Chương 8: Hồ chứa và điều tiết dòng chảy bằng hồ chứa

Phần II Điều tiết dòng chảy Chương 10: Tính toán hồ chứa điều tiết lũ  Chương 11: Biểu đồ điều phối Tài liệu: Giáo trình “Thủy văn công trình”... Khái niệm chung Sự cần thiết điều tiế

Phần II Điều tiết dòng chảy

 Chương 10: Tính toán hồ chứa điều tiết lũ

 Chương 11: Biểu đồ điều phối

Tài liệu: Giáo trình “Thủy văn công trình”

CHƯƠNG 8:

Hồ chứa

và điều tiết dòng chảy bằng hồ chứa

I Khái niệm chung

 Sự cần thiết điều tiết dòng chảy:

– Các nguồn nước trong tự nhiên có đặc điểm:

– Nhu cầu về nước của con người cũng biến đổi

theo không gian và thời gian

– Tuy nhiên, sự biến động nhu cầu về nước của con người và sự biến động dòng chảy tự nhiên thường lệch pha nhau

Khái niệm điều tiết dòng chảy

của con người vào dòng chảy tự nhiên nhằm phân phối lại dòng chảy tự nhiên theo thời

gian, không gian cho phù hợp với yêu cầu

dùng nước, sử dụng nước và phòng chống

lũ lụt

Các biện pháp điều tiết dòng chảy

– Biện pháp nông nghiệp: bờ vùng bờ thửa, ruộng bậc thang

Phân loại điều tiết dòng chảy

– Điều tiết phục vụ nông nghiệp

– Điều tiết phục vụ phát điện

– Điều tiết phục vụ công nghiệp

– Điều tiết lợi dụng tổng hợp…

– Điều tiết năm

– Điều tiết nhiều năm

– Điều tiết tuần

– Điều tiết ngày đêm

– Điều tiết lũ

– Điều tiết bổ sung

– Điều tiết bậc thang

Kho nước

 Kho nước là nơi trữ nước với dung tích lớn nhỏ khác nhau:

– Bể chứa nước kín: bể bằng kim loại, đá xây hoặc

bê tông, được đặt ở trên cao (các tháp nước), trên mặt đất hoặc dưới nước

– Bể chứa nước hở: được xây dựng trên mặt đất hoặc vừa đào vừa đắp.

– Kiểu hồ chứa: được xây dựng ngay trên các khe suối, trên sông bằng các đập chắn ngang sông

Hồ chứa và các công trình đầu mối

 Hồ chứa là công trình trữ nước nhân tạo

được xây dựng trên các khe suối, trên sông bằng các đập chắn ngang sông.

 Chức năng chính của hồ chứa là làm ổn định dòng chảy bằng cách điều tiết khả năng cấp nước của dòng chảy tự nhiên hoặc thỏa mãn các yêu cầu về nước khác nhau của các hộ dùng nước.

Hồ chứa và các công trình đầu mối

(tiếp)

 Các công trình đầu mối:

– Đập chắn

– Công trình lấy nước: cống lấy nước

– Công trình tháo lũ: đập tràn tự do, cống ngầm, xi phông hoặc kết hợp Các công trình tháo lũ có hai hình thức: có cửa đóng mở hoặc không có cửa đóng mở.

Một số hình ảnh về hồ chứa

II Các tài liệu cần thiết cho tính toán điều tiết dòng chảy

 Tài liệu khí tượng thuỷ văn

 Tài liệu địa hình địa chất

 Tài liệu dân sinh kinh tế

a) Tài liệu khí tượng thủy văn

– Lượng và quá trình thay đổi theo không gian và thời gian của

mưa, bốc hơi, nhiệt độ, độ ẩm, gió, độ bức xạ, số giờ nắng …

– Các đặc trưng bốc hơi thiết kế

– Tình hình địa lý thủy văn của lưu vực

– Tài liệu dòng chảy năm và sự thay đổi dòng chảy trong năm, trong nhiều năm (lượng và phân phối dòng chảy năm thiết kế)

– Tài liệu dòng chảy lũ (đỉnh lũ, lượng lũ và quá trình lũ thiết kế)

– Tài liệu dòng chảy kiệt (dòng chảy kiệt thiết kế)

– Tài liệu dòng chảy bùn cát…

b) Tài liệu địa hình địa chất

 Tài liệu địa hình:

– Các quan hệ đặc trưng địa hình lòng hồ Z~V, Z~F

Hoặc

Quan hệ Z~V~F của hồ chứa

c) Tài liệu dân sinh kinh tế

– Yêu cầu dùng nước: nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt …

– Yêu cầu sử dụng nước: phát điện, giao thông, nuôi trồng thủy sản,

du lịch, bảo vệ môi trường …

– Yêu cầu phòng lũ

– Dân cư và phân bố dân cư ở hạ lưu và thượng lưu hồ

– Các tài nguyên thiên nhiên: rừng, khoáng sản, các tài nguyên

khác nằm trong vùng ảnh hưởng của hồ

– Các hoạt động kinh tế vùng bị ảnh hưởng

– Các vấn đề chính trị, xã hội và dân tộc

Ghi chú: Mức độ chi tiết của các loại tài liệu này tùy thuộc và tính

III Các thành phần dung tích

và mực nước của hồ chứa

VcVh

Vsc

VkhVpl

Hc

Htl

HbtHsc

HhlH

a) Dung tích chết và mực nước chết

không tham gia vào quá trình điều tiết dòng chảy, còn gọi là dung tích lót đáy.

lòng hồ Z~V.

