Quản lý công trình hệ thống thủy lợi

Tính và vẽ đường quá trình lưu lượng đến ở đầu hệ thống ứng với năm có P =75%.. Tính toán và vẽ đường quá trình yêu cầu nước ở đầu hê thống ứng với năm có P = 75%.. Tính và điều chỉnh cá

Đồ án môn học

Quản lý công trình hệ thống thủy lợi

A Đề bài

I Các tài liệu cho trước

1 Bảng 1: điện tích tưới của hệ thống

3 Bảng 3: quan hệ giữa hệ số sử dụng nước của các đường kênh cấp 3 (ứng với hệ

số tưới thiết kế) và diện tích tưới 

D C

I

H

B A

S«ng C BiÓn

G

tuần 8,2 9,2 7,5 12,5 10,0 45,6 65 46,5 32,7 20,6 15,2 9,0

Hạ tuần 9,0 9,7 6,5 12,9 9,6 45,7 65,5 45 25 25 12 8,5

7 Loại và kích thước công trình đầu mối

a B ng 6: ảng 6: đập kiểu Ô- phi- xê- rốp đập kiểu Ô- phi- xê- rốp p ki u Ô- phi- xê- r p ểu Ô- phi- xê- rốp ốp

TT Chiều

dài đập

Bđ (m)

Chiềurộngchânđập

Chiềucao đập(m)

Caotrìnhchânđập

Đỉnhrộng

Hệ số lưulượngthiết kế

Cột nướctràn thiết

kế HTK (m)

b Cống lấy nước: 5 cửa

Kích thước mỗi cửa:

- Phần vòm : 1,32 m; - Rộng: bc = 1,32 m

- Chiều dài cống : L = 10m ; - Cửa cao : 1,65 m;

- Cao trình đáy kênh bằng cao trình đáy cống.

c Vào thời kỳ thứ 8 của tháng thứ 5 xảy ra một trận mưa kéo dài với tổng lượng P =24mm ngoài kế hoạch dung nước

II Yêu cầu

1 Tính và vẽ đường quá trình lưu lượng đến ở đầu hệ thống ứng với năm có P =75%

2 Tính toán và vẽ đường quá trình yêu cầu nước ở đầu hê thống ứng với năm có P

= 75%

3 Vẽ biểu đồ phối hợp nguồn nước và xác định tình trạng thừa thiếu nước

4 Tính và điều chỉnh các kế hoạch dung nước ứng với thời kỳ lưu lượng thiếu sovới kế hoạch 5% QKH < Q  25% QKH.

( hiệu chỉnh một trường hợp đến kênh câp III, tính cho thời kỳ q qtk)

5 Phân tổ tưới luân phiên và tính thời gian tưới cho các tổ với trường hợp Q>25% QKH ( tính cho thời kỳ q qtk)

6 Tính toán hiệu chỉnh lại kế hoạch dùng nước ứng với thời kỳ mưa ( hiệu chỉnhđến kênh cấp III)

1) Tính lưu lượng cần lấy đầu hệ thống

i tk C

BR

q Q

Bảng 1: Kết quả tính toán lưu lượng đầu kênh cấp 2

 Tính lưu lượng cho các đoạn kênh cấp 1 và kênh chính

Áp dụng công thức tính toán cho các đoạn kênh

Qbr = Qnet + Qtt

Qtt = S*L = f(Q,m) là lưu lượng tổn thất trên đoạn kênh

= 10*A*L* Qnet1-m

Trong đó: m- hệ số ngấm của đất = 0.4

S – tổn thất trên một đơn vị chiều dài ( l/s/km)

L – chiều dài kênh (km)

Bảng 2: Kết quả tính toán lưu lượng lấy vào đầu kênh nhánh cấp 1 và kênh chính.

Đoạn

Qnet(l/s) 1436 3428 5562 8946 2544 5247 8682 18690

br

N NET N

BR

KN TK TK

KN

Q

Q Q

1

BR

N NET N

BR

KN TK TK

KN

Q

Q Q

HT TK TK

HT

Q

Q Q

TK HT

m

q q m

1

Với: HT- hệ số sử dụng nước của hệ thống ứng với qTK

 - hệ số sử dụng nước của hệ thống ứng với qi qTK

qi - hệ số tưới ứng với các thời đoạn thứ i

Bảng 3: Kết quả tính toán quá trình lưu lượng yêu cầu tại đầu hệ thống.

