Nghiên cứu chế độ vận hành hợp lý cửa van cống lấy nước từ hồ chứa phục vụ tưới kết hợp phát điện, áp dụng cho cống pa khoang

Thành ph n công trình ...

i

L I CAM OAN C A TÁC GI

H và tên h c viên: Ph m Th Mai H ng

Chuyên ngành đào t o: Xây d ng công trình th y

tài nghiên c u:“Nghiên c u ch đ v n hành h p lý c a van c ng l y n c t h

ch a ph c v t i k t h p phát đi n, áp d ng cho c ng Pa Khoang”

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a tôi Các thông tin, tài li u trích d n trong lu n v n đã đ c ghi rõ ngu n g c Các n i dung nêu trong lu n v n là

rõ ràng và trung th c

Tác gi

Ph m Th Mai H ng

Tác gi xin chân thành c m n phòng ào t o đ i h c và sau đ i h c, các th y,

cô giáo trong khoa Công trình cùng các th y cô trong tr ng i h c Th y l i đã t n tình giúp đ và truy n đ t ki n th c trong su t th i gian h c t p ch ng trình Cao h c

c ng nh quá trình th c hi n lu n v n này

Cu i cùng tác gi xin g i l i c m n chân thành t i gia đình, b n bè và các

đ ng nghi p đã đ ng viên, khích l và t o m i đi u ki n thu n l i đ tác gi hoàn thành lu n v n

Tác gi r t mong nh n đ c nh ng ý ki n đóng góp c a các th y cô giáo và các

b n đ ng nghi p đ lu n v n này đ c hoàn thi n h n

Tác gi xin trân tr ng c m n!

Hà N i, ngày 22 tháng 5 n m 2016

Tác gi

Ph m Th Mai H ng

iii

M C L C

M C L C III DANH M C B NG VII DANH M C HÌNH VI

M U 1

CH NG 1: T NG QUAN V XÂY D NG H CH A PH C V A M C TIÊU 3

1.1 Xây d ng h ch a n c Vi t Nam 3

1.1.1 i v i h th y l i 4

1.1.2 i v i h th y đi n 5

1.2 H ch a ph c v m c tiêu t i k t h p phát đi n 6

1.2.1 Nhi m v c a h 6

1.2.2 Thành ph n công trình 7

1.2.3 Các ví d s d ng h c p n c k t h p phát đi n 10

1.3 S làm vi c c a c ng l y n c k t h p phát đi n 12

1.3.1 Khi công trình có nhi m v chính là phát đi n, còn c p n c ch là k t h p 12

1.3.2 Khi nhi m v chính là c p n c, phát đi n là k t h p 12

1.4 Công tác l p quy trình v n hành c ng 14

1.4.1 M c đích l p quy trình v n hành c ng 14

1.4.2 Hi n tr ng áp d ng các h th y l i 14

1.4.3 Nh ng t n t i khi áp d ng cho các c ng 15

1.5 N i dung và ph m vi nghiên c u 16

CH NG 2: NGHIÊN C U CÁC S THI T K VÀ L P QUY TRÌNH V N HÀNH C NG L Y N C T I K T H P PHÁT I N 18

2.1 Yêu c u b trí c a van c a c ng l y n c có k t h p phát đi n 18

2.1.1 C ng 18

2.1.2 C a van 18

iv

2.2 Các k ch b n v n hành c ng c p n c k t h p phát đi n 19

2.2.1 Các nguyên t c v n hành 19

2.2.2 Các gi i h n trong v n hành 20

2.2.3 Các k ch b n v n hành c ng 20

2.2.4 Ho t đ ng qu n lý trong các k ch b n v n hành 21

2.3 Tính toán th y l c l p quan h v n hành c ng c p n c k t h p phát đi n 23

2.3.1 Các tr ng h p tính toán: 23

2.3.2 Thi t l p quan h m ~ (Q, Z) cho các tr ng h p 24

2.4 K t lu n ch ng 2 28

CH NG 3: NG D NG TÍNH TOÁN CHO C NG C A H PA KHOANG 29

3.1 Gi i thi u công trình h ch a n c Pa Khoang 29

3.1.1 V trí và nhi m v công trình 29

3.1.2 Tình hình h h ng c ng và quá trình x lý 30

3.1.3 Thông s h đ c nâng c p hi n t i 31

3.2 Nhi m v và các thông s c a c ng h Pa Khoang 32

3.2.1 Nhi m v 32

3.2.2 Các thông s c ng h Pa Khoang 32

3.3 Các s đ v n hành c ng Pa Khoang 33

3.3.1 Tr ng h p 1: M c n c h Z > Zgh 33

3.3.2 Tr ng h p 2: M c n c h Z < Zgh 34

3.4 Tính toán l p quy trình v n hành c ng Pa Khoang 34

3.4.1 L p quan h Q ~ ( a, ZTL) tr ng h p ZTL > Zgh 35

3.4.2 L p quan h ZTL~ (Q, a) tr ng h p ZTL ≤ Zgh 41

3.4.3 V i Dd2 = 1,0m L p quan h Q ~ ( a, ZTL) tr ng h p ZTL > Zgh 44

3.4.4 V i Dd2 = 1,0m L p quan h Q ~ ( a, ZTL) tr ng h p ZTL ≤ Zgh 48

v

3.5 Phân tích k t qu tính toán 51

3.6 Nghiên c u ch đ th y l c c a c ng h Pa Khoang khi s d ng van th ng l u đ kh ng ch l u l ng 52

3.6.1 t v n đ nghiên c u 52

3.6.2 Tr ng h p, s đ tính toán 52

3.6.3 Tính toán ch đ th y l c 52

3.7 K t lu n ch ng 3 60

K T LU N, KI N NGH 61

TÀI LI U THAM KH O 63

PH L C 64

vi

DANH M C HÌNH NH

Hình 1.1: M t vài đ p l n đi n hình Vi t Nam 3

Hình 1.2: M t s hình nh các nhà máy th y đi n 5

Hình 1.3: C ng ng m không áp 9

Hình 1.4: C ng ng m có áp v i tháp v i van s a ch a th ng l u, van công tác ki u khóa h l u 9

