Bài giảng Công trình thủy điện 1

NỘI DUNG MÔN HỌCI Công trình lấy nước của trạm thuỷ điện II Công trình dẫn nước không áp của trạm thuỷ điện III Công trình dẫn nước có áp của trạm thuỷ điện IV Nước va trong đường ống áp

Trang 1

CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN 1

BÀI GIẢNG

Trang 2

GIỚI THIỆU MÔN HỌC

Trang 3

TÀI LIỆU THAM KHẢO

(2003)

Trang 4

NỘI DUNG MÔN HỌC

I) Công trình lấy nước của trạm thuỷ điện

II) Công trình dẫn nước không áp của trạm thuỷ điện

III) Công trình dẫn nước có áp của trạm thuỷ điện

IV) Nước va trong đường ống áp lực

V) Tháp điều áp

Trang 5

NỘI DUNG TÓM TẮT

trình, nguyên tắc bố trí các hạng mục công trình của

trạm thủy điện

của trạm thủy điện

Trang 6

trên tuyến năng lượng: cửa lấy nước, bể lắng cát, đường dẫn ( kênh, đường hầm), bể áp lực, bể điều tiết ngày, tháp điều áp, đường ống áp lực

công trình dẫn nước vào nhà máy thủy điện

Trang 7

Trang 8

+ Nhà máy thủy điện

- Sơ đồ kết hợp: gồm cả kênh và hầm, kết hợp với các

công trình dẫn nước khác

Trang 9

Chương 1

CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC CỦA TRẠM THỦY ĐIỆN

Trang 10

1-1 PHÂN LOẠI, YÊU CẦU ĐỐI VỚI CÔNG

TRÌNH LẤY NƯỚC CỦA TTĐ

1 Khái niệm

chứa, sông hoặc công trình dẫn nước vào NMTĐ

2 Yêu cầu

đủ lưu lượng cho mọi yêu cầu phụ tải của TTĐ

Trang 11

chữa, sự cố các công trình dẫn nước

hư hại các công trình dẫn nước cũng như mài mòn cánh tuabin

nhất

Trang 12

Trang 13

Trang 14

Trang 15

Trang 16

Trang 18

1-2 CÁC THIẾT BỊ CỦA CLN

1 Lưới chắn rác

chắc chắn, thuận lợi khi tháo lắp và dọn rác bẩn

lưới

Trang 22

Trang 23

3 Van sửa chữa

kiểm tra những thiết bị ở phía sau nó

có thể cùng khe với lưới chắn rác

khung dầm, thép bản mặt

Trang 24

4 Van sự cố

sự cố

+ Có bộ phận cân bằng áp lực

+ Có bộ phận làm kín nước

Trang 26

Trang 27

Trang 28

5 Thiết bị nâng chuyển

van, lưới chắn rác, vớt rác

+ Cầu trục chân dê di động phục vụ các cửa lấy nước

+ Sử dụng tời điện, xilanh thủy lực đóng mở tự động

Trang 29

Trang 30

Trang 31

6 Ống thông hơi

nhanh van sự cố

+ Miệng ống cao hơn mực nước thượng lưu lớn nhất

7 Ống cân bằng áp lực

Trang 32

Trang 33

1-3 KẾT CẤU CLN CÓ ÁP

áp

trí các thiết bị; phía trước có tường chắn vật nổi; tường giữa liên kết các khe van

+ CLN kiểu đập

Trang 34

1 Cửa lấy nước kiểu đập

ở mặt thượng lưu

+ CLN ở TTĐ ngang đập

+ CLN ở TTĐ sau đập

Trang 36

b) Đặc điểm

rộng)

