Luận văn thuỷ văn công trình

………… o0o…………














LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP




Thuỷ Văn Công Trình
Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 1 \
Thuỷ văn công trình

1. Đặc điểm của hiện tợng THủy văn v Phơng pháp nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu
của môn học Thuỷ Văn Công Trình
Đặc điểm của hiện tợng Thuỷ Văn

Đối tợng nghiên cứu là nguồn nớc trong sông ngòi hay dòng chảy. Có thể dùng các đặc
trng để mô tả dòng chảy :
lu lợng dòng chảy : Q ( m
3
/s )
mực nớc trong sông ngòi : H ( m )
Hai đại lợng này thay đổi theo không gian và biến đổi theo thời gian. Vì vậy coi các đặc
trng này là các hiện tợng Thuỷ Văn.
Các đặc điểm của hiện tợng Thủy Văn :
là hiện tợng tất định ( tất nhiên )
là hiện tợng của tự nhiên, hiện tợng vật lí, có nguyên nhân và kết quả
là hiện tợng mang tính ngẫu nhiên
( trớc khi đo đạc, quan trắc ta không thể biết trớc đợc các đại lợng )
Tóm lại, đặc điểm của hiện tợng Thủy Văn là :
mang tính ngẫu nhiên và tất định.
Phơng pháp nghiên cứu
tơng ứng với hai đặc điểm của hiện tợng thuỷ văn có hai phơng pháp nghiên cứu tơng ứng :
Phơng pháp nghiên cứu nguyên nhân hình thành
dựa trên đặc điểm thứ nhất của hiện tợng thuỷ văn là hiện tợng tất nhiên, là hiện tợng
của tự nhiên, hiện tợng vật lý tuân theo những quy luật riêng của nó.
Nhiệm vụ của phơng pháp
là nghiên cứu, nhận thức những quy luật diễn biến của hiện tợng thuỷ văn
Kết quả của phơng pháp
giúp ta biết đợc xu thế, diễn biến của hiện tợng thuỷ văn từ đó phân tích sự hợp lý của các
kết quả phơng pháp khác
Gồm các phơng pháp nghiên cứu
o Phơng pháp tơng tự Thủy Văn ( lu vực tơng tự )
o Phơng pháp nội suy địa lý
o Phơng pháp công thức kinh nghiệm
Phơng pháp thống kê xác suất

dựa trên đặc điểm thứ hai của hiện tợng thuỷ văn là hiện tợng ngẫu nhiên
Nhiệm vụ của phơng pháp
ứng dụng lý thuyết thống kê - xác suất vào hiện tợng thuỷ văn
Kết quả của phơng pháp
xác định đợc các trị số định lợng của hiện tợng thuỷ văn

design by ryp
Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 2 \
Nội dung nghiên cứu của môn học Thuỷ Văn Công Trình
Nhiệm vụ của môn học
tính toán nguồn nớc, đánh giá tiềm năng của tài nguyên nớc trong hệ thống
phơng pháp tính toán cân bằng nớc trong hệ thống khi cấu trúc của hệ thống đã đợc
xác định
sự thay đổi của dòng chảy khi có tác động của con ngời vào trong hệ thống
Nội dung của môn Thủy Văn Công Trình
những nhiệm vụ trên quy định nội dung của môn học Thuỷ Văn Công Trình, nội dung môn
học cung cấp các kiến thức cơ bản về sự hình thành dòng chảy sông ngòi, các phơng pháp nghiên
cứu, các phơng pháp tính toán đặc trng thiết kế cho hệ thống. Nội dung môn học gồm hai phần:
Phần một : Tính toán thuỷ văn
cung cấp các kiến thức cơ bản về quy luật dòng chảy sông ngòi, các phơng pháp tính toán
các đặc trng Thủy Văn thiết kế phục vụ cho quy hoạch và thiết kế hệ thống nớc.
Phần hai : Điều tiết dòng chảy bằng hồ chứa
trình bày nguyên lý cơ bản của cân bằng nớc và các phơng pháp tính toán điều tiết dòng
chảy bằng kho nớc và nguyên tắc lựa chọn các thông số cấu trúc của hệ thống nguồn nớc.
1. Đặc điểm của hiện tợng THủy văn v Phơng pháp nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu
của môn học Thuỷ Văn Công Trình
Đặc điểm của hiện tợng Thuỷ Văn
là hiện tợng tất định ( tất nhiên )

là hiện tợng mang tính ngẫu nhiên
Phơng pháp nghiên cứu
Phơng pháp nghiên cứu nguyên nhân hình thành
Phơng pháp thống kê xác suất
o Phơng pháp tơng tự Thủy Văn ( lu vực tơng tự )
o Phơng pháp nội suy địa lý
o Phơng pháp công thức kinh nghiệm
Nội dung nghiên cứu của môn học Thuỷ Văn Công Trình
Phần một : Tính toán thuỷ văn
Phần hai : Điều tiết dòng chảy bằng hồ chứa









Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 3 \
2. Hệ thống sông ngòi v lu vực sông. Các đặc trng hình thái của sông ngòi v
lu vực. ý nghĩa nghiên cứu chúng.
Hệ thống sông ngòi và lu vực sông
Hệ thống sông
Dòng sông là một dòng nớc có kích thớc tơng đối lớn và đợc tập trung trên một khu
vực nào đó đợc cung cấp nớc bởi ma
Sông chính là sông đổ trực tiếp vào biển
Sông nhánh cấp I là những sông trực tiếp đổ vào sông chính.

