Bài giảng Thủy điện 1

Bài giảng Thủy điện 1 
Bộ môn Công trình Thủy, Khoa XD Thủy lợi-Thủy điện 1 
CHƯƠNG I 
KHÁI QUÁT VỀ THỦY NĂNG VÀ NGUYÊN LÝ KHAI THÁC. 
§1-1 THỦY NĂNG VÀ CÁC DẠNG THỦY NĂNG. 
Thuỷ năng là năng lượng tiềm tàng trong nước. Môn thuỷ năng là ngành khoa học 
nghiên cứu sử dụng, khai thác các nguồn năng lượng nước. 
Nước trong thiên nhiên mang năng lượng ở 3 dạng: hoá năng, nhiệt năng, cơ năng. 
Hoá năng của nước thể hiện chủ yếu trong việc tạo thành các dung dịch muối và 
hoà tan các loại đất đồi núi trong nước sông. Nhiệt năng của nước thể hiện ở sự chênh 
lệch nhiệt độ giữa các lớp nước trên mặt và dưới đáy sông, giữa nước trên mặt đất và 
nước ngầm. Hai dạng năng lượng của nước nói trên có trữ lượng lớn, song phân tán, 
kỹ thuật sử dụng còn nhiều khó khăn, hiện nay chưa khai thác được. Cơ năng của nước 
thiên nhiên thể hiện trong mưa rơi, trong dòng chảy của sông suối, trong dòng nước và 
thuỷ triều. Dạng năng lượng này rất lớn, ta có khả năng và điều kiện sử dụng. Trong 
đó các dòng sông có nguồn năng lượng rất lớn và khai thác dễ dàng hơn cả. Năng 
lượng tiềm tàng đó thường ngày bị tiêu hao một cách vô ích vào việc khắc phục những 
trở lực trên đường chuyển động, ma sát nội bộ, bào mòn xói lở bờ sông và lòng sông, 
vận chuyển phù sa bùn cát và các vật rắn, công sản ra để vận chuyển khối nước. 
Nước ta ở vùng nhiệt đới, mưa nhiều, lượng mưa thường từ 1500-2000 mm/năm. 
Có những vùng như Hà Giang, dọc Hoàng Liên Sơn, Tây Côn Lĩnh , Tây Nguyên 
lượng mưa đến 4000-5000 mm/năm nên nguồn nước rất phong phú. 
Năng lượng khai thác từ nguồn nước chủ yếu là cơ năng của dòng chảy mặt (sông, 
suối), của thuỷ triều và của các dòng hải lưu. Tuy nhiên ở môn học thủy điện I , chúng 
ta sẽ chỉ tập trung nghiên cứu cơ năng của dòng chảy sông suối. Trữ lượng thủy năng 
trên thế giới rất lớn. Theo nghiên cứu và công bố của B. Xlebinger tại hội nghị Năng 
lượng toàn thế giới lần thứ 4 (Luân Đôn - 1950), trữ lượng thủy năng trên thế giới 
được thống kê trong Bảng 1.3. 
Bảng 1.1 Trữ lượng thủy năng trên thế giới theo B. Xlebinger 
Vùng Diện tích 
(103 Km2) 
Trữ lượng 
(106 Kw) 
Mật độ công 
suất 
(Kw/Km2) 
 1. Châu Âu 
 2. Châu Á 
 3. Châu Phi 
 4. Bắc Mỹ 
 5. Nam Mỹ 
 6. Châu Úc và Châu Đại 
dương 
 11.609 
 41.839 
 30.292 
 24.244 
 17.798 
 8.557 
 200 
 2.309 
 1.155 
 717 
 1.110 
 119 
 17,3 
 55,0 
 38,2 
 29,5 
 62,5 
 13,9 
Tổng cộng toàn trái đất 134.339 5.610 41,7 
 Theo một số tài liệu nghiên cứu, nước ta có trên 1000 con sông suối (chiều dài > 
10Km) với trữ năng tiềm tàng khoảng 260 - 280 tỷ Kwh. Trong đó các lưu vực sông 
Đà, Lô-Gâm và sông Đồng Nai có nguồn năng lượng lớn nhất. Đánh giá trữ năng lý 
thuyết và trữ năng kinh tế kỹ thuật ở Việt Nam được thống kê trong Bảng 1.2 và Bảng 
1.3 
nhieu.dcct@gmail.co
Bài giảng Thủy điện 1 
Bộ môn Công trình Thủy, Khoa XD Thủy lợi-Thủy điện 2 
Bảng 1.2 Trữ năng lý thuyết và kinh tế-kỹ thuật một số lưu vực lớn ở Việt Nam 
Tên lưu vực sông E0 lý thuyết 
(106 KWh) 
E0 kỹ thuật 
(106 KWh) 
E0 LT/E0 KT 
(%) 
 1. Sông Lô 
 2. Sông Thao 
 3. Sông Đà 
 4. Sông Mã 
 5. Sông Cả 
 6. Sông Vũ Gia - Thu Bồn 
 7. Sông Trà Khúc 
 8. Sông Ba 
 9. Sông Sê San 
10. Sông Sêrêpok 
11. Sông Đồng Nai 
39.600 
25.963 
71.100 
12.070 
10.950 
15.564 
 5.269 
10.027 
21.723 
13.575 
27.719 
 4.752 
 7.572 
31.175 
 1.256 
 2.556 
 4.575 
 1.688 
 1.239 
 7.948 
 2.636 
10.335 
12 
29 
43 
10 
23 
30 
32 
12 
39 
20 
37 
Tổng cộng 249.090 68.917 27,5 
Bảng 1.3: Trữ năng kỹ thuật các lưu vực lớn ở Việt Nam 
Tên lưu vực Số bậc thang thủy điện Công suất (MW) 
 1. S. Hồng + S. Thái Bình 
 2. S. Mã + S. Cả 
 3. Vùng Đèo Ngang, Đèo Cả 
 4. S. Đồng Nai 
 5. Chi lưu S. Mê Kông 
 6. Các lưu vực khác 
138 
18 
28 
21 
14 
28 
12.600 
1.400 
1.500 
1.600 
2.000 
2.100 
Tổng cộng 247 21.200 
SỰ PHÁT TRIỂN CỦA THỦY ĐIỆN VIỆT NAM 
Ở nước ta việc khai thác sử dụng cơ năng của dòng nước đã có từ lâu, nhưng chỉ từ 
đầu thế kỷ thứ XX mới phát triển mạnh mẽ. Hàng nghìn năm về trước, tổ tiên ta cũng 
như một số dân tộc Aicập, Trung Quốc đã biết lợi dụng cơ năng của sông suối để xay 
lúa, giã gạo và làm cọn nước để đưa nước lên cao phục vụ nông nghiệp. 
