Tài liệu Kho nước và điều tiết dòng chảy_Chương 5 ppt

CHƯƠNG V KHO NƯỚC VÀ ĐIỀU TIẾT DÒNG CHẢY 5.1 Ý NGHĨA ĐIỀU TIẾT DÒNG CHẢY VÀ PHÂN LOẠI 5.1.1 Ý nghĩa chia theo mùa rõ rệt, lượng nước trong năm chủ yếu tập trung vào các tháng mùa lũ

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA KHOA XD THỦY LỢI - THỦY ĐIỆN

(Dùng cho ngành XD Thủy lợi - Thủy điện)

Người biên soạn: GVC Nguyễn Bản

CHƯƠNG V

KHO NƯỚC VÀ ĐIỀU TIẾT DÒNG CHẢY

5.1 Ý NGHĨA ĐIỀU TIẾT DÒNG CHẢY VÀ PHÂN LOẠI

5.1.1 Ý nghĩa

chia theo mùa rõ rệt, lượng nước trong năm chủ yếu tập trung vào các tháng mùa lũ

chiếm từ 60 đến 90 %, nhưng khả năng tiêu nước của sông bị hạn chế nên sinh ra

ngập lụt Ngược lại, về mùa kiệt lượng nước trong sông rất nhỏ không đảm bảo cho

nền kinh tế dân sinh hoạt động bình thường do thiếu nước nghiêm trọng Vì vậy,

muốn lợi dụng nguồn nước thiên nhiên một cách triệt để cần phải có biện pháp điều

tiết lại dòng chảy một cách hợp lý

Điều tiết dòng chảy là một khâu chính trong công tác khai thác nguồn tài

nguyên thủy lợi, phát huy khả tiềm tàng của sông ngòi góp phần xây dựng nền kinh

tế quốc đân lớn mạnh, làm thay đổi bề mặt tự nhiên của lưu vực Để điều tiết được

dòng chảy người ta dùng các công trình thủy lợi mà chủ yếu là kho nước

Hai nhiệm vụ chủ yếu của công tác điều tiết dòng chảy là làm tăng lưu lượng

của dòng chảy kiệt và làm giảm lưu lượng dòng chảy lũ

Nói chung trong đa số các trường hợp hai nhiệm vụ này thống nhất với nhau,

song có khi nó mâu thuẫn với nhau, những vấn đế này được đề cập kỹ trong các

chương sau

5.1.2 Phân loại điều tiết

Dựa theo mục đích và chu kỳ điều tiết người ta phân ra làm 2 loại chính sau đây:

1 Phân loại theo mục đích điều tiết

Mỗi ngành dùng nước có yêu cầu về chất và lượng nước khác nhau theo thời

gian Do đó khi tính toán điều tiết cần nắm vững yêu cầu, tính chất và đặc điểm từng

ngành dùng nước Sau đây sẽ giới thiệu một số ngành dùng nước quan trọng:

a) Điều tiết phục vụ cung cấp nước sinh hoạt

Đặc điểm điều tiết phục vụ cung cấp nước lượng nước không lớn nhưng chất

lượng cao (nước loại A), tùy thuộc yêu cầu dùng nước từng địa phương, thành phố

và mức sống khác nhau Xác định lượng nước cần cung cấp theo công thức:

b) Điều tiết phục vụ cho công nghiệp

Đặc điểm lượng nước cần lớn nhưng chất lượng nước không cao, nước dùng

ngưng hơi trong các quy trình công nghệ phục vụ cho các khâu sản xuất khác nhau

c) Điều tiết phục vụ tưới

Đặc điểm điều tiết phụ thuộc vào biểu đồ cấp nước của các loại cây trồng nó

thay đổi theo mùa và từng thời vụ khác nhau

d) Điều tiết phục vụ cho vận tải thủy

Đặc điểm điều tiết phải bảo đảm độ sâu tối thiểu ( theo tần suất thiết kế) cho tàu

bè đi lại, thỏa mãn công thức sau:

HTKP = Hb +∆h (5-2)

Trong đó: HTKP: Độ sâu thiết kế tối thiểu (m)

Hb : Độ sâu chịu ngập tàu thuyền (m)

∆h : Độ sâu an toàn thường lấy 0,1 - 0,3m

Nếu khi tính toán thấy H TT( thực tế ) < H TKPtiến hành nạo vét hoặc dùng kho

nước điều tiết bổ sung lượng nước nâng cao đầu nước

e) Điều tiết phục vụ phát điện

Cung cấp nước phụ thuộc vào biểu đồ phụ tải là biểu đồ qui định lượng điện cần

thiết cung cấp cho các hộ dùng điện thay đổi theo thời gian

f) Điều tiết phục vụ lợi dụng tổng hợp

Xây dựng kho nước phục vụ cho nhiều ngành dùng nước khác nhau đồng thời

kết hợp phòng lũ cho hạ lưu để giảm nhỏ kích thước công trình xả lũ, kho nước như

vậy mang tính chất lợi dụng tổng hợp

Khi xây dụng kho nước loại này, cần giải quyết các vấn đề chính sau:

- Nghiên cứu kỹ các yêu cầu dùng nước, cách giải quyết mâu thuẫn dùng nước

giữa các ngành

- Xây dựng kế hoạch quản lý công trình kho nước

- Phân vốn đầu tư hạch toán kinh tế cho các ngành sử dụng công trình

2 Phân loại theo chu kỳ điều tiết

a) Điều tiết ngày:

Đây là loại điều tiết thấp nhất, đặc điểm của điều tiết ngày là dung tích kho nước

nhỏ, trong một ngày kho nước tích đầy một lần và tiêu hết một lần Mục đích của

điều tiết ngày làm cho lượng nước đến điều hòa trong ngày phù hợp với yêu cầu

dùng nước cho phép làm tăng thêm số hộ dùng nước

b) Điều tiết tuần:

Đặc điểm giống điều tiết ngày, song chu kỳ điều tiết nằm gọn trong một tuần

c) Điều tiết mùa ( điều tiết năm)

Đây là loại điều tiết thông dụng nhất Đặc điểm của điều tiết mùa là chu kỳ nằm

gọn trong một năm Trong năm, kho nước tích đầy vào cuối mùa lũ và điều tiết khối

lượng nước đó vào cuối thời gian mùa kiệt Điều tiết này có tác dụng phân phối lại

dòng chảy đến trong năm phù hợp với yêu cầu dùng nước của con người

Đây là hình thức điều tiết cao nhất, đặc điểm của điều tiết năm phân phối lại

dòng chảy đến trong thời gian nhiều năm, thời kì tích và điều tiết kéo dài trong

nhiều năm liên tục

5.2 KHO NƯỚC VÀ CÁC CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI

5.2.1 Kho nước

Kho nước là một cái hồ chứa nước nhằm chứa lượng nước thừa trong thời gian

thừa nước và để cung cấp lượng nước đó trong thời kì thiếu nước cần thiết

Dựa vào hình dạng kho nước chúng ta có thể phân kho nước thành các loại sau:

- Kho nước có hình dạng hồ: như hồ Thác Bà, hồ Phú Ninh

- Kho nước có hình dạng sông: như hồ Cấm Sơn, v.v

- Kho nước thiên nhiên: như hồ Ba Bể, Biển hồ ( Campuchia),.v.v

Mạng lưới kho nước: nhiều kho nước điều tiết liên hoàn trên một hệ thống sông

Ngoài ra còn có các kho nước nhỏ dưới dạng bể xây dựng dùng để điều tiết cục

bộ trong thời gian ngắn

5.2.2 Các loại công trình đầu mối

Đó là các loại công trình thủy lợi cơ bản dùng xây dựng và sử dụng hồ chứa

1 Đập dâng nước

Có tác dụng giữ nước và tạo ra đầu nước phục vụ cho các mục đích điều tiết

khác nhau Đập dâng nước chia làm hai loại:

