Dòng chảy năm thiết kế là đặc trưng quan trọng cần phải xác định khi quy hoạch, thiết kế hệ thống công trình thủy lợi, đặc biệt là công trình hồ chứa nước. Dòng chảy năm thiết kế là căn cứ để hoạch định phương án quy hoạch và quy mô kích thước của công trình.
Từ chuỗi số liệu dòng chảy trung bình năm của các trạm vẽ đường tần suất lý luận sử dụng phần mềm FFC2008. Kết quả các đường tần suất thiết kế xem các hình từ (hình 13) đến (hình 18) của Phụ lục
Dòng chảy năm được thiết kế với tần suất P = 25%; 50%; 75% và 85%.
Kết quả tính toán dòng chảy năm ứng với tần suất thiết kế được thể hiện như dưới bảng (2-32)
Bảng 2-32: Bộ tham số thống kê và lượng dòng chảy năm ứng với tần suất thiết kế các trạm (m3/s) STT Tên trạm QTB Cv Cs P = 25% P = 50% P = 75% P= 85% 1 Sơn Diệm 48 0.35 0.26 58.7 47.3 36.4 30.9 2 Hòa Duyệt 112.5 0.31 0.48 133.8 109.4 87.4 76.6 3 Hương Đại 34.2 0.31 0.85 39.6 32.2 26 23.2 4 Trại Trụ 6.5 0.37 0.23 7.7 6 4.4 3.6 5 Kè Gỗ 15 0.31 0.89 16.9 13.8 11.1 10 6 Sông Trí 21.4 0.26 0.007 25.09 21.32 17.63 15.61
Hệ số biến đổi Cv của chuỗi dòng chảy các trạm nhỏ, thể hiện tính chất ổn định của chuỗi dòng chảy năm. Dòng chảy ít biến động, ổn định qua các thời kỳ.
Hệ số bất đối xứng Cs của trạm Kè Gỗ sông Rào Cái là lớn nhất, của trạm Sơn Diệm là nhỏ nhất. Các trạm đều có hệ số Cv dương điều này thể hiện trị số trung bình nằm bên phải trị số đông. Có nghĩa là số số hạng có Xi < XTB nhiều hơn số số hạng Xi > XTB nhưng khoảng lệch tương ứng về dương lớn hơn khoảng lệch tương ứng về âm tính theo giá trị tuyệt đối.
Tùy theo yêu cầu dùng nước, cấp độ, tầm quan trọng của các công trình thủy lợi phục vụ các ngành kinh tế quốc dân mà lựa chọn kết quả lưu lượng ứng với tần suất thiết kế theo quy định.
Phân phối dòng chảy năm thiết kế
Ta thấy rằng trong từng mùa dòng chảy các tháng cũng biến đổi. Để nghiên cứu ứng dụng phân phối dòng chảy các tháng trong năm ta có thể tiến hành theo hai hướng.
Một là nghiên cứu mô hình trung bình nhiều năm và hai là theo mô hình đáp ứng yêu cầu thực tế sử dụng nguồn nước.
a.Mô hình phân phối dòng chảy năm trung bình nhiều năm
Để có được mô hình phân phối này ta dùng số liệu quan trắc dòng chảy tháng, áp dụng phương pháp thống kê tính trị số dòng chảy tháng trung bình nhiều năm và sau đó tính tỷ lệ phần trăm dòng chảy từng tháng so với cả năm.
- Từ bảng số liệu lưu lượng trung bình tháng tính trị số dòng chảy tháng trung bình nhiều năm.
- Tính tỷ lệ phần trăm dòng chảy từng tháng so với cả năm. - Phân phối dòng chảy năm trung bình nhiều năm cho các trạm. Kết quả tính toán cho các trạm như sau:
Trạm Sơn Diệm: Tháng có lượng dòng chảy lớn nhất trung bình nhiều năm là tháng X với tỷ lệ 22.09% so với cả năm.Tháng có lượng dòng chảy nhỏ nhất trung bình nhiều năm là tháng III với tỷ lệ là 3.26% so với cả năm.Kết quả phân phối dòng chảy trạm Sơn Diệm được thể hiện dưới bảng (2-33) và hình (2-34).
