Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình Thủy: Phân tích dòng không ổn định trên kênh dẫn trong các chế độ chuyển tiếp của trạm thủy điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUY LỢI

LỜI CẢM ON

Sau thời gian nghiên cứu, thực hiện, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ kỹđề tài:°Phân tích dor

thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy ví không énđịnh trên kênh dẫn trong các ché độ chuyển tiếp của trạm thủy di

“Tác giả xin bây tô lông biết ơn sâu sắc ới thầy giáo TS Trịnh Quốc Công,

Bộ môn Thủy điện và NLTT Trường Đại học Thủy Lợi đã trực tiếp tận tình hướng.

dẫn cũng như cung cấp tả liều, thông tin khoa học cằn thiết cho luận văn này

Tác giá xin chân thành cảm ơn phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, khoa

Công trinh và khoa Năng Lượng Trường Dai học Thủy lợi cùng các thiy giáo, cô giáo đã tham gia giảng day và tận tinh giúp đỡ, truyền đạt kiến thúc trong suốt thời gian tác giả học tập chương trình Cao học của trường Đại học Thủy Lợi, cũng như.

trong quá tình thực hiện luận văn ny.

Tác giá xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo, Cần bộ Viện Kỹ thuật công

trình-“Trường Đại học Thủy Loi, ban bé đồng nghiệp vi gia đình đ tận tỉnh iúp đỡ rong

suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn này.

Do còn hạn chế về trình độ chuyên môn, cũng như thời gian có hạn, nêntrong qué tình thục hiện luận văn, tc giả không tránh khỏi một số sai sót Tắc giả

mong muốn tiếp tục nhận được chi bảo của các thầy, cỏ giáo vả sự góp ý của các

LỜI CAM DOAN

Tên dé tai luận văn: “Phan tích dòng không dn định trên kênh dẫn trong các

chế độ chuyển tiếp của trạm thủy điện ”.

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những nội

dung và kết quả trình bay trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bắt kỳ công trình khoa học nào Nếu vi phạm tôi xin hoàn toản chịu trách nhiệm, chịu bắt kỳ các hình thức ky luật nào của Nhà trường.

Tác giả

Trần Minh Đạt

MỤC LỤC

MÔ DAU 5

1 Tính cấp thiết của để tài 1

2, Mục dich của đề tải 2

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2 4, Kết quả dự kiến đạt được 3

CHUONG 1: TONG QUAN 4

1.1 Tổng quan về tuyến năng lượng của tram thủy điện 4

1.1.1, Các loại nhà máy thủy điện 4

1.1.2 Các loại đường dn nước vio nhà máy thủy điện 7

1.1.3 Phân tích ưu nhược điểm các loại đường dẫn nước vào nhà máy thủyđiện ¬ : sonnel

1.2 Tổng quan về các chế độ chuyển tiếp của trạm thủy điện [1] 14 1.3 Các nghiên cứu về chuyển động không ôn định trong lòng dẫn ho ở Việt Nam và trên th giới 15

1.4, Két luận chương 1 15 CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHAP TÍNH TOÁN DONG KHONG ON ĐỊNH TREN KENH DAN TRONG CÁC CHE ĐỘ CHUYEN TIẾP CUA TRAM THỦY ĐIỆN.

3.1 Phương trinh vi phân cơ bản của chuyển động dòng không én định biến đổi

sắp (71 72.1.1 Sự hình thành sóng gián đoạn „2.1.2 Các phương trình cơ bản của đầu sống gián đoạn 19

2.1.3 Hiện tượng truyền sóng gián đoạn trong lòng dẫn ho —.

2.2 Các phương pháp giải hệ phương trình vi phân sóng gián đoạn 212.2.1 Tinh sóng gián đoạn dựa trên lý thuyết đặc trưng 212.2.2 Tinh sóng gián đoạn bằng phương pháp sai phân trực tiếp 232.2.3 Xác định sóng gián đoạn bằng phương pháp Tre-tu-xdp 26

2.3 Lựa chọn phương pháp tính toán dòng không én định trên kênh dẫn trong sắc chế độ chuyển tiếp 28

2.3.1 Xác định các đặc trưng sóng gián đoạn trên kênh khí eit tải 282.32 Xác định các đặc trưng sông giản đoạn trên kênh khi tng ti 312.4, Kết luận chương 35

CHƯƠNG III: AP DUNG PHAN TÍCH DONG KHONG ÔN ĐỊNH TREN KENH, DAN TRONG CAC CHE ĐỘ CHUYEN TIẾP KHAC NHAU CUA TRAM THỦY.

ĐIỆN NA TAU-TINH CAO BANG 363.1 Giới thiệu công trình Na Tâu 363.11 Vit $63.1.2 Nhiệm vụ của dự án, - ~ 373.1.3 Cấp công tình ”

3.1.4 Điều kiện tự nhiên He os cose 37

3.15 Các quy trình, quy phạm vi tu chuẩn thiết kế áp dụng, 3

3:16, Sự phủ hợp của Dự án thủy điện Nà Tau với Quy Hoạch 393.1.7 Các nghiên cứu tính ton 393.18 Tác động môi trường đền bù giải phóng mặt bằng 40

3.19, Hình thức đầu tr so eT)

3.110, Hiệu quả kinh t ti chính của dự án 4

3.1.11, So dé khai thác tuyến năng lượng vs vs AL

3.1.12 Tác động của dự ân đến chit lượng cuộc sống con người 45

3.2 Tinh toán đồng không ổn định trong kênh trong trường hợp cắt tải 48

3.21, Điễu kiện đầu 49

3.22 Điều kiện biên 50

3.2.3 Kết qua tính toán sóng tăng áp khi cắt tải Hi senses SD

3.3 Tính toán đồng không én định trong kênh trong trường hợp tăng tải SŠ

3.3.1 Điều kiện đầu 55 3.3.2 Điều kiện biên 56

3.3.3 Kết quả tính toán sóng giảm áp khi tăng ti 38

3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước bể áp lực đến mực nước cao nhất trong

bể khỉ cit a.

3.5 Kết luận chương 3

KÉT LUẬN

1 Kết quả đạt được của luận vẫn

3 Vấn đề còn tổn tại và phương hướng nghiên cứu tgp theo

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

BANG KE DANH MỤC HÌNH VE

Hình 1.15 Nhà máy thủy điện ngang đậpHình 1.2: Nhà may thủy điền sau đậpHình 1.3: Nhà máy thủy điện đường dẫn.

inh Ì.4: Kênh tự điều tiết

Hình 1.5: Kênh không tự điều tết

Hình 1.6: Đường him không áp đặt ở đầu tuyến năng lượng.

Hình 1.7: Đường him áp lực dẫn nước vào nhà máy thủy điện

Hình 1.8: Đường ống áp lực dẫn nước vào nhà máy

Hình 2-1: Sóng thuận đương, Hình 2-3:Sóng thuận âm,Hình 2-2:Sóng nghịch dương 3-4: Sông nghịch âm.

inh 2-6: Qué trình truyền đi của sóng gián đoạn âm Hình 2-5: Quá tinh truyền di của sóng gián đoạn dương.

