Đồ án thủy văn công trình
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đối với các vấn đề về tưới tiêu, cung cấp nước ...,
công trình hồ chứa nước núi Cốc dự kiến xây dựng trên sông Công nằm trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên, phía Đông Bắc tổ quốc.
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THUỶ VĂN CÔNG TRÌNH
“Tính toán thuỷ văn thiết kế hồ chứa”
I. MỞ ĐẦU
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đối với các vấn đề về tưới tiêu, cung cấ p nước ...,
công trình hồ chứa nước núi Cốc dự kiến xây dựng trên sông Công nằm trên địa bàn tỉnh
Thái Nguyên, phía Đông Bắc tổ quốc.
Với nhiệm vụ thiết kế hồ chứa, chúng ta đã tiến hành đo đạc và quan trắc trên lưu vực
sông Công và thu được các tài liệu như sau:
•1 Diện tích lưu vực đến tuyến công trình là F = 535 (km2).
•2 Chiều dài sông chính là Ls = 56.0 (km).
•3 Lượng mưa ngày thiết kế là Hnp = 475.1 (mm).
•4 Tốc độ dòng chảy lũ lớn nhất đo được tại mặt cắt cửa ra của lưu vực
Vmax = 2.85 (m/s).
•5 Tiến hành quan trắc trong 16 năm (từ 1961 ÷ 1976) được lưu lượng bình quân tháng
cho như ở bảng 1.
Quá trình lũ đo đạc được trên sông Công tại tuyến dự định xây dựng công trình cho như
•6
ở bảng 2.
Tài liệu quá trình nước dùng cho như ở bảng 3.
•7
Tài liệu tổn thất: Phân phối chênh lệch bốc hơi cho như ở bảng 4.
•8
Quan hệ đặc trưng địa hình lòng hồ cho như ở bảng 5.
•9
Công việc thiết kế đòi hỏi các yêu cầu sau:
Øô Tính toán các đặc trưng thuỷ văn thiết kế hồ chứa.
Øí Tính toán các thành phần dung tích hồ chứa.
Các chỉ số kỹ thuật lấy theo yêu cầu thiết kế:
Tiêu chuẩn thấm k = 1%.
•10
•11 Đập tràn xả lũ gồm 3 khoang, chiều rộng mỗi khoang b = 8.0 (m), ngưỡng tràn ở cao
trình Ztr = 41.2 (m). Mực nước trước khi lũ về ở mực nước dâng bình thường
( Ztl = Hbt).
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
1/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
Hồ chứa thiết kế với cao trình mực nước chết Hc = 34.0 (m), tương ứng với
•12
Vc = 7.5 × 106 ( m3).
Bảng 1: Lưu lượng bình quân tháng (m3/s) của lưu vực sông Công.
Tháng
BQ
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
n¨m
Năm
1961 7.1 14.0 34.9 14.1 40. 55. 21.7 12.8 18.52
2.50 4.12 6.73 8.48
4 0 0 0 60 20 0 0 3
1962 2.7 23.1 20.0 22. 20. 9.982
4.19 2.59 4.36 4.99 9.56 3.10 1.41
9 0 0 80 90 5
1963 1.8 10.7 51.8 35. 21. 18.2 14.17
0.87 1.50 1.48 9.77 9.89 6.62
0 0 0 60 90 0 8
1964 3.9 19.7 32.5 25. 49. 40.0 11.4 17.68
3.04 3.66 9.77 6.12 7.36
3 0 0 60 10 0 0 2
1965 3.4 20.2 18.1 41.4 24.9 11. 13. 15.1 13.86
3.11 3.25 6.88 4.44
4 0 0 0 0 90 70 0 8
1966 1.6 37.1 23.2 23. 12. 22.8
4.10 2.94 5.94 4.18 6.89 3.67 12.39
6 0 0 60 60 0
1967 4.0 14.4 15.0 18. 35.
