ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN NGÀN TRƯƠI

LỜI CẢM ƠN TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

Đồ án tốt nghiệp là một kết quả mang tính thực tiễn ứng dụng đầu tiên của sinh viên năm thứ năm trường Đại Học Xây Dựng khi tính toán thiết kế các công trình cụ thể, nó giúp cho sinh viên có những hiểu biết về thực tế công việc, có được những kinh nghiệm, khả năng phát triển tư duy và tính sáng tạo của mình.

Để đạt được kết quả như ngày hôm nay em xin tỏ lòng biết ơn chân thành đến các thầy giáo, những người đã hết lòng dạy dỗ và dìu dắt em.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo:

PGS.TS: Hoàng Văn Tần

T.S: Phạm Văn Doanh

Th.S: Trần Xuân Thông

Đã giúp đỡ và hướng dẫn nhiệt tình để em hoàn tất đồ án tốt nghiệp này.

Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng khó có thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình thực hiện đồ án. Em xin cảm ơn những lời đóng góp quý báu của các thầy.

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN.. 1

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP. 2

CHƯƠNG MỞ ĐẦU.. 6

CHƯƠNG 1. CHỌN TUYẾN VÀ BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH.. 18

1.1. Chọn tuyến công trình. 18

1.2. Vai trò của việc chọn tuyến công trình. 18

1.3. Các nguyên tắc chung chọn tuyến công trình. 18

1.4. Chọn tuyến công trình. 19

1.4.1. Tuyến đập phương án 1. 19

1.4.2. Tuyến đập phương án 2. 19

1.4.3. Đánh giá phương án tuyến. 19

1.4.4. Phương án bố trí công trình (phương án 1). 20

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN THỦY VĂN, THỦY NĂNG.. 22

2.1. Tính toán thủy văn. 22

2.1.1. Dòng chảy năm:22

2.1.2. Dòng chảy năm thiết kế:23

2.1.3. Dòng chảy lũ. 30

2.1.4. Dòng chảy bùn cát tại Ngàn Trươi36

2.1.5. Quan hệ Q = f(Z) hạ lưu đập Ngàn Trươi36

2.2. Tính toán thủy năng. 39

2.2.1. Số liệu đầu vào. 40

2.2.2. Xác định quy mô hồ chứa. 46

2.2.3. Lập bảng tính toán thủy năng.50

2.2.4. Kết quả tính toán thủy năng. 51

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH TRÊN TUYẾN NĂNG LƯỢNG.. 53

3.1. Số liệu tính toán. 53

3.2. Chọn thiết bị chính và phụ. 53

3.2.1. Chọn tuabin. 53

3.2.2. Chọn cao trình đặt tuabin. 61

3.2.3. Xác định hệ số tỷ tốc n_s61

3.2.4. Xác định số vòng quay lồng và lực dọc trục. 62

3.2.5. Chọn kiểu ống hút62

3.2.6. Chọn buồng tuabin. 64

3.2.7. Chọn thiết bị điều chỉnh tuabin. 67

3.2.8. Chọn máy phát điện (MPĐ)70

3.2.9. Chọn thiết bị làm nguội MPĐ (MLN)74

3.2.10. Chọn máy biến áp (MBA)75

3.2.11. Chọn thiết bị nâng. 75

3.3. Thiết kế nhà máy thủy điện. 77

3.3.1. Phần dưới nước của nhà máy thủy điện. 77

3.3.2. Phần trên khô của nhà máy thủy điện. 77

3.3.3. Hệ thống cột, cửa sổ, cửa ra vào và cầu thang. 78

3.3.4. Hệ thống thông gió, chiếu sang. 78

3.4. Các công trình trên tuyến năng lượng. 78

3.4.1. Khái quát chung về công trình trên tuyến năng lượng. 78

3.4.2. Số liệu tính dùng trong tính toán. 79

3.4.3. Công trình lấy nước. 79

3.4.4. Cửa nhận nước. 80

3.4.5. Lưới chắn rác. 81

3.4.6. Trụ pin và cửa van. 82

3.4.7. Ống thông khí82

3.4.8. Đường ống áp lực. 83

3.4.9. Tính toán tổn thất thủy lực. 85

3.4.10. Kiểm tra lại lưu lượng qua đường ống. 88

3.4.11. Tính toán nước va trong đường ống tuabin. 89

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG.. 93

4.1. Điều tiết lũ. 93

4.1.1. Lựa chọn loại công trình tháo lũ. 93

4.1.2. Số liệu đầu vào. 93

4.1.3. Lựa chọn kích thước khoang tràn. 95

4.1.4. Tính toán điều tiết lũ.98

4.2. Thiết kế đập dâng. 101

4.2.1. Các tài liệu dùng trong tính toán. 101

4.2.2. Xác định cấp của đập. 101

4.2.3. Xác định đà gió. 102

4.2.4. Công thức tính toán cao trình đỉnh đập. 104

4.2.5. Trình tự tính toán cao trình đỉnh đập. 104

4.2.6. Bề rộng đỉnh đập B.. 107

4.2.7. Kết cấu đập. 107

4.2.8. Gia cố mái thượng lưu. 108

4.2.9. Thiết bị chống thấm.. 108

4.2.10. Khối chuyển tiếp. 108

4.3. Tính thấm qua đập và nền đập dâng. 109

4.3.1. Nhiệm vụ và các trường hợp tính. 109

4.3.2. Tính thấm cho mặt cắt lòng sông. 109

4.4. Tính toán ổn định mái đập. 113

4.4.1. Trường hợp tính toán. 113

4.4.2. Chỉ tiêu cơ lý của vật liệu đắp đập. 113

4.4.3. Các mực nước thiết kế. 114

4.4.4. Hệ số ổn định cho phép. 114

4.4.5. Phương pháp tính toán. 114

4.4.6. Kết quả tính toán:115

4.5. Thiết kế công trình tháo lũ. 116

4.5.1. Nhiệm vụ công trình. 116

4.5.2. Lựa chọn kết cấu và bố trí công trình tháo lũ. 116

4.5.3. Kiểm tra khả năng tháo của tràn. 116

4.5.4. Thiết kế mặt cắt ngang của đập tràn. 118

4.6. Biện pháp tiêu năng và tính toán tiêu năng sau đập tràn. 119

4.6.1. Xác định hình thức tiêu năng. 119

4.6.2. Tính toán tiêu năng. 121

4.7. Tính toán ổn định đập tràn. 125

4.7.1. Tài liệu tính toán. 125

4.7.2. Các trường hợp tính toán. 125

4.7.3. Tải trọng tác dụng lên đập tràn. 126

4.7.4. Yêu cầu tính toán. 127

4.7.5. Kết quả tính toán. 128

CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ KỸ THUẬT VÀ TỔ CHỨC THI CÔNG.. 129

