MÔN HỌC THỦY VĂN CÔNG TRÌNH

Nước trên trái đất tồn tại trong một khoảng không gian gọi là thủy quyển. Khoảng không gian này phát triển đến độ cao 15km trong bầu không khí và đi sâu xuống mặt đất khoảng 1km trong thạch quyển tức là vỏ trái đất.  Nước là một loại tài nguyên quý và được coi là vĩnh cửu. Không có nước thì không có sự sống trên trái đất.  Nước được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp,Nước trên trái đất tồn tại trong một khoảng không gian gọi là thủy quyển. Khoảng không gian này phát triển đến độ cao 15km trong bầu không khí và đi sâu xuống mặt đất khoảng 1km trong thạch quyển tức là vỏ trái đất.  Nước là một loại tài nguyên quý và được coi là vĩnh cửu. Không có nước thì không có sự sống trên trái đất.  Nước được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp,Nước trên trái đất tồn tại trong một khoảng không gian gọi là thủy quyển. Khoảng không gian này phát triển đến độ cao 15km trong bầu không khí và đi sâu xuống mặt đất khoảng 1km trong thạch quyển tức là vỏ trái đất.  Nước là một loại tài nguyên quý và được coi là vĩnh cửu. Không có nước thì không có sự sống trên trái đất.  Nước được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp,Nước trên trái đất tồn tại trong một khoảng không gian gọi là thủy quyển. Khoảng không gian này phát triển đến độ cao 15km trong bầu không khí và đi sâu xuống mặt đất khoảng 1km trong thạch quyển tức là vỏ trái đất.  Nước là một loại tài nguyên quý và được coi là vĩnh cửu. Không có nước thì không có sự sống trên trái đất.  Nước được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp,

MƠN HỌC THỦY VĂN CƠNG TRÌNH Engineering Hydrology • Mã số : HYDR346 • Số tín : (3-0-0) • Số tiết : 45 (LT) • Là môn học thuộc kiến thức sở ngành: KTCT, CNKTXD, KTTNN, KTHT&PTNT, CTN, KTTĐ&NLTT, TV&TNN, QL&GNTT - Đánh giá: Điểm trình: 0.3 Điểm thi kết thúc: 0.7 - Mơn tiên : Tốn I - Mơn học trước: Thủy lực đại cương  Nội dung tóm tắt mơn học: Trang bị cho sinh viên kiến thức quy luật dòng chảy sơng ngòi, phương pháp tính tốn đặc trưng thủy văn thiết kế, điều tiết dòng ứng dụng thiết kế, quy hoạch cơng trình thủy lợi quản lý tài nguyên nước Chương Tài liệu tham khảo [1] Ponce, V.M, Engineering Hydrology, Prentise-Hall, 1981, ISBN 139459235 (Bản dịch) [2] Hà Văn Khối nnk: Thủy văn cơng trình, Xuất năm 2012 [3] Chow, V.T, Maidment, D.R and Mays, L.W Applied Hydrology , McGraw-Hill, 1998, ISBN 0-07-010810-2 (Bản dịch có thư viện trường) [4] Quy phạm tính tốn đặc trưng thuỷ văn thiết kế QP.TL C-6-77, Bộ Thuỷ lợi, 1979      Giới thiệu chung Khái niệm thủy văn thủy văn cơng trình Vòng tuần hồn thủy văn Nhiệm vụ nội dung mơn học thủy văn cơng trình Đặc điểm tượng thủy văn phương pháp nghiên cứu I Khái niệm thủy văn thủy văn cơng trình Nước trái đất Trên trái đất, nước loại vật chất phong phú nhất, thành phần cấu tạo vật thể sống lực lượng chủ lực làm thay đổi khơng ngừng hình thể bề mặt trái đất Nước giữ vai trò then chốt việc điều