1.71 4.02 8.31 9.04 6.33 4.21 2.57 10.36
3 0 0 90 80
1968 5.0 18.7 19.7 15.9 83. 26. 27.1 10.6 18.74
2.02 4.19 8.35 3.18
9 0 0 0 90 20 0 0 4
1969 4.2 13.2 13.6 29.4 44. 25. 10.6 16.0 14.50
3.22 2.31 9.42 3.08
0 0 0 0 00 00 0 0 3
1970 3.1 18.2 30.1 23.8 26. 21. 12.2 12.98
2.61 3.10 8.48 4.35 2.61
6 0 0 0 10 10 0 4
1971 3.8 29.7 15.6 71.3 91. 20. 24.0 22.70
2.06 2.64 3.11 5.77 2.75
8 0 0 0 50 20 0 9
1972 2.0 19.4 82. 35. 18.3 16.19
2.07 2.33 3.74 9.30 5.94 9.33 4.27
3 0 30 30 0 3
1973 3.0 12.4 24.0 49.6 53. 84. 17.7 22.45
3.46 3.41 9.02 5.76 2.74
4 0 0 0 80 50 0 3
1974 2.5 23.0 21.5 16. 12. 17.5 10.19
3.43 2.76 7.11 7.04 5.28 3.06
6 0 0 30 80 0 5
1975 5.2 13.9 48.2 53.4 10.5 22. 38. 18.14
5.97 2.74 9.63 4.52 2.66
6 0 0 0 0 40 60 8
1976 2.0 13.0 27. 27. 20.3 13.3 10.83
1.63 4.83 8.58 6.24 2.96 2.94
8 0 20 00 0 0 8
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
2/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
Bảng 2: Quá trình lũ thực đo trên sông Công (từ 7h ngày 23 đến 13h ngày
28/VII/1971).
Thêi ®o¹n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
12
83.
Q (m3/s) 16 131 266 529 720 437 240 205 170 137 110
8
Thêi ®o¹n 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
69 59 52 44 42 38 34 33 32 33 ∆ t
Q (m3/s)
Bảng 3: Quá trình nước dùng (q ~ t).
Th¸ng I II III IV V VI VII VII IX X
XI XII BQ N¨m
q(m3/s 12.
18 20 13 11 7.6 6.6 4.6 5 5.7 6.5 8 9.92
) 5
Bảng 4: Phân phối chênh lệch bốc hơi (∆ Z ~ t).
I II III IV V VI VII VII IX X XI XII ∆ Z N¨m
Th¸ng
∆ Z 13. 10. 10. 11. 21. 19. 19. 17. 17. 19. 13. 12.
185.0
1 8 7 1 5 2 0 5 5 1 3 2
(mm)
Bảng 5: Các quan hệ đặc trưng lòng hồ (Z ~ F) và (Z ~ V).
Z (m) 34.0 35.0 36.0 37.0 38.0 39.0 40.0 41.0 41.2 42.0
F (km2) 4.2 5.0 6.5 8.0 9.6 11.6 13.5 15.5 15.8 17.2
V (106
7.5 10.5 16.8 25.0 33.5 43.5 55.0 70.0 73.2 86.0
m3)
Z (m) 43.0 44.0 45.0 46.0 46.2 46.5 47.0 48.0 49.0 50.0
F (km2) 19.0 20.6 22.5 24.6 25.0 25.7 26.8 29.6 32.3 35.0
V (106 103. 125. 147. 172. 175. 183. 198. 224. 250. 280.
m3) 8 5 8 0 5 8 0 9 5 0
II. TÍNH TOÁN CÁC ĐẶC TRƯNG THUỶ VĂN THIẾT KẾ HỒ CHỨA
1. ân mùa dòng chảy
Ph
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
3/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
Từ tài liệu dòng chảy tháng quan trắc được trên lưu vực trong 16 năm
(từ 1961 ÷ 1976), ta xác định được mùa dòng chảy cho lưu vực như sau:
Th¸
ng BQ
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
n¨m
N¨m
2. 4.
