Điều Tiết Hồ Chứa

Điều Tiết Hồ Chứa Điều Tiết Hồ Chứa Điều Tiết Hồ Chứa Điều Tiết Hồ Chứa Điều Tiết Hồ Chứa Điều Tiết Hồ Chứa Điều Tiết Hồ Chứa Điều Tiết Hồ Chứa Điều Tiết Hồ Chứa Điều Tiết Hồ Chứa Điều Tiết Hồ Chứa

Trang 1

PGS TS Nguyễn Thống

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

1

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

BỘ MÔN KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC

PGS TS NGUYỄN THỐNG

Email: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr

Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong

Tél (08) 38 640 979 - 098 99 66 719 PGS TS Nguyễn Thống

Chương 1 : Tổng quan

Chương 2 : Tài nguyên nước và quy hoạch

khai thác Chương 3 : Các phương pháp khai thác năng

lượng nước

Chương 4 : Điều tiết hồ chứa thuỷ điện

Chương 5 : Đập dâng & công trình tháo lũ

Chương 6 : Công trình lấy nước và dẫn nước

Chương 7 : Tháp (giếng) điều áp

Chương 8 : Đường ống áp lực & hiện tượng

nước va

Chương 9 : Nhà máy Thuỷ điện

2

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA

THUỶ ĐIỆN

 Giới thiệu

 Phương pháp điều tiết

đường chỉ thẳng

3

GIỚI THIỆU

 Dòng chảy thiên nhiên thay đổi theo thời

gian (mùa mưa, mùa khô)

 Hồ chứa nhằm mục đích “trữ nước” vào

mùa nhiều nước và tăng lưu lượng vào mùa khô so với lưu lượng tự nhiên  điều hoà dòng chảy theo thời gian (giảm sự khác biệt về lưu lượng giữa mùa nhiều nước &

mùa ít nước)

4

GIỚI THIỆU

 Một cách tổng quát hồ càng lớn 

khả năng điều hoà dòng chảy lớn

(điều hoà ngày, tuần, tháng, năm,

nhiều năm)

THÔNG SỐ HỒ CHỨA

MNDBT MNGC

MNC

W HI

V BC

Z (m)

V (mil.m 3 )

F (km 2 ) V=g(z) F=f(z)

MNGC: mực nước cao nhất xảy ra khi có lũ kiểm tra MNDBT: mực nước hồ cao nhất khi khai thác bình thường MNC: mực nước hồ thấp nhất khi khai thác bình thường

W hi : dung tích hửu ích hồ chứa

: dung tích chết (chứa bùn cát lắng đọng trong N năm) MNTL

Trang 2

THIẾT LẬP ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH HỒ

(bản đồ tỷ lệ 1/10000  1/25000)

 Fi =f1(Zi)  V=f2(z)

i 1 i 1 i i

3

F F F F

7

Z i

F i

F i+1

Z

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA

hồ  hệ số dung tích hồ

W hi  dung tích hữu ích (niv Min  niv Max)

V a  thể tích nước trung bình vào hồ trong 1 năm

- Hồ điều tiết ngày : hồ < 12%

- Hồ điều tiết tuần, tháng: hồ : 1-2%5-6%

- Hồ điều tiết năm hồ : 5-6%12-14%

- Hồ điều tiết nhiều năm hồ >12-14%

8

9

HỒ ĐIỀU TIẾT HOÀN TOÀN

& KHÔNG HOÀN TOÀN

10

KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA THUỶ ĐIỆN

W đến =W cấp W đến > W cấp

Giai đoạn xã tràn

Q đến

Q dùng

11

KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU TIẾT NGÀY HỒ CHỨA

THUỶ ĐIỆN

W cấp nước

G/đ trữ nước

G/đ cấp nước

W

trữ nước

Bài tập: Một hồ chứa thuỷ điện nhỏ điều tiết ngày đêm (24h) Lưu lượng max

NM là Qmax=20 m3/s Tính V hồ cần thiết

để NM chạy liên tục trong các trường hợp sau (giả thiết thể tích nước đến hồ

& thể tích nước qua NM trong ngày đêm là bằng nhau):