Trong thời gian trước năm 1960, ở Miền Bắc một số TTĐ với quy mô công suất 
nhỏ được xây dựng mà lớn nhất là TĐ Cấm Sơn trên sông Hóa (Lạng Sơn) với Nlm = 
4800 KW (những năm 1980 đã bị tháo bỏ tổ máy do không hiệu quả, nay đang có 
phương án lắp máy phục hồi lại), và hồ chứa 250 triệu m3, một số TTĐ nhỏ; TTĐ Bàn 
Thạch trên kênh gần đập Bái Thượng Thanh Hóa có Nlm = 960 KW được xây dựng từ 
năm 1959, đến 1963 thì khánh thành. Một số TTĐ nhỏ (với Nlm khoảng vài trăm KW) 
có mặt rải rác ở các tỉnh Lào Cai, Bắc Cạn, Lạng Sơn. 
Những năm từ 1960 đến 1975 có 2 TTĐ quy mô lớn được xây dựng là TTĐ Đa 
Nhim trên sông Đa Nhim (thượng nguồn dòng chính Đồng Nai) do người Nhật xây 
dựng từ 4/1961 đến 1/1964 hoàn thành với Nlm = 160.000 KW, hồ chứa 165 triệu m3, 
cột nước phát điện 798 m. TTĐ Thác Bà trên sông Chảy (Yên Bái) được xây dựng từ 
năm 1960-1961 và theo kế hoạch hoàn thành năm 1965, có Nlm = 108.000 KW, hồ 
chứa có tổng dung tích 3,94 tỷ m3(Do chiến tranh, quá trình thi công gián đoạn, nên 
thực tế đến 5/1971 mưới hoàn thành và phát cả 3 tổ máy với công suất 108MW. Năm 
1986 đã chính thức nâng công suất trạm lên 120MW). 
nhieu.dcct@gmail.co
Bài giảng Thủy điện 1 
Bộ môn Công trình Thủy, Khoa XD Thủy lợi-Thủy điện 3 
Sau năm 1975, hàng loạt các công trình thủy lợi - thủy điện lớn trên khắp miền đất 
nước được xây dựng và đang chuẩn bị xây dựng. Có thể tham khảo số liệu thống kê ở 
Bảng 1.4 
Bảng 1.4 Thống kê một số TTĐ lớn ở Việt Nam 
Tên TTĐ Tên sông Thời gian XD 
(năm XD - 
H.thành) 
Nlm 
(MW) 
Tổng Vhồ 
(triệu m3) 
