7. Bố cục luận văn
2.6.5.3. Xỏc định lưu lượng qua cống Xuõn Quan với P=75% và P= 85%
Lưu lượng chảy qua cống được xỏc định dựa vào cụng thức:
H g H B Q=à. . 2. .∆ (2.15) Trong đú:
+ Q: là lưu lượng nước chảy qua cống (mP
3
P /s).
+ B: chiều rộng cống Xuõn Quan (m), B = 19 m. + H: mực nước thượng lưu cống Xuõn Quan (m).
Bảng 2.32: Lưu lượng chảy qua cống Xuõn Quan thỏng 2 (mP
3/ P s) TT Giai đoạn P=75% P=85% 1 Hiện tại 74,0 71,0 2 Năm 2020 93,0 90,0 2.6.6. Tớnh toỏn cõn bằng nước 2.6.6.1. Phương phỏp tớnh toỏn
Từ lượng nước đến và lượng nước dựng của từng tiểu vựng ta tớnh cõn bằng nước cho từng tiểu vựng ứng với cỏc giai đoạn phỏt triển khỏc nhau trờn cơ sở ỏp dụng phương trỡnh cõn bằng nước:
Wcõn bằng = Wđến – Wdựng
Q cõn bằng = Qđến – Q dựng
2.6.6.2. Tớnh toỏn cõn bằng nước
a. Nguồn nước tự nhiờn: nguồn nước đến chủ yếu là nguồn nước sụng Hồng, được lấy thụng qua cống lấy nước Xuõn Quan.
b. Cõn bằng nước:
Thời kỳ tưới ải (thỏng 2 hàng năm) là thời kỳ căng thẳng nhất về nguồn tưới cho vựng Bắc Hưng Hải, thời kỳ này đảm bảo được nguồn nước tưới thỡ trong thời kỳ khỏc sẽ đảm bảo được nhu cầu nước của vựng.
Nguồn nước tưới lấy duy nhất từ sụng Hồng qua cống Xuõn Quan. Tiến hành tớnh toỏn cõn bằng nước với cỏc tần suất P=75% và P = 85% cho giai đoạn hiện tại và giai đoạn đến 2020.
Bảng 2.33: Kết quả tớnh toỏn cõn bằng nước hệ thống Bắc Hưng Hải năm 2010
TT Hạng mục Đ. vị P=75% P=85% Ghi chỳ
1 Nhu cầu nước
Nhu cầu nước lớn nhất hệ
thống Bắc Hưng Hải [mP
3
P
Nhu cầu nước lớn nhất hệ thống Bắc Hưng Hải [10P 6 P mP 3 P ] 319,19 322,87 Thỏng 2 2 Nguồn nước Cống Xuõn Quan [mP 3 P /s] 74,0 71,0 Thỏng 2 Cống Xuõn Quan [10P 6 P mP 3 P ] 179,20 171,76 Thỏng 2 3 Cõn bằng nước Lưu lượng [mP 3 P /s] -57,94 -62,46 Tổng lượng [10P 6 P mP 3 P ] -140,17 -151,10
Bảng 2.34: Kết quả tớnh toỏn cõn bằng nước hệ thống Bắc Hưng Hải năm 2020
TT Hạng mục Đ. vị P=75% P=85% Ghi chỳ
1 Nhu cầu nước
Nhu cầu nước lớn nhất hệ
thống Bắc Hưng Hải [mP
3
P
/s] 123,81 125,11 Thỏng 2
Nhu cầu nước lớn nhất hệ
thống Bắc Hưng Hải [10P 6 P mP 3 P ] 299,52 302,67 Thỏng 2 2 Nguồn nước Cống Xuõn Quan [mP 3 P /s] 93,0 90,0 Thỏng 2 Cống Xuõn Quan [10P 6 P mP 3 P ] 224,99 217,73 Thỏng 2 3 Cõn bằng nước Lưu lượng [mP 3 P /s] -50,81 -35,11 Tổng lượng [10P 6 P mP 3 P ] -74,54 -84,94
2.7. NHẬN XẫT VÀ ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
1. Đối với hệ thống Bắc Hưng Hải, từ biểu đồ nhu cầu nước ta cú thể thấy khi nõng mức đảm bảo tưới từ P = 75% lờn P = 85%, nhu cầu nước cỏc thỏng trong năm của hệ thống Bắc Hưng Hải tăng khụng đỏng kể.