1 4 h/ngày-đêm

2 12 h/ngày-đêm

3 24 h/ngày-đêm 12

Trang 3

Bài tập: Giả thiết một NM thuỷ điện có hồ chứa

điều tiết ngày đêm hoàn toàn Yêu cầu của hệ

thống là NM sẽ làm việc 5h/ngày, cụ thể:

Lần 1: Từ 9h 12h

Lần 2: Từ 18h20h

Biết rằng Q max của NM là 18m 3 /s Giả thiết dòng

chảy đến là đều trong 24h Tính dung tích hửu ích

cần có của hồ  h ồ

(Chú ý: Nguyên lý tính giống như tính dung tích

điều hòa trong mạng lưới cấp nước)

13

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Hướng dẫn:

14

Q

W yc 1 =Q max *3*3600 m 3

Q tb =W yc /24h

Q tb

Q max

0

Hồ trữ nước

W 0

W 1 =W 0 +Q tb *9h

W 2

W 3

W 4

Hồ cấp nước bổ sung

W 5 =W 0

W lũy tích trong hồ

LƯU LƯỢNG & LƯU LƯỢNG CỘNG DỒN

THEO THỜI GIAN

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

T (mois)

3 /s

15

Lưu lượng theo thời gian Q=f(t)

T (tháng)

LƯU LƯỢNG CỘNG DỒN

(Đường lũy tích lưu lượng) Gọi Q(t) là lưu lượng theo t, lưu lượng cộng dồn W(t) được xác định bởi:

 Với t cho trước  xác định W(t)  được gọi

là lưu lượng cộng dồn

16



t Qdt t

W

0

) (

Trong thực hành:

• Với Qt được xem là hằng số trong thời

đoạn Δt gọi là bước thời gian (đơn vị  s

or h)

t Q Qdt t

W

t

t t t



0 0

)

(

NHẬN XÉT

- Tại các vị trí sông chỉ có dòng chảy một

chiều  Đường lưu lượng cộng dồn luôn tăng hoặc nằm ngang (khi Q=0) theo t

- Độ dốc của tiếp tuyến với đường cong luỹ

tích lưu lượng  lưu lượng dòng chảy tại thời điểm t tương ứng

) ( i

Trang 4

W(m 3 )

19

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Ta có: Q 5 =0 ; Q 6 =tg(α)

α

Đường luỹ tích l/lượng W(t)

Bài tập 1 & 2: Tính và trình bày trên đồ thị lưu lượng và lưu lượng công dồn W(t) của 2 chuỗi số liệu sau (lấy 1th=30ngày) Tính lưu lượng trung bình Q0 (m3/s)

Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Q(m 3 /s) 70 40 25 20 20 35 40 60 150 170 150 120

Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Q(m 3 /s) 60 40 25 35 120 170 250 400 300 200 120 80

20

[1]

[2]

• Lời giải:

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

T (mois)

3 /s

21

Chuỗi t/gian Q=f(t)

Lời giải 1 (Q 0 =75m 3 /s): Lưu lượng cộng dồn:

0 500 1000 1500 2000 2500

T (mois)

3 )

W (mil.m 3 ) 181 285 350 402 454 544

22

W (mil.m 3 ) 648 804 1192 1633 2022 2333

Lời giải 2: Chuỗi thời gian của Qm

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

T (mois)

3 /s

23

• Solution 2 (Q 0=150m 3 /s): Lưu lượng cộng dồn

W (mil.m 3 ) 156 259 324 415 726 1166

W (mil.m 3 ) 1814 2851 3629 4147 4458 4666

24

0 1000 2000 3000 4000 5000

T (mois)

3 )

Trang 5

Bài tập 3 : Tính và vẽ trên đồ thị lưu lượng

công dồn W:

Q(m 3 /s) 30 40 70 90 0 120

Q(m 3 /s) 130 200 255 150 100 15

25

• Solution:

W (mil.m 3 ) 78 181 363 596 596 907

W (mil.m 3 ) 1244 1763 2424 2812 3072 3110

26

Bài tập 4: Lưu lượng cộng dồn W theo tháng của

chuỗi dòng chảy 12 tháng như sau Trình bày

số liệu lên đồ thị và tính giá trị lưu lượng của

tháng thứ 2, 5, 8 và 12 Lấy 30ngày/tháng

W(tri.m 3 ) 155.52 220.32 272.16 311.04 336.96 375.84

Tháng 7 8 9 10 11 12

W(tri.m 3 ) 458.78 601.34 860.54 1171.58 1689.98 2052.86

27

28

LƯU LƯỢNG CỘNG DỒN TRONG TỌA ĐỘ XIÊN

GIẢI THÍCH BẰNG ĐỒ THỊ

T

Lưu lượng cộng dồn W=f(t)

(Q0 t) 

Lũy tích

giá trị TB

0

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện GIẢI THÍCH BẰNG ĐỒ THỊ

T

W=f(t) (Q 0t)

0

W *

Trang 6

GIẢI THÍCH BẰNG ĐỒ THỊ

31

T *

Công thức tính W trong toạ độ xiên:

W=(Q-Q 0 )t

0

W *

LƯU LƯỢNG CỘNG DỒN TRONG

TOẠ ĐỘ XIÊN

Cho chuỗi dòng chảy Q(m3/s) có lưu lượng trung bình Q0 Lưu lượng cộng dồn W(t) trong toạ độ xiên được định nghĩa bởi:

32

t Q t Q dt

Q Q t

W

t

t t t

0

0( 0) )

(       



Tổng thể tích nước vào hồ từ t=0 t

Dạng tổng quát của W(t):

33 -800

-600

-400

-200

0

200

400

α

W(m 3 )

t(s)

Q<Q 0 Q>Q 0

Q=Q 0

NHẬN XÉT

 W(t) có thể tăng hoặc giảm theo t

 W(t) tăng khi Q t >Q 0 và ngược lại

 W(t) là có chu kỳ cho chuỗi dòng chảy nghiên

cứu  Giá trị W tại đầu và cuối chu kỳ là bằng nhau

 Lưu lượng dòng chảy tại thời điểm t:

 tg(α) >= - Q 0 (vì Q t >=0)

34

) (

0 tg 

Q

Qt  

Bài tập 1 & 2: Tính và vẽ đường lưu

lượng cộng dồn trong toạ độ xiên

(30ngày/tháng)

Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Q

(m 3 /s) 70 40 25 20 20 35 40 60 150 170 150 120

Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Q

(m 3 /s) 60 40 25 35 120 170 250 400 300 200 120 80

35

Lời giải 1: Q0=75m3/s

W(mil.m 3 ) -13.0 -103.7 -233.3 -375.8 -518.4 -622.1

W(mil.m 3 ) -712.8 -751.7 -557.3 -311.0 -116.6 0.0

36

-1000 -800 -600 -400 -200 0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

T (mois)

3 )

Trang 7

• Solution 2: Q 0 =150m 3 /s

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

T (mois)

3 )

W(mil.m 3 ) -233 -518 -842 -1140 -1218 -1166

37

W(mil.m3) -907 -259 130 259 181 0

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện Bài tập 3: Số liệu W(t) dòng chảy trong toạ độ xiên như sau Biết lưu lượng trung bình dòng chảy là 80m 3 /s (1 tháng có 30ngày) Vẽ W(t) lên đồ thị Xác định lưu lượng tháng 2, 5, 10

W(tr.m 3 ) -15.0 -110.7 -245.3 -380 -520 -620

38

W(tr.m 3 ) -700 -780 -540 -310 -110 0.0

ĐƯỜNG LUỸ TÍCH LƯU LƯỢNG & ĐƯỜNG BỔ

TRỢ TRONG TOẠ ĐỘ XIÊN

39

Đường bổ trợ

của W=f(t)

