Bài giảng thuỷ văn công trình

Thuỷ Văn Cơng Trình Chương 5: Điều tiết dịng chảy hồ chứa N i dung chương ứ đề ế ươ ắ ổ % & ả ấ 'đ ề ứ đả ứ ế ươ ả ả ệ ướ ế ả ế ằ ầ ! ấ ế ế ấ đề ế ũ ứ ế " $ đề đị ướ ứ # ỷ ợ I Hồ chứa điều tiết dòng chảy Các yêu cầu nước phân loại Khái niệm nhiệm vụ điều tiết dòng chảy Phân loại điều tiết dịng chảy Hồ chứa cơng trình đầu mối Đặc trưng địa hình hồ chứa thơng số cơng trình Các u cầu nước phân loại Các yêu cầu nước: hoạt động dân sinh người có đòi hỏi khác nước Các yêu cầu nước đánh giá đặc trưng: lượng, chất lượng, động thái mức đảm bảo Ví dụ: Các yêu cầu tưới đánh giá lượng nước cấp, chất lượng nước mà nhận được, chế độ tưới mức đảm bảo cấp Yêu cầu nước cho phát điện đánh giá công suất theo thời gian (động thái), tổng điện (lượng), mức đảm bảo công suất cấp Những đối tượng có yêu cầu nước gọi chung hộ có yêu cầu nước Các yêu cầu nước phân loại Phân loại: Các hộ dùng nước: hộ có yêu cầu cấp nước Các hộ tiêu hao nước: hộ trình dùng nước làm tiêu hao lượng nước đáng kể mà cung cấp Ví dụ: khu tưới, cơng nghiệp, sinh hoạt Các hộ sử dụng nước: hộ q trình dùng nước khơng làm tiêu hao tiêu hao không đáng kể lượng nước cấp Ví dụ: thuỷ điện, giao thơng thuỷ, thuỷ sản Các hộ có yêu cầu bảo vệ khỏi mối đe doạ nước Khơng có u cầu cấp nước lại có yêu cầu bảo vệ khỏi bị tai hoạ nước gây Ví dụ: vùng co nguy bị ô nhiễm môi trường nước bị nhiễm bẩn; phòng chống lũ, tiêu úng Khái niệm nhiệm vụ điều tiết dòng chảy Sự cần thiết điều tiết dòng chảy Các nguồn nước tự nhiên có đặc điểm: phân bố khơng theo không gian phân bố không theo thời gian Nhu cầu nước người biến đổi theo không gian thời gian Tuy nhiên, biến động nhu cầu nước người biến động dòng chảy tự nhiên thường lệch pha Điều tiết dòng chảy tất tác động người vào dòng chảy tự nhiên nhằm phân phối lại dịng chảy tự nhiên theo thời gian, khơng gian cho phù hợp với yêu cầu dùng nước, sử dụng nước phòng chống lũ lụt Khái niệm nhiệm vụ điều tiết dòng chảy Nhiệm vụ điều tiết dòng chảy Nâng cao lưu lượng mùa cạn: cấp nước, phát điện, giao thông thuỷ Giảm bớt lưu lượng mùa lũ: Phòng lũ cho hạ du Phân phối lại dòng chảy cho phù hợp với nhu cầu Khái niệm nhiệm vụ điều tiết dòng chảy Các biện pháp điều tiết dịng chảy: Biện pháp cơng trình: Đê Kè Kho nước (hồ chứa) Trạm bơm Cống… Trong đó, hồ chứa biện pháp cơng trình có khả làm thay đổi sâu sắc chế độ dòng chảy sơng ngịi theo thời gian khơng gian Ngồi ra, hồ chứa làm thay đổi động vị trí cục Điều ứng dụng để xây dựng nhà máy thủy điện Biện pháp phi cơng trình: Biện pháp nơng nghiệp: bờ vùng bờ thửa, ruộng bậc thang Biện pháp lâm nghiệp: trồng rừng Phân loại điều tiết dòng chảy ệ Đề Đề Đề Đề ụ ế ụ ụ ệ ế ụ ụ đệ ế ụ ụ ệ ế ợ ụ ổ ợ ỳđề Đề Đề Đề Đề ế ă ế ề ă ế ầ ế đ đề Đề Đề Đề ế ế ũ ế ổ ế ậ ế đặ ệ Đư ng h m không áp ứ ậ + ượ ả ) ỗ ) đườ ầ đượ Q = #ω g ( H − ε h h) đ, # ệ ố ượ + ụ ộ ứ độ ẹ QQω ệ ặ ắ ố đ Q độ ặ ắ ố đ Q $ độ " ướ ướ & đế đ 'Q ε ệ ố ẹ đứ Đư ng h m không áp ư ượ ậ + ượ ả ) đậ ) đườ ầ , ể Q = m.