Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 1

Ngành công trình Thủy lợi

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Vị trí công trình
Công trình thuỷ điện Yantansien thuộc xã Đạ Long, huyện Lạc Dương, tỉnh Lâm
Đồng.
Công trình đầu mối có toạ độ:
− Đập chính: 12011’00” vĩ độ Bắc, 108024’40” kinh độ Đông.
− Đập chuyển nước: 12009’30” vĩ độ Bắc, 108022’30” kinh độ Đông.
1.2. Nhiệm vụ công trình
Công trình thủy điện YanTansien có 2 nhiệm vụ chính sau:
− Phát điện với công suất lắp máy 20,8MW. Điện lượng bình quân năm E nn = 86
triệu KWh.
− Tạo điều kiện phát triển nuôi trồng thuỷ sản, cải tạo cảnh quan môi trường.
1.3. Quy mô, kết cấu các hạng mục công trình
1.3.1. Cấp công trình
Theo tiêu chuẩn TCXDVN 285 – 2002 thì công trình thủy điện Yantansien
thuộc cấp III vì có công suất lắp máy Nlm= 20,8MW.
1.3.2. Hồ chứa
− Diện tích lòng hồ ứng với MNDBT: 0,11km2.
− Mực nước dâng bình thường: 1398m.
− Mực nước chết: 1388,9m.
− Mực nước gia cường với lũ thiết kế: 1400,63m.
− Dung tích toàn bộ: 0,60.106m3.
− Dung tích hữu ích: 0,26.106m3.
− Dung tích chết: 0,34.106m3.
1.3.3. Đập đất

− Số lượng ống: 1
− Tổng chiều dài: 3000m
− Đường kính trong: 1m
1.3.7. Nhà máy thuỷ điện
− Số tổ máy: 4
− Cột nước tính toán: 678,05m
− Lưu lượng lớn nhất: 3,3m3/s
Sinh viên: Phạm Thanh Vũ

Lớp: 44C3


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 3

Ngành công trình Thủy lợi

− Công suất lắp máy Nlm: 20,8MW
− Điện lượng bình quân nhiều năm Enn = 86 triệu KWh
− Số giờ sử dụng công suất lắp máy: 4143 giờ
1.3.8. Cống xả đáy
− Cống nằm bên vai trái đập đất với các thông số thiết kế:
+ Mặt cắt ngang cống

: b × h = 3, 0 × 2,5 .

+ Độ dốc đáy cống

: ic = 0,002.

đến mạnh phân bồ dọc theo hai bên suối lớp này cần bóc bỏ đến phong hoá vừa, chiều

Sinh viên: Phạm Thanh Vũ

Lớp: 44C3


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 4

Ngành công trình Thủy lợi

dầy bóc bỏ khoảng (1-2)m. Lớp 3b là Granit phong hoá nứt nẻ ít đến tươi, lớp này làm
nền tốt cho công trình.
1.4.3. Điều kiện thuỷ văn
Đặc điểm khí tượng thuỷ văn vùng dự án được hình thành hai mùa rõ rệt:
− Mùa mưa thường bắt đầu từ nửa cuối tháng 6 và kết thúc vào cuối tháng 11.
Lượng mưa trung bình trong mùa mưa chiếm tới 85 - 90% lượng mưa cả năm.
− Mùa khô từ tháng 12 năm trước đến tháng 6 năm sau, lượng mưa chiếm 10 15% cả năm, từ tháng 1 đến tháng 3 hầu như không mưa.
Nhiệt độ trung bình giữa các tháng trong năm không có sự chênh lệch lớn, nhưng
biên độ giao động có thể lên tới 4 ÷ 5oC. Đặc biệt là sự khác biệt về nhiệt độ giữa các
vùng trong tỉnh thể hiện qua sự giảm nhiệt độ khi địa hình tăng lên. Với độ cao trung
bình trên 1500m so với mặt biển thì nhiệt độ trung bình tại Đà Lạt là 17,9 oC, tại Liên
Khương là 21,2oC. Nhiệt độ cao vào tháng 3 đến tháng 6, cao nhất là vào tháng 4 tháng
5 (30,9oC).
Nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa nên khu vực cũng có hai mùa gió rõ rệt, từ
tháng 11 đến tháng 4 là gió Đông, Đông Bắc thổi qua vùng lục địa phía Bắc, có độ ẩm
thấp, hình thành mùa khô, hầu như không mưa, nhiệt độ trung bình thấp hơn trung bình
năm, lượng bốc hơi lớn. Từ tháng 5 đến tháng 10, gió từ vịnh Thái Lan có hướng Tây

6,8

1
1,7

2
2,6

3
4,6

4
11,4

5
12,9

6
14,6

Lưu lượng lũ tiểu mãn Q = 16,9m3/s. Lưu lượng đỉnh lũ chính vụ Qlũ=118,4m3/s,
thời gian lũ đến Tđến=42h, Trút=65h.
1.4.4.2. Quan hệ Q~Z ở hạ lưu tuyến đập
Bảng 1.2. Quan hệ Q~Z ở hạ lưu tuyến đập
Z (m)
Q(m3/s)
Z (m)
Q(m3/s)

1376,5 1376,7 1376,9

Ứng với tần suất 10% ta có lưu lượng đỉnh lũ Qmax= 118,4m3/s và tổng lượng lũ
thiết kế Wlũ= 2,22.106m3.

Sinh viên: Phạm Thanh Vũ

Lớp: 44C3


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 6

Ngành công trình Thủy lợi

1.4.4.4. Quan hệ dung tích hồ và cao trình mực nước hồ F~Z~W
Bảng 1.3. Quan hệ dung tích, diện tích mặt nước và cao trình mực nước trong hồ
F~Z~W
Z(m)
1376,5 1380 1385 1390 1395 1400 1405 1410 1415 1420 1425
2
F (km )
0
0,021 0,049 0,089 0,147 0,187 0,219 0,254 0,297 0,354 0,414
6 3
W (10 m )
0
0,036 0,210 0,554 1,142 1,978 2,995 4,179 5,557 7.185 9,103

Hình 1.2. Quan hệ lòng hồ hồ Yantannsien
1.4.4.5. Dân sinh

thành phố Đà Lạt đi Đầm Ròn cần nâng cấp sửa chữa. Đây là tuyến đường xuyên
huyện Lạc Dương nối Đà Lạt với vùng Tây Bắc của tỉnh, nơi kinh tế –xã hội còn rất
nhiều khó khăn. Tuyến dài 92.5 km, mới có 14.5 km đường từ Tùng Lâm đến hồ đan
kia được láng nhựa trước năm 1975 nên chất lượng thấp, 8 km cấp phối đá dăm từ đan
kia đến cổng Trời, còn lại là đường đất (70 km), nền rộng từ 6÷7.5m, đi lại khó khăn,
về mùa mưa bị ách tắc. Các cầu trên tuyến có 15 cầu đều là cầu tạm, khổ 4m, trừ một
cầu Bailey dài 33 m còn là cầu gỗ; tải trọng tương đương H18 phục vụ khai thác nông
nghiệp.
1.6. Nguồn cung cấp vật liệu, điện, nước
1.6.1. Vật liệu
− Vật liệu đất đắp: Có thể khai thác tại chỗ.
− Vật liệu đá, cát, sỏi có thể khai thác dọc theo suối trong phạm vi 10-15km. Tuy
nhiên với các hạng mục yêu cầu chất lượng vật liệu cao thì phải lấy từ các mỏ xung
quanh với cự ly 30-40km.
− Vật liệu xi măng, sắt, thép... phải chuyển từ thị trấn Lạc Dương với cự ly
khoảng 35km, hoặc thành phố Đà Lạt khoảng 40km.