5.1. Giới thiệu chung về công trình. 129

5.1.1. Đặc điểm địa hình, địa chất129

5.1.2. Đặc điểm khí tượng công trình. 129

5.2. Thành phần các hạng mục của công trình. 129

5.3. Các thông số kỹ thuật công trình đầu mối Ngàn Trươi130

5.4. Xác định khối lượng thi công các công tác chính. 132

5.5. Phương án dẫn dòng thi công. 137

5.5.1. Tần suất và lưu lượng dẫn dòng thi công. 137

5.5.2. Phương án dẫn dòng phục vụ thi công. 138

5.5.3. Tính toán thủy lực dẫn dòng trong các thời kỳ. 140

5.6. Xác định kích thước đê quây. 143

5.6.1. Xác định cao trình đê quây thượng lưu. 143

5.6.2. Xác định cao trình đê quây hạ lưu. 143

5.6.3. Kết quả tính toán. 143

5.6.4. Cấu tạo đê quây thượng, hạ lưu. 143

5.7. Tính toán điều tiết lũ trong thời gian thi công đập chính, xác định cao trình đắp đập. 144

5.7.1. Số liệu đầu vào. 145

5.7.2. Phương pháp tính toán. 147

5.7.3. Kết quả tính toán. 147

5.8. Thiết kế ngăn dòng lấp sông. 148

5.8.1. Chọn ngày tháng và lưu lượng ngăn dòng. 148

5.8.2. Thu hẹp lòng sông. 149

5.9. Thi công công trình đơn vị: đập chính dâng nước Ngàn Trươi153

5.9.1. Khối lượng thi công. 153

5.9.2. Xác định thời gian thi công. 153

5.9.3. Trình tự thi công. 154

5.9.4. Chọn biện pháp thi công và máy thi công. 154

5.9.5. Tính năng suất các loại máy và chọn số lượng máy thi công. 154

5.10. Tổ chức xây dựng. 161

5.10.1. Mặt bằng khu phụ trợ. 161

5.10.2. Nhà trong khu phụ trợ. 162

5.11. Tổng tiến độ xây dựng. 164

CHƯƠNG 6. TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ.. 165

6.1. Kháiquátvềthủylợi - thủyđiệnNgànTrươi165

6.2. Vốn đầu tư. 165

6.2.1. Tổng vốn đầu tư. 165

6.2.2. Các nguồn vốn trong hợp phần. 165

6.3. Tiến độ đầu tư của hợp phần. 166

6.4. Các khoản thu và chi trong quá trình sản suất166

6.5. Tính toán hiệu ích tài chính. 166

6.6. Kết luận. 168

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN.. 169

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 294

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

SỐ LIỆU BAN ĐẦU VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

I. Giới thiệu chung về công trình thủy điện Ngàn Trươi và các số liệu ban đầu

1. Vị trí địa lí

Tuyến đập Ngàn Trươi dự kiến xây dựng trên sông Ngàn Trươi thuộc xã Hương Đại, huyện Vũ Quang, tỉnh Hà Tĩnh, cách cầu Ngàn Trươi trên đường Hồ Chí Minh khoảng 500m về phía thượng lưu. Phía Nam giáp huyện Hương Khê, phía Bắc giáp huyện Hương Sơn, phía Tây giáp nước Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào, phía Đông giáp huyện Đức Thọ. Tuyến đập Ngàn Trươi có toạ độ địa lý vào khoảng:

18 ^o 23 ' 40" vĩ độ Bắc

105 ^o29' 30" kinh độ Đông

Tính đến tuyến đập Ngàn Trươi, có các đặc trưng hình thái sông ngòi được ghi ở Bảng 1:

Bảng 1. Đặc trưng hình thái sông, HTTL Ngàn Trươi - Cẩm Trang

Vị trí	F_lv(km²)	L_s(km)	J_s(‰)	J_sd(‰)
Tuyến Ngàn Trươi	408	42,6	7,3	422

2. Điều kiện tự nhiên

a. Điều kiện địa hình địa mạo

vHồ chứa nước Ngàn Trươi

Hồ chứa nước Ngàn Trươi tính từ vị trí dự kiến đặt công trình đầu mối (cách cầu Ngàn Trươi 500m về thượng lưu) dài gần 20 km. Lòng sông có cao độ trung bình từ 6,00m đến 60,00m (khu vực gần đền thờ cụ Phan Đình Phùng), độ dốc bình quân 2,7%, khá bằng phẳng, dọc sông không có thác cao.

Hai bờ sông là các dãy núi cao không liên tục, cao độ đỉnh từ 180,00m đến 250,00m tạo thành thung lũng rộng, cho phép xây dựng hồ chứa với dung tích lớn (ở cao độ 60,00m dung tích 912 triệu m³). Sườn dốc trung bình 20⁰ đến 25⁰. Bên bờ phải, tại vị trí cách đường Hồ Chí Minh khoảng 1 km có một yên ngựa là vùng phân lưu với suối Khe Lang, cao độ thấp nhất 57m. Yên ngựa thứ hai ở cách yên ngựa thứ nhất khoảng 4km, là điểm phân lưu giữa sông Ngàn Trươi và Khe Trí. Cao độ trung bình 43,00m, thấp nhất 40,80 m.

Bên bờ trái, các yên ngựa cao hơn, cao độ biến đổi từ 65,00 ÷ 100,00m.

vCông trình đầu mối Ngàn Trươi

Vùng dự kiến xây dựng công trình đầu mối tạo hồ chứa nước Ngàn Trươi thuộc địa phận xã Hương Đại, huyện Vũ Quang, bắt đầu từ cầu Ngàn Trươi trên đường Hồ Chí Minh ngược lên thượng lưu dài khoảng 2km. Đây là vùng chuyển tiếp giữa địa hình miền núi và địa hình trung du. Hướng dòng chảy chính của sông là Tây – Đông. Về mùa kiệt, chủ lưu sông Ngàn Trươi chảy quanh co do các bãi bồi cát cuội sỏi lòng sông tạo thành. Chiều rộng lòng sông từ 35m ở thượng lưu mở rộng đến 50,0 ÷ 60,0m ở vùng cầu Ngàn Trươi. Đáy sông thấp dần từ cao độ 7,5m tới 6,0 m. Cục bộ có vị trí hố xói sâu đến 1,0m nhưng phạm vi rất hẹp, không đáng kể.

Bên bờ trái có hai bãi bồi hẹp và dài. Bãi thứ nhất cách cầu Ngàn Trươi khoảng 800 m về phía thượng lưu, chiều rộng trung bình khoảng 80,0m, kéo dài hơn 300,0m. Cao độ trung bình 9,0m đến 9,50m. Bãi bồi thứ hai ở sát cầu Ngàn Trươi, chiều dài tính đến cầu Ngàn Trươi khoảng 350,0m, chiều rộng trung bình 50,0m. Cao độ trung bình từ 8,00m tới 9,0m.

Bên bờ phải hầu hết là sườn các dãy núi cao, độ dốc trung bình, góc dốc từ 22⁰ đến 25⁰. Chỉ có 1 bãi bồi là cát sỏi nằm cách cầu Ngàn Trươi khoảng 650m. Chiều rộng trung bình khoảng 100m, dài khoảng 300m, cao độ trung bình từ 8,50m đến 9,50m.

Đánh giá : Lưu vực sông Ngàn Trươi với các dãy núi cao tạo thành các thung lũng lớn, cho phép xây dựng các hồ chứa quy mô lớn. Tuy nhiên, để quy mô hồ lớn, tích được tối đa lượng nước đến, mức nước phải cao hơn cao trình 41,00m, phải xử lí bằng các đập phụ bờ phải, nếu nâng cao mực nước hơn 60,0m thì yêu cầu số đập phụ nhiều hơn.

Trong khu vực lòng hồ có công trình di tích lịch sử, đền thờ cụ Phan Đình Phùng tọa lạc trên vùng đất có cao độ 62,20m không được phép ngập. Vì vậy không thể dâng mức nước tới cao độ này.

Kết luận và kiến nghị: Trong khu vực dự án nghiên cứu, có 2 vị trí tuyến để xây dựng công trình đầu mối: một ở cách đường Hồ Chí Minh khảng 500 m về phía thượng lưu và một ở cách đường Hồ Chí Minh 2km về thượng lưu. Đây là nơi các dãy núi tiến sát ra bờ sông, lòng sông hẹp, đập ngăn sông ngắn. Tuy nhiên, nơi đây sườn núi dốc, có nơi rất dốc, sẽ phải xử lí hai vai đập để đảm bảo an toàn.

Tại vùng phân lưu với Khe Trí là nơi có địa hình thấp (cao độ khoảng 40,80m) sẽ phải bố trí đập phụ. Tuy nhiên, nếu điều kiện địa chất tuyến đập chính không đảm bảo bố trí tràn thì ở đây sẽ xây dựng tràn.

Vùng phân lưu Khe Lang cao độ 57m, có thể không phải bố trí đập tràn, nếu có thì quy mô nhỏ.

b. Địa chất công trình, địa chấn, địa chất thủy văn

v Hồ chứa nước Ngàn Trươi

Vùng hồ nằm trong vùng phân bố các đá có cấu tạo dạng dải, chạy theo phương Tây Bắc – Đông Nam, là phương cấu tạo chính của vùng Bắc Trung Bộ Việt Nam. Trong lòng hồ, có các loại đất đá sau (từ dưới lên trên).

