Giáo trình Thủy văn công trình - chương 1

Giạo trçnh THY VÀN CÄNG TRÇNH Lã Anh Tún
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------- ---------------------------------------------------
Chỉång 1: GIÅÏI THIÃÛU MÄN HC THY VÀN CÄNG TRÇNH

1
Chỉång 1
GIÅÏI THIÃÛU MÄN HC
THY VÀN CÄNG TRÇNH
--- oOo ---
1.1 MÅÍ ÂÁƯU
Trại âáút ca chụng ta thỉåìng xun chëu sỉû tạc âäüng ca sỉû chuøn họa ca
dng khê quøn v thy quøn tảo nãn. Chênh cạc hoảt âäüng tỉû nhiãn ny â lm
thay âäøi âạng kãø cạc tênh cháút khê háûu, dng chy, âáút âai, mäi trỉåìng tỉû nhiãn v
x häüi. Con ngỉåìi â chụ tám tỉì láu ghi nháûn, tçm hiãøu, phán loải v âäúi phọ våïi
cạc diãùn biãún thåìi tiãút âãø täø chỉïc x häüi, sn xút, âiãưu chènh cüc säúng v ci tảo
âiãưu kiãûn tỉû nhiãn v phng chäúng cạc thiãn tai cọ thãø xy ra.

Nỉåïc âỉåüc xem nhỉ mäüt ti ngun q giạ v vénh cỉỵu. Nỉåïc bm âm viãûc duy
trç sỉû säúng v phạt triãøn ca cạc loi thỉûc v âäüng váût. Sỉû phong phụ ti ngun
nỉåïc l tiãưn âãư cho viãûc phạt triãøn näng nghiãûp, cäng nghiãûp, thy âiãùn, giao
thäng váûn ti, thy hi sn v phạt triãøn cỉ dán, ... Nỉåïc âäưng thåìi cng l mäüt tai
ỉång cho loi ngỉåìi v cạc sinh váût khạc.

Thy vàn Cäng trçnh (Engineering Hydrology) l män hc giåïi thiãûu cạc tênh cháút,
âàûc âiãøm ngưn nỉåïc, phỉång phạp tênh cán bàòng ti ngun nỉåïc trong hãû thäúng
phủc vủ cho viãûc tênh toạn xáy dỉûng cạc cäng trçnh thy âiãûn, thy näng, xáy
dỉûng cáưu âỉåìng, cáúp thoạt nỉåïc, giao thäng thy, ... v tiãn lỉåüng cạc hiãûn tỉåüng
váût l xy ra trong khê quøn v dng chy säng ngi, cng nhỉ nh hỉåíng qua lải
ca cạc hiãûn tỉåüng ny våïi nhau. Män hc cng giụp cho sinh viãn hiãøu r cạc

diãùn biãún phỉïc tảp ca thiãn nhiãn nhàòm phng, chäúng, trạnh mäüt pháưn thiãn tai,
gim nhẻ cạc ri ro trong cüc säúng sn xút v ci tảo mäi trỉåìng sinh säúng.

Män hc Thy vàn Cäng trçnh ráút cáưn thiãút cho nhiãưu ngnh trong x häüi nhỉ
näng nghiãûp, cäng nghiãûp, giao thäng váûn ti, hng khäng, ngỉ nghiãûp, y tãú, v.v...
Cạc kãú hoảch phạt triãøn sn xút, hçnh thnh måí räüng âä thë, âiãưu chènh cå cáúu
näng thän, bäú trê dán cỉ ... âiãưu cáưn phi cọ cạc dỉỵ liãûu diãùn biãún ca tênh cháút khê
tỉåüng - thy vàn khu vỉûc.

1.2 LIÃN QUAN VÅÏI CẠC MÄN HC KHẠC
Män hc Thy vàn Cäng trçnh chun nghiãn cỉïu cạc hiãûn tỉåüng v quạ
trçnh váût l diãùn biãún trãn khäng trung v màût âáút. Do váûy, män hc s cọ liãn
quan âãún mäüt loải cạc män khoa hc tỉû nhiãn nhỉ Toạn hc (hçnh hc, gii têch,
âải säú, ...), Váût l (cå hc, nhiãût hc, quang hc,...), Họa hc (vä cå, hỉỵu cå), Sinh
hc (thỉûc váût, âäüng váût hc) v Tin hc (xỉí l dỉỵ liãûu, âäư ha, GIS, ...).
Giạo trçnh THY VÀN CÄNG TRÇNH Lã Anh Tún
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------- ---------------------------------------------------
Chỉång 1: GIÅÏI THIÃÛU MÄN HC THY VÀN CÄNG TRÇNH

2
Màût khạc, män hc ny lải l män cå såí cho cạc chun ngnh khạc nhỉ thäø
nhỉåỵng hc, näng hc, y sinh hc, qun l âáút âai, qui hoảch phạt triãøn, kiãún trục,
xáy dỉûng, thy låüi, giao thäng váûn ti, ... Trong cạc dỉû ạn phạt triãøn, pháưn âàûc
âiãøm khê tỉåüng - thy vàn khu vỉûc l mäüt chỉång khäng thãø thiãúu trong l lûn
thỉûc tiãùn.

