Đề THI thủy lực, thủy văn
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (312.93 KB, 19 trang )
ĐạI HọC CHíNH QUI
Đề THI Thủy Lực, Thủy Văn
A – Lý thuyết
I, Câu hỏi 1 điểm.
Câu 1 (1 điểm): Hãy viết phương trình động lượng cho toàn dòng chảy thực chảy ổn định?
Trong đó:
là hệ số sửa chữa động lượng
dòng chảy trong ống và dòng (
Câu 2 (1 điểm): Hãy nêu khái niệm tổn thất năng lượng trong dòng chảy? Hãy viết công thức
tính tổn thất dọc đường trong dòng chảy đều?
-
-
Số hạng thứ 7 trong phương trình Becnuiy viết cho toàn dòng chảy thực là tổn thất năng
lượng của 1 đơn vị trọng lượng chất lỏng để khắc phục sức cản của dòng chảy trong đoạn
dòng đang xét, hay còn gọi là tổn thất cốt nước. và chia ra 2 loại:
+ Tổn thất dọc đường (): tổn thất sinh ra trên toàn bộ chiều dài dòng chảy
+ Tổn thất cục bộ ( ): tổn thất sinh ra ở nhũng nới cá biệt, ở đó dòng chảy bị biến dạng đột
ngột.
Công thức:
+ trong đó: λ là hệ số ma sát (hệ số tổn thất dọc đường). d: đường kính ống
(với kênh hở d=4R). l: khoảng các giữa 2 mặt cắt. v: lưu tốc trung bình. g:
gia tốc trọng trường.
Câu 3 (1 điểm): Hãy nêu khái niệm tổn thất năng lượng trong dòng chảy? Hãy viết công thức
tính tổn thất cục bộ trong dòng chảy rối?
-
-
Số hạng thứ 7 trong phương trình Becnuiy viết cho toàn dòng chảy thực là tổn thất năng
lượng của 1 đơn vị trọng lượng chất lỏng để khắc phục sức cản của dòng chảy trong đoạn
dòng đang xét, hay còn gọi là tổn thất cốt nước. và chia ra 2 loại:
+ Tổn thất dọc đường (): tổn thất sinh ra trên toàn bộ chiều dài dòng chảy
+ Tổn thất cục bộ ( ): tổn thất sinh ra ở nhũng nới cá biệt, ở đó dòng chảy bị biến dạng đột
ngột.
Công thức tính tổn thất cục bộ trong dòng chảy rối:
1
ĐạI HọC CHíNH QUI
+ trong đó: là tổn thất cục bộ
Câu 4 (1 điểm): Hãy nêu khái niệm, công thức tính toán năng lượng đơn vị của mặt cắt của
dòng chảy không đều trong kênh hở?
-
Năng lượng đơn vị là tỷ năng của mặt cắt ứng vs mặt chuẩn đi qua điểm thấp nhất của đáy
mặt cắt ướt.
+ trong đó: h là độ sâu vuông góc với đáy kênh
Câu 5 (1 điểm): Hãy nêu khái niệm, công thức tính toán độ sâu phân giới của dòng chảy
không đều trong kênh hở?
-
Chiều sâu trong đó tỷ năng mặt cắt đạt giá trị cực tiểu gọi là chiều sâu phân giới ( )
Câu 6 (1 điểm): Hãy nêu khái niệm, công thức tính toán độ dốc phân giới của dòng chảy không đều
trong kênh hở?
-
Nếu thì gọi là độ dốc phân giới.
hoặc
Câu 7 (1 điểm): Hãy nêu khái niệm, công thức tính toán chiều sâu chảy đều của dòng chảy
không đều trong kênh hở?
-
Nếu ta biết hết kích thước mặt cặt ngang của lòng dẫn, độ nhám (n), lưu lượng (Q) chảy qua
mặt cắt đó với 1 trị số của độ dốc , ta luôn tìm đc 1 chiều sâu tại mặt cắt đã cho sao cho thỏa
mãn phương trình dòng chảy đều :
-
Phương trình:
II, Câu hỏi 2 điểm.
Câu 1 (2 điểm): Hãy viết phương trình Becnuiy cho dòng chảy thực chảy ổn định. Điều kiện
khi vận dụng và ý nghĩa của phương trình Becnuly?
-
+ Trong đó: z: độ cao từ điểm thuộc mặt cắt đến mặt chuẩn (m)
p: áp suất của điểm có độ cao z (N/m2)
: trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3)
v: lưu tốc bình quân của mặt cắt (m/s)
g: gia tốc trọng trường (m/s2)
: hệ số điều chỉnh động năng không đều, thường lấy
: tỉ năng tiêu hao trên đoạn dòng giới hạn bởi 2 mặt cắt
2
ĐạI HọC CHíNH QUI
-
-
Điều kiện áp dụng:
+ Dòng chảy ồn định.
+ Lực khối lượng chỉ là trọng lực.
+ Chất lỏng không nén đc.
+ Lưu lượng không đổi
+ Tại mặt cắt mà ta chọn viết tích phân dòng chảy phải là đổi dần (còn giữa 2 mặt cắt đó
dòng chảy không nhất thiết là đổi dần)
Ý nghĩa hình học: ngọn nước toonge hợp của dòng nguyên tố chất lỏng lý tưởng tại mọi mặt
cắt đều bằng nhau và đều không đổi.
Hay đường năng lượng của dòng nguyện tố chất lỏng lý tưởng là một đường nằm ngang.
-
Độ nghiêng của đường năng được gọi là độ dốc thủy lực:
Với L – là khoảng cách giữa 2 mặt cắt
Độ dốc đo áp bằng:
Độ dốc đo áp có thể hướng theo dòng chảy hoặc ngược lại còn độ dốc thủy lực thì chỉ có thể
hướng theo dòng chảy.
