ hơn khối Kom Tum) gồm các thành tạo hecxini

trong đó có những thời kỳ sụt lún kiến địa võng để tạo thành những trầm tích biển rộngrãi

Hiện tượng trượt lở, đá đổ trong tầng phủ xảy ra khá nhiều trong vùng, đặc biệt

là dọc theo suối Đá đen và sườn các quả núi cao có độ dốc lớn Nhìn chung hiện tượngtrượt lở đá đổ ở lớp phủ dễ xảy ra vào mùa mưa

Hồ chứa:

Phạm vi dâng nước của hồ nhỏ, chiều dài trung bình 1km, chiều rộng hồ trungbình từ 40  80m Mực nước dâng cao trong hồ từ 10  15 m (tính từ đáy suối).Qua kết quả trắc hội cho thấy hồ nằm trên nền granit biotit, grano diorit biotit làloại macma xâm nhập có cấu tạo chắt xít nên khả năng giữ nước tốt, không có hiệntượng mất nước sang lưu vực xung quanh

Khả năng trượt sạt bờ hồ chứa: Qua trắc hội, bờ hồ có tầng đá lăn dày nên hiệntượng trượt sạt sẽ dễ xảy ra vào mùa mưa

Công trình đầu mối:

Công trình đầu mối gồm đập tràn, cống lấy nước, cống xả cát và phần đập khôngtràn 2 bên bờ

Nền vai trái tuyến đập hoàn toàn là đá gốc Granit màu xám, xám đen Đá có cấutạo khối, thành phần khoáng vật chủ yếu gồm thạch anh Plagiocla, mica Đá thuộcloại macma xâm nhập phức hệ Đèo Cả (K đc1), lớp trêm là đá IIA dày khoảng 5m bịnứt nẻ, lớp dưới là lớp IIB, đá cứng nứt nẻ nhỏ

Nền vai phải tuyến đập là đá granit màu xám, xám đen, cấu tạo khối, kiến trứchạt vừa, trong đó có thạch anh, mica, plagiocla Đá thuộc loại macma xâm nhập phức

hệ Đèo Cả (K đc1)

Từ trên xuống, lớp trên cùng là IB (dày 1m) phong hoá nứt nẻ, phía dưới là lớp

IA dày từ 4  5m có khe nứt nhỏ, độ thấm nhỏ, dưới nữa là lớp IIB đá cứng, độ thấmnhỏ, đây là đá gốc

Lòng suối: Lòng suối cũng là đá granit màu xám, xám đen, cấu tạo khối, kiếntrúc hạt vừa Thành phần thạch học chủ yếu là thạch anh, mica, plagiocla Đá thuộcloại macma xâm nhập, phức hệ Đèo Cả (K đc1)

Lớp trên là lớp IB và IIA, lớp IB mỏng, nứt nẻ

Dưới là lớp IIB đá gốc: đá cứng, khe nứt nhỏ, độ thấm rất nhỏ

c Tuyến kênh và hầm

* Địa chất tuyến kênh:

Do đặc điểm địa hình, địa mạo tuyến kênh rất phức tạp: tuyến kênh chạy trênsườn đồi có độ dốc lớn, cây cối rậm rạp, lớp đá lăn dày phân bố rộng khắp theo tuyếnkênh

Tuyến kênh chạy qua những vị trí có địa tầng từ trên xuống như sau:

- Lớp 1: Hỗn hợp đá lăn màu xám trắng, tảng lăn tròn cạnh có kích thước từ 30

cm  5m, liên kết với nhau rời rạc chiều dày tới 24m

- Lớp 2: Hỗn hợp đá lăn và sét nhẹ màu xám nâu, xám đen, các tảng lăn cóđường kính từ 30cm  6m, chúng liên kết kém, chiều dày từ 0 24m

- Lớp 3: Đất á sét vừa màu nâu đỏ, nâu vàng, vàng nhạt, trong đất chứa 5 17%sỏi sạn và đá lăn có đường kính từ 20cm  3,5m Đất khô, trạng thái dẻo cứng, nguồngốc eQ

- Lớp 4: Đá granit màu xám, xám trắng, xám xanh Đá có cấu tạo khối, tương tựnhư ở công trình đầu mối

Toàn bộ tuyến kênh xác định được 4 đới phá huỷ kiến tạo nằm trong đá gốc

Về địa chất thuỷ văn tuyến kênh: nước ngầm ở hầu hết các điểm quan sát nhưngchỉ vào mùa mưa, còn mùa khô không xuất hiện chứng tỏ lượng nước ngầm liên quanrất nhiều đến lượng nước mưa

* Địa chất tuyến đường hầm:

