Đang tải... (xem toàn văn)
Luận văn thuỷ văn công trình
………… o0o………… LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thuỷ Văn Công Trình http://www.ebook.edu.vn Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình Nguyễn Văn Lực a 45 TH [ 1 \ Thuỷ văn công trình 1. Đặc điểm của hiện tợng THủy văn v Phơng pháp nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu của môn học Thuỷ Văn Công Trình Đặc điểm của hiện tợng Thuỷ Văn Đối tợng nghiên cứu là nguồn nớc trong sông ngòi hay dòng chảy. Có thể dùng các đặc trng để mô tả dòng chảy : lu lợng dòng chảy : Q ( m 3 /s ) mực nớc trong sông ngòi : H ( m ) Hai đại lợng này thay đổi theo không gian và biến đổi theo thời gian. Vì vậy coi các đặc trng này là các hiện tợng Thuỷ Văn. Các đặc điểm của hiện tợng Thủy Văn : là hiện tợng tất định ( tất nhiên ) là hiện tợng của tự nhiên, hiện tợng vật lí, có nguyên nhân và kết quả là hiện tợng mang tính ngẫu nhiên ( trớc khi đo đạc, quan trắc ta không thể biết trớc đợc các đại lợng ) Tóm lại, đặc điểm của hiện tợng Thủy Văn là : mang tính ngẫu nhiên và tất định. Phơng pháp nghiên cứu tơng ứng với hai đặc điểm của hiện tợng thuỷ văn có hai phơng pháp nghiên cứu tơng ứng : Phơng pháp nghiên cứu nguyên nhân hình thành dựa trên đặc điểm thứ nhất của hiện tợng thuỷ văn là hiện tợng tất nhiên, là hiện tợng của tự nhiên, hiện tợng vật lý tuân theo những quy luật riêng của nó. Nhiệm vụ của phơng pháp là nghiên cứu, nhận thức những quy luật diễn biến của hiện tợng thuỷ văn Kết quả của phơng pháp giúp ta biết đợc xu thế, diễn biến của hiện tợng thuỷ văn từ đó phân tích sự hợp lý của các kết quả phơng pháp khác Gồm các phơng pháp nghiên cứu o Phơng pháp tơng tự Thủy Văn ( lu vực tơng tự ) o Phơng pháp nội suy địa lý o Phơng pháp công thức kinh nghiệm Phơng pháp thống kê xác suất dựa trên đặc điểm thứ hai của hiện tợng thuỷ văn là hiện tợng ngẫu nhiên Nhiệm vụ của phơng pháp ứng dụng lý thuyết thống kê - xác suất vào hiện tợng thuỷ văn Kết quả của phơng pháp xác định đợc các trị số định lợng của hiện tợng thuỷ văn design by ryp http://www.ebook.edu.vn Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình Nguyễn Văn Lực a 45 TH [ 2 \ Nội dung nghiên cứu của môn học Thuỷ Văn Công Trình Nhiệm vụ của môn học tính toán nguồn nớc, đánh giá tiềm năng của tài nguyên nớc trong hệ thống phơng pháp tính toán cân bằng nớc trong hệ thống khi cấu trúc của hệ thống đã đợc xác định sự thay đổi của dòng chảy khi có tác động của con ngời vào trong hệ thống Nội dung của môn Thủy Văn Công Trình những nhiệm vụ trên quy định nội dung của môn học Thuỷ Văn Công Trình, nội dung môn học cung cấp các kiến thức cơ bản về sự hình thành dòng chảy sông ngòi, các phơng pháp nghiên cứu, các phơng pháp tính toán đặc trng thiết kế cho hệ thống. Nội dung môn học gồm hai phần: Phần một : Tính toán thuỷ văn cung cấp các kiến thức cơ bản về quy luật dòng chảy sông ngòi, các phơng pháp