bài tập lớn môn học thủy văn công trình

Đề bài: Cho chuỗi tài liệu lưu lượng nước bình quân tháng trong th i k ờ ỳ nhiều năm... Câu 3: Tính toán phân ph i dòng chố ảy trong năm thiế ết k theo mùa và theo tháng khi có đủ số liệ

ĐẠI H C CÔNG NGH - Ọ Ệ ĐẠI H ỌC QU C GIA HÀ N I Ố Ộ

BỘ MÔN CÔNG NGH K THU T XÂY D NG Ệ Ỹ Ậ Ự – GIAO THÔNG



BÀI T P L N Ậ Ớ

Môn h c ọ

THỦY VĂN CÔNG TRÌNH

Sinh viên th c hi n : Cao C Toàn ự ệ ự

Mã s sinh viên : 20021066 ố

L p ớ : K65 XD1

Giảng viên hướng dẫn: TS Dương Tuấn Mạnh

Hà Nội, tháng 12 năm 2022

Đề bài: Cho chuỗi tài liệu lưu lượng nước bình quân tháng trong th i k ờ ỳ nhiều năm

Câu 1: Tính toán lượng dòng chảy bình quân nhiều năm và sai số (tính Q0, W , M0 0,

Y0 và sai số)

Câu 2: Tính toán lượng dòng chảy bình quân năm thiết kế với tần suất thiết

kế P = 1; 5; 10; 95; 99,9%

Câu 3: Tính toán phân ph i dòng chố ảy trong năm thiế ết k (theo mùa và theo tháng) khi có đủ số liệu bằng phương pháp chọn năm đại biểu

Yêu c u tính toán c ầ ụ thể :

- Xác định giới hạn các mùa (mùa lũ, mùa kiệt)

- Tính lượng dòng chảy năm thủy văn ứng với các tần suất P=5%; P=50% và P=95%

- Chọn các năm đại biểu cho năm nhiều nước (P=5%), năm trung bình nước (P=50%), năm ít nước (P=95%) và xác định phân phối dòng chảy trong năm thiết k ế

Bài Làm

Câu 1: Lưu lượng dòng chảy bình quân nhiều năm là:

335 190

=



=

n

Q

Q

n

i

i

Khoảng l ch bình quân (ệ )

051 30 1

21

) 335 190 994 134 ( )

335

.

190

431

.

186

(

1 21

) 335 190 813 169 ( ) 335 190 403 201 ( ) 335 190 733 154 ( )

335

.

190

556

.

168

(

1 21

) 335 190 998 214 ( ) 335 190 428 151 ( ) 335 190 380 198 ( )

335

.

190

253

.

184

(

1 21

) 335 190 831 183 ( ) 335 190 962 186 ( ) 335 190 203 170 ( )

335

.

190

649

.

231

(

1 21

) 335 190 168 213 ( ) 335 190 724 189 ( ) 335 190 240 227 ( )

335

.

190

703

.

244

(

1 21

) 335 190 534 220 ( ) 335 190 786 216 ( ) 335 190 247 147 (

1

)

