86 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập Chương Phân tích tính toán n-ớc lũ thiết kế v n 3.1 Nguyên tắc chung v n co ld 3.1.1 Nội dung n-ớc lũ thiết kế Nước lũ thiết kế trình lũ thỏa mn tiêu chuẩn đ cho theo yêu cầu thiết kế công trình, nước lũ phần lớn nước lũ tuyến đập Với công trình hồ chứa đoạn nước dâng hồ dài, diện tích hồ chứa lớn sau xây dựng hồ chứa điều kiện hình thành dòng chảy lưu vực thay đổi nhiều ảnh hưởng lớn đến điều tiết lũ phải tính nước lũ nhập hồ chứa Tính toán nước lũ thiết kế bao gồm nội dung sau: 1) Lưu lượng đỉnh lũ lớn năm thiết kế lượng lũ thời khoảng thiết kế thường cho dạng đường tần suất vượt 2) Quá trình nước lũ thiết kế phù hợp tần suất đ cho 3) Khi hạ lưu hồ chứa nước đơn hay hồ chứa nước bậc thang có yêu cầu phòng lũ, cần nghiên cứu tổ hợp nước lũ khu vực nằm phía thượng lưu mặt cắt thiết kế tính toán nhiều lũ tổ hợp thỏa mn yêu cầu thiết kế 4) Nước lũ thiết kế thời kỳ năm (mùa lũ, mùa kiệt, tháng ) w Tùy theo loại công trình mà yêu cầu tính toán đặc trưng khác Với công trình không điều tiết (cầu, đê, kè ) cần tính toán đỉnh lũ thiết kế với công trình điều tiết (hồ, đập, tiêu thoát lũ ) nội dung cần phải tính toán w 3.1.2 Điều kiện số liệu Chuỗi số liệu thủy văn coi đủ nếu: 1) Có số năm quan trắc n 20 năm w 2) Có lũ đặc biệt lớn điều tra hay trực tiếp đo đạc Sử dụng triệt để tất tài liệu khí tượng thủy văn có tài liệu điều tra lũ lưu vực có liên quan Các tài liệu khí tượng thủy văn phải kiểm tra xử lý nâng cao mức độ tin cậy, mức độ Tùy theo điều kiện có sẵn tài liệu khí tượng thủy văn mà sử dụng phương pháp tính toán cho thích hợp: 87 a - tính toán thủy văn 1) Nếu có đủ tài liệu quan trắc dòng chảy lũ tuyến tính toán sử dụng phương pháp phân tích thống kê hay phương pháp tính lũ lớn khả (lũ cực hạn) PMF để trực tiếp tính lũ thiết kế 2) Nếu có chuỗi số quan trắc dòng chảy lũ ngắn n 10 dùng phương pháp phân tích thống kê để kéo dài xác định lũ thiết kế, dùng mô hình toán thủy văn để bổ sung số liệu tính trực tiếp từ mưa lũ thiết kế .v n Cũng ứng dụng công thức tính lũ thích hợp có so sánh với lũ đặc biệt lớn xảy lưu vực hay vùng 3) Nếu có (n = 9) năm quan trắc dòng chảy lũ dùng công thức kinh nghiệm lũ đặc biệt lớn dùng phương pháp đường lưu lượng đơn vị tổng hợp 3.2 Xử lý tài liệu lũ co ld Trong tính toán cần phân tích đặc điểm lũ vùng nghiên cứu để tránh kết có sai lệch bất hợp lý Cần tính toán theo nhiều phương pháp khác nhau, liên hệ đối chiếu với nhiều lưu vực vùng để so sánh định lựa chọn kết .v n Tài liệu lũ bao gồm tài liệu lũ thực đo tài liệu lịch sử điều tra Trước tính toán tần suất cần xử lý tài liệu lũ, bao gồm kiểm tra, hoàn nguyên, bổ sung kéo dài, chọn mẫu phân tích tính đại biểu chuỗi số liệu 3.2.1 Thẩm tra tài liệu thực đo Thẩm tra tài liệu thực đo cần trọng vào năm mà tài liệu đo đạc chỉnh biên có chất lượng năm lũ lớn có ảnh hưởng lớn tới kết tính toán nước lũ w w w 3.2.2 Hoàn nguyên tài liệu Nếu lưu vực đ có công trình trữ nước, dẫn nước, phân lũ, chậm lũ đ xảy vỡ bờ, vỡ đê, đổi dòng v.v ảnh hưởng lớn đến tính đồng tài liệu nhiều năm phải hiệu chỉnh tài liệu để có sở sau tính toán tần suất 1) Sau xây dựng hồ chứa nước điều kiện tập trung dòng chảy đ thay đổi lưu lượng đỉnh lũ vào hồ nói chung lớn dòng chảy tự nhiên, chênh nhiều phải chuyển đổi thời kỳ trước sau xây dựng hồ chứa 2) Khi nước lũ chịu ảnh hưởng điều tiết hồ chứa, vỡ đê, phân chậm lũ thượng lưu ta sử dụng trình lũ thượng lưu không chịu ảnh hưởng dùng phương pháp diễn toán lũ theo điều kiện sông cũ tới hạ lưu sau cộng thêm lũ khu trình lũ điều kiện tự nhiên 3) Trong trường hợp điều kiện tạo dòng tập trung dòng chảy lưu vực thay đổi rõ rệt sử dụng quan hệ mưa năm trước, sau thay đổi đường cong tập trung dòng chảy để tìm đường trình lũ 88 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 3.2.3 Bổ sung kéo dài tài liệu Phương pháp tương quan Phương pháp tương quan có loại sau: 1) Tương quan lưu lượng trạm trạm Nếu điểm tương quan phân tán phân tích trận lũ dựa vào tham số Các tham số thường dùng lượng mưa, cường suất nước lên .v n 2) Tương quan đỉnh lượng trạm Nếu ảnh hưởng nguyên nhân mưa, thời gian kéo dài mưa, hình dạng phân bố mưa (một đỉnh, nhiều đỉnh) làm cho quan hệ tương quan không chặt chẽ nghiên cứu đưa thêm tham số Các tham số thường dùng là: hình dạng đỉnh, vị trí tâm mưa, mùa mưa, thời gian kéo dài mưa co ld Phương pháp diễn toán lưu lượng Khi lượng trữ sông trạm trên, trạm trạm nghiên cứu lớn, quan hệ trực tiếp chúng tương đối phân tán, mà thêm tham số không tốt dùng phương pháp diễn toán từ lưu lượng nước trạm trạm đến trạm nghiên cứu tìm trình lũ trạm nghiên cứu .v n Phương pháp tính toán tạo dòng tập trung dòng chảy Sử dụng tài liệu mưa lưu vực qua quan hệ mưa rào dòng chảy tìm tổng lượng lũ, qua phân tích tạo dòng tập trung dòng chảy tìm trình lưu lượng 3.2.4 Chọn mẫu đỉnh lũ, l-ợng lũ w Nguyên tắc chọn mẫu Khi chọn mẫu tài liệu lũ cần thỏa mn yêu cầu chọn mẫu ngẫu nhiên độc lập để tính tần suất Điều kiện hình thành lũ mẫu có nguồn gốc, thí dụ lũ mưa, lũ tuyết tan