ĐỀ BÀI Bài tập dạng I Cho hệ thống 3 hồ chứa điều tiết năm và 3 đập dâng làm nhiệm vụ cấp nước tưới (xem sơ đồ). Cho biết các dữ liệu sau: 1. Dòng chảy năm và phân phối dòng chảy năm thiết kế trong điều kiện tự nhiên tại vị trí đập dâng Đ3 là Q(t) cho ở Bảng 1 (xem bảng 1). Dòng chảy đến hàng tháng đến vị trí xây dựng hồ chứa HC1, HC2 và các khu giữa là Q1(t); Q2(t), QKG1(t), QKG2(t), QKG3(t), QKG4(t) lấy bằng tỷ lệ % so với dòng chảy Q(t) ở bảng 1 như sau: Q1(t) =30% Q(t); Q2(t)=30% Q(t), QKG1(t)=10%Q(t), QKG2(t) =10%Q(t), QKG3(t)=10%Q(t), QKG4(t) =10%Q(t) 2. Quá trình nước dùng thiết kế trong năm của 3 khu tưới A, B C tương ứng là qA(t) tại tuyến đập dâng Đ1, qB(t) tại tuyến đập dâng Đ2 và qC(t) tại tuyến đập dâng Đ3.(Bảng 2) Yêu cầu: 1. Phân tích quan hệ thuỷ văn, thuỷ lợi trong hai trường hợp: Trường hợp 1: Hồ chứa 1 (HC1) cùng với đập dâng 1 (Đ1) có nhiệm vụ cấp nước cho vùng A; Hồ chứa 2 (HC2) cùng với đập dâng 2 (Đ2) có nhiệm vụ cấp nước cho vùng B; Hồ chứa 3 (HC3) cùng với đập dâng 3 (Đ3) có nhiệm vụ cấp nước cho vùng C. Trường hợp 2: Hồ chứa 1 (HC1) cùng với đập dâng 1 (Đ1) có nhiệ
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI CƠ SỞ ==== ==== BÀI TẬP THỦY VĂN CƠNG TRÌNH NÂNG CAO Học Viên GVHD Lớp Chuyên Ngành Mã số học viên Số TT : Nguyễn Văn Dân : TS Nguyễn Mai Đăng : 22C11-CS2 : Xây dựng cơng trình Thủy : 1481580202020 : 02 TP Hồ chí Minh, tháng 10 năm 2014 ĐỀ BÀI Bài tập dạng I Cho hệ thống hồ chứa điều tiết năm đập dâng làm nhiệm vụ cấp nước tưới (xem sơ đồ) Cho biết liệu sau: Dòng chảy năm phân phối dòng chảy năm thiết kế điều kiện tự nhiên vị trí đập dâng Đ3 Q(t) cho Bảng (xem bảng 1) Dòng chảy đến hàng tháng đến vị trí xây dựng hồ chứa HC1, HC2 khu Q 1(t); Q2(t), QKG1(t), QKG2(t), QKG3(t), QKG4(t) lấy tỷ lệ % so với dòng chảy Q(t) bảng sau: Q1(t) =30% Q(t); Q2(t)=30% Q(t), QKG1(t)=10%Q(t), QKG2(t) =10%Q(t), QKG3(t)=10%Q(t), QKG4(t) =10%Q(t) Quá trình nước dùng thiết kế năm khu tưới A, B & C tương ứng q A(t) tuyến đập dâng Đ1, qB(t) tuyến đập dâng Đ2 qC(t) tuyến đập dâng Đ3.(Bảng 2) Yêu cầu: Phân tích quan hệ thuỷ văn, thuỷ lợi hai trường hợp: Trường hợp 1: Hồ chứa (HC1) với đập dâng (Đ1) có nhiệm vụ cấp nước cho vùng A; Hồ chứa (HC2) với đập dâng (Đ2) có nhiệm vụ cấp nước cho vùng B; Hồ chứa (HC3) với đập dâng (Đ3) có nhiệm vụ cấp nước cho vùng C Trường hợp 2: Hồ chứa (HC1) với đập dâng (Đ1) có nhiệm vụ cấp nước cho vùng A; Hồ chứa (HC2) với đập dâng (Đ2) nhiệm vụ cấp nước cho vùng B có nhiệm vụ hỗ trợ cho Hồ chứa (HC3) đập dâng (Đ3) cấp nước cho vùng C Trình bày ngun lý tính tốn điều tiết xác định định dung tích hiệu dụng hồ chứa trường hợp Q1(t) HC QKG1(t) Vùng A qA(t ) Đ1 QKG2(t) HC Đ2 QKG4(t) Q2(t) QKG3(t) Vùng C qC(t ) Đ3 qB(t ) Vùng B HC Bài tập dạng II Cho hệ thống hồ chứa điều tiết năm đập dâng làm nhiệm vụ cấp nước tưới (xem sơ đồ) Cho biết liệu sau: Dòng chảy năm phân phối dòng chảy năm thiết kế điều kiện tự nhiên vị trí đập dâng Đ3 Q(t) cho Bảng (xem bảng 1) Dòng chảy đến hàng tháng đến vị trí xây dựng hồ chứa HC1, HC2 khu Q 1(t); Q2(t), QKG1(t), QKG2(t), QKG3(t), QKG4(t) lấy tỷ lệ % so với dòng chảy Q(t) bảng sau: Q1(t) =25% Q(t); Q2(t)=30% Q(t), QKG1(t)=10%Q(t), QKG2(t) =10%Q(t), QKG3(t)=15%Q(t), QKG4(t) =10%Q(t) Quá trình nước dùng thiết kế năm khu tưới A, B& C tương ứng q A(t) tuyến đập dâng Đ1, qB(t) tuyến đập dâng Đ2 qC(t) tuyến đập dâng Đ3 (Bảng 2) Yêu cầu: Phân tích quan hệ thuỷ văn, thuỷ lợi hai trường hợp: Trường hợp 1: Hồ chứa (HC1) với đập dâng (Đ1) có nhiệm vụ cấp nước cho vùng A; Hồ chứa (HC2) với đập dâng (Đ2) có nhiệm vụ cấp nước cho vùng B; Hồ chứa (HC3) với đập dâng (Đ3) có nhiệm vụ cấp nước cho vùng C Trường hợp 2: Hồ chứa (HC2) với đập dâng (Đ2) có nhiệm vụ cấp nước cho vùng B; Hồ chứa (HC1) với đập dâng (Đ1) nhiệm vụ cấp nước cho vùng A có nhiệm vụ hỗ trợ cho Hồ chứa (HC3) đập dâng (Đ3) cấp nước cho vùng C Trình bày ngun lý tính tốn điều tiết xác định định dung tích hiệu dụng hồ chứa trường hợp Q1(t) HC QKG1(t) Vùng A qA(t ) Đ1 Đ2 QKG2(t) Q2(t) HC QKG3(t) Vùng C QKG4(t) qC(t ) Đ3 qB(t ) Vùng B HC Bảng 1: Lưu lượng nước đến Q(t) điều kiện tự nhiên (chưa có hồ chứa) tuyến đập dâng Đ3 Dạng Số Bài Họ tên Các tháng (từ tháng X đến tháng IX năm sau) hiệu tâp X XI XII I II III IV V VI VII VIII IX Nguyễn Văn Dân I 02 42.81 31.98 31.64 12.25 26.88 5.11 6.49 4.81 5.25 0.44 0.61 2.13 II 02 4.43 55.97 95.75 70.57 41.06 7.81 9.91 7.34 8.01 0.68 0.93 3.26 Bảng 2: Quá trình lưu lượng nước dung tuyến Tháng qA(t) qB(t) qC(t) X 0.956 1.07 1.529 XI 0.92 1.03 1.47 XII 0.889 0.995 1.422 I 1.9634 2.199 3.1414 II 3.078 3.448 4.925 III 7.333 8.213 11.73 IV 3.08 3.45 4.93 V 1.6 1.79 2.55 VI 7.673 8.594 12.28 VII 2.86 3.2 4.58 VIII 7.03 7.88 11.3 IX 2.96 3.31 4.73 BÀI LÀM BÀI TẬP 1: Căn số liệu cho ta tính thông số gián tiếp Q1(t) =30% Q(t); Q2(t)=30% Q(t), QKG1(t)=10%Q(t), QKG2(t) =10%Q(t), QKG3(t)=10%Q(t), QKG4(t) =10%Q(t) Kết tính tốn bảng 1 Phân tích quan hệ thủy văn thủy lợi trường hợp Trường hợp 1: Hồ chứa HC1 với đập dâng Đ1 có nhiệm vụ cấp nước cho vùng A với trình lưu lượng yêu cầu tưới q A(t), hồ chứa HC2 với đập dâng Đ2 có nhiệm vụ cấp nước cho vùng B với trình lưu lượng yêu cầu tưới q B(t), hồ chứa HC3 với đập dâng Đ3 có nhiệm vụ cấp nước cho vùng C với trình lưu lượng yêu cầu tưới qC(t); Trong trường hợp hồ chứa HC1 đập dâng Đ1 có quan hệ mặt thuỷ lợi thuỷ văn, tương tự hồ chứa HC2 đập dâng Đ2 có quan hệ mặt thuỷ lợi thuỷ văn, hồ chứa HC3 đập dâng Đ3 có quan hệ mặt thuỷ lợi thuỷ văn, Hệ thống HC1-Đ1 hệ thống HC2-Đ2 coi hai hệ thống song song với bậc thang với hệ thống HC3-Đ3, chúng hoạt động độc lập khơng có quan hệ thủy lợi, Trường hợp 2: Hồ chứa HC1 với đập dâng Đ1 có nhiệm vụ cấp nước cho vùng A với trình lưu lượng yêu cầu tưới qA(t), hồ chứa HC2 với đập dâng Đ2 nhiệm vụ cấp nước cho vùng B với trình lưu lượng yêu cầu tưới q B(t) có nhiệm vụ hỗ trợ cho hồ chứa HC3 đập dâng Đ3 cấp nước cho vùng C với trình lưu lượng yêu cầu tưới qC(t); Trong trường hợp hồ chứa HC1 đập dâng Đ1 có quan hệ mặt thuỷ lợi thuỷ văn, hệ thống HC1-Đ1 hoạt động độc lập; Hồ chứa HC2 đập dâng Đ2 có quan hệ mặt thuỷ lợi thuỷ văn; tương tự hồ chứa HC3 đập dâng Đ3 có quan hệ mặt thuỷ lợi thuỷ văn, hệ thống HC2-Đ2 hệ thống HC3-Đ3 có quan hệ mặt thuỷ lợi thuỷ văn, Trong tính tốn thiết kế có vơ số phương án chọn dung tích hiệu dụng hồ chứa HC2 HC3, có vơ số phương án tính tốn điều tiết khối lượng tính tốn lớn, Trình bày ngun lý tính tốn điều tiết xác định dung tích hiệu dụng hồ chứa trường hợp 2.1 Nguyên lý - Chia hệ thống thành hệ thống gồm HC1-Đ1, HC2-Đ2 HC3-Đ3, hệ thống có hồ chứa điều tiết bổ sung cho tuyến đập dâng, hệ thống hoạt động độc lập với mặt cấp nước, tiến hành tính tốn điều tiết cho hệ thống - Đối với hệ thống để xác định dung tích hiệu dụng V h qx hồ chứa ta tính tốn điều tiết (phương pháp lập bảng) với lưu lượng nước đến, lưu lượng nước dùng cho (trực tiếp gián tiếp) theo đề bài, - Sử dụng ngun lý cân nước để tính tốn điều tiết với việc sử dụng phương trình cân nước hồ chứa kết hợp với hỗ trợ quan hệ địa hình hồ chứa Z~V, Z~F, Trình tự tính tốn theo bước sau: Bước 1: Tính yêu cầu lưu lượng điều tiết bổ sung (lưu lượng bắt buộc phải tháo xuống hạ lưu) tuyến hồ chứa qđt(t) Cách tính sau: - Nếu lưu lượng khu QKG(t) thời đoạn t lớn lưu lượng cần