THIẾT KẾ TÍNH TOÁN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN NẬM PÔNG, QUỲ CHÂU, NGHỆ AN MỤC LỤC 1 PHẦN I :GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 4 CHƯƠNG 1: Tổng quan về công trình 4 1.1 Giới thiệu về công trình : 4 1.2 Nhiệm vụ công trình: 4 CHƯƠNG 2: Các tài liệu điều tra thu thập được 5 2.1 Tài liệu về địa hình, địa chất: 5 2.2 Tài liệu thủy văn : 6 2.3 Tài liệu về dân sinh kinh tế tại khu vực dự kiến xây dựng công trình : 10 2.4 Nhu cầu dung điện : 11 PHẦN II :TÍNH TOÁN THỦY VĂN 13 CHƯƠNG 1: Tính toán điều tiết lũ 13 1.1 Mục đích tính toán điều tiết lũ : 13 1.2 Chọn phương pháp phòng lũ và biện pháp tháo lũ : 13 CHƯƠNG 2: Phương pháp tính toán điều tiết lũ 14 2.1 Tính toán với lưu lượng thiết kế : 14 1.2 Tính toán với lưu lượng kiểm tra : 14 PHẦN III: TÍNH TOÁN THỦY NĂNG 15 CHƯƠNG 1:Bố trí sơ bộ công trình 15 1.1 Bố trí các công trình đầu mối : 15 1.2 Cách bố trí các công trình trên tuyến năng lượng : 16 CHƯƠNG 2:Tính toán thủy năng 18 2.1 Chọn hình thức điều tiết : 18 2.2 Tính toán thủy năng : 18 2.3 Lựa chọn các thông số thiết kế : 22 2.4 Phương pháp tính toán thủy năng : 404 2.5 Kết quả tính toán thủy năng : 26 PHẦN IV: CÔNG TRÌNH THUỶ CÔNG 28 CHƯƠNG 1: Xác định cấp công trình và các chỉ tiêu 28 1.1 Nhiệm vụ của các công trình thủy công nói chung : 28 1.2 Nhiệm vụ và cấp thiết kế của công trình : 28 CHƯƠNG 2: Chọn tuyến và bố trí tổng thể công trình 30 2.1 Chọn tuyến đập và giải pháp kết cấu chính : 30 2.2 Bố trí tổng thể công trình : 30 CHƯƠNG 3: Chọn hình dạng cấu tạo cụm công trình 32 3.1 Chọn hình dàng cấu tạo đập không tràn : 32 3.2 Chọn hình dạng mặt cắt cho đập tràn : 32 CHƯƠNG 4: Tính toán thủy lực đập tràn 33 4.1 Xác định khẩu diện tràn và cột nước tràn theo mực nước lũ thiết kế : 33 4.2 Xác định cột nước tràn ứng với mực nước lũ kiểm tra : 33 CHƯƠNG 5: Thiết kế đập không tràn 35 5.1 Mặt cắt cơ bản : 35 5.2 Tính toán mặt cắt thực dụng đập không tràn : 37 CHƯƠNG 6: Tính toán thiết kế đập tràn 4 3 6.1 Thiết kế mặt cắt thực dụng của đập tràn : 43 6.2 Tính toán tiêu năng : 45 CHƯƠNG 7 : Thiết kế tuyến năng lượng 49 7.1 Chọn phương thức cấp nước của đường dẫn nước áp lực : 49 7.2 Công trình lấy nước : 49 7.3 Tính toán tổn thất thuỷ lực qua CLN : 54 7.4 Thiết kế đường hầm dẫn nước : 56 7.5 Tính toán tháp điều áp : 57 7.6 Tính toán đường ống áp lực : 58 7.7 Tính toán nước va trong đường ống áp lực : 60 PHẦN V:LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO MÁY THUỶ ĐIỆN 70 CHƯƠNG 1: Chọn số tổ máy 70 1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến số tổ máy của TTĐ : 70 1.2 Chọn số tổ máy cho TTĐ Nậm Pông : 71 CHƯƠNG 2: Xác định các thông số của turbin và máy phát 72 2.1 Xác định các thông số cơ bản của turbin : 72 2.2. Chọn máy phát thủy điện: 80 CHƯƠNG 3: Chọn thiết bị dẫn và thoát nước 88 3.1. Thiết bị dẫn nước cho nhà máy thuỷ điện: 88 3.2. Thiết bị thoát nước cho nhà máy: 92 CHƯƠNG 4: Chọn thiết bị điều chỉnh turbin 95 4.1 Nhiệm vụ của điều chỉnh Turbin: 95 4.2 Hệ thống điều chỉnh turbin : 96 CHƯƠNG 5: Chọn sơ đồ đấu điện chính, thiết bị nâng hạ 10 1 5.1 Sơ đồ đấu điện chính: 101 5.2 Chọn thiết bị phân phối điện cho TTĐ Nậm Pông : 104 5.3 Chọn thiết bị nâng chuyển cho TTĐ Nậm Pông : 108 PHẦN VI: NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN 62 10 CHƯƠNG 1: Các kích thước cơ bản của nhà máy 6210 1.1 Vị trí và loại nhà máy : 6210 1.2 Kết cấu và kích thước phần dưới nước của TTĐ : 110 1.3 Kết cấu và kích thước phần trên nước của TTĐ : 63 CHƯƠNG 2: 66 2.1 Các thiết bị bố trí trong nhà máy thuỷ điện : 2.2 Các phòng phụ của nhà máy : PHẦN VII: CHUYÊN ĐỀ PHẦN VIII: CÁC PHỤ LỤC TÍNH TOÁN LỜI CẢM