Sổ tay an toàn đập Chương 07

CHƢƠNG VII VẬN HÀNH HỒ CHỨA 7.1 ĐIỀU CHỈNH QUY TRÌNH VẬN HÀNH HỒ CHỨA 7.1.1 Lý phải điều chỉnh QTVH Việc vận hành hồ chứa đƣợc quy định điều 10 11 Nghị định 72/2007/QĐ-CP Chính phủ Việc lập ban hành quy trình vận hành hồ chứa nƣớc đƣợc thực theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8412-2010 Cơ quan tƣ vấn thiết kế thiết kế khôi phục nâng cấp hồ chứa phải lập quy trình vận hành hồ dựa kết số liệu tính toán thiết kế Cơ quan quản lý dự án dựa vào quy trình lập hồ sơ trình cấp có thẩm quyền phê duyệt giao cho chủ đập thực Quy trình vận hành đƣợc xem nhƣ quy trình trình khung đƣợc trình bày Chƣơng Trong trình vận hành, điều kiện đầu vào luôn thay đổi nên năm, chí thời đoạn cụ thể cần phải tính toán điều chỉnh cho phù hợp nhằm đảm bảo an toàn cho đập đạt đƣợc đƣợc nhiệm vụ đặt cho hồ Căn vào nhiệm vụ (cấp nƣớc, chống lũ…) hồ, vào yêu cầu sử dụng nƣớc (tƣới, phát điện, cấp nƣớc…) năm, kết đo đạc dự báo yếu tố khí tƣợng thủy văn để điều chỉnh quy trình vận hành khung hồ chứa theo thời gian Công việc đƣợc gọi điều chỉnh Quy trình vận hành hồ chứa 7.1.2 Nguyên tắc điều chỉnh: Đảm bảo nguyên tắc chung đặt quy trình vận hành khung Các đƣờng cong vận hành hồ chứa thiết bị vv…không đƣợc vƣợt giới hạn cho phép Quy trình khung, trừ có trƣờng hợp khẩn cấp xẩy đƣợc chuyển lên vận hành theo chế độ khẩn cấp quy định kế hoạch sẵn sàng trƣờng hợp khẩn cấp (EPP) phải đƣợc cấp có thẩm quyền phê chuẩn Tận dụng tối đa lực hồ để đảm bảo nhiệm vụ đặt nhƣng trƣớc hết phải đảm bảo an toàn cho đập, 7.1.3 Các trƣờng hợp điều chỉnh Quy trình Vận hành hồ chứa đƣợc điều chỉnh trƣờng hợp sau: 7.1.3.1 Điều chỉnh Quy trình vận hành năm Thông thƣờng, năm, lƣợng nƣớc sử dụng nhƣ lƣợng nƣớc đến hồ thay đổi khác với năm thiết kế Vì vào đầu năm, chủ đập cần dựa vào thông tin sau để điều chỉnh quy trình vận hành (thực lập quy trình tích cấp nƣớc năm) hồ: 78 - Yêu cầu sử dụng nƣớc ngành kinh tế (căn vào hợp đồng chủ đập ký với hộ sử dụng nƣớc), yêu cầu phát điện, chống lũ công trình vv…cụ thể năm; - Kết dự báo khí tƣợng, thủy văn năm (dài hạn) - Hiện trạng đập (có hƣ hỏng phận không, sửa chữa, mở rộng vv…), - Các đƣờng đặc trƣng hồ chứa vv… Quy trình điều chỉnh cần xác lập đƣợc nội dung sau: - Đƣờng trình tích nƣớc hồ theo thời gian (mùa lũ), thời điểm tích đầy hồ (đối với hồ có tràn trang bị cửa van) - Đƣờng trình lấy nƣớc từ hồ 7.1.3.2 Điều chỉnh quy trình vận hành xả lũ Trong đợt xả lũ, có tài liệu đo đạc dự báo khác với lũ thiết kế nhƣ tài liệu dự báo đầu năm, cần