CHƯƠNG 3 ÁP DỤNG CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NHẰM NÂNG CAO AN TOÀN CHO HỒ BỈ
3.2. NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NHẰM NÂNG CAO AN TOÀN HỒ BỈ KHI CÓ MƯA LỚ N
3.2.1. Tính toán l ại thủy văn điều tiết hồ
Căn cứ tài liệu khí tượng trạm Đô Lương, ta lần lượt tính:
3.2.1.1. Tính toán tần suất lượng mưa năm
Bảng 3.2 Bảng phân phối lượng mưa tại trạm Đô Lương Thứ tự Năm Lượng
mưa Xi
Sắp xếp
X↓ Ki (Ki-1) (Ki-1)2
0,4 n
0,3 P m
+
= −
1 1966 1228,2 3529,2 2,02 1,02 1,04 0,018 2 1967 2018,3 2558,9 1,46 0,46 0,21 0,044 3 1968 1263,7 2330,5 1,33 0,33 0,1098 0,070 4 1969 1146,6 2331,8 1,33 0,33 0,1098 0,096 5 1970 2177,7 2301,7 1,32 0,32 0,1024 0,122 6 1971 1932,0 2177,7 1,23 0,23 0,0529 0,148 7 1972 1708,8 2102,9 1,20 0,20 0,040 0,174 8 1973 2558,9 2085,3 1,19 0,19 0,036 0,200 9 1974 1576,9 2018,3 1,15 0,15 0,0225 0,22 10 1975 1570,4 1932,0 1,10 0,10 0,0100 0,252
11 1976 1580,5 1867,2 1,07 0,07 0,0049 0,278 12 1977 1169,0 1839,5 1,05 0,05 0,0025 0,30 13 1978 3529,2 1818,6 1,04 0,04 0,0016 0,33 14 1979 1563,4 1817,0 1,04 0,04 0,0016 0,35 15 1980 1770,4 1770,4 1,015 0,015 0,000225 0,38 16 1981 1601,3 1767,3 1,013 0,013 0,000169 0,40 17 1982 1507,l8 1708,8 0,97 -0,03 0,0009 0,43 18 1983 1818,6 1707,8 0,97 -0,03 0,0009 0,46 19 1984 1839,5 1658,6 0,95 -0,05 0,0025 0,48 20 1985 1767,3 1601,3 0,92 -0,08 0,0064 0,57 21 1986 1707,8 1587,7 0,91 -0,09 0,0081 0,54 22 1987 1525,2 1580,5 0,90 -0,10 0,0100 0,56 23 1988 2085,3 1576,9 0,90 -0,10 0,0100 0,59 24 1989 2330,5 1590,4 0,90 -0,10 0,0100 0,62 25 1990 2321,8 1563,4 0,89 -0,11 0,0121 0,64 26 1991 1587,7 1563,0 0,89 -0,11 0,0121 0,67 27 1992 1563,0 1525,2 0,87 -0,13 0,0169 0,69 28 1993 1435,8 1507,8 0,86 -0,140 0,0196 0,72 29 1994 2102,9 1464,2 0,84 -0,16 0,0256 0,75 30 1995 1464,2 1435,8 0,82 -0,18 0,0324 0,77 31 1996 2301,7 1415,3 0,87 -0,19 0,0361 0,80 32 1997 1415,3 1329,0 0,76 -0,24 0,0576 0,82 33 1998 1093,3 1320,0 0,75 -0,25 0,0625 0,85 34 1999 1867,2 1263,70 0,72 -0,28 0,0784 0,88 35 2000 1320,0 1228,0 0,70 -0,30 0,0900 0,90 36 2001 1817, 0 1169,0 0,67 -0,33 0,1089 0,93 37 2002 1658,6 1146,6 0,65 -0,35 0,1225 0,95 38 2003 1329,9 1093,3 0,62 -0,38 0,1444 0,98
Tổng 66255,7 2,9371
1743,60mm 38
66255,70
Χ0 = =
( )
37 0,28 2,937 1
38 2,937 1
n Κi 1 C
2
v = =
= −
−
= −
Cs = 2Cv, ta có các giá trị K theo từng tần suất như sau:
P%
Cv
1 2 5 10 20 50 75 90 95 99
0,28 1,75 1,63 1,50 1,37 1,22 0,98 0,80 0,68 0,59 0,48 X75% = K75%.X0 = 0,80*1743,6 = 1394,80 mm.