với tường chắn vật nổi, tường giữa

Trang 37

Mặt cắt tổng quát khối dưới

Trang 38

đoạn tổ máy

0.8-1.2 m/s

các thiết bị ở trên CLN

Trang 39

c) Ứng dụng

Trang 40

1.2 Cửa lấy nước TTĐ sau đập

a) Sơ đồ

Trang 41

b) Đặc điểm

chắn rác, van sửa chữa, van sự cố…

cấu của đập và vị trí CLN

Trang 42

c) Ứng dụng

Trang 43

1-2 CỬA LẤY NƯỚC CỦA TTĐ

Trang 44

a) CLN đập vòm b) CLN đập trụ chống

Trang 46

b) Đặc điểm

Trang 47

d) Các hình thức CLN bên bờ khác

Trang 48

3 Cửa lấy nước kiểu tháp

a) Sơ đồ

Trang 49

Trang 50

b) Đặc điểm

van trụ

c) Ưu điểm

Trang 51

Trang 53

1-4 THIẾT KẾ CLN CÓ ÁP

2 Vận tốc trước lưới chắn rác

chảy có rác bẩn, cần phải có lưới chắn rác, thiết bị vớt rác

rác

Trang 55

3 Hình dạng CLN

nước qua CLN nhỏ nhất khi trần và ngưỡng có dạng elip

+ Ngưỡng CLN nằm ngang đáy sông

+ Ngưỡng CLN đặt cao hơn đáy sông

Trang 56

a) Sơ đồ 1

Trang 58

b) Sơ đồ 2

Trang 61

a h

''t

a h

Trang 62

4 Xác định tổn thất cửa lấy nước

v h

g



=

= 

Trang 63

Trong đó:

+V- Vận tốc dòng chảy trước lưới

+ - góc nghiêng đặt lưới so với mặt phẳng ngang

+ S- chiều dầy mỗi thanh lưới

Trang 64

+ hệ số 

Dạng thanh lưới a b c d e f g

Hệ số  2,42 1,83 1,67 1,03 1,00 0,76 1,7

Trang 65

Trong đó:

Trang 67

+ - tỷ số chiều sâu tường ngực với chiều sâu CLN

Trang 68

4 Tính toán kích thước ống thông khí

với vận tốc không khí trong ống 3050 m/s

nhật (vuông)

vào phương thức bố trí đường ống áp lực sau nó

Trang 69

Trong đó :

+ f - diện tích tiết diện ống dẫn nước áp lực;

+ H - cột nước lớn nhất tính đến điểm nguy hiểm nhất của đường ống áp lực;

Q = 2 m f gH

Trang 70

Bài tập:

1) Viết phương trình biên dạng trần CLN, vẽ hình:

Trang 71

2) Thiết kế CLN biết:

+ Cao trình ngưỡng: 100m

+ Cao trình đáy sông: 90m

+ Mực nước dâng bình thường: 120m

+ Đường kính đường hầm: 3m

+ Sơ đồ 2

Trang 72

3) Tính toán vẽ đường đo áp CLN biết:

+ Lưu lượng thiết kế: 20 m3/s

nhật, chiều dày S=3cm, khoảng cách l=5cm, diện tích lưới chắn rác 15 m2

diện tích thông thủy 9 m2

+ Tường ngực dạng cong có =0.2

Trang 73

1-5 CLN KHÔNG ÁP

1 Đặc điểm, phân loại

dẫn không áp, TTĐ điều tiết ngày đêm hoặc không điều tiết

rác bẩn, bùn cát chảy vào kênh

a) Đặc điểm:

Trang 74

CLN không áp có nhiệm vụ điều tiết lưu lượng

+ CLN của kênh tự điều tiết không cần van điều tiết

+ Thường bố trí kết hợp với công trình xả cát

b) Phân loại

Trang 75

kết cấu đầu mối cần có thêm công trình bể lắng cát.

+ Ngưỡng CLN bố trí cao hơn đáy sông, đủ bố trí lỗ xả cát

Trang 77

+ Đường hầm xả cát nằm trong khối bê tông đáy CLN

+ Vận tốc dòng chảy trong đường hầm từ 4-7 m/s

+ Gia cố bọc thép cho đường hầm chống bào mòn

b) CLN đáy (chiron)

Trang 78

+ Chiều rộng lưới chắn rác từ 1-2m, chiều dài phụ thuộc lưu lượng nước yêu cầu

Trang 79

Trang 80

3 Bố trí CLN không áp

nên bố trí ở bờ lõm để giảm bùn cát lắng đọng

định, cần nghiên cứu mô hình để đánh giá lượng bùn

cát

Trang 81

❖ Hình 1-13 Sơ đồ biến dạng dòng

chảy sau khi xây đập (a) và chọn vị

trí cửa lấy nước ở đoạn sông cong

(b).

