TVCT c5
1
Chương V: ĐIỀU TIẾT DÒNG
CHẢY BẰNG HỒ CHỨA
ĐIỀU TIẾT DÒNG CHẢY BẰNG HỒ CHỨA
1. Hồ chứa và điều tiết dòng chảy
2. Các loại tổn thất trong hồ chứa và
phương pháp xác định
3. Tần suất đảm bảo cấp nước
4. Tài liệu cơ bản dùng trong tính toán hồ
chứa
5. Tính toán điều tiết cấp nước
6. Tính toán điều tiết lũ
7. Biểu đồ điều phối và vận hành hồ chứa
1. Hồ chứa và điều tiết dòng chảy
a. Các yêu cầu về nước và phân loại
b. Điều tiết dòng chảy bằng hồ chứa
c. Phân loại điều tiết dòng chảy
d. Các thành phần dung tích và mực nước đặc
trưng của hồ chứa, Nguyên tắc lựa chọn
Các yêu cầu về nước và phân loại
1. Yêu cầuvề nướclànhững đòi hỏivề nướcchocáchoạt động
dân sinh kinh tế của con người.
2. Các đặctrưng để đánh giá:
Lượng
Chấtlượng
Động thái
Mức đảmbảo
3. Các yêu cầuvề cấpnước:
Yêu cầucấpnước
Yêu cầubảovệ
4. Các hộ dùng nước: những hộ có yêu cầucấpnước
Các hộ tiêu hao nước
Các hộ sử dụng nước
5. Các hộ có yêu cầubảovệ: các hộ có nhu cầu đượcbảovệ
các hiểmhọa do nước gây ra.
Các vùng ô nhiễmmôitrường do nướcgâyra
Vùng có yêu cầuphòngchống lũ, tiêu úng, ....
b. Điều tiết dòng chảy bằng hồ chứa
Điềutiết dòng chảy là tấtcả các tác động của con người
vào dòng chảytự nhiên nhằm phân phốilại dòng chảytự
nhiên theo thời gian, không gian cho phù hợpvớiyêucầu
dùng nước, sử dụng nước và phòng chống lũ lụt2
Biện pháp công trình:
Đê
Kè
Kho nước(hồ chứa)
Trạmbơm
Cống...
Biện pháp phi công trình:
Biệnphápnôngnghiệp:
bờ vùng bờ thửa, ruộng
bậc thang
Biện pháp lâm nghiệp:
trồng rừng
Các biệnpháp điềutiếtdòngchảy Điềutiết dòng chảybằng hồ chứa
Hồ chứalàbiện pháp công trình quan trọng nhất trong
hệ thống các công trình điềutiết.
Hồ chứacókhả năng làm thay đổisâusắcchếđộ dòng
chảy sông ngòi theo thời gian và không gian. Ngoài ra,
hồ chứa còn làm thay đổithế năng và động năng ở
những vị trí cụcbộ.
Hồ chứa và các công trình đầumối
1. Kho nước
2. Các công trình đầumối
Kho nước
Kho nướclànơitrữ nướcvới dung tích lớnnhỏ
khác nhau:
Bể chứanướckín: bể bằng kim loại, đá xây hoặc bê tông,
được đặt ở trên cao (các tháp nước), trên mặt đấthoặc
dướinước
Bể chứanướchở: đượcxâydựng trên mặt đấthoặcvừa
đào vừa đắp.
Kiểuhồ chứa: đượcxâydựng ngay trên các khe suối, trên
sông bằng các đậpchắn ngang sông
Hồ chứalàcôngtrìnhtrữ nướcnhântạo đượcxâydựng trên
các khe suối, trên sông bằng các đậpchắn ngang sông.
Chứcnăng chính củahồ chứalàlàm ổn định dòng chảybằng
cách điềutiếtkhả năng cấpnướccủa dòng chảytự nhiên
hoặcthỏamãncácyêucầuvề nước khác nhau củacáchộ
dùng nước.
Hå chøa ph¸t ®iÖn
Ghi chó:
(1) §Ëp ®Êt;
(2) §Ëp trμn bª t«ng; (3)
C¸c trô pin;
(4) H¹ l−u ®Ëp;
(5) Nhμ m¸y thñy ®iÖn;
(6) §−êng dÉn n−íc qua
c¸c tæ m¸y;
(7) Tuyec bin;
(8) M¸y ph¸t;
(9) CÇu trôc;
(10) th−îng l−u;
(11) C¸c cöa van x¶ lò;
(12) CÇu c«ng t¸c
Các công trình đầumối
2. Công trình lấynước: cống lấynước
(có áp; không áp)
3. Công trình tháo lũ: đậptràntự do,
cống ngầm, xi phông hoặckếthợp.
Các công trình tháo lũ có hai hình thức:
có cửa đóng mở hoặc không có cửa
đóng mở.
