Quản lý công trình hệ thống thủy lợi

ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi

GVHD: Trịnh Kim Sinh

Đồ án môn học
Quản lý công trình hệ thống thủy lợi
A . Đề bài
I. Các tài liệu cho trước
1. Bảng 1: điện tích tưới của hệ thống
kênh
Số
đề
B

1380

•

1600

1800

1700

1500

1600

1450

550

1750

1250

1420

Sơ đồ hệ thống tưới

§Ëp

D

E

F

B
C

N2-4

G
N2-1

H

N2-6

N1-5

N1-4

N2-2

N1-3

N1-1

A

N1-2

S«ng C

BiÓn

I

N2-3
N2-5

2.

Bảng 2: chiều dài các đoạn kênh (km)

Đoạn
AB
BC
CD

DE
EF
GH
HI
2.2
20
15
10
10
15
10
15
3. Bảng 3: quan hệ giữa hệ số sử dụng nước của các đường kênh cấp 3 (ứng với hệ
số tưới thiết kế) và diện tích tưới ω
ω (ha)
η

4100
0.82

1700
0.83

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

1360
0.84

1

600
0.85

250
0.86

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi
4.
5.

GVHD: Trịnh Kim Sinh

Đất ngấm trung bình, hệ số ngấm m = 0,4
Bảng 4: hệ số tưới của năm kế hoạch dùng nước
Thời gian

TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12

Từ

Đến

25/12
12/1
18/1
29/1
7/3
10/4
25/4
12/5
30/5
10/7
21/7
7/9

11/1
17/1
23/1
22/2
21/3
18/4
4/5
23/5
15/6
17/7

29/7
21/9

Số đề
Số
ngày
18
6
6
25
15
9
10
12
16
8
9
15

a
0.70
0.70
0.65
0.80
0.65
0.65
0.60
0.55
0.65
0.60

0.65
0.65

6. Bảng 5: đường quá trình nước đến sông C tại thượng lưu đập
Bảng 5.2:
Tháng
Q(m3/s)
Thượng
tuần
Trung
tuần
Hạ tuần

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

8,0

9,5

7,5

12,9

10,8

40,0

60,5

50,0

32,5

22,5

15,5

9,0

8,2

9,2

7,5

12,5

10,0

45,6

65

46,5

32,7

20,6

15,2

9,0

9,0

9,7

6,5

12,9

9,6

45,7

65,5

45

25

25

12

8,5

7. Loại và kích thước công trình đầu mối
a. Bảng 6: đập kiểu Ô- phi- xê- rốp
TT Chiều
Chiều
Chiều
Cao
dài đập
rộng
cao đập
trình
Bđ (m)

chân
(m)
chân
đập
đập
6.2
115
4.8
5.5
11.0
b.

Đỉnh
rộng

Hệ số lưu
lượng
thiết kế

Cột nước
tràn thiết
kế HTK (m)

2.0

0.49

1.6

Cống lấy nước: 5 cửa

Kích thước mỗi cửa:
- Phần vòm : φ1,32 m; - Rộng: bc = 1,32 m
- Chiều dài cống
: L = 10m ; - Cửa cao
: 1,65 m;

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

2

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi

GVHD: Trịnh Kim Sinh

- Cao trình đáy cống : 13,6 m;
Bảng 7: mặt cắt kênh chính sau cống lấy nước
TT
b
m
n
7.1
7.5
1.5
0.014

i
0.0002

- Cao trình đáy kênh bằng cao trình đáy cống.

5,26

16,35

11,09

1,32
4,5

c.

Vào thời kỳ thứ 8 của tháng thứ 5 xảy ra một trận mưa kéo dài với tổng lượng P =
24mm ngoài kế hoạch dung nước.
II. Yêu cầu
1. Tính và vẽ đường quá trình lưu lượng đến ở đầu hệ thống ứng với năm có P =
75%.
2. Tính toán và vẽ đường quá trình yêu cầu nước ở đầu hê thống ứng với năm có P
= 75%.
3. Vẽ biểu đồ phối hợp nguồn nước và xác định tình trạng thừa thiếu nước.
4. Tính và điều chỉnh các kế hoạch dung nước ứng với thời kỳ lưu lượng thiếu so
với kế hoạch 5% QKH < ∆ Q ≤ 25% QKH.
( hiệu chỉnh một trường hợp đến kênh câp III, tính cho thời kỳ q ≠ qtk)
5. Phân tổ tưới luân phiên và tính thời gian tưới cho các tổ với trường hợp ∆Q >
25% QKH ( tính cho thời kỳ q ≠ qtk).
6. Tính toán hiệu chỉnh lại kế hoạch dùng nước ứng với thời kỳ mưa ( hiệu chỉnh
đến kênh cấp III).
B. Tính toán

I. Tính và vẽ đường quá trình lưu lượng đến ở đầu hệ thống.

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

3

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi

GVHD: Trịnh Kim Sinh

1) Tính lưu lượng cần lấy đầu hệ thống
Từ bảng 4: ta chọn được
+ qtk = 0.8(l/s.ha) có tính chất đại diện, giá trị tương đối lớn và có thời gian kéo dài là 25 ngày.
+ qmax = 0.8 (l/s.ha)
+ qmin = 0.55( l/s.ha)
Vẽ giản đồ hệ số tưới:

a)Trình tự tính toán
 Tính toán lưu lượng ở đầu kênh cấp 3.
q *ωi
C3
Q BR = tk i
(m3/s)
η C3
Qnet = q tk * ω i
(m3/s)
Trong đó:

ω i : diện tích tưới của kênh cấp 3 lấy bảng 1.
qtk : đã xác đinh ở trên.
η Ci 3 : căn cứ vào quan hệ lập ở bảng 3 → vẽ đồ thị → có ω i tra ra η i