Sông nhánh cấp II là những sông trực tiếp đổ vào sông chính cấp I . . .
Toàn bộ sông nhánh, sông chính hợp thành hệ thống sông.
Việt Nam có 2360 sông dài hơn 25 km, có 9 hệ thống sông lớn :
538 sông nhánh cấp I X Cửu Long
808 sông nhánh cấp II Y Hồng
583 sông nhánh cấp III Z Đồng Nai
224 sông nhánh cấp IV [ Cả
51 sông nhánh cấp V \ M
5 sông nhánh cấp VI ] Ba
^ Thái Bình
_ Thu Bồn
` Kì cùng + Bắc Giang
Các đặc trng hình thái của sông ngòi ( bao gồm
6 đặc trng )
X Chiều dài sông
Y Mặt cắt ngang sông
Z Mặt cắt dọc sông
[ Độ dốc lòng sông
\ Hệ số uốn khúc
] Mật độ lới sông









Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình

Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 4 \
Các đặc trng hình thái của sông ngòi
Stt Đặc trng Định nghĩa Kí hiệu Cách xác định
ảnh hởng
1
Chiều dài
sông
là khoảng cách đo dọc sông theo
đờng nớc chảy từ nguồn đến cửa
sông
L
( m )
đo hai lần: từ cửa sông lên
nguồn và ngợc lại, sai số < 2%
là đợc
Nếu các đặc trng khác giống nhau thì chiều
dài ảnh hởng đến khả năng tập trung nớc,
sông dài, tập trung nớc chậm
2
Mặt cắt
ngang sông
là mặt cắt vuông góc với hớng nớc
chảy của sông tại một vị trí nào đó
o độ rộng sông: là khoảng cách từ
mép bờ phải đến mép bờ trái
o độ sâu tại một điểm: bằng độ cao
của mực nớc trừ đi độ cao đáy

B
( m )
h
A

( m )
o xác định hớng nớc chảy
o lấy mặt cắt vuông góc
mặt cắt ngang sông

o độ rộng sông: đo khoảng
cách hai mép bờ
o độ sâu sông: đo độ sâu từ
điểm đó đến đáy
o luôn luôn thay đổi theo lợng nớc
o chia thành mặt cắt đơn và mặt cắt kép
o độ rộng sông và độ sâu sông tại mỗi điểm là
khác nhau
3
Mặt cắt dọc
sông
là mặt cắt thẳng đứng dọc theo chiều
dài đoạn sông biểu thị sự thay đổi độ
dốc đáy sông, độ dốc mặt nớc theo
chiều dọc sông

o cắt dọc theo chiều dài sông
o thờng cắt qua những nơi có
địa hình biến hoá rõ rệt
o biểu thị sự theo đổi độ dốc của đáy sông, độ

dốc mặt nớc theo chiều dọc sông
o thờng chỉ vẽ qua những điểm có địa hình
biến hoá rõ rệt
4
Độ dốc lòng
sông
L
H
J =
L : chiều dài đoạn sông
H : chênhh lệch độ cao
đoạn sông
J
( không thứ
nguyên )
o xác định chênh lệch độ cao
đoạn sông
o xác định chiều dài đoạn sông
o độ dốc càng lớn dòng chảy càng mạnh
o khả năng tập trung nớc nhanh

5
Hệ số uốn
khúc
l
L
=

L : Chiều dài sông
l : đờng thẳng từ nguồn

đến cửa ra

( không thứ
nguyên )
o xác định chiều dài sông
o xác định đờng thẳng nối từ
nguồn đến cửa ra
Hệ số uốn khúc càng lớn thì khả năng tập
trung nớc càng chậm
6
Mật độ lới
sông
F
l
D
i

= l
i
: tổng chiều dài các
con sông trong lu vực
F : diện tích lu vực
D
o xác định tổng chiều dài của
tất cả các con sông trong lu
vực
o xác định diện tích lu vực

o phân tích đợc đặc điểm của nguồn nớc,
chế độ lũ trong sông

o mật độ lới sông càng lớn sông suối càng
dày, nguồn nớc càng phong phú

Phần I : Phân tích, tính toán Thuỷ Văn
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 5 \
Lu vực sông
Lu vực sông là khu vực tập trung nớc của một con sông, đợc phân chia bởi các đờng
phân lu
Đờng phân lu ( đờng chia sông ) là đờng nối tất cả các điểm địa hình cao nhất xung
quanh lu vực










Lu vực kín là lu vực có đờng phân nớc mặt trùng với đờng phân nớc ngầm Lu
vực hở là lu vực có đờng phân nớc mặt không trùng với đờng phân nớc ngầm
có sự trao đổi nớc ngầm giữa hai lu vực khác nhau
Các đặc trng hình thái của lu vực sông ( bao gồm 6 đặc trng )
X
Diện tích lu vực
Y Chiều rộng bình quân
Z Chiều dài lu vực
[ Độ cao bình quân

\ Độ dốc bình quân
] Hệ số hình dạng
ý nghĩa nghiên cứu
Nghiên cứu lu vực và các đặc trng hình thái lu vực, cho biết khả năng sinh dòng chảy
trên lu vực, khả năng tập trung nớc . . .









