Báo cáo thí nghiệm thủy văn Đô thị

- Vi du: Lay một dụng cụ có hình trụ, đặt ở ngoài trời để đo lượng mưa thì chiều dày của lớp nước mưa đo được trong dụng cụ đo đó chính là lượng mưa.. Là dụng cụ để đo lượng mưa trong mộ

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Hoàng Linh

STT Sinh viên thực hiện Mã số sinh viên

1.3 Thí nghiệm đo mưa tại TpHCM ( trạm Tân Sơn Hòa) - (+25 552 4

BÀI 2 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HỆ SÓ THM 555552 sessssese 11

[ Tổng quát: s21 1E 11 1 H11 HH1 1 n1 tt ng gui ll

TL Mục dich ccc eeeeecsscsccccccceveveccesteeteceececcceccesessenttttttseseeeececcceceseeeeeuananaeess 11

II Định luật thấm Darcy: - 5c s ềE2E111E11E111111 1121111 1 121111 enrre 11

TV Tiến hành thí nghiệm: - 5s St SE 12112121111 1.7111 11 trang re 12

V Yêu cầu thuyết minÌ: s21 11EE1E11211211121121 21.11 1 111g tre re 15

BÀI 3: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HỆ SÓ DÒNG CHẢ Y 55c se 5552 17

[ Tổng quan: c2 E121 11 1 121111 tt H11 1 121 tt ngày 17

IL Mục đíCh: Q TQ HH TT TT T ng 1k n1 0 551k ky 18

II Cơ sở lý thuyẾt: 5c SE 1211 1121112121211 1H ng ngu 19

IV Tiến hành thí nghiệm: - 5s St SE 12112121111 1.7111 11 trang re 19

V Nhận xét kết quả -.- s1 1121121211111 1101212111 1 ng HH Hee 25

VI Sai số và biện pháp cải thiện: 0 0121112111121 1 121 2211111111811 1011 1011111 26

VII Kếtluận: SẶ.221 2122212211221 211211221121221122 1121 re 27

BÀI 1: ĐO MƯA

1 Đo mưa

L1 Giới thiệu chung

- Thanh phố Hồ Chí Minh (viết tắt TP.HCM), còn được gọi là Sài Gòn, là thành phố lớn

nhất Việt Nam và là một siêu đô thị Năm trong vùng chuyến tiếp giữa Đông Nam Bộ và Tây

Nam Bộ, thành phố này hiện có 16 quận, 1 thành phố và 5 huyện, tổng diện tích 2.095 km2 (809

đặm vuông Anh)

Hình 1.1: Bản đồ Bản đồ hành chính các quận, huyện, Thành phố trực thuộc L2 Tổng quan khí hậu thành phố Hồ Chí Minh

- Thành phố Hồ Chí Minh thuộc vùng không có gió bão Cũng như lượng mưa, độ âm không khí ở thành phố lên cao vào mùa mưa (80%), và xuống thấp vào mùa khô (74,5%) Bình

quân độ âm không khí đạt 79,5%/năm

DONG NAL

LONG AN

Vũng Tàu

Nhiệt độ không khí trung bình (Trạm Tân Sơn Hòa)

Mean air temperature (Tan Son Hoa station)

Don vi tinh - Unit: °C

Hinh 1.3: Sy thay d6i va xu thế biến đổi nhiệt độ trung bình năm tại trạm

Tân Sơn Hòa

- Kết quả phân tích cho thấy nhiệt độ trung bình nhiều năm (TBNN) của TpHCM vào khoảng 28.68°C, nam có nhiệt độ trung bình cao nhất là 2019 và 2020 ( 28.9°C) vượt so với

TBNN là 0.22°C và năm có nhiệt độ thấp nhất là 2021 (28.3°C) thấp hơn TBNN la 0.38°C

- Thống kê số liệu cho thấy TpHCM nằm trong khu vực có lượng mưa trung bình hằng năm khá thấp:

Thí nghiệm Thủy Văn GVHD: TS.Trần Hoàng Linh

GEV GNO PE3

GEV (T+160 nam) ) PES (T+100 nam)

Hình 1.4: Atlas mưa ngày cực đại (XÍmax, mm) tương ứng với T=10, 50 và 100 năm dựa

trên ba phân phối GEV, GNO, PE3 và phương pháp nội suy mưa nghịch đảo khoảng cách

[3]

Lượng mưa trong năm (Trạm Tân Sơn Hòa)

Monthly rainfall (Tan Son Hoa station)

Don vi tinh - Unit: mm

Hình 1.5: Bảng thống kê lượng mưa trong năm ở Tram Tân Sơn Hòa

- Số liệu thống kê tại trạm Tân Sơn Hòa tại TpHCM từ năm 2015 — 2021 cho thấy lượng

mưa trung bình TBNN giai đoạn này khoảng 2.09mm Lượng mưa năm lớn nhất là 2.40,3mm { năm 2018) vượt trung bình nhiều năm là 0.313mm, lượng mưa năm thấp nhất là 1.734,4mm