Do địa chất tuyến kênh rất phức tạp và khó ổn định lâu dài nên tư vấn xem xétthêm phương án đường hầm áp lực Địa chất tuyến hầm đi trong lớp đá granit biotitmàu xám đen, xám xanh phớt đen, đá có cấu tạo khối Thành phần khoáng vật gồmthạch anh Plagioclas, fenpatkali, bioti Đá tươi rất cứng, vận tốc truyền sóng đạt 5 5,8 Km/s Dọc theo tuyến hầm có thể có đới phong hoá kiến tạo cắt ngang qua

d Tuyến đường ống áp lực:

Tuyến đường ống áp lực có đặc điểm địa tầng được mô tả từ trên xuống dưới:Lớp 1 (lớp edQ): Lớp đất sét pha màu nâu vàng, nâu gụ, phớt đỏ lẫn dăm sạn-tảng lăn Tảng là sét vôi màu xám đen kích thước nhỏ Kết cấu khá chặt trạng thái nửacứng đến cứng Lớp này dày từ 2 đến 4m.

Lớp 2 (lớp eQ): Lớp này là đá sét vôi, bột kết phong hoá mãnh liệt thành sét pha,cát pha, màu nâu vàng, nâu đỏ lẫn dăm sạn, mảnh vụn đá phong hoá, tảng kích thướcnhỏ Trạng thái cứng, lớp này dày từ 1215m

Lớp 3 (lớp j1 đl): Là lớp đá sét vôi, phiến sét vôi màu xám đen bị phong hoá nứt

nẻ mãnh liệt thành tảng kích thước vừa đến lớn Trạng thái đá rắn chắc, lớp này dày

sạn-Lớp 2 (lớp eQ): sạn-Lớp này là đá sét vôi, bột kết phong hoá mãnh liệt thành sét pha,cát pha, màu nâu vàng, nâu đỏ lẫn dăm sạn, mảnh vụn đá phong hoá, tảng kích thướcnhỏ Trạng thái cứng, lớp này dày từ 1214m

Lớp 3 (lớp j1 đl): Đá sét vôi, phiến sét vôi màu xám đen bị phong hoá nứt nẻmãnh liệt thành tảng kích thước vừa đến lớn Trạng thái đá rắn chắc

Mực nước ngầm ở nhà máy nằm ở độ sâu 4,3m; Khi thi công cần chú ý đến hiệntượng nước ngầm này

f Tuyến kênh xả:

Kênh xả nằm trên vùng địa tầng sau:

Lớp 1 (lớp edQ): Đất á sét nặng màu nâu, nâu vàng, trong đất chứa tàn tích sinhvật Đất khô, trạng thái rời rạc, kém chặt, dày 3  5m

Lớp 2 (lớp eQ): Hỗn hợp cát, sỏi sạn, đá lăn màu nâu vàng, vàng nhạt, vàng.Kích thước đá lăn khoảng 10cm 1m, hỗn hợp ít ẩm đến khô, trạng thái rời rạc vàkém chặt

1.2.1.4.Các yếu tố khí tượng:

a Nhiệt độ không khí: nhiệt độ trung bình nhiều năm là 26,7oC, cao nhất là từ tháng

5 đến tháng 8, nhiệt độ cao nhất tuyệt đối đạt tới 40,5oC vào tháng 5/1994, thấp nhất là15,2oC xuất hiện vào tháng 1/1984

Bảng 1.3 Nhiệt độ không khí trung bình, lớn nhất và nhỏ nhất tháng và năm

Tbìn

h 23,5 23,7 25,6 27,7 28,9 29,3 29,3 28,9 27,9 26,4 25,8 23,9 26,7Max 33,7 36,5 36,3 39,2 40,5 39,4 38,3 38,6 38,4 35,7 34,5 33,1 40,5Năm 1973 1966 1980 1990 1994 1983 NN 2001 1985 1972 1974 1974 1994Min 15,2 16,1 16,4 18,8 21,4 21,9 21,7 22,0 20,9 19,1 17,7 15,2 15,2

4

1989

1986

197

1984

1964

1971

1966

1937

1971

1999

1984

b Gió:tuy nằm ở vĩ độ thấp phía nam đèo Hải Vân nhưng vẫn chịu ảnh hưởng củagió mùa Đông Bắc nên từ tháng 10 đến tháng 12 và tháng 1 hướng gió thịnh hành làhướng Bắc và Đông Bắc biến tính qua biển mang nhiều hơi ẩm cùng với tác động củađịa hình gây mưa lớn Từ tháng 6 đến tháng 9 thịnh hành là hướng Tây và Tây Nam vìthời kỳ này gió Tây cực đới và tín phong Nam bán cầu xen kẽ chiếm ưu thế Khu vựcmiền Trung còn chịu ảnh hưởng hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới, thường xuyên pháttriển thành bão gây ra mưa to gió lớn Tốc độ gió trung bình là 2,5m/s, lớn nhất đạt tới

