Bài giảng Thủy năng thủy điện - Chương 2: Tài nguyên nước và quy hoạch khai thác

1 
4/4/2013 1 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPỒ CHÍ MINH 
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG 
BỘ MÔN KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC 
 PGS. TS. NGUYỄN THỐNG 
Email: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr 
Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong/ 
 Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719 
PGS. TS. Nguyễn Thống 
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN 
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác 
2 
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. 
PGS. TS. Nguyễn Thống 
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN 
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác 
3 
TÀI NGUYÊN NƯỚC & KHAI THÁC 
NĂNG LƯỢNG 
1. TÀI NGUYÊN NƯỚC 
- Địa hình. 
- Thuỷ văn. 
2. HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN 
- Mô tả tổng quát. 
- Tính chất cơ bản. 
- Năng lượng. 
PGS. TS. Nguyễn Thống 
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN 
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác 
4 
LƯU VỰC 
(km2) (tỷ lệ 1/50000) 
GIỚI HẠN MỘT LƯU VỰC 
Đường dốc 
nhất 
Nối đỉnh 
S 
s1 
Tiểu lưu vực 
TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN 
I. ĐỊA HÌNH 
 Ranh giới 
lưu vực 
đến v/trí S 
PGS. TS. Nguyễn Thống 
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN 
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác 
5 
LƯU VỰC: Diện tích thu nước rơi về đến một vị trí 
thoát nước S 
- Giới hạn bởi các đường nối đỉnh địa hình, đường 
có độ dốc lớn nhất tại vị trí nối điểm thoát 
nước. 
- Diện tích Sb gia tăng khi vị trí S di chuyển về hạ lưu. 
- Sb được xác định từ bản đồ có tỷ lệ 1/50000 
1/200000. 
- Đơn vị sử dụng km2 : 
 Lưu vực bé : Sb<10-50 km
2 
 Lưu vực trung bình : 10-50km2 <Sb<800-1000 km
2 
 Lưu vực lớn : Sb>1000 km
2 
 PGS. TS. Nguyễn Thống 
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN 
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác 
6 
TRẮC DỌC DÒNG CHẢY : Đường trung vị C của 
mặt thoáng tự do với lưu lượng Q cho. 
Z 
S 
0 
m 
S 
z 
M(s,z) 
C 
C 
s 
Độ dốc i=dz/dS (m/km) 
(0.1 50) 
 Phổ biến độ dốc giảm 
 khi về hạ lưu 
2 
PGS. TS. Nguyễn Thống 
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN 
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác 
7 
THUỶ VĂN 
 Nghiên cứu về nước trong thiên nhiên về 
các yếu tố: cường độ, phân bố, chu kỳ 
(trên mặt đất và dưới đất) 
 Cường độ mưa (mm/h, l/s/ha). 
 Thấm vào đất. 
 Bốc hơi. 
PGS. TS. Nguyễn Thống 
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN 
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác 
8 
 Lưu lượng Q: thể tích nước đi ngang 
qua một diện tích ướt trong đơn vị thời 
gian (s). 
 Lưu lượng trung bình ngày: Thể tích 
nước 24h / 86400. 
 Lưu lượng trung bình tháng: Thể tích 
nước tháng/Thời gian tháng. 
 Module dòng chảy qm(l/s/km
2) 
qm=Q0/Sb (Q0: lưu lượng trung bình năm 
lưu vực, Sb diện tích lưu vực) 
PGS. TS. Nguyễn Thống 
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN 
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác 
9 
 Ví dụ vùng Vu Gia-Thu Bồn : qm = 40 90 
l/s/km2). 
 Xét lưu vực 200km2, lưu vực có 
qm=60l/s/km
2 Lưu lượng Q0 của khu 
vực là: 
 Q0 =200*60/1000 = 12m
3/s 
 (Q0 lưu lượng trung bình năm) 
PGS. TS. Nguyễn Thống 
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN 
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác 
10 
CHUỖI DÒNG CHẢY THEO THỜI GIAN 
• Nếu xét Q là lưu lượng dòng sông 
 ý nghĩa vật lý Q >=0 (ngoại trừ 
trường hợp dòng chảy có ảnh 
hưởng của thủy triều). 
Qm (m
3/s) 
T(th) 
0 
Qi (m
3/s) 
Ti 
Q(t) 
PGS. TS. Nguyễn Thống 
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN 
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác 
11 
CHUỖI LƯU LƯỢNG CỘNG DỒN W(t) 
T(th) 
W (m3) 
0 
tan(α)=ΔW/ ΔT =Qi 
Ti 
Chú ý: Đường luôn luôn tăng hoặc nằm ngang vì Qi>=0 
 
i
i
t
0
tQdt)t(Q)t(W
PGS. TS. Nguyễn Thống 
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN 
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác 
12 
• DÒNG CHẢY LŨ 
Qmax-p=0.1% 
Q (m3/s) 
0 
p=0.1% (tần suaát xuaát hieän) 
p=0.2% Qmax-p=0.2% 
ĐẶC TRƯNG: 
- Lưu lượng đỉnh lũ. 
- Tổng thể tích trận lũ. 
- Dạng đường dòng chảy lũ. 
- Thời gian kéo dài trận lũ. 
T (h) p=5% Qmax-p=5% 
3 
PGS. TS. Nguyễn Thống 
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN 
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác 
13 
LƯU LƯỢNG CHẤT RẮN 
(khối lớn, sỏi, sạn, cát, bụi min) 
 Vận chuyển đáy. 
 Vận chuyển lơ lửng. 
Nguyên nhân gây cạn hồ chứa giảm thể tích 
hửu ích ! 
 Tác động xấu đến tuổi thọ tuabin ! 
 Nghiên cứu lý thuyết khó vì có nhiều yếu tố 
khó xác định can thiệp vào hiện tượng 
nghiên cứu thực nghiệm. 
 PGS. TS. Nguyễn Thống 
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN 
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác 
14 
ẢNH HƯỞNG 
MNDBT 
Thể tích bùn cát lắng đọng 
ĐẬP 
ĐÁY HỒ 
Bùn cát lắng đọng 
sau N năm 
Màng chống thấm 
Hạ lưu 
Hồ chứa 
Thượng lưu 
Vết nứt 
PGS. TS. Nguyễn Thống 
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN 
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác 
15 
“Lưỡi” bùn cát 
PGS. TS. Nguyễn Thống 
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN 
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác 
16 
HẠNG MỤC CÔNG TR