Baigiang thủy văn công trình

Baigiang thủy văn công trình ...........................................................................................................................................................................................

KHOA K THU T XÂY D NG MÔN K THU T C S

I GI NG

MÃ H C PH N: 092200 BIÊN SO N: TH.S NGUY N PH NG TH O

M H C 2014-2015

MÔN H C THU V N CÔNG TRÌNH

Môn h c có ph n chính:

- Thu v n: c m và các ph ng pháp tính toán, o c thu v n trong sông (45ti t)

Tài li u tham kh o:

- Giáo trình thu h i v n c a Nguy n Kh c C ng

- o c và ch nh lý s li u Thu v n –Nguy n Thanh S n và c ng s

- Thu v n công trình- Tr ng i h c Thu l i

- Giáo trình d báo Thu v n – PGS TS ng V n B ng

TH Y V N I C NG

Bài 1: THU V N H C VÀ THU V N CÔNG TRÌNH

I_ Th y v n h c:

- Th y v n h c là môn h c nghiên c u các hi n t ng n c trong t nhiên

+ nghiên c u s phân b và bi n hóa các hi n t ng n c trong không gian và th i gian + nghiên c u quy lu t s chi ph i s v n ng c a các hi n t ng n c

Do nghiên c u r ng ã hình thành các ngành th y v n khác nhau

- Khí t ng th y v n: nghiên c u quan h gi a h i n c và m a t c là các y u t v nhi t , m, áp su t không khí, gió, d c báo c ng , s phân b c a m a t ó d báo tr ng thái và di n bi n dòng ch y trong sông ngòi

- a ch t th y v n: nghiên c u các hi n t ng n c trong t, c th là nghiên c u các quy lu t th m th u và v n ng c a dòng n c ng m

- i v n: nghiên c u các hi n t ng n c trên bi n nh sóng, th y tri u, các dòng h i l u,

c v n chuy n c n cát, m n, nhi t ,…

- Th y v n l c a: nghiên c u các hi n t ng n c trong t li n

II_ Th y v n công trình:

- Là môn h c ng d ng nh ng ki n th c c a th y v n h c vào vi c nghiên c u tác ng

a các hi n t ng n c lên công trình nh m ph c v cho công tác quy h ach, thi t k , xây d ng và qu n lí khai thác

Bài 2: NHI M V VÀ N I DUNG C A MÔN H C

THU V N CÔNG TRÌNH

- c là ng l c c a m i công trình xây d ng cho nên c n ph i hi u bi t m t cách y

v ngu n n c khi xây d ng c bi t là các công trình thu l i, c u c ng, b n c ng

- t c các c tr ng v ngu n n c c a các sông ngòi và s thay i c a chúng theo không gian và th i gian c g i là ch thu v n

- Ch thu v n bao g m: ch m c n c, ch l u l ng, ch sóng, ch bùn cát,…

- Khi nghiên c u 1 ch nào ó c a 1 dòng sông c n chú ý n vi c xác nh tr s min, max và trung bình

- i v i m i lo i công trình, yêu c u tính toán c th các c tr ng khác nhau

Vd: Khi xây d ng b n c ng c n xác nh ch dòng ch y (l u t c, l u h ng), chsóng và ch b i l ng, ch m c n c

Khi xây d ng công trình thu n quan tâm n ch l u l ng, ch dòng

ch y, ch b i l ng

M t công trình xây d ng trên sông s làm thay i toàn b ch thu v n c a dòng sông th ng l u và h l u: ng p l t, s t l , b i l ng th ng l u công trình, chdòng ch y m t, dòng ch y ng m trên l u v c s thay i h l u công trình lòng sông

b xói mòn m nh…

- các c m nêu trên cho ta th y r ng:

+ i dung tính toán th y v n công trình là nh m ph c v cho giai n thi t k , thi công và qu n lí khai thác

+ Nhi m v c a môn h c thu v n công trình: cung c p nh ng khái ni m c b n v sông ngòi, l u v c và quá trình hình thành dòng ch y trên c s trình bày ph ng pháp tính toán các c tr ng thu v n nói trên

nh

- Tu t ng tr ng h p, t ng n i, t ng lúc, tác ng c a các nguyên nhân bên trong, bên ngoài s nh h ng khác nhau, nên trong cùng m t hi n t ng sinh ra có lúc t t nhiên, có lúc ng u nhiên