tính toán điều chỉnh quy trình vận hành cho đợt lũ đến Việc điều chỉnh phải làm liên tục lũ kết thúc để đảm bảo an toàn cho đập Các tài liệu làm gồm có: mực nƣớc hồ thời điểm điều chỉnh; dự báo lƣu lƣợng đến hồ; tình trạng đập, thiết bị vận hành tràn vv… Quy trình điều chỉnh cần xác định đƣợc đƣờng trình xả lũ, diễn biến mực nƣớc hồ… 7.1.3.3 Vận hành công trình theo quy trình điều chỉnh: Sau điều chỉnh quy trình vận hành hàng năm vận hành lũ hồ, cần vận hành cống lấy nƣớc tràn xả lũ cho phù hợp với quy trình 7.2 ĐIỀU CHỈNH QUY TRÌNH VẬN HÀNH NĂM 7.2.1 Dự báo dòng chảy đến năm Việc dự báo dòng chảy đến năm hồ chứa khó khăn phức tạp Hiện dự báo đƣợc thời đoạn ngắn Để có tài liệu điều chỉnh quy trình vận hành cần vào tài liệu đo đạc khí tƣợng thủy văn lƣu vực hồ chứa, dự báo lƣợng mƣa năm Tổng cục khí tƣợng thủy văn, sử dụng phƣơng pháp đƣợc trình bày quy phạm Tính toán đặc trƣng Thủy văn thiết kế QP C6-77 mô hình toán nhƣ NAM, TANK, SSARR, LTANK…để mô dòng chảy đến hồ chứa Dòng chảy đến cho năm dự báo đƣợc tính toán cho tuần tháng số liệu đầu vào để tính toán cân nƣớc 7.2.2 Dự báo lƣợng nƣớc yêu cầu Lƣợng nƣớc yêu cầu hàng năm từ hồ đƣợc xác định sở yêu cầu nƣớc ngành sử dụng nƣớc 79 Đối với nông nghiệp đƣợc tính toán sở cấu trồng, thời vụ, diện tích gieo trồng…cụ thể năm tính toán Số liệu tập hợp từ yêu cầu sử dụng nƣớc hộ nông dân, hợp tác xã, tổ chức dùng nƣớc thông qua hợp đồng cung cấp nƣớc năm ký với chủ đập Đối với hộ sử dụng nƣớc khác (công nghiệp, sinh hoạt, thủy sản, du lịch vv…) vào hợp đồng cấp nƣớc ký với chủ đập để tính toán Toàn yêu cầu sử dụng nƣớc đƣợc tính toán cho tuần tháng cống lấy nƣớc bao gồm lƣợng nƣớc yêu cầu điểm lấy nƣớc tổng tổn thất hệ thống kênh dẫn 7.2.3 Tính toán cân nƣớc – lập quy trình tích cấp nƣớc hồ chứa 7.2.3.1 Số liệu đầu vào bao gồm: - Dòng chảy đến hồ theo tuần tháng năm đƣợc dự báo nhƣ Mục 7.2.1; - Tổng lƣợng nƣớc yêu cầu từ hồ chứa (Mục 7.2.2); - Các thông số đặc trƣng hồ chứa: Mực nƣớc chết (MNC), mực nƣớc dâng bình thƣờng (MNDBT), đƣờng quan hệ F-H, W-H; - Phƣơng thức tích nƣớc hồ: tùy thuộc vào phân bố dòng chảy năm dự báo, trạng công trình (tốt, xấu), yêu cầu cấp nƣớc…để định phƣơng thức tích sớm, tích muộn xác định mực nƣớc hồ cần tích theo thời gian mùa mƣa (thời điểm tích cao trình bao nhiêu), cho vừa đảm bảo an toàn công trình, vừa đảm bảo tích đủ nƣớc 7.2.3.12 Tính toán cân nước lập đường (quy trình) tích nước cấp nước: Căn vào tài liệu đầu vào nêu, lập bảng tính cân nƣớc hồ chứa, qua định đƣợc đƣờng trình tích nƣớc cấp nƣớc