hòa nhiệt độ trái đất bảo đảm cho sinh tồn nhân loại nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến tiến triển văn minh (Ven Te Chow)    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 q coi vĩnh cửu Khơng 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 … Ứớc tính phân bố nước tồn cầu: Nguồn nước Thể tích nước tính km3 Thể tích nước tính dặm khối Phần trăm nước Phần trăm tổng lượng nước Lượng nước phong phú tồn dạng khác 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 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 1.120 269 0,003 0,0001 1.386.000.000 332.500.000 - 100 Nước sinh học Tổng số 0,006 Nguồn: Gleick, P H., 1996: Tài nguyên nước Bách khoa từ điển khí hậu thời tiết S.H Scheneide, Nhà xuất Đại học OXford, New york, 2, trang 817 - 823 Nước phân bố không theo không gian thời gian  Theo không gian: – –  – Lượng nước: – – Là tổng lượng nước sinh khoảng thời gian thời kỳ Biểu thị mức độ phong phú tài nguyên nước vùng lãnh thổ  Chất lượng nước:  Động thái nước: – – – – – – – – Hàm lượng chất hòa tan chất khơng hòa tan nước (có lợi hại theo tiêu chuẩn sử dụng) Sự thay đổi dòng chảy theo thời gian Sự trao đổi nước khu vực chứa nước Sự vận chuyển quy luật chuyển động nước sông Sự chuyển động nước ngầm Q trình trao đổi chất hòa tan Truyền mặn V.v… Gây lợi: –  Là động lực cho hoạt động dân sinh kinh tế người Gây hại: – Mùa mưa mùa khô Mùa lũ mùa kiệt Các đặc trưng nước   Vùng nhiều nước: Châu Âu, Châu Á Vùng nước: Châu Phi Theo thời gian: – Thuộc tính nước Lũ lớn, lũ quét, lụt lội gây thiệt hại người tài sản Khái niệm thủy văn  Thủy văn môn khoa học nghiên cứu nước trái đất, xuất hiện, chu kỳ phân bố nước, đặc tính hố học lý học nước phản ứng nước môi trường, bao gồm mối quan hệ nước với vật sống (HĐ Liên bang Mỹ Khoa học Công nghệ) Thủy văn ứng dụng  Thuỷ văn bao gồm thuỷ văn nước mặt thuỷ văn nước ngầm; nhiên thân thuỷ văn nước ngầm xem xét mơn học Các khoa học trái đất có liên quan khác bao gồm khí hậu học, khí tượng học, địa chất học, địa mạo học, trầm tích học, địa lý học, hải dương học            Khái niệm Thủy văn cơng trình   Thuỷ văn cơng trình khoa học trái đất ứng dụng Nó sử dụng nguyên tắc thuỷ văn việc giải vấn đề kỹ thuật xuất phát từ khai thác nguồn nước trái đất người Về nghĩa rộng, thuỷ văn cơng trình tìm kiếm để thiết lập mối quan hệ xác định không gian, thời gian, theo mùa, theo năm, theo vùng, biến đổi mang tính địa lý nước, với mục đích rủi ro xã hội chắn liên quan đến cơng trình hệ thống thuỷ lợi Là kiến thức thủy văn có liên quan đến việc thiết kế, xây dựng quản lý vận hành cơng trình có liên quan đến nước Còn gọi thủy văn thiết kế, thủy văn ứng dụng Thiết kế vận hành cơng trình thủy lợi Cấp nước thị Bố trí xử lý nguồn nước thải Tưới nước Tiêu úng Sản xuất lượng thủy điện Phòng chống lũ lụt Giao thơng thủy Phòng chống xói lở bồi lắng phù sa Ngăn mặn xâm nhập Giảm nhẹ ô nhiễm, sử dụng nước cho nhu cầu giải trí, bảo vệ nguồn