Đang tải... (xem toàn văn)
Lưu vực tương tự: mượn thông số, đặc trưng thuỷ văn của lưu Trang 5 CHƯƠNG I Các nguyên lý thủy vănBản đồ đẳng trịmưa ở Việt NamCHƯƠNG I Các nguyên lý thủy vănPhương pháp nghiên cứu:Phư
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC BỘ MÔN THỦY VĂN & BĐKH Bài giảng: PHÂN TÍCH TÍNH TỐN THỦY VĂN Hà Nội 09/2021 08/09/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Kỹ Thuật TNN - Bộ mơn Thủy văn BĐKH PHÂN TÍCH TÍNH TỐN THỦY VĂN TS Vũ Thị Minh Huệ Minhhue_tvct@tlu.edu.vn - 0985359111 MỞ ĐẦU Ý nghĩa Nội dung môn học a Ý nghĩa • Ý nghĩa khoa học: - Nghiên cứu quy luật thủy văn làm sở cho môn học khác dự báo thủy văn, quy hoạch quản lý TNN,… - Có mối liên hệ chặt chẽ với mơn học khác: Tốn, Khí tượng, Thủy văn đại cương, thủy văn nước mặt, đo đạc … • Ý nghĩa thực tiễn: - Là cầu nối lý thuyết thực hành, đáp ứng nhu cầu thực tế tính tốn đặc trưng thủy văn phục vụ toán kỹ thuật khác - Từ nghiên cứu lý luận đưa phương pháp, cơng thức tính tốn đặc trưng thủy văn trường hợp khác Phân tích tính toán thủy văn 08/09/2020 MỞ ĐẦU Nội dung mơn học a Ngun lý thủy văn: Sơng ngịi, hình thành dịng chảy sơng ngịi, yếu tố khí tượng, đặc trưng biểu thị dịng chảy phương trình cân nước b Tính tốn đặc trưng khí tượng, thủy văn thiết kế: phương pháp tính tốn trường hợp khác c Tính tốn điều tiết dòng chảy phục vụ thiết kế hồ chứa: nguyên lý tính tốn điều tiết dịng chảy, ứng dụng tính tốn thiết kế hồ chứa lập quy trình vận hành hồ chứa CHƯƠNG I Các nguyên lý thủy văn I Vịng tuần tồn nước Phân tích tính tốn thủy văn 08/09/2020 CHƯƠNG I Các nguyên lý thủy văn II Đặc điểm tượng thủy văn phương pháp nghiên cứu • Đặc điểm: Các tượng thuỷ văn vừa mang tính tất định, vừa mang tính ngẫu nhiên Tất định: thay đổi có tính chu kỳ (mùa lũ, mùa kiệt)…; mối quan hệ vật lý nhân tố ảnh hưởng (X, Z) đến đặc trưng dòng chảy (Y)…; Ngẫu nhiên: phụ thuộc vào biến đổi ngẫu nhiên nhóm nhân tố khí hậu, khí tượng CHƯƠNG I Các nguyên lý thủy văn • Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp Phân tích nguyên nhân hình thành Là phương pháp xây dựng dựa tính tất định tượng thuỷ văn Phân tích nguyên: Phân tích nhân tố ảnh hưởng đến hình thành q trình dịng chảy Tổng hợp địa lý: Hiện tượng thuỷ văn mang tính địa đới, khu vực Có thể xây dựng đồ phân vùng, đồ đẳng trị đặc trưng… Lưu vực tương tự: mượn thông số, đặc trưng thuỷ văn lưu vực khác có nhiều tài liệu Phân tích tính tốn thủy văn 08/09/2020 CHƯƠNG I Các nguyên lý thủy văn Bản đồ đẳng trị mưa Việt Nam CHƯƠNG I Các nguyên lý thủy văn Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp Thống kê xác suất Hiện tượng thuỷ văn mang tính ngẫu nhiên, coi đại lượng thuỷ văn đặc trưng đại lượng ngẫu nhiên Từ áp dụng lý thuyết thống kê xác suất để xác định đặc trưng thuỷ văn thiết kế theo tần suất thiết kế quy định Phân tích tính tốn thủy văn 08/09/2020 CHƯƠNG I Các nguyên lý thủy văn III Hệ thống sơng ngịi lưu vực Hệ thống sơng ngịi • Sơng ngịi sản phẩm khí hậu, hình thành tác động bào mòn dòng chảy nước mưa tuyết tan • Sơng dải lãnh thổ có dòng nước chảy tương đối lớn tương đối ổn định • Một tập hợp sơng suối gồm sơng phụ lưu phân lưu lớn nhỏ có liên quan chặt chẽ với dịng chảy lưu vực tập trung nước gọi hệ thống sông CHƯƠNG I Các nguyên lý thủy văn Lưu vực • • • Phân tích tính tốn thủy văn Là phần mặt đất mà nước chảy sông (kể nước mặt nước ngầm) Nước lưu vực chảy theo hệ thống sông suối tập trung vào lịng Mặt cắt sơng mà nước lưu vực chảy qua gọi tuyến khống chế hay mặt cắt cửa lưu vực Các đặc trưng lưu vực: Diện tích lưu vực, Chiều dài sông, chiều dài lưu vực, chiều rộng lưu vực, độ dốc bình quân, chiều cao bình quân, mật độ sông suối… 08/09/2020 CHƯƠNG I Các nguyên lý thủy văn Đường phân (chia) nước lưu vực sơng • Là đường nối điểm cao xung quanh lưu vực ngăn cách với lưu vực khác bên cạnh, nước hai phía đường chảy lưu vực sơng khác • Để xác định cần dựa vào đồ địa hình • Có loại đường: nước mặt nước ngầm Thực tế thường khơng trùng Ứng dụng coi trùng Phân tích tính tốn thủy văn 08/09/2020 CHƯƠNG I Các nguyên lý thủy văn III Các nhân tố ảnh hưởng đến hình thành dịng chảy sơng ngịi Các nhân tố ảnh hưởng đến hình thành dịng chảy sơng ngịi Chế độ thuỷ văn vùng phụ thuộc chủ yếu khí hậu, sau địa hình, địa chất thổ nhưỡng lớp phủ thực vật Các nhân tố khí hậu ảnh hưởng trực tiếp đến dòng chảy mưa bốc Mưa nguyên nhân sinh dòng chảy, bốc làm Khí bốc lại phụ thuộc vào giảm lượng Mặt dòng chảy Nhưng mưa Dòng – độ, xạ, độ ẩm, áp nhiều yếu tố khí tượng khác tượng nhiệt đệm chảy Khí hậu suất khơng khí, gió, v.v CHƯƠNG I Các ngun lý thủy văn a Nhân tố mặt đệm Các đặc tính lưu vực sơng bao gồm đặc điểm địa hình, lớp phủ thực, điều kiện địa chất, thổ nhưỡng, độ dốc lưu vực, ao hồ đầm lầy v v ảnh hưởng trực tiếp đến hình thành dịng chảy sơng ngịi gọi chung yếu tố mặt đệm Nhân tố Hồ ao Thảm phủ Địa chất Địa hình Mạng lưới DC năm Ở vùng khô hạn Ko rõ Ko Ko Ko PPDC năm Lớn Lớn Lớn Vừa Vựa DC lũ Lớn Lớn Lớn Lớn Lớn DC kiệt Lớn Lớn Lớn Vừa Vừa BĐ Cv Lớn Lớn Lớn K đáng kể K đáng kể DC Bùn cát Vừa Lớn Lớn Lớn K đáng kể Phân tích tính tốn thủy văn 08/09/2020 CHƯƠNG I Các nguyên lý thủy văn b Nhân tố khí tượng – Khí hậu Các yếu tố khí hậu, khí tượng: mưa, bốc hơi, áp suất nước, gió… Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến dòng chảy mưa bốc Mưa bốc phụ thuộc vào yếu tố khí tượng khác: nhiệt độ, độ ẩm, gió… • • • CHƯƠNG I Các nguyên lý thủy văn • Mưa Là tượng nước thể lỏng thể rắn từ tầng khí rơi xuống mặt đất Có ngun nhân hình thành mưa Mưa đối lưu Mưa địa hình Mưa gió xốy Mưa front lạnh Mưa front nóng Mưa bão Phân tích tính toán thủy văn 08/09/2020 Mưa đối lưu Điểm sương 17 CHƯƠNG I Các nguyên lý thủy văn Mưa đối lưu: Về mùa hè mặt đất bị nung nóng làm cho lớp khơng khí ẩm sát mặt đất nóng bốc lên cao làm thành luồng khí đối lưu với lớp khơng khí cao gây tượng nhiệt Hơi nước ngưng tụ gây mưa đồng thời kèm theo tượng sấm sét Mưa đối lưu thường có cường độ mưa lớn phạm vi không rộng thời gian mưa khơng dài Phân tích tính tốn thủy văn 08/09/2020 II Tính tốn hồ chứa điều tiết năm phương pháp lập bảng Bảng 3: Tính tốn có kể đến tổn thất Tháng (1) WQ (2) Wq’ (3) WQ- Wq’ + - (4) (5) Vi Si (6) (7) V + VI + VII + Cột (3) Bảng = Cột (3) Bảng + cột (8) Bảng IV = Vh’ II Tính tốn hồ chứa điều tiết năm phương pháp lập bảng • Kiểm tra sai số hai lần tính tốn • Nếu đạt khơng cần tính lại • Nếu khơng đạt tính lại • Bảng 4giống bảng với: Cột (2) Bảng = Cột (6) Bảng • Bảng giống bảng với: Cột (3) bảng = Cột (3) Bảng + Cột (8) Bảng • Cứ làm sai số hai lần tính tốn Vh đạt u cầu Phân tích tính tốn thủy văn 103 08/09/2020 III Tính tốn điều tiết nhiều năm phương pháp thống kê xác suất • Đối với hồ chứa điều tiết nhiều năm, dung tích hiệu dụng Vh chia làm hai thành phần: • Thành phần dung tích năm Vn • Thành phần dung tích nhiều năm Vnn Vh = Vn + Vnn Tương ứng có: h = n + nn Sử dụng phương pháp thống kê xác suất xác định thành phần dung tích nhiều năm Vnn • Bài tốn Kritxki- Menken II: • Cho biết: • Luật phân bố xác suất dịng chảy đến hồ chứa (K~P) • Hệ số thành phần dung tích nhiều năm nn • Hệ số nước dùng a • Tìm tần suất đảm bảo cấp nước P Phân tích tính tốn thủy văn 104 08/09/2020 Biểu đồ Pletskốp • Trên sở giải hàng loạt toán K-MII cho trường hợp Cs = 2Cv, tác giả Pletskốp vẽ quan hệ có dạng: nn = f (a, Cv, P) • Biểu đồ xây dựng với tần suất riêng biệt tần suất thường dùng thiết kế (75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97%) • Khi biết trị số xác định trị số cịn lại Cấu tạo biểu đồ Pletskop nn P% Cv Phân tích tính toán thủy văn 105 08/09/2020 Ứng dụng biểu đồ Pletskop • Bài tốn 1: Biết a, Cv, P tìm nn nn P% [nn] [Cv] Cv Ghi chú: Trong TH không chọn biểu đồ có giá trị P cho tiến hành nội suy Ứng dụng biểu đồ Pletskop • Bài tốn 2: Biết nn, Cv, P tìm a nn P% [nn] [Cv] Phân tích tính toán thủy văn Cv 106 08/09/2020 Ứng dụng biểu đồ Pletskop • Bài tốn 3: Biết a, nn, Cv, tìm P Giả sử chưa biết nn Từ Cv a, tra tất biểu đồ có sẵn với tần suất khác để xác định nn Xây dựng quan hệ nn ~P Ứng với nn cho tra quan hệ xác định P Ứng dụng biểu đồ Pletskop trường hợp Cs 2Cv • Giả sử Cs=mCv • Thực phép đổi biến: Trong • Sau biến đổi có Cs = 2Cv’ Việc ứng dụng biểu đồ Pletskop tiến hành bình thường • Với Cv’ ,a’ biết tra nn’ Sau phải chuyển đổi nn theo cơng thức: Phân tích tính tốn thủy văn 107 08/09/2020 Xác định thành phần dung tích Vn hồ chứa điều tiết nhiều năm • Lựa chọn năm tính tốn: • Khơng thể năm thừa nước (K>a) vào năm nhiều nước mùa lũ lớn thường kèm theo mùa kiệt lớn, lượng nước thiếu mùa kiệt nhỏ Nếu tính Vn cho trường hợp khơng an tồn • Khơng thể năm thiếu nước (Ka Q,q (m3/s) Q~t q=const V+ V- t T=1năm Phân tích tính tốn thủy văn Vn=V- 108 08/09/2020 TH2: K1 Phân tích tính tốn thủy văn STOP 116 08/09/2020 Q trình tính tốn Tại thời đoạn tính toán Bước 1: Giả định giá trị q2gt cuối thời đoạn tính tốn, tính giá trị V2 theo phương trình (1) Bước 2: Tra quan hệ Z~V xác định Z2 Bước 3: Tính giá trị q2tt theo phương trình (2) kiểm tra điều kiện: Với e số dương tùy ý ấn định trước, sai số cho phép hai lần tính ◦ Nếu sai số thỏa mãn chuyển sang thời đoạn ◦ Nếu sai số không thỏa mãn quay lại bước Phân tích tính toán thủy văn 117