Bảng 2-33:Tỷ lệ phần trăm dòng chảy từng tháng so với cả năm trạm Sơn Diệm (m3/s)
Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Tổng
TB 28,7 22,7 18,7 19,8 32,4 32,7 29,1 41,4 108,2 127,1 73,7 40,7 575,3 % 5,00 3,94 3,26 3,44 5,63 5,69 5,06 7,20 18,81 22,09 12,81 7,07 100,00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 %
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Tháng
Mô hình phân phối dòng chảy năm trung bình nhiều năm trạm Sơn Diệm
Hình 2-34:Mô hình phân phối dòng chảy năm trung bình nhiều năm trạm Sơn Diệm S.Ngàn Phố
Trạm Trại Trụ:Tháng có lượng dòng chảy lớn nhất trung bình nhiều năm là tháng X với tỷ lệ 22.5% so với cả năm.Tháng có lượng dòng chảy nhỏ nhất trung bình nhiều năm là tháng IV vơi tỷ lệ 3.4% so với cả năm.Kết quả phân phối dòng chảy trung bình nhiều năm trạm Trại Trụ được thể hiện dưới bảng (2-35) và hình (2-36).
Bảng 2-35:Tỷ lệ dòng chảy từng tháng so với cả năm trạm Trại Trụ (m3/s)
Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
TB 4,64 3,73 3,16 2,74 4,43 3,27 3,63 5,21 13,19 17,92 11,04 6,82 79,77 % 5,8 4,7 4,0 3,4 5,5 4,1 4,5 6,5 16,5 22,5 13,8 8,6 100,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 %
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Tháng
Mô hình phân phối dòng chảy năm trung bình nhiều năm trạm Trại Trụ
Hình 2-36:Mô hình phân phối dòng chảy năm trung bình nhiều năm trạm Trại Trụ S.Tiêm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trạm Kè Gỗ:Tháng có lượng dòng chảy lớn nhất trung bình nhiều năm là tháng X với tỷ lệ 25.2% so với cả năm.Tháng có lượng dòng chảy nhỏ nhất trung bình nhiều năm là tháng IV vơi tỷ lệ 3.1% so với cả năm.Kết quả phân phối dòng chảy trung bình nhiều năm trạm Kè Gỗ được thể hiện dưới bảng (2-37) và hình (2-38).
Bảng 2-37:Tỷ lệ dòng chảy từng tháng so với cả năm Trạm Kè Gỗ (m3/s)
Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
TB 9,87 7,61 5,83 5,54 8,29 8,37 7,64 10,73 29,37 44,96 25,34 14,88 178,44
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 %
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Tháng
Mô hình phân phối dòng chảy năm trung bình nhiều năm trạm Kè Gỗ
Hình 2-38: Mô hình phân phối dòng chảy năm trung bình nhiều năm trạm Kè Gỗ S.Rào Cái
Trạm Hòa Duyệt:Tháng có lượng dòng chảy lớn nhất trung bình nhiều năm là tháng X với tỷ lệ 26.25% so với cả năm.Tháng có lượng dòng chảy nhỏ nhất trung bình nhiều năm là tháng III vơi tỷ lệ 2.94% so với cả năm.Kết quả phân phối dòng chảy trung bình nhiều năm trạm Trại Trụ được thể hiện dưới bảng 2-39 và hình 2-40
Bảng 2-39:Tỷ lệ dòng chảy từng tháng so với cả năm Trạm Hòa Duyệt (m3/s)
Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
TB 59,2 44,9 39,6 47,0 67,0 65,3 60,8 87,4 243,8 354,4 187,5 93,6 1350,3 % 4,38 3,32 2,94 3,48 4,96 4,84 4,51 6,47 18,05 26,25 13,88 6,93 100 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 %
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Tháng
Mô hình phân phối dòng chảy năm trung bình nhiều năm trạm Hòa Duyệt
Trạm Hương Đại:Tháng có lượng dòng chảy lớn nhất trung bình nhiều năm là tháng X với tỷ lệ 17.91% so với cả năm.Tháng có lượng dòng chảy nhỏ nhất trung bình nhiều năm là tháng IV vơi tỷ lệ 4.43% so với cả năm.Kết quả phân phối dòng chảy trung bình nhiều năm trạm Hương Đại được thể hiện dưới bảng (2-41) và hình (2-42).