cá động vật hoang dã II Vòng tuần hồn nước Nước tài nguyên có hạn   Nguồn nước giới lớn nước yêu cầu cho hoạt động dân sinh kinh tế người Nước chiếm tỉ lệ khoảng 3% tổng lượng nước trái đất Trong đó, – –  2/3 số băng tuyết cực Đại phận phần lại nước ngầm độ sâu từ 200 đến 600m, đa phần bị nhiễm mặn Nước khai thác chiếm khoảng 1% tổng lượng nước trái đất Nước tài nguyên tái tạo – Vòng tuần hồn thuỷ văn mơ tả sử dịch chuyển liên tục lặp lại nước trái đất, liên kết khí quyển, đất, đại dương Vòng tuần hồn phức tạp, chứa đựng nhiều vòng tuần hồn nhỏ Để giải thích ngắn gọn, nước bốc từ bề mặt đại dương, lượng mặt trời, tham gia vào bầu khí quyển, di chuyển vào đất liền Khi vào đất liên, tác dụng trọng lực, trở lại đại dương thơng qua sơng suối Hình 1-2 Sơ đồ vòng tuần hồn thủy văn Hình 1-1 Vòng tuần hồn thủy văn III Nhiệm vụ nội dung môn học Thủy văn cơng trình     Cung cấp kiến thức hình thành dòng chảy sơng ngòi, lưu vực, q trình hình thành dòng chảy sơng ngòi Các phương pháp đo đạc thu thập tài liệu thủy văn Cung cấp phương pháp tính tốn đặc trưng thủy văn thiết kế phục vụ công tác quy hoạch, thiết kế thi công hệ thống cơng trình thủy lợi, giao thơng cơng trình xây dựng khác Phương pháp tính tốn cân nước hệ thống, đặc biệt cân nước hệ thống hồ chứa nước Nội dung môn học Thuỷ văn cơng trình  Nội dung: – – – – – IV Đặc điểm tượng thuỷ văn phương pháp nghiên cứu Y=f(X,Z) Trong đó: – Y: Dòng chảy sơng ngòi – X: tập hợp yếu tố khí tượng, khí hậu tham gia vào hình thành dòng chảy sơng ngòi X= (x1, x2, x3, …, xn) Với x1, x2, x3, …, xn đặc trưng khí tượng, khí hậu mưa, bốc hơi, nhiệt độ, gió, độ ẩm, số nắng, điểm sương, … – Z: tập hợp đặc trưng mặt đệm tác động lên hình thành dòng chảy sơng ngòi, biểu thị dạng vectơ Z= (z1, z2, z3, …, zm) Với z1, z2, z3, …, zm đặc trưng mặt đệm diện tích lưu vực, độ dốc lưu vực, điều kiện địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, thảm phủ thực vật, … Chương 1: Giới thiệu chung Chương 2: Các nguyên lý thủy văn Chương 3: Phân tích tần suất phân tích tương quan Chương 4: Tính toán đặc trưng thủy văn thiết kế Chương 5: Điều tiết dòng chảy hồ chứa Các nhóm nhân tố ảnh hưởng  Nhóm yếu tố khí tượng, khí hậu X có đặc điểm: – –  Biến động lớn theo thời gian Sự biến đổi vừa mang tính chu kỳ, vừa mang tính ngẫu nhiên Nhóm nhân tố mặt đệm Z có đặc điểm: – – Biến đổi chậm theo thời gian Sự biến đổi theo khơng gian tạo thành vùng, miền có điều kiện mặt đệm đồng Đặc điểm tượng thủy văn  Mang tính ngẫu nhiên: –  Phụ thuộc chủ yếu vào biến đổi ngẫu nhiên nhóm nhân tố khí hậu, khí tượng – – Sự thay đổi có chu kỳ xu bình quân theo thời gian: chu kỳ năm (mùa lũ, mùa kiệt); chu kỳ nhiều năm (nhóm năm nước, nhóm năm nhiều nước) Tính quy luật biểu thị quan hệ vật lý nhân tố ảnh hưởng (X, Z) đến đặc trưng dòng chảy Y Tính địa đới hoạt động khí hậu, khí tượng tổ hợp với hình mặt đệm tương đối ổn định khu vực lãnh thổ, dẫn đến tính phân vùng rõ rệt tượng thủy văn