Bài tập lớn môn thủy văn công trình

BÀI TẬP LỚN MÔN THỦY VĂN CÔNG TRÌNH
I. Giới thiệu chung:
1. Giới thiệu chung sông ngòi Việt Nam
Sông là dòng nước lưu lượng lớn thường xuyên chảy, có nguồn cung chủ yếu là từ hồ
nước, từ các con suối hay khe núi hay từ các con sông nhỏ hơn nơi có độ cao hơn các
nguồn nước có được do nước mưa trong phạm vi lưu vực của S và chảy trong lòng S.
Thông thường, sông được chia làm 2 loại là sông chính và sông nhánh (hay nhánh sông) .
Tuỳ thuộc vào điều kiện hình thành chế độ nước, S được phân ra S đồng bằng, S miền
núi, S đầm lầy, S cacxtơ; tuỳ thuộc vào kích thước, phân biệt ra S lớn, S nhỏ và S trung
bình.
- S chính: S có độ dài lớn nhất hay diện tích lưu vực lớn nhất hoặc có lượng nước lớn
nhất. Ngoài ra, S chính còn do lịch sử, tập quán xã hội. Vd. Sông Thao là S chính của
Sông Hồng, Thu Bồn - S chính của hệ thống sông Thu Bồn (do tập quán, lịch sử), Tả
Trạch - S chính của Sông Hương (có lượng nước lớn nhất và chảy qua cố đô Huế).
- S nhánh (S nhỏ chảy vào S chính): các S chảy vào S chính gọi là S nhánh cấp I; các S
chảy vào S nhánh cấp I gọi là S nhánh cấp II, vv. Ở Việt Nam, thống kê có 2.864 S, độ
dài lớn hơn hoặc bằng 10 km (không kể kênh, rạch ở đồng bằng) với 134 S chính, 749 S
nhánh cấp I, 1.039 S nhánh cấp II, 661 S nhánh cấp III, 196 S nhánh cấp IV, 33 S nhánh
cấp V, 7 S nhánh cấp VI.
- S di động: loại S rất rộng có nhiều bãi nổi chia S thành nhiều nhánh. Các nhánh này
thường tương đối nông so với các loại hình S khác và rất dễ biến động. Hàng năm, nhánh
này có thể bị cạn dần và biến mất, trong khi nhánh khác có thể bị xói sâu và trở thành
nhánh chính, do có tính biến động lớn nên thường gọi là S di động. Những đoạn S thuộc
loại này thường gây trở ngại lớn cho giao thông thuỷ và thoát lũ. Trên chiều dài một con
S, có thể đoạn này thuộc loại hình S di động nhưng đoạn kia lại thuộc loại hình khác.
Loại hình S di động thường gặp trên sông Amuđaria (Amudar’ja, Trung Á) và sông
Dương Tử (Trung Quốc) là những S mang nhiều bùn cát và lòng dẫn dễ bị xói lở. Ở Miền
Bắc Việt Nam, những S lớn do được khai thác từ lâu đời (hiện tượng rõ nhất là tuyến đê
dọc theo triền S lớn) tuyến S phần nào bị con người khống chế nên thường ít gặp loại
hình S di động.
2 Giới thiệu về thủy văn

Đối với mỗi quốc gia thì sông ngòi cũng tựa như đất đai, dầu mỏ, rừng và biển… là
nguồn tài nguyên vô cũng qúy báu như tài nguyên. Việc khai thác sông ngòi như nguồn
nước thủy điện, giao thông là rất quan trọng. Đối với việc xây dựng công trình trên các
sông sẽ làm thay đổi chế độ thủy văn của sông phía thượng lưu và hạ lưu: ngập lụt sạt lở
ở phía thượng lưu, chế độ dòng chảy dòng chảy ngầm ở phía thưởng lưu sẽ bị thay đổi. Ở
hạ lưu các công trình lòng sông sẽ bị sói mòn mạnh, chế độ nước sẽ điều hòa hơn hay bất
ổn hơn phụ thuộc vào phương thức dùng nước. Trong tính toán và phân tích thủy văn cần
dự báo được các hậu quả đó để tìm cách khắc phục. Trong chế độ XHCN của chúng ta
nền kinh tế được phát triển một cách kế hoạch và toàn diện… Việc khai thác sông ngòi
cũng được đề ra với phương châm lợi dụng tổng hợp, có nghĩa là nguồn nước phải được
khai thác cho nhiều ngành, nhiều mặt khác nhau. Do đó nhiệm vụ của thủy văn công trình