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

4

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi

GVHD: Trịnh Kim Sinh

Bảng 1: Kết quả tính toán lưu lượng đầu kênh cấp 2
Kênh

N1-1

N1-2

N1-3

N1-4

N1-5

N2-1

N2-2

N2-3

N2-4

N2-5

N2-6

ω

1380

1600

1800

1700

1500

1600

1450

550

1750

1250

1420

0.839
3

0.832 0.829
9
6

0.830

0.835
9

0.829
8

0.841
4

0.836

1104
1315

1280
1537

1360
1639

1200
1436

1400
1687

1000
1188

1136
1355

η tk
Qnet
Qbr

1440
1736

0.8329 0.8374 0.8514
1280
1537

1160
1385

440

517

 Tính lưu lượng cho các đoạn kênh cấp 1 và kênh chính
Áp dụng công thức tính toán cho các đoạn kênh.
Qbr = Qnet + Qtt
Qtt = S*L = f(Q,m) là lưu lượng tổn thất trên đoạn kênh.
= 10*A*L* Qnet1-m
Trong đó: m- hệ số ngấm của đất = 0.4
S – tổn thất trên một đơn vị chiều dài ( l/s/km)
L – chiều dài kênh (km)
Bảng 2: Kết quả tính toán lưu lượng lấy vào đầu kênh nhánh cấp 1 và kênh chính.
Đoạn
EF
DE
CD
BC
HI
GH
GB
AB
kênh
L(km)
15
10
10
15
15
10
0
20

Qnet(l/s) 1436
3428
5562
8946
2544
5247
8682
18690

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

5

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi
S(l/s/km)
Qtt(l/s)
Qbr(l/s)
η

23.6
354
1790
0.802

39.8
398
3826

0.896

53.2
532
6094
0.913

GVHD: Trịnh Kim Sinh

70.8
1061
10007
0.894

33.3
499
3043
0.836

51.4
514
5760
0.911

69.5
0
8682
1.0

110.1

2202
20891
0.895

Ta có:
- Lưu lượng đầu kênh nhánh N1:
QnetN1 = QbrCD + QbrN1-2 + QbrN1-1 = 8946(l/s)
QttN1 = 10*A*LBC* QnetN1 (1-m) = 1061 (l/s)
QbrN1 = QnetN1 + QttN1 = 10007(l/s)
- Lưu lượng đầu kênh nhánh N2:
QnetN2 = QbrHG + QbrN2-1+ QbrN2-2 = 5760+1537+1385 = 8682(l/s)
QttN2 = 0(l/s)
QbrN2 = QnetN2 + QttN2 = 8682(l/s)
- Lưu lượng kênh chính:
QB = QbrN1 + QbrN2 = 10000+ 8689 = 18689(l/s)
QttAB = 10*A*LAB*QB1-m = 2202(l/s)
QA = QB + QttAB = 20890(l/s)
•
Hệ số sử dụng nước cho kênh nhánh, kênh chính và toàn bộ hệ thống được tính
như sau:
N1
qTK * Ω KN 1 Q NET
8939
=
=
= 0.8939
+
N1
Q BR
Qbrn1 10000

N2
qTK * Ω KN 1 Q NET
8689
TK
η
=
=
=
=1
+ KN 2
N2
N2
8689
Q BR
Q BR
qTK * Ω HT Q B 18689
TK
=
=
= 0.895
+ η HT =
QA
Q A 20890
TK
η KN
1 =

2. Tính quá trình lưu lượng yêu cầu tại đầu hệ thống.
Áp dụng công thức:
q * ωHT

i
QYC
= i
m = 0.4
ηα
αm

q

Trong đó : η α = 1
α= i
m

+ α −1
qTK
TK
η HT
Với: η HT - hệ số sử dụng nước của hệ thống ứng với qTK.
η α - hệ số sử dụng nước của hệ thống ứng với qi ≠ qTK
qi - hệ số tưới ứng với các thời đoạn thứ i
Bảng 3: Kết quả tính toán quá trình lưu lượng yêu cầu tại đầu hệ thống.
TT
Từ

Thời gian
Đến

qi
Số

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

α

6

qi
qTK

ηα

QYCi

Ghi
chú

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12

25/12
12/1
18/1
29/1
7/3
10/4
25/4
12/5
30/5
10/7
21/7
7/9

11/1
17/1
23/1
22/2
21/3
18/4
4/5
23/5
15/6
17/7
29/7
21/9

ngày

18
6
6
25
15
9
10
12
16
8
9
15

0.70
0.70
0.65
0.80
0.65
0.65
0.60
0.55
0.65
0.60
0.65
0.65

GVHD: Trịnh Kim Sinh
0.875
0.875
0.8125

1
0.8125
0.8125
0.75
0.6875
0.8125
0.75
0.8125
0.8125

0.890
0.890
0.887
0.895
0.887
0.887
0.884
0.880
0.887
0.884
0.887
0.887

12586
12586
11726
14302
11726
11726
10864

9999
11726
10864
11726
11726


Nhận xét: Qyc < QHT tk : lưu lượng yêu cầu tại đầu hệ thống trong từng thời đoạn luôn
nhỏ hơn lưu lượng hệ thống thiết kế.
III. Tính và vẽ đường quá trình lưu lượng có thể lấy vào đầu hệ thống
Do công trình đầu mối ở hệ thống là cống tự chảy kết hợp với đập dâng nước. Để vẽ
biểu đồ phối hợp ta sử dụng hệ trục tọa độ 4 góc. Trong đó:
+ Góc phần tư thứ nhất thể hiện quan hệ (Qyc – t)
+ Góc phần tư thứ 2 thể hiện quan hệ (QC – hk)
+ Góc phần tư thứ 3 thể hiệ quan hệ (QC - QS)
Để tính toán phối hợp nguồn nước ta phải xác định quan hệ (Q C - QS). Mặt khác để xác
định được quan hệ trên cần phải xác định quan hệ (QC – HTC) và (QTR – HTC)
1)Xét quan hệ QC - HTC

a. Thành lập quan hệ QK - hk
Coi dòng chảy trong kênh là dòng đều. Tính độ sâu nước hki ứng với các cấp lưu lượng
Qi của kênh theo mặt cắt lợi nhất về thủy lực của Agơrôtskin. Với các tài liệu sau:
+ hc = 1.65+ 1.32/2 = 2.31m
+ Qki = Qgt
+ Bề tộng kênh b = 7.5 m.
+ Hệ số mái m = 1.5.
+ Hệ số nhám n = 0.014.
+ Độ dốc đáy kênh i = 0.0002. Ta tiến hành tính toán thủy lực để xác định trạng thái
chảy qua cống.

