Giáo trình quy hoạch và thiết kế hệ thống thủy lợi: Chương 10

Ch−¬ng 10 - TÝnh to¸n phèi hîp nguån n−íc c«ng tr×nh ®Çu mèi 329

Ch−¬ng 10

TÝnh to¸n phèi hîp nguån n−íc c«ng tr×nh ®Çu mèi

10.1. Môc ®Ých, ý nghÜa vµ c¸c tµi liÖu cÇn thiÕt cho tÝnh to¸n

10.1.1. Môc ®Ých vµ ý nghÜa

C«ng tr×nh ®Çu mèi lµ c«ng tr×nh quan träng cña hÖ thèng thuû lîi, c«ng tr×nh ®Çu mèi

quyÕt ®Þnh kh¶ n¨ng phôc vô cña hÖ thèng. TÝnh to¸n phèi hîp nguån n−íc t¹i c«ng tr×nh

®Çu mèi lµ tÝnh to¸n phèi hîp gi÷a nguån n−íc vµ quy m« kÝch th−íc c«ng tr×nh ®Çu mèi ®Ó

x¸c ®Þnh ra kh¶ n¨ng lÊy n−íc vµo hÖ thèng. TÝnh to¸n phèi hîp nguån n−íc t¹i c«ng tr×nh

®Çu mèi nh»m môc ®Ých:

- X¸c ®Þnh kÝch th−íc c«ng tr×nh ®Çu mèi cña nh÷ng hÖ thèng ®−îc b¾t ®Çu quy ho¹ch

vµ thiÕt kÕ.

- KiÓm tra kÝch th−íc vµ kh¶ n¨ng lÊy n−íc cña c«ng tr×nh ®Çu mèi ®èi víi nh÷ng hÖ

thèng t−íi ®· cã s½n nh»m t×m ra c¸c gi¶i ph¸p thÝch hîp ®Ó n©ng cao hiÖu qu¶ cña c«ng

tr×nh ®Çu mèi. NÕu kh¶ n¨ng lÊy n−íc cña c«ng tr×nh ®Çu mèi lín so víi yªu cÇu, ta cã thÓ

më réng diÖn tÝch phô tr¸ch t−íi cña hÖ thèng hoÆc ®¸p øng c¸c yªu cÇu dïng n−íc kh¸c

trong khu vùc. Ng−îc l¹i, nÕu kh¶ n¨ng lÊy n−íc cña c«ng tr×nh ®Çu mèi nhá h¬n yªu cÇu

n−íc cña hÖ thèng cã thÓ ®Ò xuÊt c¸c ph−¬ng ¸n nh− më réng kÝch th−íc c«ng tr×nh ®Çu

mèi, bæ sung b»ng c¸c nguån n−íc kh¸c hoÆc gi¶m bít yªu cÇu n−íc cña hÖ thèng.

- Trong qu¸ tr×nh qu¶n lý, phèi hîp nguån n−íc t¹i c«ng tr×nh ®Çu mèi cho mçi n¨m

cô thÓ, nh»m ®−a ra kÕ ho¹ch ph©n phèi n−íc cho hÖ thèng phï hîp víi ®iÒu kiÖn nguån

n−íc thùc tÕ cña nh÷ng n¨m ®ã.

ChÝnh v× vËy, tÝnh to¸n phèi hîp nguån n−íc t¹i c«ng tr×nh ®Çu mèi cã ý nghÜa rÊt lín

trong c«ng t¸c quy ho¹ch, thiÕt kÕ, c¶i tiÕn n©ng cÊp vµ vËn hµnh qu¶n lý c¸c hÖ thèng thuû lîi.

Tuú theo biÖn ph¸p lÊy n−íc vµ h×nh thøc c«ng tr×nh ®Çu mèi mµ cã nhiÒu tr−êng hîp

tÝnh to¸n phèi hîp nguån n−íc t¹i c«ng tr×nh ®Çu mèi kh¸c nhau:

- TÝnh to¸n phèi hîp nguån n−íc t¹i c«ng tr×nh ®Çu mèi lµ cèng lÊy n−íc tù ch¶y

kh«ng cÇn ®Ëp d©ng.

- TÝnh to¸n phèi hîp nguån n−íc t¹i c«ng tr×nh ®Çu mèi lµ cèng lÊy n−íc tù ch¶y kÕt

hîp víi ®Ëp d©ng.

- TÝnh to¸n phèi hîp nguån n−íc t¹i c«ng tr×nh ®Çu mèi lµ hå chøa.

- TÝnh to¸n phèi hîp nguån n−íc t¹i c«ng tr×nh ®Çu mèi lµ tr¹m b¬m.