III Tính và vẽ đường quá trình lưu lượng có thể lấy vào đầu hệ thống

Do công trình đầu mối ở hệ thống là cống tự chảy kết hợp với đập dâng nước Để vẽbiểu đồ phối hợp ta sử dụng hệ trục tọa độ 4 góc Trong đó:

+ Góc phần tư thứ nhất thể hiện quan hệ (Qyc – t)

+ Góc phần tư thứ 2 thể hiện quan hệ (QC – hk)

+ Góc phần tư thứ 3 thể hiệ quan hệ (QC - QS)

Để tính toán phối hợp nguồn nước ta phải xác định quan hệ (QC - QS) Mặt khác để xácđịnh được quan hệ trên cần phải xác định quan hệ (QC – HTC) và (QTR – HTC)

1)Xét quan hệ Q C - H TC

a Thành lập quan hệ Q K - h k

Coi dòng chảy trong kênh là dòng đều Tính độ sâu nước hki ứng với các cấp lưu lượng

Qi của kênh theo mặt cắt lợi nhất về thủy lực của Agơrôtskin Với các tài liệu sau:+ hc = 1.65+ 1.32/2 = 2.31m

Chảy tự do và chảy ngập không áp Chảy ngập có áp hk > hc

R

h h

R

h

ln ln ln

do vàchảy ngậpkhông áp

48 0.0025 1.9382 3.87 1.4393 2.79

50 0.0024 1.9688 3.81 1.4490 2.85

b.Thành lập quan hệ Q C – H TC

Tùy theo trạng thái chảy qua cống lấy nước mà ta có cá công thức tính toán sau:

 Khi HTC < hc , hk  hc là dòng chảy không áp

k

H

h H

48 2.79 2.802 0.996

Vậy giả thiết cống chảy tự do là không hợp lý Nên giả thiết lại với trang thái

chảy của cống là cống chảy ngập không áp:

HTC > hC

nên khôngthỏa mãn

Trường hợp giả thiết trên cũng không thỏa mãn

Nên ta tiếp tục giả thiết trạng thái chảy của cống là trạng thái chảy ngập có áp

 Khi HTC > hc , hk > hc dòng chảy ngập có áp

Z g

c

R C

L g

*

* 2 1

Ra Vao C

Và k b k m k *h k*h k với mk = 0.49 là hệ số lưu lượng thiết kế

Kết quả kiểm tra trạng thái chảy ở bảng 7:

Vậy trạng thái ta giả thiết là đúng

- Tổng hợp các trường hợp trên ta có quan hệ của QC - HTC

B ng 8: ảng 6: đập kiểu Ô- phi- xê- rốp

Trong đó : m – hệ số lưu lượng của đập tràn

bd – chiều dài đập = 115m

+ Nếu 0 8 1 0 49 ( 0 88 0 12 * )

TK

gt TR TK

TR

H

H m

gt

TR

H

H m

H

H

*25.0785.049.08

.0

2) Thành lập quan hệ Q S ~ Q C

Giả thiết HTC, từ các đường quan hệ của QC ~ HTC và QTR ~ HTC ta tính được các giá trị

QC và QTR tương ứng Từ đó xác định được QS = QC + QTR Kết quả thể hiện tại bảng10:

IV Kết quả tính toán phối hợp nguồn nước

Dùng phương pháp đồ thị 4 góc để vẽ các đồ thị quan hệ tương ứng ( Qyc ~ t), (Qs ~ t),(Qc ~ Qs), (Qk ~ Qc), (Qkn ~ t) Từ biểu đồ ta có thể xác định đường quá trình lưu lượnglấy vào đầu hệ thống và biết được các thời kỳ thừa thiếu nước của hệ thống ứng vớinăm tính toán

Q Q

Nhận xét:

- Trong các thời kỳ cần nước:

+ Có 15 thời kỳ thiếu nước xảy ra từ tháng 1 đến tháng 3 và tháng 5

+ Có 12 thời kỳ thừa nước xảy ra vào tháng 4 và từ tháng 6 đến hết tháng 9

+ Thời kỳ thiếu nước nhiều nhất là giai đoạn hạ tuần tháng 1 = 5.302 (m3/s)

+ Thời kỳ thừa nước nhiều nhất là giai đoạn trung tuần tháng 7 = 54.136 (m3/s)

V Hiệu chỉnh kế hoạch dùng nước

1)Hiệu chỉnh KHDN trong trường hợp 5 %Q KH  Q 25 %Q KH

a Xác định lưu lượng đầu các cấp kênh theo kế hoạch ứng với thời lỳ tính toán

Dựa vào bảng 11 ta chọn được thời kỳ từ 25/4 – 30/4 là thời kỳ có Q= 18.74% ứngvới hệ số tưới q = 0.6 (l/s.ha)

Do q  qtk nên ta phải tính lại lưu lượng trên hệ thống

-Lưu lượng đầu kênh cấp 3:

br

q Q

m c

7876.79

2369.96

4496.39

6732.01

Q - là lưu lượng phân phối lại sau khi đã hiệu chỉnh

-Lưu lượng hiệuchỉnh của kênh chính AB

0 781

507 16

9 12

Q

Q y

873 0 781

0

1 781 0 885 0 1

4 0

4 0

87 12717 92

16507

* 885 0

873 0

y AB

y AB

2 Hiệu chỉnh kế hoạch dùng nước khi Q 25 %Q Kh

a) Phân chia tổ tưới luân phiên và tính toán thời gian tưới của các tổ với trường hợp

ΔQ > 25% QQ > 25% QKH

 Phân chia tổ tưới luân phiên

- Nguyên tắc chia tổ tưới luân phiên:

- Số tổ tưới không nên quá nhiều ( 2-3 tổ)

- Nên chia sao cho diện tích của các tổ là xấp xỉ nhau

- Kênh mương của các tổ tưới phải chuyển tải được với lưu lượng lớn nhất

- Dựa vào các nguyên tắc trên và sơ đồ hệ thống tưới ta chia tổ tưới luân phiên nhưsau:

- Tổ 1: Hệ thống kênh N1, có tổng diện tích tưới ∑ωωN1 = 7980 (ha)

- Tổ 2: Hệ thống kênh N2, có tổng diện tích tưới ∑ωωN2 = 8020 (ha)

b) Chọn thời kỳ đại diện

dựa vào bảng 11 ta chọn được thời kỳ từ 1/1 – 10/1 là thời kỳ đại diện có Q=36.44% với Qkn = 8 (m3/s), Qyc = 12.586 (m3/s) thời kỳ này có hệ số tưới

q = 0.7( l/s.ha)

-Do q qtk nên ta phải tính lại lưu lượng vào đầu các kênh theo nguyên tắc cộng dồn từkênh cấp 3 đến kênh chính

Các bước tính toán như sau:

 Xác định lưu lượng đầu các kênh cấp III ứng với q = 0,75 l/s-ha

ω - Diện tích phụ trách tưới của kênh cấp III, Bảng 1

ηα - Hệ số sử dụng nước của các kênh cấp III khi qtt ≠ qtk1

1

m m

70 0

Bảng 15: lưu lượng đầu kênh cấp 3 ứng với q = 0.75l/s-ha

Tên kênh  (ha) TK   QBR(l/s)N1-1 1380 0.8393 0.8320 1161.11N1-2 1600 0.8329 0.8253 1357.03N1-3 1800 0.8296 0.8219 1533.00N1-4 1700 0.8300 0.8223 1447.11N1-5 1500 0.8359 0.8284 1267.44N2-1 1600 0.8329 0.8253 1357.03

N2-2 1450 0.8374 0.8300 1222.90N2-3 550 0.8514 0.8445 455.88N2-4 1750 0.8298 0.8221 1490.04N2-5 1250 0.8414 0.8314 1048.98N2-6 1420 0.8328 0.8308 1196.40

Xác định lưu lượng đầu các kênh cấp II và kênh chính:

L – chiều dài đoạn kênh tính toán (km), Bảng 2

A –hệ số phụ thuộc vào tính ngấm của đất, A=1,9

Tính toán hệ số sử dụng nước của các cấp kênh:

i br

i tt i Q

Q - lưu lượng lấy vào đầu cấp kênh

Kết quả tính toán Qbr và η của kênh cấp II và kênh chính trong Bảng 16

Bảng 16:lưu lượng đầu kênh cấp 2 và kênh chính ứng với q = 0.75l/s-ha

c) Xác định hệ số sử dụng nước khi tưới luân phiên

- Diện tích tưới của 2 tổ tưới luân phiên N1 và N2

7980

1 

N ha

* 7 0

8020

* 7 0

-Công thức tính lưu lượng:





net br

Q

Q 

Với: Q net q giathiet *N1 ; qgiả thiết (l/s.ha) là các q giả thiết

  là hệ số tưới khi lưu lượng thay đổi

+ N1 hệ số sử dụng nước của tổ N1 khi lưu lượng chưa thay đổi N1 = 0.624

+  là tỷ số giữa lưu lượng sau khi thay đổi và lưu lượng trước kh thay đổi

Bảng 17: kết quả quan hệ Q br ~ c a t N1 ủa tổ N1 ổ N1

Tính toán tương tự đối với tổ tưới N2:

Bảng 18: Kết quả tính toán quan hệ Q br ~ của tổ N2

Quan hệ giữa Q br ~ của tổ N2

Chọn được thời kỳ từ 1/1 – 10/1 là thời kỳ đại diện có Q= 36.44% với Qkn = 8(m3/s), Qyc = 12.586 (m3/s) thời kỳ này có hệ số tưới q = 0.7( l/s.ha)

Theo kế hoạch ta có hệ số sử dụng nước của đoạn kênh AB:

586 12

712 7 95 8

2 1

A

brN brN

A

B

Q

Q Q

586 12

1 636 0 32

1

4 0

4 0

Bảng 19: Kết quả xác định L

d) Xác định thời gian tưới luân phiên của mỗi tổ (tN1 , tN2)

Thời gian tưới vào mỗi tổ khi tưới luân phiên được xác định như sau:

T

Q Q

Q t

L

N net L

N net

L

N net

2 1 1

* 6471 0

* 614 5 7587 0

* 586

.

5

7587 0

* 586 5

 Kiểm tra: tính lưu lượng thực cần tại mặt ruộng Qnet đã giảm so với kế hoạch (

do việc tưới luân phiên)

Qnet1’ =  1*QB’ = 0.6471*11.072 *1000 = 7164.7 (l/s)

% 100

* 5586

7 7164 5586

% 100

N

net

Q

Q Q

Qnet2’ = L2*QB’ = 0.7587 *11.072*1000 = 8400.33 (l/s)

% 100

* 5614

33 8400 5614

% 100

N

net

Q

Q Q

3 Hiệu chỉnh kế hoạch dùng nước khi có mưa.

Vào ngày thứ 8 của tháng thứ 5 ứng với ngày 12/5 – 23/5 ( 12 ngày) xảy ra một trậnmưa kéo dài với tổng lượng P = 24mm (240m3/ha) ngoài kế hoạch dùng nước Ở thời

kỳ này có q = 0.55 (l/s-ha) Vì có trận mưa kéo dài ngoài kế hoạch dùng nước dẫn đếnlượng nước thực cần tại mặt ruộng thay đổi nên ta phải tính toán hiệu chỉnh lại kếhoạch dùng nước

a)Xác định lượng giảm hệ số tưới do mưa

q mua P t

* 4

Trong đó: + P là tổng lượng mưa (m3/ha)

+ t là số ngày tưới trong trận mưa đó t = 12 ngày

12

* 4

.

86

24

* 10



 q mua = 0.231 (l/s-ha)

55 0

231 0 55 0

% 100

Do qkh = 0.55 (l/s-ha) khác với qtk = 0.8 (l/s-ha) nên ta phải tính lại lưu lượng từ cáckênh cấp dưới đến kênh chính Và tính lại hệ số sử dụng nước của kênh cấp 3

-Lưu lượng đầu kênh cấp 3:

3

net C

br

q Q

Trong đó: + q8 = 0.55(l/s-ha)

+ C3 diện tích của từng kênh cấp 3 đã cho ở đề bài

+   hệ số sử dụng nước khi lưu lượng thay đổi









+  hệ số sử dụng nước khi lưu lượng chưa thay đổi

+  tỷ số giữa lưu lượng sau khi thay đổi và lưu lượng trước khi thay đổi

net

q

q Q

Q

=0.6875 + m chỉ số ngấm của đất m = 0.4

Bảng 20: Kết quả tính lưu lượng kênh cấp 3 ứng với q = 0.55(l/s-ha)

Kênh Diện tích tk  Qnet(l/s) Qbr(l/s)

L chiều dài của kênh

Bảng 21: Kết quả tính lưu lượng kênh nhánh cấp 2 ứng với q = 0.55(l/s-ha)

Đoạn

kênh

L(km) 15 10 10 15 15 10 0 20

Qnet(l/s) 1013 2458 4010 6460 1794 3355 6237 13570S(l/s/km) 19.1 32.6 43.7 58.2 27.0 42.0 57.0 90.8

Qbr(l/s) 1300 2784 4447 7333 2199 4175 6237 15387

tk

 0.779 0.883 0.902 0.881 0.816 0.899 1.0 0.882

c) Tính lưu lượng lấy vào đầu các kênh khi đã hiệu chỉnh

- Lưu lượng lấy vào đầu kênh cấp 3 sau khi hiệu chỉnh được tính theo công thức sau:

319 0 55