Ý nghĩa vật lý: tỷ năng toàn phần của dòng nguyên tố chất lỏng lý tưởng giữ giá trị không
đổi và bao gồm 3 phần:
1. Vị năng đơn vị z đo bằng độ cao vị trí của phần tử chất lỏng so với mặt chuẩn O-O
2. Áp năng đơn vị đo bằng độ cao đo áp
3. Động năng đơn vị đo bằng độ cao lưu tốc
Như vậy phương trình Becnuli là trường hợp riêng của định luật bảo toàn vật chất trong
tự nhiên.
Câu 2 (2 điểm): Hãy nêu khái niệm, tính chất, điều kiện và công thức cơ bản của dòng chảy
đều trong kênh hở?
-
-
K/N: dòng chảy đều trong kênh hở là dòng chảy mà tất cả các yếu tố thủy lực (độ sâu dòng
chảy, diện tích và hình dạng mặt cắt ướt, lưu tốc trung bình, biểu đồ phân bố lưu tốc trên mặt
cắt ướt, lưu tốc) không đổi dọc theo dòng này.
T/C: gọi i - độ dốc đáy kênh; - độ dốc đo áp (độ dốc đường mặt nước); J – độ dốc thủy lực
Với dòng chảy đều:
i= =J
3
ĐạI HọC CHíNH QUI
-
-
Điều kiện: dòng chảy đều trong kênh hở trước hết là dòng trung bình thời gian ổn định và
chỉ có ở kênh lăng trụ. Kênh lăng trụ là kênh có các kích thước hình học của 1 mặt cắt ngang
không đổi dọc theo dòng chảy.
Công thức:
(m/s)
+ Trong đó: R – bán kính thủy lực (m)
C – hệ số Sêdi (); theo Manninh với n – hệ số nhám của lòng dẫn được tra
trong bảng tra thủy lực.
(m3/s) – đặc trung lưu lượng hay còn gọi là modun lưu lượng.
Câu 3 (2 điểm): Hãy nêu khái niệm công thức tính lưu lượng của dòng chảy tự do ổn định,
dòng chảy ngập ổn định qua lỗ nhỏ thành mỏng cột áp không đổi?
-
-
Dòng chảy qua lỗ co hẹp dần tạo ra mặt cắt co hẹp vị trị phụ thuộc vào hình dạng lỗ (với lỗ
tròn cách thành mỏng khoảng nửa đường kính lỗ) đường dòng song song và lưu tốc coi như
phân bố đều. qua khỏi mặt cắt co hẹp, dòng chảy hơi mở rộng và rơi xuống theo trọng lực.
Công thức:
+ Trong đó:
- hệ số lưu tốc của lỗ
- hệ số lưu lượng của lỗ thay đổi chủ yếu do hình dạng lỗ
– độ chênh lệch mực nước giữa thượng và hạ lưu
Câu 4 (2 điểm): Hãy nêu khái niệm và công thức tính toán thủy lực về đường ống dài đơn
giản chảy ra ngoài khí trời và chảy từ ống vào bể chứa khác?
-
Ống dài là đường ống trong đó tổn thất cột nước dọc đường là chủ yếu, tổn thất cột nước cục
bộ và cột nước lưu tốc so với tổn thất dọc đường khá nhỏ có thể bỏ qua không tính.
Công thức dòng chảy ra ngoài khí trời:
+ Trong đó: : cột nước tự do chưa bị tiêu hao. Nếu
Công thức dòng chảy vào bể chứa khác:
Câu 5 (2 điểm): Hãy nêu khái niệm công thức tính toán thủy lực về đường ống dài song song,
đường ống tháo nước liên tục ?
4
ĐạI HọC CHíNH QUI
-
Nhiều dường ống đơn giản có đường kính khác nhau và nới với nhau có chung một nút vào
và một nút ra gọi là đường ống nối song song. Như hình, tại 2 điểm A, B của một ống chúng
ta bắc vào 3 ống nhỏ 1, 2, 3 ở mỗi ống lưu lượng có thể khác nhau nhưng độ chênh cột nước
H từ A => B đều gần giống nhau cho các ống:
Vì mỗi ống là 1 ống đơn giản có thể dùng công thức cơ bản về ống đơn giản :
Câu 6 (2 điểm): Hãy nêu khái niệm và công thức tính lưu lượng qua đập tràn thành mỏng?
-
-
Đập tràn thành mỏng là khi chiều dày của đỉnh đập , làm nước tràn ngay khi đi qua mép
thượng lưu của đỉnh đập thì tách rời khỏi đỉnh đập, không chạm vào toàn bộ mặt đỉnh đập,
do đó hình dáng và chiều dày của đập không ảnh hưởng đến làn nước tràn và lưu lượng tràn.
Đập tràn thành mỏng tiêu chuẩn:
hoặc
Chảy ngập:
Nếu co hẹp: thay
-
Của tam giác:
Góc ở đỉnh
-
Của hình thang:
Với
Câu 7 (2 điểm): Hãy nêu khái niệm và phương pháp tính toán lưu lượng qua đập tràn đỉnh
rộng?
-
K/n: khi chiều dày đỉnh đập thảo mãn thì gọi là đập tràn đỉnh rộng.
Phương trình tính toán:
+ Trường hợp chảy không ngập:
Trong đó: h – chiều cao cột nước tại đỉnh đập
Với đập mặt cắt hcn:
m – hệ số lưu lượng (tra bảng)
5
ĐạI HọC CHíNH QUI
+ Trường hợp chảy ngập:
Với – hệ số lưu tốc khi chảy ngập, – diện tích mặt cắt ướt nơi có độ sâu h
Đối với mặt cắt hcn:
Câu 8 (2 điểm): Hãy nêu khái niệm, hình thức nối tiếp sau cửa cống và công thức tính dòng
chảy dưới tấm chắn cửa cống hở?
