Bài giảng công trình thủy chương 3 PGS nguyễn thống

CÔNG TRÌNH THỦY TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN NỘI DUNG MÔN HỌC Giảng viên: PGS TS NGUYỄN THỐNG E-mail: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr Web: www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong 7/21/2014 Tél (08) 38 640 979 - 098 99 66 719 Chương Tổng quan Tài ngun nước VN Chương Cơ sở kỹ thuật thiết kế cơng trình thủy lợi (CTTL) Chương Hồ chứa nước Chương Đập dâng nước Chương Cơng trình tháo lũ Chương Cơng trình dẫn nước Chương Máy thủy lực Chương Thủy điện Chương Trạm bơm 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước • HỒ CHỨA NƯỚC HỒ CHỨA NƯỚC Nhiệm vụ • Điều hòa lưu lượng sử dụng theo thời gian (ngày, tuần, tháng, năm, nhiều năm)  Trử vào thời đoạn sông nhiều nước  Cấp bổ sung thời đoạn sông nước 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước • 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống HỒ CHỨA NƯỚC • 7/21/2014 HỒ CHỨA NƯỚC PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước HỒ CHỨA NƯỚC • 7/21/2014 • PGS Dr Nguyễn Thống HỒ CHỨA NƯỚC 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước HỒ CHỨA NƯỚC (Đập vòm) 7/21/2014 HỒ CHỨA NƯỚC PGS Dr Nguyễn Thống 7/21/2014 10 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước • 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống HỒ CHỨA NƯỚC • 11 7/21/2014 HỒ CHỨA NƯỚC 12 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước • HỒ CHỨA NƯỚC HỒ CHỨA NƯỚC 7/21/2014 13 PGS Dr Nguyễn Thống 7/21/2014 14 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước • HỒ CHỨA NƯỚC HỒ CHỨA NƯỚC 7/21/2014 15 PGS Dr Nguyễn Thống 7/21/2014 16 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước • HỒ CHỨA NƯỚC 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống Chương 3: Hồ chứa nước HỒ CHỨA NƯỚC 17 7/21/2014 18 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước HỒ CHỨA NƯỚC 7/21/2014 • 19 PGS Dr Nguyễn Thống HỒ CHỨA NƯỚC 7/21/2014 20 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước • HỒ CHỨA NƯỚC Chương 3: Hồ chứa nước 7/21/2014 HỒ CHỨA NƯỚC 21 PGS Dr Nguyễn Thống 7/21/2014 22 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước HỒ CHỨA NƯỚC HỒ CHỨA NƯỚC Khoan xử lý 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống 23 7/21/2014 24 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước HỒ CHỨA NƯỚC 7/21/2014 25 PGS Dr Nguyễn Thống 7/21/2014 26 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY ÉNERGIE & CENTRALE HYDRAULIQUE Chap : Barrages, évacuateurs de crues Chương 3: Hồ chứa nước MNGC MNDBT MNTL MNC Đáy hồ Đập dâng 7/21/2014 27 7/21/2014 28 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước CÁC ĐỊNH NGHĨA VỀ MỰC NƯỚC HỒ CÁC ĐỊNH NGHĨA VỀ DUNG TÍCH - Dung tích hửu ích: Giới hạn MNDBT MNC - Dung tích phòng lũ: Giới hạn MNGC (hoặc MNTL) MNDBT - Dung tích chết: Giới hạn MNC cao trình đáy hồ chứa - MNGC (Mực nước gia cường) - MNDBT (Mực nước dâng bình thường) - MNTL (Mực nước trước lũ) - MNC (Mực nước chết) 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống 29 