Chương 5: Tính toán dòng chảy lũ thiết kế I. Khái niệm chung 1. Lũ và các đặc trưng về lũ a. Khái niệm  Dòng chảy lũ được hiểu là quá trình không ngừng tăng lên hoặc giảm đi của lưu lượng hoặc mực nước. Trong quá trình thay đổi đó lưu lượng hoặc mực nước đạt một hoặc vài trị số cực đại. Nếu có một trị số cực đại gọi là quá trình lũ đơn. Nếu có hai trị số cực đại trở lên gọi là quá trình lũ kép. b. 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. ∫ = 2 1 t t QdtW ∑ = ∆= n i ii tQW 1 max Sơ họa một đường quá trình lũ t Q(m 3 /s) Q max W max T (Q~t) Các đặc trưng biểu thị khác  Thời gian lũ T (giờ, ngày): là khoảng thời gian kể từ thời điểm bắt đầu có lũ đến khi kết thúc lũ  Thời gian lũ lên T l là thời gian kể từ khi bắt đầu có lũ đến thời điểm xuất hiện đỉnh lũ Q max .  Thời gian lũ xuống T x là thời gian kể từ thời điểm xuất hiện đỉnh lũ Q max đến khi lũ kết thúc. Như vậy: T= T l +T x  Hệ số bất đối xứng: γ = T x /T l Đối với các lưu vực vừa và nhỏ γ ≈ 2 ÷ 3. 2. Sự hình thành dòng chảy lũ t Q~t Q (m 3 /s) t 0 t 1 t 2 t 3 a t ~ t K t ~ t Y cn H 0 2. Sự hình thành dòng chảy lũ  Tại t 0 : thời điểm bắt đầu mưa  Từ t 0 ÷ t 1 : a t <K t giai đoạn tổn thất hoàn toàn H 0 : lượng tổn thất ban đầu  Tại t 1 : a t1 =K t1 bắt đầu quá trình dòng chảy  Từ t 1 ÷ t 2 : a t >K t thời kỳ cấp nước h t =a t – K t gọi là cường độ cấp nước (hoặc cường độ mưa hiệu quả)  Tại t 2 : a t = K t kết thúc thời kỳ cấp nước Trong đó Ycn: Lớp cấp nước (lượng mưa hiệu quả)  Từ t 2 ÷t 3 : a t <K t  Tại t 3 : kết thúc quá trình dòng chảy lũ ( ) ∫∫ −== 2 1 2 1 t t tt t t tcn dtKadthY  Quá trình hình thành dòng chảy lũ phụ thuộc vào:  Quá trình mưa  Quá trình tổn thất (chủ yếu do thấm)  Quá trình tập trung nước về tuyến cửa ra 3. Các đặc trưng lượng mưa và cường độ mưa  Cường độ mưa tức thời:  là lượng mưa đo được trong một đơn vị thời gian tại một thời điểm bất kỳ ở một vị trí quan trắc. Ký hiệu: a t . Đơn vị mm/h hoặc mm/phút  Đường quá trình mưa:  Sự thay đổi của cường độ mưa theo thời gian trong một trận mưa gọi là quá trình mưa.  Đồ thị biểu thị sự thay đổi của cường độ mưa theo thời gian gọi là đường quá trình mưa. K/h: a t ~t  Cường độ mưa bình quân thời đoạn:  Là cường độ mưa tính bình quân trong khoảng thời gian ∆t, được tính theo công thức: t H a tt t ∆ = − 21 Đường quá trình mưa a t ~t a t (mm/ph) t T t 1 t 2 a t max H t1-t2 a T [...]... thị dòng chảy lũ thiết kế:  Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế Qmaxp (m3/s)  Tổng lượng dòng chảy lũ thiết kế Wmaxp (m3)  Quá trình lũ thiết kế (Q~t)p 2 Bài toán tính lũ thiết kế  Cho biết:      Yêu cầu tính toán dòng chảy lũ thiết kế:     Tài liệu khí tượng thủy văn Tài liệu địa hình địa chất Tài liệu dân sinh kinh tế Tần suất thiết kế P Tính lưu lượng đỉnh lũ thiết kế Qmaxp Tính tổng lượng lũ thiết. .. lượng đỉnh lũ ⇒ Dòng chảy hoàn toàn  TH 3: τ > Tcn, theo VD3 thì Qmax = Q2 = h1f2 + h2f1 NX: Chỉ một phần diện tích lưu vực tham gia vào sự hình thành lưu lượng đỉnh lũ ⇒ Dòng chảy không hoàn toàn II Xác định dòng chảy lũ thiết kế 1 Khái niệm    Dòng chảy lũ thiết kế là dòng chảy lũ được tính ứng với tần suất thiết kế nào đó Tần suất thiết kế lũ là tần suất nhằm đảm bảo chống được trận lũ nào đó... trong thời đoạn đó là lớn nhất HT aT = T 4 Tổn thất dòng chảy lũ  Bao gồm:  Tổn thất thấm (chủ yếu)  Điền trũng  Bốc hơi  Giữ lại ở lớp thảm thực vật  Các phương pháp tính toán tổn thất:  Sử dụng hệ số dòng chảy lũ  Tính tổn thất theo cường độ thấm  Sử dụng đường cong SCS a Hệ số dòng chảy lũ  Hệ số dòng chảy đỉnh lũ (αT) là tỷ số giữa lớp nước lũ trong khoảng thời gian cấp nước Tcn với lượng... đó (HTcn) Thường chọn T=τ (thời gian tập trung dòng chảy) Yτ ατ = Hτ  Hệ số dòng chảy trận lũ (ϕ): là tỷ số giữa lớp dòng chảy lũ của toàn trận lũ với lượng mưa tương ứng sinh ra trận lũ đó (H) Y ϕ= H Hệ số dòng chảy lũ phụ thuộc vào lượng mưa, cường độ mưa, và các yếu tố mặt đệm như loại đất trên lưu vực, mật độ che phủ của rừng… b Một số công thức tính thấm    CT Horton Kt = Kc + ( K 0 − Kc )... (in) Dòng chảy trực tiếp Q (in) 5 Thời gian tập trung dòng chảy  Khái niệm:  Là khoảng thời gian để một chất điểm nước tại vị trí xa nhất trên lưu vực chuyển động tới tuyến cửa ra Ký hiệu: τ  Quá trình tập trung nước gồm hai giai đoạn:  Tập trung dòng chảy trên sườn dốc (τd)  Tập trung dòng chảy trong sông (τs) Hai quá trình này thực chất không thể phân tách ra được 6 Công thức căn nguyên dòng chảy. ..     Kt: Cường độ thấm tại thời điểm tính toán (mm/phút) K0: Cường độ thấm ban đầu (mm/phút) Kc: Cường độ thấm ổn định (mm/phút) λ: Hệ số biểu thị sự triết giảm cường độ thấm theo thời gian A: Thông số đặc trưng cho loại đất và đặc điểm bề mặt lưu vực d: Độ thiếu hụt bão hòa của độ ẩm đất at: Cường độ mưa tại thời điểm tính toán (mm/phút) t: thời gian tính toán kể từ khi bắt đầu mưa (phút) c Đường... trình này thực chất không thể phân tách ra được 6 Công thức căn nguyên dòng chảy CT được thiết lập nhằm khái quát hóa và tính toán quá trình lưu lượng ở tuyến cửa ra của lưu vực trên cơ sở lý thuyết đường đẳng thời  Đường đẳng thời là đường cong nối tất cả các điểm trên lưu vực có cùng thời gian tập trung dòng chảy về tuyến cửa ra  Trường hợp 1: τ < Tcn Ví dụ 1:  Giả sử có một trận mưa với thời gian... Q4= h2f3  Sau 5h: Q5= 0  Công thức tổng quát k =i Qi = ∑ hk f i − k +1 k =1  Trong đó:  i: thời điểm tính toán  k ≤ m, với m là số thời đoạn mưa hiệu quả  i-k . Chương 5: Tính toán dòng chảy lũ thiết kế I. Khái niệm chung 1. Lũ và các đặc trưng về lũ a. Khái niệm  Dòng chảy lũ được hiểu là quá.  Hệ số dòng chảy trận lũ (ϕ): là tỷ số giữa lớp dòng chảy lũ của toàn trận lũ với lượng mưa tương ứng sinh ra trận lũ đó (H). Hệ số dòng chảy lũ phụ thuộc