là phải cung cấp các kiến thức phương pháp để nghiên cứu một cách sâu sắc và toàn điện
nhất các yếu tố về tình hình dòng sông lưu lượng nước lũ hàng năm, trên cơ sở đó giải
quyết một cách chắc chắn và hiệu quả những vấn đề phức tạp. Trong khuân khổ của bài
tập lớn thủy văn công trình thì ta giải quyết 3 bài toán: Dòng chảy năm, dòng chảy năm
thiết kế, phân phối dòng chảy năm.
2. Giới thiệu về sông nầm bum:
Sông nậm bum có diện tích 155Km2. Khí hậu mang đặc điểm của vùng
nhiệt đới núi cao Tây Bắc, ít chịu anh hưởng của bão, thời tiết quanh năm chia thành 2
mùa rõ rệt: mùa đông lạnh, mưa ít và hạ nóng ẩm, mưa nhiều. Theo số liệu quan trắc
trong nhiều năm của trạm khí tượng huyện Mường Tè và các lân cận cho thấy:
chế độ mưa:
Hàng năm mùa mưa bắt đầu từ tháng 4 và kết thúc vào tháng10 trùng với kỳ thịnh
hành của gió Tây Nam: vùng cao lượng mưa lên tới 3000mm/năm, vùng núi trung bình
có biến động từ 2000 – 2500mm. Vùng núi thấp và thung lũng từ 1500 – 1800mm. Mùa
khô bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, lượng mưa ít (316,4mm), trong thời gian
này thường có sương mù và suất hiện sương muối vào một số ngày trong tháng 1 và
tháng 2.

Lượng mưa trung bình năm là 2.531mm, tháng 7 chiếm 87,5% lượng mưa cả năm.
- Chế độ nhiệt:
Vùng núi cao nhiệt độ TB 15 độ C. Núi trung bình nhiệt độ bình quân đạt 20oC,
vùng thấp 23oC. Nhiệt độ bình quân hàng năm là 22,4oC.
- Chế độ gió:
Từ tháng 3 – tháng 7 thường có gió mùa Tây Nam, gió mùa Đông Nam thổi mạnh
từ tháng 4 – tháng 10, gió mùa Đông Bắc xuất hiện từ tháng 11 – tháng 3.
Mùa khô sông suối thường cạn kiệt, mùa mưa có lũ lụt gây sói mòn mạnh, khả
năng sử dụng nước vào sản xuất bị hạn chế, giao thông đi lại khó khăn.


thuyết nói là địa danh nguyên gọi là "Bến Hói". "Hói" là tiếng địa phương nghĩa là dòng
sông nhỏ. Vì vậy "Bến Hải" là đọc trại từ "Bến Hói".
Sau đây, tôi xin phân tích một số nội dung và đưa ra thiết kế với các thông số
như lưu lượng trung bình năm (số liệu đã cho sẵn) lưu lượng trung bình của tháng cũng
như phân phối dòng chảy năm.Nội dung như sau:
II. Các bài toán về thủy văn công trình
1. Bài số 1: Dòng chảy năm
1.1 Khái niệm chung
Dòng chảy năm phụ thuộc vào rất nhiều các yếu tố khác nhau và thay đổi từ năm này qua
năm khác. Sự thay đổi này từ trước tới nay đã được rất nhiều người nghiên cứu.
- Hướng thứ nhất trong việc nghiên cứu sự thay đổi của dòng chảy hàng năm nhằm khảo
sát tính chất chu kỳ của sự thay đổi đó và nhiều quan hệ giữa sự thay đổi của mặt trời
của khí quyển
Có nhiều nghiên cứu đã tìm ra tính chất của sự thay đổi dòng chảy như:
Snit. E.v. Opocop đã nghiên cứu sự thay đổi của dòng chảy sông đơn kép từ năm từ năm
1876 đến 1908 và phát hiện tính chất đồng bộ của sự thay đổi dòng chảy năm và sự thay
đổi đặc trưng khí hậu của dòng chảy này…
- Hướng thứ hai trong việc nghiên cứu sự thay đổi dòng chảy năm là xét sự thay đổi này
dưới dạng một quá trình ngẫu nhiên. Trong thực tế dòng chảy có xu hướng họp thành

từng nhóm năm nhiều nước năm, ít nước.
- Hướng thứ 3 là xem dòng chảy như 1 đại lượng ngẫu nhiên phụ thuộc và hàng loạt nhân
tố ảnh hưởng và có thể khảo sát bằng phương pháp thống kê thông thường.
Cơ sở của việc ứng dụng phương pháp thống kê vào tính toán dòng chảy là định hướng
giới hạn của viện sĩ hàn lâm A.M.Liapunop đề xuất, sau đó A.A Maccop , S.N. Bayto
phát triển và thấy rằng định lyws giới hạn cũng có thể ứng dụng đối với hiện tượng ít
nhiều phụ thuộc vào nhau, hoặc họp thành từng nhóm năm cùng tính chất lý thuyết xác
suất và phương pháp thống kê vẫn có thể áp dụng một cách thích hợp.
Khi thiết kế một công trình thủy lợi thường yêu cầu phải xác định lượng dòng chảy năm
ứng với tần xuất thiết kế nào đó để đảm bảo hoạt động bình thường của công trình yêu
cầu này chỉ có thể giải quyết bằng phương pháp thống kê và tính toán tần suất
Tính lượng dòng chảy bình quân nhiều năm của trạm Gia Vong trên sông Bến Hải khi
có đầy đủ số liệu
A/ Số liệu cho trước: Lưu lượng bình quân năm 1977-1998
Sông: Bến Hải
Trạm: Gia Vong
F = 54 km 2
Thời kỳ quan trắc: 1977-1998