Vd: L ph thu c vào c ng m a, l ng m a, th i gian m a, m ban u c a l u

c, u ki n a ch t, a hình, l p ph th c v t… i v i các tr n m a v a và nh , nh

ng c a các nhân t l u v c s tr i lên, t h p v i nhau, có th t o nên m t môi tr ng có

kh n ng làm cho tr n l l n, nh tu theo m c Tính ng u nhiên i v i nh ng tr n m a

n, nh h ng c a m a có tác d ng quy t nh, nh h ng c a các nhân t khác s lu m , ho c óng vai trò th y u quan h m a- l mang tính t t nhiên

II_ Ph ng pháp nghiên c u các hi n t ng thu v n:

- Trên c s nguyên lý nguyên nhân hình thành, áp ng nhu c u th c t xây d ng công trình có

+ Ph ng pháp t ng h p a lý: nghiên c u s quan h gi a các c tr ng thu v n v i

Hình 1.1 - Các ph ng pháp nghiên c u thu v n

CH NG II: SÔNG NGÒI VÀ S HÌNH THÀNH

DÒNG CH Y TRONG SÔNG

Bài 1: TH NG SÔNG NGÒI

Hình 2.1 – Minh h chu trình thu v n

- c m a r i xu ng t m t ph n b t n th t do b c h i ho c ng vào các ch tr ng và

th m xu ng t d i tác d ng c a tr ng l c nó ch y d c theo s n d c t o thành các l ch

c, khe su i và sông ngòi

- Các sông tr c ti p ch y ra bi n g i là sông chính Các sông ch y vào sông chính g i là sông ph ( sông nhánh)

- phân b c a các sông nhánh d c theo sông chính có nh h ng quy t nh n t ng dòng n c Do ó có th phân ra các lo i sông nh sau:

1 Sông phân b hình nan qu t:

- Các c a sông nhánh l n g n nhau

2 Sông phân b hình lông chim:

- Các sông nhánh ph i h p m t cách u n các b sông chính

3 Sông phân b hình cành cây:

4 Sông phân b song song:

Hình 2.2 – Hình d ng h th ng sông

Bài 2: U V C SÔNG

- u v c c a m t con sông là ph n m t t mà n c trên ó s ch y vào sông

Nói cách khác, l u v c là khu v c t p trung n c c a sông

- Di n tích c kh ng ch b i ng phân thu g i là di n tích l u v c Sau khi xác nh

ng phân thu trên bình , ta ti n hành tính toán di n tích l u v c theo hai cách: + chia l i ô vuông

+ l y tích phân: chia nh

- bi u th m c phát tri n c a l u v c

1 2 1

1 2 1

L

B L

B L L

III_ Lòng sông và bãi sông:

Hình 2.4 – Lòng sông và bãi sông

- Lòng sông là ph n sông có n c ch y vào mùa ki t

- Bãi sông là ph n sông có n c ch y vào mùa l

- Ranh gi i gi a lòng sông và bãi sông ho c bãi sông không b ng p th ng là a hình thay i t ng t

t con sông phát tri n y g m 5 n:

- Trung du: n sông d i th ng du, d c lòng sông gi m nhi u, không có nh ng thác

gh nh l n, n c ch y y u h n, xói l phát tri n sang hai bên b m nh làm lòng sông m

ng d n t o hi n t ng u n khúc nhi u

- du: n sông cu i cùng c a con sông d c lòng sông r t nh , n c ch y ch m,

i nhi u h n xói, t o nên nhi u bãi sông n m ngang gi a lòng sông, hình d ng sông quanh co u n khúc rõ r t, lòng sông m r ng nhi u so v i các n trên