đờng phân lu
Biển
điểm cao nhất so với hai bên
điểm chia nớc
Phần I : Phân tích, tính toán Thuỷ Văn
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 6 \
Các đặc trng hình thái của lu vực

Stt Đặc trng Định nghĩa Kí hiệu Cách xác định
ảnh hởng
1
Diện tích
lu vực
là phần diện tích đợc khống chế bởi đờng
phân lu

F
( km
2
)
o dùng máy đo diện tích
o phơng pháp kẻ ô vuông
là đặc trng chính, ảnh hởng đến nguồn cung
cấp nớc cho sông: F lớn thì Q lớn
2
Chiều rộng
bình quân
L
F
B =
F : diện tích lu vực
L : chiều dài lu vực
B
( km )

o đo diện tích lu vực
o đo chiều dài lu vực
o ảnh hởng đến khả năng tập trung nớc của
lu vực
3
Chiều dài
lu vực
là chiều dài đờng gấp khúc nối từ cửa sông
qua các điểm giữa các đoạn thẳng cắt ngang
qua lu vực cho đến điểm xa nhất của lu
vực

L
( km )

thông thờng lấy chiều dài lu
vực bằng chiều dài sông chính
o ảnh hởng đến khả năng tập trung nớc và
khả năng sinh dòng chảy của lu vực
4
Độ cao bình
quân






=
=


=
=
n
1i
i
n
1i
i
f
f

H
F
h
i
bq




H
bq
( m )
o chia mảng
o vẽ các đờng đồng mức
o tính diện tích từng mảng
độ cao bình quân
o ảnh hởng đến quá trình tập trung dòng
chảy

5
Độ dốc bình
quân






=
=

=
=
n
1i
i
n
1i
i
f
l
F
hJ



J
( không
thứ
nguyên )
o chia mảng
o vẽ các đờng đồng mức
o tính độ chênh cao giữa hai
đờng đồng mức
o tính khoảng các bình quân
giữa hai đờng đồng mức
độ dốc bình quân
o ảnh hởng đến quá trình tập trung dòng
chảy

6
Hệ số hình
dạng
L
B
K
d
= B

: độ rộng bình quân lu vực
L : chiều dài lu vực
K
d
( không
thứ
nguyên )
o xác định độ rộng bình quân
o xác định chiều dài lu vực

o K
d
nhỏ, lu vực dài và hẹp, tập trung
nớc từ từ và ngợc lại


n: số mảng diện tích
h: chiều cao bình
quân giữa hai

đờng đồng mức
f
i
: diện tích giữa hai
đờng đồng mức
n: số mảng diện tích
h: chênh lệch cao
độ giữa hai đờng
đồng mức
l
i
: khoảng cách
bình quân giữa hai đờng đồmg mức
Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 7 \
2. Hệ thống sông ngòi v lu vực sông. Các đặc trng hình thái của sông ngòi
v lu vực. ý nghĩa nghiên cứu chúng.
Hệ thống sông ngòi và lu vực sông
Hệ thống sông
Toàn bộ sông nhánh, sông chính hợp thành hệ thống sông.
Các đặc trng hình thái của sông ngòi ( bao gồm 6 đặc trng )
X Chiều dài sông
Y Mặt cắt ngang sông
Z Mặt cắt dọc sông
[ Độ dốc lòng sông
\ Hệ số uốn khúc
] Mật độ lới sông
Lu vực sông
Các đặc trng hình thái của lu vực sông ( bao gồm 6 đặc trng )

X Diện tích lu vực
Y Chiều rộng bình quân
Z Chiều dài lu vực
[ Độ cao bình quân
\ Độ dốc bình quân
] Hệ số hình dạng
ý nghĩa nghiên cứu















Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 8 \
3. Các đại lợng biểu thị dòng chảy sông ngòi. Công thức liên hệ giữa các đại
lợng. ý nghĩa nghiên cứu chúng.
Các đại lợng biểu thị dòng chảy
( bao gồm 5 đặc trng )
X Q lu lợng dòng chảy m

3
/s
lợng nớc chảy ra mặt cắt cửa ra sau một đơn vị thời gian là 1s
lu lợng tại một thời điểm bất kì gọi là lu lợng tức thời
Y W tổng lợng dòng chảy m
3
tổng lợng nớc chảy qua mặt cắt ngang trong một thời đoạn nào đó
nếu thời đoạn = 1 s trùng với lu lợng Q
Z m moduyn dòng chảy l/s.km
2
lợng nớc bình quân trên một đơn vị diện tích của lu vực
[ Y lớp dòng chảy ( độ sâu dòng chảy ) mm
lợng nớc bình quân trên lu vực tại một thời đoạn
nếu đem tổng lợng dòng chảy tại thời đoạn đem rải đều trên toàn bộ diện tích
lu vực thì ta đợc lớp dòng chảy này
\ hệ số dòng chảy
không thứ nguyên
tỷ số giữa lớp dòng chảy và lợng ma tơng ứng sinh ra lớp dòng chảy đó
càng lớn tổn thất càng bé và ngợc lại
ý nghĩa nghiên cứu
Việc nghiên cứu hai đại lợng lu lợng Q và tổng lợng W phản ánh toàn bộ lợng
nớc của lu vực
lu vực lớn : Q lớn, W lớn
lu vực nhỏ : Q nhỏ, W nhỏ
Hai đại lợng : moduyn dòng chảy m và lớp dòng chảy y cho biết lợng nớc trên một
đơn vị diện tích của lu vực .
Cho phép ta so sánh đợc mức độ phong phú dòng chảy của lu vực này so với lu vực
khác
Đại lợng hệ số dòng chảy đánh giá mức độ tổn thất của lu vực, phản ánh tình hình
sản sinh dòng chảy trên lu vực.

Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 9 \
Công thức liên hệ giữa các đại lợng biểu thị dòng chảy

Q


m
3
/s
W=Q.T


m
3

m =
3
10.
F
Q


l / s.km

2

y=
3
10.
F
W



mm
=
X
Y


k
o
thứ nguyên
ý nghĩa
Q
lu lợng
dòng chảy


TQ.