Bảng 1: Lưu lượng trung bình tháng
B/ Yêu cầu tính toán
Tính lượng dòng chảy bình quân năm ( Qo , Wo , M o , yo = ? ) của sông Bến Hải, tại trạm
Gia Vong, thể hiện lưu lượng, tổng lượng, mô dun, độ sâu nước và sai số.
Lời giải
1.1 Chuỗi số liệu lưu lượng nước bình quân năm (bảng 2)
Sông: Bến Hải
Trạm: Gia Vong
F = 54 km 2
Thời kỳ quan trắc: 1977-1998

Bảng 2 Lưu lượng nước bình quân trong năm
3
a. Chuẩn dòng chảy bình quân nhiều năm Qn ( m s ) là lượng ước tính bằng m3 , chảy
qua mặt cắt cửa ra của lưu vực trong 1 đơn vị thời gian (giây), lấy trong nhiều năm
Lưu lượng bình quân nhiều năm Qn được xác định :
n

Qn =

∑Q
i =1

i

(1)

n

Trong đó n: là số năm quan trắc
Qi : lưu lượng nước bình quân từng năm
Từ bảng số liệu 2 và công thức (1) ta có
Qn =

3
322.3139
= 14.651 ( m s )
22

Số năm quan trắc n =22 này bao gồm được những thời kỳ nhiều nước và ít nước và thời
kỳ nước trung bình. Trong thực tế thì số năm quan trắc có hạn nên trị số Qn tính theo
công thức (1) thường trênh lệch với giá trị của dòng chảy chuẩn Q0 một đại lượng là
σQ :
Q0 = Qn ± σ Q
σ Q : Sai số quân phương tính bằng Q0 trung bình trong n năm.
Theo lý thuyết sai số đại lượng σ Q tính theo công thức:
σ
σ Q = Q (2)
n

n

n

n

n

n

∑ (Q − Q )

Trong đó: σ Q =

i

2

n

n −1

Để tính toán (xác định mức độ chính xác) trong việc tính lượng dòng chảy ta biểu thị sai
số đưới đạng tương đối và thính theo phần trăm:
σ
C
σ 'Qn = Q . 100% = v .100% (3)
n

Qn

n

Cv = hệ số phân tán của dòng chảy năm

n là số năm quan trắc
Nếu số số hạng của liệt số liệu quan trắc ngắn, thường n < 30, thì công thức (3) mẫu số n
thay bằng n-1:

∑ (Q − Q )

Cv =

i

n

n −1

2

(Áp dụng cho số năm quan trắc n= 22)

Trong đó
ki =

Qi
Q0

- hệ số mô đun dòng chảy năm

Thay số liệu vào các công thức tính toán ta có
Cv =

∑ (k

i

− 1) 2

22 − 1

= 0.311 (lấy chính sác 4 số sau dấu phảy)

Thay Cv và phương trình (3) ta có sai số lấy mẫu tương đối là
σ 'Qn =

0.311

.100%= 16.158%
22

Sai số tuyệt đối lưu lượng trung bình trong 21 năm là
σQ =
n

3
Qn .Cv 14.651 * 0311
=
= 0.971 ( m s )
n
22

Khi đó chuẩn dòng chảy bằng:
3
Q0 = Qn ± σ Q = 14.651 ± 0.971 ( m )
s
n


b. Modun dòng chảy Mo ( s l 2 )
km

Modun dòng dòng chảy là lượng nước tính bằng lít chảy trên một giây từ một km 2 điện
tích lưu vực (có thể hiểu modun dòng chảy là sản lượng nước của mỗi km 2 diện tích lưu
vực), được xác định theo công thức:
3
M 0 = Q0 .10
F

Trong đó F = 54 km 2 - diện tích lưu vực của sông Lô
Lưu ý lấy Q0 = Qn (không lấy phần sai số ± σ Q )
Vây ta suy ra
n