hồ năm tính toán lƣợng nƣớc thừa đƣợc xả qua tràn theo thời gian Đƣờng cấp nƣớc hồ chứa cần nằm phạm vi đƣờng phòng phá hoại đƣờng hạn chế cấp nƣớc đƣợc xác định quy trình điều tiết khung Đƣờng phòng phá hoại đƣờng bao phía mực nƣớc hồ chứa theo thời gian cấp nƣớc, biểu thị giới hạn vùng cấp nƣớc bình thƣờng hồ chứa Đƣờng hạn chế cấp nƣớc đƣờng bao phía dƣới mực nƣớc hồ chứa theo thời gian cấp nƣớc, biểu thị giới hạn dƣới vùng cấp nƣớc bình thƣờng hồ chứa Trong trƣờng hợp không thỏa mãn, cần điều chỉnh yêu cầu đầu vào tính toán lại đến đạt yêu cầu 7.3 ĐIỀU CHỈNH QUY TRÌNH VẬN HÀNH LŨ HỒ CHỨA 7.3.1 Dự báo lũ vận hành hồ chứa 80 Dự báo lũ đến hồ sở để điều chỉnh quy trình vận hành xả lũ theo dự báo nhằm chọn đƣợc phƣơng án vận hành tối ƣu để vừa đảm bảo an toàn cho đập, an toàn cho khu vực hạ du vừa đảm bảo yêu cầu tích nƣớc hồ theo nhiệm vụ đặt Theo kết dự báo quy mô trận lũ đến hồ, vào quy định quy trình vận hành mực nƣớc hồ nhƣ hạ du để tính toán điều tiết hồ với nhiều phƣơng án xả lũ tích nƣớc khác Trên sở lựa chọn phƣơng án vận hành tối ƣu (thỏa mãn tối đa yêu cầu trên) Phƣơng án đƣợc coi nhƣ quy trình vận hành điều chỉnh hồ Quy trình đƣợc tiếp tục điều chỉnh trình thực hiện, có thêm tài liệu lũ (dự báo ngắn, đo đạc ) cho thấy diến biến lũ có khác biệt so với dự báo ban đầu (dài hạn) Quy trình tính toán dự báo điều tiết lũ hồ chứa (xem hình 7.1) công cụ đắc lực giúp cho việc tính toán đƣợc kịp thời, nhanh chóng đảm bảo mức độ xác theo yêu cầu 7.3.2 Sơ đồ tính toán vận hành lũ hồ chứa Hình 7-1 sơ đồ tính toán vận hành lũ hồ chứa sở tài liệu dự báo quan trắc mƣa lƣu vực Sơ đồ cho thấy việc vận hành lũ hồ chứa đƣợc điều chỉnh liên tục sở tài liệu dự báo dài, ngắn hạn quan trắc thực tế để đảm bảo an toàn cho đập hạn chế thấp thiệt hại cho khu vực hạ du Hình 7-1: Sơ đồ tổng quát vận hành hồ chứa 7.3.3 Lựa chọn mô hình toán tính toán dự báo lũ đến hồ Có nhiều mô hình đƣợc sử dụng dự báo lũ đến hồ tùy thuộc hệ thống quan trắc khí tƣợng, thủy văn lƣu vực Đối với hồ chứa độc lập, dự báo lũ đến hồ đƣợc tính toán sở sử dụng mô hình mô hình mƣa - dòng chảy Mô hình 81 Mƣa – Dòng chảy đa dạng, mô hình TANK, NAM, Đƣờng đơn vị tổng hợp đƣợc sử dụng phổ biến dự báo lũ Đƣờng đơn vị tổng hợp loại mô hình dễ sử dụng phù hợp yêu cầu dự báo lũ hồ chứa Trong Phụ lục giới thiệu phƣơng pháp dự báo lũ đến hồ phƣơng pháp đƣờng đơn vị Các phƣơng pháp khác tham khảo tài liệu chuyên khảo đƣợc trích dẫn tài liệu tham khảo sách 7.3.4 Tài liệu phục vụ cho tính toán điều chỉnh qui trình vận hành hồ chứa 7.3.4.1 Tài liệu mưa Dự báo lũ đến hồ chứa đƣợc tính toán dựa vào lƣợng mƣa gây lũ lƣu vực sông Có hai nguồn số liệu mƣa đƣợc sử dụng trình dự báo lũ - Tài liệu dự báo mƣa quan chuyên môn dự báo khí tƣợng thủy văn cung cấp Hiện hệ thống dự báo mƣa định lƣợng hạn dự báo ngày đƣợc Trung tâm dự báo Khí tƣợng Thủy văn Trung ƣơng cung cấp cho tất vùng nƣớc Trên sở liệu dự báo mƣa cho phép dự báo ban đầu quy mô lũ đến hồ Số liệu dự báo mƣa đƣợc liên tục hiệu chỉnh cập nhật trình vận hành điều tiết hồ chứa - Tài liệu đo mƣa lƣu vực đƣợc sử dụng với số liệu dự báo mƣa ngắn hạn (nhỏ 24h) sở để điều chỉnh chế độ vận hành điều tiết hồ chứa đƣợc xác định theo kết dự báo ban đầu (dài hạn) 7.3.4.2 Đặc trưng lưu vực Các đặc trƣng lƣu vực đƣợc sử dụng tính toán dự báo lũ gồm: - Các đặc trƣng lƣu vực hồ chứa nhƣ diện tích, đọ dốc, độ che phủ, đặc điểm thổ nhƣỡng vv… lƣu vực - Các đặc trƣng mạng lƣới sông ngòi lƣu vực (mật độ sông, độ dốc vv…) 7.3.4.3 Đặc trưng hồ chứa công trình: - Đƣờng quan hệ W-H, F-H hồ chứa; - Đặc tính công trình xả (kích thƣớc, đặc tính công trình ), - Đƣờng quan hệ Q-H tràn, cống xả, cống lấy nƣớc v.v; 7.3.4.4 Quy trình vận hành khung hồ chứa 7.3.4 Tính toán điều chỉnh quy trình vận hành xả lũ hồ chứa Đối với hồ chứa có tràn điều tiết cửa van (xả mặt xả sâu), thời điểm vận hành, vào tài liệu dự báo mƣa, lũ, vào mực nƣớc hồ chứa (mực nƣớc đƣợc khống chế theo Quy trình cấp nƣớc thời điểm khác nhau), tính toán để đƣa định vận hành cửa xả lũ cho thời đoạn Các bƣớc tính toán vận hành nhƣ sau: 82 - Bƣớc 1: Tại thời điểm tính toán, dựa vào tài liệu dự báo mƣa (lấy theo thời điểm dự báo gần thời gian dự báo dài nhât), tính toán dự báo lũ đến hồ theo mô hình đƣờng đơn vị - Bƣớc 2: Căn vào mực nƣớc hồ, mực nƣớc hạ lƣu đâp, yêu cầu tích nƣớc vào hồ thời điểm tính toán Quy trình vận hành khung có, lựa chọn số phƣơng án vận hành hồ để tính toán điều tiết lũ - Bƣớc 3: Tính toán điều tiết lũ theo phƣơng án (kịch bản) vận hành chọn bƣớc - Bƣớc 4: Phân tích kết tính toán bƣớc Từ chọn chế độ vận hành tối ƣu cho trận lũ dự báo Đây quy trình vận hành điều chỉnh cho lũ đƣợc dự báo - Bƣớc 5: Tiếp tục cập nhật số liệu dự báo đo đạc mƣa lƣu vực, tính toán dự báo lũ điều tiết lũ hồ chứa theo phƣơng án chọn điều chỉnh Quy trình vận hành hồ chứa cho phù hợp với lũ đến đƣợc cập nhật cho thời gian xả lũ lại Phƣơng pháp bƣớc tiến hành tƣơng tự từ Bƣớc đến Bƣớc Với cập nhật liên tục tài liệu đo mƣa dự báo mƣa lũ, ta có sở điều chỉnh phƣơng án vận hành chống lũ công trình cách hiệu an toàn