Đá gốc: bao gồm 3 loại chính sau
Đá trầm tích lục nguyên bị biến chất yếu của hệ tầng sông Cả (O₃ – S₂sc), bao gồm các phân hệ tầng có ranh giới tự nhiên là các đứt gẫy theo phương Tây Bắc – Đông Nam, phân bố liên tục từ dưới lên gồm:
Phân hệ tầng dưới (O₃ – S₁sc₁) : thế nằm đá cắm về hướng Đông – Bắc (45⁰ ÷ 75⁰), góc dốc từ 41⁰ ÷ 45⁰
Phân hệ tầng giữa (O₃ – S₁sc₂) : phân bố ở dải bờ hồ phía Tây Bắc – Đông Nam (khu vực xã Hương Thọ, Hương Điền) tạo thành các dải đồi thấp, đỉnh tù, sườn dốc thoải. Thế nằm của đá cắm về hướng Đông Bắc (25⁰ ÷ 35⁰), góc dốc 30⁰ ÷ 45⁰
Phân hệ tầng trên (O₃ – S₁sc₃) : là hệ tầng phổ biển nhất trong lưu vực, thuộc địa phận các xã Hương Quang, Hương Điền, Hương Đại, Hương Minh, tạo thành các dải đồi thấp, đỉnh tù, sườn dốc thoải. Thế nằm của đá cắm về hướng Đông Bắc (20⁰– 60⁰), góc dốc từ 40⁰ – 80⁰. Hệ thống khe nứt phát triển chủ yếu theo phương Tây Bắc – Đông Nam, vuông góc với hướng dòng chảy và trùng với phương cấu tạo của khu vực, là điểm thuận lợi cho khả năng giữ nước của hồ chứa
Đá trầm tích lục nguyên bị biến chất yếu của hệ tầng Huổi Nhị (S₂ – D₁hn), phân bố chủ yếu ở bờ trái sông Ngàn Trươi (khu vực xã Hương Đại). Thế nằm của đá cắm về hướng Đông Bắc (30⁰ ÷ 45⁰), góc dốc từ 35⁰ ÷ 45⁰.
Các đá xâm nhập Granit Biotit phức hệ Trường Sơn pha 1 (gaC₁ts₁) : hệ tầng phân bố chủ yếu ở sông Còn, phía Nam khu vực lòng hồ, phía bờ phải sông Ngàn Trươi (khu vực xã Hương Điền).
Tầng phủ đệ tứ : gồm các lớp

- Trầm tích nguồn gốc sông (aQ), phân bố dọc theo 2 bờ sông Ngàn Trươi là thềm bậc I, cao độ 15÷30m.

- Trầm tích bãi bồi sông hiện đại(aQ), thành phần chủ yếu là trầm tích hạt thô với độ dày từ 1-10m

- Tầng phủ của đá gốc, chiều dày từ 5m tới hơn 30m

Kiến tạo và tân kiến tạo

Khu vực lòng hồ tồn tại 2 hệ thống đứt gãy chính bậc III (theo 14TCN 115 – 2000), gồm:

Hệ thống đứt gãy Tây Bắc – Đông Nam hướng đổ về Đông Bắc, góc dốc 40⁰ ÷ 60⁰
Hệ thống đứt gãy theo hướng Đông Bắc – Tây Nam chạy dọc sông Ngàn Trươi
Khu vực lòng hồ Ngàn Trưoi nằm trong khu vực không chịu ảnh hưởng nhiều của các hoạt động tân kiến tạo của các vùng xung quanh.

Động đất :

Theo bản đồ các vùng phát sinh động đất và phân vùng động đất cực đại lãnh thổ Việt Nam (TL 1:1000000) trong quy chuẩn xây dựng Việt Nam – Tập III – hình 2.8.1 – 1997 thì vùng hồ có động đất lớn nhất là cấp 8 (theo hệ MSK64) trên thang 12 cấp.

vCông trình đầu mối Ngàn Trươi

Tại khu vực công trình đầu mối bao gồm các lớp đất đá như sau (từ trên xuống):

Lớp 1 : bồi tích hiện đại lòng sông (aQ) là các hạt thô chứa cuội sỏi, hỗn hợp cuội sỏi mầu xám trắng, xám vàng, vàng nhạt, bão hòa nước. Phạm vi phân bố toàn bộ lòng sông Ngàn Trươi, độ dày 2 ÷ 10 m, hệ số thấm K = 5,0x10^-2 cm/s
Lớp 2 : bồi tích thềm sông, kết cấu kém chặt, phân bố ở thềm sông, chiều dày 1.5÷3m, hệ số thấm K = 1.09x10^-3 cm/s
Lớp 3 : pha tàn tích sườn đồi, kết cấu chặt, phân bố trên các dải đồi, chiều dày 1÷3 m, hệ số thấm K = 1.95x10^-3 ÷ 4.98 x 10^-5 cm/s
Đá gốc : gồm đá phiến sét và đá phến sét sericit
Đá phiến sét : đá phong hóa không đều từ phong hóa hoàn toàn, nhẹ đến tươi. Thế nằm 30⁰ ÷ 60⁰ đổ dồn về hướng Đông Bắc với góc dốc 50⁰ – 60⁰
Đá phiến sét sericit : đá có cấu tạo phiến mỏng, kiển trúc ẩn tinh-vi vảy hạt biến tinh phong hóa không đều, từ phong hóa hoàn toàn – nhẹ, tươi. Thế nằm của đá 30⁰ ÷ 60⁰ đổ về hướng Đông Bắc với độ dốc 50- 60⁰

Đá gốc phong hóa không đều, xen kẽ giữa các đới phong hóa đôi chỗ có kẹp các mạch thạch anh và các đới xung yếu, nứt nẻ mạnh lấp nhét bởi các vật chất sét chiều dày từ 0.2 ÷ 2m.

Đá gốc phong hóa hoàn toàn gồm đất á sét chứa dăm sạn và các mảnh đá chưa phong hóa hết. Hàm lượng đất chiếm khoảng 70 ÷ 80%, dăm sạn và các mảnh đá chiếm từ 30÷20%, trạng thái thiên nhiên nửa cứng đến cứng. Kết cấu chặt vừa, đôi chỗ còn giữ nguyên dạng của đá gốc, phân bố phổ biến trên bề mặt đá gốc ở khu vực công trình đầu mối, chiều dày lớp thay đổi từ 1.0m tới hơn 30m, thấm nước ít tới vừa, hệ số thấm K = 1.7x10^-5 ÷ 6.96x10^-4cm/s, lượng mất nước đơn vị q = 0.04 (l/ph.m²).

Đá gốc phong hóa mạnh, nứt nẻ mạnh tới vỡ vụn, đôi chỗ là dăm cục nhét vật chất sét, đá biến đổi màu sắc, trạng thái cứng đến mềm yếu. Khe nứt hở bị lấp nhét bởi các khoáng vật sét, phân bố ở khu vực đầu mối, chiều dày thay đổi từ 2 ÷ 8m, thấm nước ít đến vừa, hệ số thấm K = 1.2x10^-5 ÷ 9.09x10^-4 cm/s, lượng mất nước đơn vị q = 0.026 ÷ 0.42 (l/ph.m²).

Đá gốc phong hóa vừa, ít bị biến đổi màu sắc, nứt nẻ trung bình đến mạnh. Khe nứt kín, bề mặt bám vật chất sét, phân bố ở các hạng mục công trình đầu mối với chiều dày 5÷10m, thấm nước ít đến vừa, lượng mất nước đơn vị q = 0.017 ÷ 0.659 (l/ph.m²).

Đá gốc phong hóa nhẹ – tươi: đá tương đối nguyên khối, biến mầu nhẹ, ít nứt nẻ, khe nứt kín, rất rắn chắc, phân bố ở các hạng mục công trình đầu mối với chiều dày lớn, thấm ít nước đến không thấm nước, lượng mất nước đơn vị q = 0.003 ÷ 0.068 (l/ph.m²).