- Đập chính là đập đắp ngang sông hoặc là nơi thấp nhất của lưu vực,

- Đập phụ ở các vị trí thấp của đường phân lưu

2 Công trình lấy nước

- Lấy nước ở thượng lưu: lợi dụng đầu nước dâng cao dùng trạm bơm cấp nước

- Lấy nước ở hạ lưu: Cho tự chảy qua cống lấy nước, có hai hình thức cống: có

áp và không áp phục vụ cho yêu cầu dùng nước

3 Công trình xả lũ

Có nhiệm vụ xả lượng nước thừa trong mùa lũ đảm bảo an toàn cho công trình

và điều tiết lũ tránh ngập lụt ở hạ lưu

Các công trình xả lũ dùng trong thiết kế:

- Loại đập tràn: có cửa van và không có cửa van

- Cống ngầm xả lũ

- Xả lũ bằng hình thức xi phông v.v

Các vấn đề này sẽ nghiên cứu kỹ trong môn học chuyên ngành

5.3 CÁC DUNG TÍCH & MỰC NƯỚC ĐẶC TRƯNG CỦA KHO NƯỚC

Trong kho nước có 3 dung tích đặc trưng và 3 mực nước đặc trưng tương ứng

5.3.1 Dung tích chết (V C ), mực nước chết (H C )

1 Dung tích chết (V C )

VC(m3): là phần dung tích kho có nhiệm vụ chính là trữ hết lượng bùn cát mang

đến kho nước (bao gồm bùn cát từ thượng lưu theo dòng chảy vào kho, bùn cát sạt lở

bờ kho nước) trong suốt thời gian phục vụ công trình

2 Mực nước chết (H C )

HC (m) là mực nước thấp nhất ở trong kho, nhằm nâng cao đầu nước trong kho

cũng như chiều sâu về phía thượng lưu kho nước

Khi tính toán thiết kế kho nước chọn VC và HC tùy theo yêu cầu và nhiệm vụ

xây dựng để lựa chọn một phương án tối ưu

Ví dụ:

- Đối với phát điện: phải đảm bảo đầu nước tối thiểu cho phát điện, nếu HC

chọn thấp cột nước phát điện nho,í sản sinh ra điện năng E yếu

- Đối với tưới: Đảm bảo cho tưới tự chảy tức là chọn HC > cao trình Zmax của

vùng muốn tưới.

- Đối với giao thông thuỷ: Bảo đảm cho thuyền, tàu đi lại thuận lợi trong vùng

kho nước về mùa cạn

Theo định nghĩa thì lượng nước chứa trong VC không được lấy ra để sử dụng

trong điều kiện bình thường Song trong thực tế khi thiết kế công trình lấy nước

người ta xây dựng miệng cống lấy nước nằm dưới HC một độ sâu nhất định, do đó

Vc chia làm hai phần: một phần nằm trên miệng cống có thể tự chảy xuống hạ lưu

Trong thời kỳ quá kiệt với điều kiện kỹ thuật cho phép đêí tháo lượng nước này điều

tiết phục vụ cấp nước, phần khác nằm dưới miệng cống không thể tháo xuống hạ lưu

được

5.3.2 Dung tích hiệu dụng (V hd ), mực nước dâng bình thường (H bt )

1 Dung tích hiệu dụng (V hd )

Vhd (m3): là phần dung tích kho được xác định qua tính toán điều tiết cung cấp

nước để thỏa mãn yêu cầu dùng nước cho các ngành kinh tế khác nhau (trong đó có

kể đến lượng nước tổn thất do bốc hơi và thấm)

2 Mực nước dâng bình thường (H bt )

Hbt (m): dựa vào Vhd tra trên đường quan hệ lòng hồ Z ∼ V xác định được Hbt

Vậy Hbt là mực nước cao nhất của kho có thể giữ được trong thời gian lâu dài để

đảm bảo cung cấp nước cho các ngành dùng nước

Phần dung tích kho nằm giữa Hbt và Hc gọi là dung tích hiệu dụng của kho nước

Đây là phần dung tích quan trọng nhất đảm bảo điều tiết của công trình

5.3.2 Dung tích gia cường (V GC ), mực nước gia cường (H GC )

1 Dung tích gia cường (V GC )

Hình 5-1: Các dung tích và mực nước đặc trưng

VGC(m3): là phần dung tích

qua tính toán điều tiết lũ theo tần

suất thiết kế để xác định (xem

chương tính toán điều tiết lũ)

