Bài giảng Thủy năng - Thủy điện: Chương 4 - PGS.TS. Nguyễn Thống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPỒ CHÍ MINH
THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
BỘ MÔN KỸ THUẬT & QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NƯỚC

PGS. TS. NGUYỄN THỐNG
Email: nthong56@yahoo.fr or nguyenthong@hcmut.edu.vn

Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong/index
PGS. TS. Nguyễn Thống

1
Tél. (08) 38 691 592 - 098 99 66 719

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

 Giới thiệu
 Phương pháp điều tiết
đường chỉ thẳng
3

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

2

PGS. TS. Nguyễn Thống

GIỚI THIỆU
 Dòng chảy thiên nhiên thay đổi theo thời
gian (mùa mưa, mùa khô).
 Hồ chứa nhằm mục đích “trữ nước” vào
mùa nhiều nước và tăng lưu lượng vào
mùa khô so với lưu lượng tự nhiên  điều
hoà dòng chảy theo thời gian (giảm sự khác
biệt về lưu lượng giữa mùa nhiều nước &
mùa ít nước lấy ra từ hồ chứa để phục vụ
PGS.phát điện hoặc xả thừa).
TS. Nguyễn Thống
4

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

GIỚI THIỆU

THÔNG SỐ HỒ CHỨA

 Một cách tổng quát hồ càng lớn 
khả năng điều hoà dòng chảy lớn
(điều hoà ngày, tuần, tháng, năm,
nhiều năm).

PGS. TS. Nguyễn Thống

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.

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA
THUỶ ĐIỆN

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

5

MNGC
MNDBT
MNTL
WHI
MNC
VBC

Z (m)

Z (m)
F=f(z)
V=g(z)

F (km2)

V (mil.m3)

MNGC: mực nước cao nhất xảy ra khi có lũ kiểm tra
MNDBT: mực nước hồ cao nhất khi khai thác bình thường
MNC: mực nước hồ thấp nhất khi khai thác bình thường.
Whi: dung tích hửu ích hồ chứa.
VBC: dung tích chết (chứa bùn cát lắng đọng trong N năm)
6

PGS. TS. Nguyễn Thống

1

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THIẾT LẬP ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH HỒ
(bản đồ tỷ lệ 1/10000  1/25000)

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA
hồ = Whi/Va (01)
hồ  hệ số dung tích hồ
Whi  dung tích hữu ích (niv. Min  niv. Max).
Va  thể tích nước trung bình vào hồ trong 1 năm.
- Hồ điều tiết ngày :
hồ < 12%
- Hồ điều tiết tuần, tháng: hồ : 1-2%5-6%
- Hồ điều tiết năm
hồ : 5-6%12-14%
- Hồ điều tiết nhiều năm
hồ >12-14%

 Fi =f1(zi)  V=f2(z).
Vi 

Fi+1

Fi  Fi 1  Fi Fi 1
Zi
3
Zi

Z

PGS. TS. Nguyễn Thống

Fi

7

8

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

HỒ ĐIỀU TIẾT
HOÀN TOÀN
& KHÔNG
HOÀN TOÀN

KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA THUỶ ĐIỆN

Wđến=Wcấp
Q đến

Wđến> Wcấp
Giai đoạn xã tràn

Q dùng

9

PGS. TS. Nguyễn Thống

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập 1: Một hồ chứa thuỷ điện nhỏ
điều tiết ngày đêm (24h). Lưu lượng
max NM là Qmax=20 m3/s. Tính V hồ cần
thiết để NM chạy liên tục trong các
trường hợp sau (giả thiết thể tích nước
đến hồ & thể tích nước qua NM trong
ngày đêm là bằng nhau):
1. 4 h/ngày-đêm.
2. 6 h/ngày-đêm.

KHÁI NIỆM VỀ ĐIỀU TIẾT NGÀY HỒ CHỨA
THUỶ ĐIỆN
W cấp nước
W
trữ nước
G/đ cấp nước
G/đ trữ nước

PGS. TS. Nguyễn Thống

10

11

PGS. TS. Nguyễn Thống

12

2

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập 2: Giả thiết một NM thuỷ điện có hồ chứa
điều tiết ngày đêm hoàn toàn. Yêu cầu của hệ
thống là NM sẽ làm việc 5h/ngày, cụ thể:
Lần 1: Từ 9h  12h
Lần 2: Từ 18h  20h.
Biết rằng Qmax của NM là 18m3/s. Giả thiết dòng chảy
đến là đều trong 24h. Tính dung tích hữu ích cần
có của hồ  hồ.
(Chú ý: Nguyên lý tính giống như tính dung tích điều
hòa trong mạng lưới cấp nước).
13

PGS. TS. Nguyễn Thống

Hướng dẫn:
Q

Wyc 1=Qmax*3*3600 m3

W1=W0+Qtb*9h

Qtb=Wyc/24h

Qmax

W3

Qtb
W0
0

W2
9h

12h

W5=W0
W4
18h 20h 24h
T
Hồ cấp nước bổ sung

Hồ trữ nước

14
W lũy tích trong hồ

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

LƯU LƯỢNG & LƯU LƯỢNG CỘNG DỒN
THEO THỜI GIAN

LƯU LƯỢNG CỘNG DỒN

Qm (m3/s)

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

180
160
140
120
100
80
60
40
20
0

(Đường lũy tích lưu lượng)
Gọi Q(t) là lưu lượng theo t, lưu lượng cộng dồn
W(t) được xác định bởi:

Lưu lượng
theo thời
gian Q=f(t)

t

W (t )   Qdt
t 0

1

2

3

4

5

6

7

8

T (mois)

9

10

 Với t cho trước  xác định W(t)  được gọi
là lưu lượng cộng dồn.

