Z= X0 − Y
5.4.4.3.Tính toán điều tiết lũ
a)Tài liệu tính toán
+) Đường qua trình lũ thiết kế dạng tam giác
+) Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế: Qmax1,5% = 221,367 (m3/s) +) Tổng lượng trận lũ thiết kế: Wmax1,5% = 5676,096.103(m3) +) Thời gian kéo dài trận lũ: Tlũ = 14,24(h)
+) Thời gian lũ xuống:Txuống = 9,5 (h)
b)Nguyên lý tính toán điều tiết lũ: Tính toán điều tiết lũ dựa trên nguyên lý cân bằng nước và phương trình biểu thị lưu lượng qua công trình xả lũ. Khi đó nguyên lý tính toán điều tiết lũ là sự kết hợp giải hệ hai phương trình cơ bản đó là phương trình cân bằng nước và phương trình động lực cùng với các biểu đồ phụ trợ:
+) Phương trình cân bằng nước:
qQ Q dt dV − = Với: dt dV
- sự thay đổi dung tích hồ chứa theo thời gian t. q- tổng lưu lượng xả xuống hạ lưu đập.
Q – quá trình lũ đến.
+) Phương trình động lực cho các công trình xả lũ có dạng tổng quát là hàm của 3 tham số:
qx = f [A, Z, Zh].
Với: A – thông số hình thức mô tả loại và quy mô công trình xả lũ. Z – mực nước thượng lưu (mực nước hồ).
Zh – mực nước hạ lưu tại cửa xả +) Các quan hệ phụ trợ:
- Đường quan hệ mực nước – dung tích : Z V. Với: V – dung tích hồ chứa tại thời điểm t.
- Đường quan hệ mực nước và lưu lượng hạ lưu: H Q.
c) Phương pháp tính toán: Có rất nhiều phương pháp tính toán điều tiết lũ như:
+) Phương pháp lặp trực tiếp: là phương tính thử dần, nó được xác định với hình thức và quy mô công trình xả lũ đã xác định.
+) Phương pháp đồ giải của Pô-ta-pôp: chỉ ứng dụng được trong trường hợp công trình xả lũ không có cửa đóng mở chảy tràn tự do (đập tràn hoặc cống ngầm chảy tự do). Và thời đoạn tính toán phải được lựa chọn cố định cho tất cả các thời đoạn tính toán.
(5-11)
+) Phương pháp đơn giản hóa của Kô-trê-rin: được ứng dụng với các hồ chứa nhỏ, có diện tích lưu vực tính đến công trình không lớn và công trình xả lũ là loại đập tràn chảy tự do.
Xuất phát từ điều kiện thực tế của khu vực: hồ chứa nhỏ và diện tích lưu vực không lớn nên để tính toán điều tiết lũ em chọn phương pháp Kô-trê-rin.
d)Nội dung tính toán
- Tính toán và vẽ đường quan hệ Htràn Btràn. - Xác định Btràn kinh tế.
• Tính toán và đường quan hệ Htràn Btràn:
Theo phương pháp giản hóa của Kô-trê-rin thì đường quá trình lũ đến có dạng tam giác hoặc hình thang; đường quá trình lũ xả thì có dạng tam giác, mực nước hồ chứa trước khi lũ về ngang với ngưỡng tràn.
Nguyên lý tính toán điều tiết lũ theo phương pháp Kô-trê-rin:
Cũng xuất phát từ nguyên lý chung, phương pháp Kô-trê-rin được thực hiện trên cơ sở giải hệ hai phương trình (5-13) và (5-14) với các biểu đồ phụ trợ :
= − = 2 / 3 max max max . 2 ) 1 ( q tràn tràn L m H g mB q V V Q
Và quan hệ mực nước dung tích: Z V. Trong đó:
qmax - lưu lượng xả lũ lớn nhất.
Qmax-lưu lượng đỉnh lũ thiết kế: Qmax= 221,367 (m3/s)(theo tính toán chương II). VL - tổng lượng lũ thiết kế: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
VL= WmaxP = 5676,096.103 (m3/s)(theo tính toán chương II ). Vm - dung tích điều tiết lũ của hồ chứa.
m - hệ số lưu lượng: m = 0,4. Btràn - chiều rộng tràn.
g - gia tốc trọng trường: g = 9,81(m/s2). Htràn- cột nước trên ngưỡng tràn.