VII

Nă m

4% 23,0 34,1 18,4 18,0 14,2 22,5 20,9 19,3

c Độ ẩm không khí: độ ẩm tương đối trung bình năm dao động trong khoảng từ 74%

 86% Độ ẩm tương đối nhỏ nhất tại Tuy Hoà là 31% xuất hiện vào tháng 5 vì chịuảnh hưởng của gió Tây cực đới biến tính sau khi vượt dãy Trường Sơn nhưng khôngmạnh như khu IV Kết quả thống kê độ ẩm tương đối từ năm 1977  2001 ở Tuy Hoànhư sau:

Bảng 1.6 Độ ẩm tương đối (%) trung bình tháng và năm Trạm Tuy Hoà

d Mưa: mưa trên khu vực được phân thành hai mùa: mùa mưa và mùa khô Nằmtrong vùng tâm mưa lớn Hình thái thời tiết chính gây ra mưa lũ là bão, áp thấp nhiệtđới, không khí lạnh và sự phối hợp hoạt động của dải hội tụ nhiệt đới hay áp cao TháiBình Dương Do đặc điểm của khu vực miền Trung nên mùa mưa ở đây ngắn, lượngmưa tập trung vào tháng 9 đến tháng 12, chiếm 83% lượng mưa cả năm Các trận mưa

có cường độ cao có thể gây ra lũ lớn thường xảy ra vào tháng 10 và tháng 11 Do ảnhhưởng của áp thấp kết hợp với gió mùa Đông Bắc tăng cường nên mưa khá lớn cótháng lượng mưa đạt 2220mm

a Tài nguyên đất: Diện tích tự nhiên 504.531 ha, trong đó đất dùng cho nông nghiệp

là 128.814 ha, đất lâm nghiệp 165.915 ha, đất chuyên dùng 17.363 ha, đất thổ cư 4.203

ha, đất trống chưa sử dụng 192.233 ha

b Tài nguyên thuỷ sản:Biển có khoảng 500 loài cá, 38 loài tôm, 15 loài mực và cáchải sản khác như: sò, điệp, yến sào ven biển có nhiều đầm, vịnh, cửa sông có thểphát triển nuôi trồng thuỷ sản lên trên 2.700 ha

a Tài nguyên rừng: Diện tích có rừng 165.915 ha, trong đó rừng tự nhiên 142.688

ha với trữ lượng gỗ 14 triệu m3, rừng trồng 23.224 ha, đất chưa sử dụng dự kiến trồngrừng nguyên liệu giấy trên 65 nghìn ha

b Tài nguyên khoáng sản: Khoáng sản đa dạng, đáng chú ý là : diatomite, sắt, thanbùn, vàng sa khoáng, đá hoa cương có nhiều màu Nhiều loại có trữ lượng lớn:diatomite (90 triệu m3), đá hoa cương (54 triệu m3), vàng sa khoáng (300 nghìn tấn).Ngoài ra còn có một số mỏ suối nước nóng, nước khoáng như Pha Sen (huyệnPhú Hoà), Triêm Đức, Trà Ô (huyện Đồng Xuân), Lạc Sanh (huyện Tuy Hoà)

c Tài nguyên nước: Có trên 50 sông suối lớn nhỏ, tổng lượng dòng chảy trungbình vào khoảng 11,8tỷ m3, bình quân đầu người 13.930 m3/năm vào loại cao nhất thếgiới, hiện nay đã đưa vào sử dụng khoảng 25% tổng lượng Khả năng khai thác nướcphục vụ cho các mục đích dân sinh và phát triển kinh tế còn lớn

1.2.1.6.Đặc điểm dân sinh kinh tế:

Sau hơn 10 năm tách tỉnh (trước đây Phú Yên cùng với Khánh Hoà thành tỉnhPhú Khánh) Phú Yên đã phát huy sức mạnh toàn dân, khai thác triệt để lợi thế của địaphương tạo sự chuyển biến mạnh mẽ về phát triển kinh tế xã hội theo hướng Côngnghiệp hoá - hiện đại hoá

Phú Yên là một tỉnh miền Trung có diện tích tự nhiên là 5045 km2, về dân sốtrung bình năm 2004 là 847 nghìn người, lực lượng lao động chiếm trên 50% dân số.Hiện nay trên 11.500 người có trình độ cao đẳng, đại học và trên đại học, trên 17.500người có trình độ trung học chuyên nghiệp, trên 30.000 công nhân kỹ thuật

Để khỏi tụt hậu về kinh tế trong tỉnh đã phát triển các ngành nghề khác như:Công nghiệp xây dựng, chế biến, dịch vụ và du lịch Đến nay tỉnh đã chuyển dịch cơcấu kinh tế, trong GDP của tỉnh: tỷ trọng nông - lâm - ngư nghiệp giảm dần từ 51,1%(năm 1990) xuống còn 39%, tỷ trọng công nghiệp xây dựng tăng từ 13,3% (1995) lên25%, dịch vụ tăng từ 35,9% (năm 1995) lên 40%

1.2.2.Hiện trạng nguồn năng lượng điện vùng dự án:

1.2.2.1.Nguồn điện:

Hiện tại hệ thống thuỷ điện Phú Yên được cấp từ các nguồn điện sau:

- Nguồn lưới điện quốc gia 110KV qua hai trạm biến áp trung gian E23, 110 KVthị xã Tuy Hoà và trạm 110KV Gò Mần

- Nguồn điện từ nhà máy thuỷ điện Sông Hinh có Nlm = 70 MW

- Nguồn điện dự phòng từ nhà máy phát điện điêzen thị xã Tuy Hoà có Nlm= 9,6 MW.1.2.2.2.Lưới điện phân phối và trạm biến áp:

Nguồn điện lưới quốc gia từ hai trạm biến áp trung gian được phân phối đi cáchuyện thông qua trạm biến áp 35/15 KV và 35/22KV và các xuất tuyến sau:

- Xuất tuyến 471 cấp điện đến các huyện Sông Cầu, Đông Nhân, Tuy An

- Xuất tuyến 473 cấp điện cho huyện Sơn Hoà, Tuy Hoà

- Xuất tuyến 472 cấp điện cho khu vực thị xã Tuy Hoà

- Huyện Sông Hinh nhận nguồn điện từ nhà máy thuỷ điện Sông Hinh với tuyếnđường dây 22 KV hoà với tuyến 473 của trạm biến áp trung gian 110KV Tuy Hoà.Hiện nay lưới điện đã phát triển rộng khắp toàn tỉnh với: chiều dài đường dây35KV trên 113 k, chiều dài đường dây 22/15 KV trên 873 km, tổng số trạm biến ápphân phối 743 trạm với dung lượng trên 23.000 KVA

Có thể nối đường điện đến những điểm sâu xa nhất của tỉnh Số hộ có điện ở khuvực nông thôn chiểm 75,8% tổng số hộ (99.842 hộ) có 93/101 xã, phường, thị trấn cóđiện lưới quốc gia để sử dụng chiếm 91,2%

1.2.2.3.Nhu cầu phụ tải:

Do sự phát triển của nền kinh tế xã hội, nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăngtrong nhân dân vùng nông thôn và các hoạt động sản xuất đặc biệt là công nghiệp.Theo kế hoạch của tỉnh thì đến năm 2010 nhu cầu phụ tải của tỉnh Phú Yên là:

Bảng 1.7 Bảng nhu cầu phụ tải của tỉnh

1.2.3.1.Mục tiêu phát triển của tỉnh:

* Trong giai đoạn 2010 - 2020:

- Mức tăng trưởng GDP bình quân hàng năm 11%

- GDP bình quân đầu người vào năm 2020 khoảng 1627 USD

* Các mục tiêu tăng trưởng của các ngành và chuyển dịch cơ cấu: phấn đấu đạttốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm: Công nghiệp và xây dựng 12%/năm; Nônglâm - thuỷ sản 4%/năm; Thương mại và dịch vụ 13%/năm Cơ cấu kinh tế các ngành

sẽ chuyển dịch theo hướng: Công nghiệp và xây dựng: 38,8%; Thương mại và dịch vụ:45,2%; Nông lâm - thuỷ sản 11,9%

1.2.3.2.Định hướng phát triển một số ngành công nghiệp chủ yếu gồm:

Các ngành công nghiệp chủ yếu: công nghiệp chế biến thuỷ, hải sản; công nghiệpchế biến mía đường; công nghiệp sản xuất bia và nước giải khát; công nghiệp chế biến

gỗ - mây, tre – lá; công nghiệp dệt may, giầy, dép da và các sản phẩm từ da, giả da;ông nghiệp cơ khí; công nghiệp khai thác khoáng sản và sản xuất VLXD

Từ tình hình phục vụ dân sinh kinh tế của tỉnh Phú Yên, từ yêu cầu phát triểnkinh tế của tỉnh nêu trên cho thấy rằng yêu cầu năng lượng, yêu cầu điện là một yêucầu rất cấp thiết cho công cuộc công nghiệp hoá và hiện đaị hoá của tỉnh Qua yêu cầuphụ tải của Tỉnh thấy rằng nhu cầu điện năng ngày càng tăng Việc xây dựng thuỷ điện

Đá Đen nhằm góp 1 phần cải thiện sự thiếu hụt năng lượng của tỉnh và khu vực

1.3.Mục tiêu, nhiệm vụ của dự án.

