BÀI 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

KCK
Đ
(m)
Độ
sâu
(h)

Số hiệu thuỷ trực

Mép
nướ
1
c
trái

2

3/I 4

40

60

90

120 140 180 220 260 300 340 380 420

0,00

1,9 3,2 4,1 4,1 4,6 4,6 5,1 5,4 5,2 5,2
5,4 5,6
3,1
5,20
3,80
0,00
8
0
0
6

5
8
0
0
0
0
0
0
0

5/II 6

7

8/II
9
I

10

11/I
V

12

13

14/
V

15

Mép
nướ
c
phải

460 500 540 560 582

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

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
thủy trực
KCKĐ (m)

(1)

MT

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

(2)

12.2

15.0

17.5

20.0

22.5

(3)

0.00

0.90

1.45

1.86

2.24

27.
5
2.7
2

30.
5
2.6
4

32.
5
2.8
0

35.

0
2.5
2

37.
5
2.3
4

40.0

Độ sâu
h(m)

25.
0
2.4
5

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

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

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
VI
V
V
III
III
IV
II
VI
VII
VII

V


II. TÍNH TOÁN THỦY VĂN THIẾT KẾ.
1.2.1 Tính dòng chảy năm thiết kế khi có tài liệu quan trắc đủ dài.
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.
ST
T
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

Năm
1961
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977

1978
1979
1980
1981
1982

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

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

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

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

V
449
580
335
306
447
290
358
406
1920
3130
670
701
342
684
795
848
184

1800
208
632
1270
424

VI
1570
854
918
1600
2630
1030
495
1190
965
635
1750
1560
827
2940
1280
1550
1370
1260
693
1490
1010
882

VII
1040
733
2810
2390
1830
6000
563
2420
2550
4020
2120
2360
927
2340
851
1110
2620
1010
2120
1650
2470
1260

VIII
1480
1440
941
1660
1900

1390
1990
2070
3110
490
2340
1110
1190
1940
582
700
1200
1400
1820
896
1150
1360

IX
1230
348
690
345
278
545
428
615
378
616
449

639
1020
3010
550
794
431
967
1580
597
972
492

X
399
159
387
954
1170
367
265
309
128
229
300
482
269
757
439
247
556

522
153
173
336
302

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

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


23
24
25
26
27

1983
1984
1985
1986
1987

70.5
41.2
49.6
33.9
143

47.1
34.2
46.1
25.8
28
111.
4

90.5
35.1
64.8
25.8
59.4

28

1988

33.3

29

1989

42.4

30
31

1990
1991

32

1992

41.4
56.8
103.
3

33.3
133.
5
56.8
208.
6

33
34
35

1993
1994
1995

34.3
24.1
69.0

72.0
22.7
93.6

41.4
54.2
66.3

36

1996

27.8

25.1

37

1997

34.3

24.1

23.4
190.
9

38

1998

43.4

45.8

51.8

39
40

1999
2000

64.2
30.2

27.4
64.2

23.2
74.1

31.5
175.
7
238.
6
64.9
55.4

43.3
764
89
942
62.8
248.
2
334.
8
291.
5
60.9

309
1080
265

647
143

720
2250
1700
2420
478

910
1240
767
4310
1260

1240
1460
1830
320
1240

1230
665
912
708
416

677
672
127

462
419

396
71.4
672
73.8
234

124
38.4
78.6
35.5
44.1

588

1692

2852

2470

2269

262.6

59.5

35.3

1275

2852

1519

625

863

397.4

88.8

36.3

1563
202

2147
2234

2667
2592

406
4042

436

618

463.6
173.5

284.2
162.8

51.8
347.8

35.3
137.
2
95.2
48.2
457.
9
371.
2
133.
5
410.
2
87.8

562

2015

3613

287

234

137.2

54.2

85.6

659
348
652

697
2611
1315

1573
1193
2060

818
920
3301

427
516

340

55.4
87.2
142.8

37.3
144.6
48.2

935

2021

2470

3905

384

98.4
700.1
188.8
1158.
2

35.3

76.5

180

1068

1933

1021

382

238.6

69.0

47.0

548

5154

2257

1236

592

81.0

222.1

38.3

762
460

893
1496

1262
1050

952
980

529
198

250.6
248.3

462.6
58.8

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
9
10
11
12
13
14
15

16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

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

QmaxA
1570
1440
2810
2390
2630
6000
1990
2420
3110
4020
2340
2360
1190
3010
1280
1550
2620
1800
2120
1650
2470
1360