(

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 2

2 1

=

−

− +

−

+

−

− +

− +

− +

−

+

−

− +

− +

− +

−

+

−

− +

− +

− +

−

+

−

− +

− +

− +

−

+

−

− +

− +

−

=

−

−

=

n

Q

Q

i

i



Hệ s phân tán (Cố v) 0.158 0.16

335 190 051 30

0



=

=

=

Q

Bảng tính các đặc trưng biêu thị dòng chảy

Năm Q năm Ki Ki-1

(Ki-1)^2

(Ki-1)^3

1967.000 147.247 0.774

-0.226 0.051 -0.012

1968.000 216.786 1.139 0.139 0.019 0.003

1969.000 220.534 1.159 0.159 0.025 0.004

1970.000 244.703 1.286 0.286 0.082 0.023

1971.000 227.240 1.194 0.194 0.038 0.007

1972.000 189.724 0.997

-0.003 0.000 0.000 1973.000 213.168 1.120 0.120 0.014 0.002

1974.000 231.649 1.217 0.217 0.047 0.010

1975.000 170.203 0.894

-0.106 0.011 -0.001

1976.000 186.962 0.982

-0.018 0.000 0.000

1977.000 183.831 0.966

-0.034 0.001 0.000

1978.000 184.253 0.968

-0.032 0.001 0.000 1979.000 198.380 1.042 0.042 0.002 0.000

1980.000 151.428 0.796

-0.204 0.042 -0.009 1981.000 214.998 1.130 0.130 0.017 0.002

1982.000 168.556 0.886

-0.114 0.013 -0.001

1983.000 154.733 0.813

-0.187 0.035 -0.007 1984.000 201.403 1.058 0.058 0.003 0.000

1985.000 169.813 0.892

-0.108 0.012 -0.001

1986.000 186.431 0.979

-0.021 0.000 0.000

1987.000 134.994 0.709

-0.291 0.085 -0.025

Q trung bình 190.335 Tổng 0.000 0.499 -0.004

16 0 ) 3 21 ( 004 0 )

3 (

) 1 (

3 3

1 3

−

−



−

−

=



−

−

=



=

v

n

i i s

C n

K C

Sai s ố tương đối 6.558

21 051 30

n

Q





% 5

% 49 3

% 100 21 16 0

%

100

'

0=  =  = 

n

C v

Q



) / ( 335

190 3

Q = n=



025 0 16 0 1 21 2

16 0 1

2

2 2

= +



= +

n

C

v



627 15

% 100 21 2 16 0 1

% 100

2



+

=



+

=

n

C v

C v



05 0 16 0 5 16 0 6 1 ( 21

6 5 6

1

(

=

 +

 +

= +

+

n

s



% 100

% 100 05 0 05 0

% 100 5

6 1

(

6

'

=



−

=

 + +

s

n

C

s



T=21năm=6.532 108 (s)

Tổng lượng dòng ch y bình quân nhiả ều năm là:

11 8

0 0 0

0= → W = Q  T = 190 335  6 532  10 = 1 243  10

T

W

Môđun dòng chảy bình quân nhiều năm là:

13 41 10 4628

335 190

0

F

Q

Lớp dòng chảy bình quân nhiều năm là:

3 3

11 3

0

4628 10 243 1



F

W

Câu 2:

Phương pháp 1: Phương pháp thích hợp

Bảng tính các đặc trưng biêu thị dòng chảy

STT Năm Q năm Q tăng Ki Ki-1

(Ki-1)^2

(Ki-1)^3 P%

1 1970.000 244.703 244.703 1.286 0.286 0.082 0.023 4.545

2 1974.000 231.649 231.649 1.217 0.217 0.047 0.010 9.091

3 1971.000 227.240 227.240 1.194 0.194 0.038 0.007 13.636

4 1969.000 220.534 220.534 1.159 0.159 0.025 0.004 18.182

5 1968.000 216.786 216.786 1.139 0.139 0.019 0.003 22.727

6 1981.000 214.998 214.998 1.130 0.130 0.017 0.002 27.273

7 1973.000 213.168 213.168 1.120 0.120 0.014 0.002 31.818

8 1984.000 201.403 201.403 1.058 0.058 0.003 0.000 36.364

9 1979.000 198.380 198.380 1.042 0.042 0.002 0.000 40.909

10 1972.000 189.724 189.724 0.997

-0.003 0.000 0.000 45.455

11 1976.000 186.962 186.962 0.982

-0.018 0.000 0.000 50.000

12 1986.000 186.431 186.431 0.979

-0.021 0.000 0.000 54.545

13 1978.000 184.253 184.253 0.968

-0.032 0.001 0.000 59.091

14 1977.000 183.831 183.831 0.966

-0.034 0.001 0.000 63.636

15 1975.000 170.203 170.203 0.894

-0.106 0.011 -0.001 68.182

16 1985.000 169.813 169.813 0.892

-0.108 0.012 -0.001 72.727

17 1982.000 168.556 168.556 0.886

-0.114 0.013 -0.001 77.273

18 1983.000 154.733 154.733 0.813

-0.187 0.035 -0.007 81.818

19 1980.000 151.428 151.428 0.796

-0.204 0.042 -0.009 86.364

20 1967.000 147.247 147.247 0.774

-0.226 0.051 -0.012 90.909

21 1987.000 134.994 134.994 0.709

-0.291 0.085 -0.025 95.455

Q trung bình 190.335 Tổng 0.000 0.499 -0.004

Phương pháp 2: phương pháp 3điểm của Alexayeb

Trên đường tần suất kinh nghiệm đi qua nhóm điểm kinh nghiệm ta chọn 3điểm ứng v i t n suớ ầ ất 5%, 50% và 90% s ẽ có tương ứng 3giá tr ịlưu lượng ứng v i các ớ tần su t trên là: Qấ 5%=248 m /s; Q3 =188 m /s; Q =143 m

50% 3 95% 3/s Tính được trị số của S là:

143 0 143 248 188 2 143 248 2

%

95

%

5

% 50

%

95

%

−



− +

=

−

−

+

=

Q

Q

Q

Q

Q

S

Với S=0.143 tra b ng quan h C ~S (ph lả ệ s ụ ục 2) được C =0.453 Có C tra ph ls s ụ ục

3 được các giá tr ị50%=−0.081 5%−95%=3.266

149 32 266 3

143 248

%

95

%

5

%

95

%

−

−

=





Q Q Q

6 190 ) 149 32 081 0 ( 188

%

50

%

=Q Q

Q

Hệ s ố = = 32 190 . 149 . 6 = 0 . 168

Q

Cv Q

Kết quả ta được Q = 190 6 m /s; C =0.168; C =0.453 s d ng bv s ử ụ ảng Fôxtơ -Rưpkin (phụ ục 1) tính đượ l c các giá trị đường t n su t Q ghi b ng sau: ầ ấ p ả

3.744 2.652 2.287 1.760 1.320

1.629 1.446 1.384 1.296 1.222

Qp=Kp 310.486 275.519 263.832 246.957 232.867

0.815 -0.075 -0.710 -1.123 -1.500 -1.993

1.137 0.987 0.881 0.811 0.748 0.665

216.697 188.198 167.865 154.641 142.569 126.783

Câu 3: Phương pháp chọn năm đại biểu là:

Mùa lũ từ (1968-1975) Mùa ki t t (1975-1978) ệ ừ

312 181 4

253 184 831 183 962

186

203

=

k

Tk=4năm=1.244 108 s

Wkp=Qk.Tk=181.3121.244 10 =2.256 10 8 10(m3)

Chọn năm điển hình là năm 1977 có Q =183.831 m3/s

)

,

( Cs P



1

+

= Cv

986 0 831

.

183

312

.

181

dh

k

Q

K

W =183.831dh 3.1 10 =5.72 107 9

042 6 10 72 5 10 256 2

10 256 2 10 243 1

9 10

10 11

0



−





−



=

−

−

=

dh

hp

kp

W

W

W

W

K

Năm lũ 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 Qk=K1.Q

dh

1309.8

21

1332.4

66

1478.4

96

1372.9

84

1146.3

12

1287.9

61

1399.6

23

Năm kiệt 1975 1976 1977 1978

Qlu=K2.Qdh 167.820 184.345 181.257 181.673

Lưu lượng các tháng năm điển hình là:

Q

tháng 46.54 36.01 28.99 74.23 85.28 319.80 783.90 404.30 Ki.Qi 45.89 35.51 28.58 73.191 84.0861 315.32 772.9 398.64