W(mil m 3 )

T(mois)

0

B

A

T 0

Lưu lượng cộng dồn trong TĐX W=f(t)

Z

D

t

Dung tích nước có

trong hồ lúc t

Biểu thị

hồ ở MNC

Biểu thị hồ ở MNDBT

CHÚ Ý

Xét “hành lang” giới hạn bởi đường lũy tích lưu

lượng và đường bổ trợ

 Xét một điểm bất kỳ M trong hành lang, KHOẢNG CÁCH THẲNG ĐỨNG từ điểm xét đến đường LŨY

 Điểm nằm trên đường lũy tích  HỒ CẠN: MNC

 Điểm nằm trên đường bổ trợ  HỒ ĐẦY: MNDBT

40

Bài tập 4 : Xét trong tọa độ xiên Các số liệu:

A=50tr.m 3 ; B=150tr.m 3 ; C=-10tr.m 3 ; D=50tr.m 3 Lưu

lượng TB của chuỗi Q 0 =15m 3 /s Tính lưu lượng TB

tháng Q i với i=1,12 (lấy 30ngày/tháng)

W(tr m 3 )

T(th)

0

B

A

Luỹ tích lưu lượng trong TĐX W=f(t)

Z

C

D

t A =1th t

B =2th

t C =7th

t D =8th

t Z =12th

Lưu lượng hằng số từ

tháng 3  7

Bài tập 5: Lấy số liệu bài tập trên Vẽ đường bổ trợ với dung tích hửu

 Tính giá trị lưu lượng bởi các tia

điều tiết O1AB1CD1Z

Trang 8

Hướng dẫn:

43

W(tr m 3 )

T(th)

0

B

A

Z

C

D

t A =1th

t B =2th

t C =7th

t D =8th t Z =12th

W hi =50 tr m 3

A 1

B 1

C 1

D 1

0 1

thiết lưu lượng lấy ra khỏi hồ chứa để chạy NM của tháng 1, 2

a Tính tổng thể tích nước lấy ra khỏi hồ đến cuối tháng 1, 2 và 3

44

b Tính thể tích nước còn lại trong hồ

vào cuối tháng 1, 2, 3 (tọa độ xiên)

c Đưa số liệu nước còn lại trong hồ ở

câu (b) vào đồ thị tọa độ xiên Từ đồ

thị tính các lưu lượng lấy ra khỏi hồ

tương ứng các tháng 1, 2, 3

45

46

ĐIỀU TIẾT

HỒ CHỨA THUỶ ĐIỆN

ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA THUỶ ĐIỆN

Quá trình lấy lưu lượng Qđt(t) ra khỏi hồ để đi

vào NM phát điện (hoặc phục vụ tưới,…) gọi là

quá trình điều tiết hồ

47

W HI

V BC

Q đt (t)

Q đến (t)

Mực nước hồ tại thời điểm t MNDBT

Một số chú ý:

- Sau một chu kỳ điều tiết (ngày, tuần, tháng, năm,

nhiều năm) mực nước hồ trở về mực nước ban đầu

- Q đt (t) được xác định tuỳ theo phương pháp điều tiết

- Trong quá trình điều tiết, Q đến (t) đã biết (số liệu thuỷ văn tính)

- Q đt (t) và Q đến (t) >=0

- Quá trình điều tiết khác nhau  diễn biến mực

nước hồ khác nhau 48

Trang 9

Bài tập: Hãy giải thích ý nghĩa đường M i M j & tình

trạng mực nước hồ tại các thời điểm “đặc biệt”

trên đồ thị sau 

49

W(mil m 3 )

T(month)

0

B

A

Lưu lượng cộng dồn trong TĐX W=f 1 (t)

Z

Đường bổ trợ W=f 2 (t)

