Các đặc trưng biểu thị Phân phối dòng chảy năm, phân phối dòng chảy năm thiết kế Xác định trị số và phân phối dòng chảy năm thiết kế trong trường hợp: Có nhiều tài liệu đo đạc thuỷ
Trang 1Chương 4
Tính toán dòng chảy năm thiết kế
Khái niệm về dòng chảy năm, dòng chảy chuẩn, dòng chảy năm thiết kế Các đặc trưng biểu thị
Phân phối dòng chảy năm, phân phối dòng chảy năm thiết kế
Xác định trị số và phân phối dòng chảy năm thiết kế trong trường hợp:
Có nhiều tài liệu đo đạc thuỷ văn
Có ít tài liệu đo đạc thuỷ văn
Không có tài liệu đo đạc thuỷ văn
1 Dòng chảy năm
Dòng chảy năm là lượng dòng chảy sinh ra trên lưu vực và chảy qua mặt cắt cửa ra lưu vực trong khoảng thời gian là một năm cùng với sự thay đổi của nó trong khoảng thời gian đó.”
Các đặc trưng biểu thị dòng chảy năm
Lưu lượng bình quân năm Qn (m3/s)
Là trị số lưu lượng tính bình quân cho thời đoạn một năm.
Tổng lượng dòng chảy năm Wn (m 3 ):
Là lượng dòng chảy qua mặt cắt cửa ra của lưu vực trong khoảng thời gian bằng một năm
Wn= Qn 31,5.106
2 Dòng chảy chuẩn
Dòng chảy chuẩn là trị số trung bình của đặc trưng dòng chảy năm trong thời kỳ nhiều năm đã tiến tới ổn định, với điều kiện cảnh quan địa lý và điều kiện địa chất không thay đổi
Các đặc trưng biểu thị
Lưu lượng dòng chảy chuẩn Q0 (m3/s):
Trong đó Qi là lưu lượng bình quân năm thứ i; n là số năm quan trắc
Lượng dòng chảy chuẩn W0 (m3): W0= Q0 31,5.106
Trang 2 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
3 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
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)
Để xác định trị số dòng chảy năm thiết kế, có thể mô tả tổng quát bằng công thức sau:
Qnp = Q0 Kp
Trong đó
Kp: biến suất dòng chảy năm thiết kế được xác định bằng bảng tra trong quy phạm, phụ thuộc vào (P, Cv, Cs)
Qnp: lưu lượng dòng chảy năm thiết kế
Q0: lưu lượng dòng chảy chuẩn
4 Phân phối dòng chảy năm
-Trong một năm thường có hai thời kỳ có chế độ dòng chảy khác biệt nhau:
a thời kỳ mùa lũ
b thời kỳ mùa kiệt
-Ở nước ta, mùa lũ chỉ kéo dài trên dưới 5 tháng nhưng lượng dòng chảy trong thời kỳ này chiếm tỉ trọng lớn so với lượng dòng chảy trong năm (60-80%)
-Tiêu chuẩn phân mùa dòng chảy:
Mùa lũ là mùa bao gồm những tháng liên tục có lượng dòng chảy vượt 8.3% lượng dòng chảy năm với xác suất xuất hiện vượt 50%
Trang 3Tháng lũ: P(Qtháng i ³ Qnăm (tương ứng)) ³ 50%
Mùa kiệt bao gồm những tháng còn lại Năm thuỷ văn:
là năm có thời gian bắt đầu là đầu mùa lũ và kết thúc vào cuối mùa kiệt
Phân phối dòng chảy năm chính là sự mô tả thay đổi lượng dòng chảy năm theo
thời gian trong một năm.
Để mô tả phân phối dòng chảy năm có hai cách:
Sử dụng quá trình lưu lượng (hoặc tổng lượng dòng chảy) với thời đoạn tuần, tháng hoặc mùa
Sử dụng đường duy trì lưu lượng bình quân ngày CÂU HỎI
Câu 1:
Đường duy trì lưu lượng
Đường duy trì lưu lượng là đường cong quan hệ giữa hai đại lượng Ti và Qi Trong đó, Qi là lưu lượng bình quân ngày tương ứng với cấp i nào đó; Ti là thời gian duy trì một lưu lượng lớn hơn hoặc bằng giá trị Qi của cấp đó.