ƠN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 1.1. Giới thiệu về công trình 1.1.1. Tên công trình: Công trình thủy điện Nậm Pông, huyện Quỳ Châu, tỉnh Nghệ an. 1.1.2. Vị trí công trình Công trình thuỷ điện Nậm Pông dự kiến đặt trên dòng sông Nậm Pông. Khu đầu mối công trình thuộc xã Châu Phong còn nhà máy nằm cách quốc lộ 48 khoảng 1 km, cách đường Hồ Chí Minh trên 70km, trên địa bàn xã Châu Hạnh, huyện Quỳ Châu tỉnh Nghệ An. Nậm Pông bắt nguồn từ dãy Trường sơn, biên giới Việt nam- Lào, độ cao 1.400m đến 1.500m, là nhánh cấp I và nằm ở hữu ngạn sông Hiếu, một dòng sông có lưu lượng nước rất lớn, chảy về khu vực giữa tỉnh Nghệ an, hàng năm gây ra lũ lụt rất lớn cho đồng bào ở cả thượng du và hạ du. Từ nguồn về, dòng chảy chính chảy theo hướng Tây Nam- Đông Bắc, nhập với sông Hiếu cách thị trấn Quỳ Châu khoảng 8-10 km về phía thượng lưu. 1.2. Nhiệm vụ công trình: - Thuỷ điện Nậm Pông dự kiến xây dựng trong 3 năm. Nhiệm vụ chủ yếu là phát điện với công suất lắp máy là 30 MW, hoà vào lưới điện khu vực cấp điện áp 110 kV, sản điện lượng bình quân năm 123,965 triệu kWh. - Ngoài ra khi công trình thuỷ điện được xây dựng sẽ tạo công ăn việc làm cho một bộ phận không nhỏ dân trong vùng và cũng góp phần phát triển hạ tầng, thúc đẩy nền kinh tế của địa phương phát triển hơn nữa. CHƯƠNG II: CÁC TÀI LIỆU ĐIỀU TRA ĐÃ THU THẬP ĐƯỢC 2.1. Tài liệu về địa hình, địa chất: a). Đặc điểm địa hình khu vực công trình: - Khu vực công trình có dạng địa hình vùng núi cao trung bình với mức độ chia cắt mạnh, các sườn núi hẹp và dốc 20- 0 40 . - Hoạt động đứt gãy kiến tạo khu vực công trình thủy điện Nậm Pông phát triển khá mạnh, trong vùng nghiên cứu với hệ thống đứt gãy chủ yếu: Tây Bắc- Đông Nam có góc dốc lớn cắm về phía Đông Bắc, ít hơn là hệ thống đứt gãy theo phương Đông Bắc -Tây Nam có góc dốc lớn cắm về phía Đông Nam. Các đứt gãy gồm 9 đứt gãy bậc IV và một số đứt gãy bậc V. b). Các tài liệu qua công tác khoan trắc về địa hình: - Đã có bản đồ địa hình toàn vùng dự định xây dựng công trình với tỉ lệ 1:20000 - Bản đồ tỉ lệ 1:200 tại khu vực tuyến đập và tại nhà máy. c). Địa chất khu vực công trình: - Phần lớn khu vực nghiên cứu phân bố đá granitôgownai,…cấu tạo khối, đá cứng chắc, có các mạch thạch anh dày 0,5m đến 2,0m xuyên cắt. - Các hiện tượng địa chất vật lý như đá lăn, trượt lở, đá đổ tại các sườn dốc khu vực tuyến đập rất nguy hiểm đe dọa ổn định công trình. - Điều kiện địa chất các công trình chính: + Điều kiện địa chất công trình tuyến đập dự kiến là tương đối thuận lợi, lòng sông có lớp cát, cuội, sỏi và tảng lăn kích thước lớn dày 1,8 tới 4,3m. Dự kiến tuyến đập đặt tại vị trí mặt cắt 2-2 đã khảo sát và đập đặt trên đá đới IIA. + Điều kiện địa chất công trình tuyến đường hầm dự kiến xây dựng cũng tương đối tốt: tuyến dài khoảng 5km, địa hình phân cắt trung bình, hầm sâu dưới mặt đất đến hàng trăm mét. - Hồ chứa thủy điện Nậm Pông là hồ chứa miền núi, hẹp, nông, vách dốc 20- 0 40 . Địa hình phân cắt mạnh, hiện tượng trượt lở đất đá ven bờ phát triển mạnh với quy mô cục bộ, khả năng thấm mất nước qua hồ chứa và hai vai đập là nhỏ, không đáng kể. 2.2. Tài liệu thủy văn: a). Đặc điểm khí hậu: - Khí hậu:Công trình thủy điện nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa với các hướng gió chính là: Gió mùa Đông, Đông Bắc, gió mùa Tây Nam và gió mùa Đông Nam. Gió mùa Đông Nam ảnh hưởng lớn tới lượng mưa ở vùng. - Nhiệt độ và độ ẩm không khí: + Chế độ nhiệt trong năm biến đổi theo mùa rõ rệt mùa nóng và mùa lạnh, sự chênh lênh nhiệt độ giữa 2 mùa có khi lên tới 0 20 . + Lưu vực sông Hiếu nói chung có độ ẩm không cao. Giá trị độ ẩm tương đối trung bình năm ít biến đổi trong vùng, giữa các tháng độ ẩm ít thay đổi. - Chế độ mưa: Phân bố mưa trên lưu vực sông Hiếu có xu hướng tăng dần từ hạ lưu lên phía thượng nguồn. Để phục vụ cho việc tính toán xác định dòng chảy lũ thiết kế cho công trình, lượng mưa ngày lớn nhất ứng với các tần suất thiết kế được cho bảng sau: Bảng 2.1 Lượng mưa ngày lớn nhất ứng với tần suất thiết kế: Lượng mưa ứng với các tần suất thiết kế( max % p X ) Trạm 0,2 0,5 1 2 5 10 20 Quỳ Châu 496 435 382 331 269 224 - Lượng bốc hơi trên khu vực công trình: Lượng bốc hơi trung bình năm quan trắc được cho thấy trên lưu vực biến đổi từ vùng thấp đến vùng cao. Ở vùng cao có lượng bốc hơi nhỏ hơn vùng thấp và tổng lượng bốc hơi năm dao động trong khoảng từ 700m đến 950m. - Chế độ gió tại khu vực khảo sát: Gió hoạt động trên lưu vực sông Cả nói chung và lưu vực sông Hiếu nói riêng thay đổi theo mùa, cơ chế gió mang nhiều tính địa phương nhất là ở những nơi có địa hình phức tạp. Trong năm phân biệt hai mùa gió: + Mùa đông gió thịnh hành là Đông - Đông Bắc, mùa đông tập trung xung quanh hướng gió thịnh hành với một tần suất khá cao và tương đối ổn định. + Mùa hè hướng gió thịnh hành là Tây - Tây Nam, gió mùa hè không tập trung bằng mùa đông. Gió Lào tập trung nhiều từ tháng IV tới tháng VII mang thời tiết khô nóng rất khó chịu. b). Các đặc trưng về thủy văn dùng cho công tác thiết kế: - Đặc trưng dòng chảy năm thiết kế: Qua quá trình quan trắc tại các trạm thủy văn khu vực dự kiến xây dựng công trình và dựa trên những kết quả tính toán thủy văn ta thu được đặc trưng dòng cháy năm thiết kế tại tuyến công trình được cho bởi bảng sau: Bảng 2.2: Đặc trưng dòng chảy năm thiết kế tại tuyến Nậm Pông 3 % ( / ) p Q m s Tuyến Diện tích lưu vực: F km 2 o Q 3 / m s v C s C 10 50 75 80 90 Nậm Pông 354 12,15 0,356 2 v C 17,9 11,6 9,03 8,47 7,05 + o Q : là lưu lượng trung bình nhiều năm, + v C , s C : là hệ số đặc trưng dòng chảy năm, - Chế độ dòng chảy qua tuyến đập được đặc trưng bởi đường duy trì lưu lượng ngày đêm cho bởi bảng sau: Bảng 2.3. Lưu lượng ngày đêm tuyến Nậm Pông ứng với các mức bảo đảm: Lưu lượng ngày đêm thiết kế P% 3 % ( / ) p Q m s Tuyến F km 2 10 30 50 75 80 85 90 Nậm Pông 354 22,9 12,09 8,15 4,62 4,09 3,67 3,18 Trong đó F là diện tích lưu vực tuyến công trình Bảng 2.4. Tọa độ đường duy trì lưu lượng ngày đêm tuyến nhà máy Nậm Pông. P% ê ng d mtuyenNM Q − 0,3 155,15 1 83,41 2 56,95 3 44,59 5 32,68 10 23,84 15 19,69 20 16,36 25 14,34 30 12,7 35 11,27 40 10,44 45 9,25 50 8,57 55 7,45 60 6,85 65 6,05 70 5,43 75 4,85 80 4,3 85 3,86 90 3,34 95 2,87 97 2,46 100 1,04 - Ngoài bảng lưu lượng ngày đêm còn có dòng chảy lũ thiết kế tại tuyến đập Nậm Pông được xác định theo 3 phương pháp nhưng trong đồ án này ta lấy kết quả tính toán theo phương pháp của Alếchxâyép. Với các tần suất kiểm tra 0,2%, tần suất thiết kế 0,1% Bảng 2.5. Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế tại tuyến công trình Nậm Pông: 3 % ( / ) p Q m s Phương pháp 0,2% 1% 5% 10% Alếchxâyép 2960 2198 1477 1203 - Dòng chảy bùn cát tự nhiên đến tuyến công trình: + Dòng chảy bùn cát tự nhiên tới tuyến công trình được xác định theo độ đục thực đo của trạm Quỳ Châu. + Kết quả tính toán lưu lượng phù sa trung bình hàng năm đến tuyến công trình được giới thiệu bảng sau: Bảng 2.6. Dòng chảy phù sa trung bình hằng năm tuyến đập Nậm Pông Tuyến 3 0 ( / ) Q m s 3 ( / ) o g m ρ 3 W (10 / ) tc t n 3 3 (10 / ) tc V m n Nậm Pông 12,15 154,9 83,1 69,8 + o ρ : Dung trọng riêng của bùn cát. + W , tc tc V : là tổng lượng và tổng thể tích phù sa lơ lửng và di đẩy. - Trên cơ sở tính toán và đo đạc trên bình đồ tổng thể ta có được bảng tọa độ đường quan hệ Z - F và Z - W hồ chứa. Bảng 2.7. Quan hệ cao trình hồ với