3.2.1.2. Tính toán quan hệ mưa và dòng chảy Theo QP tính toán thuỷvăn C6-77 ta có:
1 0 n
0 0
0 . Χ
Ζ 1 Χ 1 1 Y
+
−
=
n
Trong đó: Y0: Lớp dòng chảy trung bình nhiều năm của lưu vực (mm).
X0: Lượng mưa trung bình nhiều năm trên lưu vực (mm).
n: Thông số phản ánh đặc điểm địa hình, lấy theo QP.
Z0: Khảnăng bốc hơi lớn nhất của lưu vực(mm).
Với khu vực đập Bỉ, vùng núi Tây Thanh NghệTĩnh, vùng bán sơn địa tra bảng (2-3) QPTL C6-77 có n=2; Z0=1400mm.
( )
[ ]
0,459 0,609
0,28 0,372
0,28 Cvy Cvx
mm 72 , 651 1743,6
* 1,245 1
1 1
0,5 m
2 1 2 0
=
=
=
=
=
+
−
=
α Y
Theo quy phạm ta chọn Csy = 2Cvy.
P
%
Cv
1 2 5 10 20 50 75 90 95 99
0,459 2,33 2,13 1,84 1,60 1,35 0,93 0,67 0,48 0,40 0,26
) / 0,342(m 10
* 31,5
10 . 24,62
* 436,65 Τ
F
* Q Y
mm 65 , 436 72 , 651
* 0,67 Y
Κ * Y
3 6
3 75%
75%
0 75%
75%
= s
=
=
=
=
=
Phân phối dòng chảy năm với tần suất 75%: Chúng tôi lấy tài liệu đo đạc dòng chảy Khe Lá làm mô hình phân phối cho các lưu vực vừa và nhỏ trong tỉnh, kết quả có:
Tháng 1 2 3 45 5 6 7 8 9 10 11 12
Kpp 4.30 3.50 2.10 2.40 3.10 4.20 3.80 6.80 5.80 53.40 7.60 3.00 W
(106m3) 0.462 0.376 0.226 0.258 0.333 0.452 0.409 0.731 0.624 0.741 0.817 0.32
3.2.1.3. Tính bốc hơi a) Bốc hơi mặt nước
Theo số liệu bốc hơi Piche tại trạm khí tượng Đô Lương Z0=813,20 mm, chuyển sang lượng bốc hơi theo mặt nước theo các hệ số:
Zn = Z0 x K1 x K2 Trong đó:
- K1 là hệ số chuyển đổi từ bốc hơi ống Piche sang bốc hơi thùng đặt tại vườn khí tượng.
- K2 là hệ số chuyển đổi từ bốc hơi thùng đặt tại vườn khí tượng sang bốc hơi mặt nước.
Zn = 813,20x1,26x1,15 = 1178,32 mm Bốc hơi lưu vực:
Từ phương trình cân bằng nước, ta có lượng bốc hơi nước trước khi xây dựng hồ chứa:
Zlv = X0 - Y0
Trong đó:
X0: Lượng mưa trung bình nhiều năm của lưu vực hồ. Y0: Độ sâu dòng chảy trung bình nhiều năm của lưu vực hồ.
