Đề cương lý thuyết muôn thủy văn

Lưu lượng tại một thời điểm bất kỳ gọi là lưu lượng tức thời Sự thay đổi của lưu lượng theo thời gian gọi là quá trình lưu lượng Đồ thị của quá trình lưu lượng gọi là đường quá trình lưu

Mục Lục

Câu 3.Trình bày phương pháp thích hợp vẽ đường tần suất từ tài liệu thực đo.

- Vẽ đường tần suất kinh nghiệm

- Xác định các đặc trưng thống kê: X, Cv

- Giả định Cs=mCv, với m=1(hoặc 2,3,4,5,6)

- Lựa chọn dạng đường phân phối xác suất (PIII hoặc KM)

- Xây dựng đường tần suất lý luận

- Kiểm tra sự phù hợp giữa đường TSLL và đường TSKN

- Nếu chưa phù hợp giả thiết lại m và tính lại

- Nhận xét: Phương pháp trực quan, dễ dàng nhận xét và xử lý điểm Nhược điểm là phải thử dần mất nhiều thời gian

Câu 4.Khái niệm dòng chảy sông ngòi và các đặc trưng biểu thị dòng chảy Một lưu vực

có diện tích 175 km2, lượng mưa bình quân năm 1730 mm, hệ số dòng chảy 0.45 Xác định các đặc trưng biểu thị dòng chảy của lưu vực.

4.1 Thuật ngữ “Dòng chảy” được dùng để chỉ khả năng cung cấp nước của một lưu vực sông nào đó trong một khoảng thời gian nhất định

Phân loại dòng chảy sông ngòi:

4.2 Các đặc trưng biểu thị dòng chảy

4.2.1 Lưu lượng dòng chảy Q(m3/s)

Là lượng nước sinh ra trên lưu vực đi qua mặt cắt cửa ra trong đơn vị thời gian

1 giây

Lưu lượng tại một thời điểm bất kỳ gọi là lưu lượng tức thời

Sự thay đổi của lưu lượng theo thời gian gọi là quá trình lưu lượng

Đồ thị của quá trình lưu lượng gọi là đường quá trình lưu lượng

n

Q Q

Q

01

t1,t2 là thời điểm đầu và cuối của thời đoạn tính toánQ(t) là lưu lượng trong khoảng thời gian vô cùng nhỏ dt

i n i

i t Q

W =∑ ∆

= 1

Trong thực tế, nếu có n thời đoạn tính toán thì:

Qi là lưu lượng bình quân trong thời đoạn thứ iNếu Δt=hằng số thì:

4.3 Xác định các đặc trưng của dòng chảy với lưu vực đã cho

Câu5 Khái niệm dòng chảy năm thiết kế Các đại lượng biểu thị dòng chảy năm thiết

kế và mối liên hệ giữa chúng

5.1 Khái niệm dòng chảy năm thiết kế

Dòng chảy năm thiết kế là dòng chảy năm được tính ứng với một tần suất thiết kế nào đó

5.2 Các đại lượng biểu thị dòng chảy năm thiết kế và mối liên hệ giữa chúng

Các đặc trưng biểu thị dòng chảy năm thiết kế:

Lưu lượng dòng chảy năm thiết kế Qnp (m3/s)

Tổng lượng dòng chảy năm thiết kế Wnp (m3)

Mô đun dòng chảy năm thiết kế Mnp (l/s.km2)

Lớp dòng chảy năm thiết kế Ynp (mm)

Mối liên hệ giữa chúng:

Công thưc ở câu trên nhưng thêm chữ n vào các đại lượng.