- a sông: là n i ti p giáp v i bi n, h , ho c con sông khác

b dòng n c cu n i r i l ng xu ng, b i vào m t ch khác h l u làm cho b ây

i ra M t khác, dòng n c ch y t i ch b lõm nàu g p s c c n c a b làm cho dòng

c hu yn h ng xiên góc vào b bên kia, l i gây ra xói l Các quá trình c th di n

ra liên t c theo th i gian làm cho sông càng quanh co u n khúc Khi sông càng cong,

hi n t ng u n khúc càng nhi u xói l l i càng m nh

Do ch y u n khúc nên dòng n c có tác d ng t o nên b l i các bãi l i và b lõm các

ch sâu Gi a bãi b i và l ch sâu là n lòng sông th ng

Bài 3: HÌNH THÀNH DÒNG CH Y SÔNG NGÒI

I_ S hình thành dòng ch y m t:

1 Quá trình m a

Dòng ch y trong sông ngòi u do m a r i xu ng l u v c t o thành, cho nên quá trình

a là khâu u tiên trong quá trình hình thành dòng ch y sông ngòi

ng m a: là l ng m a trong m t n v th i gian Khu v c có c ng m a l n

nh t g i là trung tâm m a Trong m t tr n m a, trung tâm m a không c nh mà th ng

di chuy n

2 Quá trình t n th t

n th t ban u: x y ra giai n u c a m t tr n m a M a r i xu ng b m t l u

c trong giai n này ch a th s n sinh dòng ch y L ng m a b t n th t hoàn toàn do

n vào nh ng ch tr ng trên l u v c, b gi l i trên lá cây và th m xu ng t C ng

m a trong giai n này nh h n c ng th m ti m n ng c a t

Quá trình thay i c ng m a, t n th t th m ban u và t n th t th m trong quá trình

n sinh dòng ch y c a m t tr n m a

Quá trình t n th t do b c h i: Hi n t ng b c h i x y ra trong su t th i gian hình thành dòng ch y bao g m: b c h i qua lá và b c h i c a l ng n c b gi l i trên lá cây; b c

i m t n c; b c h i t m t t

Quá trình t n th t do th m: T n th t th m x y ra trong su t th i gian m a và c sau khi

a khi trên s n d c v n còn dòng ch y m t ng cong th m bi u th kh n ng th m trên b m t l u v c và ph thu c vào lo i t và m c a t Khi m t t tr ng thái bão hòa thì c ng th m t giá tr n nh g i là c ng th m n nh

Quá trình ch y tràn trên s n d c: Hi n t ng ch y tràn trên s n d c ch b t u khi ã

xu t hi n l ng m a v t th m (c ng m a l n h n c ng th m) N c m a ch y thành t ng l p trên m t s n d c c a l u v c g i là ch y tràn trên s n d c

Trong quá trình ch y tràn, n c không ng ng b t n th t vì ng m và b c h i ng th i

a v n ti p t c, b sung cho l p n c ch y tràn L p n c ch y tràn dày hay m ng, t c

ch y tràn m nh hay y u, hi n t ng ch y tràn duy trì lâu hay chóng ch y u do t ng quan so sánh gi a c ng m a và c ng th m quy t nh

4 Quá trình t p trung dòng ch y trên sông

c ch y tràn trên s n d c r i vào các khe su i nh , sau ó l i ti p t c ch y trong lòng sông n c a ra c a l u v c Giai n ch y trong sông g i là quá trình t p trung dòng ch y trong sông

b n ch t, quá trình t p trung dòng ch y trong sông là m t quá trình thu l c r t ph c

p, nó có liên quan m t thi t v i hình d ng hình h c (nh hình d ng m t c t ngang c a sông và s thay i c a nó d c theo chi u dài sông, u n khúc c a sông ) và c ng

th m c a lòng sông, v.v Các quá trình m a, th m, ch y tràn trên s n d c và t p trung

c trong sông có th di n ra ng th i, không ph i quá trình này k t thúc thì quá trình kia m i xu t hi n Có th trên cùng m t l u v c, m t quá trình nào ó có n i phát sinh

- M t ph n n c ng m sâu xu ng t ng t bão hoà n c làm cho m c n c ng m dâng lên N c ng m qua m t th i gian khá dài d n d n th m ngang qua các l p t chuy n

ng n sông hình thành dòng ch y ng m ây là thành ph n ch y u c a dòng ch y b sung cho h th ng sông trong th i gian mùa ki t S hình thành dòng ch y m t, dòng

ch y sát m t và dòng ch y ng m c mô t trên hình:

Hình 2.8 - S s hình thành dòng ch y m t và dòng ch y ng m

ng ch y tràn trên s n d c th ng trùng v i h ng d c m t t l n nh t T c

ch y tràn l n hay nh tu thu c vào s thay i c a sâu l p n c ch y tràn, vào

c m t t và nhám c a m t d c

Bài 4: NH NG NHÂN T NH H NG N DÒNG CH Y

I_ Nhân t khí h u:

Ban ngày do b c x m t tr i, nhi t m t t t ng lên, ban êm thì to nhi t nên nhi t

xu ng Biên thay i nhi t c a m t t t ng i l n

t d n nhi t kém nên s trao i nhi t gi a m t t v i t ng d i r t ít d i sâu m t

t >20m, nhi t t ng d n theo chi u sâu do nh h ng c a ngu n n i nhi t trong long

qu t

Nhi t dung c a n c l n h n 2-3 l n so v i t, vì v y s thay i nhi t c a nó ch m

n so v i t, biên thay i c ng nh h n nhi u

Ngoài ra n c còn có c m chuy n ng h n lo n nên s bi n thiên nhi t truy n

xu ng r t sâu trong n c hàng ngày nh h ng t i sâu 15-20m và hàng n m t i 300m

3 Gió:

chuy n ng c a không khí t ng i v i m t t theo ph ng n m ngang g i là gió Khi m t t t nóng không u t o nên các kh i không khí có nhi t khác nhau, d n

n s chênh l ch áp su t không khí Không khí có khuynh h ng chuy n ng t n i có

áp su t cao n n i có áp su t th p Chính s chuy n ng c a không khí t o ra gió S

ch chuy n kh i không khí di n ra cho n khi có s cân b ng áp su t m i ch m d t

Hình 2.9 - Nguyên nhân sinh ra gió

- ng gió: c bi u th b ng h ng mà t ó gió th i n, ví d gió th i t ph ng

c n g i là gió b c Ng i ta nh v h ng gió theo ph ng pháp ph ng v và theo Theo ph ng pháp ph ng v , ta qui c chia m t ph ng trái t theo 16 h ng, trong

ó có 4 h ng chính theo ph ng tr i là: B c (N- North), Nam (S- South), ông (E- East), Tây (W-West), nh hình sau:

Hình 2.10 - H ng gió

- c gió: T c gió o b ng s mét di chuy n c trong 1 giây (m/s) ho c s kilomet trong 1 gi (km/gi ) T c gió còn có th bi u th b ng c p gió theo 12 c p do

ô c h i quân Anh Francis Beaufort (1744-1857) ngh B ng này ã c T ch c Khí t ng Th gi i (WMO) ch p nh n t n m 1894

ng 2.1- B ng c p gió (Beaufort Scale)

Gió to Cành nh b b gãy Không i ng c gió

c Ngoài bi n sóng cao và dài

Gió bão Làm b t r cây Phá nhà c a Sóng r t l n

và reo d d i C m tàu thuy n ra kh i

12 > 28,5

(> 110,0)

Gió bão to c phá ho i r t l n Sóng c c k l n, có th

phá v các tàu nh , thi t h i l n và r t l n

c Các lo i gió:

- Gió hành tinh (Planet wind): là gió quanh n m th i theo m t h ng t mi n áp cao n

mi n áp th p Gió hành tinh hình thành do l c Coriolis, làm cho các lu ng không khí

c bán c u b l nh v bên ph i và nam bán c u l ch v bên trái

Hình 2.11 – Gió hành tinh

- Gió mùa (moonsoon wind): là nh ng lu ng không khí di chuy n theo mùa khá n nh,

i h ng ng c chi u ho c g n nh ng c chi u t mùa ông qua mùa h Gió mùa hình thành do s khác nhau v nhi t d n n s chênh l ch áp su t không khí trên t

li n và trên bi n V mùa ông, gió mùa th i t l c a ra bi n và mùa h gió mùa th i t

