Bài giảng Thủy văn công trình - Chương 4: Tính toán dòng chảy năm thiết kế (Phần 1)

Nội dung text: Bài giảng Thủy văn công trình - Chương 4: Tính toán dòng chảy năm thiết kế (Phần 1)

1. Chương 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
2. I. Khái niệm chung 1. Dòng chảy năm ◼ Định nghĩa:  “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.”
3. Các đặc trưng biểu thị dòng chảy năm 3 ◼ Lưu lượng bình quân năm Qn (m /s)  Là trị số lưu lượng tính bình quân cho thời đoạn một năm. 365 Q 12  j j=1 Qi Q = i=1 Qn = n 12 365  Qi: lưu lượng bình quân tháng thứ i  Qj là lưu lượng bình quân ngày thứ j 3 ◼ Tổng lượng dòng chảy năm Wn (m ):  Là lượng dòng chảy qua mặt cắt cửa ra của lưu vực trong khoảng thời gian bằng một năm. 6 Wn= Qn. 31,5.10
4. Các đặc trưng biểu thị dòng chảy năm 2 ◼ Mô đun dòng chảy năm Mn (l/s.km )  Là môđun dòng chảy tính cho thời đoạn một năm. 3 Mn=(Qn/F).10 ◼ Lớp dòng chảy năm Yn (mm)  Là lớp dòng chảy tính cho thời đoạn một năm. -3 Yn=(Wn/F).10 ◼ Hệ số dòng chảy năm an:  Là tỉ số giữa lớp dòng chảy năm và lượng mưa năm tương ứng. an=Yn/Xn
5. 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 Q (m3/s): n 0 Qi Q = i=1 0 n Trong đó Qi là lưu lượng bình quân năm thứ i; n là số năm quan trắc 3 6  Lượng dòng chảy chuẩn W0 (m ): W0= Q0. 31,5.10 2 3  Mô đun dòng chảy chuẩn M0(l/s.km ): M0=(Q0/F).10 -3  Lớp dòng chảy chuẩn Y0 (mm): Y0=(W0/F).10  Hệ số dòng chảy chuẩn a0: a0 =Y0/X0
6. 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. ◼ Trị số dòng chảy năm thiết kế là cơ sở để xác định mức độ cấp nước của con sông ◼ Tần suất thiết kế hay mức bảo đảm cấp nước P(%) phụ thuộc vào yêu cầu về cung cấp nước TT Yêu cầu về cung cấp nước Mức bảo đảm P (%) 1 Không cho phép gián đoạn hoặc giảm yêu cầu cấp nước 95 2 Không cho phép gián đoạn nhưng cho phép giảm yêu cầu 90 cấp nước 3 Cho phép gián đoạn trong thời gian ngắn và giảm yêu cầu 80 cấp nước 4 Cho tưới ruộng 75
7. Các đặc trưng biểu thị dòng chảy năm thiết kế ◼ Các đặc trưng biểu thị dòng chảy năm thiết kế: 3  Lưu lượng dòng chảy năm thiết kế Qnp (m /s) 3  Tổng lượng dòng chảy năm thiết kế Wnp (m ) 2  Mô đun dòng chảy năm thiết kế Mnp (l/s.km )  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
8. 4. Phân phối dòng chảy năm ◼ Trong một năm thường có hai thời kỳ có chế độ dòng chảy khác biệt nhau:  thời kỳ mùa lũ  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%  Tháng lũ: P(Qtháng i Qnăm (tương ứng)) 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.
9. Phân phối dòng chảy năm ◼ 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
10. Biểu đồ lưu lượng bình quân tháng trạm Hòa Bình năm 1971 9000 8000 7000 6000 /s) 5000 3 (m tháng 4000 Q 3000 2000 1000 0 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Tháng
11. Biểu đồ quá trình lưu lượng trạm Hòa Bình năm 1960 9000 8000 7000 /s) 3 6000 5000 4000 3000 Lưu lượng (m 2000 1000 0 1 31 61 91 121 151 181 211 241 271 301 331 361 Thời gian (ngày)
12. Biểu đồ lưu lượng bình quân tháng sắp xếp theo năm thủy văn 9000 8000 7000 6000 /s) 3 5000 (m 4000 tháng Q 3000 2000 1000 0 VI VII VIII IX X XI XII I II III IV V Tháng
13. 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) ◼ 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
14. Bảng tính đường duy trì lưu lượng 3 Lưu lượng Qi (m /s) Thời gian duy trì lưu lượng Ti Số ngày %
15. Đường duy trì lưu lượng bình quân ngày 9000 8000 7000 6000 /s) 3 5000 4000 Lưulượng (m 3000 2000 1000 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Thời gian duy trì (tính bằng % so với số ngày trong năm)