Zlv = 1743,60 - 651,72 = 1091,88 mm b) Bốc hơi mặt hồ
∆Z = Zn - Zlv
∆Z =1178,32 - 1091,88 = 86,45 (mm)
Phân phối bốc hơi theo mô hình năm 1996, trạm khí tượng Đô Lương như bảng sau:
Bảng 3.3 Bảng phân phối bốc hơi tại trạm khí tượng Đô Lương
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Năm
Z(mm) 43.6 41.4 57.5 40.9 85.5 101.4 136.1 84.9 50.6 65.9 50.6 54.8 813.2
∆Z 4.6 4.4 6.1 4.3 9.1 10.8 14.5 9.0 5.4 7.0 5.4 5.8 86.5
3.2.1.4. Tính toán điều tiết hồ chứa a. Tính toán mực nước chết
Do lưu vực nghiên cứu không có số liệu thực đo về bùn cát nên trong phần tính toán này chúng tôi tính toán khả năng bồi lắng lòng hồ dựa vào số liệu quan trắc của các lưu vực trong vùng.
Theo đo đạc của trạm thuỷvăn Khe Lá các năm từ 1975 đến 1980 độđục bình quân tính toán được là ϑ =110 g/m3
Bảng 3.4 Bảng độ đục qua các năm tại Khe Lá TT Năm Độđục (g/m3)
1 1975 64,6
2 1976 23,8
3 1977 101
4 1978 153
5 1979 132
6 1980 194
Đối với hồ chứa vừa và nhỏ có thểtính lượng bùn cát bồi lắng như sau:
Vbc= Vll +Vdd Trong đó:
- Vll : Thể tích bùn cát lơ lửng lắng xuống hồ chứa trong suốt thời gian hoạt động
- Vdd : Thểtích bùn cát di đẩy lắng xuống kho nước Trọng lượng bùn cát lắng đọng xuống hồtrong 1 năm:
- Pll = Qo x ϑ x T = 0,163x0,000111x31,5.106= 569,93 Tấn/năm - Qo = 0,163 m3/s: lưu lượng bình quân năm
- ϑ = 111 g/m3: hàm lượng bùn cát
- T: Thời gian trong 1 năm quy đổi ra giây
Trọng lượng bùn cát lắng đọng xuống hồ theo tuổi thọ của hồ50 năm (theo Bảng 7.1 TCVN 285-2002) là:
P = 569,93x50 = 28,50x103 tấn Thể tích bùn cát lắng xuống hồ
Vll = 3 3
3
m 10 . 90 , 1,1 25
10
* 28,50 γ
P = =
γ : Khối lượng riêng bùn cát: γ = 1,1 tấn/m3 Xác định bùn cát di đẩy:
Vdd = KxVll
Vùng miền núi: K=10 -:- 80 %
Vdd = KxVll = 30%x 25,90x103 = 7,78x103 (m3) Vậy: Vbc = Vll + Vdd = (25,90 + 7,78)x103 = 33,68x103 (m3)
Tra đường quan hệ W ~ f(Z). Xác định được cao trình bùn cát lắng đọng là Zbc=14,95 m.
Xác định cao trình mực nước chết theo bùn cát lắng đọng trong hồ:
∇MNC = ∇bc + a1 + φ cống + Z Trong đó:
- ∇bc: Cao trình bùn cát lắng đọng - a1: Độ cao an toàn chọn 15cm
- φ cống: Khẩu độ cống, chọn cống φ = 40cm
- Z: Tổn thất qua cống khi cống lấy với lưu lượng thiết kế, tạm tính Z = 0,1m
Thay các số liệu được tính toán ở trên ta có được cao trình mực nước chết là: ∇MNC = 14,95 + 0,15 + 0,4 + 0,1 = 15,60 m.