Không nên trộn lũ có nguyên nhân hình thành khác nhau, loại hình khác vào chung chuỗi để tính toán tần suất w w Phương pháp chọn mẫu Chọn mẫu lưu lượng đỉnh lũ sử dụng phương pháp chọn trị số lớn năm, tức chọn lưu lượng đỉnh lũ tức thời lớn năm để làm mẫu tính toán tần suất; chọn mẫu lượng lũ sử dụng phương pháp chọn trị lớn độc lập thời khoảng, để tiện so sánh Theo thói quen thường sử dụng thời khoảng có độ dài 1, 3, 5, 7, 10, 15, 30 ngày Với công trình cụ thể không cần thiết thống kê toàn theo số thời khoảng nói mà vào đặc điểm nước lũ yêu cầu công trình để chọn từ thời khoảng Đối với sông có lũ nhiều đỉnh liên tục, thời gian điều tiết lũ hồ chứa nước tương đối dài hạ lưu có yêu cầu chậm lũ lúc chọn thêm số thời khoảng thích hợp Thời khoảng tính phải bao gồm thời khoảng khống chế điều tiết lũ thời gian kéo dài lũ 89 a - tính toán thủy văn 3.2.5 Phân tích tính đại biểu chuỗi Phân tích tính đại biểu chuỗi thường theo cách sau đây: So sánh kết thực đo với kết khảo sát điều tra Lưu ý so sánh lần xảy lũ đặc biệt lớn xấp xỉ đặc biệt lớn xem chúng thiên lớn hay thiên nhỏ trận lũ hàng đầu có thiên nhỏ đột xuất không? 3.3.1 Điều tra d ngoại co ld 3.3 Điều tra lũ lịch sử kiểm chứng v n So sánh tài liệu đo đạc trạm nghiên cứu với trạm lưu vực lân cận có tài liệu dài Nếu thông số thống kê chuỗi ngắn (cùng thời gian đo đạc với trạm nghiên cứu) chuỗi số dài lưu vực lân cận có giá trị xấp xỉ cho chuỗi thời khoảng ngắn có tính đại biểu Nguyên tắc chọn đoạn sông điều tra 1) Nên chọn đoạn sông có dân cư đ lâu, độ cao nhà cửa xấp xỉ độ cao vết lũ 2) Đoạn sông tương đối thẳng, mặt cắt đặn, lòng sông tương đối ổn định, điều kiện khống chế tốt, dòng chảy gia nhập lớn để tiện tính toán lưu lượng .v n Điều tra năm ngày phát sinh lũ Kết hợp kiện lớn lịch sử, thí dụ thiên tai lũ hạn, chiến tranh, động đất kiện mà quần chúng nhân dân dễ nhớ tuổi tác, hiếu hỷ, thay đổi nhà cửa v.v để tiến hành điều tra w w Điều tra vết lũ 1) Hỏi thăm nhân dân Nếu vết lũ nhân dân rõ ràng cần điều tra vị trí vật mang vết lũ có biến đổi không? biên độ biến đổi sao? Khi nhân dân rõ vị trí xác mô tả số đặc điểm vết lũ không nên bỏ qua, xác định giới hạn giới hạn vết lũ w 2) Xem xét vết xói, vết ngâm nước, vết bùn để lại tường, vách núi để xác định mực nước cao 3) vùng hoang vu phải dựa vào vật bồi tích lũ, vết xói mòn lũ, vết tích lại tác dụng vật lý, hóa học sinh vật vùng ngập lũ bờ sông 4) Sau điều tra, đo đạc, phân tích vết lũ tham khảo bảng 3-1 Mục 1, bảng 3-1 nhân tố đánh giá chủ yếu, mục tham khảo 90 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 4 Điều tra trình nước lũ Nói chung cần điều tra số lần lên xuống nước lũ, mực nước lũ lên, đỉnh lũ, nước rút ngày phát sinh Mô tả đặc trưng không định lượng thời gian lũ lên, lũ rút, hình dạng trình lũ (bằng đỉnh nhọn) Bảng 3-1 Tiêu chuẩn đánh giá độ tin cậy vết lũ v n Phân loại Nhân tố đánh giá Để tham khảo Thấy tận mắt, ấn tượng sâu sắc, tình chân thực, có vật chứng Tận mắt nhìn thấy, ấn tượng sâu, tình tương đối đúng, vật chứng Nghe nói ấn tượng không sâu, tình không cụ thể, thiếu vật chứng Vật đánh dấu thay đổi ít, vị trí vết lũ tương đối cụ thể Vật đánh dấu có thay đổi tương đối lớn, vị trí vết lũ không cụ thể Vật đánh dấu cố định, vị trí vết lũ cụ thể có vết lũ rõ ràng v n Tình hình vết lũ vật đánh dấu Tương đối tin cậy co ld ấn tượng người vật chứng Tin cậy Phạm vi sai số (m) Dưới 0,2 m 0,2 0,5 m 0,5 1,0 m 3.3.2 Ước tính l-u l-ợng đỉnh lũ l-ợng lũ lũ điều tra w Ước tính lưu lượng đỉnh lũ w Chủ yếu phương pháp kéo dài đường quan hệ mực nước - lưu lượng phương pháp công thức thủy lực Hai phương pháp lại có hình thức khác điều kiện việc lựa chọn tham số khác nhau, tùy tình hình sông ngòi đặc điểm nước lũ để chọn phương pháp Cố gắng lựa chọn nhiều phương pháp để so sánh lựa chọn số hợp lý lấy bình quân w 1) Kéo dài đường quan hệ mực nước - lưu lượng để tìm lưu lượng đỉnh lũ thường sử dụng phương pháp kéo dài sau: - Kéo dài quan hệ mực nước - lưu tốc Khi lòng sông tương đối ổn định hình dạng mặt cắt sông thay đổi đặc biệt, quan hệ mực nước - lưu tốc có xu định phần nước cao có quan hệ thẳng kéo dài theo đường thẳng dựa vào quan hệ mực nước - diện tích, mực nước - tốc độ để kéo dài đường quan hệ mực nước - lưu lượng 91 a - tính toán thủy văn I Khi trạm có đoạn sông thẳng, lòng sông ổn n định, mặt cắt đột biến phần nước cao quan hệ mực nước I n xấp xỉ dạng đường thẳng, từ kéo dài quan hệ H ~ I , dựa vào tài liệu mặt n - Kéo dài quan hệ H ~ , theo công thức Man Ninh: Q = I AR n v n cắt ta kéo dài trị số AR (3-1) co ld Để tính lưu lượng tức kéo dài quan hệ mực nước - lưu lượng Trong n độ nhám, I độ dốc, A diện tích mặt cắt, R bán kính thủy lực - Kéo dài quan hệ Q ~ A R Theo công thực Sêdi: Q = C IA R (3-2) Thường cho phần nước trung cao C I xấp xỉ số tức quan hệ v n Q ~ A R xấp xỉ đường thẳng kéo dài đường thẳng, vào mặt cắt vẽ quan hệ H ~ A R , từ hai quan hệ kéo dài quan hệ mực nước - lưu lượng - Kéo dài theo xu Nếu quan hệ mực nước lưu lượng ổn định đặc điểm thủy lực phần nước cao thay đổi đặc biệt kéo