CẠC MÄN CÅ BN
TOẠN HC - VÁÛT L - HỌA HC - SINH HC - TIN HC - ÂËA L - ...

THY VÀN CÄNG TRÇNH
(MÄN HC CÅ SÅÍ)


CẠC CHUN NGNH
NÄNG NGHIÃÛP - NÀNG LỈÅÜNG - QUN L ÂÁÚT ÂAI - MÄI TRỈÅÌNG
THY LÅÜI - XÁY DỈÛÜNG - GIAO THÄNG - QUY HOẢCH - V.V...

Hçnh 1.1 Quan hãû män hc våïi cạc chun ngnh

1.3 ÂÀÛC ÂIÃØM CA HIÃÛN TỈÅÜNG THY VÀN V PHỈÅNG PHẠP
NGHIÃN CỈÏU
1.3.1 Âàûc âiãøm ca hiãûn tỉåüng thy vàn
Hiãûn tỉåüng thy vàn l mäüt quạ trçnh ráút phỉïc tảp liãn quan âãún nhiãưu úu
täú khạc nhau ca tỉû nhiãn. Dng chy l kãút qu tỉång tạc ca 3 nhán täú chênh:

1. Nhán täú khê tỉåüng: nhỉ nhiãût âäü, mỉa, bäúc håi, giọ, ạp sút khäng khê, ... úu
täú ny biãún âäüng låïn theo thåìi gian, xy ra, diãùn biãún v cháúm dỉït nhanh, vỉìa
mang tênh chu k vỉìa mang tênh ngáùu nhiãn.
2. Nhán täú màût âãûm: nhỉ diãûn têch khu vỉûc, âëa hçnh, âëa cháút, thäø nhỉåỵng, låïp
ph thỉûc váût, ... úu täú ny thay âäøi cháûm so våïi thåìi gian, mang tênh qui lût
ca khu vỉûc, ca miãưn cọ âiãưu khiãûn tỉång tỉû.
3. Nhán täú con ngỉåìi: bao gäưm táút c cạc hoảt âäüng do con ngỉåìi gáy ra nhỉ xáy
dỉûng cạc cäng trçnh thy låüi, khai hoang måí räüng diãûn têch canh tạc, xáy dỉûng
nh mạy cäng nghiãûp, träưng hồûc phạ rỉìng, ... . Nhán täú ny cọ thãø thay âäøi
nhanh hồûc cháûm, cọ thãø mang tênh qui lût hồûc qui lût khäng r rng. táút c
ty thüc vo tênh hçnh kinh tãú - x häüi v cạc biãún âäüng ca nhỉỵng quút âënh
ch quan ca con ngỉåìi. Con ngỉåìi cng l mäüt nhán täú nh hỉåíng âãún 2 nhán

täú khê tỉåüng v nhán täú màût âãûm.
Giạo trçnh THY VÀN CÄNG TRÇNH Lã Anh Tún
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------- ---------------------------------------------------
Chỉång 1: GIÅÏI THIÃÛU MÄN HC THY VÀN CÄNG TRÇNH

3

DNG CHY


NHÁN TÄÚ KHÊ TỈÅÜNG NHÁN TÄÚ MÀÛT ÂÃÛM NHÁN TÄÚ CON NGỈÅÌI


+ MỈA + DIÃÛN TÊCH LỈU VỈÛC +CÄNG TRÇNH THY
+ BÄÚC HÅI + ÂËA HÇNH - ÂËA MẢO + CANH NÄNG
+ GIỌ, NHIÃÛT ÂÄÜ + ÂÁÚT ÂAI + XD CÄNG NGHIÃÛP
+ v.v... + v.v... + v.v...
(BIÃÚN ÂÄØI NHANH) (BIÃÚN ÂÄØI CHÁÛM) (BIÃÚN ÂÄØI ??? !!! )

Hçnh 1.2 Minh ha cạc quan hãû hçnh thnh dng chy

1.3.2. Phỉång phạp nghiãn cỉïu
Ba nhán täú hçnh thnh dng chy nhỉ khê tỉåüng, màût âãûm v con ngỉåìi, do
váûy cạc hiãûn tỉåüng thy vàn âãưu mang c 2 tênh cháút: tênh ngáùu nhiãn v tênh táút
âënh. Hiãûn nay, cọ 3 phỉång phạp chênh trong nghiãn cỉïu thy vàn hc: (a)
phỉång phạp phán têch ngun nhán hçnh thnh, (b) phỉång phạp täøng håüp âëa
l, (c) phỉång phạp thäúng kã xạc sút.

