Bài tập lớn thủy văn công trình (thủy văn 2) Ngành xây dựng thủy lợi thủy điện Đại học bách khoa Đại học Đà NẵngBài tập về tính toán các thông số hồ chứa, từ các dữ liệu thủy văn đã cho. Các số liệu thủy văn trong bài chỉ có tính chất tham khảo.
BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện A Vương 2013 MỤC LỤC Bàn 4 – Nhóm 75 Trang 1 BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện A Vương 2013 CÔNG TRÌNH HỒ THỦY ĐIỆN A VƯƠNG ĐÔNG GIANG – QUẢNG NAM 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH 1.1 Thông tin chung: Công trình thủy điện A Vương thuộc huyện Đông Giang, tỉnh Quảng Nam, cách thành phố Đà Nẵng khoảng 100km. Dự án Thuỷ điện A Vương có tổng vốn đầu tư trên 3800 tỷ đồng, khởi công xây dựng vào 31/8/2003 và khánh thành vào 10/07/2010. Các hạng mục chính của công trình đều nằm ở vị trí hiểm trở, có địa chất đặc biệt. Dự án thuỷ điện A Vương là một trong những dự án thuỷ điện bậc thang trên hệ thống sông Vũ Gia-Thu Bồn. Do tiềm năng tích nước của hồ chứa nên dự án có khả năng cung cấp điều tiết lượng điện hàng năm. Công trình có 1 ý nghĩa lớn đối với sự phát triển kinh tế xã hội của đất nước nói chung, của tỉnh Quảng Nam và phía Tây Tỉnh Quảng Nam nói riêng. Công trình thủy điện A Vương có công suất thiết kế 220MW với sản lượng điện trung bình hàng năm là 947,86 triệu KWh. Nhà máy gồm 2 tổ máy, điện lượng bình quân hàng năm là 815 triệu KWh Theo tiêu chuẩn TCXDVN 285 - 2002, công trình thủy điện A Vương thuộc công trình cấp II. Đập dâng A Vương là đập bê tông trọng lực đặt trên nền đá của hệ tầng sông Boung. Từ tuyến đập, sông A Vương chảy vào sông Boung theo hướng Bắc - Nam, cả hai sông nhập lại được xem như một đoạn sông vòng cung. Nhà máy thủy điện A Vương đặt trên sông Boung với độ chênh cột nước tự nhiên 250m. Nhiệm vụ của công trình thủy điện A Vương là : − Tạo nguồn cung cấp điện cho lưới điện Quốc gia. − Cung cấp nước đẩy mặn về mùa kiệt cho khu vực hạ du công trình. − Góp phần làm chậm và giảm lũ khu vực hạ du công trình. Trong đó nhiệm vụ cung cấp điện là nhiệm vụ quan trọng nhất. Thủy điện A vương từ khi đi vào hoạt động đã đóng góp một lượng điện lớn vào lượng điện quốc gia, tạo nguồn cung ổn định cho địa phương. Công trình mang ý nghĩa lớn đối với địa phương. Bàn 4 – Nhóm 75 Trang 2 BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện A Vương 2013 1.2 Thông số kĩ thuật của công trình: Diện tích lưu vực F lv =682 (km 2 ) Chiều dài sông chính L s =60 (km) Lượng mưa ngày thiết kế H np = 618 (mm) ứng với P=1% Lưu tốc lớn nhất tại mặt cắt cửa ra Vmax = 2.85 (m/s) Điều kiện địa chất lòng hồ: Tốt Quan hệ đường đặc tính lòng hồ (bảng 1) TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Bàn 4 – Nhóm 75 Trang 3 BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện A Vương 2013 Z (m) 306 310 320 330 340 345 350 355 360 W (10 6 m 3) 0.00 