zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Kết hợp mô hình vật lý và mô hình toán mô phỏng chế độ dòng chảy khi xả lũ công trình thủy điện Sơn La

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

5
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong nghiên cứu này, một sự kết hợp giữa mô hình toán và mô hình vật lý được mô phỏng chế độ dòng chảy khi thủy điện Sơn La vận hành xả lũ. Mô hình vật lý được xây dựng làm cơ sở cho việc kiểm định mô hình toán. Dựa trên kết quả của mô hình toán đã được kiểm định, tiến hành đánh giá chế độ dòng chảy ứng với trường hợp mở 01 cửa van xả đáy.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Kết hợp mô hình vật lý và mô hình toán mô phỏng chế độ dòng chảy khi xả lũ công trình thủy điện Sơn La

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 KẾT HỢP MÔ HÌNH VẬT LÝ VÀ MÔ HÌNH TOÁN MÔ PHỎNG CHẾ ĐỘ DÒNG CHẢY KHI XẢ LŨ CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN SƠN LA Trần Kim Châu1, Nguyễn Văn Chiến2, Nguyễn Tiến Đạt3 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: kimchau_hwru@tlu.edu.vn 2 Viện Thủy công, email: Chiennv131@wru.vn 3 Trung tâm Thủy điện, Viện Năng lượng, email: Datnt28@wru.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG từ trái qua phải (theo hướng nhìn từ thượng lưu xuống hạ lưu). Hạ lưu tràn là dốc nước Chế độ động lực học của dòng chảy qua với chiều dài 111,5m và độ dốc là 4.6%. công trình xả lũ là một vấn đề rất phức tạp. Mô hình vật lý được xây dựng tại phòng thí Nghiên cứu chế độ dòng chảy qua tràn có thể nghiệm thủy lực của Viện Năng lượng Việt tiếp cận theo hướng sử dụng các mô hình vật Nam. Phạm vi mô phỏng bao gồm cả công lý [1], mô hình toán [2] hoặc kết hợp cả hai trình tràn xả mặt, lỗ xả sâu và dốc nước. Tỷ lệ mô hình để mô phỏng [3,4]. Việc kết hợp giữa mô hình toán và mô hình vật lý sẽ được giữa nguyên hình và mô hình là L =100. nhiều tác giả sử dụng. Theo Hubert Chanson (2004) [5] với tỷ lệ này Trong nghiên cứu này, một sự kết hợp thì ảnh hưởng trọng lực trong mô hình sẽ giữa mô hình toán và mô hình vật lý được mô chiếm ưu thế. Ảnh hưởng này rất quan trọng phỏng chế độ dòng chảy khi thủy điện Sơn trong các mô hình mô phỏng dòng chảy mặt. La vận hành xả lũ. Mô hình vật lý được xây Hình 1 thể hiện hình ảnh mô hình thí nghiệm. dựng làm cơ sở cho việc kiểm định mô hình toán. Dựa trên kết quả của mô hình toán đã được kiểm định, tiến hành đánh giá chế độ dòng chảy ứng với trường hợp mở 01 cửa van xả đáy. Hơn thế nữa mức độ và vị trí xâm thực sẽ được nghiên cứu đánh giá khi thủy điện vận hành 2. CÁC MÔ HÌNH MÔ PHỎNG Đập thủy điện Sơn La được xây dựng trên Hình 1. Thí nghiệm mô hình vật lý dòng chính sông Đà tại xã Ít Ong, huyện thủy điện Sơn La Mường La, tỉnh Sơn La, cách thành phố Sơn La khoảng 40 km về phía Tây Bắc. Đập Dọc theo theo dốc nước nước trên tràn có chính là đập bê tông trọng lực với chiều cao bố trí 10 điểm đo mực nước được đánh số lớn nhất 138.1m. Công trình xả mặt có 6 cửa như hình 2. Ngoài ra lưu lượng đi vào bể tràn xả mặt với kích thước là 15 m (bề rộng) chứa (thượng lưu đập) được xác định thông và 13 m (chiều cao). Ngưỡng tràn xả mặt đặt qua máng hình chữ nhật. Tại thời điểm mô tại cao trình 197.8m. Công trình xả đáy có 12 hình ổn định, lưu lượng chính là lưu lượng cửa kích thước là 6 m (bề rộng) và 10 m qua tràn. Các số liệu thực đo này sẽ được so (chiều cao). Cao trình ngưỡng xả đáy là sánh với kết quả mô phỏng để kiểm định tính 145m. Các cửa được đánh số thứ tự tăng dần chính xác của mô hình toán. 462
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 để kiểm định cho mô hình toán. Sau khi mô hình toán được đảm bảo độ tin cậy, tiến hành mô phỏng chế độ thủy lực trên công trình. 