ĐiỀu tiẾt hỒ chỨa thuỶ ĐiỆn - hcmut.edu.vnnguyenthong/download/thuy nang... · bỘ...

15
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: [email protected] or [email protected] 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 W HI V BC Z (m) Z (m) V (mil.m 3 ) F (km 2 ) 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. W hi : dung tích hửu ích hồ chứa. V BC : dung tích chết (chứa bùn cát lắng đọng trong N năm) MNTL

Upload: phungnga

Post on 16-May-2018

215 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

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: [email protected] or [email protected]

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

i Z3

FFFFV

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 NGAY 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 tuc 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.

(Chu y: Nguyên ly tinh giống như tinh dung tich điều hoa 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

(m

3/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

tQQdttWt

t

t

t

t

00

)(

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

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Ta 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

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

T (mois)

Qm

(m

3/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(m

il.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

(m

3/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(m

il.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 LƯƠNG

CÔNG DỒN

TRONG TOA ĐÔ XIÊN

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

GIẢI THÍCH BĂNG ĐỒ THI

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 BĂNG ĐỒ THI

30

T

W T*

W=f(t)

(Q0t)

0

W*

W= Q0(t)

6

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

GIẢI THÍCH BĂNG ĐỒ THI

31

T*

Công thức tính W

trong toạ độ xiên:

W=(Q-Q0)t

0

W*

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

LƯU LƯỢNG CỘNG DỒN TRONG

TOẠ ĐỘ XIÊN

Cho chuỗi dòng chảy Q(m3/s) có lưu lượng trung bình Q0. Lưu lượng cộng dồn W(t) trong toạ độ xiên được định nghĩa bởi:

32

tQtQdtQQtWt

t

t

t

t0

00

0 )()(

Tổng thể tích nước vào hồ tư t=0 t

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Dạng tổng quát của W(t):

33

-800

-600

-400

-200

0

200

400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

α

W(m3)

t(s)

Q<Q0 Q>Q0

Q=Q0

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

NHẬN XÉT W(t) có thể tăng hoặc giảm theo t. W(t) tăng khi Qt>Q0 và ngược lại. W(t) là có chu kỳ cho chuỗi dong chảy nghiên

cứu Giá trị W tại đầu và cuối chu kỳ là bằng nhau. Lưu lượng dong chảy tại thời điểm t: tg(α) >= - Q0 (vì Qt>=0).

34

)(0 tgQQt

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập 1 & 2: Tính và vẽ đường lưu lượng cộng dồn trong toạ độ xiên (30ngày/tháng).

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

35

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Lơi giai 1: Q0=75m3/s

tháng 1 2 3 4 5 6

W(mil.m3) -13.0 -103.7 -233.3 -375.8 -518.4 -622.1

tháng 7 8 9 10 11 12

W(mil.m3) -712.8 -751.7 -557.3 -311.0 -116.6 0.0

36

-1000

-800

-600

-400

-200

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

T (mois)

W (m

il. m

3 )

7

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

• Solution 2: Q0=150m3/s

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

0 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) -233 -518 -842 -1140 -1218 -1166

37

Tháng 7 8 9 10 11 12

W(mil.m3) -907 -259 130 259 181 0

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập 3: Số liệu W(t) dòng chảy trong toạ độ xiên như sau. Biết lưu lượng trung bình dòng chảy là 80m3/s (1 tháng có 30ngày). Vẽ W(t) lên đồ thị. Xác định lưu lượng tháng 2, 5, 10.

Tháng 1 2 3 4 5 6

W(tr.m3) -15.0 -110.7 -245.3 -380. -520. -620.

38

Tháng 7 8 9 10 11 12

W(tr.m3) -700. -780. -540. -310. -110. 0.0

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

ĐƯỜNG LUỸ TÍCH LƯU LƯỢNG & ĐƯỜNG BỔ TRỢ TRONG TOẠ ĐỘ XIÊN

39

Đường bổ trợ

của W=f(t)

W(mil. m3)

T(mois) 0

B

A

T0

Lưu lượng cộng dồn

trong TĐX W=f(t)

Z Whi C

D

t

Dung tích nước có

trong hồ luc t

Biểu thị

hồ ở MNC

Biểu thị hồ ở

MNDBT PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

CHÚ Ý

Xét “hành lang” giới hạn bởi đường lũy tích lưu lượng và đường bổ trợ.

