Bài tập lớn thủy văn công trình

MƠN HỌC THỦY VĂN CƠNG TRÌNH Đề bài: Cho chuỗi tài liệu lưu lượng nước bình quân tháng thời kỳ nhiều năm (file kèm theo) Yêu cầu: Câu 1: Tính tốn lượng dịng chảy bình qn nhiều năm sai số (tính Q0, W0, M0, Y0 sai số) Câu 2: Tính tốn lượng dịng chảy bình qn năm thiết kế với tần suất thiết kế P = 1; 5; 10; 95; 99,9% Câu 3: Tính tốn phân phối dòng chảy năm thiết kế (theo mùa theo tháng) có đủ số liệu phương pháp chọn năm đại biểu u cầu tính tốn cụ thể: Xác định giới hạn mùa (mùa lũ, mùa kiệt) Tính lượng dòng chảy năm thủy văn ứng với tần suất P=5%; P=50% P=95% Chọn năm đại biểu cho năm nhiều nước (P=5%), năm trung bình nước (P=50%), năm nước (P=95%) xác định phân phối dịng chảy năm thiết kế BÀI LÀM Bảng 1: Câu 1: Lượng nước bình quân nhiều năm Qn (m3/s) lượng nước tính m3, chảy qua mặt cắt lưu vực đơn vị thời gian (một giây) lấy trung bình nhiều năm Cần phân biệt lưu lượng tức thời thịi điểm (một ngày đêm, tháng, năm) tính tổng lượng nước khoảng thời gian (tính giây), tổng lưu lượng bình quân ngày đêm chia cho số ngày đêm Lượng nước bình quân nhiều năm Qn theocơng thức: Trong đó: Qi lưu lượng bình qn năm thứ i; n số năm tính tốn Ta tính Bảng 2: TT Năm Qi năm (1) (2) 1958 1959 1960 1961 1962 (3) 41.600 40.076 53.216 36.828 46.386 (4) 0.9507 0.9159 1.2162 0.8416 1.0601 ki – (ki – 1)2 (ki – 1)3 (5) -0.0493 -0.0841 0.2162 -0.1584 0.0601 (6) 0.0024 0.0071 0.0467 0.0251 0.0036 (7) -0.0001 -0.0006 0.0101 -0.0040 0.0002 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Tổng 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 46.586 44.536 47.976 34.668 20.043 56.451 25.796 44.355 58.540 45.641 66.451 41.995 52.446 27.670 19.426 76.809 35.163 Qn = 43,757 1.0647 1.0178 1.0964 0.7923 0.4580 1.2901 0.5895 1.0137 1.3378 1.0431 1.5186 0.9597 1.1986 0.6324 0.4440 1.7553 0.8036 22.0000 0.0647 0.0178 0.0964 -0.2077 -0.5420 0.2901 -0.4105 0.0137 0.3378 0.0431 0.5186 -0.0403 0.1986 -0.3676 -0.5560 0.7553 -0.1964 0.0000 0.0042 0.0003 0.0093 0.0432 0.2937 0.0842 0.1685 0.0002 0.1141 0.0019 0.2690 0.0016 0.0394 0.1352 0.3092 0.5705 0.0386 2.1679 · Tính khoảng lệch quân phương: · Tính hệ số phân tán (cv): · Tính sai số tương đối lưu lượng bình qn nhiều năm: · Tính sai số tuyệt đối lưu lượng bình quân nhiều năm: Ta có Với Vậy lượng dịng chảy bình qn nhiều năm Q0 = 46,754(m3/s) Với Vậy lượng dòng chảy bình quân nhiều năm Q0 = 40,760(m3/s) · Tính tổng lượng nước (W0): Với Qn = 43,757(m3/s), F = 1560(km2), T = 22năm Đổi T = 22năm = 22 3600 24 365 = 693792 103(s) 0.0003 0.0000 0.0009 -0.0090 -0.1592 0.0244 -0.0692 0.0000 0.0386 0.0001 0.1395 -0.0001 0.0078 -0.0497 -0.1719 0.4309 -0.0076 0.1816 · Tính mơđun dịng chảy(M0): · Tính độ sâu dịng chảy (Y0): · Tính hệ số khơng đối xứng (Cs): · Tính sai số tuyệt đối hệ số phân tán (Cv): · Tính sai số tuyệt đối hệ số hệ số khơng đối xứng (Cs): · Tính sai số tương đối hệ số phân tán (Cv): · Tính sai số tương đối hệ số hệ số không đối xứng (Cs): Câu 2: Các dao động dòng chảy năm theo thời gian chịu ảnh hưởng tác động nhiều yếu tố khác Vì nghiên cứu dao động này, cần phải sử dụng phương pháo thống kê