1. Đậpchắn3
Bài toán thiếtkế:
Biết quá trình nước đếnthiếtkế (Q~t)p
Biết quá trình nước dùng thiếtkế (q~t)p
Tìm dung tích hiệudụng củahồ chứaVh?
Bài toán vận hành
Biết quá trình nước đếnthiếtkế (Q~t)p
Biết dung tích hiệudụng củahồ chứaVh
Tìm quá trình nước dùng thiếtkế (q~t)p?
Bài toán tìm mức đảmbảocấpnước
Biết quá trình nước đến (Q~t)
Biết quá trình nước dùng (q~t)
Biết dung tích hiệudụng củahồ chứaVh
Tìm mức đảmbảocấpnướcP?
Nhiệm vụ tính toán điều tiết. c. Phân loại điềutiếtdòngchảy
Theo nhiệmvụ:
Điềutiếtphụcvụ nông nghiệp
Điềutiếtphụcvụ phát điện
Điềutiếtphụcvụ công nghiệp
Điềutiếtlợidụng tổng hợp...
Theo chu kỳđiềutiết:
Điềutiếtnăm
Điềutiếtnhiềunăm
Điềutiếttuần
Điềutiết ngày đêm
Các bài toán điềutiết đặcbiệt:
Điềutiếtlũ
Điềutiếtbổ sung
Điềutiếtbậc thang
...
d. Các thành phần dung tích và mựcnướccủa
hồ chứa
Sơ họamặtcắthồ chứa
Vc
Vhd
Vsc
Vkh
Vp
l
Hc
Hbt
Htl
Hsc
Hhl
H
1. Dung tích chếtvàmựcnướcchết
2. Dung tích hiệudụng và mựcnướcdângbìnhthường
3. Dung tích siêu cao và mựcnước siêu cao
4. Dung tích kếthợpvàmựcnướctrướclũ
1) Dung tích chếtvàmựcnướcchết
Dung tích chết(Vc): là phần dung tích dưới cùng củahồ
chứa không tham gia vào quá trình điềutiết dòng chảy, còn
gọi là dung tích lót đáy.
Mựcnướcchết(Hc): là giớihạntrêncủa dung tích chếtVc.
Hc và Vc có quan hệ với nhau theo quan hệđặctrưng địa
hình lòng hồ Z~V.
Nguyên tắclựachọn:
Chứa đựng toàn bộ bùn cát đếnhồ chứa trong thờigian
hoạt động củacôngtrìnhVc ≥ Vbl
Bảo đảm đầunướctướitự chảyHc ≥ Zcống=Zruộng + ΔZ + a
Bảo đảmcộtnướctốithiểu để phát điện
Bảo đảmmựcnướctốithiểu để giao thông trong mùa kiệt
Bảo đảm dung tích tốithiểu để nuôi trồng thuỷ sản
Bảo đảm dung tích tốithiểu để du lịch và vệ sinh môi trường
Phương pháp giản hóa tính bồilắng hồ chứa
Dung tích bồilắng tổng cộng Vbl
:
Vbl
= Vll
+Vdđ
Dung tích bùn cát lơ lửng Vll
:
Kbl
: hệ số phảnánhkhả năng bồilắng lượng bùn cát lơ lửng
γ: dung trọng riêng bùn cát (tấn/m3)
T: tuổithọ công trình
Rl0: lưulượng bùn cát lơ lửng bình quân nhiềunăm(kg/m3)
Dung tích bùn cát di đáy Vdđ:
Tính gần đúng bằng 20% - 80% Vll
, tùy theo điềukiện vùng
xây dựng hồ chứa
6 0
10 5 . 31 × =
γ
T R
K V l
bl ll
2. Dung tích hiệudụng và mựcnước dâng
bình thường
Dung tích hiệudụng (Vh) là phần dung tích nằm phía trên dung tích
chết Vc, làm nhiệmvụđiềutiếtcấpnướcchocác đốitượng dùng
nước. Còn gọi là dung tích hữuích.
Mựcnước dâng bình thường (Hbt
) là giớihạntrêncủa dung tích hiệu
dụng.
Dung tích khống chế phần dung tích chết và dung tích hiệudụng là:
Vbt
= Vc + Vh
Hbt
là Vbt
có quan hệ theo đường cong Z~V
Nguyên tắclựachọn:
Căncứ vào đường quá trình nước đếnthiếtkế
Căncứ vào đường quá trình nước dùng thiếtkế
Căncứ vào điềukiện địahình địachấtcủavùnghồ chứa
Tính toán điềutiếtcấpnướcxác định các đặctrưng hồ chứa
Lựachọncác đặctrưng thiếtkế củahồ chứatheocác điềukiệnkinhtế và
kỹ thuật.4
3. Dung tích siêu cao và mựcnướcsiêucao
Dung tích siêu cao (Vsc) là bộ phận dung tích trên cùng của
hồ chứa, làm nhiệmvụ trữ lũ tạmthờitrongthờigianlũđến
công trình vớimục đích giảmkhả năng tháo lũ về hạ lưu,
giảmkíchthước công trình xả lũ. Còn gọi là dung tích gia
cường.