3
M 0 = 14.651 * 10 = 271.31( s l )
2
km
54

c. Tổng lượng dòng chảy bình quân nhiều năm W0 ( km3 /năm)
của một lưu vực là thể tích lượng nước chảy từ lưu vực quan mặt cắt tính toán trong 1
năm.
W0 = Q0 .T. 10 −9
Trong công thức này thì T là số giây trong 1 năm
T=86400 . 365 = 31536000 (giây)
Suy ra W0 = 14.651*31536000* 10 −9 = 0.462 ( km 3 /năm)
d. Độ sâu dòng chảy (độ sâu nước) trung bình nhiều năm Y0 là độ sâu lớp nước nếu
toàn bộ tổng dòng chảy trong 1 năm được dải đều toàn bộ diện tích của lưu vực.
Độ sâu dòng chảy trong 1 khoảng thời gian bất kỳ có thể tính theo công thức:
n

Y= 86.4

∑Q

i

i =1

F

Trong đó Y = Độ sâu dòng chảy (mm)
F = Điện tích lưu vực ( km 2 )
84.4 = hệ số chuyển đổi đơn vị (86400 là số giây trong 24h)
n = số ngày đêm
Độ sâu dòng chảy trong một tháng tính bằng công thức:
QT .T .103
F
Trong đó QT = lưu lượng bình quân trong 1 tháng ( m 3 /s)

Y=

T = số giây trong 1 tháng = số ngày trong 1 tháng x 86400
F = Điện tích lưu vực ( km 2 )
Độ sâu dòng chảy trung bình tính bằng công thức:
Y0 =

W0
0.462 6
. 10 6 =
10 = 8555.97 (mm/năm)
F
54


 Một số chú ý và nhận xét:
- Dòng chảy chuẩn của một lưu vực là trị số trung bình nhiều năm đã tiến tới ổn định.

Đây là đặc trung quan trong nói lên khả năng tiềm tang của nguồn nước trong một lưu
vực
- Tính ổn định của dòng chảy chuẩn phụ thuộc vào các yếu tố như khí hậu, địa chất, thổ
nhưỡng trên lưu vực và nó không phải là bất biến trong thời gian nhiều năm. Các hoạt
động của con người trên măt lưu vưc như trông rừng, khai hoang, xây dựng công trình
thủy lợi làm thay đổi nhanh chóng bộ mặt lưu vực sẽ làm cho trị số dòng chảy chuẩn thay
đổi.
1.2 Bảng tổng kết tính chuẩn dòng chảy trong 22 năm (1977-1998) của sông Bến Hải
trạm Gia Vong như bảng trang bên (bảng 3)


Trường: Đại học Xây Dựng

Bài tập lớn môn thủy văn

K57MNE


Trường: Đại học Xây Dựng

Bài tập lớn môn thủy văn

2. Bài số 2: Dòng chảy năm thiết kế
A/ Yêu cầu
Tính lượng dòng chảy năm thiết kế có tần suất tính lỹ là p=1, 5, 10, 95 và 99,9 % tại trạm
Gia Vong, sông Bến Hải khi số liệu quan trắc đủ dài
Sông: Bến Hải
Trạm: Gia Vong
F = 54 km 2
Thời kỳ quan trắc: 1977-1998

Yêu cầu tính toán
1.1 Xây dựng đường tần xuất kinh nghiệm
1.2 Tính toán thông số thống kê của chuỗi quan trắc và sai số xác định chúng, gồm:
a. Lưu lượng bình quân nhiều năm
b. Hệ số phân tán Cv
c. hệ số thiên lệch Cs
1.3 Tính tung độ đường tần suất lý luận
1.4 Dùng phương pháp thích hợp, dựng đường tần suất lý luận phù hợp, trên cơ sơ đó
xác định lượng dòng chảy thiết kế và các tần xuất p=1, 5, 10, 95 và 99,9 %
B/ Tính toán
1.1 Xây dựng đường tần xuất kinh nghiệm
Các dao động của dòng chảy năm theo thời gian chịu ảnh hưởng tác động của nhiều yếu
tố khác nhau, vì vậy khi nghiên cứu các dao dộng này cần sử dụng các phương pháp
thống kê toán học nếu số quan trắc đủ dài, lượng dòng chảy năm thiết kế được xác định
theo đường tần suất.
Tuần suất phản ứng với một trị số dòng chảy năm nào đó là tỷ số giữa tổng số năm, mà
những năm đó dòng chảy bình quân năm sẽ được đo bằng hoặc lớn hơn giá trị nói trên,
chia cho tổng số năm quan trắc, tần số này được thể hiện bằng phần trăm hoặc đơn vị.
Đường tần suất cho ta tần suất tính lũy tính theo phần của 1 đại lượng thủy văn nào đó
trong toàn bộ dãy số khi tính toán các thông số đường tần suất, các giá trị thủy văn xem
như một dãy thống kê, và được sắp xếp thành dãy giảm dần.
Đường tần xuất trên xây dựng đưới dạng kinh nghiệm (dựa trên lý thuyết xác suất thống
kê)
a. Tính tần suất xuất hiện của các điểm tần suất kinh nghiệm. Đường tần suất kinh
nghiệm của dòng chảy năm được dựng theo tần suất tích lũy p% của các điểm kinh
nghiệm, tính cho các số hạng của dãy số liệu của các giá trị dòng chảy năm theo công
thức số giữa của Chegodaep:
P=