-
-
K/n hình thức nối tiếp ssu của cống: gọi là độ sâu biên hẹp với hc trong nước nhảy hoàn
chỉnh. Tùy theo giá trị của hc so với hh mà có các hình thức sau
1. hc” > hh nối tiếp bằng nước nhảy xa, sau mặt cắt là đoạn chảy xiết rồi qua nước nhảy
mà nối tiếp với dòng chảy hạ lưu.
2. hc” = hh nối tiếp bằng nước nhảy tại mặt cắt có hẹp, dòng chảy đôi mặt cắt co hẹp thid
qua nước nhảy mà nối tiếp với dòng chảy hạ lưu.
3. hc” < hh nối tiếp bằng nước nhảy ngập, dòng chảy hạ lưu được ngập mặt cắt co hẹp ở
đó trên dòng chính có khu nước cuộn độ sâu là hz: hc < hz < hh.
công thức tính dòng chảy dưới tấm chắn của cống hở:
+ không ngập:
+ ngập:
trong đó:
– diện tích mặt cắt co hẹp có độ sâu băng hc
– được xác định bằng thực nghiệm
Câu 9 (2 điểm): Hãy nêu khái niệm và công thức tính dòng chảy qua cống ngầm trong điều
kiện chảy nửa áp và chảy có áp?
-
Nhiều cống dưới đê, đập, đường có mặt cắt khép kín thường mà mặt cắt tròn hoặc hcn trên
đinhe có tấm phẳng hoặc vòm chiều dài thân cống khá lớn, được gọi là cống ngầm.
Trong điều kiện chảy nửa áp: tính như cống hở.
+ Không ngập:
+
-
Ngập:
Trong điều kiện chảy có áp: tính như vòi hoặc ống ngắn.
– diện tích mặt cắt cống
Z – chênh lệch mực nước thượng, hạ lưu khi mực nước hạ lưu ngập quá l/2 chiều cao của ra
và là cột nước. Thượng lưu so với tâm của ra nếu mực nước hạ lưu thấp hơn ½ chiều cao của ra.
Câu 10 (2 điểm): Hãy nêu khái niệm lưu tốc; phương pháp tính lưu tốc bình quân thủy trực
khi đo lưu tốc bằng máy đo lưu tốc?
6
ĐạI HọC CHíNH QUI
-
-
Lưu tốc là tốc độ của dòng chảy.
Phương pháp:
+ Lưu tốc từng điểm đo trên thủy trực: u=an + b
u: lưu tốc tại điểm đo
a,b: hệ số, phụ thuộc loại máy đo
n: số vòng quay cánh quạt trong lồng quay
N: tổng số vòng quay trong thời gian t
t: thời gian đo tại mỗi điểm tính bằng giây
Tính lưu tốc thủy trực:
+ Đo 5 điểm:
+ Đo 3 điểm:
+ Đo 2 điểm:
+ Đo 1 điểm:
Với là lưu tốc tại mặt nước, tại các điểm 0,2h – 0,8h và đấy sông trên thủy trực.
Nói chung lưu tốc tăng dần từ 2 bờ sông ra giữa sông và giảm dần từ mặ
nước xuống đáy.
Câu 11 (2 điểm): Hãy nêu cách tính lưu lượng đỉnh lũ thiết kế khi có tài liệu
quan trắc lưu lượng đỉnh lũ đủ dài theo phương pháp thống kê xác suất với hàm
phân phối Pearson III (PIII)?
-
-
Bước 1: liệt kê số liệu chọn để tính toán là mỗi năm chọn 1 trị số lưu lượng lớn nhất và
thống kê thành 1 chuỗi dài nhiều năm liên tục, sắp xếp số liệu lưu lượng lớn nhất năm theo
thứ tự giảm dần
Bước 2: tính tần suất kinh nghiệm theo công thức kì vọng:
m: số thứ tự
n: tổng số năm quan trắc
-
Bước 3: vẽ các điểm tần suất kinh nghiệm lên giấy tần suất
Bước 4: tính các thông số của đường tần suất lí luận
+ Tính lưu lượng trung bình (Qtb)
Qi – lưu lượng lớn nhất của năm thứ I (m3/s)
n – số năm quan trắc liên tục.
Năm có
tài liệu
Thứ tự
Qi (m3/s)
1
2
…
n
+
Ki - 1
(Ki – 1)2
(Ki – 1)3
Làm tròn 4 số
Làm tròn 4 số
Làm tròn 4 số
Hệ số phân tán:
7
(P%)
ĐạI HọC CHíNH QUI
-
Ki – hệ số modun dòng chảy
+ Hệ số thiên lệch:
Bước 5: so sánh xem Cs có thỏa mãn bất đẳng thức kép:
-
Nếu không thảo mãn bất đẳng thức phải bỏ giá trị Cs ở trên và lấy Cs từ Cv
Để tìm – lấy
Bước 6: dựa vào Cs, Cv => của đường tần suất PIII (xem phụ lục 3-1)
Bước 7: xác định lưu lượng thiết kế tần suất P%:
-
Bước 8: kiểm tra lại sự phù hợp giữa đường tần suất lí luận và đường tần suất kinh nghiệm
bằng cách chấm quan hệ lên giấy tần suất, nối các điểm thành đường tần suất lí luận. Nếu 2
dường này phù hợp với nhau là được.
Câu 12 (2 điểm): Hãy nêu cách tính lưu lượng đỉnh lũ thiết kế khi có tài liệu quan trắc lưu
lượng đỉnh lũ đủ dài theo phương pháp thống kê xác suất với hàm phân phối Kritski –
Menken?
-
-
Bước 1: liệt kê số liệu chọn để tính toán là mỗi năm chọn 1 trị số lưu lượng lớn nhất và
thống kê thành 1 chuỗi dài nhiều năm liên tục, sắp xếp số liệu lưu lượng lớn nhất năm theo
thứ tự giảm dần
Bước 2: tính tần suất kinh nghiệm theo công thức kì vọng:
m: số thứ tự
n: tổng số năm quan trắc
-
Bước 3: vẽ các điểm tần suất kinh nghiệm lên giấy tần suất
Bước 4: tính các thông số của đường tần suất lí luận
+ Tính lưu lượng trung bình (Qtb)
Qi – lưu lượng lớn nhất của năm thứ I (m3/s)
n – số năm quan trắc liên tục.