0.66 11.96 38.90 77.07 100.1 3 126.0 1 154.7 3 186.2 9 F (Km 2) 0.00 0.31 1.89 3.30 4.34 4.89 5.47 6.02 6.61 TT 10 11 12 13 14 15 16 17 Z (m) 365 370 375 380 385 390 395 400 W (10 6 m 3) 220.90 258.7 2 299.6 3 343.5 5 390.6 4 441.0 1 494.6 2 551.3 9 F (Km 2) 7.24 7.89 8.48 9.09 9.75 10.40 11.05 11.66 Các thông số về tràn: o Số cửa tràn 3 o Bề rộng tràn 14 m Mực nước chết H c =340 (m); V c =77,07 (m 3 ) Số liệu dòng chảy năm (bảng 2) Năm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 1961 3.1 9 5.25 9.1 0 17.85 8.58 44.49 17.97 51.76 70.37 27.66 16.32 10.81 1962 5.34 3.30 3.5 6 5.56 6.36 29.45 25.50 29.06 26.64 12.19 3.95 1.80 1963 1.1 1 1.91 2.29 1.89 13.64 12.45 66.03 45.38 27.92 12.61 23.20 8.44 1964 3.8 8 4.67 5.01 12.45 7.80 25.11 41.43 32.63 62.59 50.99 14.53 9.38 1965 3.9 6 4.14 4.3 9 25.75 23.07 52.78 31.74 15.17 17.46 19.25 8.77 5.66 1966 5.23 3.75 2.12 7.57 5.33 47.29 29.57 30.08 16.06 29.06 8.78 4.68 Bàn 4 – Nhóm 75 Trang 4 BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện A Vương 2013 1967 2.18 5.12 5.14 10.59 11.52 18.36 19.12 24.09 45.64 8.07 5.37 3.28 1968 2.58 5.34 6.4 9 10.64 23.84 25.11 20.27 106.95 33.40 34.55 13.51 4.05 1969 4.1 0 2.94 5.35 12.01 16.83 17.34 37.48 56.09 31.87 13.51 20.40 3.93 1970 3.3 3 3.95 4.0 3 10.81 23.20 38.37 30.34 33.27 26.90 15.55 5.55 3.33 1971 2.6 3 3.37 4.95 3.96 37.86 19.89 90.89 116.64 25.75 30.59 7.36 3.51 1972 2.64 2.97 2.59 4.77 24.73 11.86 7.57 104.91 45.00 23.33 11.89 5.44 1973 4.4 1 4.35 3.8 8 15.81 11.50 30.59 63.23 68.58 107.72 22.56 7.34 3.49 1974 4.3 7 3.52 3.2 6 9.06 8.97 29.32 27.41 20.78 16.32 22.31 6.73 3.90 1975 7.6 1 3.49 6.7 1 17.72 61.44 68.07 13.39 28.55 49.21 12.28 5.76 3.39 1976 2.08 6.16 2.65 10.94 16.57 7.95 3.77 34.67 34.42 25.88 16.95 3.75 Trận lũ điển hình đo đạc trên sông (bảng 3) T.đoạn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Q 61.19 252.4 508.63 1139.6 4 1376.7 5 1154.9 4 609.34 392.6 3 325.07 344.19 407.93 T.đoạn 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Q 387.5 3 247.3 165.72 130.03 124.93 95.61 87.96 68.84 61.19 58.64 44.62 Tài liệu quá trình nước dùng (bảng 4) Bàn 4 – Nhóm 75 Trang 5 BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện A Vương 2013 Tháng I II III IV V VI VII VII IX X XI XII q (m 3 /s) 22.9 5 25.50 16.5 7 14.02 9.69 8.41 5.86 6.37 7.27 8.29 10.20 15.93 Tài liệu tổn thất bốc hơi: (bảng 5) Tháng I II III IV V VI VII VII IX X XI XII ∆Z (mm) 16.70 13.77 13.64 14.15 27.41 24.48 24.22 22.31 22.31 24.35 16.95 15.55 2. TÍNH TOÁN ĐẶC TRƯNG THỦY VĂN THIẾT KẾ 2.1 Tính toán dòng chảy năm thiết kế: 2.1.1 Phân mùa dòng chảy: Dòng chảy năm là lượng dòng chảy sinh ra trên lưu vữ và chả qua mặt cắt cửa ra lưu vực trong khoảng thời gian là một năm cùng với sự thay đổi của nó trong năm. Năm thủy văn là năm bắt đầu từ mùa lũ năm trước và kết thúc vào cuối mùa kiệt năm