Hình 2.2: S đ các k ch b n v n hành c ng c p n c k t h p phát đi n 21

Hình 2 3: Bi u đ đi u ph i h ch a 22

Hình 2.4: S đ b trí m t b ng c ng 24

Hình 3.1: p chính h ch a n c Pa Khoang 29

Hình 3.2: S đ v n hành 1A 33

Hình 3.3: S đ v n hành 1B 33

Hình 3.4: S đ v n hành 1C 34

Hình 3.5: S đ v n hành 2 34

Hình 3.6: S đ v n hành 1A 35

Hình 3.7: Bi u đ quan h ξv~ m: 39

Hình 3.8: Quan h m ~ (Q, ZTL) tr ng h p ZTL > Zgh 41

Hình 3.9: S đ v n hành 2 41

Hình 3.10: Quan h m ~ ( Q, ZTL) tr ng h p ZTL≤ Zgh 44

Hình 3.11: S đ v n hành 1A 44

Hình 3.12: Quan h m ~ (Q, ZTL) tr ng h p ZTL > Zgh 48

Hình 3.13: S đ v n hành 2 48

Hình 3.14: Quan h m ~ ( Q, ZTL) tr ng h p ZTL ≤ Zgh 51

Hình 3.15: S đ xác đ nh v trí n c nh y trong c ng 56

Hình 3.16: S đ xác đ nh v trí n c nh y trong c ng 59

Hình 3.17: N c nh y trong c ng d i đ p 59

vii

DANH M C B NG BI U

B ng 3.1: B ng thông s k thu t 31

B ng 3.2: Quan h m ~ ( Q, ZTL) v i ZTL = +922,8m 40

B ng 3.3: Quan h m ~ ( Q, ZTL) v i ZTL = +911,0 m 43

B ng 3.4: Quan h m ~ ( Q, ZTL) v i ZTL = +922,8m 47

B ng 3.5: Quan h m ~ ( Q, ZTL) v i ZTL = +911,0 m 50

B ng 3.6: ng n c dâng CI trong c ng ng v i ZTL = +922,8m 55

B ng 3.7: B ng tính ' c h và h c'' trong c ng ng v i ZTL = +922,8 m 57

B ng 3.8: B ng tính đ ng n c đ bI 58

1

1 Tính c p thi t c a đ tài

V n hành t i u h ch a đa m c tiêu là m t ch đ đ c nhi u nhà nghiên c u trong

và ngoài n c quan tâm trong nhi u n m g n đây nh m đem l i nh ng hi u qu kinh t - xã h i cao nh t cho công tác v n hành h ch a

H u h t các h ch a đ c xây d ng ph c v cho đa m c tiêu, trong đó ph n l n các

m c tiêu có mâu thu n v i nhau v các yêu c u khai thác s d ng h ch a Rõ ràng, không có m t h dùng n c nào l i t ng thích hoàn toàn v i h khác Vì v y, vi c

l p ra quy trình v n hành cho t ng h là m t cách t i u cho ng i đi u hành gi i quy t mâu thu n đó

Vi c đi u ti t n c qua c ng Pa Khoang đ c th c hi n thông qua h th ng c a van bao g m: c a van th ng l u, c a van côn và c a van đ a h l u C ng l y n c có nhi m v cung c p n c t i cho h du, cung c p n c ph c v sinh ho t cho dân

c khu v c thành ph i n Biên; đ ng th i k t h p phát đi n V trí nhà máy th y

đi n Pa Khoang n m gi a đ p Pa Khoang và đ t nông nghi p, khu dân c c n cung

c p n c theo nhi m v công trình Vi c x n c đáp ng nhu c u h l u có th x qua nhà máy th y đi n vào sông N m R m ho c có th đ tr c ti p vào sông N m

R m qua c a van côn h l u c ng l y n c V i các đi u ki n khác nhau, vi c đi u

ti t qua các c a van c n có tính linh ho t cao

Tóm l i, nghiên c u ch đ v n hành h p lý c a van c ng l y n c t h ch a ph c

v t i k t h p phát đi n, áp d ng cho c ng Pa Khoang, là đ tài r t đáng đ nghiên

c u

2 M c đích nghiên c u

- Nghiên c u và l p quy trình v n hành c ng l y n c k t h p phát đi n

- Tính toán áp d ng, l p quy trình v n hành c ng Pa Khoang

3 Cách ti p c n và ph ng pháp nghiên c u

a Cách ti p c n

2

- T th c t : Các s đ b trí c ng và c a van

- Ti p c n t các đi u ki n k thu t: Công trình ph i đ m b o đi u ki n n đ nh

- Ti p c n t các đi u ki n kinh t : Công trình ph i đ m b o tích n c và phân ph i

n c h p lý

b Ph ng pháp nghiên c u

- K th a các nghiên c u đã có tr c đó

- Nghiên c u c s lý thuy t và s đ b trí, v n hành c ng

- Phân tích và đánh giá k t qu tính toán

- Thu th p tài li u và ng d ng cho công trình th c t

4 K t qu d ki n đ t đ c

- T ng quan v xây d ng h ch a ph c v đa m c tiêu

- Nghiên c u các s đ b trí c ng l y n c và v n hành c a van

- L p quy trình v n hành c ng Pa Khoang

Chúng ta đã xây d ng nhi u h ch a có dung tích tr n c t 10 - 50 tri u m3 nh :

i L i (V nh Phúc); Su i Hai, ng Mô (Hà N i); Khuôn Th n (B c Giang);