Sinh viên: Phạm Thanh Vũ

Lớp: 44C3


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 8

Ngành công trình Thủy lợi

1.6.2. Điện
Lâm Đồng đã có một hệ thống lưới điện tương đối đồng bộ (nguồn điện tại chỗ,


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 9

Ngành công trình Thủy lợi

− Khu vực dự án nằm trên địa bàn tỉnh Lâm Đồng không có đường biên giới
quốc gia, hơn nữa tại khu vực này chủ yếu là đất rừng do đó không ảnh hưởng đến an
ninh quốc phòng.
− Trong khu vực dự kiến xây dựng công trình thuỷ điện chủ yếu là đất rừng hầu
như không có diện tích đất trồng trọt, không có dân cư sinh sống nên công trình thuỷ
điện Yantansien không có nhiệm vụ cấp nước dung cho thuỷ lợi, sinh hoạt...
− Mạng lưới đường tỉnh kết hợp với đường quốc lộ 20, 27, 28 qua địa bàn tỉnh
Lâm Đồng được hình thành một cách hợp lý phục vụ tốt cho việc vận chuyên nguyên
vật liêu, trang thiết bi sử dụng thi công công trình cũng như thuận lợi cho việc khai
thác quản lý.
− Tuyến đầu mối đập thấp, điều kiện địa chất thuận lợi, ổn định đối với tuyến
đập, tuyến năng lượng và nhà máy.
− Khu vực dự án không có nứt gây đi qua và vị trí dự kiến xây dựng công trình
cách vết đứt gây gần nhất khoảng 20 km.
− Đầu mối có quy mô nhỏ do vậy khối lượng thi công ít.
1.8.2. Khó khăn
− Điều kiện địa hình dốc nên điều kiện thi công, dẫn dòng, tổ chức mặt bằng thi
công không thuận lợi. Điều kiện địa hình chia cắt gây khó khăn cho việc đi lại.
− Khi thi công công trình thuỷ điện Yantannsien cần nâng cấp khoảng 15km
đường tỉnh lộ 722, xây dựng mới một công trình (ngầm hoặc cầu) qua suối ĐaKhuer,
12km đường thi công công trình và một số tuyến đường thi công nội bộ công trình.
− Tuyến đường điện 110KV dự kiến xây dựng có khoảng 15km đi qua vùng
trồng cây công nghiệp (chè, cà phê...) dưới chân núi Lang Bian và khu vực gần thành

2.1.4. Cấu tạo và bố trí công trình thuỷ công
Giữa các công trình đầu mối và phương án dẫn dòng thi công có mối liên hệ
trực tiếp với nhau. Khi thiết kế công trình thuỷ lợi đầu tiên phải chọn phương án dẫn
dòng. Ngược lại khi thiết kế tổ chức thi công phải thấy rõ, nắm chắc đặc điểm cấu tạo
và sự bố trí công trình để có kế hoạch khai thác và lợi dụng chúng vào việc dẫn dòng.
Chỉ có như vậy thì bản thiết kế mới có khả năng hiện thực và có giá trị cao về kinh tế.
2.1.5. Yêu cầu lợi dụng tổng hợp dòng chảy hạ lưu
Việc cung cấp nước cho hạ du là yêu cầu bắt buộc không thể ngừng trong thời
gian thi công dài được vì sông Krông Buk là nguồn cung cấp nước chính cho đất canh
tác và phục vụ dân sinh ở hạ du.Do đó trong quá trình thi công phải cấp nước liên tục
cho hạ du với lưu lượng tối thiểu đủ đáp ứng yêu cầu nước dung, cấp nước cho hệ
thống thuỷ nông sông Krông Buk.
Do vậy trong quá trình thiết kế cần chọn phương án dẫn dòng thi công đảm bảo
cung cấp đủ nước cho hạ du.
2.1.6. Điều kiện và khả năng thi công
Bao gồm: thời gian thi công, khả năng cung cấp thiết bị, nhân lực, vật liệu, trình
độ tổ chức và quản lý thi công.
Sinh viên: Phạm Thanh Vũ

Lớp: 44C3


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 11

Ngành công trình Thủy lợi

Tóm lại, có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến việc chọn phương án dẫn dòng. Do
đó khi thiết kế dẫn dòng cần phải điều tra cụ thể, nghiên cứu kỹ càng và phân tích toàn


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 12

Ngành công trình Thủy lợi

−Phương án 2: Mùa kiệt năm thứ hai dẫn dòng qua kênh bờ trái.
2.2.2.1. Phương án 1: Dẫn dòng qua kênh dẫn dòng
Năm
thi
công

I

Thời gian

Mùa kiệt:
1/12/07÷30/6/08

Mùa lũ:
01/7/08÷30/11/08

Công trình dẫn
dòng

Lưu lượng
Các công việc phải làm và các
dẫn dòng
mốc khống chế

bên bờ trái
- Thi công bờ phải đập đến
cao trình vượt lũ.
- Đắp đê quai
- Thi công nhà máy thủy điện
- Tiếp tục thi công đập ở vai
phải, cửa nhận nước, cống xả
đáy
- Mở móng và thi công tràn xả
lũ.
- Hoàn thiện kênh dẫn dòng
- Ngăn dòng vào đầu tháng 1
- Thi công đập đến cao trình
thiết kế.
- Tiếp tục thi công nhà máy
thuỷ điện
- Hoàn thiện tràn.
- Hoàn thiện đập
- Hoàn thiện nhà máy thuỷ
điện.
- Bàn giao công trình đưa vào
sử dụng.

2.2.2.1. Phương án 2: Dẫn dòng qua công dẫn dòng

Sinh viên: Phạm Thanh Vũ

Lớp: 44C3



- Lòng sông thu hẹp
01/7/08÷30/11/08

118,4

Mùa kiệt:
1/12/08÷30/6/09

14,6

- Cống xả đáy

II
Mùa lũ:
- Tràn xả lũ chính
01/7/09÷30/11/09 đã xây dựng xong

118,4

Các công việc phải làm và
các mốc khống chế
- Chuẩn bị mặt bằng thi
công.
- Thi công cống xả đáy
hoàn thiện
- Thi công vai trái và vai
phải đập tới cao trình +1390
- Đắp đê quai
- Thi công nhà máy thủy
điện


Ngành công trình Thủy lợi

Phương án 2 có ưu điểm là mực nước sau khi ngăn dòng thấp nên hệ thống đê
quai mùa kiệt năm thứ nhất sẽ thấp nhưng phát sinh thêm khối lượng đào đá và đổ bê
tông bù nên giá thành xây dựng tăng.
Như vậy có thể nói phương án 1 đảm bảo điều kiện kỹ thuật và có hiệu quả kinh
tế hơn phương án 2 nên chọn phương án 1 làm phương án dẫn dòng để xây dựng công
trình.
2.3. Tính toán thuỷ lực dẫn dòng theo phương án chọn
2.3.1. Tính toán thuỷ lực dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp
2.3.1.1. Mục đích
−Xác định quan hệ Q~ZTL khi dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp.
−Xác định cao trình đê quai thượng và hạ lưu.
−Xác định cao trình đắp đập vượt lũ.
−Kiểm tra điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy.
2.3.1.2. Nội dung tính toán
− Sơ đồ tính toán

Hình 2.1. Mặt cắt ngang sông

V
Hình 2.2. Mặt cắt dọc sông

Sinh viên: Phạm Thanh Vũ

Lớp: 44C3


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trong đó:
ϕ - Hệ số lưu tốc. Bố trí mặt bằng đê quai theo dạng hình thang lấy ϕ=0,85;
ε - Hệ số thu hẹp bên. Thu hẹp một bên ta lấy ε = 0,95

Sinh viên: Phạm Thanh Vũ

Lớp: 44C3


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Ngành công trình Thủy lợi

Trang 16

Bảng 2.3. Bảng tính chênh lệch mực nước thượng hạ lưu

∆Zgt

Ztl

ω1

ω2

Vo

Vc

∆Ztt


2,905

31,5769

13,357

3,749576

6,84041

3,300862

0,6

3,105

35,1103

14,3756

3,37223

6,010773

2,54873

0,8

3,305


17,3849

2,488163

4,126819

1,201417

− Bằng cách thử dần đúng ta có được ∆Z gt = 1,20m thoả mãn điều kiện ∆Zgt ≈
∆Ztt
− Mực nước sông phía thượng lưu về mùa lũ là:
Ztl = Zhl + ∆Z gt = 2,5 + 1,20 = 3,7(m)
− Mức độ thu hẹp lòng sông K:
K=