bi n và t li n

Hình 2.12 – S chênh l ch áp su t gây nên các lu ng gió t t li n ra bi n

- Gió a ph ng (local wind): là gió hình thành do các tác nhân v t lý, a hình, a lý c a

a ph ng c c b Gió a ph ng có th k ra nh sau:

o Gió t, gió bi n: là gió quan sát c vùng ven bi n ti p giáp v i t li n Gió

bi n th i vào ban ngày t bi n vào t li n, gió t th i vào ban êm t t li n ra

bi n Nguyên nhân chính là s nóng lên và l nh i không u c a t li n và m t

c trong m t ngày êm

o Gió Foehn (gió a hình): c ng là m t lo i gió a ph ng hình thành do s hoàn

u ng l c ây là m t th gió nóng, khô th i t trên mi n núi xu ng bên kia núi, do nh h ng c a a hình càng lúc càng cao làm nhi t gió gi m d n,

m gia t ng d n d n n gây m a t i ch K t qu khi gió lên nh núi thì khá khô

và gia t ng nhi t khi i d n xu ng núi ây là lo i gió r t c tr ng c a dãy

Tr ng S n, nh t là n Qu ng Tr - Qu ng Bình (gió Lào)

Hình 2.14 – Gió thung l ng Hình 2.15 – Gió front

d Dông:

Dông (storm) là hi n t ng th ng x y ra vào mùa hè, Vi t Nam kho ng t tháng 4

n tháng 8 Dông hình thành do s phóng n trong các ám mây dày c, t o thành

ch p s m, ôi khi i kèm v i gió m nh và m a rào Nguyên nhân gây ra dông là trong mùa hè, m t t b nóng lên do h p thu nhi u b c x m t tr i làm các lu ng không khí nóng và m b c lên cao, không khí có nhi t th p h n tràn t i phía d i ây là m t

ng i l u hình thành dông nhi t Tr ng h p không khí nóng và m b c lên cao d c theo các s n núi, g i là dông a hình Khi lên n m t cao nào ó, các ám mây tích

n ch m nhau gây nên ch p s m, nhi t không khí gi m gây ra các tr n m a rào l n

Hình 2.16 – Ba giai n c a m t c n dông

- Giai n kh i phát: Hi n t ng i l u t o nên nh ng ám mây tích (cumulus), sau ó phát tri n thành mây v tích (cumulonuums) H i n c chuy n thành các gi t n c gi i phóng n ng l ng

- Giao n chín mu i: Các gi t n c b ông l i Trên nh mây b t u tr i r ng ra nh hình trên Các tinh th n c á và n c m a hoà l n r i xu ng m nh

- Giai n suy tàn: Các c m mây m t d n h i n c và rã tan d n C n dông có th ti p

c n u có các c m mây m i phát tri n chung quanh

Trong c n dông có m a l n, có gió gi t m nh có th làm cây c i, gây s m ch p nguy

hi m Tuy nhiên ng i ta ghi nh n n c m a trong các c n dông có nhi u m h n các

ng kính m t c n bão có th lên t i vài tr m km, chi u cao t 3-9km, t c di chuy n

a c n bão t 10-20km/ gi , di n tích nh h ng c a c n bão có th lên t i 1500km2 Cách khu v c trung tâm bão kho ng 100-200km, th ng có gió c p 6, c p 7 Vùng trung tâm bão có gió gi t c p 10, 11, có khi gi t t i c p 12 (v n t c gió có khi 100-200km/ gi ) Trong khu v c bão, l ng m a r t l n, có khi t n vài tr m milimet

800-c trong m t ngày êm

i Vi t Nam, bão th ng xu t hi n t tháng 7-11 hàng n m, kho ng 60% c n bão xu t phát t vùng bi n Caroline, Philippines, còn l i 40% c n bão xu t phát t n i khác phía nam bi n ông

Là l ng h i n c ch a trong không khí T ng không khí sát m t t lúc nào c ng có

i n c: h i n c t ao, h , sông bi n,…b c h i to ra, thoát h i n c t s hô h p c a

th c và ng v t và h i n c t các ho t ng công nghi p, lò h i n c thoát ra Ng i

ta dùng 3 c tr ng sau xác nh m không khí

- Áp su t h i n c: là ph n áp su t do h i n c ch a trong không khí gây ra, bi u th b ng mmHG