(a) Phỉång phạp phán têch ngun nhán hçnh thnh
Phỉång phạp ny xem sỉû hçnh thnh mäüt hiãûn tỉåüng thy vàn nhỉ l kãút
qu tạc âäüng ca mäüt loảt cạc nhán täú váût l, bao gäưm cạc nhán täú váût l chênh v
nhán täú phủ cho nhán täú chênh. Phỉång phạp ny tçm cạc mäúi tỉång quan giỉỵa cạc
nhán täú v biãøu thë chụng dỉåïi dảng cạc biãøu thỉïc, phỉång trçnh toạn hc, cạc
bng tra cỉïu hồûc cạc âäư thë. Cạc mä hçnh toạn hc hồûc váût l âãø mä phng mäüt
hay nhiãưu hiãûn tỉåüng thy vàn cng cọ thãø xáy dỉûng tỉì phỉång phạp ny.

(b) Phỉång phạp täøng håüp âëa l
Phỉång phạp ny cọ thãø chia lm 3 phỉång phạp khạc:
• Phỉång phạp tỉång tỉû âëa l: Gi sỉí cọ 2 trảm thy vàn (mäüt trảm âang
xẹt v 1 trảm tham kho), nãúu 2 trảm ny cọ nhỉỵng âiãưu kiãûn âëa l tỉû
nhiãn (âëa hçnh, âëa mảo, khê háûu, ...) tỉång tỉû giäúng nhau thç ta cọ thãø
suy âoạn l cạc âiãưu kiãûn thy vàn ca chụng cng tỉång tỉû nhỉ nhau.
Dỉûa vo säú liãûu ca trảm tham kho ta cọ thãø suy ra säú liãûu ca trảm
âang xẹt trong âiãưu kiãûn chỉa cọ hồûc khäng â säú liãûu.
Giạo trçnh THY VÀN CÄNG TRÇNH Lã Anh Tún
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------- ---------------------------------------------------
Chỉång 1: GIÅÏI THIÃÛU MÄN HC THY VÀN CÄNG TRÇNH

4
• Phỉång phạp näüi suy âëa l: Phỉång phạp ny cạc âàûc trỉng thy vàn cọ
tênh cạch l âàûc trỉng âëa l nãn cọ thãø phán khu vỉûc, phán vng thy
vàn hồûc xáy dỉûng cạc bn âäư âàóng trë ca cạc âải lỉåüng thy vàn.

• Phỉång phạp tham säú âëa l täøng håüp: Phỉång phạp ny coi âải lỉåüng thy
vàn l hm ca nhiãưu úu täú âëa l. Cạc úu täú chênh âỉåüc xem xẹt chi
tiãút riãng biãût, cn cạc úu täú âëa l táûp håüp thnh cạc tham säú täøng håüp.

(c) Phỉång phạp thäúng kã xạc sút
Phỉång phạp ny xem âàûc trỉng thy vàn xút hiãûn nhỉ mäüt âải lỉåüng
ngáùu nhiãn. Vç váûy, ta cọ thãø ạp dủng cạc l thuút xạc sút v thäúng kã âãø tçm qui
lût diãùn biãún ca hiãûn tỉåüng thy vàn, xem sỉû xút hiãûn mäüt giạ trë thy vàn no
âọ cọ âäü tin cáûy v xạc sút xút hiãûn khạc nhau. Phỉång phạp ny sỉû dủng nhiãưu
trong tênh toạn cạc âàûc trỉng thy vàn cho cạc cäng trçnh thy låüi.


PHỈÅNG PHẠP NGHIÃN CỈÏU THY VÀN CÄNG TRÇNH



PHỈÅNG PHẠP PHÁN TÊCH + Quan hãû toạn hc
NGUN NHÁN HÇNH THNH + Mä hçnh toạn
+ Mä hçnh váût l

PHỈÅNG PHẠP TÄØNG HÅÜP ÂËA L

+ Tỉång quan âëa l
PP. LỈU VỈÛC TỈÅNG TỈÛÛ + Quan hãû gii têch

+ Phán vng
PP. NÄÜI SUY ÂËA L + Láûp bn âäư âàóng trë

+ Âiãưu tra, so sạnh
PP. THAM SÄÚ ÂËA L TÄØNG HÅÜP + Quan hãû toạn hc


PHỈÅNG PHẠP THÄÚNG KÃ XẠC SÚT + L thuút thäúng kã

+ Phán têch táưn sút

Hçnh 1.3 Cạc phỉång phạp nghiãn cỉïu thy vàn


Giạo trçnh THY VÀN CÄNG TRÇNH Lã Anh Tún
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------- ---------------------------------------------------
Chỉång 1: GIÅÏI THIÃÛU MÄN HC THY VÀN CÄNG TRÇNH