diện tích và dung tích. Z (m) 236,5 238 240 242 244 246 248 F (km 2 ) 0,000 0,002 0,003 0,006 0,011 0,015 0,024 W( 6 10 m ) 0,000 0,001 0,005 0,014 0,031 0,057 0,1 250 252 254 256 258 260 262 264 0,07 0,012 0,17 0,25 0,32 0,44 0,57 0,7 0,19 0,38 0,68 1,10 1,67 2,43 3,44 4,71 - Đường quan hệ lưu lượng và mực nước tại tuyến công trình và tuyến nhà máy được xây dựng theo công thức: 2 1 3 2 . R J Q n ω = + Q: là lưu lượng tính toán ( 3 / m s ) + ω : diện tích mặt cắt ngang + R: bán kính thủy lực tại mặt cắt tính toán + J: độ dốc mặt nước + n: độ nhám lòng sông Bảng 2.8. Quan hệ Q= f(h) nhà máy: Q 3 / m s 0,00 3,27 7,67 11,76 17,09 23,99 30,81 41,42 54,07 73,03 Z(m) 86,0 86,5 87,0 87,5 88,0 88,5 89,0 89,5 90,0 90,5 97,03 130,1 171,26 226,01 290,39 366,16 450,2 548,16 659,27 774,5 91,0 91,5 92,0 92,5 93,0 93,5 94,0 94,5 95,0 95,5 900,29 1035,31 1180,00 1332,44 1493,39 1660,98 1825,40 2010,24 96,0 96,5 97,0 97,5 98,0 98,5 99,0 99,5 2.3. Tài liệu về dân sinh kinh tế tại khu vực dự kiến xây dựng công trình: a). Tình hình thực tế của huyện Quỳ Châu: - Quỳ Châu là một huyện vùng cao của tỉnh Nghệ An, Việt Nam. Quỳ Châu nằm trong vùng kinh tế Phủ Quỳ, trung tâm của miền Tây Bắc Nghệ An. - Địa hình khu vực khá phức tạp bị ngăn cách bởi nhiều sông suối nhỏ. Tuy nhiên đây cũng là thuận lợi để phát triển thủy điện. Do địa hình phức tạp nên vốn rừng của huyện vẫn được bảo tồn tốt. - Cơ cấu ngành nghề của huyện: + Lâm nghiệp: Quỳ Châu là huyện có diện tích rừng lớn ở Nghệ An, chiếm gần 60% diện tích đất tự nhiên. + Trong sản xuất nông nghiệp: Tuy diện tích đất nông nghiệp bị hạn chế nhưng do áp dụng nhiều khoa học kỹ thuật tiến bộ nên sản lượng vẫn cao 93 tạ/ha (vào năm 2003). + Ngành tiểu thủ công nghiệp với các ngành nghề truyền thống như dệt thổ cẩm, đan lát,…tuy chưa phát triển nhưng đã đem lại phần nào thu nhập cho người dân. - Quỳ Châu vẫn là huyện nghèo, mỗi năm thu ngân sách trên địa bàn chỉ trên 1 tỷ đồng ngoài ngân sách do Nhà nước cân đối. => Trên thực tế Quỳ Châu còn phải đối mặt với nhiều khó khăn như tiềm năng lâm nghiệp chưa được khai thác hợp lý, công nghiệp- tiểu thủ công nghiệp- dịch vụ phát triển chậm, thu ngân sách còn thấp… b). Định hướng và mục tiêu phát triển kinh tế-xã hội đến năm 2015: 1). Định hướng phát triển kinh tế: Để phát triển kinh tế đạt hiệu quả cao nhất Quỳ Châu đã chia các xã ra thành 4 vùng kinh tế khác nhau: 2). Một số chỉ tiêu phát triển kinh tế-xã hội đến năm 2010. - Tốc độ tăng trưởng GDP thời kỳ 2001-2010 là: 12,6%/năm. - Thu nhập bình quân đầu người năm 2010: 3,725 triệu đồng, tăng gấp đôi so với năm 2000. - 80% dân số dùng nước sạch năm 2005 và 100% dân dùng nước sạch năm 2010… 2.4. Nhu cầu dùng điện: Đến năm 2003, Quỳ Châu mới chỉ có 7/12 xã, thị trấn có điện lưới quốc gia với 6.550 hộ được dùng điện, chiếm 63,4% số hộ cả huyện, 519 máy phát thủy điện cực nhỏ của bà con nhân dân vùng sâu vùng xa. Vì vậy nhu cầu dùng điện của người dân là rất lớn. Công trình thủy điện Nậm Pông được xây dựng sẽ góp một phần lớn điện bổ sung cho các huyện thiếu điện trong vùng, làm cho đời sống người dân nâng cao và góp phần làm cho nền kinh tế phát triển. PHẦN II: TÍNH TOÁN THỦY VĂN CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 1.1. Mục đích của tính toán điều tiết lũ - Điều tiết lũ nói chung là quá trình làm thay đổi dòng chảy lũ dọc theo đường vận chuyển của nó, cụ thể là đỉnh lũ giảm nhỏ, thời gian lũ dài ra. - Nhiệm vụ tính toán điều tiết lũ nhằm thoả mãn nhu cầu phòng lũ, chứa bớt lũ vào dung tích phòng lũ, giảm bớt lưu lượng xả qua công trình xả lũ, từ đó đáp ứng yêu cầu phòng chống lũ cho các công trình ven sông và khu vực hạ lưu, qua tính toán tìm ra các