Thủy công - Chương 3 pps

HTS. Thủy công 1. Chương 3: Hồ chứa nước .
Chương 3
HỒ CHỨA NƯỚC
3.1 GIỚI THIỆU
* Dòng chảy tự nhiên:
- mang tính ngẫu nhiên, biến đổi:
. theo mùa (mùa mưa, mùa khô)
. theo năm (năm thừa nước, năm thiếu nước)
- không thực sự phù hợp với nhu cầu sử dụng về mặt thời gian:
. về mùa khô, l.lượng dòng chảy bé nhưng nhu cầu dùng nước
lớn (để tưới hay phát điện).
. về mùa mưa, l.lượng dòng chảy lớn nhưng nhu cầu tưới lại
bé.
HCN được xây dựng nhằm tích chứa và tái phân phối một dung
tích nước nào đó để đáp ứng một cách hợp lý nhu cầu dùng nước.
* Mục đích chính của các HCN:

i

Cung cấp nước để tưới (hay sinh hoạt)

ii

Cung cấp nước để phát điện

iii

Giảm lũ lụt cho vùng hạ lưu
* Mục đích phụ: nuôi trồng thủy sản, du lòch, …
* Thường một HCN được xây dựng với nhiều mục đích, gọi là hồ
chứa đa mục đích.

Ví dụ
: - HCN Dầu Tiếng

ở Tây Ninh

:

i

+

iii

-HCNTròAn

ở Đồng Nai

:

ii

+

iii

-HCNĐaNhim

ở Lâm Đồng

:


ii

+ (iii)
- HCN Hòa Bình

ở Hòa Bình

:

ii

+

iii

,…
HTS. Thủy công 1. Chương 3: Hồ chứa nước .
* Lưu ý: tổng thể tích nước của một dòng chảy trong một thời
gian dài (một hay nhiều năm) là không đổi trước và sau khi xây dựng
HCN. HCN không có khả năng làm tă ng hay giảm thể tích này mà
chỉ điều phối nó.
* Một số ưu nhược điểm của HCN đối với MT (tự nhiên và xã hội):
- Làm thay đổi sự cân bằng vốn có của MT
o
một sự cân bằng
mới sẽ được thiết lập để thích ứng với hoàn cảnh mới.
- Những sự thay đổi có thể xảy ra ở thượng lưu hồ, trong vùng
lòng hồ, ở hạ lưu hồ hay đối với toàn vùng.
Ví dụ

:
. Khí hậu của vùng có hồ chứa trở nên dòu hơn và điều hòa hơn
. Làm tăng mực nước ngầm ở hạ lưu hồ
o
thảm thực vật phong phú hơn
. Làm xuất hiện các khu dân cư mới gần hồ
. Làm mất đi một diện tích đất thổ cư, canh tác, rừng và các
nguồn tài nguyên dưới đất, các di tích lòch sử (nếu có), …… trong vùng
lòng hồ
. Gây bồi lắng bùn cát trong lòng hồ
o
làm giảm các chất dinh dưỡng cần cho cây trồng trong
dòng nước tháo về hạ lưu hồ
o
làm tăng mức độ xói lở lòng sông ở hạ lưu hồ.
. Nước trong hồ có thể bò ô nhiễm do thủy sản nuôi trong hồ,
do thực vật bò bỏ sót trong quá trình xây dựng hồ, ……
- Các dự án HCN lớn là một bài toán tổng thể về kỹ thuật, MT
và kinh tế. Cần nghiên cứu cẩn thận vì:
. tuổi thọ của các HCN tương đối dài
. ảnh hưởng của chúng đ/v hiện tại và tương lai.
HTS. Thủy công 1. Chương 3: Hồ chứa nước .
3.2 CÁC CÔNG TRÌNH CHÍNH CỦA MỘT HỒ CHỨA
* Công trình dâng nước: chắn ngang dòng sông để tích chứa nước
tạo thành HCN.
* Công trình tháo lũ: để tháo bớt lượng nước thừa trong hồ khi có
lũ nhằm bảo đảm an toàn cho công trình da âng nước.
* Công trình lấy nước: để trích một lưu lượng nước từ hồ phục vụ
cho nhu cầu ở hạ lưu (tưới, phát điện, sinh hoạt).
HTS. Thuỷy coõng 1. Chửụng 3: Ho chửựa nửụực .

