Bài giảng Thuỷ văn Công trình

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (14.07 MB, 168 trang )

1/27/2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
Bộ môn Thuỷ văn – Biến đổi khí hậu

THUỶ VĂN CƠNG TRÌNH

Chương 1. Giới thiệu chung

1

1

Tài liệu tham khảo
 Sách “Engineering Hydrology”
 Giáo trình “Thuỷ văn cơng trình” –

ĐHTL – 2008
 Giáo trình “Thuỷ văn cơng trình” –
ĐHTL – 2012
Các cuốn trên đều có ở thư viện ĐHTL

• Giáo trình dịch “Thuỷ văn cơng trình”
• Bài giảng của giáo viên
2

2

1

1/27/2022

Vai trò của nước
- Là yếu tố quyết định đến sự tồn tại và phát
triển của môi trường sống
- Là nguồn tài nguyên hữu hạn

3

3

Nước cho sự sống
của con người

4

2

1/27/2022

Nước cho thức ăn

5

Nước cho năng lượng

6

3

1/27/2022

Nước cho giao thông thuỷ

7

Nước cho công nghiệp

8

4

1/27/2022

Nước cho du lịch, giải trí

9

Nước cho các giá trị tơn giáo và văn hố

10

5

1/27/2022

Nước cho tự nhiên

11

Mối quan hệ giữa lượng nước và dân số

12

6

1/27/2022

Thừa nước gây ra
lũ, lụt

13

13

Thiếu nước gây ra
hạn hán

14

14

7

photo: Eric Baran

1/27/2022

Nước có thể là nguyên nhân
của các cuộc xung đột
Cochabamba - Bolivia

Scheldt estuary Netherlands/Belgium
Mekong

Omo river basin (Ethiopia)
and Lake Turkana (Kenya)

Manantali dam - Senegal river

15

Anyone who can solve the problems of water will
be worthy of two Nobel Prizes - one for Peace and
one for Science
John Frank Kennedy

16

16

8

1/27/2022

Phân bố của nước trên trái đất
 Không đều
 Nước ngọt (sử dụng được

Tài nguyên
nước

cho con người) chiếm tỷ lệ nhỏ
Đại
dương

Nước mặt

Đất liền

Khí
quyển

Nước
ngầm

17

17

18

Nguồn: Gleick, P. H., 1996: Tài nguyên nước. Bách khoa từ điển

về khí hậu và thời tiết. S.H Scheneide, Nhà xuất bản Đại học
OXford, New york, quyển 2, trang 817 - 823.

18

9

1/27/2022

Phân bố nước ở Việt Nam

9.6

1.1

16.3

2.2
2.9
2.4

Bằng Giang - Kỳ Cùng
Hồng - Thái Bình
Mã
Cả
Thu Bồn

1.1
3.9

60.4

Ba
Đồng Nai
Cửu Long
Khác

19

19

1.1 Khái niệm về thuỷ văn và
thuỷ văn cơng trình
 Thuỷ văn: là ngành khoa học nghiên cứu mọi

pha của nước trên trái đất
Đối tượng nghiên cứu của nó:
➢Sự xuất hiện - phân bố (trữ) - vận động
➢Đặc tính lý, hố học
➢Sự tương tác với môi trường xung quanh

(mối quan hệ với các sinh vật sống)
20

20

10

1/27/2022

1.1 Khái niệm về thuỷ văn và
thuỷ văn cơng trình
 Thuỷ văn cơng trình: là ngành khoa học trái đất ứng dụng. Nó 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.
 Thuỷ văn cơng trình cố gắng thiết lập các mối quan hệ theo không

gian, thời gian hoặc các biến đổi mang tính địa lý của nước, với
mục đích xác định các rủi ro xã hội liên quan đến các công trình
và hệ thống thuỷ lợi.
21

21

1.2. Vịng tuần hồn nước

22

22

11

1/27/2022

1.2 Vịng tuần hồn nước

23

23

1.3 Nhiệm vụ và nội dung môn học
 Nhiệm vụ và nội dung:
1.

Cung cấp những kiến thức cơ bản về sự hình thành dịng chảy
sơng ngịi, lưu vực, q trình hình thành dịng chảy sơng ngịi

2.

