CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI THEO CÁC PHƯƠNG ÁN 24
4.1 Tính toán điều tiết lũ
4.1.1 Mục đích.
- Thông qua việc tính toán điều tiết lũ tìm ra các biện pháp phòng chống lũ thích hợp và hiệu quả nhất.
- Xác định dung tích phòng lũ của kho nước Vsc và cột nước siêu cao Hsc. - Xác định đường quá trình lũ thiết kế (qx ~ t)p từ đó lập PA vận hành.
- Xác định lưu lượng xả lũ lớn nhất xuống hạ lưu: qxảmax
- Xác định MNLTK, MNLKT.
4.1.2 Tài liệu tính toán.
- Quan hệ Z – V.
- Lưu lượng lũ thiết kế theo giờ.
Bảng 4-1: Lưu lượng lũ theo giờ.
TG (giờ) Q lũ TK Q lũ KT TG (giờ Q lũ TK Q lũ KT
0,00 0,00 0,00 6,25 260,30 350,03
0,25 85,14 114,48 6,50 243,20 327,03
0,50 171,37 230,45 6,75 223,07 299,94
0,75 278,08 373,92 7,00 202,87 272,80
1,00 420,79 565,83 7,25 180,87 243,21
1,25 532,84 716,49 7,50 160,09 215,27
1,50 648,93 872,61 7,75 142,99 192,27
1,75 739,38 994,22 8,00 133,21 179,12
2,00 826,14 1 110,89 8,25 122,21 164,33
2,25 904,35 1 216,06 8,50 107,55 144,61
2,50 978,90 1 316,32 8,75 100,21 134,75
2,75 1 036,34 1 393,55 9,00 95,33 128,17
3,00 1 093,79 1 470,78 9,25 87,99 118,33
3,25 1 102,31 1 482,25 9,50 83,11 111,75
3,50 1 051,01 1 413,26 9,75 74,55 100,25
3,75 952,02 1 280,16 10,00 69,66 93,68
4,00 849,37 1 142,12 10,25 67,22 90,39
4,25 728,38 979,42 10,50 62,33 83,82
4,50 611,05 821,67 10,75 59,88 80,53
4,75 527,95 709,92 11,00 57,44 77,23
5,00 455,84 612,96 11,25 52,55 70,66
5,25 393,51 529,16 11,50 48,88 65,74
5,50 349,98 470,61 11,75 45,22 60,81
5,75 315,30 423,98 12,00 40,33 54,22
6,00 287,78 386,99
4.1.3 Đề xuất phương án tràn.
Sơ bộ chọn khẩu diện tràn theo phương án - Phương án : Btr = 24 (m)
4.1.4 Thiết kế các phương án tràn.
Có nhiều phương pháp điều tiết lũ như phương pháp lập bảng trực tiếp, phương pháp đồ giải….ở đây ta chọn phương pháp điều tiết lũ pô-ta-pôp.
4.1.5 Nguyên lý tính toán điều tiết lũ theo phương pháp Pô-ta-pôp.
Phương pháp điều tiết dựa trên nguyên lý cơ bản là 2 hệ phương trình:
- Phương trình cân bằng nýớc : dV
dt Q q (4-1) Trong đó : Q là quá trình lũ đến
q: là tổng lưu lượng xả xuống hạ lưu đập
dV
dt : là sự thay đổi dung tích hồ theo thời gian
- Phương trình quan hệ giữa dung tích kho và lưu lượng xả: q= f(V) 4.1.6 Nội dung tính toán.
+Bước 1: Chia quá trình lũ đến thành nhiều thời đoạn Dt(Dt là hằng số).
Chọn thời điểm tính toán Dt = 0,25 (giờ).
+Bước 2: Xây dựng quan hệ phụ trợ f1, f2.
- Giả thiết mực nước kho (Z) từ cao trình ngưỡng tràn. Từ quan hệ Z – V ta tính được dung tích kho nước Vk
- Cột nước tính toán h = Z - Zn
- Lưu lượng tháo lũ: q =
3
. . 2 2
m B gh - Dung tích tính toán: V* = Vk - Vn
- Và 1 V 0,5
f q
t
D và 2 V 0,5
f q
t
D
Từ hai quan hệ này ta xây dựng được biểu đồ phụ trợ: f2 f1Q +Bước 3: Tiến hành đồ giải tìm đường quá trình lũ đến (q~t).