3
10.
F

Q

3
10.
F
Q.T


3
10.
F.X
Q.T


o là đại lợng quan trọng
o biết Q các đại lợng khác
o phản ánh tình hình nớc của lu vực
W
tổng lợng
dòng chảy

T
W


3
10.
T.F
W

3
10.
F
W


3
10.
F.X
W


o tổng lợng dòng chảy trong thời đoạn
o phản ánh toàn bộ lợng nớc của lu vực
m
moduyn
dòng chảy

3
10

Fm
3
10

FTm

6
10

Tm
X
Tm
6
10


o lu lợng trên một đơn vị diện tích
o phản ánh khả năng phong phú nguồn
nớc của lu vực
y
Lớp
dòng chảy

3
10.
T
Y.F

3
10 FY
6
10.
T
Y


X
Y

o lợng nớc bình quân trên lu vực
o phản ánh khả năng phong phú nguồn
nớc của lu vực

Hệ số
dòng chảy

T
XF
3
10


3
10 XF


T
X
6
10


X.



o là tỉ số giữa lớp dòng chảy và lợng ma
tơng ứng sinh ra nó
o phản ánh tình hình sản sinh dòng chảy

trên lu vực 0
1
Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 10 \
4. Nguyên lý cân bằng nớc. Phơng trình cân bằng nớc tổng quát cho một khu
vực bất kì; cho lu vực hở, lu vực kín trong thời đoạn bất kì v thời kì nhiều năm. Các
xác định các thnh phần của chúng.
Nguyên lý cân bằng nớc
Hiệu số giữa lợng nớc đến và lợng nớc đi khỏi một khu vực bằng sự thay đổi
trữ lợng nớc chứ trong khu vực đó tính trong thời đoạn bất kì
W
đến
- W
ra
= U
Phơng trình cân bằng nớc tổng quát
( cho một khu vực bất kì, cho lu vực hở, lu vực kín trong thời đoạn bất kì và nhiều năm )
Phơng trình cân bằng nớc tổng quát cho một khu vực bất kì

Ta sẽ tính các thành phần của W
đến
và W
ra

của một khu vực tại một thời đoạn bất kì.
Bao gồm các thành phần :

W
đến
= X + Y
m1
+ Y
ng1
+ Z
1





W
ra
= Z
2
+ Y
m2
+ Y
ng2



U

1
trữ lợng nớc trong khu vực đầu thời đoạn
U
2
trữ lợng nớc trong khu vực cuối thời đoạn

Phơng trình cân bằng nớc tổng quát cho một khu vực bất kì trong một thời đoạn bất
kì có dạng :
( X + Y
m1
+ Y
ng1
+ Z
1
) - ( Z
2
+ Y
m2
+ Y
ng2
) = U
1
- U
2


Yng2
Tầng không thấm
Yng1
Ym2

Ym1
X ma
Z1
Z2
lợng nớc ma
rơi xuống bề
mặt khu vực

lợng dòng chảy
mặt đến khu
vực đang xét

lợng dòng chảy
ngầm đến khu
vực đang xét
lợng nớc ngng
tụ trên bề mặt
khu vực đang xét

lợng nớc bốc
hơi khỏi khu
vực đang xét

lợng dòng chảy
mặt ra khỏi
khu vực đang xét

lợng dòng chảy
ngầm ra khỏi

khu vực đang xét
Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 11 \
Phơng trình cân bằng nớc tổng quát cho lu vực
Lu vực hở
Đối với lu vực hở ta có : Y
m1
= 0
( X + Y
ng1
+ Z
1
) - ( Z
2
+ Y
m2
+ Y
ng2
) = U
1
- U
2

Đặt :
Z

= Z
2
- Z

1
Phơng trình cân bằng cho lu vực hở :
( X + Y
ng1
) - ( Z + Y
m2
+ Y
ng2
) = U
1
- U
2

Lu vực kín
Đối với lu vực nói chung : Y
m1
= 0
Đối với lu vực kín ta có : Y
ng1
= 0
X - ( Z + Y
m2
+ Y
ng2
) = U
1
- U
2

Đặt :

Y

= Y
ng1
+ Y
ng2
Phơng trình cân bằng cho lu vực kín :
X - Y - Z = U




Phơng trình cân bằng nớc cho lu vực kín trong thời kì nhiều năm
Nhận thấy rằng hàng năm nếu trữ lợng nớc đầu năm nhiều hơn trữ lợng nớc cuối năm
thì có U > 0 nhiều nớc
Năm có trữ lợng nớc đầu năm nhỏ hơn trữ lợng nớc cuối năm thì có U < 0
ít nớc
Nếu tính toán trong thời đoạn nhiều năm, do có sự xen kẽ giữa những năm nhiều nớc với
những năm ít nớc nên ta có:

0
1
1



n
n
U
n

Do đó ta có :
Phơng trình cân bằng nớc cho lu vực kín trong thời kì nhiều năm:
X
0
- Y
0
- Z
0
= 0

Y
0
= X
0
- Z
0




Cách xác định các thành phần của phơng trình
Các thành phần của phơng trình đợc xác định : từ các tài liệu đo ma ta xác định đợc X
0
, từ
các tài liệu đo bốc hơi ta xác định đợc Z
0
và xác định đợc Y
0
từ X

0
và Z
0

ý nghĩa của phơng trình
Từ phơng trình cân bằng nớc ta có thể xác định đợc các trị số dòng chảy chuẩn ( có ít
tài liệu ) từ các đặc trng là ma và bốc hơi ( có nhiều tài liệu ).
lợng ma
tổn
g
dòn
g
chả
y
bốc hơi
trữ lợn
g
nớc đầu, cuối
dòng chảy bình
quân nhiều năm
dòng chảy chuẩn
lợng ma bình
quân nhiều năm
chuẩn lợng ma năm
lợng bốc hơi bình
quân nhiều năm
chuẩn lợng bốc hơi năm
Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 12 \