m − 0.3

.100% (5)
n + 0.4

Trong đó các đại lương như sau
m = Số thứ tự của các số hạng trong chuỗi số liệu đã được xếp thành dãy giảm dần
n = Tổng số số hạnh trong dãy số liệu

K57MNE


Trường: Đại học Xây Dựng

Bài tập lớn môn thủy văn

Trong bảng 4 (trang sau) lưu lượng bình quân hàng năm Qi được xếp theo thứ tự giảm
dần, ngoài ra nếu trong thời gian quan trắc có 2 hay nhiều giá trị lưu lượng ngẫu nhiên
bằng nhau , thì chọn dãy giảm dần được xếp lien tiếp nhau, để tổng số số hạng cảu dãy
giảm dần được xếp theo thời gian.

Cách vẽ đường tần suất kinh nghiệm
Trên giấy đặc biệt của giấy xác suất trục tung là trục của biến ngẫu nhiên, ở đây là trị số
của dòng chảy năm vẽ theo tỷ lệ và trục hoành là tần xuất tính bằng phần trăm của biến
ngẫu nhiên. Trên trục tung các số đánh số nhỏ nhất cần nhỏ hơn giá trị nhỏ nhất của lưu
lượng trong dãy số tức là phải lấy nhỏ hơn giá trị Q = 24.15 m 3 /s và giá trị lấy số lớn nhất

K57MNE


Trường: Đại học Xây Dựng

Bài tập lớn môn thủy văn

cần lấy lớn hơn giá trị trong dãy số tức là Q= 9.05 m 3 /s. Theo các giá trị của Pi và Qi %
từ bảng 4 ta chấm các điểm tần suất kinh nghiệm.
2. Tính các thông số của đường tần suất lý luận và sai số xác định chúng:
Đường tần suất lý luận được sử dụng để nắn và kéo dài đường tần xuất kinh nghiệm. Các
thông số đường tần suất lý luận là: Dòng chảy bình quân nhiều năm Qn, hệ số phân tán
Cv và hệ số không đối xứng Cs. Có nhiều phương pháp tính Cv và Cs nhưng ở đây ta sử
dụng phương pháp mômen.
a. Tính Qn và sai số:
Theo bảng số liệu 2 thì ở đó lưu lưởng được sắp xếp giảm dần, ta tính thông số thứ nhất
theo công thức:
n

Qn =

∑ Qi =
i =1

n

322.31
= 14.651 m 3 /s
22

Sai số tương đối được tính theo công thức:
σ
C
σ 'Qn = Q . 100% = v .100%
n

Qn

n

Trong đó Cv được tính ở phần tiếp theo
=> Nhận xét: Khi số năm quan trắc giảm thì lượng dòng chảy bình quân nhiều năm giảm
xuống và tương ứng sai số xác định nó tăng lên sự phân tán của đại lượng ngẫu nhiên
theo thời gian.
Hệ số phân tán Cv

∑ (k

Cv =

i

− 1) 2

n −1

Trong đó
ki =

Qi
Q0

- hệ số mô đun dòng chảy năm

Để tính Cv trong bảng 4 ta tiến hành tính toán các giá trị ki , k i − 1 , (ki − 1) 2 , (k i − 1) 3

3
Giá trị (k i − 1) đùng để tính Cs
Sai số tương đối Cv tính theo công thức của Kritski – Melken:
σ ' cv =

1 + C v2
2(n − 1)

.100%

Sai số σ ' cv được tính ra như bảng => dãy số liệu tương đối
Nhận xét: Sai số khi tính Cv dòng chảy năm phụ thuộc vào bản thân trị số đó và số năm
có tài liệu đo đạc dòng chảy.
- Ưu điểm khi dùng hệ số phân tán Cv là nó khắc phục được nhược điểm của khoảng lệch
quân phương σ đó
sánh mức độ phân tán giữa các liệt có các thứ nguyên khác nhau
K57MNE


Trường: Đại học Xây Dựng

Bài tập lớn môn thủy văn

+ Với hai liệt có số bình phương khác nhau thì có thể dùng Cv để so sánh mức độ phân
tán
- Nhược điểm của Cv là chưa khái quát hết hình dạng của đường phân bố mật độ tần xuất
c. Hệ số không đối xứng của Sc: Là đặc trưng phản ánh hình dạng của đường phân bố
mật độ tần suất về phía bên phải hay bên trái giá trị bình quân
Khi dãy số liệu đủ dài ta dùng công thức gần đúng:
N