- m tuy t i: còn g i là m t h i n c, là l ng n c có trong m t n v th tích không khí (g/cm3 hay g/m3)

- m t ng i: là t s gi a áp su t h i n c tr ng thái th c t v i áp su t h i n c

tr ng thái bão hoà trong cùng m t nhi t

- thi u h t bão hoà: còn g i là h t m, là hi u s gi a áp su t h i n c bão hoà vá

áp su t h i n c trong không khí m t nhi t nh t nh

c h i (Evaporation) là hi n t ng chuy n hoá các phân t n c t th l ng sang th

i do tác d ng chính c a nhi t , gió và i vào không khí

Thoát h i (Transpiration) là s b c h i x y ra b m t các mô c a th c v t và ng v t trong cân b ng n c ng i ta g i chung là b c thoát h i (Evapotranspiration) ho c nói t t

là b c h i, là t ng l ng n c m t i do s b c h i t m t n c, m t t, qua lá cây c a

p ph th c v t,…

ng b c h i c tính b ng chi u dày l p n c b c h i, n v mm

c b c h i là l ng n c b c h i trong m t n v th i gian (mm/ngày)

c không ng ng b c h i lên khí quy n, l ng b c h i ph thu c vào nhi u y u t :

- Th i gian (ngày, êm, mùa n ng, mùa m a,…)

- c m a lý (vùng núi, ng b ng, xích o, ôn i,…)

- Do a hình (nâng s n: Orographic lifting):

Khi m t kh i không khí m ang di chuy n g p m t dãy núi ch n l i, kh i khí s b nâng lên g p hi n t ng l nh i vì ng l c H i n c ng ng t gây m a m t bên s n dãy

núi, bên kia l i khô Lo i này g i là n a a hình, r t c tr ng khu v c Tr ng S n

c ta M a ia hình th ng l n và kéo dài

Hình 2.17 - M a a hình

- Do i l u (Convection)

Do s gia tang nhi t trong mùa khô t o nên s b c h i n c m nh m , kh i không khí

m sát m t t b nâng lên cao gây hi n t ng m t nhi t, h i n c ng ng t gây m a

kh i không khí l nh ang di chuy n g p kh i không khí nóng và m s t o ra m t vùng

ti p xúc g i là front Khi kh i không khí l nh di chuy n vào vùng không khí nóng s t o

ra hi n t ng front l nh và ng c l i khi m t kh i không khí nóng i vào vùng không khí

nh ng yên hay di chuy n ch m s t o ra fornt nóng M a x y ra m t ti p xúc gi a

kh i không khí nóng và l nh

Tính ch t v t lý c a th nh ng có nh h ng tr c ti p n tình hình thu v n, nh t cát d ng m h n t sét

Tính ch t v t lý c a th nh ng khác nhau, tình hình xâm th c c ng khác nhau và l ng

c h i m t t c ng khác nhau

p ph th c v t làm t ng ng m m t t, t ng nhám m t t và có tác d ng ch ng xói mòn m t t

- ng quá trình l u l ng trong n m cho ta bi t th i k n c l và n c ki t trong n m

- ng quá trình m t tr n l cho ta bi t th i k l lên, th i k l rút và l u l ng nh l

- Ng i ta còn s d ng l u l ng bình quân trong m t th i gian nào ó nh :

u l ng bình quân ngày (tr s bình quân c a các tr s l u l ng o c trong

t ngày),

l u l ng bình quân tháng (tr s bình quân c a l u l ng các ngày trong tháng)

u l ng bình quân n m (tr s bình quân c a l u l ng các tháng trong n m)

u l ng bình quân nhi u n m (tr s bình quân c a l u l ng các n m trong nhi u n m)

2

1 1

2 ) (

t

t t

W

hay tính g n úng : (2 1)

_ ) (2 1 Q t t

W t t

III_ sâu dòng ch y (Y):

