Bảng 1.2: Công suất các nguồn điện phân bố năm 1982 và 1992

6



Các nhà máy thủy điện được xây dựng hầu hết ở vùng núi, nơi kinh tế-xã hội

phát triển còn chậm. Việc xây dựng các công trình thủy điện còn thúc đẩy sự phát

triển kinh tế- xã hội của các khu vực này.

Về mặt kinh tế, tỷ lệ thủy điện cao trong hệ thống đã đem lại giá thành điện

năng hạ xuống đáng kể. Về mặt kỹ thuật, thủy điện đã tăng cường chất lượng điện

trong hệ thống, vận hành linh hoạt.

1.2. Tổng quan về nhà máy thủy điện

Nhà máy thủy điện là công trình thủy công trong đó bố trí các thiết bị động

lực (turbin, máy phát điện) và các hệ thống thiết bị phụ trợ khác phục vụ cho sự làm

việc bình thường của các thiết bị chính nhằm sản xuất điện năng cung cấp cho các

hộ dùng điện. Có thể nói đây là một xưởng sản xuất điện năng của công trình thủy

điện. Loại và kết cấu nhà máy phải đảm bảo làm việc an toàn của các thiết bị và

thuận lợi trong vận hành.

Nhà máy thủy điện được chia thành ba loại cơ bản:

- Nhà máy thủy điện ngang đập: được xây dựng trong các sơ đồ khai thác

thủy năng kiểu đập với cột nước không quá 35-40m. Bản thân nhà máy là một thành

phần công trình dâng nước, nó thay thế cho một phần đập dâng. Cửa lấy nước cũng

là thành phần cấu tạo của bản thân nhà máy.

- Nhà máy thủy điện sau đập: được bố trí ngay sau đập dâng nước. Khi cột

nước cao hơn 30-45m thì bản thân nhà máy vì lý do ổn định công trình không thể là

một thành phần của công trình dâng nước ngay cả trong các trường hợp tổ máy

công suất lớn. Nếu đập dâng nước là đập bê tông trọng lực thì cửa lấy nước và

đường ống dẫn nước turbin được bố trí trong thân đập bê tông, đôi khi đường ống

dẫn nước turbin được bố trí trên phía hạ lưu của đập.

- Nhà máy thủy điện đường dẫn: trong sơ đồ khai thác thủy năng kiểu đường

dẫn hoặc kết hợp , nhà máy thủy điện đứng riêng biệt tách khỏi công trình đầu mối.

Cửa lấy nước đặt cách xa nhà máy. Trong trường hợp công trình dẫn nước là không

áp thì cửa lấy nước nằm trong thành phần của bể áp lực, trong trường hợp công

trình dẫn nước là đường hầm có áp thì cửa lấy nước bố trí ở đầu đường hầm và là



7



một công trình độc lập. Đường dẫn nước vào nhà máy thường là đường ống áp lực

nhưng trong trường hợp trạm thủy điện đường dẫn cột nước thấp với đường dẫn là

kênh dẫn thì có thể bố trí nhà máy thủy điện kiểu ngang đập.

Về công suất, nhà máy thủy điện chia làm nhiều loại theo công suất lắp máy,

cách phân loại này chỉ tương đối và cụ thể với tiêu chuẩn của từng quốc gia. Ở Việt

Nam cấp công trình được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 185-2002.

- Nhà máy thủy điện lớn: N lm ≥ 1000MW

R



R



- Nhà máy thủy điện vừa: 15MW ≤ N lm ≤ 1000MW

R



R



- Nhà máy thủy điện nhỏ: N lm ≤ 15MW

R



R



Theo cột nước, nhà máy thủy điện phân theo ba loại tùy thuộc cột nước công

tác lớn nhất:

- Nhà máy thủy điện cột nước cao: H max > 400m

R



R



- Nhà máy thủy điện cột nước trung bình: 50m ≤ H max ≤ 400m

R



R



- Nhà máy thủy điện cột nước thấp: H max ≤ 50m

R



R



Cột nước công tác H max có liên quan đến loại turbin bố trí trong nhà máy. Ở

R



R



TTĐ cột nước cao bố trí turbin tâm trục với tỷ tốc bé và khi cột nước H max >500m

R



R



sử dụng turbin gáo. Ở TTĐ cột nước trung bình thường bố trí các loại turbin tâm

trục với các tỷ tốc từ lớn đến bé và cột nước thấp thường bố trí turbin cánh quay

hoặc turbin cánh quạt và cũng có thể bố trí các turbin tâm trục tỷ tốc lớn hoặc turbin

cánh chéo.

Hình thức lắp máy cũng có ảnh hưởng lớn đến kết cấu nhà mày thủy điện:

với turbin phản kích công suất lớn thường bố trí trục đứng. Bố trí như vậy nhà máy

sẽ gọn hơn nhưng chiều sâu móng nhà máy sẽ lớn. Với TTĐ ngang đập cột nước

thấp H max <20m có thể sử dụng turbin cánh quay kiểu capxul trục ngang, ống hút

R



R



thẳng. Với nhà máy thủy điện sử dụng turbin tâm trục công suất nhỏ cho thấy tốt

nhất là sử dụng hình thức lắp máy trục ngang vì khi đó việc lắp đặt và sửa chữa

turbin và máy phát không phụ thuộc lẫn nhau nhưng kích thước mặt bằng nhà máy

đòi hỏi lớn hơn so với trục đứng. Đối với TTĐ sử dụng turbin gáo, hình thức lắp



8



máy có thể trục đứng hoặc trục ngang không phụ thuộc vào công suất tổ máy mà

phụ thuộc vào số lượng vòi phun và các yếu tố kết cấu các công trình cụ thể.

Kết cấu nhà máy thủy điện được chia làm hai phần: phần dưới nước (khối bê

tông phía dưới) bố trí turbin, buồng xoắn, ống hút, các hệ thống thiết bị phụ. Phần

trên nước bao gồm gian máy và gian lắp ráp – sửa chữa, gian máy bố trí máy phát

điện, thùng dầu áp lực và tủ điều tốc turbin.

Kết cấy phần dưới nước của nhà máy thủy điện gồm buồng xoắn, ống hút, bệ

T

7

1



máy phát, đường ống Turbin. Với nhà máy thủy điện ngang đập phần dưới nước

ngoài buồng xoắn, ống hút, bệ máy còn có cửa lấy nước dẫn nước trực tiếp vào

buồng xoắn. Với nhà máy thủy điện lắp Tuabin xung kích gáo, phần dưới nước chủ

yếu là kênh xả dẫn nứơc ra hạ lưu.

Dọc theo chiều dài nhà máy (vuông góc với chiều dòng chảy) phần dưới nước

T

7

1



gồm nhiều khối tuabin giống nhau và ngoài cùng là sàn lắp ráp. Tùy điều kiện địa

chất nền và chiều dài nhà máy, toàn bộ nhà máy có thể là một khối liền hoặc cách

nhau bằng những khe lún cắt ngang nhà máy thành từng khối. Trong mỗi khối gồm

từ một hoặc một số tổ máy, riêng phần sàn lắp máy do chịu tải trọng khác nên

thường được tách riêng khỏi các khối tuabin.

Ở tầng tuabin thường bố trí các hệ thống thiết bị phụ gồm: hệ thống thiết bị

T

7

1



cung cấp dầu mỡ, hệ thống thiết bị cung cấp nước kỹ thuật, hệ thống thiết bị tháo

nước sửa chữa tổ máy, hệ thống tiêu nước rò rỉ nhà máy.v.v. Ngoài ra còn bố trí các

kho chứa và một số phòng phụ, máy tiếp lực và cơ cấu điều chỉnh.

Dưới sàn lắp ráp bố trí các xưởng, kho, máy bơm, giếng tập trung nước

T

7

1



1.3. Tổng quan về động đất

1.3.1 Nguyên nhân gây ra động đất

Động đất hay địa chấn là sự rung động mạnh mẽ của vỏ quả đất dưới dạng

các dao động đàn hồi. Động đất có nhiều nguyên nhân: nội sinh, ngoại sinh và nhân

sinh.

-



Nội sinh: liên quan đến vận động phun trào núi lửa, do sập đổ trần các hang

động ngầm, do sự cọ xát của các mảng thạch quyển đại dương đang bị hút



9



chìm xuống dưới một mảng khác, do hoạt động đứt gãy địa chấn bên trong

các mảng lục địa.

-



Ngoại sinh: do thiên thạch va chạm vào trái đất, các vụ trượt lở đất đá với

khối lượng lớn.



-



Nhân sinh: do các vụ thử hạt nhân ngầm dưới đất, các hoạt động xây dựng hồ

chứa làm mất cân bằng trọng lực môi trường, do bơm hút nước ngầm khí đốt

gây sụp đổ ngầm dưới đất.



Động đất ở Việt Nam thuộc kiểu do hoạt

động của đứt gãy tạo ra, đều có chấn tiêu

( tâm phát sinh động đất) nông, thường ít

sâu quá 20km. Nước ta không có núi lửa

đang hoạt động, nằm rất xa các đới hút

chìm và đới dồn mảng nên không có kiểu động đất liên quan đến cấu trúc này

như ở Nhật Bản, Philipin, Inđônêxia, hay vùng núi Himalaya.

1.3.2. Một số khái niệm về động đất

a) Chấn tâm, chấn tiêu.

-



Nơi phát sinh dịch chuyển của Động đất được gọi là chấn tiêu (hoặc lò Động

đất). Hình chiếu của chấn tiêu lên mặt đất gọi là chấn tâm của động đất.



-



Độ sâu chấn tiêu H là khoảng cách từ chấn tiêu lên mặt đất , tức là khoảng

cách giữa chấn tiêu và chấn tâm. Khoảng cách chấn tiêu là khoảng cách từ

một điểm bất kỳ trên mặt đất đến chấn tiêu (còn gọi là tiêu cự, ký hiệu là Δ).

Khoảng cách chấn tâm của một điểm là khoảng cách từ điểm đó đến chấn

tâm ( còn gọi là tâm cự, ký hiệu là D).



-



Chấn tiêu ở độ sâu 300-700Km gọi là chấn tiêu sâu, chấn tiêu trung bình 60300Km, chấn tiêu bình thường <60Km, chấn tiêu nông <15Km. Chấn tiêu

sâu nhất đo được là 720Km ở Florida (Mỹ). Động đất có sức tàn phá lớn



10



nhất là động đất chấn tiêu nông, toàn bộ năng lượng được giải phóng là 75%

năng lượng đàn hồi tích lũy.

b) Biểu đồ động đất

Biểu đồ ghi lại chuyển động nền theo thời gian được gọi là biểu đồ động đất

bao gồm các loại biểu đồ: chuyển vị (mm), gia tốc (m2/s), vận tốc (m/s). Biểu đồ

P



P



động đất là các tài liệu quan trọng để đánh giá tính chất của một trận động đất đồng

thời là số liệu để suy ra các thông số quan trọng trong thiết kế kháng chấn.

c) Thang động đất và cấp động đất.

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều thang động đất, nhưng phổ biến nhất vẫn

là các thang đo cơ bản sau:

Thang Richter: đo độ lớn hay mức năng lượng mà động đất phát ra, được

tính bằng Magnitude (M). Một Magnitude bằng một độ Richter.

Cường độ động đất được đặc trưng bởi trị số gia tốc địa chấn a, mô tả động

đất hiện tượng động đất thông qua chuyển vị, gia tốc, vận tốc của mặt đất khi động

đất đi qua, xác định theo cấp động đất đại diện là các thang: MMI ( 12 cấp), MSK (

12 cấp), JMA (8 cấp)

Theo thang quốc tế MSK con người không thể nhận biết chấn động cấp 1-2,

cấp 3-4 sẽ gây rung động nhẹ và cấp 6-7 làm chao đảo mặt đất, chấn động cấp 7 trở

lên sẽ gây thiệt hại lớn.

Bảng 1.3: Bảng chuyển đổi tương đương giữa các thang động đất

Cấp động



Magnitud



Năng lượng



Cấp năng



đất MSK



e



E (Jun)



lượng KD



I



1



107.2



7.20



1.00



2



1010.5



10.50



4.20



1.67



3



1011.1



11.10



IV



4.60



2.33



4



1011.7



11.70



V



4.80



3.00



5



1012



12.00



VI



5.30



3.67



6



1012.75



12.75



JMA



Merkaly



1.60



1.0



II



3.80



III



P



P



P



P



P



P



11



VII



5.60



4.33



7



1013.2



13.20



VIII



5.90



5.00



8



1013.65



13.65



IX



6.30



5.67



9



1014.25



14.25



X



6.60



6.33



10



1014.7



14.70



XI



6.90



7.00



11



1015.15



15.15



XII



7.30



7.00



12



1015.75



15.75



P



P



P



P



P



P



d) Gia tốc cực đại

Gia tốc cực đại của một trận động đất là gia tốc lớn nhất của chuyển động nền đất

trong trận động đất đó. Gia tốc cực đại là đại lượng rất quan trọng, được dùng trong

tất cả các tiêu chuẩn kháng chấn hiện nay.

Xác định chính xác gia tốc cực đại ở một điểm nào đó là điều không dễ dàng

vì thiếu biểu đồ gia tốc động đất mạnh và vì tính đa dạng của dao động địa chấn. Vì

vậy người ta thường sử dụng các băng ghi gia tốc dao động nền đất đã có để thiết

lập mối tương quan thống kê giữa các gia tốc cực đại trung bình và các đặc trưng

khác của động đất.

Bảng 1.4: Bảng chuyển đổi từ đỉnh gia tốc nền sang cấp động đất

Thang MSK-64

Cấp động đất



Đỉnh gia tốc nền (a)

g



Thang MM

Cấp động đất



Đỉnh gia tốc nền (a)

g



V



0,012-0,03



V



0,03-0,04



VI



>0,03-0,06



VI



0,06-0,07



VII



>0,06-0,12



VII



0,10-0,15



VIII



>0,12-0,24



VIII



0,25-0,30



IX



>0,24-0,48



IX



0,50-0,55



X



>0,48



X



>0,60



Đất nước ta nằm trong vùng chịu ảnh hưởng của động đất tương đối mạnh.

Theo Viện Vật Lý Địa Cầu, đất nước ta có bốn vùng động đất chính. Vùng động đất

thứ nhất là miền núi tây bắc bao gồm các tỉnh Sơn La, Lai Châu với cường độ động