5
1.4 LËCH SỈÍ MÄN HC
Tỉì thí hoang så, con ngỉåìi â phi âäúi màût våïi thiãn nhiãn, theo di sỉû
thay âäøi thåìi tiãút v cạc diãùn biãún dng chy. Tỉì khi cọ hoảt âäüng sn xút näng
nghiãûp, con ngỉåìi â dáưn dáưn têch ly âỉåüc êt nhiãưu cạc kinh nghiãûm, cạc qui lût
ca thiãn nhiãn, khê háûu, ... v hån nỉỵa cọ thãø dỉû âoạn mäüt pháưn cạc thay âäøi thåìi
tiãút, dng chy âãø phủc vủ sn xút v bo vãû ma mng. Cạc cáu ca dao, tủc ngỉỵ
vãư thiãn nhiãn, thåìi tiãút chênh l cạc ghi chẹp, truưn miãûng ban âáưu ca ngnh khê
tỉåüng thy vàn ca mäùi dán täüc.

Sỉû phạt triãøn ca x häüi loi ngỉåìi, cäng cüc måí mang båì ci, phạt triãøn sn xút,
con ngỉåìi cng lục cng vỉån xa hån hån nåi åí cäú âënh ban âáưu ca mçnh v â
dáưn dáưn hçnh thnh cạc bn ghi chẹp âáưu tiãn âàût nãưn mọng cho ngnh khoa hc
khê tỉåüng thy vàn. Ngỉåìi cäø Ai Cáûp â biãút táưm quan trng ca viãûc âo âảc, âạnh
dáúu, ghi chẹp v tiãn âoạn cạc diãùn biãún dng chy trãn säng Nile tỉì giai âoản
1800 trỉåïc Cäng ngun. Tạc pháøm Brihatsamhita ca Varahamihira (ÁÚn Âäü, 505 -
587) â mä t cạc trảm âo mỉa, hỉåïng giọ v tiãún trçnh phng âoạn mỉa. Cạc ti
liãûu kho cäø khạc cng cho tháúy, cạc quan sạt ghi chẹp vãư khê tỉåüng - thy vàn â
tçm tháúy åí Trung Qúc, Ai Cáûp, ÁÚn Âäü, Hy Lảp v mäüt säú qúc gia khạc tỉì thãú k

thỉï IV - V. Âãún thãú k thỉï XV - XVI, ngỉåìi ta â cọ cạc dủng củ âo thåìi tiãút tuy cn
thä så nhỉng cng âạnh dáúu mäüt bỉåïc tiãún quan trng ca lëch sỉí ngnh. Tháût sỉû
âãún thãú k XVII tråí âi, cạc dủng củ chênh xạc hån v cạc nghiãn cỉïu cọ tênh hãû
thäúng â thỉûc sỉû hçnh thnh khoa hc vãư khê tỉåüng - thy vàn. Van Te Chow
(1964) â phán chia lëch sỉí ngnh hc Khê tỉåüng - Thy vàn åí Cháu Áu ra lm 8
giai âoản sau:

1. Giai âoản suy âoạn (speculation): trỉåïc nàm 1400
2. Giai âoản quan sạt (observation): tỉì 1400 - 1600
3. Giai âoản âo ghi (measurement): tỉì 1600 - 1700
4. Giai âoản thỉûc nghiãûm (experimentation): tỉì 1700 - 1800
5. Giai âoản hiãûn âải họa (modernization): tỉì 1800 - 1900
6. Giai âoản kinh nghiãûm (empiricism): tỉì 1900 - 1930
7. Giai âoản suy lûn họa (rationalization): tỉì 1930 - 1950
8. Giai âoản l thuút họa (theorization): tỉì 1950 - nay

Tải Viãût nam, tỉì trỉåïc thãú k thỉï 20 chỉa tçm tháúy cạc ti liãûu ghi chẹp vãư khê
tỉåüng v thy vàn. Tuy nhiãn, lëch sỉí cng â chỉïng minh äng cha ta â cọ nhỉỵng
quan sạt v phán têch cạc hiãûn tỉåüng thåìi tiãút v dng chy. Ngä Quưn â ạp
dủng qui lût thy triãưu trãn säng Bảch Âàòng trong tráûn chiãún thàõng qn xám
lỉåüc Nam Hạn. Cạc cáu hạt, cáu h, ca dao vãư thåìi tiãút â cọ láu âåìi. Hãû thäúng âã