( năm 2019) thấp hơn trung bình năm 0.346,7mm

- Nhiét d6 trung binh tai cac tram quan trac trén dia ban TpHCM và khu vực lân cận có xu

hướng gia tăng, dao động từ 0,01 - 0,04°C/năm Trong những năm gần đây, nhiệt độ có xu hướng tăng nhanh hơn các giai đoạn so sánh trước đó Số liệu quan trắc cũng ghi nhận sự gia tăng của

nhiệt độ cực đại và cực tiểu với mức tăng cao hơn mức tăng nhiệt độ trung bình về lượng mưa,

da phản ghi nhận xu thể gia tăng

13 Thínghiệm đo mưa tại TpHCM ( trạm Tân Sơn Hòa)

13.1 Mục đích thí nghiệm:

- Hiểu các khái niệm về lượng mưa, dụng cụ đo mưa và cách đo mưa

- Có thể tự làm dụng cụ đo mưa và biết cách tiến hành đo mưa

- Có thê vẽ được biểu đề lượng mưa

- Có thể vẽ đường quan hệ IDF

L3.2 Cơ sở lý thuyết :

a) Luong mua

- Khai niém: chiéu day cua lớp nước mưa tại một địa điểm nào đó (không để bị thấm

xuống đất và bị bốc hơi)

- Vi du: Lay một dụng cụ có hình trụ, đặt ở ngoài trời để đo lượng mưa thì chiều dày của

lớp nước mưa đo được trong dụng cụ đo đó chính là lượng mưa (Dụng cụ đo có chiều cao tương đối cao, không để nước mưa trong dụng cụ đo văng ra ngoài, cũng không để nước mưa ở dưới đất văng vào dụng cụ đo, và trên cao không bị che chắn) Đơn vị: thường được sử dụng là

milimet (mm) và tính số lé đến 0,1mm

b) Dụng cụ đo lượng mưa

- Còn gọi là vũ lượng kế hoặc vũ kế Là dụng cụ để đo lượng mưa trong một khoảng thời

gian Hầu hết các dụng cụ đo mưa được đo bằng đơn vị milimét Lượng mưa đôi khi được bảo cáo bằng centimet hay inch Các loại dụng cụ đo mưa: loại có một ống chia độ, máy đo khối lượng, máy đo nhỏ giọt

c) Giới hạn của dụng cụ đo mưa:

Các dụng cụ đo mưa cũng có những giới hạn của nó:

- Ví dụ trong trường hợp bão nhiệt đới, thì việc do mưa hầu như không thể thực hiện hoặc cho kết quả không chính xác do gió quá mạnh (giá sử thiết bị không bị ánh hưởng do bão)

- Dụng cụ đo mưa chỉ cho kết quá trong một khu vực nhỏ

- Khi thời tiết lạnh, nhiệt độ giảm xuống đưới 0 °C, nước hoặc tuyết sé bị đóng băng và

không thể chảy vào phần thu

- Dụng cụ đo mưa có thể được đọc một cách thủ công hoặc tự động bằng trạm quan trắc tự động

- Dung cụ đo mưa, cũng như các dụng cụ thời tiết khác phải đặt xa các công trình để đảm

bảo độ chính xác

d) Các loại dụng cụ đo mưa

- Dung cy do mua tiéu chuẩn

- May do mua nho giot

- May đo mưa theo khối lượng

- Máy đo lượng mưa hiện đại

1.3.3 Đặc trưng của trận mưa:

- Trong phân tích và thiết kế thủy văn, cần lưu ý 3 đặc trưng chính sau đây của trận mưa:

- Thoi gian mua (duration)

- Lượng mưa (volume) (m3) hoặc cuong dé mua (intensity) (mm/h)

- Tan suat (frequency): xác suất diễn ra (exceedance probability) (%) hoặc chu kỳ lặp lại (return period) (nam)

L3.4 Số liệu đầu vào:

- Lượng mưa trong năm 2021 của Thành phố Hồ Chí Minh (Trạm Tân Sơn Hòa)

Bảng 1: Lượng mưa trong năm 2021 của TpHCM ( trạm Tân Sơn Hòa)

Nguồn: Niên giám thông kê Tp HCM (2021)