- Trong thỏng 2 năm 2010, ứng với P=75%, lưu lượng yờu cầu hệ thống là 131,94 mP
3
P
/s; trong khi đú ứng với P=85%, lưu lượng yờu cầu đầu hệ thống là 133,46 mP
3
P /s. Tỷ lệ tăng khi P=85% so với P=75% chỉ là 1,15%.
Hỡnh 2.2: Biểu đồ so sỏnh nhu cầu nước với P=75% và P = 85% năm 2010 và 2020
- Trong thỏng 2 năm 2020, ứng với P=75%, lưu lượng yờu cầu hệ thống là 123,81 mP
3
P
/s; trong khi đú ứng với P=85%, lưu lượng yờu cầu đầu hệ thống là 125,11 mP
3
P
/s. Tỷ lệ tăng khi P=85% so với P=75% chỉ là 1,05%.
Giai đoạn đến năm 2020, do diện tớch đất nụng nghiệp ngày một giảm, trong khi nhu cầu nước cho nụng nghiệp chiếm một tỷ lệ lớn. Vỡ vậy tổng nhu cầu nước của toàn hệ thống đến năm 2020 cú giảm so với giai đoạn hiện tại.
Hỡnh 2.3. Biểu đồ so sỏnh nhu cầu nước (đỏ) và lượng nước đến (xanh) năm 2010 118 120 122 124 126 128 130 132 134 136 75% 85% 75% 85% 2010 2020 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 P=75% P=85% (m3/s)
Hỡnh 2.4. Biểu đồ so sỏnh nhu cầu nước (đỏ) và lượng nước đến (xanh) năm 2020
- Trong giai đoạn 2010:
+ Ứng với P = 75%, tổng nhu cầu nước là 131,94 mP
3
P
/s, lưu lượng qua cống Xuõn Quan chỉ đỏp ứng cung cấp được 74,0 mP
3 P /s (chỉ chiếm 56,09 %), cũn thiếu 57,94 mP 3 P /s (chiếm 43,91 %).
+ Ứng với P = 85%, tổng nhu cầu nước tăng lờn 133,46 mP
3
P
/s, lưu lượng qua cống Xuõn Quan chỉ đỏp ứng cung cấp được 71,0 mP
3 P /s (chỉ chiếm 53,2 %), cũn thiếu 62,46 mP 3 P /s (chiếm 46,8 %).
- Trong giai đoạn 2020:
+ Ứng với P = 75%, tổng nhu cầu nước là 123,81 mP
3
P
/s, lưu lượng qua cống Xuõn Quan chỉ đỏp ứng cung cấp được 93,0 mP
3 P /s (chỉ chiếm 75,12 %), cũn thiếu 30,81 mP 3 P /s (chiếm 24,88 %).
+ Ứng với P = 85%, tổng nhu cầu nước tăng lờn 125,11 mP
3
P
/s, lưu lượng qua cống Xuõn Quan chỉ đỏp ứng cung cấp được 90,0 mP
3 P /s (chỉ chiếm 71,94 %), cũn thiếu 35,11 mP 3 P /s (chiếm 28,06 %).
Như vậy, nhu cầu nước trong giai đoạn hiện tại và năm 2020 của hệ thống Bắc Hưng Hải chưa được đỏp ứng đủ nếu chỉ lấy nước qua cống Xuõn Quan.
2. Đối với toàn vựng đồng bằng Bắc Bộ, hiện tại cỏc cụng trỡnh đầu mối lấy nước từ sụng Hồng và sụng Thỏi Bỡnh đều được thiết kế, vận hành với mức đảm bảo P=75%. Do đú khi nõng mức đảm bảo tưới lờn P=85%, cỏc cụng trỡnh này sẽ khụng đảm bảo lấy đủ được lượng nước cung cấp cho cỏc hệ thống thủy lợi. Hơn thế nữa, do diễn biến mực nước trong mựa kiệt những năm gần đõy hết sức phức tạp gõy bất lợi
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 P=75% P=85%
cho việc lấy nước của cụng trỡnh thủy lợi nờn việc xỏc định cỏc ảnh hưởng của những tỏc động đến vận hành cụng trỡnh là rất cần thiết. Vấn đề này sẽ được nghiờn cứu làm rừ trong chương 3.