ω2
17,3849
.100% =
.100% = 37%
ω1
47,5853

− Vậy K = 37% thoả mãn điều kiện hợp lý là: 30% < K < 60%
2.3.2. Tính toán thủy lực dẫn dòng qua kênh hạ lưu cống
2.3.2.1. Mục đích
−Thiết kế kênh dẫn dòng hợp lý về kỹ thuật và kinh tế.
−Xác định mực nước đầu kênh để phục vụ tính toán thủy lực cống đáy.
2.3.2.2. Nội dung tính toán
−Chọn kích thước kênh dẫn dòng sau cống:


N1
K
N2

h0

i%

K

hk

Zck

N2

i < ik

i > ik

Hình 2.3. Sơ đồ tính toán thủy lực kênh dẫn dòng sau cống đáy

m=
1,5

1,5
=
m



+ Xác định h0:

Sinh viên: Phạm Thanh Vũ

Lớp: 44C3


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

f( Rln) =

Trang 18

Ngành công trình Thủy lợi

4m0 i 8, 424. 0, 002
=
= 0, 026
Q
14, 6
b

4

Tra [5] phụ lục 8−1 với n = 0,02 ta có: Rln= 0,91(m) → R = 0,91 = 4,396
ln
h

Tra [5] phụ lục 8−3 với m = 1,5 ta có: R = 1,362



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 19

Ngành công trình Thủy lợi

Bảng 2.4. Tính đường mặt nước trong kênh sau cống
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

h(m)
0,934
0,984
1,023
1,045
1,065

7,1
7,2
7,3
7,3
7,4
7,4
7,5
7,6
7,6
7,7

V
2,894
2,71
2,579
2,51
2,45
2,392
2,336
2,283
2,233
2,184
2,136
2,089
2,003

V2/2g
0,42694
0,37419
0,33892

0,0027
-0,0037
-0,0040
-0,0047
-0,0057
-0,0066
-0,0074
-0,0077
-0,0088
-0,0094
-0,0100
-0,0211

40,97
42,19
43,12
43,63
44,10
44,56
45,02
45,48
45,90
46,35
46,79
47,23
48,08

J
Jtb
5,0E-03

1,0E-04

0
-1,0
1,8
2,5
3,7
5,4
7,8
11,2
15,7
26,0
48,9
172,3
-203,7

L
0
-1
1
3
7
12
20
31
47
73
122
294
91

 ϕ n .ω. 2.g

2


 + hn



2



14, 6
= 
÷
÷ + 1,144 = 2, 21 (m)
 0,93.3.1,144.3. 2.9,81 

+ Kiểm tra trạng thái chảy :
Coi lưu tốc tới gần Vo ≈ 0 ⇒ H o ≈ H = 2,21m
Ta có chiều cao cống D = 2,5m ⇒ 1,4D = 1,4.2,5 =3,5m
Theo Hứa Hạnh Đào H=2,21(m)
Ftb

: diện tích trung bình mặt hồ tại cao trình mặt nước đang tính toán ZTL
và ZTL + ΔH (m2)

Qđến : lượng nước đến (m3/s)
Qxả : lượng nước xả về hạ lưu (m3/s)
Δt

: khoảng (gia số) thời gian tính toán (s)

ΔH : chiều cao nước dâng ở hồ trong khoảng thời gian Δt (m)

Sinh viên: Phạm Thanh Vũ

Lớp: 44C3


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 22

Ngành công trình Thủy lợi

+ Sau khi ngăn dòng đến khi mực nước dâng lên đến cao trình ngưỡng cống
lượng nước đến không được xả xuống hạ lưu mà sẽ được tích lại trong hồ, gọi thời gian
từ lúc ngăn dòng đến khi mực nước trong hồ dâng đến cao trình đáy ngưỡng cống là t 1 .
Trong thời gian t 1 :
Wxả = 0, Wđến = Q dd .t 1
Wtích ứng với dung tích hồ tại cao trình ngưỡng cống Z = + 1380m.