Bảng 2. Các chỉ tiêu cơ lý đất nền các hạng mục công trình đầu mối

Tên lớp Chỉ tiêu	Lớp 1	Lớp 2	Lớp 3	Đá gốc phong hóa hoàn toàn
Thành phần hạt (%)
Sét		9.4	33.3	18.4
Bụi		8.3	23.1	37.3
Cát	61	71.6	37.3	36.6
Sỏi sạn	11	10.7	6.3	7.7
Cuội dăm	28
Giới hạn Atterberg (%)
Giới hạn chảy W_T		24.00	50.60	42.20
Giới hạn lăn W_P		16.00	31.00	27.30
Chỉ số dẻo W_N		8.00	19.60	14.90
Độ đặc B		-0.150	0.005	-0.282
Độ ẩm tự nhiên W_e(%)		14.80	31.10	23.10
Dung trọng ướt g_w (T/m³)		1.80	1.77	1.91
Dung trọng khô g_c (T/m³ )		1.57	1.35	1.55
Tỷ trọng ∆	2.66	2.71	2.72	2.74
Độ rỗng n(%)		42.10	50.40	43.40
Tỷ lệ lỗ rỗng tự nhiên e		0.726	1.015	0.767
Tỷ lệ lỗ rỗng nhỏ nhất e_min	0.454
Tỷ lệ lỗ rỗng lớn nhất e_max	1.015
Độ bão hòa G (%)		55.20	83.30	82.50
Lực dính C (KG/cm²)	0.0	0.07	0.20	0.16
Góc ma sát trong j (độ)	30	18	15	26
Góc nghỉ khi khô j_k( độ )	35
Góc nghỉ khi ướt j_ư(độ)	27
Hệ số ép lún a ( cm²/kg )		0.031	0.051	0.037
Hệ số thấm K ( cm/s )	5x10^-2	5x10^-4	1x10^-5	1x10^-4

c. Đặc điểm khí tượng

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

Với đặc điểm địa lý, điều kiện tự nhiên và nhân tố ảnh hưởng đã tạo nên vùng khí hậu vừa có đặc điểm của chế độ miền Bắc, vừa có đặc điểm khí hậu Đông Trường Sơn nên trong năm khí hật được chia thành 2 mùa rõ rêt.

Mùa mưa lũ từ tháng IX đến tháng XI là các tháng hội tụ các hình thế thời tiết gây mưa như áp thấp nhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới kết hợp với bão đã tạo nên những trận mưa lớn, lượng dòng chảy các tháng mùa lũ chiếm từ 60 ÷ 65% lượng dòng chảy năm. Tháng có lượng dòng chả lớn nhất là tháng IX, X chiếm tới 50% lượng dòng chảy năm.

Mùa kiệt từ tháng XII – VIII năm sau, chịu ảnh hưởng của khối không khí lạnh mang gió mùa Đông Bắc, lượng mưa giảm đi rõ rệt, lượng mưa tháng XII còn khoảng 9 ÷ 11 % so với lượng mưa cả năm, đến tháng II, III, IV lượng mưa chỉ còn bằng 1 ÷ 2% lượng mưa cả năm.

Vào mùa hạ tháng V – VI khi áp thấp nhiệt đới Ấn- Miên phát triển sang phía Đông đến địa phận nước Lào và Thái Lan thì vừa hút gió Đông Nam từ biển Đông thổi vào, lại vừa hút gió từ vịnh Ben Gan Thái Lan tới tạo nên dải hội tụ theo đường kinh tuyến và mưa tiểu mãn gây ra lũ tiểu mãn trên lưu vực.

vĐặc trưng khí hậu :

Căn cứ vào tài liệu các đặc trưng khí hậu trung bình tháng đo đạc đến năm 2007 trạm Hương Khê, dựng để xác định các đặc trưng khí hậu trung bình tháng cho công trình đầu mối hồ chứa nước Ngàn Trươi - Cẩm Trang ở các bảng sau:

Bảng 3. Đặc trưng trung bình tháng các yếu tố khí hậu - trạm Hương Khê

Tháng	Nhiệt độ không khí (⁰C)	Độ ẩm tương đối không khí (%)	Tốc độ gió (m/s)	Số giờ nắng (giờ)	Bốc hơi (mm)	X_bq (mm)
1	17,3	90	1,3	62,1	37,2	41,6
2	22,8	91	1,3	48,0	35,2	45,9
3	21,2	90	1,2	80,4	47,8	61,9
4	24,9	86	1,3	133,2	72,9	94,4
5	27,6	81	1,5	175,9	110,4	214,7
6	28,9	77	1,5	182,2	135,3	161,4
7	29,1	75	1,8	197,2	163,1	147,6
8	27,8	82	1,3	157,9	107,4	289,3
9	26,2	87	1,2	123,1	62,2	486,8
10	23,8	89	1,4	96,5	52,5	545,9
11	20,6	88	1,4	76,3	55,3	191,3
12	18,4	88	1,3	56,2	41,9	73,2
Năm	24,1	85	1,4	1389,2	921,1	2354,0
Max	42,6	97
Min	2,6

Bảng 4.Đặc trưng trung bình tháng các yếu tố khí hậu Trạm Hà Tĩnh

Tháng	Nhiệt độ không khí (⁰C)	Độ ẩm tương đối không khí (%)	Bốc hơi (mm)	Số giờ nắng (giờ)	Tốc độ gió (m/s)	X_bq (mm)
1	17,8	91	35,6	71,0	1,4	93,2
2	18,6	92	28,5	50,5	1,3	64,2
3	21,0	91	35,7	73,9	1,2	60,1
4	24,6	88	54,7	136,7	1,3	73,7
5	28,2	81	93,0	217,0	1,4	167,3
6	29,6	76	121,5	204,0	1,4	143,7
7	29,8	74	138,2	227,6	1,6	112,6
8	28,8	80	100,8	187,9	1,3	232,2
9	27,0	86	64,0	159,0	1,3	525,0
10	24,8	88	55,1	132,7	1,9	727,6
11	21,3	88	50,0	118,8	1,8	318,3
12	18,8	88	44,8	78,7	1,6	164,3
Năm	24,2	85	822,0	1657,8	1,5	2682,3
Max	40,1	97
Min	6,8	64

vTốc độ gió lớn nhất

Tốc độ gió lớn nhất theo hướng với tần suất P% trạm Hương Khê được sử dụng để thiết kế đập Ngàn Trươi và Cẩm Trang ghi ở bảng sau:

Bảng 5. Tốc độ gió lớn nhất theo hướng với tần suất P%

Hướng	V_maxp%(m/s)
Hướng	2%	4%	25%	50%
Bắc (N)	31,3	26,3	13,7	9,1
Đông Bắc (NE)	28,5	24,5	13,6	8,9
Đông (E)	20,9	18,9	12,5	8,9
Đông Nam (SE)	19,4	17,5	11,7	8,8
Nam (S)	19,1	17,4	12,6	10,5
Tây Nam (SW)	20,3	18,8	14,1	11,6
Tây (W)	25,6	23,0	14,7	10,4
Tây Bắc (NW)	26,8	24,7	17,8	13,9
Không Hướng	31,8	29,1	20,9	16,6

vLượng mưa bình quân lưu vực.

Lượng mưa bình quân lưu vực Ngàn Trươi được xác định theo 2 phương pháp :

Phương pháp đường đẳng trị mưa:

Theo bản đồ đẳng trị mưa năm tập ATLAS cuả TCKTTV Việt Nam, lượng mưa bình quân nhiều năm lưu vực tính đến tuyến đập Ngàn Trươi từ 2600 ÷ 3000 mm.

Phương pháp bình quân gia quyền các trạm đo mưa trong lưu vực:

Trong lưu vực Ngàn Trươi có 2 trạm đo mưa Hương Đại và Vũ Quang, lượng mưa bình quân lưu vực Ngàn Trươi được xác định theo phương pháp bình quân gia quyền hai trạm đo là :

X_{bq NT} =

Kết quả tính ta được : X_{bq NT} = X_o = 3100 mm

vMưa thời đoạn

Lượng mưa lớn nhất thời đoạn của lưu vực Ngàn Trươi và Cẩm Trang được tính toán với việc bổ sung tài liệu mưa năm 2006 và 2007. Kết quả lượng mưa lớn nhất thời đoạn lưu vực ở bảng sau:

Bảng 6. Lượng mưa lớn nhất thời đoạn theo tần suất P%.

Đơn vị: mm

Đặc trưng	Xp% (mm)						X_{max thực đo}	Thời gian
Đặc trưng	0,1%	0,2%	0,5%	1%	5%	10%	X_{max thực đo}	Thời gian
X_{1 ngày max}	850,9	779,7	686,4	616,5	455,5	386,2	681,5	3/10/1983
X_{3 ngày max}	1433,8		1135,0	1009,1	722,8	601,8	696,7	2¸4/10/1983
X_{5 ngày max}	1559,0		1243,6	1110,2	805,3	675,4	728,3	30/9¸4/10/1983

vLượng tổn thất bốc hơi

Lượng bốc hơi mặt nước được tính từ lượng bốc hơi Piche trạm Hương Khêtheo biểu thức 3 - 1.

