ĐBÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN: THỦY VĂN CÔNG TRÌNH

BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN: THỦY VĂN CÔNG TRÌNH.
I. Tài liệu cho trước
1. Sơ đồ một đoạn đường và cầu ở khu vực địa lý (Vùng có thể tra cứu các tham số
tính toán thủy văn cần thiết) đi qua: 01 con sông lớn A (có tài liệu đủ dài); 01 con sông
vừa B (có tài liệu ngắn); 01 con sông nhỏ C (không có tài liệu quan trắc thủy văn); đoạn
đường cũng đi qua vùng có diện tích tập trung nước F1và F2.
2. Tài liệu:
a. Tài liệu đo sâu, khoảng cách, vận tốc để tính lưu lượng thực đo.
b. Lưu lượng (na ≥ 20 năm) sông A tại vị trí cầu 1.
c. Lưu lượng (nb ≤ 20 năm) sông B tại vị trí cầu 2 (có điều kiện lưu vực tương tự
lưu vực sông A).
d. Các mực nước lũ lịch sử và các tham số cần thiết để tính lưu lượng lũ thiết kế tài
vị trí cầu qua sông C.
đ. Tài liệu mưa tại các diện tích F1, F2 .
3. Các bảng biểu phụ lục tra cứu cần thiết.
II. Yêu cầu sinh viên.
1. Tính toán lưu lượng từ tài liệu thực đo (khi đo lưu tốc bằng máy đo lưu tốc,
bằng phao).
2. Tính toán đặc trưng thủy văn thiết kế với tần suất p% (tùy theo nhóm sinh
viên cho các giá trị p khác nhau).
a. Tính toán dòng chảy năm thiết kế p% (lượng và quá trình) trong trường hợp có
tài liệu quan trắc thủy văn dài, ngắn tại các điểm cầu vượt sông A và B.
b. Tính toán dòng chảy lũ thiết kế p% (lượng và quá trình) trong trường hợp có tài
liệu quan trắc thủy văn tại các điểm cầu vượt sông A.
c. Tính toán lưu lượng thiết kế theo phương pháp hình thái thủy văn tại điểm cầu
vượt sông C.
d. Tính kích thước kênh thoát nước dọc đường với lượng mưa thiết kế p% tại khu
vực khống chế diện tích thoát nước F1.
đ. Tính lưu lượng thoát nước với lượng mưa thiết kế p% qua đường tại khu vực
khống chế diện tích F2.
2. Viết báo cáo thuyết minh tổng hợp đóng thành quyển theo mẫu chung. Nộp

quyển để chấm điểm hoặc bảo vệ.


III. Đối với giảng viên.
1. Chuẩn bị đầy đủ các tài liệu, sơ đồ, phụ lục, mẫu thuyết minh.
2. Phân nhóm sinh viên, xác định tần suất p cho từng nhóm.
3. Hướng dẫn, trao đổi với sinh viên cách làm bài và tiến độ công việc.
4. Đánh giá kết quả làm bài tập của sinh viên.


PHỤ LỤC SỐ LIỆU
I. TÍNH TOÁN THỦY VĂN TỪ TÀI LIỆU THỰC ĐO.
Bài tập 1.
Từ tài liệu thực đo của một lần đo lưu lượng (trường hợp đo lưu tốc bằng máy đo
lưu tốc) tại một trạm thuỷ văn cho trong bảng 1 và 2. Hãy tính lưu lượng nước theo
phương pháp phân tích và đồ giải.
Khi tính dùng hệ số Kb = 0,75;
Mực nước tính toán Htt đã biết.
Bảng 1 Tài liệu đo sâu của một lần đo lưu lượng.
Đặc
trưng

Số hiệu thuỷ trực
Mép
nước 1
trái

2

3/I

4

5/II 6

7

8/III 9

10

11/IV 12

KCKĐ
40 60 90 120 140 180 220 260 300 340 380 420
(m)
Độ sâu
0,00 1,98 3,20 4,10 4,16 4,65 4,68 5,10 5,40 5,20 5,20 5,20
(h)