CS =

∑(k
I =1

I

− 1)

3

(n − 3)Cv3

Sai số tương đối tính theo công thức:
σ Cs

6
2
4 
 (1 + 6Cv + 5Cv ) 
n
 .100%
=
Cs

Như vậy sai số tính Cs lớn vì chúng ta sẽ không sử đụng giá trị Cs tính theo công thức
này mà xác định nó bằng cách thử dần theo công thức tỷ số m=

CS

Cv

Nhận xét: Sai số Sc phụ thuộc vào sai số tương đối Cv của liệt. Nhìn vào công thức Sc ở
trên ta thấy nhận xét rằng
Sc mũ của khoảng lệch ∆ i = ki − 1 là bậc 3 vì vậy sai số của ∆i cũng lớn lên lập phương
lần
3. Tính tung độ của đường tuần suất lý luận
Để dựng đường tần suất lý luận nào đó ta làm theo các bước sau:
- Dùng trị số Cv giả thiết một tỷ số m=

CS
nào đó từ 1 đến 6
Cv

- Giả thiết sự phân bố tần suất xuất hiện của đại dương thủy văn đang xét xấp xỉ với 1
dạng phân bố tần suất nào đó ta có
m=

CS
ta dùng dạng phân bố Pearson III
Cv

- Vào bảng phụ lục “hệ số modun Kp”p của đường đường tần suất lý luận tương ứng vừa
chọn với Cv và m, tính nội suy tung độ của đường tần suất lý luận tương ứng với giá trị
tần xuất p theo công thức Q p = k p .Qn
- Cuối cùng chấm điểm tần suất lý luận (TSLL) lên giây xác suất và vẽ 1 đường cong
trơn đi qua các điểm tần suất lý luận đó, kẻ dài tới hết tờ giấy, ta đường đường tần suất lý
luận.
- Ký hiệu các đường TSLL và TSTN như sau:
TSKN (.), TSLL(x)

4. Dựng đường tần suất lý luận phù hợp và xác định lượng dòng chảy năm thiết kế:

K57MNE


Trường: Đại học Xây Dựng

Bài tập lớn môn thủy văn

Nội dung chính của phương pháp thích hợp hay còn gọi là thử dần trên cơ sở các điểm
TSKN (dựa vào các tham số Sc, Cv, x tính từ chuỗi số liệu lên cùng tờ giấy đó, sau đó
vẽ nhiều đường TSLL khác bằng cách kiểm tra bằng mắt so sánh sự phù hợp của đường
TSLL vẽ ra với xu thế phân bố của các đường tần suất kinh nghiệm làm nền, nếu chưa
phù hợp thì vẽ ra đường TSLL khác bằng cách thay đổi tham số kiểm tra tới khi đường
TXLL vẽ ra đi xuyên qua “đám mây” các điểm TSKN, cụ thể là trên từng đoạn của
đường này, nếu điểm kinh nghiệm nằm bên bên trái và bên đường phải đường xấp xỉ
bằng nhau, đầu trên đường cong đi qua gần sát các điểm kinh nghiệm có giá trị đầu trên
và đầu dưới đi sát các điểm kinh nghiệm có giá trị nhỏ
- Thay đổi Sc thực hiện qua việc thay đổi giá trị m(1-6) rồi tính Sc=mCv. Kế đến vào phụ
lục kp phụ thuộc vào Cv, Sc và p => Tra ra kp tương ứng với kp tương ứng với giá trị Pi
nội suy
Tính QPi = k PiQn rồi chấm tọa độ điểm ( QPi , pi ) lên cùng tờ giấy xác suất đã có các điểm
tần suất kinh nghiệm, vẽ đường tần suất lý luận tại các điểm tọa độ nói trên
- Thay đổi giá trị Sc sẽ làm thay đổi đường cong của TSLL
- Thay đổi Cv thực hiện qua việc chọn 1 giá trị Cv khác tức khi tra bảng phụ lục. Thay
đổi Cv làm thay đổi độ dốc của đường TSLL
- Thay đổi giá trị trung bình tức là nhân hệ số modun k p với trị số TB khác với trị số
trung bình đã sử dụng kết quả của đường tần suất lý luận mới sẽ được tịnh tiến theo chiều
thẳng đứng lên hoặc xuống so với đường cũ
=> Nhận xét Phương pháp đường thích hợp có ưu nhược điểm

- Ưu điểm: Các bước tính toán không phức tạp, về khái niệm là “lấy thực tiễn làm chuẩn
để kiểm tra lý luận ”
- Nhược điểm Phụ thuộc vào thái độ chủ quan của người tính toán
Nội suy đường tần suất lý luận P-III dòng chảy năm 1977-1998 trạm Gia Vong sông
Bến Hải.