tiếp theo. Tiêu chuẩn phân mùa dòng chảy: • Mùa lũ là mùa gồm các tháng liên tục có dòng chảy thỏa mãn: P (Q tháng i ≥ Q năm tương ứng ) ≥ 50% • Mùa kiệt là thời gian còn lại. Bảng giá trị lưu lượng bình quân theo từng năm giai đoạn (1977-1992) Năm 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 Qtb 23.61 12.73 18.07 22.54 17.68 15.79 13.21 23.89 Năm 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 Qtb 18.49 16.55 28.95 20.64 28.62 13.00 23.13 13.82 Từ bảng giá trị lưu lượng bình quân năm trong giai đoạn (1977-1992) và bảng lưu lượng bình quân theo tháng của từng năm trong giai đoạn (1977-1992), ta được bảng sau: Bàn 4 – Nhóm 75 Trang 6 BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện A Vương 2013 Năm I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 1961 x x x x 1962 x x x x 1963 x x x x 1964 x x x x x 1965 x x x x x 1966 x x x x x 1967 x x x x 1968 x x x x 1969 x x x x 1970 x x x x x 1971 x x x x 1972 x x x x 1973 x x x x 1974 x x x x x 1975 x x x x 1976 x x x x x P% 0.0 0.0 0.0 6.3 37.5 68.8 68.8 93.8 87.5 56.3 18.8 0.0 Mùa lũ lũ lũ lũ lũ Bàn 4 – Nhóm 75 Trang 7 BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện A Vương 2013 Các tháng có lưu lượng bình quân tháng lớn hơn lưu lượng bình quân năm tương ứng được đánh dấu x trong bảng trên. Từ kết quả bảng trên ta nhận thấy: Các tháng mùa lũ của năm bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 10. Và mùa kiệt bắt đầu từ tháng 11 năm này đến tháng 5 năm sau. Bảng lưu lượng bình quân tháng theo năm thủy văn (Xem ở trang sau) Mùa Mùa lũ Mùa kiệt Năm VI VII VIII IX X XI XII I II III IV V 1961 - 1962 44.4 9 17.9 7 51.76 70.37 27.6 6 16.32 10.81 5.34 3.30 3.56 5.56 6.36 1962 - 1963 29.4 5 25.5 0 29.06 26.64 12.1 9 3.95 1.80 1.11 1.91 2.29 1.89 13.64 1963 - 1964 12.4 5 66.0 3 45.38 27.92 12.6 1 23.20 8.44 3.88 4.67 5.01 12.4 5 7.80 1964 - 1965 25.1 1 41.4 3 32.63 62.59 50.9 9 14.53 9.38 3.96 4.14 4.39 25.7 5 23.07 1965 - 1966 52.7 8 31.7 4 15.17 17.46 19.2 5 8.77 5.66 5.23 3.75 2.12 7.57 5.33 1966 - 1967 47.2 9 29.5 7 30.08 16.06 29.0 6 8.78 4.68 2.18 5.12 5.14 10.5 9 11.52 1967 - 1968 18.3 6 19.1 2 24.09 45.64 8.07 5.37 3.28 2.58 5.34 6.49 10.6 4 23.84 Bàn 4 – Nhóm 75 Trang 8 BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện A Vương 2013 1968 - 1969 25.1 1 20.2 7 106.9 5 33.40 34.5 5 13.51 4.05 4.10 2.94 5.35 12.0 1 16.83 1969 - 1970 17.3 4 37.4 8 56.09 31.87 13.5 1 20.40 3.93 3.33 3.95 4.03 10.8 1 23.20 1970 - 1971 38.3 7 30.3 4 33.27 26.90 15.5 5 5.55 3.33 2.63 3.37 4.95 3.96 37.86 1971 - 1972 19.8 9 90.8 9 116.6 4 25.75 30.5 9 7.36 3.51 2.64 2.97 2.59 4.77 24.73 1972 - 1973 11.8 6 7.57 104.9 1 45.00 23.3 3 11.89 5.44 4.41 4.35 3.88 15.8 1 11.50 1973 - 1974 30.5 9 63.2 3 68.58 107.7 2 22.5 6 7.34 3.49 4.37 3.52 3.26 9.06 8.97 1974 - 1975 29.3 2 27.4 1 20.78 16.32 22.3 1 6.73 3.90 7.61 3.49 6.71 