cấp tuyến đập dâng qA(t), khơng thiết phải xả nước từ hồ chứa xuống hạ du (trừ phải xả thừa) Lưu lượng điều tiết bổ sung tuyến hồ chứa qđt(t)=0 - Nếu lưu lượng khu QKG(t) thời đoạn t nhỏ lưu lượng cần cấp tuyến đập dâng qA(t), hồ chứa thiết phải tháo xuống hạ du lưu lượng bổ sung qđt(t): Qđt(t) = qA(t) - QKG(t) (5-25) Bước 2: Tính điều tiết dòng chảy tuyến hồ chứa để xác định dung tích hiệu dụng Vh Khi xác định lưu lượng cấp nước bổ sung tuyến hồ chứa q đt(t) (có thể coi qđt(t) tương tự trình nuớc dùng hồ chứa độc lập), biết nước đến thiết kế tuyến hồ chứa Q(t) dễ dàng tính tốn điều tiết xác định dung tích hiệu dụng tương tự trường hợp hồ chứa độc lập Sử dụng phương pháp lập bảng để tính tốn điều tiết - Đối với hệ thống để xác định dung tích hiệu dụng V h qx hồ chứa ta tính toán điều tiết (phương pháp lập bảng) với lưu lượng nước đến, lưu lượng nước dùng cho (trực tiếp gián tiếp) đề - Sử dụng nguyên lý cân nước để tính tốn điều tiết với việc sử dụng phương trình cân nước hồ chứa kết hợp với hỗ trợ quan hệ địa hình hồ chứa Z~V, Z~F 2.2 Tính tốn: 2.2.1 Hệ thống HC1-Đ1: Bước 1: Xác định lưu lượng điều tiết qđt1(t) tuyến hồ chứa HC1, lưu lượng bắt buộc phải xả xuống để bù vào lượng nước thiếu đập dâng Đ1 + Nếu QKG1(t) ≥ qA(t) qđt1(t) = (hoặc qđt1(t) = qx1, lượng xả thừa) + Nếu QKG1(t) < qA(t) qđt1(t) = qA(t) - QKG1(t) ⇒ Lượng nước xả từ hồ chứa Qx1(t) = qđt1(t) + qx1(t) với qx1(t) lượng nước xả thừa ) (Kết tỉnh toản Bảng 2) Bước 2: Ta tính tốn điều tiết hồ chứa HC1 phương pháp lập bảng: - Lưu lượng nước đến hồ Q1(t); tổng lượng nước đến W1 - Lưu lượng nước dùng qđt1(t), tính B1; tổng lượng nước dùng Wq (Kết tỉnh toản Bảng 3) Từ kết tính tốn Bảng 3, ta xác định dung tích hiệu dụng hồ HC1 Vh1 = 61,102× 106 m3 tổng lượng nước thiếu cần tích hồ HC1 (coi lượng tổn thất khơng đáng kể nên tính tốn ta lập bảng điều tiết lần) 2.2.2 Hệ thống HC2-Đ2: Tính tốn tương tự ta cho hệ thống HC2-Đ2, ta có: (Kết tỉnh toản Bảng 4, 5) Từ kết tính tốn Bảng 5, ta xác định dung tích hiệu dụng hồ HC2 Vh2 = 69,125× 106 m3 tổng lượng nước thiếu cần tích hồ HC2 (coi lượng tổn thất khơng đáng kể nên tính tốn ta lập bảng điều tiết lần) 2.2.3 Hệ thống HC3-Đ3: Lưu lượng nước đến hồ HC3 sau xây dựng cơng trình Q 3(t) xác định sau: Q3(t) = QKG2(t) + QxĐ1(t) Trong đó: - Lưu lượng đến đập dâng Đ1: QĐ1(t) = Qx1(t) + QKG1(t) - Lưu lượng xả sau đập dâng Đ1 QxĐ1(t) xác định sau: + Nếu QĐ1(t) ≤ qA(t) QxĐ1(t) = + Nếu QĐ1(t) > qA(t) QxĐ1(t) = QĐ1(t) – qA(t) (Kết tính toản Bảng 6) Bước 1: Xác định lưu lượng điều tiết q đt3(t) tuyến hồ chứa HC3, lưu lượng bắt buộc phải xả xuống để bù vào lượng nước thiếu đập dâng Đ3 + Nếu Q’3(t) ≥ qC(t) qđt3(t) = (hoặc qđt3(t) = qx3, lượng xả thừa) + Nếu Q’3(t) < qC(t) qđt3(t) = qc(t) – Q’3(t) ⇒ Lượng nước xả từ hồ chứa Qx3(t) = qđt3(t) + qx3(t) Với : • qx3(t) lượng nước xả thừa • Q’3 = QKG3(t) + QxĐ2 - Lưu lượng đến đập dâng Đ2: QĐ2(t) = Qx2(t) + QKG4(t) - Lưu lượng xả sau đập dâng Đ2 QxĐ2(t) xác định sau: + Nếu QĐ2(t) ≤ qB(t) QxĐ2(t) = + Nếu QĐ2(t) > qB(t) QxĐ2(t) = QĐ2(t) – qB(t) (Kết tính toản Bảng 7) Tương tự tính tốn hệ thống HC3-Đ3, ta xác định dung tích hiệu dụng hồ chứa HC3 Vh3 (Kết tính toản Bảng 8, 9) Từ kết tính tốn Bảng 9, ta xác định dung tích hiệu dụng hồ HC3 Vh3 = 116,310× 106 m3 tổng lượng nước thiếu, cần tích hồ HC3 (coi lượng tổn thất khơng đáng kể nên tính tốn ta lập bảng điều tiết lần) Kết luận: Trong trường hợp hệ thống HC1-Đ1, HC2-Đ2 HC3-Đ3 hoạt động độc lập với mặt cấp nước, tiến hành tính tốn điều tiết cho hệ thống (coi lượng tổn thất khơng đáng kể), ta xác định được: - Dung tích hiệu dụng hồ HC1 Vh1 = 51,310× 106 m3 - Dung tích