Câu 6.Khái niệm tần suất, đường tần suất lý luận, đường tần suất kinh nghiệm.Phân tích ảnh hưởng của các tham số thống kê đến đường tần suất lý luận.

a Các khái niệm

Tần suất là tỷ số giữa số lần biến cố xuất hiện chia cho tổng số lần thực hiện phép thử Đường tần suất là đường quan hệ giữa tần suất luỹ tích và giá trị của biến ngẫu nhiênĐường tần suất kinh nghiệm:

là đường cong trơn đi qua trung tâm nhóm điểm biểu diễn tần suất xuất hiện của đại lượng ngẫu nhiên nhận giá trị X≥xi

Đường tần suất lý luận:

là đường cong toán học được dùng để biểu thị quy luật phân bố xác suất của đại lượng ngẫu nhiên

b Phân tích ảnh hưởng của các tham số thống kê đến đường tần suất lý luận

1 Ảnh hưởng của trị số bình quân:

Trị số trung bình ảnh hưởng đến vị trí của đường tần suất so với trục hoành

Câu 7 Khái niệm và các đặc trưng biểu thị dòng chảy lũ thiết kế Cho quá trình lũ thời đoạn 6h:

Nếu có một trị số cực đại gọi là quá trình lũ đơn

Nếu có hai trị số cực đại trở lên gọi là quá trình lũ kép

b. Các đặc trưng biểu thị của dòng chảy lũ thiết kế

Lưu lượng đỉnh lũ Qmax (m3/s): là giá trị lớn nhất của lưu lượng trong một trận lũ

Tổng lượng lũ Wmax (m3): là tổng lượng dòng chảy trong một trận lũ

Đường quá trình lũ Q~t: là sự thay đổi của lưu lượng theo thời gian của một trận lũ, baogồm nhánh nước lên và nhánh nước xuống Tương ứng với quá trình thay đổi lưu lượng

là quá trình thay đổi mực nước trong sông H~t

Lược đồ giải:

Chọn mẫu thống kê

Xử lý lũ đặc biệt lớn (nếu có)

Lựa chọn dạng phân phối xác suất

Nếu là PIII: Qmaxp = Q0max (F(Cs,P).Cv+1)

Nếu là KM: Qmaxp =Q0.max.Kp

Tính hệ số an toàn (nếu cần)

b.Xác định quá trình lũ thiết kế (Q~t)p

-Phương pháp:

chọn một trận lũ điển hình, sau đó thu phóng để có quá trình lũ thiết kế

-Yêu cầu của một trận lũ điển hình

Phải là một trận lũ thực đo

Đỉnh lũ (hoặc lượng lũ) của trận lũ điển hình xấp xỉ với đỉnh lũ (hoặc lượng lũ) thiết kế

Có hình dạng bất lợi đối với công trình

VD: đỉnh lũ lớn, thời gian duy trì đỉnh kéo dài

Wmp, Wmđh: Tổng lượng lũ thiết kế và lũ điển hình

Khi đó:

Qip = Qiđh KQ hoặc Qip = Qiđh KW

Trong đó Qip, Qiđh là tung độ của đường quá trình lũ thiết kế và lũ điển hình

b.2 Phương pháp thu phóng Oghiepxki (thu phóng theo 2 truc Q va t)

Nếu gọi KT là tỉ số thu phóng theo trục hoành thì:

Q

W mp

mdh dh

p dh

p

K Q

Q W

W T

hτ – cường độ mưa hiệu quả

τ - thời gian tập trung dòng chảy

F - diện tích lưu vực

ht có thể tính theo cường độ mưa at theo công thức:

hτ = α aτ

Trong đó:

Khi aτ tính theo mm/phút thì K = 16.67

Khi aτ tính theo mm/h thì K=2.78

Khi tính đỉnh lũ thiết kế:

Qmaxp= K α aτp.F

Trong đó aτp là cường độ mưa thiết kế

Câu 10.Trình bày công thức triết giảm modun đỉnh lũ theo diện tích xác định lưu lượng đỉnh lũ thiết kế trong trường hợp không có tài liệu đo đạc thuỷ văn

Môđun đỉnh lũ thiết kế: qmaxp (m3/s.km2)