Ti= T(Q Qi) Qi)
Các bước thực hiện:
Thống kê lưu lượng bình quân ngày và tìm các giá trị Qmin, Qmax
Chọn các cấp lưu lượng trong khoảng từ Qmin đến Qmax
Đếm số ngày có lưu lượng lớn hơn hoặc bằng các giá trị của mỗi cấp lưu lượng (Ti)
Tính tỉ lệ % của Ti so với tổng số ngày của chuỗi tài liệu thống kê
Trang 4CHƯƠNG 5:
TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY THIẾT KẾ
1. Lũ và các đặc trưng về lũ
Các đặc trưng biểu thị
Lưu lượng đỉnh lũ Q max (m 3 /s): là giá trị lớn nhất của lưu lượng trong một trận lũ.
Tổng lượng lũ W max (m 3 ): 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, bao gồm 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
CÔNG THỨC CĂN NGUYÊN DÒNG CHẢY:
A)Trường hợp 1: t < T cn
Ví dụ 1:
Giả sử có một trận mưa với thời gian mưa hiệu quả là 5 giờ với lượng mưa tương ứng là
h1, h2, h3, h4, h5
Tcn=5 (giờ)
Giả sử lưu vực A được phân chia bởi các đường đẳng thời thành các diện tích bộ phận f1,
f2, f3
t = 3 (giờ) Như vậy t < Tcn
Xác định quá trình lưu lượng
Tại thời điểm ban đầu, lưu lượng đo tại tuyến cửa ra của lưu vực là:
Q0 = 0
Sau 1h: Q1= h1f1
Sau 2h: Q2= h1f2 + h2f1
Sau 3h: Q3= h1f3+h2f2+h3f1
Trang 5 Sau 4h: Q4= h2f3 +h3f2 +h4f1
Sau 5h: Q5= h3f3+ h4f2+h5f1
Sau 6h: Q6= h4f3+h5f2
Sau 7h: Q7= h5f3
B)Trường hợp 2: t = T cn
Ví dụ 2:
Giả sử có một trận mưa với thời gian mưa hiệu quả là 3 giờ với lượng mưa tương ứng là
h1, h2, h3
Tcn=3 (giờ)
Giả sử lưu vực A được phân chia bởi các đường đẳng thời thành các diện tích bộ phận f1,
f2, f3
t = 3 (giờ) Như vậy t = Tcn
Xác định quá trình lưu lượng
Tại thời điểm ban đầu, lưu lượng đo tại tuyến cửa ra của lưu vực là:
Q0 = 0
Sau 1h: Q1= h1f1
Sau 2h: Q2= h1f2 + h2f1
Sau 3h: Q3= h1f3+h2f2+h3f1
Sau 4h: Q4= h2f3 +h3f2
Sau 5h: Q5= h3f3
C)Trường hợp 3: t > T cn
Ví dụ 3:
Trang 6 Giả sử có một trận mưa với thời gian mưa hiệu quả là 2 giờ với lượng mưa tương ứng là
h1, h2, h3
Tcn=2 (giờ)
Giả sử lưu vực A được phân chia bởi các đường đẳng thời thành các diện tích bộ phận f1,
f2, f3
t = 3 (giờ) Như vậy t > Tcn
Xác định quá trình lưu lượng
Tại thời điểm ban đầu, lưu lượng đo tại tuyến cửa ra của lưu vực là:
Q0 = 0
Sau 1h: Q1= h1f1
Sau 2h: Q2= h1f2 + h2f1
Sau 3h: Q3= h1f3+h2f2
Sau 4h: Q4= h2f3
Sau 5h: Q5= 0
BÀI TOÁN TÍNH LŨ THIẾT KẾ:
Cho biết:
Tài liệu khí tượng thủy văn
Tài liệu địa hình địa chất
Tài liệu dân sinh kinh tế
Tần suất thiết kế P
Yêu cầu tính toán dòng chảy lũ thiết kế:
Tính lưu lượng đỉnh lũ thiết kế Qmaxp
Trang 7 Tính tổng lượng lũ thiết kế Wmaxp
Xác định quá trình lũ thiết kế (Q~t)p
Phương pháp giải:
Phương pháp thống kê xác suất
Phương pháp công thức kinh nghiệm
Phương pháp lưu vực tương tự
Phương pháp mô hình toán
Phương pháp thu phóng cùng tỷ số
Nếu thu phóng theo tỉ số KQ thì đảm bảo đường quá trình lũ thiết kế có đỉnh lũ bằng đỉnh lũ thiết kế
Nếu thu phóng theo tỉ số KW thì đảm bảo đường quá trình lũ thiết kế có tổng lượng lũ bằng tổng lượng lũ thiết kế
Nếu quan hệ tương quan giữa đỉnh lũ và tổng lượng lũ là chặt chẽ thì KQ » KW Khi đó sẽ đảm bảo cả đỉnh lũ và tổng lượng lũ xấp xỉ đỉnh lũ thiết kế và tổng lượng lũ thiết kế