Bài giảng Thủy năng-Thủy điện - Chương 6: Công trình lấy nước và dẫn nước

Nội dung text: Bài giảng Thủy năng-Thủy điện - Chương 6: Công trình lấy nước và dẫn nước

1. TRƯỜNGTHỦY ĐẠI HỌCNĂNG BÁCH & THỦYKHOA TPỒ ĐIỆN CHÍ MINH THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6KHOA: Cơng KỸ trình THUẬT lấy XÂYnước DỰNG & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước BỘ MƠN KỸ THUẬT 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 & cơng trình tháo lũ. Chương 6 : Cơng trình lấy nước và dẫn nước. PGS. TS. NGUYỄN THỐNG Chương 7 : Tháp (giếng) điều áp. Chương 8 : Đường ống áp lực & hiện tượng Email: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr nước va. Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong Chương 9 : Nhà máy Thuỷ điện. 1 2 PGS. TS. Nguyễn Tél. Thống (08) 38 640 979 - 098 99 66 719 PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước CƠNG TRÌNH LẤY NƯỚC, DẪN NƯỚC TỔNG QUÁT 1. Tổng quát. Lấy nước từ sơng hoặc hồ chứa 2. Lấy nước từ sơng. với lưu lượng yêu cầu nhằm 3. Lấy nước từ hồ chứa. cung cấp cho tuabin. Loại bỏ được các hạt lơ lửng 4. Cơng trình dẫn nước. (kích thước >= 0.1 mm). 3 4 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Van xã cát LẤY NƯỚC TỪ SƠNG BỐ TRÍ CỬA LẤY NƯỚC - Cửa lấy nước, Cơng trình nâng mực nước - Cửa van điều tiết lưu lượng, Bể lắng cát mực nước, Lưới chắn - Cơng trình lắng. rác “thơ” Lưới chắn Cửa lấy nước nên đặt tại vị trí cĩ rác “tinh” lợi về mặt thuỷ lực (có chú ý về mặt điạ chất). 5 6 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 1
2. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước BỂ LẮNG CÁT 7 8 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước BỂ LẮNG CÁT Lưới chắn rác “mịn” Kè hướng dịng (tạo Vị trí nạo vét dịng chủ LẤY NƯỚC Ở ĐOẠN SƠNG THẲNG Bùn cát lắng đọng bùn cát lắng lưu) đọng 9 10 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước CƠNG TRÌNH NÂNG MỰC NƯỚC LẤY NƯỚC TỪ HỒ CHỨA Chủ yếu sử dụng đập dâng để tạo mực Khi xây dựng đập tạo hồ chứa: nước cần thiết cho phép lấy nước. Tạo hiện tượng lắng đọng bùn cát trong hồ bắt đầu từ cuối hồ và di chuyển về CƠNG TRÌNH LẮNG CÁT phía đập. Hạt lớn lắng đọng trước và các hạt bé Nhằm mục đích loại các hạt (vật) lơ lửng theo sau. (0.05 1.5mm) và bùn cát đáy ra khỏi Bùn cát lơ lửng sau khi lắng đọng cĩ thể nước. được nén chặt theo thời gian. Dung tích chết. 11 12 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 2
3. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước LẤY NƯỚC TỪ HỒ CHỨA LẤY NƯỚC TỪ HỒ CHỨA MNDBT Thường là dịng chảy cĩ áp qua cửa lấy “Lưởi” bùn cát nước DƯỚI SÂU (mực nước hồ dao Cát, sỏi thơ MNC động nhiều). Cao trình ngưỡng cửa lấy nước phụ Cao trình cửa lấy nước thuộc vào DUNG TÍCH CHẾT Dung tích chết Cao trình trần cửa nằm ĐỦ SÂU để khơng xảy ra hiện tượng khơng khí bị lơi vào cửa lấy nước (hồ ở MNC) 2 13 a=(3 5)V /2g. 14 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước CỬA LẤY NƯỚC TỪ HỒ CỬA LẤY NƯỚC TỪ HỒ MNC Lưới chắn a>(3-5)V2/2g rác Q, V Lưới chắn rác Cao trình max bùn cát lắng đọng 15 16 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Khe van RM (MNC) Lưới chắn rác (bê tơng cốt thép) Ống thép D=5.75m 17 18 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 3
4. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước CƠNG TRÌNH DẪN NƯỚC KÊNH DẪN NƯỚC Kênh dẫn (chảy khơng áp). Dùng khi mực Hình dạng kênh phụ thuộc vào điều kiện địa nước hồ dao động bé. Địa hình đường chất, địa hình kênh đi qua. dẫn đi qua tương đối bằng phẳng. Thông thường có dạng hình thang cân. Đường hầm (chảy cĩ áp). Dùng khi mực nước hồ dao động lớn. Mục đích: Đưa nước từ cửa lấy nước đến bể h áp lực (kênh dẫn) hoặc giếng điều áp m (đường hầm với dịng chảy cĩ áp) đi m=ctg( ) b vào NMTĐ. 19 20 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước KÊNH DẪN KÊNH ĐẮP KÊNH ĐÀO 21 22 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Cơng thức Manning: V C RJ C Ri (chảy đều J=i) 2 / 3 1/ 2 1 1/6 R i C R V Kênh n n V: vận tốc TB, J : độ dốc thuỷ lực. R: bán kính thuỷ lực, i: độ dốc đáy kênh. BỂ ĐIỀU ÁP n: hệ số nhám Đường ống áp lực 23 24 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 4
5. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước VẼ ĐƯỜNG MẶT NƯỚC CHẢY ỔN i=0,0061 ĐỊNH KHƠNG ĐỀU D=3,5m, L=9065m Phương pháp cộng trực tiếp (TL 2 Ch.1): Đường hầm dẫn nước  Q2 l voi  h i J 2g2  Năng lượng riêng đơn vị của mặt cắt 25 26 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước CƠNG TRÌNH DẪN NƯỚC CÓ PÁ ĐƯỜNG HẦM DẪN NƯỚC Đường hầm vừa thi cơng thơ Đường hầm đã xử lý yđá Đường hầm dẫn nước 27 28 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước ĐƯỜNG HẦM DẪN NƯỚC TIẾT DIỆN ĐƯỜNG HẦM Mặt cắt dạng HOÀN CHỈNH móng ngựa LOẠI BÊ TƠNG CỐT THÉP Mặt cắt Thu và thốt dạng trịn nước thấm Đường hầm 29 kiểm tra 30 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 5
6. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước TRẮC DỌC ĐƯỜNG HẦM ĐƯỜNG KÍNH KINH TẾ DOP Giả thiết đường hầm đã xác định L và lưu lượng đi qua Q: Thiết kế D lớn chi phí xây dựng hầm LỚN & TỔN THẤT năng lượng BÉ TIẾT KIỆM năng lượng do ma sát dịng chảy và hầm Gia cố bê TĂNG thu tiền điện. tơng cốt thép Thiết kế D bé chi phí xây dựng hầm BÉ & Ngách thi TỔN THẤT năng lượng LỚN MẤT năng cơng Gia cố Ngách thi lượng do ma sát dịng chảy và hầm GIẢM thu tiền điện. thép cơng 31 32 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước KHÁI NIỆM VỀ MẶT CẮT KINH TẾ TRÌNH TỰ XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH KINH TẾ Kích thước đường hầm xác định theo quan DOP điểm kinh tế: Bắt đầu với giả thiết DMIN theo yêu C: chi phí xây (e+C) cầu thi cơng. ă F($) dựng Giả thiết D1 tính đầu tư đường e: chi phí do e=f(D) (e+C)min hầm và tính năng lượng phát ra của mất năng ma C=f(D) NM tiền thu từ điện. sát giữa nước D(m) Giả thiết D2 =D1+ d Tính gia số và thành Dop 33 đầu tư cho đường hầm (Ij với j=1,k )34. PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Tính năng lượng điện Tính CHUỠI DÒNG TIỀN GIA SỐ ĐẦU TƯ ĐƯỜNG HẦM & GIA SỐ LỢI NHUẬN gia số tiền thu từ điện (Bj, j=k,N). THU TỪ TIẾT KIỆN ĐIỆN Tính chỉ tiêu tài chính của dịng Bk+1 B BN tiền I & B (ví dụ chỉ tiêu IRR), j T xem đồ thị sau. 0 I Nếu IRR đáng giá (>=MARR) 1 Ik Gia số lợi nhuận chọn D2 và tiếp tục tính với gia Gia số đầu từ đường hầm số D3 =D2+ d trở lại bước 2.35 36 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 6
7. THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước ĐƯỜNG DẪN XÁC ĐỊNH MỰC NƯỚC SAU NM SAU NM Dùng trong xác định năng lượng nước. Đường quan hệ q=f(Z) được thiết lập bằng p/p thuỷ lực (chảy đều, khơng đều, ) Từ lưu lượng qua NM, tra quan hệ giữa Q & Z để xác định Z. Trong trường hợp dịng khơng đều vẽ đường mực nước từ biên HL về NM. 37 38 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước Chương 6: Cơng trình lấy nước & dẫn nước XÁC ĐỊNH MỰC NƯỚC SAU NM Z(m) z 1 Z=f(Q) Q1 Q(m3/s) ĐƯỢC THIẾT LẬP TRONG NGHIÊN CỨU THỦY VĂN 39 40 PGS. TS. Nguyễn Thống PGS. TS. Nguyễn Thống 7