Bài giảng Điều tiết dòng chảy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước
Bộ mơn Thủy văn và Biến đổi khí hậu

ĐIỀU TIẾT DỊNG CHẢY

Giảng viên: Nguyễn Thị Thu Nga
Email:


Khái niệm chung
Hệ thống hồ chứa:
Tập hợp các hồ trên sông và hệ thống sông tạo
thành hệ thống hồ chứa


Vai trị của HT hồ chứa






Hồ chứa có thể coi là biện pháp chính trong quy hoạch
phát triển nguồn nước mặt
Hồ chứa có thể làm thay đổi căn bản chế độ dịng chảy
sơng ngịi
Hồ chứa làm thay đổi trạng thái tự nhiên của nguồn nước
tạo điều kiện có lợi cho các hoạt động dân sinh kinh tế
vùng hạ lưu công trình.
Hiện nay, ở Việt nam đã hình thành những hệ thống hồ

chứa lớn trên hệ thống Sông Hồng, sông Đồng Nai, Sông
Sê san, đã làm thay đổi đáng kể cân bằng nước trên các lưu
vực sơng đó.


Mô tả HT hồ chứa






Hệ thống nguồn nước thường được mô tả bởi hệ
thống các sơ đồ, bao gồm hệ thống các nút và
các quá trình trao đổi nước giữa chúng.
Sự trao đổi nước giữa các nút trong hệ thống
được mơ tả bằng hệ các phương trình cân bằng
nước và phương trình động lực. Tuỳ thuộc và
tính chất của các nút và đặc điểm của bài tốn
mà sự mơ tả đó có thể khác nhau.
Các hồ chứa trong hệ thống được coi là một nút
của hệ thống, được xây dựng với mục đích làm
thay đổi q trình dịng chảy trên hệ thống sao
cho phù hợp với nhiệm vụ khai thác nguồn nước


Sơ đồ hệ thống tưới Thạch Hãn - Quảng Trị


Chú thích:

 I1, I2, I3 ... là các nút mơ tả dịng chảy đến trong
thời gian tính tốn- là q trình lưu lượng của lưu
vực tập trung nước tại nút đó.
 KG: KG1, KG2, ... là các nút nhập lưu khu giữa –
mơ tả q trình lưu lượng của lưu vực khu giữa.
 IR1, IR2, ... là các nút có u cầu cấp nước tưới.
Tại đó cần mơ tả q trình lưu lượng yêu cầu tưới.
 SH1, SH2, ... là các nút có yêu cầu cấp nước sinh
hoạt. Tại đó cần mơ tả q trình lưu lượng theo
u cầu cấp nước sinh hoạt.
 R1, R2, ... là các nút hồ chứa.
 DV1, DV2, ... là các nút đập dâng


Phân loại






Phân loại theo cấu trúc hệ thống:


HT hồ chứa song song



HT hồ chứa bậc thang



Loại hỗn hợp

Phân loại theo chức năng, nhiệm vụ thiết kế hồ
chứa


HT hồ chứa làm nhiệm vụ cấp nước



HT hồ chứa phát điện



HT hồ chứa phòng lũ



HT hồ chứa lợi dụng tổng hợp

Phân loại theo chu kỳ điều tiết


HT hồ chứa điều tiết năm



HT hồ chứa điều tiết nhiều năm



HT hồ chứa có hình thức điều tiết hỗn hợp


a) Hệ thống hồ chứa bậc thang

b) Hệ thống hồ chứa song song


Lai châu
S. Lô

S. Đà

S. Thao

Sơn la

Thác bà
TĐ Tuyên quang

Hoà bình

Yên bái
S. Gâm
Phù ninh

S. Hồng

Sơn tây
S. Đuống

Hà nội

H thng h cha có cấu trúc hỗn hợp


Th-ợng Kongtum

Pleikrông

S. Sê san

Yaly
Se san 3

Se San 3A

Se San 4

d)
H thống hồ chứa có cấu trúc hỗn hợp


Đặc điểm của bài tốn điều tiết
dịng chảy hệ thống hồ chứa


Tồn tại mối quan hệ về mặt thủy văn, thuỷ lực
và thuỷ lợi



Sự khơng đồng nhất về hình thức điều tiết



Sự không đồng nhất về tần suất bảo đảm cấp
nước và chống lũ



Đa mục tiêu trong khai thác nguồn nước


Quan hệ thủy văn


Quan hệ về dòng chảy trong điều kiện tự nhiên
quan hệ về chế độ dòng chảy và lượng dịng chảy tại
các tuyến xây dựng cơng trình hồ chứa.

 là



Quan hệ về cân bằng nước trong điều kiện đã có
cơng trình hồ chứa

hồ chứa có quan hệ với nhau về cân bằng nước nếu
như quy mơ, hình thức điều tiết, quá trình cấp nước của
hồ chứa này làm thay đổi dòng chảy đến của hồ chứa kia.

 Hai

Như vậy, chỉ có loại hồ chứa nằm trong HT hồ chứa bậc thang mới
tồn tại mối quan hệ về cân bằng nước, các loại hồ chứa song song
khơng có mối quan hệ này.