13

14/V 15

460 500 540 560 582
5,40 5,60 3,80 3,10 0,00

Bảng 2: Tài liệu lưu tốc của một lần đo lưu lượng
Số hiệu thuỷ trực đo lưu
tốc

KCKĐ
Lưu tốc

3/I

5/II

8/III

11/IV

14/V

120

180

300

420

540

0,54
0,49
0,45
0,36
0,32

0.68

0,64
0,61
0,54
0,47

0,57
0,56
0,45
0,42
0,30

0,58
0,53
0,50
0,43
0,33

0,50
0,50
0,45
0,39
0,33

Điểm đo
Mặt
0,2h
0,6h
0,8h
Đáy

Mép
nước
phải

Bài tập 2
Từ tài liệu đo sâu ở bảng 3; tài liệu đo lưu tốc bằng phao ở bảng 4, tính lưu lượng nước
(trường hợp đo lưu tốc bằng phao trải đều trên mặt cắt ngang) bằng phương pháp phân
tích và phương pháp đồ giải. Hệ số hiệu chỉnh lưu lượng P1 = 0,86.


Bảng (3 ) Tài liệu đo sâu tại trạm A
(mực nước tính toán Htt = 76 cm; hệ độ cao giả định)
Số hiệu
(1)
thủy trực
KCKĐ (m) (2)
Độ sâu h(m) (3)

MT

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12.2
0.00

15.0
0.90

17.5
1.45

20.0
1.86

22.5
2.24

25.0 27.5 30.5 32.5 35.0 37.5 40.0
2.45 2.72 2.64 2.80 2.52 2.34 2.25

Bảng ( 3 ) tiếp theo
(1)
(2)
(3)

12
42.5
2.18

13
45.0
2.06

14
47.5
2.01

15
50.0
1.86

16
52.5
1.77

17
55.0
1.70

18

57.5
1.60

19
60.0
1.35

20
62.5
1.20

21
65.0
1.08

22
67.5
0.96

23
70.0
0.74

MP
72.1
0.00

Bảng ( 4 ) Tài liệu đo phao ở trạm A
(Độ dài giữa hai tuyến phao là Lp = 50m)
Thứ tự phao

(1)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

KCKĐ (m) (phao
qua tuyến chính)
(2)
13.2
31.5
14.0
17.5
32.2
50.1
46.1
42.0

26.2
24.1
35.0
33.7
20.4
56.0
64.5
61.8
41.0

Thời gian
phao trôi (s)
(3)
222
68
175
131
144
96
84
74
82
100
139
77
89
114
179
212
83

Lưu tốc (m/s)

Nhóm phao

(4)
0.22
0.74
0.28
0.38
Loại bỏ
0.52
0.59
0.68
0.61
0.50
Loại bỏ
0.65
0.56
0.44
0.28
0.24
0.60

(5)
I
IV
I
II

II. TÍNH TOÁN THỦY VĂN THIẾT KẾ.
1.2.1 Tính dòng chảy năm thiết kế khi có tài liệu quan trắc đủ dài.

VI
V
V
III
III
IV
II
VI
VII
VII
V


Bài tập 3:
Từ số kết quả tính toán lưu lượng trong phần I. Với phương pháp tính tương tự, và
quan hệ Q = f(H) tính được lưu lượng trung bình tháng của trạm thủy văn sông A. Kết
quả ghi tại Bảng ( 5). Tính dòng chảy năm thiết kế với p = 4% trong trường hợp có tài
liệu quan trắc đủ dài (số lượng năm quan trắc n=40 năm. Từ 1961-2000).
Yêu cầu
- Xây dựng đường tần suất kinh nghiệm.
- Tính toán các tham số thống kê Qtb; Cv; Cs và các sai số tuyệt đối của chúng.
- Tính và vẽ đường tần suất lý luận theo phương pháp “thích hợp”.
- Tính và vẽ phân phối dòng chảy năm thiết kế (p = 1%) theo phương pháp năm
đại biểu.
Bảng (5) Lưu lượng trung bình tháng trạm thủy văn sông A.
STT
1

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28

Năm
1961

1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988

I
39

104
38.4
113
43
176
73.9
75.8
36
90
67.9
61.2
48.8
27.9
146
63
59.7
270
62.6
22.8
163
45.1
70.5
41.2
49.6
33.9
143
33.3

