- Chia lưu vực tính toán
4.2. Phương pháp tính toán điều tiết lũ bằng hồ chứa
Để giải quyết bài toán đặt ra với hồ chứa Nước Trong ta khái quát một số vấn đề lý thuyết về phương pháp tính điều tiết lũ sau đây
4.2.1. Nguyên lý cơ bản của điều tiết bằng kho nước.
Dòng chảy lũ là dòng chảy không ổn định trong sông thiên nhiên nên hầu như các bài toán điều tiết lũ dựa vào phương trình Saint- Venat
Phương trình liên tục: (4.1)
Phương trình mô mem:
+ (4..2) Trong đó:
Q: lưu lượng
X: khoảng cách giữa các mặt cắt ướt(m) A: diện tích mặt cắt ướt
T: thời gian:
H: độ sâu dòng chảy V:vận tốc dòng chảy K: mô duyn lưu lượng.
Dòng chảy lũ chuyển động trong sông nó hoàn toàn tuân theo hệ phương trình này, tuy vậy tùy từng điều kiện cụ thể mà có thể lược bỏ một số thành phần đưa về dạng đơn giản để giải. Đối với trường hợp dòng chảy vào kho nước chúng ta thấy có một số đặc điểm sau, mặt cắt co hẹp mở rộng đột ngột do đập ngăn, độ dốc mặt nước rất nhỏ, độ sâu dòng chảy rất lớn và tốc độ dòng chảy cũng rất nhỏ. Nên để giải bài toán này ta có thể lược bỏ một số thành phần chuyển hệ phương trình nên về dạng hệ phương trình sau:
Phương trình cân bằng nước:
= Q- qxa( bỏ qua tổn thất) (4.3) Hay viết lại dưới dạng sai phân:
V2- V1 = .∆t –. ∆t (4.4) Phương trình thủy lực:
Q= f(Ztl, Zhl, C). (4.5)
Với mỗi thời đoạn ∆t, Q1, Q2, q1 và V1 đã xác định, ta phải tìm lượng xả lũ cuối thời đoạn q2, trong khi dung tích kho nước cuối thời đoạn V2 chưa biết , do đó chỉ sử dụng phương trình theo nguyên tắc thử dần. Để tính thử dần hợp giải đồng thời hệ phương trình , giải hệ phương trình này ta sẽ tìm được đường quá trình xả lũ.
4.2.2. Phân tích đường quá trình xả lũ.
Đối với công trình xả lũ là đập tràn có cửa điều khiển và mực nước trước lũ là Ztl không trùng với ngưỡng tràn. Quá trình xả được mô tả hình
+ Từ t0- t1:
Do tính toán cho trường hợp bất lợi nên ta giả thiết rằng trước khi lũ về mực nước hồ ở mực nước dâng bình thường. Khi lũ về ta bắt đầu điều khiển cửa van cho qxa = Qđến để giữ mực nước hồ dâng bình thường cho đến khi mở hết cửa van.
Lúc này đã mở toàn bộ cửa van nên chế dộ chảy qua đập là chảy tràn trừn tự do, lưu lượng xả qua công trình tràn nhỏ hơn lưu lượng nước đến bởi vậy Zhồ vẫn tăng dẫn đến qxả tiếp tục tăng. Khi Qđến= Qmax thì lưu lượng trong sông bắt đầu giảm nhưng lưu lượng xả vẫn tăng vì Qđến lớn hơn qxả cho đến khi Qđến= qxả thì mực nước trong hồ đạt giá trị max và qxả= qmax. Sau đó qxả tiếp tục giảm cho đến khi mực nước trong hồ giảm bằng mực nước dâng bình thường thì ta bắt đầu đóng cửa van sao cho qxả= Qđến giữ cho mực nước trong hồ ở mực nước dâng bình thường.
Vậy từ thời điểm t1- t2 lưu lượng xả lũ qxả được tính theo công thức đập tràn chảy tự do.
Hình thức xả lũ này được vận hành tính toán cho công trình hồ chứa Nước Trong.
4.2.3 Các phương pháp tính toán điều tiết lũ.
Hiện nay có hàng loạt các phương thức khác nhau được dùng trong tính toán điều tiết bằng kho nước. Nhưng tất cả dựa trên nguyên lý cơ bản đã trình bày ở trên. Tùy thuộc vào cách giải hai phương trình mà có cách phương thức khác nhau. Có thể chia ra hai nhóm phương pháp:
- Các phương pháp giải trực tiếp hệ phương trình theo nguyên lý trên: + Phương pháp thử dần
+ Phương pháp Pôtapop + Phương pháp gindenblat…
Nguyên lý của phương pháp này là dựa vào hệ phương trình (4.4), (4.5) và quan hệ Z~ V để tính qxả.
- Các phương pháp có sử dụng quan hệ Z~ F:
Nguyên lý của phương pháp này là sử dụng vào hai hệ phương trình (4.4), (4.5) và quan hệ Z~ V đồng thời kết hợp cả quan hệ Z~ F để tính quá trình xả lũ
Như vậy có nhiều phương pháp để tính điều tiết lũ, nhưng kết quả không khác nhau nhiều. Trong đồ án sử dụng phương pháp Pootapop để tính toán.