ch4_dieu_tiet_ho_ppt_3333

TRƯỜNG ĐẠI
HỌC
BÁCH&KHOA
CHÍ MINH
THỦY
NĂNG
THỦYTPỒ
ĐIỆN
KHOA
KỸ THUẬT
DỰNG
Chương
4: Điều
tiết hồXÂY
chứa
thủy điện
BỘ MƠN KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC

PGS. TS. NGUYỄN THỐNG
Email: or

Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong
PGS. TS. Nguyễn Thống

1
Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

 Giới thiệu

 Phương pháp điều tiết
đường chỉ thẳng
3

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

2

PGS. TS. Nguyễn Thống

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
hồ dịng chảy theo thời gian (giảm sự khác
biệt về lưu lượng giữa mùa nhiều nước &
mùa ít nước).
4

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

GIỚI THIỆU

THÔNG SỐ HỒ CHỨA

 Một cách tổng qt hồ càng lớn 
khả năng điều hồ dịng chảy lớn
(điều hoà ngày, tuần, tháng, năm,
nhiều năm).

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 & cơng trình tháo lũ.
Chương 6 : Cơng 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.

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA
THUỶ ĐIỆN

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

5

MNGC
MNDBT
MNTL
WHI
MNC
VBC

Z (m)

Z (m)
F=f(z)
V=g(z)

F (km2)

V (mil.m3)

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.
Whi: dung tích hửu ích hồ chứa.
VBC: dung tích chết (chứa bùn cát lắng đọng trong N năm)6

PGS. TS. Nguyễn Thống

1

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THIẾT LẬP ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH HỒ
(bản đồ tỷ lệ 1/10000  1/25000)

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA
hồ = Whi/Va (01)
hồ  hệ số dung tích hồ
Whi  dung tích hữu ích (niv. Min  niv. Max).
Va  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%

 Fi =f1(Zi)  V=f2(z).
Vi 

Fi+1

Fi  Fi 1  Fi Fi 1

Zi
3
Zi

Z

PGS. TS. Nguyễn Thống

Fi

7

8

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

HỒ ĐIỀU TIẾT
HOÀN TỒN
& KHƠNG
HỒN TỒN

KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA THUỶ ĐIỆN

Wđến=Wcấp

Q đến

Wđến> Wcấp
Giai đoạn xã tràn

Q dùng

9

PGS. TS. Nguyễn Thống

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU TIẾT NGÀY HỒ CHỨA
THUỶ ĐIỆN
W cấp nước
W
trữ nước
G/đ cấp nước
G/đ trữ nước

PGS. TS. Nguyễn Thống

10

11

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.
24Nguyễn
h/ngày-đêm.
PGS. TS.
Thống
12

2


THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập: Giả thiết một NM thuỷ điện có hồ chứa
điều tiết ngày đêm hồn tồn. u 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 Qmax của NM là 18m3/s. Giả thiết dòng
chảy đến là đều trong 24h. Tính dung tích hửu ích
cần có của hồ  hồ.
(Chú ý: Nguyên lý tính giống như tính dung tích
điều hòa trong mạng lưới cấp nước).
13

PGS. TS. Nguyễn Thống

Hướng dẫn:
Q

Wyc 1=Qmax*3*3600 m3

W1=W0+Qtb*9h

Qtb=Wyc/24h

Qmax

W3

Qtb
W0
0

W2

9h

12h

W5=W0
W4
18h 20h 24h
T
Hồ cấp nước bổ sung

Hồ trữ nước

W lũy tích trong hồ14

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

LƯU LƯỢNG & LƯU LƯỢNG CỘNG DỒN
THEO THỜI GIAN

LƯU LƯỢNG CỘNG DỒN

Qm (m3/s)

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

180

160
140
120
100
80
60
40
20
0

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

Lưu lượng
theo thời
gian Q=f(t)

t

W (t )   Qdt
t 0

1

2

3

4

5

6

7

8

T (mois)

9

10

 Với t cho trước  xác định W(t)  được gọi
là lưu lượng cộng dồn.