II
173

56.5
22.9
40
57.2
48.1
107
78.9
26.9
101
84.9
47.9
262
26.2
43.3
238
42.8
61.1
162
60.3
63.7
126
47.1
34.2
46.1
25.8
28
111.4

III
578

36
81.6
56.3
43
31.5
24.2
45.7
27.8
27.7
24.9
42.2
390
33
50.2
49.7
39.3
31.5
100
82.9
92
49.7
90.5
35.1
64.8
25.8
59.4
31.5

IV
206

342
36.2
217
259
127
78.4
215
106
182
236
154
372
66.4
363
298
327
66.6
118
91.3
155
126
43.3
764
89
942
62.8
248.2

V
449

580
335
306
447
290
358
406
1920
3130
670
701
342
684
795
848
184
1800
208
632
1270
424
309
1080
265
647
143
588

VI
1570

854
918
1600
2630
1030
495
1190
965
635
1750
1560
827
2940
1280
1550
1370
1260
693
1490
1010
882
720
2250
1700
2420
478
1692

VII
1040

733
2810
2390
1830
6000
563
2420
2550
4020
2120
2360
927
2340
851
1110
2620
1010
2120
1650
2470
1260
910
1240
767
4310
1260
2852

VIII
1480

1440
941
1660
1900
1390
1990
2070
3110
490
2340
1110
1190
1940
582
700
1200
1400
1820
896
1150
1360
1240
1460
1830
320
1240
2470

IX
1230

348
690
345
278
545
428
615
378
616
449
639
1020
3010
550
794
431
967
1580
597
972
492
1230
665
912
708
416
2269

X
399

159
387
954
1170
367
265
309
128
229
300
482
269
757
439
247
556
522
153
173
336
302
677
672
127
462
419
262.6

XI
210

87.2
1280
134
362
84
158
254
306
80.6
73.8
252
65.2
75.1
918
231
98.5
72.4
50.9
50.2
924
266
396
71.4
672
73.8
234
59.5

XII
304

30
188
127
193
43.9
72.5
64.1
46.5
164
51.6
117
38.8
43.7
143
57.8
89.3
59.9
32.6
73.4
65.2
87.8
124
38.4
78.6
35.5
44.1
35.3


29

30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40

1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000

42.4
41.4
56.8
103.3
34.3

24.1
69.0
27.8
34.3
43.4
64.2
30.2

33.3
133.5
56.8
208.6
72.0
22.7
93.6
25.1
24.1
45.8
27.4
64.2

175.7
238.6
64.9
55.4
41.4
54.2
66.3
23.4
190.9

51.8
23.2
74.1

334.8
291.5
60.9
35.3
137.2
95.2
48.2
457.9
371.2
133.5
410.2
87.8

1275
1563
202
562
659
348
652
935
180
548
762
460

2852
2147
2234
2015
697
2611
1315
2021
1068
5154
893
1496

1519
2667
2592
3613
1573
1193
2060
2470
1933
2257
1262
1050

625
406
4042
287

818
920
3301
3905
1021
1236
952
980

863
436
618
234
427
516
340
384
382
592
529
198

397.4
463.6
173.5
137.2
98.4
700.1
188.8
1158.2

238.6
81.0
250.6
248.3

88.8
284.2
162.8
54.2
55.4
87.2
142.8
35.3
69.0
222.1
462.6
58.8

36.3
51.8
347.8
85.6
37.3
144.6
48.2
76.5
47.0
38.3
57.4
141.3

1.2.2. Tính toán dòng chảy năm thiết kế khi có tài liệu quan trắc thủy văn ngắn.

Bài tập 4.
Cho tài liệu lưu lượng trung bình tháng lớn nhất trạm A và B (Bảng 6) (Từ bảng 5)
lưu lượng trung bình tháng trạm A, chọn mỗi năm một trị số lưu lượng tháng lớn nhất.
Hai trạm thủy văn A và B có điều kiện lưu vực tương tự.
Yêu cầu:
Kéo dài tài liệu lưu lượng trung bình tháng lớn nhất trạm thủy văn B theo phương
pháp tương quan. Dựa trên kết quả kéo dài tài liệu:
- Xây dựng đường tần suất kinh nghiệm.
- Tính toán các tham số thống kê QtbmaxB; Cv; Cs và các sai số tuyệt đối của chúng.
- Tính và vẽ đường tần suất lý luận theo phương pháp “thích hợp”.
- Tính QmaxB4%.
Bảng (6) Lưu lượng trung bình tháng lớn nhất trạm thủy văn A và B
STT