= 1,2 x 921,1 = 1105,3mm

K: Hệ số chuyển đổi, với lưu vực Ngàn Trươi chọn K = 1,2.
Z_Piche: Lượng bốc hơi đo bằng ống Piche trạm Hương Khê.

Lượng tổn thất bốc hơi trung bình nhiều năm của lưu vực Ngàn Trươi được tính theo phương trình cân bằng nước 3 - 2.

Trong đó:

DZ : Lượng tổn thất bốc hơi trung bình nhiều năm (mm).
Z_MN: Lượng bốc hơi mặt nước trung bình nhiều năm (mm).
Z_LV: Lượng bốc hơi lưu vực trung bình nhiều năm (mm).
X₀: Lượng mưa bình quân lưu vực trung bình nhiều năm, X₀= 3100.0mm.
Y₀: Lớp dòng chảy trung bình nhiều năm, Y₀ = 2413.0mm.

DZ = 1105,3 - (3100,0 - 2413,0) = 418,3mm

Lượng tổn thất bốc hơi từng tháng hồ Ngàn Trươi được phân phối theo tỷ lệ lượng bốc hơi trung bình tháng đo bằng ống Piche tại trạm Hương Khê ở bảng sau:

Bảng 7. Lượng tổn thất bốc hơi hồ Ngàn Trươi, phân phối theo tháng và năm

Tháng	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Năm
DZ(mm)	16,9	16,0	21,7	33,1	50,1	61,5	74,1	48,8	28,3	23,8	25,1	19,0	418,3

d. Đặc điểm thủy văn sông ngòi

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

Sông Ngàn Trươi bắt nguồn từ núi cao, có độ cao trung bình từ 800 ÷ 1000m. Sông chảy theo hướng Tây Nam – Đông Bắc nhập vào sông Ngàn Sâu tại xã Yên Hội, huyện Vũ Quang có chiều dài sông chính là 62km với diện tích toàn bộ lưu vực là 560 km². Sông Ngàn Trươi chảy qua núi cao có lượng mưa lớn đã tạo thành nhiều suối nhỏ, mật độ lưới sông là 0.73km/km², chiều rộng bình quân lưu vực là 13,3km, độ cao bình quân lưu vực là 422m. Trên sông Ngàn Sâu đã xẩy ra những trận lũ lớn như năm 1960, 2002. Mô đun dòng chảy bình quân nhiều năm tính đến Hương Đại là 76.51l/s.km². Tại trạm Hương Đại đã đo được lưu lượng lớn nhất Q_max = 2080 m³/s (ngày 24/10/1971).

d. Đặc điểm thảm phủ thực vật

Thảm phủ thực vật chủ yếu là rừng che phủ. Trong lưu vực có rừng quốc gia Vũ Quang có 300 loài thực vật quý hiếm như: lim xanh, sến, táu…và nhiều loại thú quý hiếm.

e. Đặc điểm vật liệu xây dựng

Trong khu vực xây dựng công trình, không có mỏ đá, chỉ có cát, sỏi. Có mỏ đá Hồng Lĩnh cách công trình khoảng 40 km. Do quá xa công trình, nên không thể dùng để đắp đập, chỉ sử dụng vào những kết cấu rất cần thiết.

3. Điều kiện xã hội

Dân cư trong vùng chủ yếu tập trung ở khu vực bên bờ trái (gần đường Hồ Chí Minh) và khu vực thấp.

Nghề nghiệp chính là canh tác nông nghiệp và làm rừng, kinh tế chậm phát triển, đời sống còn nhiều khó khăn.

II. Nhiệm vụ thiết kế

1. Mục tiêu của hồ chứa nước Ngàn Trươi

Báo cáo đầu tư xây dựng lập năm 2007 đưa ra các mục tiêu chính của hồ chứa nước Ngàn Trươi phù hợp với mục tiêu chung của Hệ thống thủy lợi Ngàn Trươi – Cẩm Trang trong “ Quy hoạch sử dụng tổng hợp nguồn nước sông Cả” được duyệt là : Khai thác nguồn tài nguyên nước trên hệ thống sông Ngàn Sâu, phục vụ phát triển kinh tế – xã hội vùng phía bắc tỉnh Hà Tĩnh đến năm sau 2015, cụ thể:

Cung cấp nước cho công nghiệp khai thác sắt Thạch Khê.
Cung cấp nước tưới thay thế một số đầu mối trạm bơm sẽ hết thời gian sử dụng trong tương lai, đảm bảo chủ động nước tưới và giảm chi phí điện năng cho sản xuất nông nghiệp.
Cung cấp nước cho sông Nghèn, đảm bảo đủ nước, chủ động tưới cho đất canh tác nông nghiệp hai bờ sông Nghèn, khắc phục tình trạng thiếu nước của sông La.
Cung cấp nước tưới cho một phần diện tích canh tác nằm ven đường Hồ Chí Minh của các huyện Vũ Quang và Hương Sơn, hiện đang thiếu nguồn, đảm bảo chủ động nước để khai thác tiềm năng của vùng đất trung du của hai huyện này.
Cung cấp nước ngọt để tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi mục đích sử dụng đất từ nông nghiệp kém hiệu quả sang nuôi trồng thủy sản trên vùng đất trũng hai ven sông Nghèn, Nghi Xuân và các vùng khác.
Tạo nguồn cung cấp nước ngọt cho các khu dân cư và các khu công nghiệp, nhằm cải thiện một bước đời sống của nhân dân, góp phần phát triển công nghiệp của khu vực.
Điều chỉnh lượng nước trên sông Ngàn Sâu, sông La, cải thiện tình trạng giao thông thủy, tăng cường giao lưu, góp phần xóa dần khoảng cách giữa miền núi với đồng bằng. Đồng thời cải thiện môi trường sinh thái cho vùng hạ du sông La, làm cơ sở phát triển các ngành kinh tế hai ven sông.
Tham gia giảm lũ hạ lưu, giảm áp lực cho hệ thống đê sông La vào mùa mưa lũ.
Tận dụng để phát điện.

2. Nhiệm vụ của công trình

Theo Quyết định của Bộ trưởng Bộ NN & PTNT số 2919 QĐ - BNN - XD ngày 24 tháng 9/2008 phê duyệt DAĐT xây dựng tiểu dự án công trình đầu mối hồ chứa nước Ngàn Trươi thuộc dự án HTTL Ngàn Trươi - Cẩm Trang tỉnh Hà Tĩnh. Dự án có nhiệm vụ như sau:

vĐiều tiết, cung cấp nước tưới cho nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản, cụ thể:

a. Nông nghiệp : đảm bảo tưới cho 35.441ha, trong đó:

Vùng Nghi Xuân : 2.479 ha khu tưới của trạm bơm Nghi Xuân hiện tại.
Vùng Sông Nghèn : 26.245 ha, gồm :

- Khu tưới của trạm bơm Linh Cảm : 9.162 ha.

- Hai bờ sông Nghèn, trong đó có cả vùng Hạ Can Lộc và Cửa Sót : 12.183 ha.

- Khu tưới kênh N1 Kẻ Gỗ từ N1-19 về cuối kênh: 4.900 ha (dùng nước của hồ Kẻ Gỗ cấp cho công nghiệp khai thác sắt Thạch Khê).