CHƯƠNG III
ẢNH HƯỞNG CỦA TĂNG MỨC ĐẢM BẢO CẤP NƯỚC ĐẾN VẬN HÀNH VÀ KHAI THÁC CễNG TRèNH THỦY LỢI
3.1. KHÁI QUÁT CHUNG
Đỏnh giỏ ảnh hưởng của tăng mức đảm bảo cấp nước đến vận hành và khai thỏc cụng trỡnh thủy lợi được thực hiện dựa trờn cỏc cơ sở:
- Khi nõng mức đảm bảo cấp nước từ P=75% lờn P=85%, nhu cầu nước của vựng đồng bằng Bắc Bộ cú tăng, nhưng khụng đỏng kể, nghĩa là khụng cú sự khỏc biệt lớn nhu cầu nước khi nõng mức đảm bảo trong cựng một giai đoạn.
- Hầu hết cỏc cụng trỡnh thủy được xõy dựng từ trước đến nay đều được xõy dựng với mức đảm bảo P=75%. Cỏc thụng số cụng trỡnh được tớnh toỏn với P=75%.
- Dũng chảy trờn hệ thống sụng Hồng-sụng Thỏi Bỡnh cú thể tuõn theo quy luật tự nhiờn hoặc chịu sự tỏc động điều tiết của hệ thống hồ thượng nguồn trong tương lai.
Hiện nay hệ thống sụng Hồng-sụng Thỏi Bỡnh là nguồn cung cấp nước chớnh cho vựng đồng bằng Bắc Bộ. Tuy nhiờn với diễn biến dũng chảy trờn cỏc sụng rất phức tạp, mực nước thường giảm về mựa kiệt mà cỏc nguyờn nhõn chớnh cú thể kể đến là:
+ Sự biến động của mưa, dũng chảy trờn lưu vực sụng cú tỏc động làm hạ thấp mực nước ở hạ du.
+ Sự thay đổi về tỷ lệ phõn phối dũng chảy qua sụng Hồng và sụng Đuống.
+ Sự thay đổi của đường quan hệ mực nước lưu lượng tại trạm Sơn Tõy và Hà Nội cú liờn quan tới sự bồi xúi lũng sụng.
+ Sự vận hành của cỏc hồ chưa lớn ở thượng lưu.
Những nguyờn nhõn này làm diễn biến dũng chảy trong mựa kiệt thay đổi, gõy tỏc động đến việc lấy nước và ảnh hưởng đến vận hành khai thỏc cỏc cụng trỡnh thủy lợi trong vựng. Tựy theo nguồn nước đến mà cỏc hệ thống vựng đồng bằng Bắc Bộ cú thể bị tỏc động với cỏc trường hợp được phõn tớch ở mục 3.2 và 3.3 sau đõy:
3.2. TÁC ĐỘNG TRONG TRƯỜNG HỢP NGUỒN NƯỚC ĐẾN ĐÁP ỨNG ĐỦ YấU CẦU CẤP NƯỚC
3.2.1. Tỏc động trong trường hợp mực nước tại nguồn cấp thấp hơn mực
nước yờu cầu
1. Tỏc động trong trường hợp cụng trỡnh đầu mối là cống lấy nước
Để đỏnh giỏ tỏc động trong trường hợp nguồn nước đến đỏp ứng đủ nhưng mực nước tại nguồn cấp thấp hơn mực nước yờu cầu của cống lấy nước, đề tài tập trung
nghiờn cứu tài liệu trắc mực nước tại cống Xuõn Quan và cống Liờn Mạc lấy nước tưới vụ đụng xuõn năm 2007.
a. Cống Xuõn Quan:
Cống Xuõn Quan là đầu mối chớnh lấy nước từ sụng Hồng để tưới nước cho hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải, cống được thiết kế với lưu lượng 75mP
3
P
/s, mực nước thượng lưu +1,85m.
