MÔN HỌC THỦY VĂN CÔNG TRÌNHĐề bài: Cho chuỗi tài liệu lưu lượng nước bình quân tháng trong thời kỳ nhiều năm file kèm theo.. Câu 3: Tính toán phân phối dòng chảy trong năm thiết kế theo
Trang 1MÔN HỌC THỦY VĂN CÔNG TRÌNH
Đề bài: Cho chuỗi tài liệu lưu lượng nước bình quân tháng trong thời kỳ nhiều năm (file kèm theo).
Yêu cầu:
Câu 1: Tính toán lượng dòng chảy bình quân nhiều năm và sai số (tính Q0, W0, M0, Y0 và sai số)
Câu 2: Tính toán lượng dòng chảy bình quân năm thiết kế với tần suất thiết kế P = 1; 5; 10; 95;
99,9%
Câu 3: Tính toán phân phối dòng chảy trong năm thiết kế (theo mùa và theo tháng) khi có đủ số liệu
bằng phương pháp chọn năm đại biểu
Yêu cầu tính toán cụ thể:
- Xác định giới hạn các mùa (mùa lũ, mùa kiệt)
- Tính lượng dòng chảy năm thủy văn ứng với các tần suất P=5%; P=50% và P=95%
- Chọn các năm đại biểu cho năm nhiều nước (P=5%), năm trung bình nước (P=50%), năm ít nước (P=95%) và xác định phân phối dòng chảy trong năm thiết kế
BÀI LÀM
Bảng 1:
Trang 2
Câu 1:
Lượng nước bình quân nhiều năm Qn (m3/s) là lượng nước tính bằng m3, chảy qua mặt cắt ra của lưu vực trong một đơn vị thời gian (một giây) lấy trung bình trong nhiều năm Cần phân biệt lưu lượng tức thời tại một thòi điểm nào đó (một ngày đêm, một tháng, một năm) tính bằng tổng lượng nước trong khoảng thời gian đó (tính bằng giây), hoặc bằng tổng lưu lượng bình quân ngày đêm chia cho số ngày đêm
Lượng nước bình quân nhiều năm Qn theocông thức:
Trong đó: Qi là lưu lượng bình quân năm thứ i; n là số năm tính toán
Ta tính được Bảng 2:
Trang 36 1963 46.586 1.0647 0.0647 0.0042 0.0003
· Tính khoảng lệch quân phương:
· Tính hệ số phân tán (cv):
· Tính sai số tương đối của lưu lượng bình quân trong nhiều năm:
· Tính sai số tuyệt đối của lưu lượng bình quân trong nhiều năm:
Ta có
Với
Vậy lượng dòng chảy bình quân trong nhiều năm là Q0 = 46,754(m3/s)
Với
Vậy lượng dòng chảy bình quân trong nhiều năm là Q0 = 40,760(m3/s)
· Tính tổng lượng nước (W0):
Với Qn = 43,757(m3/s), F = 1560(km2), T = 22năm
Đổi T = 22năm = 22 3600 24 365 = 693792 103(s)
Trang 4· Tính môđun dòng chảy(M0):
· Tính độ sâu dòng chảy (Y0):
· Tính hệ số không đối xứng (Cs):
· Tính sai số tuyệt đối của hệ số phân tán (Cv):
· Tính sai số tuyệt đối của hệ số của hệ số không đối xứng (Cs):
· Tính sai số tương đối của hệ số phân tán (Cv):
· Tính sai số tương đối của hệ số của hệ số không đối xứng (Cs):
Câu 2:
Các dao động của dòng chảy năm theo thời gian chịu ảnh hưởng tác động của nhiều yếu tố khác nhau
Vì vậy khi nghiên cứu dao động này, cần phải sử dụng các phương pháo thống kê toán học Nếu liệt số quan trắc đủ dài, lượng chảy năm thiết kế được xác định theo phương pháp đường tần suất
Tần suất dòng chảy năm P, có thể gọi đó là số năm trung bình mà ở những năm dòng chảy năm sẽ bằng hoặc lớn hơn giá trị cho trước (số năm được thể hiện bằng phần trăm hoặc phần đơn vị)
Đường tần suất (hay đường xác suất luỹ tích) là đường cong tích phân, cho ta thấy tần suất (bằng phần trăm hoặc đơn vị) của các đại lượng trong toàn bộ dãy số liệu
Khi tính toán các thông số dường tần suất, các giá trị đại lượng thuỷ văn được xem như mọi dãy thống kê, tức là sắp xếp thành dãy giảm dần
Đường tần suất có thể được xây dựng dưới dạng đường kinh nghiệm(quan trắc) và dưới dạng dường lý luận
Trang 5Đường tần suất kinh nghiệm của dòng chảy năm, được dựng theo tần suất luỹ tích P% của các điểm kinh nghiệm, tính cho mỗi số hạng của dãy số liệu các giá trị dòng chảy năm theo công