2 Mực nước gia cường (H GC )

HGC(m):là mực nước cao nhất trong kho, xác định dựa vào VGC.Vậy HGC là mực

nước chỉ xuất hiện trong thời gian ngắn khi có lũ thiết kế về, sau lũ lượng nước chứa

trong VGC phải xả hết qua công trình xả lũ để mực nước trong kho trở lại Hbt đảm

bảo an toàn cho công trình

Phần dung tích VGC nằm giữa hai mực nước Hbt và HGC, VGC có mục đích làm

giảm nhỏ kích thước công trình xã lũ

5.4 TÀI LIỆU CƠ BẢN TRONG TÍNH TOÁN KHO NƯỚC

Khi tính toán xây dựng kho nước tài liệu cơ bản bao gồm: Tài liệu thủy văn, địa

hình, địa chất Ngoài ra cần xét đến tài liệu khí tượng, dân sinh kinh tế trong xây

dựng công trình

5.4.1 Tài liệu thủy văn

1 Tài liệu về vị trí địa lý, địa hình lưu vực: cần nêu rõ mạng lưới sông, mật độ

lưới sông và tình hình tập trung dòng chảy.v.v

2 Tài liệu dòng chảy năm

3 Tài liệu dòng chảy lũ

4 Tài liệu dòng chảy kiệt

5 Tài liệu dòng chảy rắn

Ngoài ra cần xét đến tài liệu khí tượng như: lượng mưa, lượng bốc hơi, tốc độ

gió, độ ẩm.v.v

5.4.2 Tài liệu về địa chất, địa hình

1 Tài liệu về địa chất

Xác định vùng xây dựng công trình, tuyến công trình loại đất gì, đá gì, tính dính,

hệ số thấm, đặc biệt chú ý đến các hiện tượng mất nước do nứt nẻ, hiện tượng castơ

2 Tài liệu địa hình

Từ tài liệu địa hình thực tế chúng ta cần xây dựng tính toán lập nên 3 quan hệ

sau:

- Tài liệu quan hệ giữa cao trình Z(m) và diện tích ngập F(km2),

- Tài liệu quan hệ giữa cao trình Z(m) và dung tích hồV(m3),

- Tài liệu quan hệ giữa cao trình Z(m) và chiều sâu ngập bình quân hbq(m)

20 0

0 4

Hình 5-2: Các quan hệ tài liệu địa hình vùng hồ chứa

Để xây dựng được các quan hệ trên chúng ta dựa trên bình đồ đo đạc địa hình để

∆H (m): chênh lệch cao trình giữa hai đường đồng mức kề nhau

Phần dung tích hồ sát đáy tính theo công thức:

5.4.3 Tài liệu dân sinh kinh tế

Cần những tài liệu như sau:

- Tài liệu về yêu cầu dùng nước

- Tài liệu về vấn đề xây dựng nền kinh tế dân sinh trong vùng hồ, đặc biệt chú ý

việc di dời dân, mực nước dâng làm ngập cầu cống, đường giao thông, hầm mỏv.v

5.5 TỔN THẤT TRONG KHO NƯỚC

5.5.1 Tổn thất do bốc hơi

Sau khi xây dựng công trình, mặt thoáng của hồ tăng lên Biết rằng đại đa số

trường hợp bốc hơi mặt nước lớn hơn bốc hơi mặt đất Do đó trong tính toán lượng

bốc hơi sau khi xây dựng hồ phải cộng thêm một số gia chênh lệch tính theo từng

k

Ζ

∆Ζ

= (5-8)

Tính số gia chênh lệch bốc hơi tháng khi xây dựng hồ:

∆Ztháng = kZ.Ztháng(đ) (5-9)

và Ztháng(n) = Ztháng(đ) + ∆Ztháng (5-10)