Theo nhiều nghiên cứu, môđun đỉnh lũ giảm khi diện tích lưu vực tăng và được mô tảbằng hàm số mũ:

Trong đó: n là hệ số triết giảm; Ap là tham số địa lý khí hậu thay đổi theo vùng lãnh thổ;

F là diện tích lưu vực sông

Hệ số n và tham số Ap có thể xác định theo tài liệu thực đo, bằng cách lấy logarit 2 vế:

lgqmaxp = lgAp – nlgF

n chính là hệ số góc của đường quan hệ lgqmaxp ~ lgF

n là hệ số triết giảm được tổng hợp từ tài liệu thực đo lũ và được phân vùng theo lãnh thổ

Câu 11.

Các loại tổn thất hồ chứa và phương pháp xác địnhCác loại tổn thất hồ chứa và phương pháp xác định Cho bốc hơi mặt nước Zn = 1320 mm và bốc hơi lưu vực Zlv = 925 Dạng phân phối bốc hơi điển hình :

77 81,

5

12 0

12 0

10 1

Xác định quá trình bốc hơi phụ thêm

các loại tổn thất hồ chứa và phương pháp xác định các loại tổn thất hồ chứa và phươngpháp xác định

 Tổn thất do bốc hơi phụ thêm

 Tổn thất do thấm

Phương pháp xác định

a Xác định lượng bốc hơi phụ thêm ứng với tần suất thiết kế:

Lựa chọn tần suất tính toán Pz:

Trường hợp 1: Quan hệ giữa lượng mưa và lượng bốc hơi là chặt chẽ thì lựa chọn Py

Pz=1-Trường hợp 2: Quan hệ giữa lượng mưa và lượng bốc hơi là không chặt chẽ thì lựa chọnPz=50%

Trường hợp 3: Nếu ít tài liệu thì lấy năm có lượng bốc hơi lớn nhất

Xác định lượng bốc hơi mặt nước bình quân nhiều năm Zn0

Xác định lượng bốc hơi phụ thêm bình quân nhiều năm:

ΔZ0 = Zn0-Zlv0

Lựa chọn các đặc trưng thống kê: Cv, Cs

Xác định lượng bốc hơi phụ thêm thiết kế

ΔZpz= f(ΔZ0, Pz,Cv,Cs)

Xác định phân phối bốc hơi phụ thêm thiết kế:

Xác định lượng bốc hơi mặt nước ứng với tần suất thiết kế Znp

Mượn dạng phân phối bốc hơi mặt nước tính bình quân trong nhiều năm Zni ~ t

cột nước trong hồ tại thời điểm tính toán

Trong tính toán điều tiết, Wth thường lấy bằng tỉ lệ phần trăm dung tích trữ trong

hồ tại thời điểm tính toán

Lượng bốc hơi mặt nước ứng với tần suất thiết kế P= 100% - 85%= 15%

Với Cv=0.25 , Cs= 2 Cv , Z0=1212( mm) Ta chọn hàm phân phối PearsionIII

Tra phụ lục 1a : Ta được Ф = 1.065  Kp =Ф x Cv +1= 1.065 x 0.25 +1 =1.266 ΔZnp = ΔZnx Kp = 555 x 1.266 =702.63 (mm)

a.Nguyên lý tính toán điều tiết cấp nước bằng hồ chứa

Dựa trên nguyên lý cân bằng nước:

PT cân bằng nước

(Q-q) Δt = V2 - V1

Trong đó:

Dt: thời đoạn tính toán

Q: lưu lượng đến hồ bình quân trong thời đoạn Δt

q: lưu lượng ra khỏi hồ bình quân trong thời đoạn Δt

q= qyêu cầu + qthấm +qbốc hơi + qxả thừa

V1, V2: dung tích hồ tại đầu và cuối thời đoạn tính toán

b.Phương pháp lập bảng xác định thành phần Vh của hồ chứa điều tiết năm

Quá trình dung tích hồ Vi bao gồm hai giai đoạn:

Tích nước vào hồ (lũy tích cột 4) nhưng phải đảm bảo điều kiện: Vi ≤ Vh+VcCấp nước từ hồ (trừ đi các số hạng của cột 5)

Thời điểm ban đầu và kết thúc Vi = Vc

Vào mùa lũ khi Vi ≥ Vh+Vc, lượng xả thừa được ghi ở cột 7

Tài liệu khí tượng thuỷ văn

Tài liệu địa hình địa chất

Tài liệu dân sinh kinh tế

Tài liệu Khí tượng:

a) Tài liệu khí tượng thủy văn

Lượng và quá trình thay đổi theo không gian và thời gian của mưa, bốc hơi, nhiệt độ, độ

ẩm, gió, độ bức xạ, số giờ nắng …

Các đặc trưng bốc hơi thiết kế

Tài liệu Thủy văn: đặc biệt là các đặc trưng thủy văn thiết kế

Tình hình địa lý thủy văn của lưu vực

Tài liệu dòng chảy năm và sự thay đổi dòng chảy trong năm, trong nhiều năm (lượng và phân phối dòng chảy năm thiết kế)

Tài liệu dòng chảy lũ (đỉnh lũ, lượng lũ và quá trình lũ thiết kế)

Tài liệu dòng chảy kiệt (dòng chảy kiệt thiết kế)

Tài liệu dòng chảy bùn cát…

b) Tài liệu địa hình địa chất

Tài liệu địa hình:

Các quan hệ đặc trưng địa hình lòng hồ Z~V, Z~F

Quan ệ Z~F được xây dựng từ bản đồ địa hình vùng lòng hồ

Quan hệ Z~V được xây dựng dựa theo quan hệ Z~F với cách tính ΔV gần đúng như sau:Tài liệu địa chất:

Tình hình đất đai thổ nhưỡng vùng xây dựng lòng hồ.

c) Tài liệu dân sinh kinh tế

Tài liệu yêu cầu về nước:

Yêu cầu dùng nước: nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt …

Yêu cầu sử dụng nước: phát điện, giao thông, nuôi trồng thủy sản, du lịch, bảo vệ môi trường …

Yêu cầu phòng lũ

Các tài liệu dân sinh kinh tế khác:

Dân cư và phân bố dân cư ở hạ lưu và thượng lưu hồ

Các tài nguyên thiên nhiên: rừng, khoáng sản, các tài nguyên khác nằm trong vùng ảnh hưởng của hồ

Các hoạt động kinh tế vùng bị ảnh hưởng

,

,

(

12

2

2 1 2

1

1

2

A Z

Z

f

q

t q q t Q Q

Bước 1: Giả định giá trị q2gt ở cuối thời đoạn tính toán, tính giá trị V2 theo phương trình(1)

Bước 2: Tra quan hệ Z~V xác định Z2

Bước 3: Tính giá trị q2tt theo phương trình (2) và kiểm tra điều kiện:

Với ε là số dương tùy ý được ấn định trước, chính là sai số cho phép giữa hai lần tính.Nếu sai số thỏa mãn thì chuyển sang thời đoạn tiếp theo

Nếu sai số không thỏa mãn thì quay lại bước 1

Câu 16 Khái niệm điều tiết dòng chảy.Nêu các loại điều tiết dòng chảy.