Tình 2-7: Song gián đoạn thuận ~ dương,Hình 2-8: Sơ đồ sai phân an hình chữ nhật

Hình 2-10: Sơ đồ xác định mực nước cao nhất trong bể áp lực khi giảm ti

Hình 2.11: Sơ đỗ khối tỉnh toán sóng gián đoạn khi cắt tải

inh 2-12: Sơ đồ xác định mực nước thấp nhất trong bé áp lực kh tăng tả Hình 2.13: Sơ đồ khối tính toán sóng gián đoạn khi tăng tải.

inh 3-1: Vị t công trình thấy điện Na Tâu

Hình 3-2: Mặt bằng tổng thể công trình thủy điện Na Tâu.

Hinh 3-3: Cắt đọ tổng thể công tình thủy điện Nà Ti

Hình 3.4: Mô hình tính t

Hình 3.5: Biểu đồ lưu lượng theo thời gian CTH

Hình 3.7: Mô hình tính toán nước va

tải toan bộ).

Hình 3.8: Biểu đồ lưu lượng theo thời gian (TH tăng tai tổ máy cuối cùng)

Hình 3.9: Biển thiên mực nước tại các mặt cắt của kênh khi tăng tải

inh 3.10: Quan bệchiễu rộng bổ dp lực với mục nước lớn nhất rong bể áp lực,

Bảng 3.1: Bang các thông số chính của công trinh

Bảng 3.2: Đường mat nước trong kênh trước khi xủy ra ct ải

Bang 3.3: Kết quả tinh toán các đặc trưng sóng tăng áp trong kênh khi cắt tải.

Bảng 3.4: Dao động mực nước ti các mặt ct trên kênh theo thôi gianBảng 3.5: Đường mặt trong kênh trước khi xây ra cắt tải

Bảng 3.6: Kết quả tính toin đặc trưng sống gi

Bảng 37: Dao độ

đoạn khi tăng tảimực nước tại các mặt cắt trên kênh theo thời gian.

MO ĐẦU

1 Tinh cắp thiết của đề tài

Nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước nên nhucầu điện năng ngày cing tăng Điều đó đã đặt ra nhiều cấp thiết về năng lượng cho

đất nước Chính vi vậy mi các công trình trạm thủy điện được xây dụng trên ngày

một nhiều Theo báo cáo năm 2011 của in Năng lượng - Bộ công thương thì năm.

2011, ở Việt Nam chủng ta thủy điện cung cắp gn 40% điện năng, gin 50% công suất cho toàn hệ thống với tổng công suất khoảng 27 nghìn MWV: phần còn hạ là

nhiệt điện than — khi — d

và nhỏ đã phát lên lưới điện quốc gia khoảng 190 nhà mấy với

khoảng 1500 MW; còn 49 nhà máy thủy điện lớn với tổng công suất 11.600 MW là

u và năng lượng tái tạo Đến quý III/2012, thủy điện vừang công suất

nguồn điện chủ đạo đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia,

Nước ta có diện tích tự nhiên 329,200 km2, nhưng % lãnh thổ là rừng và đổi

núi, với tổng cộng 2.360 sông sud đài từ 10km trở lên trong đó cỏ nhiề sông lớn bắt nguồn từ nước ngoài, nên dig ích hứng nước lớn hơn nhiều điện ich lãnh thé của nước ta, vì vậy trữ năng lý thuyết đạt tới khoảng 310 tý KWh/năm trong độ trữ năng kine kỹ thuật có th đạttới 90 tỷ KWh năm, ng công suất lấp

Công trình thủy điện bao

trên tuyển năng lượng, nhà máy, kênh xả Tuy theo điều kiện địa hình, địa chất ma

nhiều hạng mục như: Hồ chứa, các công trình

các công trình thủy điện đường dẫn thường sử dụng một trong hai phương pháp tập

trung cột nước đó là dung kênh din hoặc đường him din nước có áp, Đối với phương pháp tập trung cột nước bằng kênh dẫn thì các hạng mục trên tuyến năng lượng thường là cửa lấy nước, kênh dẫn, bể áp lực, nhà máy và kênh xả, Để đảm bảo công tinh là việc bình thường thi tắt cả các hang mục trên tuyển năng lượng

phải đảm bảo vận hành an toàn trong mọi chế độ làm việc của nhà máy,

Trong công tác tính toán và thiết ké các hạng mục công tinh, đặc biệt là tuyết

h din của tam thủy điện ngoài tính toán chế độ thủy lực trong trang thái én

định, còn phải giải quyết bai toán dòng không On định trong các chế độ chuyền tiếp Đối với đồng không ôn định trên kênh hở của tram thuỷ điện (đặc biệt là sông

ương), do mang bản chất của sóng gián đoạn (đông không ổn định biến đối sắp)các phương trình liên tục và phương tinh động lượng, mô tả sự dich chuyển

cia sông gia đoạn, không phải là hệ phương trình Saint-Venant, mà được vit cho

một đoạn dòng chảy có chứa sóng gián đoạn.

Một số cơ quan tư vấn trong nước đã thực hiện việc tinh toán chế độ không ôn

định trong các chế độ chuyển tiếp cho kênh dẫn nhưng mới chỉ sử dụng công thức.

sẵn đúng tỉnh toản ra chiều cao mực nước dễnh tại cối kênh mà chưa mô phong

<duge quá trình hình thành và truyền sóng nên kết quả tính toán không chính xác và

không xác định được các đại lượng liên quan như vận tốc sóng, lưu lượng sóng đọc theo chiễu đài kênh dẫn Từ các yếu tổ phân ích trên nên việc thục hiện đề ti

"phân tích dòng không én định trên kênh dẫn trong các chế độ chuyển tiếp của trạm

thủy điện Ế lựa chọn kếtcổ ý nghĩa khoa học và thục iễn Nó giúp cho việc thiết cẩu kênh dẫn, bể áp lực và các công trình trên kênh được hợp lý, đảm bảo trạm thủy

điện làm vig an toàn trong mọi chế độ vận hành của nhà máy.

2 Mục đích của đề tài.

“Xây dựng cơ sở lý thuyết, mô hình toán dòng không ổn định trong kênh dẫn

thủy điện trong các chế độ chuyển tiếp của trạm thủy điện.3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.

ng ké và tổng hop cúc tà liệu đã nghiễn cửu liên quan đến để

~ Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về chuyển động không én định trong lòng dẫnhờ,

ác chế độ chuyên tiếp của tram thủy điện

- Ứng dụng phương pháp số phân tich dòng không én định trong kênh dẫn~ Nghiên cứu

thủy điện trong các chế độ chuyển tiếp của trạm thủy điện.