11 12

T (tháng)
15

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Trong thực hành:

NHẬN XÉT
- Tại các vị trí sơng chỉ có dịng 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.

t

W (t )   Qdt   Qt t
t

t 0

16

PGS. TS. Nguyễn Thống

t 0

• Với Qt được xem là hằng số trong thời
đoạn Δt gọi là bước thời gian (đơn vị  s
or h)

Qi  tg ( i )
PGS. TS. Nguyễn Thống

17

PGS. TS. Nguyễn Thống

18

3


THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

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).

W(m3)

3500
3000
2500
2000
1500
1000
500

0

Đường luỹ tích
l/lượng W(t)

[1]

α

1

2

3

4

5

6

7

70

40

25

20

20

35

40

Tháng

1

2

3

4

Q(m3/s)

60

40

25

35

19

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

10

11

12

5

6

7

8

9

10

11

12

120 170 250 400 300 200 120

80
20

PGS. TS. Nguyễn Thống

Lời giải 1 (Q0=75m3/s): Lưu lượng cộng dồn:

Chuỗi t/gian
Q=f(t)

Tháng

1

2

3

4

W (mil.m3)

181

285

350

402

5

6

454

544

Tháng

7

8

9

10

11

12

W (mil.m3)

648

804

1192

1633

2022

2333

W(mil.m3)

180
160
140
120
100
80
60
40
20
0

2500
2000
1500
1000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

500

11 12

T (mois)

0

T (mois)

1
21

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

6

7

8

9

10 11 12
22

Tháng

1

2

3

4

5

6

156

259

324

415

726

1166

Mois

7

8

9

10

11

12

W (mil.m3)

1814

2851

3629

4147

4458

4666

7

8

9

10 11

2000
1000

12

T (mois)

0
1

PGS. TS. Nguyễn Thống

6

W(mil.m3)

Qm (m3/s)

5

5

W (mil.m3)

3000

T (mois)
4

4

• Solution 2 (Q0=150m3/s): Lưu lượng cộng dồn

4000

3

3

PGS. TS. Nguyễn Thống

5000

2

2

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Lời giải 2: Chuỗi thời gian của Qm

1

9

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

• Lời giải:

450
400
350
300
250
200
150
100
50
0

8

60 150 170 150 120

[2]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Ta có: Q5=0 ; Q6 =tg(α)

Qm (m3/s)

Tháng
Q(m3/s)

23

2

PGS. TS. Nguyễn Thống

3

4

5

6

7

8

9

10

11 12
24

4


THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

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

• Solution:
Tháng

Tháng

1

2

3

4

5

6

Q(m3/s)

30

40

70

90

0

120

Tháng

7

8

9

10

11

12

Tháng

200

255

150

100

15

W (mil.m3)

1

W (mil.m3) 78

Q(m3/s) 130

25

PGS. TS. Nguyễn Thống

W(tri.m3)

2

3

4

5

4

5

6

181

363

596

596

907

8

9

10

11

12

2424

2812

3072

3110

1244 1763

26

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

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.
1

3

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Tháng

7

2

LƯU LƯỢNG
CỘNG DỒN
TRONG TỌA ĐỘ XIÊN

6

155.52 220.32 272.16 311.04 336.96 375.84

Tháng

7

W(tri.m3)

8

9

10

11

12

458.78 601.34 860.54 1171.58 1689.98 2052.86

27

PGS. TS. Nguyễn Thống

28

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

GIẢI THÍCH BẰNG ĐỒ THỊ
W

(Q0t) 
Lũy tích
giá trị TB

GIẢI THÍCH BẰNG ĐỒ THỊ
T*

W*

(Q0t)
Lưu lượng cộng
dồn W=f(t)

0
PGS. TS. Nguyễn Thống

T*

W

T

W=f(t)
0

29

PGS. TS. Nguyễn Thống

T
30

5


THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

GIẢI THÍCH BẰNG ĐỒ THỊ
Cơng thức tính W

trong toạ độ xiên:
W=(Q-Q0)t

W*

LƯU LƯỢNG CỘNG DỒN TRONG
TOẠ ĐỘ XIÊN
Cho chuỗi dịng chảy Q(m3/s) có lưu lượng
trung bình Q0. Lưu lượng cộng dồn W(t)
trong toạ độ xiên được định nghĩa bởi:
t

W (t )   (Q  Q0 )dt   Qt t  Q0 t
t

0

t 0

T*

t 0

Tổng thể tích nước vào hồ từ t=0 t
31

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

NHẬN XÉT
 W(t) có thể tăng hoặc giảm theo t.
 W(t) tăng khi Qt>Q0 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:

Dạng tổng quát của W(t):
Q=Q0
Q>Q0

Q
400

W(m3)

200

0
-200 0 1

2 3 4 5

6 7 8 9 10 11 12

-400

Qt  Q0  tg ( )

t(s)

α

32

PGS. TS. Nguyễn Thống

-600

 tg(α) >= - Q0 (vì Qt>=0).