Sau khi nội suy xong thì ta tiến hành vẽ bằng tay bản bản vẽ đường tần suất

K57MNE


Trường: Đại học Xây Dựng

Bài tập lớn môn thủy văn

K57MNE


Trường: Đại học Xây Dựng

Bài tập lớn môn thủy văn

K57MNE


Trường: Đại học Xây Dựng

Bài tập lớn môn thủy văn

Sau khi điều chỉnh được tham số và vẽ được đường tần suất và phân tích bằng mắt

thường thấy rằng đường có Cv=0.32 và Cs=1.5 là đường tần suất lý luận phù hợp với xu
thế của đường tần suất kinh nghiệm nhất lấy nó ra để làm các giá trị cần thiết yêu cầu
tính toán
P=0.1% => Qp = 41 m3/s
P=5% => Qp = 24.5 m3/s
P=10% => Qp = 21 m3/s
P=95% => Qp = 9.2 m3/s
P=99.9% => Qp = 8.1 m3/s
Nhận xét Lượng dòng chảy năm thiết kế ứng với các đường tần suất p chỉ mang tính
chất tương đối có sai số. Bởi vì trong tính toán số liệu cũng như số liệu ban đầu chưa thật
chuẩn xác.
Đặc biệt trong việc tính toán, việc làm tròn cũng như dùng phương pháp nội suy chỉ là
gần đúng
Việc vẽ và chọn đường tần suất lý luận phù hợp với các điểm tần suất kinh nghiệm cũng
chưa thật chuẩn xác vì ta chỉ quan sát trực quan bằng mắt thường, cảm thấy gần đúng thì
lúc đó làm mẫu thiết kế => đẫn đến sai số

3 Bài 3 Phân phối dòng chảy trong năm
Xác định phân bố dòng chảy trong năm (theo mùa và theo tháng) khi có đầy đủ số liệu
bằng phương pháp chọn năm đại biểu
a. Số liệu cho trước
Lưu lượng bình quân tháng trạm Gia Vong sông Bến Hải năm 1977-1998.
b. Yêu cầu:
1. Yêu cầu tính toán
2. Tính lượng dòng chảy thủy văn ứng với các tần suất p= 5%, p=50% và p=95%
3. Chọn các năm đại biểu cho năm nhiều nước (p=5%) năm trung bình nước (p=50%)
năm ít nước (p=95%) và định phân bố dòng chảy trong năm của chúng
Bài làm
Khi có đầy đủ số liệu đo đạc, có thể sử dụng phương pháp chọn năm (gọi là năm điển
hình) để xác định phân bố dòng chảy năm

1. Xác định giới hạn các mùa
Phân bố dòng chảy thường được xác định theo năm thủy văn, bắt đầu từ đầu lũ năm nay
và kết thúc vào cuối mùa kiệt năm sau. Trên 1 trạm thời gian từng mùa lấy chung chỉ tất
cả các năm có trong dãy số liệu
Trong điều kiện khí hậu nước ta dòng chảy các sông chia thành 2 mùa rõ rệt,. Mùa lũ
gồm có các tháng liên tục có dòng chảy trung bình tháng lơn hơn dòng chảy trung bình
năm trong nhièu năm, những tháng còn lại thuộc tháng mùa cạn. Giới hạn mùa đối với
các sông miền Trung thường chọn lũ là 5 tháng từ tháng VI – X và mùa cạn là 7 tháng
còn lại các biệt chỉ có 3 tháng lũ và 9 tháng cạn bắt đầu rất muộn vào tháng I. Thấy trên
K57MNE


Trường: Đại học Xây Dựng

Bài tập lớn môn thủy văn

sông Bến Hải thì lũ bắt đầy từ đầu tháng IX đến cuối tháng XII mùa cạn là các tháng còn
lại vì lưu lượng trung bình các tháng IX đến XII đều lớn hơn giá trị của năm bằng 14.651
m 3 /s từ kết quả bài 2. Lưu ý rằng năm thủy văn đầu tiên là 1977-1978 chỉ lấy từ đầu
tháng mùa lũ nên bỏ không dùng các số liệu từ I đến VIII. Tương tự năm thủy văn cuối
cùng là 1997-1998 năm 1997 chỉ lấy hết mùa cạn ( là tháng I nên các tháng từ VIII trở đi
của năm 1998 bỏ đi không lấy) đo đó số năm thủy văn còn lại là 22-1=21 năm.
Để tiện cho việc tính toán là lập bảng theo năm thủy văn (Bảng6)