1.3.1.Mục tiêu của dự án:

Sử dụng nguồn nước suối Đá Đen có độ chênh lệch địa hình lớn để phát điện vàđưa vào lưới điện của Tỉnh và bán điện cho Tỉnh Dự án còn tạo nguồn tưới cho nôngnghiệp và phát triển du lịch của vùng

1.3.2.Nhiệm vụ của dự án:

Nhiệm vụ chính của thủy điện Đá Đen là cung cấp nguồn điện có công suấtkhoảng 156MW và điện lượng trung bình năm khoảng 689 triệu kWh, cùng với tácdụng điều tiết nguồn nước của hồ chứa là một đóng góp bổ sung có ý nghĩa cho sựphát triển kinh tế của khu vực miền Trung nói riêng và nền kinh tế nói chung

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NƯỚC ( CHUYÊN ĐỀ 1 )

2.1.Cơ sở tính toán:

2.1.1.Các tiêu chuẩn dùng trong tính toán:

-[1] TCXD VN 285:2002 “Công trình thủy lợi – các quy định chủ yếu về thiết kế”hoặc QCVN 04-05 : 2012/BNNPTNT “ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia công trình thủylợi – các quy định chủ yếu về thiết kế”

-[2] QP.TL C-6-77 “Tính toán các đặc trưng thủy văn”

2.1.2.Các tài liệu tham khảo:

-[3] Ngô Đình Tuấn – Hồ Cao Đàm Tính toán thủy văn các công trình thủy lợi vừa

và nhỏ NXB Nông nghiệp 1986

-[4] Đổ Cao Đàm – Hà Văn Khối Thủy văn công trình NXB Nông Nghiệp 1993-[5] Hà Văn Khối Thủy văn công trình (dành cho các lớp cao học) 1998 (Bài giảng)-[6] Đặc điểm khí tượng thủy văn của tỉnh

2.1.3.Các tài liệu phục vụ cho tính toán:

- Lượng mưa tháng trong nhiều năm tại các trạm lân cận lưu vực Đá Đen

2.1.4.Xác định tần suất thiết kế của công trình:

Để phục vụ cho công tác lập dự án và thiết kế các công trình khai thác nguồnnước phục vụ cho các ngành kinh tế quốc dân, cần phải tính toán nguồn nước Các đặctrưng thủy văn thiết kế được lựa chọn sẽ là cơ sở để xác định quy mô kích thước côngtrình Nếu các đặc trưng được chọn thiên lớn thì quy mô công trình sẽ lớn so với yêu

cầu gây lãng phí, ngược lại đặc trưng thủy văn thiên nhỏ thì sẽ không an toàn côngtrình gây hậu quả nghiêm trọng.

Theo TCXD VN 285: 2002 cấp công trình được xác định theo quy mô của đập dâng( chiều cao đập, cấu tạo địa chất nền đập ) và công suất lắp máy Nhà máy thủy điện ĐáĐen có công suất dự kiến khoảng 10MW ( cấp III ), và đập dâng trên nền đá với chiều caođập thay đổi từ khoảng 25 m đến 30m (cấp III) Do đó đối với dự án thủy điện Đá Đen, cấpcông trình được xác định theo cấp đập dâng tức công trình cấp III Với công trình cấp III,tần suất lũ thiết kế là p = 1%, tần suất lũ kiểm tra là p = 0,2%

2.2.Tính khả năng nguồn nước:

2.2.1.Đánh giá tài nguyên nguồn nước:

2.2.1.1.Lượng mưa thiết kế:

Mục đích: Tính toán lượng mưa thiết kế nhằm mục đích tìm ra tổng lượng ứngvới tần suất thiết kế để phục vụ cho tính toán

Vì lượng mưa trung bình nhiều năm là một trong các yếu tố chính hình thànhdòng chảy hàng năm trong khu vực, nên lượng mưa tại lưu vực dự án thủy điện ĐáĐen cần được xác định chính xác

Một số đặc trưng lượng mưa tháng, năm và lượng mưa ngày lớn nhất của một sốtrạm đại biểu trong và ngoài lưu vực nghiên cứu:

Bảng 2.1 Lượng mưa trung bình tháng, năm tại các trạm lân cận lưu vực Đá Đen (mm)

Tháng ThànhSơn HòaSơn TuyHòa SôngHinh M’Đrăk

2005

1999

2001

1977-1991

1980-2005

1977-Nhận xét : - Ta thấy trạm khí tượng Sông Hinh có thời gian quan trắc ít hơn 15

năm nên ta không dùng số liệu đo mưa của trạm Sông Hinh

- Trạm khí tượng M’Đrăk thuộc huyện M’Đrăk, tỉnh Đăk Lăk cách xalưu vực Đá Đen nên ta không dùng số liệu đo mưa của trạm M’Đrăk

- Vì các năm quan trắc khác nhau nên ta lấy thời gian quan trắc chung

n: số trạm mưa sử dụng tính toán tính toán

Xi: lượng mưa của trạm mưa thứ i trong các trạm mưa sử dụng tính toán, mmPhương pháp này chỉ sử dụng tốt khi trên lưu vực có nhiều trạm đo mưa được