HTS. Thuỷy coõng 1. Chửụng 3: Ho chửựa nửụực .
HTS. Thuỷy coõng 1. Chửụng 3: Ho chửựa nửụực .
HTS. Thuỷy coõng 1. Chửụng 3: Ho chửựa nửụực .
HTS. Thủy công 1. Chương 3: Hồ chứa nước .
HCN Hòa Bình
HCN Hòa Mỹ
HTS. Thuỷy coõng 1. Chửụng 3: Ho chửựa nửụực .
HTS. Thuỷy coõng 1. Chửụng 3: Ho chửựa nửụực .
HCN HT
HCN ẹM
HTS. Thuỷy coõng 1. Chửụng 3: Ho chửựa nửụực .
HTS. Thủy công 1. Chương 3: Hồ chứa nước .
HCN Hàm Thuận
CTTL Hồ Hàm Thuận
HTS. Thuỷy coõng 1. Chửụng 3: Ho chửựa nửụực .
HTS. Thuỷy coõng 1. Chửụng 3: Ho chửựa nửụực .
HTS. Thuỷy coõng 1. Chửụng 3: Ho chửựa nửụực .
HCN Itaipu
HTS. Thuỷy coõng 1. Chửụng 3: Ho chửựa nửụực .
HCN Monteynard
HTS. Thủy công 1. Chương 3: Hồ chứa nước .
3.3 CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA HỒ CHỨA NƯỚC
3.3.1 Các đường cong đ ặc trưng
a. Đường cong F = f(z)
F(km
2
hay ha): diện tích mặt thoáng của hồ ứng với cao độ z (m).
F được đo theo các đ ường đồng cao độ trên bản đồ đòa hình (nhờ
máy đo diện tích).
b. Đường cong V =g


z

V

thường theo 10
6
m
3

: dung tích nước chư ùa trong hồ ứng với
cao độ z (m).
V =
1
,1
1
N
ii
i
V



'
¦
- N: số đường đồng cao độ
-
'
V
i,i+1

: thể tích giữa hai đường đồng cao độ liên tiếp i và i +1.
,1 1 1 ,1
1
.
3
ii
ii i i ii
VFFFFz

§·
¨¸
©¹
'#   '

thể tích hình chóp cụt

hay:


,1 1 ,1
1
.
2
i
ii i ii
VFFz

'#'
Lưu ý: Các đường cong F(z) và V(z) có thể được cho dưới dạng
các biểu thức giải tích.

i
i-1
i+1
HTS. Thủy công 1. Chương 3: Hồ chứa nước .
Các đường cong đặc trưng của HCN
Ví dụ 3.1 (xem cuối chương)
z
i
F
V
z
F
i
V
i
HTS. Thủy công 1. Chương 3: Hồ chứa nước .
Máy đo diện tích (Planimeter)
Loại cơ học (Mechanical Planimeter)
Loại điện tử (Electronic Planimeter)
HTS. Thuỷy coõng 1. Chửụng 3: Ho chửựa nửụực .
HTS. Thủy công 1. Chương 3: Hồ chứa nước .
3.3.2 Các loại mực nước (MN) và dung tích (DT) hồ
a. MN chết (MNC) :
* Là MN min trong HCN trong đ.kiện vận hành bình thường.
Dưới MN này, HCN không được phép hoạt động nữa.
* DT hồ ứng với MNC được gọi là DT chết V
c
.
b. MN dâng bình thường (MNDBT):
* Là MN được giữ tối đa trong đ.kiện vận hành bình thường.

* Khi hồ hoạt động , MN hồ thay đổi giữa MNC và MNDBT.
DT hồ giữa hai MN này được gọi là DT hữu ích V
hi
.
* DT tổng cộng V
tc
= V
hi
+ V
c
c. MN lũ thiết kế (MNLTK) & MN lũ kiểm tra (MNLKT)
* MNLTK: MN cao nhất trong hồ trong trường hợp xuất hiện
lũ với tần suất thiết kế (phụ thuộc cấp CT).
* MNLKT: MN cao nhất trong hồ trong trường hợp xuất hiện
lũ với tần suất kiểm tra (phụ thuộc cấp CT).
* DT hồ giữa MNDBT và MNLTK (KT) được gọi là DT gia
cường thiết kế (kiểm tra) V
gc,tk (kt)
d.MN phòng lũ (MNPL):
* Là MN phải hạ xuống trong hồ trước khi tiếp nhậ n một con
lũ lớn được dự báo sắp xảy ra.
* DT hồ giữa MNPL và MNLTK được gọi là DT phòng lũ V
pl
.
HTS. Thủy công 1. Chương 3: Hồ chứa nước .
Các loại MN và DT hồ
MNLKT
MNLTK
MNDBT
MNPL