4. Nguyên lý cân bằng nớc. Phơng trình cân bằng nớc tổng quát cho một khu
vực bất kì; cho lu vực hở, lu vực kín trong thời đoạn bất kì v thời kì nhiều năm. Các
xác định các thnh phần của chúng.
Nguyên lý cân bằng nớc
Hiệu số giữa lợng nớc đến và lợng nớc đi khỏi một khu vực bằng sự thay đổi
trữ lợng nớc chứ trong khu vực đó tính trong thời đoạn bất kì
Phơng trình cân bằng nớc tổng quát
Phơng trình cân bằng nớc tổng quát cho một khu vực bất kì
( X + Y
m1
+ Y
ng1
+ Z
1
) - ( Z
2
+ Y
m2
+ Y
ng2
) = U
1
- U
2

Phơng trình cân bằng nớc tổng quát cho lu vực
Lu vực hở
( X + Y
ng1
) - ( Z + Y

m2
+ Y
ng2
) = U
1
- U
2
Lu vực kín
X - Y - Z = U

Phơng trình cân bằng nớc cho lu vực kín trong thời kì nhiều năm
Y
0
= X
0
- Z
0
Cách xác định các thành phần của phơng trình
ý nghĩa của phơng trình

Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 13 \
n : số trạm đo ma

X
i
: lợng ma trong thời đoạn nào đó của trạm thứ i

5. Ma. Cách đo ma v đại lợng biểu thị ma. Các phơng pháp tính lợng ma bình
quân lu vực. Phân tích ảnh hởng của ma tới dòng chảy.
Ma. Các đại lợng biểu thị ma và Cách đo ma
Định nghĩa
Ma là hiện tợng nớc ở thể lỏng hoặc thể rắn trong khí quyển rơi xuống bề mặt trái đất
Cách biểu thị
lợng ma X mm
là lớp nớc ma rơi xuống mặt đất trong khoảng thời gian nào đó
( thờng đợc tính bằng đơn vị mm )
cờng độ ma a , i mm/ph mm/h
là lợng ma rơi xuống trong một đơn vị thời gian
thông thờng ma hình thành từng trận, hoặc xảy ra trong từng trận, nên để mô tả trận ma

ta dùng đồ thị biểu diễn quá trình ma
Cách đo ma ( quan trắc )

thùng đo ma
đo đợc lợng ma tại thời điểm cụ thể : 1 giờ, trận, ngày . . .
thờng tiến hành đo từ 7
h
sáng hôm trớc 7
h
sáng hôm sau
hoặc từ 19
h
tối hôm trớc 19
h
tối hôm sau
máy đo ma tự ghi
biểu đồ biểu thị cờng độ ma










Các phơng pháp tính lợng ma bình quân lu vực
n Phơng pháp bình quân số học

n
n
i
i
X
X

=
=
1


Phơng pháp này chỉ sử dụng tốt khi trên lu vực có nhiều trạm đo ma và đợc bố trí ở
những vị trí đặc trng.
a
t
thời
g
ian
bắt đầu m
a

kết thúc ma
mô tả cờng độ ma biến
đổi theo thời gian
giai đoạn cuố
i
lợn
g

bé, cờng độ bé
giai đoạn đầu lợng
bé, cờng độ bé
giai đoạn trung tâm
lợng lớn, cờng độ lớn
Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 14 \
n : số trạm đo ma ( số đa giác )
X
i
: lợng ma trong thời đoạn nào đó của trạm thứ i
f
i
: diện tích của khu vực thứ i
F : diện tích lu vực
n : số mảnh diện tích của lu vực
X
i
, X
i+1
: giá trị các đờng đẳng trị kề nhau
f
i
: diện tích nằm giữa hai đờng đẳng trị tơng ứng
F : diện tích lu vực
o Phơng pháp đa giác Thái Sơn
Cơ sở của phơng pháp là coi lợng ma đo đợc ở một vị trí trên lu vực đại diện cho một
vùng nhất định quanh nó ( đợc xác định bởi hình đa giác )
Cách làm cụ thể nh sau :

o Nối các trạm đo ma trên bản đồ thành các tam giác
o Vẽ các đờng trung trực của các tam giác đó thành đa giác
o Lợng ma nằm trong trạm nằm trên đa giác đó là lợng ma đại diện cho phần diện
tích đó.







=

=
=

=
n
i
i
i
Ff
n
i
i
Xf
X
1
1

Ưu điểm của phơng pháp là có tính đến sự đóng góp của lợng ma phân bố không đều
và phơng pháp này cũng chỉ cho kết quả tốt khi có nhiều trạm đo ma và phân bố đều trên lu
vực ( n 3 )
p Phơng pháp bản đồ đẳng trị
giả sử trên lu vực cần tính toán nằm trong vùng bản đồ đẳng trị lợng ma.