Biểu đồ lượng mưa năm 2021

e Lượng mưa lớn nhất tại trạm Tân Sơn Hòa (HCM) năm 2021 là tháng 8 với 466,5 mm

e Luong mua nho nhất tại trạm Tân Sơn Hòa (HCM) năm 2022 là thang 3 voi 0 mm

e Tw thang 4 dén thang 10 long mua tai tram Da Lat c6 chỉ số tương đối với nhau, chỉ có 5

tháng 1, 2, 3, 11, 12 có lượng mưa cực nhỏ

1.3.5 Tính toán và xây dựng đường cong IDEF cho Thành phố Hồ Chí Minh

- Được xây dựng trên cơ sở phân tích dữ liệu đo đạc trong thời gian đài tại các trạm thủy

van

e Truc tung thé hién cuong dé mua (mm/h), (inch/h)

e = Truc hoanh thé hién thoi gian mua (h)

e Các đường cong trên biểu đồ ứng với các tan suat/chu kỳ lặp lại khác nhau

Chức năng:

- Xác định cường độ mưa ứng với thời gian mưa và tần suất cho trước

- Xác định tần suất ứng với trận mưa đo đạc

A(1+Cx log P)

(t+b)"

7957.2008 Thoát nước — Mạng lưới và công trình bên ngoài )

- Cong thire tinh cuong dé mua: 9= ( dựa vào Tiêu chuẩn quốc gia TCVN

Trong đó

q— Cường độ mưa (1⁄s.ha)

t- thời gian dòng chảy mưa (phút)

P- chu kỳ lặp lại trận mưa tính toán ( năm)

A,C,B,n - tham số xác định theo điều kiện mưa của địa phương có thể chọn theo Phụ lục B

(TCVN 7957:2008), đối với vùng không có thì tham khảo vùng lân chận

Số liệu mưa cần có chuỗi thời gian quan trắc từ 20 đến 25 năm băng máy đo mưa tự ghi, thời

gian mưa tối đa 1a 150 — 180 phút

Chu kỳ lặp lại trận mưa tính toán P đối với khu vực đô thị phụ thuộc vào quy mô và tính chất

công trình xác định theo bảng 3 (TCVN 2597:2008)

Ghi chu: i (mm/h) = 0.36.q (1⁄s.ha)

Các đô thị khác

Hinh 1.7: Bảng 3 trang 10 -TCVN 7597:2008

Nguồn: TCVN 7597:2008

1.3.6 Xây dựng đường cong IDE

Tir duong cong IDF, str dung phuong phap khéi xen ké (alternating block method) theo các bước sau:

- Xác định cường độ mưa và tổng lượng mưa theo thoi gian mua tang dan (t = n.At)

- Tính lượng mưa gia tăng giữa các khoảng thời gian

- Sap xép các giá trị lượng mưa gia tăng vào các bước thời gian theo nguyên tắc:

> Gia tri lon nhất đặt ở 1/3-1/2 tổng thời gian

> Giá trị lớn kế tiếp đặt sau-trước-sau-trước

- Tinh toan cwong d6 mua gitra cac bude thoi gian

1.3.7 Vẽ biểu đồ đo mưa:

Thí nghiệm Thủy Văn GVHD: TS.Trần Hoàng Linh

Biểu đồ đường cong idf

——— N= 2năm ——N=5nam N= 10 năm N= 25 năm N= 50 năm N= 100 năm

Hình 1.1: Bản đồ Bản đồ hành chính các quận, huyện, Thành phố trực thuộc

Hình 1.2: So dé vi tri tram đo Mưa, nhiệt TpHCM

Hình 1.3: Sự thay đôi và xu thế biến đối nhiệt độ trung bình năm tại trạm Tân Sơn

Hòa

Hình I.4: Atlas mưa ngày cực đại (X Imax, mm) tương ứng với T=10, 50 và 100 năm dựa trên ba phân phối GEV, GNO, PE3 và phương pháp nội suy mưa nghịch đáo khoảng cách [5]

Hinh 1.5: Bang thong kê lượng mưa trong năm ở Trạm Tân Sơn Hòa

Hình 1.6: Phụ lục B — TCVN 7597:2008

Hình 1.7: Bảng 3 trang 10 -TCVN 7597:2008

Hình I.8 : Sắp xếp cường độ mưa và lượng mưa gia tăng

Danh mục bảng:

Bang |: Luong mua trong năm 2021 của TpHCM ( trạm Tân Sơn Hòa)

Bảng 2: tính toán cường độ mưa, tông lượng mưa, lượng mưa gia tăng với chu kỳ P

Nhóm 2 L02 l5

BÀI 2 THI NGHIEM XÁC ĐỊNH HỆ SÓ THÁM

quan sát sự hình thành dòng thấm (do chênh lệch cột nước ở thượng lưu và hạ lưu)

theo thời gian và xác định lưu lượng thấm đơn vị Từ đó, xác định hệ số thấm k của đất

trong mô hỉnh thí nghiệm

II Định luật thấm Darcy:

Lưu lượng thấm:

V =k Vận tốc thấm:

q - lưu lượng dòng thấm (1⁄s, m'/ngày đêm)

A - Tiết diện dòng thấm (cm m?)