Năm

1
2
3
4
5
6
7
8

1961
1962

1963
1964
1965
1966
1967
1968

QmaxA
1570
1440
2810
2390
2630
6000
1990
2420

QmaxB
Thực đo
Kéo dài

STT
26
27
28
29
30
31
32
33

Năm
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993

QmaxA
4310
1260
2852
2852
2667
4042
3613
1573

QmaxB
Thực đo
Kéo dài


9
10
11
12

13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984

1985

34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50

3110
4020
2340
2360
1190
3010
1280
1550
2620
1800

2120
1650
2470
1360
1240
2250
1830

1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010

2611

4758

2650
3420
1360
4520
740
950
650
4270

5800

5130

3650

2960

1750

1190

4090

3420

2090

1510

2280

1890

5780

5410

1490

1010

3301
3905
1933
5154
1262
1496
935

1.2.3. Tính toán dòng chảy lũ thiết kế khi có tài liệu quan trắc thủy văn dài.

Bài tập 5
Cho quá trình lũ thực đo đại biểu tại trạm thủy văn A (mỗi năm chọn một trận lũ
đại biểu).
Yêu cầu:
- Tính và vẽ đường tần suất kinh nghiệm Qmax (đỉnh lũ)
- Tính các tham số thống kê và vẽ đường tần suất lý luận đỉnh lũ (p=1%).
- Tính toán và vẽ quá trình lũ thiết kế theo phương pháp thu phóng lũ đại biểu với
tần suất p = 4%
Bảng (7) Quá trình lũ thực đo trạm thủy văn A

Thời gian lũ tính theo giờ (h)
STT

Năm

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1

1961

30

599

849

1997

4032

49298

21632

43808

30258

3184

882

450

2

1962

216

487

1114

2339

6728

14586

10746

41472

2422

506

152

128

3

1963

29

35

133

1373

2245

16854

157922

17710

9522

2995

1040

707

4

1964

32

63

348

942

1873

51200

114242

55112

2381

18202

359

323

5

1965

37

65

415

1342

3996

138338

66978

72200

1546

27378

2621

745


6

1966

26

46

133

323

1682

7

1967

109

229

308

1546

2563

8

1968

115

125

421

925

3297

9

1969

26

63

122

225

73728

10

1970

162

204

323

662

11

1971

92

144

333

12

1972

29

46

13

1973

48

14

1974

15
16

21218

720000

38642

5941

2694

141

39

4901

6339

79202

3664

28322

117128

85698

7565

1405

499

105

1910

1290

82

18625

130050

193442

2858

1873

328

43

195938

264265

323208

17672

7589

2165

800

538

1114

8978

61250

89888

109512

4032

1800

109

53

169

474

9828

48672

111392

24642

8166

4646

1270

274

1373

3042

2768

2339

13679

17187

28322

20808

1447

85

30

16

85

968

4343

9357

172872

109512

75272

181202

11461

113

38

1975

42

122

1976

79

323

288

2635

12641

32768

14484

6774

6050

3854

16854

409

730

1776

14382

48050

24642

9800

12609

1220

1067

67

17

1977

71

188

386

2139

14281

37538

137288

28800

3715

6183

761

159

18

1978

27

75

1985

8871

64800

52488

45602

39200

18702

5450

105

72

19

1979

78

177

200

278

865

9605

89888

66248

49928

468

52

21

20

1980

54

73

137

167

7988

44402

54450

16056

7128

599

229

108

21

1981

52

81

169

481

32258

73728

122018

26450

18896

2258

17076

85

22

1982

41

77

188

318

3596

15558

31752

36992

4841

1824

1415

154

23

1983

113

131

450

882

1910

10368

16562

30752

30258

9167

3136

308

24

1984

34

134

2464

11674

23328

101250

68081

42632

8848

9032

102

29

25

1985

49

63

84

158

1405

28800

62446

66978

16635

9032

1426

124

26

1986

23

403

1331

4841

8372

117128

371522

164738

58345

8243

634

25

1.2.4. Tính toán dòng chảy lũ thiết kế khi không có tài liệu quan trắc thủy văn
1.2.4.1. Tính đỉnh lũ thiết kế theo phương pháp hình thái thủy văn.