=

=








+
+
=

=
n

i
i
i
Ff
n
i
i
X
i
X
f
X
1
1
2
1


Phơng pháp này có độ chính xác cao và khắc phục đợc những phức tạp về phân bố ma
theo không gian do ảnh hởng của địa hình.
Tuy nhiên, khi sử dụng phơng pháp này phải xây dựng các đờng đẳng trị nên khối lợng
công việc khá lớn.
Phân tích ảnh hởng của ma tới dòng chảy
Trong các yếu tố ảnh hởng tới dòng chảy thì ma là yếu tố quan trọng nhất. Nếu không có
ma thì không hình thành dòng chảy.
Nớc ma rơi xuống mặt đất một phần chảy tràn trên mặt đất sau đó tập trung vào các
lòng, rãnh khe suối và tập trung vào sông tạo thành dòng chảy mặt của sông ngòi. Một phần nớc
thấm xuống lòng đất sau đó dồn dần vào trong sông bằng con đờng dới mặt đất tạo thành dòng
chảy ngầm.
Quá trình hình thành dòng chảy trên lu vực trải qua 4 giai đoạn :

n Quá trình ma
o Quá trình tổn thất
p Quá trình chảy tràn trên sờn dốc
q Quá trình tập trung dòng chảy trong sông
Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 15 \
Trong 4 giai đoạn này thì quá trình ma đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành
dòng chảy. Khi xảy ra quá trình ma, lúc đầu cha tạo thành dòng chảy chảy do có quá trình tổn
thất, nớc ma bị mất đi bằng các con đờng thấm, bốc hơi, tích đọng trên các bề mặt của lu vực
( điền trũng ), các thảm phủ thực vật . . . Nếu quá trình ma kết thúc khi cờng độ ma không lớn
hơn cờng độ tổn thất thì không sinh dòng chảy trên lu vực.
Quá trình chảy tràn trên sờn dốc chỉ xảy ra tại một thời điểm khi cờng độ ma vợt
qu7á cờng độ tổn thất, lúc này bắt đầu hình thành dòng chảy. Cờng độ ma tăng thì cờng độ
cấp nớc tăng, lợng nớc tập trung thành dòng trong các lòng rãnh khe suối và dồn ra mặt cắt
cửa ra. Đây là quá trình tập trung dòng chảy trong sông.
5. Ma. Cách đo ma v đại lợng biểu thị ma. Các phơng pháp tính lợng ma bình
quân lu vực. Phân tích ảnh hởng của ma tới dòng chảy.
Ma. Các đại lợng biểu thị ma và Cách đo ma
Định nghĩa
Ma là hiện tợng nớc ở thể lỏng hoặc thể rắn trong khí quyển rơi xuống bề mặt trái đất
Cách biểu thị
lợng ma X mm
cờng độ ma a , i mm/ph mm/h
Cách đo ma ( quan trắc )
thùng đo ma
máy đo ma tự ghi
Các phơng pháp tính lợng ma bình quân lu vực
n Phơng pháp bình quân số học
o Phơng pháp đa giác Thái Sơn

p Phơng pháp bản đồ đẳng trị
Phân tích ảnh hởng của ma tới dòng chảy
Quá trình hình thành dòng chảy trên lu vực trải qua 4 giai đoạn :
n Quá trình ma
o Quá trình tổn thất
p Quá trình chảy tràn trên sờn dốc
q Quá trình tập trung dòng chảy trong sông











Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 16 \
6. Các loại Bốc hơi. Cách biểu thị v phơng pháp đo, xác định chúng.
Các loại bốc hơi
Định nghĩa
Bốc hơi là hiện tợng nớc ở thể lỏng hoặc thể rắn biến thành thể hơi.
Phân loại
bốc hơi nớc mặt
bốc hơi mặt đất
bốc hơi qua lá, qua thảm thực vật
Cách biểu thị và phơng pháp đo, xác định bốc hơi

Biểu thị
lợng bốc hơi Z mm
cờng độ bốc hơi mm/ph
Tổng lợng bốc hơi ( theo thể tích ) đợc tính :
W
z
= Z . F . 10
3
( m
3
)
Phơng pháp đo và xác định bốc hơi
Tuỳ theo đặc trng của các loại bốc hơi mà có các cách xác định tơng ứng :
Đo bốc hơi nớc mặt
dùng một số dụng cụ sau:
o thùng đo bốc hơi GGI
3000

3000 cm
2
của Liên Xô cũ
o chậu A của châu Âu, châu Mỹ
o ống Pitche
thờng đặt trong các lều khí tợng
Các dụng cụ này đều đợc đặt trong vờn khí tợng
o thùng đặt trên bè đo bốc hơi
bốc hơi nớc mặt sau khi đo đạc phải có thêm các hệ số hiệu chỉnh Ki
Z
n
= K

1
. Z
GGI3000
K
2
. Z
Pitche
K
2
. Z
bè
Đo bốc mặt đất
Đo bốc hơi qua lá, qua thảm thực vật







Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 17 \
7. Biến cố ngẫu nhiên. Xác suất của biến cố. Các định nghĩa về tính xác suất.
Biến cố ngẫu nhiên
Hiện tợng ngẫu nhiên
Hiện tợng ngẫu nhiên là hiện tợng mà mỗi lần xảy ra một kết quả mà ta không thể biết
Phép thử
Phép thử là sự thực hiện một nhóm các điều kiện nào đó (thí nghiệm, quan sát, hiện tợng)
Biến cố

Biến cố là một sự kiện có thể xảy ra hoặc không xảy ra trong một phép thử
Không gian biến cố sơ cấp
Không gian biến cố sơ cấp là tập hợp tất cả các kết quả sơ cấp nhất của phép thử
Biến cố ngẫu nhiên
Biến cố ngẫu nhiên là sự kiện bất kì có thể xảy ra hoặc không xảy ra trong phép thử.
Biến cố ngẫu nhiên là tập hợp con của không gian các biến cố sơ cấp
Đợc kí hiệu bằng các chữ viết hoa A, B, C . . .
Xác suất của biến cố
Định nghĩa
Xác suất là số đo khả năng xuất hiện của biến cố.
Kí hiệu
P ( A ) : Xác suất của biến cố A
0 P ( A ) 1
Biến cố chắc chắn U
là biến cố luôn xảy ra trong một phép thử
P ( U ) = 1
Biến cố rỗng V
là biến cố không bao giờ xảy ra trong phép thử
P ( V ) = 1
Biến cố ngẫu nhiên
0 P 1
Các định nghĩa của xác suất
n Định nghĩa cổ điển
giả sử ta có một trờng biến cố cơ bản
n : tổng số trờng hợp của trờng biến cố cơ bản
m : tổng số trờng hợp thuận lợi xảy ra biến cố A
Ta có thể định nghĩa Xác suất của biến cố A :
xác suất để biến cố A xảy ra trong phép thử là tỉ số giữa tổng số trờng hợp thuận lợi xảy
ra cho biến cố A so với tổng trờng hợp đồng khả năng có thể xảy ra trong phép thử.
n