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

7

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi

Chảy tự do và chảy ngập không áp
h k < hc
f ( Rln ) =

4m0 * i
Qtk

;

GVHD: Trịnh Kim Sinh

Chảy ngập có áp h k > hc

m0 = 2 1 + m 2 − m = 2 1 + 1.5 2 − 1.5 = 2.11

Từ Qkigt → f(Rln) tra bảng 8.1(bảng tính thủy lực) được Rlni →
→

b
tra bảng 8.3(BTTL)
Rln

h
h
→ hki = i * Rlni
i
Rln
Rln

Bảng 4: Kết quả quan hệ Qk - hk
Qki(m3/s)
2
4
6
8
10
12
14
16
18

20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44

f(Rln)
0.0597
0.0298
0.0199
0.0149
0.0119
0.0099
0.0085
0.0075
0.0066
0.0060
0.0054
0.0050
0.0046
0.0043
0.004

0.0037
0.0035
0.0033
0.0031
0.0030
0.0028
0.0027

Rln(m)
0.5743
0.749
0.875
0.9775
1.06
1.1422
1.1208
1.268
1.3346
1.3843
1.4411
1.48
1.5229
1.5736
1.6177
1.6679
1.7038
1.7423
1.7848
1.8071
1.8553

1.8816

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

b/Rln
13.06
10.01
8.57
7.67
7.08
6.57
6.21
5.91
5.62
5.42
5.20
5.07
4.92
4.77
4.64
4.50
4.40
4.30
4.20
4.15
4.04
3.99

hk/Rln
0.7667

0.8942
0.974
1.0341
1.0796
1.1231
1.1554
1.1851
1.215
1.2366
1.2615
1.2765
1.2953
1.32
1.3354
1.3486
1.362
1.3768
1.3848
1.3886
1.4131
1.4206

8

hk
0.44
0.67
0.85
1.01
1.14

1.28
1.40
1.50
1.62
1.71
1.82
1.89
1.97
2.08
2.16
2.25
2.32
2.40
2.47
2.51
2.62
2.67

Ghi chú

hk > hc là
chảy ngập
có áp

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi
46
48

50

0.0026
0.0025
0.0024

1.9088
1.9382
1.9688

GVHD: Trịnh Kim Sinh

3.93
3.87
3.81

1.4298
1.4393
1.4490

2.73
2.79
2.85

b.Thành lập quan hệ QC – HTC
Tùy theo trạng thái chảy qua cống lấy nước mà ta có cá công thức tính toán sau:
•
Khi HTC < hc , hk ≤ hc là dòng chảy không áp
 h 

h 

k
n
+ Nếu 
≤
 = 0.75 ÷ 0.85 thì là trạng thái chảy tự do.
H
H
 TC   0  pg
3/ 2
Ta có: Q = m * ∑ bc * 2 g * H TC
Trong đó : m – hệ số lưu lượng, tra bản 14- 3 với trường hợp cửa vào tương đối thuận
ta có: m = 0.35
∑ bc = 1.32*5 = 6.6 m
Giả thiết cống chảy tự do, kiểm tra xem có thỏa mãn điều kiện được thể hiện tại bảng
5:

Bảng 5:
QC (m3/s)
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20

22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42

hk (m)
0.44
0.67
0.85
1.01
1.14
1.28
1.40
1.50
1.62
1.71
1.82
1.89
1.97
2.08
2.16
2.25
2.32

2.40
2.47
2.51
2.62

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

HTC (m)
0.337
0.535
0.701
0.849
0.985
1.112
1.232
1.347
1.457
1.563
1.666
1.765
1.862
1.956
2.049
2.319
2.227
2.313
2.398
2.482
2.564

hk/HTC
1.306
1.253
1.213
1.190
1.158
1.151
1.136
1.113
1.112
1.094
1.093
1.071
1.058
1.063
1.054
1.052
1.042
1.037
1.030
1.011
1.022

9

Ghi chú

> 0.75- 0.85

Lớp: 50NQ

ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi

GVHD: Trịnh Kim Sinh

44
2.67
2.644
1.010
46
2.73
2.724
1.002
48
2.79
2.802
0.996
50
2.85
2.880
0.990
Vậy giả thiết cống chảy tự do là không hợp lý. Nên giả thiết lại với trang thái
chảy của cống là cống chảy ngập không áp:
+ Điều kiện

hk
> 0.75 ÷ 0.85 thì là trạng thái chảy ngập không áp
H TC

Q = ϕ n * ∑ bc * hk * 2 g ( H TC − hk ) = ϕ c * ∑ bc * hk * 2 g * Z

Trong đó: ϕ n - tra bảng thủy lực : 0.93
HTC = hk + Z
Kết quả kiểm tra trạng thái chảy ngập không áp thể hiện bảng 6:
Bảng 6:
QC(m3/s)
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46

48
50

hk(m)
0.44
0.67
0.85
1.01
1.14
1.28
1.40
1.50
1.62
1.71
1.82
1.89
1.97
2.08
2.16
2.25
2.32
2.40
2.47
2.51
2.62
2.67
2.73
2.79
2.85