- Phân tích, đảnh gi kết quả

4 Két quả dự kiến đạt được.

~ Kết quả phân tích áp lực nước va trong các chế độ chuyỂn tiếp của tramthủy điện

+ Sự thay đổi lưu lượng với thời gian trong dng áp lực của tram thủy điện

trong các chế độ chuyển tiếp

~ Xác định được cao trình mặt nước trong kênh dẫn tại điểm bất kỳ theo thời sian (Zt -1) cho các chế độ chuyỂn tiếp khác nhau của tram thủy điện

~ Xác định được cao trình mặt nước trong kênh din dọc theo chiều dai dong chy (Zt ~L) cho các chế độ chuyển tiếp khác nhau cia trạm thủy điện.

~ Xác định mye nước max, mực nước min trong bé áp lực cuối kênh dẫn, từ

đồ làm cơ sở nh toán thiết kể bể áp lực cuỗi kênh dẫn của trạm thủy điện

CHƯƠNG I: TONG QUAN LL Tẳng quan về tuyén năng licgng của tram thủy diện

Các công trinh chuyển nước từ cửa nước vào tới nhà máy thuỷ điện và từ nhà

my xuống hạ lưu được gọi chung là công trình dẫn nước cña trạm thuỷ điện Tuyển

các công tình dọc theo các công trinh dẫn nước vào nhà máy thuỷ điện còn được

soi là tuyển năng lượng Tuy theo điều kiện cụ thé của từng công trình mà tuy:

năng lượng có thể bao gồm: cửa lấy nước, bé lắng cát, kênh dẫn nước, tuy nen dẫn nước có áp và không có áp, bể áp lực, tháp điều áp, đường ống dẫn nước áp lực,

đường dẫn nước ra khôi nhà may.LI Các loại nhà máy thủy điện

Nha máy là công trình chủ yêu của Trạm thủy điện, trong đỏ bổ trí các thiết bị động lực: Tuabin, máy phát và các hệ thống thiết bị phụ phục vụ cho sự lâm việc bình thường của các thiết bị chính nhằm sin xuất điện năng cung cấp cho các hộ dùng điện Loại và kết cấu nha máy phải dim bảo sự lâm việc an toàn của thiết bị

và thuận lợi trong vận hành Nhà máy thủy điện thông thường được chia thành 3loại cơ bản: Nha máy thủy đi ngang đập, nhà máy thủy điện sau đập, nhà máythủy điện đường dẫn

LLL Nhà máy thấy điện ngang đập

Nhà máy thủy điện ngang đập được xây dụng với cột nước không quá

35+40m Ở đây toàn bộ hệ thông công trình tập trung trên một tuyến Bản thân nhà mấy là một phần của công tình dâng nước, nó thay thé cho một phần đập ding chịu

áp lực nước thượng lưu Cửa lấy nước cũng là thành phan của bản thân nhà máy.

Một đặc điểm cà

ma lũ cột nước công tác thường giảm, dẫn đến công suất tổ máy giảm, trong một

in lưu ý khi thiết ké đối với nhà máy thay điện ngang đập là

số trường hợp nhà máy có thể ngừng làm việc Để tăng công suất nhà máy trong thôi kỳ mùa lũ đồng thôi giảm dp tr, hiện nay trên thể gái người ta thiết kế nhà máy thủy điện ngang đập, kết hợp xa 10 qua đoạn tổ máy, Loi dụng đồng xiét của lũ

sau khi tháo qua nhà mấy lâm hạ mục nước họ lưu, tăng cột nước lâm việc của trạmthủy điện Tuy nhiên theo tim hiểu của tác giả thi ở Việt Nam hiện nay chưa có nha

máy dạng này, Dây là một hướng mới phát triển các thủy điện cột nước thấp ở hạ du

các sông lớn [3].

“Nhà máy thủy điện ngang đập ở nước ta điền hình là nhà máy thủy điện Thác

Ba (120MW), thủy điện Chiêm Hóa (48MW),

Hình 1.1: Nhà máy thủy điện ngang đập1.1.1.2, Nhà máy thủy điện sau đập

"Nhà may thủy điện sau đập thường dùng với cột nước tir 30-45m < H <

250=300m và có thể lớn hơn nữa Nhà máy được bố tí ngay sau đập ding nước.

‘Nha máy không chịu áp lực nước phía thượng lưu, do đó kết cầu phần đưới nước và

biện pháp chống thắm đỡ phức tạp hơn nh may ngang đập ding Nếu dip ding

nước là đập bêtông trong lực thì cửa lấy nước và đường ống dẫn nước, tuabin được

bố trí trong thân đập bêtông Khoảng cách giữa đập và nhà máy thường đủ để bổ trí

các phòng và máy biển thể [3]

‘Ty thuộc vào cột nước công tác, nhà may thủy điện sau đập thường dòngTuabin tâm trục, Tuabin cánh quay cột nước cao hoặc tuabin cánh chéo Ở nhà may

thủy điện sau dip phần điện thường được bé tri phía thượng lưu giữa đập và nha máy; còn hệ thống dầu nước thì bổ trí phía hạ lưu Dạng nhà máy sau đập ở nước ta có thể kể tới điển hình như: Sơn La (2400MW), Bản Chit (210MW), Tuyên Quang

(342MW), Pleikrong (100MW), Sesan 4 (360MW), Trị An (400MW),

Mình 1.2: Nhà máy thủy điện sau đập(htpz/baodakiak.vn)

1.1.1.3 Nhà máy thiy điện đường dẫn

‘Nha máy thủy điện đường dẫn phạm vi sử dụng cột nước rất rộng từ 2+3m đến.

1700:2000m [3]

“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 mồi cứa 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 bé áp lực; trong trường hợp công trình din nước là đường him có áp

thì cửa lấy nước bổ trí ở đầu đường hằm; tuy nhiễn rên thực tế

trí khác nhau, ty thuộc vào timg công tinh, Đường dẫn nước thường là đường ống

áp lực Nhà máy thủy điện đường din cổ nhiễu hạng mục công tình và nằm tậptrung theo hai khu vực; khu công trình đầu mỗi gồm công trình ngăn dời

trình xã lũ, công trình lấy nước và khu nhà máy nối tiếp hạ lưu bằng đường dẫn cóáp hoặc không áp,

Ở nước ta kiểu nha máy thủy điện đường dẫn rất phổ biến, hầu hết các nhà

my nhỏ đều sử dụng đường dẫn Các nhà máy lớn có thể kể đến như: Huội Quảng(520MW), Bản Vẽ (320MW), A Vuong (210MW), Sông Hình (70MW).