Diễn biến mực nước trong thời kỳ đo đạc như sau:
- Từ ngày 16 đến 31/I/2007 mực nước trung bỡnh ngày là +1,73m, cao nhất là +2,16m thấp nhất +1,02m lỳc 23h ngày 28/I. Mực nước cao hơn +1,85m chỉ đạt 160h trong tổng số 384h quan trắc từ 3h ngày 25 tới 10h ngày 31/I mực nước luụn thấp hơn mực thiết kế +1,85m. Do mực nước xuống thấp nờn nhiều thời điểm phải đúng cống Xuõn Quan để giữ cho nước trong đồng khụng chảy ra sụng.
- Từ ngày 1 đến 15/II/2007:
Mực nước trung bỡnh chỉ đạt +1,61m thấp hơn mực nước thiết kế +0,24m.
Mực nước cao hơn mực nước thiết kế chỉ xảy ra trong 6h ngày 1/II, 7h ngày 2/II cũn lại đều thấp hơn mực nước thiết kế. Mực nước thấp nhất đạt +1,01m lỳc 19h/ngày 10/II/2007. Mực nước thấp hơn +1,5m kộo dài từ 24h ngày 8/II tới 1h ngày 13/II. Mực nước thấp hơn +1,20m kộo dài từ 16h ngày 9/II tới 23h ngày 1/II/2007. Nhiều thời điểm mực nước hạ lưu cao hơn mực thượng lưu đó phải đúng cống để nước trong đồng khụng chảy ra ngoài sụng, do mực nước hạ thấp việc lấy nước vào hệ thống rất khú khăn khụng đảm bảo cấp nước.
- Từ ngày 16 đến 28/II:
Mực nước trung bỡnh trong thời đoạn này tại Xuõn Quan hạ thấp chỉ đạt +1,36m, cao nhất chỉ đạt +1,94m. Mực nước cao hơn +1,85m chỉ duy trỡ trong 11h ngày 17/II, 6h ngày 18/II cũn lại đều thấp hơn +1,85m trong suốt thời kỳ đo đạc (từ 16 đến 28/II). Mực nước thấp nhất chỉ đạt +0,75m lỳc 19h ngày 23/II/2007, mực nước thấp hơn là +1,20m xảy ra từ 4h ngày 21/II tới 1h ngày 25/II, từ 15h ngày 25/II tới 4h ngày 26/II, từ 19h ngày 26/II tới 3h ngày 27/II mực nước hạ thấp chưa từng thấy đó gõy khú khăn cho việc lấy nước vào hệ thống.
- Từ ngày 1 đến 15/III/2007:
Mực nước trung bỡnh trong đợt đo này là +1,40m, cao nhất +1,87m lỳc 13h ngày 2/III, thấp nhất là +1,04m lỳc 19h ngày 9/III/2007 mực nước trung bỡnh này trong suốt thời gian đo đạc đều thấp hơn mực nước thiết kế +1,85m.
b. Cống Liờn Mạc:
Cống Liờm Mạc là cụng trỡnh đầu mối duy nhất để lấy nước tưới cho hệ thống thuỷ nụng sụng Nhuệ. Cống gồm 4 cửa lấy nước B = 3,0m/cửa và 1 cửa rộng 6,0m vừa lấy nước và kết hợp với vận tải thủy. Mực nước thiết kế trong thời kỳ đồ ải P = 75% là +3,60m tương ứng với Q = 39mP
3
P
/s. Thời kỳ tưới dưỡng P = 75% mực nước thiết kế là +3,1m.
Thời kỳ từ 16 đến 31/I/2007: Mực nước trong thời kỳ này luụn thấp hơn +3,6m, mực nước cao nhất +3,75m lỳc 17h/17/I, thấp nhất +2,32m lỳc 19, 21h/28/II lưu lượng lấy vào chỉ cũn được 19,0mP
3
P
/s chỉ bằng 52% lưu lượng thiết kế.