biện pháp phòng chống lũ thích hợp và có hiệu quả nhất, như xác định quy mô và kích thước của công trình xả 1.2. Chọn phương pháp phòng lũ và biện pháp tháo lũ 1.2.1. Các phương pháp phòng lũ của kho nước (hồ chứa) Có 3 phương pháp chính để phòng lũ cho hồ chứa đó là: - Phòng lũ bằng dung tích kết hợp. - Phòng lũ bằng dung tích siêu cao. - Kết hợp 2 phương pháp trên. => Do tình hình cụ thể của công trình: địa hình dốc, hồ chứa nhỏ dung tích hữu ích nhỏ. Vì vậy trong đồ án thiết kế sơ bộ, chọn phương pháp phòng lũ bằng dung tích siêu cao. 1.2.2. Chọn phương pháp tháo lũ - Có rất nhiều phương pháp tháo lũ như tháo lũ qua tràn tự do, xả lũ qua tràn có cửa van hay xả lũ qua tràn dọc hoặc xả qua xiphông. Từ tuyến đã chọn, mực nước thiết kế, phương án bố trí công trình và giải pháp kết cấu chính, chọn hình thức xả lũ là xả mặt với tràn không có cửa van vì công trình nhỏ, kích thước công trình xả lũ không lớn nên không cần thiết dùng đến van. CHƯƠNG II : PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 2.1.Tính toán với lưu lượng thiết kế: - Có rất nhiều phương pháp tính toán khác nhau như phương pháp tính đúng dần (phương pháp giải tích), phương pháp Pôtapốp, Kôtrêrin…Tuy nhiên trong giai đoạn thiết kế sơ bộ chọn phương pháp tính toán điều tiết lũ đơn giản của Kôtrêrin để tính. Lưu lượng xả lớn nhất được tính theo công thức         −= L sc 1% maxmax W V 1.Qq Trong đó : + :Q 1% max Lưu lượng lũ thiết kế, 1% max Q = 2198 (m 3 /s). + V sc : Dung tích phòng lũ của hồ (dung tích siêu cao). + W L : Tổng lượng lũ thiết kế - Do hồ chứa của công trình Nậm Pông có dung tích hữu ích nhỏ, hồ chỉ điều tiết ngày đêm nên ta bỏ qua dung tích phòng lũ, coi V sc = 0. Nên q xả = 1% max Q = 2198 (m 3 /s). Từ đó ta xác định Q xả theo công thức: Q xả = Q max - α t .Q Tđmax Với α t là hệ số lợi dụng và α t =0,7 – 0,8 Do lưu lượng Q Tđmax nhỏ hơn nhiều so với lưu lượng xa qua tràn nên ta có thể tạm thời lấy Q xả = 1% max Q =2198 m 3 /s để tính toán xác định cột nước tràn để tính toán xác định cột nước tràn. 2.2.Tính toán với lưu lượng kiểm tra: - Cũng dùng phương pháp tương tự như trên tính toán lưu lượng xả lớn nhất ứng với mức 0,2% là: Q xả = 0,2% max Q =2960 m 3 /s PHẦN III:TÍNH TOÁN THỦY NĂNG CHƯƠNG I : BỐ TRÍ SƠ BỘ CÔNG TRÌNH 1.1.Bố trí các công trình đầu mối: a). Tuyến đập chính. - Vị trí: Khi khảo sát địa hình tại khu vực các kỹ sư đã đưa ra 2 phương án chọn vị trí xây dựng tuyến đập.Trong đồ án này, chọn vị trí xây dựng tuyến đập theo phương án 2. Vị trí của tuyến đập được xác định trên bình đồ bởi hai điểm: D1 có tọa độ: X = 2158968,0468 Y = 503649,7685 D4 có tọa độ: X = 2158803,3877 Y = 503954,6937 - Tuyến đập gồm có đập dâng nước và đập tràn nối liền với nhau: b). Đập dâng nước: - Vị trí của đập dâng dược xác định dựa vào vị trí của tuyến đập. Đập dâng được bố trí ở hai bên của tuyến đập. Với chiều cao đập thảo mãn các điều kiện không cho nước tràn qua trong bất kì trường hợp nào. - Loại đập: Có thể thiết kế đập theo các loại sau đây: + Đập đất. + Đập bê tông trọng lực. + Đập đá đổ. - Việc lựa chọn loại đập phải dựa trên sự khảo sát, phân tích địa hình địa chất vật liệu để chọn ra loại đập thích hợp với công trình và đem lại hiệu quả cao nhất. Theo kinh nghiệm với các công trình thủy điện đã được xây dựng gần khu vực công trình và dựa vào tài liệu của các anh chị kỹ sư cũng như địa hình ở đây rất dốc, hẹp. Đập được xây dựng là loại đập bê tông trọng lực. - Hình dạng mặt cắt: Dạng tam giác c). Đập tràn: - Vị trí xây dựng đập tràn cũng giống như đập không tràn đều phụ thuộc vào vị trí tuyến đập. Được xác định bởi 2 điểm D1, D4. Được xây dựng kẹp giữa 2 đoạn của đập không tràn. - Đập tràn có