Các phương pháp đo đạc và thu thập tài liệu thuỷ văn

3.

Cung cấp các phương pháp tính tốn các đặc trưng thuỷ văn
thiết kế

4.

Phương pháp tính tốn cân bằng nước trong hệ thống, đặc biệt là
cân bằng nước đối với hệ thống hồ chứa

24

24

12

1/27/2022

1.3 Nhiệm vụ và nội dung môn học
 Nhiệm vụ và nội dung:
1. Chương 1: Giới thiệu chung
2. Chương 2: Các nguyên lý thuỷ văn
3. Chương 3: Phân tích tần suất & phân tích tương quan
4. Chương 4: Tính tốn các đặc trưng thuỷ văn thiết kế
5. Chương 5: Điều tiết dòng chảy bằng hồ chứa

25

25

1.4 Đặc điểm của hiện tượng thuỷ văn
và phương pháp nghiên cứu
 Đặc điểm: Các hiện tượng thuỷ 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)…;
Ngẫu nhiên: phụ thuộc vào sự biến đổi ngẫu nhiên của nhóm
nhân tố khí hậu, khí tượng.
26

26

13

1/27/2022

1.4 Đặc điểm của hiện tượng thuỷ văn
và phương pháp nghiên cứu
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 dịng 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.
27

Lưu vực tương tự: mượn thông số, đặc trưng thuỷ văn của lưu vực
khác có nhiều tài liệu hơn.

27

Bản đồ đẳng trị

mưa ở Việt Nam

28

28

14

1/27/2022

1.4 Đặc điểm của hiện tượng thuỷ văn
và phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu:
Phương pháp Thống kê xác suất
Hiện 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
29

theo một tần suất thiết kế đã được quy định.

29

Câu hỏi và thảo luận
1. Phân biệt khái niệm Thuỷ văn và Thuỷ văn

cơng trình

2. Vịng tuần hồn nước là gì? Sơ đồ mơ tả vịng

tuần hồn nước.
3. Các phương pháp nghiên cứu

30

30

15

1/27/2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
Bộ môn Thuỷ văn – Biến đổi khí hậu

Thuỷ văn Cơng trình

Chương 2. Các ngun lý thuỷ văn

1

1

Nội dung
 Hệ thống sơng ngịi – lưu vực

 Các yếu tố khí hậu - khí tượng
 Dịng chảy sơng ngịi

2

2

1

1/27/2022

2.1 Hệ thống sơng ngịi - Lưu vực
1. Hệ thống sơng ngịi


Sơng ngịi là sản phẩm của khí hậu, được hình thành dưới tác
động bào mịn của dịng chảy do nước mưa hoặc tuyết tan

 Sông là một dải lãnh thổ trên đó có dịng nước chảy tương đối lớn

và tương đối ổn định.
 Một tập hợp những sông suối gồm một sơng chính và các phụ lưu

phân lưu lớn nhỏ có liên quan chặt chẽ với nhau về dịng chảy và
lưu vực tập trung nước được gọi là hệ thống sơng.
3

3

2.1 Hệ thống sơng ngịi - Lưu vực
1.

Hệ thống sơng ngịi

Sơng hình nan quạt
4

Sơng hình lơng chim

4

2

1/27/2022

2.1 Hệ thống sơng ngịi - Lưu vực
Phân loại:
•Các sơng trực tiếp đổ
ra biển hoặc vào các
hồ trong nội địa gọi là
sơng chính.
•Sơng đổ vào sơng
chính là sơng nhánh
cấp I.
•Sơng đổ vào sơng
nhánh cấp I là sơng
nhánh cấp II.

