TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPỒ CHÍ MINH
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
BỘ MÔN KỸ THUẬT & QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC
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
Email: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr
Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong/ index/
1/12/2016
Tél. (08) 38 691 592- 098 99 66 719
1
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
TÀI NGUYÊN NƯỚC & KHAI THÁC
NĂNG LƯỢNG
Nối đỉnh
TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
I.
ĐỊA HÌNH
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.
Tiểu lưu vực
Ranh giới
lưu vực
đến v/trí S
s1
LƯU VỰC
(km2) (tỷ lệ 1/50000)
S
GIỚI HẠN MỘT LƯU VỰC
3
PGS. TS. Nguyễn Thống
Đường dốc
nhất
4
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
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=0
0
W (m3)
tan(α)=ΔW/ ΔT =Qi
T(th)
0
PGS. TS. Nguyễn Thống
Ti
p=0.1% (tần suaát xuaát hieän)
11
T (h)
ĐẶC TRƯNG:
- Lưu lượng đỉnh lũ.
- Tổng thể tích trận lũ.
- Dạng đường dòng chảy lũ.
- Thời gian kéo dài trận lũ.
12
PGS. TS. Nguyễn Thống
2
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
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.
Thượng lưu
ĐẬP
MNDBT
Hồ chứa
Bùn cát lắng đọng
sau N năm
ĐÁY HỒ
Thể tích bùn cát lắng đọng
13
PGS. TS. Nguyễn Thống
ẢNH HƯỞNG
PGS. TS. Nguyễn Thống
Hạ lưu
Vết nứt
Màng chống thấm
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
14
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
“Lưỡi” bùn cát
15
PGS. TS. Nguyễn Thống
HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH CHÍNH
DỰ ÁN THUỶ ĐIỆN
Tổng quát gồm 4 hạng mục theo trình
tự đi qua của nước:
Đập dâng, CTTL… (tuyến áp lực);
Công trình lấy nước;
Công trình dẫn nước (tuyến năng
lượng);
Nhà máy TĐ Trạm biến thế.
16
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦYNINH
THỦY ĐIỆN ĐẠI ĐIỆN
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
(Lưới chắn rác)
17
PGS. TS. Nguyễn Thống
18
PGS. TS. Nguyễn Thống
3
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
(Trạm tăng áp)
19
20
PGS. TS. Nguyễn Thống
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
A
B
Bể áp lực
Kênh dẫn
Hồ
Đường ống
áp lực
MẶT BẰNG
Đập
Cửa lấy
nước
A
F
NMáy
S
Kênh hạ lưu
TRẮC DỌC
PGS. TS. Nguyễn Thống
Mặt chuẩn
S
F
ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN
CÔNG SUẤT SẢN XUẤT PHỤ THUỘC VÀO
CỘT NƯỚC H VÀ LƯU LƯỢNG Q CHẢY QUA
TUABIN.
Cột nước tổng : Ht =ZA-ZF
Công suất thiên nhiên: Pt =gQ(HA-HF)
Với HA=ZA+pA/γ + V2A/2g và (ZA>>pA/γ + V2A/2g)
Pt = gQ(ZA-ZF) = gQHt watt
Nếu Pt là kW, Q là m3/s và Ht là m:
Pt = 9.81QHt kW
21
22
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
CỘT NƯỚC HỬU ÍCH Hhi
Đó là cột nước địa hình và trừ đi tất cả
các tổn thất năng lượng dòng chảy
(đường dài và cục bộ) khi di chuyển từ:
cửa lấy nước
đi qua đường dẫn
đường ống áp lực và đến trước tuabin.
CỘT NƯỚC HỬU ÍCH Hhi
H hi H t dh duongdai dh cucbo
dh
dh
duongdai
cucbo
Tổng tổn thất đường dài: hầm, áp lực
Tổng tổn thất cục bộ: chắn rác,
tiết diện đổi đ/ngột, đổi phương d/chảy
Đường năng
lượng
TRẮC DỌC
23
PGS. TS. Nguyễn Thống
F
24
PGS. TS. Nguyễn Thống
4
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
CÔNG SUẤT CÓ ÍCH TẠI MÁY PHÁT
Pe = tPt = tgQHt (Watt)
Với t chỉ hiệu suất tổng của NM, phụ thuộc vào:
- Mất năng khi dòng chảy đi từ hồ đến NM
(58%)
- Mất năng do tuabin (515%)
- Mất năng do máy phát (13%).
t dao động trong khoảng 76%88%.
Với t trung bình là 82%, ta có:
Pe = 8QHt (kW)
25
CHÚ Ý
PGS. TS. Nguyễn Thống
CÔNG SUẤT CÓ ÍCH THIÊN NHIÊN
TRƯỚC TUA BIN
P1 = gQHhi (watt)
CÔNG SUẤT CÓ ÍCH SAU MÁY PHÁT
Trong trường hợp tính theo Hhi:
Pe = tuabin mayphat *P1
= tuabin mayphat gQHhi (watt)
26
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
MẤT NĂNG LƯỢNG ĐƯỜNG DÀI
• Manning (kênh):
L V2
dh1 .
( m)
D 2g
• Hazen-Williams (hầm):
1,85
10,68L Q
dh1 4.87
C
d
HW
Với : hệ số mất năng đường dài, L: chiều dài,
D (b/k thủy lực khi là kênh),d: đường kính, V:
vận tốc trung bình, Q: lưu lượng, CHW tham
số, dh1: mất năng.
Bài tập 1. Dự án thuỷ điện có các thông số
sau:
- Cột nước địa hình (tổng): Ht =300 m.
- Lưu lượng qua tua bin:
Q=50 m3/s.
a. Xác định công suất thiên nhiên (MW).
b. Giả sử hiệu suất tổng NM là t=0.80. Tính
công suất phát ra từ NM (MW).
27
PGS. TS. Nguyễn Thống
28
PGS. TS. Nguyễn Thống
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
Chương 2: Tài nguyên & Quy hoạch khai thác
Bài tập 2. Lấy lại số liệu bài 1. NM có đường
hầm đường kính 4m, dài 5km. Đường
ống áp lực đường kính 3m dài 500m.
a. Xác định tổn thất năng lượng trong
đường hầm và đường ống áp lực theo
Manning với 1=10-2 cho đường hầm với
2=0.8*10-2 cho đường ống áp lực.
b. Tính cột nước hiệu ích và công suất hửu
ích (MW) cuối đường ống tương ứng.
Bài tập 3. Lấy số liệu bài 1 với đường dẫn
nước là kênh hình thang dài 5km có độ
dốc i=0.001 (giả thiết chảy đều). Đường
ống áp lực d=3m và dài 500m.
a. Tính mất năng trong đường ống áp lực
tính theo Hazen-Williams với CHW=130.
b. Tính cột nước hiệu ích.
c. Công suất phát ra từ NM, cho biết hiệu
suất tổng của máy phát & tuabin là =0.85.
29
PGS. TS. Nguyễn Thống
30
PGS. TS. Nguyễn Thống
5
nguon tai.lieu . vn