Năm có
tài liệu
Thứ tự
Qi (m3/s)
1
2
…
n
Ki - 1
(Ki – 1)2
(Ki – 1)3
Làm tròn 4 số
Làm tròn 4 số
Làm tròn 4 số
Hệ số phân tán:
Ki – hệ số modun dòng chảy
+ Hệ số thiên lệch:
Bước 5: từ Cs, Cv tính được, lập tỉ số
+
-
8
(P%)
ĐạI HọC CHíNH QUI
-
Bước 6: căn cứ vào Cv và tỉ số xem phụ luc 2-2 tra ra Kp
Bước 7: xác định lưu lượng thiết kế tần suất P% theo công thức:
-
Bước 8: kiểm tra lại sự phù hợp giữa đường tần suất lí luận và đường tần suất kinh nghiệm
bằng cách chấm quan hệ lên giấy tần suất, nối các điểm thành đường tần suất lí luận. Nếu 2
dường này phù hợp với nhau là được.
Câu 13 (2 điểm): Hãy nêu khái niệm về sự tuần hoàn nước trong thiên nhiên; Viết phương
trình cân bằng nước trên lưu vực trong khoảng thời gian Δt?
-
-
K/n tuần hoàn nc: nc bốc hơi từ các đại dương và lục địa thành 1 bộ phận của khí quyển hơi
nc được vận chuyển vào bầu không khí bốc lên cao cho đến khi ngưng kết và rơi trở lại mặt
đất hoặc đại dương lượng nc rơi xuống đất 1 phần bị dữ lại bởi cây, chảy tràn trên đất thành
dòng chảy trên sườn dốc, thấm xuống đât chảy trong đất thành dòng chảy sát mặt đất và
chảy vào sông thành dòng chảy mặt. Phần lớn bị giữ lại bởi thảm phủ thực vật và dòng chảy
mặt sẽ quay lại bầu khí quyển qua đường bốc hơi. Lượng nc ngần trong đất có thể ngấm sâu
hơn dưới các tầng nc ngầm và sau đó xuất lộ thành dòng suối hoặc chảy dần vào sông ngòi
thành dòng chảy mặt và cuối cùng đổ ra biển hoặc bốc hơi vào khí quyển.
Phương trình cân bằng nc trên lưu vực trong khoảng thời gian Δt:
+ Xét 1 thời đoạn Δt bất kỳ ta có các thành phần nước chảy đến và chảy đi ra khỏi lưu
vực như sau:
• Phần nước đến:
X: lượng mưa bình quân rơi trên luu vưc ta xét
Z1: lượng nc tụ trên bề mặt khu vực
Y1: lượng dòng chảy mặt chảy đến
W1: lượng dòng chảy ngầm chảy đến
U1: lượng nc trữ trong khu vực đầu thời đoạn Δt
• Phần nước đi:
Z2: lượng nc bốc hơi trên bề mặt khu vực
Y2: lượng dòng chảy mặt chảy đi
W1: lượng dòng chảy ngầm chảy đi
U1: lượng nc trữ trong khu vực cuối thời đoạn Δt
Ptrình cân bằng nước:
Câu 14 (2 điểm): Hãy nêu khái niệm “dòng chảy sông ngòi”, “chế độ dòng chảy sông
ngòi”; “chuẩn dòng chảy năm”; “dòng chảy năm”; phương pháp mô tả phân phối dòng
chảy năm?
-
Dòng chảy sông ngòi: được coi là lượng nc chảy trong lòng sông trong thời đoạn nào đó.
Nước mưa rơi xuống lưu vực 1 phần chảy trên mặt đất (dòng chảy mặt), 1 phần ngấm xuống
đất rời tập trung thành mạch nước ngầm chảy vào sông, sau đó chảy qua mặt cắt của ra của
lưu vực.
9
ĐạI HọC CHíNH QUI
-
-
-
-
Chế độ dòng chảy sông ngòi: dòng chảy sông ngòi là sản phẩm của khí hậu bởi vậy những
thay đổi theo thời gian của các đặc trưng dòng chảy sông ngòi cũng mang tính quy luật. sự
thay đổi có quy luật của dòng chảy sông ngòi theo thời gian là chế độ dòng chảy sông ngòi.
Chuẩn dòng chảy năm: là trị số trung bình của đặc trưng dòng chảy năm trong thời kì nhiều
năm đã thành ổn định, với điều kiện cảnh quan địa lí , điều kiện địa chất không đổi và không
kể đến sự thay đổi tự nhiên của dòng chảy do các hoạt động dân sinh, kinh tế của con người.
chuẩn dòng chảy năm Q0 (m3/s).
Dòng chảy năm: là lượng dòng chảy sinh ra của lưu vực trong thời đoạn = 1 năm với sự thay
đổi của nó trong năm . sự thay đổi dòng chảy theo thời gian trong 1 năm được gọi là phân
phối dòng chảy năm.
P2 mô tả dòng chảy năm:
+ Loại 1: mô tả sự thay đổi dòng chảy.
+ Loại 2: mô tả phân phối dòng chảy theo đường duy tri bình quân ngày.
Câu 15 (2 điểm): Hãy nêu khái niệm dòng chảy lũ, nguyên nhân và quá trình hình thành
dòng chảy lũ ở nước ta.
-
-
-
Dòng chảy lũ được hiểu là quá trình không ngừng tăng lên hoặc giảm đi của lưu lượng hoặc
mực nước. Trong quá trình thay đổi đó lưu lượng hoặc mực nước đạt một hoặc vài trị số cực
đại. Nếu có một trị số cực đại gọi là quá trình lũ đơn. Nếu có hai trị số cực đại trở lên gọi là
quá trình lũ kép.