Xét một điểm bất kỳ M trong hành lang, KHOẢNG CÁCH THẲNG ĐỨNG từ điểm xét đến đường LŨY TÍCH biểu thị DUNG TÍCH NƯỚC CÓ trong hồ tại thời điểm t tương ứng.

Điểm nằm trên đường lũy tích HỒ CẠN: MNC

Điểm nằm trên đường bổ trợ HỒ ĐẦY: MNDBT

40

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập 4: Xet trong tọa độ xiên. Các số liệu: A=50tr.m3; B=150tr.m3; C=-10tr.m3; D=50tr.m3. Lưu lượng TB của chuỗi Q0=15m3/s. Tính lưu lượng TB tháng Qi với i=1,12 (lấy 30ngày/tháng).

41

W(tr. m3)

T(th) 0

B

A

Luỹ tích lưu lượng trong TĐX W=f(t)

Z

C

D

tA=1th. tB=2th. tC=7th.

tD=8th.

tZ=12th.

Lưu lượng

hằng số tư

tháng 3 7

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập 5: Lấy số liệu bài tập trên. Vẽ đường bổ trợ với dung tích hửu ích Whi=80 tr. m3.

Tính giá trị lưu lượng bởi các tia điều tiết O1AB1CD1Z.

42

8

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Hướng dẫn:

43

W(tr. m3)

T(th)

0

B

A Z

C

D

tA=1th. tB=2th.

tC=7th.

tD=8th. tZ=12th.

Whi=50 tr. m3

A1

B1

C1

D1 01

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập 6: Lấy số liệu bài tập trên 4 & 5. Giả thiết hồ cạn ở t=0. Giả thiết lưu lượng lấy ra khỏi hồ chứa để chạy NM của tháng 1, 2 và 3 lần lượt là 20m3/s, 40m3/s và 8m3/s .

a. Tính tổng thể tích nước lấy ra khỏi hồ đến cuối tháng 1, 2 và 3.

44

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

b. Dùng phương trình cân bằng nước, xác định thể tích nước còn lại trong hồ vào cuối tháng 1, 2, 3.

c. Dùng số liệu câu (a) & đưa vào đồ thị tọa độ xiên trình bày lũy tích lưu lượng lấy ra khỏi hồ chứa. Từ đồ thị xác định dung tích hồ tại các thời điểm cuối tháng 1, 2, 3.

45

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

46

ĐIỀU TIẾT

HỒ CHỨA

THUỶ ĐIỆN

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA THUỶ ĐIỆN

Quá trình lấy lưu lượng Qđt(t) ra khỏi hồ để đi vào NM phát điện (hoặc phục vụ tưới,…) gọi là quá trình điều tiết hồ.

47

WHI

VBC

Qđt(t)

Qđến(t) Mực nước hồ tại thời

điểm t

MNDBT

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Một số chú ý:

- Sau một chu kỳ điều tiết (ngày, tuần, tháng, năm, nhiều năm) mực nước hồ trở về mực nước ban đầu.

- Qđt(t) được xác định tuỳ theo phương pháp điều tiết.

- Trong quá trình điều tiết, Qđến(t) đã biết (số liệu thuỷ văn tính).

- Qđt(t) và Qđến(t) >=0

- Quá trình điều tiết khác nhau diễn biến mực nước hồ khác nhau.

48

9

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập 1: Hãy giải thích y nghĩa đường MiMj & tình trạng mực nước hồ tại các thời điểm “đặc biệt” trên đồ thị sau

49

W(mil. m3)

T(month) 0

B

A

Lưu lượng cộng dồn

trong TĐX W=f1(t)

Z

Đường bổ trợ

W=f2(t)

Whi C

D

M0

M1

M2

M3

M4 M5

M6

M7

T0

t0

Thể tích nước có

trong hồ tại t0 PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập 2: Xét hồ chứa có đường lũy tích & bổ trợ

trong TĐX như sau. Giả thiết hồ đầy nước ở t=0 &

t=T0. Hãy xác định phương án điều tiết (thể hiện

bằng đường gãy khúc tư t=0 t=T0) để Qđiều tiết

min là lớn nhất.

50

W(mil. m3)

T(mois) 0

B

A

Lưu lượng cộng dồn

trong TĐX W=f(t)

Z Whi

C

D T0

Đường bổ trợ

W=f2(t) Điểm bắt đầu

Điểm kết thuc

O1 Z1

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập 3: Giả thiết hồ đầy nước ở t=0 & t=T0. Hãy xác định phương án điều tiết (thể hiện bằng đường gãy khuc từ t=0 t=T0) để Qđiều tiết max là nhỏ nhất.