thức: Trong đó: m là số thứ tự của số hạng trong chuỗi số liệu đã được sắp xếp thành dãy giảm dần; n là số hạng trong dãy số liệu
Bảng 3:
Lập bảng tra sẵn hệ số mô đuyn kp Kritsky-Menken, dòng chảy bình quân năm thiết kế với tần suất thiết
kế P = 1; 5; 10; 95; 99,9%
Hệ số:
( ứng với được tính ở Bảng 4)
Bảng 4:
Cs = Cv
Trang 696.279 81.082 68.694 22.872 11.057
· Vẽ đường tần suất lưu lượng cho trạm thuỷ văn theo 2 phương pháp
Phương pháp 1 :
Dùng bảng tra K-M vẽ được đường tần suât lý luận, chọn để tính toán Vậy ta có các giá trị phù hợp để vẽ đường tần suất lý luận phù hợp với điểm kinh nghiệm khi giá trị =43,757 (m3/s);
=0,321 còn = 2.0,321 = 0,642
Ta có:
Bảng 5a: Bảng tính tung độ đương tần suất K-M theo bảng tra K-M
117.225 105.367 100.51 88.477 82.438 69.136 62.441 54.915 49.795 45.945
Bảng 5b:
42.269 39.25 35.312 33.474 31.986 26.998 23.498 18.072 16.321 12.821 Phương pháp 2: Sử dụng phương pháp 3 điểm của A-lếch-xây-ép
Lấy số liệu từ bài trước: Trên đường đó ta chọn 3 điểm ứng với các tần suất 5%, 50% và 95% sẽ có tương ứng 3 giá trị lưu lượng bình quân ứng với các tần suất trên là:
Q5%= 69.136 (m3/s)
Q50%= 42.269 (m3/s)
Q95%=23.498 (m3/s)
Ta tính trị số của S là:
S=
Với S= 0,177 tra ta tra phụ lục giữa quan hệ (phụ lục 2) ta được
= 0,651
Trang 7Có tra phụ lục 3 được các giá trị:
= -0,108
= 3,252
Ta tính được:
Và trị số bình quân nhiều năm của lưu lượng:
Hệ số :
Theo kết quả tính toán (m3/s); Cv = 0,321 và = 0,651
Ta có:
Bảng 6a: Bảng tính tung độ đường tấn suất lý luận
116.411 100.446 88.422 82.938 69.225 62.478 54.957 49.898 45.890
Bảng 6b:
-0.110 -0.350 -0.595 -0.720 -0.850 -1.190 -1.435 -1.844 -2.204
42.236 38.863 35.421 33.665 31.838 27.062 23.620 17.863 12.812 Câu 3: Chọn các năm điển hình nhiều nước (P = 5%), nước trung bình (P= 50%), và ít nước (P
= 95%) và xác định phân phối dòng chảy năm của chúng.
Chọn năm điển hình:
Các năm điển hình được chọn từ Bảng 1, phải thoả mãn 2 điêu kiện:
- Năm đại biểu phải có giá trị bình quân gần đúng bằng giá trị lưu lượng đã tính được ứng với các tần suất
P = 5% = 69,225, P = 50% = 42,236, P = 95% = 23,620
- Năm đại biểu phải có dạng phân phối dòng chảy bất lợi nhất cho công trình
Chọn năm nhiều nước ta chọn năm 1978 có = 66,451 (m3/s), năm trung bình nước là năm 1974
có = 41,955(m3/s) và năm ít nước là năm 1977 có = 20,043 (m3/s),
Như trong Bảng 7:
Bảng 7: Dòng chảy năm nhiều nước, trung bình nước và ít nước từ số liệu thực đo
Trang 8Tính toán phương pháp dòng chảy tháng trong năm thiết kế
Ta có: P = 5%
P = 50%
P = 95%
Bảng 8a: phân phối dòng chảy năm thiết kế nhiều nước
75.30 105.00 163.50 280.50 6.11 4.79 4.13 31.80 74.40 37.35 8.88 5.67 78.463 109.410 170.367 292.281 6.361 4.986 4.298 33.13677.525 38.919 9.253 5.908
Bảng 8b: phân phối dòng chảy năm thiết kế trung bình nước
106.65 101.40 38.85 169.50 7.43 6.17 4.61 8.82 14.63 31.20 8.13 6.57 107.290 102.008 39.083 170.517 7.470 6.202 4.633 8.873 14.713 31.387 8.179 6.609
Bảng 8c: phân phối dòng chảy năm thiết kế ít nước
24.45 14.40 42.15 83.55 5.25 11.72 6.09 10.65 22.20 5.37 7.19 7.50 28.802 16.963 49.653 98.422 6.185 13.800 7.174 12.546 26.152 6.326 8.464 8.835
ở đây ta tính phân bố dòng chảy theo mùa và theo tháng, tức là tính tỷ số phần trăm giữa tổng lượng nước
trong từng mùa và trong từng thángứo với tổng lượng nước trong cả năm Trình tự tính toán như sau:
Tổng lượng dòng chảy từng tháng đơn vị (km3)
86400 số ngày trong tháng 10-9 (km3)
Lưu lượng trung bình và tổng lượng dòng chảy từng mùa