Sinh viên: Phạm Thanh Vũ

Lớp: 44C3


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Trang 23

Ngành công trình Thủy lợi

TL
−Ta chọn ∇ dequai = 1383(m) . Chọn chiều rộng đỉnh đê quai B=3m (do không yêu

cầu về giao thông nên ta chọn theo kinh nghiệm). Mái dốc đê quai được chọn theo
TCVN-57-88.
−Chiều cao đê quai H = 1383 - 1376,5 = 6,5(m)
−Vật liệu dùng để đắp đê quai là đất
−Độ dốc mái thượng lưu: m = 2
−Độ dốc mái hạ lưu: m = 2
*. Đê quai hạ lưu:
−Xác định cao trình đê quai:
HL
∇ dequai
= Zhl + δ

−Trong đó: Zhl là cao trình mực nước hạ lưu với lưu lượng dẫn dòng thiết kế. Tra
quan hệ Q~Zhl ứng với Qdd = 14.6 m3/s được Zhl = 1377,53(m).
HL

2.5.1.1. Chọn thời điểm ngăn dòng
Căn cứ và điều kiện thủy văn dòng chảy ta chọn ngày đầu tháng 12 của năm thi
công thứ hai để tiến hành ngăn dòng vì:
−Lúc này giá trị lưu lượng nước tương đối nhỏ.
−Thời gian chuẩn bị cho công tác ngăn dòng không quá gấp.
−Sau khi ngăn dòng có đủ thời gian đắp đắp vượt lũ.
2.5.1.2. Chọn tần suất thiết kế ngăn dòng
Do cấp công trình là cấp III nên theo TCXDVN 285-2002 bảng 4 – 7 được tần
suất thiết kế ngăn dòng là P= 10%.
2.5.1.3. Chọn lưu lượng thiết kế ngăn dòng
Theo TCXDVN 285 – 2002 thì lưu lượng thiết kế ngăn dòng là lưu lượng trung
bình ngày có giá trị lớn nhất do sông không chịu ảnh hưởng của vùng triều.
Do thiếu tài liệu nên lưu lượng thiết kế ngăn dòng ta lấy là giá trị trung bình lớn
nhất tháng tức là Qnd = Q12mk = 6,8(m3 / s )
2.5.2. Chọn vị trí và độ rộng cửa ngăn dòng
2.5.2.1. Vị trí cửa ngăn dòng
Chọn cửa ngăn dòng tại chính giữa lòng suối chính vì:
−Khả năng tháo nước qua cửa ngăn dòng là lớn nhất.
−Vị trí cửa ngăn dòng thuận lợi cho công tác ngăn dòng.
2.5.2.2. Chọn bề rộng cửa ngăn dòng
Bề rộng cửa ngăn dòng phụ thuộc vào:
−Khả năng thi công khi ngăn dòng.
−Lưu lượng, lưu tốc dòng chảy trước khi ngăn dòng.

Sinh viên: Phạm Thanh Vũ

Lớp: 44C3


Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

m = 1 −
H
 H0  H
+ m – hệ số lưu lượng: 

z
m = 0,385khi > 0,35
H


+

B − chiều rộng trung bình cửa ngăn dòng. Trong quá trình tính toán mái dốc

cửa ngăn dòng m = 1,25 để tính B .
2

+

αV 2
α  Qd 
H0 = H + 0 = H +

 ; (B và H là bề rộng và độ sâu trung bình dòng
2g
2 g  BH 

chảy tới gần ở thượng lưu cửa ngăn dòng, z là chênh lệch mực nước thượng lưu và hạ
lưu cửa ngăn dòng khi hai chân kè gặp nhau).
3