Đề tài Xây dựng hồ chứa thuộc huyện Thường Xuân tỉnh Thanh Hóa (kèm bản vẽ)

Chương 1.Giới thiệu chung Vị trí công trình Địa điểm xây dựng hồ chứa thuộc huyện Thường Xuân tỉnh Thanh Hoá. Công trình đầu mối được xây dựng trên sông Chu thuộc xã Xuân Mỹ có toạ độ địa lý vào khoảng 105o17’ kinh độ Đông, 19o53’ vĩ độ Bắc và cách thành phố Thanh Hoá khoảng 70km về phía Đông Nam. Vị trí công trình đầu mối được trình bày ở 2 bản vẽ sau. Nhiệm vụ công trình - Cắt giảm lũ bảo vệ hạ lưu: với lũ thiết kế bảo vệ hạ lưu P = 0,6%, đảm bảo cho mực nước sông Chu tại Xuân Khánh (huyện Thọ Xuân) không vượt quá 13,71m (lũ max1962). - Cấp nước sinh hoạt và công nghiệp với lưu lượng Q = 7,715m3/s. - Tạo nguồn nước tưới ổn định cho 86,862ha. - Phát điện với công suất lắp máy Nlm= (88-97)MW. - Bổ sung nước mùa kiệt cho hạ lưu sông Mã với lưu lượng Q = 30,42m3/s để độ mặn tại Hàm Rồng không vượt quá S = 1o/oo . - Vùng xây dựng công trình là vùng kinh tế, chính trị lớn nhất tỉnh với thành phố tỉnh lỵ Thanh Hoá, các khu công nghiệp Nghi Sơn, Mục Sơn; các vùng sản xuất lương thực lớn như vùng hệ thống tưới Nam sông Chu, hệ thống Nam sông Mã …; nơi có hệ thống đường bộ và đường sắt xuyên Việt đi qua. Do vậy, ngoài nhiệm vụ cấp nước, phát điện và bảo vệ môi trường, nhiệm vụ hàng đầu của hồ chứa Cửa Đạt là chống lũ, tạo điều kiện ổn định phát triển sản xuất cho khu vực. Quy mô, kết cấu hạng mục công trình Các công trình liên quan và phụ trợ Đầu mối hồ chứa có 3 cụm công trình chính: cụm công trình đầu mối đập chính Cửa Đạt, cụm đầu mối Dốc Cáy, cụm đầu mối Hón Can. Cụm công trình đầu mối Cửa Đạt gồm các hạng mục chủ yếu đập chính, tràn xả lũ, tuynel dẫn dòng và kết hợp xả lũ thi công, cầu qua sông và các hạng mục công trình chủ yếu khác như trạm biến áp, khu nhà ở ... Cụm đầu mối Dốc Cáy gồm đập phụ, tuynel lấy nước, kênh dẫn vào ra. Cụm đầu mối Hón Can có đập phụ và đường Hón Can - Cửa Đạt. Quy mô công trình (theo quyết định đầu tư) a) Hồ chứa : - Diện tích lưu vực 5708 km2 - Mực nước lớn nhất thiết kế p = 0,1% 120,27 m - Mực nước lớn nhất kiểm tra p = 0,01% 122,80 m - Mực nước phát điện sau lũ 110 m - M ực nước dâng bình thường 113,30 m - Diện tích hồ(với MNDBT) 32,90 km2 - Mực nước chết 75 m - Dung tích chết(Wc) 294.106 m3 - Dung tích hữu ích(Whi) 1070,8.106 m3 - Dung tích phòng lũ 300.106 m3 b) Đập chính - Loại đập Đập đá đổ - Cao độ đỉnh đập 122,7 m - Cao độ đỉnh tường chắn sóng 123,53 m - Chiều cao đập lớn nhất 103 m - Chiều dài đập lớn nhất 740 m c) Các công trình phụ : - Đập phụ Hón Can : cao 32,5m; dài 150 m. - Đập phụ Dốc Cáy: cao 18m, dài 180 m. - Nhà máy thuỷ điện công suất Nlm = 2x48500 kW. - Đường dây truyền tải điện 110KV dài 70m. - Đường dây phục vụ cho công tác thi công và đường quản lý. Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình Điều kiện địa hình Khu vực hồ chứa Địa hình Lòng hồ được hình thành từ lũng sông Chu và chủ lưu của nó là sông Khao. Đặc điểm chung là địa hình có dạng ống, hai bên bờ là núi cao, thung lũng hẹp.Từ ngã ba Chu-Khao trở lên thượng lưu hồ chia làm hai nhánh chạy dọc theo sông. Nhánh Chu dài trên 60km, nhánh Khao dài 12km. Hồ có chiều rộng trung bình khoảng 200-400m. Từ ngã ba trở về tuyến đập, hồ mở rộng hơn nhưng chiều rộng lớn nhất chỉ khoảng 2km, nhỏ nhất khoảng 1km. Hai bên bờ hồ là núi cao và có xu thế thấp dần về phía hạ du. Từ Cửa Khao trở lên, núi cao ăn ra mép sông,bờ hồ là vách dốc đứng của những đỉnh cao như Bù Chò(1563m), Bù Đồn (834m). Từ Cửa Khao trở xuống sát sông là những đồi đỉnh tròn, cao độ khoảng 100-200m, tiếp sau là những dãy núi cao nhưng không liên tục như Bù Me (703m)…, địa hình bị phân cách mạnh. Trong lòng hồ hầu như không có đảo. Đáy hồ gần vùng đập chính có cao độ từ +30 (lòng sông) đến +50m (thềm sông).Từ cao độ này trở lên là bắt đầu mái dốc bờ hồ. Phân cách giữa hồ với lưu vực sông Âm là dãy núi cao, điểm thấp nhất tại yên ngựa Dốc Cáy có cao độ đất tự nhiên +105m và sẽ có đập phụ Dốc Cáy. Phân cách hồ với lưu vực sông Đạt là yên ngựa Hón Can với cao độ tự nhiên là +100m, tại đây sẽ có đập phụ Hón Can. Địa mạo - Vùng có địa hình núi cao là vùng bị phá huỷ mạnh do quá trình xâm thực bào mòn phát triển tạo nên dạng địa hình bị phân cách mạnh. Hầu hết các thung lũng suối đều có dạng chữ V, có sườn dốc kéo dài với độ dốc lên đến (30-40)0, có chỗ thành vách dựng đứng. Dạng này chủ yếu phát triển trong vùng tạo thành đá mác ma xâm nhập phun trào. Hiện tại hiện tượng sạt lở ít xảy ra. Tuy nhiên, cần phải xem xét ảnh hưởng của sự thay đổi mực nước ngầm khi hồ chứa nước. Vùng địa hình đồi núi thấp là vùng thuộc dạng đồi trước núi, phát triển trên các cấu trúc địa chất không đồng nhất. Các dãy đồi này chủ yếu phát triển ở vùng lòng hồ từ cửa Khao về hạ du. Hầu hết các dạng đồi đều có dạng bát úp, cao độ từ 150-200m, sườn thoải 15-20 độ. Phần lớn địa hình dạng này phát triển trên cuội kết, cát kết, sét kết, sét vôi hệ tầng Đồng Trầu; cát kết dạng quăczit, phiến silic, bột kết vv… hệ tầng sông Cả và đá phun trào riolit hệ tầng Mường Hinh. Trên các cấu trúc này, địa hình mang tính đa dạng tuỳ thuộc vào loại đá nền: dạng bát úp phát triển trên vùng đá gốc kém cứng chắc, còn dạng kéo dải có ở những nơi đá có cấu tạo đồng nhất và ổn định. Ở vùng địa hình này, suối nhỏ và các khe rạch phát triển khá dày đặc, chia cắt bề mặt địa hình tự nhiên thành những chỏm riêng biệt. Các dòng suối quanh co ít dốc. - Thấp hơn nữa là dạng địa hình bãi bồi và thềm sông. Đây là những dài bồi tích kéo dài vài trăm mét đến hành km, rộng từ vài chục đến vài trăm mét. Bãi bồi thấp thường nằm ở ven sông hoặc là các đồi cát ở giữa lòng sông có cao độ tương đối từ 0-2m, bãi bồi cao 2-3m so với mực nước sông mùa khô, bề mặt khá bằng phẳng, hơi nghiêng thoải ra phía bờ sông. Các bãi này thường thay đổi theo mùa. Khu vực đầu