hiệu dụng hồ HC2 Vh2 = 69,125× 106 m3 - Dung tích hiệu dụng hồ HC3 Vh3 = 124,010 106 m3 Bảng 1: Tháng Q(t) Q1(t) =30% Q(t) (1) X XI XII I II III IV V VI VII VIII IX Tổng (2) 42,39 31,36 31,02 12,01 26,36 5,01 6,36 4,71 5,14 0,44 0,60 2,09 167,49 (3) 12,717 9,408 9,306 3,603 7,908 1,503 1,908 1,413 1,542 0,132 0,180 0,627 50,247 QKG2(t) Q2(t) =30% Q(t) QKG1(t) =10%Q(t) =10%Q(t) QKG3(t =10%Q(t) QKG3(t) =10%Q(t) (4) 12,717 9,408 9,306 3,603 7,908 1,503 1,908 1,413 1,542 0,132 0,180 0,627 50,247 (5) 4,239 3,136 3,102 1,201 2,636 0,501 0,636 0,471 0,514 0,044 0,060 0,209 16,749 (6) 4,239 3,136 3,102 1,201 2,636 0,501 0,636 0,471 0,514 0,044 0,060 0,209 16,749 (7) 4,239 3,136 3,102 1,201 2,636 0,501 0,636 0,471 0,514 0,044 0,060 0,209 16,749 (8) 4,239 3,136 3,102 1,201 2,636 0,501 0,636 0,471 0,514 0,044 0,060 0,209 16,749 qa(t) qb(t) qc(t) (9) 0,956 0,920 0,889 1,963 3,078 7,333 3,080 1,600 7,673 2,860 7,030 2,960 40,342 (10) 1,070 1,030 0,995 2,199 3,448 8,213 3,450 1,790 8,594 3,200 7,880 3,310 45,179 (11) 1,529 1,470 1,422 3,141 4,925 11,730 4,930 2,550 12,280 4,580 11,300 4,730 64,587 Bảng 2: Tính lượng nước điều tiết hồ chứa Tháng QKG1(t) qA(t) X 4,23 0,95 qđt1(t) XI XII 3,13 3,10 0,92 0,889 0 I II 2,63 III IV V 0,50 0,63 0,47 1,201 7,33 1,963 3,078 3,080 1,600 0,762 0,44 2,44 1,12 6,832 VI VII VIII 0,51 0,04 4 0,060 7,67 7,03 2,860 7,15 2,816 6,97 IX 0,209 2,960 2,751 Bảng 3: Tính tốn điều tiết hồ chứa Số ngày tháng Lưu lượng nước đến Q1 (m3/s) Tổng lượng nước đến W1 (106m3) Tổng lượng nước dùng Wq (106m3) (1) X XI XII I (2) 31 30 31 31 (3) 12,717 9,408 9,306 3,603 (4) 34,061 24,386 24,925 9,650 II 28 7,908 19,131 Tháng V+ V- (5) 0,000 0,000 0,000 2,042 (6) 34,061 24,386 24,925 7,608 (7) 1,069 18,062 III 31 1,503 4,026 18,299 IV V 30 31 1,908 1,413 4,946 3,785 6,335 3,024 1,542 0,132 0,180 0,627 50,247 3,997 0,354 0,482 1,625 131,367 VI VII VIII IX Tổng 30 31 31 30 365 Lượng nước thừa thiếu 14,27 1,389 0,761 14,55 18,556 7,542 7,189 18,668 18,186 7,131 5,505 82,666 109,803 61,10 Lượng nước tích hồ (106m3) Lượng nước xả thừa (106m3) Lưu lượng nước xả QX1 (m3/s) (9) (10) (8) 34,061 58,447 61,102 61,102 22,270 7,608 0 8,315 3,603 61,102 18,062 7,908 46,829 6,832 45,440 45,440 0,761 2,444 1,413 48,700 7,159 2,816 6,970 2,751 50,211 30,881 23,692 5,505 0,000 473,602 Bảng4: Tính lượng nước điều tiết hồ chứa Tháng qB(t) 1,070 XI 3,13 1,03 qđt2(t) 0 QKG4(t) X 4,23 XII I 3,10 1,201 0,99 2,19 II III 2,63 0,50 3,44 8,213 IV 0,63 3,45 0,812 7,712 2,814 V VI 0,47 0,51 1,79 8,59 1,31 8,080 VII VIII 0,04 0,060 3,20 7,880 3,15 7,820 IX 0,209 3,310 3,101 Bảng 5: Tính tốn điều tiết hồ chứa Tháng Số ngày tháng Lưu lượng nước đến Q2 (m3/s) Tổng lượng nước đến W2 (106m3) Tổng lượng nước dùng Wq (106m3) Lượng nước thừa thiếu V+ V- (6) 13,861 23,655 (7) Lượng nước tích hồ Lượng nước xả thừa Lưu lượng nước xả QX2 (m3/s) (9) (10) (1) X XI (2) 31 30 (3) 5,175 9,126 (4) 13,861 23,655 (5) XII 31 17,415 46,644 46,644 84,160 I 31 15,444 41,365 2,673043 38,692 69,125 53,72 21,057 II 28 8,814 21,323 1,964 19,358 69,125 19,358 8,814 0 III 31 1,677 4,492 20,656 IV V 30 31 2,127 1,575 5,513 4,218 7,294 3,533 VI VII 30 31 1,719 0,147 4,456 0,394 20,943 8,453 VIII IX 31 30 0,201 0,699 0,538 1,812 20,945 8,038 Tổng 365 64,119 168,271 94,499 16,16 1,781 0,686 16,48 8,059 20,40 6,226 142,896 69,125 (8) 13,861 37,515 0 52,960 7,712 51,180 51,180 2,814 1,575 0,686 34,692 26,633 8,080 3,156 6,226 7,820 3,101 496,655 73,771 64,129 Bảng : Tính tốn xác định lượng nước đến hồ HC3 Tháng Qx1 X XI XII I II III IV V VI VII VIII IX 0 8,315 3,603 7,908 6,832 2,444 1,413 7,159 2,816 6,970 