dài theo xu biên độ kéo dài không nên lớn w w - Khi mặt cắt có tượng xói bồi, trước tiên phải điều tra số lần xói bồi sau khôi phục mặt cắt trở dạng cũ trước có lũ Với trận lũ lũ lên xói, lũ xuống bồi vẽ quan hệ mực nước với thay đổi xói bồi để hiệu chỉnh lại mặt cắt, sau kéo dài quan hệ mực nước lưu lượng w - Khi chịu ảnh hưởng lũ, mực nước lưu lượng có quan hệ vòng dây cần xử lý thành đường đơn theo phương pháp hiệu chỉnh điểm có cường suất mực nước lên xuống không phương pháp hiệu chỉnh nhân tố sau kéo dài Trong trường hợp mực nước cao không tương ứng với lưu lượng cao - Với sông chịu ảnh hưởng nước vật dùng phương pháp hiệu chỉnh độ dốc quan hệ mực nước - lưu lượng thành đường đơn sau kéo dài phải vẽ quan hệ mực nước - lưu lượng lấy độ dốc làm tham số kéo dài 92 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 2) Ước tính theo công thức thủy lực, có hai trường hợp sau: - Đoạn sông thẳng, mặt cắt tương đối đều, dòng chảy ổn định tính theo công thức sau: Q=K DH L (3-3) đó: K= K1 + K 2 L - độ dài đoạn sông; co ld K = K1 K ; v n K = AR , có mặt cắt nên dùng k bình quân, n DH - chênh lệch mực nước lũ đoạn sông - Khi hình dạng mặt cắt trên, mặt cắt diện tích mặt cắt chênh lớn, dòng chảy trạng thái ổn định không tính toán theo công thức sau: đó: DH 2 ổ x ửổ K K ửữ ỗ L -ỗ ữ - ố 2g ứ ỗố A1 A2 ữứ v n Q=K (3-4) w x - hệ số tổn thất cột nước cục bộ, mặt cắt thu hẹp x = 0,1, mặt cắt đột ngột mở rộng x = 0,5 1,0, w mở rộng từ từ x = 0,3 0,5, đoạn sông thu hẹp + x, w đoạn sông mở rộng x - Vấn đề mấu chốt sử dụng phương pháp thủy lực để tính lưu lượng đỉnh lũ xác định hệ số nhám n chênh lệch cột nước DH (hoặc độ dốc I) cho hợp lý Khi chọn hệ số n, có số liệu lưu lượng thực đo ta tìm ngược từ kết thực đo phân tích xu thay đổi theo mực nước để xác định n; số liệu lưu lượng thực đo tùy theo đặc điểm đoạn sông tham khảo chọn theo bảng 3-1, 3-2 DH theo kết điều tra vết lũ tham khảo theo độ dốc lòng sông 93 a - tính toán thủy văn v n Tính toán tổng lượng lũ 1) Khi đoạn sông điều tra có quan hệ mực nước lưu lượng tìm tổng lượng lũ theo quan hệ đỉnh lượng 2) Nếu thông qua điều tra tìm trình lưu lượng tìm lượng lũ thời khoảng tương ứng cần kiểm tra tính hợp lý chúng 3) Nếu điều tra loại hình lũ chọn điển hình tương tự từ chuỗi số liệu thực đo thông qua quan hệ đỉnh lượng điển hình để tìm tổng lượng lũ Bảng 3-2 Bảng độ nhám sông thiên nhiên mặt cắt dạng đơn (hoặc dòng chính) Đặc điểm cấu tạo lòng Mặt sông trạng thái chảy Đặc điểm bờ I Lòng sông cát, mặt phẳng Đoạn sông thẳng, mặt cắt đều, dòng chảy thuận Bờ sông đất, đất pha cát, mặt cắt II Lòng sông đá phiến, đá cuội, mặt cắt đặn co ld Loại III 0,020 0,024 Đoạn sông thẳng, mặt cắt đều, dòng chảy thuận Bờ sông đất pha cát đá, mặt cắt 0,022 0,026 Lòng sông cát, đáy sông không Đoạn thượng lưu thẳng, hạ lưu cong, chảy không thuận, có chảy vật Hai bờ hoàng thổ, có cỏ mọc 0,025 0,020 Đáy sông hạt cát đá cuội, dốc đều, bề mặt tương đối phẳng Đoạn sông thẳng tương đối dài, mặt cắt đều, dòng chảy thuận, nước chết chảy vật Hai bờ đất cát, có cỏ mọc con, hình dạng 0,025 0,020 Hai bờ đất, bờ sạt lở, dạng cưa, mọc cỏ nhỏ 0,030 0,034 v n IV Cát mịn, đáy sông có cỏ mọc thưa thủy sinh Đoạn sông không thật thẳng, thượng hạ lưu cong, có đập xả nước, dòng chảy không thuận Lòng sông sỏi, đá nhỏ, đáy sông dốc đều, mặt gồ ghề Đoạn thẳng cách đoạn cong không xa, đoạn sông không tương đối đều, dòng chảy tương đối thuận, nước vật không rõ rệt Một bên bờ đá, dốc, hình dạng tương đối đều, 0,030 bờ khác đất pha cát, 0,034 cỏ mọc thưa Đáy sông cuội sỏi, Đoạn thẳng kẹp đoạn cong, Hai bờ đá, dốc, 0,035 đá viên lộ đá gốc, đáy dốc cách không xa, mặt cắt tương đối đều, có cỏ mọc nhỏ, tương đối đều, bề mặt không 0,04 có dòng chảy xiên, nước vật, nước chết hình dạng tương đối phẳng w V w w Đoạn sông không thẳng, thượng hạ lưu có uốn gấp, hố sâu, đoạn sông thẳng hẹp chữ S, có vật cản Hai bờ đá đất cát, có cỏ mọc, nhỏ, hang động nhiều, chảy không thuận, Đáy sông cuội sỏi, đá viên, có chảy xiên, nước vật, nước chết hình dạng tương đối đá nhiều loại đá tảng to, Thượng lưu đoạn cong nhập lưu Hai bờ cát VI đá mồ côi lớn, bề mặt không sông, đầu nước lớn, chảy xiết, có vật đá lớn nhỏ, diệp thạch phẳng, đáy lồi lõm cản có đá lớn nhô có vực sâu phong hoá, bờ sông Thượng lưu có đoạn cong đoạn sông cỏ mọc, không thẳng, chảy vực sâu nhỏ thu hẹp, có nhiều vật cản, chảy xiết, tiếng nước chảy ào 0,04 0,10 94 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập Bảng 3-3 Bảng độ nhám bãi sông Đặc trưng bãi Loại Hệ số n Biên độ Bình quân Cơ thực vật 0,026 ruộng gặt 0,038 0,030 Cỏ thưa, thưa nông nghiệp 0,030 0,050 0,040 Mặt bằng, cắt dọc, cắt ngang đất, cát, cuội, tương đối thẳng sỏi, đất pha cát Cỏ thưa trồng thấp cao 0,040 0,060 0,050 IV Thượng hạ lưu sông cong, cắt dọc, ngang tương đối có tác dụng làm hẹp dòng nước, chảy không thuận đát pha cát Trồng nông nghiệp rừng thưa 0,050 0,070 0,060 V Mặt không thuận, cắt dọc cắt ngang không thuận đất cát Cỏ tạp, tạp ruộng nước 0,060 0,090 0,075 VI Mặt tương đối thẳng, cắt dọc cắt ngang