- Đường quanh Q= f(H)
6.1TÍNH MỰC NƯỚC THIẾT KẾ TRÊN SÔNG
g/ Tính lũ dẫn dòng và tiến độ thi công
6.1TÍNH MỰC NƯỚC THIẾT KẾ TRÊN SÔNG
Trong thủy văn, tính toán mực nước bao gồm xác định mực nước thiết kế và quá trình mực nước lũ thiết kế.
Mực nước thiết kế bao gồm các đặc trưng:
- Hmax P, mực nước lớn nhất ứng với tần suất thiết kế có thể là tức thời hoặc là trung bình lớn nhất của một ngày hoặc một nhóm ngày tính toán trong năm trong mùa, trong vụ hay trong một thời khoảng khẩn trương của công trình xây dựng hoặc một đối tượng dùng nước.
- Hmin P, mực nước nhỏ nhất ứng với tần suất thiết kế có thể là tức thời hoặc là trung bình ngày, nửa tháng, hàng tháng hoặc thời khoảng tính toán nhỏ nhất trong năm tùy thuộc yêu cầu dùng nước phục vụ cho đặt vị trí công trình lấy nước tưới, vận tải, phát điện.
- Htb P, mực nước trung bình ứng với tần suất thiết kế của một ngày, của nhóm ngày, tháng hoặc một thời khoảng tính toán được chọn phục vụ cho việc dự tính khả năng của công trình, hay tính đổi ra lưu lượng nước.
Quá trình mực nước thiết kế hay mô hình mực nước thiết kế là quá trình mực nước từng giờ hay từng thời khoảng một trong nhóm ngày liên tục tính toán 1, 3, 5, 7, 10, 15,
30, ... hay vụ cây trồng tuỳ theo yêu cầu.
Khi tính toán mực nước cao nhất thiết kế cần sử dụng tất cả các số liệu quan trắc ở các trạm thủy văn các cấp, trạm cơ bản, trạm dùng riêng và nếu cần thiết trong nhiều trường hợp cần điều tra thực địa hay tổ chức đo đạc trong một thời gian ngắn.
Khi có tài liệu đo đạc mực nước dài thì mực nước cao nhất thiết kế xác định trên cơ sở phương pháp xác suất thống kê, nghĩa là phải xác định các tham số thống kê chuỗi mực nước lũ. Cũng giống như trường hợp đỉnh lũở đây có thể chọn mỗi năm 1 hoặc 2,3 trị số mực nước lớn nhất và tiến hành xác định giống như trường hợp xác định đỉnh lũ thiết kế.
Việc kéo dài ngoại suy đường tần suất đến các tần suất bé (P<1%) chỉ cho phép khi có những số liệu về mức nước lũ lịch sử và thời kỳ xuất hiện lại của nó. Nếu có mực nước lũ lịch sử thì cũng tiến hành xử lý lũ lịch sử nhưđối vơí trừơng hợp tính lưu lượng đỉnh lũ.
Trong trường hợp tính mực nước cao nhất thiết kế cần lưu ý khi tính các thông số của chuỗi mực nước cần chú ý trị số mực nước bình quân HBQ và hệ số biên đổi của mực nước CV phụ thuộc vào mốc cơ bản quy định. Mốc càng thấp trị số bình quân càng nhỏ và CV càng lớn. Để tăng độ nhạy của hệ số biến đổi CV khi xây dựng đường tần suất và
giảm khối lượng tính toán có thể trừ các trị số trong chuỗi mực nước một số cố định A. Trị số A chọn sao cho mực nước giảm nhỏ nhất nhưng không có số âm.