Nguyên nhân:
+ Mưa lớn và kéo dài (do bão lớn) là nguyên nhân chính gây ra lũ lụt, ngoài ra ở vùng
đồng bằng cửa sông tiếp giáp với biển, triều cường là một nhân tố làm cho lũ lụt trầm
trọng hơn.
+ Lưu vực càng rộng thì nước lũ lên chậm nhưng cũng sẽ rút chậm, ngược lại lưu vực
hẹp và dài sẽ làm nước lũ lên nhanh….- một số trường hợp sẽ hình thành lũ quét, lũ
ống
+ Rừng bị tàn phá cũng là nguyên nhân gây lên lũ lụt và xói mòn đất
+ Hiện tượng El nino và La nina đã gây ra hiện tượng lũ lụt và hạn hán trên nhiều vùng
khác nhau
+ Nếu một hệ thống sông có nhiều con sông hợp thành thì khả năng tổ hợp
Quá trình hình thành: khi mưa rơi xuống lưu vực, ban đầu nước đọng lại trên các thảm thực
vật trữ trong các khe rỗng và chỗ trũng, 1 phần lượng nc bốc hơi trở lại khí quyển, đại bộ
phận thấm xuống đất và chưa sinh dòng chảy trên mặt đất. Nếu mưa vẫn tiếp tục khi cường
độ mực vượt quá cường độ tổn thất tại đây bắt đầu sinh ra dòng chảy mặt dưới tác dụng của
trọng lực nước sẽ chảy theo sườn dốc vào lòng sông và tập trung về tuyến cửa ra. Trong quá
trình tập trung nước dòng chảy vẫn tiếp tục bị tẩn thất thấm và bốc hơi. 1lượng dòng chảy
ngấm xuống tầng đất sát mặt sẽ tập trung về lòng sông ngay trong thời gian có mưa và ngay
khi lũ rút và bổ xung vào phần cuối của quá trình lũ.
10
ĐạI HọC CHíNH QUI
Câu 16 (2 điểm): Hãy nêu khái niệm độ sâu và phương pháp đo sâu theo mặt cắt ngang?
-
Độ sâu là cao trình mực nước so với mặt chuẩn quy ước
Phương pháp đo sâu theo mặt cắt ngang: đối với sông cạn thì có thể đo trực tiếp, với sông
sâu thì sử dụng thuyền đo.
+ Thước: 1,5 ÷ 2m có khắc vạch cm
+ Sào đo bằng gỗ hoặc bằng tre trường kính 4÷5cm, dài 4÷6m phái dưới có đế nặng
0,5÷1kg. từ trên thuyền có thể đo độ sâu 2÷4m.
+ Dây đo: dây gai hoặc dây cáp có buộc quả nặng 2÷5kg. nếu dùng dây gai thì trước lúc
đánh dấu phải thấm nước và căng giây. Ngồi trên thuyền giây có thể đo được 4÷6m.
Dây đo thường bị dòng nước kéo theo nên phải hiệu chỉnh kết quả qua hệ số K:
Với hS là số đo bằng sào. hd là số dô bằng dây (ở 1 thời điểm tùy trọn)
Khi đó:
htt = K.hđo
+ Vị trí điểm đo: xác định bằng máy kinh vĩ
Câu 17 (2 điểm): Hãy nêu khái niệm lưu lượng của dòng chảy; phương pháp tính lưu lượng
qua mặt cắt ngang sông theo phương pháp phân tích khi đo lưu tốc bằng máy đo lưu tốc?
-
Lưu lượng là lượng nc đi qua mặc cắt ngang trong 1đvtg. Kí hiệu Q (m3/s)
Phương pháp tính lưu lượng qua mặt cắt ngang sông theo phương pháp phân tích khi đo lưu
tốc bằng máy đo lưu tốc.
+
+
Nguyên lý: chia mặt cắt ngang sông thành các diện tích bộ phận bằng các đương thủy
trực. lưu lượng nc bộ phận bằng tích của lưu tốc bình quân bộ phận nhân với diện tích
bộ phận. lưu lượng nc thoát qua toàn mặt cắt bằng tổng lưu lượng các bộ phận.
Tính toán:
Lưu lượng nc thoát qua toàn mặt cắt:
11
ĐạI HọC CHíNH QUI
Trong đó:
: lưu tốc bình quân trên đường thủy trực thứ 1,2,…,n.
f0: phần diện tích giũa bờ và mép nước sông bên trái đường thủy trực thứ
nhất.
fn: phần diện tích giữa bờ và mép nc sông bên phải đường thủy trực n
; f2;…;: phần diện tích giữa 2 đường thủy trực kề nhau
;: hệ số chiết giảm lưu tốc do ảnh hưởng ven bờ. trong các quy trình Việt
Nam thường lấy ==0,7, với khu vực nước tù lấy ==0,5
Câu 18 (2 điểm): Hãy nêu cách tính lưu lượng thiết kế bằng phương pháp kéo dài tài liệu
theo phương trình tương quan tuyến tính.
-
Có phương trình tương quan:
+
-
y: giá trị lấy trên đường hồi quy hay trị số bình quân có điều kiện.
b0; b1: hệ số phương trình hồi quy
Để xác định b0; b1 dùng phương pháp tổng bình phương nhỏ nhất. Với mỗi giá trị x,y
là biến độc lập sẽ có giá trị tương ứng xi => và giá trị quan trắc yi là khoảng lệch giữa
điểm thực đo và giá trị trung bình có điều kiện: hoặc theo phương pháp tổng bình
phương nhỏ nhất.
Lậy đạo hàm riêng của hàm theo 2 biến b0 và b1
=> giải hệ phương trình với 2 đạo hàm này và thực hiện 1 số …
Hệ số tương quan:
Câu 19 (2 điểm): Hãy nêu phương pháp tính lưu lượng thiết kế trong trường hợp: Thiếu tài
liệu lưu lượng theo phương pháp hình thái thủy văn?