Th ng Tuy, Khe Lang (Hà T nh); Rào Nan, C m Ly (Qu ng Bình); đ c bi t h

C m S n (B c Giang) có dung tích 248 tri u m3 n c v i chi u cao đ p đ t 40m (đ p đ t cao nh t lúc b y gi )

- Giai đo n 1975 - 2000:

Sau khi đ t n c th ng nh t, chúng ta đã xây d ng đ c hàng ngàn h ch a Trong

đó có nhi u h ch a n c l n nh : Núi C c (Thái Nguyên); K G (Hà T nh); Yên

L p (Qu ng Ninh); Sông M c (Thanh Hóa); Phú Ninh (Qu ng Nam); Yazun h (Gia Lai); D u Ti ng (Tây Ninh) … trong đó h D u Ti ng có dung tích l n nh t 1,58 t m3

- Giai đo n t n m 2000 đ n nay:

B ng nhi u ngu n v n, đ c bi t là ngu n v n trái phi u chính ph , B NN&PTNT

đã qu n lý đ u t xây d ng m i nhi u h ch a có quy mô l n và v a nh : C a t

5

(Thanh Hóa); nh Bình (Bình nh); T Tr ch (Th a Thiên Hu ); N c Trong (Qu ng Ngãi); á Hàn (Hà T nh); Rào á (Qu ng Bình); Thác Chu i (Qu ng Tr ); Kroong Buk H , IaSup Th ng ( c L c) …

c đi m chung c a các h ch a th y l i là đ p chính ng n sông t o h , tuy t đ i

đa s là đ p đ t, ch có 04 h có đ p bê tông là Tân Giang (Ninh Thu n); Lòng Sông (Bình Thu n); nh Bình (Bình nh); N c Trong (Qu ng Ngãi)

1.1.2 i v i h th y đi n

Hình 1.2: M t s hình nh các nhà máy th y đi n

Vi t Nam là m t trong 14 qu c gia trên th gi i có ngu n tr n ng th y đi n d i dào, t ng công su t có th l p đ t kho ng 1800 MW, trong đó các tr m có công su t 10MW/ tr m tr lên đ m nhi m kho ng 90-92% Kho ng h n 10 n m tr l i đây, các d án th y đi n phát tri n nhanh chóng, cùng v i đó là vi c xây d ng các h

ch a có đ p l n cao trên 60m và đa ph n là đ p bê tông v i công ngh thi công đ m

l n Tính đ n nay s l ng h th y đi n có 268/7.000 h ch a, nh ng chi m 86%

6

t ng dung tích các h ch a ây là ngu n d tr n c quan tr ng trong vi c đ m

b o an ninh ngu n n c, ch đ ng c p n c v mùa khô và c t gi m l cho vùng h

du mùa m a bão

Trong nh ng n m qua, các h th y đi n có vai trò quan tr ng trong vi c đi u ti t

n c cho s n xu t nông nghi p và sinh ho t c a nhân dân c bi t, t i khu v c phía B c, các h th y đi n: Hòa Bình, Tuyên Quang, Thác Bà đã c p nhi u t m3

n c cho đ ng b ng B c B nh t là v ông Xuân trong mùa khô h ng n m Các

h th y đi n khu v c mi n Trung nh : H ng i n, Bình i n, A V ng, Sông Tranh 2, Buôn Tua Srah, a Nhim, i Ninh c ng đã cung c p hàng t m3 n c

ph c v ch ng h n cho h du

Hi n các nhà máy thu đi n đang đóng góp g n 50% công su t ngu n và g n 44%

s n l ng đi n cho h th ng đi n Vi t Nam Th y đi n có vai trò quan tr ng trong

vi c cung c p n ng l ng cho h th ng đi n qu c gia (nh t là trong đi u ki n ngu n nhiên li u hóa th ch ngày càng c n ki t), b o đ m an ninh n ng l ng, đáp ng yêu

c u c a s nghi p công nghi p hóa, hi n đ i hóa đ t n c Các h ch a th y đi n đóng vai trò quan tr ng trong vi c ch đ ng đi u ti t n c, ch ng l , ch ng h n,

th ng sông H ng b t ngu n t Trung Qu c, h th ng sông Mã b t ngu n t Lào, h

th ng sông C u Long b t ngu n t Cao nguyên Tây T ng ch y qua 6 n c là Trung

Qu c, Myanma, Thái Lan, Lào, Campuchia và Vi t Nam Vì v y, xây d ng h ch a

đa m c tiêu là gi i pháp tr c m t c ng nh lâu dài đ t n d ng t i đa ngu n n c ngày càng khan hi m hi n nay, t c là h ch a ph c v đ c nhi u m c đích, yêu c u Trong th c t , nh ng công trình th y l i là h ch a n c đ c xây d ng t nh ng

th p k tr c khu v c mi n trung đ u phát huy hi u qu trong vi c ph c v t i

n c trong mùa khô h n, m t s h ch a l n có tác d ng c t m t ph n l cho vùng

và t ng thêm thi t h i do l l t gây ra

Ð n nay, nhi u h ch a n c th y đi n đã có quy trình v n hành, nh ng h u h t các

h ch a nh ng công trình th y đi n v a và nh khi thi t k , xây d ng không có dung tích phòng l , không có tác d ng c t l cho vùng h l u; không có tràn s c , cho nên khi g p m a to, l l n là x đ b o đ m an toàn cho công trình mà ch a quan tâm đ n khó kh n, thi t h i cho vùng h l u công trình Nhi u h ch a không

có tr m quan tr c m a, quan tr c th y v n trong l u v c nên không ch đ ng đ c trong vi c đi u ti t l ng n c, m c n c trong h Nhi u công trình h ch a th y