Quan hệ giữa các thông số của liệt cũ và mới như sau:
H2TB = H1TB - A (6-1)
Do sai số quân phương hai chuỗi bằng nhau, nghĩa là σ2 = σ1cho nên ta có CV2
H2TB = C V1H1TB như vậy chuỗi mới có hệ số biến đổi là: HTB
CV2 = C V1 . ⎯⎯⎯⎯⎯ (6-2)
( H TB - A )
CS 2 = CS 1
Trị số mực nước thiết kế tính theo chuỗi mới được chuyển về mốc cũ theo công thức:
H1P = H2P+ A (6-3)
Trong trường hợp tuyến công trình không trùng với trạm đo thì tuỳ theo khoảng cách giữa chúng, lượng nhập khu giữa hai tuyến đó, độ dốc mặt nước và địa mạo lòng sông mà quyết định chọn các phương pháp sau để chuyển mực nước:
- Theo đường cong quan hệ Q = f(H);
- Theo đường quan hệ mực nước tương ứng; - Theo độ dốc mặt nước.
Các mực nước thiết kế phải phù hợp với các trạm đo mực nước khác dọc theo chiều dài sông.
Đường cong quan hệ Q = f(H) có thể sử dụng trong việc chuyển mực nước ở những đoạn sông dài không có hoặc ít sông nhánh với điều kiện trạm đo có nhiều tài liệu quan trắc và quan hệđáng tin cậy. Tuy nhiên trên đoạn sông cần phải có một vài trạm đo mực nước tạm thời và có tài liệu quan trắc đồng thời với trạm chính có tài liệu dài.
Đối với đường quan hệ mực nước tương ứng có thể sử dụng để chuyển mực nước nếu xu thế của quan hệ này ởđoạn trên ổn định rõ ràng và mực nước quan trắc được phải khống chế ít nhất 80% biên độ giao động mực nước ở trạm chính trong những năm quan trắc. Đường quan hệ này có thể xây dựng theo tài liệu mực nước HMAX trong năm và một số mực nước đặc trưng khác.
Khi chuyển đổi mực nước theo độ dốc có thể tiến hành với những đoạn sông dài từ 1-3 km theo công thức:
HPB = H PA ± j.L (6-4)
Với: HP A - Mực nước cao nhất thiết kế ứng với tần suất P% xác định theo trạm A có tài liệu dài;
HP B - Mực nước cao nhất thiết kế tương ứng ở vị trí B có cùng mốc cao độ với trạm A có tài liệu dài;
J - Độ dốc mặt nước giữa hai tuyến A và B; L - Khoảng cách giữa hai tuyến.
Nếu vị trí B ở thượng lưu thì dấu trong phương trình là dấu (+), nếu ở hạ lưu thì mang dấu (-).
Khi sử dụng phương pháp này cần chú ý sự thay đổi độ dốc theo cao trình mực nước. Nếu B ở hạ lưu khi lòng sông từ tuyến A mở rộng dần về hạ lưu đến B thì độ dốc có thể tăng lên ở mực nước cao. Trong trường hợp lòng sông thu hẹp dần thì độ dốc có thể giảm khi mực nước tăng cao.
Nếu trường hợp Vị trí B ở trên thì ngược lại.
Để chuyển mực nước thiết kế trên đoạn sông có nước dềnh có thể dùng đường cong nước dâng. Đường cong này có thể giải gần đúng phương trình chuyển động không đều. Độ dài đoạn nước dâng có thể tính gần đúng theo công thức:
hO + Z
L = α ⎯⎯⎯⎯ (6-5)
I
Trong đó: L - Chiều dài nước dâng;
I - Độ dốc mặt nước trung bình khi không có nước dâng (%); hO - Độ sâu trung bình khi không có nước dâng (m);
Z - Chiều cao nước dâng ở tuyến tính toán (m);
α - Hệ số phụ thuộc vào Z / hO xác định theo bảng sau: Bảng 6.1 Tính α theo tỷ số Z / hO
Z / hO 5.0 2.0 1.0 0.5 0.3 0.2 0.1 0.05 α 0.96 0.91 0.85 0.76 0.68 0.58 0.41 0.24