mối đập chính Cửa Đạt và vùng lân cận - Vùng tuyến chọn (tuyến III) để xây dựng công trình bắt đầu từ điểm lũng sông thu hẹp ở hạ lưu làng Nhân kéo dài đến ngã ba sông Đạt. Tại đây đổi hướng từ ĐB-TN sang TN-ĐB, sau đó đi theo hướng B-N rồi lại chuyển về TB-ĐN và gặp sông Đạt tại Cửa Đạt. Đoạn đầu với chiều dài khoảng 500m lũng sông hẹp, là nơi dự kiến sẽ đặt tuyến đập chính. Đoạn sau lũng sông mở rộng dần ra, là nơi dự kiến bố trí tổng mặt bằng xây dựng công trình khu bờ trái. Địa hình khu vực có hai dạng: - Địa hình bào mòn núi cao hình thành từ cao độ +50m trở lên: Bên bờ trái đoạn 500m đầu là núi cao trên 200m kéo dài về phía đông. Tiếp đó núi thoải đần thành những đồi nhỏ, mở rộng dần theo triền sông. Địa hình khu vực này bị các khe suối chia cắt. Cao độ đất tự nhiên biến đổi từ 30-50m. Bên bờ phải đoạn 500m đầu là đồi thấp với độ cao từ 200m trở xuống, nối với dãy núi cao ở phía tây. Địa hình đoạn này bị hai con suối nhỏ ở phía bắc và phái nam chia cắt, tạo thành yên ngựa lớn có cao độ đất tự nhiên từ 180-170m. Đây là những vị trí có thể xem xét đặt công trình xả. Đoạn tiếp theo, sườn đồi kéo dài sát bờ sông. Cao độ mặt đất tự nhiên thấp dần từ 150-50m. Tiếp đó là vùng đồi bát úp mở rộng về phía tây đến bờ sông Đạt. Đây là nơi dự kiến sẽ bố trí tổng mặt bằng thi công cho khu bờ phải. Hầu hết các đồi núi ở khu vực này được bao phủ bởi hệ thống rừng trồng, trong đó chủ yếu là cây keo. Riêng các đồi thấp ở phía hạ du đã được khai phá thành đất thổ cư, lập thành làng trại ở hai bên bờ sông. - Vùng địa hình tích tụ chủ yếu là bãi bồi, thềm bậc một và bậc hai: Vị trí của các vùng thềm sông thay đổi theo hướng chảy của dòng sông. Từ thượng du về có các vùng thềm chính như sau: (1) Thềm bậc hai vùng lang Nhân nằm bên bờ trái, cao độ tự nhiên 40-50m, dưới đó là thềm bậc một gồm bãi cát sỏi hỗn hợp ven sông, cao độ tự nhiên từ 20-40m. (2) Thềm bậc hai bên bờ trái, kéo dài trên 400m suốt khu vực dự kiến bố trí tuyến đập. Thềm có hình trăng khuyết, chiều rộng lờn nhất khoảng 200m. Địa hình khu vực khá bằng phẳng, cao độ tự nhiên 30-45m. (3) Tiếp theo sông đổi dòng sang bờ phải, bên bờ trái xuất hiện thềm bậc một là bãi cát cuội sỏi hỗn hợp với chiều dài khoảng 200m, rộng 100m. Tại những nơi sông chảy sát vào núi thềm sông biến mất và có đá lộ xuất hiện bên bờ và cả ở giữa lòng sông. Tại đây bờ sông rất dốc, có nơi gần như dựng đứng. Trên các thềm sông bậc hai do đất màu mỡ nên được nhân dân khai phá trồng lúa hoặc làm đất thổ cư. Điều kiện khí hậu, thuỷ văn và đặc trưng dòng chảy Khí hậu Thanh Hoá mang đặc điểm khí hậu của vùng đồng bằng Bắc Bộ, song càng về phía Nam càng thể hiện những đặc tính khí hậu của vùng Bắc Trung Bộ. Khí hậu được chia làm hai mùa: mùa đông khô lạnh và mua hè nóng ẩm, thể hiện ở các đặc trưng khí hậu sau: Mưa Lượng mưa trung bình nhiều năm (TBNN) trên lãnh thổ tỉnh Thanh Hoá khoảng 1635mm, xấp xỉ với