Mựcnướcsiêucao(Hsc) là giớihạntrêncủa dung tích siêu
cao.
GọiVT là dung tích toàn bộ hồ chứa: VT = Vc + Vhd + Vsc
Hsc và VT có quan hệ theo đường cong Z ~ V.
Nguyên tắclựachọn:
Căncứ vào đường quá trình lũ thiếtkếđếnhồ
Căncứ vào yêu cầu phòng lũở hạ du
Căncứ vào điềukiện địahình, địachất, dân sinh kinh tế
vùng xây dựng hồ chứa
Giải quyết bài toán kinh tế kỹ thuật
4. Dung tích kếthợpvàmựcnướctrướclũ
Dung tích kếthợp(Vkh) là dung tích vừa làm nhiệm
vụ cấpnướcvừa làm nhiệmvụ phòng lũ
Ở mộtsố hồ chứa, vào đầumùalũ ngườitatậndụng một
phầncủaVh để trữ lũ, gọilàVkh. Khi đó, dung tích làm
nhiệmvụ phòng lũ củahồ chứalà: Vpl
= Vkh + Vsc.
Vkh sẽđượclấp đầyvàocuốimùalũđể lấynướccấpcho
thờikỳ mùa kiệt.
Mựcnướctrướclũ (Ztl
) là mựcnướcgiớihạndưới
của dung tích kếthợp
GọiVtl
là dung tích trướclũ: Vtl
= Vc + Vh -Vkh
Htl
và Vtl
có quan hệ theo đường cong Z~V.
2. Các loạitổnthất trong hồ chứavà
phương pháp xác định
a. Tổnthấtdo bốchơiphụ thêm
b. Tổnthấtdo thấm
a. Tính toán tổnthấtdo bốchơiphụ thêm
Trướckhixâydựng hồ chứa, trên bề mặtlưuvựccólượng bốc
hơigọilàbốchơilưuvựcZlv.
Do bề mặtlưuvựcrất đadạng nên lượng bốchơilưuvựctrên
thựctế rấtkhó đo đạc
Lượng bốchơilưuvực bình quân nhiềunămcóthể xác định dựa
trên phương trình cân bằng nướcviếtcholưuvực.
Zlv0=Z0=X0-Y0
(Trường hợplưuvựckín)
Sau khi xây dựng hồ chứalàmngậpmộtphầnlưuvựcvàphần
bị ngập này sẽ có lượng bốchơilàbốchơimặtnướcZn.
Thông thường Zn>Zlv.
Lớpbốchơiphụ thêm (mm): ΔZ = Zn-Zlv
Lượng bốchơiphụ thêm (m3): Wbh= ΔZ. F.103
Bốchơiphụ thêm thiếtkế
Xác định lượng bốchơiphụ thêm ứng vớitầnsuấtthiếtkế:
LựachọntầnsuấttínhtoánPz:
Trường hợp 1: Quan hệ giữalượng mưavàlượng bốchơilàchặt
chẽ thì lựachọnPz=1-Py
Trường hợp 2: Quan hệ giữalượng mưavàlượng bốchơi là không
chặtchẽ thì lựachọnPz=50%
Trường hợp3: Nếuíttàiliệuthìlấynămcólượng bốchơilớnnhất
Xác định lượng bốchơimặtnướcbìnhquânnhiềunămZn0
Xác định lượng bốchơiphụ thêm bình quân nhiềunăm:
ΔZ0 = Zn0-Zlv0
Lựachọncác đặctrưng thống kê: Cv, Cs
Xác định lượng bốchơiphụ thêm thiếtkế
ΔZpz=f(ΔZ0, Pz,Cv,Cs)
Bốchơiphụ thêm thiếtkế (tiếp)
Xác định phân phốibốchơiphụ thêm:
Mượndạng phân phốibốchơimặtnước tính bình quân
trong nhiềunămZni
~ t
Tính tỷ số thu phóng:
Tính lượng bốcphụ thêm từng tháng theo công thức:
ΔZi
= KZni
Z
Z
K
Δ
=5
b. Tính toán tổnthấtdo thấm
Lượng tổnthấtdo thấmWth là lượng nướcbị mất đi
do thấm qua đáy hồ, qua thân đập, qua công trình
lấynước, qua vai đập, rò rỉ.
Wth phụ thuộcvào:
vậtliệuxâydựng công trình
địachất lòng hồ
cộtnước trong hồ tạithời điểm tính toán
Trong tính toán điềutiết, Wth thường lấybằng tỉ lệ
phầntrăm dung tích trữ trong hồ tạithời điểm tính
toán
Wth (t) = K%. V(t)
Tiêu chuẩnthấm trong hồ chứa
0.001-0.002
0.002-0.003
0.003-0.004
<0.5
0.5-1
1-2
0.5-1
1-1.5
1.5-3
5-10
10-20
20-30
Tốt
Bình quân
Xấu
Ngày đêm Năm Tháng Năm
Lớpthấmtínhtheodiện tích
bình quân (m)
Lượng thấm tính theo
lượng nước bình quân
(%)
Điềukiện
địachất lòng
hồ
3. Tần suất đảm bảo cấp nước
(Mứcbảo đảmcấpnước)
Mứcbảo đảmcấpnướclàtầnsuất để cho các yêu
cầuvề nước không bị phá hoại, thường gọilàtần
suất đảmbảocấpnước
Tầnsuấtbảo đảmcấpnướccóthểđượcbiểuthị
theo:
Số nămthiếunước
Thời gian liên tụcbị thiếunước trong 1 năm
Lượng nướcthiếu ở những nămbị thiếu
Trong thựctế, tầnsuấtbảo đảmcấpnướcthường
được đánh giá bằng số năm đảmbảocấpnước tính
theo phầntrăm(cách1)
TầnsuấtTK ở mộtsố ngành dùng nước
95
90
80
75
90
Không cho phép gián đoạnhoặcgiảmyêucầu
cấpnước
Không cho phép gián đoạnnhưng cho phép
giảmyêucầucấpnước
Cho phép gián đoạn trong thờigianngắnvà
giảmyêucầucấpnước
Cho tướiruộng
Nhà máy, nhiệt điệnvàthuỷđiện
1
2
3
4
5
Mứcbảo đảmP (%) Yêu cầuvề cung cấpnước TT
4. Các tài liệucầnthiết cho tính toán hồ chứa
Tài liệu địahìnhhồ chứa
Tài liệukhítượng thuỷ văn
Tài liệu dân sinh kinh tế
a. Tài liệu địahìnhhồ chứa
Tài liệu địa hình:
Các quan hệđặctrưng địahìnhlònghồ Z~V, Z~F
Quan hệ Z~F đượcxâydựng từ bản đồ địahìnhvùng
lòng hồ
Quan hệ Z~V đượcxâydựng dựa theo quan hệ Z~F
với cách tính ΔV gần đúng như sau:
Tài liệu địachất:
Tình hình đất đai thổ nhưỡng vùng xây dựng lòng hồ
Z F F V Δ + = Δ +1
2
1
Z F F F F V Δ + + = Δ + + 1 1
3
1
Hoặc6
Quan hệ Z~V~F củahồ chứa
450
460
470
480
490
500
510
520
530
0 25 50 75 100 125 150
Surface - F (Km2
Stage - Z (m)
450
460
470
480
490
500
510
520
530
0 500 1000 1500 2000 2500
Capacity - W (mill. m3
b) Tài liệukhítượng thủyvăn
Tài liệuKhítượng:
Lượng và quá trình thay đổi theo không gian và thờigian
củamưa, bốchơi, nhiệt độ, độ ẩm, gió, độ bứcxạ, số giờ
nắng ...
Các đặctrưng bốchơithiếtkế
Tài liệuThủyvăn: đặcbiệtlàcác đặctrưng thủyvănthiếtkế
Tình hình địalýthủyvăncủalưuvực
Tài liệu dòng chảynămvàsự thay đổidòngchảy trong năm,
trong nhiềunăm(lượng và phân phốidòngchảynămthiết
kế)
Tài liệu dòng chảylũ (đỉnh lũ, lượng lũ và quá trình lũ thiết
kế)
Tài liệu dòng chảykiệt (dòng chảykiệtthiếtkế)
Tài liệu dòng chảy bùn cát...
c) Tài liệu dân sinh kinh tế
Tài liệuyêucầuvề nước:
Yêu cầudùngnước: nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt...
Yêu cầusử dụng nước: phát điện, giao thông, nuôi trồng
thủysản, du lịch, bảovệ môi trường ...
Yêu cầu phòng lũ
Các tài liệu dân sinh kinh tế khác:
Dân cư và phân bố dân cưở hạ lưuvàthượng lưuhồ
Các tài nguyên thiên nhiên: rừng, khoáng sản, các tài
nguyên khác nằmtrongvùng ảnh hưởng củahồ
Các hoạt động kinh tế vùng bịảnh hưởng
Các vấn đề chính trị, xã hội và dân tộc
Ghi chú: Mức độ chi tiếtcủacácloạitàiliệu này tùy thuộcvà
tính chấtvàquymôcủacủahệ thống công trình
Bạn đang đọc truyện trên: AzTruyen.Top