σ n b g H 03/2 đ, ệ ố ượ ủ ưỡ + ề ộ ố đ Qσ ệ ố ả ậ + σ L& D=$ '+ ả Q D độ " ặ ắ ẹ Q$ ộ ướ ầ ưỡ Q Đư ng h m có áp Khả tháo nước đường hầm có áp xác định theo cơng thức ống có áp nói chung Trong Q = #ωr gZ ωr: Diện tích mặt cắt ngang tính tốn (thường lấy cửa đường hầm) #: Hệ số lưu lượng Zo: Cột nước cơng tác tồn phần đường hầm Z0 = Z + α vo2 2g Z: Cột nước công tác: Trường hợp cửa đường hầm không ngập; Z chênh lệch cao độ mực nước thượng lưu tâm mặt cắt đường hầm Trường hợp cửa ngập mực nước hạ lưu: Z chênh lệch cao độ mực nước thượng hạ lưu 3, Tài li u sb d ng tính tốn u ti t lũ Tài liệu lũ thiết kế Quá trình lũ thiết kế (Q~t)p trình lũ kiểm tra theo tiêu chuẩn phòng lũ hồ chứa Quá trình lũ thiết kế phù hợp với tiêu chuẩn phịng lũ hạ du Quá trình lũ thiết kế khu từ tuyến cơng trình đến khu phịng lũ Tổ hợp gặp gỡ trình lũ thượng lưu Tài liệu địa hình địa chất Các quan hệ đặc trưng địa hình lòng hồ Z~V~F Tài liệu địa chất vùng lòng hồ Tài liệu cơng trình xả lũ Các đặc trưng thiết kế cơng trình tháo lũ: Kích thước B, w, m… Quan hệ qxả ~Ztl qxả ~Zhl Tài liệu dân sinh kinh tế: Ví dụ: Tài liệu đối tượng bảo vệ hạ du để xác định phương thức xả; ảnh hưởng việc xả lũ… Tài liệu lưu lượng an toàn (qat) mực nước khống chế (Hkc) N i dung phương pháp tính tốn u ti t lũ Nội dung Bài tốn thiết kế: Biết Q trình lũ đến hồ ứng với tần suất thiết kế (Q~t)p Kích thước cơng trình xả lũ Tìm Q trình xả lũ Dung tích siêu cao (mực nước siêu cao) Bài tốn nghịch: Biết (Q~t)p; Vsc (Hsc) Tìm (qxả~t)p kích thước cơng trình xả lũ? Bài tốn tìm tần suất đảm bảo chống lũ P N i dung phương pháp tính tốn u ti t lũ đề ả ướ O ươ " ằ ế ũ ằ dV =Q−q dt độ ) Đườ Đườ ự ) LIX+ + K ệ ụ ợ ) ) ệ ự ệ ự ướ ướ ứ ự ợ ả ệ đ, JC ượ ũ đế & >= ' )C ượ 4ả ố + -ự ướ /# ượ $/J ượ N i dung phương pháp tính tốn u ti t lũ #ế " ằ ướ − = " − độ ự , ụ ể ( ứ ũ # ụ 1ả ươ ượ ủ ) ệ ụ ợ đượ đị đ ệ đị ) ệ ự ướ ư ươ 4ả Đườ Đườ ) ) ệ ự ệ ự ướ ướ /# ượ $/J 4ả 4ả ũ * Phương trình lưu lư ng c a cơng trình xF lũ N i dung phương pháp tính tốn u ti t lũ 10+ , ể ế đượ ự đổ ủ ứ+ ự đổ ) ế đị ả ă 4ả ũ ủ đượ ươ độ ự ả ă 4ả ỏ ụ ộ độ " ự ướ đỉ ứ ) ế đị + ậ ả , ả ươ ươ ươ ặ ự ế đồ ả ả C C Phương pháp l p tr c ti p #ế ệ 10 ươ ả ướ Q1 +Q2 q1 + q2 V2 =V1 + t− t độ ự 44ả ũ (1) q = f (Zt , Zh, A) (2) Đườ Đườ ) ) ệ ự ệ ự ướ ướ /# ượ $/J Phương pháp l p tr c ti p Tại thời đoạn tính toán Bước 1: Giả định giá trị q2gt cuối thời đoạn tính tốn, tính giá trị V2 theo phương trình (1) Bước 2: Xác định giá trị mực nước thượng lưu Zt2 (tra quan hệ Z~V); mực nước hạ lưu Zh2 (tra quan hệ H ~Q hạ lưu) cuối thời đoạn tính tốn Nếu mực nước hạ lưu không ảnh hưởng đến khả tháo lũ cơng trình khơng cần xác định mực nước hạ lưu) Bước 3: Tính giá trị q2tt theo phương trình (2) kiểm tra điều kiện: q2tt − q2gt ≤ ε Với ε số dương tùy ý ấn định trước, sai số cho phép hai lần tính Nếu sai số thỏa mãn chuyển sang thời đoạn Nếu sai số không thỏa mãn quay lại bước Tiến hành tính toán cho tất thời đoạn xác định q trình xả lũ, đặc trưng dung tích phòng chống lũ mực nước đặc trưng Bắt đầu S kh i tớnh toỏn W2D Giả định giá trị q(I) Tính V(I)=V(I61)+0.5[Q(I)+Q(I61)] t60.5[q(I)+q(I61)] t Xác định mùc n−íc hå Zt vC mùc n−íc h¹ l−u Zh Tính lại q t (I) theo công thức th y l c sai ) &W'C)&W' ≤ε )&W'2: BI)&W'3) &W'K ®óng W2W3D ®óng sai WRD % Y9 Phương pháp l p tr c ti p # ụ ả đề ế ũ ằ ươ STT Th i Qđ n q2gt đo n (m3/s) (m3/s) (1) ộ &D' (2) (3) &@' %ố ứ ự ộ &B' %ự V (m3) V2 (m3) (5) (6) đ (4) ũ đế ồứ ộ &T' 5ư ượ 4ả đổ ố ) " ộ &;' ! ộ &