+Bước 4: Xác định qmax, Hsc, Vsc a. Xây dựng quan hệ phụ trợ f1, f2.
- Cột (1) : Số thứ tự
- Cột (2) : Các mực nước giả định - Cột (3) : Cột nước tràn Htr = Z - Ztr
- Cột (4) : Dung tích hồ ứng với mực nước Z (tra quan hệ Z ~ V) - Cột (5) : Dung tích hồ trên ngưỡng tràn V* = Vk – Vnt
- Cột (6) : Lưu lượng xả qmBtr 2g Htr3 / 2.
Trong đó:+ m: Hệ số lưu lượng chảy qua tràn. Lấy theo bảng 14-3 của Cumin sách bảng tra thủy lực.
+ : Hệ số co hẹp bên. Sơ bộ lấy .m = 0,35 + Btr: Bề rộng ngưỡng tràn.
+ h: Cột nước tràn.
- Cột (7) : Gíá trị 1 V 0,5
f q
t
D
- Cột (8) : Gíá trị 2 V 0,5
f q
t
D
Kết quả tính toán thể hiện trong PL1.
b. Tính toán điều tiết lũ (theo QlũTK) - Cột (1) : Thời gian tính toán.
- Cột (2) : Lưu lượng lũ đến ứng với từng thời điểm tính toán.
- Cột (3) : 1
2
i i
Q Q Q
- Cột (4) : Lưu lượng lũ xả ứng với từng thời điểm tính toán.
- Cột (5) : 1
2
i i
tb
q q q
- Cột (6): (6) = (3) – (5)
- Cột (7) : Tra trên quan hệ phụ trợ f1 – q.
- Cột (8): f2 Q f1 - Cột (9) : (9) = (6)*∆t - Cột (10) : Tính lũy tích (9).
- Cột (11) : Vhồ = VMNDBT + (9) - Cột (12) : Zhồ tra quan hệ Z – V
=> Hsc = Zh – ZMNDBT
Kết quả tính toán thể hiện trong PL1.
Khi lũ còn thấp, mở cửa van từ từ cho qxả = Qđến. Thời điểm bắt đầu tính toán T1 lá khi mực nước thượng lưu là MNDBT. Thời điểm T3 là khi mực nước trong hồ trở về MNDBT (∆V+ = ∆V-), đóng cửa van từ từ cho qxả = Qđến. qxarmax là thời điểm có lưu lượng xả cực đại, xác định trên đồ thị.
Từ thời điểm ban đầu đến thời điểm t1 đường quá trình xả lũ q – t trùng với đường quá trình lũ đến Q – t, điều này có nghĩa là trong khoảng thời gian đó lưu lượng lũ đến bao nhiêu được xả hết bấy nhiêu (q = Q) và dung tích hồ chứa không thay đổi.
Bảng 4-4: Quan hệ phụ trợ với tính toán lũ thiết kế B=24m
TT Z(m) Htr(m) Vkho(106m3) V(*)(106m3) q(m3/s) f1(m3/s) f2(m3/s)
1 2 3 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00
1 26.00 0.00 7.49 0.00 0.00 0.00 0.00
2 26.25 0.25 8.06 0.58 4.65 636.98 641.63
3 26.50 0.50 8.64 1.15 13.15 1272.03 1285.19
4 26.75 0.75 9.21 1.73 24.17 1905.83 1930.00
5 27.00 1.00 9.79 2.30 37.21 2538.62 2575.83
6 27.25 1.25 10.36 2.88 52.00 3170.53 3222.53
7 27.50 1.50 10.94 3.45 68.35 3801.66 3870.01
8 27.75 1.75 11.51 4.03 86.14 4432.07 4518.21
9 28.00 2.00 12.09 4.60 105.24 5061.83 5167.06
10 28.25 2.25 12.85 5.36 125.57 5890.55 6016.12
11 28.50 2.50 13.60 6.11 147.07 6718.68 6865.76
12 28.75 2.75 14.36 6.87 169.68 7546.27 7715.95
13 29.00 3.00 15.11 7.62 193.34 8373.33 8566.67
14 29.25 3.25 15.87 8.38 218.00 9199.89 9417.89
15 29.50 3.50 16.62 9.13 243.63 10025.96 10269.59
16 29.75 3.75 17.38 9.89 270.19 10851.57 11121.76
17 30.00 4.00 18.13 10.64 297.66 11676.73 11974.38
18 30.25 4.25 19.07 11.58 326.00 12708.39 13034.39
19 30.50 4.50 20.01 12.53 355.18 13739.63 14094.81
20 30.75 4.75 20.95 13.47 385.18 14770.46 15155.65
21 31.00 5.00 21.90 14.41 415.99 15800.89 16216.88
22 31.25 5.25 22.84 15.35 447.58 16830.93 17278.51