11 12

T (tháng)
15

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Trong thực hành:

NHẬN XÉT
- Tại các vị trí sông chỉ có dòng chảy một
chiều  Đường lưu lượng cộng dồn luôn
tăng hoặc nằm ngang (khi Q=0) theo t.
- Độ dốc của tiếp tuyến với đường cong luỹ
tích lưu lượng  lưu lượng dòng chảy tại
thời điểm t tương ứng.

t

W (t )   Qdt   Qt t
t

t 0

16

PGS. TS. Nguyễn Thống

t 0

• Với Qt được xem là hằng số trong thời
đoạn Δt gọi là bước thời gian (đơn vị  s
or h)

Qi  tg ( i )
PGS. TS. Nguyễn Thống

17

PGS. TS. Nguyễn Thống

18

3

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập 1 & 2: Tính và trình bày trên đồ thị lưu
lượng và lưu lượng công dồn W(t) của 2
chuỗi số liệu sau (lấy 1th=30ngày). Tính lưu
lượng trung bình Q0 (m3/s).

W(m3)

3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0

Đường luỹ tích
l/lượng W(t)

[1]

Tháng

2

3

4

5

6

7

70

40

25

20

20

35

40

Tháng

1

2

3

4

Q(m3/s)

60

40

25

35

8

9

10

11

19

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

5

6

7

8

9

10

11

80
20

PGS. TS. Nguyễn Thống

Lời giải 1 (Q0=75m3/s): Lưu lượng cộng dồn:
Tháng

Chuỗi t/gian
Q=f(t)

1

2

3

4

W (mil.m3)

181

285

350

402

5

6

454

544

Tháng

7

8

9

10

11

12

W (mil.m3)

648

804

1192

1633

2022

2333

W(mil.m3)

180
160
140
120
100
80
60
40
20
0

2500
2000
1500
1000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

500

11 12

T (mois)

0

T (mois)

1
21

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12
22

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện
• Solution 2 (Q0=150m3/s): Lưu lượng cộng dồn

Lời giải 2: Chuỗi thời gian của Qm

Tháng
Qm (m3/s)

1

2

3

4

5

6

W (mil.m3)

156

259

324

415

726

1166

7

8

9

10

11

12

1814

2851

3629

4147

4458

4666

4000
3000

T (mois)
2

3

4

5

6

7

8

9

10 11

W(mil.m3)

Mois

W (mil.m3)
5000

1

12

120 170 250 400 300 200 120

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Tham khảo:

450
400
350
300
250
200
150
100
50
0

12

60 150 170 150 120

[2]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Ta có: Q5=0 ; Q6 =tg(α)

Qm (m3/s)

1

Q(m3/s)

α

2000
1000

12

T (mois)

0
1

PGS. TS. Nguyễn Thống

23

2

PGS. TS. Nguyễn Thống

3

4

5

6

7

8

9

10

11 12
24

4

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập 3: Tính và vẽ trên đồ thị lưu lượng
công dồn W:

• Solution:

Tháng

1

2

3

4

5

Q(m3/s)

30

40

70

90

0

120

Tháng

7

8

9

10

11

12

200

255

150

100

Tháng

6

1

2

3

4

5

6

181

363

596

596

907

8

9

10

11

12

2424

2812

3072

3110

15

Q(m3/s) 130

W (mil.m3) 78

Tháng
W (mil.m3)
25

PGS. TS. Nguyễn Thống

1

2

3

4

5

LƯU LƯỢNG
CỘNG DỒN
TRONG TỌA ĐỘ XIÊN

6

155.52 220.32 272.16 311.04 336.96 375.84

Tháng

7

W(tri.m3)

8

9

10

26

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Bài tập 4: Lưu lượng cộng dồn W theo tháng của
chuỗi dòng chảy 12 tháng như sau. Trình bày
số liệu lên đồ thị và tính giá trị lưu lượng của
tháng thứ 2, 5, 8 và 12. Lấy 30ngày/tháng.
W(tri.m3)

1244 1763

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

Tháng

7

11

12

458.78 601.34 860.54 1171.58 1689.98 2052.86
28

27

PGS. TS. Nguyễn Thống

PGS. TS. Nguyễn Thống

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN
Chương 4: Điều tiết hồ chứa thủy điện

GIẢI THÍCH BẰNG ĐỒ THỊ
W

(Q0t) 
Lũy tích
giá trị TB

GIẢI THÍCH BẰNG ĐỒ THỊ
T*

W*

(Q0t)
Lưu lượng cộng
dồn W=f(t)

0
PGS. TS. Nguyễn Thống

T*

W

T

W=f(t)

W= Q0(t)
0

29

PGS. TS. Nguyễn Thống

T
30

5