K57MNE


Trường: Đại học Xây Dựng

Bài tập lớn môn thủy văn

K57MNE


Trường: Đại học Xây Dựng

Bài tập lớn môn thủy văn

2. Xác định lượng dòng chảy năm của các năm điển hình ( ứng với các tần xuất như
là p=5%, p=50% và p=95%)
Phương pháp xác định dòng chảy chảy năm tương tự như bài tập 2 theo bảng và các đồ
thị. Lưu ý các tháng trong năm bao gồn một số tháng năm trước và 1 số tháng năm sau
nên các giá trị trung bình lưu lượng của năm thủy văn và năm lịch cũng như bài 2 là
khác nhau , đẫn đến các tham số thống kê như ∑ , Q , CV , C S của 2 các tính là khác
nhau, tức là trong bài tập này không dùng giá trị đã tính ở bài tập 2.
Để xác định đường tần xuất lý luận ta dùng phương pháp thử đường tức là trước hết dùng
cột (4) và cột (5) trong bảng 4 vẽ trên, sau đó tính toán các thông số thống kê ∑ , Q ,
CV , C S , vẽ đường tần suất lý luận khác đựa vào việc điều chỉnh các thông số trên, cuối
cùng chọn với điểm phủ hợp nhất với điểm kinh nghiệm, trên cơ sở đó tính ra các lưu
lượng giá trị dòng chảy năm tương ứng với các đường tần suất quy định cho năm nhiều
nước và năm ít nước và năm trung bình. Cụ thể ta lập ở bảng 6 như sau:

K57MNE


Trường: Đại học Xây Dựng

Bài tập lớn môn thủy văn

K57MNE

Trường: Đại học Xây Dựng

Bài tập lớn môn thủy văn

Các thông số tính toán như sau
Q=

( )

3
303.66
= 14.46 m
s
21

n

Cv =

∑ (k
i =1

− 1) 2

= 0.332

n −1
n

CS =

i

∑ (k
i =1

i

− 1) 3

=0.81

n −1

Ta dùng đường TSLL Krinki- Melken
Nội suy hệ số mô dun Kp

Sau khi nội suy xong thì ta tiến hành vẽ bằng tay bản bản vẽ đường tần suất KM: (bản
này bằng tay em đã vẽ sẵn anh Hải kẹp vèo sau bảng nội suy nhé)

K57MNE


Trường: Đại học Xây Dựng

Bài tập lớn môn thủy văn

K57MNE

Trường: Đại học Xây Dựng

Bài tập lớn môn thủy văn

K57MNE


Trường: Đại học Xây Dựng

Bài tập lớn môn thủy văn

Thông qua việc điều chỉnh 3 tham số Cv, Ss và Qn thì ta thấy đường tần suất có Cv=0.32,
có Cs=1.2 là phù hợp nhất với các điểm kinh nghiệm
Vậy ta có kết quả như sau
Năm điển hình nhiều nước Q5% = 24.2 m3/s
Năm điển hình trung bình Q50%= 13.5 m3/s
Năm điển hình iý nước Q95%= 8.8 m3/s
3. Chọn năm điển hình nhiều nước, nước trung bình, nước ít xác định đường phân
phối của chúng.
A/ Chọn năm điển hình
Các năm điển hình được chọn từ bảng 6 phải thỏa mãn 2 điều kiện sau
- Năm đại biểu có giá trị lưu lượng bình quan năm gần giá trị lưu lượng được tính p=5%
p=50%, p=90%
- Năm đại biểu có dạng phân bố dòng chảy bất lợi nhất đối với công trình
Tính toán phân bố dòng chảy theo tháng và theo mùa, tức là tính tỷ số phần trăm giữa
tổng lượng nước trong từng tháng và từng năm và trong từng mùa, tức là tỷ số phần trăm
gữa tổng lượng nước trong từng tháng và từng mùa so với tổng lượng nước trong cả năm.
Trình tự tính toán như sau

- Tổng lượng dòng chảy từng tháng (Đơn vị là km3)
WTháng (km3 ) = QTháng .TTháng .10 −9 = Q Tháng .86400.So − ngay − trong − thang.10 −9

- Lưu lượng trung bình và tổng lượng dòng chảy trong từng mùa:
k

QLu =

∑Q

i

i =1

k

Trong đó k là số tháng trong mùa lũ
k

QCan =

∑Q
i =1

i

m

Trong đó m là số tháng trong mùa cạn
- Tổng lượng dòng chảy cả năm

WNam = WLu + WCan

- Theo mùa hệ số dòng chảy α được tính theo công thức:
Wlu
.100%
WNam
W
= can .100%
WNam

α lu =

α can

- Theo tháng hệ số dòng chảy β được tính theo công thức:
K57MNE