giá trị trung bình trong toàn quốc, song phân bố không đều. Lưu vực sông Chu có lượng mưa dồi dào từ 1800-2350mm. Vùng đồng bằng hạ du tỉnh Thanh Hoá có lượng mưa năm thấp hơn từ 1600-1800mm. Tài liệu mưa lựu vực sông Chu cho thấy lượng mưa năm biến đổi khá mạnh từ thượng nguồn về hạ lưu: vùng thuộc lãnh thổ Lào bị bao bởi các dãy núi cao biên giới và dãy núi phân lưu giữa sông Chu với sông Cả tạo thành một lòng chảo lớn bị khuất gió, lượng mưa năm chỉ đạt khoảng 1400mm, (Sầm Nưa, Xầm Tơ, Mường Soi). Xuống tới biên giới Lào- Việt lượng mưa tăng dần, từ Mường Hinh tới Bái Thượng do hướng núi xoè ra đón gió mùa Đông Nam nên lượng mưa tăng đáng kể, Mường Hinh 1900mm, Bất Mọt, Lang Chánh trên 2000mm, Cửa Đạt 2353mm, sau đó giảm dần: Bái Thượng 1945mm, Xuân Khánh 1658mm, Giàng 1684mm và Thanh Hoá 1731mm. Về thời gian mưa của các tháng trong năm, tài liệu thống kê số ngày mưa bình quân các tháng trong năm (bảng 1.1) cho thấy, các tháng từ V đến tháng X là các tháng có số ngày mưa với lượng mưa lớn hơn 5mm/ngày nhiều hơn cả. Bảng 1.1. Số ngày mưa trung bình các tháng trong năm trạm Bái Thượng (mm) cấp mưa  I  II  III  IV  V  VI  VII  VIII  IX  X  XI  XII   5 - 10  0,9  0,7  1,2  1,4  2,5  2,0  3,3  2,7  2,1  1,3  1,3  0,9   10 - 20  0,5  0,1  0,3  1,4  1,4  3,0  1,8  2,5  2,5  2,5  1,8  0,6   20 – 25  0,1  0  0  1,3  3,2  2,3  2,7  3,9  2,7  2,9  0,7  0   50 – 100  0,1  0,1  0  0,3  1,2  1,3  1,0  1,6  0,9  1,6  0,2  0   100–150  0  0  0  0  0,1  0,1  0  0  0,8  0,2  0  0   > 150  0  0  0  0  0  0  0  0  0,3  0,2  0,1  0   Cộng  1,6  0,9  1,5  4,4  8,4  8,7  8,8  10,7  9,3  8,7  4,1  1,5   Về lượng mưa lớn nhất, tài liệu quan trắc cho thấy có thể chia lưu cực sông Mã thành 3 vùng có mưa 1 ngày lớn nhất là: 1) Vùng Sơn La – Lai Châu có lượng mưa một ngày max là 200 ~ 300mm. 2) Vùng Hoà Bình và vùng núi Nghệ An – Thanh Hoá và sông Chu từ bái Thượng trở len 300 ~ 500mm: Bái thượng 315mm (1963) 3) Vùng đồng bằng và trung du Thanh Hoá có mưa một ngày max là 500 ~ 800mm (Đông Sơn 731mm – ngày 24/IX/1963; Ngọc Lạc 758mm – ngày 21/IX/1975; Lang Chánh 735mm – ngày 14/IX/1966). 4) Chế độ nhiệt, nắng, bức xạ trên lưu vực chia làm hai mùa: mùa hè và mùa đông. Mùa hè từ tháng IV – X thời tiết nóng ẩm, nhiệt độ cao, số giờ chiếu sáng và bức xạ tổng cộng lớn. Nhiệt độ cao nhất thường xuất hiện vào tháng VII, tại Thanh Hoá 420C (VII/1910), Như Xuân 41,70C (11/V/1966), Bái Thượng 41,50C. Mùa đông từ tháng XI – III thời tiết hô lạnh, nhiệt độ giảm nhanh, số giờ chiếu sáng và bức xạ tổng cộng thấp. Nhiệt độ thấp nhất thường xuất hiện vào tháng I. Nhiệt độ tối thấp đo được trong tháng I tại một số trạm như sau: Bái thượng 2,60C (2/I/1974), Thanh hoá 5,40C (I/1932). Nhiệt độ trung bình tháng của các trạm đại biểu trên lưu vực sông Chu có dạng một đỉnh lớn nhất vào tháng VII và thấp nhất vào tháng I. Bảng 1.2. Phân bố số giờ nắng và bức xạ tổng