tính toán các đặc trng Thủy Văn thiết kế phục vụ cho quy hoạch và thiết kế hệ thống nớc. Phần hai : Điều tiết dòng chảy bằng hồ chứa trình bày nguyên lý cơ bản của cân bằng nớc và các phơng pháp tính toán điều tiết dòng chảy bằng kho nớc và nguyên tắc lựa chọn các thông số cấu trúc của hệ thống nguồn nớc. 1. Đặc điểm của hiện tợng THủy văn v Phơng pháp nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu của môn học Thuỷ Văn Công Trình Đặc điểm của hiện tợng Thuỷ Văn là hiện tợng tất định ( tất nhiên ) là hiện tợng mang tính ngẫu nhiên Phơng pháp nghiên cứu Phơng pháp nghiên cứu nguyên nhân hình thành Phơng pháp thống kê xác suất o Phơng pháp tơng tự Thủy Văn ( lu vực tơng tự ) o Phơng pháp nội suy địa lý o Phơng pháp công thức kinh nghiệm Nội dung nghiên cứu của môn học Thuỷ Văn Công Trình Phần một : Tính toán thuỷ văn Phần hai : Điều tiết dòng chảy bằng hồ chứa http://www.ebook.edu.vn Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình Nguyễn Văn Lực a 45 TH [ 3 \ 2. Hệ thống sông ngòi v lu vực sông. Các đặc trng hình thái của sông ngòi v lu vực. ý nghĩa nghiên cứu chúng. Hệ thống sông ngòi và lu vực sông Hệ thống sông Dòng sông là một dòng nớc có kích thớc tơng đối lớn và đợc tập trung trên một khu vực nào đó đợc cung cấp nớc bởi ma Sông chính là sông đổ trực tiếp vào biển Sông nhánh cấp I là những sông trực tiếp đổ vào sông chính. Sông nhánh cấp II là những sông trực tiếp đổ vào sông chính cấp I . . . Toàn bộ sông nhánh, sông chính hợp thành hệ thống sông. Việt Nam có 2360 sông dài hơn 25 km, có 9 hệ thống sông lớn : 538 sông nhánh cấp I X Cửu Long 808 sông nhánh cấp II Y Hồng 583 sông nhánh cấp III Z Đồng Nai 224 sông nhánh cấp IV [ Cả 51 sông nhánh cấp V \ M 5 sông nhánh cấp VI ] Ba ^ Thái Bình _ Thu Bồn ` Kì cùng + Bắc Giang Các đặc trng hình thái của sông ngòi ( bao gồm 6 đặc trng ) X Chiều dài sông Y Mặt cắt ngang sông Z Mặt cắt dọc sông [ Độ dốc lòng sông \ Hệ số uốn khúc ] Mật độ lới sông http://www.ebook.edu.vn Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình Nguyễn Văn Lực a 45 TH [ 4 \ Các đặc trng hình thái của sông ngòi Stt Đặc trng Định nghĩa Kí hiệu Cách xác định ảnh hởng 1 Chiều dài sông là khoảng cách đo dọc sông theo đờng nớc chảy từ nguồn đến cửa sông L ( m ) đo hai lần: từ cửa sông lên nguồn và ngợc lại, sai số < 2% là đợc Nếu các đặc trng khác giống nhau thì chiều dài ảnh hởng đến khả năng tập trung nớc, sông dài, tập trung nớc chậm 2 Mặt cắt ngang sông là mặt cắt vuông góc với hớng nớc chảy của sông tại một vị trí nào đó o độ rộng sông: là khoảng cách từ mép bờ phải đến mép bờ trái o độ sâu tại một điểm: bằng độ cao của mực nớc trừ đi độ cao đáy B ( m ) h A ( m ) o xác định hớng nớc chảy o lấy mặt cắt vuông góc mặt cắt ngang sông o độ rộng sông: đo khoảng cách hai mép bờ o độ sâu sông: đo độ sâu từ điểm đó đến đáy o luôn luôn thay đổi theo lợng nớc o chia thành mặt cắt đơn và mặt cắt kép o độ rộng