đi n thi u cán b k thu t v th y l i, th y v n cho nên ch a có ph ng án x l

bi n và cung c p n c sinh ho t cho m t c ng đ ng dân c đông đúc Trong khi đó,

m t s quy trình v n hành các h ch a, liên h ch a đã đ c xây d ng nh ng

ch a h p lý; nhi u h ch a n c b c thang ch a có quy trình v n hành, cho nên

Công trình làm nhi m v ch n, ng n n c, làm cho n c đ c dâng cao m t phía

c a nó (g i là phía th ng l u) đ th a mãn yêu c u tr n c vào h , l y n c vào kênh m ng hay t o đ u n c cho phát đi n Công trình s k t h p v i các công trình có liên quan (công trình l y n c, công trình tháo n c, công trình x l , âu thuy n) đ t o h ch a n c

c đi m c a công trình là t o ra s chênh l ch m c n c gi a th ng l u và h

l u đ p Hi u s cao đ m c n c th ng l u và h l u đ p đ c g i là c t n c công tác H: H= MNTL – MNHL

Các d ng đ p ph bi n là đ p đ t, đ p đá đ , đ p bê tông và m t s lo i đ p khác tùy thu c vào đi u ki n đ a ch t t nhiên, đi u ki n v t li u đ a ph ng, quy mô công trình

1.2.2.3 Tràn x l :

Tràn có nhi m v tháo n c th a trong mùa l đ đ m b o an toàn cho công trình

đ u m i và vùng h du Tràn c ng có th b trí k t h p đ x bùn cát, tháo c n m t

ph n dung tích h , x l thi công …

i v i h ch a, tràn x l có th là lo i t đ ng (không có van đi u ti t) ho c lo i

có van đi u ti t các h ch a có nhi m v c t l cho h du (nh h Hòa Bình, S n

La, C a t …) thì b t bu c ph i s d ng c a van đi u ti t

i v i các h ch a có đ p b ng v t li u đ a ph ng (đ t, đá) thì ph i b trí đ ng tràn x l ngoài thân đ p Hình th c tràn ph bi n nh t là tràn h b trí đ u đ p, hay eo núi tách r i đ p Ng ng tràn có th b trí d ng tràn d c, tràn ngang, hay các hình th c c i ti n khác

Tràn x l là h ng m c quan tr ng, không th thi u trong m t đ u m i h ch a n c

9

1.2.2.4 C ng l y n c

C ng l y n c là h ng m c quan tr ng c a công trình đ u m i h ch a n c, làm nhi m v : L y n c t sông h , chuy n n c cho tr m th y đi n, t i, c p n c; Tháo l , tháo n c th a, tháo bùn cát; D n dòng trong giai đo n thi công Khi phân

lo i theo ch đ ch y th y l c, c ng có th chia thành c ng có áp, bán áp, không áp

Hi n nay, ng i ta u tiên dùng c ng ng m d ng có áp cho c ng l y n c k t h p phát đi n đ t n d ng áp l c n c th ng l u

- C ng ng m ch y không áp đ t trong thân đ p:

10

Nh ng h h ng th ng g p đ i v i c ng l y n c d i thân đ p là r t nhi u nh :

th m qua thân c ng, c ng b lún không đ u, h ng kh p n i, khí th c, … Vì v y,

ph i th ng xuyên quan tr c đ s m phát hi n nh ng tình hu ng b t l i và có bi n pháp kh c ph c k p th i

Bao g m nhà máy th y đi n, b áp l c, tháp đi u áp, … th c hi n chuy n hóa th

n ng c a n c thành đi n n ng thông qua vi c quay turbine và máy phát đi n

Nhà máy th y đi n có th đ t nhi u v trí nh : Ngang đ p, sau đ p, th y đi n ki u

đ ng d n, nhà máy th y đi n ng m Các nhà máy này ph i đ m b o tính v ng

ch c, n đ nh và đ m b o nhi t đ và đ m bình th ng đ nhân viên và thi t b máy móc có th ho t đ ng đ c

1.2.3 Các ví d s d ng h c p n c k t h p phát đi n

Trong th i gian qua n c ta đã có nhi u d án s d ng h c p n c k t h p phát

đi n M t s ví d nh sau:

- H Núi C c (Thái Nguyên)

H Núi C c có chi u dài 56 km, di n tích l u v c là 536 km2

, và có dung tích ngang v i m c n c dâng bình th ng là 175,5 tri u m3 p chính là đ p đ t đ ng

ch t có chi u cao l n nh t 27m và chi u dài t i đ nh 480m Có 7 đ p ph , ch cao

Nhi m v c a h là t i cho 21.136 ha đ t canh tác c a huy n C m Xuyên, huy n

Th ch Hà và th xã Hà T nh, ch ng l quét, ch ng xói mòn cho vùng h du; cung

c p n c t i ph c v công nghi p và sinh ho t trong vùng v i l u l ng 1,6m3

/s; phát đi n công su t l p máy 2,3MW

- H Sông M c (Thanh Hóa)

H Sông M c có di n tích l u v c 236 km2, dung tích 200 tri u m3

; dung tích siêu cao 323 tri u m3, t i cho 11.344 ha; c t gi m l v i t n su t P = 0,5% gi m đ nh l

t 2.400 m3/s xu ng còn 200 m3/s, h n ch ng p l t sông Yên 4.540 ha Công su t phát đi n n m 1987 là 1,8 MW N m 2008, sau khi đ c c i t o nâng c p, công

su t phát đi n là 2,0MW, v i s n l ng đi n hàng n m là 7,1 tri u KW/gi

- H C m S n (B c Giang)

