Thiết kế công trình đầu mối thủy điện nậm củn 2

Trong phạm vi vùng tuyến công trình thủy điện Nậm Củn gặp chủ yếu các đáthuộc phần rìa của phức hệ Po Sen thuộc pha 2 PZ1ps 2 bao gồm các loại đá thuộcnhóm migmatit có cấu tạo dạng dải

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 PGS.TS Vũ Hoàng Hưng – Bộ mônKết Cấu Công Trình – Trường Đại Học Thuỷ Lợi và cô giáo Nguyễn Thị Mai Sương–

Bộ môn Kết Cấu Công Trình – Trường Đại Học Thuỷ Lợi, em đã hoàn thành đồ án tốtnghiệp của mình với đề tài “ Thiết kế công trình đầu mối thủy điện Nậm Củn 2”

Thời gian làm đồ án tốt nghiệp là một dịp tốt để em có điều kiện hệ thống lại kiếnthức đã được học trong 4,5 năm tại trường, giúp em biết cách áp dụng lý thuyết đãđược học vào thực tế và làm quen với công việc của một kỹ sư ngành Kỹ thuật Côngtrình 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 củamột kỹ sư thuỷ lợi sau này

Mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng nhưng do điều kiện thời gian hạn chế nêntrong đồ án em chưa giải quyết được đầy đủ và sâu sắc các trường hợp trong thiết kếcần tính, mặt khác do trình độ và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên trong đồ ánkhông tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến củacác thầy cô giáo giúp cho đồ án của em được hoàn chỉnh hơn, chính xác hơn, giúp chokiến thức chuyên môn của em được hoàn thiện

Để đạt được kết quả hôm nay em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy các cô trongtrường Đại Học Thủy Lợi, từ các thầy các cô ở các môn học cơ sở đến các thầy các cô

ở các môn chuyên nghành đã dạy bảo tận tình, truyền đạt tất cả những tâm huyết vàkiến thức quý báu của mình cho em trong suốt thời gian qua

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô giáo trong bộ môn Kết CấuCông Trình, đặc biệt là thầy giáo PGS,TS Vũ Hoàng Hưng và cô giáo Nguyễn ThịMai Sương đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện để em hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2016

Sinh viên thực hiện :

LÊ THẾ MẠNH

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 7

1.1 Giới thiệu về công trình 7

1.1.1 Vị trí công trình 7

1.1.2 Nhiệm vụ công trình 7

1.2 Điều kiện tự nhiên 8

1.2.1 Vị trí địa lí 8

1.2.2 Đặc điểm địa hình 8

1.2.3 Điều kiện địa chất 8

1.2.4 Điều kiện khí tượng thủy văn 18

1.3 Các thông số hồ chứa 31

CHƯƠNG 2 : CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ 32

2.1 Xác định cấp công trình 32

2.1.1 Theo nhiệm vụ công trình 32

2.1.2 Theo chiều cao đập và loại nền 32

2.1.3 Các chỉ tiêu thiết kế 32

CHƯƠNG 3 : BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI 35

3.1 Bố trí tổng thể 35

3.2 Đập tràn có của van 35

3.3 Tuyến năng lượng 36

3.3.1 Cửa lấy nước 36

3.3.2 Đường hầm dẫn nước 36

3.3.3 Tháp điều áp và nhà van 36

3.3.4 Nhà máy thủy điện 36

3.3.5 Trạm phân phối điện 37

3.3.6 Hệ thống đường dây 37

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 38

4.1 Mục đích tính toán tiết lũ 38

4.2 Ý nghĩa tính toán điều tiết lũ 38

4.3 Tài liệu tính toán điều tiết lũ 38

4.3.1 Tài liệu công trình tháo 38

4.3.2 Tài liệu thủy văn, địa hình 38

4.4 Nội dung tính toán điều tiết lũ 39

4.4.1 Nguyên lý tính toán 39

4.4.2 Dạng đường quá trình xả lũ 41

4.4.3 Các phương pháp tính toán điều tiết lũ 43

4.4.4 Tính toán điều tiết lũ bằng phương pháp thử dần 43

CHƯƠNG 5 : THIẾT KẾ ĐẬP DÂNG 47

5.1 Mặt cắt cơ bản của đập dâng 47

5.1.1 Yêu cầu 47

5.1.2 Hình dạng 47

5.1.3 Thiết lập công thức tính bề rộng đáy đập B 47

5.1.4 Xác định kích thước mặt cắt cơ bản của đập dâng 51

5.2 Mặt cắt thực dụng của đập dâng 52

5.2.1 Các đặc trưng của sóng gió tác dụng lên công trình 52

5.2.2 Xác định cao trình đỉnh đập 52

5.2.3 Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập dâng 54

5.3 Xác định lại cấp công trình 55

CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH ĐẬP DÂNG 56

6.1 Mục đích và nguyên tắc kiểm tra 56

6.1.1 Mục đích 56

6.1.2 Nguyên tắc kiểm tra 56

6.2 Phân tích các khả năng mất ổn định với đập bê tông trên nền đá 56

6.3 Trường hợp tính toán 57

6.3.1 Tổ hợp tải trọng cơ bản 57

6.3.2 Tổ hợp tải trọng đặc biệt 58

6.4 Phương pháp tính toán 58

6.5 Công thức tính toán và sơ đồ kiểm tra 59

6.5.1 Kiểm tra ổn định về trượt phẳng 59

6.5.2 Kiểm tra ổn định về lật 60

6.5.3 Kiểm tra độ bền của đập trên mặt cắt tính toán 61

6.6 Tính toán ổn định cho từng trường hợp cụ thể 62

6.6.1 Trường hợp 1: Tổ hợp cơ bản với MNDBT 62

6.6.2 Trường hợp 2: Tổ hợp cơ bản xả lũ thiết kế 67

6.6.3 Trường hợp 3: Tổ hợp tải trọng đặc biệt 1 72

6.6.4 Trường hợp 4: Tổ hợp tải trọng đặc biệt 2 – Động đất tính toán lớn nhất (MCE) 76

6.6.5 Trường hợp 5: Tổ hợp tải trọng đặc biệt 3 - thiết bị chống thấm bị

hỏng 80

6.7 Cấu tạo chi tiết các bộ phân đập 85

6.7.1 Đỉnh đập 85

6.7.2 Bố trí các hành lang (lỗ khoét) 85

6.7.3 Xử lý nền 91

6.7.4 Thoát nước cho thân đập và nền 92

6.7.5 Phân đoạn đập và khớp nối 92

6.8 Kết cấu thân đập 93

CHƯƠNG 7 : TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG ĐẬP DÂNG 94

7.1 Mục đích của việc phân tích ứng suất 94

7.2 Các phương pháp phân tích ứng suất 94

7.3 Phương pháp phần tử hữu hạn 95

7.4 Ứng dụng phần mền SAP2000 để giải bài toán 96

7.4.1 Giới thiệu phần mềm SAP2000 96

7.4.2 Giới thiệu về phần tử phẳng (plane) 97

7.4.3 Giới thiệu về phần tử khối(solid) 98

7.4.4 Trình tự giải bài toán kết cấu bằng phần mềm SAP2000 99

7.5 Mô hình tính toán 99

7.5.1 Mặt cắt tính toán 99

7.5.2 Điều kiện biên của bài toán 100

7.5.3 Các chỉ tiêu cơ lý của nền và vật liệu 100

7.5.4 Các trường hợp tính toán 101

7.5.5 Tính toán ứng suất đập dâng 102

CHƯƠNG 8 : THIẾT KẾ ĐẬP TRÀN 107

8.1 Điều kiện địa chất công trình khu vực đập tràn 107

8.2 Bố trí tổng thể 107

8.3 Kích thước cơ bản của đập tràn 108

8.3.1 Mặt cắt cơ bản đập tràn 108

8.3.2 Mặt cắt thực dụng của đập tràn 108

8.4 Tính toán thủy lực đập tràn 110

8.4.1 Kiểm tra khả năng tháo của đập tràn 110

8.4.2 Tính toán tiêu năng 113

8.5 Bố trí các bộ phận của tràn 115

8.5.1 Cầu thả phai 115

8.5.2 cửa van 116

8.5.3 Trụ bin 117

8.5.4 bố trí hành lang và thiết bị thoát nước trong thân đập 118

8.5.5 Kết cấu thân đập tràn 118

CHƯƠNG 9 : TÍNH TOÁN KIỂM TRA ỔN ĐỊNH ĐẬP TRÀN 119 9.1 Mục đích và nguyên tắc kiểm tra ổn định đập tràn 119