Qmax qmax t(s) Q(m3/s) Vm Đường quá trình xả lũ Tlũ
Để xác định Vm và lưu lượng xả lớn nhất qm ta phải tiến hành thử dần. Các bước tính toán được thực hiện như sau:
+) Giả thiết giá trị qmax , thay vào công thức (5-13) tìm ra được Vm. +) Có Vm ta xác định được mực nước siêu cao theo công thức:
Vsc = Vhd + Vc + Vm
+) Dựa vào đường đặc trưng lòng hồ Z V, ứng với Vsc tra được Hsc. Khi đó, cột nước trên đỉnh tràn Htr được xác định: Htr = Hsc - Hbt
Với Hbt - Mực nước dâng bình thường, được tính toán trong phần điều tiết hồ chứa: Hbt
= 103,78 (m).
+) Có Htràn; qmax giả thiết trên thay vào (5-14) ta tìm được Btràn.
Như vậy, ứng với 1 giá trị qmax giả thiết sẽ tìm được 1 cặp Htràn và Btràn.
+) Có các cặp giá trị Htràn và Btràn tiến hành vẽ quan hệ Htràn Btràn.
Bảng 5.10:Bảng tính toán Btràn~Htràn TT qmax(m3/s) Vm(10 6m 3) Vsc(10 6m 3) Hsc(m) Htr(m) Btr(m) 1 100 3.112 7.033 111.66 7.08 2.996 2 110 2.856 6.777 111.15 6.57 3.687 3 120 2.599 6.520 110.63 6.05 4.551 4 130 2.343 6.264 110.09 5.51 5.673 5 140 2.086 6.007 109.54 4.96 7.153 6 150 1.830 5.751 109 4.42 9.111 7 160 1.573 5.494 108.42 3.84 12.001 8 170 1.317 5.238 107.84 3.26 16.301 9 180 1.061 4.982 107.25 2.67 23.286 10 190 0.804 4.725 106.67 2.09 35.492 11 200 0.548 4.469 106.02 1.44 65.325 (5-15)
Đường quan hệ Btràn ~Htràn
• Xác định Btràn kinh tế.
Sau khi vẽ đường quan hệ Btràn Htràn ta nhận thấy: Khi Btràn lớn thì Htràn nhỏ, khi đó vốn đầu tư xây dựng tràn Ktràn lớn nhưng vốn đầu tư xây dựng đập Kđập và chi phí đền bù ngập lụt thượng lưu Kngập lụt nhỏ và ngược lại.
Như vậy, việc lựa chọn Btràn có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật rất lớn. Bkt là Btràn sao cho tổng vốn đầu tư xây dựng tràn, đập và đền bù ngập lụt ở thượng lưu nhỏ nhất
Để xác định Bkt ta vẽ trên cùng 1 hệ trục tọa độ các quan hệ KtrànBtràn; KđậpBtràn; Kngập lụtBtràn. Cộng tất cả các quan hệ đó lại ta được quan hệ Ktràn+đập+ngập lụtBtràn hay KtổngBtràn .
Tìm trên quan hệ này ta được trị số Btràn ứng với Kmin. Trị số Btràn vừa tìm được chính là Bkt .
BKTBtràn Btràn KĐ-Btràn Ktràn-Btràn KNL-Btràn KT -Btràn K
Tuy nhiên, trong thực tế nếu làm như vậy thì rất phức tạp và tốn nhiều thời gian.Do đó, thường chọn Bkt tùy theo địa hình khu vực như sau:
(1) (2) 2 B B1 a b
Trên quan hệ Btràn ~ Htràn có 2 điểm uốn (1) và (2). Từ điểm (1) đến a, H tăng rất nhanh nhưng B giảm rất ít. Từ điểm (2) đến b, B tăng rất nhanh nhưng H giảm rất ít. +) Nếu vị trí xây dựng tràn có địa hình hẹp, mở rộng đường tràn khó khăn thì chọn Bkt = B1.
+) Nếu vị trí tràn có địa hình có thể mở rộng tràn 1 cách dễ dàng thì chọn Bkt= B2. Theo đề xuất phương án ở chương IV, vị trí bố trí tràn không cho phép mở rộng nên tra quan hệ Btràn ~ Htràn ở trên ta xác định được: Btràn = 15(m); Htràn = 3,4(m).
Khi đó: Dung tích điều tiết lũ của hồ: Vm = 1,39.106 (m3).
Hsc = Htràn +Hbt = 3,4 +103,84= 107,24 108 (m).
Với Hsc = 108 (m) tra trên đường quan hệ địa hình Z ~V được: Vhồ= 5309,46.103 (m3). Vậy dung tích siêu cao: Vsc = Vhồ - Vbt = 5309,46.103 – 3604.103 = 1705,46.106 (m3).