23 31.50 5.50 23.78 16.29 479.92 17860.59 18340.52
24 31.75 5.75 24.72 17.23 513.02 18889.88 19402.90
25 32.00 6.00 25.66 18.17 546.83 19918.81 20465.64
26 32.25 6.25 26.76 19.28 581.36 21126.54 21707.90
27 32.50 6.50 27.87 20.38 616.59 22333.93 22950.52
28 32.75 6.75 28.97 21.48 652.51 23540.97 24193.48
29 33.00 7.00 30.07 22.58 689.09 24747.68 25436.77
30 33.25 7.25 31.17 23.69 726.33 25954.06 26680.39
31 33.50 7.50 32.28 24.79 764.22 27160.11 27924.33
32 33.75 7.75 33.38 25.89 802.75 28365.85 29168.60
Bảng 4-5: Kết quả tính toán điều tiết lũ thiết kế PA - B=24
T (giờ) Q (m3/s) Qtb (m3/s) q
(m3/s) f1 (m3/s) f2 (m3/s) Vsc (106m3)
V hồ (106m3)
Z hồ (m)
Hsc (m)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.000 0.000 0.000 0.00 0.00 0.000 25.660 32.00 0.00
0.250 85.140 42.570 85.140 4396.75 42.57 0.000 25.660 32.00 0.00
0.500 171.370 128.255 171.370 7605.40 4525.01 0.000 25.660 32.00 0.00 0.750 278.080 224.725 278.080 11088.50 7830.12 0.000 25.660 32.00 0.00 1.000 420.790 349.435 420.790 15957.40 11437.93 0.000 25.660 32.00 0.00 1.250 478.480 449.635 478.480 17814.62 16407.03 0.000 25.660 32.00 0.00 1.280 546.834 512.657 546.834 19918.80 18327.27 0.000 25.660 32.00 0.00 1.750 739.380 643.107 549.510 20012.40 20561.91 0.085 25.745 32.02 0.02 2.000 826.140 782.760 555.994 20239.16 20795.16 0.292 25.952 32.07 0.07 2.250 904.350 865.245 564.590 20539.82 21104.41 0.567 26.227 32.13 0.13 2.500 978.900 941.625 575.070 20906.37 21481.44 0.902 26.562 32.20 0.20 2.750 1036.340 1007.620 587.208 21326.79 21913.99 1.285 26.945 32.29 0.29 3.000 1093.790 1065.065 600.755 21791.10 22391.85 1.709 27.369 32.39 0.39 3.250 1102.310 1098.050 614.853 22274.29 22889.15 2.151 27.811 32.49 0.49 3.500 1051.010 1076.660 628.163 22722.79 23350.95 2.560 28.220 32.58 0.58 3.750 952.020 1001.515 638.950 23085.35 23724.30 2.891 28.551 32.66 0.66 4.000 849.370 900.695 646.513 23339.54 23986.05 3.124 28.784 32.71 0.71 4.250 728.380 788.875 650.626 23477.78 24128.41 3.250 28.910 32.74 0.74 4.500 611.050 669.715 651.178 23496.32 24147.50 3.267 28.927 32.74 0.74 4.750 527.950 569.500 648.818 23417.00 24065.82 3.194 28.854 32.72 0.72 5.000 455.840 491.895 644.284 23264.62 23908.90 3.055 28.715 32.69 0.69 5.250 393.510 424.675 637.939 23051.35 23689.29 2.860 28.520 32.65 0.65 5.500 349.980 371.745 630.247 22792.85 23423.10 2.624 28.284 32.60 0.60 5.750 315.300 332.640 621.649 22503.84 23125.49 2.360 28.020 32.54 0.54 6.000 287.780 301.540 612.479 22192.90 22805.38 2.076 27.736 32.47 0.47 6.250 260.300 274.040 602.884 21864.06 22466.94 1.776 27.436 32.40 0.40 6.500 243.200 251.750 592.929 21522.88 22115.81 1.464 27.124 32.33 0.33 6.750 223.070 233.135 582.729 21173.29 21756.01 1.145 26.805 32.26 0.26 7.000 202.870 212.970 572.424 20813.83 21386.26 0.817 26.477 32.19 0.19 7.250 180.870 191.870 561.846 20443.86 21005.70 0.479 26.139 32.11 0.11 7.500 160.090 170.480 502.164 