Chế độ vận hành tối ƣu cho lũ cần đƣa thông tin sau đây: Đƣờng trình lũ đến theo dự báo, Đƣờng trình xả lũ theo lý thuyết (đƣờng cong trơn) Đƣờng xả lũ thực tế, ghi rõ: - Số thời đoạn trì lƣu lƣợng xả không đổi, - Thời gian (số giờ) trì thời đoạn - Lƣu lƣợng xả bình quân thời đoạn Chế độ vận hành phải phù hợp với Quy trình vận hành khung đƣợc phê duyệt, đảm bảo nguyên tắc điều kiện hống chế đề Ví dụ vận hành chống lũ cho lũ cụ thể hồ chứa nƣớc Tuyên Quang (hình 7.2) 83 (Hình 7.2: Đƣờng trình xả lũ hồ chứa Tuyên Quang từ ngày 08 đến ngày 12 tháng năm 2008 theo thực tế theo quy trình điều chỉnh) 7.4 VẬN HÀNH CÔNG TRÌNH XẢ THEO KẾT QUẢ DỰ BÁO DÒNG CHẢY ĐẾN 7.4.1 Cống lấy nƣớc Vận hành mùa lấy nƣớc: Căn vào Kế hoạch phân phối nƣớc điều chỉnh theo kết dự báo yêu cầu sử dụng nƣớc dòng chảy đến năm Quy trình vận hành khung đƣợc lập, vận hành cống để đảm bảo cấp nƣớc lƣu lƣợng yêu cầu đảm bảo an toàn cho công trình Vận hành cống trƣờng hợp khẩn cấp: Trong trƣờng hợp khẩn cấp nhƣ xẩy cố đập, tràn, lũ lớn đe dọa tràn nƣớc qua đập vv…cần phải xả nhanh để hạ nƣớc hồ, mở cống để xả, chấp nhận số hƣ hỏng nhỏ để cứu đập Biện pháp có tác dụng số hồ đập Để có sở, lập kế hoạch sẵn sàng trƣờng hợp khẩn cấp (EPP) cần xem xét để đƣa vào chƣơng trình hành động thực có chấp thuận ngƣời điều hành cần xem xét cụ thể điều kiện công trình 7.4.2 Tràn xả lũ Việc vận hành tràn xả lũ theo quy trình tích nƣớc hồ quy trình vận hành xả lũ điều chỉnh tiếp tục bƣớc trình điều chỉnh quy trình vận hành xả lũ nói Mục 7.3.4 84 Trên sở chế độ vận hành tối ƣu cho trận lũ đƣợc dự báo (xem hình 7.2), cán vận hành tràn vào mực nƣớc thƣợng hạ lƣu tràn, thông tin đƣa đƣờng xả lũ thực tế, đƣờng quan hệ Q-H tràn, số cửa van tràn vv…để xác định số cửa cần đƣa vào vận hành, độ mở cửa thời gian mở cửa cần thiết để xả đƣợc lƣu lƣợng yêu cầu thời đoạn để trì mực nƣớc hồ theo yêu cầu quy trình tích nƣớc 7.5 VẬN HÀNH HỒ TRONG TÌNH TRẠNG KHẨN CẤP 7.5.1 Khái niệm chung Quá trình vận hành đập xẩy tình không bình thƣờng, đƣợc gọi tình trạng (tình huống) khẩn cấp Tình trạng khẩn cấp tình trạng nguy hiểm dẫn đến nguy có đe dọa an toàn đập, gây tác hại lớn cho khu vực hạ du không đƣợc phát xử lý kịp thời Đối với đập, thƣờng có tình sau: - Xả lũ lớn gây ngập lụt, đe dọa khu dân cƣ, sở kinh tế, quốc phòng, giao thong vận tải… - Đập bị vỡ hay số nguyên nhân (do lũ lớn gây tràn nƣớc, thấm qua thân đập, động đất, bị phá hoại vv…) Hiện tƣợng vỡ đập không xẩy mùa lũ mà xẩy thời gian năm (do thấm, động đất…) Việc đề phòng tình khẩn cấp, bảo