7. 8.2 Phương pháp xác định quá trình lũ
9.2. TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY PHÙ SA
Các đặc trưng chung của dòng chảy rắn và các chi tiết của nó được xác định phụ thuộc vào đối tượng thiết kế.
Khi có quan trắc hệ thống không ít hơn 15-20 năm, các tham số dòng chảy năm của phù sa lơ lửng
được tính theo tài liệu đo đạc thủy văn. Đểđánh giá sơ bộđộ tin cậy của tài liệu gốc và tính hiệu quả của thời kỳ quan trắc, người ta thường phân tích quan hệđồ thị của lưu lượng phù sa trung bình năm QSn và lưu lượng nước năm Qn. Chuỗi được coi là có hiệu quả nếu các điểm tương thích phân bố tương đối đều và phù hợp với thay đổi lưu lượng nước trong tầm giá trị của chúng với suất đảm bảo từ 5-95% (hoặc 75%) và độ
lệch của một vài điểm riêng biệt không vượt quá ±20-25% so với đường trung bình. Đối với sông ngòi có chếđộ nước phức tạp với các điểm phân tán, cần có chuỗi độ dài lớn hơn mới có thể có một quan hệ chặt chẽđược. Quan hệ loại này xây dựng riêng cho mùa lũ và mùa kiệt theo số liệu lưu lượng trung bình tháng của phù sa và nước.
Nếu chuỗi là hiệu quả thì tham số dòng chảy năm của phù sa: lưu lượng phù sa trung bình nhiều năm, hệ số biến đổi và bất đối xứng của chúng được xác định theo phương pháp đồ giải - giải tích hoặc phương pháp momen với việc xây dựng các đường cong đảm bảo thực nghiệm và lý thuyết.
Với thời kỳ quan trắc dòng phù sa không hiệu quả khi mà lượng nước thời kỳđó sai khác với trị số
trung bình nhiều năm trong giới hạn ± 20%, chuẩn dòng chảy phù sa xấp xỉđược tính theo công thức:
tb S tb S Q Q Q Q 0 0= (9.3)
132
với Q0 và QS0 - tương ứng chuẩn lưu lượng và phù sa; Qtb và QStb - lưu lượng nước và phù sa trung bình cho thời kỳđồng quan trắc (n năm). Giá trị các hệ số biến đổi của lưu lượng phù sa lơ lửng Cv trong trường hợp này được xác định theo các quan hệđịa phương hoặc tương tự, còn Cs lấy bằng 2Cv.
Với các chuỗi quan trắc phù sa ngắn (ít hơn 15-20 năm) và có quan hệ lưu lượng phù sa và lưu lượng nước năm và quan hệ thể hiện rõ biên độ dao động lượng nước, tính toán các tham số dòng chảy phù sa năm được thực hiện bằng phương pháp đồ giải bởi quan hệ QSn=f(Qn). Theo các quan hệ của lưu lượng nước và phù sa, khi biết lưu lượng nước trung bình nhiều năm tính được lưu lượng phù sa nhiều năm.
Các phương pháp thống kê để xác định các tham số tính toán của phù sa theo tài liệu quan trắc QS0
được coi là đủ nếu sai sốđộ lệch quân phương tương đối σQS0 ≤ 10 ÷ 15%. Tính σQS0 theo công thức ở phần trên và nếu QS0được xác định bằng phương pháp đồ giải thì giá trịσQS0được tính như sau:
, 1 2 ln 2 2 0 100 1 ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − + = n Q N Q S N n vp Q r n C σ σ σ (9.4) với N- số năm quan trắc dòng chảy nước; n - số năm đồng quan trắc dòng chảy nước và phù sa; Cvpln - hệ
số biến đổi phù sa lơ lửng cho n năm; r - hệ số tương quan giữa đại lượng dòng chảy nước và phù sa năm;
σQN và σQn- độ lệch quân phương dòng chảy năm cho thời đoạn n và tổng sốN năm.
