CHƯƠNG III: ÁP DỤNG PHÂN TÍCH DềNG KHễNG ỔN ĐỊNH TRấN KấNH DẪN TRONG CÁC CHẾ ĐỘ CHUYỂN TIẾP KHÁC NHAU CỦA TRẠM THỦY ĐIỆN NÀ TẨU-TỈNH CAO BẰNG
3.3. Tính toán dòng không ổn định trong kênh trong trường hợp tăng tải
3.3.3 Kết quả tính toán sóng giảm áp khi tăng tải
Sử dụng phương pháp Tre-Tu-Xop với thuật toán được lập trong chương 2, chia mặt kênh dẫn thành 10 đoạn, chiều dài mỗi đoạn là 16.5m. Quá trình tính toán được thực hiện trên Microsoft Excel với sự hỗ trợ của hàm Solve để tính toán đúng dần xác định các đặc trưng sóng giảm áp.
Kết quả tính toán các thống số thủy lực ban đầu tại mặt cắt bể áp lực là:
∆ho = 0.153m Vsong0 = 7.3m/s
Kết quả tính toán các đặc trưng sóng gián đoạn cho các mặt cắt trên kênh được cho trong bảng 3.6 đến bảng 3.7 và các biểu đồ từ Hình 3.8 đến hình 3.9
Mặt cắt
Cao trình đáy kênh
Ho
Mực nước đầuu
Vdau Vsong Chiều
dài Li deltaQsong1 deltaH htb Khi Diện
tích MC
Bán kính thủy lực
Hệ số
Seri Qsong Vsong
TB Teta deltaH1 Saiso
0 355.200 4.880 360.830 0.0040 7.3 20 6.7014 0.153
1 357.500 2.580 360.830 0.6460 5.15356 36.5 5.7710 0.2666 2.3708 8.9417 9.9575 1.1136 72.7211 6.6407 6.2268 0.1742 0.2666 6E-07 2 357.610 2.582 360.832 0.6455 5.16220 53.0 5.6354 0.2599 2.3783 8.9566 9.9889 1.1153 72.7391 6.4783 6.2311 0.1806 0.2599 1E-07 3 357.659 2.584 360.834 0.6449 5.17083 69.5 5.4995 0.2532 2.3858 8.9716 10.0203 1.1169 72.7569 6.3159 6.2354 0.1870 0.2532 5E-07 4 357.709 2.587 360.837 0.6443 5.17943 86.0 5.3633 0.2465 2.3933 8.9865 10.0517 1.1185 72.7746 6.1535 6.2397 0.1934 0.2465 2E-07 5 357.758 2.589 360.839 0.6438 5.18800 102.5 5.2268 0.2399 2.4007 9.0014 10.0830 1.1202 72.7922 5.9911 6.2440 0.1998 0.2399 2E-07 6 357.808 2.591 360.841 0.6432 5.19656 119.0 5.0900 0.2332 2.4082 9.0163 10.1143 1.1218 72.8098 5.8287 6.2483 0.2061 0.2332 4E-08 7 357.857 2.593 360.843 0.6427 5.20509 135.5 4.9529 0.2266 2.4156 9.0312 10.1456 1.1234 72.8272 5.6663 6.2525 0.2125 0.2266 1E-08 8 357.907 2.596 360.846 0.6421 5.21359 152.0 4.8155 0.2199 2.4231 9.0461 10.1768 1.1250 72.8446 5.5039 6.2568 0.2188 0.2199 9E-07 9 357.956 2.598 360.848 0.6416 5.22208 168.5 4.6779 0.2133 2.4305 9.0610 10.2081 1.1266 72.8618 5.3415 6.2610 0.2252 0.2133 1E-06 10 358.006 2.600 360.850 0.6410 5.23054 185.0 4.5400 0.2067 2.4379 9.0758 10.2392 1.1282 72.8790 5.1791 6.2653 0.2315 0.2067 3E-07
Time(s) MC
0 6 11.00000 18.08249 25.15311 32.21195 39.25906 46.29452 53.30689 60.30782 67.29738 74.27563
0 360.830 360.677 360.656 360.649 360.643 360.637 360.630 360.624 360.617 360.611 360.605 360.598 1 360.830 360.830 360.677 360.649 360.643 360.637 360.630 360.624 360.617 360.611 360.605 360.598 2 360.832 360.832 360.832 360.652 360.645 360.639 360.632 360.626 360.620 360.613 360.607 360.601 3 360.834 360.834 360.834 360.834 360.647 360.641 360.635 360.628 360.622 360.616 360.609 360.603 4 360.837 360.837 360.837 360.837 360.837 360.643 360.637 360.631 360.624 360.618 360.611 360.605 5 360.839 360.839 360.839 360.839 360.839 360.839 360.639 360.633 360.626 360.620 360.614 360.607 6 360.841 360.841 360.841 360.841 360.841 360.841 360.841 360.635 360.629 360.622 360.616 360.610 7 360.843 360.843 360.843 360.843 360.843 360.843 360.843 360.843 360.631 360.624 360.618 360.612 8 360.846 360.846 360.846 360.846 360.846 360.846 360.846 360.846 360.846 360.627 360.620 360.614 9 360.848 360.848 360.848 360.848 360.848 360.848 360.848 360.848 360.848 360.848 360.623 360.616 10 360.850 360.850 360.850 360.850 360.850 360.850 360.850 360.850 360.850 360.850 360.850 360.619