cộng các tháng trong năm Tháng  I  II  III  IV  V  VI  VII  VIII  IX  X  XI  XII  Năm   Số giờ nắng  84,2  49,9  56,9  109,4  200,4  190,3  211,9  174,2  169,4  171,7  130,3  129,3  1677,9   Bức xạ TC  5,8  5,3  6,3  8,9  14,4  14,2  15,6  13,6  11,8  9,6  8,1  8  121,6   Chế độ ẩm Độ ẩm tương đối của không khí trên lưu vực phân bố trong năm có dạng hai đỉnh và hai chân. Đỉnh lớn thứ nhất xuất hiện vào tháng III-IV, đỉnh thứ hai xuất hiện vào tháng VIII. Chân thấp nhất xuất hiện vào tháng VI-VII và XI-XII. Thuỷ văn Chế độ dòng chảy trên sông suối Chế độ dòng chảy các sông suối trong khu vực chia làm hai mùa rõ rệt: mùa lũ và mùa kiệt. Trên sông Mã, mùa lũ kéo dài từ tháng VI-X, chiếm trên 73-74% lượng nước cả năm; mùa kiệt từ tháng XI-V. Trên sông Chu mùa lũ kéo dài từ tháng VII-X, chiếm từ 63-73%, mùa cạn từ tháng XI-VI. Ba tháng có lượng dòng chảy lớn nhất là các tháng VII-IX chiếm 52-60%. Tháng có lượng dòng chảy lớn nhất muộn hơn so với sông Mã 1 tháng, vào tháng IX, chiếm từ 20-24% tổng lượng dòng chảy năm. Bảng 1.3. Quan hệ giữa lưu lượng và mực nước Z(m)  27.9  28.4  28.9  29.4  29.9  30.4  30.9  31.4  31.9  32.4  32.9  33.4   Q(m3/s)  25.9  57.2  103  163  240  334  447  577  730  915  1124  1351   Z(m)  33.9  34.4  34.9  35.4  35.9  36.4  36.9  37.4  37.9  38.4  38.9  39.4   Q(m3/s)  1596  1859  2147  2453  2780  3130  3500  3891  4306  4733  5174  5637  
Bảng 1.4. Quan hệ giữa mực nước và tổng lượng nước của hồ Z(m)  22  25  30  40  50  60  70  80  90  100  110   W(106m3)  0  0.93  5.21  27.1  67.84  132.7  230.75  368.14  549.99  781.83  1065.4  
Dòng chảy năm Dòng chảy năm và phân phối dòng chảy trung bình tháng trong năm của một số trạm trên lưu vực sông Mã, sông Chu thuộc tỉnh Thanh Hoá như ở bảng 1.5. Bảng 1.5. Dòng chảy trung bình tháng các trạm thuộc lưu vực sông Mã (m3/s) Trạm  F(km2)  I  II  III  IV  V  VI  VII  VIII  IX  X  XI  XII  TB   Cẩm Thuỷ  17500  140  118  105  111  161  354  578  814  777  433  252  172  334   Mường Hinh  5330  41,8  33,6  28,8  29,5  40,2  80,9  114  189  237  162  89,5  57,1  92,1   Cửa Đạt  6240  55,1  44,5  40,4  43,0  76,3  124  156  232  292  262  126  72,6  128   Xuân Khánh  7680  32,5  19,1  13,6  17,0  51,8  124  156  296  471  286  155  60,3  140   Xuân Thượng  53,6  0,381  0,309  0,281  0,293  0,840  1,09  1,34  2,49  5,29  4,69  1,37  0,521  1,57   Xuân Cao  12,0  0,154  0,120  0,092  0,097  0,230  0,310  0,280  0,549  0,966  0,884  0,39  0,206  0,359   Lang Chánh  331  5,62  4,73  4,19  4,6  7,72  13,0  17,7  26,2  34,6  25,6  15,9  7,83  14,0   Sự phân bố dòng chảy năm trên lưu vực sông Chu phụ thuộc vào phân bố mưa và các nhân tố mặt đệm, địa chất, thổ nhưỡng của lưu vực... Vùng thượng nguồn sông Chu lượng dòng chảy tương đối nhỏ, tại Văng Sek (Lào) Mo = 13,3 l/s.km2. Sau khi chảy qua biên giới Lào-Việt, lượng dòng chảy tăng lên rõ rệt, tới Mường Hinh Mo = 17,3 