Bảng 2-41:Tỷ lệ dòng chảy từng tháng so với cả năm Trạm Hương Đại (m3/s)
Tháng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
TB 27,1 28,4 21,6 18,1 21,7 20,3 22,9 29,7 55,6 73,3 49,3 41,3 409,3 % 6,6 6,9 5,3 4,4 5,3 4,9 5,6 7,3 13,6 17,9 12,0 10,2 100 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 %
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Tháng
Mô hình phân phối dòng chảy năm trung bình nhiều năm trạm Hương Đại
Hình 2-42: Mô hình phân phối dòng chảy năm trung bình nhiều năm trạm Hương Đại S.Ngàn Trươi
b. Mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế
Để khắc phục những nhược điểm của mô hình phân phối dòng chảy năm trung bình nhiều năm ta sử dụng mô hình phân phối dòng chảy theo năm thiết kế.Cụ thể ta sẽ tính dòng chảy năm thiết kế theo năm đại biểu.Các bước thực hiện phương pháp này được tiến hành như sau:
Xác định lưu lượng dòng chảy năm ứng với tần suất thiết kế. Chọn mô hình năm đại biểu theo ba yêu cầu: Đã đo đạc thu thập đầy đủ số liệu trong thực tế, có lượng dòng chảy năm bằng hoặc gần bằng lượng dòng chảy năm ứng với tần suất thiết kế và có mô hình phân phối bất lợi cho công trình.
Sau khi đã chọn được mô hình đại biểu, tiến hành tính hệ số thu phóng K = Qp/Qđb. Nhân hệ số này với dòng chảy từng tháng của năm đại biểu ta được mô hình phân phối dòng chảy các tháng trong năm thiết kế.
Các bước tiến hành cho từng trạm được thực hiện như sau
Trạm Sơn Diệm: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Từ đường tần suất lý luận xác định được các tham số thống kê như sau: QTB = 48.0 m3/s; CV = 0.35 và CS = 0.26.Lưu lượng dòng chảy năm ứng với các tần suất thiết kế P:
QP = 25% = 58.7 m3/s; QP = 50% = 47.3 m3/s; QP = 75% = 36.4 m3/s;
Chọn năm đại biểu: Căn cứ vào tài liệu thực đo và lượng dòng chảy năm thiết kế trên ta chọn các năm đại biểu như sau:
+ Năm đại biểu nhiều nước (P = 25%) chọn năm 1973-1974 có lưu lượng dòng chảy năm 57.2 m3/s xấp xỉ với tổng lượng dòng chảy năm thiết kế và có mùa lũ chiếm 62.43% mùa cạn kéo dài.
+ Năm đại biểu nước trung bình (P = 50%) chọn năm 1984-1985 có lưu lượng dòng chảy năm 47.2 m3/s. xấp xỉ với tổng lượng dòng chảy năm trung bình.
+ Năm đại biểu ít nước (P = 75%) chọn năm 1968-1969 có lưu lượng dòng chảy năm 40.2 m3/s xấp xỉ với tổng lượng dòng chảy năm thiết kế và có mùa lũ chiếm 56.13%,mùa cạn kéo dài.
- Tỷ số phân phối dòng chảy các tháng trong năm thiết kế như sau: KP = 25% = Q p( 25%) Qdb =58.7 57.2= 1.027 KP = 50% =Q p( 50%) Qdb =47.3 47.2= 1.001 KP = 75% =Q p( 75%) Qdb = 36.4 40.2 = 0.910
Nhân các hệ số này với dòng chảy trung bình tháng ta sẽ được mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế như trong bảng (3-11) và các hình (3-9) tới (3-11).