H C m S n có chi u dài g n 30 km, di n tích l u v c là 378,4 km2, dung tích hi u

d ng là 229 tri u m³ H có nhi m v chính là đi u ti t, cung c p n c t i cho

12

24.140 ha đ t s n xu t nông nghi p khu v c huy n L c Ng n (B c Giang) và huy n

H u L ng (t nh L ng S n); k t h p v i đó là phát đi n và đi u hoà ngu n n c khu

v c đ u ngu n sông Th ng Nhà máy th y đi n C m S n đ c đ a vào v n hành

t n m 1973-1992 v i 3 t máy tuabin, công su t l p đ t kho ng 4.500KW, sau đó nhà máy đ c s a ch a và ti p t c v n hành sau n m 2006

Tùy theo nhi m v ch y u c a công trình mà có các s đ khai thác khác nhau:

1.3.1 Khi công trình có nhi m v chính là phát đi n, còn c p n c ch là k t h p

V i công trình lo i này, n c c p (cho t i, sinh ho t …) đ c l y t sau c a ra

c a nhà máy th y đi n Khi đó cánh h ng n c vào turbin đóng vai trò là van đi u

13

Trong th c t hi n nay, các c ng v a và l n đ u b trí tháp van và đ t van s a ch a trong tháp V nguyên t c, van s a ch a ph i m hoàn toàn khi c ng làm vi c, và đóng hoàn toàn khi c n s a ch a ho c thay th c a van công tác h l u Tuy nhiên nhi u đ n v qu n lý, v i nhi u lý do khác nhau, v n s d ng van s a ch a trong tháp đ kh ng ch l u l ng Vi c này đã d n đ n nhi u b t c p

a N u c ng có k t h p phát đi n thì c t n c s t n th t ph n l n t i v trí van đi u

ti t (do h n ch đ m van) và không còn c t n c cho phát đi n, s đ k t h p b phá v

b Tr ng h p c ng không k t h p phát đi n: v i c ng đ c thi t k có van đi u

ti t h l u thì ch đ ch y kh ng ch trong c ng là có áp; m t c t c ng có th là tròn, ho c ch nh t, nh ng đ u có chi u cao không l n Khi dùng c a van ph ng trong tháp đ kh ng ch l u l ng thì ch đ ch y ngay sau van là ch y xi t, dòng

xi t đ c duy trì trên m t đoàn dài nh t đ nh, sau đó hình thành n c nh y, và đ sâu sau n c nh y th ng v t quá tr n c ng (do c ng có chi u cao nh ), do đó dòng ch y chuy n sang ch y có áp Nh v y có m t kho ng không sau c a van b đóng kín, dòng ch y s cu n không khí đi và s xu t hi n chân không kho ng không sau van Chân không k t h p v i m ch đ ng s d n đ n nhi u tác đ ng tiêu

c c:

- Rung đ ng làm h ng kh p n i các c ng h p b ng bê tông c t thép

- Rung đ ng v i t n s thích h p có th làm hóa l ng đ t đ p xung quanh c ng, gây ra v đ p

- Áp l c chân không có th kéo d t t m thép b c ra kh i bê tông, làm cho m t c t ngang c a c ng b thu h p Tr ng h p này đã x y ra c ng Pa Khoang (c ) và d

án làm c ng m i hi n nay chính là đ thay th c ng c đã b h h ng

- Khí th c làm tróc r , khoét th ng bê tông c ng đo n sau c a van D ng này đã

x y ra r t nhi u c ng l y n c d i đ p đ t nh : C ng h b n Muông (S n La),

Su i Hai (Hà N i), Hòa Trung ( à N ng), Khe Tân (Qu ng Nam), K G (Hà

T nh) …

14

c ng h K G , theo s đ k t h p phát đi n, tr c đây đã l p van côn c a ra

c a nhánh t i, nh ng vì có hi n t ng rò n c qua kh p n i nên đ n v qu n lý không s d ng van côn n a (do t o ra áp l c l n trong c ng), mà dùng van ph ng trong tháp đ đi u ti t l u l ng K t qu là trên m t đo n dài c a c ng sau tháp

xu t hi n hi u h xâm th c sâu đ n 0,2m m t đáy, thành bên và c trên tr n

c ng Hi n nay c ng đã đ c s a ch a, ch đ k t h p phát đi n đã đ c khôi

ph c, vi c đi u ti t l u l ng đã đ c kh c ph c, vi c đi u ti t l u l ng cho nhánh

hi u qu s d ng n c; t ng n đ nh, an toàn cho công trình đ u m i

Quy trình v n hành h ch a đ c l p c n c vào d báo khí t ng th y v n th c t ,

ng thích h p Bi u đ quy trình v n hành c ng giúp công nhân v n hành có th

ch đ ng v n hành c ng l y n c theo yêu c u Th c hi n đúng quy trình v n hành

c ng góp ph n đ m b o an toàn, nâng cao ch t l ng ngu n n c

1.4.2 Hi n tr ng áp d ng các h th y l i

Hi n nay, các h ch a n c l n đ u đã l p quy trình v n hành đi u ti t

n c h ch a, trình c quan qu n lý nhà n c có th m quy n phê duy t và t

ch c th c hi n Còn v i các h ch a v a và nh h u nh ch a có quy trình v n hành đi u ti t

Các h v a và l n đ u l p k ho ch dùng n c c n c vào di n tích và th i v các

lo i cây tr ng, các nhu c u dùng n c khác mà h ch a ph i ph c v Tuy nhiên,

15

nhi u h , nh t là các h ch a nh , đ n v qu n lý không l p k ho ch dùng n c hàng n m mà th c hi n theo kinh nghi m nên r t b đ ng, d n đ n vi c v n hành

t i v t quá kh n ng c p n c c a h , gây thi u n c t i cho cây tr ng vào

gi a và cu i v

Công tác v n hành c ng l y n c c ng đ c chú tr ng Các h ch a đ u có quy

đ nh v n hành các thi t b đóng m ; xây d ng bi u đ quan h gi a l u l ng v i

m c n c t i đo n đ u kênh d n sau c ng l y n c, bi u đ quan h gi a l u l ng

v i đ m c ng và m c n c h ho c xây d ng ph n m m tính toán các quan h trên đ ph c v cho v n hành