mặt cắt dạng Ôphixêrốp tràn tự do với cao trình đỉnh tràn ứng với MNDBT = 258m. Đập chỉ có một khoang tràn không bố trí cầu công tác cũng như thiết bị nào trên tràn. Chiều rộng của tràn vào khoảng 60m. - Lưu lượng lớn nhất qua tràn sẽ là lưu lượng ứng với tần suất là 0,2% tức là mực nước lũ kiểm tra. Hình thức tiêu năng qua tràn sẽ là tiêu năng mặt với hình thức tiêu năng phóng xa, tiêu năng bằng mũi phun. Với cao trình mũi phun đảm bảo cho quá trình tiêu năng được tốt nhất. 1.2. Cách bố trí các công trình trên tuyến năng lượng: a). Cửa lấy nước: - Vị trí cửa lấy nước được bố trí ngay dưới đập không tràn phía góc phải. - Vì trạm thủy điện là kiểu đập kết hợp đường dẫn và do địa hình tương đối dốc lên cửa lấy nước là cửa lấy nước có áp. - Hình dạng cửa lấy nước: Cửa lấy nước có mặt cắt là hình chữ nhật, nhưng phía trên được thiết kế có vòm để tăng khả năng chịu áp lực và cũng để thuận dòng chảy vào. - Cửa lấy nước có bố trí lưới chắn rác và các van sự cố và sửa chữa… - Ngưỡng của cửa lấy nước được bố trí thấp hơn mực nước chết. - Đáy của cửa lấy nước lấy cao hơn cao trình bùn cát từ 1-2m. - Ngưỡng trên hay ngưỡng dưới đều có phần đầu lượn theo hình elip để cho dòng chảy nào là thuận và tổn thất thủy lực là nhỏ nhất. b). Tuyến năng lượng: - Với một phương án chọn cửa lấy nước có rất nhiều phương án chọn tuyến năng lượng. Trên cơ sở điều kiện địa chất địa hình và tính kinh tế, ta thống nhất chọn phương án sẽ trình bày ở bản vẽ. Chiều dài tuyến đập là 5km. - Đường hầm là đường hầm có áp làm bằng bê tông cốt thép, nằm hoàn toàn trong lòng đất được nối tiếp với của lấy nước đoạn cuối là tháp điều áp. - Tháp điều áp làm theo hình thức viên trụ có họng cản là kiểu tháp dễ thi công và có khả năng làm giảm áp lực nước va rất tốt. Tháp được xây dựng gần nhà máy nhất có thể, đỉnh nhô lên phía trên thông khí, sau tháp là đường ống áp lực làm bằng thép được đặt lộ thiên, có các mố ôm, mố đỡ để cố định ống và ổn định đường ống. Độ dài đường ống chính là 354,5m, đoạn chia vào hai tổ máy dài 1,2m, nhằm dẫn nước có áp vào các tuabin nhà máy. CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THỦY NĂNG 2.1. Chọn hình thức điều tiết: - Do công trình thủy điện Nậm Pông nằm trên khu vực miền trung của đất nước nơi có địa hình rất phức tạp. Địa hình ở trong khu vực chủ yếu là núi cao và dốc lên khi xây dựng đập hình thành hồ chứa thì dung tích hồ chứa không được nhiều. Chính vì vậy mà trạm thủy điện không thể đủ dung tích để tiến hành điều tiết năm chỉ đủ dung tích để tiến hành điều tiết ngày đêm. - Một lý do nữa khiến trạm chỉ có thể điều tiết theo hình thức ngày đêm là không thể tăng chiều cao đập lên quá cao sẽ làm diện tích ngập lụt lên quá lớn dẫn tới đền bù nhiều. Hơn nữa khi tăng mực nước trong hồ sẽ bị tổn thất nhiều do khi lên cao núi sẽ có nhiều hang và địa chất kém hơn. Hơn nữa, tăng chiều cao đập cũng không làm thể tích hồ chứa tăng lên đáng kể. 2.2. Tính toán thủy năng: 2.2.1. Chọn lưu lượng thiết kế: ( tk Q ) - Theo kinh nghiệm với trạm thủy điện điều tiết ngày đêm, để đạt được hiệu quả kinh tế cao nhất thì lưu lượng thiết kế sẽ lấy 1,2 đến 2 lần lưu lượng bình quân năm của dòng chảy: tk Q = (1,2 ÷ 2). o Q + tk Q : lưu lượng thiết kế. + o Q : lưu lượng bình quân nhiều năm của dòng chảy theo tài liệu thủy văn( o Q =12,15 3 / m s ) Trong đồ án này cụ thể lấy hệ số là 1,8 tức là: tk Q = 1,8. o Q tk Q = 1,8.12,15 => tk Q =21,87( 3 / m s ) 2.2.2. Xác định mực nước dâng bình thường (MNDBT) của hồ chứa: - Dựa vào bản đồ khu vực, địa chất khu vực, cũng như việc đo vẽ tính toán. Đưa ra những đánh giá về khả nằng phát điện cũng như mức độ ngập lụt của từng phương án MNDBT và những điều kiện