17.7 2 61.44 1975 - 1976 68.0 7 13.3 9 28.55 49.21 12.2 8 5.76 3.39 2.08 6.16 2.65 10.9 4 16.57 2.1.2 Xác định các giá trị W và Q Dựa vào bảng phân chia mùa dòng chảy ở trên ta có đc: Năm Q l W l Q k W k Q n W n 1961 - 1962 42.45 212.25 7.32 51.25 21.96 263.49 1962 - 1963 24.57 122.84 3.80 26.59 12.45 149.43 1963 - 1964 32.88 164.39 9.35 65.45 19.15 229.84 1964 - 1965 42.55 212.76 12.18 85.23 24.83 297.99 1965 - 1966 27.28 136.40 5.49 38.42 14.57 174.82 1966 - 1967 30.42 152.08 6.86 48.02 16.68 200.10 Bàn 4 – Nhóm 75 Trang 9 BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện A Vương 2013 1967 - 1968 23.06 115.28 8.22 57.53 14.40 172.81 1968 - 1969 44.06 220.28 8.40 58.80 23.26 279.08 1969 - 1970 31.26 156.29 9.95 69.64 18.83 225.93 1970 - 1971 28.89 144.43 8.80 61.63 17.17 206.07 1971 - 1972 56.75 283.76 6.94 48.56 27.69 332.32 1972 - 1973 38.53 192.67 8.18 57.28 20.83 249.94 1973 - 1974 58.54 292.69 5.72 40.03 27.73 332.71 1974 - 1975 23.23 116.13 15.37 107.60 18.64 223.73 1975 - 1976 34.30 171.49 6.79 47.55 18.25 219.04 Trong đó: Q k =(Q 11 + Q 12 + Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4 + Q 5 )/7 Q l =(Q 6 + Q 7 + Q 8 + Q 9 + Q 10 )/5 2.1.3 Chọn năm điển hình Xác định các thông số thiết kế ứng với P=75%: Dựa vào các số liệu đã tính được, ta vẽ được đường tần suất lý luận của tổng lượng trong chuỗi năm thủy văn từ 1961-1976 như sau: Bàn 4 – Nhóm 75 Trang 10 [...]... n & WnP ta suy ra được năm 196 6-1 967 là năm điển hình vì tổng lượng bình quân năm gần xấp xỉ với tổng lượng bình quân năm thiết kế ứng với P=75% Năm 6 1-6 2 6 2-6 3 6 3-6 4 6 4-6 5 Bàn 4 – Nhóm 75 |Wn-Wp| Wn 263.49 149.43 229.84 297.99 65.02 49.04 31.37 99.52 Trang 12 BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện A Vương 2013 6 5-6 6 6 6-6 7 6 7-6 8 6 8-6 9 6 9-7 0 7 0-7 1 7 1-7 2 7 2-7 3 7 3-7 4 7 4-7 5 7 5-7 6 174.82 200.10 172.81 279.08... công thức: QTi=KcQi Bảng phân phối dòng chảy năm sau khi hiệu chỉnh Năm 6 1-6 2 VI 33.5 VII VIII IX 13.54 38.98 53.00 Bàn 4 – Nhóm 75 X XI 20.84 12.29 Trang 25 XII 8.1 I 4.0 II 2.49 III 2.68 IV 4.19 V 4.79 BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện A Vương 2013 6 2-6 3 6 3-6 4 6 4-6 5 6 5-6 6 6 6-6 7 6 7-6 8 6 8-6 9 6 9-7 0 7 0-7 1 7 1-7 2 7 2-7 3 7 3-7 4 7 4-7 5 7 5-7 6 1 39.1 1 4 33.86 38.60 35.3 9 24.1 1 41.6 9 19.8 3 15.9 3 16.19 5.25... Với Wp=198,47 Wi Năm 6 1-6 2 6 2-6 3 6 3-6 4 6 4-6 5 6 5-6 6 6 6-6 7 6 7-6 8 6 8-6 9 6 9-7 0 7 0-7 1 7 1-7 2 7 2-7 3 7 3-7 4 7 4-7 5 7 5-7 6 Kc 263.49 149.43 229.84 297.99 174.82 200.1 172.81 279.08 225.93 73.356 312.43 249.94 332.71 223.73 219.04 0.7532 1.3282 0.8635 0.666 1.1353 0.9919 1.1485 0.7111 0.8785 2.7056 0.6353 0.7941 0.5965 0.8871 0.9061 o Lưu lượng bình quân hàng tháng của từng năm được tính theo công thức: QTi=KcQi Bảng... nhận thấy kết quả tính theo công thức Xô-lô-cốp-xki là tương