 1. Thác Bà* 
 2. Đa Nhim* 
 3. Hòa Bình* 
 4. Trị An* 
 5. Vinh Sơn* 
 6. Thác Mơ* 
 7. Yali* 
 8. Sông Hinh* 
 9. Hàm Thuận* 
10. Đa Mi* 
11. Cần Đơn 
12. Sơn La 
13. Lai Châu 
14. Huội Quảng 
15. ĐạI Thị 
16. Bắc Mê 
17. Cửa Đạt 
18. Bản Mai 
19. Rào Quán 
20. Ba Hạ 
21. An Khê 
22. An Vương I 
23. Plei Krông 
24. Sê san 3 
25. Sê San 4 
26. Thượng Kon Tum 
27. Đồng Nai 4 
28. Đồng Nai 8 
29. Đại Ninh 
30. Buôn Kuốp 
 S. Chảy 
 S. Đa Nhim 
 S. Đà 
 S. Đồng Nai 
 S. Ba 
 S. Bé 
 S. Sê San 
 S. Hinh 
 S. La Ngà 
 S. La Ngà 
 S. Bé 
 S. Đà 
 S. Đà 
 S. Nậm Mu 
 S. Lô Gâm 
 S. Lô Gâm 
 S. Mã 
 S. Cả 
 S. Rào Quán 
 S. Ba 
 S. Ba 
 S. Thu Bồn 
 S. Sê Sna 
 S. Sê San 
 S. Sê San 
 S. Sê San 
 S. Đồng Nai 
 S. Đồng Nai 
 S. Đồng Nai 
 S. Sêrêpốk 
1960-1965-1972 
1961-1964 
1979-1989 
1982-1989 
1985-1991 
1990-1994 
1992-2000 
1994-2001 
1995-2000 
1995-2000 
1999- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
108-120 
160 
1.920 
400 
66 
102 
720 
70 
300 
160 
72 
2400-3600 
1500 
800 
300 
280 
170 
338 
70 
200 
145 
145 
120 
259 
340 
260 
288 
200 
254 
85 
3.940 
165 
9.45 
2.800 
- 
1.470 
- 
399 
1.105 
67,4 
165,5 
8.000-26.000 
3.500 
- 
- 
- 
- 
- 
163 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
1.345,9 
1.327,2 
200,7 
- 
nhieu.dcct@gmail.co
Bài giảng Thủy điện 1 
Bộ môn Công trình Thủy, Khoa XD Thủy lợi-Thủy điện 4 
1
1
2
2
H
Q 
v2
v1 
V 
V Z2 
§1-2 ĐÁNH GIÁ NĂNG LƯỢNG TIỀM TÀNG CỦA DÒNG NƯỚC 
I. Tính công suất và điện lượng cho một đoạn sông. 
Muốn xác định năng lượng tiềm tàng của 
dòng chảy trong sông thiên nhiên (hình 1-1) 
từ mặt cắt (1-1) đến (2-2) ta xét năng lượng 
mà khối nước W di chuyển trong đoạn ấy đã 
tiêu hao đi, nghĩa là tìm hiệu số năng lượng 
giữa hai mặt cắt đó: E = E1-E2 
Dựa vào phương trình Bec-nui chúng ta biết 
được năng lượng tiềm tàng chứa trong thể tích 
nước W(m3) khi chảy qua mặt cắt (1-1) trong 
thời gian t(s) sẽ là: 
E1 = γ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ α+γ+ Wg2
vp
Z
2
111
1 (Jun) (1-1) 
Trong đó: 
 + Z1 - cao trình mặt nước tại mặt cắt 1-1 
 + p1 - áp suất trên mặt nước tại mặt cắt 1-1 
 + γ - trọng lượng thể tích của nước; γ= 9,81.103 N/m3 
 + V1 - vận tốc dòng chảy tại mặt cắt 1-1 
 + α1 - hệ số xét đến sự phân bố lưu tốc tại mặt cắt 1-1 
 + g - gia tốc trọng trường. 
Giả thiết rằng trong đoạn sông đang xét không có sông nhánh đổ vào, nghĩa là coi 
lượng nước W chảy qua mặt cắt (1-1) và (2-2) là không đổi. Khi đó lượng nước W 
chảy qua mặt cắt (2-2) sẽ có một năng lượng tiềm tàng là: 
E2 = γαγ W2
2
222
2 ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ ++
g
vpZ (Jun) (1-2) 
Ý nghĩa các ký hiệu trong biểu thức (1-2) giống như các ký hiệu của (1-1) 
 Vậy năng lượng tiềm tàng của đoạn sông sẽ là: 
E1-2 = E1-E2 = γ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ α+γ+ Wg2
vpZ
2
111
1 - γ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ α+γ+ Wg2
vpZ
2
222
2 
 = γ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ α−α+γ
−+− W
g2
VVpp)ZZ(
2
22
2
1121
21 (Jun) (1-3) 
Phân tích biểu thức (1-3) ta thấy E cũng chính là công sản ra trong t giây để di 
chuyển lượng nước W từ mặt cắt (1-1) sang (2-2) với cột nước toàn phần là: 
H1-2= ⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ α−α+γ
−+−
g2
VVpp)ZZ(
2
22
2
1121
21 (1-4) 
Nghĩa là: E1-2 = γ.W. H1-2 (Jun) (1-5) 
Xét cột nước toàn phần, ta thấy nó gồm 3 thành phần: 
- Cột nước địa hình: Hđh = (Z1 - Z2) 
- Cột nước áp suất: Has = γ
− 21 pp 
Hình 1-1 
nhieu.dcct@gmail.co
Bài giảng Thủy điện 1 
Bộ môn Công trình Thủy, Khoa XD Thủy lợi-Thủy điện 5 
- Cột nước lưu tốc: Hlt = g2
VV 222
2
11 α−α 
Do đó H1-2 có thể viết: H1-2 = Hđh + Has + Hlt 
Trong thực tế, trị số áp suất p1, p2 ở hai đầu đoạn sông nghiên cứu thường chênh 
lệch nhau rất ít. Mặt khác giả thiết lượng nước trong đoạn sông đang xét không đổi 
nên khia các đặc trưng về hình dạng của hai mặt cắt sông gần giống nhau thì sẽ dẫn 
đến 21 vv ≈ 21 α≈α Nghĩa là coi γ≈γ
21 pp và 
g2
V
g2
V 222
2
11 α≈α . Bỏ qua sai số không đáng 
kể biểu thức (1-3) có thể viết dưới dạng đơn giản. 
 E = γ.W. (Z1 - Z2 ) (Jun) (1-6) 
 E = γ.W. H (Jun) với H = Z1 - Z2 (1-7) 
 Biểu thức (1-7) chính là công thức cho phép ta xác định năng lượng tiềm tàng của 
bất kỳ đoạn sông nào. 
 Nếu thay W = Q.t và γ = 9,81.103 N/m3 vào biểu thức trên thì ta được: 
 E = 9,81.103.H.Q.t (Jun) (1-8) 
 Nếu thay đơn vị điện lượng jun bằng kwh với 1kwh =3600.103 jun, ta sẽ có: 
2,367
t.Q.HE = (kWh) (1-9) 
Từ biểu thức (1-8) và (1-9) ta có thể xác định công suất N của dòng nước trong một 
đoạn sông theo công thức chung: 
t
EN = Từ (1-8) ta có: 
N = 9,81.103.Q.H (W) (1-10) 
 N = 9,81.Q.H (kW) (1-11) 
Công thức (1-11) được coi là công thức cơ bản nhất để tính toán thuỷ năng. Nó 
thường được áp dụng nhiều trong công tác quy hoạch, khảo sát, điều tra trữ lượng thuỷ 
năng tiềm tàng của sông ngòi. 