❖ 1- Đáy sông cũ; 2- Đường mặt nước

trước khi xây đập; 3- Cát bồi;

4,5-Đường mặt nước trước và sau thời

gian cát bồi; 6,7- cao trình đáy và

đường mặt nước sau khi kết thúc xói

Trang 82

4 Tính toán thủy lực CLN không áp

Trang 83

nhất, thường là MNC ở thượng lưu

cửa:

Trang 85

Trang 86

+ m - hệ số lưu lượng tính theo đập tràn đỉnh rộng

Với mép vào lượn tròn:

P H

−

= +

+

3 0,32 0, 01

0, 46 0, 75

P H m

P H

−

= +

+

Trang 88

2 3

k

q h

g



=

Trang 89

5 Bài tập về CLN không áp

1) Thiết kế CLN không áp cho biết:

+ Mực nước thượng lưu: MNDBT=103m, MNC=100m

+ Cao trình ngưỡng CLN=97,0m

+ Cao trình đáy sông: 95,00m

+ Mực nước hạ lưu cống: 98,8m

Trang 90

2) Thiết kế CLN không áp cho biết:

+ Mực nước thượng lưu: MNDBT=103m, MNC=100m+ Cao trình đáy sông: 95,00m

+ Cho biết chiều rộng: b=2.5m

+ CLN 1 khoang, trụ bên lượn tròn

+ Bỏ qua lưu tốc tới gần

Trang 91

1-6 BỂ LẮNG CÁT CỦA TTĐ ĐƯỜNG DẪN

1 Công dụng, điều kiện xây dựng, vị trí

+ Những hạt cát lớn lắng đọng trên các công trình dẫn

nước, làm giảm tiết diện làm việc, do đó vận tốc tăng, làm tăng tổn thất thủy lực

+ Nếu không được nạo vét, mặt cắt dòng chảy bị thu hẹp

có thể dẫn đến không tháo đủ lưu lượng thiết kế

Trang 92

+ Những hạt cát lơ lửng theo dòng chảy gây bào mòn công trình dẫn nước, tác hại hơn nữa là bào mòn turbin làm giảm hiệu suất và giảm tuổi thọ turbin

do đó giảm vận tốc, làm cho bùn cát lắng đọng lại bể, sau đó tháo rửa cát ra hạ lưu

Trang 93

+ Các hạt cứng (như cát thạch anh ) có đường kính lớn hơn 0,25 mm, hoặc các hạt cát bình thường nhưng có đường kính lớn hơn 0,4 mm (là các hạt nguy hiểm)

Trang 94

+ Vị trí của bể lắng cát về nguyên tắc cần được bố trí trong thành phần công trình đầu mối, ngưỡng vào của nó kết hợp với cửa lấy nước hoặc đặt trực tiếp ngay sau nó

+ Trong các trường hợp do điều kiện địa hình không cho phép bố trí trong thành phần đầu mối thì bể lắng cát có thể bố trí trên kênh dẫn cách đầu mối một đoạn

Trang 95

2 Cấu tạo bể lắng cát

1-kênh dẫn nước TĐ hoặc kênh nối;

2- đoạn mở rộng cửa vào ;

3-ngưỡng vào; 4- bể chính ; 5- đoạn

chuyển tiếp; 6- tường phân cách;

7- ngưỡng cửa ra; 8- đoạn co hẹp

cửa ra ; 9- kênh dẫn nước TĐ;

10-hành lang xả cát; 11- 10-hành lang

Trang 96

xói rửa hoặc sửa chữa.