Như vậy cú thể thấy cỏc tỏc động khi mực nước tại nguồn thấp hơn mực nước yờu cầu tại đầu hệ thống tưới với cụng trỡnh đầu mối là cống lấy nước tự chảy là:
- Việc lấy nước vào hệ thống tưới gặp rất nhiều khú khăn, khụng phỏt huy hết năng lực của cụng trỡnh đầu mối. Lưu lượng chảy qua cống khụng đảm bảo lấy theo lưu lượng thiết kế nờn khụng thể đỏp ứng được được yờu cầu nước của hệ thống nếu vận hành hệ thống đỳng theo quy trỡnh vận hành. Mực nước tại đầu hệ thống giảm dẫn đến mực nước cỏc sụng trục trong hệ thống suy giảm. Vỡ vậy, cỏc cụng trỡnh trong hệ thống khụng phỏt huy hết cụng suất thiết kế như cỏc cống nội đồng khụng thể lấy được đủ nước cho khu tưới trong thời gian lấy nước cho phộp, cỏc trạm bơm khụng bơm hết được số mỏy bơm hoặc bị giảm cụng suất mỏy. Hơn thế khi mực nước khụng đỏp ứng, diện tớch tưới tự chảy giảm so với thiết kế nờn để tưới được những phần diện tớch này phải chuyển sang tưới động lực.
- Nếu mực nước trong đồng lớn hơn mực nước ngoài sụng, nước trong đồng cú thể chảy ngược ra sụng.
2. Tỏc động trong trường hợp cụng trỡnh đầu mối là trạm bơm
Trong trường hợp cụng trỡnh đầu mối là trạm bơm, để nghiờn cứu cỏc ảnh hưởng trong trường hợp nguồn nước đỏp ứng đủ nhu cầu nhưng mực nước đến thấp hơn mực nước yờu cầu, đề tài tập trung phõn tớch ảnh hưởng đối với một số trạm bơm hoạt động dọc hai bờ sụng Hồng mựa kiệt năm 2007 như trạm bơm Phự Sa, trạm bơm Đan Hoài để rỳt ra những ảnh hưởng chớnh.
a. Trạm bơm Phự Sa
Trạm bơm Phự Sa được xõy dựng ở phớa Hữu sụng Hồng thuộc xó Viờn Sơn, thành phố Sơn Tõy, trạm gồm 4 tổ mỏy với cụng suất 10.800mP
3
P
/h, lưu lượng thiết kế 12,0mP
3
P
/s diện tớch tưới thiết kế là 10.000ha, mực nước thiết kế là +5,20m, đỏy bể hỳt là + 3,0m. Ngoài ra cũn 21 mỏy dó chiến với cụng suất 1.000mP
3 P /h một mỏy (5,8mP 3 P /s) hoạt động khi mực nước xuống thấp hơn +5,20m.
Thời kỳ từ 16 đến 31/I:
+ Từ 13h ngày 19/I tới 13h ngày 22/I mực nước hạ thấp xuống dưới mực nước thiết kế thấp nhất chỉ +4,95m nờn chỉ cú 2 mỏy hoạt động và 21 mỏy bơm dó chiến với lưu lượng bơm là 11,8 mP
3
P
/s.
+ Từ 7h ngày 25/I tới 13h ngày 31/I mực nước đều thấp hơn mực nước thiết kế, thấp nhất là +3,95m lỳc 1h ngày 28/I. Trong thời đoạn này chủ yếu là trạm bơm dó chiến hoạt động, trạm bơm chớnh ngưng hoạt động. Cú 14/21 mỏy dó chiến hoạt động lưu lượng lấy vào chỉ đạt 3,88 mP
3
P
/s.
Thời kỳ từ ngày 1 đến 15/II:
Mực nước tiếp tục giảm xuống dưới mực nước thiết kế +5,20m cỏc ngày từ 1 đến 15/II/2007 mực nước thấp nhất +4,05m từ 7-13h ngày 10/II. Bơm nước trong thời kỳ này chủ yếu là cỏc mỏy bơm dó chiến hoạt động với số mỏy là 16/21 mỏy lưu lượng lấy vào chỉ đạt 4,4 mP
3
P
/s.
Từ ngày 1 đến 15/III/2007:
Mực nước từ bể hỳt luụn thấp hơn mực nước thiết kế (+5,20m). Mực nước giờ duy trỡ ở mực từ +3,93m đến +4,50m, thấp nhất là +3,93m lỳc 7h ngày 5/III/2007.
Trạm bơm chớnh ngừng hoạt động chỉ cũn hoạt động bơm nước của trạm bơm dó chiến với số mỏy hoạt động là 19 mỏy/ngày, lưu lượng nước lấy vào là 5,28 mP
3
P
/s. b. Trạm bơm Đan Hoài