18552.36 20614.34 0.154 25.814 32.03 0.03 7.750 142.990 151.540 142.990 6561.34 18703.90 0.000 25.660 32.00 0.00 8.000 133.210 138.100 133.210 6184.64 6699.44 0.000 25.660 32.00 0.00 8.250 122.210 127.710 122.210 5753.43 6312.35 0.000 25.660 32.00 0.00 8.500 107.550 114.880 107.550 5156.03 5868.31 0.000 25.660 32.00 0.00 8.750 100.210 103.880 100.210 4896.05 5259.91 0.000 25.660 32.00 0.00 9.000 95.330 97.770 95.330 4735.17 4993.82 0.000 25.660 32.00 0.00 9.250 87.990 91.660 87.990 4493.19 4826.83 0.000 25.660 32.00 0.00 9.500 83.110 85.550 83.110 4324.78 4578.74 0.000 25.660 32.00 0.00 9.750 74.550 78.830 74.550 4021.31 4403.61 0.000 25.660 32.00 0.00 10.000 69.660 72.105 69.660 3847.95 4093.42 0.000 25.660 32.00 0.00 10.250 67.220 68.440 67.220 3757.89 3916.39 0.000 25.660 32.00 0.00 10.500 62.330 64.775 62.330 3569.19 3822.66 0.000 25.660 32.00 0.00 10.750 59.880 61.105 59.880 3474.65 3630.29 0.000 25.660 32.00 0.00 11.000 57.440 58.660 57.440 3380.49 3533.31 0.000 25.660 32.00 0.00 11.250 52.550 54.995 52.550 3191.80 3435.49 0.000 25.660 32.00 0.00 11.500 48.880 50.715 48.880 3037.29 3242.51 0.000 25.660 32.00 0.00 11.750 45.220 47.050 45.220 2880.93 3084.34 0.000 25.660 32.00 0.00 12.000 40.330 42.775 40.330 2672.02 2923.70 0.000 25.660 32.00 0.00
MAX 1102.310 651.178 3.267 28.927 32.74 0.74
BIỂU ĐỒ QUAN HỆ PHỤ (Q~t) VÀ (q~t) (Lũ Thiết Kế - Phương Pháp PoTaPop. Bt=24m)
0 200 400 600 800 1000 1200
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 thời gian (t)
Lưu Lương (m3/s)
(Q~t) (q~t)
Bảng 4-8: Tổng hợp tính toàn điều tiết lũ với Btr 24(m)
Thông số B = 24 (m)
Qmax(m3/s) 1102,31
qmax(m3/s) 651,178
Vsc (106m3) 3,267
Htr (m) 6,74
MNL (m) 32,74
Bảng 4.22 : Kết quả tính toán điều tiết lũ kiểm tra PA - Btr = 24m
T (giờ) Q
(m3/s) Qtb (m3/s) q (m3/s) f1 (m3/s) f2 (m3/s) Vsc (106m3)
V hồ (106m3)
Z hồ (m)
Hsc (m)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.00000 25.66 32.000 0.000
0.250 114.480 57.240 114.480 5438.428 57.240 0.00000 25.66 32.000 0.000 0.500 230.450 172.465 230.450 9601.183 5610.893 0.00000 25.66 32.000 0.000 0.750 373.920 302.185 373.920 14383.464 9903.368 0.00000 25.66 32.000 0.000 0.975 546.830 460.375 546.830 19918.678 14843.839 0.00000 25.66 32.000 0.000 1.250 716.490 631.660 549.189 20001.149 20550.338 0.07529 25.74 32.020 0.020 1.500 872.610 794.550 556.009 20239.690 20795.699 0.29304 25.95 32.078 0.078 1.750 994.220 933.415 566.499 20606.606 21173.105 0.62799 26.29 32.167 0.167 2.000 1110.890 1052.555 580.010 21079.151 21659.161 1.05936 26.72 32.281 0.281 2.250 1216.060 1163.475 596.524 21646.102 22242.626 1.57704 27.24 32.419 0.419 2.500 1316.320 1266.190 615.510 22296.782 22912.292 2.17120 27.83 32.577 0.577 2.750 1393.550 1354.935 636.853 23014.864 23651.717 2.82708 28.49 32.751 0.751 3.000 1470.780 1432.165 659.967 23787.062 24447.029 3.53246 29.19 32.938 0.938 3.250 1482.250 1476.515 683.994 24579.584 25263.577 