- Gi s em t ng l ng dòng ch y ch y qua m t m t c t sông trong m t th i gian nào ó

tr i u trên toàn b di n tích l u v c, ta c 1 l p n c có b dày i (mm) g i là chi u sâu dòng ch y

)(1010

10

3 3

3

mm F

W F

W Y

trong ó: W- t ng l ng dòng ch y trong t giây, tính b ng m3

F- di n tích l u v c (km2) t- th i gian (giây)

III_ Modul dòng ch y (M):

- Là tr s l u l ng trên 1 n v di n tích l u v c (1 km2

) )

/1(

3

km s F

Q M

_

mm t M Y

CH NG III: NG D NG LÝ THUY T XÁC XU T TH NG KÊ TRONG TÍNH

TOÁN THU V N

3.1 Khái ni m chung:

- Các hi n t ng t t nhiên: theo nh ng quy lu t nh t nh

- Các hi n t ng ng u nhiên: không th y chúng tuân theo m t quy lu t nào c

Vd: Ta không th kh ng nh ch c l ng m a Phú Qu c là bao nhiêu Xét l ng m a trong 5 n m, không th y có quy lu t nào Nh ng n u xem xét trong nhi u n m nh n th y

ng m a trong a s các n m u dao ng quanh con s bình quân là 3145mm

- Trong th c t có 1 s hi n t ng v a mang tính t t nhiên v a bi u hi n tính ng u nhiên

d có hi n t ng này là do nguyên nhân phát sinh ra chúng r t ph c t p tác ng l n nhau trong ó các nguyên nhân bên trong c u hi n t ng thúc y nó phát sinh và di n

bi n theo quy lu t l i có các nguyên nhân bên ngoài th ng làm cho hi n t ng ng u nhiên Khi các nguyên nhân bi n ng, tính ch t c a nó c ng bi n ng theo, k t qu là cùng m t hi n t ng, trong u ki n này ta th y tính t t nhiên chi m u th , trong u

ki n khác tính ng u nhiên l i t ng lên

Vd: Dòng ch y trong sông v mùa khô thay i t t t ng i có quy lu t rõ ràng nh ng

n mùa m a l i thay i th t th ng

3.2 Xác su t và t n su t:

quan tr c) là s l n xu t hi n bi n c ó khi s l n xu t hi n t ng lên vô h n

Ký hi u:

n

m A

P( )

- Xác xu t là m t s không âm và không l n h n 1

1)(

1 10

1 10

1 10

1 10

1 10

1 10

1 10

1 10 1

Vì trong 1 n m nào ó không th xu t hi n ng th i 2 tr s m c n c l n nh t cho nên các tr s trên là xu t hi n v i nhau t ng ôi m t do ó t n s xu t hi n c a bi n c

ng c a nó là:

%10010

1)

(10

1

i

C p

)5,14()3,14()14()8,13()5,13()5,13

- Khái ni m v xác su t trên ch liên quan n u ki n thí nghi m mà không liên quan

n thí nghi m nào khác c g i là xác su t vô u ki n Trong u ki n nhi u khi c n tính xác su t c a bi n c A khi bi t ch c bi n c B ã x y ra làm nh h ng n xác su t

a bi n c A g i ó là xác su t có u ki n c a bi n c A khi B ã x y ra

)(

).()/(

B p

B A P B A

).()/()

(B p A B p A B P

- Khi A và B c l p th ng kê thì p(A.B)=p(A).p(B)

Vd: Xác su t x y ra m c n c l nguy hi m c a tr m X trên sông à là 5%, tr m Y trên sông Lô là 3% Xác su t x y ra m c n c l ng th i nguy hi m c a c hai tr m gây nguy hi m cho Hà N i là bao nhiêu?

Vì bi n c x y ra m c n c l nguy hi m tr m X và Y là c l p th ng kê cho nên xác

su t gây nguy hi m Hà N i là

10000

15 100

5 100

3 ) ( ).