7/21/2014 30 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước ĐƯỜNG CONG ĐẶC TÍNH HỒ - F =g(Z) : diện tích mặt thoáng hồ theo cao độ Z - W =f(Z) : dung tích hồ theo cao độ z Dùng đồ tỷ lệ 1/10.000 (chênh lệch đường đồng cao độ 5m) 1/5.000 7/21/2014 31 PGS Dr Nguyễn Thống ĐƯỜNG CONG ĐẶC TÍNH HỒ CHỨA Z (m) Z0 (m) F(km2) W(tr.m323) Z7/21/2014 (m): cao trình đáy hồ PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước TÍNH TOÁN MNC  Dựa vào nhu cầu dung tích bùn cát lắng đọng hồ N năm (phụ thuộc cấp công trình)  Wchết  MNC1  Dựa vào cao trình tối thiểu để tự chảy đến vùng canh tác  MNC2 MNC = max(MNC1, MNC2) TÍNH TOÁN MNDBT HỒ CHỨA NÔNG NGHIỆP Các bước tính:  Xác đònh MNC trước,  Xác đònh dung tích hữu ích (Whi), dùng phương pháp cân nước (ví dụ tính sau),  Có (Wchết+Whi)  MNDBT 7/21/2014 33 PGS Dr Nguyễn Thống 7/21/2014 CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước TÍNH Whi Nguyên lý: Phương trình cân nước: W=Wchênh lệch = Wdung - Wden 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống 34 PGS Dr Nguyễn Thống 35 T(th) Qden(m3/s) Qdung(m3/s) W(tr.m3) Cộng dồn W 20 30 25.92 25.92 50 50 25.92 60 60 25.92 60 80 51.84 77.76 70 90 51.84 129.6 80 87 18.144 147.74 80 100 51.84 199.58 100 80 -51.84 147.74 100 30 -181.44 -33.69 10 500 30 -1218.2 -1252 11 800 30 -1995.8 -3248 12 1500 30 -3810.2 -7058 Tổng 3420 (m3/s) 697 (m3/s) 7/21/2014 3) 7058 (m3) PGS.Delta(tr.m Dr Nguyễn Thống 36 CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước Dung tích hửu ích Whi Gọi W hàm cộng dồn (Wdung-Wden) Wmaxvà Wmin giá trò max hàm W Whi = Wmax-Wmin- Delta =199,58 -(-7058) - 7058=199,58tr.m3 7/21/2014 37 PGS Dr Nguyễn Thống BÀI TẬP 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống T(th) Qden(m3/s) Qdung(m3/s) 20 30 50 50 60 60 200 80 250 90 100 120 80 100 200 80 500 30 10 100 30 11 25 30 12 20 50 CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước TÍNH MNDBT HỜ CHỨA THUỶ ĐIỆN Ngun lý: - Giả thiết cớ định MNC - Giả thiết lần lượt các giá trị MNDBT khác (gia sớ Z)  Mỡi tổ hợp (MNDBT,MNC)  tính thuỷ  Điện lượng trung bình E (thường là TB năm) Chú ý MNDBT  lớn  E lớn KẾT QUẢ: Tổng(tr.m3) Max= 25.92 1605 750 Min= -2307 Delta(W) 2216.16 Whi(tr.m3)= 116.64 Delta =30*86400*(1605-750)/1000000 7/21/2014 38 39 PGS Dr Nguyễn Thống 7/21/2014 40 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước  Mỡi cặp (MNDBT,MNC) tính đầu tư vào cơng trình (đập, tràn, nhà máy,….) Chú ý  MNDBT  lớn  Đầu tư càng lớn  PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ VỀ MẶT KINH TẾ GIỮA SỰ GIA TĂNG THU NHẬP (TĂNG ĐIỆN) & SỰ GIA TĂNG CHI PHÍ ĐẦU TƯ CƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN MNGC Đònh nghóa: Mức nước gia cường mực nước cao hồ xãy lũ thiết kế kiểm tra hồ chứa Phương pháp tính: Dùng phương trình cân nước với đường trình lũ đến có tần suất p% tuỳ theo cấp công trình (lập bảng, lập trình máy tính, đồ thò) & trình tháo lũ qua đập tràn 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống 41 7/21/2014 42 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước CÔNG CỤ VÀ SỐ LIỆU