Sơng hình cành cây

5

5

2.1 Hệ thống sơng ngịi - Lưu vực
2. Lưu vực sơng

Là phần mặt đất mà nước trên đó sẽ chảy ra
sông (kể cả nước mặt và nước ngầm).

Nước trên lưu vực chảy theo hệ thống sông
suối tập trung vào lịng chính. Mặt cắt sơng
mà tại đó nước trên lưu vực chảy qua gọi là
tuyến khống chế hay mặt cắt cửa ra của lưu
vực.

6

6

3

1/27/2022

2.1 Hệ thống sơng ngịi - Lưu vực

7

7

2.1 Hệ thống sơng ngịi - Lưu vực
Đường phân (chia) nước của lưu vực sông

Là đường nối các điểm cao nhất xung quanh
lưu vực và ngăn cách nó với các lưu vực khác
ở bên cạnh, nước ở hai phía của đường này sẽ
chảy về các lưu vực sông khác nhau.

Để xác định cần dựa vào bản đồ địa hình.

Có 2 loại đường: nước mặt và nước ngầm.
Thực tế thường thì khơng trùng nhau. Ứng
dụng thì coi là trùng nhau.
8

8

4

1/27/2022

2.1 Hệ thống sơng ngịi - Lưu vực
3. Các đặc trưng lưu vực sơng

Diện tích lưu vực F (km2): Diện tích khu vực
khống chế bởi đường phân nước.

Chiều dài sơng và chiều dài lưu vực:

➢
Ls là chiều dài đường nước chảy trên dịng chính
tính từ nguồn đến mặt cắt cửa ra của lưu vực.

Ls (km)

9

9

2.1 Hệ thống sơng ngịi - Lưu vực
3. Các đặc trưng lưu vực sông
➢ Llv là chiều dài đường gấp khúc nối từ cửa ra
qua các điểm giữa của các đoạn thẳng cắt
ngang lưu vực cho đến điểm xa nhất của lưu
vực.
Llv (km)

10

10

5

1/27/2022

2.1 Hệ thống sơng ngịi - Lưu vực
3. Các đặc trưng lưu vực sơng


Chiều rộng bình qn lưu vực B: B = F/Llv
n






Độ cao bình quân lưu vực(m):H tb = i =1
Độ dốc lịng sơng và độ dốc bình qn lưu
vực
Js = 2/L2


11

H i −1 + H i
. fi
2
F

n li − 1 + li
Δh

i
2
i
=
1
J lv =

F

Mật độ lưới sông: D = ∑L/F (km/km2)
Một số đặc trưng khác

11

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng




Các yếu tố khí hậu, khí tượng: mưa, bốc
hơi, áp suất hơi nước, gió…
Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến dòng
chảy là mưa và bốc hơi.
Mưa và bốc hơi phụ thuộc vào các yếu
tố khí tượng khác: nhiệt độ, độ ẩm,
gió…

12

12

6

1/27/2022

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng

1. Mưa
Là hiện tượng nước ở thể lỏng hoặc thể
rắn từ các tầng khí quyển rơi xuống mặt
đất.
Có 4 ngun nhân hình thành mưa.
 Mưa đối lưu
 Mưa địa hình
 Mưa gió xốy
 Mưa front lạnh
 Mưa front nóng
 Mưa bão
13

13

Mưa đối lưu

Điểm sương

14

14

7

1/27/2022

Mưa địa hình

15

15

Mưa gió xốy

Fronts

Front nóng

Khơng khí lạnh

16

16

8

1/27/2022

Cyclones

Mưa bão

Tropopause

17

17

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng
Lượng mưa (mm): là lớp nước mưa rơi
trong một thời đoạn nào đó.
Mưa ngày
Mưa tháng
Mưa năm
Mưa năm trung bình nhiều năm

18

18

9

1/27/2022

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng
Cường độ mưa (mm/phút,mm/h): là lượng
mưa rơi trong một đơn vị thời gian.

19

19

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng
Mưa trung bình tháng một số trạm ở Việt Nam
mm
Months