vệ an toàn đập đƣợc đặt từ khâu thiết kế, xây dựng đập Việc xử lý tình khẩn cấp đƣợc đề cập kế hoạch sẵn sàng trƣờng hợp khẩn cấp EPP 7.5.2 Vận hành hồ tình trạng khẩn cấp Trong điều kiện bình thƣờng, cần thƣờng xuyên quan sát, đo đạc, kiểm tra để phát sớm tình khẩn cấp, Khi xẩy tình khẩn cấp, chủ đập cần chuyển sang chế độ vận hành khẩn cấp Nhanh chóng tìm biện pháp hạ nhanh mực nƣớc hồ (mở tối đa cửa tràn, cửa cống; vận hành đập tràn khẩn cấp; phá đập phụ vv…) Trong trƣờng hợp chấp nhận số thiệt hại, hƣ hỏng nhỏ để cứu đập, tránh cho thảm họa xẩy Nói chung tùy điều kiện cụ thể công trình mà đƣa biện pháp thích hợp Sau thực bƣớc đề Kế hoach sẵn sàng trƣờng hợp khẩn cấp (EPP) Đối với đập chƣa lập EPP chuyển sang thực phƣơng án phòng chống lụt bão đƣợc phê duyệt 7.6 TỔ CHỨC THỰC HIỆN QUY TRÌNH ĐIỀU TIẾT VẬN HÀNH HỒ CHỨA 7.6.1 Trách nhiệm chủ đập 85 Chủ đập trình cấp có thẩm quyền phê duyệt quy trình vận hành hồ (đƣờng tích cấp nƣớc hồ) cho năm kế hoạch Chủ đập phê duyệt quy trình vận hành sở quy trình tích nƣớc hồ đƣợc phê duyệt, Chủ đập phân công thành viên chịu trách nhiệm thực phần việc đƣợc xác định trình điều tiết vận hành hồ chứa 7.6.2 Trách nhiệm cán tham gia vận hành đập Cán vận hành đập phải đƣợc đào tạo đảm bảo có đủ trình độ kinh nghiệm vận hành theo quy định, phải hiểu đƣợc cấu tạo, chức đập công trình có chứng hành nghề phù hợp Vận hành thiết bị theo quy trình đƣợc lập phê duyệt, báo cáo kịp thời tình bất thƣờng, cố xẩy trình vận hành để kịp thời xử lý, đảm bảo an toàn đập 7.6.3 Ghi chép, lƣu trữ số liệu Tất số liệu liên quan đến quy trình điều tiết vận hành đƣợc ghi chép có tên chữ ký ngƣời đo đạc tính toán lƣu giữ đầy đủ, bao gồm: Các tài liệu dự báo yêu cầu sử dụng nƣớc Các tài liệu dự báo, đo đạc khí tƣợng thủy văn sử dụng để tính toán điều chỉnh quy trình vận hành hồ chứa, vận hành xả lũ Quy trình vận hành hồ (đƣờng tích cấp nƣớc) Quy trình vận hành trận lũ Mực nƣớc hồ chứa thời điểm bắt đầu mở cửa tràn trình mở một, hai toàn cửa tràn, trình xả qua cống xả nƣớc Mực nƣớc đỉnh đập tràn suốt trình mở cửa Mực nƣớc hạ lƣu suốt trình xả qua tràn cống xả Lƣu lƣợng xả qua tràn ứng với độ mở cửa tràn Lƣu lƣợng xả qua cống xả ứng với độ mở cửa cống 10 Thời gian mở cửa xả tràn cống xả 7.6.4 Tổng kết, rút kinh nghiệm Hàng năm sau mùa lũ nên tổ chức họp kiểm điểm công tác vận hành đập nhằm: Đánh giá lại công tác vận hành đập thời gian qua, rút kinh nghiệm cho năm sau Xem xét lại quy định quy trình vận hành khung, có điều chƣa hợp lý chƣa đủ kiến nghị bổ sung sửa đổi 86