l/s.km2. Từ Mường Hinh xuống Bái Thượng do địa hình thuận lợi, tạo điều kiện cho gió mùa Đông Nam xâm nhập dễ dàng nên lượng mưa tăng lên đáng kể và lượng dòng chảy cũng tăng tương ứng, tại trạm Cửa Đạt Mo = 20,5l/s.km2. Đặc biệt vùng mưa lớn giữa Cửa Đạt-Mường hinh và lưu vực sông Âm có lượng dòng chảy dồi dào hơn cả, Mo =35 đến trên 40 l/s.km2. Nhánh sông Đằng nằm phía phải lưu vực cũng có Mo trên dưới 30 l/skm2. Dòng chảy kiệt Dòng chảy kiệt xảy ra vào thời kỳ ít mưa trong năm. Lưu vực sông Mã, mùa kiệt kéo dài 7 tháng từ tháng XI-V. Trên lưu vực sông Chu mùa cạn kéo dài 8 tháng, từ tháng XI-VI năm sau. Lượng dòng chảy mùa này chỉ chiếm 20-35% lượng dòng chảy năm. Nhìn chung mùa kiệt có thể chia làm 3 thời kỳ: thời kỳ đầu kéo dài 2 tháng (X-XI), thời kỳ giữa kéo dài khoảng 4 tháng (I-IV), thời kỳ cuối kéo dài 2 tháng (V-VI). Thời kỳ đầu và cuối có thể coi là thời kỳ chuyển tiếp giữa các mùa, thời kỳ giữa kiệt nhất trong năm thường từ tháng I-IV. Tỷ lệ phân phối trung bình lượng dòng chảy các tháng mùa cạn so với lượng dòng chảy năm tại một số trạm thuỷ văn trên sông Mã và sông Chu như bảng 1.4. Bảng 1.6. Tỷ lệ % trung bình lượng dòng chảy các tháng mùa cạn so với lượng dòng chảy năm tại một số trạm thuỷ văn trên sông Mã và sông Chu Trạm  XI  XII  I  II  III  IV  V  VI   Mường Hinh   5  4  3  2,6  3  4  8   Cửa Đạt   5  4  3  2,7  3  4  7   Xuân Khánh   4  2  1  1  1  3  8   Xã Là  6  4  4  3  2,7  3  4    Cẩm Thuỷ  6  4  4  3  2,6  3  4    Trên cả 2 sông Mã và Chu, ba tháng liên tục kiệt nhất II, III, IV. Lượng dòng chảy mùa kiệt tại Xuân Khánh giảm xuống thấp nhất là do dòng chảy trên sông Chu đã bị chuyển vào hệ thống thuỷ nông sông Chu từ đập dâng Bái Thượng. Dòng chảy lũ: Lũ lớn nhất năm trên sông Mã thường xuất hiện vào tháng VIII hoặc tháng IX với tần suất 31%, trong khi đó, lũ lớn nhất trên sông Chu thường xuất hiện vào tháng IX, tần suất 41,5% (xem bảng 1.5) Bảng 1.7. Tần suất xuất hiện lũ lớn nhất năm (%) Trạm  Sông  V  VI  VII  VIII  IX  X  XI   Xã Là  Mã  2,6  10,5  23,7  47,7  15,8     Cẩm Thuỷ  Mã    21,4  31,0  31,0  14,3  2,38   Cửa Đạt  Chu  2,4  0  4,9  19,5  41,5  24,4  7,3   Trên sông Chu (tại Xuân Khánh) và trên sông Mã (tại Cẩm Thủy), cường suất mực nước lũ bình quân khoảng từ 15-20 cm/h, cao nhất đạt tới 80-100 cm/h. Lũ lịch sử đã quan trắc và điều tra được trên sông Chu: Trận lũ ngày 29-IX-1962 tại Cửa Đạt 38,14m, Xuân Khánh 14,71m. Đây là trận lũ lớn nhất trên sông Chu song lại gặp trận lũ thứ 8 trên sông Mã nên tổ hợp lũ ở hạ du không bất lợi. Trận lũ tháng IX-1980 là trận lũ lớn thứ hai tại Xuân Khánh trên sông Chu gặp trận lũ lớn thứ 6 trên sông Mã tại Cẩm Thuỷ gây bất lợi nhất cho hạ lưu trong vòng 40 năm trở lại đây,mực nước tại Giàng là 7,18m. Trận lũ tháng IX-1973 xảy ra đồng thời giữa hai sông, giữa lũ lớn thứ 3 trên sông Mã gặp lũ số 4 sông Chu cũng rất bất lợi cho hạ du. Đường quá trình lũ thiết kế P = 1% , P = 2% và P = 5% tại tuyến đập: Mô hình lũ lớn và đặc biệt lớn tại trạm thuỷ văn Cửa Đạt: Trong chuỗi số liệu dòng chảy lũ của trạm thuỷ văn Cửa Đạt 41 năm (1962-2002) chọn được 4 trận lũ lớn là các trận lũ: Trận lũ 28/IX đến 4/X/1962: Qmax = 8130m3/s; W5ngàymax = 978,5