Hình 1.3: Nhà máy thủy điện đường dẫn

( )

1.12 Các loại đường dẫn nước vào nhà máy thủy điện

“Tùy theo điều kiện địa hình, điều kiện địa chất tuyển năng lượng của trạm thủy điện

đường dẫn thường ding một trong hai sơ đổ sau:

Sơ dé dùng kênh

lay nước, kênh dẫn, b áp lực đường ông áp lực, nhà máy thủy điệ và kênh xã

lẫn: Các hang mục công trình thuộc sơ đỏ nay thường dùng là cửa

Sơ đồ ding đường him dẫn nước; Các hạng mục công trình thuộc sơ đỏ này thường, ding là cửa lấy nước, đường hằm dẫn nước, thấp điều áp, đường ống áp lực (hoặc

cđường him áp lực cao), nhà máy thủy điện và kênh xả.

1.1.3.1 Kênh dẫn nước thấy điện

Khi địa hình trơng đối bằng phẳng, tyén đường din ít bị chia cắt, địa chit ôn định, về mặt kinh tẾ nên sử dụng kênh dẫn nước Kênh dẫn được ứng dung rộng ri tram thủy điện đường din khi mực nước thượng lưu thay đổi không nhiều.

Trong thực tẾ người ta chia làm 2 loại: kênh tự điều tiết và kênh không tự điềuKénh tự điều tiết: Là kiều đường dẫn hở mà độ sâu cuỗi có thé đạt đến mức:

độ đốc đường mặt nước trong đường dẫn bing không, thường ding đường dẫn là

kênh với mặt cắt hi thang Khi thiết kế chọn độ dốc đấy kênh i theo trang thi chay đều, ứng với lưu lượng thiết ké qua nhà máy Cao trình đỉnh bở kênh là nằm ngang suốt chiều di kênh Khi tram thủy điện làm việc với lư lượng thết kế, đồng

chảy trong kênh én định với dòng chảy đều Khi lưu lượng qua trạm nhỏ, mực nước

cuối kênh ting lên đến lưu lượng bằng không, mực nước trong kênh nằm ngang Do vậy mã kênh tự điều tiết được lưu lượng, không cần của điều tết ở dầu kênh và

Ưu điểm

in bổ tí trin xả thửa 6 cuối kênh.

sm của loại kênh nay là tiết kiệm được lượng nước do không phải

xã tran, mực nước cuối kênh cũng tăng khi lưu lượng nhỏ, nên giảm được tôn thất cột nước, giảm được tổn thất năng lượng Ngoài ra, phần dung tích nằm trên phần

mặt nước dòng đều còn đồng vai trò là phần dung tích dự trữ tham gia điều tiếtngày

‘Tuy nhiên kênh nảy có nhược điểm là bờ kênh cao, tiết diện lớn do đó khi

lượng đảo dip lớn Cho nên thường chỉ ứng dụng với tuyến kênh ngắn, độ dốc tương đối nhỏ

Hình 1.4: Kênh tự điều tiết

a) Mat cắt đọc; b) Quan hệ mực nước và độ sâu đồng chảy trong kênh hị- độ sâu mực nước đầu kênh; h;= độ sâu mực nước cuối kênh;

ọ - độ sâu chảy đều; hk — đô sâu giới hạn.

ênh không tự điều tiết: Thiết kế dòng chảy trong kênh là dòng đều, ứng với

lưu lượng thiết kể của trạm Độ đốc đình bờ kênh bằng với độ đốc đây Do đó khỉ

lưu lượng nhỏ hơn lưu lượng thiết kể, mực nước cuỗi kênh tang lên, dòng chủy trần

qua tràn xa thừa Chính vi thé mà phải thiết kế trin xả thừa ở cudi kênh và thường.

dong chảy Ưu điểm của loạiđặt ở bể áp lực Đầu kênh phải dat cửa van điều

kênh này là khối lượng đảo - đắp nhỏ Tuy nhiên nhược điểm của loại kênh nảy là

phải có trần xã thừa nên bớt mắt một phần lưu lượng qua trần Tổn thắt cột nước lớn

hơn so với kênh tự điều tiết.

3 8)

nh không tự điều tiết

ác độ sâu trong kênh.Hình 1,

a) Mat cắt đọc; b) Quan hệ giữa lưu lượng và

1.1.2.2 Đường him dẫn nước vào nhà máy thủy điện

Đường him dẫn nước còn gọi là tuynen dẫn nước Căn cứ vào chế độ thủy lực

bên trong đường hằm mà chúng có thể phân thành hai loại cơ bản: đường hằm dẫn

nước không dp và đường him dẫn nước có áp, Dung him không áp được ứng dụng

trong các trường hợp khi mực nước rong chúng it thay đỗi

Khi lựa chọn tuyến đường him phải căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất và điều kiện thi công VỀ mat kinh tế, yêu cầu tuyển đường him phải ngắn nhất Trong thực tế, do điều kiện địa hình, địa chất và điều kiện thi công, tuyến đường hằm có

thể có dang gầy khúc, các đoạn nỗi với nhan được lượn cong với bán kính khôngnhỏ hơn 5 Lin chiều rộng tiết điện của chúng và góc ngoặt không vượt quá 60°,

“Tuyển đường him dẫn nước thủy điện có th đài tới hàng chục kỉ-lô-mết

Hình dạng tết diện đường him phụ thuộc vào chế độ thủy lực trong nó, điều kiện địa hình, địa chất và chế độ thủy công.

Đường him dẫn nước không áp: có nhi tiết diện khác nhau tủy theo điều

kiện địa chất ma tuyến đi qua Đường him dẫn nước có ty lệ chiều cao h va chiềurồng b khoảng hồ =l: ố, nếu mục nước trong đường dlao động nhiễu thì tỷ số

này có th lấy lớn, kích thước của nó phải đảm bảo chế độ chảy không áp trong moi

điều kiện kể cả các chế độ chuyển tiếp của trạm thủy điện Khi đường hằm xuyên

qua vùng địa chất là đá rắn chắc có thể sử dụng tiếtén hình chữ nhật diy bằng,

tran vòm Khi địa chất không rắn chắc lắm, áp lực đất theo phương đứng không lớn và không có ấp lực hông của đất lên vo hầm thi có thể sử đụng tiết điện với trần là

nửa hình tron vv.

tường him không áp đặt ỡ đầu tuyển năng lượng

Dung him dẫn nước có áp: về nguyên tắc thường có tiết diện hình tròn Vỏ của nó có khả năng chu ấp lục tốt các pha, về thủy lực nó cổ nhiễu a điểm hơn

o với các dạng tiết diện Khác, Ngoài ra, khi sử dụng it điệnn, khối lượng công,L diện khác Đi

có áp có chiều đi lớn, ích thước tết điện và vị tí đường him cin phải chọn sao

tác đào và tông vỏ him cũng it hom so với ác với đường him

cho áp suất bên trong nó không nhỏ hơn 0,02Mpa Kích thước tối thiểu của đường, tằm phải dim bảo điều kện anton thi công b> 1.8m 3]

lình 1.7: Đường him áp lực dẫn nước vào nhà máy thủy điện 1.1.2.3 Đường Ống áp lực dẫn mước vào nhà máy thấy điện