Dung tích chết của hồđược xác định theo đường quan hệ V∼Z, được dung tích chết của hồ là Vc = 70,68x103 m3.
b. Tính toán mực nước dâng bình thường, dung tích hiệu dụng
Căn cứ vào tuyến đập đã bốtrí và bình đồ lòng hồta xác định được các đường quan hệ lòng hồ (Z~F~W), theo bảng tổng hợp:
Bảng 3. 5 Bảng quan hệ lòng hồ (Z~F~W) TT Z(m) F.103(m2) V.103(m3)
1 12.00 0.171 0.000
2 13.00 5.900 2.359
3 14.00 16.400 13.071
4 15.00 27.575 34.818
5 16.00 99.399 94.594
6 17.00 180.146 232.381
7 18.00 295.337 467.763
8 19.00 394.609 811.540
9 20.00 470.594 1243.584
Theo đó ta có các đường quan hệ:
Hình 3. 2 Biểu đồ quan hệ F, W, Z
Hồ chứa nước đập Bỉ có nhiệm vụ điều tiết năm, căn cứ vào lượng nước đến và nước dùng hàng tháng như trên, tính toán điều tiết bằng phương pháp lập bảng, ta có kết quảnhư bảng dưới, xác định được dung tích hữu ích của hồkhi đã kể tổn thất là Vhi=117,66x103(m3). Ta có, dung tích hồ ứng với mực nước dâng bình thường là:
Vh = Vhi + Vc = 117,66x103 + 70,68x103 = 188,34x103 (m3)
Tra trên đường đặc trưng quan hệ lòng hồ F = f(Z), ta có cao trình mực nước dâng bình thường: ∇MNDBT = 16,70 m.
Bảng 3.6 Bảng tính điều tiết hồ Bỉ
Tháng
Chưa kể tổn thất Tổn thất đã kể tổn thất
Wđến (103m3)
Wdùng (103m3)
W+
(103m3) W- (103m3)
Wh (103m3)
Wxả (103m3)
Wi (103m3)
Wtb (103m3)
Fh (103m2)
∆Z (mm)
Wbh (103m3)
Wth (103m3)
ΣWtt (103m3)
Wdt.tế (103m3)
W+
(103m3) W- (103m3)
Vh (103m3)
Vxả (103m3)
(1) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20)
70.68
580.04 327.76
9 1053.54 34.82 1018.72 1018.72 1089.40 5.38 1.76 5.45 7.21 42.03 1011.51 117.66 1011.51
634.61 343.52
10 5278.44 34.82 5243.62 109.14 6153.20 179.82 7.01 2.41 0.90 3.31 38.13 5240.32 117.66 5240.32
179.82 149.34
11 817.03 27.08 789.95 109.14 789.95 179.82 5.38 0.80 0.90 1.70 28.79 788.24 117.66 905.91
179.82 149.34
12 322.51 54.17 268.35 109.14 268.35 179.82 5.83 0.87 0.90 1.77 55.94 266.58 117.66 384.24
179.82 149.34
1 462.27 139.29 322.98 109.14 322.98 179.82 4.64 0.69 0.90 1.59 140.88 321.39 117.66 439.05
179.82 149.34
2 376.26 139.29 236.98 109.14 236.98 179.82 4.40 0.66 0.90 1.56 140.84 235.42 117.66 235.42
176.63 147.47
3 225.76 232.14 6.38 102.76 173.44 6.11 0.90 0.87 1.77 233.91 8.15 109.51
163.15 139.58
4 258.01 278.57 20.56 82.19 152.87 4.35 0.61 0.76 1.37 279.94 21.93 87.58
145.40 129.17
5 333.26 348.21 14.95 67.24 137.92 9.09 1.17 0.69 1.86 350.08 16.82 70.76
123.80 116.51
6 451.52 479.76 28.25 39.00 109.68 10.78 1.26 0.55 1.80 481.57 30.05 40.71
90.18 94.09
7 440.77 479.76 39.00 0.00 70.68 14.47 1.36 0.35 1.71 481.48 40.71 0.00
70.68 70.67
8 731.03 479.76 251.26 0.00 70.68 9.03 0.64 0.35 0.99 480.75 250.27 117.66 132.61
Tổng 10750.39 2727.68 8131.85 109.14 13.13 13.52 26.65 2754.33 8113.73 117.66 1132.19