II. Tính trữ lượng thủy năng cho một con sông 
Muốn tính tữ lượng thuỷ nặng cho mọt con sông, ta phân nó ra nhiều đoạn, rồi 
dùng công thức (1-11) tính trữ lượng thuỷ năng cho từng đoạn rồi sau đó cộng dồn lại. 
Thực tế để dễ nhận thấy và tiện sử dụng, người ta dùng số liệu khảo sát, tính toán vẽ 
thành biểu đồ như hình(1-2). 
Các bước tiến hành như sau: 
1. Điều tra, khảo sát và thu thập tài liệu. 
a. Nguyên tắc phân đoạn: 
Ta biết, muốn tính công suất, phải biết lưu lượng Q và cột nước H của từng đoạn. Khi 
phân đoạn cần tuân theo một số nguyên tắc như: 
 - Phân đoạn tuần tự từ nguồn đến cửa sông. 
 - Phân đoạn ở những nơi Q và H thay đổi đặc biệt như nơi có sông nhánh hoặc suối 
lớn chảy vào làm cho lưu lượng tăng lên rõ rệt, nơi có độ dốc lòng sông bắt đầu thay 
đổi đặc biệt ở những nơi có thác ghềnh thiên nhiên. 
 Đó là 2 nguyên tắc cơ bản khi chọn mặt cắt phận đoạn còn phải lưu ý những vị trí 
thuận tiện và có lợi cho việc khai thác, nơi có khả năng chọn làm tuyến xây dựng công 
trình thuỷ điện sau này. 
b. Cách tiến hành điều tra khảo sát và thu thập tài liệu. 
nhieu.dcct@gmail.co
Bài giảng Thủy điện 1 
Bộ môn Công trình Thủy, Khoa XD Thủy lợi-Thủy điện 6 
Trước khi đi thực địa nên sơ bộ nghiên cứu địa hình trên bản đồ tỉ lệ 1/100.000; 
1/50.000 hay 1/25.000. Dự kiến sơ bộ những vị trí cần bố trí phân đoạn, định ra hành 
trình, bố trí kế hoạch tiến hành và các công tác chuẩn bị cần thiết khác. 
 Quá trình đi thực địa nhiều khi phải thay 
đổi hoặc định thêm một số vị trí phân đoạn. 
Nguyên nhân là do bản đồ đo đặc không đầy đủ 
các chi tiết, hoặc do đã lâu, nay dưới tác động 
của thiên nhiên và con người đã có thay đổi. 
 Tại mỗi mặt cắt phân đoạn đều phải tiến 
hành đo đạc cao tình mặt nước, vẽ quan hệ giữa 
cao trình và chiều dài sông L. Đồng thời cũng 
tại mỗi mặt cắt phân đoạn đó tiến hành đo đạc 
thủy văn, kết hợp với các số liệu quan trắc khí 
tượng khác, nắm chắc tình hình lưu vực, để 
tính được lưu lượng bình quân chảy qua từng 
mặt cắt. Ở đây có thể xác định lưu lượng bình quân Q theo hai cách: Có thể bằng trị số 
trung bình nhiều năm hoặc lấy bằng lưu lượng bình quân năm của trạm thủy văn có tần 
suất p=50%. Ngoài ra khi cần thiết ta có thể tính trữ lượng thủy năng cho những năm ít 
nước vói tần suất 90%, 95% vvTừ các số liệu Q, ta vẽ được quan hệ giữa lưu lượng 
với chiều dài sông Q~L. 
 Tại những vị trí thuận lợi cho việc xây dựng công trình thủy điện nếu tài liệu thủy 
văn nói trên còn thiếu thì phải bố trí các trạm quan trắc để giúp cho việc đánh giá trữ 
lượng thủy năng cũng như tính toán thiết kế sau này được chính xác. 
Tính công suất cho từng đoạn ta dùng công thức (1-11) N = 9,81.Q.H (kW). Thí dụ 
ta tính cho đoạn thứ i: Ni = 9,81.Qi.Hi. Ta lần lượt xác định cho từng số hạng trong 
công thức. 
Để xác định Hi ta lấy cao trình mặt nước đầu đoạn trừ cao trình mặt nước cuối 
đoạn: Hi =Ziđầu- Zicuối 
Còn Qi được tính trung bình theo lưu lượng đầu đoạn và cuối đoạn. 
 Qi =(Qiđầu + Qicuối)/2 
Khi phân đoạn ta đã lưu ý sao cho không có sông nhsánh đổ vào trong đoạn đó. 
Song do có mạch nước, rãnh hoặc suối nhỏ đổ vào, nên lưu lượng đầu và cuối thường 
khác nhau. Do đó khi tính toán ta lấy trị số trung bình. 
Sau khi có Qi, Hi việc tính toán công suất dòng nước Ni cho từng đoạn Li hết sức 
đơn giản. Có các trị số Ni và Li tương ứng ta có thể vẽ quan hệ Ni~Li cho từng đoạn 
sông. Sau đó vẽ các đường biểu diễn công suất trên một đơn vị chiều dài và đường 
biểu diễn tổng công suất theo chiều dài ΣNi ~Li. (xem hình (1-2) 
 Biểu đồ trên chưa kể năng lượng tiềm tàng của sông nhánh. Muốn tính năng lượng 
tiềm tàng của sông có kể cả nhánh, ta tính riêng cho từng nhánh theo phương pháp nêu 
trên. Sau đó cộng năng lượng của các nhánh, tại các tuyến chúng nhận vào sông chính. 