TÍNH - Đường cong dung tích hồ W=f(z) - Quan hệ cột nước tràn H dung tích hồ W - Công thức tính lưu lượng qua đập tràn 7/21/2014 43 PGS Dr Nguyễn Thống Ví dụ: Một hồ chứa nông nghiệp có MNDBT=100m, cao độ đáy hồ Zdayho=50m Đập tràn thực dụng có B=20m, hệ số lưu lượng m=0.4092 Cao độ ngưỡng tràn 96m MNDBT=100m Htràn 7/21/2014 Ztran =96m Zdayho =50m Đập tràn 44 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước Q TRÌNH LŨ ĐẾN Quan hệ dung tích hồ W cao độ mực nước hồ Z sau: W  103 (Z  Zdayho)3 (m3 ) Lưu lượng qua đập tràn sau (xem dòng chảy qua tràn không ngập): /2 Qtran  mB 2g H3tran (m3 / s) 7/21/2014 45 PGS Dr Nguyễn Thống T (phut) Qden 60 120 180 240 300 360 50 120 160 250 500 800 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống T (phut) 420 480 540 600 660 720 780 840 900 CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước 1400 1200 T (ph) Qden Qxa Wtru (tr.m3) Q(m3/s) 1000 800 600 400 200 200 400 600 800 1000 T(phut) 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống 46 HƯỚNG DẪN Q TRÌNH LŨ ĐẾN Qden 1100 1300 1200 900 600 400 200 50 47 Who Htran (tr.m3) Zho(m) (m) 125 100 125 100 125 100 60 50 50 0 120 120 120 125 100 180 160 160 125 100 240 250 250 125 100 300 500 290.0 0.76 125.76 100.10 4.10 360 800 300.99 1.80 127.55 100.34 4.34 48 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống T (ph) Qden 420 1100 CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước Qxa 327.51 Wtru (tr.m3) 2.78 Who (tr.m3) Zho(m) 130.33 100.70 Htran (m) 4.70 480 1300 369.49 3.35 133.68 101.13 5.13 540 600 1200 900 421.41 465.87 2.80 1.56 136.49 101.49 138.05 101.68 5.49 5.68 660 720 780 840 600 400 200 50 491.03 497.38 491.70 474.77 0.39 -0.35 -1.05 -1.53 138.44 138.09 137.04 135.51 101.73 101.69 101.56 101.36 5.73 5.69 5.56 5.36 900 450.31 -1.62 133.89 101.16 5.16 49 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống LŨ DẠNG TAM GIÁC 7/21/2014 50 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước Cho đồ thò sau: Q(m3/s) Lũ đến B Qlũ-max C Qxã-max Xã lũ D T0 A 72h T(h) Hãy cho biết ý nghóa diện tích ABD, ABC Mứ c nước hồ chứa thời điểm T0? 7/21/2014 51 PGS Dr Nguyễn Thống Bài tập: Cho hồ chứa có thông số sau (giả thiết cao độ đáy hồ Z0=0) - Dung tích chết yêu cầu : 10tr.m3 - Dung tích hửu ích: 70tr.m3 - Quan hệ dung tích hồ W chiều sâu nước h hồ (kể từ đáy hồ đến mặt thoáng hồ) W(m3 )  103 h 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước Giả thiết lũ đến hồ 72h, có dạng tam giác ABD Lưu lượng đỉnh lũ Qlũ-max=700 m3/s Lưu lượng xã lũ max qua tràn Qxã-max=500 m3/s a Tính MNC b Tính MNDBT c Tính MNGC 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống 53 Q(m3/s) Qlũ-max Qxã-max 52 Lũ đến B C Xã lũ D A 7/21/2014 72h T(h) 54 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước Giả thiết lũ đến có dạng tam giác ABD Lưu lượng đỉnh lũ Qlũ-max=600 m3/s Mực nước hạ lưu cao cho phép hhạ-max=6m a Tính MNC b Tính MNDBT c Tính MNGC Bài tập: Cho hồ chứa có thông số sau: - Dung tích chết yêu cầu : 25tr.m3 - Dung tích hửu ích: 95tr.m3 - Quan hệ W hồ chiều sâu nước h Giả thiết cao độ đáy hồ Zdayho=0m W(m3 )  103 h Quan hệ lưu lượng mực nước hạ lưu là: Qhaluu  400 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống hh (m / s) 55 7/21/2014 56 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước Q(m3/s) Lũ đến B Qlũ-max GIỚI THIỆU ĐIỀU TIẾT LŨ VỚI LẬP TRÌNH MACRO TRONG EXCEL ….