16.aKhái niệm điều tiết dòng chảy

Điều tiết dòng chảy là tất cả các tác động của con người vào dòng chảy tự nhiên nhằmphân phối lại dòng chảy tự nhiên theo thời gian, không gian cho phù hợp với yêu cầudùng nước, sử dụng nước và phòng chống lũ lụt

16.bPhân loại điều tiết dòng chảy

1.Theo nhiệm vụ:

Điều tiết phục vụ nông nghiệp

Điều tiết phục vụ phát điện

Điều tiết phục vụ công nghiệp

Điều tiết lợi dụng tổng hợp…

2.Theo chu kỳ điều tiết:

Điều tiết năm

Điều tiết nhiều năm

Điều tiết tuần

Điều tiết ngày đêm

3.Các bài toán điều tiết đặc biệt:

Điều tiết lũ

Điều tiết bổ sung

Điều tiết bậc thang

Câu17 Khái niệm điều tiết lũ Các biện pháp phòng chống lũ.

a Khái niệm điều tiết lũ:

Điều tiết lũ là toàn bộ công việc nhằm giảm lượng dòng chảy trong mùa lũ để đảmbảo an toàn cho công trình ven sông và khu vực hạ lưu

b Các biện pháp phòng chống lũ

X f

i i

n i i i

1 1

Phương pháp đa giác Theissen

- Phương pháp đường đẵng trị

F

X X f X

n i

i i i

Các đại lượng biểu thị dòng chảy sông ngòi

Q Q

n i i

Q t W

1

Tổng lượng dòng chảy W(m3)

- Độ sâu dòng chảy Y (mm)

310

310

Phương trình cân bằng nước:

a Trong một thời đoạn bất kỳ

• Đối với lưu vực kín:

Vì đường phân chia nước mặt và đường phân chia nước ngầm trùng nhau nên: Ym1=0, Yng1=0

Đặt Y= Ym2+Yng2; Z= Z2-Z1

X-(Z+Y)=±∆W

• Đối với lưu vực hở:

Vì đường phân chia nước mặt và đường phân chia nước ngầm không trùng nhau, nên: Ym1=0, Yng1≠0

X+Yng1-(Z+Y)=±∆W

b Phương trình cân bằng nước viết cho lưu vực

Đối với lưu vực kín:

X0-Z0-Y0=0Đối với lưu vực hở:

X0+ (ΣYng1)/n -Z0-Y0=0Các đặc trưng thống kê của một mẫu

C n

k C

−

−

Sai số lấy mẫu

Các công thức tính tần suất kinh nghiệm thường dùng trong thuỷ vănCông thức kỳ vọng Kritxki Menken

Trong đó γ là hệ số tương quan

i i

n i

i i

y y

x x

y y

x x

2 2

Lưu lượng dòng chảy chuẩn Q0 (m3/s):

Trong đó Qi là lưu lượng bình quân năm thứ i; n là số năm quan trắcLượng dòng chảy chuẩn W0 (m3): W0= Q0 31,5.106

Mô đun dòng chảy chuẩn M0(l/s.km2): M0=(Q0/F).103

Lớp dòng chảy chuẩn Y0 (mm): Y0=(W0/F).10-3

Hệ số dòng chảy chuẩn a0: a0 =Y0/X0

Các đặc trưng biểu thị dòng chảy năm

Mô đun dòng chảy năm Mn (l/s.km2)

Là môđun dòng chảy tính cho thời đoạn một năm

Mn=(Qn/F).103

Lớp dòng chảy năm Yn (mm)

Là lớp dòng chảy tính cho thời đoạn một năm

Yn=(Wn/F).10-3

Hệ số dòng chảy năm an:

Là tỉ số giữa lớp dòng chảy năm và lượng mưa năm tương ứng

Trong đó: Wp và Wđb là tổng lượng dòng chảy năm thiết kế và năm đại biểu

Xác định quá trình phân phối dòng chảy năm thiết kế

Qip=Qiđb.Kp

kđđ k đb

kp k p kđđ

kp

k

Q T Q

Q T Q W

;

Phương pháp thu phóng hai tỷ số

Trong đó: Wkp và Wkđb là tổng lượng dòng chảy kiệt của năm thiết kế và năm đại biểuXác định quá trình phân phối dòng chảy năm thiết kế

– Qip=Qiđb.Kk

– Qjp=Qjđb.Kl

Trong đó: i và j theo thứ tự là chỉ số các tháng mùa kiệt và mùa lũ