1
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
BỘ MÔN KỸ THUẬT & QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC
PGS. TS. NGUYỄN THỐNG
Email: nthong56@yahoo.fr or nguyenthong@hcmut.edu.vn
Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong/index
Tél. (08) 38 691 592 - 098 99 66 719
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
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 & công trình tháo lũ.
Chương 6 : Công 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.
2
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA
THUỶ ĐIỆN
Giới thiệu
Phương pháp điều tiết
đường chỉ thẳng
3
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
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
hoà dòng chảy theo thời gian (giảm sự khác
biệt về lưu lượng giữa mùa nhiều nước &
mùa ít nước lấy ra từ hồ chứa để phục vụ
phát điện hoặc xả thừa). 4
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
GIỚI THIỆU
Một cách tổng quát hồ càng lớn
khả năng điều hoà dòng chảy lớn
(điều hoà ngày, tuần, tháng, năm,
nhiều năm).
5
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
THÔNG SỐ HỒ CHỨA
6
MNDBT
MNGC
MNC
WHI
VBC
Z (m)
Z (m)
V (mil.m3)
F (km2)
V=g(z)
F=f(z)
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)
MNTL
2
PGS. TS. Nguyễn Thống
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)
Fi =f1(zi) V=f2(z).
i
1ii1ii
iZ
3
FFFF
V
7
Zi
Fi
Fi+1
Z
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA
hồ = Whi/Va (01)
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 < 12%
-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%
8
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
9
HỒ ĐIỀU TIẾT
HOÀN TOÀN
& KHÔNG
HOÀN TOÀN
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
10
KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA THUỶ ĐIỆN
Wđến=Wcấp Wđến> Wcấp
Giai đoạn xã tràn
Q đến
Q dùng
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
11
KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU TIẾT NGY HỒ CHỨA
THUỶ ĐIỆN
W cấp nước
G/đ trữ nước
G/đ cấp nước
W
trữ nước
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập 1: 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 tc 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. 6 h/ngày-đêm.
12
3
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập 2: Giả thiết một NM thuỷ điện có hồ chứa
điều tiết ngày đêm hoàn toàn. Yêu 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 hữu ích cần
có của hồ hồ.
(Ch : Nguyên l nh giống như nh dung ch điều
ha trong mạng lưới cấp nước).
13
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Hướng dẫn:
14
24h T
Q
9h 12h 18h 20h
Wyc 1=Qmax*3*3600 m3
Qtb=Wyc/24h
Qtb
Qmax
0
Hồ trữ nước
W0
W1=W0+Qtb*9h
W2
W3
W4
Hồ cấp nước bổ sung
W5=W0
W lũy tích trong hồ
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
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
T (mois)
Qm (m3/s)
15
Lưu lượng
theo thời
gian Q=f(t)
T (tháng)
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
LƯU LƯỢNG CỘNG DỒN
(Đường lũy tích lưu lượng)
Gọi Q(t) là lưu lượng theo t, lưu lượng cộng dồn
W(t) được xác định bởi:
Với t cho trước xác định W(t) được gọi
là lưu lượng cộng dồn.
16
t
tQdttW 0
)(
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Trong thực hành:
•Với Qt được xem là hằng số trong thời
đoạn Δt gọi là bước thời gian (đơn vị s
or h)
17
tQQdttW
t
t
t
t
t
0
0
)(
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
NHẬN XÉT
-Tại các vị trí sông chỉ có dòng 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.
18
)( ii tgQ
4
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
W(m3)
19
Ta có: Q5=0 ; Q6 =tg(α)
α
Đường luỹ tích
l/lượng W(t)
PGS. TS. Nguyễn Thống
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).
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Q(m3/s) 70 40 25 20 20 35 40 60 150 170 150 120
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Q(m3/s) 60 40 25 35 120 170 250 400 300 200 120 80
20
[1]
[2]
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Tham khảo:
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
12345678910 11 12
T (mois)
Qm (m3/s)
21
Chuỗi t/gian
Q=f(t)
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Lời giải 1 (Q0=75m3/s): Lưu lượng cộng dồn:
0
500
1000
1500
2000
2500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
T (mois)
W(mil.m
3)
Tháng 1 2 3 4 5 6
W (mil.m3) 181 285 350 402 454 544
22
Tháng 7 8 9 10 11 12
W (mil.m3) 648 804 1192 1633 2022 2333
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Lời giải 2: Chuỗi thời gian của Qm
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
T (mois)
Qm (m3/s)
23
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
•Solution 2 (Q0=150m3/s): Lưu lượng cộng dồn
Tháng 1 2 3 4 5 6
W (mil.m3) 156 259 324 415 726 1166
Mois 7 8 9 10 11 12
W (mil.m3) 1814 2851 3629 4147 4458 4666
24
0
1000
2000
3000
4000
5000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
T (mois)
W(mil.m
3)
5
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
Bài tập 3: Tính và vẽ trên đồ thị lưu lượng
công dồn W:
Tháng 1 2 3 4 5 6
Q(m3/s) 30 40 70 90 0 120
Tháng 7 8 9 10 11 12
Q(m3/s) 130 200 255 150 100 15
25
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
•Solution:
Tháng 1 2 3 4 5 6
W (mil.m3) 78 181 363 596 596 907
Tháng 7 8 9 10 11 12
W (mil.m3) 1244 1763 2424 2812 3072 3110
26
PGS. TS. Nguyễn Thống
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.
Tháng 1 2 3 4 5 6
W(tri.m3) 155.52 220.32 272.16 311.04 336.96 375.84
Tháng 7 8 9 10 11 12
W(tri.m3) 458.78 601.34 860.54 1171.58 1689.98 2052.86
27
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
28
LƯU LƯNG
CNG DỒN
TRONG TA Đ XIÊN
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
GIẢI THÍCH BNG ĐỒ TH
29
T
W T*
Lưu lượng cộng
dồn W=f(t)
(Q0t)
Lũy tích
giá trị TB
0
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
GIẢI THÍCH BNG ĐỒ TH
30
T
W T*
W=f(t)
(Q0t)
0
W*
W= Q0(t)