-
Chọn mặt cắt lưu lượng.
Xác định độ dốc dọc sông.
Xác định vận tốc dòng chảy và lưu lượng.
+ Công thức Sêdi – Maninh:
+ Công thức Sêdi – badanh:
Trong đó: V- vận tốc trung bình của dòng chảy (m/s)
h- chiều sâu trung bình cảu dòng chảy (m)
γ, n- hệ số nhám tính theo Badanh và Maninh (bảng 2-11)
12
ĐạI HọC CHíNH QUI
i - độ dốc mặt nước sông ứng với cấp mực nước tính toán
Câu 20 (2 điểm): Hãy nêu cách tính lưu lượng đỉnh lũ thiết kế từ mưa rào theo các công thức:
Công thức cường độ giới hạn; Công thức triết giảm cường độ mưa?
Công thức cường độ giới hạn: đối với các lưu vực nhỏ F30 km2, thời gian tập trung nước
nhanh lưu lượng tính toán xác định theo lượng mưa ngày sẽ kém chính xác. Có thể xác định
lưu lượng thiết kế dựa vào cường độ mưa ứng với thời gian tập trung nước. công thức tính
có dạng:
Trong đó: F- diện tích lưu vực (km2)
ϕ- hệ số dòng chảy lũ xác định theo bảng 2-4, tùy thuộc vào loại đất cấu tạo lên
lưu vực, lượng mưa thiết kế và diện tích lưu vực (F)
δ- hệ số chiết giảm do hồ ao và đầm lầy xác định theo bảng 2-3
α- hệ số xác định theo bảng 2-9
aP- cường độ mưa tính toán tính bằng (mm/ph), xác định ứng với thời gian hình
thành dòng chảy tc theo công thức:
đại lượng xác định theo bảng 2-8 hoặc theo các phương pháp đã biết.
Lsd- chiều dài trung bình của sườn dốc lưu vực
Isd- độ dốc của sườn dốc lưu vực tính theo trị số trung bình của 4÷6 điểm xác
định độ dốc, theo hướng dốc lớn nhất (%)
msd- hệ số nhám sườn dốc phụ thuộc vào đặc điểm bề mặt sườn dốc lưu vực xác
định theo bảng 2-6
Cường độ mưa tính toán ứng với thời gian hình thành dòng chảy tính gần đúng theo 2 công
thức sau:
Trong đó:
HP- lượng mưa ngày lớn nhất có tần suất P%, mm
Ψ- tọa độ dường cong mưa xác định theo phụ lục 2-5
A, B, n- hệ số phụ thuộc vào vùng thiết kế, xác định theo 2-10
tc- thời gian hình thành dòng chảy (phút)
Công thức trết giảm:
Trong đó: - modun đỉnh lũ ứng với tần suất 10% được quy về với diện tích lưu vực băng
100km2, xác định theo q100 (l/skm2) theo phụ lục 2-6. Lúc tính cho một lưu vưc cụ thể, q100
lấy bằng trị số bình quân giữa các đường đồng mức.
n- hệ số chiết giảm môdun đỉnh lũ theo diện tích, xác định theo phụ lục 2-6
F- diện tích lưu vực (km2)
- hệ số chuyển tần suất 10% => P% xác định theo phụ lục 2-6
δ- hệ số xét tới ảnh hưởng của đầm, ao, hồ, xác định theo phụ lục 2-3
Câu 21 (2 điểm): Hãy nêu phương pháp tính dòng chảy năm thiết kế theo phương pháp thu
phòng cùng tỷ số khi có đủ tài liệu.
13
ĐạI HọC CHíNH QUI
-
Phương pháp này sử dụng 1 tỉ số để thu phóng quá trình dòng chảy năm điển hình từ đó suy
ra quá trình dòng chảy năm thiết kế. Các bước xác định phân phối dòng chảy năm thiết kế
như sau:
+ B1: chọn năm điển hình: năm điển hình phải là năm có tài liệu tin cậy có lượng dòng
chảy năm gần với lượng dòng chảy năm thiết kế. năm điển hình có phôn phối bất lợi,
mùa kiệt kéo dài, tỷ lệ lượng dòng chảy mùa kiệt so với lượng dòng chảy cả năm nhỏ.
+ B2: tính hệ số thu phóng theo công thức:
+
B3: xác định quá trình phân phối dòng chảy năm thiết kế:
kP- hệ số thu phóng
;-
lưu lượng bình quân năm của năm thiết kế và năm điển hình
;-
tổng lượng dòng chảy năm của năm thiết kế và năm điển hình
;-
tổng lượng bình quân tháng i của năm thiết kế và năm điển hình
;-
tổng lượng tháng thứ i của năm thiết kế và năm điển hình
Câu 22 (2 điểm): Hãy nêu phương pháp tính dòng chảy lũ thiết kế theo phương pháp thu
phòng cùng tỷ số khi có đủ tài liệu.
-
Theo phương pháp này tất cả lưu lượng của quá trình lũ thiết kế bằng lưu lượng của quá
trình lũ điển hình nhân với cùng 1 hệ số.
Trong đó:
k- hệ số đỉnh lũ.
;-
Trong đó:
lưu lượng lũ thiết kế và lũ điển hình tại thời điểm t
kQ- số đỉnh lũ
kW- số tổng lượng lũ
;-
đỉnh lũ thiết kế và đỉnh lũ điển hình
;-
tổng lượng lũ thiết kế và điển hình
III, Câu hỏi 3 điểm.
Câu 1 (3 điểm): Hãy nêu phương pháp tính áp lực thủy tĩnh lên thành rắn phẳng theo
phương pháp giải tích?
14
ĐạI HọC CHíNH QUI
-
-
-
Người ta chứng minh được áp lực tác dụng lên
diện tích ω nằm ngiêng với mặt nước 1 góc α
được tính theo công thức sau:
+ Áp lực dư:
Tổng áp lực dư bằng áp suất dư tác dụng ở
trọng tâm hình phẳng nhân với diện tích hình
phẳng.