2,751 QKG1 4,239 3,136 3,102 1,201 2,636 0,501 0,636 0,471 0,514 0,044 0,060 0,209 Qđ1 4,239 3,136 11,417 4,804 10,544 7,333 3,080 1,884 7,673 2,860 7,030 2,960 qa 0,956 0,920 0,889 1,963 3,078 7,333 3,080 1,600 7,673 2,860 7,030 2,960 Qxđ1 3,283 2,216 10,528 2,841 7,466 0 0,284 0 0 QKG2 4,239 3,136 3,102 1,201 2,636 0,501 0,636 0,471 0,514 0,044 0,060 0,209 Q3 7,522 5,352 13,630 4,042 10,102 0,501 0,636 0,755 0,514 0,044 0,060 0,209 Bảng : Tính tốn xác định Q’ Tháng X XI XII Qx2 4,23 4,23 1,07 3,16 4,23 7,40 3,13 3,13 1,03 2,10 3,13 5,24 3,10 3,10 0,99 2,10 3,10 5,20 QKG4 QĐ2 qB QxĐ2 QKG3(t) Q'3 I 21,05 1,201 22,25 II III IV V 8,814 2,636 7,712 0,50 11,450 8,213 3,448 8,213 0,00 0,50 0,50 2,814 0,63 3,45 3,45 0,00 0,63 0,63 1,575 0,47 2,04 1,79 0,25 0,47 0,72 2,199 20,05 8,002 1,201 21,26 2,636 10,63 VI 8,08 0,51 8,59 8,59 0,00 0,51 0,51 VII 3,15 0,04 3,20 3,20 0,00 0,04 0,04 VIII 7,82 0,06 7,88 7,88 0,00 0,06 0,06 IX 3,101 0,209 3,310 3,310 0,000 0,209 0,209 Bảng 8: Tính lượng nước điều tiết q (t) hồ chứa HC3 đt3 Tháng X XI XII I II III IV V VI VII VIII IX Q'3 7,408 5,242 5,209 21,260 10,638 0,501 0,636 0,727 0,514 0,044 0,060 0,209 qc(t) 1,529 1,470 1,422 3,141 4,925 11,730 4,930 2,550 12,280 4,580 11,300 4,730 qđt3(t) 0 0 11,229 4,294 1,823 11,766 4,536 11,240 4,730 Bảng : Tính tốn điều tiết hồ chứa HC3 Tháng Số ngày tháng Lưu lượng nước đến Q3 (m3/s) Tổng lượng nước đến W3 (106m3) (1) X XI XII (2) 31 30 31 (3) 7,408 5,242 5,209 (4) 19,842 13,587 13,952 I 31 21,260 56,944 28 31 30 31 30 31 31 30 365 10,638 0,501 0,636 0,727 0,514 0,044 0,060 0,209 52,448 25,735 1,342 1,649 1,947 1,332 0,118 0,161 0,542 137,150 II III IV V VI VII VIII IX Tổng Tổng lượng nước dùng Wq (106m3) Lượng nước thừa thiếu V+ V(7) 0 (6) 19,842 13,587 13,952 56,944 (5) 25,735 30,076 28,734 11,130 9,482 4,883 2,936 30,497 29,165 12,149 12,031 30,105 29,945 12,260 11,718 131,101 130,060 124,010 Lượng nước tích hồ (8) 19,842 33,429 47,381 124,01 124,01 95,277 85,795 82,860 53,694 41,663 11,718 719,679 Lượng nước xả thừa Lưu lượng nước xả QX3 (m3/s) (9) (10) 0 -19,686 -7,350 25,735 10,638 11,229 4,294 1,823 11,766 4,536 11,240 4,730 52,906 6,050 BÀI TẬP 2: Căn số liệu cho ta tính thông số gián tiếp Q1(t) =30% Q(t); Q2(t)=30% Q(t), QKG1(t)=10%Q(t), QKG2(t) =10%Q(t), QKG3(t)=10%Q(t), QKG4(t) =10%Q(t) Kết tính tốn bảng 11 Phân tích quan hệ thủy văn thủy lợi trường hợp Trường hợp 1: Hồ chứa HC1 với đập dâng Đ1 có nhiệm vụ cấp nước cho vùng A với trình lưu lượng yêu cầu tưới q A(t), hồ chứa HC2 với đập dâng Đ2 có nhiệm vụ cấp nước cho vùng B với trình lưu lượng yêu cầu tưới q B(t), hồ chứa HC3 với đập dâng Đ3 có nhiệm vụ cấp nước cho vùng C với trình lưu lượng yêu cầu tưới qC(t); Trong trường hợp hồ chứa HC1 đập dâng Đ1 có quan hệ mặt thuỷ lợi thuỷ văn, tương tự hồ chứa HC2 đập dâng Đ2 có quan hệ mặt thuỷ lợi thuỷ văn, hồ chứa HC3 đập dâng Đ3 có quan hệ mặt thuỷ lợi thuỷ văn, Hệ thống HC1-Đ1 hệ thống HC2-Đ2 coi hai hệ thống song song với bậc thang với hệ thống HC3-Đ3, chúng hoạt động độc lập khơng có quan hệ thủy lợi, Trường hợp 2: Hồ chứa HC2 với đập dâng Đ2 có nhiệm vụ cấp nước cho vùng B với trình lưu lượng yêu cầu tưới q A(t), hồ chứa HC1 với đập dâng Đ1 nhiệm vụ cấp nước cho vùng A với trình lưu lượng yêu cầu tưới q B(t) có nhiệm vụ hỗ trợ cho hồ chứa HC3 đập dâng Đ3 cấp nước cho vùng C với trình lưu lượng yêu cầu tưới qC(t); Trong trường hợp hồ chứa HC2 đập dâng Đ2 có quan hệ mặt thuỷ lợi thuỷ văn, hệ thống HC2-Đ2 hoạt động độc lập; Hồ chứa HC1 đập dâng Đ1 có quan hệ mặt thuỷ lợi thuỷ văn; tương tự hồ chứa HC3 đập dâng Đ3 có quan hệ mặt thuỷ lợi thuỷ văn, hệ thống