WPS Presentation THUỶ VĂN CÔNG TRÌNH (ENGINEERING HYDROLOGY) • Mục tiêu Thông qua các quy luật của dòng chảy sông ngòi và điều tiết nước qua hồ chứa, áp dụng các phương pháp tính toán phục vụ cho việc[.]
THUỶ VĂN CƠNG TRÌNH (ENGINEERING HYDROLOGY) • Mục tiêu: Thơng qua quy luật dịng chảy sơng ngịi điều tiết nước qua hồ chứa, áp dụng phương pháp tính tốn phục vụ cho việc thiết kế cơng trình liên quan đến nước dự án phát triển nông thôn Yêu cầu biết: - Các phương pháp tính ĐTTVTK - Thiết kế hồ chứa nước - Tính tốn thủy văn cơng trình vượt dịng - Một số mơ hình tốn thủy văn - Vận dụng lý thuyết học để làm tập, đồ án thiết kế Nội dung môn học: gồm chương • Chương 1: MỞ ĐẦU • Chương 2: SƠNG NGỊI VÀ SỰ HÌNH THÀNH DỊNG CHẢY TRONG SƠNG • Chương 3: PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ XÁC SUẤT TRONG THUỶ VĂN • Chương 4: TÍNH TỐN CÁC ĐẶC TRƯNG THUỶ VĂN THIẾT KẾ • Chương 5: TÍNH TỐN ĐIỀU TIẾT DÒNG CHẢY CHO HỒ CHỨA PHỤC VỤ TƯỚI VÀ CẤP NƯỚC • Chương 6: MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG TÍNH TỐN THỦY VĂN CẦU ĐƯỜNG TÀI LIỆU THAM KHẢO • Bài giảng Thủy văn cơng trình • Thủy văn đại cương – Trường ĐH GTVT • Nguyên lý thủy văn – Trường ĐH TL • Tính tốn thủy văn thiết kế - ĐHTL Chương Tổng quan • Tài nguyên nước vấn đề khai thác tài nguyên nước • Nhiệm vụ nội dung môn học Thuỷ văn cơng trình • Đặc điểm tượng thuỷ văn phương pháp nghiên cứu • Vài nét lịch sử phát triển thủy văn học 1.1 Tài nguyên nước vấn đề khai thác TNN 1.1.1 TNN • Nước trái đất tồn khoảng không gian gọi thủy Khoảng không gian phát triển đến độ cao 15km bầu khơng khí sâu xuống mặt đất khoảng 1km thạch tức vỏ trái đất • Nước loại tài nguyên quý coi vĩnh cửu Không có nước khơng có sống trái đất • Nước sử dụng rộng rãi sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, thủy điện, giao thông thủy, nuôi trồng thủy sản … 1.1 Tài nguyên nước vấn đề khai thác TNN 1.1.1 TNN Nước tồn nhiều dạng khác Ứớc tính phân bố nước toàn cầu: Lượng nước phong phú tồn dạng khác Nguồn nước Thể tích nước tính km3 Thể tích nước tính dặm khối Phần trăm nước Phần trăm tổng lượng nước Đại dương, biển, vịnh 1.338.000.000 321.000.000 96,5 Đỉnh núi băng, sông băng, vùng tuyết phủ vĩnh cửu 24.064.000 5.773.000 68,7 1,74 Nước ngầm 23.400.000 5.614.000 1,7 Ngọt 10.530.000 2.526.000 30,1 0,76 Mặn 12.870.000 3.088.000 0,94 Độ ẩm đất 16.500 3.959 0,05 0,001 Băng chìm băng tồn vĩnh cửu 300.000 71.970 0,86 0,022 Các hồ 176.400 42.320 0,013 Ngọt 91.000 21.830 0,26 0,007 Mặn 85.400 20.490 0,006 Khí 12.900 3,095 0,04 0,001 Nước đầm lầy 11.470 2.752 0,03 0,0008 Sông 2.120 509 0,006 0,0002 b Mơ hình quan niệm - Mơ hình quan niệm loại mơ hình mơ tả tập hợp quan hệ tốn học để mơ tả mặt riêng q trình dịng chảy kết hợp chúng lại thành mơ hình hóa q trình trọn vẹn - Đại diện cho mơ hình quan niệm mơ hình SSARR, TANK, STANFORD-4, mơ hình NAM nhiều mơ hình khác MIKE 11 Mơ hình mưa – dịng chảy Các mơ hình mưa – dịng chảy sẵn có (RR): • UHM • NAM • SMAP • URBAN •TANK •SSARR Ngun lý chung mơ hình ma dịng chảy (mơ tả mơ hình MIKE11) # ## Ma Lớp dòng chảy mặt đất Thấm Mực nước ngầm Dòng chảy ngầm Dòng chảy mặt Dòng chảy sát mặt sơng Sơng Dịng chảy ngầm sơng Sơ đồ hình thành dịng chảy mặt dịng chảy ngầm Mưa, bốc tiềm to Bốc thực tế Bay Dung tích Thảm phủ giữ nước Phần đất không thấm T h ấ m Bay Bay hi Dung tớch vựng di Vựng di Chảy vào sông suèi Vùng Dòng chảy sườn dốc Dòng chảy vào song song si Dung tích vùng Dịng chảy sát mặt Chảy vào sống suổi Tiêu nước vùng Nước ngầm Bay Dung tích bể nước ngầm tầng sâu (khơng tham gia dịng chảy sơng) Chảy vào sơng Dung tích bể nước suối ngầm tầng Diễn tốn dịng chảy sơng