+ Áp lực toàn phần:
Tổng áp lực toàn phần bằng áp suất toàn phần
tác dụng ở trọng tâm hình phẳng nhân với diện
tích hình phẳng.
Trong đó: ω: diện tích hình phẳng bị ngập
nước (m2)
hC: chiều sâu trọng tâm của hình phẳng (m)
γ: trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3)
P0: áp suất ở mặt thoáng (N/m2)
+ Vị trí của tâm áp lực – điểm đặt của áp lực:
Với JC là momen quán tính của ω đối với trục đi qua trọng tâm Ccủa hình phẳng và song
song với trục Ox.
Câu 2 (3 điểm): Hãy trình bày cách xác định phương trình vi phân liên tục của chất lỏng
không nén được và các hệ quả của nó?
Câu 3 (3 điểm): Hãy trình bày cách xác định phương trình Becnuiy cho dòng nguyên tố chất
lỏng lý tưởng?
-
Với dòng nguyên tố của chất lỏng lý tưởng:
E1, E2 lần lượt là tỷ năng (năng lượng tiềm tàng) tại mặt cắt 1 và 2.
Trong đó:
; : áp suất của điểm có độ cao Z1; Z2
Z1; Z2: độ cao từ điểm thuộc mặt cắt 1 và 2 đến mặt chuẩn
γ: trọng lượng riêng của chất lỏng
g: gia tốc trọng trường
Câu 4 (3 điểm): Hãy nêu các đặc điểm, nhân tố ảnh hưởng và phương pháp nghiên cứu hiện
tượng thủy văn.
15
ĐạI HọC CHíNH QUI
-
-
-
Nhân tố ảnh hưởng: các hiện tượng thủy văn là kết quả của các nhân tố tự nhiên. Dòng chảy
sinh ra trên mặt đất phụ thuộc các yếu tố khí hậu, điều kiện địa hình địa chất, thảm thực vật,
thổ nhưỡng.
Đặc điểm: hiện tượng thủy văn vừa mang tính tất định và tự nhiên.
+ Tính tất định:
Sự thay đổi có chu kì của các su thế bình quân theo thời gian
Tính quy luật biểu thị mối quan hệ vật lí của các nhân tố ảnh
hưởng đến các đặc trung dòng chảy.
Sự thay đổi quy luật theo không gian.
+ Tính ngẫu nhiên phụ thuộc củ yếu vào thay đổi ngẫu nhiên của nhân tố khí hậu, khí
tượng.
Phương pháp nghiên cứu:
+ Phương pháp phân tích nguyên nhân hình thành
• Phân tích căn nguyên
• Tổng hợp địa lí
• Lưu vực tương tự.
+ Phương phap thống kê sắc xuất.
Câu 5 (3 điểm): Hãy nêu nội dung công tác khảo sát thủy văn trong giai đoạn lập dự án đầu
tư đối với công trình thoát nước nhỏ.
-
-
-
-
Theo phương án tiến đã được chấp nhận trong giai đoạn nghiên cứu tiền khảo thí kiểm tra lại
và bổ xung những vị trí sẽ bố chí các công trình thoát nước cầu cống nhỏ trên bản vẽ bình đồ
và trắc dọc tuyến đánh dấu các vị trí công trình thoát nước và dựa vào bản đồ địa hình
khoanh khu vực tụ nước cho mỗi công trình chính xác và khoa học với các lưu vực.
Xác định trên bản đồ có vẽ các phương án tuyến và vị trí công trình thoát nước các đặc trung
thủy văn và địa hình của suối chính, suối nhánh, sườn dốc lưu vực theo phương pháp và
những quy định của giai đoạn nghiên cứu tiền khảo thí.
Tiến hành đối chiếu các kết quả khoanh lưu vực tụ thủy, kết quả xác định các đặc trưng lưu
vực của suối xác định trên bản đồ với thực tế thực địa để sủa những sai sót và bổ xung
những phần thiếu không có trên bản đồ. Trong trường hợp cần tiến hành kiểm tra bổ xung tại
thực địa.
Với mỗi lưu vực tính toán lưu lượng công trình thoát nước nhỏ cần khảo sát thực địa địa
hình địa mạo và lòng sông, bề mặt suối, sườn dốc…
+ Với suối cần thuyết minh các đặc trưng:
• Chiều rộng suối vào mùa lũ và mùa cạn
• Sông đồng bằng hay sông vùng núi
• Sông có bãi hay không có bãi
• Lòng sông sạch hay có nhiều đá cản
• Đường kính hạt cấu tạo bờ sông và bãi sông
• Chế độ chảy tương đối
• Sông có nước chảy thường xuyên hay có tính chu kì
• Nước lũ
16
ĐạI HọC CHíNH QUI
Sướn dốc:
• Cấu tạo đặc điểm lưu vực
• Tỉ lệ diện tích nhà cửa trên diện tích lưu vực
• Diện tích hồ ao đầm lầy
• Cấu tạo đất phủ của lưu vực
• Tình hình cây cỏ phủ bề mặt khu vực
Điều tra mực nước: đo vẽ mcn
Khảo sát thủy văn ở nhũng công trình có chế độ thủy văn đặc biệt
Đo dạc địa hình và đo vẽ bình đồ
Lập hồ sơ khảo sát công trình thoát nước nhỏ.
+
-
Câu 6 (3 điểm): Hãy nêu nội dung công tác khảo sát thủy văn trong giai đoạn lập dự án đầu
tư đối với tuyến đường.
-
-
-
-
-
-
Nghiên cứu hồ sơ thủy văn địa hình địa chất dọc tuyến đã thu về chình lí trong giai đoạn
nghiên cứu tiền khả thi của các phương án đã chấp nhận. Tương tự trong mỗi giai đoạn
nghiên cứu khả thi đánh giá mức độ chính xác và tỉ mỉ các số liệu đẫ điều tra được so với
yêu cầukhảo sát trong giai đoạn nghiên cứu khả thi và lập kế hoạch khảo sát bổ xung hoàn
chỉnh các tài liệu thủy văn cần thiết.