HC2-Đ2 hệ thống HC3-Đ3 có quan hệ mặt thuỷ lợi thuỷ văn, Trong tính tốn thiết kế có vơ số phương án chọn dung tích hiệu dụng hồ chứa HC1 HC3, có vơ số phương án tính tốn điều tiết khối lượng tính tốn lớn, Trình bày ngun lý tính tốn điều tiết xác định dung tích hiệu dụng hồ chứa trường hợp 2.1 Nguyên lý - Chia hệ thống thành hệ thống gồm HC1-Đ1, HC2-Đ2 HC3-Đ3, hệ thống có hồ chứa điều tiết bổ sung cho tuyến đập dâng, hệ thống hoạt động độc lập với mặt cấp nước, tiến hành tính tốn điều tiết cho hệ thống, - Đối với hệ thống để xác định dung tích hiệu dụng V h qx hồ chứa ta tính tốn điều tiết (phương pháp lập bảng) với lưu lượng nước đến, lưu lượng nước dùng cho (trực tiếp gián tiếp) theo đề bài, - Sử dụng ngun lý cân nước để tính tốn điều tiết với việc sử dụng phương trình cân nước hồ chứa kết hợp với hỗ trợ quan hệ địa hình hồ chứa Z~V, Z~F, Trình tự tính tốn theo bước sau: Bước 1: Tính yêu cầu lưu lượng điều tiết bổ sung (lưu lượng bắt buộc phải tháo xuống hạ lưu) tuyến hồ chứa qđt(t) Cách tính sau: - Nếu lưu lượng khu QKG(t) thời đoạn t lớn lưu lượng cần cấp tuyến đập dâng qA(t), khơng thiết phải xả nước từ hồ chứa xuống hạ du (trừ phải xả thừa) Lưu lượng điều tiết bổ sung tuyến hồ chứa qđt(t)=0 - Nếu lưu lượng khu QKG(t) thời đoạn t nhỏ lưu lượng cần cấp tuyến đập dâng qA(t), hồ chứa thiết phải tháo xuống hạ du lưu lượng bổ sung qđt(t): Qđt(t) = qA(t) - QKG(t) (5-25) Bước 2: Tính điều tiết dòng chảy tuyến hồ chứa để xác định dung tích hiệu dụng Vh Khi xác định lưu lượng cấp nước bổ sung tuyến hồ chứa q đt(t) (có thể coi qđt(t) tương tự trình nuớc dùng hồ chứa độc lập), biết nước đến thiết kế tuyến hồ chứa Q(t) dễ dàng tính tốn điều tiết xác định dung tích hiệu dụng tương tự trường hợp hồ chứa độc lập Sử dụng phương pháp lập bảng để tính tốn điều tiết - Đối với hệ thống để xác định dung tích hiệu dụng V h qx hồ chứa ta tính tốn điều tiết (phương pháp lập bảng) với lưu lượng nước đến, lưu lượng nước dùng cho (trực tiếp gián tiếp) đề - Sử dụng nguyên lý cân nước để tính tốn điều tiết với việc sử dụng phương trình cân nước hồ chứa kết hợp với hỗ trợ quan hệ địa hình hồ chứa Z~V, Z~F 2.2 Tính tốn: 2.2.1 Hệ thống HC1-Đ1: Bước 1: Xác định lưu lượng điều tiết q đt1(t) tuyến hồ chứa HC1, lưu lượng bắt buộc phải xả xuống để bù vào lượng nước thiếu đập dâng Đ1 + Nếu QKG1(t) ≥qA(t) qđt1(t) = (hoặc qđt1(t) = qx1, lượng xả thừa) + Nếu QKG1(t) < qA(t) qđt1(t) = qA(t) - QKG1(t) ⇒ Lượng nước xả từ hồ chứa Qx1(t) = qđt1(t) + qx1(t) ( với qx1(t) lượng nước xả thừa ) (Kết tính tốn bảng 12) Bước 2: Ta tính tốn điều tiết hồ chứa HC1 phương pháp lập bảng: - Lưu lượng nước đến hồ Q1(t); tổng lượng nước đến W1 - Lưu lượng nước dùng qđt1(t), tính B1; tổng lượng nước dùng Wq (Kết tính tốn bảng 13) Từ kết tính tốn Bảng 13, ta xác định dung tích hiệu dụng hồ HC1 Vh1 = 53,629 × 106 m3 tổng lượng nước thiếu cần tích hồ HC1 (coi lượng tổn thất khơng đáng kể nên tính tốn ta lập bảng điều tiết lần) 2.2.2 Hệ thống HC2-Đ2: Tính toán tương tự ta cho hệ thống HC2-Đ2, ta có: (Kết tính tốn bảng 14, 15) Từ kết tính tốn Bảng 15, ta xác định dung tích hiệu dụng hồ HC2 Vh2 = 66,255 × 106 m3 tổng lượng nước thiếu cần tích hồ HC2 (coi lượng tổn thất khơng đáng kể nên tính tốn ta lập bảng điều tiết lần) 2.2.3 Hệ thống HC3-Đ3: Lưu lượng nước đến hồ HC3 sau xây dựng công trình Q 3(t) xác định sau: Q3(t) = QKG2(t) + QxĐ1(t) Trong đó: - Lưu lượng đến đập dâng Đ1: QĐ1(t) = Qx1(t) + QKG1(t) - Lưu lượng xả sau đập dâng Đ1 QxĐ1(t) xác định sau: + Nếu QĐ1(t) ≤ qA(t) QxĐ1(t) = + Nếu QĐ1(t) > qA(t) QxĐ1(t) = QĐ1(t) – qA(t) (Kết tính tốn bảng 16) Bước 1: Xác định lưu lượng điều tiết q đt3(t) tuyến