Bảng 2-43:Phân phối dòng chảy năm thiết kế trạm Sơn Diệm S.Ngàn Phố
Tháng IX X XI XII I II III IV V VI VII VIII Năm Năm nhiều nước
Qđb(m3/s) 211,8 143,2 73,4 33,0 28,9 21,0 18,4 19,1 19,8 13,0 59,2 45,5 686,2
γ% 30,9 20,9 10,7 4,8 4,2 3,1 2,7 2,8 2,9 1,9 8,6 6,6 100,0
Qp(m3/s) 217,5 147,0 75,4 33,9 29,7 21,6 18,9 19,6 20,3 13,3 60,8 46,7 704,7
Năm nước trung bình
Qđb(m3/s) 90,2 137,3 90,5 41,4 41,2 31,6 20,9 33,0 25,8 23,7 16,7 14,1 566,5 γ% 15,9 24,2 16,0 7,3 7,3 5,6 3,7 5,8 4,6 4,2 3,0 2,5 100,0 Qp(m3/s) 90,3 137,5 90,6 41,5 41,2 31,6 21,0 33,0 25,8 23,8 16,7 14,1 567,1 Năm ít nước Qđb(m3/s) 61,5 69,1 59,1 34,7 34,0 29,2 35,1 35,1 32,9 50,7 16,4 25,3 483,1 γ% 12,7 14,3 12,2 7,2 7,0 6,0 7,3 7,3 6,8 10,5 3,4 5,2 100,0 Qp(m3/s) 56,0 62,9 53,8 31,6 30,9 26,6 31,9 31,9 29,9 46,1 14,9 23,0 439,6
Hình 2-44:Mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế theo năm đại biểu nhiều nước trạm Sơn Diệm S.Ngàn Phố
Hình 2-45:Mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế theo năm đại biểu ít nước trạm Sơn Diệm S.Ngàn Phố
Hình 2-46:Mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế theo năm đại biểu nước trung bình trạm Sơn Diệm S.Ngàn Phố
Trạm Trại Trụ:
- Từ đường tần suất lý luận xác định được các tham số thống kê như sau: QTB = 6.5 m3/s; CV = 0.4 và CS = 0.27.Lưu lượng dòng chảy năm ứng với các tần suất thiết kế P:
QP = 25% = 7.7 m3/s; QP = 50% = 6.0 m3/s;
QP = 75% = 4.4 m3/s;
- Chọn năm đại biểu: Căn cứ vào tài liệu thực đo và lượng dòng chảy năm thiết kế trên ta chọn các năm đại biểu như sau:
+ Năm đại biểu nhiều nước (P = 25%) chọn năm 1981-1982 có lưu lượng dòng chảy năm 7.67 m3/s xấp xỉ với tổng lượng dòng chảy năm thiết kế.
+ Năm đại biểu nước trung bình (P = 50%) chọn năm 1968-1969 có lưu lượng dòng chảy năm 6.19 m3/s. xấp xỉ với tổng lượng dòng chảy năm trung bình.
+ Năm đại biểu ít nước (P = 75%) chọn năm 1992-1993 có lưu lượng dòng chảy năm 5.41 m3/s xấp xỉ với tổng lượng dòng chảy năm thiết kế.
- Tỷ số phân phối dòng chảy các tháng trong năm thiết kế như sau: KP = 25% = Q p( 25%) Qdb = 7.7 7.67= 1.004 KP = 50% =Q p( 50%) Qdb = 6.0 6.19= 0.973 KP = 75% =Q p( 75%) Qdb = 4.4 5.41= 0.821
Nhân các hệ số này với dòng chảy trung bình tháng ta sẽ được mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế như trong bảng (3-12) và các hình (3-12) tới (3-14).