sông và độ sâu sông tại mỗi điểm là khác nhau 3 Mặt cắt dọc sông là mặt cắt thẳng đứng dọc theo chiều dài đoạn sông biểu thị sự thay đổi độ dốc đáy sông, độ dốc mặt nớc theo chiều dọc sông o cắt dọc theo chiều dài sông o thờng cắt qua những nơi có địa hình biến hoá rõ rệt o biểu thị sự theo đổi độ dốc của đáy sông, độ dốc mặt nớc theo chiều dọc sông o thờng chỉ vẽ qua những điểm có địa hình biến hoá rõ rệt 4 Độ dốc lòng sông L H J = L : chiều dài đoạn sông H : chênhh lệch độ cao đoạn sông J ( không thứ nguyên ) o xác định chênh lệch độ cao đoạn sông o xác định chiều dài đoạn sông o độ dốc càng lớn dòng chảy càng mạnh o khả năng tập trung nớc nhanh 5 Hệ số uốn khúc l L = L : Chiều dài sông l : đờng thẳng từ nguồn đến cửa ra ( không thứ nguyên ) o xác định chiều dài sông o xác định đờng thẳng nối từ nguồn đến cửa ra Hệ số uốn khúc càng lớn thì khả năng tập trung nớc càng chậm 6 Mật độ lới sông F l D i = l i : tổng chiều dài các con sông trong lu vực F : diện tích lu vực D o xác định tổng chiều dài của tất cả các con sông trong lu vực o xác định diện tích lu vực o phân tích đợc đặc điểm của nguồn nớc, chế độ lũ trong sông o mật độ lới sông càng lớn sông suối càng dày, nguồn nớc càng phong phú Phần I : Phân tích, tính toán Thuỷ Văn Nguyễn Văn Lực a 45 TH [ 5 \ Lu vực sông Lu vực sông là khu vực tập trung nớc của một con sông, đợc phân chia bởi các đờng phân lu Đờng phân lu ( đờng chia sông ) là đờng nối tất cả các điểm địa hình cao nhất xung quanh lu vực Lu vực kín là lu vực có đờng phân nớc mặt trùng với đờng phân nớc ngầm Lu vực hở là lu vực có đờng phân nớc mặt không trùng với đờng phân nớc ngầm có sự trao đổi nớc ngầm giữa hai lu vực khác nhau Các đặc trng hình thái của lu vực sông ( bao gồm 6 đặc trng ) X Diện tích lu vực Y Chiều rộng bình quân Z Chiều dài lu vực [ Độ cao bình quân \ Độ dốc bình quân ] Hệ số hình dạng ý nghĩa nghiên cứu Nghiên cứu lu vực và các đặc trng hình thái lu vực, cho biết khả năng sinh dòng chảy trên lu vực, khả năng tập trung nớc . . . đờng phân lu Biển điểm cao nhất so với hai bên điểm chia nớc Phần I : Phân tích, tính toán Thuỷ Văn Nguyễn Văn Lực a 45 TH [ 6 \ Các đặc trng hình thái của lu vực Stt Đặc trng Định nghĩa Kí hiệu Cách xác định ảnh hởng 1 Diện tích lu vực là phần diện tích đợc khống chế bởi đờng phân lu F ( km 2 ) o dùng máy đo diện tích o phơng pháp kẻ ô vuông là đặc trng chính, ảnh hởng đến nguồn cung cấp nớc cho sông: F lớn thì Q lớn 2 Chiều rộng bình quân L F B = F : diện tích lu vực L : chiều dài lu vực B ( km ) o đo diện tích lu vực o đo chiều dài lu vực o ảnh hởng đến khả năng tập trung nớc của lu vực 3 Chiều dài lu vực là chiều dài đờng gấp khúc nối từ cửa sông qua các điểm giữa các đoạn thẳng cắt ngang qua lu vực cho đến điểm xa nhất của lu vực L ( km ) thông thờng lấy chiều dài lu vực bằng chiều dài sông chính o ảnh hởng đến khả năng tập trung nớc và khả năng sinh dòng chảy của lu