9.1.1 Mục đích 119

9.1.2 Nguyên tắc kiểm tra 119

9.1.3 Công thức kiểm tra ổn định 120

9.2 Các trường hợp tính toán 120

9.3 Xác định các lực tác dụng 121

9.3.1 Trọng lượng các bộ phận của đập tràn 121

9.3.2 Áp lực nước thủy tĩnh 124

9.3.3 Áp lực thấm 126

9.3.4 Áp lực bùn cát 128

9.3.5 Áp lực sóng 128

9.4 Tính toán với trường hợp cụ thể 129

9.4.1 Trường hợp 2: tổ hợp tải trọng cơ bản 129

9.4.2 Trường hợp 5: tổ hợp tải trọng đặc biệt 131

CHƯƠNG 10 : PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG ĐẬP TRÀN 134

10.1 Mô hình tính toán 134

10.2 Điều kiện biên của bài toán 134

10.3 Trường hợp tính toán 135

10.4 Các lực tác dụng 135

10.5 Tính ứng suất đập tràn 136

10.5.1 Mô hình bài toán 136

10.5.2 Kết quả phân tích ứng suất và biến dạng 139

CHƯƠNG 11 : BỐ TRÍ THÉP TRỤ PIN VÀ TRÀN XÃ LŨ 150

11.1 Tài liệu về bê tông và thép 150

11.2 Bố trí thép trụ pin 151

11.2.1 Thép đứng 151

11.2.2 Bố trí thép ngang 164

11.2.3 Kiểm tra nứt cho trụ pin 174

11.3 Bố trí thép tai van 176

11.3.1 Đặt vấn đề 176

11.3.2 Xác định góc  177

11.3.3 Nơi được bố trí cốt thép 178

11.3.4 Tính toán bố trí cốt thép neo 179

11.4 Bố trí thép thượng lưu tràn 180

11.5 Bố trí thép mặt tràn 182

PHẦN I TÀI LIỆU CƠ BẢN

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

1.1 Giới thiệu về công trình

1.1.1 Vị trí công trình

Ngòi Bo là nhánh cấp 1 của sông Hồng, bắt nguồn từ đỉnh núi cao của dãy HoàngLiên Sơn chảy tới Bản Hồ theo hướng Tây Bắc - Đông Nam rồi chuyển hướng TâyNam - Đông Bắc đổ ra cửa Hoà Lạc thuộc huyện Bảo Thắng Vị trí lưu vực nằm ở hữungạn sông Hồng trên địa phận tỉnh Lào Cai , phía Bắc giáp lưu vực Ngòi Đum, phíatây giáp lưu vực Nậm Mu nhánh cấp 1 của sông Đà, phía Nam giáp lưu vực Ngòi Thianhánh cấp 1

Công trình thuỷ điện Nậm Củn được xây dựng trên sông Ngòi Bo thuộc địa phận

xã Thanh Phú huyện Sa Pa tỉnh Lào Cai Công trình xây dựng nhằm khai thác nguồnnăng lượng trung gian từ hạ lưu nhà máy thủy điện Sử Pán 2 đến thượng lưu thủy điện

1.2 Điều kiện tự nhiên

1.2.1 Vị trí địa lí

Ngòi Bo là nhánh cấp 1 của sông Hồng, bắt nguồn từ đỉnh núi cao của dãy HoàngLiên Sơn chảy tới Bản Hồ theo hướng Tây Bắc - Đông Nam rồi chuyển hướng TâyNam - Đông Bắc đổ ra cửa Hoà Lạc thuộc huyện Bảo Thắng Vị trí lưu vực nằm ở hữungạn sông Hồng trên địa phận tỉnh Lào Cai, phía Bắc giáp lưu vực Ngòi Đum, phía tâygiáp lưu vực Nậm Mu nhánh cấp 1 của sông Đà, phía Nam giáp lưu vực Ngòi Thianhánh cấp 1

đã tạo nên ở sườn đông Hoàng Liên Sơn nhiều nhánh suối phân bố không đều dọc hai

bờ sông chính, đa số tập trung bên bờ hữu với độ dốc cũng lớn hơn Từ những đặctrưng cơ bản như vậy, nhận thấy địa hình và địa mạo thuận lợi cho khai hác thủy năngtrên sông Ngòi Bo

1.2.3 Điều kiện địa chất

Trong phạm vi vùng tuyến công trình thủy điện Nậm Củn gặp chủ yếu các đáthuộc phần rìa của phức hệ Po Sen thuộc pha 2 (PZ1ps 2) bao gồm các loại đá thuộcnhóm migmatit có cấu tạo dạng dải, dạng uốn nếp, granit có cấu tạo dạng gneis, dạngmắt hạt nhỏ, đá mầu xám sáng, xám xanh, mạch đá amphibolit màu xám xanh đen.Phương cấu tạo dạng gneis dạng dải của đá gốc chủ yếu theo phương tây bắc – đôngnam trùng với phương kiến tạo chung của khu vực.

Quá trình đo vẽ hiệu chỉnh bản đồ địa chất đã lấy mẫu thạch học, theo kết quảphân tích mẫu lát mỏng thạch học và các mô tả khi đo vẽ lập bản đồ ĐC-ĐCCT có thể

mô tả một số loại đá chủ yếu gặp trong phạm vi vùng tuyến như sau:

Đá granit biotit dạng gneis: đá gồm tập hợp hạt màu trắng đục xen đen đến xámđen, cấu tạo dạng gneis, dạng dải, kiến trúc tấm vảy, hạt biến tinh, kết cấu rắn chắc.Thành phần khoáng vật chính gồm felspat 60-80%, thạch anh15-25%, biotit 15-20%,thành phần khoáng vật phụ gồm ít sphen, orthit, zircon, và ít quặng

Đá gneis bitotit - amphibol: đá gồm tập hợp màu xám – xanh đen phân bố xen kẽnhau khá đều, cấu tạo dạng dải, kiến trúc tấm, hạt biến tinh, kết cấu rắn chắc Thànhphần khoáng vật gồm felspat 50-60%, thạch anh 10-25%, biotit 12-20%, Amphibol 2-10% và một số khoáng vật Sphen, Zircon và khoáng vật quặng

Đá amphibolit: đá gồm tập hợp hạt mầu xanh đen, cấu tạo dải song song, kiếntrúc tấm biến tinh Thành phần thạch học gồm amphibol 50-70%, biotit 15-25%,plagiocla 2-5% ngoài ra gặp ít apatit, quặng Các đá amphibol biotit tồn tại dưới dạngcác thể tù và các dải tàn dư thường gặp ở nhân của khối xâm nhập trong đá granitoid

Về chi tiết hơn khu vực dự án nằm trong đới cấu trúc Phan Si Pan, nằm giữa đứtgãy Sông Hồng và đứt gãy Vạn Yên – Nậm Xe Công trình nằm cách đứt gãy sôngHồng khoảng 30km về phía Đống Bắc theo đường thẳng và cách đứt gãy Vạn Yên-Nậm Xe khoảng 25km về phía Tây Nam Như vậy khoảng cách từ các đứt gãy lớn tớicông trình khá xa nên các đứt gãy kể trên ít ảnh hưởng tới công trình.