Tính biến đổi của dòng chảy phù sa năm được tính với lắng đọng lòng hồ với chuỗi ít hơn 50 năm hoặc biết lượng phù sa với các thời đoạn lượng nước khác nhau. Khi đó sử dụng chuỗi quan trắc hoặc tính toán lưu lượng nước và phù sa với sắp xếp theo thứ tự giảm dần và chọn dòng chảy phù sa xác suất bé đối với việc nhóm các năm có tần suất khác nhau.
Sự phân bố dòng chảy phù sa trong năm với chuỗi quan trắc không ít hơn 8-10 năm được xác định bằng cách tính các lưu lượng phù sa tháng trung bình cho các năm đặc trưng: dòng chảy phù sa trung bình, lớn nhất và nhỏ nhất. Theo tài liệu các năm đó xác định các giá trị lưu lượng phù sa cho từng mùa.
Phân bố các giá trịđộđục nước trung bình ngày cho dưới dạng bảng, chứa số ngày có độđục không vượt quá các giá trị sau: 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 10 000 và 50 000 g/m3.
Khi không đầy đủ tài liệu quan trắc để tính toán trực tiếp hoặc thiếu trọn vẹn mọi đặc trưng và tham số
của dòng chảy rắn người ta xác định theo sông tương tự. Việc lựa chọn sông tương tự dựa trên việc phân tích và so sánh các yếu tố chủđạo xác định sự hình thành dòng chảy phù sa hai sông. Các lưu vực cần có các giá trị độ dốc, thổ nhưỡng, độ che phủ, cày xới ao hồ và đầm lầy gần nhau. Kích thước diện tích lưu vực không chênh nhau quá 3-5 lần. Độ cao lưu vực không chênh nhau quá 500 mét. Cũng nên tính đến cả
sựđiều tiết dòng chảy do hồ chứa và các vũng vịnh... Tính toán bằng phương pháp sông tương tự có độ tin cậy nếu trên cả hai sông tiến hành khảo sát sơ bộ một năm quan trắc đồng bộ các đo đạc thủy văn. Đặc trưng chính của dòng chảy rắn là chuẩn dòng chảy phù sa lơ lửng năm của sông chưa nghiên cứu thường xác định theo bản đồđộđục sông ngòi và bằng phương pháp nội suy giữa các lưu vực đã nghiên cứu với giá trịđưa về trung tâm lưu vực:
60 0 0 10 F M S S Q = (9.5) với QS0 - lưu lượng trung bình nhiều năm của phù sa lơ lửng (chuẩn) kg/s; S0 - độđục trung bình nhiều năm của nước (chuẩn) g/m3; M0 - mô đun dòng chảy trung bình nhiều năm của nước tại tuyến tính toán l/skm2;
F - diện tích lưu vực tính toán, km2.
Bản thân độđục trên bản đồ mang tính địa đới và kéo theo nó là dòng chảy rắn. Khi nội suy cần tuân thủ các nguyên tắc về các yếu tố ảnh hưởng. Trong thực tế sử dụng bản đồđộ đục được xây dựng cho những lưu vực lớn và vừa, không tính đến điều tiết trên các lưu vực nên kết quả nhận được thường thiên bé.
Độđục các sông nhỏ thường cao hơn sông có tài liệu xây dựng trên bản đồ cho nên dùng bản đồ cần đưa thêm một hệ số hiệu chỉnh, xác định theo công thức:
0
0M KcS
S = (9.6) với S0 - độđục trung bình nhiều năm của nước sông trong vùng địa đới xác định theo bản đồ; Kc - hệ số
chuyển đổi.
Hệ số biến đổi dòng chảy năm của phù sa lơ lửng các sông chưa nghiên cứu cũng xác định theo phương pháp sông tương tự nhưng cần tính đến các quan hệđịa phương.
Hệ số bất đối xứng các sông chưa nghiên cứu thường được lấy bằng hai lần giá trị hệ số biến đổi. Phù sa đáy thường chiếm không đáng kể so với phù sa lơ lửng và thường không vượt quá 20% ở vùng đồng bằng; 30-35% ở vùng núi.