Công tác v n hành các h ch a c ng ph i th ng xuyên theo dõi, n m b t và s n sàng đ i phó v i nh ng tình hu ng th i ti t khí h u b t l i Bên c nh đó, ph i xây

d ng đ c ph ng án ch đ ng đ i phó v i tình hu ng x u nh t, không đ x y ra

th m h a

1.4.3.2 Còn thi u v s li u quan tr c

Công tác đo đ c quan tr c đ p đã đ c coi tr ng th c hi n nh ng đa s m i ch

m c quan tr c b ng m t th ng, ch a có thi t b quan tr c Các h nh do UBND

xã qu n lý h u nh không th c hi n vi c quan tr c m c n c h và các đo đ c quan

tr c khác Nhi u đ p không có đ y đ các ch s v k thu t nh chi u cao đ p, tính

ch t c lý c a đ t đ p đ p

S l ng h ch a đ c l p đ t trang thi t b giám sát ph c v qu n lý r t ít, ch có

10 h đã l p đ t hoàn thành và 02 h đang đ c l p đ t Các h đ c l p đ t thi t b

16

ch y u là các h ch a có dung tích l n h n 100 tri u m3

, đ c đ u t b ng các ngu n v n ODA ho c ngu n v n do B Nông nghi p và Phát tri n nông thôn qu n

lý, đi n hình nh : Yên L p (Qu ng Ninh), C m S n (B c Giang), K G (Hà T nh),

C a t (Thanh Hóa), Phú Ninh (Qu ng Nam)… Tuy nhiên, các thi t b đ c l p

đ t ch y u là các thi t b giám sát ph c v v n hành công trình nh đo m c n c,

đo đ m c ng, đ m tràn…

1.4.3.3 Mâu thu n l i ích gi a c p n c t i và phát đi n

Các h ch a ph c v c p n c t i và phát đi n th ng đ c qu n lý b i nhi u đ n

v liên quan Trong th c t , khi c ng có l p t máy th y đi n, đ n v v n hành th y

đi n th ng có xu h ng phát đi n v i n ng l ng l n nh t (QT ), l u l ng này

có th v t quá yêu c u c p n c (Qc), do đó làm cho n c ch a trong h gi m nhanh, không đ m b o c p n c đ n cu i chu k đi u ti t N u h ch a do đ n v

Th y l i qu n lý thì ng i qu n lý h s tìm cách h n ch l u l ng qua nhánh th y

đi n trong ph m vi Qc N u có s th a thu n th ng nh t gi a 2 đ n v qu n lý th y

l i và th y đi n thì v n đ s đ c gi i quy t d dàng Tuy nhiên, c ng có nh ng

tr ng h p không đ t đ c s th a thu n này và ng i qu n lý h ph i áp d ng “h sách” là dùng c a van th ng l u (đ t trong tháp) đ kh ng ch l u l ng Vi c

kh ng ch l u l ng b ng c a van th ng l u nh v y ch ng nh ng làm tri t tiêu

n ng l ng cho phát đi n, mà còn t o ra ch đ th y l c b t l i trong c ng nh t o chân không, rung đ ng và khí th c Tr ng h p này đã x y ra chính h Pa Khoang tr c đây: c ng l y n c c a h đã b phá ho i do chân không và khí th c, nên ph i phá b toàn b c ng c đ xây d ng c ng m i i u đáng quan tâm là trong quy trình v n hành c ng m i v n có các tr ng h p s d ng van đ t trong tháp đ đi u ti t l u l ng

1.5 N i dung và ph m vi nghiên c u

Nh đã trình bày ph n tr c, các h ch a ph c v đa m c tiêu th ng có phát sinh mâu thu n gi a các l i ích c c b , trong đó có t i và phát đi n N u ch quan tâm

đ n l i ích v t i và c p n c thì các h ch a s không t n d ng đ c n ng l ng

c a dòng ch y qua c ng đ phát đi n, làm gi m hi u ích kinh t c a công trình Vì

v y, trong lu n v n này đ t ra nhi m v nghiên c u v các v n đ liên quan đ n l p

17

quy trình v n hành c ng l y n c t i k t h p phát đi n nh m v n đ m b o an toàn

v t i và c p n c, v a t ng hi u qu phát đi n và đ m b o an toàn cho t máy

th y đi n Các nghiên c u đ c gi i h n trong ph m vi sau:

- Yêu c u b trí c a van c a c ng l y n c có k t h p phát đi n

18

2.1 Yêu c u b trí c a van c a c ng l y n c có k t h p phát đi n

đ m b o an toàn v c p n c hi u qu phát đi n và an toàn làm vi c c a turbin

th y đi n, c n b trí c ng và các h ng m c c a van nh sau:

2.1.1 C ng

a m b o ch đ ch y có áp n đ nh

b Có phân nhánh cu i c ng:

- Nhánh 1: Vào turbin th y đi n, h l u n i v i kênh, c ng

- Nhánh 2: N i th ng t i kênh c p, không qua turbin

2.1.2 C a van

2.1.2.1 Van công tác:

a Nhánh 1: Qua turbin th y đi n:

- B n thân cánh h ng n c c a turbin chính là c a van đi u ti t l u l ng

19

2.1.2.2 Van s a ch a

a Nhi m v : S d ng khi c n thay th ho c s a ch a c a van công tác

b V trí đ t:

- Ph bi n nh t là đ t trong tháp van ph n đ u c ng, hình th c c a van là van ph ng

- Tr ng h p c ng nh , không làm tháp th ng l u thì đ t van s a ch a ngay tr c van công tác, hình th c: van khóa

c Ch đ v n hành:

- Khi c ng làm vi c: Van m hoàn toàn đ không nh h ng đ n c t n c phát đi n

- Khi c n s a ch a hay thay th van công tác: Van s a ch a đóng hoàn toàn

- Khi tr m th y đi n l n và có vai trò quan tr ng trong h th ng: c n b trí van s c

- V i tr m th y đi n nh : nói chung là không b trí van s c ; khi có s c thì đóng van s a ch a đ x lý

2.2 Các k ch b n v n hành c ng c p n c k t h p phát đi n

2.2.1 Các nguyên t c v n hành

- An toàn v c p n c

Th ng xuyên kh ng ch m c n c h trong ph m vi gi i h n đ vi c c p n c đ c duy trì trong n m, tránh đ thi t h i do h thi u n c ho c khi g p l l n

V n hành theo bi u đ đi u ph i V i nh ng n m nhi u n c, cho phép t ng l u l ng

x qua c ng đ t ng hi u qu s d ng n c, phát đi n

20

- Hi u qu phát đi n

T n d ng m i đi u ki n đ phát đi n Trong gi i h n m c n c h cho phép phát đi n,

u tiên phát đi n tr c v i l u l ng t i đa, l ng n c còn l i m i đ c x qua van

c p n c Khi l u l ng yêu c u t i nh h n l u l ng thi t k c a th y đi n Qt i ≤

QT max thì t t c n c v h l u đ u ph i qua nhà máy phát đi n sau đó tr n c v kênh h l u ph c v t i

- An toàn làm vi c c a t máy

Kh ng ch m c n c đ t máy có th ho t đ ng bình th ng N u t máy ho t đ ng trong đi u ki n không đ n c s d phát sinh khí th c; vòng quay tuabin phát đi n không đ , đi n phát ra không phù h p v i thông s l i đi n, không hòa đ c vào

22

b K ch b n 1B:

- Nhánh th y đi n: V n hành t i đa, không h n ch

- Nhánh c p: óng van hoàn toàn

c K ch b n 1C:

- Nhánh th y đi n: H n ch (s l ng t máy v n hành không t i đa)

- Nhánh c p: óng van hoàn toàn

23

Chú thích: (1): ng h n ch c p n c; (2): ng phòng phá ho i; (A): Vùng h n

ch c p n c; (B): Vùng c p n c bình th ng; (C):Vùng c p n c gia t ng; (D): Vùng x l bình th ng; (E): Vùng x l b t th ng

Nh v y, có th hi u r ng, trong nh ng n m nhi u n c, khi c p n c cho h l u mà

m c n c trong h nhi u h n m c bình th ng thì cho phép x n c v i l u l ng

l n h n l u l ng yêu c u

Ví d : Tr ng h p ZTL > Zgh, Qc < QT max (k ch b n 1C) mà ZTLn m trong vùng (C),

ta có th t ng l u l ng x Q = QT max đ t ng hi u qu phát đi n

Vi c s d ng bi u đ đi u ph i ngoài t ng hi u qu s d ng n c còn đ m b o h

ch a làm vi c đúng v i thi t k , h n ch nh ng thi t h i khi g p l l n, ho c khi n m

có dòng ch y đ n nh h n dòng ch y n m thi t k , tránh thi t h i do h thi u n c

2.3 Tính toán th y l c l p quan h v n hành c ng c p n c k t h p phát đi n

T s đ hình 2.1 cho th y van c a nhánh c p đóng hoàn toàn trong các k ch b n 1B

và 1C Do đó chi ph i l p quan h m ~ Q, Z cho k ch b n 1A và k ch b n 2

a K ch b n 1A (Z > Zgh)

- L u l ng trong c ng chung: Q = Qc p

- L u l ng trong nhánh c p: Q2 = Qc p – QT max

24

b K ch b n 2 (Z ≤ Zgh)

L u l ng trong c ng chung và trong nhánh c p b ng nhau (b ng Qc p)

2.3.2 Thi t l p quan h m ~ (Q, Z) cho các tr ng h p

2.3.2.1 Tr ng h p 1A

Tr ng h p này ch gi thi t các m c n c h Z ≥ Zgh Khi có QT max, ng v i 1 m c

m c h Z xác đ nh, c n l p quan h gi a l u l ng tháo qua nhánh c p (Q2) v i đ

m c a van m t ng ng v i t ng lo i van đ c xác đ nh nh sau (xem [4]):

m D

ZB: C t n c đo áp t i B; ZC: C t n c đo áp t i C, l y nh sau:

- Khi c a ra không ng p (Zh ≤ Z tc , trong đó Zh là cao trình m c n c đ u kênh h l u; Z tc là cao trình tâm m t c t ra c a ng nhánh c p): ZC = Z tc

V i van khóa: tra b ng B-1

V i van côn có = 900: tra b ng B-2

van côn có = 500: tra b ng B-3

2.3.2.2 Tr ng h p 2

Tr ng h p này ch gi thi t các m c n c h Z ≤ Zgh

27

a Ph ng trình c b n

Tr ng h p này dòng ch y liên t c t A đ n C v i l u l ng không đ i là Qc p (kí

hi u là Qc) Vi t ph ng trình Becnuly cho đo n dòng gi a hai m t c t A-A và C-C,

v i m t c t tính đ i là 2, bi n đ i ta đ c:

2 2

c

Q =µω g Z∆ (2.10) Trong đó: – h s l u l ng (tính đ i v 2):