D

M 0

M 1

M 2

M 3

M 4

M 5

M 6

M 7

T 0

t 0

Thể tích nước có

Bài tập: Xét hồ chứa có đường lũy tích & bổ trợ trong TĐX như sau Giả thiết hồ đầy nước ở t=0 &

t=T 0 Hãy xác định phương án điều tiết (thể hiện bằng đường gãy khúc từ t=0  t=T 0 ) để Q điều tiết

min là lớn nhất

50

W(mil m 3 )

T(mois)

0

B

A

Z

D T

0

Điểm bắt đầu Điểm kết thúc

Bài tập : Giả thiết hồ đầy nước ở t=0 & t=T 0 Hãy xác

định phương án điều tiết (thể hiện bằng đường

gãy khúc từ t=0  t=T 0 ) để Q điều tiết max là nhỏ

nhất.

51

W(mil m 3 )

T(mois)

0

B

A

Z

D

T 0

Điểm bắt đầu

BÀI TẬP (lấy số liệu bài trước): ĐIỀU TIẾT HỒ

52

W(tr m 3 )

T(th)

0

B

A

Z

C

D

t A =1th

t B =2th

t C =7th t D =8th t Z =12th

W hi =50 tr m 3

0 ’

B ’

D ’

Biết rằng O ’ AB ’ CD ’ Z biểu diễn một chuỗi lưu lượng Q đt lấy ra khỏi hồ (điều tiết)

Z ’

Đường luỹ tích dòng chảy đến trong TĐX

Đường bổ trợ

 Tính thể tích nước vào và ra khỏi hồ

kể từ t=0 đến tại các thời điểm A, B, C

Nhận xét

 Tính thể tích nước còn trong hồ sau

1th, 1.5th, 4th, 6th, 7th, 10th Với giả thiết

hồ đầy lúc t=0

Bài tập tương tự với tia điều tiết

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện ĐIỀU TIẾT HỒ

W(tr m 3 )

T(th)

0

B

A

Z

C

D

t 1 =1th

t 2 =2th

t 3 =5th

t 4 =8th t 5 =12th

0 ’

CHÚ Ý !!!

Đường điều tiết gãy khúc không bao giờ đi ra khỏi hành lang giới hạn bởi đường luỹ tích và

đường bổ trợ

W hi

Trang 10

NHẬN XÉT

Xét 1 điểm “bất kỳ” ở thời điểm t trong

hành lang giới hạn bởi đường lũy tích &

đường bổ trợ:

“KHOẢNG CÁCH THẲNG ĐỨNG TỪ

THỜI ĐIỂM XÉT t”

55

56

ĐIỀU TIẾT HỒ THEO PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU HÒA LƯU LƯỢNG

NHẤT

 P/P ĐƯỜNG CHỈ THẲNG

(ĐCT)

ĐIỀU TIẾT THEO P/P

ĐƯỜNG CHỈ THẲNG

Điều tiết : Điều tiết hồ là một chuỗi

lưu lượng liên tục lấy ra khỏi hồ

theo thời gian và tuân theo một

quy luật được xác định

57

PP Điều hòa nhất (pp ĐCT) Điều tiết hồ theo phương pháp điều hòa nhất là phương pháp điều tiết sao cho sự SAI BIỆT giữa lưu lượng điều tiết Max và lưu lượng điều tiết Min là BÉ NHẤT

58

Ví dụ xét 1 hồ chứa có thể tích hữu

ích (Whi) đã biết

Giả thiết lưu lượng đến hồ theo

thời gian đã biết (vẽ được đừờng

lũy tích lưu lượng trong TĐX)

 Xem đồ thị sau:

59

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện PHƯƠNG PHÁP “ĐƯỜNG CHỈ THẲNG”

60

W(tr m 3 )

T(th)

0

B

A

Z

C

D

t A =1th

t B =2th

t C =7th

t D =8th t

Z =12th

W hi =50 tr m 3

0 ’

B ’

D ’

Z ’

Nhận xét : O ’ B ’ CD ’ Z ’ là đường ngắn nhất nối O ’ et Z ’

Đường điều tiết theo p/p “Đường

chỉ thẳng”

Định dạng
Số trang	15
Dung lượng	1,09 MB