Xi: lượng mưa của trạm mưa thứ i trong các trạm mưa sử dụng tính toán, mm

Si: diện tích giữa 2 đường đẳng trị, km2

Đối với phương pháp này, để tính Xlv thì việc xác định đường đẳng trị của lưuvục phải chính xác Mức độ chính xác của phương pháp phụ thuộc vào độ chính xáccủa đường đẳng trị Tuy nhiên, trong một khu vực nghiên cứu có nhiều đơn vị thiết kếđưa ra nhiều đường đẳng trị khác nhau vì vậy phương pháp này không thích hợp

d Phương pháp bình quân gia quyền:

(2-4) Trong đó:

n : số trạm mưa sử dụng tính toán tính toán

Xi: lượng mưa của trạm mưa thứ i trong các trạm mưa sử dụng tính toán, mm

fi: hệ số trọng số của trạm mưa thứ i tham gia tạo ra lượng mưa cho lưu vựctính toán

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

Nhận xét : Qua 4 phương pháp trên ta thấy phương pháp bình

quân số học áp dụng tốt trên lưu vực có nhiều trạm đo, còn phươngpháp đa giác Theissen áp dụng khi trên lưu vực và lân cận có nhiềuđiểm đo lớn hơn hoặc bằng 3 nhưng hai phương pháp này cho kết

quả không được chính xác, phương pháp đường đẳng trị cho kết quảchính xác hơn hai phương pháp trên nhưng sự chính xác của kết quảtính thì đòi hỏi việc xây dựng đường đẳng trị phải chính xác, mà việcxây dựng đường đẳng trị chính xác là rất khó khăn Để khắc phục 3phương pháp trên thấy ở phương pháp bình quân gia quyền có độchính xác cao hơn 3 phương pháp trên vả lại việc thực hiện tính toán

dể dàng và chính xác cao Vì vậy để tính lượng mưa chọn phươngpháp bình quân gia quyền để tính cũng dùng phương pháp này đểtính bốc hơi cho lưu vực

Bảng 2.2 Trọng số f i của các trạm đối với lưu vực Đá Đen

Bảng 2.3 Lượng mưa TBNN ở lưu vực Đá Đen theo phương pháp bình quân gia quyền

* Tính toán xác định 3 năm điển hình:

- Mục đích xác định 3 năm điển hình: Xác định 3 năm điển hình với tần suất thiết kếxác định thông qua cấp công trình dự kiến nhằm mục đích xác định được năm ít nước,năm trung bình nước và năm nhiều nước ứng với các tần suất thiết kế Ptk = 15%

÷50%÷85% ( tần suất thiết kế ứng với công trình cấp III ) để phục vụ cho công tác tínhtoán sau này

- Điều kiện để chọn năm điển hình là:

+ Năm điển hình là năm có Xđh ≈ Xp

+ Năm điển hình là năm bất lợi: tức là mùa kiệt kéo dài, tỷ lệ lượng dòng chảymùa khô so với lượng dòng chảy cả năm nhỏ

+ Năm điển hình phải là năm phổ biến: Xmùa mưa = ( 70%÷80%).Xnăm

Xác định 3 năm điển hình dựa vào Cấp công trình kiến nghị là công trình cấp I.Vậy công trình cho có tần suất thiết kế 3 năm điển hình là Ptk = 15% ÷ 50% ÷ 85%,

Tra trên bảng đường tần suất (xem Phụ lục 1.13-1.14 phần PHỤ LỤC) ứng với các tần

- Năm 1998 ứng với năm có P=15%, có X = 2991.6 mm

- Năm 1983 ứng với năm có P=50%, có X = 2079.2 mm

- Năm 1987 ứng với năm có P=85%, có X = 1558.7 mm

Vì có sự khác nhau giữa số liệu lý luận và số liệu thực tế, nên ta phải phân phối lạidòng chảy, Hiệu chỉnh số liệu như sau:

(2-6)Sau đó thực hiện phân phối lượng mưacác tháng của các năm ứng với các tầnsuất bằng công thức :

- K là hệ số thu phóng;

P nam dh nam

X k X

X k X



Bảng 2.5 Lượng mưa tháng đối với năm có P = 15%

Lượng mưa tháng đối với năm có tần suất P=15%

Bảng 2.6 Lượng mưa tháng đối với năm có P = 50%

Lượng mưa tháng đối với năm có tần suất P=50%

XiP (mm) 90.342 0 25.424 0.603 67.631 107.02 82.504 87.026 188.92 702.44 618.23 119.08 2089.43

Bảng 2.7 Lượng mưa tháng đối với năm có P = 85%

Lượng mưa tháng đối với năm có tần suất P=85%

Ta có bảng tính toán 3 năm điển hình như sau:

Bảng 2.8 Bảng lượng mưa bình quân các tháng của năm thiết kế.

