CHƯƠNG III. TIỀM NĂNG SÔNG NGÒI
VII. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐIỀU TIẾT DÒNG CHẢY VÀ ẹIEÀU TIEÁT LUế
I. ẹIEÀU TIEÁT NAấM
Chúng ta biết rằng nhu cầu dùng nước của tất cả các ngành kinh tế quốc dân trong một năm trên một lưu vực nào đó lúc nào cũng mâu thuẫn với lượng nước đến (Khi cần nhiều thì nước đến ít, khi cần ít thì nước đến nhiều…). Do đó cần phải tìm biện pháp công trình để điều tiết lại chế độ dòng chảy trong năm. Biện pháp công trình đó là điều tiết năm.
Dựa vào mức độ điều tiết có thể chia điều tiết năm thành hai loại:
1. Điều tiết hoàn toàn: Khi kho nước đủ dung tích chứa hết toàn bộ lượng nước thừa của năm trước để sử dụng cho năm sau thì ta gọi là điều tiết năm hoàn toàn (hình A).
2. Điều tiết không hoàn toàn (Điều tiết mùa): Khi nào tổng lượng nước đến của năm thiết kế nhiều hơn lượng nước dùng hoặc do điều kiện địa hình không cho phép mở rộng quy mô công trình nên kho nước không đủ sức chứa hết lượng nước đến và phải xả bớt đi, thì gọi là điều tiết năm không hoàn toàn, hoặc điều tiết mùa (Hình B). Theo nghĩa rộng của điều tiết dòng chảy thì điều tiết năm và điều tiết mùa cũng đều gọi là chung là điều tiết năm. Trong điều tiết dòng chảy thì điều tiết năm là biện pháp được sử dụng rộng rãi nhất.
(Q~t)
(q~t)
t Q
q q
Q
t (q~t)
(Q~t)
Hình A: Điều tiết hoàn toàn. Hình B: Điều tiết không hoàn toàn
(ủieàu tieỏt muứa)
Hỡnh 3.9. ẹieàu tieỏt naờm II. ẹIEÀU TIEÁT NHIEÀU NAấM
Khi lượng nước dùng (kể cả tổn thất do thấm, bốc hơi…) mà lớn hơn tổng lượng nước đến của năm thiết kế thì phải chuyển sang hình thức điều tiết nhiều năm. Có nghĩa là phải tăng quy mô công trình. Nếu không, phải giảm bớt lượng nước dùng hoặc giảm bớt mức đảm bảo thiết kế nước dùng.
Nội dung nhiệm vụ cơ bản của điều tiết dòng chảy là nâng cao lưu lượng mùa kiệt và hạ thấp lưu lượng mùa lũ. Điều tiết năm hay điều tiết nhiều năm chủ yếu là nghiên cứu tìm cách nâng cao lưu lượng mùa kiệt hoặc lưu lượng năm ít nước. Còn điều tiết dòng chảy lũ là nghiên cứu tìm cách hạ thấp lưu lượng mùa lũ, lưu lượng đỉnh lũ lớn.
III. TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ
Mục đích việc nghiên cứu điều tiết lũ của hồ chứa là thông qua việc tính toán, tìm ra dung tích phòng lũ cần thiết của hồ chứa, phương thức trữ nước và tháo nước thích hợp, từ đó giảm bớt kích thước của công trình tháo lũ và thỏa mãn cột nước, hạn chế lúc tháo lũ (cột nước thấp nhất yêu cầu lúc vận hành nhà máy thủy điện). Thường người ta phải căn cứ vào năng lực thoát lũ của sông và mực nước hạn chế của phòng lũ và kích thước của công trình tháo lũ. Như vậy, để có cơ sở cho việc tính toán điều tiết lũ của hồ chứa, trước hết ta cần xác định tiêu chuẩn phòng lũ, phân tích về lũ thiết kế, lưu lượng tháo an toàn đối với hạ lưu và mực nước khống chế.
a. Tiêu chuẩn phòng lũ
-Tiêu chuẩn phòng lũ được biểu thị bằng loại lũ (bao nhiêu năm xuất hiện một lần) mà lưu vực có thể chịu được. Việc chọn tiêu chuẩn phòng lũ, một mặt, phải xuất phát từ tầm quan trọng của đối tượng phòng lũ, mặt khác phải thích ứng
với sự phát triển của nền kinh tế quốc dân. Đó là một vấn đề phức tạp có liên quan đến các mặt chính trị, kinh tế và kỹ thuật mà ta cần nghiên cứu đầy đủ.
-Để nâng cao tiêu chuẩn phòng lũ thì nhà nước cần tốn thêm rất nhiều tiền của và sức lực để xây dựng công trình phòng lũ, để có thể chống được một trận lũ đặc biệt mà khả năng xuất hiện thì lại rất ít. Vì thế cần phải căn cứ vào điều kiện kinh tế, kỹ thuật của nước nhà, tầm quan trọng của đối tượng phòng lũ. Về bản thân tiêu chuẩn phòng lũ chỉ nói lên trình độ dự kiến khả năng phòng tránh thủy tai, nên chỉ là tương đối, do đó không thể chỉ lấy một tiêu chuẩn phòng lũ tương đối cao mà không thể xét đến những biện pháp khẩn cấp trong những trường hợp đặc bieọt.