Trong trường hợp do địa hình địa chất quá phức tạp, nếu dùng kênh dẫn hoặc

đường him không có lợi thì người ta thường sử dung đường ẳng áp lục, Khác v đường him, đường Ống áp lực được đặt trên mặt đất, tong hành lang (đường him) hoặc trong khối bêtöng trọng lực của đập dâng hay mặt hạ lưu của nó (thủy điện

Sơn La, Bản Chit ), Đồ

áp lực nỗi từ bé áp lực (đổi với đường dẫn hở) hoặc từ tháp điều áp (đối với đường,

với trạm thủy điện đường dẫn ta thường gặp đường ống

him áp lực) xuống tới nhà máy thủy điện Đường ống áp lực thường được làm bing

thép, bôtông cốt thép

ave nu

Mình 1.8: Đường ống áp lực dẫn nước vào nhà máy

1.1.3 Phân ích wu nhược diém cúc loại đường dẫn mước vào nhà máy thiy điện.

1.1.3.1 Kênh din nước vào nhà may thiy điện

Về mặt bổ trí công trình: sử dụng trong trường hợp khi địa hình tương đổi

bằng phẳng, tuyến đường dẫn í bị chia cắt, địa chất ôn định Uu điểm của kênh dẫn là thi công đơn giản, nếu là kênh tự điều tết thì còn giảm tổn thắt năng lượng trên tuyển din, Nhược điềm là suyén kênh thường đài, đ võng veo làm cho khổi lượng

các công trình phụ trợ (đường thi công) cũng nhiễu, ngoài ra còn có các công trìnhdẫn nước phụ như xi phông cầu máng, dng dẫn ngược + Ding chảy trong

là đồng không áp, cần thiết kế mặt cắt hop lý để đảm bảo điều kiện không lắng và

Không xối bờ kênh

\V8 mặt thì công: Hầu hét là thi công hở nên có thể ví thì công dễ dàng hơn

so với công trình ngằm Nhưng nhược điểm của kênh dẫn là chiếm nhiều diện tích

bê mặt, đối khi tuyển đi qua các công nh dân đụng như: nhà ở, đường xã, cầucông x.x hĩ cần có các biện pháp thì công phức ap.

XVỀ mặt quản lý vận hành: Sử dụng công trình kênh dẫn thi chỉ sử dụng được itđộ sâu công tác của hỗ chứa, thường ấp dụng cho các tram thủy điện nhỏ, không

điều tiết hoặc điều tiết ngắn hạn Khi vận hành kênh dẫn thường hay xảy ra các sự cổ như xạ trượt mũi, đã nữ lờ ề vào uy kệnh, ty nhiên kh không may gặp sự

cố thì lại dé dàng khắc phục hơn so với đường hầm vì tuyến dẫn nằm hở trên mặt đất, Có thể thường xuyên kiểm tra tuyển kênh dim bảo vận hành ôn định

1.1.3.2 Đường hầm dẫn nước vào nhà máy thấy điện

Về mặt bố tsông trình: Sit dụng trong trường hợp địa hình thay đổi nhiễu,

dia chất thuận lợi cho việc dio him Tuyển đường him thường ngắn hơn và không thay đổi phương nhiều so với tuyến kênh Khi mực nước thượng lưu thay đổi không nhiễu cỏ thể dũng đường him không dp, nhưng nếu đồng đường him không áp

trong trường hợp mực nước thượng lưu thay đổi nhiều thi đòi hỏi kích thước him

phải lớn Dũng đường him có áp giúp ting độ siu công tie của các thửa, nênchúng thường được dùng cho các công trình thủy điện có hồ lớn làm nhiệm vụ điều

tiế lưu lượng, mục nước thượng lưu thay đổi nhiều

VỀ mặt th công: Đường him không chiếm nhiều diện ích bề mặt nhưng khỉ thi công thường phức tap hơn kênh, công tác khảo sát địa chất rit quan trọng dé lựa chon tuyến đường him hop lý nhất, Thi công đường him thường đất hơn so với

kênh Trong các trường hợp địa chất khác nhau cằn phải làm các lớp áo him chịu

Ie tốt Thi công các lớp võ him này rắt phức tạp

VỀ mặt quản lý vận hành: Vi đường him nằm ngằm trong lòng đất nên nồ ít bị ết thay đối do đó tuổi thọ.

của công trình cao hơn, không phải kiểm tra Tuy nhiên nếu không may gặp sự cỗcảnh hưởng bởi môi trường xung quanh, đặc biệt khi thời

thì công tác sửa chữa gặp nhiều khó khăn Trong thực tế có công trình thủy điện khi

vận hành vào mùa lũ đã gặp trường hợp khi lũ về lớn lim bản, gỗ, rác làm hỏnglưới chin rác và chui vio đường him khiến công tác khắc phục sau này gặp nhiềukhó khăn.

1.1.3.3 Đường dng áp lực din nước vào nhà máy thấy điện

Nhu đã nói ở trên, trong các nhà máy thủy điện dạng đường dẫn thì đường ống 4p lực là một phần của công trình dẫn nước, còn đối với các nhà máy thủy điện kiểu ngàng đập hoặc sau dip thì đường ống áp lực dẫn trực tiếp từ cửa nhận nước đến nhà máy thủy điện Ưu điểm của đường ống áp lực là kết cầu đơn giản, dễ thi công,

chịu lực tốt, tổn thất thủy lực nhỏ hơn nhiều so với các đường dẫn khác nhưng

nhược điểm là giá thành cao, do đó ở các công trình có tuyến đường dẫn dài người

akihop đường ống và các công trình dẫn nước khác

1.2 Tổng quan về các chễ độ chuyên tấp của trạm thi điện [1]

Chế độ không ổn định của trạm thủy điện xảy ra khi có sự biến đổi theo thời

sian của công suắt cột nước, lưu lượng, số vòng quay vv Chế độ này xuất hiện

khi có sự điều chỉnh lưu lượng qua turbin Khi tổ máy thủy điện chuyển chế độ

làm vige từ trang thái này sang trang thái khác như khi mở máy, đừng mắy, thay

đổi công suất lưu lượng qua turbin thay đối theo thời gian dẫn đến chế độ làm.

ng t

độ làm việc không ổn định Các chế độ không ôn định của các bộ phận công trìnhviệc của toin bộ hệ thing h tiến tuyển năng lượng đều chuyển sang chế

do tổ máy chuyển chế độ làm việc được gọi là các chế độ chuyển tiếp và quá tình thay đổi từ chế độ này sang chế độ khác được gọi là quá trinh chuyển tiếp, Trong

các quá trình chuyển tiếp các đặc trưng vẻ động lực học tăng lên gây nguy hiểm

cho các bộ phận công tình và thiết bị, gây khỏ khăn trong qua trình điều chỉnh và

về mặt năng lượng gây mắt ổn định trong việc cung cắp năng lượng cho các hộ

6 đối với dâng và do 46 gây hệt hại về mặt kính tế cũng như có th gây ra các sự

các hộ dùng điện Hầu hết các sự cổ đổi với tổ máy thủy điện thường xay ra trong

sắc quá trình chuyển tiếp, chính vi vậy trong thiết kế cũng như trong vận hành các

sông tình thủy điện edn thiết phải xế đến các đặc trưng cơ bản của các quá trìnhchuyển tiếp trong các bộ phận công trình trạm thủy điện.