\CTT-DH\DT_Lu Xã lũ C Qxã-max D A T(h) 60h 7/21/2014 57 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống 58 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước m3/s p=0.1% 6000 5000 4000 3000 2000 1000 (h) 0 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống 10 15 20 25 30 35 59 Bài tập: Một hồ chứa nước có đường cong dung tích hồ V (m3) theo cao trình mực nước hồ Z (m ) : V = 104 (Z – 1)3 , cao trình MNDBT 30m , đường trình lũ có dạng tam giác với lưu lượng đỉnh lũ Qmax =1100m3/s , thời gian lũ T = 40 Đập tự tràn có lưu lượng tháo lũ tối đa qmax= 500m3/s Hãy xác đònh cao trình MNGC (m) a 31,62 b 31,80 c 31,50 d 32,0 7/21/2014 60 PGS Dr Nguyễn Thống 10 CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước • CÂU HỎI ÔN Phát biểu sau ĐÚNG :  Mực nước dâng bình thường (MNDBT) mực nước cao hồ chứa  Mực nước chết (MNC ) mực nước thấp mùa khô  Mực nước lũ thiết kế (MNLTK ) mực nước cao mùa lũ  Cả câu không đầy đủ 7/21/2014 61 PGS Dr Nguyễn Thống • CÂU HỎI ÔN Dung tích gia cường hồ chứa nước phụ thuộc vào :  Tổng chiều dài tràn nước công trình tháo lũ  MNDBT  MNC  Cả câu 7/21/2014 62 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước • CÂU HỎI ÔN Bộ phận sau KHÔNG thiết phải có đập đất đá hỗn hợp:  Bộ phận chống thấm  Bộ phận thoát nước  Thân đập  Đỉnh đập 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống 63 • 7/21/2014 HẾT CHƯƠNG 64 PGS Dr Nguyễn Thống 11 [...]... nước của công trình tháo lũ  MNDBT  MNC  Cả 3 câu trên 7/21/2014 62 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước • CÂU HỎI ÔN Bộ phận nào sau đây KHÔNG nhất thiết phải có trong đập đất đá hỗn hợp:  Bộ phận chống thấm  Bộ phận thoát nước  Thân đập  Đỉnh đập 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống 63 • 7/21/2014 HẾT CHƯƠNG 3 64 PGS Dr Nguyễn Thống 11...CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước • CÂU HỎI ÔN Phát biểu nào sau đây là ĐÚNG :  Mực nước dâng bình thường (MNDBT) là mực nước cao nhất trong hồ chứa  Mực nước chết (MNC ) là mực nước thấp trong mùa khô  Mực nước lũ thiết kế (MNLTK ) là mực nước cao nhất trong mùa lũ  Cả 3 câu trên đều không đầy đủ 7/21/2014 61 PGS Dr Nguyễn Thống • CÂU HỎI ...CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước HỒ CHỨA NƯỚC • 7/21/2014 • PGS Dr Nguyễn Thống HỒ CHỨA NƯỚC 7/21/2014 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH... 13 PGS Dr Nguyễn Thống 7/21/2014 14 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước • HỒ CHỨA NƯỚC HỒ CHỨA NƯỚC 7/21/2014 15 PGS Dr Nguyễn Thống. .. Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG TRÌNH THỦY Chương 3: Hồ chứa nước Chương 3: Hồ chứa nước HỒ CHỨA NƯỚC 7/21/2014 • 19 PGS Dr Nguyễn Thống HỒ CHỨA NƯỚC 7/21/2014 20 PGS Dr Nguyễn Thống CÔNG TRÌNH THỦY CÔNG