Tham gia vào cấu trúc vùng gồm các tổ hợp thạch kiến tạo Paleo-MesoProterozoi, Paleozoi hạ - trung, Paleozoi thượng – Mesozoi hạ, Mesozoi trung,Mesozoi thượng, Mesozoi thượng – Kainozoi và Kainozzoi

b Đứt gãy kiến tạo

Trong phạm vi công trình từ tuyến đập đến nhà máy chỉ gặp các đứt gãy bậc IV,

V không có khả năng sinh chấn, điều này cũng phù hớp với tờ bản đồ địa chất Bản Pho

tỷ lệ 1:50.000, tờ bản đồ địa chất Kim Bình – Lào Cai và tờ Bắc Quang tỷ lệ1:200.000

Các hệ thống đứt gãy kiến tạo trong vùng phát triển theo nhiều phương khácnhau, dựa theo quá trình phân tích các tài liệu trong quá trình khảo sát địa chất côngtrình đã thực hiện trong các giai đoạn trước cũng như quá trình hiệu chỉnh bản đồ tỷ lệ1:5000 và tỷ lệ 1:2000 cùng tài liệu các hố khoan và các dị thường địa vật lý có thểphân chia các đứt gãy và khe nứt trong vùng dự án thành 3 nhóm chính: Tây bắc –đông nam, Đông bắc – tây nam và phương á Kinh tuyến Thống kê chi tiết các đứt gãytrong phạm vi công trình được thể hiện trong bảng 2, vị trí các đứt gãy này xem chi tiếttrong bản đồ ĐC-ĐCCT tỷ lệ 1:5000 toàn tuyến năng lượng và bản đồ ĐC-ĐCCT tỷ lệ1:2000 khu vực cụm đầu mối và khu vực tháp điều áp xuống nhà máy

BẢNG THỐNG KÊ CÁC ĐỨT GÃY VÀ ĐẶC TÍNH PHÁ HỦY KIẾN TẠO TRONG PHẠM VI CÔNG TRÌNH

Hệ

thống hiệuKý hướng dốcPhương vị Góc dốc

Chiều rộngđới phá hủy

dự kiến, m

Chiều rộng đớiảnh hưởng dựkiến, m Chi chú

IV-7 30-45 70-80 Địa mạo, điểm đovẽ, địa vật lý

V-2 210-230 70-75 0.1-0.5 01-Thg3 Điểm đo vẽ, địa

mạo

Các hệ thống khe nứt chính đo được tại khu vực tuyến đập tại các điểm đo vẽ khenứt số hiệu KN1, KN2, KN3 khái quát lại bao gồm các hệ thống khe nứt chính nhưsau: 290-335  10-30 bước a=0.5-3m, 20-40  70-75 bước 2-4m, 140-170  65-80bước 1-3m, 210-245  65-80, ngoài ra còn gặp các hệ thống khe nứt theo các phương290-320  65-75, 135-165  15-25; 270-280  70

d Động đất

Vị trí dự án nằm cách thành phố Lào Cai khoảng 30km về phía Bắc có gia tốcnền a=0.116g tướng ứng cấp động đất VII, cách Phố Lu huyện Bảo Thắng khoảng25km về phía đông bắc có gia tốc nền a=0.1094g tương ứng động đất cấp VII, các thịtrấn Sapa khoảng 20km về phía tây bắc có giá tốc nền a=0.0427g tương ứng với độngđất cấp VI, cách thị trấn Khánh Yên huyện Văn Bàn khoảng 35km có gia tốc nềna=0.0567 tương ứng với động đất cấp VI, cách thị trấn Tam Đường tỉnh Lai Châukhoảng 40km về phía tây tây bắc có gia tốc nền a=0.07 tương ứng với động đất cấpVII Như vậy có thể kiến nghị tính toán động đất với dự án thủy điện Nậm Củn thuộccấp VII theo Thang MSK-64

1.2.3.3 Đặc trưng địa chất công trình hạng mục đập chính

a Tầng phủ gồm lớp 1 và lớp 2.

Lớp 1a (tQ): Lớp đất san gạt phía sườn dốc vai phải được hình thành từ quá trìnhsạn ủi làm đường tỉnh lộ 154 tại cao trình 388m đổ thải trực tiếp xuống sườn dốc tựnhiên Thành phần là đất, đá hỗn hợp, đá tảng đa kích thước từ nhỏ đến 0.7-0.8m đến1.0-1.2m, đá tảng là đá granit biotit dạng gneis màu xám sáng, đôi chỗ đến xám đen,quan sát được cấu tạo định hướng khá rõ, đá tảng cứng chắc Hiện nay tại phần sườndốc ra đến sát sông tập trung các đá tảng này với kích thước phổ biến 0.6-0.8m đôi chỗđến 1.0-1.2m có thể tận dụng để xay đá làm vật liệu xây dựng

Lớp 1b (apQ): Phân bố tại lòng suối Ngòi Bo thành phần là tảng đá granit biotitdạng gneis màu xám đến xám nâu, xám xanh cứng chắc, kích thước tảng từ 0.1-0.5m,cuội sỏi màu xám vàng, xám nâu có độ mài tròn trung bình kích thước 0.3-0.8cm, ítcát sạn hạt trung đến thô Bề dày lớp lớn dần từ mép sông ra đến giữa suối, tại các hốkhoan ven suối phân bố từ 1m tại hố khoan NCT10 đến 3m tại hố khoan NCT4 Tạilòng suối lớp cuội tảng tập trung với bề dày khá lớn từ 5m tại hố khoan NCT21 đến14m tại hố khoan HK2 phía thượng lưu tim tuyến 2

Lớp 2 (edQ+IA1): Lớp đất sườn tàn tích và đới phong hóa mãnh liệt thành phần

là đất á sét mầu xám nâu, xám vàng, trạng thái nửa cứng đến cứng, nhiều đoạn gặp đất

á cát mầu xám vàng, hàm lượng dăm sạn, tảng chiếm khoảng 5-15%, kích thước phổ

biến 3-10cm, gặp một số tảng lăn kích thước 0.2-0.3m nổi trên bề mặt sườn địa hình tựnhiên Bề dày lớp đất khá mỏng nhiều chỗ <1m, trung bình dày từ 1-3m

b Đá gốc – lớp 3:

Đá gốc bị phong hóa ở các mức độ khác nhau, từ trên xuống dưới gồm các đới: Đới phong hóa mạnh (IA2): Đá granit biotit dạng gneis, granit dạng dải hạt nhỏđến trung màu xám, xám xanh bị phong hóa nứt nẻ mạnh tới trạng thái dăm cục lẫnsét, các khe nứt đều hở nhét sét, bề mặt ghồ ghề bám oxit sắt, đá cứng chắc yếu đôichỗ rất yếu Nõn khoan thường gặp dạng dăm cục kích thước 2-8cm, phần trên đã bịphong hóa mạnh thành dạng á cát, sạn Bề dày đới khá mỏng từ 0.5-3m, thậm chí trongmột số hố khoan khu vực tuyến đập vắng mặt đới đá này

Đới đá phong hóa (IB): Đá granit biotit dạng gneis, granit dạng dải hạt nhỏ đếntrung màu xám, xám xanh đôi chỗ xám đen bị phong hóa nứt nẻ trung bình đến mạnh,phát triển các khe nứt hở, bề mặt ghồ ghề bám oxit sắt màu vàng, đá cứng chắc trungbình Nõn khoan chủ yếu dạng thỏi cục kích thước 2-25cm, đôi chỗ đến 30-40cm Bề dàyđới đá phong hóa phổ biến từ 1-5m