vực 4 Độ cao bình quân = = = = n 1i i n 1i i f f H F h i bq H bq ( m ) o chia mảng o vẽ các đờng đồng mức o tính diện tích từng mảng độ cao bình quân o ảnh hởng đến quá trình tập trung dòng chảy 5 Độ dốc bình quân = = = = n 1i i n 1i i f l F hJ J ( không thứ nguyên ) o chia mảng o vẽ các đờng đồng mức o tính độ chênh cao giữa hai đờng đồng mức o tính khoảng các bình quân giữa hai đờng đồng mức độ dốc bình quân o ảnh hởng đến quá trình tập trung dòng chảy 6 Hệ số hình dạng L B K d = B : độ rộng bình quân lu vực L : chiều dài lu vực K d ( không thứ nguyên ) o xác định độ rộng bình quân o xác định chiều dài lu vực o K d nhỏ, lu vực dài và hẹp, tập trung nớc từ từ và ngợc lại n: số mảng diện tích h: chiều cao bình quân giữa hai đờng đồng mức f i : diện tích giữa hai đờng đồng mức n: số mảng diện tích h: chênh lệch cao độ giữa hai đờng đồng mức l i : khoảng cách bình quân giữa hai đờng đồmg mức Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình Nguyễn Văn Lực a 45 TH [ 7 \ 2. Hệ thống sông ngòi v lu vực sông. Các đặc trng hình thái của sông ngòi v lu vực. ý nghĩa nghiên cứu chúng. Hệ thống sông ngòi và lu vực sông Hệ thống sông Toàn bộ sông nhánh, sông chính hợp thành hệ thống sông. Các đặc trng hình thái của sông ngòi ( bao gồm 6 đặc trng ) X Chiều dài sông Y Mặt cắt ngang sông Z Mặt cắt dọc sông [ Độ dốc lòng sông \ Hệ số uốn khúc ] Mật độ lới sông Lu vực sông Các đặc trng hình thái của lu vực sông ( bao gồm 6 đặc trng ) X Diện tích lu vực Y Chiều rộng bình quân Z Chiều dài lu vực [ Độ cao bình quân \ Độ dốc bình quân ] Hệ số hình dạng ý nghĩa nghiên cứu Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình Nguyễn Văn Lực a 45 TH [ 8 \ 3. Các đại lợng biểu thị dòng chảy sông ngòi. Công thức liên hệ giữa các đại lợng. ý nghĩa nghiên cứu chúng. Các đại lợng biểu thị dòng chảy ( bao gồm 5 đặc trng ) X Q lu lợng dòng chảy m 3 /s lợng nớc chảy ra mặt cắt cửa ra sau một đơn vị thời gian là 1s lu lợng tại một thời điểm bất kì gọi là lu lợng tức thời Y W tổng lợng dòng chảy m 3 tổng lợng nớc chảy qua mặt cắt ngang trong một thời đoạn nào đó nếu thời đoạn = 1 s trùng với lu lợng Q Z m moduyn dòng chảy l/s.km 2 lợng nớc bình quân trên một đơn vị diện tích của lu vực [ Y lớp dòng chảy ( độ sâu dòng chảy ) mm lợng nớc bình quân trên lu vực tại một thời đoạn nếu đem tổng lợng dòng chảy tại thời đoạn đem rải đều trên toàn bộ diện tích lu vực thì ta đợc lớp dòng chảy này \ hệ số dòng chảy không thứ nguyên tỷ số giữa lớp dòng chảy và lợng ma tơng ứng sinh ra lớp dòng chảy đó càng lớn tổn thất càng bé và ngợc lại ý nghĩa nghiên cứu Việc nghiên cứu hai đại lợng lu lợng Q và tổng lợng W phản ánh toàn bộ lợng nớc của lu vực lu vực lớn : Q lớn, W lớn lu vực nhỏ : Q nhỏ, W nhỏ Hai đại lợng : moduyn dòng chảy m và lớp dòng chảy y cho biết lợng nớc trên một đơn vị diện tích của lu vực . Cho phép ta so sánh đợc mức độ phong phú dòng chảy của lu vực này so với lu vực khác Đại lợng hệ số dòng chảy đánh giá mức độ tổn thất của lu vực, phản ánh tình hình sản sinh dòng chảy trên lu vực. Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình Nguyễn Văn Lực a 45 TH [ 9 \ Công thức liên hệ giữa các đại lợng biểu thị dòng chảy Q m 3 /s W=Q.T m 3 m = 3 10. F Q l / s.km 2 y= 3 10. F W mm = X Y k o thứ nguyên ý nghĩa Q lu lợng dòng chảy TQ. 3 10. F Q 3 10. F Q.T 3 10. F.X Q.T o là đại lợng quan trọng o biết Q các đại lợng khác o phản ánh tình hình nớc của lu vực W tổng lợng dòng chảy T W 3 10. T.F W 3 10. F W 3 10. F.X W o tổng lợng dòng chảy trong thời đoạn o phản ánh toàn bộ lợng nớc của lu vực m moduyn dòng chảy 3 10 Fm 3 10 FTm 6 10 Tm X Tm 6 10 o lu lợng trên một đơn vị diện tích o phản ánh khả năng phong phú nguồn nớc của lu vực y Lớp dòng chảy 3 10. T Y.F 3 10 FY 6 10. T Y X Y o lợng nớc bình quân trên lu vực o phản ánh khả năng phong phú nguồn nớc của lu vực Hệ số dòng chảy T XF 3 10 3 10 XF T X 6 10 X. o là tỉ số giữa lớp dòng chảy và lợng ma tơng ứng sinh ra nó o phản ánh tình hình sản sinh dòng chảy trên lu vực 0 1 [...]... ngầm Quá trình hình thành dòng chảy trên lu vực trải qua 4 giai đoạn : Quá trình ma Quá trình tổn thất Quá trình chảy tràn trên sờn dốc Quá trình tập trung dòng chảy trong sông 14 Nguyễn Văn Lực 45 TH Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình Trong 4 giai đoạn này thì quá trình ma đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành dòng chảy Khi xảy ra quá trình ma, lúc đầu cha tạo thành dòng chảy chảy do có quá trình tổn... này không phù hợp với hiện tợng Thuỷ Văn 30 Nguyễn Văn Lực 45 TH Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình Khi Cs = 2Cv x0 = 0 x f(x) x0 0 x0 = 0 0 x 100 p 100 p Giới hạn dới của đờng tần suất ở vị trí 0 Những giá trị này phù hợp với hiện tợng Thuỷ Văn Khi Cs > 2Cv x0 > 0 x f(x) x0 0 x0 > 0 x 0 Giới hạn dới của đờng tần suất ở vị trí dơng Trờng hợp này phù hợp với hiện tợng Thuỷ Văn Luật phân bố xác suất K - M (... Nguyễn Văn Lực 45 TH Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình x Khoảng lệch quân phơng CV Hệ số phân tán n i =1 CV = Hệ số thiên lệch nx n = 2 i =1 ( K i 1) 2 n Cs n Cs ( xi x) 2 = i =1 ( xi M x )3 p 3 x = M 3(x) 3 x ảnh hởng của các đặc trng thống kê ( mx , CV , Cs ) tới hàm mật độ xác suất và đờng tần suất ý nghĩa của việc phân tích các ảnh hởng này 29 Nguyễn Văn Lực 45 TH Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình. .. pháp đa giác Thái Sơn Phơng pháp bản đồ đẳng trị Phân tích ảnh hởng của ma tới dòng chảy Quá trình hình thành dòng chảy trên lu vực trải qua 4 giai đoạn : Quá trình ma Quá trình tổn thất Quá trình chảy tràn trên sờn dốc Quá trình tập trung dòng chảy trong sông 15 Nguyễn Văn Lực 45 TH Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình 6 Các loại Bốc hơi Cách biểu thị v phơng pháp đo, xác định chúng Các loại bốc hơi Định nghĩa... cuối thời đoạn Phơng