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

Z(m)
0.028
0.048
0.067
0.085
0.104
0.119
0.135
0.154
0.167
0.185
0.198
0.218
0.236
0.245
0.261
0.274
0.291
0.304
0.320
0.344
0.348
0.367
0.384
0.400
0.416

HTC(m)

0.468
0.718
0.917
1.095
1.244
1.399
1.535
1.654
1.787
1.895
2.018
2.108
2.206
2.325
2.421
2.524
2.611
2.704
2.790
2.854
2.968
3.307
3.114
3.190
3.266

10

hk/HTC
0.94

0.933
0.927
0.922
0.916
0.915
0.912
0.907
0.907
0.902
0.902
0.897
0.893
0.895
0.892
0.892
0.889
0.887
0.885
0.880
0.883
0.879
0.877
0.874
0.873

Ghi chú

hk/HTC
>0.75–
0.85,

nhưng
HTC > hC
nên không
thỏa mãn

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi

GVHD: Trịnh Kim Sinh

Trường hợp giả thiết trên cũng không thỏa mãn
Nên ta tiếp tục giả thiết trạng thái chảy của cống là trạng thái chảy ngập có áp
•
Khi HTC > hc , hk > hc dòng chảy ngập có áp
QC = ϕ c * ω c * 2 g * Z
Trong đó: ω c - diện tích mặt cắt ngang cống
ω c = [1.65*1.32+ (3.14*1.322)/8]*5 = 14.31 m2
ϕc =

1
1 + ∑ξc +

Trong đó:

∑ξ

C

2 g * LC
C 2 * RC
= ξ Vao + ξ Ra = ξ Vao

 ω
+ 1 − c
 ωk





2

Do chảy có áp nên coi ω c là đầy cống
ωc
Từ RC =
với chu vi ướt là:
χC
χ C = [3.14*1.32+(1.65+1.32)*2]*5 = 50.42 m
→ RC = 14.31/50.42= 0.284 tra thủy lực phụ lục 8 – 2, với n = 0.014, ta được C R =
32.898
Và ω k = ( bk + m k * hk ) * hk với mk = 0.49 là hệ số lưu lượng thiết kế
Kết quả kiểm tra trạng thái chảy ở bảng 7:
Bảng 7:
ω k (m2) ω c / ω k
ϕc
Z(m) HTC(m)
25.47
0.562 0.810 0.44

2.76
26.64
0.537 0.804 0.50
2.90
27.68
0.517 0.799 0.56
3.03
28.28
0.506 0.797 0.63
3.14
29.95
0.478 0.790 0.70
3.32
30.72
0.466 0.786 0.78
3.45
31.65
0.452 0.783 0.86
3.59
32.60
0.439 0.779 0.94
3.73
33.56
0.426 0.776 1.03
3.88
Vậy trạng thái ta giả thiết là đúng
- Tổng hợp các trường hợp trên ta có quan hệ của QC - HTC
Bảng 8:
STT
QC (m3/s)

hk(m)
1
2
0.44
2
4
0.67
3
6
0.85
4
8
1.01

QC(m3/s)
34
36
38
40
42
44
46
48
50

hk(m)
2.32
2.40
2.47
2.51

2.62
2.67
2.73
2.79
2.85

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

11

hc
2.31
2.31
2.31
2.31
2.31
2.31
2.31
2.31
2.31

So sánh

HTC> hC
Hk > h C

HTC(m)
0.468
0.718
0.917

1.095

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
2
22
23
24
25

GVHD: Trịnh Kim Sinh

10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50

1.14
1.28
1.40
1.50
1.62
1.71
1.82
1.89

1.97
2.08
2.16
2.25
2.32
2.40
2.47
2.51
2.62
2.67
2.73
2.79
2.85

1.244
1.399
1.535
1.654
1.787
1.895
2.018
2.108
2.206
2.325
2.421
2.524
2.76
2.90
3.03
3.14

3.32
3.45
3.59
3.73
3.88

- Biểu đồ qua hệ QC - HTC

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

12

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi

GVHD: Trịnh Kim Sinh

c) Thành lập quan hệ QC ~ HTC
3/ 2
Công thức tính lưu lượng QTR = m.bd . 2.g .H TR
Trong đó : m – hệ số lưu lượng của đập tràn
bd – chiều dài đập = 115m
+ Nếu 0.8 ≤

H TR
H gt
≤ 1 ⇒ m = 0.49(0.88 + 0.12 * TR )
H TK

H TK

gt
H TR
> 1 ⇒ m = mtc
H TK
gt

H TR
H gt
≤ 0.8 ⇒ m = 0.49 0.785 + 0.25 * TR
H TK
H TK







H TR
→ m → QTR
H TK
Mặt khác : HTC = HTR + (HĐ - ∇ đc − ∇ cđ ) = HTR+ 5.5 - (13.6 - 11) = HTR +2.9

Ta giả thiết H TR →

Bảng 9: Quan hệ QTR ~ HTC
HTRgt (m)
0.1

0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5

HTRgt/HTK
0.0625
0.125
0.1875
0.25
0.3125
0.375
0.4375
0.5
0.5625
0.625
0.6875
0.75
0.8125
0.875

0.9375

m
0.329
0.400
0.408
0.415
0.423
0.431
0.438
0.446
0.454
0.461
0.469
0.477
0.479
0.483
0.486

QTR(m3/s)
6.32
18.22
34.12
53.51
76.17
101.94
130.74
162.52
197.26
234.94

275.54
319.08
361.64
407.26
455.10

HTC(m)
3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
4.0
4.1
4.2
4.3
4.4

Biểu đồ quan hệ QTR ~ HTC

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

13

Lớp: 50NQ

ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi

GVHD: Trịnh Kim Sinh

2) Thành lập quan hệ QS ~ QC
Giả thiết HTC, từ các đường quan hệ của Q C ~ HTC và QTR ~ HTC ta tính được các giá trị
QC và QTR tương ứng. Từ đó xác định được QS = QC + QTR. Kết quả thể hiện tại bảng
10:
Bảng 10:
HTCgt (m)
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
2.75
3.0
3.25
3.5
3.75

QC (m3/s)
2.256
6.9326
13.485
21.707
31.534
33.915

37.538
41.222
44.714
48.267

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

QTR (m3/s)
0
0
0
0
0
0
6.32
43.82
101.94
179.89

14

QS(m3/s)
2.256
6.9326
13.485
21.707
31.534
33.915
43.858
85.042

146.654
228.157

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi

GVHD: Trịnh Kim Sinh

HTC

QTR~HTC
QTR

QC~HTC

QC

Quan hệ Qs ~ Qc
IV. Kết quả tính toán phối hợp nguồn nước
Dùng phương pháp đồ thị 4 góc để vẽ các đồ thị quan hệ tương ứng ( Q yc ~ t), (Qs ~ t),
(Qc ~ Qs), (Qk ~ Qc), (Qkn ~ t). Từ biểu đồ ta có thể xác định đường quá trình lưu lượng
lấy vào đầu hệ thống và biết được các thời kỳ thừa thiếu nước của hệ thống ứng với
năm tính toán

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

15

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi

GVHD: Trịnh Kim Sinh

Qk

Qyc~ t
t

Qc

Qs
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
4

15
16
17

Thời gian
Từ
Đến
1/1
10/1
11/1
12/1
17/1
18/1
20/1
21/1
23/1
29/1
31/1
1/2
10/2
11/2
20/2
21/2
22/2
7/3
10/3
11/3
20/3
21/3
10/4

11/4
18/4
25/4
30/4
1/5
4/5
12/5
20/5

Bảng 11:
Số
Qyc(m3/s)
ngày
10
12.586
1
12.586
6
12.586
3
11.726
3
11.726
3
14.302
10
14.302
10
14.302
2

14.302
4
11.726
10
11.726
1
11.726
1
11.726
8
11.726
6
10.864
4
10.864
9
9.999

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

∆Q (m3/s)

Qkn(m3/s)
8.0
8.2
8.2
8.2
9.0
9.0
9.5

9.2
9.7
7.5
7.5
6.5
12.9
12.5
12.9
10.8
10.0

+

4.586
4.386
4.386
3.526
2.726
5.302
4.802
5.102
4.602
4.226
4.226
5.226

1.174
0.774
2.036

%
+

10.01
6.6
18.74
0.064

0.001

16

36.44
36.44
36.44
30.07
23.25
37.07
33.58
35.67
32.18
36.04
36.04
44.57

0.59
0.01

Lớp: 50NQ

ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28

21/5
23/5
30/5
31/5
1/6
10/6
11/6
15/6
10/7
11/7
17/7
21/7
29/7
7/9
10/9
11/9

20/9
21/9
25/12 31/12
Trong đó: ∆Q =

3
2
10
5
1
7
9
4
10
1
7

9.999
11.726
11.726
11.726
10.864
10.864
11.726
11.726
11.726
11.726
12.586

Qkn − Q yc

Q yc

9.6
9.6
20.70
20.67
21.4
21.75
21.77
20.42
20.43
19.45
8.5

GVHD: Trịnh Kim Sinh
0.399
2.126
9.274
8.944
10.536
10.886
10.044
8.694
8.704
7.724

4.0
18.13
79.09
76.27

97
100.2
85.66
74.14
74.23
65.87

4.086

32.46

* 100%

Nhận xét:
- Trong các thời kỳ cần nước:
+ Có 15 thời kỳ thiếu nước xảy ra từ tháng 1 đến tháng 3 và tháng 5
+ Có 12 thời kỳ thừa nước xảy ra vào tháng 4 và từ tháng 6 đến hết tháng 9
+ Thời kỳ thiếu nước nhiều nhất là giai đoạn hạ tuần tháng 1 = 5.302 (m 3/s)
+ Thời kỳ thừa nước nhiều nhất là giai đoạn trung tuần tháng 7 = 54.136 (m 3/s)
V. Hiệu chỉnh kế hoạch dùng nước
1)Hiệu chỉnh KHDN trong trường hợp 5%Q KH ≤ ∆Q ≤ 25%Q KH
a. Xác định lưu lượng đầu các cấp kênh theo kế hoạch ứng với thời lỳ tính toán
Dựa vào bảng 11 ta chọn được thời kỳ từ 25/4 – 30/4 là thời kỳ có ∆Q = 18.74% ứng
với hệ số tưới q = 0.6 (l/s.ha)
Do q ≠ qtk nên ta phải tính lại lưu lượng trên hệ thống
-Lưu lượng đầu kênh cấp 3:
q.ω c 3
Qbrc 3 =
η c3

Trong đó:

η c 3 = η αc 3 =

αm =

αm
1
+ α m −1
c3
η tk

q
q tk

Kết quả tính toán lưu lượng thế hiện tại bảng 12:
ω (m2)
η tk
Tên kênh
N1-1
1380
0.8393
N1-2
1600
0.8329
N1-3
1800
0.8296

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

17

ηα
0.8232
0.8163
0.8127

Qbr (l/s)
1005.87
1176.09
1328.89

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi
N1-4
N1-5
N2-1
N2-2
N2-3
N2-4
N2-5
N2-6

1700
1500
1600
1450

550
1750
1250
1420

GVHD: Trịnh Kim Sinh

0.830
0.8359
0.8329
0.8374
0.8514
0.8298
0.8414
0.8382

0.8131
0.8195
0.8163
0.8211
0.8362
0.8129
0.8254
0.8220

1254.39
1098.23
1176.09
1059.53
394.62

1291.63
908.61
1036.52

Ta tiếp tục tính cho các kênh nhánh N1, N2 và kênh chính theo nguyên tắc cộng dồn từ
các kênh cấp dưới lên các kênh cấp trên. Kết quả thể hiện tại bảng 12
Bảng 12:
Đoạn
EF
ED
CD
BC
IH
HG
GB
AB
kênh
( N1)
(N2)
L(m)
15
10
10
15
15
10
0
20
Qnet(l/s) 1098.2 2654.1 4324.2 6963.6 1945.1 4056.2 6732.0
14608.8

3
1
7
3
3
1
1
S
20.10
34.13
45.74
60.88
28.32
44.02
59.65
94.96
(l/s/km)
Qtt(l/s) 301.48 341.28 457.41 913.16 424.83 440.18
0.0
1899.12
Qbr(l/s) 1399.7 2995.3 4781.6 7876.7 2369.9 4496.3 6732.0
16507.92
1
8
7
9
6
9
1
η ht

0.785
0.886
0.904
0.884
0.821
0.902
1.0
0.885
q * ω1
N1
Q BR
Q * ω2
+ η KN 2 = N 2
Q BR
QB
+ η AB =
QA

Với: + η KN 1 =

b. Tính toán lưu lượng cần phân phối lại
ηy
áp dụng công thức: Qi' = y. .Qi
η
'
trong đó: Qi - là lưu lượng phân phối lại sau khi đã hiệu chỉnh
-Lưu lượng hiệuchỉnh của kênh chính AB
y AB =

Qkn

12.9
=
= 0.781
Q yc 16.507

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

18

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi
η y AB

GVHD: Trịnh Kim Sinh

η AB + y m − 1 0.885 + 0.7810.4 − 1
=
=
= 0.873
ym
0.7810.4

'
Q AB
= 0.781 *

0.873
* 16507.92 = 12717.87 (l/s)

0.885

-Lưu lượng hiệu chỉnh của kênh nhánh N1, N2
ηy
N1
.Q BR
+ Q N' 1 = y AB .
(l/s)
η AB
AB

'
+ Q N 2 = y AB .

η y AB

N2

.Q BR (l/s)
η AB
Bảng 13: hiệu chỉnh lưu lượng kênh nhánh N1,N2

N1
N2

QBR(l/s)
7876.79
6732.01

y

0.781
0.781

η

ηy

'
Q BR
(l/s)

0.885
0.885

0.873
0.873

6072.70
5190.12

Áp dụng tương tự với các kênh nhánh cấp 3, tính theo nguyên tắc từ kênh cấp trên
xuông kênh cấp dưới.
Bảng 14: hiệu chỉnh lưu lượng kênh cấp 3
Tên kênh
N1-1
BC
N1-2
CD
N1-3
DE

N1-4
EF
N1-5
N2-1
N2-2
HG
N2-3
N2-4
IH
N2-5
N2-6

QBR(l/s)
1005.87
7876.79
1176.09
4781.67
1328.89
2995.38
1254.39
1399.71
1098.23
1176.09
1059.53
4496.39
394.62
1291.63
2369.96
908.61
1036.52

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

y
0.771

η

ηy

'
Q BR
(l/s)

0.884

0.8714

0.760

0.756

0.7281

0.731

0.904

0.8916

0.721

0.886

0.8701

0.708
0.771

0.785
1

0.7527
1

0.771

0.902

0.8914

0.762
0.762

0.821
0.821

0.8001
0.8001

764.34
5985.38
860.26
3497.60
958.33
2160.12
888.36
991.27
746.17
906.72
816.86
3466.54
300.62
983.95
1805.41
674.79
769.78

19

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi

GVHD: Trịnh Kim Sinh

2. Hiệu chỉnh kế hoạch dùng nước khi ∆Q > 25%Q Kh
a) Phân chia tổ tưới luân phiên và tính toán thời gian tưới của các tổ với trường
hợp

ΔQ > 25% QKH
 Phân chia tổ tưới luân phiên
- Mục đích:
- Do lưu lượng trong kênh không đủ cho trường hợp tưới đồng thời nên tổ chức
tưới luân phiên nhằm nâng cao mực nước trong kênh tưới.
- Giảm nhỏ tổn thất trong kênh, nâng cao khả năng chuyển tải nước trong kênh,
giảm nhỏ sự thiếu hụt nước cho cây trồng, tăng diện tích tưới.
- Nguyên tắc chia tổ tưới luân phiên:
- Số tổ tưới không nên quá nhiều ( 2-3 tổ)
- Nên chia sao cho diện tích của các tổ là xấp xỉ nhau.
- Kênh mương của các tổ tưới phải chuyển tải được với lưu lượng lớn nhất.
- Dựa vào các nguyên tắc trên và sơ đồ hệ thống tưới ta chia tổ tưới luân phiên như
sau:
- Tổ 1: Hệ thống kênh N1, có tổng diện tích tưới ∑ωN1 = 7980 (ha)
- Tổ 2: Hệ thống kênh N2, có tổng diện tích tưới ∑ωN2 = 8020 (ha)
b) Chọn thời kỳ đại diện
dựa vào bảng 11 ta chọn được thời kỳ từ 1/1 – 10/1 là thời kỳ đại diện có ∆Q = 36.44%
với Qkn = 8 (m3/s), Qyc = 12.586 (m3/s). thời kỳ này có hệ số tưới
q = 0.7( l/s.ha)
-Do q ≠ qtk nên ta phải tính lại lưu lượng vào đầu các kênh theo nguyên tắc cộng dồn từ
kênh cấp 3 đến kênh chính
Các bước tính toán như sau:
• Xác định lưu lượng đầu các kênh cấp III ứng với q = 0,75 l/s-ha
QBR =

QNet
với QNet = qtt . ω
ηα

Trong đó:

qtt = 0,75 l/s-ha
ω - Diện tích phụ trách tưới của kênh cấp III, Bảng 1
ηα - Hệ số sử dụng nước của các kênh cấp III khi qtt ≠ qtk
ηα =

αm

q
1
0.70
+ α m − 1 với α = tt =
= 0.875
η
q tk 0.80
Bảng 15: lưu lượng đầu kênh cấp 3 ứng với q = 0.75l/s-ha
Tên kênh
N1-1
N1-2

ω (ha)

η TK

ηα

1380
1600

0.8393
0.8329

0.8320
0.8253

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

20

QBR(l/s)
1161.11
1357.03

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi
N1-3
N1-4
N1-5
N2-1
N2-2
N2-3
N2-4
N2-5
N2-6

1800
1700
1500
1600

1450
550
1750
1250
1420

GVHD: Trịnh Kim Sinh

0.8296
0.8300
0.8359
0.8329
0.8374
0.8514
0.8298
0.8414
0.8328

0.8219
0.8223
0.8284
0.8253
0.8300
0.8445
0.8221
0.8314
0.8308

1533.00
1447.11

1267.44
1357.03
1222.90
455.88
1490.04
1048.98
1196.40

•Xác định lưu lượng đầu các kênh cấp II và kênh chính:
Q br = Q net + Q tt
Trong đó :
−m
Qtt – lưu lượng tổn thất, được tính theo công thức: Q tt = 10A. Q 1net
.L
(l/s)
Với :
m – chỉ số ngấm, đất ngấm trung bình có m = 0,4
L – chiều dài đoạn kênh tính toán (km), Bảng 2
A –hệ số phụ thuộc vào tính ngấm của đất, A=1,9
•Tính toán hệ số sử dụng nước của các cấp kênh:

ηi =

qtt .ω i
Qbri

Trong đó:
ηi - hệ số sử dụng nước của kênh cấp i ứng với qtt = 0.7 l/s-ha
ωi - diện tích mà kênh cấp i phụ trách.

Q ibr - lưu lượng lấy vào đầu cấp kênh.
Kết quả tính toán Qbr và η của kênh cấp II và kênh chính trong Bảng 16
Bảng 16:lưu lượng đầu kênh cấp 2 và kênh chính ứng với q = 0.75l/s-ha
Đoạn
kênh
EF
ED
DC
CB (N1)
IH
HG
GB (N2)
AB

L(km)

Qnet(l/s)

S(l/s/km)

Qtt(l/s)

QBR(l/s)

η

15
10
10
15

15
10
0
20

1267.44
3043.10
4946.56
7960.53
2245.38
4654.35
7712.32
16662.34

21.09
37.05
49.58
65.97
30.87
47.80
64.72
102.75

328.55
370.46
495.83
989.49
463.04
478.05
0.0

2055.06

1595.99
3413.56
5442.40
8950.02
2708.42
5132.4
7712.32
18717.40

0.794
0.891
0.909
0.889
0.829
0.907
1.0
0.890

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

21

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi

GVHD: Trịnh Kim Sinh

c) Xác định hệ số sử dụng nước khi tưới luân phiên
- Diện tích tưới của 2 tổ tưới luân phiên N1 và N2
∑ ω N1 = 7980 ha
∑ ω N1 = 8020 ha
-Lưu lượng đầu các kênh N1 và N2:
QbrN1 = 8950.02(l/s)
QbrN2 = 7712.32(l/s)
Ta có hệ số sử dụng nước của kênh N1 và N2
q ∑ ω N 1 0.7 * 7980
η N1 =
=
= 0.624
QbrN 1

8950.02

q∑ ω N 2

0.7 * 8020
= 0.728
QbrN 2
7712.32
Để vẽ được quan hệ ( Qbr ~ η ) của tổ N1 ta gải thiết các giá trị q (l/s.ha). Do diện tích

ηN2 =

=

của các kênh là không đổi nhưng lưu lượng thay đổi. Vậy ta tính toán dựa vào hệ số sử

dụng nước của tổ tưới luân phiên khi lưu lượng thay đổi η α
-Công thức tính lưu lượng:
Qbr =

Qnet
ηα

Với: Qnet = q giathiet * ∑ ω N 1 ; qgiả thiết (l/s.ha) là các q giả thiết
η α là hệ số tưới khi lưu lượng thay đổi
αm
ηα =
1
+ α m −1
η N1
+ η N 1 hệ số sử dụng nước của tổ N1 khi lưu lượng chưa thay đổi. η N 1 = 0.624
+ α là tỷ số giữa lưu lượng sau khi thay đổi và lưu lượng trước kh thay đổi
q giathiet .ω q giathiet
Q,
α = net =
=
với qchọn = 0.7 (l/s.ha)
Qnet
q chon .ω
q chon
+ m là chỉ số ngấm của đất . m = 0.4
Bảng 17: kết quả quan hệ ( Qbr ~ η ) của tổ N1
α
ω ( ha )
ηα
STT

qgt (l/s.ha)
Qnet(l/s)
Qbr (l/s)
1
7980
0.5
3990
0.714
0.5919
6741
2
7980
0.55
4389
0.786
0.6011
7301
3
7980
0.6
4788
0.857
0.6094
7857
4
7980
0.65
5187
0.929
0.6170

8407
5
7980
0.7
5586
1.000
0.6240
8952
6
7980
0.75
5985
1.071
0.6305
9493

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

22

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi

GVHD: Trịnh Kim Sinh

7
7980
0.8

6384
1.143
0.6364
8
7980
0.85
6783
1.214
0.6420
9
7980
0.9
7182
1.286
0.6473
10
7980
0.95
7581
1.357
0.6522
11
7980
1.0
7980
1.429
0.6568
12
7980
1.05