Đới đá nứt nẻ (IIA): Đá granit biotit dạng gneis, granit dạng dải hạt nhỏ đếntrung màu xám, xám xanh đôi chỗ xám đen, đá gốc bị phong hóa nứt nẻ nhẹ đôi chỗnứt nẻ mạnh, các khe nứt hầu hết kín, ít oxit sắt bám bề mặt, đá cứng chắc đến rấtcứng chắc Ở lòng sông đới đá này phân bố trực tiếp dưới lớp apQ lòng sông, hai bênvai phân bố ở độ sâu từ 8-12m, bề dày trung bình từ 20-30m

Đới đá tương đối nguyên khối (IIB): Đá granit biotit dạng gneis, granit dạng dảihạt nhỏ đến trung màu xám, xám xanh đôi chỗ xám đen, đá bị phong hóa nứt nẻ yếu,các khe nứt đều kín, đá cứng chắc đến rất cứng chắc, càng xuống sâu thì độ nguyênkhối của đá càng lớn

Trong phạm vi nền đập dự kiến không gặp đứt gãy lớn và trung bình mà chỉ gặpđứt gãy nhỏ bậc V Tim tuyến 1 dự kiến gặp đứt gãy V-2 và đứt gãy V-4 khiến chokhối đá phần mép sông vai trái có nhiều chỗ bị nứt nẻ khá mạnh Tim tuyến đập 2 dựkiến gặp đứt gãy V-2 phía lòng sông, theo quan sát hiện trường thì đá lộ tại mép sôngvai trái lên đến cao trình tự nhiên khoảng 366-368m ít bị nứt nẻ hơn so với tuyến đập

2 Các đứt gãy kể trên đều có thể xử lý khi gặp trong quá trình thi công bằng cách đàosâu h= 1-1.5b lần chiều rộng đới phá hủy và đổ bê tông bù.

Như vậy xét về tính nứt nẻ thì tại tuyến đập 1 do có sự ảnh hưởng của hai đứt gãybậc V khiến khối đá bên vai trái bị nứt nẻ mạnh hơn so với tuyến đập 2, còn lại cácđiều kiện khác đều khá tương đồng nhau Do đó căn cứ vào điều kiện địa chất có thểkiến nghị tuyến đập phương án chọn theo tuyến đập 2 Tuy nhiên công tác lựa chọntuyến đập còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như dẫn dòng thi công, khối lượng bóc

bỏ, … nên khi tính toán thiết kế sẽ chọn vị trí tuyến đập tối ưu trong các yếu tố cấuthành

1.2.3.4 Điều kiện địa chất vùng hồ

a Địa hình địa mạo

Lòng hồ thủy điện Nậm Củn với phương án mực nước dâng bình thường 385m

có diện tích nhỏ, diện tích lưu vực khoảng 14,95 ha có hình dạng tuyến hẹp kéo dàitheo dọc tuyến thung lung suối Ngòi Bo Chiều rộng long hồ hẹp, trung bình 40-120

m, chỗ mở rộng nhất theo đường mực nước dâng bình thường khoảng 120 m Chiềusâu hồ 20-40 m, chỗ sâu nhất 40 m Chiều dài hồ tính từ tuyến đập lên đến thượng lưukhoảng 0,5km

Với độ chênh cao MNDBT 385m và MNC 380m là 5m, sau khi tích nước hồchứa làm việc làm cho các điều kiện tự nhiên của sườn bờ hồ sẽ bị thay đổi

Về địa hình, khu vực lòng hồ có đọ dốc sườn khá lớn 40-500 hoặc lớn hơn, nhiềuchỗ gặp các vách đá dốc đứng

Về thảm thực vật, vùng hồ có độ che phủ trung bình, trên 60% Rừng hiện tại chủyếu là rừng tái sinh, phần nhiều là tre, nứa và các loại cây tạp Một số khu vực đã bịphát quang để trồng cây nông nghiệp

b Đặc điểm địa chất

Tại khu vực lòng hồ, trong giai đoạn khảo sát phục vụ lập DAĐT đã tiến hành đo

vẽ địa chất tỷ lệ 1/5000 với diện tích 0,86km2 nhằm đánh giá điều kiện địa chất côngtrình hồ chứa, đã tiến hành khảo sát 4 mặt cắt khu vực lòng hồ Mỗi mặt cắt tiến hànhkhảo sát địa chất dọc tuyến, mô tả, đo vẽ và đào hố thăm dò chiều dày tầng phủ Số

lượng hố dào mỗi mặt cắt là 02 hố, mỗi bờ đào 01 hố Kết quả đo vẽ và hiệu chỉnh chothấy khu vực hồ chứa có thể chia thành các đoạn như sau:

Phần 1: Đây là khu vực có hoạt động địa chất khá phức tạp Từ đuôi lòng hồ đến

khu vực gần cầu Thanh Phú là đá xâm nhập granit biotit, granosyenit thuộc hệ Ye YenSun (Ey), tiếp đến qua cầu Thanh Phú đến cách tuyến đập khoảng 500-600m phân bố

các thành tạo đá phiến thạch anh mi ca thuộc hệ tầng Sinh Quyển(PP-MPsq).

Phần 2: Đoạn từ cách tim đập 2 khoảng 500m-600m đên tim đập phân bố các

thành tạo đá granit biotit dạng gnesi, granit dạng dải, hạt nhỏ đến trung, đá màu xámsang, xám xanh, đôi chỗ xám đen thuộc phức hệ Po Sen (PZ1ps 2), hai bên bờ suối có

độ dốc lớn ( từ 350-450), mặt cát ngang lòng hồ suối hình chữ V, tầng phủ mỏng(<5m), nhiều đoạn lộ đá hoàn toàn từ đỉnh núi đến lòng suối Trong đoạn này khôngquan sát thấy hiện tượng sạt trượt nào, kết quả đo vẽ địa chất công trình không pháthiện đứt gãy kiến tạo bậc IV

c Đánh giá khả năng mất nước hồ

Trong giai đoạn này nghiên cứu đã tiến hành đo vẽ bản đồ ĐCCT 1/5000 khuvực lòng hồ, đào hó đào khảo sát Kết quả đã tiến hành đánh giá vùng hồ hầu nhưkhông có hang hốc, khả năng thấm mất nước vùng hồ qua các lưu vực khác là khó xảyra

Hướng thấm mất nước xảy ra chỉ có thể xảy ra thấm mất nước tại vùng tuyếnđập, từ thượng lưu về hạ lưu qua nền đập qua các hệ thống khe nứt, đới phá hủy kiếntạo phát triển trong đá gốc thuộc phức hệ Po Sen Đới đá phong hóa IB và đới đá nứt

nẻ IIA thường có tính thấm lớn cần thiết phải khan phun chống thấm nền đập Theocác kết quả phân tích thu thập được kiến nghị xử lí chống thấm trong đới IIA với trị số

ép nước kiểm tra đạt 3-5Lu

1.2.3.5 Vật liệu xây dựng địa phương

a Vật liệu đá cứng

Theo các quan sát tổng quan thì vật liệu đá cứng trong khu vực xây dựng côngtrình phân bố rất phong phú, nhiều sườn dốc tự nhiên lộ đá gốc khá tốt và có thể lấy từcác nguồn sau đây:

Thu gom đá tảng cứng chắc từ quá trình làm đường 154: Hiện nay công tác đàođường 154 gần hoàn thành, dọc tuyến đường từ nhà máy đến tuyến đập rất nhiều đoạnđào trong đới đá granit, granit dạng gneis, granit biotit dạng dải hạt nhỏ đến trung mầuxám, xám xanh đến xám đen thuộc đới đá nứt nẻ IIA cứng chắc đến rất cứng chắc, nên

có thể tính đến phương án thu gom các tảng đá cứng chắc này tập trung vào bãi trữ đểnghiền dăm bê tông, đơn cử như đá tảng tại sườn dốc vai phải cụm đầu mối