1240
2250
1830

QmaxB
Thực đo
Kéo dài

STT
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46

47
48
49
50

Năm
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009

2010

QmaxA
4310
1260
2852
2852
2667
4042
3613
1573
2611
3301
3905
1933
5154
1262
1496
935
4758
5800
3650
1750
4090
2090
2280
5780
1490

QmaxB

Thực đo
Kéo dài

2650
3420
1360
4520
740
950
650
4270
5130
2960
1190
3420
1510
1890
5410
1010

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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

Năm

196
1
196
2
196
3
196
4
196
5
196
6
196
7
196
8
196
9
197
0
197
1
197
2
197
3
197
4
197
5

197
6
197
7
197
8
197
9
198
0
198
1
198
2
198
3
198
4

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

30
21
6

599

1997

4032

49298

21632

43808

30258

3184

882

450

487

849
111
4

2339

6728

14586

10746

41472

2422

506

152

128

29

35

133

1373

2245

16854

157922

17710

9522

2995

1040

707

32

63

348

942

1873

51200

114242

55112

2381

18202

359

323

37

65

415

1342

3996

138338

66978

72200

1546

27378

2621

745

26
10
9
11
5

46

133

323

1682

21218

720000

38642

5941

2694

141

39

229

308

1546

2563

4901

6339

79202

3664

1405

499

105

125

421

925

3297

28322

117128

85698

7565

1910

1290

82

26
16
2

63

122

225

73728

18625

130050

193442

2858

1873

328

43

204

323

662

195938

264265

323208

17672

7589

2165

800

538

92

144

333

1114

8978

61250

89888

109512

4032

1800

109

53

29

169
304
2

474

9828

48672

111392

24642

8166

4646

1270

274

48

46
137
3

2768

2339

13679

17187

28322

20808

1447

85

30

16

85

968

4343

9357

172872

109512

75272

181202

11461

113

38

42

122

288

2635

12641

32768

14484

6774

6050

3854

16854

409

79

323

730

1776

14382

48050

24642

9800

12609

1220

1067

67

71

188

2139

14281

37538

137288

28800

3715

6183

761

159

27

75

386
198
5

8871

64800

52488

45602

39200

18702

5450

105

72

78

177

200

278

865

9605

89888

66248

49928

468

52

21

54

73

137

167

7988

44402

54450

16056

7128

599

229

108

52

81

169

481

32258

73728

122018

26450

18896

2258

17076

85

41
11
3

77

188

318

3596

15558

31752

36992

4841

1824

1415

154

131

882

1910

10368

16562

30752

30258

9167

3136

308

34

134

450
246
4

11674

23328

101250

68081

42632

8848

9032

102

29


25
26

198
5
198
6

49

63

23

403

84
133
1

158

1405

28800

62446

66978

16635

9032

1426

124

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 (H max); 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

15.7
5

14.0

13.4

12.
6

12.
0

11.52 10.
0

9.2
5

8.5
5

7.20

23
700
16.0

24
721
17.5

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
550
10.0

18
19
575
600
11.52 12.2

20
625
13.4

21
650
14.5

22
675
15.7


5

4

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 Km 2 . 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 H p 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 F 2 >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

Hngàymax (mm)
324.5
143.5
100.5
18.,6
201.7
135
15.6
69.3
162.8

Năm
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984

Hngàymax (mm)
114.9
153.7
226.6
228.3
245.5
137.8
143.7
169.1
360.4


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

202.8
171.6
160.5
199.2

200.8
91.4
81
162.5
260.5
132.8
147.8
181.8

1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996

219.3
292.4
153.6
88.2
286.7
136.5
199.8
233.7

180.1
301
133.1
193.5