không đều, có hố trũng, ụ đất đất cát Cỏ dày trung bình, nông nghiệp 0,080 0,12 0,100 VII Mặt không thẳng, cắt dọc, cắt ngang không đều, có hố trũng, ụ đất đất cát Cục có cỏ dày, to 0,11 0,18 0,160 Mặt không thẳng, VIII cắt dọc, cắt ngang không đều, có hố trũng, ụ đất vật cản đất cát Toàn bề mặt có cỏ dày, 0,160 lau sậy khác 0,20 0,180 I Mặt thẳng, cắt ngang, dọc đặn đất, cát, bùn II Mặt bằng, cắt dọc, cắt ngang thẳng đất, cát III Lớp phủ v n Chất lòng sông w v n co ld Hình dạng bãi w Giải thích việc sử dụng bảng 3-2, bảng 3-3: w Có ba nhân tố tổ hợp kê bảng ảnh hưởng tới độ nhám sông thiên nhiên, tình hình thực tế khác với tổ hợp bảng độ nhám nên chọn cho thích hợp Số liệu bảng phù hợp với sông ổn định Với sông có lượng ngậm cát lớn, bồi xói nghiêm trọng, độ nhám sông có đặc thù riêng, bảng không phản ánh đặc thù nên sử dụng Loại thứ VI bảng độ nhám có độ nhám lớn vượt qua độ nhám sông thông thường, dòng chảy đoạn sông thực chất dòng chảy không đều, trị số độ nhám bảng thực chất bao gồm tổn thất cục độ nhám lớn 95 a - tính toán thủy văn Nhân tố lớn ảnh hưởng tới độ nhám bi thực vật, ảnh hưởng thực vật có quan hệ mật thiết với tỷ lệ độ sâu độ cao cây, bảng không phản ánh quan hệ này, ứng dụng nên ý 3.3.4 Phân tích lũ lịch sử co ld v n 3.3.3 Khảo cứu văn kiện lịch sử Tra cứu ghi chép lịch sử, văn kiện, hồ sơ, bia khắc đá để tìm hiểu tình hình trận lũ lụt lớn vài trăm năm lại có giá trị tham khảo lớn việc xác định năm xuất hiện, thời kỳ xuất lại quy luật hình thành lũ lịch sử Nội dung cần khảo cứu có: 1) Ngày, tháng, năm xuất lũ lớn lịch sử, dấu vết tình hình thiệt hại , phân tích số lần xuất cấp lũ lịch sử 2) Tình hình ghi chép có liên tục không? Có bỏ ghi, có sai số không? 3) Các địa danh, tên sông có thay đổi không? 4) Sự thay đổi di tích cổ 5) Sự thay đổi sông ngòi, địa mạo, cảnh quan thiên nhiên, thí dụ đổi dòng, vỡ đê, phân dòng, bồi xói tình hình thay đổi đầm hồ 6) Chênh lệch hệ cao độ cũ để chuyển đổi hệ cao độ .v n Phân chia cấp nước lũ Trên sở điều tra, khảo cứu, phân tích lũ lịch sử, theo độ lớn đỉnh lũ chia thành bốn cấp: nước lũ cực lớn, đặc biệt lớn, lớn lũ thường w w Phân tích tần suất nước lũ Với lũ lịch sử xác định không bỏ sót lũ lớn thời kỳ điều tra xếp theo thứ tự lũ lớn có thời kỳ xuất dài nhất, thấy bỏ sót phải làm rõ cấp lũ sót để ước tính thời kỳ xuất lại hợp lý 3.4 Tính toán tần suất n-ớc lũ w 3.4.1 Phân tích lũ lịch sử Theo lý thuyết thống kê lũ lịch sử cho giới hạn Q max Q max + 3sQ max (3-5) Từ kết phân tích thống kê 53 chuỗi Qmax với n 25 năm nước ta xét đến sai số cho phép tham số thống kê rút quan hệ: Với Cv = 0,2 0,5 cho: QmaxLS = (2 2,5) Q max 121 a - tính toán thủy văn Hệ số hiệu chỉnh tần suất Kp% theo khu vực (bảng 3-8) Bảng 3-8 Hệ số hiệu chỉnh tần suất K p% theo khu vực p% 0,1 0,5 10 3,10 2,30 1,98 1,68 1,28 1,00 Hải Vân - Cam Ranh 2,80 2,10 1,85 1,60 1,25 1,00 Ninh Thuận - Bình Thuận 3,19 2,32 2,05 1,72 1,31 1,00 v n Khu vực Móng Cái - Hải Vân 3.10 Ph-ơng pháp tính m-a lớn khả (PMP - M-a cực hạn) lũ lớn khả (PMF - lũ cực hạn) co ld 3.10.1 Định nghĩa Mưa lớn khả (Mưa cực hạn- Probable Maximum Precipitation- PMP) v n - Lượng mưa cực hạn lớp nước mưa lớn mặt lý thuyết xuất diện tích thời khoảng cụ thể lượng mưa gần với giới hạn mặt vật lý thời khoảng diện tích cụ thể (WMO) - Lượng mưa cực hạn lớp nước mưa lớn tính toán phân tích thời khoảng đ cho đặc trưng vật lý chấp nhận vùng địa lý cụ thể thời gian năm (V T Chow) Các định nghĩa thống nhất: PMP lượng mưa lớn thời khoảng (đ cho) - có giới hạn mặt vật lý - rơi diện tích lnh thổ (cụ thể) w w Lũ lớn khả (Probable Maximum Flood - PMF - lũ cực hạn) - Trận lũ lớn hình thành từ tổ hợp bất lợi điều kiện khí tượng thủy văn xảy lưu vực đ bo hòa - Trận lũ lớn hình thành từ trận mưa cực hạn lưu vực điều kiện lưu vực đ bo hòa nước tới giới hạn cao w 3.10.2 Ph-ơng pháp tính PMP Có thể phân loại: Mô hình toán (dùng cho lưu vực tài liệu mưa không đủ, thiếu đại biểu, địa hình khó khăn cho quan trắc mưa) Thường sử dụng hai loại mô hình mưa đối lưu mô hình mưa địa hình (mô hình dòng không khí lớp) Cực đại hóa trận mưa lớn thực đo - Cực đại hóa nước (lượng ẩm) - Cực đại hóa tốc độ gió 122 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập - Chuyển vị trận mưa - Lấy đường bao Thống kê (dùng cho vùng nhiều tài liệu mưa thiếu tài liệu nhiệt độ điểm sương, gió, áp suất , yêu cầu tính toán nhanh PMP) .v n Thực tế phương pháp bao gồm phép xử lý: - Cực đại hóa lượng mưa - Chuyển vị trận mưa - Lấy đường bao Chuyển lượng mưa PMP sang lũ PMF mô hình toán 3.10.3 Tính toán m-a PMP theo ph-ơng pháp cực đại hóa trận m-a lớn thực đo v n co ld Xác định hệ số hiệu chỉnh cực đại 1) Chọn trận mưa lũ đại biểu Lưu vực tính toán chọn từ đến trận mưa lũ đại biểu, thỏa mn điều kiện sau: - Trận mưa đ xảy lưu vực với lượng mưa lớn, phân bố rộng toàn lưu vực - Tâm mưa nằm vị trí bất lợi, đ tạo lũ lớn lưu vực sông - Có đủ số liệu thực đo theo thời khoảng ngắn nhiệt độ điểm sương, hướng gió, tốc độ gió, mưa, lũ theo yêu cầu phương pháp tính toán trạm đo đại biểu 2) Chọn thời