50 12 7. 14.
1 0 6. 34.
73 9 14.1 40. 55. 21. 12. 8.
7 8 48 18.52
1961
4 0 0 0 60 20 0 0 3
4.19 2.59 2.7 4.36 4.99 23.1 20.0 22. 20. 9.56 3.10 1.41 9.982
1962
9 0 0 80 90 5
0.87 1.50 1.8 1.48 10.7 9.77 51.8 35. 21. 9.89 18.2 6.62 14.17
1963
0 0 0 60 90 0 8
3.04 3.66 3.9 9.77 6.12 19.7 32.5 25. 49. 40.0 11.4 7.36 17.68
1964
3 0 0 60 10 0 0 2
3.11 3.25 3.4 20.2 18.1 41.4 24.9 11. 13. 15.1 6.88 4.44 13.86
1965
4 0 0 0 0 90 70 0 8
4.10 2.94 1.6 5.94 4.18 37.1 23.2 23. 12. 22.8 6.89 3.67 12.39
1966
6 0 0 60 60 0
1.71 4.02 4.0 8.31 9.04 14.4 15.0 18. 35. 6.33 4.21 2.57 10.36
1967
3 0 0 90 80
2.02 4.19 5.0 8.35 18.7 19.7 15.9 83. 26. 27.1 10.6 3.18 18.74
1968
9 0 0 0 90 20 0 0 4
3.22 2.31 4.2 9.42 13.2 13.6 29.4 44. 25. 10.6 16.0 3.08 14.50
1969
0 0 0 0 00 00 0 0 3
2.61 3.10 3.1 8.48 18.2 30.1 23.8 26. 21. 12.2 4.35 2.61 12.98
1970
6 0 0 0 10 10 0 4
2.06 2.64 3.8 3.11 29.7 15.6 71.3 91. 20. 24.0 5.77 2.75 22.70
1971
8 0 0 0 50 20 0 9
2.07 2.33 2.0 3.74 19.4 9.30 5.94 82. 35. 18.3 9.33 4.27 16.19
1972
3 0 30 30 0 3
3.46 3.41 3.0 12.4 9.02 24.0 49.6 53. 84. 17.7 5.76 2.74 22.45
1973
4 0 0 0 80 50 0 3
3.43 2.76 2.5 7.11 7.04 23.0 21.5 16. 12. 17.5 5.28 3.06 10.19
1974
6 0 0 30 80 0 5
5.97 2.74 5.2 13.9 48.2 53.4 10.5 22. 38. 9.63 4.52 2.66 18.14
1975
6 0 0 0 0 40 60 8
1.63 4.83 2.0 8.58 13.0 6.24 2.96 27. 27. 20.3 13.3 2.94 10.83
1976
8 0 20 00 0 0 8
0.37 0.9 0.8 0.56 15.23
K.tra 0.06 0.69 0.69 0.13
5 4 1 3 4
Chọn chỉ tiêu so sánh là lưu lượng bình quân năm bình quân trong nhiều năm:
( )
n
1
Q0 = × ∑ Qni = 15.234 m3 / s
N i =1
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
4/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
Điều kiện để chọn một tháng là tháng mùa lũ hay mùa kiệt:
◊1 Nếu P(Qi ≥ Q0) ≥ 50% thì tháng đó là tháng mùa lũ.
◊2 Các tháng còn lại là các tháng mùa kiệt.
Kết quả cho ta:
Từ tháng VI ÷ tháng X : Mùa lũ.
⇒1
Từ tháng XI ÷ tháng V : Mùa kiệt.