hồ chứa HC3, lưu lượng bắt buộc phải xả xuống để bù vào lượng nước thiếu đập dâng Đ3 + Nếu Q’3(t) ≥ qC(t) qđt3(t) = (hoặc qđt3(t) = qx3, lượng xả thừa) + Nếu Q’3(t) < qC(t) qđt3(t) = qc(t) – Q’3(t) ⇒ Lượng nước xả từ hồ chứa Qx3(t) = qđt3(t) + qx3(t) Với : • qx3(t) lượng nước xả thừa • Q’3 = QKG3(t) + QxĐ2 - Lưu lượng đến đập dâng Đ2: QĐ2(t) = Qx2(t) + QKG4(t) - Lưu lượng xả sau đập dâng Đ2 QxĐ2(t) xác định sau: + Nếu QĐ2(t) ≤ qB(t) QxĐ2(t) = + Nếu QĐ2(t) > qB(t) QxĐ2(t) = QĐ2(t) – qB(t) (Kết tính tốn bảng 17) Tương tự tính tốn hệ thống HC3-Đ3, ta xác định dung tích hiệu dụng hồ chứa HC3 Vh3 (Kết tính tốn bảng 18,19) Từ kết tính tốn Bảng 19, ta xác định dung tích hiệu dụng hồ HC3 Vh3 = 115,756 × 106 m3 tổng lượng nước thiếu, cần tích hồ HC3 (coi lượng tổn thất khơng đáng kể nên tính tốn ta lập bảng điều tiết lần) Kết luận: Trong trường hợp hệ thống HC1-Đ1, HC2-Đ2 HC3-Đ3 hoạt động độc lập với mặt cấp nước, tiến hành tính tốn điều tiết cho hệ thống (coi lượng tổn thất không đáng kể), ta xác định được: - Dung tích hiệu dụng hồ HC1 Vh1 = 53,629 × 106 m3 - Dung tích hiệu dụng hồ HC2 Vh2 = 66,255 × 106 m3 - Dung tích hiệu dụng hồ HC3 Vh3 = 115,756 × 106 m3 Bảng 10: Tính tốn điều tiết hồ chứa Tháng (1) X XI XII I II III IV V VI VII VIII IX Tổng Q(t) (2) 4,430 55,970 95,750 70,570 41,060 7,810 9,910 7,340 8,010 0,680 0,930 3,260 305,72 Q1(t) (3) 1,108 13,993 23,938 17,643 10,265 1,953 2,478 1,835 2,003 0,170 0,233 0,815 76,430 Q2(t) (4) 1,329 16,791 28,725 21,171 12,318 2,343 2,973 2,202 2,403 0,204 0,279 0,978 91,716 Qkg1(t) (5) 0,443 5,597 9,575 7,057 4,106 0,781 0,991 0,734 0,801 0,068 0,093 0,326 30,572 Qkg2(t) (6) 0,443 5,597 9,575 7,057 4,106 0,781 0,991 0,734 0,801 0,068 0,093 0,326 30,572 Qkg3(t) (7) 0,665 8,396 14,363 10,586 6,159 1,172 1,487 1,101 1,202 0,102 0,140 0,489 45,858 Qkg4(t) (8) 0,443 5,597 9,575 7,057 4,106 0,781 0,991 0,734 0,801 0,068 0,093 0,326 30,572 qa(t) (9) 0,956 0,920 0,889 1,963 3,078 7,333 3,080 1,600 7,673 2,860 7,030 2,960 40,342 qb(t) (10) 1,070 1,030 0,995 2,199 3,448 8,213 3,450 1,790 8,594 3,200 7,880 3,310 45,179 qc(t) (11) 1,529 1,470 1,422 3,141 4,925 11,730 4,930 2,550 12,280 4,580 11,300 4,730 64,587 Bảng 11: Tính lượng nước điều tiết hồ chứa Tháng QKG1(t) qA(t) qđt1(t) X 0,44 0,95 0,51 XI XII 5,59 9,57 0,92 0,889 0 I II III IV V VI VII 7,05 4,10 0,99 0,73 0,781 0,801 0,068 1,96 7,33 7,67 3,078 3,080 1,600 2,860 6,55 2,79 0 2,089 0,866 6,872 VIII 0,09 7,03 6,93 IX 0,326 2,960 2,634 Bảng 12: Tính tốn điều tiết hồ chứa Tháng (1) X XI Số ngày tháng Lưu lượng nước đến Q1 (m3/s) Tổng lượng nước đến W1 (106m3) Tổng lượng nước dùng Wq (106m3) (2) 31 30 (3) 1,108 13,993 (4) 2,966 36,269 (5) 1,374 0,000 Lượng nước thừa thiếu V+ V- (6) 1,592 36,269 (7) Lượng nước tích hồ (106m3) (8) 1,592 37,861 Lượng nước xả thừa (106m3) Lưu lượng nước xả QX1 (m3/s) (9) (10) XII I II III IV V VI VII VIII IX Tổng 31 31 28 31 23,938 17,643 10,265 1,953 64,114 47,254 24,833 5,230 30 31 30 31 31 30 365 2,478 6,422 1,835 4,915 2,003 5,190 0,170 0,455 0,233 0,623 0,815 2,112 76,430 200,383 0,000 0,000 0,000 17,549 64,114 47,254 24,833 12,319 5,415 2,319 2,595 17,812 7,478 18,580 6,827 77,355 176,657 -1,007 12,622 7,023 17,957 4,715 53,629 53,629 53,629 53,629 41,310 42,317 42,317 29,695 22,672 4,715 0,000 383,365 48,346 47,254 24,833 18,050 17,643 10,265 6,552 2,089 1,835 6,872 2,792 6,937 2,634 76,182 2,595 123,028 Bảng13: Tính lượng nước điều tiết hồ chứa Tháng qB(t) 1,070 XI 5,59 1,03 qđt2(t) QKG4(t) X 0,44 XII 9,57 0,99 I 7,05 2,19 II III 4,10 0,781 3,44 8,213 7,43 0,000 IV 0,99 3,45 2,45 V VI VII VIII 0,73 0,09 0,801 0,068 