Khu 04 xã tả ngạn sông La của Đức Thọ, bao gồm Đức Tùng, Đức Châu, Trường Sơn và Bình Minh, diện tích : 1.400 ha.
Khu 13 xã ven đường Hồ Chí Minh của huyện Hương Sơn, bao gồm Sơn Mỹ, Sơn Châu, Sơn Bình, Sơn Hà, Sơn Trà, Sơn Tân, Sơn Long, Sơn Trung, Sơn Phú, Sơn Bằng, Sơn Mai, Sơn Thủy, và Sơn Phúc, diện tích: 2.900 ha.
Khu 06 xã Vũ Quang gồm Hương Minh, Hương Thọ, Đức Bồng, Đức Hương, Đức Lĩnh, Đức Giang và An Phú, diện tích: 2400 ha.

b. Thủy sản : cấp nước cho nuôi trồng thủy sản trên diện tích 7.100 ha, trong đó:

Ven sông Nghèn: 4.900 ha.
Nghi Xuân: 2.200 ha.

vCung cấp nước cho khu công nghiệp khai thác sắt Thạch Khê và các khu công nghiệp khác với diện tích 3.400 ha.

vKết hợp phát điện, công suất khoảng 15MW.

vCùng với rừng quốc gia Vũ Quang, đền thờ cụ Phan Đình Phùng, tạo vùng du lịch sinh thái, văn hóa và lịch sử.

vCải thiện môi trường sinh thái hạ lưu.

vCắt lũ cho hạ du với dung tích khoảng 210 triệu m³

2. Tiêu chuẩn thiết kế

Theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 285:2002 “Công trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu về thiết kế”, công trình đầu mối hồ chứa nước Ngàn Trươi là công trình cấp II, nên được thiết kế theo tiêu chuẩn:

Lũ thiết kế, P = 0,5%.
Lũ kiểm tra, P = 0,1%.
Dẫn dòng thi công công trình tạm, P = 5%, 10%.
Đảm bảo cấp nước tưới tần suất P = 75%, cấp nước công nghiệp P = 95%, sinh hoạt, thủy sản, môi trường P = 90%, phát điện theo tưới (không có dung tích dành cho phát điện W_{thủy điện} = 0).
Mức đảm bảo cấp nước chung cho công trình P = 85%

CHƯƠNG 1. CHỌN TUYẾN VÀ BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH

1.1. Chọn tuyến công trình

Việc lựa chọn tuyến công trình bao gồm: lựa chọn vị trí cụm đầu mối và lựa chọn tuyến năng lượng. Đối với các công trình thuỷ điện, nói chung, cụm đầu mối bao gồm đập dâng nước và đập tràn, tuyến năng lượng bao gồm cửa lấy nước, công trình dẫn nước, buồng điều áp (nếu có), và đường ống tuabin. Do đó, đây là những hạng mục quan trọng nhất của một dự án thuỷ điện vì nó đóng vai trò tạo ra hồ chứa và dẫn nước đến nhà máy thuỷ điện.

1.2. Vai trò của việc chọn tuyến công trình

Việc chọn tuyến công trình đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng quyết định đến kết cấu và cách bố trí các công trình trong cụm đầu mối, ảnh hưởng đến điều kiện thi công quản lý, khai thác và hiệu ích của dự án công trình cũng như giá thành của dự án. Do đó việc chọn tuyến được tiến hành trên cơ sở so sánh kinh tế, kỹ thuật các sơ đồ khai thác cùng với việc bố trí các thành phần công trình một cách hợp lý có xét đến điều kiện thi công, quản lý, vận hành…

1.3. Các nguyên tắc chung chọn tuyến công trình

Theo điều kiện địa hình: Vị trí tuyến đập chọn sao cho khối lượng đập là nhỏ nhất, đồng thời phải đủ chỗ để bố trí các công trình cơ bản.
Theo điều kiện địa chất: tuyến công trình có điều kiện địa chất phù hợp với loại kết cấu đập, đảm bảo sự ổn định (trượt, lật, lún) và độ bền chung của toàn bộ công trình, đồng thời đảm bảo yêu cầu chống thấm tốt ở nền và quanh bờ.
Theo điều kiện thi công:

- Có đủ mặt bằng bố trí các công trình phụ trợ phục vụ cho công tác xây dựng công trình chính.

- Đảm bảo dẫn dòng thi công thuận lợi.

- Gần vị trí có sẵn các mỏ vật liệu đáp ứng các yêu cầu xây dựng

Theo điều kiện vận hành: công trình vận hành thuận tiện, chi phí nhỏ nhất .
Theo điều kiện môi trường, di dân tái định cư: giảm thiểu tối đa diện tích ngập lụt đất canh tác, hạn chế di dân, đền bù ít, bảo tồn được các giá trị văn hoá, có hiệu quả tổng hợp cao.

1.4. Chọn tuyến công trình

Theo kết quả khảo sát địa hình, địa chất thì tại khu vực xây dựng đầu mối có 2 phương án tuyến: tuyến đập phương án 1 và phương án 2

1.4.1. Tuyến đập phương án 1

Cách đường Hồ Chí Minh 500 m về phía thượng lưu, dài khoảng hơn 340 m.Tại tuyến đập phân bố các lớp 1, 3, đá phiến sét xen kẽ đá phiến sét Sericit với đầy đủ các đới phong hóa từ hoàn toàn, nhẹ đến tươi .Tuyến đập có hướng gần vuông góc với sông Ngàn Trươi theo hướng Bắc – Nam, hai vai gối lên các dải đồi có sườn trái dốc đứng, sườn phải thoải hơn. Vai trái ở cao trình +69m đặt trong đới đá gốc (phiến sét và phiến sét sericit) phong hóa mạnh, vai phải ở cao trình +98m đặt trong đới đá gốc phong hóa hoàn toàn. Phần bãi bồi vai phải rộng, và bằng phẳng phân bố ở cao trình từ +6m ÷ +9m, lòng sông rộng từ 60 ÷ 65m..

Điều kiện địa chất nền thuận lợi cho việc xây dựng đập đá đổ lõi giữa với móng đập ở khu vực lòng sông. Chiều sâu xử lí thấm từ móng chân khay đến đá gốc có lượng mất nước đơn vị q £ 0.03 l/ph.m.m (điều kiện chiều cao đập H > 30 m) lớn nhất là 20m, tập trung chủ yếu tại khu vực lòng sông và vai phải đập trên chiều dài khoảng 300m.

1.4.2. Tuyến đập phương án 2

Cách đường Hồ Chí Minh khoảng 1.5 km về phía thượng lưu, dài khoảng 235 m. Tuyến đập có hướng gần vuông góc với sông Ngàn Trươi, mặt cắt ngang hình chữ V lệch, hai vai đập gối lên các dải đồi lớn, sườn dốc có cao trình +50m ÷ +70m. Phần lòng sông rộng 50m, không có bãi bồi và thềm.

Điều kiện địa chất nền thuận lợi cho việc xây dựng đập đất nhiều khối với móng đập tại khu vực lòng sông và một phần vai phải nên đặt trong đới đá gốc (phiến sét và phiến sét Sericit) phong hóa mạnh, phần vai trái đập đặt trên đới đá gốc phong hóa vừa để đảm bảo an toàn và ổn định lâu dài. Chiều sâu bóc phủ từ 2 ÷ 5 m trên toàn bộ chiều dài tuyến đập. Chiều sâu xử lí thấm từ móng chân khay đến đá gốc có lượng mất nước đơn vị q £ 0.03 l/ph.m.m (ứng với chiều cao đập H > 30 m) từ 5 ÷ 10m ở vai trái và lòng sông dài khoảng 120m và từ 25 ÷ 30 m ở vai phải đập với chiều dài khoảng 100 m.

1.4.3. Đánh giá phương án tuyến

Cả hai phương án đều có điều kiện địa chất phù hợp với loại đập vật liệu địa phương (VLĐP) đá đổ lõi giữa, chiều sâu bóc phủ và xử lí chống thấm nhỏ. Tuy nhiên, mỗi phương án có những ưu nhược điểm như sau:

Phương án 1: Chiều dài tuyến dài hơn tuyến 2 nhưng có nhiều lợi thế về địa hình: không gian rộng, cho phép bố trí các công trình mặt bằng thi công rộng rãi, gần đường Hồ Chí Minh, các hạng mục công trình như nhà máy thủy điện, tuyến năng lượng, cống và kênh lấy nước bố trí thuận lợi hơn nhiều so với tuyến 2.
Phương án 2: Chiều dài tuyến ngắn hơn tuyến 1, nhưng do không gian chật hẹp, sườn núi hai vai đập dốc, việc bố trí các hạng mục công trình chính, công trình phụ trợ, tổng mặt thi công và xử lí tiếp giáp hai vai đập rất là khó khăn. Ngoài ra, do cách xa đường Hồ Chí Minh, địa hình lại phức tạp, nên sẽ phải đầu tư kinh phí nhiều vào hạng mục đường thi công.