⇒2
Mùa Mùa lũ Mùa kiệt
Năm VI VII VIII IX X XI XII I II III IV V
6162 34.9 14.1 40.6 55.2 21.7 12.8 8.48 4.19 2.59 2.79 4.36 4.99
0
6263 23.1 20 22.8 20.9 9.56 3.10 1.41 0.87 1.50 1.80 1.48 10.7
0
6364 9.77 51.8 35.6 21.9 9.89 18.2 6.62 3.04 3.66 3.93 9.77 6.12
6465 19.7 32.5 25.6 49.1 40 11.4 7.36 3.11 3.25 3.44 20.2 18.1
6566 41.4 24.9 11.9 13.7 15.1 6.88 4.44 4.10 2.94 1.66 5.94 4.18
6667 37.1 23.2 23.6 12.6 22.8 6.89 3.67 1.71 4.02 4.03 8.31 9.04
6768 14.4 15 18.9 35.8 6.33 4.21 2.57 2.02 4.19 5.09 8.35 18.7
6869 19.7 15.9 83.9 26.2 27.1 10.6 3.18 3.22 2.31 4.20 9.42 13.2
6970 13.6 29.4 44 25 10.6 16 3.08 2.61 3.10 3.16 8.48 18.2
7071 30.1 23.8 26.1 21.1 12.2 4.35 2.61 2.06 2.64 3.88 3.11 29.7
7172 15.6 71.3 91.5 20.2 24 5.77 2.75 2.07 2.33 2.03 3.74 19.4
7273 9.3 5.94 82.3 35.3 18.3 9.33 4.27 3.46 3.41 3.04 12.4 9.02
7374 24 49.6 53.8 84.5 17.7 5.76 2.74 3.43 2.76 2.56 7.11 7.04
7475 23 21.5 16.3 12.8 17.5 5.28 3.06 5.97 2.74 5.26 13.9 48.2
7576 53.4 10.5 22.4 38.6 9.63 4.52 2.66 1.63 4.83 2.08 8.58 13.0
0
7677 6.24 2.96 27.2 27 20.3 13.3 2.94
0
2. ính lượng dòng chảy của từng mùa cho từng năm cho tất cả các năm đã đo đạc
T
được dòng chảy hàng tháng
QLi = (QVI + QVII + QVIII + QIX + Q X ) / 5
QKi = (QI + Q II + QIII + QIV + QV + Q XI + Q XII ) / 7
()
WLi = 5 × QLi × 86400 m 3
× 86400 ( m )
WKi = 7 × QKi 3
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
5/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
Wni = WLi + WKi
Ta có bảng sau:
Mùa lũ Mùa kiệt Cả năm
Mùa
Qi Wi x 10 Qi Wi x 10 Qi Wi x 106
6 6
6162 33.30 431.57 5.74 104.20 17.23 535.77
6263 19.27 249.77 2.98 54.07 9.77 303.83
6364 25.79 334.26 7.33 133.07 15.03 467.34
6465 33.38 432.60 9.55 173.30 19.48 605.91
6566 21.40 277.34 4.31 78.12 11.43 355.47
6667 23.86 309.23 5.38 97.64 13.08 406.87
6768 18.09 234.39 6.45 116.98 11.30 351.37
6869 34.56 447.90 6.59 119.57 18.24 567.47
6970 24.52 317.78 7.80 141.60 14.77 459.38
7071 22.66 293.67 6.91 125.32 13.47 419.00
7172 44.52 576.98 5.44 98.73 21.72 675.71
7273 30.23 391.75 6.42 116.46 16.34 508.21
7374 45.92 595.12 4.49 81.39 21.75 676.51
7475 18.22 236.13 12.06 218.79 14.63 454.92
7576 26.91 348.70 5.33 96.68 14.32 445.38
7677 16.74 216.95 0.00 0.00 0.00 0.00
3. ùng các liệt số liệu đã tính toán được ở trên để xây dựng các đường tần suất
D
tương ứng theo các bước sau đây:
lư Xây dựng đường tần suất kinh nghiệm:
•1 Sắp xếp các giá trị WLi, WKi, Wni theo thứ tự từ lớn đến bé.
•2 Tính tần suất tích luỹ kinh nghiệm Pi ứng với từng giá trị WLi, WKi, Wni theo công thức
mi
vọng số: P = ×100%
i
ni
Mùa lũ Mùa kiệt Cả năm
Số TT p%
W x 10 W x 10 Win x 106
l 6 k 6
i i
1 6.25% 595.12 218.79 676.51
2 12.50% 576.98 173.30 675.71
3 18.75% 447.90 141.60 605.91
4 25.00% 432.60 133.07 567.47
5 31.25% 431.57 125.32 535.77
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
6/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
6 37.50% 391.75 119.57 508.21
7 43.75% 348.70 116.98 467.34
8 50.00% 334.26 116.46 459.38
9 56.25% 317.78 104.20 454.92
10 62.50% 309.23 98.73 445.38
11 68.75% 293.67 97.64 419.00
12 75.00% 277.34 96.68 406.87
13 81.25% 249.77 81.39 355.47
14 87.50% 236.13 78.12 351.37
15 93.75% 234.39 54.07 303.83
Gi¸ 365.15 117.06 482.21
•3 Chấm các điểm kinh nghiệm (Xi, pi) lên giấy tần suất Hazen ta xác định được các
đường tần suất kinh nghiệm
lư Xây dựng đường tần suất lý luận:
•4 Xác định các giá trị Cv, Cs, X n từ các dãy số liệu theo các công thức sau:
1n
Xn = × ∑ Xi
n i =1
n
∑ (K − 1) 2
i
Cv = i =1
n −1
n
∑ (K − 1)3
i
Cs = i =1
( n − 3) × Cv3
Xi
(Trong đó: K i = )
Xn
Mùa lũ Mùa kiệt Cả năm
Wil x 106 ki (ki 1)2 (ki 1)3 Wik x 106 ki (ki 1)2 (ki 1)3 Winx 106 ki (ki 1)2 (ki 1)3
595.12 1.63 0.40 0.25 218.79 1.87 0.76 0.66 676.51 1.40 0.16 0.07
576.98 1.58 0.34 0.20 173.30 1.48 0.23 0.11 675.71 1.40 0.16 0.06
447.90 1.23 0.05 0.01 141.60 1.21 0.04 0.01 605.91 1.26 0.07 0.02
432.60 1.18 0.03 0.01 133.07 1.14 0.02 0.00 567.47 1.18 0.03 0.01
431.57 1.18 0.03 0.01 125.32 1.07 0.00 0.00 535.77 1.11 0.01 0.00
391.75 1.07 0.01 0.00 119.57 1.02 0.00 0.00 508.21 1.05 0.00 0.00
348.70 0.95 0.00 0.00 116.98 1.00 0.00 0.00 467.34 0.97 0.00 0.00
334.26 0.92 0.01 0.00 116.46 0.99 0.00 0.00 459.38 0.95 0.00 0.00
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
7/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
317.78 0.87 0.02 0.00 104.20 0.89 0.01 0.00 454.92 0.94 0.00 0.00
309.23 0.85 0.02 0.00 98.73 0.84 0.02 0.00 445.38 0.92 0.01 0.00
293.67 0.80 0.04 0.01 97.64 0.83 0.03 0.00 419.00 0.87 0.02 0.00
277.34 0.76 0.06 0.01 96.68 0.83 0.03 0.01 406.87 0.84 0.02 0.00
249.77 0.68 0.10 0.03 81.39 0.70 0.09 0.03 355.47 0.74 0.07 0.02
236.13 0.65 0.12 0.04 78.12 0.67 0.11 0.04 351.37 0.73 0.07 0.02
234.39 0.64 0.13 0.05 54.07 0.46 0.29 0.16 303.83 0.63 0.14 0.05
365.15 1.36 0.32 117.06 1.64 0.54 482.21 0.77 0.06
Cv = 0.311 Cs = 0.885 Cv = 0.342 Cs = 1.128 Cv = 0.234 Cs = 0.378