MNC
Đáy sông
V
c
V
hi
V
tc
Đập
V
pl
V
gc,tk
V
gc,kt
HTS. Thủy công 1. Chương 3: Hồ chứa nước .
3.4 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH MNC
* MNC được xác đònh theo các đ.kiện:
- Bảo đ ảm MN tối thiểu để tưới tự chảy ở hạ lưu, để phát
điện, để giao thông thủy trong lòng hồ, …
- Bảo đảm sự bồi lắng của bu øn cát trong hồ sau thời gian sử
dụng hồ (tuổi thọ của hồ).
Ví dụ 3.2(x em cuối chương)
3.5 TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT HỒ
* Mục đích tính: xác đònh MNDBT và DT hữu ích của hồ nhằm
bảo đảm hồ cung cấp đủ nước cho nhu cầu sử dụng.
* Nguyên tắc tính:dựa vào PT cân bằng nước
DT đến - DT dùng = Sự biến thiên DT hồ
Q
s

.dt - Q
d
.dt = dV

dạng vi phân

hay Q
s
.
'
t- Q
d
.
'
t=
'
V

dạng sai phân

- Trong thời đoạn
'
t, - nếu
'
V > 0: hồ tích nước
- nếu
'
V < 0: hồ tháo nước
- L.lượng dùng Q
d

= l.lượng thực dùng Q
dt
+ l.lượng do thấm Q
th
+ l.lượng do bốc hơi Q
bh
* Dữ liệu cần:
- L.lượng đến theo thời gian: Q
s

t

(theo TS tính toán)
- L.lượng thực dùng theo thời gian: Q
dt

t

- Các l.lượng do thấm và bốc hơi: Q
th

t

và Q
bh

t

- Các đường cong đặc trưng: F = f


z

và V =g

z

-DTchết: V
c
* Phương pháp tính: lập bảng
HTS. Thủy công 1. Chương 3: Hồ chứa nước .
3.5.1 Phương pháp lập bảng đơn giản (bỏ qua lúc đầu các l.lư ợng do
thấm và bốc hơi) thường được dùng trong tính toán sơ bộ hay đối với
các hồ nhỏ.
Ví dụ 3.3 (xem cuối chương)
HTS. Thủy công 1. Chương 3: Hồ chứa nước .
3.5.1 Phương pháp lập bảng đầy đủ (có kể đến tổn thất do thấm và
bốc hơi trong quá trình điều tiết hồ) thường được dùng trong tính
toán điều tiết các hồ vừa và lớn.
* Về tổn thất nước trong hồ
x
Tổn thất do bốc hơi (chênh lệch giữa bốc hơi mặt nước và bốc hơi lưu
vực,
'
Z=Z
mn
–Z
lv
): dựa vào tài liệu khí tượng thủy văn của lưu vực.
x
Tổn thất do thấm (dưới lòng hồ, qua đập đất, dưới công trình bê tông):

#
1,0
y
1,5% DT bình quân của hồ trong từng thời đoạn
'
t (ki nh nghiệm của
Patanov).
*VềvậnhànhHCN
x Phương án chứa sớm: từ lúc bắt đầu điều tiết, hồ đã trữ lượng nước
thừa vào trong hồ và tiếp tục cho đến khi hồ tích nước đến MNDBT.
- Ưu điểm: việc tích nước đầy hồ được đảm bảo chắc hơn
- Nhược điểm: đất đai ven hồ sớm bò ngập, có khó khăn cho việc đảm
bảo an toàn cho đập, công tác phòng lụt của hồ chứa…
x Phương án chứa muộn: đầu mùa thiếu nước mới bắt đầu tích nước trong
hồ, các tháng trước thừa nước nhưng không cần chứa vào hồ n ên thừa bao
nhiêu xả bấy nhiêu.
- Ưu điểm: có lợi hơn về mặt an toàn cho thân đập, phòng lũ cho hồ và
hạ lưu…, bùn cát bồi lắng trong hồ ít hơn.
- Nhược điểm: nếu không có dự báo thì hồ chứa khó đảm bảo chứa
đầy.
Ví dụ 3.4 (xem cuối chương)