Bài giảng Thủy văn công trình: Chương 5

Chia sẻ: Trung Ninh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:78

Thêm vào BST

Báo xấu

226
lượt xem 49
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Thủy văn công trình - Chương 5: Điều tiết dòng chảy bằng hồ chứa, trình bày các nội dung: hồ chứa và điều tiết dòng chảy bằng hồ chứa, tài liệu cần thiết cho tính toán điều tiết dòng chảy, các tổn thất khi xây dựng hồ chứa, tính toán điều tiết cấp nước,... Đây là tài liệu tham khảo dành cho sinh viên ngành Xây dựng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thủy văn công trình: Chương 5

Khoa Thuỷ văn – Tài nguyên nước Bộ môn Thuỷ văn – Tài nguyên nước THUỶ VĂN CÔNG TRÌNH Chương 5: Điều tiết dòng chảy bằng hồ chứa 1
5.1 Hồ chứa và điều tiết dòng chảy bằng hồ chứa 2
Khái niệm chung  Sự cần thiết điều tiết dòng chảy:  Các nguồn nước trong tự nhiên có đặc điểm:  phân bố không đều theo không gian  phân bố không đều theo thời gian  Nhu cầu về nước của con người cũng biến đổi theo không gian và thời gian  Sự biến động nhu cầu về nước của con người và sự biến động dòng chảy tự nhiên thường lệch pha nhau 3
Khái niệm chung Khái niệm điều tiết dòng chảy  Điều tiết dòng chảy là tất cả các tác động của con người vào dòng chảy tự nhiên nhằm phân phối lại dòng chảy tự nhiên theo thời gian, không gian cho phù hợp với yêu cầu về nước của con người. 4
Khái niệm chung Các biện pháp điều tiết dòng chảy  Biện pháp công trình:  Đê  Kè  Kho nước (hồ chứa)  Trạm bơm  Cống… Trong đó, hồ chứa là biện pháp công trình có khả năng làm thay đổi sâu sắc chế độ dòng chảy sông ngòi theo thời gian và không gian. Ngoài ra, hồ chứa còn làm thay đổi thế năng và động năng ở những vị trí cục bộ được ứng dụng để xây dựng các nhà máy thủy điện.  Biện pháp phi công trình:  Biện pháp nông nghiệp: bờ vùng bờ thửa, ruộng bậc thang  Biện pháp lâm nghiệp: trồng rừng 5
Khái niệm chung Phân loại điều tiết dòng chảy  Theo nhiệm vụ:  Điều tiết phục vụ nông nghiệp  Điều tiết phục vụ phát điện  Điều tiết phục vụ công nghiệp  Điều tiết lợi dụng tổng hợp…  Theo chu kỳ điều tiết:  Điều tiết năm  Điều tiết nhiều năm  Điều tiết tuần  Điều tiết ngày đêm  Các bài toán điều tiết đặc biệt:  Điều tiết lũ  Điều tiết bổ sung  Điều tiết bậc thang 6 …
Khái niệm chung Kho nước  Kho nước là nơi trữ nước với dung tích lớn nhỏ khác nhau:  Bể chứa nước kín: bể bằng kim loại, đá xây hoặc bê tông, được đặt ở trên cao (các tháp nước), trên mặt đất hoặc dưới nước  Bể chứa nước hở: được xây dựng trên mặt đất hoặc vừa đào vừa đắp.  Kiểu hồ chứa: được xây dựng ngay trên các khe suối, trên sông bằng các đập chắn ngang sông 7
Khái niệm chung Hồ chứa và các công trình đầu mối  Hồ chứa là công trình trữ nước nhân tạo được xây dựng trên các khe suối, trên sông bằng các đập chắn ngang sông.  Chức năng chính của hồ chứa là làm ổn định dòng chảy bằng cách điều tiết khả năng cấp nước của dòng chảy tự nhiên hoặc thỏa mãn các yêu cầu về nước khác nhau của các hộ dùng nước. 8
Khái niệm chung Hồ chứa và các công trình đầu mối  Các công trình đầu mối:  Đập chắn  Công trình lấy nước: cống lấy nước  Công trình tháo lũ: đập tràn tự do, cống ngầm, xi phông hoặc kết hợp. Các công trình tháo lũ có hai hình thức: có cửa đóng mở hoặc không có cửa đóng mở. 9
Một số hình ảnh về hồ chứa 10
5.2 Các tài liệu cần thiết cho tính toán điều tiết dòng chảy  Tài liệu khí tượng thuỷ văn  Tài liệu địa hình địa chất  Tài liệu dân sinh kinh tế 11