Trong đó: Zn, Zđ, Xo, Yo (lượng bốc hơi mặt nước, mặt đất, lượng mưa và dòng

chảy bình quân trong nhiều năm) dựa theo tài liệu thực tế

Ztháng(đ), Ztháng(n) là lượng bốc hơi từng tháng khi chưa xây dựng hồ và

sau khi xây dựng hồ

Ngoài ra trong một số trường hợp vùng xây dựng hồ thiếu tài liệu người ta dùng

công thức kinh nghiệm sau:

C Vz =0,1÷0,15 (5-11)

C Sz =0 (5-12)

Theo kinh nghiệm trong tính toán người ta lấy tần suất thiết kế bốc hơi nghịch

với tần suất thiết kế dòng chảy

P Z = 100−P Y (5-13)

5.5.2 Tổn thất thấm trong kho nước

Khi xây dựng hồ chứa thì mặt tiếp xúc giữa đất và nước tăng lên làm cho tổn

thất nước trong kho cũng tăng lên Tổn thất thấm trong kho chia làm hai loại:

- Thấm qua công trình: chủ yếu thấm qua vai và đáy công trình

- Thấm trong lòng hồ

Ngoài ra thấm do rò rỉ khó xác định

Các phương pháp xác định tổn thất thấm

1 Phương pháp thủy lực: Dùng một số công thức kinh nghiệm trong thủy lực để

xác định thấm như công thức Đắccy, hoặc mô hình tương tự.v.v

2 Dùng quy phạm để xác định:

Đây là phương pháp được dùng để tính toán rộng rãi trong thực tế hiện nay xem

bảng (5-2)

Bảng 5-2: Tiêu chuẩn thấm trong kho nước

Tính theo lượng nước bình quân của kho Điều kiện

Tính theo cột nước kho

cả năm Tốt

1 - 2m

Chú ý: Tổn thất về thấm giảm dần theo thời gian, vì vùng nước ngầm hồ tăng lên

sinh ra hiện tượng hóa lầy lòng hồ

5-6 SÓNG TRONG KHO NƯỚC

5.6.1 Khái niệm chung

Dưới tác dụng của gió làm cho các phần tử nước trong vùng hồ chuyển động tạo

nên sóng và độ cao của sóng một phần quan trọng quyết định độ cao của đập

Các đặc trưng của sóng gồm có: chiều dài bước sóng (λ) và độ cao sóng (h)

được xác định bằng (m) Hai đặc trưng này phụ thuộc vào hướng gió, tốc độ gió,

chiều dài gió thổi, độ sâu trung bình, độ dốïc và mức độ gồ ghề của mái công

trình.v.v

Trong tính toán người ta chia sóng làm hai loại:

1 Sóng nước sâu: là sóng xảy ra khi h > 1/2λ, trường hợp này xem độ nhám

lòng hồ không ảnh hưởng đến kính thước sóng gọi là sóng tự do

2 Sóng nước nông: là sóng xảy ra khi h < 1/2λ

Ngoài ra người ta chia sóng ra thành

các loại nhỏ: sóng leo và sóng dâng

- Sóng leo: là hiện tượng sóng chuyển

động về phía công trình do quán tính nên

sóng có khả năng leo lên thêm một độ

cao nào đó (hl) (Xem hình 5-3)

- Sóng dâng: là hiện tượng sóng tạo

nên độ chênh lệch mực nước ở hai bờ đầu

và cuối của hồ theo chiều dài gió thổi

Hình 5-3

5.6.2 Cách xác định

1 Phương pháp xác định sóng nước sâu theo phương pháp kinh nghiệm

Anđrêanốp

5 / 4 1 / 3 (m) (5-14)

0208,

λs =0,74WD1/2 (m) (5-15)

Công thức: (5-14) và (5-15) ứng dụng tính với D = 3÷30 (km) và thích ứng với

loại sóng từ 2% đến 10%

Trong đó: W tốc độ gió (m/s)

D đà gió (km)