1,79 8,59 3,20 7,880 1,05 7,79 3,13 7,787 IX 0,326 3,310 2,984 Bảng 14: Tính tốn điều tiết hồ chứa Số ngày tháng Lưu lượng nước đến Q2 (m3/s) Tổng lượng nước đến W2 (106m3) (1) X XI XII I (2) 31 30 31 31 (3) 5,175 9,126 17,415 15,444 (4) 13,861 23,655 46,644 41,365 Tổng lượng nước dùng Wq (106m3) (5) 0 II III 28 31 8,814 1,677 21,323 4,492 0,000 19,906 2,127 1,575 1,719 0,147 0,201 0,699 64,119 5,513 4,218 4,456 0,394 0,538 1,812 168,271 Tháng IV V VI VII VIII IX Tổng 30 31 30 31 31 30 365 Lượng nước thừa thiếu V+ V- (6) 12,181 23,655 46,644 41,365 (7) 21,323 6,374 2,828 1,390 20,199 8,389 20,857 7,735 87,967 146,558 15,414 0,861 15,744 7,995 20,318 5,923 66,255 Lượng nước tích hồ (8) 12,181 35,836 82,480 66,255 66,255 50,840 49,980 49,980 34,236 26,241 5,923 480,207 Lượng nước xả thừa Lưu lượng nước xả QX2 (m3/s) (9) (10) 57,591 21,323 1,390 80,304 Bảng 15 : Tính tốn xác định lượng nước đến hồ HC3 0 21,502 8,814 7,432 2,459 1,575 7,793 3,132 7,787 2,984 64,105 Tháng X Qx1 XI XII I II III IV V VI VII VIII IX 18,050 17,643 10,265 6,552 2,089 1,835 6,872 2,792 6,937 2,634 QKG1 0,443 5,597 9,575 7,057 4,106 0,781 0,991 0,734 0,801 0,068 0,093 0,326 Qđ1 0,956 5,597 27,625 24,700 14,371 7,333 3,080 2,569 7,673 2,860 7,030 2,960 qa 0,956 0,920 0,889 1,963 3,078 7,333 3,080 1,600 7,673 2,860 7,030 2,960 Qxđ1 0,000 4,677 26,736 22,737 11,293 0 0,969 0 0 QKG2 0,443 5,597 9,575 7,057 4,106 0,781 0,991 0,734 0,801 0,068 0,093 0,326 Q3 0,443 10,274 36,311 29,794 15,399 0,781 0,991 1,703 0,801 0,068 0,093 0,326 Bảng 16 : Tính tốn xác định Q’ Tháng Q'3 X 2,38 qc(t) 1,529 XI 5,05 1,47 qđt3(t) 0 XII 10,61 I 29,37 II III 11,730 IV 0,70 4,93 V 0,83 2,55 11,242 0,559 1,422 3,141 4,925 0 11,171 4,221 1,715 VI 0,573 12,28 VII 0,04 4,58 11,707 4,531 VIII IX 0,067 0,233 11,300 4,730 11,233 4,730 Bảng 17: Tính lượng nước điều tiết q (t) hồ chứa HC3 đt3 Tháng XI 10,16 XII I II III Q'3 X 0,44 18,155 33,417 13,578 0,781 qc(t) 1,529 1,470 1,422 3,141 4,925 qđt3(t) 0 0 11,730 10,94 IV 0,99 4,93 3,93 V VI 0,801 12,28 VII 0,06 4,58 1,253 2,55 1,297 11,479 4,512 VIII IX 0,093 0,326 11,300 4,730 11,207 4,730 Bảng 18 : Tính tốn điều tiết hồ chứa HC3 Tháng Số ngày tháng Lưu lượng nước đến Q3 (m3/s) Tổng lượng nước đến W3 (106m3) Tổng lượng nước dùng Wq (106m3) (1) X XI XII (2) 31 30 31 (3) 0,443 10,164 18,155 (4) 1,187 26,345 48,626 (5) I II III IV V 31 28 31 30 31 33,417 13,578 0,781 0,991 1,253 89,504 32,848 2,092 2,569 3,356 0 29,326 10,210 3,474 0 Lượng nước thừa thiếu V+ V- (6) -1,722 26,345 48,626 (7) 89,504 32,848 27,234 7,641 0,118 Lượng nước tích hồ (8) -1,722 24,623 73,249 Lượng nước xả thừa Lưu lượng nước xả QX3 (m3/s) (9) (10) 46,99 115,756 115,756 32,848 88,522 80,881 80,763 0 17,547 13,578 10,949 3,939 1,297 VI VII VIII IX Tổng 30 31 31 30 365 0,801 0,068 0,093 0,326 80,070 2,076 0,182 0,249 0,845 209,879 29,754 12,085 30,017 12,260 130,034 195,601 27,677 53,086 11,903 41,183 29,768 11,415 11,415 115,756 683,512 79,845 11,479 4,512 11,207 4,730 80,324 ... 1.6 1.79 2.55 VI 7.673 8.594 12.28 VII 2.86 3.2 4.58 VIII 7.03 7.88 11.3 IX 2.96 3.31 4.73 BÀI LÀM BÀI TẬP 1: Căn số liệu cho ta tính thông số gián tiếp Q1(t) =30% Q(t); Q2(t)=30% Q(t), QKG1(t)=10%Q(t),... QKG1(t)=10%Q(t), QKG2(t) =10%Q(t), QKG3(t)=10%Q(t), QKG4(t) =10%Q(t) Kết tính tốn bảng 1 Phân tích quan hệ thủy văn thủy lợi trường hợp Trường hợp 1: Hồ chứa HC1 với đập dâng Đ1 có nhiệm vụ cấp nước cho vùng... dâng Đ1 có quan hệ mặt thuỷ lợi thuỷ văn, tương tự hồ chứa HC2 đập dâng Đ2 có quan hệ mặt thuỷ lợi thuỷ văn, hồ chứa HC3 đập dâng Đ3 có quan hệ mặt thuỷ lợi thuỷ văn, Hệ thống HC1-Đ1 hệ thống HC2-Đ2