3. KẾT QUẢ Kết quả kiểm định lưu lượng mô hình toán với mô hình vật lý được thể hiện như bảng 1 và 2. Nhận thấy kết quả mô phỏng hoàn toàn phù hợp với số liệu đo đạc lưu lương, tuy Hình 2. Vị trí các điểm đo mực nước nhiên sai số mực nước vẫn còn lớn tại nhiều điểm. Điều này do lưới chia trong mô phỏng trên dốc nước còn thô. Việc chiết xuất kết quả trong mô Mô hình Flow 3D được sử dụng để mô hình lại chỉ lấy được ở tâm ô lưới. phỏng chế độ dòng chảy. Phương pháp xấp xỉ Bảng 1. Kết quả kiểm định lưu lượng sai phân hữu hạn để giải các phương trình Reynolds Averaged Navier–Stokes. Mô hình Q (m3/s) Sai số Số cửa xả Ztl (m) được xây dựng chia làm 2 khối. Khối đầu TN Flow 3D (%) tiên bao gồm tràn xả lũ và cửa xả đáy. Khối 1 cửa +215 1892 1899 0.37 thứ 2 thể hiện máng hạ lưu. Theo phương X, biên trên của khối 1 là mực nước thượng lưu Bảng 2. Kết quả kiểm định mực nước hồ, còn biên dưới của khối 2 là dòng chảy ra khỏi dốc nước. Hai khối được liên kết với Cao độ (m) Điểm đo Sai số (m) nhau bởi biên symmetry. Điều kiện ban đầu Thí nghiệm Mô phỏng của bài toán là cao trình mực nước thượng 1 149.5 150 -0.50 lưu công trình, hạ lưu không có nước. Độ 2 141.6 141.96 -0.36 nhám bề mặt công trình là n = 0,017 theo hướng dẫn của TCVN 9147:2012 [6]. Chia 3 139.7 139.485 0.21 miền tính toán thành các ô lưới dạng 4 146.3 145.84 0.46 Cartersian, kích thước theo các phương đều 5 138 137.392 0.61 bằng 0,5m. Hình 3 thể hiện miền tính toán trong mô hình. 6 136 136.244 -0.24 7 137.6 137.297 0.30 8 131.4 130.87 0.53 9 132.8 132.32 0.48 10 131.4 131.891 -0.49 Hình 3. Mô phỏng công trình trong mô hình toán Trong nghiên cứu này nhóm tác giả chỉ trình bày kết quả mô phỏng khi tràn vận hành (a) (b) 01 của van xả đáy khi mực nước hồ ứng với mực nước dâng bình thường 215m. Kết quả đo Hình 4. Kết quả mô phỏng từ mô hình toán đạc từ mô hình vật lý sẽ được sử dụng là cơ sở (a) và mô hình vật lý (b) 463
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 (a) (b) (c) Hình 5. Phân bố áp suất (a) vận tốc (b) và vận tốc theo mặt cắt ngang cửa vào (c) (a) (b) Hình 6. Phân bố áp suất (a) và vận tốc trung bình (b) tại dốc nước Bên cạnh việc so sánh thông qua các số độ lên đến 35,6 m/s và giảm dần về cuối dốc liệu thực đo, mô hình toán cũng cho thấy chế khoảng 16,7 m/s (hình 6b). Tất cả những điều độ thủy lực rất phù hợp với kết quả từ mô kiện này rất thuận lợi cho việc hình thành hiện hình vật lý. Như trong hình 4 đường gân tượng xâm thực gây phá hoại công trình. nước được thể hiện rất sát với thực tế. Như vậy mô hình toán đảm bảo độ tin cậy cho 4. KẾT LUẬN việc mô phỏng. Sử dụng mô hình toán mô Nghiên cứu đã ứng dụng kết hợp mô hình phỏng phân bố áp suất, vận tốc tại cửa xả đáy toán và mô hình vật lý để mô phỏng chế độ và dốc nước. Kết quả thể hiện như các hình thủy động lực khi tràn Sơn La mở 1 cửa van vẽ 5 và 6 trên đây. Kết quả mô phỏng cho xả đáy. Kết quả cho thấy mô hình toán mô thấy xuất hiện vùng áp suất âm ngay tại trần phỏng phù hợp với số liệu đo đạc từ mô hình cửa vào cống (hình 5a). Điều này tạo điều vật lý. Dựa trên kết quả tính toán mô phỏng kiện cho việc hình thành khí thực tại vị trí nhận thấy, tốc độ dòng chảy trong cửa xả và này gây nguy hại cho công trình. Ngoài ra áp trên dốc nước đều rất lớn, bên cạnh đó xuất suất âm cũng xuất hiện tại vùng tiếp tuyến hiện những vùng áp xuất âm. Đây là những giữa cửa xả đáy và dốc nước. Tốc độ dòng điều kiện thuận lợi hình thành khi thực. Do chảy trong cửa xả cũng rất lớn. Tại hầu hết vậy rất cần phải tính toán kiểm tra hệ số khí các vùng trong cửa xả, tốc độ dòng chảy hóa để xác định chính xác những khu vực trong cửa xả đáy đều trên 30 m/s (hình 5b). nào có khả năng xảy ra hiện tượng xâm thực Phân bố vận tốc theo mặt cắt ngang của vào khi công trình được vận hành. cho thấy tốc độ cực tại tập trung ở chính giữa giảm dần về 2 vách. Với tốc độ này, cộng 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO thêm với việc các hạt bùn cát mang theo [1] M.-X. Nie, “Cavitation Prevention with trong dòng chảy có thể gây nên hiện tượng Roughened Surface,” Journal of Hydraulic mài mòn bề mặt bê tông của công trình. Engineering, vol. 127, no. 10, pp. 878-880, 2010. Tại dốc nước, kết quả tính toán cũng tương [2] T. H. T. Le, V. C. Nguyen, C. P. Dang, T. T. tự như trong cửa xả đáy. Phân bố áp suất dọc T. Nguyen, B. Q. T. Pham, and N. T. Le, “Numerical assessment on hydraulic safety theo tràn cũng thể hiện có vùng áp suất âm tại of existing conveyance structurers,” Model đầu dốc nước (hình 6a). Bên cạnh đó, tốc độ Earth Syst Environ, Jun. 2023, doi: dòng chảy cũng rất lớn. Ở đầu dốc nước tốc 10.1007/s40808-022-01685-z. 464

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.