Bảng 5-3: Tần suất tính gió thiết kế

Hsc Lấy theo trị số bình quân của liệt Wmax dùng tính chung cho các loại

2 Phương pháp xác định sóng nước nông do Lápzốpsky

h n = βh s (m) (5-16)

λn = αλs (m) (5-17)

Trong đó : α, β xác định phụ thuộc vào tỉ số h/λ theo bảng (5-4)

Bảng 5-4 : Quan hệ giữa β, α theo tỉ số h/λ

h k

= (m) (5-18) Trong đó: km hệ số xác định như sau:

Mái công trình nhẵn km = 1,0

Mái công trình bêtông km = 0,9

Mái công trình đá tảng km = 0,3

m là độ dốc của mái đập

h và tính theo công thức tương ứng với sóng nông hoặc sâu

4 Phương pháp xác định sóng nước dâng

cosα

3

2

gh

DW k

h d = (m) (5-19) Trong đó: k hệ số phụ thuộc vào hệ số h/λ, sơ bộ lấy bằngü 6.10-3

g gia tốc trọng trường,

α góc tạo thành giữa trục hồ và hướng gió

Sau khi xác định các kích thước của sóng, thì cao trình đỉnh đập được xác định

theo công thức sau:

∇đ = ∇MNgc + h l + h d + a (m) (5-20)

Trong đó: ∇đ cao trình đỉnh đập (m)

∇MNgccao trình ứng mực nước gia cường của hồ (m)

h l chiều cao soúng leo (m)

h d chiều cao sóng dâng (m)

a là hệ số an toàn được chọn như sau:

a = 0,5m đối với công trình cấp I,

a = 0,3m đối với công trình cấp II

5.7 BỒI LẮNG TRONG KHO NƯỚC

5.7.1 Sự thay đổi của chuyển động bùn cát khi xây dựng công trình

Khi xây dựng công trình (đập dâng) thì mực nước trong kho dâng lên làm độ dốc

đường mặt nước giảm kéo theo lưu tốc dòng chảy cũng giảm theo làm thay đổi sức

mang bùn cát giảm gây nên hiện tượng bồi lắng công trình Quá trình lắng động của

bùn cát phụ thuộc vào hình dạng hồ và hàm lượng bùn cát ρ(g/cm3), (kg/m3) Hồ có

hình dạng sông thì lưu tốc dòng chảy thay đổi từ từ chế độ lắng động bùn cát rãi đều

dọc sông từ hạt lớn đến hạt nhỏ, nếu hồ có hình dạng mở rộng đột ngột thì lưu tốc

giảm xuống rất nhanh sức mang bùn cát nhỏ gây nên hiện tượng bùn cát bồi lắng

tam giác châu trước hồ

Ngoài ra bùn cát do sụt lở bờ hồ tạo phần bồi đắp lòng hồ cao lên, điều này nó

phụ thuộc vào điều kiện địa hình địa chất, độ dốc bờ, hướng gió thổi.v.v

Theo kinh nghiệm sử dụng kho nước người ta thấy rằng phần bùn cát có khả

năng lắng đọng xuống đáy kho phụ thuộc vào tỷ số giữa dung tích kho và tổng

lượng dòng chảy năm bình quân đến kho

Để đánh giá khả năng lắng động bùn cát vận chuyển đến trong hô người ta dùng

Trong đó: VKbq dung tích kho tính đến mực nước dâng bình thường (m3)

W0 lượng dòng chảy năm bình quân (m3)

Nếu β > 0,6 kho có khả năng lắng động 100% bùn cát đến,

0,15 ≤ β ≤ 0,6 kho có khảõ năng lắng động 70÷100% bùn cát đến,

β < 0,15 sự lắng động bùn cát giảm đi đáng kể

5.7.2 Tính bồi lắng trong kho nước

1 Phương pháp đơn giản:

Xác định tuổi thọ của công trình theo công thức sau:

= T năm (tuổi thọ kho) (5-22)

Ở đây: VC dung tích chết của kho,

Vbln dung tích bồi lắng hàng năm

2 Phương pháp Samốp:

Theo Samốp lượng bùn cát bồi lắng xuống kho nước trong t năm hoạt động (Vct)

bằng công thức:

V ct =V ck(1−a t) (5-23)

Trong đó: Vck dung tích kho có thể bồi lắng hoàn toàn sau đó quá trình bồi lắng

ct

V

V V V

Ω

−

b c

Ω

−

b Hbt

ck V

V 1 ( ) (5-26)

Ở đây: VHbt dung tích tính đến mực nước dâng bình thường (m3)

R lượng bùn cát năm thiết kế (kg/s)

Ω diện tích mặt cắt ngang sông trong điều kiện tự nhiên khi Q trong sông

Như vậy n xác định trong khoảng 0,3 ÷ 1

3 Phương pháp cân bằng bùn cát

Để áp dụng phương pháp này người ta viết phương trình cân bằng bùn cát cho

một đoạn sông (a÷b) bất kỳ nào đó trong khoảng thời gian ∆t

Công thức cân bằng bùn cát:

V ab = R a −R b ∆t

γ

1000 (m3) (5-27)

Ở đây: V ab (m3) thể tích lắng động bùn cát xuống đoạn ab tính ,

R , a R b(kg/s) lưu lượng bùn cát chảy vào tuyến a và chảy ra tuyến b

γ (tấn/m3) khối lượng riêng bùn cát

Áp dụng công thức (5-27) để tính bùn cát lắng xuống trong kho trong suốt thời

gian phục vụ công trình T năm ta có:

V k R o T

c 1000γ

= (m3) (5-28)

Trong đó: k hệ số xác định tỉ số bùn cát có khả năng lắng xuống lòng kho so với

toàn bộ bùn cát đến

R o lưu lượng bùn cát tính bình quân nhiều năm tính kg/s

Từ công thức (5-28) tính riêng cho từng loại bùn cát như sau:

V l k Q T

γ

ρ1000

2 0

= (m3) (5-30)

Ở đây: ρ1,ρ2 hàm lượng bùn cát lơ lửng, di đáy bình quân nhiều năm kg/m3

Q0 dòng chảy bình quân năm m3/s

T thời gian phục vụ công trình tính bằng năm

5.7.3 Chiều dài lắng động bùn cát

Chiều dài lắng động bùn cát xác định theo công thức:

bq U bq

V

h U

t L

'

= (m) (5-31) Trong đó: L là chiều dài tính từ mặt cắt khởi điểm nào đó cho đến nơi toàn bộ bùn

cát ứng với một kích thước nhất định lắng xuống hết đáy sông (m)

h là chiều sâu bình quân của đoạn sông tính toán (m)

Ubq là lưu tốc bình quân của nước ở đoạn sông đó (m/s)

t là thời gian chuyển động (s)

v’ tốc độ lắng đọng của bùn cát ứng với một kích thước nhất định trong

thời gian chảy rối (m/s)

Quan hệ giữa v’ và Ubq biểu diễn phương trình sau:

v’= aUbq + b (5 -32)

Để xác định a và b ta tiến hành phân tích các trường hợp sau:

Trong trường hợp nước không chảy Ubq= 0 ta có v’= ω (ω độ thô thủy lực) lúc

đó: b = ω

Khi v dòng nước tăng lên và đạt giới hạn uk (tốc độ phân giới) tình hình lắng

đọng chấm dứt, bùn cát ở trạng thái lơ lửng tức v’ = 0 suy ra:

v=ω − (5-33)

Theo Samốp : U k =3,83.d 3.h 6 (5-34)