51

W(mil. m3)

T(mois) 0

B

A

Lưu lượng cộng dồn

trong TĐX W=f(t)

Z Whi

C

D

T0

Đường bổ trợ

W=f2(t) Điểm bắt đầu

Điểm kết thuc PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

BÀI TẬP 4 (lấy số liệu bài trước): ĐIỀU TIẾT HỒ

52

W(tr. m3)

T(th)

0

B

A

Z C

D

tA=1th tB=2th

tC=7th tD=8th tZ=12th

Whi=50 tr. m3

0’

B’

D’

Biết rằng O’AB’CD’Z biểu diễn một chuỗi

lưu lượng Qđt lấy ra khỏi hồ (điều tiết)

Tính các giá trị lưu lượng tương ứng.

Z’

Đường luỹ tích dòng

chảy đến trong TĐX

Đường bổ trợ

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Tính thể tích nước vào và ra khỏi hồ kể từ t=0 đến tại các thời điểm A, B, C. Nhận xét.

Tính thể tích nước còn trong hồ sau 1th, 1.5th, 4th, 6th, 7th, 10th. Với giả thiết hồ đầy lúc t=0.

Bài tập tương tự với tia điều tiết O’B’CD’Z.

53

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

ĐIỀU TIẾT HỒ

54

W(tr. m3)

T(th)

0

B

A Z

C

D

t1=1th t2=2th

t3=5th

t4=8th t5=12th

0’

B’ D’

CHÚ Ý !!!

Đường điều tiết gãy khúc không bao giờ đi ra khỏi

hành lang giới hạn bởi đường luỹ tích và

đường bổ trợ.

Whi

10

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

NHẬN XÉT Xét 1 điểm “bất kỳ” ở thời điểm t trong

hành lang giới hạn bởi đường lũy tích & đường bổ trợ:

“KHOẢNG CÁCH THẲNG ĐỨNG TỪ ĐƯỜNG LŨY TÍCH ĐẾN ĐIỂM XÉT BIỂU THI THỂ TÍCH NƯỚC CÓ TRONG HỒ TẠI THỜI ĐIỂM XÉT t”.

55

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

56

ĐIỀU TIẾT HỒ

THEO PHƯƠNG PHÁP

ĐIỀU HOA LƯU LƯƠNG

NHÂT

P/P ĐƯƠNG CHI THĂNG

(ĐCT)

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

ĐIỀU TIẾT THEO P/P

ĐƯỜNG CHỈ THẲNG

Điều tiết: Điều tiết hồ là một chuỗi lưu lượng liên tục lấy ra khỏi hồ theo thời gian và tuân theo một quy luật được xác định.

57

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

PP. Điều hòa nhất (pp. ĐCT)

Điều tiết hồ theo phương pháp điều hoa nhất là phương pháp điều tiết sao cho sự SAI BIỆT giữa lưu lượng điều tiết Max và lưu lượng điều tiết Min của chuỗi lưu lượng trong một chu kỳ điều tiết là BÉ NHÂT.

58

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Ví dụ xét 1 hồ chứa có thể tích hữu ích (Whi) đã biết.

Giả thiết lưu lượng đến hồ theo thời gian đã biết (vẽ được đừờng lũy tích lưu lượng trong TĐX).

Xem đồ thị sau:

59

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

PHƯƠNG PHÁP “ĐƯỜNG CHỈ THẲNG”

60

W(tr. m3)

T(th)

0

B

A

Z C

D

tA=1th tB=2th

tC=7th

tD=8th tZ=12th

Whi=80 tr. m3

0’

B’

D’ Z’

Nhận xét: O’B’CD’Z’ là đường ngắn nhất nối O’ et Z’

Đường điều tiết theo p/p “Đường

chỉ thẳng”

11

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

CÂU HỎI

Giả thiết hồ đầy tại t=0 (có thể trạng thái khác):

Đại biểu là điểm O’

Và hồ cũng sẽ trạng thái đầy cuối chu kỳ (giống tại thời điểm t=0)

Đại biểu là điểm Z’

Một cách “định tính” hãy xác định đường “gãy khuc” (nằm trong hành lang) nối O’ & Z’ là NGẮN NHÂT.

61

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

TÍNH CHÂT

Giữa A & Z lưu lượng điều tiết min là lớn nhất.

Giữa A & Z lưu lượng điều tiết max là nhỏ nhất.