m
P
A
=

tuy nhiên nhiều trờng hợp ta không thể biết đợc tổng số trờng hợp thuận lợi cho biến cố
Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 18 \
A xảy ra là bao nhiêu ? cũng nh tổng số trờng hợp của biến cố cơ bản ?
Định nghĩa thống kê
o Định nghĩa thống kê
Có biến cố A tiến hành thí nghiệm
trong n lần thí nghiệm có m lần xuất hiện biến cố A
tỉ số
n
m
đợc gọi là tấn số xuất hiện của biến cố A : tần suất
Nếu ta thực hiện thí nghiệm nhiều lần, tỷ số này dao động xung quanh một giá trị ổn định
gọi là xác suất xuất hiện của biến cố A
Xác suất xuất hiện của biến cố A trong một lần thí nghiệm là tần số xuất hiện của biến cố
A khi số lần thí nghiệm tăng lên vô hạn
n
m
P
n
A

= lim

đây là công thức thờng đợc sử dụng trong Thuỷ Văn

7. Biến cố ngẫu nhiên. Xác suất của biến cố. Các định nghĩa về tính xác suất.
Biến cố ngẫu nhiên
Hiện tợng ngẫu nhiên
Phép thử
Biến cố
Không gian biến cố sơ cấp
Biến cố ngẫu nhiên
Xác suất của biến cố
Định nghĩa
Xác suất là số đo khả năng xuất hiện của biến cố.
P ( A ) : Xác suất của biến cố A
Biến cố chắc chắn U
Biến cố rỗng V
Biến cố ngẫu nhiên
Các định nghĩa của xác suất
n Định nghĩa cổ điển
o Định nghĩa thống kê









Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH

[ 19 \
8. Biến ngẫu nhiên ( Đại lợng ngẫu nhiên ). Luật phân bố xác suất v Các cách biểu thị
luật phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên.
Đại lợng ngẫu nhiên ( Biến ngẫu nhiên )
Định nghĩa
Đại lợng ngẫu nhiên là đại lợng trớc khi thí nghiệm ta không biết nó bằng bao
nhiêu, nhng sau khi thí nghiệm nó luôn nhận giá trị cụ thể
Phân loại
Đại lợng ngẫu nhiên đợc chia làm 2 loại:
Đại lợng ngẫu nhiên rời rạc
là những đại lợng ngẫu nhiên nhận những giá trị rời rạc
VD. số chấm của xúc sắc 1, 2, 3, 4 ,5 ,6
Đại lợng ngẫu nhiên liện tục
là những đại lợng ngẫu nhiên nhận những giá trị liên tiếp nhau.
VD. lu lợng của con sông Q = { 0, }
Trị số có thể của đại lợng ngẫu nhiên là những giá trị mà đại lợng ngẫu nhiên có thể
nhận
X = { x
1
, x
2
, . . . x
n
}
mỗi giá trị có thể của đại lợng ngẫu nhiên đợc coi là một biến cố, mỗi biến cố sẽ có một
xác suất xuất hiện tơng ứng
{ p
1
, p
2

, . . . p
n
} và
1
1
=

=
n
i
i
p

Luật phân bố xác suất và cách biểu thị luật phân bố xác suất của ĐLNN
Luật phân bố xác suất x ~ p
Luật phân bố xác suất là quan hệ giữa những trị số có thể của đại lợng ngẫu nhiên và xác
suất xuất hiện tơng ứng của chúng
Cách biểu thị luật phân bố xác suất
có 5 cách biểu thị
n Bảng phân bố xác suất
gồm hai dòng ( hai hàng )
o dòng 1 : biểu thị những trị số có thể của đại lợng ngẫu nhiên
o dòng 2 : biểu thị các giá trị xác suất tơng ứng


Phơng pháp này chỉ thích hợp để biểu diễn cho đại lợng ngẫu nhiên rời rạc
rất khó khăn khi có nhiều trị số
x
x
1

x
2
. . .
x
n
p
p
1
p
2

. . .
p
n

Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 20 \
o Đa giác phân bố xác suất
gồm hai trục
o trục hoành : biểu thị trị số
có thể của đại lợng ngẫu nhiên
o trục tung : biểu thị giá trị
xác suất tơng ứng
Phơng pháp này có thể biểu diễn
cả đại lợng ngẫu nhiên rời rạc và đại lợng ngẫu nhiên liên tục
có thể biểu diễn trị số hữu hạn, vô hạn
p Hàm phân bố luỹ tích
F ( x ) = P ( X < x )
hàm phân bố luỹ tích là xác suất để đại lợng ngẫu nhiên nhận một trị số trong

khoảng nhỏ hơn một giá trị nào đó
q Đờng tần suất
là quan hệ xét xác suất của đại lợng ( sự kiện ) theo x
x ~ P ( X x )
Kí hiệu