Quy ho¹ch vµ thiÕt kÕ hÖ thèng thñy lîi

330

10.1.2. C¸c tµi liÖu cÇn thiÕt dïng cho tÝnh to¸n

1. Tµi liÖu vÒ nguån n−íc

Khi c«ng tr×nh ®Çu mèi lµ c¸c c«ng tr×nh lÊy n−íc ven s«ng, tµi liÖu vÒ nguån n−íc

bao gåm:

- Qu¸ tr×nh l−u l−îng cña s«ng (QS ~ t);

- Qu¸ tr×nh mùc n−íc cña s«ng (HS ~ t).

Khi c«ng tr×nh ®Çu mèi lµ hå chøa, tµi liÖu vÒ nguån n−íc bao gåm:

- Qu¸ tr×nh l−u l−îng hoÆc ®é s©u dßng ch¶y t¹i mÆt c¾t x©y dùng ®Ëp ch¾n n−íc;

- C¸c ®−êng ®Æc tr−ng lßng hå W ~ Z vµ ω ~ Z.

2. Tµi liÖu vÒ yªu cÇu n−íc cña hÖ thèng

- Qu¸ tr×nh l−u l−îng yªu cÇu t¹i c«ng tr×nh ®Çu mèi Qyc ~ t.

- Qu¸ tr×nh mùc n−íc yªu cÇu t¹i c«ng tr×nh ®Çu mèi Hyc ~ t.

Qu¸ tr×nh yªu cÇu n−íc t¹i c«ng tr×nh ®Çu mèi ph¶i lµ yªu cÇu n−íc tæng hîp cña c¸c

ngµnh dïng n−íc trong hÖ thèng nh− n«ng nghiÖp, sinh ho¹t, c«ng nghiÖp, thuû ®iÖn, giao

th«ng thuû...

- Quy m«, kÝch th−íc cña kªnh dÉn n−íc sau c«ng tr×nh ®Çu mèi.

3. Tµi liÖu vÒ ®Þa h×nh ®Þa chÊt t¹i khu vùc x©y dùng c«ng tr×nh ®Çu mèi

- B×nh ®å khu vùc x©y dùng c«ng tr×nh ®Çu mèi.

- MÆt c¾t däc, mÆt c¾t ngang ®o¹n s«ng x©y dùng c«ng tr×nh ®Çu mèi.

- CÊu t¹o ®Þa chÊt t¹i khu vùc x©y dùng c«ng tr×nh ®Çu mèi.

10.2. TÝnh to¸n phèi hîp nguån n−íc khi c«ng tr×nh lÊy n−íc tù

ch¶y trªn s«ng

10.2.1. C¸c tr−êng hîp tÝnh to¸n

1. C«ng tr×nh ®Çu mèi lµ cèng lÊy n−íc tù ch¶y

+ Tr−êng hîp l−u l−îng lÊy vµo hÖ thèng

≤

(15 ÷ 20)% l−u l−îng cña s«ng.

+ Tr−êng hîp l−u l−îng lÊy vµo hÖ thèng > (15 ÷ 20)% l−u l−îng cña s«ng.

2. C«ng tr×nh ®Çu mèi lµ cèng lÊy n−íc kÕt hîp ®Ëp d©ng

10.2.2. Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n

Cã 2 ph−¬ng ph¸p:

1. Ph−¬ng ph¸p gi¶i tÝch.

2. Ph−¬ng ph¸p ®å thÞ.

Ch−¬ng 10 - TÝnh to¸n phèi hîp nguån n−íc c«ng tr×nh ®Çu mèi 331

10.2.3. TÝnh to¸n phèi hîp nguån n−íc khi c«ng tr×nh ®Çu mèi lµ cèng lÊy n−íc tù

ch¶y, l−u l−îng lÊy vµo (15 ÷ 20)% l−u l−îng cña s«ng Q≤S

1. S¬ ®å tÝnh (h×nh 10.1)

2. Ph−¬ng ph¸p gi¶i tÝch

Trªn c¬ së gi¶ thiÕt kÝch th−íc cña cèng ®Çu

mèi, qu¸ tr×nh l−u l−îng vµ mùc n−íc cña s«ng,

kh¶ n¨ng dÉn n−íc cña kªnh; dùa vµo quy luËt

dßng ch¶y qua cèng vµ quan hÖ gi÷a cao tr×nh

mùc n−íc ngoµi s«ng víi cao tr×nh mùc n−íc trªn

kªnh dÉn sau cèng, cã thÓ tÝnh to¸n ®−îc qu¸

tr×nh l−u l−îng cã kh¶ n¨ng lÊy vµo hÖ thèng. Tõ

®ã, so s¸nh víi qu¸ tr×nh l−u l−îng yªu cÇu cña

hÖ thèng ®Ó cã nhËn xÐt, ®¸nh gi¸ vÒ kÝch th−íc

c«ng tr×nh ®Çu mèi. H×nh 10.1: S¬ ®å tÝnh to¸n

Qu¸ tr×nh tÝnh to¸n phèi hîp nguån n−íc t¹i cèng tù ch¶y ®Çu mèi cã thÓ tiÕn hµnh

theo c¸c b−íc sau:

1. Chän tr−êng hîp tÝnh to¸n: §Ó tÝnh to¸n hoÆc kiÓm tra kÝch th−íc c«ng tr×nh ®Çu

mèi th−êng ph¶i chän tr−êng hîp bÊt lîi, ®Êy lµ thêi ®iÓm cã l−u l−îng yªu cÇu cña hÖ

thèng t−¬ng ®èi lín vµ mùc n−íc ngoµi s«ng t−¬ng ®èi thÊp, tõ ®©y cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc trÞ

sè l−u l−îng yªu cÇu dïng cho tÝnh to¸n Qyc.

2. Tõ gi¸ trÞ l−u l−îng yªu cÇu qua cèng vµo kªnh dÉn ®Çu mèi, trªn c¬ së mÆt c¾t

kªnh ®· ®−îc x¸c ®Þnh, cã thÓ tÝnh to¸n ®é s©u mùc n−íc trong kªnh hk.

3. Gi¶ thiÕt chiÒu réng cèng b (trong tr−êng hîp ph¶i x¸c ®Þnh quy m« kÝch th−íc c«ng

tr×nh cho dù ¸n chuÈn bÞ ®Çu t−).

4. Dùa vµo c«ng thøc tÝnh to¸n l−u l−îng ch¶y qua cèng tÝnh to¸n ®é chªnh lÖch mùc

n−íc yªu cÇu (ΔZ) gi÷a th−îng l−u vµ h¹ l−u cèng ®Çu mèi:

Zh.b.MQ kyc Δ= víi g2mM = vµ b lµ bÒ réng cèng

h.b.M

Z⎟

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

=Δ

5. TÝnh to¸n cao tr×nh mùc n−íc s«ng yªu cÇu nh»m b¶o ®¶m l−u l−îng qua cèng Qyc:

Sdck

ZZh=++ΔZ

6. So s¸nh cao tr×nh mùc n−íc s«ng yªu cÇu theo tÝnh to¸n ( ) víi cao tr×nh mùc

n−íc s«ng t−¬ng øng t¹i thêi ®iÓm tÝnh to¸n (Z

S). NÕu ZS - yc

≤

⎪ε⏐ th× viÖc gi¶ thiÕt chiÒu

réng cèng b lµ hîp lý, nÕu chªnh lÖch gi÷a mùc n−íc s«ng yªu cÇu theo tÝnh to¸n vµ mùc

n−íc s«ng t¹i thêi ®iÓm tÝnh to¸n qu¸ lín ta ph¶i gi¶ thiÕt b kh¸c vµ tÝnh to¸n l¹i tõ ®Çu.

Quy ho¹ch vµ thiÕt kÕ hÖ thèng thñy lîi

332

7. Víi chiÒu réng cèng b ®· ®−îc x¸c ®Þnh, tÝnh to¸n kiÓm tra cao tr×nh mùc n−íc s«ng

ë c¸c thêi ®o¹n kh¸c trong n¨m víi ®iÒu kiÖn cÇn ph¶i tho¶ m·n lµ: ZS ≥yc

Trong tr−êng hîp c«ng tr×nh ®Çu mèi ®· cã, muèn x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng lÊy n−íc qua

cèng chóng ta cã thÓ sö dông c«ng thøc tÝnh to¸n l−u l−îng dßng ch¶y qua cèng, quan hÖ

gi÷a mùc n−íc s«ng víi mùc n−íc trªn kªnh vµ ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc vµ l−u l−îng

trªn s«ng:

Zh.b.MQ kk Δ= víi g2mM = (*)

ZS = Z®c + hk + ΔZ víi g2mM = (**)

Tõ c¸c ph−¬ng tr×nh trªn, ®Ó tÝnh to¸n ®−îc l−u l−îng cã thÓ lÊy vµo hÖ thèng trong

nh÷ng ®iÒu kiÖn cô thÓ ë mét thêi ®iÓm nµo ®Êy, cã thÓ dïng ph−¬ng ph¸p thö dÇn. Tr−íc

hÕt gi¶ thiÕt mét gi¸ trÞ Qk v× mÆt c¾t kªnh ®· x¸c ®Þnh nªn sÏ cã mét gi¸ trÞ hk t−¬ng øng,

dùa vµo ph−¬ng tr×nh (*) tÝnh to¸n ®−îc ΔZ vµ th«ng qua ph−¬ng tr×nh (**) x¸c ®Þnh ®−îc

ZS. Tõ ZS ®· tÝnh to¸n ®−îc so s¸nh víi cao tr×nh mùc n−íc s«ng thùc tÕ ë thêi ®iÓm t−¬ng