8379
1.5
0.6612
Tính toán tương tự đối với tổ tưới N2:
Bảng 18: Kết quả tính toán quan hệ ( Qbr ~ η ) của tổ N2
α
ω ( ha )
ηα
STT
Qgt (l/s.ha)
Qnet(l/s)
1
8020
0.5
4010
0.714
0.7005
2
8020
0.55
4411
0.786
0.7085
3
8020
0.6
4812
0.857
0.7156
4

8020
0.65
5213
0.929
0.7221
5
8020
0.7
5614
1.000
0.7280
6
8020
0.75
6015
1.071
0.7334
7
8020
0.8
6416
1.143
0.7384
8
8020
0.85
6817
1.214
0.7431
9

8020
0.9
7218
1.286
0.7474
10
8020
0.95
7619
1.357
0.7515
11
8020
1.0
8020
1.429
0.7553
12
8020
1.05
8421
1.5
0.7589
Với mỗi tổ tưới luân phiên ta lập được quan hệ (Qđầu tổ~ ηtổ luân phiên).

10031
10565
11096
11624
12149

12672

Qbr (l/s)
5724
6226
6724
7219
7712
8201
8689
9174
9657
10138
10618
11096

Quan hệ giữa ( Qbr ~ η ) của tổ N1

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

23

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi

GVHD: Trịnh Kim Sinh

Quan hệ giữa ( Qbr ~ η ) của tổ N2

Chọn được thời kỳ từ 1/1 – 10/1 là thời kỳ đại diện có ∆Q = 36.44% với Qkn = 8
(m3/s), Qyc = 12.586 (m3/s). thời kỳ này có hệ số tưới q = 0.7( l/s.ha)
Theo kế hoạch ta có hệ số sử dụng nước của đoạn kênh AB:
η=

Q B QbrN 1 + QbrN 2 8.95 + 7.712
=
=
= 1.32
QA
QA
12.586

Q B'
-Khi lưu lượng nguồn nước giảm : η y =
QA

+ lưu lượng lấy vào 2 tổ tưới luân phiên là Q B = Q A * η y
+ Q A' = Qkn = 8(m3/s)
η + ym −1
ηy =
; η = 1.32
m
'

'

y

+ y : tỷ số giữa lưu lượng đầu nguồn theo khả năng và theo yêu cầu

y=

Qkn
8
=
= 0.636
Q yc 12.586

→η y =

1.32 + 0.636 0.4 − 1
= 1.384
0.636 0.4

'
'
Vậy lưu lượng luân phiên vào 2 tổ tưới là : Q B = Q A * η y = 8*1.384 = 11.072 (m3/s)
Với Qluân phiên = 11.072 tra trên biểu đồ quan hệ của (Qđầu tổ~ ηtổ luân phiên) ta có hệ số sử
dụng nước khi tưới luân phiên : η L1 = 0.6471; η L 2 = 0.7587

Bảng 19: Kết quả xác định η L

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

24

Lớp: 50NQ


ĐAMH Quản lý hệ thống thủy lợi

GVHD: Trịnh Kim Sinh
N1

N2

ω (ha)
7980
8020
Qnet (l/s)
5586
5614
Qbr (l/s)
8950
7712
η
0.624
0.728
ηL
0.6471
0.7587
d) Xác định thời gian tưới luân phiên của mỗi tổ (tN1 , tN2)
Thời gian tưới vào mỗi tổ khi tưới luân phiên được xác định như sau:
N1
Qnet
*η L2
t N1 = N1
*T
N2
Qnet * η L 2 + Qnet

* η L1
tN2 = T – tN1
N1
N2
Trong đó : + Qnet , Qnet là lưu lượng thực cần của tổ 1 và tổ 2
+ η L1 , η L 2 là hệ số sử dụng nước khi tưới luân phiên cảu 2 tổ
+ T là tổng thời gian tưới đồng thời . T = 10 ngày
5.586 * 0.7587
→ t1 =
* 10 = 5.4 (ngày)
5.586 * 0.7587 + 5.614 * 0.6471
tN2 = 10 – 5.4 = 4.6 (ngày)
• Kiểm tra: tính lưu lượng thực cần tại mặt ruộng Q net đã giảm so với kế hoạch (
do việc tưới luân phiên)
’
Qnet1 = η L1 *QB’ = 0.6471*11.072 *1000 = 7164.7 (l/s)
'
Q − Qnet
5586 − 7164.7
N1
→ ∆Qnet
= net
* 100% =
* 100% = - 28.26%
Qnet
5586
Qnet2’ = η L 2 *QB’ = 0.7587 *11.072*1000 = 8400.33 (l/s)
'
Q − Qnet
5614 − 8400.33

N2
→ ∆Qnet
= net
* 100% =
* 100% = - 49.63%
Qnet
5614
3. Hiệu chỉnh kế hoạch dùng nước khi có mưa.
Vào ngày thứ 8 của tháng thứ 5 ứng với ngày 12/5 – 23/5 ( 12 ngày) xảy ra một trận
mưa kéo dài với tổng lượng P = 24mm (240m 3/ha) ngoài kế hoạch dùng nước. Ở thời
kỳ này có q = 0.55 (l/s-ha). Vì có trận mưa kéo dài ngoài kế hoạch dùng nước dẫn đến
lượng nước thực cần tại mặt ruộng thay đổi nên ta phải tính toán hiệu chỉnh lại kế
hoạch dùng nước.
a)Xác định lượng giảm hệ số tưới do mưa
10.P
q mua =
(l/s-ha)
86.4 * t
Trong đó: + P là tổng lượng mưa (m3/ha)
+ t là số ngày tưới trong trận mưa đó . t = 12 ngày
10 * 24
→ q mua =
= 0.231 (l/s-ha)
86.4 * 12

SVTH: Phạm Thị Mai Quỳnh

25

Lớp: 50NQ