a. Tài liệu khí tượng thủy văn  Tài liệu Khí tượng:  Lượng và quá trình thay đổi theo không gian và thời gian của mưa, bốc hơi, nhiệt độ, độ ẩm, gió, độ bức xạ, số giờ nắng …  Các đặc trưng bốc hơi thiết kế  Tài liệu Thủy văn: đặc biệt là các đặc trưng thủy văn thiết kế  Tình hình địa lý thủy văn của lưu vực  Tài liệu dòng chảy năm và sự thay đổi dòng chảy trong năm, trong nhiều năm (lượng và phân phối dòng chảy năm thiết kế)  Tài liệu dòng chảy lũ (đỉnh lũ, lượng lũ và quá trình lũ thiết kế)  Tài liệu dòng chảy kiệt (dòng chảy kiệt thiết kế)  Tài liệu dòng chảy bùn cát… 12
b. Tài liệu địa hình, địa chất  Tài liệu địa hình:  Các quan hệ đặc trưng địa hình lòng hồ Z~V, Z~F  Quan hệ Z~F được xây dựng từ bản đồ địa hình vùng lòng hồ  Quan hệ Z~V được xây dựng dựa theo quan hệ Z~F với cách tính DV gần đúng như sau: DVi  1 Fi  F i  1 D Z i Hoặc DVi  1 F i   F i F i 1  F i 1 D Z i 2 3  Tài liệu địa chất:  Tình hình đất đai thổ nhưỡng vùng xây dựng lòng hồ 13
b. Tài liệu địa hình, địa chất  Xác định quan hệ Z~F~V b) c) 14
Quan hệ Z~V~F của hồ chứa Capacity - W (mill. m 3) 2500 2000 1500 1000 500 0 530 530 520 520 510 510 500 500 Stage - Z (m) 490 490 480 480 470 470 460 460 450 450 0 25 50 75 100 125 150 15 Surface - F (Km 2)
c. Tài liệu dân sinh kinh tế  Tài liệu yêu cầu về nước:  Yêu cầu dùng nước: nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt …  Yêu cầu sử dụng nước: phát điện, giao thông, nuôi trồng thủy sản, du lịch, bảo vệ môi trường …  Yêu cầu phòng lũ  Các tài liệu dân sinh kinh tế khác:  Dân cư và phân bố dân cư ở hạ lưu và thượng lưu hồ  Các tài nguyên thiên nhiên: rừng, khoáng sản, các tài nguyên khác nằm trong vùng ảnh hưởng của hồ  Các hoạt động kinh tế vùng bị ảnh hưởng  Các vấn đề chính trị, xã hội và dân tộc Ghi chú: Mức độ chi tiết của các loại tài liệu này tùy thuộc và tính chất và quy mô của của hệ thống công trình 16
5.3. Các thành phần dung tích và mực nước của hồ chứa Hsc Vsc Hbt Vpl Vkh Htl H Vh Hc Hhl Vc 17 Sơ họa mặt cắt hồ chứa
a) Dung tích chết và mực nước chết  Dung tích chết (Vc): là phần dung tích dưới cùng của hồ chứa không tham gia vào quá trình điều tiết dòng chảy, còn gọi là dung tích lót đáy.  Mực nước chết (Hc): là giới hạn trên của dung tích chết Vc.  Hc và Vc có quan hệ với nhau theo quan hệ đặc trưng địa hình lòng hồ Z~V.  Nguyên tắc lựa chọn:  Chứa đựng toàn bộ bùn cát đến hồ chứa trong thời gian hoạt động của công trình Vc  Vbl  Bảo đảm đầu nước tưới tự chảy Hc  Zcống=Zruộng + DZ + a  Bảo đảm cột nước tối thiểu để phát điện  Bảo đảm mực nước tối thiểu để giao thông trong mùa kiệt  Bảo đảm dung tích tối thiểu để nuôi trồng thuỷ sản  Bảo đảm dung tích tối thiểu để du lịch và vệ sinh môi trường 18
Phương pháp giản hóa tính bồi lắng hồ chứa  Dung tích bồi lắng tổng cộng Vbl: Vbl = Vll+Vdđ  Dung tích bùn cát lơ lửng Vll: R l 0T V ll  K bl 31 . 5  10 6  Kbl: hệ số phản ánh khả năng bồi lắng lượng bùn cát lơ lửng  : dung trọng riêng bùn cát (tấn/m3)  T: tuổi thọ công trình  Rl0: lưu lượng bùn cát lơ lửng bình quân nhiều năm (kg/m3)   Dung tích bùn cát di đáy Vdđ: Tính gần đúng bằng 20% - 80% Vll, tùy theo điều kiện vùng xây dựng hồ chứa 19
Dung tích hiệu dụng và mực nước dâng bình thường  Dung tích hiệu dụng (Vh) là phần dung tích nằm phía trên dung tích chết Vc, làm nhiệm vụ điều tiết cấp nước cho các đối tượng dùng nước. Còn gọi là dung tích hữu ích.  Mực nước dâng bình thường (Hbt) là giới hạn trên của dung tích hiệu dụng.  Dung tích khống chế phần dung tích chết và dung tích hiệu dụng: Vbt = Vc + Vh  Hbt là Vbt có quan hệ theo đường cong Z~V 20