-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 360.60
360.65 360.70 360.75 360.80 360.85
mc tai be ap luc mc cuoi kenh mc giua kenh mc dau kenh
Hình 3.9: Biến thiên mực nước tại các mặt cắt của kênh khi tăng tải Từ bảng kết quả cho thấy khi kết thúc quá trình cắt tải ngay tại bể áp lực hình thành sóng tăng áp có giá trị ∆Ho = 0.153m, Vsong = 7.3m/s. Sóng này lan truyền đến đầu kênh. Khi qua bể áp lực vào kênh, vận tốc sóng giảm đáng kể xuống Vsong = 5.15m/s sau đó vận tốc sóng thay đổi rất ít trong quá trình lan truyền đến hồ chứa. Trong thời gian lan truyền sóng, mực nước tại bể áp lực tiếp tục giảm nhưng biên độ giảm không đáng kể. Khi sóng lan truyền đến hồ chứa thì đường mặt nước trong kênh gần như nằm ngang và có giá trị 360.60 thấp hơn mực MNC là 40cm. Khi sóng truyền đến hồ chứa xuất hiện sóng phản xạ từ hồ chứa vào kênh làm triệt tiêu dần sóng giảm áp, tuy nhiên mục đích của tính toán sóng giảm áp là xác định mực nước thấp nhất trong kênh để thiết kế kênh cũng như bể áp lực, nên trong luận văn này tác giả chỉ tính sóng truyền đến hồ chứa và không tính toán trong trường hợp sóng phản xạ từ hồ chứa về bể áp lực.
Từ sơ đồ hình 2.12 , với giả thiết thời gian truyền sóng từ bể áp lực tới đầu kênh và ngược lại đều bằng nhau, từ hình (2-12) ta dễ dàng xác định mực nước thấp nhất trong bể áp lực:
o o
o
min Z 2 h
Z = − η + Δ
Cao trình mực nước thấp nhất tại bể áp lực là:
Zmin = 360.83-2*0.23+0.26 = 360.63m
Từ kết quả nhận thấy mực nước thấp nhất tại bể áp lực khi tăng tải thấp hơn MNC 37cm.
3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước bể áp lực đến mực nước cao nhất trong bể khi cắt tải.
Khi cắt tải đột ngột, tại bể áp lực xuất hiện sóng tăng áp làm tăng mực nước trong bể áp lực, sau đó sóng tăng áp được truyền đến hồ chứa và mực nước tại bể áp lực tiếp tục tăng. Để đảm bảo an toàn khi vận hành thì cao trình đỉnh tường bể áp lực phải cao hơn mực nước lớn nhất. Để thấy được ảnh hưởng của bề rộng bể áp lực đến cao trình mực nước lớn nhất trong bể làm cơ sở lựa chọn hợp lý các kích thước bể, trong phần này tác giả sử dụng thuật toán trình bày trong chương 2 để nghiên cứu ảnh hưởng của chiều rộng bể đến cao trình mực nước lớn nhất tại bể áp lực của trạm thủy điện Nà Tẩu. Các thong số kênh, điều kiện đầu, điều kiên biên đã được trình bày trong phần 3.1. Các phương án bề rộng bể áp lực dùng để tính toán là:
B = 5m, 5.5m, 6.0m, 6.5, 7m Kết quả cho trong biểu đồ hình 3.10
5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 362.0
362.1 362.2 362.3 362.4 362.5 362.6 362.7 362.8 362.9 363.0
B
A
B
Hình 3.10: Quan hệ chiều rộng bể áp lực với mực nước lớn nhất trong bể áp lực Từ biều đồ ta thấy khi tăng chiều rộng bể áp lực thì mực nước lớn nhất trong bể giảm tuy nhiên mức độ giảm của mực nước lớn nhất giảm dần. Để chọn kích thước tối ưu cho bể áp lực cần tiến hành thiết kế tính toán chi phí cho các phương án chiều rộng bể để chọn phương án có chi phí nhỏ nhất. Trong phần này, tác giả chỉ tính toán đưa ra quan hệ giữa chiều rộng bể với mực nước lớn nhất trong bể làm cơ sở cho việc tính toán tối ưu kích thước bể.