=

∆ (2.12)

- Thay vào (2.11) s tìm đ c ξv :

2 2

K ω ω

=

- Có ξv s n i suy đ c tr s m t ng t nh m c trên

28

2.4 K t lu n ch ng 2

C ng l y n c là h ng m c quan tr ng c a công trình đ u m i h ch a n c, và tính toán th y l c l p quan h v n hành c ng c p n c k t h p phát đi n là vi c c n thi t

đ có th v n hành công trình m t cách an toàn và hi u qu

Lu n v n đã đ ra đ c các nguyên t c v n hành c ng c p n c k t h p phát đi n là:

an toàn v c p n c, t ng hi u qu phát đi n và đ m b o an toàn làm vi c c a t máy

- ã đ a ra đ c các k ch b n v n hành c ng tuân th các nguyên t c đã đ ra và bao quát h t các tr ng h p có th x y ra trong th c t (s đ hình 2.2)

- T s đ hình 2.2 cho th y vi c l p quy trình v n hành c ng c p n c k t h p phát

đi n quy v vi c l p quan h gi a đ m m và l u l ng tháo qua nhánh c p Q2 t ng

ng v i t ng m c n c th ng l u (quan h m ~ Q, ZTL), t ng ng v i k ch b n 1A

và k ch b n 2

- V n d ng ph ng trình Becnuly vi t cho dòng ch y trong ng có áp, lu n v n đã vi t

đ c ph ng trình c b n đ tính toán cho các k ch b n t ng ng (k ch b n 1A: các

ph ng trình t 2.1 đ n 2.9; k ch b n 2: ph ng trình 2.10 đ n 2.13) và đ a ra đ c quy trình tính toán t ng ng

- Trong ch ng 3 s v n d ng quy trình này đ tính toán l p quy trình v n hành cho

c ng Pa Khoang (k t h p c p n c và phát đi n)

l , c p n c t i cho 4.000 ha lúa và hoa màu thu c cánh đ ng M ng Thanh Lòng

h k t h p nuôi th y s n, c i t o ti u vùng khí h u và đ c bi t là t o c nh quan đ t nh

i n Biên phát tri n du l ch Bên c nh đó h còn cung c p n c cho nhà máy th y

đi n Thác Bay v i công su t 2.400 KW ph c v c p đi n cho thành ph i n Biên

30

3.1.2 Tình hình h h ng c ng và quá trình x lý

3.1.2.1 Tình hình h h ng

H ch a Pa Khoang đ c thi t k đ tháo n c qua c ng ng m v i ch đ ch y không

áp, đi u ti t l u l ng qua c a van ph ng đ t trong tháp phía th ng l u đ p Sau m t

- Lót thép t m dày 10mm chi u dài 48m t sau c a van th ng l u cho toàn b lòng

c ng Liên k t gi a thép t m và m t bê tông c ng b ng v a xi m ng mác cao

- V i nh ng đo n không lót thép t m thì đ c l p bê tông b o v c t thép, hàn m t l p

l i thép = 6mm vào c t thép, đ v a bê tông M150 có ph gia ch ng th m

Sau 3 n m v n hành, v n s d ng van th ng l u đi u ti t l u l ng, n m 1995 Công

ty qu n lý, khai thác công trình phát hi n tình tr ng ng thép lót trong lòng c ng b bong

r i kh i m t bê tông, võng vào phía trong, vùng c a sau van có ch võng t i 20,8cm

ánh giá nguyên nhân h h ng: Khi s d ng c a van th ng l u đi u ti t l u l ng,

ch đ ch y trong c ng là ch y xi t, dòng xi t duy trì trên m t đo n dài nh t đ nh r i hình thành n c nh y Do c ng có chi u cao nh nên kho ng không sau c ng d phát sinh chân không, chân không k t h p v i m ch đ ng đã d n đ n h h ng

3.1.2.3 X lý n m 2014

- Hoành tri t c ng c , xây c ng v trí m i, l p m t van côn đ ng kính D = 1,4m phía cu i c ng đ đi u ti t l u l ng n c, chuy n van ph ng th ng l u t van đi u

ti t sang van s a ch a, van s c Ch đ ch y trong c ng chuy n t không áp sang

có áp n đ nh.Tuy nhiên, do ch a th ng nh t đ c ph ng án c p n c gi a Ban

qu n lý, khai thác h ch a và Ban qu n lý nhà máy th y đi n nên Ban qu n lý h

ch a v n ti p t c s d ng c a van ph ng th ng l u làm c a van đi u ti t l u l ng

32

3.2 Nhi m v và các thông s c a c ng h Pa Khoang

3.2.1 Nhi m v

C ng l y n c h Pa Khoang có nhi m v cung c p n c t i cho 3.317 ha lúa, 417

ha hoa màu và c p n c ph c v sinh ho t cho 2.000 dân c khu v c thành ph i n Biên; đ ng th i k t h p phát đi n, gi m l h l u su i M ng Ph ng và c i t o c nh quan sinh thái khu v c

Vi c đi u ti t n c qua c ng đ c th c hi n thông qua h th ng c a van bao g m: c a van th ng l u, c a van côn và c a van đ a h l u C n c vào bi u đ quan h gi a

m c n c h , l u l ng và đ m c a van đ v n hành theo yêu c u c p n c

V trí nhà máy th y đi n Pa Khoang n m gi a đ p Pa Khoang và đ t nông nghi p, khu dân c c n cung c p n c theo nhi m v công trình, vì v y vi c x n c đáp ng nhu

c u h l u có th x qua nhà máy th y đi n vào sông N m R m cung c p n c cho h

l u ho c có th đ tr c ti p vào sông N m R m qua van côn h l u c ng l y n c cung c p n c cho h l u