hạn chế của mực nước trong hồ để đưa ra một phương án có tính kinh tế cao nhất. Quá trình tính toán rất phức tạp nên đồ án này không thể tìm hiểu hết được vì vậy sơ bộ chọn MNDBT = 258m. 2.2.3. Xác định dung tích có ích của hồ chứa: ( W ci ). - Vì trạm thủy điện đang tính toán là trạm thủy điện điều tiết ngày đêm nên dung tích có ích của hồ chứa được xác định trên cơ sở: Vào mùa kiệt dung tích của hồ chứa phải trữ đủ nước của giờ không phát điện hoặc giờ phát thấp điểm để dùng toàn bộ dung tích đó phát điện cho giờ cao điểm trong ngày (4-8)giờ. Trong đồ án chọn số giờ cao điểm trong ngày là 5 giờ. - Tính dung tích có ích với trường hợp như sau: Vào mùa kiệt ngày có lượng nước đến trữ nước với số giờ không phát điện là 19 giờ và giành toàn bộ lượng nước đó phát cho 5 giờ cao điểm với lưu lượng thiết kế. Dung tích có ích trữ trong 19 giờ, trong trường hợp này vừa đúng bằng dung tích nước bổ sung dùng để phát điện cho 5 giờ cao điểm. Đây cũng là dung tích có ích lớn nhất và được xác định từ phương trình cân bằng như sau: s Q .19.3600 = ( tk Q - s Q ).5.3600 3,8. s Q = tk Q - s Q 4,8. s Q = tk Q 4,8 tk s Q Q = = 21,87 4,8 => s Q = 4,556 ( 3 / m s ) + s Q : lưu lượng nước đến. - Trong trường hợp này s Q cũng chính bằng d b Q = 4,556 ( 3 / m s ) vì ứng với s Q thì dung tích của hồ chứa sẽ lớn nhất làm cho lượng điện mà nhà máy phát được sẽ lớn nhất trong 5h cao điểm. => W ci = s Q .19.3600.k + K: hệ số an toàn lấy từ 1,2 tới 1,8 trong đồ án lấy k = 1,7 W ci =4,556.19.3600.1,7 Vậy W ci = 0,53. 6 10 ( 3 m ) 2.2.4. Xác định mực nước chết (MNC) - Mực nước chết được xác định trên cơ sở đã biết MNDBT và dung tích có ích của hồ chứa đã tính toán được ở trên: - Từ MNDBT = 258m ta tra quan hệ Z – W lòng hồ bảng 1.7. suy ra dung tích toàn bộ của hồ chứa ( tb W ) là: tb W = 1,67. 6 10 ( 3 m ). W chet = tb W - W ci = 1,67. 6 10 - 0,53. 6 10 => W chet = 1,14. 6 10 ( 3 m ) Tra quan hệ W – Z hồ chứa và nội suy ta có MNC = 256,342 m Vậy ta chọn MNC = 256 m. ∗ Kiểm tra MNC - Để kiểm tra xem MNC có phù hợp không ta tính ra tuổi thọ của công trình xem có phải bố trí cống tháo cát không. - Dựa trên cơ sở tính lượng bùn cát tới hồ trong vòng 1 năm Vì lượng bùn cát tới hồ khi xây dựng đập chủ yếu vào mùa lũ khi dòng chảy lớn. Tuy nhiên do hồ là điều tiết ngày đêm lên lưọng bùn cát tới sẽ bị xả qua tràn hết lên lượng bùn cát đọng lại tại chân đập chỉ còn là lượng bùn cát di đẩy ở dưới đáy. - Xác định thể tích bồi lắng trong 1 năm W cattoanbo = ρ . namnuocden W + W cattoanbo : dung tích cát toàn bộ đến hồ trong 1 năm. + ρ : độ đục của bùn cát theo tài liệu thủy văn ρ = 154,9 (g/ 3 m ) + namnuocden W : dung tích nước đến trong 1 năm. [...]... TT Van sa cha c thao tỏc bng cu trc b trớ trờn ca ly nc - Van cụng tỏc c t sau van sa cha Van cụng tỏc lm vic trong iu kin dũng nc ang chy vi vn tc ln nờn ũi hi phi sc nng, lc úng m ln v phi luụn sn sng lm vic Van sa cha v van cụng tỏc ca TT c chn l loi van phng Van cụng tỏc c thao tỏc bng thit b úng m nhanh l h thng c khớ thu lc 5/ Thit b nõng chuyn: - phc v cho vic úng m, thao tỏc thỏo lp cỏc van... rỏc 3 Van sa cha 4 Van cụng tỏc Ca ly nc cn b trớ cỏc thit b sau 1/ Li chn rỏc: - Li chn rỏc thng c t trc van sa cha v van s c- sa cha (van cụng tỏc) Nú cú nhim v gi li rỏc bn v cỏc vt ni trỏnh lm h hi bn thõn CLN, h thng ng dn v cỏc thit b thu lc ca nh mỏy thu in Kt cu ca li chn rỏc l mt h thng khung dm v cỏc thanh ngang dc cú tit din hỡnh trũn, hỡnh ch nht hoc hỡnh lu tuyn Khong cỏch gia cỏc thanh ph... dũng chy ca cỏc thanh li chn rỏc + = 0,977 : l h s vn tc ly theo h s bng 1.1, trang 32, sỏch Cụng trỡnh trm thy in + : H s co hp dũng chy + ' = 0,1 h s va p do hỡnh dng