khoảng trận mưa tính toán hiệu chỉnh w Phân tích quan hệ lượng mưa lớn thời khoảng Xi (T = 1, 2, 3, 4, 5, 7, 10 ngày) lượng mưa toàn trận X với lớp dòng chảy trận lũ lưu lượng đỉnh lũ Qmax tương ứng trận mưa sinh lũ lớn sông Từ chọn thời khoảng có hệ số tương quan lớn w 3) Xây dựng đồ đẳng trị lượng mưa thời khoảng quan hệ lượng mưa với thời khoảng XT ~ T Các bước: w - Thống kê trình mưa trạm mưa theo thứ tự từ ngày bắt đầu đến ngày kết thúc trận mưa từ trạm đầu nguồn đến trạm cửa sông - Xác định lượng mưa lớn thời khoảng T trung bình tất trạm lưu vực - Xây dựng đồ đẳng trị lượng mưa thời khoảng, từ xác định lượng mưa trung bình lưu vực sông - Lập quan hệ XT ~ T Có thể xây dựng quan hệ lượng mưa với thời khoảng cho tất trận mưa lớn đ chọn lên biểu đồ, sau lấy đường bao làm quan hệ tính toán Lượng mưa thời khoảng XT tính theo: X T = X KT (3-43) 123 a - tính toán thủy văn đó: X1 - Lượng mưa ngày lớn nhất; X KT = T X1 v n 4) Xác định hệ số hiệu chỉnh cực đại - Chọn trạm mưa để hiệu chỉnh Trên lưu vực lân cận, lựa chọn trạm đo có đủ tài liệu khí tượng theo yêu cầu (số trạm tùy thuộc độ lớn, địa hình lưu vực) phân bố theo không gian - Hệ số hiệu chỉnh cực đại lượng ẩm co ld Cực đại hóa lượng ẩm trận mưa thường dựa vào nhiệt độ điểm sương lớn 12h hay 24h Nó dựa trên sở giả thiết không khí bo hòa với tốc độ giả đoạn nhiệt, từ tính lượng nước mưa (Precipitable Water - Wp) nước khí quyển, lượng mưa bao phủ đơn vị diện tích tất lượng ẩm cột không khí ngưng tụ tạo thành mưa Wp tra bảng 3-9 Wp = f(điểm sương đưa mặt chuẩn độ cao) Bảng 3-9 Lượng nước mưa (mm) mặt chuẩn 1000 mb độ cao biểu thị (m) mặt không khí giả đoạn nhiệt bão hòa hàm số nhiệt độ điểm sương 1000 mb 17 10 13 15 17 19 20 22 24 25 26 27 29 30 31 32 18 11 13 16 18 20 22 24 25 27 29 30 31 32 33 34 w w 1000 mb Nhiệt độ (oC) 22 23 24 25 4 4 8 11 11 12 13 14 15 16 17 17 18 20 21 20 21 23 24 23 24 26 25 25 27 29 31 28 30 32 34 31 33 35 37 33 35 37 40 35 37 40 43 37 40 42 45 39 42 45 48 41 44 47 50 42 45 49 52 44 47 51 54 45 49 52 56 v n 16 10 12 14 16 17 19 21 22 23 24 26 27 28 28 29 19 12 14 17 19 21 23 25 27 29 30 32 33 34 36 37 w Độ cao (m) 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 20 10 13 15 18 20 23 25 27 29 31 32 34 35 37 38 39 21 10 13 16 19 22 34 26 29 31 33 35 36 38 40 41 42 26 14 18 22 26 29 33 36 39 42 45 48 51 53 56 58 60 27 10 15 19 23 27 31 35 39 42 45 48 51 54 57 59 62 66 28 10 15 20 25 29 33 37 41 44 48 51 55 58 61 63 66 68 29 11 16 21 26 31 35 39 43 47 51 54 58 61 64 67 70 73 30 12 17 22 23 32 37 41 46 50 54 57 61 65 +68 71 74 77 124 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 19 38 39 40 40 41 42 42 43 44 44 45 45 45 45 46 46 46 47 47 47 47 47 47 47 47 47 47 48 48 48 48 48 48 48 w w 20 41 42 43 44 44 45 46 47 47 48 48 49 49 50 50 50 51 51 51 51 51 52 52 52 52 52 52 52 52 52 52 52 52 52 52 52 21 44 45 46 47 48 49 50 50 51 52 52 53 54 54 54 55 55 55 56 56 56 56 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 57 26 62 64 65 67 69 70 72 73 74 76 77 78 79 80 80 81 82 82 83 83 84 85 85 85 86 86 86 87 87 87 87 87 88 88 88 88 88 88 27 66 68 70 72 74 75 77 78 80 81 82 84 85 86 87 87 88 89 90 90 91 92 92 92 93 93 94 94 94 94 95 95 96 96 97 97 97 97 28 70 73 75 77 79 81 82 84 86 87 88 90 91 92 93 94 95 96 97 98 98 99 100 100 106 101 102 102 102 102 103 103 104 105 105 105 106 106 29 75 78 80 82 84 86 88 90 92 93 95 96 98 99 100 101 102 103 104 015 106 107 108 108 109 109 110 110 110 111 111 112 113 114 114 115 116 116 30 80 83 85 87 90 92 94 96 98 100 101 103 104 106 107 108 110 111 112 113 114 115 115 116 117 118 118 119 119 120 120 121 122 123 124 124 124 124 v n 18 35 36 37 37 38 39 39 40 40 41 41 42 42 42 42 42 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 44 44 44 44 44 44 co ld 17 32 33 34 34 35 36 36 37 37 38 38 38 38 39 39 39 39 39 39 39 39 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 1000 mb Nhiệt độ (oC) 22 23 24 25 47 50 54 58 48 52 56 60 49 53 57 61 51 54 58 63 52 56 60 64 53 57 62 65 54 58 63 67 54 59 63 68 55 60 64 69 56 60 65 70 57 61 66 71 57 62 67 72 58 63 68 73 58 63 68 74 59 64 69 74 60 65 70 75 60 65 70 76 60 65 71 76 61 66 71 77 61 66 72 77 61 66 72 78 61 67 72 78 63 67 73 78 62 67 73 79 62 68 73 79 62 68 73 79 62 68 74 80 62 68 74 80 62 68 74 80 63 68 74 80 63 68 74 80 63 68 74 80 63 68 74 81 63 68 74 81 63 68 74 81 63 68 74 81 81 81 v n 16 30 31 31 32 32 33 33 34 34 35 35 35 35 35 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 37 37 37 w Độ cao (m) 3800 4000 4200 4400 4600 4800 5000 5200 5400 5600 5800 6000 6200 6400 6600 6800 7000 7200 7400 7600 7800 8000 8200 8400 8600 8800 9000 9200 9400 9600 9800 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 125 a - tính toán thủy văn Hệ số hiệu chỉnh lượng ẩm K MA = WPM WPS (3-44) đó: WPM - lượng nước mưa ứng với nhiệt độ điểm sương lớn chuỗi số quan trắc nhiều năm; v n WPS - lượng nước mưa tính từ nhiệt độ điểm sương trận mưa lớn thực đo chọn để tính toán hiệu chỉnh toàn lưu vực phần lưu vực Xác định WPM, WPS co ld Trích nhiệt độ điểm