Tận dụng đá đào hố móng khu vực tuyến đập, cửa nhận nước, tuyến hầm và nhàmáy, đới đá IIA+IIB tại các khu vực này đều có cường độ kháng nén một trục khá lớn

 >75 đến100MPa đều có thể tận dụng để làm vật liệu đá dăm cho bê tông Tuyến hầm

dự kiến dài khoảng 3.5km, kích thước 4.5m như vậy khối lương đào đá trong hầmkhoảng 50 000 – 55 000 m3, ước tính tận dụng được từ 50-60% lượng đá này với khốilượng đá sử dụng được khoảng 25 000 – 30 000 m3

Sử dụng các nguồn đá trên nếu còn thiếu có thể tính đến phương án lấy đá tại các

vị trí có độ nguyên khối lớn khi mở đoạn đường còn lại hoặc dựa và các vị trí đá cóchất lượng tốt khi mở đường để khai thác thêm vật liệu đá

Ngoài ra còn có thể tính đến phương án mua hoặc khai thác đá tại các mỏ đá đãthi công phục vụ các công trình thủy điện phía thượng lưu và hạ lưu như thủy điện TàThàng, Sử Pán 2

Tuy nhiên do đặc thù đá gốc khu vực này là đá granit biotit cấu tạo dạng gneis,dạng dải thuộc đới ven rìa của phức hệ xâm nhập Po Sen (PZ1ps) nên khi nghiền

dăm thì hàm lượng hạt thoi dẹt có thể lớn nên cần có các thí nghiệm cụ thể đánh giáchất lượng đá cho bê tông

b Vật liệu đất dính

Vật liệu đất dính với mục đích sử dụng để đắp đê quai tạm để thi công tuyến đập

có khối lượng không lớn có thể lấy đất gần cụm đầu mối tại hai vị trí:

Khu vực 1: phạm vi phân bố đất khá dày tại khu vực đang sạt trượt phía trênđường 154 cách tim đập khoảng 500-600m về phía hạ lưu, theo các tào liệu khảo sátphạm vi này phân bố lớp đất edQ thành phần là đất á sét mẫu xam nâu, xám đen đếnxám vàng lẫn khoảng 10-20% dăm sạn và tảng, bề dày tầng phủ >10m có thể làm vậtliệu đắp đê quai khá tốt và cũng khá thuận tiện cho quá trình thi công

Khu vực 2: phạm vi đồi thoải phía bên vai trái tuyến đập, bờ phải suối Bản Lếch,theo quan sát bằng mắt thường thì bề dày tầng phủ khoảng 1-5m Hiện nay khu vựcnày thuộc diện canh tác của người dân địa phương nên nếu lấy đất tại đây cần tính đếnkinh phí đền bù, điều này do Chủ đầu tư quyết định dựa trên tổng hợp các yếu tố thicông và kinh tế.

c Vật liệu cát

Trong quá trình khảo sát PECC1 đã tiến hành khảo sát mỏ cát Ngòi Bo và khikhảo sát mỏ cát phục vụ công trình thủy điện Nậm Toóng cũng khảo sát lạo vật liệucát phục vụ cho công trình thủy điện Huội Quảng, Bản chát năm 2006 mỏ cát này năm

2008 có kết quả tham khảo như sau:

Mỏ cát phân bố trên bãi bồi và một phần lòng Ngòi Bo (thượng lưu cầu Gia Phú)một nhánh của song Hồng, thuộc huyện Bảo Thắng Tỉnh Lào Cai Khoảng cách từ mỏđến công trình khá xa khoảng 30km, tuy nhiên hiện nay gần thông tuyến đường 154 từXuân Giao qua nhà máy và tuyến đập Nậm Củn nối với cầu Thanh Phú đi Sa Pa rấtthuận tiện cho công tác vận chuyển đến công trường

Tuy nhiên hiện nay các công trình thủy điện đã xây dựng trước đây đã khai tháccát tại đây khiến trữ lượng cát có thể không đáp ứng được nhu cầu, hơn nữa lượng bồiđắp qua các mùa lũ rất ít do dòng chảy bị ảnh hưởng của các công trình thủy điện phíathượng lưu Do vậy nếu sử dụng cát tại đây cần có công tác đánh giá lại trữ lượng vàchất lượng cụ thể

Đối với vật liệu cát cần tính đến phương án sử dụng cát tại mỏ cát Ngòi Bo vàphương án cát xay từ các nguồn vật liệu đá tại công trình

1.2.4 Điều kiện khí tượng thủy văn

1.2.4.1 Lưu vực

Công trình thuỷ điện Nậm Củn được xây dựng trên sông Ngòi Bo thuộc địa phận

xã Thanh Phú huyện Sa Pa tỉnh Lào Cai Công trình xây dựng nhằm khai thác nguồnnăng lượng trung gian từ hạ lưu nhà máy thủy điện Sử Pán 2 đến thượng lưu thủy điện

Tà Thàng

Vị trí địa lý xây dựng công trình đầu mối ở vào khoảng 22o17’34’’ vĩ độ Bắc và

103o57’49’’ kinh độ Đông

Bảng: 1.2-1 – Đặc trưng hình thái lưu vực nghiên cứu

Diện tích lưu vực đến tuyến đập FLV Km2 402.5

Mùa nóng: Từ tháng IV đến tháng X với nhiệt độ trung bình khoảng 18,4oC,nhiệt độ cao nhất thường xuất hiện vào tháng VI và tháng VII, với nhiệt độ cao nhất đođược trong thời kỳ quan trắc là: Tmax= 29,9oC V xảy ra vào VIII/1974

Mùa lạnh: Từ tháng XII đến tháng III gió mùa đông bắc tràn về tiết trời khôhanh, nhiệt độ giảm rất nhanh, nhiệt độ thấp nhất thường xuất hiện vào tháng I vàtháng XII, nhiệt độ không khí thấp nhất tuyệt đối đo được ở trạm Sa Pa là: - 3,5oC xảy

ra vào tháng XII/1975 và tháng III/1986

Nhiệt độ trung bình giữa các năm quan trắc được ở trạm Sa Pa dao động khá íttrong khoảng 14,3 oC  16,4 oC, nhiệt độ trung bình các tháng trong năm dao độngtrong khoảng từ 8,6oC  19,8oC Phân bố nhiệt độ không khí trung bình trong năm củatrạm khí tượng Sa Pa xem bảng 3.4

Bảng 1.2-2 - Nhiệt độ trung bình, max, min tháng trạm khí tượng Sa Pa

14,3

16,1

15,5

3,5 3,4 8,2

-10,8

12,2

13,

9 4,5 5,6 2,4

3,2 -3,5

-1.2.4.3 Độ ẩm không khí

Độ ẩm không khí tương đối trung bình tháng trong năm trạm khí tượng Sa Pa daođộng trong khoảng từ 82 - 91%, giữa các năm thay đổi không nhiều dao động trong khoảng 83,4% đến 90,1% Độ ẩm tương đối nhỏ nhất ở Sa Pa là 9% xuất hiện vào tháng 3 trong khi đó tại Lào Cai độ ẩm tương đối nhỏ nhất xuất hiện vào tháng I và tháng III là 19% Kết quả thống kê độ ẩm tương đối trung bình từ chuỗi số liệu

19582006 của trạm Sa Pa được tóm tắt trong bảng 3.5

Bảng 1.2-3 - Độ ẩm không khí tương đối trung bình tháng trạm Sa Pa

Sa Pa 88,0 85,9 82,5 82,4 85,5 87,5 87,6 88,5 106,7 90,6 89,4 88,2 88,5

1.2.4.4 Mưa lưu vực

Lưu vực Nậm Củn nằm trong vùng mưa lớn của dãy Hoàng Liên Sơn Sự phân

bố mưa theo lãnh thổ lưu vực là không đồng đều vì chịu tác động của địa hình, phầndiện tích lưu vực nghiên cứu nằm ở sườn Đông Bắc của dãy Hoàng Liên Sơn có lượngmưa thay đổi mạnh theo độ cao của địa hình và hướng gió, lượng mưa dao động từ