thanh quyt nh + : h s ma sỏt thy lc + s: chiu dy mi thanh li, ly s = 1cm + b : khong cỏch gia hai thanh li, b = 4 cm Tn tht thy lc qua ca van V2 2g 0,8452 hv = 0, 2 = 0, 007(m) 2.9,81 hv = v +V: Vn tc ti mt ct ca van, ly bng vn tc... thõn p v nn, kt hp kim tra, sa cha Hnh lang cui cựng ( sỏt gn nn) cũn c s dng pht va chng thm Kớch thc hnh lang chn theo yờu cu s dng Hnh lang pht va chn theo yờu cu thi cụng (kớch thc mỏy khoan pht v khong khụng cn thit khi thi cụng) Do chiu cao p thp nờn ch thit k mt hnh lang tp trung nc thm trong thõn p v nn, kt hp pht va chng thm S b chn kớch thc hnh lang pht va l: bx h = 2x 3m 5.2.4 Tớnh toỏn...M Wnamnuocden = Qo 3600.24.365 = 12,15.3600.24.365 => Wnamnuocden = 383,162 106 ( m3 ) Thay vo cụng thc trờn ta cú: Wcattoanbo = 154,89 106 383,162 106 Wcattoanbo = 0,059 106 (tn) - Th tớch cỏt ton b ( Vcattoanbo ): Vcattoanbo = Wcattoanbo cat = 0, 059.106 1,5 => Vcattoanbo = 0,0396 106 ( m3 ) + cat : dung trng riờng ca cỏt theo ti liu thy vn ( cat =1,5 tn/ m3 ) - Lng bựn cỏt di y chớnh bng... gia cỏc thanh cú th ly nh sau Vỡ a = 3 ữ 10(cm) Nờn chn a = 4cm 2/ Thit b vt rỏc trờn li: - Vic dn rỏc bn trờn li chn rỏc nh cỏc thit b chuyờn dng Cỏc thit b ny c b trớ trờn cu trc s dng chung cho ton b ca ly nc 3/ Ca van : - Van sa cha c t sau li chn rỏc Nú cú nhim v úng kớn ton b ca ly nc trong trng hp sa cha, kim tra nh k cỏc thit b thu in khi m van cụng tỏc b s c Do ú ch cn b trớ mt b van sa cha... ly bng vn tc trc LCR, V= 1m/s + v : h s tn tht ca van, chn ca van phng V = 0,2 Tn tht thy lc cỏc khe t ca van hk = k l V2 V2 = 0,027 k 2g ek 2 g 0, 4 0,8452 = 0, 012(m) 0, 2 2.9,81 l + Vi k = 0,027 k ek hkhe = 0, 027 + V:vn tc dũng chy mt ct trc khe van, ly bng vn tc dũng chy qua li chn rỏc, V =0,854(m/s) + lk, ek: chiu rng v chiu sõu khe ca van S b chn lk = 0,4 (m); ek = 0,2 m Tn tht thy lc... , Qcao = Qtk Qs < Qtk => Qcao = Ct 4: Qthap = Qs 24 Qcao 5 19 Qdau + Qcuoi 2 Qs 24 5 Ct 5: Ct nc tn tht ng vi Qcao H tt tra quan h Q Ct 6: Ct nc tn tht ng vi Qthap H tt tra quan h Q Ct 7: Mc nc h lu ng vi Qcao Z hl tra quan h Q Ct 8: Mc nc h lu ng vi Qthap Z hl tra quan h Q Ct 9: Ct nc phỏt in tng ng vi gi cao im H tt ni suy H tt ni suy Z hl ni suy Z hl ni suy H fd c xỏc nh theo cụng thc H fd... cú mi m bờn lờn s b ly = 1 -Vy MNLTK= MNDBT+ Ht= 258+6,7= 264,7 (m) 4.2.Xỏc nh ct nc trn ng vi mc nc l kim tra: Vỡ ta chn b rng khoang trn theo iu kin a hỡnh nờn b rng ca khoang trn l khụng i B= 60m v cng ch cú mt khoang trn duy nht, x nc theo phng thc x mt khụng ca van T cụng thc: Qx = .m.n.B 2g H t3/2 Ta cú: H t = ( Q xa )2/3 m.B. 2 g. n 2960 Ht = ( ) 2/3 = 8, 024(m) 0, 49.60.1 2.9,81.1 Vy chn... toỏn trờn ta cú: - B rng khoang trn B = 60m - Ct nc trn ng vi mc nc l thit k H tMNLTK = 6, 7(m) - Ct nc trn ng vi mc nc l kim tra H tMNLKT = 8(m) - Mc nc l thit k: 264,7m, - Mc nc l kim tra: 266m, - Vi qxMNLTK = 2198(m3/s) tra quan h Q Z hl tuyn p ta cú: ZhlMNLTK= 256,36m - Vi qxMNLKT = 2960(m3/s) tra quan h Q Z hl sau p ta cú ZhlMNLKT=259,82m 3 - Vi QTDmax= 21,87(m /s) tra quan h Q Z hl sau nh mỏy ta . THIẾT KẾ TÍNH TOÁN NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN NẬM PÔNG, QUỲ CHÂU, NGHỆ AN MỤC LỤC 1 PHẦN I :GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 4 CHƯƠNG 1: Tổng quan về công trình 4 1.1 Giới. hình thức điều tiết : 18 2.2 Tính toán thủy năng : 18 2.3 Lựa chọn các thông số thiết kế : 22 2.4 Phương pháp tính toán thủy năng : 404 2.5 Kết quả tính toán thủy năng : 26 PHẦN IV: CÔNG. 5.2 Tính toán mặt cắt thực dụng đập không tràn : 37 CHƯƠNG 6: Tính toán thiết kế đập tràn 4 3 6.1 Thiết kế mặt cắt thực dụng của đập tràn : 43 6.2 Tính toán tiêu năng : 45 CHƯƠNG 7 : Thiết