4.25654 29.92 33.131 1.131 3.500 1413.260 1447.755 706.776 25320.563 26027.339 4.93367 30.59 33.310 1.310 3.750 1280.160 1346.710 725.940 25941.332 26667.273 5.50099 31.16 33.461 1.461 4.000 1142.120 1211.140 740.713 26411.760 27152.472 5.93102 31.59 33.575 1.575 4.250 979.420 1060.770 750.462 26722.068 27472.530 6.21469 31.87 33.651 1.651 4.500 821.670 900.545 755.033 26867.579 27622.613 6.34770 32.01 33.686 1.686 4.750 709.920 765.795 755.361 26878.013 27633.374 6.35724 32.02 33.700 1.700 5.000 612.960 661.440 752.500 26786.953 27539.453 6.27400 31.93 33.666 1.666 5.250 529.160 571.060 746.974 26611.039 27358.013 6.11319 31.77 33.624 1.624 5.500 470.610 499.885 739.447 26371.477 27110.924 5.89420 31.55 33.566 1.566 5.750 423.980 447.295 730.548 26088.223 26818.772 5.63526 31.30 33.497 1.497 6.000 386.990 405.485 720.742 25772.966 26493.708 5.34712 31.01 33.420 1.420 6.250 350.030 368.510 710.194 25431.282 26141.476 5.03486 30.69 33.337 1.337 6.500 327.030 338.530 699.064 25070.748 25769.812 4.70537 30.37 33.250 1.250 6.750 299.940 313.485 687.544 24696.689 25384.233 4.36353 30.02 33.159 1.159 7.000 272.800 286.370 675.739 24307.320 24983.059 4.00779 29.67 33.064 1.064 7.250 243.210 258.005 663.448 23901.877 24565.325 3.63736 29.30 32.966 0.966 7.500 215.270 229.240 650.704 23480.413 24131.117 3.25231 28.91 32.864 0.864 7.750 192.270 203.770 637.791 23046.392 23684.183 2.85588 28.52 32.759 0.759 8.000 179.120 185.695 624.729 22607.358 23232.087 2.45487 28.11 32.652 0.652 8.250 164.330 171.725 611.733 22167.350 22779.083 2.05301 27.71 32.545 0.545 8.500 144.610 154.470 598.770 21723.051 22321.820 1.64731 27.31 32.438 0.438 8.750 134.750 139.680 585.754 21276.976 21862.731 1.23998 26.90 32.329 0.329 9.000 128.170 131.460 573.041 20835.396 21408.436 0.83684 26.50 32.222 0.222 9.250 118.330 123.250 560.538 20398.108 20958.646 0.43766 26.10 32.116 0.116 9.500 111.750 115.040 376.930 14486.873 20513.148 0.11933 25.78 32.032 0.032 9.750 100.250 106.000 100.250 4897.372 14592.873 0.00000 25.66 32.000 0.000 10.000 93.680 96.965 93.680 4680.773 4994.337 0.00000 25.66 32.000 0.000 10.250 90.390 92.035 90.390 4572.309 4772.808 0.00000 25.66 32.000 0.000 10.500 83.820 87.105 83.820 4349.955 4659.414 0.00000 25.66 32.000 0.000 10.750 80.530 82.175 80.530 4233.316 4432.130 0.00000 25.66 32.000 0.000 11.000 77.230 78.880 77.230 4116.323 4312.196 0.00000 25.66 32.000 0.000 11.250 70.660 73.945 70.660 3883.400 4190.268 0.00000 25.66 32.000 0.000 11.500 65.740 68.200 65.740 3700.776 3951.600 0.00000 25.66 32.000 0.000 11.750 60.810 63.275 60.810 3510.535 3764.051 0.00000 25.66 32.000 0.000 12.000 54.220 57.515 54.220 3256.238 3568.050 0.00000 25.66 32.000 0.000
MAX 1482.250 755.361 6.35724 32.02 33.700 1.700
BIỂU ĐỒ QUAN HỆ (Q ~ t ) và (q ~ t ).
(Lũ Kiểm Tra-Potapop BT = 24 m)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 thời gian (t)
Lưu lượng(m3/s)
(Q~t) (q~t)