Trong quá trình lắng đọng bùn cát hạt bé nhất sẽ lắng đọng sau cùng do đó cho

ta chiều dài lắng đọng dài nhất cho nên trong thực tế để tính chiều dài lắng đọng

người ta lấy hạt bùn cát đường kình nhỏ nhất để tính toán

5.8 TẦN SUẤT BẢO ĐẢM CẤP NƯỚC

5.8.1 Khái niệm

Lúc thiết kế kho nước để đảm bảo việc cấp nước cho một số ngành dùng nước

nào đó người ta không thể lường hết trước được những bất lợi có thể xảy ra trong

quá trình khai thác sau này, do đó lượng nước yêu cầu có thể bị thiếu hụt, hay nói

cách khác lượng nước dùng sẽ được bảo đảm theo các mức độ khác nhau Ta gọi đó

là mức bảo đảm cấp nước hay tần suất bảo đảm cấp nước

Tùy thuộc mức độ quan trọng dùng nước của các ngành kinh tế có khác nhau do

đó trong sử dụng nguồn nước phải xét đến vấn đề này ví dụ: 1m3 nước trong nhà

máy nhiệt điện đảm bảo cho công suất N = 150.103 Kw, trong khi đó nhà máy thủy

điện với đầu nước 30 m thì 1m3 nước chỉ đảm bảo cho công suất N = 250 Kw mà

thôi Do đó tần suất bảo đảm cấp nước của nhà máy nhiệt điện sẽ cao hơn Để có

khái niệm về vấn đề này dưới đây sẽ giới thiệu mức bảo đảm cấp nước có một số

ngành dùng nước do Bộ thủy lợi quy định trong các quy phạm thiết kế

5.8.2 Tần suất bảo đảm cấp nước

Để hiểu hết ý nghĩa của việc bảo đảm cấp nước ta xét ví dụ sau: Một nhà máy

thủy điện dùng lượng nước A với mức bảo đảm 90% có nghĩa là trong 10 năm lượng

nước A cung cấp chỉ 9 năm còn một năm thiếu nước

Tần suất bảo đảm càng cao thì công trình càng lớn và mức độ sử dụng nguồn

nước tự nhiên của lưu vực bị giảm Tầìn suất bảo đảm cấp nước chỉ cho ta biết được

số năm bình quân có khả năng thiếu nước mà thôi

Tần suất bảo đảm cấp nước trên đây hoàn toàn không cho ta một khái niệm gì

về tính chất của hiện tượng thiếu nước cả

2 Tần suất bảo đảm cấp nước của một số ngành dùng nước

Bảng 5-7 Tần suất bảo đảm cấp nước

Tính chất việc cấp nước Tần suất bảo đảm cấp nước p%

CHƯƠNG VI

TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT NĂM

6.1 KHÁI NIỆM CHUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN

6.1.1 Khái niệm chung :

Trong tính toán điều tiết dòng chảy, điều tiết năm là loại được dùng rộng rãi

nhất Các ngành dùng nước như thủy điện, tưới cho nông nghiệp, nhiệt điện v.v

đều có liên quan chặt chẽ đến việc đều tiết trong năm Song trong năm dòng chảy

thiên nhiên trong sông phân phối rất không đều theo thời gian, điều đó chứng tỏ nó

không thể nào đáp ứng nổi nhu cầu dùng nước của các ngành kinh tế khác nhau Để

giải quyết nhu cầu đó người ta dùng các biện pháp thủy lợi để điều tiết lại dòng chảy

trong năm, tức là tìm cách chứa lượng nước thừa trong mùa lũ và điều tiết lại dòng

chảy ấy vào thời kỳ thiếu nước trong mùa kiệt

Dựa vào mức độ điều tiết người ta phân điều năm ra làm 2 loại: điều tiết năm

hoàn toàn và điều tiết năm không hoàn toàn

Điều tiết năm hoàn toàn: là kho nước có đủ dung tích hiệu dụng chứa toàn bộ

lượng nước thừa để lơiü dụng hết được lượng nước đến của năm thiết kế thì gọi là

đìều tiết năm hoàn toàn Qd = qd (hình 6 -1a)

Điều tiết năm không hoàn toàn: là vì một lý do nào đó mà tổng lượng nước đến

năm thiết kế nhiều hơn lượng nước dùng hoặc do điều kiện xây dựng không cho

phép dung tích hiệu dụng kho nước không chứa hết lượng nước thừa để lơiü dụng hết

lượng nước đến của năm thiết kế thì gọi là điều tiết năm không hoàn toàn Qd > qd (