øng, nÕu kh«ng sai kh¸c th× l−u l−îng Qk gi¶ thiÕt chÝnh lµ l−u l−îng ch¶y qua cèng tho¶

m·n c¸c ®iÒu kiÖn ®· ®−îc x¸c ®Þnh trong thêi ®iÓm tÝnh to¸n. NÕu cao tr×nh mùc n−íc

s«ng tÝnh to¸n ra ZS sai kh¸c víi mùc n−íc s«ng thùc tÕ t¹i thêi ®iÓm chän tÝnh to¸n, chøng

tá Qk kh«ng ph¶i nghiÖm cña bµi to¸n, ph¶i gi¶ thiÕt l¹i Qk vµ tÝnh to¸n l¹i tõ ®Çu.

C¸ch tÝnh to¸n trªn ®−îc ¸p dông tÝnh cho nhiÒu thêi ®iÓm kh¸c nhau trong qu¸ tr×nh

mùc n−íc s«ng, chóng ta sÏ ®−îc qu¸ tr×nh l−u l−îng cã thÓ lÊy vµo hÖ thèng. So s¸nh qu¸

tr×nh l−u l−îng cã kh¶ n¨ng lÊy vµo hÖ thèng víi qu¸ tr×nh l−u l−îng yªu cÇu cña hÖ thèng

®Ó rót ra nh÷ng nhËn xÐt, kÕt luËn vµ nh÷ng gi¶i ph¸p thÝch hîp ¸p dông ë hÖ thèng.

3. Ph−¬ng ph¸p ®å thÞ

Tr×nh tù tÝnh to¸n:

1. VÏ ®−êng quan hÖ Qk ~ hk theo ph−¬ng

ph¸p ®èi chiÕu víi mÆt c¾t thuû lùc lîi nhÊt. Dùa

vµo ®−êng (Qyc ~ t), gi¶ thiÕt Qk ®Ó t×m hk theo

quan hÖ Qk ~ hk (h×nh 10.2).

2. VÏ ®−êng quan hÖ Qk ~ ZS

Víi s¬ ®å dßng ch¶y tõ s«ng qua cèng vµo

hÖ thèng (h×nh 10.1) chóng ta cã c«ng thøc tÝnh

to¸n l−u l−îng ch¶y qua cèng lÊy n−íc ®Çu mèi

chªnh lÖch mùc n−íc th−îng h¹ l−u cèng nh− sau:

H×nh 10.2: Quan hÖ Qk ~ hk

Ch−¬ng 10 - TÝnh to¸n phèi hîp nguån n−íc c«ng tr×nh ®Çu mèi 333

Zh.b.MQ kk Δ= víi g2mM = (10.1)

ZS = Z®c + hk + ΔZ (10.2)

trong ®ã:

Qk - l−u l−îng ch¶y qua cèng;

b - chiÒu réng cña cèng;

ΔZ - ®é chªnh lÖch gi÷a mùc n−íc s«ng vµ mùc n−íc kªnh ;

ZS - cao tr×nh mùc n−íc s«ng;

quan hÖ gi÷a l−u l−îng mùc n−íc trong kªnh khi mÆt c¾t kªnh ®· ®−îc x¸c ®Þnh.

Tõ ph−¬ng tr×nh (10.1) khi cã Qk vµ hk cã thÓ

tÝnh ®−îc mùc n−íc ΔZ t−¬ng øng.

×nh 10.3: Quan hÖ Qk ~ ZS

Tõ ph−¬ng tr×nh (10.2) khi cã ΔZ vµ hk cã thÓ

tÝnh ®−îc ZS t−¬ng øng.

Nh− vËy, nÕu gi¶ thiÕt nhiÒu gi¸ trÞ Qki kh¸c

nhau, th«ng qua ph−¬ng tr×nh (10.1) vµ (10.2) cã thÓ

quan hÖ gi÷a l−u l−îng ch¶y qua cèng vµo hÖ thèng

vµ cao tr×nh mùc n−íc s«ng Qk ~ ZS.

TÝnh to¸n phèi hîp:

Trªn hÖ to¹ ®é §Ò c¸c chóng ta tiÕn hµnh vÏ c¸c ®−êng quan hÖ nh− sau:

(Qk ~ t)cã kh¶ n¨ng lÊy

(Qyc ~ t)yªu cÇu

(QS ~ t)®Õn

II I

III IV

H×nh 10.4: BiÓu ®å tÝnh to¸n phèi hîp nguån n−íc khi c«ng tr×nh ®Çu mèi lµ cèng lÊy n−íc, l−u

l−îng lÊy vµo Qk

≤

(15

20)%QS

Giáo trình quy hoạch và thiết kế hệ thống thủy lợi - Chương 10

Chủ đề:

Tài liệu liên quan

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Hỗ trợ

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi