BQ GIAO THONG VAN TAL
TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI TRUNG UONG I
GIAO TRINH MON HOC
THUY LUC - THUY VAN
TRINH DO TRUNG CAP NGHE: XAY DUNG CAU DUONG
"an hành theo Quyết định số 1955/QĐ-CĐGTVTTWI-ĐT ngày 21/12/2017
của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng GTVT Trung ương Ì
Trang 3BQ GIAO THÔ! N TAL
TRUONG CAO DANG GIAO TH TAI TRUNG UONG I
GIAO TRINH
Môn học: Thủy lực - Thủy văn
NGHÈ: XÂY DỰNG CÂU ĐƯỜNG
'TRÌNH ĐỘ: TRUNG CAP
Trang 4LỜI MỞ ĐẦU
“Thủy lực ~ Thủy văn là môn học bắt buộc trong chương trình dạy đào tao dai ben, nhầm trang bi cho người học nghề một số kiến thức, Kỹ năng cơ bản vi thy
lực thủy văn công trình
Hiện nay các cơ sở dạy đào tạo đều đang sit dung tai liệu giảng dạy theo nội
dụng tự biên soạn, chưa được có giáo trình giáng dạy chuẩn ban hành thống nhất, vì vậy các giáo viên và sinh viên đang thiểu tà liệt để giáng dạy và tham kháo
Nhằm đáp ứng yêu cầu giảng dạy và học tập trong giai đoạn mới của
nhà trường, tập thé giáo viên khoa Công nình đã biên soạn giáo trình môn học Thủy lực - Thủy văn hệ Trung cấp, giáo trình này gồm những nội dung chính như sau:
Chương 1: Thủy tĩnh
Chương 2: Ding chảy đều trong kênh hở
Chương 3: Chay không đều-đập tràn
Chương 4: Đo đạc thủy văn sông ngôi
Chương Š: Xác định các đặc trưng thủy văn ứng với tằn suất thiết kế công
trình
"Trong quá trình biên soạn chúng tôi đã tham khảo các nguồn tài liệu sẵn ‘96 tong nước và với kinh nghiệm giảng đạy thực tổ Mặc dù đã có nhiều nỗ lực,
tuy nhiên không tránh khối thiếu sot
“Chúng tôi rất trân trọng và cám ơn những ý kiến đóng của đồng nghiệp vả
các nhà chuyên môn để giáo trình Thủy lực ~ Thủy văn đạt được sự hoàn thiện
Trang 5MỤC LỤC LỜI MỞ ĐÀU MYC LUC Mỡ đầu Chương 1: Thủy tĩnh
“Chương 2: Chảy đều trong kênh hỡ
“Chương 3: Chảy không đều-đập tràn
“Chương 4: Đo đạc thủy văn sông ngồi
Trang 6Mỡ đầu
1.Giới thiệu môn học : “Thuỷ lực là một môn khoa học nghiên cứu những quy luật cân bằng và chuyển động của chất lồng, các biện pháp áp dụng những quy luật đó vào thực tin Món học thuỷ lực cần thiết cho cán bộ kỹ thuật ngành giao thơng, thuỷ lợi, cấp thốt a-Ĩc để giải quyết các công trình cu, cống, đê, đập, thuỷ điện “Thuỷ văn là khoa học nghiên cứu về n-ớc, nghiên cứu n-óc trong tự nhiên, nguồn n-óc và đồng chảy Điều tra, đo đạc thủ thập và phân tích tà liệu nguồn a-Ó€ - đồng chảy để phục vụ công tác thiết kế xây dựng và quản lý khai thác công trình Giao thông, Xây dựng và Thuỷ điện, Thuỷ lợi, các công trình gìa cố bảo vệ bờ Và các công trình cải tạo cảnh quan môi tr-ðng Ph-ơng pháp nghiên cứu của môn học là kết hợp chặt chế giữa phân tích lý luận với phân tích tài liệu thí nghiệm thực do, để đạt đ-ợc kết quả cụ thể và giải 'quyết những vấn để thực tế rong kỹ thuật 1I Khái niệm và các tính chất cơ bản của chất lỏng :
1 Khái niệm :
`Vật chất tổn tại theo các dạng: thể ấn, thể lỏng, thể khí và thể bơi Khi nghiên cứu chất lỏng là chỉ vật chất ở thể lỏng, thể khí và thể hơi Chất lỏng có đạc điểm khác hẳn với thể rắn ở chỗ; chất lỏng biến đạng liên tục d-ổi tác dụng của ứng suất
tiếp và tốc độ biến dạng góc, “Chất lòng là loại vật liệu có ính đễ chảy, hình dạng của chất lỏng có thể bị thay đổi d-ới tác dụng một lực vô cùng nhỏ, chất lỏng chảy d-ới tác động của chính trọng -ơng bản thân nó, 2 Các tính chất cơ bản của chất lỏng > * Khối Ï ợng riêng : M P= heim) M: Tỷ số khối 'W : thể tích của khối 'Với n- óc cất d-ới nhiệt độ 4*C là p„ = 1000 kg/mẺ * Trong | gng riêng : r=pg= ME (Nim hoặc kg/m’)
§ gia tốc trọng tr- ðng (rơi tự do), g = 9,81 mựs” 'Với n- ức cất d- Gi nhiệt độ 4°C là y„ = 9810 (N/m”),
thuỷ ngân y = 134.10°(N/m))
Trang 7-~ Tĩnh nén đ-ợc đặc tr- ng bằng hệ số nén thể tích J1 đồ là sự thay đối t-ơng đối giữa thể tích chất lỏng trong một đơn vị của sự biến đổi áp suất 1 ow
B.=-Qiap - (1) trong đó : W - th tích ban đầu của chất lồng
.AW- độ thay đổi thể tích khi áp suất tăng lên một I-ơng là AP
‘Dai I-ợng nghịch đảo của hệ số nén thể tích, gọi là mô đun đàn hồi của chất lỏng E, E,.=UB, (Pa)
~ Tĩnh giãn nở của chất lỏng hạt đ-ợc đặc tr-ng bảng hệ số giãn nở do nhiệt độ , đồ là I-ơng tăng t-ơng đổi thể tích chất lông khi nhiệt độ tăng lên 1 độ
Be
‘AW- 0 thay đổi thể tích khi nhiệt độ tăng lên một I-ơng là At
* Tính nhớt : là tính chất của chất lông chống lại sự dịch chuyển, tất cả các loại chất lỏng thực đều có tính nhớt nhất định, đ-œc thể hiện d-ối dạng ma sắt trong khi có sự di chuyển t-ơng đổi giữa các phần từ chất lỏng Ngoài các chất lỏng dễ chảy (n-óc) còn có những loại chất lỏng rất nhớt, có sự chống lại sự di chuyển rất lớn (mỡ nặng, glixerin) Do vậy, tính nhớt đặc tr-ng cho độ chảy của chất lỏng hoặc tính di chuyển của các phần
“Trong chuyển động này xuất hiện ứng suất tiếp, đ-ọc ky hiệu bằng chit x
x= +82 (wim)
.u - hệ số nhớt động lực hay hệ số nhớt tuyệt đối (Pa.s hose N.s/m*)
= ~ Gadien vận tốc theo ph- ơng n
Lge gi ma sit trong chit lông là: du
F=tS= #S in
` điện tích tiếp xúc các lớp chất lỏng
** Sc căng mặt ngoài : - thể hiện khả năng chịu đ-ợc ứng suất kéo không lớn tác dụng trên mặt tự do phân chia chất lỏng với chất khí hoặc trên mại tiếp xúc giữa chất lông với chất rắn
E.=0S E,„ - năng l-ợng .S Hiện tích bề mặt phân cách bề mặt
Trang 8II, Khái niệm chất lỏng lý t ởng : “Chất lỏng lý t-ởng là chất lỏng giả định, có tính dịch chuyển tuyệt đối, tức là hồn tồn khơng nhớt cũng nh- khơng nén tuyệt đối, không giãn nở khi nhiệt độ thay đổi và tuyệt đối không có khả năng chống lại lực cất Do đó chất lỏng không nhớt là một mô hình của chất lỏng thực Các kết luận, nhận đ-ợc từ các tính chất la chất lỏng không nhớt, để dùng đ- c trong thực tế cần có thêm các hệ số điều
th
Trang 9'Chương 1: Thủy tĩnh
BALL
KHÁI NIỆM VÀ TÍNH CHẤT CỦA ÁP SUẤT THUỶ TĨNH
1 Khái niệm áp suất thuỷ tint “Trong chất lồng tĩnh, ứng suất tiếp tại điểm bất kỳ bằng không và trạng thái ứng suất đ-ợc xác định chỉ bằng tác động tổng hợp của ứng suất pháp, bằng nhau theo các trục t0ạ độ(G, ) Do đó, các ứng suất ơ,, đ,, ø và ơ là ứng suất nén, ì chất lỏng không chống lại đ- c lực kéo Đại I-ơng bằng mô đun ứng suất ơ, trong cơ học chất lông d-ge goi 1a ép suất thuỷ tĩnh tại một điểm và đ-ợc ký hiệu là
p (đơn vị N)
p=løl
II, Hài tính chất cư bản của áp suất :
1,Tính chất thứ nhất : áp suất thuỷ tĩnh tác dụng thẳng góc với điện tích chịu lực và h- ống vào điện tích ấy
2 Tinh chất thứ hai : trị số áp thuỷ tĩnh ở một điểm bất kỳ không phụ thuộc vào b- ng đạt của diện tích chịu lự ở điểm ấy
TI,Công hức (nh sô uỷ (nh: y= FB =~ Pe trong đồ Ty wayne ty - len xơ ứng suất da gta P, - ấp suất thuỷ tỉnh Bị penne rn ke Ten xơ ứng suất có dang : tức chỉ có thành phần nhá tuyết; Sụ =ơn= Đơn áp suổ là Nam: ương kỹ huậ p si th ông đo bằng ámmốphe(a) Tại = 9.81.10" Nm* Bài 2
Ph- ơng trình cơ bản thuỷ tĩnh
1 Ph ong trinh co bản thuỷ tĩnh học :
=const (1)
p=p.trh @)
Trang 10
Dy là hai ph-ơng trình cơ bản của thuỷ tĩnh học, nó biểu thị quy luật phân bối ấp suất thuỷ tinh trong chất lồng đứng cân bing
trong đồ :
s4 khoảng cách từ mật chuẩn (ox) đến điểm M và đến mặt thoáng P.p, áp suất thuỷ tĩnh tuyệt đối và áp suất trên mật thoáng T=pe 8 - gia tốc rơi tự do p - khối l-ợng riêng chất lỏng h=z, ~z chiều sâu của điểm M 1L Ý nghĩa của ph ơng trình cơ bản thuỷ tĩnh học : ˆ* Ÿ nghĩa hình học : at +
“Tổng số độ cao hình học z của điểm đang xét đối với mật chuẩn nằm ngang với độ cao áp suất Ế ti điểm đồ là một hằng số đối với bất kỳ điểm nào của chế lòng
hay cột n- c thuỷ tĩnh đối với bất kỳ điểm nào cũng là hằng số
“Trong đồ cot ức thuỷ nh là: H=z + Ÿ
* Pnghia nang! omg
“Tổng vị năng ợng đơn vịz và áp năng đơn vị ý đối với một điểm bất kỳ rong
chất lồng cân bằng là một hằng số “Thật vậy xét khối chất lồng bao quanh điểm A ở độ cao z,có trọng l-ơng G, sẽ có thế năng so với mặt chuẩn nằm ngang Gz Khi ống đo gin vio A, chit long
dâng ên độ cao h =V, nên khi ng chấ lồng chịu một áp năng Gìh, rõ răng khối chất lồng chịu thế năng bằng tổng vị năng và áp nang G.n +G.h
Trang 11
¿<0 khi p¿<P, c3 Ấp suất chân không : khỉ
suất chân khơng
Đan =-Ps TÍ.Cách đo áp suất
Ấp suất tại một điểm do bằng chiều cao cột chất lỏng (n- óc, thuỷ ngân, r-ơu ) kế từ điểm đang xét đến mặt thoáng Vậy có: : Pu - bằng I= Poy Vi Pananaae - ức lấy p, = 9.81.10" N.m™ ,gọi tắt là ámmốtphe kỹ thuật <P ((-ong d-omg 10m H,0), cho nén has < 10m, Trong kj thuat quy Bài 4 Định luật Patean
1 Dinh luật : "Độ biến thiên của áp suất thuỷ tĩnh trên mặt giới hạn (mật thống), một thể tích chất lơng cho tr-óc đ-ợc di truyền nguyên ven đến tất cả các điểm của thể tích chất lồng đó
Pa =(p, + Áp) +h, ip suất tại điểm A
‘Ap : dp suất tăng thêm, h,: chiều sâu của điểm A,
T1.Ung dung : “+ Khi mat do chét lng không đổi, chỉ phụ thuộc vào chiều sâu h của điểm dang xét Đại I-ợng đồ trong thuỷ lực gọi là áp suất do cột chất lồng có chiều cao là h và .đầy là một đơn vị diện tích tạo nên Khi chất lỏng có mặt thoáng tiếp xúc với khí trời, tức là P, bằng áp suất khí trời P, thì số hạng thứ 2 ( 1) đ- c gọi là áp suất d- +P,
+ Sự phân bố áp suất thuỷ tĩnh theo chiều đứng phụ thuộc tuyến tính vào chiều xâu của điểm đang xét và có thể biểu diễn bảng đồ thị d-ới dạng hình thang đối với áp suất toàn phần và hình tam giác đối với áp suất d- Cần l-u ý cotang của gúc nghiêng đ-ðng biếu thị sự biến đổi áp suất (AB) tỷ lệ thuận với mật độ chất lỏng
Trang 12yh B+ yh (áp suất toàn phần) (ấp suất d- ) BAIS XÁC BINH AP LUC THUY TINH TAC DUNG VAO THANH RAN PHANG 1 Trị số áp lực =
“Trị số áp lực thuỷ tĩnh lên thành phẳng bằng áp suất thuỷ nh tại trọng tâm C “của thành phẳng, nhân với điện tích của thành đó
@,+7h).0 p suit thuy tĩnh tại trong tam C lện tích thành phẳng suất tại mặt tự do của chất lông
ộ sâu của trọng tâm C tính từ mặt chất lỏng Néu P, =P, tức là mật n-óc thông với không khí tỉ P=yh 2.Điềm đạt của tâm áp lực : * Ph og php giải tích : =Y,+ lc YorYer 7S
‘Yo: Ye! khoting cich tinh theo chiéu nghieng citathanh tr diém D, điểm C đến mật chất lỏng 1, : mô men quán tính của diện tích thành phẳng đối với trục nằm "ngang đi qua trọng tâm C
* Ph omg phdp dé gidi : khỉ thành phẳng là hình chữ nhật hoặc hình vuông có cạnh nằm ngang thì :
ante
3 SNNg ‘34
H: khoảng cách từ đáy lên mật n-ớc
Trang 13thọ khoảng cách từ trọng tâm biểu đổ lên mặt n- óc
BÀI 6
ĐỊNH LUẬT ACSIMET, VÀ ỔN ĐỊNH TÀU THUYỀN
1 Định luật Acsimer :
‘Mot vật rắn ngập hoàn toàn rong chất lỏng chịu téc dụng của một áplực h- ng lên tin, c tị số bảng trọng Ì ơng khối cất King bi vt rn cho ci Pong cia ấp lực aesimet đi qua trọng tâm D của khối chất lông bị vật rần choán chỗ, điểm D 4-ge goi Ia tâm đầy, Định luật này đúng cho mọi vật nổi 2 Trang thái cân bằng để ấn định tàu thuyền :
-+ Cân bằng ổn định khi C thấp hơn D +Cin bằng không ổn định khi C cao hon D
Trang 14'Chương 2: Chay đều trong kênh hớ
Bail
DINH NGHIA - TINH CHAT - DIEU KIEN KENH HO
1.Định nghĩa :
Dồng chảy đều không áp trong kênh là dòng chảy mà các tính chất của nó nh- độ sau dong chảy, diện tích, hình dang mặt cắt -đt, l-u tốc Tất cả các yếu tố này Không thay đổi dọc theo đồng chiy 2 Tĩnh chất
+ Trong chuyển động đều tại tất cả các mặt cắt -đt, vận tốc trung bình V của đồng chảy đều giống nhau nên tỷ năng đồng chảy V°/2.g cũng giống nhau Do đó,
.đ-ðng năng là đ- ðng song song với mặt thoáng, tức là độ đốc thuỷ lực J sẽ bằng độ cđốc mật thoáng J Vậy d-ới chuyển động đều không áp của chất lỏng là : J=),
+ Trong chuyển động đều chỉ cần dùng một ký hiệu, th- ng đùng ký hiệu độ ốc đáy l chỉ cả độ đốc mặt thoáng và độ đốc thuỷ lực
-3 Didu ign kink hd
+ L-uwl-ang Q không đổi dọc theo đòng chảy và thời gian, Q= const + Mat cit ngang không đổi về hình dạng và điện tích, W = const + Dd sâu không đổi dọc theo chiều dài, h = const
-+ Độ đốc đầy không đối dọc theo chiều dài, ¡ = const -+ Độ nhám không đổi dọc theo chiều dài, n = const
'Th-ờng gặp chuyển động đều trong các lòng dẫn nhân tạo, trong các đoạn sông thiên nhiên có đủ điều kiện nói trên
BÀI 2
PH- ONG TRÌNH CƠ BẢN CỦA KÊNH HỞ CHẢY ĐỀU
-+ Trong tính tốn thuỷ lực chuyển động đều khơng áp của chất lông, th ng sử dụng cơng thức Si để tính tốn =
vxcý
Hoặc V =W vĩ
vân tốc trung bình của đồng chấy
ống: -+ Nếu đồng khái niệm đặc tr ng l-u I-ơng nh- đối với chuyển động có ấp trong
Trang 15Q=K ví
BÀI 3
KHÁI NIỆM KÊNH MẬT CÁT CÓ LỢI NHẤT
+ Mặt cất có lợi nhất về thuỷ lực là mặt cắt qua đó với trị số mặt cắt -đt, độ nhám vàđộdức đấy dã nh, ó bể (hoá đợc meg nn
ÝR i=w.l/nRÐ, Ri “Trong đó :Cính theo công thức Pavotopski
Voi w,mả đã định có F-u ng lớn nhất khi bán kính thuỷ lực R là lớn nhất hoặc khi chủ vi -đt z là nhỏ nhất (vì R = w//)
+ Do vậy mặt cắt có lợi nhất là mặt cát mà chủ ví -ớt z nhỏ nhất đó chính là mặt cất nữa vòng tròn
"Đối với mật cất hình thang là dạng th- ðng đùng, ta xác định tỷ số giữa chiếu rộng, đầy và chiếu sâu, khi mặt cắt hình thang có lợi nhất về thuỷ lực Diện tích mật cắt -ớt: W=(b+mh)h Chủ vi x=b+2h./đ£m2) trong đồ : b- chiều rộng đầy kênh h- chiều sâu mực n-Óc trong kênh , số mái đốc, m= C.tg0, + Bán kính thuỷ lực của mặt cất hình thang có lợi nhất về thuỷ lực sẽ là : R„ =h/2 -Với mật cắt chữ nhật (m = 0) thì bể rộng bằng hai lần độ sâu, tức là : b=2h, BÀI 4
PH- ƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TOÁN CƠ BAN
Việc tính tốn dịng chảy đều khơng áp trong lịng dẫn hở là dựa vào ph-ơng trình cơ bản;
Q=w€ vá
"Đối với mặt cất kênh là hình thang, ph- ơng trình trên biểu thi mối quan hệ giữa Lu Fang Q và các yếu tổ sau đây - bề rộng đáy b, chiều sàu h, độ đốc mái kenh m, độ đốc đầy kênh , độ nhám lòng dẫn n hay Q =f(bihumnd)
Trang 16“Tính các trị số w,R,C “hay vào tính Q =w,€, VR i + Xác định ¡, cho tr- ức Q.b,h,m„n “Tính các trị số w,R,C “Thay vào công thức : T “QC R + Xác định h, cho tr- óc Q.b,m,n¡
'Khi phải rút h từ công thức là một việc làm rất phức tạp, nên ta giải bài toán này bằng ph- ơng pháp tính thử dần Ph- ơng pháp tính là tự định một trị số h, rồi ính ra trị số w.C.R t-ơng ứng, sau đó tính ra trị số K t-ơng ứng theo công thức ;
K,=Q/Ýï
“Trị số h làm cho trị số K t-ơng ứng bằng trị số K, là trị số cần phải tìm
Trang 17Chương 3: Chảy không đều-đập tràn
BAIL Các tham số cơ bản
“Chuyển động ổn định không đều là chuyển động mà vận tốc tạ các điểm t-ơng ứng của hai mật cất cạnh nhau không bằng nhau Trong thực tế th-ờng gặp chuyển
lee Hine HRs Se aaah tte Rg Sl vty sty yng, opt bậc
thẳng đứng do kênh thay Vi đồng củy khong dấu quai rọng nhất là cín bi quy hội day đổi của
chiều sâu đọc theo dòng chảy h=h(s)
"Từ đó suy ra sự thay đổi của chiều sâu h dọc theo dòng chảy và của các yếu tổ thuỷ lực khác nh- diện tích mặt cất -đt, vận tốc “Trong tr-ờng hợp tổng quát các đại I-gng nối trên thay đổi dọc theo dòng chảy, tứclà: ovies* VI là chuyển động ổn định nên Zh/êS# 0; êJ/êS z0 ZQ/2S= “Từ đó trong chuyển động kkhông đều các độ dốc thuỷ lực, đ-ờng mat n-Ge va đáy lòng dẫn khong bằng nhau ddh,/ds= - đE/ds
Trong đồ:H=Z+h ; h: chiều sâu mực n- ớc trong lòng dẫn Z: toạ độ của đáy lòng dẫn
1=- dd
BÀI 2
ĐẬP TRÀN - PHÂN LOẠI ĐẬP TRÀN
1 Khái niệm
"Đập tràn là một công trình kiến trúc đ- ợc xây dựng để ngăn một đồng không áp âm cho đồng dé chay tràn qua đỉnh của nó b: chiều rộng đập tràn
chiều rộng của sông suuối 8 Chiếu dày định đập
P,¿ chiều cao đập so với đầy th- ng Ì-u P` chiếu cao đập so với đầy hạ lu H: cộtn-ức trần hh,: chiều sâu hạ eu
2 Phản loại :
* Theo chiếu dày đỉnh đập :
Trang 18+ Dap tràn thành mồng (6 <0,65H)
+ Dap trần có mặt cất thực dụng : 0,65H <8 < 2+3)H + Dap tràn đỉnh rộng : (233)H < ö < (8+10)H
* Theo hình dạng của tràn -+ Cửa tràn chữ nhật + Cia tn hin thang + Gina tin tam gic + Gia tin cong
* Theo hình dạng tuyển đập trên mặt bằng : đập thẳng đặp cong hình cung, đập kiểu giếng có đ-ðng tần n- óc là một hình cong kín
* Theo hổng của đập trần so với h ống đồng chính : + Dap dat thẳng góc với dòng chảy + Dap dt xiên + Dap trần bên, * Theo chế độ chảy : + Chiy không ngập + Chây ngập Bài 3 DAP TRAN DINH RONG LDinh nghĩa :
Khi chigu day đỉnh đập trong khoảng (2+3)H <6 <(8+10)H thi d-oe goi Ia dp tràn đình rộng Dang công trình này có nhiều khác biệt với đập tràn thành mỗng và «ap trần có mặt cất thực dụng về hình dạng dòng chảy sẽ biến đổi theo chiều dày ö thay đổi, về tiêu chuẩn ngập và cả về ph-ơng pháp tính toán
Dap trần đỉnh rộng là một ng-ðng chắn ngang dòng chảy, để dòng chảy tràn trên ng- dng ‘Vi ym fu nh ing ten ken hoe cing & Ken Ki cia ing ko en
khỏi mặt n-6e
IỊ.Các dang đ ờng mật n óc : 1.N ác nhảy hoàn chỉnh
xây ra ở các lòng dẫn có mạt cất không đổi, độ đốc không đối, đáy phẳng, độ nhám thông th- ờng có tỷ số : h/h, >= 2
2.N óc nhảy dâng
đây cũng là một hình thức n-óc nhảy hoàn chỉnh, xảy ra khi có một ch- ng ngại đặt ngang đáy, làm dâng cao mực n- c sau n- c nhiy tạo nên khu n-ức xoáy có mặt lớn hơn so với n-ức nhảy hoàn chỉnh, đồng thời tạo nên khu n-óc xoáy nhỏ ở
Trang 19Xây ra khi đồng chảy xiết từ một bạc thêm ở chân đạp thoát ra để nổi tiếp với dong êm, sự mờ rộng đột ngột của đồng chảy có đặc điểm là khu n- óc xoáy hnh thành ở khu luồng chính làm cho vận tốc ở mật tự do lớn
.4-N óc nhảy sóng xây ra khi độ chênh mực n-ớc của dòng chảy êm và chảy xiết t-ơng đổi nhỏ : h;/h,< 2 Dòng n- c chảy trong phạm vi n- c nhảy sóng khơng có khu n-c xốy, mặt tự do nhấp nh có dạng sóng tắt dán S.N ức nhảy ngập ntếu độ sâu tr-óc n-ức nhảy ngập h bị ngập, thì gọi là n- ớc nhảy ngập, còn nếu không bị ngập thì n- c nhảy gọi là n- đc nhảy tự đo
TIL-Tính | wi ong qua đập trần đỉnh rộng : 1.Chảy không ngập Viet ph-ong trinh Becnuly cho 2 mặt cất mặt cất (0-0) ở th ợng Ì-u đập, và mặt cất (2-2) trên đỉnh đập Nơi dòng chảy có tính chất thay đổi dần có độ sảu là h và Ì-u tốc tại đó là V, lấy mặt cất đi qua đình đập làm mật so sánh : H+g.Vj}2g=h +ú.V/2g + XE V)/2g= H, —=V=(/Ýa+#E)./2g(Hạ _h) Gọi @=(/Ý4+ŠŠ) là hệ số Lu tốc, =V=e.(2g(Ho_h) =Q=V.w=@w./2g(1,_h) trong đó : w là diện tíh mật cắt (2-2) "Nếu cửa tràn chữ nhật thì w= bh Q=obh /2£(H,_—h)— Q~lebiH,/2e-B/Hg) LH ĐặtK=lVH, =Q=øK((—K))b(ý2g).H Goim= gk (QE) làhệ số Lụ ợng =0=mb.(j2g).H29 "Đây là dạng công thức chung của trần 2.Chảy ng
Trang 20=> Q=9,-b.th,- 23) /2e(H, Goi V là I-u te trên đỉnh đập ứng với độ sâu h=h,+ 25 `, là I-u tốc dòng chảy hạ Ì-u ứng với độ sâu h,
‘DO cao phe h6i Z, xác định bằng cách viết ph-ơng trình Becnuly cho mật cất (2-2) va mat cắt hạ Ì-u (d-d) hea với h, =(V - V2 n= aViRg-aVig-V-VFRg sh+z,+0,Vi2g+h, gu cosa, ~>z;=W,(V-Vj/g Khi tính toán có th coi z; x0 và lấ h =h„ =Q=o,bh, v2g(H, _h„) BÀI4
“Thuỷ lực qua cầu nhỏ và cống,
"Nhiều cống lộ thiên hoặc cống ngầm chảy không áp có mực n- óc th-ợng hạ l-u thấp bơn đỉnh cống và cửa cống kéo lên khỏi mặt n-ớc
+ Với cống ngắn L =< (8z10)H thì có thể coi nh- một đập tràn đỉnh rộng, không
‘fin xét én inh h- ng của chiều đài, độ nhám và độ đốc thân cống
+ Với cống dài L > (&+10)H thì sự ảnh h- ởng của sức cần trên thân cống, đồng chảy trên thân cống thực chất là một dòng không đều trên một đoạn kênh Lúc này không đơn thuần độ sâu th- ợng hạ l-u quyết định hình thức chảy, mà còn do chiều
đài, độ dốc và độ nhám của cống quyết định Từ đó phải coi cống nh- một đập tràn nổi tiếp với một đoạn kênh hở để xét
.Ví dụ : cống d-ới đẻ, d-ổi đ-ờng L=l+h+h 1: chiều đài đ-ờng n-6e dang có độ sâu là hụ 1, :chiều đài đoạn cửa vào
Ý :chiều dài đoạn cửa ra
Trang 21Bail
KHAI NIEM VE THONG KE XAC SUUAT
1.Khái niệm : 1 Tổng thể và mẫu :
“Các đặc trrng thuỷ văn quan trắc th-ừng đ-ợc hữu hạn về định I-œng và thời gian, do vậy nó đ-ợc coi là một mẫu để phân tích, đánh giá, đại diện cho tổng thể của chính mẫu đó, Chẳng hạn số l-ơng số đỉnh lũ hàng năm, đỉnh m-a hàng năm
trong thời gian hữu hạn N năm (50, 70 hoặc 100 năm) đ-gc gọi là mẫu l-u omg đình lũ của sông nghiên cứu, hoặc Ï-ợng m-a lớn nhất hàng năm của vùng nghiên cứu
‘Con tổng thể bao gồm các đỉnh lũ xuất hiện từ khi đòng sông hình thành cho tới nay, tức là vô hạn về thời gian Tuy nhiên các thông số của tổng thể có thể đ-œc đánh giá thông qua các thông số của một mẫu Mỗi hiện (-ơng thuỷ văn đ-ợc đặc tr-ng bởi một đại I-ợng cụ thể, đại ơng này
thay đổi theo thời gian và không gian
2.Các thông số : thể hiện tính tập trung Giá trị kỳ vọng : p= hefixydx Giá trị này có thể đ- c đánh giá thông qua các thông số của mẫu nh- = * Trung bình cộng : x=Evn=E1,x/n “Trung binh aan : = Oe) “Trung bình bình ph-omg : X= Und ‘Hilu hét cée tr-ng hợp trung bình cộng là biểu hiện tốt nhất của kỳ vọng, tức là : Ji =x b.Số giữa (M,)
LA đại I-ơng quan sát thứ i trong tập hợp sao cho tổng số các quan sắt trên và d-ới quan sát thứ ¡ phải bằng nhau khi các quan sát đ- ợc sắp xếp theo thứ tự từ nhỏ tới lớn hoặc ng-œ© e.Mốt (M,) hả
Là giá trị của đại |-ong ngẫu nhiên có tấn xuất lớn nhất trong phân phối, quan trắc.Hình về d-ới đây chỉ ra vị trí của các đặc tr-ng tập trung của một số phân phối không đối xứng và một vài dạng khác nhau của đ- ðng cong phân phối .g.Độ lệch trung bình : là trung bình của độ lệch tuyệt đối của tất cả các quan sát so .3 Các đặc tr ng phân tán
với giá trị trung bình của nó
Mp=Elx;xỈ/n
Trang 22MD=Yf,|x; x|/n
b.Độ lệch tiêu chuẩn : là trung bình bình ph- ơng của tất cả các sai lệch (x-x) hoặc là cân bậc hai của tổng bình ph- ơng các sai lệch (x;x) “Doi với tổng thể : oan *Đổi với một mắu : ø,= E6 -x//ml “*ứng với có quan sát thì oS
Ph ong sai (M,) : 18 Binh ph- ng của độ lệch chuẩn ơ, đổi với tổng thể, A 0,” đổi với mẫu, Pham vi thay đổi : thể hiện sự sai khác giữa trị số lớn nhất và bể nhất của một
mẫu R=gfw2}` ¡ với05<k<
“Hệ số biến sai là tỷ số của độ lệch tiêu chuẩn và gi trị trung bình, C.=g(Ju =ơix
FG sb lech (C,) thể hiện trị số có xắc suuất max hay tấn suuất max ở về phía trấi hoặc phải tị số trung bình, ức là đuôi đ-ờng cong phân phối kéo dài về phía trấi hoặc phải tị số trung bình C.=Myo,' = m’/o" Trong dé: My=Z0- p/n Đối với mẫu :m, = Ð(x - x)Ÿn
TLD amg cong tin suất
1D dng cong đảm bảo thực nghiệm =
“Trình tự tính toán của mẫu có dung I-ơng n, chẳng hạn mẫu 1-u I-ợng đỉnh lũ Q theo bảng sau ; TT | L-ulong Quy Pa (%) 1 bee Theo một trong các Ong thúc thực nghiệm 2
*Đ-a Q, và P, t-ơng ứng lên toa độ I-ới xác suất, sau đó kẻ d- Omg trơn trung hoà các điểm sẽ d-œc đ-ðng cong đảm bảo thực nghiệm
Trang 23+ Tinh cfc thong số của mẫu : giá trị trung bình, hệ số biến sai, hệ số thiên lệch, chẳng hạn Q,C„C, của mẫu I-u I-ong
+ Dùng các quy luật và các công thức khác nhau tính giá tị bảo đảm lý thuyết theo PZ: tự lựa chọn + Ð-a các giá trị bảo đảm lý thuyết theo P% t-ơng ứng lên toạ độ -đi xắc suất đã thể hiện d-amg thực nghiệm + Nhan xét lựa chọn quy luật thích hợp và xác định giá trị bảo đảm lý thuyết
theo yêu cfu, ching han Q,, H, thiét kế với P£ thiết kế do điều kiện kinh tế, kỹ thuật quyết định
Bài 2
XÁC ĐỊNH Q,%,H,% KHI ĐỦ TÀI LIỆU QUAN TRẮC "Nếu l-u l-ợng Q, trong N > n năm đủ tin cậy, các tham số của đ-ờng luỹ tích tấn suuất Q„ và C cũng nh- I-u l-ợng tính Q có thể đ-ợc chính xác thêm thông qua việc đ-a mẫu ngắn hạn n năm về mẫu dài hạn N năm Để tính toán chỉnh
ý sẽ cổ hai khả năng xây ra ;
*Tr ong hop I: leu I-ơng cực trị Q theo tài liệu lịch sử nằm ngoài mẫu quan tric liên tục n năm
Qe= UN [Qa + (N-1nEQ]
Cg = MAND) QYQe 1? + (N- Din ZQ/Qx- 1771
Tr Omg hop 2 : l-u l-ợng cực trị Qy theo tài liệu lịch sử là Q„ có trong mẫu quan trấ liên tục N năm QW = 1/NQx + (N-TJ/(n-1).SQ)} €« = VND QUOQ- DF + (N- Dn-1)S(Q/Q, = ĐÈ] “Tấn suuất của I-u -ợng cực trị Q„ tính theo công thức : Py = [(1- 0,3)(N+ 0,4)}.100 (%) Hoặc P„ = [I/(N+ 1)}.100 (%)
“Thực chất ph- ơng pháp này là coi l-u l-ơng không đo đ- ợc trong thời âm có trị bằng Ì-u Ì- ợng trung bình trong thời gian
(N-n)
‘ay chudi quan trắc thuỷ văn d-ge coi 18 dis dé tinh I-u I-ợng lớn nhất nếu thời gian liên tục từ 15 30 năm và phải có tơng ứng C, = 0.30 — 1,00; ding thời AQ,
sa, < 20%.Q,„ „„ các điểm có Q của đ-ờng thực nghiệm trùng với đ-òng tần
suất lý luận Bài 3
Trang 24“Để dựng gắn đúng đ-ờng cong lu l-ợng và tốc độ có thể dùng ph-ơng pháp
hình thái thuỷ văn, bao gốm đánh giá độ nhám lòng sông bãi sông và tính l-u }-ơng, tốc độ theo ph- ơng trình dòng chảy đều hoặc gần nh- đều
=@,CiVh, + Xa,CócVh,,
VàO=Kvi
‘ie de tng the) vin gun tre ìng đ:œc hôn bạn v đụh L ‘ng va thei gian, đ-ợc coi là một mẫu dé phân tích, đánh gid, dai diện cho tổng của chính mẫu đó
Mẫu cần phải đồng nhất, điều này thật không dễ đàng đối với số iệu thuỷ văn “Tức là phải độc lập và ngẫu nhiên, phải có tính chất đại biểu, bao gồm cả giá trị ‘max, min va trung bình Bài toán cơ bản của việc tinh I-u I-omg v-gt IQ, hode myc n-6e v-ot I Hy 5 để thiết kế công tình trên đ-ờng là; -+ Đo đạc chỉnh lý tập hợp số liệu (Q,H thành mẫu, tính tham số thống kê của
mẫu th-òng là giá trị trung bình, hệ số biến sai C, hệ số ch C„ + Lựa chọn hàm phân phối để xây dựng và vẽ đ-ỡng tần suuất sao cho thoả mãn điểm thực nghiệm do mẫu tạo ra
+ Tinh giá trị H, „ hoặc Q, „ theo thiết kế khi đã lựa chọn hàm phân phối, đồng
thời đánh giá sai sO tung độ của đ-òng tần suất (AH, „ AQ, ) Ð- ng tần suất lý thuyết (giả thiết) phải đ- c vẽ trên cùng một giấy tần suất
mas Xiic định Q,„ theo công thức n_ớc chảy hồn tồn
“Cơng thức này sử dựng cho l-u vực có diện tích F < 100 km, Giả thiết lũ lên và "xuống theo hình dạng hình tam giác thì công thức có dạng:
Quer = Ave Hee F3,
Trong đó : P% là tấn suuuất của Ì-u I-gng đỉnh lũ, đây chính là tần suất của l-u I-gng m-a ngày thiết kế đã d- ợc tính và lập sắn thành bảng Hạ, (mm) : là -ợng m-a ngày ứng với tấn suất thiết kế P%, đ-œc tra bằng dựa
vào tạm đo m-a lân cận và tấn suất thiết kế đã cho (phụ lục 4-10)/ .6(0) hệ số dòng chảy lũ tra bảng (phụ lục 4-1)
F (km) : điện tích I-u vực từ bản đồ địa hình của nhà n- đc theo tỷ lệ 1/50/0001 —_ 1/25.000 dựa vào hệ thống sông suối và các đ-ờng đồng mức đi qua đỉnh núi.đỉnh đèo, lòng sông suối(tra phụ lục#-2)
re (/s.kmÈ) mô đơn đỉnh lũ ứng với tấn suất thiết kế (tra phụ lục 4-4) °, : hệ số điều tiế do có ao hồ đám lấy trên lu vực (tra phụ
lục 4-8)
Bais
Trang 25XÁC ĐỊNH Q,„ THEO CƠNG THỨC SƠKƠLƠPSKY
Cơng thức này sử dụng cho l-u vực lớn có diện tích F = 100- 3000 km, ‘Sokolopsky giả thiết lũ lên và xuống theo hai nhánh parabol bậc m và bậc n gặp nhau tại đỉnh lũ thì có công thức dạng :
Q2 =(0278.a(H; - H)EE, | + Q,, “Trong đó :
4œ: hệ số đồng chây lũ tra ở bảng quy trình ngành Hy (mm) : Lợng m- a thời đoạn thiết kế tra bảng quy trình thuỷ lợi ngành thuỷ lợi
Ham :ếp óc tấn tất bạn dán bảng quy tình ngành thuỷ
{ne hn dang I bing quy tình ngành tu kế F (em) dign tích l-u vực
Trang 26Chương 4: Đo đạc thấy vẫn sông ngồi Bail
MẠNG L- 61 CAC TRAM DO DAC THUY VAN
1.Mang + Trạm cấp I :đo các yếu tố mực n-6e, I-u I-omg 40 man, Ì-u Ì-ơng bùn cát | 6i chung + Tram cap I chủ yếu đo mực n- c, có thể đo một số yếu tố khác
+ Tram edp IL: chi do mực n- đc 2 Mạng đi các trạm đo riêng :
“Theo mục dich , yêu cấu nghiên cứu có thể phân ra : trạm thực nghiệm, trạm chuyên dùng và trạm đo cơ bản,
Bài 2
ĐO CAO MỰC N- ỚC
1.Mục đích, yêu cấu đo cao mực n Ge: 1.Mựcn đc là gì
Mực n- óc là cao độ n- óc đ-ợc gắn với mốc cao độ quốc gia hay giả + Mực n-đc lịch si(max, min) + Mực n- óc chủ kỳ
-+ Mực n- đc bình quân(trong Ì ngày, Ì tháng, 1 nim) + Mực n- ức thông thuyền + Mực n-ức trung bình nhiều năm
+ Mue n-6e thi cng
2.Mue dich, yeu edu do cao mực n óc
~ _ Xác định cao độ mật đ-ờng, đầy dầm cấu, cao độ công trình phụ trợ, ~_ Xác định cao độ xối chung, xối cục bộ
~_ Xác định đ-ợc chiều cao sóng leo lịch sử hoặc chu kỳ II.Dụng cu và ph ơng pháp do :
1.Đo mực n de bằng máy tự ghỉ (tế động)
~ Khi dùng máy tự ghỉ th số mực n-ức sẽ đ-ợc đọc trên bảng giấy ghỉtheo tỷ lệ của tỉng loại máy
~_ Ph-ơng pháp này có =u điểm là biết đ-ợc mực n-óc ứng với mọi thời điểm trọng ngày 2.Bo mye n óc bằng thuỷ chí hoặc th đc (thả công) =
~_ Đống cọc hoặc xây bậc chắc chấn theo dọc mái sông, tuỳ theo địa hình, địa chất và mức độ đao động của n- óc mà cần nhiều hay t cọc
~ Khi dùng thuỷ chí đo n- óc thì thuỷ chí đ- ợc gắn chật với cọc
Trang 27V : cao trình đầu cọc hoặc chân thuỷ chí,
sâu từ mặt n- đc sông tới đầu cọc hoặc chân thuỷ chí
3.Ph omg php do :
theo quy phạm đo đạc thuỷ văn nh- sau :
Khi do 2 lần mỗi ngày(24h) thì đo tại thời điểm : 7h,19h
“Khi đo 4 lần mỗi ngày(24h) thì đo tại thời điểm : 1, 7, 13, 19h 'Khi đo 8 lần mỗi ngày(24h) thì đo tại thời điểm : 4.7,10.13,16,19.22h Khi do 12 lin mỗi ngày (24h) thì đo vào các giờ lẻ: 13.5.7, 23h
"Để đo đ- c đỉnh lũ cần đo 24 lần trong ngày vào tất cả các giờ
Bài 3
ĐO L~ U TỐC ĐỒNG CHẢY
1.Mục đích, yêu cầu :
+ L~u tốc trùng bình của toàn dòng chảy tại 1 mặt cất là tỷ số Ì-u l-ợng với diện tich mat cit - 6
Q
v= = (as; cm/s) w
+ Thực tế đồng chảy có sự phân bổ của các véc tơ vận tốc diém U không đều trên mật cất -đt bằng dòng chảy t-ởng t-ợng có các vec tơ vận tốc song song và bằng "nhau rên mặt cắt -ớt, đồ chính là v sao cho I-u ]-ơng chuyển qua mật cắt của dòng chảy đó đều bằng nhau
-+ Khi nghiên cứu và trong tính toán rất hay dùng I-u tốc trung bình v, vì vậy đây là khái niệm rất quan trọng để thiết kế các công trình nhân tạo v-gf sông và rên sông : cầu, cống, cảng, bến, bến phà
TL.Do 1 u tốc bằng mát
-+ Khi đo cần dụng cụ : máy Ì-u tốc, đồng hồ bẩm giây và các ph-ơng tiện hỗ trợ nh- thuyền, xuống máy, tời, ải trọng + Chia mặt cắt ngang sông ra nhiều diện tích bộ phận bởi những đ-ờng thuỷ trực, Do Ì-0 tốc đ-ợc tiến hành cùng với đo sâu và thực hiện đo lần l-t từng điểm trên từng thuỷ trực + Với sông ở vùng không ảnh h- ông thuỷ triều, chỉ cần dùng một máy đo lần I-gt tù bờ này sang bờ bên kia Con ving sơng bị ảnh h- ởng thuỷ triu, do Ì-u tốc thay đổi nhanh theo thời gian nên cần phải đùng nhiều máy do I-u t6e đồng thời trên nhiều thuỷ trực của mật cất + Theo quy phạm đo đạc thuỷ văn, số điểm đo Ì-u tốc trên từng thuỷ trực đ-ợc quy định ~_ Khi độ sâu thuỷ trực h > 3 m , do 5 điểm do tai vj trf mat n-6e : 0.2h; 0,6h; nh- sau ;
08h và đáy sông —
Trang 28~_ Khi độ sâu thuỷ trực h= 2 - 3 m , đo 3 điểm đo tại vị tí mặt n- 6c : 02h; 0,6h; 08h ~_ Khi độ sâu thuỷ trực h= 2m, đo 2 điểm đo tại vị trí mật n- óc : 02h; 8h ~_ Khi độ sâu thuỷ trực h < Ì m., đo Ì điểm đo ti vị trí mật n-óc : (,6h
IIL, Dol wh ống đồng chảy : + Khi xây dựng các công trình trên sông, v-t sông nh- : cầu, cống, cảng cần phải nghiên cứu dòng sông nắn đồng, gia cổ bờ rất cần đến bình đồ Ì-u h- đng + Cố nhiều ph- ơng pháp đo I-u h-ớng, ở đây ta sử dụng ph-ơng pháp thả phao ‘86 I-ợng phao cần thả tuỳ thuộc vào bể rộng mặt n-ớc sông và tính chất của công trình Ey Pas shasta ican "Khoảng cách từ vị tĩ phao đến mặt cắt AB: 1,=Lsin Khoảng cách từ máy đến vị trí đặt phao : ˆ Ig8+iSING@
h: Khoảng cách từ mặt n- óc đến chiều cao ống kính máy kinh vi
: góc đứng trong máy kinh vĩ khi nhìn phao óc bằng trong máy kỉnh vĩ khi nhn phao
Bài 4
XAC DINH L- U L- ONG DONG CHAY
1.Mục đích, yêu cầu : 1 Muc dich : khi do I-u tốc của toàn đồng chảy là xác định I-u I-ợng đồng chảy trên diện tích mặt cắt đó
2.¥éu cầu : muốn xác định đ-g Ì-u tốc cắn bố trí mặt cất ngang sông và đo đạc, tìm phân bố Ì-u tốc theo đ-ờng thuỷ trực ‘D- dng truỷ trực là một đ-ờng thẳng đứng thuộc mặt cất ngang sông, vuông góc
với đ-ờng mặt n- c mà trên đó tiến hành đo sâu và đo Ì-u tốc
ILXéc định! u1 ợng dòng chảy (bằng mật cắt ngang đồng chảy)
Trang 29~ _ Đo vẽ mặt cắt ngang tính toán lên giấy kẻ ly theo tỷ lệ nhất định
~_ Căn cứ vào trị số l-u tốc của từng d-ờng thuỷ trực tính đ-ợc v và vẽ đ-ờng cong quan hệ v = f(B)
~ _ Tính q, = v,h, của từng đ-ờng thuỷ trực sẽ lập d-ge quan hệ đ-ờng cong q = 1®)
~ Tinh dig tích tạo bởi đ- ờng cong q và mặt n- đc B bằng máy đo diện tích hoặc dùng ph-ơng pháp đếm ð vuông sẽ nhận đ-c lu ]-ơng thể tích Q (m/s)
b.Ph_ ơng pháp tính | ul ợng từng phán : ~ _ Chia mặt cắt ngang sông thành các diện tích bộ phận bổi các đ- ng thuỷ trực
~- eu ợng n-đe bộ phận bằng tích của l-u tốc bình quân bộ phận với diện tích
bộ phận
= L-ul-gng n-6e thost qua toàn mặt cắt bằng tổng l-u I-gng các bộ phận: Q=K,uf,+ 6, + v22, + ef(9,, + 2/22, + Kaveh, Trong đó:
Vide tốc bình quân trên đ-ờng thuỷ trực thứ 12
,: phần điện tích giữa bờ và mép n- Ge sông bên trái đ-òng thuỷ trực thứ nhất f,: phần diện tích giữa bờ và mép n- óc sông bên phải đ- ng thuỷ trực thứ n, - f,,: phần điện tích tạo giữa hai đ- ng thuỷ trực t- ng ứng kể nhau
ệ số triết giảm I-u tốc do ảnh h- ởng ven bờ sông
IILXac din | wi ợng dòng chảy theo ph_ơng pháp hình thái thuỷ van -+ Công tác điều tra I-u I-gng theo ph- ơng pháp hình thái thuỷ văn, th-ờng gắn liền với việc điều tra H„ V,„ và đo vẽ mặt cất ngang sông tại mặt cắt tính I-u ong + Tigh hinh digu tra mye n-6c H hoặc chiều sâu n- óc h bình quân ứng với một chủ kỳ của một cơn lũ lịch sử nào đồ đã điều tra -+ Muốn điểu tra Ving » ng-0i ta cin do đạc trắc ngang xông tại mật cắt tính I-u 1-ơng Xác định độ đốc dọc của lòng sông hoặc của mặt n- óc trong phạm vì khoảng 400 mét tir mặt cắt tính I-u I-ợng lên phía th-ợng -u và 400 mết về phía hạ lu
Xem xé pe mln Dg sng De nh báo nae
H„ đã đ-ợc xác định áp vào mật cắt ngang đo đạc tính toán sé dinh d-ge dign tich mật cất w (m), chu vi -t z (m), bán kính thuỷ lực R = w/ và hệ 86 Seri C= Vink “Từ đó xác định đ-ợc vận tốc dòng chảy : V=CyRI LruL0g: - Quay=V v.v
V.Xác định Q theo quan hệ biểu đó Q va H
Trang 30+ Ta biết ring I-u I-gng tai mặt cất Q là tích số của diện tích mặt cắt và tốc độ trung bình mặt cắt, do vậy cần xây dựng thêm hai quan hệ H-o, H-v đối với lòng
Trang 31'Chương 5: Xác định các đặc trưng thúy văn ứng với tần suất thiết kế công trình Bail KHAI NIEM VE THONG KE XAC SUUAT L.Khái niệm : 1-Tổng thể và mẫu
“Các đặc tr-ng thuỷ vin quan trắc th-ờng đ-ợc hữu hạn về định l-ợng và thời gian, do vậy nó đ-gc coi là một mẫu để phân tích, đánh giá, đại diện cho tổng thể của chính mẫu đó Chẳng hạn sổ l-ơng số đỉnh lũ hàng năm, đỉnh m-a hàng năm trong thời gian hữu hạn N năm (50, 70 hoặc 100 năm) đ-gc gọi là mẫu l-u Ì-ơng đinh lũ của sông nghiên cứu, hoặc I-ợng m-a lớn nhất hàng năm của vùng nghiên cửu “Còn tổng thể bao gồm các đỉnh lũ xuất hiện từ khi đồng sông hình thành cho tới nay, tức là võ hạn về thời gian Tuy nhiên các thông số của tổng thể có thể đ-gc đánh giá thông qua các thông số của một mẫu
Mỗi hiện t-ợng thuỷ văn đ-ợc đạc tr-ng bởi một đại I-ợng cụ thể, đại Ì-ơng này thay đổi theo thời gian và không gian 2.Các thông số: hể hiện nh tập trưng aGiá rị kỳ vọng = m=Íxfx)dx Giá tị này có thé 4- ge đánh giá thông qua các thông số của mẫu nh- + Trung binh cong = x=Đvn= Ÿ,x/n “Trang bình nhân : Xứ XeX, X.) “Trang bình bình ph- ơng : = Vale
"Hầu hết các tr-ðng hợp trung bình cộng là biểu hiện tốt nhất của kỳ vợng, tức là b Số giữa (MỤ) ‘La dai l-ợng quan sit thd i trong tập hợp sao cho tổng số các quan sắt rên và d-ới quan sát thứ ¡ phải bằng nhau khi các quan sát -œc sắp xếp theo thứ tự từ nhỏ tới lớn hoặc nạ-œ€ hạ
e Mối (M.) : Là giá tị của đại I-ơng ngẫu nhiền có tấn xuất lớn nhất trong phân phổi, quan trắc Hình vẽ d-đi đây chỉ ra vịt của các đặc r-ng tập trung của một số phân phối không đối xứng và một vài dạng khác nhau của đ- ng cong phân phối
.3.Các đặc tr ng phân tán
.0.Độ lệch trung bình : là trung bình của độ lệch tuyệt đối của tất cả các quan sắt so ối giá ị trung bình của nó,
Trang 32ứng với x, có các quan sát thì:
M.D=Ef,|x; x|/a
b.ĐQ lệch tiều chuẩn : là trung bình bình ph-ơng của tất cả các sa lệch (x-x) hoặc là cân bậc hai của tổng bình ph- ng các ai lệch (x;x) “Doi vái tổng thể : 0, = VER Win * Đổi với một mẫu = = NER = ind "ing vii x, 06 f, quan si thi 0,2 VSI K Fol
Ph omg sai (M,) : là bình ph-ong của độ lệch chuẩn ơ,` đối với tổng thể, là ø,`
đổi với mẫu c8 Phạm vi thay đổi : thể hiện sự sai khác giữa trị số lớn nhất và bế nhất của một mẫu
R=ø(w2} ; với05<k<l
e-Hệ số biển sai: là tỷ số của độ lệch tiêu chuẩn và giá trị trung bình =oJu=olx
Hệ số ch (C) be 36 có fa ax hay tn sa mac pha ei hoặc phải trị số trung bình, tức là đuôi đ-ờng cong phan phối kéo đài về phía trấi hoặc phải trị số trung bình
C=Mjo,'= m/e? Trongđó: M,=ŸXíx-g)⁄a
"Đối với miu : m, = Ex -x)'/n
ILD ang cong tần suất :
1D dng cong đảm bảo thực nghiệm =
“Trình tự tính toán của mẫu có dung I-ơng n, chẳng hạn mẫu Ì-u I-ợng đỉnh lũ Q theo bing sau : [TT[LuEmeQ j— P&T) 1 Que ” [Theo một trong các 2 "| Gu=
*Ð-aQ,„„„ và P„ t-ơng ứng lên toạ độ I-ới xác suuất, sau đó kẻ đ-ờng trơn trung
Trang 33+ Tinh cfc thong số của mẫu : giá trị trung bình, hệ số biến sai, hệ số thiên lệch, chẳng hạn Q,C„C, của mẫu Ì-u Ì-gng
+ Dùng các quy luật và các công thức khác nhau tính giá tị bảo đảm lý thuyết theo PZ: tự lựa chọn + Ð-a các giá trị bảo đảm lý thuyết theo P% t-ơng ứng lên toạ độ l-đï xắc suuất đã thể hiện d-amg thực nghiệm + Nhan xét lựa chọn quy luật thích hợp và xác định giá trị bảo đảm lý thuyết
theo yêu cfu, ching han Q, HQ thiết kế với PS thiét ké do điều kiện kinh tế, kỹ thuật quyết định
Bài 2
XÁC ĐỊNH Q,%,H,% KHI ĐỦ TÀI LIỆU QUAN TRẮC
"Nếu l-u L-ợng Qy trong N > n năm đủ tin cậy, các tham số của đ-ng luỹ tích tấn suuất Q, và C cũng nh I-u l-ợng tính Q có thể đ-ợc chính xác thêm, thông qua việc đ-a mẫu ngắn hạn n năm về mẫu dài hạn N năm Để tính toán chỉnh
ý sẽ cổ hai khả năng xây ra ;
*Tr dng hop I: leu I-ơng cực trị Q theo tài liệu lịch sử nằm ngoài mẫu quan trắc liên tục n năm
Qe= UN [Qa + (N-1/nEQ]
Cg = MAND) QYQe 1? + (N- Din ZQ/Qx- 1771
Tr Omg hop 2 : l-u l-ợng cực trị Qy theo tài liệu lịch sử là Q„ có trong mẫu quan trấ liên tục N năm QW = 1/NQx + (N-TJ/(n-1).SQ)} Ga = VND) QUQe DF + (N- D(n-1)S(Q/Q, - ĐÈ] ‘Tin suudt ciia I-u ợng cực trị Q„ tính theo công thức : Py = [(1- 0,3)(N+ 0,4)}.100 (%) Hoặc P„ = [I/(N+ 1)}.100 (%)
“Thực chất ph- ơng pháp này là coi l-u I-ơng không đo đ- ợc trong thời nâm có trị bằng Ì-u Ì- ợng trung bình trong thời gian liên tục n năm
Lu l-gng cực tị
‘ay chuối quan trắc thuỷ văn đ- c coi là đủ để tính l-u I-ơng lớn nhất nến thời gian liên tục từ 15 30 năm và phải có tơng ứng C, = 0.30 — 1.00: đồng thời AQ,
Trang 34“Để dựng gắn đúng đ-ờng cong l-u l-ợng và tốc độ có thé ding ph-ong pháp
hình thái thuỷ văn, bao gốm đánh giá độ nhám lòng sông, bãi song va tinh 1 }-ơng, tốc độ theo ph- ơng trình dòng chảy đều hoặc gần nh- đều
=@,CiVh, + Xa,CụcVh,
VàO=Kvi
“Các đặc tr-ng thuỷ văn quan trắc th-ờng đ-ợc hữu hạn về định I-ơng và thời gian, ó-Q coi là một mẫu để phân ch, đánh giá, dại điện cho tổng của chính mẫu đó Mẫu cần phải đồng nhất, điều này thật không dễ đàng đối với số liệu thuỷ văn
“Tức là phải độc lập và ngẫu nhiên, phải có tính chất đại biểu, bao gồm cả giá trị max, min và trung bình Bài toán cơ bản của việc tính I-u I-omg v-gt lĩ Q, „ hoặc mực n-óc v-gt lũ H; „ để thiết kế công tình trên đ-ờng là; -+ Đo đạc chỉnh lý tập hợp số liệu (Q,H thành mẫu, tính tham số thống kê của
mẫu th-òng là giá trị trung bình, hệ số biến sai C, hệ số ch C„ + Lựa chọn hàm phân phối để xây dựng va vé đ-ỡng tấn suuất sao cho thoả mãn điểm thực nghiệm do mẫu tạo ra
+ Tinh giá trị H,, „ hoặc Q, „ theo thiết kế khi đã lựa chọn hàm phân phối, đồng
thời đánh giá sai số tung độ của đ-ờng tần suất (AH, „ AQ, x) Ð-ờng tần suất lý thuyết (giả thiết) phải đ- c vẽ trên cùng một giấy tần suất
mas Xiic định Q,„ theo công thức n_ớc chảy hồn tồn
“Cơng thức này sử dựng cho l-u vực có diện tích F < 100 km, Giả thiết lũ lên và "xuống theo hình dạng hình tam giác thì công thức có dạng:
Q2 Am.eHe, Fổ,
Trong đó : P% là tấn suuuất của Ì-u I-gng đỉnh lũ, đây chính là tần suất của l-u ]-ợng m-a ngày thiết kế đã d- c tính và lập sắn thành bảng Hạ, (mm) : là l-ơng m-a ngày ứng với tần suất thiết kế P%, đ- c tra bảng dựa
ào tạm đo m-a lân cận và tấn suất thiết kế đã cho (phụ lục 4-10)/ .@(0) hệ số dòng chảy lũ tra bảng (phụ lục 4-1)
F (km) : điện tích I-u vực từ bản đồ địa hình của nhà n- c theo tỷ lệ 1/50.000 —_ 1/25.000 dựa vào hệ thống sông suối và các đ-ờng đổng mức đi qua đỉnh núi,đỉnh đèo, lòng sông suối(tra phụ lục4-2)
re (/s.kmÈ) mô đơn đỉnh lũ ứng với tấn suất thiết kế (tra phụ lục 4-4) , : hệ số điều tiết do có ao hồ đám lấy trên Ì-u vực (tra phụ
lục 4-8)
Bais
Trang 35XÁC ĐỊNH Q,„ THEO CÔNG THỨC SÔKÔLÔPSKY
Công thức này sử dụng cho I-u vực lớn có diện tích F = 100- 3000 km S0kơlưp°ky giả thiết lũ lên và xuống theo hai nhánh parabol bậc m và bậc n gặp "nhau tại đỉnh lũ th có công thức dạng :
Q;.e =(0278.a(1, - H) E8, ð,}IA, + Qu, “rong đồ : 4œ: hệ số đồng chây lũ tra ở bảng quy trình ngành Hy (mm) : Lợng m- a thời đoạn thiết kế tra bảng quy trình thuỷ lợi ngành thuỷ lợi HH, an) :ếp óc tấn thất bạn dán bảng quy tình ngành thuỷ { hệ sỡ nh ngũ bảng quy tình ngành tu kế F (em) điện tích l-u vực
Trang 36‘TRUONG CAO DANG GIAO THÔNG VẬN TẢI TRUNG ƯƠNG I E2: Thụy An, Ba Vì, Hà Nội '®Ề:(024)33.863.050