( x ) = P ( X x )
Tính chất
o (x) 0 0 (x) 1
o F(x) là hàm không tăng
x
1
< x
2
(x
1
) (x
2
)
o Xác suất để đại lợng ngẫu nhiên nhận một giá trị trong một khoảng nào đó bằng
hiệu giá trị hàm phân bố luỹ tích tại hai đầu mút
P ( x < ) =
( ) - ( )
o ( - ) = 1
o ( + ) = 0
Đồ thị

để đảm bảo độ chính xác nên vẽ
đờng tần suất trên giấy tần suất
x
1 b
x
2
x
3
. . .

x
n
x

P
y =

( x )
1
0
x
Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 21 \

r Hàm phân bố mật độ tần suất
x
xxXxP

xf
x


+


=

)(
lim)(
0





8. Biến ngẫu nhiên ( Đại lợng ngẫu nhiên ). Luật phân bố xác suất v Các cách biểu thị
luật phân bố xác suất của biến ngẫu nhiên.
Đại lợng ngẫu nhiên ( Biến ngẫu nhiên )
Đại lợng ngẫu nhiên là đại lợng trớc khi thí nghiệm ta không biết nó bằng bao
nhiêu, nhng sau khi thí nghiệm nó luôn nhận giá trị cụ thể
Đại lợng ngẫu nhiên rời rạc
Đại lợng ngẫu nhiên liện tục
Luật phân bố xác suất và cách biểu thị luật phân bố xác suất của ĐLNN
Luật phân bố xác suất x ~ p
Cách biểu thị luật phân bố xác suất
có 5 cách biểu thị
n Bảng phân bố xác suất
o Đa giác phân bố xác suất

p Hàm phân bố luỹ tích
F ( x ) = P ( X < x )
q Đờng tần suất

( x ) = P ( X x )
r Hàm phân bố mật độ tần suất













x
1 0
p
Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 22 \
9. Hm phân bố luỹ tích, hm mật độ phân bố xác suất của đại lợng ngẫu nhiên. Tính
chất, đặc điểm v đồ thị của chúng.
Hàm phân bố luỹ tích
Định nghĩa
F ( x ) = P ( X < x )

hàm phân bố luỹ tích là xác suất để đại lợng ngẫu nhiên nhận một trị số trong
khoảng nhỏ hơn một giá trị nào đó
Tính chất
o F(x) 0 0 F(x) 1
o F(x) là hàm không giảm
x
1
< x
2
F(x
1
) F(x
2
)
o Xác suất để đại lợng ngẫu nhiên nhận một giá trị trong một khoảng nào đó bằng
hiệu giá trị hàm phân bố luỹ tích tại hai đầu mút
P ( x < ) = F ( ) - F ( )
o F ( - ) = 0
o F ( + ) = 1

Đồ thị






Hàm phân bố mật độ tần suất
Công thức
x

xxXxP
xf
x


+


=

)(
lim)(
0

Tính chất
o f(x) là hàm không âm (x) 0
x
1
< x
2
(x
2
)
o Hàm phân bố mật độ tần suất là đạo hàm của hàm phân bố luỹ tích

dx
xdF
xf
)(
)( =

=
x
dxxfxF )()(

o Xác suất để đại lợng ngẫu nhiên nhận giá trị trong khoảng nào đó
y = F ( x )
1
0
x
Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 23 \
P ( x ) =



dxxf )(

o
1)( =

+

dxxf

o
Đồ thị

9. Hm phân bố luỹ tích, hm mật độ phân bố xác suất của đại lợng ngẫu nhiên. Tính
chất, đặc điểm v đồ thị của chúng.
Hàm phân bố luỹ tích
F ( x ) = P ( X < x )
Tính chất
Đồ thị
Hàm phân bố mật độ tần suất
x
xxXxP
xf
x


+


=

)(
lim)(
0

Tính chất
Đồ thị













=
x
dxxfxF )()(
x
p

x

Đề cơng Thuỷ Văn Công Trình
Nguyễn Văn Lực a 45 TH
[ 24 \
10. Các đặc trng thống kê của đại lợng ngẫu nhiên. ảnh hởng của các đặc trng
thống kê ( các thông số m
x

, Cv, Cs ) tới hm mật độ xác suất v đờng tần suất. ý nghĩa
của việc phân tích ảnh hởng ny.
Các đặc trng thống kê của đại lợng ngẫu nhiên
Kì vọng toán
Kí hiệu : M (x)
đợc xác định nh sau :
X là đại lợng ngẫu nhiên liên tục
M (x) =

+

dxxfx )(.

X là đại lợng ngẫu nhiên rời rạc
M (x) =

=
n
i
ii
px
1
p
i
= P ( x = x
i
)
Nếu các giá trị x
i
xuất hiện đều nhau, đồng khả năng p

i
=
n
1

ta có: M (x) =

=
n
i
i
x
n
1
1
=
x


x
chính là số bình quân của chuỗi số x
i
Kì vọng toán là trị số bình quân thống kê của tất cả những trị số có thể của đại lợng ngẫu
nhiên dao động xung quanh giá trị này
Số đông
Kí hiệu : X
đ
là trị số có khả năng xuất hiện nhiều nhất của đại lợng ngẫu nhiên tại đó hàm f(x) đạt giá
trị lớn nhất
Số đông cũng biểu thị vị trí trung tâm của hình mật độ xác suất

Để đánh giá mức độ phân tán của đại lợng ngẫu nhiên dùng các đặc trng sau:
Phơng sai và khoảng lệch quân phơng
Khoảng lệch x = x - M
x

Phơng sai D ( X )
Kí hiệu : D (X)
đợc xác định nh sau :
X là đại lợng ngẫu nhiên liên tục
D (x) =

+

dxxfMxx )()(
2

X là đại lợng ngẫu nhiên rời rạc
D (x) =
i
n
i
xi
pMx
2
1
)(

=