“Các qua trình chuyển tiếp của trạm thủy điện được chia âm ha loại

- Các quá trình chuyển tiếp trong vận hành bình thường : khởi động , dùng.

máy, thay đổi công suất (ting hoặc giảm tai) chuyển tổ máy sang chế độ chạy bù

để tang công sut tắc dựng cho hệ thống và chuyên từ chế độ chạy bù vé chế độlàm việc bình thường Các quá trình này xảy ra trong trạng thái vận hành chủ động.

điều chỉnh.

~ Các quá trình chuyển tiếp khi sự cổ của trạm thủy điện : quá trình cắt ti,

quả trình lồng tốc và quá trình đưa tổ máy ra khỏi chế độ lồng tốc Các quá trình

này xảy ra khi có sự cố đối với một số bộ phận của trạm thủy điện hoặc của hệ thống đường dây ti điện

1.3 Các nghiên cứu về chuyển động không ổn định trong lòng dẫn hở ở Việt

“Nam và trên thé gii.

Cho đến nay ở Việt Nam và trên thể giới đã có rit nhiễu nghiên cửu về chuyển động của dòng không én định trong long dẫn hở đặc biệt là dòng không én định biến đổi gp Các nghiên cửu này đã được ứng dung tinh toán cho nhiều bai toán thực t như bài toán vở đập, dòng chảy trên âu thuyền vv Tuy nhiên, theo ic chế

tim hiểu của ác gi việc tinh oán xác định các đặc trang dòng chảy trong

độ chuyển tiếp của tram thủy điện ở các công ty tư vấn thiết k thủy điện chủ yếu

dùng các công thức gin đúng hoặc công thức kinh nghiệm nên kết qué tinh toán

không chính xác và không xác định được các dai lượng liên quan như vận tốc

sóng, lưu lượng sóng đọc theo chiều dai kênh dẫn.

1.4 Kết luận chương 1

Trong chương 1 tắc giả đã trinh bay được tổng quan về các hang mục công trình trên tuyển năng lượng của trạm thủy điện Trong thực tế tủy thuộc vào điều

kiện địa hình, địa chất cụ thể của các công trình mà sử dụng các loại đường dẫn

Khác nhau cho phù hợp Việc sử dụng trong thực tế cũng rất inh hoại, có thể là kênh dẫn, him không áp, him cổ áp, đường dng áp lực, hoặc có thé kết hop các loại trên thành công trình dẫn nước vào nhà máy thủy điện miễn sao cho đảm bảo chuyên được mọi lưu lượng nước theo yêu cầu, vận hành với tôn thất thủy lực nhỏ

nhất, chỉ phí xây dựng và quản lý vận hành cũng thấp nhất Góp phần làm cho dein

số hiệu quả cao nhất

Trong chương này, tác giả cũng đã nêu được tổng quan về các chế độ chuyển

tiếp của nhà máy thủy điện: Các quá trình chuyén tiếp trong vận hành bình thường.

khởi động , dùng máy, thay déi công suất (tăng hoặc giảm tải), chuyển tổ máy sang

chế độ chạy bù để tăng công suất tác dụng cho hệ thống và chuyển từ chế độ chạy

bù về chế độ làm việc bình thường Các quá trình chuyển tiếp khi sự cổ của trạmthủy điện : qua trình cắt ải, quá trình lồng tốc và quả tình đưa tổ máy ra khỏi chế

6 lồng tốc Các quá trình chuyển tiếp này sẽ ảnh hưởng đến chế độ thủy lực trên năng lượng của tạm thủy điện như gây ra p lực nước va trong tuyển đường

ng áp Wwe, gây ra hiện tượng sóng tăng áp, sóng giảm áp trong kênh dẫn, Vi vậy

trong tính toán thiết kế tuyển kênh dẫn, việc tính toán x định các đặc trmg ding

chy trong các chế độ chuyển tiếp của trạm thủy diện là rit cần thiết, âm cơ sử cho việc xác định kích thước, kết cấu kênh dẫn.

'CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TO.

‘TREN KENH DAN TRONG CAC CHE ĐỘ CHUYEN TIẾP CUA TRAM THỦY ĐIỆN

Trong công tác tinh toán và thitrạm thủy

thủy lực trong trạng thái én định còn phải giải quyết bài toán dòng không én định ở

các công trình dẫn nước như kênh hở, đường him, giếng điều áp, đường ống tude

bin và kênh xả Dây là bai toán phức tạp VỀ mặt cơ sở lý luận, đồ lả hệ phương,trình vi phân cơ bản của ding chảy (phương trình động lượng và phương trình liêntue), nhưng việc giải hệ phương trình nảy để dat mức độ chính xác y

bài toán rit phức tạp.

Đối với đồng không dn định trên kênh hờ của trạm thuỷ điện (đặc

dương), do mang bản chất của sóng gián đoạn (đồng không ôn định biến dồi gấp)nên các phương trình liên tục và phương trình động lượng, mô tả sự dịch chuyểncủa sóng gián đoạn, không phải là hệ phương trình Saint-Venant, ma được viết chomột đoạn dòng chây có chứa sóng gin đoạn Trong chương này, tác giả nghiên cứuxây dựng thuật toán để viết chương trình phần mềm tính toán các đặc trưng sóng

tăng áp, sống giảm áp trong kênh dẫn ở các chế độ chuyển tiếp của tram thủy điện 2.1, Phương trình vi phân cơ bin của chuyển động ding không in định biển đổi

2.1.1, Sự hình thành sóng gián đoạn.

CCác yêu tổ thủy lực của chuyển động không ôn định phụ thuộc vào hai biển

không gian và thời gian Với dng chảy một chiều, thường biễu thị như souQ= QUI, 0 hoặc v= v(1, 0

và Z=ZÑ, 0 hoặc h= h(t)

Nếu các đại lượng này thay đổi nhanh theo | hoặc t, ta có dòng không én định.

thay đổi gdp theo không gian hoặc thổi gian Chương này nghiên cầu ding không6n định thay đổi theo thời gian Đặc biệt, nếu sự thay đổi theo thời gian xảy ra một.

cách đột ngột tai một vị tỉ nào đỏ trên đồng dẫn sẽ hình thành sóng gián đoạn Vidụ khi lưu lượng tại trạm thủy điện hay một trạm bơm thay đổi đột ngột, khi đập

chấn nước bị vỡ hoặc tại cửa sông khi sóng triéu lên nhanh v.v đều tạo thành những sóng gián đoạn với mức độ khác nhau Sau khi hình thành, sóng được truyền

xuôi hoặc ngược chidu với dòng chảy Nếu truyền cùng chiều với đòng chảy banđầu gọi là sóng thuận; ngược lại gọi la sóng nghịch Khi sóng gián đoạn hình thành,sổ thé làm cho cao trình mực nước tăng lên hoặc giảm di một cách đột ngột Sónglim tăng cao trình mực nước gọi là sống dương và ngược lại gọi là sóng âm, Nhưvậy, có 4 loại sống gián đoạn:

Mình 2-1: Sóng thuận dương Hình 2- :Sóng thuận âm

vụ vân tốc của đầu sóng gián đoạn

vụ vận tốc của dng chay sau kh sống gián đoạn di qua vo vận tốc của đồng chây ban đầu.