Phương pháp điều tiết có tính “CỰC ĐẠI” lưu lượng điều tiết min và “CỰC TIỂU” lưu lượng điều tiết max.

62

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

TÍNH CHÂT

So với các phương pháp khác, phương pháp ĐCT làm cho chênh lệch giữa giá trị điều tiết Max và Min là NHỎ NHÂT.

Lưu lượng qua TUA BIN là “ĐIỀU HOA” nhất.

63

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập: Hãy vẽ tia điều tiết theo phương pháp

ĐCT cho 2 t/h: hồ cạn luc t=0 & W=0.5Whi lúc

t=0.

64

W(mil. m3)

T(mois) 0

B

A

Lưu lượng cộng dồn

trong TĐX W=f(t)

Z Whi

C

D T0

Đường bổ trợ

W=f2(t)

A’

B’

C’

D’

Z’ 0’

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập : Xét đồ thị :

65

W(tr.m3)

T(th) 0 1 năm 2 năm 3 năm

a b

a’ b’

c

c’

Whi

Đường

bổ trợ Đường lũy tích

trong TĐX PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

1. Giả thiết lưu lượng TB của chuỗi dong chảy là 50m3/s. Toạ độ điểm a, b là -100 tr.m3 và -700 tr.m3. Tính thể tích nước vào hồ trong thời đoạn từ ta đến tb. Lấy 360ngày/năm.

2. Cho biết dung tích hữu ích là 150 tr. m3. Tính lưu lượng điều tiết tương ứng tia a’c và cb’ với tC=1năm8th và tung độ c là -900tr.m3.

3. Hãy cho nhận xét về thể tích nước đến hồ &

thể tích nước lấy ra khỏi hồ trong thời đoạn tư a đến b.

4. Giả thiết hồ đầy lúc t=0. Vẽ tia điều tiết p/p ĐCT. 66

12

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập: Cho dòng chảy đến hồ chứa sau:

tháng 1 2 3 4 5 6

Q(m3/s) 70 50 20 10 15 25

tháng 7 8 9 10 11 12

Q(m3/s) 40 150 200 250 150 100

67

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Lưu lượng TB là Q0 =90m3/s. Giả thiết hồ đầy ở t=0 và có dung tích hữu ích 250 tr.m3.

a. Tính và vẽ đường lũy tich lưu lượng trong tọa độ xiên. Vẽ đường điều tiết bằng p/p ĐCT và tính lưu lượng tương ứng.

b. Trình bày kết qủa trên đồ thị và giải thích sự thay đổi mực nước trong hồ.

c. Tính thể tích nước trong hồ vào cuối các tháng 3, 4.

68

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

d. Mực nước hồ TB tháng 2 và 7 lần lượt là 300m và 250m. Mực nước sau NM tương ứng là 60m và 58m. Giả thiết mất năng (cột nước) là 15% giá trị cột nước địa hình và hiệu suất tổng NM là =0,85.

Tính công suất (MW) phát ra của NM và năng lượng E (tr.kwh) của 2 tháng nêu trên.

69

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG CHỈ THẲNG

70

-1400

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

A Z B

C

D

E

F G

TIA ĐIỀU

TIẾT

Whi

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

AB BC CD DE EF FG GZ

Q

(m3/s) 70.0 50.0 41.3 150.0 176.8 150. 100.

W

(tr.m3) 181.4 129.6 535.1 388.8 916.4 388.8 259.2

71

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

tháng Qin(m3/s) Win(tr.m

3) Cộng dồn.

1 70 -51.8 -51.8

2 50 -103.7 -155.5

3 20 -181.4 -337.0

4 10 -207.4 -544.3

5 15 -194.4 -738.7

6 25 -168.5 -907.2

7 40 -129.6 -1036.8

8 150 155.5 -881.3

9 200 285.1 -596.2

10 250 414.7 -181.4

11 150 155.5 -25.9

12 100 25.9 0.0 72

13

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập: Lưu lượng đến hồ chứa như sau:

tháng 1 2 3 4 5 6

Q(m3/s) 30 40 70 90 150 200

tháng 7 8 9 10 11 12

Q(m3/s) 250 310 275 150 100 15

73

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Lưu lượng TB Q0 =140m3/s. Giả thiết hồ đầy ở t=0 và có dung tích 350 tr.m3.

a. Tính lưu lượng cộng dồn trong tọa độ xiên. Tính lưu lượng điều tiết bởi p/p đường chỉ thẳng.

b. Giải thích sự thay đổi mực nước trong hồ.

c. Tính thể tích nước trong hồ vào cuối tháng 3 và tháng 4.