-Khi nghiên cứu tiêu chuẩn phòng lũ, cần phân biệt tiêu chuẩn phòng lũ của khu vực được bảo vệ với tiêu chuẩn thiết kế của công trình thủy công. Tiêu chuẩn phòng lũ của khu vực được bảo vệ được quyết định theo tầm quan trọng của đối tượng được bảo vệ và điều kiện kinh tế. Tiêu chuẩn phòng lũ của địa điểm hay đoạn sông của thượng lưu có thể khác nhau. Tiêu chuẩn phòng lũ của các thành phố, xí nghiệp, hầm mỏ quan trọng, các khu công nghiệp đông người và phạm vi ảnh hưởng rộng lớn thì nên cao hơn một chút, còn các khu vực không quan trọng có thể thấp hơn một chút.
- Đối với công trình thủy lợi, nếu bị hỏng, có thể tạo nên những tổn thất vô cùng to lớn ở hạ lưu. Để bảo đảm an toàn, đối với các công trình thủy lợi chủ yếu thì có thể dùng tiêu chuẩn thiết kế tương đối cao (thường cao hơn tiêu chuẩn phòng lũ của khu vực bảo vệ).
* Khi nhiệm vụ của hồ chứa đã được xác định rõ, có thể chọn lũ thiết kế theo tình hình khu vực được bảo vệ và đặc điểm thủy văn của con sông. Nếu không có nhiệm vụ phòng lũ thì có thể chọn lũ thiết kế theo cấp của công trình.
b. Lưu lượng tháo an toàn và mực nước khống chế
* Lưu lượng tháo an toàn là lưu lượng lớn nhất có thể tháo xuống hạ lưu. Lưu lượng tháo an toàn ở hạ lưu phải được xác định qua luận chứng kinh tế đầy đủ về khả năng thoát lũ thực tế của sông hiện có. Lưu lượng tháo an toàn có ảnh hưởng đến các biện pháp phòng lũ. Lúc lưu lượng tháo an toàn nhỏ thì dung tích phòng lũ phải lớn, tổn thất ở thượng lưu tăng lên và đầu tư về công trình thủy công sẽ lớn (Đường 1 ở hình 3.10), hiệu suất kinh tế của các ngành dùng nước giảm nhưng đầu tư về đê điều và chi phí phòng lũ hàng năm ở hạ lưu sẽ giảm, hiệu ích phòng lũ ở hạ lưu sẽ tăng. Đường 2 ở hình 3.10 ngược lại, nếu tăng lưu lượng tháo an toàn ở hạ lưu thì dung tích phòng lũ sẽ giảm, chi phí về đê điều ở hạ lưu sẽ tăng, vấn đề đầu tư công trình thủy công và tổn thất ngập ở thượng lưu sẽ giảm, hiệu ích của các
ngành dùng nước sẽ tăng. Do đó khi chọn lưu lượng tháo an toàn phải xét cẩn thận, phải dựa trên đặc tính kinh tế, kỹ thuật để xác định.
* Đối với khu vực bảo vệ, nếu dùng mực nước khống chế thay cho lưu lượng tháo an toàn để biểu thị tiêu chuẩn phòng lũ thì tiện lợi hơn. Mực nước không chế là mực nước tại trạm khống chế chủ yếu của con sông không thể vượt quá để khu vực lân cận được bảo vệ không bị thủy tai. Lúc vượt quá mực nước đó thì phải có các biện pháp khác.
(1 ) K
(2 ) (ủ o àn g )
Q (m 2 /s)
Hình 3.10: Quan hệ giữa lưu lượng tháo an toàn và đầu tư kinh tế.
c. Các vấn đề chủ yếu cần giải quyết trong tính toán điều tiết lũ bằng hồ chứa 1. Đối với những công trình đầu mối không có nhiệm vụ phòng lũ thì căn cứ vào tầm quan trọng của công trình để xác định cấp công trình, tìm ra lũ thiết kế, qua tính toán điều tiết, có thể tính ra lưu lượng tháo lũ trong trường hợp bình thường. Ngoài ra phải căn cứ vào lũ kiểm tra để tìm lưu lượng tháo lũ trong trường hợp bất thường. Đó là những số liệu cơ bản cần thiết để thiết kế công trình tháo lũ.
2. Đối với những công trình đầu mối có nhiệm vụ phòng lũ thì phải căn cứ vào nhiệm vụ để tìm ra lũ thiết kế qua tính toán điều tiết lũ, có thể xác định được dung tích phòng lũ và lưu lượng tháo. Ngoài ra còn phải tính điều tiết lũ với lũ kiểm tra. Cần chú ý rằng, các tiêu chuẩn phòng lũ ở hạ lưu thấp hơn tiêu chuẩn thiết kế của công trình để xác định lưu lượng thiết kế.