bài tập thuỷ văn công trình

Câu hỏi và thảo luận1. Các khái niệm Thuỷ văn và Thuỷ văn công trìnhThuỷ văn:+ Là ngành khoa học nghiên cứu mọi pha của nước trên trái đất:•Sự hình thành phân bốtrữ vận động•Đặc tính lý, hoá học•Sự tương tác với môi trường xung quanh (mối quan hệ với các sinh vật sống)+ Là một nghành khoa học thuộc lĩnh vực các khoa học về trái đất được phân ra nhiều chuyên ngành khoa học:•Thủy văn lục địa nghiên cứu các hiện tượng thủy văn xẩy ra trên đất liền (Thủy văn lưu vực, thủy sông ngòi – Động lực học sông, thủy văn hô ao đầm lầy, chỉnh trị sông, đo đạc thủy văn, thủy văn công trình…•Thủy văn biển – Hải dương học nghiên cứu các quá trình của nước xẩy ra trên biển và đại dươngThuỷ văn công trình:+ Là ngành khoa học ứng dụng sử dụng các nguyên tắc thuỷ văn trong việc giải quyết các vấn đề kỹ thuật xuất phát từ sự khai thác nguồn nước trên trái đất của con người.+ Nghiên cứu và tính toán các đặc trưng thủy văn phục vụ xây dựng công trình, thiết lập các mối quan hệ theo không gian, thời gian hoặc các biến đổi mang tính địa lý của nước, xác định các rủi ro xã hội liên quan đến các công trình và hệ thống thuỷ lợi.2. Vòng tuần hoàn nước là gì? Sơ đồ mô tả vòng tuần hoàn nước.Vòng tuần hoàn nước là sự tồn tại và vận động của nước trên mặt đất, trong lòng đất và trong bầu khí quyển của Trái Đất. Nước Trái Đất luôn vận động và chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, từ thể lỏng sang thể hơi rồi thể rắn và ngược lại. Vòng tuần hoàn nước đã và đang diễn ra từ hàng tỉ năm và tất cả cuộc sống trên Trái Đất đều phụ thuộc vào nó, Trái Đất chắc hẳn sẽ là một nơi không thể sống được nếu không có nước. 3. Đặc điểm của hiện tượng thủy văn, Các phương pháp nghiên cứu Các hiện tượng thuỷ văn là kết quả tác động của nhiều nhân tố tự nhiên. Dòng chảy sinh ra trên mặt đất là một quá trình phụ thuộc và nhiều yếu tố: Khí hậu, thời tiết, mặt đệm…. Dòng chảy sông ngòi là kết quả tổng hợp của các nhân tố trên có thể định lượng được. Có thể biểu thị đại lượng dòng chảy Y với các yếu tố trên theo quan hệ:Y = f(X, Z) trong đóX là nhóm nhân tố khí hậu là nhóm biến đổi nhanh. Nhóm này tập hợp tất cả các yếu tố khí tượng: Mưa, bốc hơi, nhiệt đọ, gió…;Z là nhóm nhân tố đặc trưng mặt đệm là nhóm biến đổi chậm. Nhóm này tập hợp các đạc trưng: diện tích lưu vực, điều kiện địa hình, địa chất, độ dốc lưu vực, thảm phủ thực vật…Các hiện tượng thủy văn vừa mang tính tất định, vừa mang tính ngẫu nhiên.Tất định: sự thay đổi có tính chu kỳ (mùa lũ, mùa kiệt)…; mối quan hệ vật lý giữa các nhân tố ảnh hưởng (X, Z) đến các đặc trưng dòng chảy (Y)…; Biến đổi có quy luật theo không gian bị chi phối bởi tính địa đới của khí hậuNgẫu nhiên: phụ thuộc vào sự biến đổi ngẫu nhiên của nhóm nhân tố khí hậu, khí tượng.Phương pháp nghiên cứu:•Phương pháp Phân tích nguyên nhân hình thành Là phương pháp xây dựng dựa trên tính tất định của hiện tượng thuỷ văn.•1. Phân tích căn nguyên: Phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến sự hình thành các quá trình dòng chảy.•2. Tổng hợp địa lý: Hiện tượng thuỷ văn mang tính địa đới, khu vực. Có thể xây dựng bản đồ phân vùng, bản đồ đẳng trị các đặc trưng…•3. Lưu vực tương tự: mượn thông số, đặc trưng thuỷ văn của lưu vực khác có nhiều tài liệu hơn.•Phương pháp Thống kê xác suấtHiện tượng thuỷ văn mang tính ngẫu nhiên, do đó có thể coi các đại lượng thuỷ văn đặc trưng là các đại lượng ngẫu nhiên. Từ đó áp dụng lý thuyết thống kê xác suất để xác định các đặc trưng thuỷ văn thiết kế theo một tần suất thiết kế đã được quy định.4. Khái niệm về mưa và các đặc trưng biểu thịKN: là hiện tượng nước ở thể lỏng hoặc thể rắn từ các tầng khí quyển rơi xuống mặt đất. Các đặc trưng mưaLượng mưa (mm): là lớp nước mưa rơi trong một thời đoạn thời gian nào đó.Thời gian xác định lương mưa nhỏ hơn 1 ngày gọi là mưa thời đoạn ngắn (mưa 60 phút, 120 phút…), ngược lại lớn hơn 1 ngày gọi là thời đoạn dài (mưa ngày, mưa thág, mưa năm)Cườg độ mưa (mmphút,mmh): là lượng mưa rơi trong một đơn vị thời gian.5. Các phương pháp tính mưa bình quân lưu vực và điều kiện ứng dụngslide T18 19 206. Khái niệm và ý nghĩa của các đặc trưng biểu thị dòng chảyslide T30+317. Viết phương trình cân bằng nước và giải thích các thành phần của phương trìnhslide T35 36 378. Quá trình hình thành dòng chảy trên sông Sơ lược sự hình thành dòng chảy sông ngòiKhi mưa rơi xuống bề mặt lưu vực:•Một phần bị giữ lại để làm ẩm bề mặt (lá cây, mái nhà…)•Một phần bị giữ lại trong các chỗ trũng (điền trũng)•Một phần bị bốc hơi trở lại: bốc hơi qua lá, bốc hơi bề mặt…•Một phần bị thấm xuống đất: giai đoạn đầu thấm nhiều, giai đoạn sauthấm ít dần và ổn định•Phần còn lại chảy trà trên sườn dốc tạo thành các lạch nước rồi đổvào suối, suối đổ vào sông nhánh, sông nhánh đổ vào sông chính vàcuối cùng chảy ra cửa ra của lưu vực. (t = vài giờ ,vài ngày)•Phần dòng chảy sau khi bị thấm xuống đất sẽ tham gia vào quá trìnhhình thàh dòg chảy ngầm, sau một thời gian cũng sẽ chảy về cửa racủa lưu vực. (t = tháng).9. Phân biệt khái niệm xác suất và tần suất. Sự khác nhau giữa tần suất và xác xuất?slide T5 T6Biến cố: Khi nghiên cứu hiện tượng phải tiến hành nhiều thực nghiệm , mỗi thực nghiệm có 1 khả năng xuất hiện 1 hiện tượng ngẫu nhiên , không phụ thuộc vào điều kiện thực nghiệm , 1 kết cục trong 1 phép thử gọi là biến cố , ví dụ năm 1993 mực nước cao nhất sông Hồng đo tại Hà Nội là 12,8m Xác suất , tần suất : Các biến đồ khác nhau thì khả năng xuất hiện khác nhau . Ta dùng số số học biểu thị cụ thể số đo khả năng xuất hiện của biến cố nào đó , số đo này là xác suất xuất hiện của biến cố đó . Đ n : Xác suất xuất hiện của biến cố A kí hiệu là P ( A ) là khả năng xảy ra của biến cố A trong 1 phép thử ngẫu nhiên hay 1 quan trắc . P có thể được tính bằng tỉ số biến cố thuận lợi ( m số lần xuất hiện A ) và n là tổng số biến cố có thể P ( A ) = m n , m = 0 biến cố không , m = n biến cố chắc chắn Tần suất : Khi thí nghiệm rất nhiều lần thực nghiệm ta thấy tỉ số thường dao động quanh 1 hằng số nhất định . Lúc tỉ số m n gọi là tần suất của biến cố A. Vì xác suất dựa trên tính đồng nhất đối xứng của thực nghiệm mà trong tự nhiên các biến cố lại không mang tính đồng khả năng P(A)=lim từ 0 đến vô cùng(mn) hay còn nói là xác suất = lim từ 0 đến vô cùng của tần suất10. Khái niệm về đại lượng ngẫu nhiên, mẫu, tổng thể, nguyên tắc chọn mẫuĐại lượng ngẫu nhiên (ĐLNN) là một đại lượng mà trong một phép thử nó nhận một giá trị có thể trong tập giá trị hay trong một khoảng trên trục số với xác suất tương ứng của nó.Ký hiệu X = {x1, x2, x3, …, xn}Phân loại:• Đại lượng ngẫu nhiên rời rạc: Nếu nó nhận một số giá trị hữu hạn trong khoảng xác định của nó.• Đại lượng ngẫu nhiên liên tục: Nếu nó nhận bất kỳ giá trị trong khoảng xác định của nóTổng thể Số lượng các giá trị có thể mà ĐLNN cóthể nhận được là lớn vô cùng. Tập hợp tất cả các giá trị mà ĐLNN X có thể nhận được gọi là tổngthể. Ký hiệu: NMẫu Trong nghiên cứu không thể nào NC hết tất cả các giá trị của tổng thể mà chỉ NC trên một tập giá trị với số lượng rất nhỏ. Tập hợp hữu hạn các số liệu thu thập được của tổng thể gọi là mẫu.Ký hiệu: nCác yêu cầu của mẫu trong thống kê:•o Tính đại biểu: mẫu được chọn có những tính chất của tổng thể. Muốn vậy, dung lượng mẫu phải đủ lớn đảm bảo sai số lấy mẫu; mẫu phải bao gồm các giá trị số đặc trưng lớn, nhỏ và trung bình•o Tính độc lập: các số liệu của mẫu không phụ thuộc lẫn nhau•o Tính đồng nhất: cùng loại, cùng nguyên nhân hình thành hoặc cùng điều kiện xuất hiện11. Khái niệm phân bố tần suất đại lượng ngẫu nhiên rời rạc, mật độ tần suất (liên tục), đường tần suất kinh nghiệm, lý luận, các hàm phân bố PIII và KMĐường tần suất là đường quan hệ giữa tần suất luỹ tích và giá trị của biến ngẫu nhiên Đường tần suất kinh nghiệm: là băng điểm điểm biểu diễn tần suất xuất hiện của đại lượng ngẫu nhiên nhận giá trị X ≥ xi , Tần xuất được tính theo các công thức kinh nghiệm Đường tần suất lý luận:Đường cong trơn phù hợp với đường tần xuất kinh nghiệm gọi là đường tần suất lý luận. Đường tần suất lý luận là đồ thị hàm phân phối xác suất.Hàm PPXS Pearson III F(X≥ x) được xác định bằng cách lấy tích phân hàm mật độ. Việc tích phân trực tiếp hàm mật độ rất khó . Trong thực hành tiến hành lập bảng tính (Xp ῀ P) theo công thứcVới tra bảng Fôxtơ – Rưpkin (phụ lục 1) phụ thuộc Cs và P12. Các công thức tính tần suất kinh nghiệm.slide T34 3513. Các tham số thống kê và ảnh hưởng của tham số thống kê đến đường tần suất, ứng dụng.slide T29 30 31slide T51 52 5314. Các phương pháp vẽ đường tần suấtslide T54 5515. Khái niệm về tương quan thống kê, đường hồi quy, cách xác định, hệ số tương quan