Phương pháp phân tích ngun nhân hình thành Phương pháp phân tích nguyên: – Thiết lập mối quan hệ đặc trưng thủy văn cần tính với nhân tố ảnh hưởng (khí tượng, mặt đệm)    Dùng biểu thức, đồ thị Mơ hình tốn Phương pháp tổng hợp địa lý: – Phương pháp phân tích nguyên nhân hình thành –  Các tham số đặc trưng thủy văn lưu vực khơng có tài liệu quan trắc suy từ lưu vực khác, có tài liệu đo đạc thủy văn có điều kiện hình thành dòng chảy tương tự lưu vực cần tính tốn Cơ sở phương pháp: tượng thủy văn có tính tất định thể tính chu kỳ, biến đổi có quy luật theo khơng gian, dòng chảy hàm số yếu tố khí tượng, yếu tố mặt đệm Phương pháp thống kê xác suất – Cơ sở phương pháp: tượng thủy văn mang tính ngẫu nhiên nên coi đại lượng đặc trưng tượng thủy văn đại lượng ngẫu nhiên Câu hỏi thảo luận   Bản đồ đẳng trị Bản đồ phân vùng Phương pháp lưu vực tương tự –  Hiện tượng thủy văn mang tính địa lý rõ rệt    Mang tính tất định: –  Các phương pháp nghiên cứu  Phân biệt khái niệm Thủy văn Thủy văn cơng trình Vòng tuần hồn nước gì? Sơ đồ mơ tả tuần hồn nước phương trình cân nước tồn cầu Các phương pháp nghiên cứu 2.1 Hệ thống sơng ngòi – Lưu vực sơng Hệ thống sơng ngòi  Sơng ngòi 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 sông suối gồm sơng phụ lưu phân lưu lớn nhỏ có liên quan chặt chẽ với dòng chảy lưu vực tập trung nước gọi hệ thống sơng  Ví dụ: Chương Các ngun lý thủy văn   HT sông Hồng: sông Hồng sông Đà, Thao, Lô, Gâm… HT sông Mã: sông Mã sông Chu, Âm, Bưởi 2 Lưu vực sông Phân loại phân cấp hệ thống sông  Phân loại:     HT sơng hình nan quạt HT sơng hình lơng chim HT sơng hình cành HT sơng hình song song Một hệ thống sơng lớn thường có hình dạng hỗn hợp  Phân cấp hệ thống sông:    Sông chính: dòng sơng có kích thước dài có lượng nước chảy sơng lớn Sơng phụ:     Nhập lưu: dòng sơng phụ cung cấp nước cho hệ thống Phân lưu: dòng sơng phụ lấy nước hệ thống   Lưu vực sông phần mặt đất mà nước chảy sơng (kể nước mặt nước ngầm) Đường chia nước lưu vực sông đường cong giới hạn vùng cấp nước cho sơng Có hai loại: đường chia nước mặt đường chia nước ngầm Việc xác định đường chia nước ngầm khó nên thơng thường người ta lấy đường chia nước mặt đường phân lưu Lưu vực kín: lưu vực có đường chia nước mặt trùng với đường chia nước ngầm Lưu vực hở: lưu vực có đường chia nước mặt khơng trùng với đường chia nước ngầm Sơ họa lưu vực sông Sơ họa mặt cắt lưu vực sông Đường phõn lu Mặt cắt A-A M-a Sụng nhỏnh Dòng chảy mặt Thấm Sụng chớnh Dòng chảy ngầm Đ-ờng chia n-ớc mặt Bốc Đ-ờng chia n-ớc ngầm Ca lưu vực a.Diện tích lưu vực Các đặc trưng hình học lưu vực sơng        Diện tích lưu vực Chiều dài sơng Chiều dài lưu vực Chiều rộng bình quân lưu vực Độ cao bình quân lưu vực Độ dốc lòng sơng Độ dốc bình qn lưu vực        Mật độ lưới sông Mặt cắt sơng Hệ số hình dạng lưu vực Hệ số uốn khúc Hệ số không đối xứng Hệ số phát triển đường phân nước   Là diện tích khu vực khống chế đường phân lưu Ký hiệu: F Đơn vị: km2 Được xác định máy đo diện tích số phương pháp khác Trong thực tế, thường sử dụng đồ tỉ lệ 1/10000; 1/25000; 1/50000 1/100000 F (km2) b.Chiều dài sông  c.Chiều dài lưu vực Là chiều dài đường nước chảy sơng tính từ nguồn đến mặt cắt cửa lưu vực Ký hiệu: Ls Đơn vị: km  Ls (km) Là chiều dài đường gấp khúc nối từ cửa qua điểm đoạn thẳng cắt ngang lưu vực (vng góc với trục sơng chính) điểm xa lưu vực Ký hiệu: Llv Đơn vị: km Llv (km) Một số đặc trưng hình học khác   Một số đặc trưng hình học khác Chiều rộng bình quân lưu vực:  10  Là tỷ số diện tích lưu vực chiều dài lưu vực Blv (km) = F/Llv  F/Ls  Độ cao bình quân lưu vực: Trong đó: Hi- cao trình đường đồng mức thứ i fi- diện tích phận lưu vực nằm đường đẳng cao liên tiếp F- Diện tích lưu vực n- số mảnh diện tích Độ dốc lòng sơng Js (o/oo): H i 1  H i fi i 1 H tb  n     fi  F   i 1   n  tính theo đường kẻ dọc sơng cho phần diện tích thừa thiếu khơng chế đường thẳng đường đáy sông Độ dốc bình quân lưu vực J (o/oo) n li 1  li Dhi  i 1 J lv   n    fi  F   i 1  Trong đó: Dhi : chênh lệch cao độ hai đường đồng mức li: chiều dài đường đẳng cao thứ i phạm vi lưu vực 11 12 Một số đặc trưng hình học khác  Mật  Hệ thống sơng ngòi Việt nam  độ lưới sông (km/km2) Là tỷ số tổng chiều dài tất sông suối lưu vực chia cho diện tích lưu vực n d  L  F  i 1 Tổng số sông lãnh thổ với dòng chảy thường xun có chiều dài từ 10km trở lên 2.360 hệ thống sông có diện tích lưu vực từ 10.000km2 trở lên 166 sơng có diện tích lưu vực từ 50010000km2, phần lớn sơng nhánh sơng lớn 2170 sơng có diện tích lưu vực nhỏ 500km2 (chiếm 93%),  1556 sơng có diện tích lưu vực nhỏ 100km2 13 Sơng Diện tích (km2) Bằng- Kỳ Cùng 12.880 Hồng-Thái Bình Tổng lượng nước (km3/năm) Trong nước 7,19 Toàn Ngoài vào 1,73 93,0 44 137 28.400 15,76 4,34 20,1 Cả 4,74 24,2 27.200 19,46 Gianh 4.680 8,14 8,14 Quảng Trị 2.660 4,68 4,68 Hương 2.830 5,64 5,64 Thu Bồn 10.350 19,3 19,3 Vệ 1.260 2,36 2,36 Trà Khúc 3.189 6,19 6,19 An Lão 1.466 1,64 1,64 Côn 2.980 2,58 Kỳ Lộ 1.920 1,45 1,45 13.800 10,36 10,36 1.900 1,9 1,9 Cái (Phan Rang) 3.000 1,72 1,72 Lũy 1.910 0,82 0,82 1.050 0,488 độ thủy 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 bốc lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố khí tượng khác: nhiệt độ, xạ, độ ẩm, áp suất khơng khí, gió, 0,488 Đồng Nai 44.100 29,2 1,4 30,6 Mê Kông 795.000 20,6* 500 520,6 (*): khơng tính Tây Ngun  Chế 2,58 Cái (Nha Trang) Cái (Phan Thiết) 2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng 8,92 168.700 Mã-Chu Ba 15         16 Mưa a Khái niệm phân loại Các yếu tố khí tượng  14 Nhiệt độ mặt đất Nhiệt độ mặt nước Nhiệt độ khơng khí Áp suất khơng khí Độ ẩm khơng khí Gió Bão Mưa Bốc   17 Là tượng nước thể lỏng thể rắn từ tầng khí rơi xuống bề mặt đất Q trình hình thành mưa:  Khơng khí ẩm bị lạnh xuống điểm sương  Hơi nước bão hòa ngưng kết lại thành hạt  Các hạt lớn lên trọng lượng thắng lực ma sát tầng khí tốc độ luồng khơng khí lên mà rơi xuống thành mưa 18 Phân loại mưa  Theo tính chất mưa:     b Các đặc trưng mưa  Mưa rào Mưa dầm Mưa phùn  Theo nguyên nhân làm khối khơng khí thăng lên cao:    at amaxt (mm/ph) aT Mưa đối lưu Mưa địa hình Mưa gió xốy     Lượng mưa: lớp nước mưa đo trạm quan trắc đơn vị diện tích thời đoạn Ký hiệu: HT Đơn vị: mm  Lượng mưa trận, Lượng mưa ngày, Lượng mưa tháng, Lượng mưa năm Cường độ mưa: Là lượng mưa rơi đơn vị thời gian Ký hiệu: at Đơn vị: mm/h, mm/phút Đường trình mưa: biến đổi cường độ mưa theo thời gian Mưa front lạnh Mưa front nóng Mưa bão Ht1-t2 t1 19 T t2 t 20 Thiết bị đo mưa tự ghi Thùng đo mưa chuẩn 21 c Các ph-ơng pháp tính m-a bỡnh quân l-u vực 22 Ph-ơng pháp bỡnh quân số học Trạm đo m-a Ph-ơng pháp bỡnh quân số học Ph-ơng pháp đa giác Theisson Ph-ơng pháp đ-ờng đẳng trị n X   i 1 Xi n Trong ®ã: n số trạm đo m-a l-u vực Xi l-ợng m-a trạm thứ i Nhận xét: Ph-ơng pháp sử dụng tốt l-u vực có nhiều trạm m-a đ-ợc bố trí vị trí đặc tr-ng 23 24 Ph-ơng pháp đa giác Theissen Ph-ơng pháp đa giác Theissen (tiếp) Cơ sở ph-ơng pháp: coi l-ợng m-a đo đ-ợc vị trí l-u vực đại diện cho l-ợng m-a vùng định quanh Ni dung phng phỏp: Nối trạm đo m-a đoạn thẳng Kẻ đ-ờng trung trực đoạn thẳng Cỏc ng trung trực chia lưu vực thành đa giác Lượng mưa trạm đo nằm đa giác lượng mưa bình qn phần diện tích thuộc đa giỏc ú Xác định l-ợng m-a bỡnh quân l-u vùc: n X   i 1 n fi X i     fi  F   i Trong đó: Xi l-ợng m-a trạm thứ i đại diện cho mảnh diện tích thứ i; n số đa giác (hoặc trạm m-a); fi lµ diƯn tÝch cđa khu vùc thø i; F lµ diƯn tÝch l-u vùc tÝnh b»ng km2 25 Ví dụ Ph-ơng pháp đa giác Theissen (tiếp) Nhận xét: 26 Ph-ơng pháp ứng dụng đ-ợc l-u vực lân cận có nhiều điểm đo m-a với n3 Ph-ơng pháp đa giác ph-ơng pháp th-ờng dùng tính toán thuỷ -u điểm ph-ơng pháp: xét đ-ợc quyền số diện tích f i/F (so với ph-ơng pháp bỡnh quân số học) Lu vc sụng cú din tích: F=1000 km2 Trên lưu vực có trạm mưa, trạm khống chế diện tích :      Lượng mưa đại diện cho mảnh diện tích tương ứng là:      f1= 160km2 f2= 310km2 f3= 270km2 f4=260km2 X1= 210mm X2=250mm X3=310mm X4=320mm Lượng mưa bình quân lưu vực là: Xbq = 278mm 27 Ph-ơng pháp đ-ờng đẳng trị Đường đẳng trị mưa đường cong nối liền điểm đồ có lượng mưa C¸c b-ớc thực hiện: Dựa vào tài liệu quan trắc l-u vực đồng bộ, tiến hành tính toán vẽ đ-ờng đẳng trị m-a Xác định diện tích khống chế đ-ờng đẳng trị l-ợng m-a kế cận 28 Ph-ơng pháp đ-ờng đẳng trị (tiếp) 2400mm Tính l-ợng m-a bỡnh quân l-u vùc n 2200mm X  2000mm 1800mm 1600mm 1400mm   X i  X i 1    F  f  i 1 i Trong ®ã fi diện tích nằm gia hai đ-ờng đẳng trị có l-ợng m-a t-ơng ứng Xi Xi+1 2400mm 2200mm 2000mm 1800mm 1600mm 1400mm 1200mm 1200mm 29 30 4/17/2013 Hồ chứa cơng trình đầu mối (tiếp) Hồ chứa cơng trình đầu mối   Hồ chứa cơng trình trữ nước nhân tạo xây dựng khe suối, sông đập chắn ngang sơng Chức hồ chứa làm ổn định dòng chảy cách điều tiết khả cấp nước dòng chảy tự nhiên thỏa mãn yêu cầu nước khác hộ dùng nước  Các cơng trình đầu mối: – – – Đập chắn Cơng trình lấy nước: cống lấy nước Cơng trình tháo lũ: đập tràn tự do, cống ngầm, xi phông kết hợp Các công trình tháo lũ có hai hình thức: có cửa đóng mở khơng có cửa đóng mở 5.2 Các thành phần dung tích mực nƣớc hồ chứa Một số hình ảnh hồ chứa Hsc Vsc Vpl Hbt Vkh Htl H Vh Hc Hhl Vc Phƣơng pháp giản hóa tính bồi lắng hồ chứa a) Dung tích chết mực nƣớc chết     Dung tích chết (Vc): phần dung tích hồ chứa khơng tham gia vào q trình điều tiết dòng chảy, gọi dung tích lót đáy Mực nước chết (Hc): giới hạn dung tích chết Vc Hc Vc có quan hệ với theo quan hệ đặc trưng địa hình lòng hồ Z~V Nguyên tắc lựa chọn: – – – – – 11 Sơ họa mặt cắt hồ chứa 10 – Chứa đựng toàn bùn cát đến hồ chứa thời gian hoạt động cơng trình Vc  Vbl Bảo đảm đầu nước tưới tự chảy Hc  Zcống=Zruộng + DZ + a Bảo đảm cột nước tối thiểu để phát điện Bảo đảm mực nước tối thiểu để giao thơng mùa kiệt Bảo đảm dung tích tối thiểu để ni trồng thuỷ sản Bảo đảm dung tích tối thiểu để du lịch vệ sinh môi trường   Dung tích bồi lắng tổng cộng Vbl: Vbl = Vll+Vdđ Dung tích bùn cát lơ lửng Vll: Vll  Kbl – – – –  Rl 0T g 31.5 106 Kbl: hệ số phản ánh khả bồi lắng lượng bùn cát lơ lửng g: dung trọng riêng bùn cát (tấn/m 3) T: tuổi thọ cơng trình Rl0: lưu lượng bùn cát lơ lửng bình quân nhiều năm (kg/m 3) Dung tích bùn cát di đáy Vdđ: – Tính gần 20% - 80% Vll, tùy theo điều kiện vùng xây dựng hồ chứa 12 4/17/2013 Dung tích hiệu dụng mực nƣớc dâng bình thƣờng   Dung tích hiệu dụng (Vh) phần dung tích nằm phía dung tích chết Vc, làm nhiệm vụ điều tiết cấp nước cho đối tượng dùng nước Còn gọi dung tích hữu ích Mực nước dâng bình thường (Hbt) giới hạn dung tích hiệu dụng – –  Dung tích siêu cao mực nƣớc siêu cao   Dung tích khống chế phần dung tích chết dung tích hiệu dụng là: Vbt = Vc + Vh Hbt Vbt có quan hệ theo đường cong Z~V – – Nguyên tắc lựa chọn: – – – – –  Căn vào đường trình nước đến thiết kế Căn vào đường trình nước dùng thiết kế Căn vào điều kiện địa hình địa chất vùng hồ chứa Tính tốn điều tiết cấp nước xác định đặc trưng hồ chứa Lựa chọn đặc trưng thiết kế hồ chứa theo điều kiện kinh tế kỹ thuật 13 Gọi VT dung tích tồn hồ chứa: VT = Vc + Vh + Vsc Hsc VT có quan hệ theo đường cong Z ~ V Nguyên tắc lựa chọn: – – – – Căn vào đường trình lũ thiết hồ Căn vào yêu cầu phòng lũ hạ du Căn vào điều kiện địa hình, địa chất, dân sinh kinh tế vùng xây dựng hồ chứa Giải tốn kinh tế kỹ thuật 14 Dung tích kết hợp mực nƣớc trƣớc lũ  –  5.3 Các loại tổn thất xây dựng hồ chứa Dung tích kết hợp (Vkh) dung tích vừa làm nhiệm vụ cấp nước vừa làm nhiệm vụ phòng lũ –   Ở số hồ chứa, vào đầu mùa lũ người ta tận dụng phần Vh để trữ lũ, gọi Vkh Khi đó, dung tích làm nhiệm vụ phòng lũ hồ chứa là: Vpl = Vkh + Vsc Vkh lấp đầy vào cuối mùa lũ để lấy nước cấp cho thời kỳ mùa kiệt Tổn thất bốc phụ thêm Tổn thất thấm Mực nước trước lũ (Ztl) mực nước giới hạn dung tích kết hợp – – Gọi Vtl dung tích trước lũ: Vtl = Vc + Vh – Vkh Htl Vtl có quan hệ theo đường cong Z~V 15 16 Bốc phụ thêm thiết kế Tính tốn tổn thất bốc phụ thêm  Trước xây dựng hồ chứa, bề mặt lưu vực có lượng bốc gọi bốc lưu vực Zlv – –     17 Dung tích siêu cao (Vsc) phận dung tích hồ chứa, làm nhiệm vụ trữ lũ tạm thời thời gian lũ đến cơng trình với mục đích giảm khả tháo lũ hạ lưu, giảm kích thước cơng trình xả lũ Còn gọi dung tích gia cường Mực nước siêu cao (Hsc) giới hạn dung tích siêu cao  Xác định lượng bốc phụ thêm ứng với tần suất thiết kế: – Lựa chọn tần suất tính tốn Pz:  Do bề mặt lưu vực đa dạng nên lượng bốc lưu vực thực tế khó đo đạc Lượng bốc lưu vực bình qn nhiều năm xác định dựa phương trình cân nước viết cho lưu vực Zlv0=Z0=X0-Y0 (Trường hợp lưu vực kín)   – – Sau xây dựng hồ chứa làm ngập phần lưu vực phần bị ngập có lượng bốc bốc mặt nước Zn Thông thường Zn>Zlv Lớp bốc phụ thêm (mm): DZ = Zn-Zlv Lượng bốc phụ thêm (m3): W bh= DZ F.103 Trường hợp 1: Quan hệ lượng mưa lượng bốc chặt chẽ lựa chọn Pz=1-Py Trường hợp 2: Quan hệ lượng mưa lượng bốc không chặt chẽ lựa chọn Pz=50% Trường hợp 3: Nếu tài liệu lấy năm có lượng bốc lớn Xác định lượng bốc mặt nước bình quân nhiều năm Z n0 Xác định lượng bốc phụ thêm bình quân nhiều năm: DZ0 = Zn0-Zlv0 – – Lựa chọn đặc trưng thống kê: Cv, Cs Xác định lượng bốc phụ thêm thiết kế DZpz= f(DZ0, Pz,Cv,Cs) 18 4/17/2013 Bốc phụ thêm thiết kế (tiếp)  Tính tốn tổn thất thấm  Xác định phân phối bốc phụ thêm thiết kế: – – – – Xác định lượng bốc mặt nước ứng với tần suất thiết kế Znp Mượn dạng phân phối bốc mặt nước tính bình qn nhiều năm Zni ~ t DZ p Tính tỷ số thu phóng: K  Z np  – – –  Tính lượng bốc phụ thêm tháng theo cơng thức: DZi = KZni 19 Vật liệu xây dựng công trình địa chất lòng hồ cột nước hồ thời điểm tính tốn Trong tính tốn điều tiết, W th thường lấy tỉ lệ phần trăm dung tích trữ hồ thời điểm tính tốn W th (t) = K% V(t) 20 Tiêu chuẩn thấm hồ chứa 5.4 Mức bảo đảm cấp nƣớc Điều kiện địa chất lòng hồ  Tốt Bình qn Xấu Lượng thấm tính theo lượng nước bình qn (%) Lớp thấm tính theo diện tích bình qn (m)  Năm Tháng Năm Ngày đêm 5-10 10-20 20-30 0.5-1 1-1.5 1.5-3 V1-; V2+Wq: ghi cột (4) Nếu W Q Vbt qxả(i)=[(V(i)-Vbt)]/Dt 18 4/17/2013 Phƣơng pháp tính lặp trực tiếp  Bƣớc 6: Kiểm tra điều kiện  Nếu V(i) < Vc chứng tỏ Vh thiên nhỏ, cần tăng Vh quay lại bƣớc  Nếu V(i) > Vc : III Tính tốn điều tiết nhiều năm phƣơng pháp thống kê xác suất  • ia Q,q (m 3/s)  Khơng thể năm thừa nƣớc (K>a) vào năm nhiều nƣớc mùa lũ lớn thƣờng kèm theo mùa kiệt lớn, lƣợng nƣớc thiếu mùa kiệt nhỏ Nếu tính Vn cho trƣờng hợp khơng an tồn Khơng thể năm thiếu nƣớc (K0 nên dq/dt < 0, tức q  Q(m3/s) 200 (Q~t) Phương pháp lặp trực tiếp  Viết lại hệ phương trình dạng: (qx~t) 150 Đến t1thì Q=q nên dq/dt = tức q đạt giá trị cực tiểu 100 Sau t1vì Q > q nên dq/dt > tức q  V2  V1  qx max Q1  Q2 q q t  t 2 q  f ( Z t , Z h , A) Đến t2, Q=q nên dq/dt = 0, tức q đạt giá trị cực đại 50 16 1 2 dq t0 Sau t2,t1Q