1800 mm – 3300 mm Trong năm được phân ra làm 2 mùa: Mùa mưa và mùa khô

Mùa mưa: Kéo dài từ đầu tháng V đến đầu và giữa tháng X, mùa mưa trùng vớithời kỳ hoạt động của hoàn lưu mùa hạ, dưới ảnh hưởng của khối không khí nóng ẩm,cộng với những nhiễu động khí quyển như dải hội tụ nhiệt đới, áp thấp nhiệt đới, giữamùa hạ thường gây ra mưa lớn Lượng mưa trong mùa mưa có thể chiếm tới 75% đến85% lượng mưa của cả năm, ba tháng có lượng mưa lớn nhất là các tháng VI, VII vàVIII, với lượng mưa mỗi tháng đều lớn hơn 300 mm mưa với cường độ lớn, thời gianmưa liên tục rễ gây ra lũ lụt ảnh hưởng tới sản xuất nông nghiệp, đời sống sinh hoạt vàcác hoạt động xã hội của nhân dân

Mùa khô: Bắt đầu từ tháng XI đến tháng IV năm sau Mùa khô có gió mùa đôngbắc hanh và khô lạnh ít có mưa Trong thời kỳ này mưa chủ yếu là mưa nhỏ và mưaphùn đem lại lượng mưa hạn chế chỉ chiếm từ 15% đến 25% lượng mưa của cả năm.Những tháng có lượng mưa nhỏ nhất là tháng XII, tháng I và tháng II, với lượng mưatrung bình từ 25 - 80 mm

Lượng mưa trung bình tháng thời thực đo trong năm tại trạm Sa Pa và một sốtrạm đại biểu được đưa ra trong bảng 3.6

Bảng 1.2-4: Lượng mưa tháng trong năm tại các trạm đại biểu trên lưu vực (thực đo)

Cai 27,8 39,7 62,5 129,8 184,5 235,7 284,5 337,2 213,6 126,1 50,8 24,7 1717Tả

Van 70,7 90,8 104,5 213,4 305,7 297,3 343,4 337,8 241,7 161,2 105 45,4 2317Tà

Thàng 29,9 43,7 60,9 156,4 143,9 271,2 314,0 369,6 287,3 130,5 65,6 25,7 1899H.Liê

n Sơn 66,2 73,2 82,0 219,5 416,5 564,8 680,0 632,1 418,2 236,1 97,8 72,2 3559

Ô Quí

Hồ 65,3 68,6 109,0 178,0 327,8 415,5 522,3 495,5 330,1 175,0 76,9 57,2 2821Bình

Lư 38,7 48,3 69,8 155,4 284,7 512,9 582,7 358,7 118,0 93,8 47,5 34,4 2345Khe

Lếch 30,1 43,3 76,7 138,1 176,2 167,8 212,7 283,2 164,2 104,6 40,3 19,2 1457

Do các trạm mưa trên khu vực có số liệu quan trắc không đồng đều về thời gian,

có trạm mưa thời gian đo đạc còn ngắn, nên trong tính toán tiến hành kéo dài các trạmmưa này theo trạm khí tượng Sa Pa Tổng kết lượng mưa trung bình nhiều năm củamột số trạm trong khu vực xem bảng 3.7 dưới đây

Bảng 1.2-5: Lượng mưa trung bình nhiều năm tại một số trạm đại biểu trong khu vực (kéo dài)

Ô QuyHồ

TảVan

TàThàng

KheLếch

Xnăm

(mm) 1717 2773 2353 2225 3323 2821 2247 1839 1468

Lượng mưa trung bình lưu vực được xác định theo hai phương pháp:

- Phương pháp đường đẳng trị mưa

Kết quả tính được lượng mưa trung bình lưu vực tính đến lưu vực trạm thủy văn

Tà Thàng và tuyến công trình Nậm Củn là: Xo_tt = 2650 mm; Xo_nc = 2700 mm

- Xác định lượng mưa bằng phương pháp bình quân gia quyền

Kết qủa tính được lượng mưa của hai lưu vực Tà Thàng và Nậm Củn như sau:Xott = 2670 mm; Xont = 2708 mm

- Nhận xét và lựa chọn kết quả

Qua trên thấy hai phương pháp tính toán lượng mưa trung bình lưu vực khôngchênh lệch nhau nhiều, hệ số Km giữa hai lưu vực Nậm Củn và Tà Thàng theo PPđường đẳng trị là: Km = 1,045; theo PP bình quân gia quyền là Km = 1,022 Để antoàn cho công trình chọn kết quả tính lượng mưa năm theo phương pháp bình quân giaquyền làm kết quả tính toán với Xo_nc = 2708 mm; Xo_tt = 2670 mm

1.2.4.5 Bốc hơi và tổn thất bốc hơi lưu vực

- Xác định lượng bốc hơi đo bằng ống piche:

Tương ứng với đặc điểm của chế độ nhiệt ẩm, lượng bốc hơi trên khu vực cũngbiến đổi rõ rệt theo mùa và theo độ cao địa hình Ở trạm khí tượng Sa Pa tiêu biểu chovùng cao, lượng bốc hơi trung bình tháng lớn nhất là 114,7 mm xuất hiện vào tháng 3,lượng bốc hơi nhỏ nhất là 34,2mm xuất hiện vào tháng X Trong khi đó ở Lào Cai,lượng bốc hơi trung bình tháng lớn nhất chỉ có 91,8mm xảy ra vào tháng V, lượng bốchơi nhỏ nhất là 46,6mm xảy ra vào tháng XII Lượng bốc hơi piche tại Sa Pa: Zpiche =777.1 mm

- Xác định lượng bốc hơi mặt nước

Từ tài liệu đo bốc hơi ống piche và bốc hơi GGI-3000 trên bè của trạm Hồ Ba Bểtrong các năm 1970-1978 xác định được hệ số chuyển đổi giữa giữa bốc hơi ống pichesang bốc hơi GGI-3000 trên bè K2 = 1.64 Nếu coi lượng bốc hơi mặt nước bằng bốchơi GGI-3000 trên bè thì lượng bốc hơi mặt nước vùng hồ thủy điện Nậm Củn là: Zmn

= 1274.4 mm

- Tổn thất bốc hơi hồ chứa (Z):

Lượng tổn thất bốc hơi gia tăng khi có hồ thủy điện Nậm Củn được tính theobiều thức: Z = Zmn - ZLV = 607.9 mm

Do hồ chứa Nậm Củn có diện tích mặt thoáng nhỏ, nên lượng tổn thất do bốc hơi

từ hồ chứa có giá trị nhỏ Phân phối tổn thất bốc hơi lấy theo bốc hơi Piche

Bảng 1.2.6: Lượng bốc hơi piche và tổn thất bốc hơi mặt hồ (mm)

Zpic.SaPa 55.5 77.7 112.9103.1 82.2 66.0 62.8 52.5 41.7 33.9 39.4 49.4 777.1Zmặt

nước 90.9 127.5185.1169.1134.8108.2103.086.1 68.4 55.6 64.6 81.0 1274.4Zlưuvực 43.4 60.8 88.3 80.7 64.3 51.6 49.2 41.1 32.6 26.5 30.8 38.7 608.0

P = 2% 28.6 26.4 20 25 30.9 37.5 32.9 35.2 37.5

P = 4% 24.8 23.2 17.1 20.8 25.9 34 30.9 32.3 35

P = 10% 20 19 13.5 15.8 19.8 28.9 28.1 28.2 31.7

P = 25% 15.1 14.9 10.2 11.3 14.2 22.9 24.7 23.3 27.8

1.2.4.7 Dòng chảy năm và phân phối dòng chảy năm

a Dòng chảy năm đến tuyến công trình

Từ các kết quả tính Qo trạm Tà Thàng, sử dụng công thức tính chuyển về tuyếncông trình có các kết quả như bảng dưới đây:

Kết quả tính dòng chảy năm tuyến Nậm Củn theo các phương pháp

Phân tích và lựa chọn kết quả tính toán: So sánh kết quả tính toán của các

phương pháp kiến nghị lựa chọn kết quả tính toán theo phương pháp 3, chuẩn dòngchảy năm là: Qonâmcun= 26.8 m3/s

b Chuổi dòng chảy tháng

Trên cơ sở chuỗi dòng chảy bình quân năm thủy văn tính đến tuyến đập NậmCủn tiến hành tính toán và vẽ đường tần suất theo luật phân phối Pierson 3, các đặctrưng dòng chảy năm thủy văn thiết kế được trình bày trong bảng 3.11

Bảng 1.2-9: Đặc trưng dòng chảy năm thiết kế tại các tuyến công trình

Nậm Củn

(km2)

Qo(m3/s) Cv Cs

Qp% (m3/s)

Nậm Củn 402.5 26.8 0.24 1Cv 35.0 26.5 22.4 21.4 18.8Đối với công trình đập gom nước tại Suối Nậm Mát, suối Bản Lách, tính toándòng chảy trung bình năm tương tự như tính với tuyến đập Nậm Củn, nhưng đã hiệuchỉnh hệ số biến đổi Cv Để xác định hệ số biến đổi Cv, sử dụng công thức kinhnghiệm trong quy phạm QP.TL - C - 6 - 77 có dạng:

08 , 0 4

, 0

')1( 



F M

A C

c Đường duy trì lưu lượng trung bình ngày đêm

Từ kết quả tính toán dòng chảy tháng tuyến đập Nậm Củn, mượn mô hình phânphối dòng chảy ngày của trạm Tà Thàng, xác định được dòng chảy ngày tại tuyến NậmCủn Từ đó xác định được duy trì lưu lượng trung bình ngày tuyến Nậm Củn Kết quảtính toán trình bày bảng sau:

Bảng 1.2-10: Tọa độ đường duy trì lưu lượng trung bình ngày đêm

a Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế

Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế tại tuyến công trình Nậm Củn được tính theo cácphương pháp sau:

- Phương pháp Xôkôlovski

- Phương pháp triết giảm

Tổng hợp các kết quả tính lưu lượng lũ thiết kế tại tuyến đập Nậm Củn theo cácphương pháp được trình bày trong bảng sau

Bảng 1.2-11: Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế tại các trạm thủy văn và tuyến Nậm Củn

theo các phương pháp

Tà Thàng 6150 4352 2881 2324

-So chọn kết quả tính Qmax:

Từ kết quả tính toán trên cho thấy lưu lượng đỉnh lũ theo hai phương pháp có saikhac nhau không nhiều Kiến nghị chọn phương pháp Xôkôlovski để đưa vào tính toánthiết kế Kết quả lựa chọn tính lũ thiết kế cho các tuyến công trình được trình bày ởtrong bảng 3.14

Bảng 1.2-12: Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế tại các tuyến công trình TĐ Nậm Củn

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

Bảng 1.2-13: Tổng lượng lũ thiết kế tại tuyến Nậm Củn

a Dòng chảy bùn cát tại tuyến Nậm Củn ở điều kiện tự nhiên

Qua tính toán đã xác định được các đặc trưng dòng chảy bùn cát đến tuyến Nậm Củn như trong bảng sau:

Bảng 1.2-14: Tổng lượng bùn cát trung bình hàng năm tại tuyến đập thủy điện Nậm

Củn (ở điều kiện tự nhiên)

Tuyến

Ctrinh

Qo(m3/s)

o(g/m3)

Wll(103t/n)

Wdd(103t/n)

Wtc(103t/n)

Vll(103m3/n)

Vdd(103m3/n)

Vtc(103m3/n)

Sử Pán2 10.2 244 0.078 0.031 0.110 0.071 0.021 0.092Nậm Củn 26.8 244 0.206 0.083 0.289 0.188 0.055 0.243

Bảng 1.2-15 : Dòng chảy bùn cát trung bình hàng năm đến tuyến đập Nậm Củn khi

có hồ chứa Sử Pán 2 ở thượng lưu

(m3/s)

o(g/m3)

Ro(kg/s)

Voll(106m3/n)

Vodđ(106m3/n)

Votc(106m3/n)

Kết quả tính như sau:

- MNDBT = 383m

- MNC = 378m

- Đập tràn nằm trong tuyến áp lực ở lòng sông Đập tràn gồm 5 khoang xả mặt8.5x15.5m Cao trình ngưỡng tràn 368.0m

CHƯƠNG 2 : CẤP CÔNG TRÌNH VÀ CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ

2.1 Xác định cấp công trình

2.1.1 Theo nhiệm vụ công trình

Công trình thủy điện Nậm Củn 2 có nhiệm vụ chính là phát điện với quy môcông suất Nlm= 40 MW Tra bảng 2.1-Cấp thiết kế của công trình theo năng lực phục

vụ (TCXDVN 285-2002) Được cấp công trình là cấp III, quy đổi sang QCVN

04-05-2012 ta được công trình cấp II

2.1.2 Theo chiều cao đập và loại nền

Loại công trình là đập bê tông trọng lực trên nền đá

Cao trình đáy đập: Zđáy đập = Zđáy hồ =343,8 (m)

Chiều cao đập sơ bộ : Hđập = Zdd –Zđáy đập = 388-343,8 = 44,2 (m)

Tra bảng 1 -Phân cấp công trình thủy lợi (QCVN 04-05-2012) Được cấp côngtrình là cấp II

Kết hợp 2 điều kiện trên xác định được công trình là công trình cấp II.

2.1.3 Các chỉ tiêu thiết kế

Căn cứ vào cấp công trình đã xác định được, theo QCVN 2012/BNNPTNT và TCVN 8216-2009 ta xác định được các chỉ tiêu thiết kế sau:Tra bảng 4 QCVN 04-05-2012 ta có

04-05-Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất thiết kế và kiểm tra công trình thủy lợi.Tần suất lũ thiết kế: P = 1%

Tần suất lũ kiểm tra: P = 0,2%

Tần suất lưu lượng mực nước lớn nhất để thiết kế công trình tạm phục vụ công tác dẫn dòng:

- Trong 1 mùa khô: 10%

- ≥ 2 mùa khô: 10%

Tần suất gió tính toán

Tần suất gió tính toán tra theo bảng 3 ( TCVN 8216-2009 )

- Với MNDBT: P = 4%

- Với MNLTK: P = 50%

Độ vượt cao của đỉnh đập dâng

Độ vượt cao của đỉnh đập dâng xác định theo bảng 2 (TCVN 8216-2009 )

- Với MNDBT: a = 0,7 m

- Với MNLTK: a’ = 0,5 m

- Với MNLKT: a” = 0,2 m

Hệ số tổ hợp tải trọng:

- Với tổ hợp tải trọng cơ bản: nc = 1.00

- Với tổ hợp tải trọng đặc biệt: nc = 0.90

- Với tổ hợp tải trọng thời kỳ thi công và sửa chữa: nc = 0.95

Hệ số điều kiện làm việc

- m= 0.95

PHẦN II THIẾT KẾ SƠ BỘ

CHƯƠNG 3 : BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

3.1 Bố trí tổng thể

Tuyến đập đầu mối công trình thủy điện Nậm Củn 2 bao gồm đập dâng kết hợpđập tràn Đập dâng được thiết kế là đập bê tông trọng lực, có cấu tạo là bê tông M150

có bọc lớp BTCT M250 bên ngoài Giữa lòng sông là năm khoang tràn có cửa van

Do điều kiện địa hình lòng sông tại tuyến đập tương đối hẹp, hai bên bờ sông rất dốcnên đập tràn được bố trí hết phần lòng sông Phần đập không tràn là phần đập bê tôngtrọng lực tiếp nối giữa đập tràn