Qua phân tích ở trên, một cách sơ bộ ta thấy: việc lựa chọn tuyến phương án 1 khi xây dựng công trình là hợp lý do nó đáp ứng một cách khá đầy đủ các yêu cầu của một tuyến xây dựng tốt.

Do đó, trong đồ án này, ta chọn phương án tuyến là phương án 1: tuyến đập cách đường Hồ Chí Minh 500m về phía thượng lưu.

1.4.4. Phương án bố trí công trình (phương án 1)

Công trình thủy lợi, thủy điện Ngàn Trươi có các hạng mục công trình chính như: đập VLĐP ngăn sông tạo hồ chứa, các công trình lấy nước, đập phụ kết hợp tràn xả lũ, nhà máy thủy điện sau đập.

1.4.4.1. Đập chính ngăn sông:

Đặt tại xã Hương Đại, huyện Vũ Quang, trên sông Ngàn Trươi cách đường Hồ Chí Minh khoảng 500 m về phía thượng lưu. Đập đắp bằng vật liệu tại chỗ có kết cấu đập đá đổ lõi giữa (khối lõi chống thấm bằng đất có hệ số thấm nhỏ, khối gia tải thượng và hạ lưu bằng vật liệu đá đổ khai thác tại chỗ). Đập dài khoảng 342 m.

1.4.4.2. Đập phụ :

Là loại đập đất, đặt ở yên ngựa phân thủy giữa sông Ngàn Trươi và Khe Trí phía bờ phải sông Ngàn Trươi, cách đường Hồ Chí Minh 4.5 km và ở 2 bên tràn xả lũ.

1.4.4.3. Tràn xả lũ:

Đặt ở giữa đập phụ. Tràn kết cấu bằng BTCT, chia làm 5 khoang tràn mặt. Tràn có mặt cắt kiểu thực dụng Ôphixêrốp bằng BT ngoài bọc BTCT, đỉnh bố trí cầu công tác để đóng mở phai và cầu giao thông nối đỉnh đập phụ hai bên tràn, bố trí khe phai và nhà để phai ở vai phải. Sau thân tràn là sân tiêu năng, nối tiếp là sân sau mặt cắt hình chữ nhật và kênh xả mặt cắt hình thang.

1.4.4.4. Công trình lấy nước số 1 (TN1) :

Có nhiệm vụ cấp nước cho nhu cầu dùng nước ở hạ du với lưu lượng Q = 56.8 m³/s, và kết hợp phát điện khoảng 15MW, dẫn dòng thi công với lưu lượng lũ lớn nhất khoảng Q = 610 m³/s.

Vị trí : đặt ở bên trái đập chính.

Hình thức và kết cấu: bằng BTCT bao gồm các hạng mục:

- Tuy nen đường kính D = 7m, dài khoảng 226 m, sau cửa vào chuyển hướng 1 góc khoảng 155⁰. Tuy nen (chế độ chảy có áp) để dẫn dòng, xả lũ ở giai đoạn thi công.

- Cửa vào tuy nen sau khi hoàn thành nhiệm vụ dẫn dòng thi công được cải tạo thành cửa lấy nước vào nhà máy thủy điện (NMTĐ): lấp cửa vào tuy nen bằng BT tại cao trình 19m, bố trí thành hai khoang, kích thước mỗi khoang BxH = 2,6 x 4 m. Cửa lấy nước NMTĐ bố trí khe chắn rác và 2 khe van (1 cho cửa sửa chữa, 1 cho cửa đóng nhanh của NMTĐ), sàn công tác ở cao trình 57,8m.

Sau khi TN1 hoàn thành nhiệm vụ dẫn dòng, tiến hành lắp đặt đường ống áp lực bằng thép đường kính D = 4 m dẫn nước vào NMTĐ.

Đường ống áp lực ở cuối đoạn chuyển tiếp được chia làm 4 nhánh: 3 nhánh đường kính D = 2,2 m cho NMTĐ và một nhánh đường kính D = 3 m để chủ động tháo nước về hạ du khi NMTĐ ngừng phát điện.Mái đào cửa vào và cửa ra theo chiều cao cứ 10 m bố trí một cơ, hệ số mái m =1,5.

1.4.4.5. Công trình lấy nước số 2 (TN2)

Có nhiệm vụ cấp nước tưới với lưu lượng thiết kế Q_tk = 8.86 m³/s cho các kênh Hương Sơn và Vũ Quang.

Vị trí : đặt ở bên vai trái, cách công trình lấy nước số 1 khoảng 150 m về thượng lưu

Hình thức và kết cấu :

Bằng BTCT, công trình lấy nước dạng tuy nen, chảy có áp, đường kính D = 2,5 m; dài khoảng 95 m (phần BTCT có lót thép dài 40 m từ phía trong cửa ra 15m đến nhà van côn hạ lưu ).

Cửa vào bố trí khe chắn rác và khe van sửa chữa; làm cầu từ bờ dài 26m rộng 5,0m ra sàn công tác ở cao trình 59m. Nối tiếp cửa ra đến nhà van côn là đường ống thép bọc BT đường kính D = 2,5 m, dài 25m. Mái đào cửa vào và ra theo chiều cao cứ 10m bố trí một cơ, hệ số mái m = 1,5.

1.4.4.6. Nhà máy thủy điện:

Là kiểu nhà máy sau đập, được đặt ngay sau cống lấy nước số 1, phát điện theo chế độ cấp nước cho hạ du (phát điện theo tưới).

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN THỦY VĂN, THỦY NĂNG

2.1. Tính toán thủy văn

2.1.1. Dòng chảy năm:

2.1.1.1. Tài liệu sử dụng trong tính toán

Trạm thủy văn Hương Đại nằm trên sông Ngàn Trươi đo các yếu tố mực nước và lưu lượng từ năm 1965 ¸ 1976 do TTKTTVQG quản lý. Diện tích tính đến tuyến đập Ngàn Trươi là 408km²so với diện tích tính đến trạm Hương Đại chênh lệch là 0,3km² (khoảng 0,07%), vì vậy đề nghị sử dụng trực tiếp số liệu thủy văn trạm Hương Đại để tính toán thông số thủy văn thiết kế cho tuyến đập Ngàn Trươi.

Trạm Hòa Duyệt đặt tại bờ hữu sông Ngàn Sâu do TTKTTVQG đo và quản lý. Trạm cách đập Ngàn Trươi khoảng 20,5km theo đường sông về phía hạ lưu và cách đập Cẩm Trang 9,5km về phía thượng lưu. Trạm đo yếu tố mực nước từ năm 1959 đến 2007, lưu lượng bình quân ngày và tháng được biên soạn và chỉnh lý từ năm 1959 đến 1981 và từ năm 1997 đến 2007.

Trạm Hòa Duyệt có diện tích lưu vực 1880 km² , tỷ lệ diện tích lưu vực gấp 4,6 lần so với diện tích đến tuyến đập Ngàn Trươi ( 1880/408 )

2.1.1.2. Phương pháp tính toán

vLưu lượng bình quân tháng

Xác định lưu lượng bình quân tháng tuyến đập Ngàn Trươi là dùng chuỗi lưu lượng bình quân tháng trạm Hòa Duyệt từ năm 1959 đến 2007 để bổ sung lưu lượng bình quân tháng cho Hương Đại theo các quan hệ lập Q_bqtháng, tương ứng các năm từ 1965 ¸ 1976 giữa trạm Hòa Duyệt và Hương Đại theo biểu thức :

Q_HĐ = A.Q_HD + B

Trong đó:

Q_HĐ, Q_HD: Lưu lượng bình quân tháng trạm Hương Đại và trạm Hòa Duyệt.
Hệ số A, B và R trong phương trình tương quan dòng chảy bình quân tháng giữa trạm Hương Đại và Hòa Duyệt ở Bảng 2-1:

Bảng 2-1. Hệ số A, B và R trong phương trình tương quan dòng chảy tháng giữa trạm Hương Đại và Hòa Duyệt.