V=k xi (cm/s, m/s) - Van toc tham

k - hệ sô thấm của vật liéu (cm/s, m/ngay dém)

ân

AL - Độ dốc thủy lực là tỷ số giữa độ chênh cột áp và chiều dài đường thấm

IV Tiến hành thí nghiệm:

Chuẩn bị:

- Ong dong chia vạch định mức 200ml

- Thước do

- Thiét bi tinh gio

Vat liéu thi nghiém: cat

Hinh 2.1 M6 hinh thi nghiém

Thí nghiệm Thủy Văn GVHD: TS.Trần Hoàng Linh

liệu đầu vào:

Tiến hành cho nước vào mô hình và duy trì cột nước ở cao độ Ah xuyên suốt quá

trỉnh thí nghiệm, quan sát dòng thâm đến khi vật liệu đạt trạng thái bão hòa và xuất hiện

dòng thấm ở hạ lưu Sau đó, xác định lưu lượng dòng thấm bằng cách thu dòng thấm

bằng dụng cụ thu dòng thâm (200ml) và bầm giờ xác định thời gian thu nước (thực hiện

Hình 2.6 Thu dòng thấm và bấm giờ

: ean

Hình 2.7 Xác định bề rông mặt thấm

V Yêu cầu thuyết minh:

1 Xác định hệ số thấm của vật liệu mô hình thí nghiệm

2 Nhận xét về các sai số trong công tác đo đạc

Qua thí nghiệm có được hệ số thấm của cát k=1,2453 x 10 “(m/s) Kết quả thí nghiệm có độ chính xác không cao do những sai số trong quá trình thí nghiệm như: sai số thí nghiệm (lượng nước cấp vào và lượng nước thu đầu ra không đồng đều), sai số dụng

cụ đo, sai số tính toán (sai số làm tròn, bỏ qua xác định chính xác tiết diện lỗ rỗng của

mặt thắm)

3 Đề xuất biện pháp cải thiện

Để tăng tính chính xác cho thí nghiệm cần phải: đảm bảo thực hiện chính xác trình tự thí nghiệm, tăng số lần đo, sử dụng dụng cụ đo đạt có độ sai số thấp, kiểm soát chất lượng nước và vật liệu thí nghiệm

Nhóm 2 L02 22

BÀI 3: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH HỆ SÓ DÒNG CHẢY

Trong môi trường tự nhiên, đất là một yếu tố quan trọng trong quá trình dòng

chảy của nước, có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và hiệu quả của hệ thống chuyển

động nước Trong thí nghiệm này, chúng tôi tập trung vào việc nghiên cứu cach

mà các loại đất khác nhau có thê ảnh hưởng đến dòng chảy của nước Hiều rõ về điều này có thể giúp chúng ta áp dụng kiến thức vào nhiều ứng dụng thực tế, từ quản lý nguồn nước đến thiết kế hệ thông thoát nước

Ví dụ minh họa:

Hình 3.1: Ba bề mặt thoát nước khác nhau Rót từng mẫu với cùng một lượng thê tích như nhau cho kết quả như hình 3.2 dưới đây:

Hình 3.2: Ba bình chứa nước với ba màu sắc khác nhau

Nhận xét thí nghiệm mẫu: có thể thấy đối với màu sắc của các bình chứa là hoàn toàn khác nhau Đối với bình chứa cỏ, có thê thấy nước rất trong được giải thích là do liên kết

mạnh giữa rễ cây của cỏ lên từng hạt dat dan dén it bi cuén trôi Còn đối với lá cay, so di

nước có màu đục hơi vàng với sức đây nỗi của dòng chảy, liên kết trong lá cây sẽ tách ra

va dé dang trôi theo dòng chảy Đối với đất, có thê thấy màu rất đục bởi vì liên kết giữa

các hạt đất là rất nhỏ, có thể xem như không có nên chúng dễ dàng bị rửa trôi dẫn đến có

mau duc

II Mục dích:

Việc xác định hệ số dòng chảy của các bề mặt thoát nước có vai trò quan trọng trong

ngành thủy văn, đặc biệt là trong việc thiết kế và quản lý hệ thông thoát nước đô thị Hệ

sô dòng chảy giúp đánh giá khả năng thoát nước của một khu vực, từ đó có thê:

© Thiết Kế Hạ Tầng: Hỗ trợ trong việc thiết kế kích thước của cống rãnh, ông thoát nước, và các công trình liên quan đề đảm bảo hiệu quả thoát nước

© _ Quy Hoạch Đô Thị: Cung cấp thông tin cần thiết cho việc quy hoạch đô thị, nhất là trong các khu vực đang phát triển nhanh chóng, để tránh tình trạng ngập ủngdo