sương trận mưa lớn 12 24 tháng mưa lớn (mùa mưa) chuỗi quan trắc trạm đo (tính WPM) nhiệt độ điểm sương trận mưa lớn thực đo chọn (tính WPS) Thời gian v n Điểm sương có tính đại biểu trận mưa thực đo giá trị điểm sương chọn thời gian vị trí thích hợp, phương pháp xác định sau: 1) Về vị trí, chọn số trạm bên mép vùng mưa lớn nằm hướng xâm nhập luồng không khí nóng ẩm, trước tiên lấy điểm sương có tính đại biểu thời gian mưa trạm đo, sau bình quân 2) Về thời gian chọn điểm sương lớn 12 liên tục khoảng thời gian có lượng mưa 24 lớn 24 hôm trước, thí dụ bảng sau: Ngày tháng Ngày tháng Ngày tháng 12 18 12 18 o 20 22 24 23 25 23 21 19 w Điểm sương ( C) w w Từ bảng ta thấy chuỗi liên tục 12 giờ, có điểm sương 23oC kéo dài từ 12 ngày đến ngày lớn 23o điểm sương đại biểu cho trận mưa trạm Chọn điểm sương đại biểu lớn nhất, có cách: 1) Chọn lớn chuỗi đo đạc: Nếu có tài liệu điểm sương 30 năm chọn điểm sương 12 liên tục lớn chuỗi đo đạc tháng mùa lũ 2) Tính theo tần suất: Tính tần suất điểm sương 12 liên tục tháng mùa lũ, lấy P = 2%, chọn giá trị lớn tháng làm điểm sương lớn Chuyển nhiệt độ điểm sương trạm tương ứng (ứng với độ cao trạm) điểm sương mặt chuẩn 1000 mb (mặt biển) theo Toán đồ lập sẵn (hình 3-6) 126 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập Tra bảng 3-9 WPM WPS tương ứng Tính KMA: - Trực tiếp tính theo (3-44) - Xét thêm ảnh hưởng độ cao ' WPM = WPM12000 - WPMh ' WPS = WPS12000 - WPSh đó: WPSh - lượng nước mưa ứng với độ cao trạm K MA = ' WPM (3-45) ' WPS co ld Thí dụ: v n WPS12000 - lượng nước mưa ứng với độ cao lớn cột không khí (12000 m); Một trạm độ cao 700 m, đo điểm sương 22,0oC, tính toán lượng nước mưa WPS 1) Trước tiên chuyển điểm sương mặt chuẩn 1000 mb (mặt biển), lấy giao điểm trục tung 700 m, trục hoành 22,0o hình 3-6, từ điểm vẽ song song với đường giả đoạn nhiệt gặp trục hoành điểm có nhiệt độ 25oC .v n 2) Từ điểm sương 25oC mặt chuẩn 1000 mb tra bảng 3-9 lượng nước mưa từ mặt chuẩn 1000 mb đến giới hạn đỉnh tầng khí (khoảng 12000 m) WP12000 = 81 mm, từ mặt chuẩn đến cao trình 700 m, WP700 = 15 mm Như vậy, lượng nước mưa cao trình 700 m w WPS = WPS12000 WPS700 = 81 15 = 66 mm Kết tính theo (3-44) (3-45) cho xấp xỉ nhau, (3-44) viết dạng: w K MA = WPM12000 WPS12000 (3-46) w - Hệ số hiệu chỉnh theo tốc độ gió dòng ẩm Trong khối không khí gây mưa, lượng ẩm bổ sung liên tục gió đặc trưng thành phần: Hướng gió tốc độ gió mang ẩm tới trận mưa - Hướng gió: Phải từ hướng có nguồn ẩm đến khối không khí gây mưa, vào: + Số liệu thống kê hướng gió trận, xem hướng gió thường gây mưa lưu vực + Nguồn ẩm trận mưa đâu đến (ở nước ta chủ yếu nguồn ẩm từ phía Biển Đông) (hình 3-7) 127 a - tính toán thủy văn - Tốc độ gió: + Từ chuỗi số liệu tốc độ gió nhiều năm, chọn tốc độ gió bình quân 24h lớn VWM chuỗi quan trắc mùa mưa lớn theo hướng đ xác định + Đối với trận mưa lớn chọn để hiệu chỉnh, xác định tốc độ gió bình quân 24h ứng với thời khoảng mưa lớn theo hướng gió đ xác định - Tính hệ số hiệu chỉnh cực đại gió KWA: VWM VWS (3-47) v n K WA = đó: VWM - tốc độ gió trung bình lớn bình quân 24h đ quan trắc theo hướng gió mang nguồn ẩm tới lưu vực; 5) Hệ số hiệu chỉnh tổng hợp - Đối với trạm đo: co ld VWS - tốc độ gió trung bình 24h thời khoảng mưa lớn theo hướng gió nói trận mưa điển hình KMW = KMA KWA - Đối với toàn lưu vực: (3-48) v n + Nếu K MWi sai khác không lớn thì: K MW = K MW i w (3-49) n + Nếu sai khác đáng kể chia lưu vực thành phận dùng đường đẳng trị KMW Tính lượng mưa PMP phân bố PMP theo thời khoảng ngắn w 1) Tính PMP1 ngày trạm đo hay trung bình lưu vực: PMP1 = X1 KMW (3-50) đó: w PMP1 - lượng mưa ngày lớn khả (mm); X1 - lượng mưa ngày lớn trận mưa đại biểu chọn - Nếu lưu vực không lớn mà đ tính KMW trung bình lưu vực PMP1 tính trực (3-50) - Nếu lưu vực lớn mà KMW thay đổi lớn trạm tính PMP1 theo trạm, sau xây dựng đồ đẳng trị PMP1, từ xác định PMP1 trung bình toàn lưu vực 128 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 2) Tính PMPT thời khoảng khác (T = 2, 3, 4, ngày) PMPT = PMP1 KT (3-51) đó: PMPT - PMP thời khoảng T ngày; PMP1 - PMP thời khoảng ngày; 3) Xác định phân bố PMP theo thời khoảng ngắn (h) v n KT - hệ số hiệu chỉnh theo (3-43) co ld - Tùy theo độ lớn lưu vực mà chọn t, với điều kiện t Ê t - Dạng phân bố mưa thời khoảng ngắn tính chọn theo cách sau: + Theo dạng phân bố điển hình trận mưa thực đo có dạng hình thành trận lũ bất lợi (2 đỉnh, tđ dài) + Theo dạng phân bố đường bao đường cong tích lũy lượng mưa thời khoảng ngắn trận mưa điển hình chọn Thực tế dạng phân bố lũ không bất lợi phân bố mưa - Lượng mưa PMP phân bố theo thời khoảng ngắn là: (3-52) v n PMPt = PMPT gt X gt = t XT - Nếu F lớn, chia nhiều lưu vực phận dựa vào đặc điểm mưa, địa hình rỗi tính PMP phân bố chúng theo thời khoảng riêng song đảm bảo bình quân PMP phận phải PMP bình quân lưu vực w w w 4) Tính chuyển mưa PMP sang lũ PMF a) Mô hình toán tính chuyển, Đường lưu lượng đơn vị tổng hợp Đường đơn vị Nash; Mô hình Tank; Mô hình SSARR b) Các bước tính sau: Xác định lượng mưa hiệu PMP: n f= X i (1 - a ) i =1 n Hi = Xi f Hi = Xi ft (3-53) 129 a - tính toán thủy văn đó: f - lượng thấm trung bình thời khoảng; Xi - lượng mưa thời khoảng tính toán thứ i; a - hệ số dòng chảy lũ; n - số thời khoảng mưa; co ld v n Hi - lượng mưa có hiệu thời khoảng i Hình 3-5 v n Xác định tham số mô hình từ tài liệu thực đo trận mưa lũ lớn đồng lưu vực theo phương pháp: + Thử sai + Tối ưu hóa + Kết hợp phương pháp + Đánh giá sai số mô hình thường dùng tiêu chuẩn Nash - Sutcliffe F - F02 w R2 = n F = Q ti - Q di ) ( ) w w F02 n ( F02 = Q di - Q d Q = d (3-54) n d Qi n i =1 R2 0, 75 ( 75% ) + Đánh giá sai số đỉnh lượng, thời gian xuất đỉnh lũ so với trình lũ điển hình 130 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 3) Quá trình lũ PMF Chuyển trình mưa hiệu PMP thành trình lũ PMF 4) Xác định đặc trưng lũ PMF co ld v n QmaxPMF, WmaxPMF, qmaxPMF w w w v n Hình 3-6 Toán đồ chuyển nhiệt độ điểm sương mức 1000 mb độ cao m Hình 3-7 Nhiệt độ điểm sương max: Điểm sương đại diện cho khu vực trung bình giá trị ô 131 a - tính toán thủy văn 3.11 Tổ hợp tần suất n-ớc lũ - Đặt toán 3.11.1 Hàm phân bố xác suất tổ hợp Giả sử biến ngẫu nhiên X1, X2, , Xn biểu thị lượng lũ n sông nhánh, biến ngẫu nhiên Z biểu thị lượng lũ tổ hợp Quan hệ lượng lũ tổ hợp lượng lũ thành phần thường có dạng: hay Z = g(X1, , Xn) v n Z = X1 + X2 + + Xn Giả sử biến ngẫu nhiên n chiều (X1 Xn) biến ngẫu nhiên liên tục có hàm mật độ xác suất f(X1, , Xn), hàm phân bố xác suất tổ hợp có dạng: F ( Z ) = P ( Z z ) = ũ ũ f ( X1 , , X n ) dX1 dX n Z = g(X1, X2) Z = X1 + X2 Đặt hàm ngược X2 = h(X1, Z) (3-55) viết dạng: +Ơ f ( X1 ) f ( X / X1 ) dX1 dX v n F (Z) = +Ơ co ld Ta xét trường hợp đơn giản n = 2, đó: ũ ũ -Ơ h( X1 ,Z ) (3-55) (3-56) (3-57) (3-58) 3.11.2 Ph-ơng pháp giải w Phương pháp tổ hợp tham số Điều kiện ứng dụng: Các biến ngẫu nhiên X1, X2 phân bố chuẩn w - Các biến ngẫu nhiên X1, X2 độc lập Hàm phân bố Z có dạng phân bố chuẩn N(MZ, sx) w + Số kỳ vọng: M Z = M X1 + M X (3-59) + Phương sai: s2Z = s2X1 + s2X2 (3-60) - Các biến ngẫu nhiên X1, X2 có quan hệ tương quan Chấp nhận giả thiết: Khi phân bố biên duyên có dạng chuẩn hàm phân bố xác suất liên hiệp có dạng phân bố xác suất chuẩn N(MZ, sZ) 132 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập + Số kỳ vọng: M Z = M Z1 + M Z + Phương sai: s2Z = s2X1 + s2X2 + gsX1 sX2 (3-61) - Kiểm định tính độc lập theo tiêu chuẩn c2 + Kiểm định hệ số tương quan theo thống kê t: đó: n - dung lượng mẫu; g - hệ số tương quan g (3-62) - g2 co ld t = n-2 v n đó: g - Hệ số tương quan biến ngẫu nhiên X1 X2 Có a, tra ta bảng phân phối t, nếu: t > ta v n X1, X2 không độc lập + Kiểm định lập bảng liên hiệp theo thống kê h Ta chia không gian mẫu vectơ ngẫu nhiên X1, X2 thành L K tiểu khu: w {(X i , X j ) Ê i Ê L,1 Ê j Ê K} tính toán tần số xuất đồng thời tiểu khu: w w Thống kê: ni m j ổ n ỗ ij L K ỗ n h = n ồồ ố ni m j i =1 j=1 ữữ ứ đó: nij - tần số xuất X1, X2 khu Xi, Xj; { } mj - tần số xuất {(X i , X j ) Ê i Ê L} ni - tần số xuất (X i , X j ) Ê j Ê K ; (3-63) 133 a - tính toán thủy văn Khi n tương đối lớn, đại lượng thống kê h phù hợp với phân bố c2 với bậc tự (L 1)(K 1) Với mức tin cậy a, tìm bảng phân bố c2 Nếu h > X1, X2 không độc lập + Kiểm định tài liệu thực đo v n Đường tần suất X1, X2, Z tìm từ tài liệu thực đo Giả thiết X1, X2 độc lập Tổ hợp tần suất biến ngẫu nhiên độc lập ta tìm tần suất Z, đường phù hợp với đường tần suất thực đo giả định X1, X2 độc lập đúng, ngược lại quan hệ tương quan +Ơ F(Z) = co ld Phương pháp đồ giải Trước tiên biến đổi 3-58 thành: +Ơ ũ f1 ( X1 ) dX1 ũ h( X ,Z ) -Ơ +Ơ Đặt PX / X1 = ũ h( X ,Z ) (3-64) f ( X / X1 ) dX v n +Ơ f ( X / X1 ) dX PX1 = ũ f1 ( X1 ) dX1 X1 d PX1 = - f1 (X1 )dX1 Từ đặc điểm hàm phân bố xác suất ta có: w X1 đ - Ơ PX1 = 1; w X1 đ Ơ PX1 = 0, w thay vào (3-64) được: F(Z) = ũ PX / X1 d PX1 (3-65) Viết dạng sai phân: F(Z) = PX / X1 D PX1 Khi biến ngẫu nhiên X1, X2 độc lập nhau: F(Z) = PX D PX1 (3-66) 134 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập Các bước: + Vẽ đường tần suất PX1 lên góc phần tư thứ IV, PX2 lên góc phần tư thứ II (xem hình 3-8, 3-9) + Cho Z nhận giá trị Z1, Z2, khác nhau, vẽ quan hệ X1, X2 Z1 = const lên góc phần tư thứ I đường thẳng ABC cắt trục X1, X2 đoạn Z1 Những điểm bên phải đường có Z Z1 co ld v n + Trên đường ABC ta lấy điểm B dựng đường // với trục OX1, OX2 gặp đường tần suất PX1, PX2 điểm D E Lại từ điểm D E kẻ đường // với trục tung trục hoành gặp điểm F Ta lại lấy điểm khác đường ABC, lặp lại cách làm chuỗi giao điểm F, nối lại ta đường cong MFN hình 3-9 Diện tích bao MONF PX2 D X1 tức tần suất P(Z Z1) cần tìm ứng với đường có Z = Z2, Z3, lặp lại thao tác trên, tần suất tương ứng Vẽ quan hệ Z ~ PZ lên giấy kẻ xác suất đường cong tần suất Z Ví dụ: v n ỡùX1,1 + X 2,1 Z1 ùợX1,2 + X 2,2 X1, X2 có quan hệ tương quan Tiến hành trên, khác là: + Trên góc phần tư thứ II, vẽ họ đường tần suất điều kiện PX2 / X1 tiến w hành đồ giải ứng với giá trị X1 khác nhau, phải dùng đường tần suất điều kiện tương ứng w + Nếu X1, X2 có quan hệ tương quan tuyến tính vẽ đường tần suất điều kiện theo thông số sau: w X / X1 = X + g sX2 sX1 ( X1 - X1 ) sX2 / X1 = sX2 - g Dạng đường tần suất CS lấy theo đường tần suất X2 CV (3-68) (3-69) 135 a - tính toán thủy văn v n co ld v n Hình 3-8 w w w Hình 3-9 Hình 3-10 [...]