Trang 97

b) Đoạn lắng cát chính

đoạn:

+ Đoạn đầu có chiều sâu tăng dần từ độ sâu sau cửa vào

có thể gây nguy hại đến công trình và tuabin

Trang 98

c) Phần cửa ra

+ Gồm phần đặt các cửa ra và miệng các hành lang tháo

hẹp dần dòng chảy để nối tiếp với đường dẫn không áp sau kênh

Trang 99

d) Nguyên lý làm việc

+ Theo phương thẳng đứng vận tốc thẳng đứng là W bằng vận tốc lắng chìm của hạt cát trong nước tĩnh, W còn gọi

là độ thô thủy lực

+ Theo phương nằm ngang theo vận tốc trung bình của

Trang 100

Trong đó:

+ Q: Lưu lượng dòng chảy qua bể lắng

tại tiết diện tính toán

0 k

m

Bh c

Q

V =

Trang 101

Sơ đồ vận tốc dòng chảy

a- các thành phần vận tốc với dòng chảy tầng

Trang 102

nghiêng với mặt phẳng ngang một

Trang 103

3 Xác định kích thước bể lắng cát

3.1 Chiều rộng và chiều sâu bể lắng cát

Trang 104

+ B - chiều rộng công tác của mỗi khoang bể;

so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án

Trang 105

3.2 Chiều dài bể lắng cát

a) Tính trị số trung bình của lưu tốc và mạch động

Trang 106

+ W- độ thô thủy lực của bùn cát

lk = T0 Vm

vận tốc chìm W giảm bớt, nên phải đưa vào một hệ số k

> 1, thường lấy vào khoảng k = 1,3  2,0

W h

T0 = 0

Trang 107

0.

Trang 108

+ n: Hệ số thay đổi theo độ sâu của bể, thí dụ: với chiều

n=28

3.3 Độ thô thủy lực và khả năng tải cát

của nó, có thể xác định trên đồ thị

Trang 109

Trang 110

thô thủy lực W và vận tốc dòng chảy V, có thể xác định theo công thức Da - Ma – Rin:

 

Trang 111

trung bình của độ thô thủy lực:

Trang 112

3.4 Chọn khoang bể lắng cát

bể, chiều rộng của mỗi khoang:

3

0

k m

k

l h

V c

Q

m k

k

V h l

Q c

0

3



Trang 115

Trong đó:

thời gian 1s, tính với các hạt có đường kính d  0,05mm

Trang 116

3.6 Thời gian tháo rửa bể lắng cát tháo rửa định kỳ

Trang 117

lưu lượng toàn bộ bể lắng và không quá lưu lượng làm việc của một khoang:

th

th th

B Q

Trang 119

+ W: Độ thô thủy lực trung bình của cát trong dòng chảy

Q





=

Trang 120

Chương 2

CÔNG TRÌNH DẪN NƯỚC KHÔNG ÁP CỦA TRẠM

THỦY ĐIỆN

Trang 121

2-1 PHÂN LOẠI VÀ TÍNH TOÁN THỦY LỰC

CÔNG TRÌNH DẪN NƯỚC KHÔNG ÁP

1 Khái niệm

đến nơi khác để thỏa mãn một hay nhiều yêu cầu dùng nước

2 Phân loại

+ Kênh tưới, tiêu, giao thông, chuyển lưu vực, phát điện

Trang 122

+ Kênh tự động điều tiết

+ Kênh không tự động điều tiết

+ Qlớn , Qtb , Qnhỏ

+ Kênh đất, kênh bê tông, kênh đá, gạch xây

Trang 123

3 Cấu tạo kênh

a) Các mặt cắt kênh

Trang 124

chất của tuyến kênh:

+ Kênh trên nền đất thì chọn mặt cắt hình thang

Trang 125

c) Kích thước kênh: Chiều sâu nước trong kênh (h), chiều rộng đáy kênh (b) xác định trên điều kiện tính toán kinh

tế, thủy lực, thi công

Trang 126

+ chiều rộng đỉnh kênh không nhỏ hơn 2m

+ Mái kênh đào nhiều trong đất thì phải làm cơ

Trang 127

e) Gia cố lòng và mái kênh (áo kênh)

nước do thấm, giảm độ nhám, tăng vận tốc cho phép

làm giảm kích thước, tăng ổn định mái kênh

gạch, đá xây

Trang 128

Trang 129

+ Vật liệu bê tông

+ Chiều dày mái từ 10-20cm, đáy từ 15-30cm

+ Chia kênh thành các đoạn từ 3-5m

+ Có bố trí vật liệu chống thấm tại các khớp: PVC, sika

+ Vật liệu BTCT

Trang 130

+ Hàm lượng cốt thép không quá 2%

Trang 131

4 Chọn tuyến kênh

a) Các yếu tố ảnh hưởng đến chọn tuyến

+ Kênh là một công trình có chiều dài lớn đến hàng km

+ Đi qua rất nhiều loại địa hình địa chất

lượng đào đắp:

Trang 132

+ Địa hình đồi núi: men theo đường đồng mức

+ Ảnh hưởng đến việc chọn tuyến thông qua đơn giá đào đắp

+ Qua kết cấu mặt cắt ngang kênh có thể cần phải có các biện pháp công trình

+ Kênh có đi qua khu vực dân cư, làng mạc, nơi canh tác

Trang 133

b) Nguyên tắc chọn tuyến

đường đồng mức

+ Đá cứng

+ Đất có tính thấm cao

Trang 134

+ Vùng có hoạt động kiến tạo địa chất mạnh

+ Vùng có các mỏ khoáng sản quý

+ Vùng có các công trình có sẵn

+ Vùng dân cư tập trung

+ Bán kính đoạn cong thỏa mãn:

2

Trang 135

Trang 136

5 Tính toán thủy lực kênh

5.1 Tính toán lưu lượng trong kênh

C R

Trang 137

+ b- chiều rộng đáy kênh, m

+ h- độ sâu nước trong kênh, m

Trang 138

a) Bài toán xác định h khi biết Q, i, m, n, b

+ Giả thiết h: h1, h2, , h3

+ Tính Q: Q1, Q2, , Q3

+ Nội suy ra h khi Q=Qgt

b) Bài toán xác định b khi biết Q, i, m, n, h

+ Giả thiết b: b1, b2, , b3

+ Tính Q: Q1, Q2, , Q3

Trang 139

c) Tính kênh có mặt cắt lợi nhất về thủy lực

+ Mặt cắt có lợi nhất về thủy lực là mặt cắt có Q lớn nhất khi có  và i

Trang 140

m=1.5, i=0,001, n=0,02 Xác định lưu lượng Q

biết: Q=20 m3/s; i=0.0004, m=1.5, n=0.02, b= 4.5m

m=1.5, n=0.02 và h= 2m

Trang 141

VD4) Xác định b, h khi biết kênh: Q=20 m3/s; i=0.0004, m=1.5, n=0.02 ( biết kênh có mặt cắt lợi nhất về thủy lực)

VD5) Xác định b, h của kênh hình thang biết: Q=10 m3/s, v=1,5 m/s, m=1.5, i=0,0001, n=0.02

Trang 142

5.2 Vẽ đường mặt nước trong kênh

Trang 143

+ Mặt cắt hình chữ nhật

Trang 144

*) Vẽ đường mặt nước trong kênh

d

i J dl

i J

Trang 145

+ i- mặt cắt thượng lưu đoạn i

i i

Trang 146

Trong đó:

2 2

v J

C R

1

2

i i

h h

2

i i

v v v

Trang 147

VD) Kênh dẫn dài 2km, dẫn tới bể áp lực nhà máy thủy

điện, biết b=2, m=1.5, i=0,001, n=0.02, cho biết Q=10 m3/s, chiều sâu nước cuối bể là 5m Vẽ đường mặt nước trong kênh

Tiêu đề	Bài giảng Công trình thủy điện 1
Người hướng dẫn	Hồ Sỹ Mão
Trường học	Trường Đại học Thủy lợi
Chuyên ngành	Công trình thủy điện
Thể loại	bài giảng
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	483
Dung lượng	32,54 MB