Trong quá tình truyền di của sóng giản đoạn, chỉ có sóng dương mới giữ được

đặc tính ban đầu của nó là có một đầu sóng gin như thẳng đứng còn các sóng âm sẽ

mắt dẫn đặc tính đó nghĩa là đầu sóng sẽ bẹt dần và sau một khoảng thời gian nhất

đinh sẽ chuyển thành đồng không ổn định thay đổi dần (hình 2-5 và 2-6), Tuy

nhiên, với những đoạn kênh ngắn vẫn có thé xem các sóng âm cỏn giữ được tinh

giản đoạn ban đầu của nó với độ cao đầu sông tương đương tích hợp.

Hình 2-5: Quá trình truyền đi Hình 2-6: Quá trình truyền đi

của sóng gián đoạn dương của sóng gián đoạn âm.

Trong đó:

A-B: đầu sóng khi mới hình thành.

‘Ay-By: đầu sóng sau một thỏi gian truyền đi, đã bet ra

2.1.2 Cie phương trình cơ bản cia đầu sóng gián dogn Vain tốc tuyệt đối của đầu sông có dạng:

— ey

Ở day:

là the độ riêng của đầu sóng gián đoạn, tứ là tốc độ truyền của đầu sóng trên nước

Dấu (+) trong (2-1) ứng với sống thuận; còn dẫu (-) ứng với sông nghịch.

`Với lòng dn có mat cắt ngang là chữ nhật, (2-2) có dang

G4)Với

Q.=Qi-Q;=AQ 5)

Trong 46: Q;, Q; là lưu lượng của dòng chảy sau và trước khi đầu sóng di qua.

“Thay cho (2-1) ta có thể tính v, dưới dang khác,Van te dòng chảy trong lòng dẫn sau đầu sông

Tôm Is, với sống thuận - dương và sông nghịch - âm, vin tốc dng chiy sau

khi sóng đi qua bao giờ cũng lớn hơn và cùng chiều với vận tốc dòng chảy ban đầu.Ngược lại, với sóng thuận - âm và sóng nghịch - dương thi độ lớn của vận tốc dòng,chảy sau khi sóng di qua bao giờ cũng nhỏ thua độ lớn vận tốc của dong chảy ban

2.1.3, Hiện tượng truyền sóng gin đoạn trong lòng dẫn hở

1 với chiều dòng chảy đó,

“Xét một đồng chảy ban đầu là không én định thay đổi dần trong một lòng dẫn bắt kỳ Giả sử lú tụ tại mặt cắt ly xuất hiện sóng gián đoạn với độ cao Ah, và lưu

lượng AQy

AQ, = OF" - OF

Sóng này truyền doe theo lòng dẫn với tốc độ là vio.

Sau quảng thời gian At, đầu sông đi ti mặt cắt = I + Al Tại đồ độ cao và

Theo quy luật đồ, sống truyền xuống hạ lưu cho tối khi suy giảm hoàn toàn nu

không gặp phải chướng ngại gì

Trong quá trình truyễn đi, nếu lòng dẫn là lãng trụ thì độ cao sóng cũng như lưu

lượng sóng giảm dần đều

Aby> Ah, > Ah, > AQ,>AQ, > AQ, >

Còn với lòng dẫn không lãng trụ có mặt cắt ngang lòng dẫn thay đổi nhiều thi có

thể ở một số chỗ nào đó độ cao sông cũng như lưu lượng ở mặt cắt sau cỏ th lớn

hơn ở mặt cắt trước.

2.2 Các phương pháp giải hệ phương trink vỉ phân sing giãn đoạn

2.2.1 Tính sống giản đoạn dựu trên lý thuyết đặc trưng

Xét một sóng gián đoạn, giả dụ là sóng thuận - dương truyền di trên lòng dẫn có fin (hình 2-7).

Tai thời điểm t đầu sóng ở mặt cắt | Lúc đó đầu sóng có vận tốc là v,, độ cao vàdong cháy ban đầu là không ôn định thay đổi

đl=v, dự G12)

Gia sử rằng, lú đó có hai đường đặc trưng thuận xuất phát ti A,B lóc t cing đi

tới M, Hai đường đặc trưng đó thỏa mãn phương trình:

Hình 2-7: Sóng gián đoạn thuận - dương.

“Tôm lại, ta có hệ 8 phương trình để giải bài toán truyền sóng gián đoạn Đó là (2-12), (2-13), (2-14),) và 3 phương trình cho quan hệ Q ~ z trên hai đường đặctrưng thuận và một đường đặc trưng nghịch.

dQ) = ABs} - © Foot 217)

Xét một sông gián đoạn, để tổng quát, a cho rằng đồng chiy ban đầu cũng là

dòng không ổn định thay đổi dần Như vậy là trong lòng dẫn có hai dòng chảy không én định thay đổi din được phân cách bởi đầu sông gián đoạn Ngoài cách

giải đựa trên lý thuyết đặc trưng, đề xuất cách giải dựa trên phương pháp sai phân.

trực iếp Ở đây, đ iện điỄn giải ta dig sơ đổ sai phân ấn hình chữ nhật để trình

Cho rằng sóng gián đoạn xuất phát tử gốc toa độ (1), t,) Lúc tạ.; đầu song di tới bụi (điểm A) Giá đụ rằng đãtính tới thi điểm tạ¡ có nghĩ là mọi giá tị thủy

lực tại thời điểm đó đã biết Tới tạ, ¡ sóng đi tới Ip (điểm D) Các đại lượng quan hệ.

tới đầu sóng lúc đó là: OF", Ø7, còn tại mặt cắt lạ ¡ cao trình mực

nước và lưu lượng sẽ là zŸ), O25) Nếu A lạ đã định rước thi A tụ là đại lượng

chưa biết do tốc độ đầu sóng v chưa xá định được

Tôm lại, với lòng dẫn có sóng gián đoạn đi qua, số in số cin tim là 7 So ánh

với đoạn bình thường cña déng không ổn định thay đổi dẫn, thì số ấn tăng thêm là 3 Vậy để giải được cần có 3 phương trình bổ sung Ta có hai phương hình ứng với đầu sóng, đô là phương trình liên tục (2-4) và phương trình chuyển động (2-1) Để

có phương trình bổ sung thứ ba, cin quan sát hiện tượng sau:

Xét sự thay đổi khối nước trong đoạn có sóng gián đoạn đi qua do dong không

én định ban đầu gây ra Thể tích đó li

AY, =) OF DA, (0)

Voi An, =A 21)

vai= 05 (Want Vaid (222)kiện hình học, tinh được:Hệ phương trình tinh toán

Xét sóng giản đoạn truyền trên lòng dẫn dài L được chia ra m đoạn với ám +1)

“Tại mặt cnlị và mặt cắt cuỗi cũng bạ đã cho điều kiện biên, giảdy dưới dang tng quát:

G,=")=0 (225)

(226)

‘Tir hình (2-8) thấy rằng, trong lòng dẫn đang xét, chỉ trừ đoạn Al, ta đều có thể viết được 2 phương trình cho mỗi đoạn, đó à phương trình ign tục và phương động Hai phương trình đó có thể viết đưới dạng chung như sau, với]

¬- 427) Cele OE zn OE) =O (228)

Riêng đoạn A lạ, tức đoạn có đầu sóng gián đoạn di qua trong khoảng thờigian Ay, thì phương tỉnh liên tục phải vết

T(6,,—8,0ár+ foot quar, =0 G29)

Sai phân hóa theo sơ đỗ hình chữ nhật, ta cổ phương trình sau:

BOB EAT QUT =0 (2-30)

Phương trình động lực trong đoạn đó, nêu viết cho thỏi điểm tạ sẽ có dạng như đối với các đoạn khác và có thể biểu điển bằng ham G3,

034)Phương trình này có khi được gọi là phương trình RanKine - HugoniotTom lại, ta có hệ phường trình sau

(«on eusØÖmm =O

Hệ này (A = Ay + Ay và 2-24) có 2(m12) phương trình sẽ cùng phương trình(2-34) để giải ra (2m + 5) an, Đó là 2 (m +1) gid trị Q, Z tại các mặt

n định thay đổi din vé

của ding

không tr liên quan tới đầu sóng Q*, z* và vụ

2.2.3 Xúc định sing giãn đoạn bằng phương pháp Tre-tm-xôp

XXết trường hợp sóng dương (hình 29.2) với chiều cao Ah di chuyển với vận tốc e theo đồng chảy với vận tốc ban đầu v, và độ sâu nước ho, và vận tốc hiện thời trong phạm vi sóng v (mũi tên liền nét tương ứng với sóng thuận khi hướng vận tốc truyền séng ¢ tring với hưởng vận tốc dòng chảy: không liền nét ứng với trường hợp sóng nghịch khi vận tốc ¢ và vận tốc v không trùng hướng) Sử dụng phương pháp * dũng sóng" bing cách đưa toàn bộ hệ thống đường dẫn lùi ngược chuyển động sóng một trị số vận thee, khi đồ cổ thé coi như sóng đứng yên và vận tốc dong chảy ban đầu sẽ là vụ + ¢ edn vận tốc trong vùng sóng v + e ( hình 2-9,b) Viết

phương trình liên tục cho hai mặt cắt 1-1 và 2-2 ta có

(vote) Fo= (ve) CE, + Ah BỲ) (2-36)

trong đó: B’ - chiều rộng trung bình của lòng dẫn ở trong vùng sóng dâng Ah,

Thay vào (2-36) các giá tị lưu lượng ban đầu Q,= v,F, ; và giá tị lưu lượng

pF,(v, +} — p(E, + B!Ah)(v + e}` = pgF,Ah + pg (239)

Kết hợp các biểu thức (2-36) với (2-39) suy ra:

a)

Cũng bằng cách lập luận tương tự ta có thé xây dụng các biễu thức tính cho

sóng âm:

AQ,=Q,-Q = cAhB? (224)

ky (2-43)

Dựa vào các công thức (2-38) + (2-43) ta có thể xác định chiều cao sóng tăngvà giảm áp trong các đường dẫn hở,

2.3 Lua chọn phương pháp tinh toán dòng không ổn dịnh trên kênh dẫn trong

các chế độ chuyển tiếp

Giải hệ phương trình vi phân theo phương pháp đường đặc trưng hoặc phươngpháp sai phân sẽ cho kết quả tương đối chính xác các đặc trưng sông gián đoạn trênkênh dẫn của tram thủy điện tuy nhiên phương pháp này giải tương đổi phúc tạp.

Trong thiết kể, mục tiêu cơ bản là xác định các mực nước lớn nhất và thấp nhất &

các tết diện của đường dẫn nên bài toán nảy với mức độ chính xác tương đối có thé

giải quyết bằng cách sử dụng các phương pháp gần đúng của M D Tre-tu-xôp.

“Trong phin nảy tác giả sẽ xây dựng thuật toán tính toán dòng không ổn định trên kênh cho chế độ cắt tải va chi lộ tăng tải của trạm thủy điện.

2.3.1 Xác định các đặc trưng sóng gián đoạn trên kênh Khi cắt tài

So’ đồ tính toán mực nước cao nhất khi gm lưu lượng của trạm thuỷ điện tir (Q, đến Q%s được thể hiện trên hình 2-10 Tại bể áp lực (iết diện 0-0) khi giảm tải đột ngột, ban đầu xuất hiện sóng đương với chiều cao Ah, và lan truyền về đầu kênh với vận tốc co được xác định theo hai biểu thức ( 2-44) va (2-45):

AQ,=Q,=Q1, = cy Ah, Bì, (2-44)

v 0-45)

trong đó: F,, B

tiết điện 0-0.

tương ứng với trạng thái dòng chảy ở thời điểm ban đầu tạiSau thờinT sống làn truyền tới tết diện đầu kênh, tại đây chiều cao sóng

sẽ là Ah, với vận tốc Cy xắc định theo ( 2-46) và (2-47) (với giả thiết mặt nước trong kênh khi sóng chưa lan truyền tới đầu kênh là đường nằm ngang):

trong đó: w = thể ích khối nước ding d, sóng khỉ di chuyển từ

kh xc định theo tr số trung bình:

¬ t+ vam)

trong đó: f, = [ B, + m( Ah, + AH )] (Ab, + AH ); f = (B, + mAh, ) Ah, - tương

ứng là ign ích ee tiết điện sóng tại mặt cắt 0.0 và LL; m- hệ số mái kênh: Bụ,

Bụ-chiều rộng mặt nước trong kênh tại các tiết điện tương ứng ở chế độ ôn định trước.le xuất hiện sống; L- khoảng cách giữa hai mặt cất; AH - độ chênh mực nước ở hai

tiết điện ở chế độ én định với lưu lượng Q.

Công thức (2-46) được suy ra từ biễu thức (2-44) với các tị số trung bình giữa

hai mặt cắt

Q,-Q0” = Cá Ah Bras eo w= Ahụ By L

Các trị số cụ, Ab cụ, Ah, xác định từ các biểu thức trên bằng phương phápthứ din hoặc đỗ giải.