m3. Trận lũ 25/VIII đến 4/IX/1973: Qmax=4102m3/s; W5ngàymax=880,9
m3 Trận lũ 16/IX đến 26/X/1980: Qmax=7132 m3/s; W5ngàymax=794,2
m3 Trận lũ 13/X đến 23/X/1988: Qmax=4120 m3/s; W5ngàymax=860,8
m3 Bốn trận lũ đã lựa chọn ở trên đại biểu cho quá trình hình thành lũ trên lưu vực,có đỉnh lũ và lượng lũ lớn, bao gồm cả những trận lũ đơn (1962, 1980) và lũ kép (1973, 1988). Sử dụng 4 mô hình lũ đại biểu để thu phóng ra mô hình lũ thiết kế tại tuyến đập theo phương pháp thu phóng phân ra lũ chính phụ cùng tần suất để thu phóng từ mô hình trận lũ điển hình sang mô hình lũ thiết kế P=1%, P=2%, P=5% theo các hệ số thu phóng tính bởi công thức dưới đây: Từ kết quả đã được lựa chọn về các đặc trưng lưu lượng đỉnh lũ, lượng lũ các thời đoạn tại tuyến đập và các đặc trưng tương ứng của mô hình trận lũ điển hình 1962, tính được các hệ số thu phóng ở bảng 1.6: Bảng 1.8. Đường quá trình lũ thiết kế tại tuyến đập (m3/s; 106 m3)  Đặc trưng  Qmax  W1ngàymax  W3ngàymax  W5ngàymax   Mô hình lũ điển hình 1962  Mô hình lũ điển hình  8130  470,5  831,9  978,5    - Lũ thiết kế P=2% - Hệ số thu phóng  6660 0,819  423 0,899  764 0,918  974 0,995    - Lũ thiết kế P=5% - Hệ số thu phóng,  5050 0,621  318 0,676  594 0,714  760 0,777   Điều kiện địa chất, địa chất thuỷ văn Địa chất Kết quả nghiên cứu tổng hợp các biện pháp khảo sát cho thấy đại tầng khu vực tuyến đập bao gồm tầng phủ và đá gốc với các lớp theo thứ tự từ trên xuống dưới như sau: (1) Tầng phủ Lớp 1: Hỗn hợp cuội, sỏi, cát, đá tảng lòng sông. Đá và cuội sỏi có thành phần chính là magma, thạch anh, quaczit phong hoá nhẹ, tròn cạnh, cứng chắc, dày 2-4m. Nguồn gốc bồi tích hiện đại lòng sông. Chiều dày 2-4m. Nguồn gốc bồi tích hiện đại lòng sông. Lớp 1a: Hỗn hợp cuội, sỏi, đá tảng lẫn á sét. Đá và cuội sỏi có thành phần chủ yếu như ở lớp 1, dày 2-4m. Nguồn gốc bồi tích hiện đại lòng sông. Lớp 2a: Đất á sét nặng – sét, đôi chỗ kẹp các lớp mỏng á sét trung, trạng thái nửa cứng- cứng, đôi chỗ dẻo cứng, chặt vừa. Chiều dày lớp thay đổi từ 4-6m, có chỗ tới 13m. Phân bố ở hai bên thềm sông. Nguồn gốc bồi tích thềm bậc I. Lớp 2b: Đất á sét nhẹ - á cát, đôi chỗ chứa ít sỏi nhỏ, trạng thái nửa cứng - cứng, đôi chỗ dẻo cứng. Chiều dày lớp thay đổi 4-7m, có chỗ tới 9m. Phân bổ hai bên thềm sông. Nguồn gốc bồi tích thềm bậc I. Lớp 2c: Cuội sỏi lẫn ít đất. Cuội sỏi có thành phần chủ yếu là thạch anh, quăczit tròn cạnh cứng chắc, chiều dày thay đổi 4-6m. Nguồn gốc bồi tích thềm bậc I. Lớp 4a: Đất á sét nặng – sét lẫn ít dăm sạn (khoảng 5-20%), đôi chỗ chứa tảng lăn kích thước trung bình 20-30cm, có tới một vài