( ) (C p A p B P

3.4 Phân b xác su t c a bi n ng u nhiên:

3.4.1 Bi n c ng u nhiên:

- t bi n c nào ó có th l y nhi u tr s khác nhau: X1, X2,… trong m t l n th c nghi m, vi c xu t hi n tr s nào là hoàn toàn ng u nhiên, nh ng qua nhi u l n th c nghi m ta có th tìm c xác su t t ng ng c a m i tr s p(x1), p(x2),p(x3),… thì x

c g i là bi n c ng u nhiên

- u trong kho ng [x1,xn] nào ó bi n ng u nhiên có th l y m t tr s tu ý thì x c g i

là bi n ng u nhiên liên t c

- u trong kho ng [x1,xn] nào ó bi n ng u nhiên ch có th l y m t tr s r i r c, gián

n thì x c g i là bi n ng u nhiên không liên t c

- Nói chung bi n thu v n là bi n liên t c

Vd: M c n c thu v n trong n m t i m t tr m nào ó là bi n liên t c có giá tr t bi n nh

nh t n bi n l n nh t

- Mu n nghiên c u m u ng u nhiên nói chung và c tr ng thu v n nói riêng ph i có tài

li u quan tr c trong th ng kê toán h c ta g i n tr s riêng bi t x1, x2,…,xn quan tr c c

a m t bi n nào ó là “m u” và g i toàn b các giá tr c a bi n ng u nhiên x là t ng th

- Trong th c t không th l y c c t ng th các tr s c a các c tr ng thu v n

Vd: Dòng ch y n m c a m t m t c t sông nào ó tr c ây r t lâu là bao nhiêu hay trong

ng lai là bao nhiêu ta không th bi t c mà th ng có tài li u quan tr c trong m t s

m Tuy m u ch là m t n tài li u nào ó c a t ng th , nh ng n u nó có tính ch t i

bi u nh t nh cho t ng th (kho ng 15 n 20 tr s tr lên) bao g m tr s l n, tr s bé và trung bình

ng d ng lý thuy t xác su t th ng kê trong thu v n th c ch t là l i d ng tài li u ã quan

tr c c làm m u, phân tích quy lu t c a m u, xem xét sai s l y m u n u sai s này n m trong ph m vi cho phép có th l y quy lu t c a m u này là quy lu t c a t ng th xác nh

tr s c tr ng thu v n dùng trong thi t k công trình

3.4.3 Phân b xác su t c a bi n ng u nhiên:

Gi thi t m t cách lý t ng l t ng th có tr s c a bi n c ng u nhiên trong c tr ng

th y v n u bi t trong kho ng [a,b] Chia kho ng [a,b] thành n kho ng nh [a, x1],

[x1, x2],…, [xn-1, b] l n c a kho ng th i nào ó là xi = xi-xi-1 và có t n su t

ng ng là Pi M t t n su t trung binh c a kho ng ny s l

Vd: Xét s phân b m t xác su t c a l u l ng Qmax rong n m t i m t tr m thu v n v i tài li u 1930 1979 (50 s ) Trong ó tr s l n nh t là 2560m3/s, tr s nh nh t là 570m3/s,

tr s trung bình là 1360m3/s

p l u l ng

Qm (m3/s)

n s (f l n)

n su t

100

x n

f P

t t n su t

)/(%)(m3 s Q

P

n su t lu tích

P P%

CH NG IV: TÍNH TOÁN T N SU T THI T K

4.1 ng t n su t kinh nghi m:

- ng t n su t kinh nghi m là ng t n su t c xây d ng t m u tài li u th c o v

1 c tr ng khí t ng thu v n nào ó t i 1 tr m thu v n

Vd: Quan tr c m c n c gi t i m t tr m th y v n trong m t kho ng th i gian nh t nh,

em li t s m c n c gi này ti n hành tính tóan và v ng t n su t chúng ta s có c

ng t n su t kinh nghi m,…

Chú ý: ng t n su t kinh nghi m mang tính ch t c c b có ngh a là nó ch có giá tr áp

ng t i v trí o c và lân c n v tri này

Vd: Tính và v ng t n su t kinh nghi m cho li t s li u l ng m a bình quân n m c a

t tr m TV v i m u tài li u dài 20 n m t 1963 n 1982 cho trong b ng d i ây:

STT N m

ng

a trong

m

X (mm)

Xi x p

n n

nh (mm)

3,0-3

n

m P

% 100

n m P