Bài tập 6.
Tại khu vực cầu vượt qua sông C không có tài liệu quan trắc thủy văn, đã tiến
hành điều tra thực địa xác định được các mực nước lũ lịch sử (Hmax); các tham số về cao
độ mặt cắt ngang để tính diện tích(ω), độ sâu bình quân(h), độ dốc(i), độ nhám(n);
Yêu cầu:
Tính lưu lượng thiết kế xác định Qp% theo phương pháp hình thái thủy văn để làm
cơ sở tính toán thủy lực cầu nhỏ.
(Lưu ý: Giảng viên tự cho số liệu và p phù hợp).


Ví dụ: Số liệu khảo sát:
Hmax1940 = 15,75 m, Hmax1971 = 11,52 m; Hmax2015 = 13,44 m; n = 0,025; i = 0,0006;
Bảng ( 8 ) Số liệu khảo sát, đo đạc địa hình mặt cắt ngang sông C
Số hiệu
điểm đo
mặt cắt
ngang
KCKĐ
(m)
Cao độ H

(m)

(1)

A

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

(2)

0

15

175

200

225

250

275

305

325

350

375

400

(3)

18.0

16.5

15.75 14.0

13.4

12.6 12.0 11.52 10.0 9.25 8.55 7.20

Bảng ( 8 ) tiếp theo
(1)
(2)
(3)

12
425
6.65

13
450
8.00

14
475
7.00

15
500
8.40

16
525
9.10

17
18
19
550
575
600
10.05 11.52 12.2

20
21
625
650
13.44 14.5

22
23
24
675
700 721
15.75 16.0 17.5

1.2.4.2. Tính dòng chảy lũ thiết kế từ mưa rào

Bài tập 7
Đoạn đường đi qua vùng (sơ đồ ) có diện tích tập trung nước F1 < 100 Km2 . Yêu
cầu:
Tính toán lưu lượng đỉnh lũ thiết kế p theo công thức cường độ giới hạn (theo qui
định tại TCVN 9845: 2013- Tính toán các đặc trưng dòng chảy lũ) để làm cơ sở thiết kế
công trình thoát nước dọc đường.

Lưu ý: Giảng viên qui định cho từng nhóm sinh viên: Tần suất thiết kế p; vùng
mưa; diện tích F1; hệ số địa mạo thủy văn sườn dốc và lưu vực; chiều dài bình quân sườn
dốc lưu vực; đặc trưng độ nhám sườn dốc và lòng sông…
Đối với lượng mưa ngày thiết kế Hp có thể tính trực tiếp từ tài liệu đo mưa trên lưu
vực (nếu có) hoặc giảng viên tự cho.

Bài tập 8


Đoạn đường đi qua vùng (sơ đồ ) có diện tích tập trung nước F2 >100 Km2 . Yêu
cầu:
Tính toán lưu lượng đỉnh lũ thiết kế p theo công thức triết giảm (theo qui định tại
TCVN 9845: 2013- Tính toán các đặc trưng dòng chảy lũ) để làm cơ sở thiết kế công
trình thoát nước qua đường.
Lưu ý: Giảng viên qui định cho từng nhóm sinh viên: Tần suất thiết kế p; vùng
mưa…
Đối với diện tích lưu vực: sinh viên căn cứ vào bình đồ tự xác định đường phân
lưu và tính diện tích.


Bảng ( ) Số liệu mưa ngày lớn nhất trạm đo mưa …

Năm
1955
1956
1957
1958
1959
1960
1961

1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975

Hngàymax (mm)
324.5
143.5
100.5
18.,6
201.7
135
15.6
69.3
162.8
202.8
171.6
160.5
199.2
200.8

91.4
81
162.5
260.5
132.8
147.8
181.8

Năm
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996

Hngàymax (mm)
114.9
153.7
226.6
228.3
245.5
137.8
143.7
169.1
360.4
219.3
292.4
153.6
88.2
286.7
136.5
199.8
233.7
180.1
301
133.1
193.5