... hồ ch a và giả thiết rằng vị trí đó không đổi trong một con lũ Nước lũ khu gi a bao gồm nước lũ trên mặt đất c a khu gi a và lượng nước lũ do m a rơi trên mặt hồ Nếu diện tích mặt nước nhỏ có thể bỏ qua và tính vào nước lũ trên mặt đất khu gi a Khi ở dòng chính, các sông nhánh và ở tuyến đầu đều có tài liệu thực đo, thì nước lũ khu gi a chính bằng hiệu số nước lũ tại tuyến đập trừ đi tổng lượng nước. .. Qp tương ứng 3.4.5 Phân tích tính hợp lý c a kết quả tính lũ D a vào phân tích tính quy luật thống kê, nguyên nhân hình thành và phân bố đ a lý để phân tích các tham số thống kê, các trị số ứng với tần suất thiết kế c a nước lũ có thể nâng cao độ tin cậy c a kết quả tính toán Phân tích tính hợp lý theo từng kh a cạnh sau: ol d vn Bảng 3-5 Xác định hệ số EP = f(CV, CS) với lũ p = 0,01%, dạng phân bố Kritxki... sổ tay KTTL * Phần 1 - cơ sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 4 2) Tổng hợp quá trình dòng chảy mặt c a tất cả các thời khoảng m a theo nguyên lý chồng chập 3) Quá trình lũ thiết kế được tính bằng tổng c a quá trình dòng chảy mặt và quá trình nước gốc 4) Xác định các đặc trưng lũ thiết kế như đỉnh lũ Qmaxp, tổng lượng lũ Wmaxp, thời gian lũ lên Tlên, thời gian trận lũ Tlũ co ld v n 3.9.3 Tính toán n-ớc lũ thiết. .. tay KTTL * Phần 1 - cơ sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 4 Với Cv = 0,5 á 1,0 QmaxLS = (2,5 á 3,0) Q max cho: thì có 26 trạm đ xuất hiện lũ lịch sử quan trắc được đáp ứng hai chỉ tiêu trên .v n 3 Phân chia cấp nước lũ Trên cơ sở điều tra khảo cứu, phân tích lũ lịch sử, theo độ lớn c a đỉnh lũ có thể chia thành 4 cấp: nước lũ cực lớn, đặc biệt lớn, lớn và lũ thường co ld 4 Phân tích tần suất nước lũ Với lũ. .. diễn toán lưu lượng từ các mặt cắt sông đến đập 110 sổ tay KTTL * Phần 1 - cơ sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 4 v n Khi diện tích mặt đất c a khu gi a khá lớn có điều kiện đ a lý tự nhiên và đặc tính nước lũ tương tự và trong đó có một nhánh nhỏ có tài liệu thực đo thì nước lũ khu gi a có thể tính theo tỷ lệ diện tích với nước lũ c a sông nhánh đó Nếu diện tích mặt đất khu gi a nhỏ thì nước lũ khu gi a có... ngày .v n Với co ld D a vào tài liệu m a c a lưu vực và vùng lân cận, thống kê thời gian m a trận và hình thái thời tiết gây m a tương ứng, từ đó ấn định thời gian c a trận m a lũ thiết kế Nói chung thường chọn: w 2) Tính lượng m a lũ thiết kế: Tính lượng m a lũ lớn nhất theo các thời khoảng từ 1, 2, , T ứng với tần suất quy định 3) Xác định mô hình m a lũ thiết kế: Chọn trận m a lớn đại biểu rồi hiệu... m a thiết kế 1) Xác định thời khoảng m a lũ theo các trận m a lớn xảy ra trên lưu vực tính toán hoặc lân cận Từ đó tính lượng m a lũ lớn nhất thiết kế ứng với thời khoảng được chọn theo phương pháp thống kê .v n 2) Chọn thời khoảng tính toán, mô hình m a lũ đại biểu để thu phóng thành quá trình m a lũ thiết kế Từ đó xác định quá trình m a lũ hiệu quả 2 Xây dựng đường lưu lượng đơn vị trung bình c a. .. - Tính chuyển về đường lưu lượng đơn vị c a lưu vực tính toán theo phương pháp Snyder, hay phương pháp cải tiến c a Espey, Altman, Graves đ được thông số h a, hệ số h a theo điều kiện Việt Nam hoặc đường quá trình đơn vị tổng hợp không thứ nguyên c a Cơ quan Bảo vệ Thổ nhưỡng Hoa kỳ 3 Xác định quá trình lũ thiết kế 1) Tính quá trình dòng chảy mặt cho lượng m a hiệu quả c a từng thời khoảng tính toán. .. đòi hỏi có chuỗi số liệu nước lũ vào hồ ch a được quan trắc nhiều năm Tùy tình hình số liệu, có thể xác định nước lũ vào hồ ch a bằng các phương pháp sau: 1 Khi ở dòng chính gần khu nước vật c a hồ ch a nước và trên sông nhánh chính có số liệu đo lũ nhiều năm và diện tích khu gi a từ mặt cắt vào hồ đến tuyến đập không lớn: - Ước tính nước lũ vào hồ ch a c a khu gi a w - Diễn toán riêng rẽ lưu lượng... các sông có quan hệ đỉnh lượng tốt, công trình phòng lũ chịu ảnh hưởng khống chế c a đỉnh lũ hoặc lượng lũ c a một thời khoảng nào đó, đặc biệt đối với lũ nhiều đỉnh, quá trình lũ kéo dài hoặc cần phân tích các tổ hợp lũ khu vực phức tạp 107 a - tính toán thủy văn 3.6 Tính toán n-ớc lũ thiết kế phân kỳ Để phục vụ cho vận hành hồ ch a và thiết kế công trình dẫn dòng thi công ta có thể chia năm thành ... công thức tính lũ từ tài liệu m a rào: M max p = Ka a max jd p đó: ( 3-3 5) M max p - module đỉnh lũ thiết kế; K - hệ số đổi đơn vị; v n a - hệ số dòng chảy trận lũ; a max p - cường độ m a lớn trung... Cái - Hải Vân 3.10 Ph-ơng pháp tính m -a lớn khả (PMP - M -a cực hạn) lũ lớn khả (PMF - lũ cực hạn) co ld 3.10.1 Định ngh a M a lớn khả (M a cực hạn- Probable Maximum Precipitation- PMP) v n - Lượng... ứng ( 3-2 9) 113 a - tính toán thủy văn 4) Xác định lượng m a hiệu gây lũ: - Khấu trừ tổn thất ban đầu H0 - Cường độ thấm ổn định tính theo biểu thức: (1 - a ) ( HTp - H0 Dt m ) ( 3-3 0) đó: a - hệ