trình cân bằng nớc tổng quát cho một khu vực bất kì trong một thời đoạn bất kì có dạng : ( X + Ym1 + Yng1 + Z1 ) - ( Z2 + Ym2 + Yng2 ) = 10 U1 - U2 Nguyễn Văn Lực 45 TH Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình Phơng trình cân bằng nớc tổng quát cho lu vực Lu vực hở Đối với lu vực hở ta có : Ym1 = 0 ( X + Yng1 + Z1 ) - ( Z2 + Ym2 + Yng2 ) = U1 - U2 Đặt : Z = Z2 - Z1 Phơng trình cân bằng cho... liệu đo bốc hơi ta xác định đợc Z0 và xác định đợc Y0 từ X0 và Z0 ý nghĩa của phơng trình Từ phơng trình cân bằng nớc ta có thể xác định đợc các trị số dòng chảy chuẩn ( có ít tài liệu ) từ các đặc trng là ma và bốc hơi ( có nhiều tài liệu ) 11 Nguyễn Văn Lực 45 TH Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình 4 Nguyên lý cân bằng nớc Phơng trình cân bằng nớc tổng quát cho một khu vực bất kì; cho lu vực hở, lu vực kín trong... lệch Trong các đặc trng thống kê trên, 3 thông số : mx Kì vọng toán ( số bình quân của chuỗi số xi ) CV Hệ số phân tán Cs Hệ số thiên lệch đặc biệt thông dụng trong tính toán thuỷ văn 26 Nguyễn Văn Lực 45 TH Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình ảnh hởng của các đặc trng thống kê ( mx , CV , Cs ) tới hàm mật độ xác suất và đờng tần suất mx Kì vọng toán ảnh hởng tới hàm mật độ xác suất f(x) ảnh hởng tới đờng tần... cơng Thuỷ Văn Công Trình 4 Nguyên lý cân bằng nớc Phơng trình cân bằng nớc tổng quát cho một khu vực bất kì; cho lu vực hở, lu vực kín trong thời đoạn bất kì v thời kì nhiều năm Các xác định các thnh phần của chúng Nguyên lý cân bằng nớc Hiệu số giữa lợng nớc đến và lợng nớc đi khỏi một khu vực bằng sự thay đổi trữ lợng nớc chứ trong khu vực đó tính trong thời đoạn bất kì Wđến - Wra = U Phơng trình. .. Ym2 + Yng2 ) = Lu vực kín X Y Z = U Phơng trình cân bằng nớc cho lu vực kín trong thời kì nhiều năm Y0 = X0 Z0 Cách xác định các thành phần của phơng trình ý nghĩa của phơng trình 12 Nguyễn Văn Lực 45 TH Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình 5 Ma Cách đo ma v đại lợng biểu thị ma Các phơng pháp tính lợng ma bình quân lu vực Phân tích ảnh hởng của ma tới dòng chảy Ma Các đại lợng biểu thị ma và Cách đo ma Định... y=F(x) 1 0 x Hàm phân bố mật độ tần suất Công thức P ( x X x + x ) x0 x f ( x) = lim Tính chất o x1 < x2 o 0 (x2) Hàm phân bố mật độ tần suất là đạo hàm của hàm phân bố luỹ tích dF ( x) f ( x) = dx o (x) f(x) là hàm không âm x F ( x) = f ( x)dx Xác suất để đại lợng ngẫu nhiên nhận giá trị trong khoảng nào đó 22 Nguyễn Văn Lực 45 TH Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình P( x ) f ( x)dx = + f ( x)dx . LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Thuỷ Văn Công Trình http://www.ebook.edu.vn Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình Nguyễn Văn Lực a. [ 1 Thuỷ văn công trình 1. Đặc điểm của hiện tợng THủy văn v Phơng pháp nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu của môn học Thuỷ Văn Công Trình Đặc