Hệ số/Tháng	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
A	0,24	0,19	0,14	0,10	0,24	0,29	0,18	0,22	0,23	0,26	0,32	0,20
B	2,79	4,71	6,03	6,90	1,20	-1,02	5,28	5,90	5,21	-0,84	-5,79	7,21
R	0,96	0,86	0,81	0,89	0,86	0,92	0,99	0,96	0,95	0,95	0,96	0,90

vLưu lượng bình quân năm

Lưu lượng bình quân năm là trị số trung bình cộng của 12 tháng trong năm.

vKết quả :

Bảng 2-2. Đặc trưng dòng chảy năm tuyến Ngàn Trươi

F_lv

(km²)

Xo

(mm)

Yo

(mm)

Q_TB

(m³/s)

Mo

(l/s.km²)

Wo

(10⁶m³)

408

3100

2413

31,2

76,5

985

2.1.2. Dòng chảy năm thiết kế:

2.1.2.1. Phương pháp

Căn cứ vào chuỗi dòng chảy tháng năm 1959 đến 2005 đập Ngàn Trươi (được kéo dài theo quan hệ tương quan với trạm Hòa Duyệt), xây dựng đường tần suất dòng chảy năm và mùa kiệt theo dạng đường phân phối Pearson III. Các đặc trưng dòng chảy năm và mùa kiệt tại Ngàn Trươi ở Bảng 2-3 :

Bảng 2- 3. Đặc trưng dòng chảy năm, mùa kiệt thiết kế tuyến đập Ngàn Trươi

Vị trí	Đặc trưng	Q_TB (m³/s)	C_V	C_S	Q_p%(m³/s)				W_85% ( 10 ⁶m³)
Vị trí	Đặc trưng	Q_TB (m³/s)	C_V	C_S	75%	80%	85%	90%	W_85% ( 10 ⁶m³)
Trạm Hòa Duyệt	Năm	117,2	0,35	0,70	87,7	82,1	76,0	68,7	2399
Trạm Hòa Duyệt	Mùa kiệt	66,2	0,34	0,68	50,0	47,0	43,6	39,5	1036
Tuyến Ngàn Trươi	Năm	31,2	0,33	0,66	23,8	22,4	20,8	18,9	656
Tuyến Ngàn Trươi	Mùa kiệt	18,0	0,30	0,60	14,1	13,4	12,5	11,5	297

2.1.2.2. Phân phối dòng chảy năm, thời đoạn tháng

Áp dụng theo quy phạm QPTL C 6 - 77, chọn mô hình dòng chảy năm
1975 ¸ 1976 trạm Hương Đại làm dạng điển hình. Phân phối lưu lượng năm tuyến Ngàn Trươi theo dạng điển hình, bằng cách khống chế lưu lượng mùa cạn và năm, đảm bảo tần suất thiết kế P% ở Bảng 2-4.

Bảng 2-4. Lưu lượng, tổng lượng dòng chảy năm P = 85% tại tuyến Ngàn Trươi

Đơn vị Q: m³/s, W: 10⁶m³

Tháng	IX	X	XI	XII	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	Năm
Q_85%	55,3	44,2	37,7	12,5	13,1	13,9	12,2	8,37	13,5	14,5	9,63	15,0	20,8
W_85%	143	118	97,7	33,5	35,0	34,7	32,7	21,7	36,1	37,5	25,8	40,2	656

Bảng 2-5. Lưu lượng bình quân tháng đến tuyến Ngàn Trươi

Đơn vị Q: m³/s

TT	Năm\tháng	IX	X	XI	XII	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	Q_TB
1	1959-1960	58,0	68,6	14,6	27,9	18,1	12,2	12,0	10,3	12,5	12,0	12,1	25,0	23,6
2	1960-1961	44,6	300	98,0	40,0	23,4	16,6	14,5	11,7	40,2	30,5	14,5	28,9	55,2
3	1961-1962	77,4	112	37,5	23,3	18,8	12,9	12,0	12,3	18,6	19,5	27,8	20,6	32,7
4	1962-1963	94,9	115	32,7	20,9	16,2	13,2	12,6	11,2	10,2	18,8	13,4	18,0	31,4
5	1963-1964	56,1	88,9	39,1	29,8	21,0	19,5	13,7	11,3	34,0	15,7	11,8	15,4	29,7
6	1964-1965	129	190	126	34,5	21,3	13,8	12,3	14,0	9,70	13,5	10,5	29,6	50,4
7	1965-1966	44,3	50,2	40,2	35,4	24,9	22,4	18,2	11,7	20,5	14,2	11,4	14,9	25,7
8	1966-1967	24,9	100	81,1	44,8	23,7	17,0	13,5	12,8	13,9	10,8	6,86	19,0	30,7
9	1967-1968	129	91,4	43,7	32,5	19,5	15,4	17,0	17,0	16,6	21,7	9,29	17,8	35,9
10	1968-1969	39,8	57,5	45,1	21,2	16,4	13,0	15,4	10,6	8,57	10,1	15,5	15,8	22,4
11	1969-1970	79,0	23,5	48,3	22,8	26,0	16,1	11,5	12,4	14,9	16,3	9,97	74,1	29,6
12	1970-1971	56,6	114	46,1	42,3	23,2	14,3	14,5	10,5	17,7	11,9	81,2	16,6	37,4
13	1971-1972	23,7	117	33,2	41,7	23,5	13,4	9,95	10,9	8,13	59,9	22,0	19,8	31,9
14	1972-1973	92,0	105	53,8	31,2	16,9	12,5	11,8	11,1	10,2	7,89	44,2	14,7	34,3
15	1973-1974	113	120	56,9	23,9	12,4	11,2	10,5	11,8	18,4	22,9	10,1	62,7	39,5
16	1974-1975	21,9	76,5	142	34,5	33,9	16,5	10,9	10,5	9,58	17,0	9,34	24,6	33,9
17	1975-1976	48,2	38,6	32,9	13,6	14,3	15,1	13,3	9,11	14,7	15,8	10,5	16,4	20,2
18	1976-1977	12,2	55,6	103	18,2	17,8	13,7	11,2	11,9	10,8	3,92	7,48	13,3	23,2
19	1977-1978	27,9	35,0	40,2	19,8	17,2	13,9	16,2	12,9	24,4	13,1	14,3	49,6	23,7
20	1978-1979	218	77,2	33,2	23,5	19,3	14,1	11,1	11,2	18,8	18,9	10,6	52,3	42,3
21	1979-1980	131	26,2	10,8	15,0	10,8	10,5	9,59	10,1	11,3	14,7	10,8	9,78	22,5
22	1980-1981	93,5	116	38,2	25,1	18,2	12,9	10,9	9,62	32,6	15,8	18,6	13,6	33,8
23	1981-1982	92,2	76,1	67,3	20,8	17,8	15,9	11,8	13,4	13,6	14,0	12,0	12,4	30,6
24	1982-1983	49,7	56,4	134	37,2	22,9	14,9	13,4	11,5	9,32	12,6	11,2	16,3	32,5
25	1983-1984	14,4	233	48,9	22,4	20,3	17,5	13,6	11,6	20,2	23,0	12,6	17,6	37,9
26	1984-1985	29,4	108	54,0	27,8	20,0	17,5	15,1	12,6	14,5	42,7	15,6	14,0	30,9
27	1985-1986	67,0	92,3	50,1	25,2	14,9	12,9	11,4	11,1	34,2	11,9	9,90	15,2	29,7
28	1986-1987	14,1	102	39,3	32,1	21,7	17,4	13,6	13,7	10,3	16,6	9,27	51,3	28,4
29	1987-1988	47,7	36,0	46,3	19,5	21,3	13,7	12,8	9,88	10,6	6,81	8,31	14,0	20,6

mã tài liệu	301400500016
nguồn	huongdandoan.com
đánh giá	5.0
mô tả	100 MB Bao gồm tất cả file..., thiết kế CAD ........ , file DOC (DOCX), thuyết minh, ...Ngoài ra còn cung cấp thêm nhiều tài liệu nghiên cứu tính toán điều tiết lũ, tính ổn định, TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
giá	989,000 VNĐ
	download đồ án

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN NGÀN TRƯƠI

NỘI DUNG ĐỒ ÁN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN NGÀN TRƯƠI

LỜI CẢM ƠN TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1. CHỌN TUYẾN VÀ BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH

1.1. Chọn tuyến công trình

1.2. Vai trò của việc chọn tuyến công trình

1.3. Các nguyên tắc chung chọn tuyến công trình