Đập tràn có cửa van ngưỡng Ôphixêrốp được bố trí giữa lòng sông gồm năm cửavan kích thước BxH = 8,5x15,5m, tổng chiều dài kể cả trụ pin là 46,8m, tiêu năngbằng bể tiêu năng Tổng chiều dài toàn tuyến đập là 135m

Bên bờ trái có bố trí cống dẫn dòng tại cao trình 354,5m gồm hai khoang kíchthước 4,5x6m, một khoang sẽ được giữ lại làm cống xả cát và xả dòng chảy môitrường trong thời gian vận hành, một khoang sẽ lấp lại sau khi thi công xong côngtrình

3.2 Đập tràn có của van

Đập tràn có cửa van được bố trí giữa lòng sông, gồm hai cửa van cung kích thướcBxH = 8,5x15,5m Ngưỡng tràn được thiết kế dạng Ôphixêrốp không chân không, caotrình ngưỡng tràn là 368m

Đập tràn được thết kế là đập bê tông trọng lực M150, phần đáy là BTCT M250dày trung bình 2m, mặt thượng lưu là BTCT M250 dày 2.0m, phần mặt tràn là BTCTM300 dày 2m

Cửa van tràn được thiết kế là van cung vận hành bằng xi lanh thủy lực, phíatrước cửa van có cửa phai sửa chữa vận hành bằng cầu trục

Do nhu cầu lưu thông từ bờ phải qua bờ trái không lớn, chủ yếu là công việc bảotrì và kiểm tra phần đập và mái đào bờ trái nên đỉnh đập tràn không có cầu giao thôngriêng mà kết hợp cầu giao thông với cầu công tác của cầu trục Cầu công tác có kíchthước rộng 6m đả bảo giao thông cho việc vận hành và bảo trì công trình

3.3 Tuyến năng lượng

3.3.1 Cửa lấy nước

Cửa lấy nước được bố trí bên bờ trái của hồ chứa, có vị trí cách tuyến đậpkhoảng 80m về phía thượng lưu Nơi có điều kiện địa hình, địa chất thuận lợi cho việc

mở cửa vào thi công đường hầm dẫn nước

3.3.2 Đường hầm dẫn nước

Đường dẫn nước vào nhà máy thủy điện gồm 1 đường hầm đặt trong lớp đá IIA

và IIB và có đoạn đường ống hở chiều dài gần 100m tại vị trí cách cửa lấy nước hơn300m Đường hầm có đường kinh D=4,0 m, chiều dài tuyến hầm khoảng 3,45Km Cuối hầm dẫn nước là đường ống áp lực hở với đường kính 3,5m, chiều dàikhoảng 0,16Km

3.3.4 Nhà máy thủy điện

Nhà máy thủy điện được bố trí bên bờ phải suối Ngòi Bo, cách vị trí tuyến đậpkhoảng 3,6Km theo chiều dọc sông Nhà máy thủy điện có kết cấu bê tông cốt thép đặttrên nền đá lớp IIA Nhà máy bố trí 2 tổ máy trục đứng với tuốc bin loại Francis,buồng xoắn kim loại Trạm biến áp đặt ở thượng lưu nhà máy

Cửa ra của các tổ máy bố trí cửa van sửa chữa với 2 cửa van phẳng, tiếp theo làkênh xả ra sau nhà máy Đoạn kênh đầu chuyển tiếp sau nhà máy từ đáy cửa ra tại cao

độ 186,43 m nối tiếp bằng đoạn dốc ngược độ dốc mái m=3 Chiều dài kênh 52,5 m,chiều rộng kênh 36,4 m

3.3.5 Trạm phân phối điện

Trạm phân phối điện ngoài trời nằm ở đỉnh đồi bên trên tháp điều áp Kích thướctrạm 56,0x31,0 m, cao độ đặt trạm 379,0 m

3.3.6 Hệ thống đường dây

Do trạm phân phối nằm xa nhà máy nên khoảng vượt nối từ các máy biến áp từthượng lưu nhà máy đến trạm phân phối 110kV dài khoảng hơn 0,2Km

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ

4.1 Mục đích tính toán tiết lũ

Tính toán điều tiết lũ nhằm tìm được phương pháp phòng chống lũ hiệu quảnhất.Thông qua tính toán điều tiết lũ ta xác định được :

- Xác định dung tích phòng lũ của kho nước:Vsc

- Xác định được đường quá trình xả lũ xuống hạ lưu q~t,qmax

- Xác định được cột nước siêu cao Hsc

4.2 Ý nghĩa tính toán điều tiết lũ

Từ những tính toán trên ta có cơ sở để xác định hình thức qui mô,kích thướccông trình xả lũ.Qui mô kích thước của công trình xả lũ ảnh hưởng lớn đến qui mô cáccông trình khác như: đập dâng,cống lấy nước,các công trình tiêu năng sau trình cống

xả lũ,các công trình ven hạ lưu hay mức độ ngập lụt của thượng hạ lưu…

Những yếu tố này ảnh hưởng rất lớn đến giá thành công trình và làm cơ sở đểđánh giá tính an toàn của công trình Để đảm bảo điều kiện kinh tế, kỹ thuật toàn bộcông trình ta phải tính toán điều tiết lũ sao cho công trình đảm bảo an toàn và kinh tế

4.3 Tài liệu tính toán điều tiết lũ

4.3.1 Tài liệu công trình tháo

- MNDBT = 383 m

- Ngưỡng tràn:

Đập tràn nằm trong tuyến áp lực ở lòng sông Đập tràn gồm 5 khoang xả mặt8,5x15.0m Cao trình ngưỡng tràn 368.0m

4.3.2 Tài liệu thủy văn, địa hình

Tài liệu dòng chảy lũ đến Qlũ ~ t: mô hình lũ ứng với tần suất p = 0.2% và p = 1%Tài liệu đặc trưng lòng hồ: đường quan hệ F~ Z ~ W :

dh : Vi phân cột nước trên công trình tháo lũ

dt : Vi phân thời gian

Nếu ta thay F.dh = dV thì ta có phương trình sau: (Q - q).dt = dV

Nếu thay vi phân thời gian dt bằng khoảng thời gian đủ lớn ∆t = t2 – t1 thì phươngtrình cân bằng nước sẽ được viết lại ở dạng sai phân như sau:

q1, q2: Lưu lượng xả ở đầu và cuối thời đoạn tính toán.

V1, V2: Lượng nước trong kho ở đầu và cuối thời đoạn tính toán

t1, t2: Thời điểm đầu và cuối của thời đoạn tính toán ∆t

Với mục đích là tìm đường quá trình xả lũ q ~ t thì phương trình sai phân chưa

đủ điều kiện để có thể giải được một cách trực tiếp vì có 2 ẩn chưa biết đó là q2 và V2

Do vậy để có được đường xả lũ q ~ t thì ta cần có thêm 1 phương trình nữa, đó làphương trình tính thủy lực của công trình xả lũ Dạng tổng quát của phương trình xả lũlà:

Q = f (Zt, Zh, C) (4.3)

Trong đó:

Zt: Mực nước thượng lưu công trình xả

Zh: Mực nước hạ lưu công trình xả

C: Tham số biểu thị công trình

Phương trình thủy lực được viết cụ thể tùy vào hình thức của công trình xả lũ vàchế độ chảy trên công trình xả

Với trường hợp công trình xả là đập tràn loại không chân không ÔPhiXêRốp cócửa van điều tiết thì phương trình (4.3) có dạng như sau:

σH ~ hệ số sửa chữa do cột nước thay đổi, sơ bộ ta tạm lấy σH = 1

σhd ~ hệ số sửa chữa do thay đổi hình dạng so với mặt cắt tiêu chuẩn,