Làm việc với địa phương và các cơ quan liên quan để kiểm tra, chỉnh hóa lại số liệu và tài
liệu đã thực hiện được trong giai đoạn nghiên cứu tiền khả thi và bổ xung các số liệu còn
thiếu theo nhiệm vụ và nội dung được đặt ra trong giai đoạn nghiên cứu khả thi.
Với mỗi phương án tuyến, chia dải tuyến thành những đoạn đặc trung về chế độ thủy văn,
địa chất có liên quan đến quy định cao độ khống chế, chiều cao đắp nề đường tối thiểu và
cấu tạo mcn đường với các đoạn tuyến có vấn đề thủy văn như tuyến đi ven sông, ven hồ,
ven biển, đoạn tuyến bị ảnh hưởng của các công trình thủy lợi, thủy điện, đoạn tuyến qua
vùng đồng trũng cần tổ chức các đợt thị sát tại thực địa có mời các cơ quan liên quan, cán bộ
địa phương cùng đi để tham gia ý kiến vào phương án tuyến và để cùng thu thập số liệu thủy
văn.
Nội dung điều tra thủy văn ở các đoạn tuyến có yêu cầu khống chế cao độ nền đường để đảm
bảo nền đường không bị ngập và chế độ thủy nhập ổn định là:
+ Điều tra mực nước cao nhất, năm xuất hiện, số ngày xuất hiện, ngày nhập
+ Điều tra mực nước bình thường và số ngày xuất hiện nước đọng thường xuyên.
Công tác tổ chức điều tra mực nước quy định
+ Số điểm cần điều tra:
Nếu chiều dài tuyến < 1km => 2cụm điều tra mực nước.
Nếu chiều dài tuyến > 1km => ít nhất 1km phải có 1 cụm
điều tra.
+ Biên bản điều tra phải thảo mạn và có đủ chũ kí yêu cầu.
+ Cao độ mực nước điều tra phải đo bằng máy kinh vĩ.
Trên bản đồ các phương án tuyến vẽ đường ranh giới các lưu vực tụ nước, ranh giới các
vùng bị ngập nước có chế độ thủy văn đặc biệt, kí hiệu các diện tích lưu vực.
Lập hồ sơ khảo sát thủy văn dọc tuyến.
17
ĐạI HọC CHíNH QUI
Câu 7 (3 điểm): Hãy nêu khái niệm lưu lượng của dòng chảy; phương pháp tính lưu lượng
qua mặt cắt ngang sông theo phương pháp đồ giải khi đo lưu tốc bằng máy đo lưu tốc?
-
Lưu lượng của dòng chảy là thể tích chất lỏng chảy qua một mặt cắt trỏng trong khoảng thời
gian t.
phương pháp tính lưu lượng qua mặt cắt ngang sông theo phương pháp đồ giải.
∗ Nguyên lý:
Sau khi xác định được chiều sâu của đường thủy trực h(m) và tính được lưu tốc bình
quân tương ứng của đường thủy trực (m/s), người ta có thể tính được lưu lượng đơn vị đi
qua 1 thủy trực:.h (m3/s.m)
Vậy lưu lượng thoát qua toàn mặt cắt:
Với B là chiều rộng mặt nước của sông (m)
Theo ý nghĩa của tích phân thì Q là diện tích nằm giữa đường cong (q) và chiều rộng
đường mặt nước của sông (B). Vậy muốn tính tích phân trên cần vẽ đường cong (q) theo
bề rộng mặt nước.
∗
Trình tự tính toán:
+ Đo vẽ mcn tính toán trên giấy kẻ ly theo tỉ lệ nhất định.
+ Tính lưu tốc trung bình trên mỗi thủy trực và vẽ đường cong quan hệ (B)
+ Tính của từng đương thủy trực sẽ lập được quan hệ đường cong q=f(B)
+ Tính diện tích tạo bởi đường cong (q) và mặt nước (B) bằng máy đo diện tích hoặc
dùng phương pháp đếm ô vuông sẽ thu được lưu lượng qua toàn mặt cắt Q(m3/s).
Câu 8 (3 điểm): Hãy nêu phương pháp tính lưu lượng qua mặt cắt ngang sông bằng phương
pháp phân tích khi đo lưu tốc bằng phao trôi dải đều trên mặt cắt ngang.
Khi đo được lưu tốc bằng nhiều phao:
Coi lưu tốc của mỗi phao là lưu tốc bình quân thủy trực rồi tính Qphao (Qph) theo 1 trong 2
phương pháp đã trình bày ở trên.
Vì phao nổi trên mặt sông nên theo quy luật chung của lưu tốc, Qph tính ra sẽ thiên lớn, muốn
tính ra lưu lượng thực Qth ta phải xét dến hệ số tính chuyển Qph về Qth:
Qth=k3.Qph
Hệ số có thể tính thông qua việc đo đồng thời lưu lượng bằng máy đo lưu tốc và đo phao
với các cấp mực nước khác nhau hoặc có thể dựa vào bảng tra k3:
∗
-
Đặc điểm lòng sông
Chiều sâu trung bình (m)
18
ĐạI HọC CHíNH QUI
1÷5
0,84
0,80
Lòng sông thẳng có sỏi cát sạch
Lòng sông cong có ít cỏ, đá thô
Lòng sông cong có các loại cây,
0,74
địa chất phức tạp
∗ Khi chỉ đo lưu tốc bằng 1 phao trên mặt cắt ngang:
Coi lưu tốc của phao là lưu tốc lớn nhất (vmax) của mcn đo đạc (ω)
Tính lưu lượng theo phương trình liên tục: Q = k4.vmax .ω (m3/s)
-
-
19
>5
0,86
0,83
0,82