Xem xét biểu đồ trữ lượng thuỷ năng ta có một số nhận xét sau: 
- Nhìn chung độ dốc mặt nước càng về xuôi càng giảm (tức cột nước tính cho 
một đơn vị chiều dài càng giảm). Trừ trường hợp ngoại lệ do có thác thiên 
nhiên. 
Hình 1-2 
nhieu.dcct@gmail.co
Bài giảng Thủy điện 1 
Bộ môn Công trình Thủy, Khoa XD Thủy lợi-Thủy điện 7 
- Đường biểu diễn lưu lượng có những chỗ tăng độ ngột do tại tuyến đó có sông 
nhánh đổ vào. 
- Công suất tính cho một đơn vị chiều dài ở đoạn đầu và cuối sông đều nhỏ hơn ở 
đoạn giữa. Nguyên nhân ở đoạn đầu tuy có cột nước lớn song lưu lượng nhỏ và 
ở đoạn cuối tuy có lưu lượng lớn nhưng cột nước thấp. Do đó công suất đơn vị 
không lớn lắm. 
Trên đây đã trình bày cách tí ... ng trường hợp này sẽ giảm từ từ do đó tăng được điện lượng của trạm thủy 
điện. 
Dựa vào biện pháp giảm công suất đã chọn, ta tìm được lượng nước và từ đó suy 
ra N của trạm thủy điện ứng với mỗi thời đoạn. Vị trí làm việc của trạm thủy điện 
trong năm rất kiệt là phần đỉnh của biểu đồ phụ tải. Vị trí làm việc như thế có hai ưu 
điểm sau: 
a- Tăng khả năng tham gia của trạm thủy điện vào việc phủ tải lớn nhất cho hệ 
thống. 
b- Bảo đảm cho trạm nhiệt điện làm việc đồng đều và phát ra điện lượng lớn nhất. 
Còn cách xác định Nct cảu mỗi thời đoạn khi đã biết N thì hoàn toàn giống như 
đã trình bày ở các phần trước đây. 
t
N (kw)
1
2
bâN
Hình 4 -26 
nhieu.dcct@gmail.com
Bài giảng Thủy điện 1 
Bộ môn Công trình Thủy, Khoa XD Thủy lợi-Thủy điện 98 
CHƯƠNG V 
QUY HOẠCH VÀ KHAI THÁC THỦY NĂNG 
§5-1 KHÁI QUÁT VỀ CÔNG TÁC QUY HOẠCH VÀ KHAI THÁC THỦY 
NĂNG 
I. Ý nghĩa, mục đích và nhiệm vụ công tác quy hoạch và khai thác thủy năng. 
 Nước rất cần cho cuộc sống hằng ngày của con người cũng như mọi ngành kinh 
tế quốc dân để duy trì phát triển sản suất phục vụ đời sống nhân dân. 
Để có thể khai thác và sử dụng hợp lý tài nguyên nước cần có sự phân tích, nghiên 
cứu kỹ khả năng và điều kiện thiên nhiên của nguồn nước: nguồn nước nhiều hay ít, 
sự phân bố của nó, điều kiện khai thác và các biện pháp khai thác, nghĩa là phải tiến 
hành nghiên cứu và lập quy hoạch khai thác nguồn tài nguyên nước hay nói cách khác 
là phải quy hoạch thủy lợi. 
Quy hoạch thủy lợi phải được nghiên cứu xây dựng trên cơ sở: 
- Kế hoạch phát triển của các ngành kinh tế quốc dân có liên quan đến vấn đề 
dùng nước. 
- Đặc điểm khả năng của các nguồn tài nguyên nước. 
Quy hoạch thủy lợi là quy hoạch tổng hợp các mặt có liên quan về nước như trị 
thủy, tưới, cung cấp nước công nghiệp và dân sinh, giao thông vận tải thủy, nuôi cá, 
phát điện 
Trong quy hoạch thủy lợi, các vấn đề thủy lợi được nghiên cứu kỹ lưỡng trên 
nguyên tắc cân bằng thủy lợi, tức là cân bằng giữa khả năng đáp ứng của nguồn nước 
với nhu cầu nhiều mặt của các ngành trong toàn bộ một lưu vực hoặc khi cần thiết cân 
bằng thủy lợi trong những lưu vực lân cận có liên quan trên nguyên tắc điều hòa 
quyền lợi giữa các vùng và các ngành kinh tế quốc dân để lợi dụng tổng hợp nguồn 
nước một cách tương đối triệt để và hợp lý nhất. 
Việc cân bằng thủy lợi thường phải tiến hành hai, ba vòng hoặc hơn nữa tùy tình 
hình cụ thể đơn giản hay phức tạp. 
Thông thường, muốn lập quy hoạch thủy lợi tổng hợp phải tiến hành quy hoạch 
từng mặt rồi cân bằng thủy lợi tổng hợp, khi phát sinh các mâu thuẫn chưa giải quyết 
được lại phải điều chỉnh quy hoạch từng mặt rồi lại cân bằng thủy lợi lần nữa. 
Khi làm quy hoạch từng mặt, nếu càng lưu ý đến yêu cầu của các ngành liên quan 
bao nhiêu thì khi cân bằng thủy lợi trong quy hoạch tổng hợp càng ít mâu thuẫn bấy 
nhiêu. 