Bảng 2-47:Phân phối dòng chảy nãm thiết kế trạm Trại Trụ
Tháng IX X XI XII I II III IV V VI VII VIII Năm Năm nhiều nước (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Qđb(m3/s) 14,0 18,4 17,0 8,1 4,6 2,6 1,2 0,9 8,3 3,4 9,2 4,4 92,1
γ% 15,2 20,0 18,4 8,8 5,0 2,9 1,3 1,0 9,0 3,7 10,0 4,8 100,0
Qp(m3/s) 14,0 18,5 17,0 8,1 4,6 2,6 1,2 0,9 8,3 3,5 9,2 4,4 92,4
Năm nước trung bình
Qđb(m3/s) 9,7 16,6 10,5 5,3 4,4 3,6 5,2 3,8 5,6 3,0 1,5 3,1 72,3 γ% 13,4 23,0 14,5 7,3 6,0 4,9 7,2 5,3 7,8 4,1 2,1 4,3 100,0 Qp(m3/s) 9,4 16,1 10,2 5,2 4,2 3,5 5,1 3,7 5,5 2,9 1,5 3,0 70,3 Năm ít nước Qđb(m3/s) 8,9 24,7 9,7 8,8 4,6 2,6 1,2 0,7 1,0 0,9 0,9 0,8 64,9 γ% 13,7 38,0 14,9 13,6 7,1 4,0 1,9 1,1 1,5 1,4 1,5 1,2 100,0 Qp(m3/s) 7,3 20,3 7,9 7,3 3,8 2,1 1,0 0,6 0,8 0,8 0,8 0,6 53,3
Hình 2-48:Mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế theo năm đại biểu nhiều nước trạm Trại Trụ S.Tiêm
Hình 2-49:Mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế theo năm đại biểu nhiều nước trạm Trại Trụ S.Tiêm
Hình 2-50:Mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế theo năm ít nước trạm Trại Trụ S.Tiêm
Trạm Kè Gỗ:
- Từ đường tần suất lý luận xác định được các tham số thống kê như sau: QTB = 15.0m3/s; CV = 0.31 và CS = 0.89.Lưu lượng dòng chảy năm ứng với các tần suất thiết kế P:
QP = 25% = 16.9 m3/s; QP = 50% = 13.8 m3/s; QP = 75% = 11.1 m3/s;
- Chọn năm đại biểu: Căn cứ vào tài liệu thực đo và lượng dòng chảy năm thiết kế trên ta chọn các năm đại biểu như sau:
+ Năm đại biểu nhiều nước (P = 25%) chọn năm 1960-1961 có lưu lượng dòng chảy năm 16.5 m3/s xấp xỉ với tổng lượng dòng chảy năm thiết kế.
+ Năm đại biểu nước trung bình (P = 50%) chọn năm 1984-1985 có lưu lượng dòng chảy năm 12.9 m3/s. xấp xỉ với tổng lượng dòng chảy năm trung bình.
+ Năm đại biểu ít nước (P = 75%) chọn năm 1962-1963 có lưu lượng dòng chảy năm 11.5 m3/s xấp xỉ với tổng lượng dòng chảy năm thiết kế.
- Tỷ số phân phối dòng chảy các tháng trong năm thiết kế như sau: KP = 25% = Q p( 25%) Qdb =16.9 16.5= 1.027 KP = 50% =Q p( 50%) Qdb =13.8 12.9= 1.066
KP = 75% =Q p( 75%)
Qdb
=11.1
11.5= 0.969
Nhân các hệ số này với dòng chảy trung bình tháng ta sẽ được mô hình phân phối dòng chảy năm thiết kế như trong bảng (3-13) và các hình (3-15) tới (3-17)
Bảng 2-51:Phân phối dòng chảy năm thiết kế trạm Kè Gỗ
Tháng IX X XI XII I II III IV V VI VII VIII Năm
Năm nhiều nước
Qđb(m3/s) 19,7 92,8 28,5 11,2 9,5 7,1 5,5 3,1 4,7 3,4 1,8 4,5 191,8
γ% 10,3 48,4 14,9 5,8 5,0 3,7 2,9 1,6 2,5 1,8 0,9 2,3 100,0
Qp(m3/s) 20,2 95,3 29,3 11,5 9,8 7,2 5,7 3,2 4,8 3,5 1,8 4,6 196,9
Năm nước trung bình
Qđb(m3/s) 23,8 37,1 26,0 12,4 11,6 8,1 5,4 8,1 6,9 6,6 4,8 4,0 154,8 γ% 15,4 24,0 16,8 8,0 7,5 5,2 3,5 5,2 4,5 4,2 3,1 2,6 100,0 Qp(m3/s) 25,3 39,6 27,7 13,3 12,3 8,7 5,7 8,7 7,4 7,0 5,1 4,3 165,0 Năm ít nước Qđb(m3/s) 19,7 50,5 15,6 10,2 8,7 4,7 3,8 3,8 4,5 5,0 5,6 4,7 136,8 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});