Bảng tính toán lượng mưa trung bình tháng theo các năm

50% 90.342 0 25.424 0.603 67.631 107.02 82.504 87.026 188.92 702.44 618.23 119.08 2089.43

2.1.1.2.Dòng chảy năm:

a Chuẩn dòng chảy năm :

Các đại lượng đặc trưng chuẩn dòng chảy năm:

- Lưu lượng dòng chảy năm : Q0 =

- Độ sâu dòng chảy năm : Y0 = α X0 (mm) (2-10)

- Tổng lượng dòng chảy năm : W0 = 103 Y0.F (m3) (2-11)

- Hệ số dòng chảy năm : α =

0 0

* Phương pháp lưu vực tương tự:Với phương pháp này ta có thể xác định dòng chảy

của lưu vực nghiên cứu dựa vào dòng chảy của lưu vực tương tự ( có tài liệu thực đo )theo lượng mưa và diện tích của lưu vực khống chế theo công thức:

Qnc : Lưu lượng của lưu vực nghiên cứu, m3/s

Qtt : Lưu lượng của lưu vực tương tự, m3/s

Xonc : Lượng mưa trung bình nhiều năm của lưu vực nghiên cứu, mm

Xott : Lượng mưa trung bình nhiều năm của lưu vực tương tự , mm

Fnc : Diện tích lưu vực nghiên cứu , km2

Ftt : Diện tích lưu vực tương tự, km2

Theo Quy phạm tính toán các đặc trưng thuỷ văn thiết kế QP.TL.C6-77, điềukiện cần đảm bảo để chọn lưu vực tương tự như sau :

- Sự tương tự về điều kiện khí hậu

- Tính đồng bộ trong sự dao động của dòng chảy theo thời gian

- Tính đồng nhất về điều kiện hình thành dòng chảy, địa chất thổ nhưỡng, địachất thuỷ văn, tỷ lệ diện tích rừng , đầm lầy , diện tích canh tác trên lưu vực

- Không có những yếu tố làm thay đổi điều kiện tự nhiên của dòng chảy

- Tỷ lệ giữa các diện tích không được vượt quá 5 lần Chênh lệch giữa cao trìnhbình quân của lưu vực không vượt quá 500 m

Chúng ta có tài liệu tính toán của lưu vực tương tự là lưu vực Sông Hinh ( Xem

Phụ lục 1.4-1.10 phần PHỤ LỤC ) nên có thể sử dụng phương pháp này.

Bảng 2.9 Đặc trưng dòng chảy của lưu vực Sông Hinh

Lưuvực

F(km2)

2320 752

nc

* Phương pháp xác định dòng chảy từ mưa:Ở đây ta sử dụngphương trình cân bằng

nước:Dựa trên định luật bảo toàn về vật chất đối với một lưu vực, lượng nước đến, đi

và trữ lại ta có phương trình cân bằng nước:

X0 = Y0 +Z0 (2-14)

Trong đó: Y0 Độ sâu dòng chảy chuẩn trung bình nhiều năm

X0: Lượng mưa trung bình nhiều năm tại vùng dự án X0 = 2168.0 (mm)

Z0 Bốc hơi lưu vực trung bình nhiều năm

Theo “Đặc điểm thuỷ văn Quảng Nam –Đà Nẵng” Của Đài Khí Tượng ThuỷVăn Khu Vực Trung Trung Bộ, dựa theo tài liệu thực đo của nhiều lưu vực xây dựng

được quan hệ “Lớp dòng chảy và mưa năm” Các tỉnh ven biển miền Trung với phươngtrình tương quan :

Y0 = 0,797 X0-360 (mm) có hệ số tương quan γ = 0,998Kết quả tính toán ở bảng như sau:

Bảng 2.10 Kết quả tính các đặc trưng dòng chảy trung bình nhiều năm

Lưu

vực

F(km2)

X0 (mm) : Hệ số dòng chảy trung bình nhiều năm.

- W0 = Y0.F.1000 ( m3 ):Tổng lượng dòng chảy trung bình nhiều năm

- Q0= W0/T ( m3/s ): Lưu lượng bình quân nhiều năm.

- M0 = 1000.Q0/F (l/s.Km2)

- F: Diện tích lưu vực nghiên cứu

- T: Số giây trong 1 năm ( T= 31536000s)

* Phương pháp sử dụng mô hình: Mô hình RRMOD

Hiện nay mô hình thuỷ văn dòng chảy được các viện nghiên cứu, viện quyhoạch, các đơn vị tư vấn thiết kế sử dụng nhiều, nhằm để đánh giá khả năng dòng chảycủa các lưu vực nghiên cứu không có tài liệu thực đo Bằng cách dựa vào các bộ thông

số của mô hình, đã được hiệu chỉnh qua số liệu thực đo của các trạm thuỷ văn trongvùng Với bộ thông số của mô hình kết hợp với diện tích lưu vực, diện tích các loại đấttrong vùng, lượng bốc hơi, lượng mưa của lưu vực nghiên cứu sẽ phục hồi lại dòngchảy của lưu vực nghiên cứu, theo số liệu tài liệu mưa và bốc hơi của lưu vực