Quy hoạch khai thác thủy năng là một mặt của quy hoạch thủy lợi, nhằm lập 
phương án sử dụng nguồn năng lượng nước để phát điện. Hay nói khác đi, quy hoạch 
khai thác thủy năng là quy hoạch về phát triển thủy điện trong quy hoạch thủy lợi nói 
chung. 
Thủy điện thường giữ vị trí rất quan trọng trong sự nghiệp phát triển thủy lợi, vì: 
1- Nguồn thu do ngành thủy điện trong công trình lợi dụng tổng hợp thường rất cao, 
mặt khác thủy điện thường phát huy hiệu ích nhanh hơn các ngành tham gia lợi dụng 
tổng hợp, chẳng hạn công trình tuy chưa xây xong nhưng đã có thể phát điện, 
nhieu.dcct@gmail.com
Bài giảng Thủy điện 1 
Bộ môn Công trình Thủy, Khoa XD Thủy lợi-Thủy điện 99 
v.vtrong khi việc chống lũ giao thông thủy qua âu tàu, v.v.. thường chỉ phát huy 
hiệu ích khi công trình đã hoàn thành. 
2. Các đoạn sông phần thượng nguồn phần lớn là thích hợp với yêu cầu phát triển 
thủy điện, còn các ngành khác chỉ hưởng lợi, phần lớn là nhờ khả năng điều tiết nước 
mùa kiệt của công trình đó, làm giảm nhẹ nhiệm vụ điều tiết căng thẳng của các công 
trình hồ chứa phía dưới. Vì thế ta thấy khi quy hoạch một dòng sông, số lượng công 
trình thủy điện thường rất nhiều vì trong công trình lợi dụng tổng hợp cũng có nó 
ngoài các công trình thủy điện riêng biệt. 
3. Nếu thủy điện được phát triển, nhất là các trạm thủy điện có hồ điều tiết dài hạn 
trên các nhánh sông và thành hệ thống các bậc thang công trình trên sông thì yêu cầu 
của các ngành khác (như giảm lưu lượng lũ để chống lụt, tăng lưu lượng mùa kiệt để 
cung cấp nước cho công nông nghiệp, giao thông vận tải thủy ) đều có thể thỏa mãn 
hoàn toàn hoặc một phần lớn. 
 Do thủy điện có vị trí quan trọng trong quy hoạch khai thác và sử dụng các tài 
nguyên nước, nên việc quy hoạch khai thác thủy năng các sông suối để phát triển thủy 
điện phải được coi trọng đúng mức. 
 Khi làm quy hoạch khai thác thủy năng phải tính đến khả năng nguồn nước, điều 
kiện thiên nhiên và khả năng khai thác, lựa chọn sơ đồ khai thác thủy năng có lợi 
nhất, đồng thời phải đảm bảo giải quyết những yêu cầu cơ bản về nước của các ngành 
khác. 
 Mục đích của việc quy hoạch khai thác thủy năng là chọn ra được sơ đồ khai thác 
hợp lý cho một con sông, một lưu vực và toàn vùng. 
 Trên cơ sở phân tích các yêu cầu phát triển kinh tế và khả năng của các công trình 
dự kiến cũng như điều kiện xây dựng mà nghiên cứu đề xuất kế hoạch dài hạn và 
từng bước để xây dựng các công trình trong quy hoạch. 
II. Nội dung của quy hoạch khai thác thủy năng. 
 Nội dung của quy hoạch khai thác thủy năng có thể tóm tắt như sau: 
- Trên cơ sở các tài liệu địa hình, địa chất vùng rộng và một phần qua quan sát 
thực địa tính ra trữ năng lý thuyết của lưu vực và toàn miền để đánh giá mật độ 
và phân bố trữ năng. 
- Xem xét các vị trí có thể xây dựng công trình thủy điện, từ đó tính toán trữ 
năng kỹ thuật để có khái niệm rõ ràng về khả năng mức độ khai thác thủy năng 
với điều kiện thiên nhiên có thể cho phép. 
- Trên cơ sở trữ năng kỹ thuật, xét các vị trí công trình có thể xây dựng một cách 
kinh tế, lại cân đối và phù hợp với các ngành dùng nước khác, để có kết luận 
về trữ năng kinh tế làm cơ sở cho việc lập kế hoạch, khai thác từng bước 
nguồn thủy năng và kiến nghị các công trình xây dựng đợt đầu. 
- Việc tính trữ năng lý thuyết tiến hành trên cơ sở hai tài liệu chính là: 
a. Bản đồ tỉ lệ 1:100.000 để xác định diện tích lưu vực, chiều dài và độ 
dốc lòng sông 
b. Tài liệu thủy văn để xác định lưu lượng bình quân năm (Qbqnăm) theo 
toàn bộ chiều dài của sông hoặc lưu vực. 
nhieu.dcct@gmail.com
Bài giảng Thủy điện 1 
Bộ môn Công trình Thủy, Khoa XD Thủy lợi-Thủy điện 100 
Khi tính trữ năng lý thuyết, chưa đề cập đến tính hiện thực của việc khai thác mà 
chỉ đánh giá khả năng tự nhiên của nguồn nước, cho nên công tác khảo sát thực địa 
chưa cần nhiều, thậm chí có thể dựa hoàn toàn trên tài liệu sẵn có để tính toán. 
Tínhtrữ năng kỹ thuật của một con sông hoặc một lưu vực là xét các vị trí có thể 
tập trung năng lượng để khai thác với mức độ tối đa mà về mặt kỹ thuật có thể cho 
phép, nghĩa là tính trữ năng với điều kiện khai thác tương đối hiện thực nhưng chưa 
chú ý đến những chỉ tiêu kinh tế cho việc xây dựng công trình. Vấn đề này sẽ nói rõ 
trong phần tính trữ năng kinh tế. 