Quan hệ thủy lực









Hai hồ chứa nằm trong HT hồ chứa bậc thang được gọi là có
quan hệ về mặt thủy lực, nếu như sự thay đổi mực nước của
hồ dưới có ảnh hưởng đến sự thay đổi mực nước ở chân cơng
trình của hồ phía trên do hiện tượng nước dềnh sinh ra
Chỉ có các hồ chứa nằm trong HT hồ chứa bậc thang có
nhiệm vụ phát điện hoặc GTT mới cần xem xét mối quan hệ
thủy lực giữa chúng
Các hồ chứa có quan hệ thủy lực gọi là các hồ chứa nối tiếp
nhau

Nếu tất cả hồ chứa trên bậc thang đều có dạng nối tiếp nhau
gọi là nối tiếp hồn tồn
Nếu chỉ có một số hồ trong HT có dạng nối tiếp gọi là nối
tiếp bộ phận
Nếu hiện tượng nối tiếp duy trì trong tồn bộ thời gian của
một chu kỳ điều tiết gọi là nối tiếp thường xuyên. Ngược lại
là nối tiếp không thường xuyên


Quan hệ thủy lợi


Hai hồ chứa được gọi là có quan hệ về mặt thủy lợi nếu như
chúng có chung một nhiệm vụ cấp nước hoặc cùng thỏa mãn
một yêu cầu về nước nào đó:


Cùng nhiệm vụ phịng lũ cho hạ du



Cùng cấp nước cho một khu công nghiệp



Cùng phát điện cho một hệ thống năng lượng



V.v…

Ví dụ:
Q1(t)

Q2(t)

HC1
HC2
QKG(t)
Đ1

qA(t)
Vùng A


Tần suất đảm bảo cấp nước
Mức đảm bảo cấp nước là tần suất để cho các
yêu cầu về nước không bị phá hoại, thường
gọi là tần suất đảm bảo cấp nước
 Đặt:


là lượng nước cần cấp trong năm ;
 T là thời kỳ thiếu nước liên tục trong một năm nào
đó;
 Wc là lượng nước có thể cấp được trong thời kỳ
một năm;
 [T] là thời gian thiếu nước cho phép trong thời kỳ
1 năm;

 [Wt] là lượng nước thiếu cho phép trong một năm
nào đó
 Wq


(1). Theo lượng nước cấp được so với yêu cầu:
P1 = P (Wc  Wq)
(2). Theo thời gian thiếu nước so với thời gian
thiếu nước cho phép hàng năm:
P2 = P ( T  [T]),
(3). Theo lượng nước thiếu cho phép hàng năm:
P3 = P ( Wt  [Wt])


Tần suất đảm bảo cấp nước theo các tiêu chuẩn trên
được xác định theo hai hướng:
a. Hướng thứ nhất: Xây dựng đường tần suất với các đặc
trưng Wc, T và Wt, sau đó xác định tần suất theo các
biểu thức trên.
b. Hướng thứ hai: Tần suất đảm bảo cấp nước được tính
bằng tỷ số giữa số năm đảm bảo cấp nước theo yêu
cầu trên toàn bộ số năm vận hành:


n
P  .100(%)
N
nếu số năm có tài liệu đo đạc N không lớn

n

P
.100(%)
N 1




Số năm đảm bảo cấp nước theo yêu cầu
n được xác định theo một trong 3 cách
đánh giá trên, tức là:
tiêu chuẩn (1): n là số năm có lượng
nước cấp lớn hơn yêu cầu (Wc  Wq)
 Theo tiêu chuẩn (2): n là số năm có thời
gian thiếu nước nhỏ hơn giới hạn hạn cho
phép: (T  [T]).
 Theo tiêu chuẩn (3): n là số năm có lượng
nước thiếu nhỏ hơn giá trị cho phép
 Theo




Mức bảo đảm cấp nước được lựa chọn
tuỳ thuộc vào tính chất sử dụng nước
của ngành dùng nước.



TLTK: QCVN 04-05/2012

Phương pháp tính tốn




Theo kỹ thuật tính tốn:
 Phương

pháp lập bảng

 Phương

pháp đồ giải hoặc bán đồ giải

 Phương

pháp thử dần

Theo ngun lý tính tốn điều tiết
 Phương

pháp trình tự thời gian

 Phương

pháp thống kê

 Phương

pháp tính tốn điều tiết toàn liệt


Ngun lý tính tốn


Hợp giải hệ phương trình:


PT cân bằng nước (pt liên tục):

dV
  Q(t)  qr (t)
dt



Q(t) là tổng lưu lượng nước chảy vào hồ tại thời điểm t

 qr(t)





là tổng lưu lượng nước ra khỏi hồ tại thời điểm t

PT động lực

m

qr (t)  qb (t)  qt (t)   qi (t)
i 1

lưu lượng nước bốc hơi tại thời điểm t
 qt(t) là lưu lượng nước thấm tại thời điểm t
 qi(t) là lưu lượng nước qua các cơng trình thứ i (i=1m) tại
thời điểm t
 qb(t) là


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước
Bộ mơn Thủy văn và Biến đổi khí hậu

ĐIỀU TIẾT DỊNG CHẢY
Chương 2

Giảng viên: Nguyễn Thị Thu Nga
Email:


Tính tốn điều tiết dịng
chảy cho hệ thống hồ
chứa cấp nước


Tính ĐTDC cho hồ cấp nước độc lập