 Ở đây, ta dùng tài liệu của lưu vực Sông Hinh – là lưu vực nằm trên địabàn tỉnh Phú Yên, cách lưu vự Đá Đen khoảng 19 km, có các đặc điểm về lượng mưa,bốc hơi, dòng chảy , địa hình và thảm thực vật tương tự với lưu vực Đá Đen Tuynhiên, số liệu đo đặc ở đây khá ít ( 12 năm )

FILA, FILF, FILL

Trong mô hình có mô tả các hàm thấm và bốc hơi của lưu vực nên rất phù hợpvới việc đánh giá tài nguyên nước, ngoài ra mô hình chỉ có 25 thông số nên việc dòtìm khá thuận tiện khi sử dụng

(+)Cấu trúc mô hình RRMOD :

Xuất phát từ quan điểm xem xét một lưu vực sông như là cấu thành của ba phầndiện tích : Diện tích đất nông nghiệp, diện tích đất rừng và diện tích đất trống (xét vềmặt không gian 3 chiều) Xét theo chiều đứng thì đất được chia thành ba lớp: Lớp mặt(bể 1), lớp sát mặt (bể 2) và lớp ngầm (bể 3)

Giả thiết dòng chảy được hình thành từ 3 thành phần: Dòng chảy trên mặt, dòngchảy dưới mặt và dòng chảy ngầm, đồng thời cũng giả thiết rằng dòng chảy được hìnhthành trên từng phần diện tích lưu vực là độc lập với nhau, tức là dòng chảy được hìnhthành ở mỗi phần diện tích lưu vực tập trung vào các khe lạch rồi chảy tập trung rasông, không chảy ngang qua phần diện tích khác

Hình 2.1 : Cấu trúc mô hình RRMOD

(+) Các tiêu chuẩn để tối ưu hoá các thông số của mô hình:

- Hệ số tương quan giữa kết quả tính toán và số liệu thực đo (CorrelationCoefficient) phải đạt  0,9

(+) Chiến lược dò tìm bộ thông số :

Bộ thông số dùng trong mô hình RRMOD được dò tìm đúng dần theo thuậttoán dò tìm tối ưu, trên cơ sở so sánh giữa kết quả tính toán và số liệu thực đo của trạmSông Hinh và độ tin cậy của bộ thông số được đánh giá qua các tiêu chuẩn tối ưu như

đã nêu trên

Tài liệu dùng trong mô hình RRMOD :

+ Tài liệu dòng chảy thực đo trạm thuỷ văn Sông Hinh :

Trạm thuỷ văn Sông Hinh có diện tích lưu vực F : 752 km2, để xác định các thông

số của mô hình RRMOD, đề tài sử dụng tài liệu dòng chảy thực đo của trạm SôngHinh với liệt tài liệu 12 năm từ 1980 đến 1991.( Để phù hợp với liệt tài liệu đo mưa

của các trạm khác) Lưu lượng bình quân tháng trạm thuỷ văn Sông Hinh ( Xem Phụ

Bảng 2.11 Trọng số f i của các trạm đối với lưu vực Sông Hinh

- Lưu lượng trung bình thủy điện Đá Đen là lưu lượng tính toán theo mô hìnhRRMOD

- Điều chỉnh bộ thông số của mô hình RRMOD cho lưu vực Sông Hinh: Môhình RRMOD có 3 file số liệu: bd1.d, rrmod.run, rrmodve.txt và 2 file kết quả KQ1,KQ2 Số liệu đưa vào chương trình được cài đặt trong hai file:

+ File bd1.d: Chứa các số liệu:

Bộ thông số điều hành của mô hình:25 thông số

Diện tích lưu vực,diện tích đất nông nghiệp,diện tích đất rừng :3 giá trị Cường độ thấm:3 thông số

Ẩm độ: 12 thông số

Hệ số điều chỉnh lượng mưa cho các tháng: 12 hệ số

Hệ số thay đổi diện tích đất nông nghiệp: 12 hệ số, tương ứng với 12 năm

từ năm 1980-1991

Hệ số thay đổi diện tích đất rừng: 12 hệ số, tương ứng với 12 năm từ năm1980-1991.

+ File rrmod.run: gồm số liệu khí tưọng thủy văn với liệt tài liệu 12 năm từ1980-1991:

Tài liệu mưa lưu vực Sông Hinh

Tài liệu bốc hơi lưu vực Sông Hinh

Tài liệu dòng chảy thực đo tại trạm Sông Hinh

File KQ1: Kết quả quá trình dòng chảy của lưu vực mô phỏng từ mưa

File KQ2: Kết quả các dòng chảy thành phần

(+) Kết quả và đánh giá kết quả dò tìm bộ thông số:

Hình 2.2 Thông số hiệu chỉnh trạm Sông Hinh

Các tiêu chuẩn để tối ưu hoá bộ thông số của mô hình :

+ Hệ số tương quan giữa kết quả tính toán và số liệu thực đo : 0,945 > 0,9