 Khi tính toán trữ năng kỹ thuật, cần xem xét tình hình cụ thể của các vị trí dự 
kiến trong các đợt khảo sát tổng hợp để tránh lầm lẫn do tài liệu chính xác gây ra. 
Còn khi tính trữ năng kinh tế cần phải phác tính khối lượng công trình và ước tính các 
chỉ tiêu kinh tế, hiệu ích của công trình (dù là tính theo chỉ tiêu mở rộng hay lấy 
tương tự ) để làm rõ khả năng khai thác có lợi tại các vị trí dự kiến. 
 Trong quá trình xem xét và tính toán trữ năng kỹ thuật và nhất là khi tính trữ 
năng kinh tế thường đã đề cập đến phần nào lợi ích của việc khai thác nguồn nước 
phục vụ cho nhiều ngành kinh tế quốc dân, nhưng chủ yếu vẫn xuất phát từ yêu cầu 
khai thác tối đa nguồn năng lượng nước. 
 Giai đoạn của quy hoạch khai thác thủy năng là giai đoạn có ý nghĩa quyết 
định đối với quy hoạch này là phải định ra được sơ đồ khai thác thủy năng trên cơ sở 
phân tích, tính toán nhiều phương án rồi so sánh lựa chọn sao cho vừa tận dụng được 
khả năng phát điện của nguồn nước lại vừa đảm bảo thỏa đáng các nhu cầu của các 
ngành tham gia lợi dụng tổng hợp trong quy hoạch. 
III. Quan hệ giữa quy hoạch khai thác thủy năng và quy hoạch thủy lợi nói 
chung. 
 Như trên đã nói, quy hoạch khai thác thủy năng là một mặt của quy hoạch thủy 
lợi, vì vậy trong quá trình dự kiến sơ đồ khai thác thủy năng nhất thiết phải đề cập 
đến yêu cầu của các ngành kinh tế khác thông qua tính toán cân bằng thủy lợi để đạt 
hiệu ích tổng hợp cao nhất. 
 Nếu sơ đồ khai thác thủy năng của dòng sông và lưu vực có nhiều công trình hồ 
chứa với năng lực điều tiết lớn thì lợi ích phát điện thường không mâu thuẫn hoặc ít 
mâu thuẫn với lợi ích của các ngành khác. Một khi có nhiều công trình hồ chứa lớn, 
khả năng cắt lũ sẽ nhiều làm cho nhiệm vụ chống lũ bớt căng thẳng. Khả năng điều 
tiết của các hồ chứa càng lớn thì càng tăng được lưu lượng điều tiết mùa kiệt để thỏa 
mãn nhu cầu của tưới, cung cấp nước, giao thông vận tải. 
 Ngược lại, nếu khả năng điều tiết của các hồ chứa trạm thủy điện càng nhỏ thì chế 
độ làm việc của các trạm thủy điện càng phụ thuộc vào chế độ cấp nước bảo đảm cho 
các ngành khác. Chẳng hạn như để tăng khả năng phát điện, nhằm giảm công suất lắp 
máy của các trạm nhiệt điện thì nên cho các trạm thủy điện làm việc với công suất 
bình quân mùa kiệt tương đối điều hòa. Nhưng do yêu cầu cấp nước nhiều vào tháng 
1, tháng 2 nên các tháng khác của mùa kiệt lưu lựong phát điện phải hạn chế. 
 Vì vậy quá trình lập quy hoạch khai thác thủy năng là quá trình so sánh, cân bằng 
các nhiệm vụ lợi dụng tổng hợp nguồn nước.Lợi ích của ngành thủy điện phải tuân 
theo lợi ích của quy hoạch thủy lợi tổng hợp. 
nhieu.dcct@gmail.com
Bài giảng Thủy điện 1 
Bộ môn Công trình Thủy, Khoa XD Thủy lợi-Thủy điện 101 
§5-2 CÔNG TÁC ĐIỀU TRA, KHẢO SÁT 
 Để có thể tiến hành công tác quy hoạch, trước hết phải chuẩn bị các tài liệu cơ bản 
như tài liệu địa hình, địa chất, khí tượng, thủy văn, dân sinh kinh tế, v.v 
 Công tác tài liệu cơ bản được tiến hành theo nguyên tắc thu thập, phân tích, đánh 
giá và chỉnh lý các tài liệu sẵn có trong và ngoài ngành nhằm tận dụng mọi nguồn tại 
liệu có. Những vấn đề còn thiếu, chưa rõ, sẽ tiến hành điều tra khảo sát để bổ sung 
cho hoàn chỉnh. 
 Yêu cầu về tài liệu trong giai đoạn quy hoạch như sau: 
I. Tài liệu địa hình 
Các tài liệu địa hình phục vụ cho việc phân chia con sông ra các đoạn, các bậc để khai 
thác, xác định vùng tuyến công trình, xác định khối lượng công trình và xác định diện 
ngập lụt. 
 Các tài liệu địa hình phải xuất phát từ hệ thống cơ bản của nhà nước. 
 Tài liệu địa hình dùng trong quy hoạch khai thác thủy năng và quy hoạch thủy lợi 
nói chung thường có tỷ lệ như sau: 
 Bình đồ các khu tuyến xây dựng công trình có tỷ lệ 1:10.000 đối với công trình 
lớn, 1:2000 ÷ 1:5000 đối với các công trình loại vừa và 1:1000 ÷ 1:2000 đối với các 
công trình nhỏ. 