149.50 141.70 77.74 57.98

147.4 139.72 76.6516 57.168

Bài tp 5: Cho lưu vực m t sông d ộ ự kiến làm c u có di n tích 3km2, chi u dài sông ầ ệ ề chính 5,5 km, t ng chiổ ều dài sông nhánh 4,2 km, độ ố d c lòng sông 9,4 0/00, độ ốc d sườn dốc118,60/00 , lượng mưa H1%= 380mm, ñộ nhám sườn dốc ms= 0,15; độ nhám lòng sông ml =7, h s dòng chệ ố ảy lũ ϕ= 0,9.Biết lưu vực sông thu c vùng ộ mưa VI, hế s tri t gi m ao hố ế ả ồ δ= 0,95.Tính lưu lượng thi t k ng v i t n su t 1%.ế ế ứ ớ ầ ấ

1y 1y 1y (1)

Q =AH F

Ta có

Chiều dài bình quân của sườn dốc lưu vực Lsd(m)

171.82

sd

F

L l



Hệ s ố 0.30.6 0.4 171.820.3 0.6 0.4

3.38

sd

sd

L

m J H





Thời gian tập trung nước mưa trên sườn dốc tô sd

Vùng mưa VII và Phi sd =3,38 suy ra Bảng A2 tô sd = 24,75

Hệ s ố 1/ 3 1/ 4 1/ 4 1/ 3 1/ 4 1/ 4

65, 78

ls

L

m J F H







Nội suy

Tô 0 0.0543 0.0478

30 0.0515 0.0452

Suy ra A = A =0.0491 py 1y

Suy ra Q =0.0491 x 0.9 x 380 x 3 x 0.95 = 47.86 m3/s

Bi t p 3: cho s ố liệu lưu lượng tại một m t cặ t sông như sau:

Năm 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Q(m3/s) 40+48 70,5 60 74 50,5 40 54 48 36,6+48

Yêu cầu:

Lập b ng tả ọa độ đường t n su t kinh nghi m ầ ấ ệ

- Tính các tham sô th ng kê Cố S ,Cv,Q ;

- Lập b ng tả ọa độ đường t n su t lý luầ ấ ận theo phương pháp Pearson III v à Kritsky– Menken

- S dử ụng pp 3 điểm

ST

Q(m3/

s)

Qi

giảm P % Ki Ki-1 (Ki-1)^2 (Ki-1)^3

2 2002 70.5 84,6 20 1.308 0.308 0.094 0.0292

3 2003 60 74 30 1.113 0.113 0.012 1.442*10^-3

4 2004 74 70.5 40 1.373 0.373 0.139 0.051

5 2005 50.5 60 50 0.937 -0.063 0.004 -2.5*10^-4

6 2006 40 54 60 0.742 -0.258 0.067 -0.017

7 2007 54 50.5 70 1.002 0.002 4*10^-6 8*10^-9

8 2008 48 48 80 0.890 -0.11 0.012 -1.331*10^-3

9 2009 84,6 40 90 1.57 0.57 0.325 0.1851

+ Tính t n su t kinh nghi m theo công th c: ầ ấ ệ ứ

%

100

m

+ T t n su t kinh nghi m ta bi u di n trên gi y t n suừ ầ ấ ệ ể ễ ấ ầ ất ta được đường t n su t kinh ầ ấ nghiệm

- Tính các tham số thống kê:

+ Lưu lượng trung bình: 𝑄 =∑ 𝑄𝑖𝑛 =4859 = 53 89 , (m3/s)

+ H s : ệ ố

Q

Q

i=

+ H s phân tán: ệ ố 𝐶𝑣 = √∑(𝐾 −1)𝑖 2

𝑛−1 = √1.0539−1 = 0.362 + H s l ch: ệ ố ệ 𝐶𝑠=∑(𝐾 −1)𝑖 3

( 𝑛−3 𝐶 ) 𝑣 =( 9−3 (0.362)0.5107) 3 = 10.63

Biểu đồ đường t n su t lý luầ ấ ận theo theo lu t phân b xác xuậ ố ất pearson III Hàm Pearson III:

Kiểm tra điều kiện áp dụng:

min v s v

K 1

2C C 2.C

−



 2 × 0 362 ≤ 10 63 ≥ 2×0.3621−0.742= 2.806

=>Không tho ả mãn điều kiện áp d ng PearsonIII ụ