– Chứa đựng toàn bộ bùn cát đến hồ chứa trong thời gian hoạt động của công trình Vc ≥ Vbl

– Bảo đảm đầu nước tưới tự chảy Hc ≥ Zcống=Zruộng + ∆Z + a

– Bảo đảm cột nước tối thiểu để phát điện

Bảo đảm mực nước tối thiểu để giao thông trong mùa kiệt

Phương pháp giản hóa tính bồi lắng

bl ll

Dung tích hiệu dụng và mực nước dâng bình thường

 Dung tích hiệu dụng (Vh) là phần dung tích nằm phía trên dung tích

chết Vc, làm nhiệm vụ điều tiết cấp nước cho các đối tượng dùng

nước Còn gọi là dung tích hữu ích

 Mực nước dâng bình thường (Hbt) là giới hạn trên của dung tích hiệu

– Căn cứ vào đường quá trình nước đến thiết kế

– Căn cứ vào đường quá trình nước dùng thiết kế

– Căn cứ vào điều kiện địa hình địa chất của vùng hồ chứa

– Tính toán điều tiết cấp nước xác định các đặc trưng hồ chứa

– Lựa chọn các đặc trưng thiết kế của hồ chứa theo các điều kiện kinh tế và

Dung tích siêu cao và mực nước

siêu cao

chứa, làm nhiệm vụ trữ lũ tạm thời trong thời gian lũ đến công trình với mục đích giảm khả năng tháo lũ về hạ lưu, giảm kích thước công trình xả lũ Còn gọi là dung tích gia cường.

cao.

– Gọi VT là dung tích toàn bộ hồ chứa: VT = Vc + Vh + Vsc

– Hsc và VT có quan hệ theo đường cong Z ~ V

– Căn cứ vào đường quá trình lũ thiết kế đến hồ

– Căn cứ vào yêu cầu phòng lũ ở hạ du

– Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất, dân sinh kinh tế vùng xây dựng hồ chứa

– Giải quyết bài toán kinh tế kỹ thuật

Dung tích kết hợp và mực nước

trước lũ

 Dung tích kết hợp (Vkh) là dung tích vừa làm nhiệm vụ cấp nước vừa làm nhiệm vụ phòng lũ

thời kỳ mùa kiệt.

 Mực nước trước lũ (Ztl) là mực nước giới hạn dưới của dung tích kết hợp

Các loại tổn thất khi xây dựng hồ chứa

 Tổn thất do bốc hơi phụ thêm

 Tổn thất do thấm

Tính toán tổn thất do bốc hơi phụ thêm

– Do bề mặt lưu vực rất đa dạng nên lượng bốc hơi lưu vực trên thực tế rất khó đo đạc

– Lượng bốc hơi lưu vực bình quân nhiều năm có thể xác định dựa trên phương trình cân bằng nước viết cho lưu vực

Zlv0=Z0=X0-Y0 (Trường hợp lưu vực kín)

Bốc hơi phụ thêm thiết kế

– Lựa chọn tần suất tính toán Pz:

 Trường hợp 1: Quan hệ giữa lượng mưa và lượng bốc hơi là chặt chẽ thì lựa chọn Pz=1-Py

 Trường hợp 2: Quan hệ giữa lượng mưa và lượng bốc hơi là không chặt chẽ thì lựa chọn Pz=50%

 Trường hợp 3: Nếu ít tài liệu thì lấy năm có lượng bốc hơi lớn nhất

– Xác định lượng bốc hơi mặt nước bình quân nhiều năm Zn0

– Xác định lượng bốc hơi phụ thêm bình quân nhiều năm:

∆ Z0 = Zn0-Zlv0

– Lựa chọn các đặc trưng thống kê: Cv, Cs

– Xác định lượng bốc hơi phụ thêm thiết kế

∆ Zpz= f( ∆ Z0, Pz,Cv,Cs)

Bốc hơi phụ thêm thiết kế (tiếp)

 Xác định phân phối bốc hơi phụ thêm thiết kế:

Z

=

Tính toán tổn thất do thấm

 Lượng tổn thất do thấm Wth là lượng nước bị mất đi

do thấm qua đáy hồ, qua thân đập, qua công trình lấy nước, qua vai đập, rò rỉ.

 Wth phụ thuộc vào:

 Trong tính toán điều tiết, Wth thường lấy bằng tỉ lệ

phần trăm dung tích trữ trong hồ tại thời điểm tính

toán

Wth (t) = K% V(t)

Tiêu chuẩn thấm trong hồ chứa

Điều kiện

địa chất

lòng hồ

Lượng thấm tính theo lượng nước bình quân (%)

Lớp thấm tính theo diện tích bình quân (m) Năm Tháng Năm Ngày đêm

Tốt

Bình quân

Xấu

5-10 10-20 20-30

0.5-1 1-1.5 1.5-3

<0.5 0.5-1 1-2

0.001-0.002 0.002-0.003 0.003-0.004