74

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

d. Mực nước hồ TB tháng 1 và 9 lần lượt là 400m và 370m. Mực nước sau NM tương ứng là 120m và 118m. Giả thiết mất năng (cột nước) là 15% và hiệu suất tổng NM (Tuabin+Máy phát) là =0,85.

Tính công suất (MW) phát NM và năng lượng năm E (tr.kwh) của 2 tháng nói trên.

75

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

-1400

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

76

A

B C D

E F G

Z

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

AB BC CD DE EF FG GZ

Q(m3/s) 91.3 150 200 233.3 150 100 15

W(tr.m3) 946.2 388.8 518.4 1814.3 388.8 259.2 38.8

77

HƯƠNG DÂN

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập: Xét đồ thị sau với: Q0=30m3/s; tg(α) = -10; t0=2th ; tung độ A là 150 tr. m3; T0=12th.

78

W(tr. m3)

T(th)

0 α

B

A

t0

T0

Z

Dòng chảy đến

Dòng chảy ra khỏi hồ

A0

14

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Tính:

- Lưu lượng tương ứng tia OB.

- Tung độ B.

- Tổng lượng nước vào hồ đến thời điểm t0.

- Thể tích nước có trong hồ ở thời điểm t0.

79

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Giải:

- QB=Q0+tg(α) =30-10 =20m3/s.

- Tung độ B =(QB-Q0)dt=

-10*2th=-51.84 tr.m3.

- Thể tích nước vào hồ =150+Q0dt=150+30*2th.=

305.52tr.m3.

- Thể tích nước trong hồ: =150-(-51.64) =201.84 tr.m3.

80

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập: Lấy lại số liệu trên, vẽ đường bổ trợ với Whi=50tr.m3. Ngoài ra:

- Tung độ A0 là 55 tr. m3

- Tung độ của B là -50 tr. m3

- Tung độ C là 100 tr. m3

Tính lưu lượng điều tiết bởi p/p đường chỉ thẳng.

81

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Giải:

82

W(tr. m3)

T(th)

0

B

A

C

Z

Dòng chảy đến

A0

tA0=1th

tA=2th

tB=7th

tC=9th

tZ=12th 50(tr. m3)

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập: Dong chảy có lưu lượng TB là 90m3/s. Hồ đầy lúc t=0 có W=200tr.m3. Lưu lượng tích luỹ vào và ra khỏi hồ chứa trong tọa độ xiên theo đồ thị và bảng giá trị như sau:

83

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

-1100

-1000

-900

-800

-700

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

T(mois)

W(m

il.m

3)

84

15

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

T 1 2 3 4 5 6

Win -51.8 -155.5 -337.0 -544.3 -738.7 -907.2

Wout -303.7 -407.4 -511.0 -645.8 -780.6 -915.4

T 7 8 9 10 11 12

Win -1036.8 -881.3 -596.2 -181.4 -25.9 0.0

Wout -1050.2 -946.5 -816.9 -537.0 -355.5 -200.0

85

Note: Win: lưu lượng vào;

Wout: lưu lượng ra

Đơn vị: tr.m3

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Câu hỏi:

1. Tính lưu lượng vào TB tháng

2. Tính lưu lượng điều tiết

3. Xác định thời điểm hồ đầy, cạn.

86

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

tháng Qin Win Accu. Qout Wout Accu. Delta

0 0 0 0 -200

1 70 -51.8 -51.8 50 -103.7 -303.7 251.8

2 50 -103.7 -155.5 50 -103.7 -407.4 251.8

3 20 -181.4 -337.0 50 -103.7 -511.0 174.1

4 10 -207.4 -544.3 38 -134.8 -645.8 101.5

5 15 -194.4 -738.7 38 -134.8 -780.6 41.9

6 25 -168.5 -907.2 38 -134.8 -915.4 8.2

7 40 -129.6 -1036.8 38 -134.8 -1050.2 13.4

8 150 155.5 -881.3 130 103.7 -946.5 65.2

9 200 285.1 -596.2 140 129.6 -816.9 220.7

10 250 414.7 -181.4 198 279.9 -537.0 355.5

11 150 155.5 -25.9 160 181.4 -355.5 329.6

12 100 25.9 0.0 150 155.5 -200.0 200.0

Qtb 90 0.00 90 0.00 87

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

88