mét. Đất ở trạng thái cứng - nửa cứng là chủ yếu, chặt vừa. Phân bố ở hai bên sườn núi, chiều dày trung bình từ 2-5m. Lớp 4b: Đất á sét nhẹ- trung chứa nhiều dăm sạn, đôi chỗ chứa tảng lăn kích thước trung bình 20-30cm, có chỗ tới một vài mét. Phân bố ở hai bên sường núi. Chiều dáy lớp trung bình từ 2-5m. Các lớp 4a và 4b có vận tốc tốc truyền sóng dao động 350-800m/s. Nguồn gốc pha tàn tích không phân chia. (2) Đá gốc Trong khu vực đập chính Cửa Đạt đá gốc bao gồm đá trầm tích của phân hệ tầng Đồng Trầu dưới, đá biến chất của phân hệ tầng sông Cả trên và granit của phức hệ Bản Muồng pha 1. Đá trầm tích của phân hệ tầng Đồng Trầu dưới. Đá biến chất của phân hệ tầng sông Cả trên. Khối magma xâm nhập-granit thuộc phức hệ Bản Muồng. Các đới phong hoá Việc đánh giá mức độ phong hoá của đá gốc theo chiều sâu chủ yếu dựa vào kết quả khoan, đào rãnh thăm dò có kết hợp tham khảo tài liệu đo địa vật lý. Tại khu vực Cửa Đạt, ranh giới giữa đới phong hoá mạnh và phong hoá vừa được xác định tương đối rõ ràng trong khi đó ranh giới giữa phong hoá hoàn toàn và phong hoá mạnh hoặc nhẹ-tươi lại chỉ là tương đối, nhất là đối với cát kết, bột kết xen kẹp. Bao gồm các đới phong hoá: Đới phong hoá hoàn toàn. Đới phong hoá mạnh. Đá phong hoá vừa. Đá phong hoá nhẹ. Đá tươi. Địa chất thuỷ văn Mực nước ngầm Kết quả khảo sát cho thấy mực nước ngầm ở thềm sông thường xấp xỉ mực nước sông, còn ở hai vai vào mùa khô nước ngầm thường nằm sâu 20-30cm, càng lên cao càng thấp hơn nhiều. Mực nước ngầm tại vị trí tiếp giáp với vai đập ở cao trình +70 đến +100m, thấp hơn mực nước dâng bình thường dự kiến chọn (+110m). Trong tầng phủ, hệ số thấm dao động từ 2.10-5 đến 1.10-3 cm/s tuỳ theo tính chất đất, còn trong đá gốc lượng mất nước phụ thuộc vào mức độ nứt nẻ và dao động trong khoảng từ 0,01 đến 1,2 l/ph.m. Nhìn chung đá ở lòng sông có lượng mất nước đơn vị thấp hơn so với ở hai vai. Tại một số đới phá huỷ lượng mất nước đơn vị thường lớn, có chỗ đạt tới 0,92 l/ph.m (hố CĐ4) hoặc 2.10-5 cm/s (hố CĐ6). Hệ số thấm và lượng mất nước đơn vị qua các lớp nham thạch nền công trình được xác định trên cơ sở kết quả thí nghiệm địa chất thuỷ văn. Tính chất của nước ngầm Theo kết quả thí nghiệm phân tích thành phần hoá học, nước sông và nước ngầm chủ yếu có tên là bicacbonat clorua Natri Canxi. Theo quy trình thiết kế các dấu hiệu và tiêu chuẩn ăn mòn của nước môi trường đối với kết cấu bê tông và bê tông cốt thép QTXD-59-73, tất cả các mẫu thí nghiệm nước ngầm và nước sông đều cho kết quả có tính ăn mòn khử kiềm đối với các kết cấu bê tông có chiều dày
2,5m trong điều kiện chịu áp lực cột nước. Trong số 21 mẫu thí nghiệm có 2 mẫu cho kết quả có tính ăn mòn cacbonic. Điều kiện dân sinh, kinh tế khu vực Dân số và lao động Dân số Tính đến năm 1995 dân số tỉnh Thanh Hoá có 3.447.510 người; Riêng trong vùng hưởng lợi có số dân như sau: Vùng nam sông Chu: 1.156.228 người.