Dịng chảy tính theo mơ hình Sơ đồ khối mơ q trình hình thành dịng chảy mơ hình Stanford – (Theo A.K Biswas “Systems Approach to water Managenment, 1976”) 7.1 Khái niệm phân loại mơ hình tốn thuỷ văn 7.2 Quy trình thực mơ hình tốn TV - Lựa chọn mơ hình ứng dụng - Thu thập phân tích chuẩn bị số liệu đầu vào mơ hình - Hiệu chỉnh xác định thơng số mơ hình - Kiểm định mơ hình - Đánh giá kiểm tra tính hợp lý kết ứng dụng mơ hình 7.1 Khái niệm phân loại mơ hình tốn thuỷ văn 7.2 Quy trình thực mơ hình tốn TV 7.2.1 Lựa chọn mơ hình ứng dụng - Trước hết ta phải dựa vào nhiệm vụ toán đặt - Dựa vào sở tài liệu đối tượng nghiên cứu - Dựa vào kinh nghiệm người sử dụng mơ hình 7.1 Khái niệm phân loại mơ hình tốn thuỷ văn 7.2 Quy trình thực mơ hình tốn TV 7.2.2 Thu thập phân tích chuẩn bị số liệu đầu vào mơ hình - Các thơng số vật lý biểu thị đặc tính lưu vực, thông số biểu thị bề mặt lưu vực, … - Các tài liệu khí tượng thủy văn, chất lượng số liệu 7.1 Khái niệm phân loại mơ hình tốn thuỷ văn 7.2 Quy trình thực mơ hình tốn TV 7.2.3 Hiệu chỉnh xác định thơng số mơ hình - Thơng số vật lý - Thơng số q trình Xác định thơng số: - Thông qua đo đạc - Thông qua hiệu chỉnh 7.1 Khái niệm phân loại mơ hình tốn thuỷ văn 7.2 Quy trình thực mơ hình tốn TV 7.2.4 Kiểm định mơ hình (Validate) • n = 10 đến 15: dành 2/3 số năm để hiệu chỉnh xác định thơng số 1/3 số năm cịn lại cho kiểm định mơ hình • n < 10 năm: dành năm cho hiệu chỉnh xác định thơng số, số năm cịn lại dùng cho kiểm định • n < năm nên dùng tất số liệu cho hiệu chỉnh thông số bỏ qua việc kiểm định mơ hình 7.1 Khái niệm phân loại mơ hình tốn thuỷ văn 7.2 Quy trình thực mơ hình tốn TV 7.3.5 Đánh giá độ xác mơ - Các tiêu chuẩn đánh giá độ xác dựa sai số q trình dịng chảy thực đo tính tốn • Một số sai số thường gặp phải ứng dụng mơ hình là: + Do sai số hệ thống ngẫu nhiên số liệu vào + Do sai số hệ thống ngẫu nhiên chuỗi số liệu dòng chảy thực đo 7.1 Khái niệm phân loại mơ hình tốn thuỷ văn 7.2 Quy trình thực mơ hình tốn TV 7.3.5 Đánh giá độ xác mơ • Tìm tổng bình phương sai số trình: (7-1) n F Qđo Qtính 2 Hạn chế: - xét quái trình thời gian hiệu chỉnh thơng số - Hàm mục tiêu có thứ ngun 7.1 Khái niệm phân loại mơ hình tốn thuỷ văn 7.2 Quy trình thực mơ hình tốn TV 7.3.5 Đánh giá độ xác mơ • Tiêu chuẩn đánh giá đỉnh trình lũ tổng lượng lũ Lichty, Dawdy Bergmann: n F1 ln Qmax tính ln Qmax đo 2 (7-2) i 1 n F2 ln Wmax tính ln Wmax đo i 1 (7-3) 7.1 Khái niệm phân loại mơ hình tốn thuỷ văn 7.2 Quy trình thực mơ hình tốn TV 7.3.5 Đánh giá độ xác mơ • Tiêu chuẩn khơng thứ ngun đánh giá mức độ hữu hiệu mơ hình Nash Sutcliffe: 2 (7-4) F F R n F0 Qđo Q i 1 F02 n F Qtính Qđo 2 n Q Qđo n i 1 i 1 7.1 Khái niệm phân loại mơ hình tốn thuỷ văn 7.2 Quy trình thực mơ hình tốn TV 7.3.5 Đánh giá độ xác mơ • Tiêu chuẩn khơng thứ ngun đánh giá mức độ hữu hiệu mơ hình Nash Sutcliffe: 2 (7-4) F F R F02 R2 độ xác mơ hình cao • Đây tiêu chuẩn khơng thứ nguyên • Tiêu chuẩn thường dùng để đánh giá hầu hết mơ hình 7.1 Khái niệm phân loại mơ hình tốn thuỷ văn 7.2 Quy trình thực mơ hình tốn TV 7.3.5 Đánh giá độ xác mơ Một số tiêu chuẩn thống kê để đánh giá: • Hệ số tương quan, phương sai, khoảng lệch quân phương • Sai số tương đối, sai số tuyệt đối, … q trình dịng chảy tính tốn 7.1 Khái niệm phân loại mơ hình tốn thuỷ văn 7.2 Quy trình thực mơ hình tốn TV 7.3.5 Đánh giá độ xác mơ Ngồi ra, cần dựa số phân tích sau: • + Đánh giá hợp lý phương trình cân nước • + Đánh giá hợp lý theo khơng gian đặc trưng dịng chảy tính tốn: M0, CV, CS, (Q~t) so với lưu vực khác lưu vực • + So sánh trị số Q0, M0, CV, CS chuỗi dịng chảy thực đo chuỗi dịng chảy tính tốn