toán học Nếu liệt số quan trắc đủ dài, lượng chảy năm thiết kế xác định theo phương pháp đường tần suất Tần suất dòng chảy năm P, gọi số năm trung bình mà năm dòng chảy năm lớn giá trị cho trước (số năm thể phần trăm phần đơn vị) Đường tần suất (hay đường xác suất luỹ tích) đường cong tích phân, cho ta thấy tần suất (bằng phần trăm đơn vị) đại lượng toàn dãy số liệu Khi tính tốn thơng số dường tần suất, giá trị đại lượng thuỷ văn xem dãy thống kê, tức xếp thành dãy giảm dần Đường tần suất xây dựng dạng đường kinh nghiệm(quan trắc) dạng dường lý luận Đường tần suất kinh nghiệm dịng chảy năm, dựng theo tần suất luỹ tích P% điểm kinh nghiệm, tính cho số hạng dãy số liệu giá trị dòng chảy năm theo cơng thức: Trong đó: m số thứ tự số hạng chuỗi số liệu xếp thành dãy giảm dần; n số hạng dãy số liệu Bảng 3: TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Tổng Năm 1958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 Q năm 41.600 40.076 53.216 36.828 46.386 46.586 44.536 47.976 34.668 20.043 56.451 25.796 44.355 58.540 45.641 66.451 41.995 52.446 27.670 19.426 76.809 35.163 962.659 Q(s.xếp) 76.809 66.451 58.540 56.451 53.216 52.446 47.976 46.586 46.386 45.641 44.536 44.355 41.995 41.600 40.076 36.828 35.163 34.668 27.670 25.796 20.043 19.426 962.659 P% 4.348 8.696 13.043 17.391 21.739 26.087 30.435 34.783 39.130 43.478 47.826 52.174 56.522 60.870 65.217 69.565 73.913 78.261 82.609 86.957 91.304 95.652 Lập bảng tra sẵn hệ số mơ đuyn kp Kritsky-Menken, dịng chảy bình qn năm thiết kế với tần suất thiết kế P = 1; 5; 10; 95; 99,9% Hệ số: ( ứng với Bảng 4: tính Bảng 4) Cs Đại lượng Kp Cs = Cv Cs = 1.5Cv 0.321 0.482 Kp P(%) 0.100 2.106 1.000 1.809 5.000 1.558 95.000 0.499 99.900 0.221 92.135 79.148 68.165 21.813 9.653 2.200 1.853 1.570 0.523 0.253 Kp Cs = 2Cv 0.642 Cs = 3Cv 0.963 Cs = 4Cv 1.284 Cs = 5Cv 1.605 Cs = 6Cv 1.926 Kp Kp Kp Kp · 96.279 81.082 68.694 22.872 11.057 2.297 1.884 1.582 0.537 0.293 100.510 82.438 69.136 23.498 12.821 2.494 1.958 1.584 0.569 0.357 109.147 85.663 69.315 24.898 15.617 2.690 2.024 1.592 0.591 0.409 117.689 88.564 69.661 25.865 17.897 2.629 2.064 1.590 0.613 0.449 115.015 90.314 69.569 26.832 19.647 2.985 2.092 1.588 0.631 0.479 130.606 91.535 69.477 27.615 20.960 Vẽ đường tần suất lưu lượng cho trạm thuỷ văn theo phương pháp Phương pháp 1: Dùng bảng tra K-M vẽ đường tần suât lý luận, chọn để tính tốn Vậy ta có giá trị phù hợp để vẽ đường tần suất lý luận phù hợp với điểm kinh nghiệm giá trị =0,321 = 2.0,321 = 0,642 Ta có: Bảng 5a: Bảng tính tung độ đương P% Bảng 5b: P% =43,757 (m3/s); tần suất K-M theo bảng tra K-M 0,01 0,05 0,1 0,5 10 20 30 40 2.679 2.408 2.297 2.022 1.884 1.582 1.427 1.255 1.138 1.05 117.225 105.367 100.51 88.477 82.438 69.136 62.441 54.915 49.795 45.945 50 60 70 75 80 90 95 99 99,5 99,9 0.966 0.897 0.807 0.765 0.731 0.617 0.537 0.413 0.373 0.293 42.269 39.25 35.312 33.474 31.986 26.998 23.498 18.072 16.321 12.821 Phương pháp 2: Sử dụng phương pháp điểm A-lếch-xây-ép Lấy số liệu từ trước: Trên đường ta chọn điểm ứng với tần suất 5%, 50% 95% có tương ứng giá trị lưu lượng bình qn ứng với tần suất