đương với lưu lượng max trong dòng chảy lũ điển hình Còn kết quả tính theo công thức triết giảm m - un đỉnh lũ thì lớn hơn rất nhiều so với số liệu lũ điển hình thực đo Nên từ đó, ta chọn kết quả theo công thức Xô-lô-cốp-xki để tính toán Tức là chọn QmaxP = 6390,83 m3/s Bàn 4 – Nhóm 75 Trang 16 BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện A Vương 2013 2.2.3... hệ phương trình không ổn định Saint-Venant viết cho đoạn sông dx trong thời đoạn dt, bao gồm phương trình liên tục và phương trình cân bằng năng lượng: 4.1.2 Phương pháp đồ giải Pô-ta-pôp: Nguyên lý của phương pháp đồ giải Pô-ta-pôp cũng xuất phát từ nguyên lý chung Phương trình được viết lại: 4.1.3 Các số liệu đầu vào: Dòng chảy lũ thiết kế: Bàn 4 – Nhóm 75 Trang 21 BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện... 1δ 2δ 3 + Qng Tl = 0,278 0,86(420,24 - 16) * 682 * 0,81 *1 *1 *1 + 0 8,354 = 6390,83 m 3 / s Bàn 4 – Nhóm 75 Trang 15 BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện A Vương 2013 b Xác định theo công thức triết giảm Công thức triết giảm mô đun đỉnh lũ có dạng là: n 100 q max p = q λ P 100 F Trong đó: - qmaxP là mô đun đỉnh lũ ứng với tần suất P của lưu vực tính toán - q100 là mô đun đỉnh lũ lưu vực có... bảng trên ta vẽ được đường quá trình dòng chảy năm thiết kế: Bàn 4 – Nhóm 75 Trang 13 XI 7.88 XII 4.20 BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện A Vương 2013 2.2 Tính toán dòng chảy lũ thiết kế: 2.2.1 Nguyên lý chung: Dòng chảy lũ là quá trình không ngừng tăng lên hoặc giảm đi của lưu lượng hoặc mực nước Trong quá trình thay đổi đó, xuất hiện một hoặc 1 vài trị số cực đại Đường quá trình lũ Q~t là sự thay đổi... 0.1 7 0.1 7 0.1 8 0.1 9 0.1 3 0.1 2 0.1 1 0.0 8 0.0 7 0.0 6 0.1 2 0.87 302.79 ∆V- -9 ∆V+ -8 Wd(106 m3) -7 WD(106 m3) -6 -1 2 -1 3 77.07 77.07 198.89 Trong đó: Cột (1): Thứ tự các tháng xếp theo năm thủy lợi Cột (2): Dung tích của hồ chứa ở cuối mỗi thời đoạn tính toán ∆ti Cột (3): Dung tích bình quân của hồ chứa Xác định theo công thức: Vbq=1/2*(Vd+Vc) Cột (4): Diện tích mặt hồ tra từ quan hệ địa hình của.. .BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện A Vương 2013 Từ đường tần suất lý luận ta suy được giá trị WnP=198,47(m3tháng/s) Đường tần suất lý luận của tổng lượng mùa kiệt ứng với P=75% Bàn 4 – Nhóm 75 Trang 11 BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện A Vương 2013 Từ đường tần suất lý luận ta suy được giá trị WkP=43,11(m3.tháng/s)... kể tổn thất là: Vh=V-=187,92 (106m3) Dung tích toàn bộ (dung tích chết và dung tích hiệu dụng) là: Vbt= 264,99 (106m3) Bàn 4 – Nhóm 75 Trang 19 1.76 BTL Thủy văn 2 – CT hồ thủy điện A Vương 2013 IV 77.07 82.92 4.48 14.15 V 77.07 77.07 4.34 27.41 VIII IX X XI XII I -5 5.52 24.48 7.10 24.22 7.83 22.31 7.98 22.31 7.98 24.35 7.94 16.95 7.62 15.55 6.85 16.70 5.85 13.77 4.99 13.64 -1 0 -1 1 1.29 1.42 125.2