-800
33

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

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

Q
(m3/s)

70

40

25

20

20

35

40

8

9

10

11

34

PGS. TS. Nguyễn Thống

12

60 150 170 150 120

Lời giải 1: Q0=75m3/s

tháng

1

2

3

4

5

6

W(mil.m3)

-13.0

-103.7

-233.3

-375.8

-518.4

-622.1

tháng

7

8

9

10

11

12

W(mil.m3)

-712.8

-751.7

-557.3

-311.0

-116.6

0.0
T (mois)

0
-200

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Tháng

1

2

3

4

Q
(m3/s)

60

40

25

35

5

6

7

8

9

10

11

12

120 170 250 400 300 200 120

80

-600

-800

PGS. TS. Nguyễn Thống

35

W (mil. m3)

-400

-1000

PGS. TS. Nguyễn Thống

36

6


THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

• Solution 2: Q0=150m3/s
Tháng

1

2

3

4

5

6

W(mil.m3)

-233

-518

-842

-1140

-1218

-1166

Tháng

7

8

9

10

11

12

W(mil.m3)

-907

-259

130

259

181

0

Bài tập 3: Số liệu W(t) dòng chảy trong toạ độ xiên
như sau. Biết lưu lượng trung bình dịng chảy là
80m3/s (1 tháng có 30ngày). Vẽ W(t) lên đồ thị. Xác
định lưu lượng tháng 2, 5, 10.
Tháng

1

2

3

4

5

6

W(tr.m3)

-15.0

-110.7

-245.3

-380.

-520.

-620.

Tháng

7

8

9

10

11

12

W(tr.m3)

-700.

-780.

-540.

-310.

-110.

0.0

500
0

-1000
-1500

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

T (mois)

W (mil. m3)

-500

-2000
37

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

ĐƯỜNG LUỸ TÍCH LƯU LƯỢNG & ĐƯỜNG BỔ
TRỢ TRONG TOẠ ĐỘ XIÊN
Dung tích nước có
trong hồ lúc t

Lưu lượng cộng dồn
trong TĐX W=f(t)
B

Biểu thị
hồ ở MNC

D

W(mil. m3)
A

t

0

Whi

C

Đường bổ trợ
của W=f(t)

T(mois)
Z
T0

Biểu thị hồ ở
MNDBT 39

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

B

A

tD=8th.
D

Lưu lượng
hằng số từ

tháng 3  7
Z

0
tA=1th.

C
tC=7th.
Luỹ tích lưu lượng trong TĐX W=f(t)
PGS. TS. Nguyễn Thống

tB=2th.

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
TÍCH biểu thị DUNG TÍCH NƯỚC CĨ trong hồ tại
thời điểm t tương ứng.
 Điểm nằm trên đường lũy tích  HỒ CẠN: MNC
 Điểm nằm trên đường bổ trợ  HỒ ĐẦY: MNDBT

PGS. TS. Nguyễn Thống

40

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập 4: Xét trong tọa độ xiên. Các số liệu:
A=50tr.m3; B=150tr.m3; C=-10tr.m3; D=50tr.m3. Lưu
lượng TB của chuỗi Q0=15m3/s. Tính lưu lượng TB
tháng Qi với i=1,12 (lấy 30ngày/tháng).
W(tr. m3)

38

PGS. TS. Nguyễn Thống

T(th)

Bài tập 5: Lấy số liệu bài tập trên. Vẽ
đường bổ trợ với dung tích hửu
ích Whi=80 tr. m3.
 Tính giá trị lưu lượng bởi các tia
điều tiết O1AB1CD1Z.

tZ=12th.

41

PGS. TS. Nguyễn Thống

42

7