là: Q5%= 69.136 (m3/s) Q50%= 42.269 (m3/s) Q95%=23.498 (m3/s) Ta tính trị số S là: S= Với S= 0,177 tra ta tra phụ lục quan hệ = 0,651 (phụ lục 2) ta Có tra phụ lục giá trị: = -0,108 = 3,252 Ta tính được: Và trị số bình quân nhiều năm lưu lượng: (m3/s) Hệ số : (m3/s); Cv = 0,321 Theo kết tính tốn Ta có: = 0,651 Bảng 6a: Bảng tính tung độ đường suất lý luận P (%) 0,01 0,1 0,5 10 20 30 40 5.167 4.031 3.176 2.786 1.810 1.330 0.795 0.435 0.150 2.659 2.294 2.019 1.894 1.581 1.427 1.255 1.140 1.048 116.411 100.446 88.422 82.938 69.225 62.478 54.957 49.898 45.890 50 60 70 75 80 90 95 99 99,9 -0.110 -0.350 -0.595 -0.720 -0.850 -1.190 -1.435 -1.844 -2.204 0.965 0.888 0.809 0.769 0.727 0.618 0.539 0.408 0.293 42.236 38.863 35.421 33.665 31.838 27.062 23.620 17.863 12.812 Bảng 6b: P (%) Câu 3: Chọn năm điển hình nhiều nước (P = 5%), nước trung bình (P= 50%), nước (P = 95%) xác định phân phối dòng chảy năm chúng Chọn năm điển hình: Các năm điển hình chọn từ Bảng 1, phải thoả mãn điêu kiện: - Năm đại biểu phải có giá trị bình qn gần giá trị lưu lượng tính ứng với tần suất P = 5% = 69,225, P = 50% = 42,236, P = 95% = 23,620 - Năm đại biểu phải có dạng phân phối dịng chảy bất lợi cho cơng trình Chọn năm nhiều nước ta chọn năm 1978 có = 66,451 (m3/s), năm trung bình nước năm 1974 có = 41,955(m3/s) năm nước năm 1977 có = 20,043 (m3/s), Như Bảng 7: Bảng 7: Dịng chảy năm nhiều nước, trung bình nước nước từ số liệu thực đo Tính tốn phương pháp dòng chảy tháng năm thiết kế Ta có: P = 5% P = 50% P = 95% Bảng 8a: phân Tháng phối dòng chảy năm thiết kế nhiều nước VI VII VIII IX I 75.30 105.00 163.50 280.50 6.11 78.463 109.410 170.367 292.281 6.361 Bảng 8b: phân Tháng VII VIII 106.65 101.40 38.85 IX I 169.50 7.43 107.290 102.008 39.083 170.517 7.470 Tháng III IV V X XI XII 4.79 4.13 31.80 74.40 37.35 8.88 5.67 4.986 4.298 33.13677.525 38.919 9.253 5.908 phối dòng chảy năm thiết kế trung bình nước VI Bảng 8c: phân II II III IV V X XI XII 6.17 4.61 8.82 14.63 31.20 8.13 6.57 6.202 4.633 8.873 14.713 31.387 8.179 6.609 phối dịng chảy năm thiết kế nước VI VII VIII IX I II III IV 24.45 14.40 42.15 83.55 5.25 11.72 6.09 10.65 22.20 28.802 16.963 49.653 98.422 6.185 13.800 7.174 V X XI XII 5.37 7.19 7.50 8.464 8.835 12.546 26.152 6.326 ta tính phân bố dịng chảy theo mùa theo tháng, tức tính tỷ số phần trăm tổng lượng nước mùa thángứo với tổng lượng nước năm Trình tự tính tốn sau: Tổng lượng dòng chảy tháng đơn vị (km3) 86400 số ngày tháng 10-9 (km3) Lưu lượng trung bình tổng lượng dòng chảy mùa ... phương pháp đường tần suất Tần suất dòng chảy năm P, gọi số năm trung bình mà năm dịng chảy năm lớn giá trị cho trước (số năm thể phần trăm phần đơn vị) Đường tần suất (hay đường xác suất luỹ... đơn vị) đại lượng toàn dãy số liệu Khi tính tốn thơng số dường tần suất, giá trị đại lượng thuỷ văn xem dãy thống kê, tức xếp thành dãy giảm dần Đường tần suất xây dựng dạng đường kinh nghiệm(quan... 1.588 0.631 0.479 130.606 91.535 69.477 27.615 20.960 Vẽ đường tần suất lưu lượng cho trạm thuỷ văn theo phương pháp Phương pháp 1: Dùng bảng tra K-M vẽ đường tần suât lý luận, chọn để tính tốn