 Bình đồ lòng hồ (vùng ngập lụt của hồ) thường đo với tỷ lệ 1:10.000 ÷ 1:25000 
 Mặt cắt lòng sông với tỷ lệ ngang: 1:100.000, cao 1:100 đến 1: 200 cho các sông 
lớn và vừa, còn các sông nhỏ và suối tỷ lệ ngang: 1: 25.000, cao 1: 100 ÷ 1:200. 
 II. Tài liệu địa chất và tài liệu thủy văn 
 Cần thu thập các tài liệu đặc điểm địa chất của vùng quy hoạch, dự kiến các đoạn 
có thể bố trí công trình, đi thực địa nghiên cứu xác định các đoạn thung lũng sông đã 
dự kiến và phát hiện các đoạn tuyến khác nếu có. 
 Các tài liệu trắc hội địa chất của các đoạn sông để xác định điều kiện địa chất công 
trình cho vùng tuyến cũng như vùng hồ. Trong những trường hợp công tác trắc hội 
không thể làm rõ được những điềukiện cơ bản thì phải tiến hành khoan thăm dò và 
làm một số thí nghiệm cần thiết về địa chất công trình và địa chất thủy văn, Ở những 
tuyến dự kiến xây dựng công trình quy mô lớn và phức tạp nhiều khi ngay trong giai 
đoạn quy hoạch cũng phải khoan ở vài ba tuyến công trình cho cả công trình chính và 
công trình phụ. 
 Tài liệu địa chất đã được thu thập chỉnh lý và thăm dò, khảo sát bổ sung và xác 
minh, phải làm rõ được tình hình cấu tạo địa chất, cấu tạo thạch học của nền cơ bản 
và tầng phủ lòng sông, vai đập, tính chất nứt nẻ và độ thấm của đất đá nền móng và 
vai đậpĐối với công trình dự kiến xây dựng đợt đầu trong quy hoạch , công tác 
khảo sát địa chất phải đánh giá được cường độ chịu lực của đất đá. 
 Công tác đo đạc và khảo sát địa chất thủy văn có nhiệm vụ đánh giá chung những 
tổn thất về thấm trong vùng đầu mối công trình , đối với những hồ lớn cũng cần xem 
xét khả năng mất nước sang lưu vực khác qua hai bên bờ hồ. 
nhieu.dcct@gmail.com
Bài giảng Thủy điện 1 
Bộ môn Công trình Thủy, Khoa XD Thủy lợi-Thủy điện 102 
 Ngoài ra công tác khảo sát thăm dò địa chất cho giai đoạn quy hoạch cũng phải 
cung cấp số liệu vè tình hình trữ lượng của vật liệu xây dựng cho các công trình được 
nghiên cứu. Kinh nghiệm thực tế cho thấy chỉ khi nào trữ lượng vật liệu xây dựng ( 
đất đá, sỏi, cát) gấp 2,3 lần khối lượng yêu cầu thì mới coi là đủ đáp ứng cho việc 
khai thác và sử dụng sau này. 
III. Tài liệu khí tượng thủy văn 
Các tài liệu khí tượng thủy văn sẽ cung cấp những số liệu đặc trưng cho các quy luật 
về các yếu tố khí tượng thủy văn, làm rõ các chế độ thuỷ văn và khí tượng để phục vụ 
cho tính toán công trình và cân bằng thủy lợi trong quy hoạch. 
 Các tài liệu về khí tượng phải bao gồm các trị số bình quân nhiều năm, cực đại, 
cực tiểu của các yếu tố: nhiệt độ không khí, mưa, bốc hơi, gió,v.v 
 Các tài liệu thủy văn phải bao gồm các yếu tố sau đây: các đặc trưng về dòng 
chảy, chế độ dòng chảy (mực nước, lưu lượng, tổng lượng dòng chảy), đặc trưng về 
dòng chảy rắn, chế độ nước ngầm,v.v 
IV.Tài liệu về dân sinh kinh tế. 
Các tài liệu về dân sinh kinh tế phải nêu rõ được hiện trạng và phương hướng phát 
triển của nền kinh tế quốc dân trong vùng hưởng lợi của các công trình trong quy 
hoạch. 
 Phải xác định được ít nhất là 2 mức phát triển kinh tế làm mốc cho việc tính toán 
thiết kế công trình, phải nêu rõ được yêu cầu về cung cấp đảm bảo nước, điện cho các 
ngành kinh tế quốc dân theo quy mô phát triển chúng. 
Riêng về năng lượng, tài liệu kinh tế phải nêu được yêu cầu chung về điện năng 
xuất phát từ kế hoạch phát triển của các ngành trong nền kinh tế quốc dân, nhịp độ 
phát triển của các nhà máy nhiệt điện và thủy điện. 
Phải phân tích đánh giá các tài nguyên thiên nhiên, khả năng và triển vọng khai 
thác chúng, khả năng về nguồn lao động để phục vụ cho việc xây dựng công trình và 
phát triển công nông nghiệp trong vùng. 
Phải phối hợp với các ngành của nhà nước nghiên cứu về ý nghĩa tạo vùng dân cư, 
kinh tế liên quan đến việc thực hiện quy hoạch khai thác thủy năng, dự kiến tình hình 
phát triển dân số trong vùng hưởng lợi. 
Phải đánh giá tổn thất ngập lụt, đền bù ngập lụt vùng hồ. 
Trong quá trình lập quy hoạch khai thác thủy năng, nếu có những số liệu mới về 
các tài liệu cơ bản nói trên cần phải được bổ sung và hoàn chỉnh lại cho quy hoạch 
được chính xác và hợp lý. 
nhieu.dcct@gmail.com