•5 Xác định các giá trị hàm φ ứng với giá trị Cs và các xác suất p khác nhau
•6 Tính Kp = φ × Cv + 1
•7 Tính Xp = Kp × X n
Mùa lũ Mùa kiệt Cả năm
STT
p% Kp Xp p% Kp Xp p% Kp Xp
1011.4
1 0.01 2.77 0.01 3.13 366.40 0.01 2.06 993.35
6
2 0.1 2.36 861.75 0.1 2.61 305.53 0.1 1.85 892.09
3 0.2 2.23 814.28 0.2 2.44 285.63 0.2 1.78 858.33
4 0.33 2.13 777.76 0.33 2.33 272.75 0.33 1.73 834.22
5 0.5 2.05 748.55 0.5 2.23 261.05 0.5 1.68 810.11
6 1 1.92 701.08 1 2.06 241.15 1 1.61 776.36
7 2 1.77 646.31 2 1.89 221.25 2 1.53 737.78
8 3 1.69 617.10 3 1.78 208.37 3 1.47 708.85
9 5 1.58 576.93 5 1.65 193.15 5 1.41 679.91
10 10 1.42 518.51 10 1.46 170.91 10 1.31 631.69
11 20 1.24 452.78 20 1.25 146.33 20 1.19 573.83
12 25 1.18 430.87 25 1.18 138.13 25 1.15 554.54
13 30 1.13 412.62 30 1.12 131.11 30 1.11 535.25
14 40 1.03 376.10 40 1.02 119.40 40 1.05 506.32
15 50 0.95 346.89 50 0.94 110.04 50 0.99 477.39
16 60 0.88 321.33 60 0.86 100.67 60 0.93 448.45
17 70 0.81 295.77 70 0.79 92.48 70 0.87 419.52
18 75 0.77 281.16 75 0.75 87.80 75 0.83 400.23
19 80 0.74 270.21 80 0.71 83.11 80 0.8 385.77
20 85 0.69 251.95 85 0.67 78.43 85 0.76 366.48
21 90 0.64 233.69 90 0.63 73.75 90 0.71 342.37
22 95 0.58 211.79 95 0.56 65.55 95 0.64 308.61
23 97 0.54 197.18 97 0.53 62.04 97 0.6 289.33
24 99 0.48 175.27 99 0.48 56.19 99 0.52 250.75
25 99.9 0.4 146.06 99.9 0.43 50.34 99.9 0.4 192.88
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
8/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
•8 Đánh dấu các điểm (Xp, p) lên giấy tần suất Hazen ta được đường tần suất lý luận.
Sau khi đã có các đường tần suất, ta xác định được các giá trị dòng chảy năm thiết kế dựa
vào tần suất thiết kế p =75%.
Wn 75% = 400.23 × 106 (m3)
Wk 75% = 87.80 × 106 (m3)
⇒1 WL 75% = Wn 75% Wk 75% = 400.23 × 106 87.80 × 106 = 312.43 × 106 (m3)
4. ọn năm điển hình
Ch
Dựa vào bảng số liệu đã cho và dựa vào các giá trị Wn 75%, Wk 75%, WL 75% ta chọn năm
1966 – 1967 vì nó có:
Wn đh = 406.87 × 106 (m3) ≈ Wn 75% = 400.23 × 106 (m3)
Wk đh = 97.64 × 106 (m3) ≈ Wk 75% = 87.80 × 106 (m3)
5. ính hệ số thu phóng
T
WK 75% 87.80
KK = = = 0.90
WK dh 97.64
WL 75% 312.43
KL = = = 1.01
WL dh 309.23
6. Tính phân phối thiết kế
Trong những tháng mùa lũ, lưu lượng tính bởi công thức:
QiL % = K L × Qidh
L
75
Và trong những tháng mùa kiệt, lưu lượng tính bởi công thức:
QiK % = K K × Qidh
K
75
L K
Trong đó: và Qidh là Qidh lưu lượng tháng thứ i (tính theo mùa lũ và mùa kiệt) của năm
điển hình.
L K
- và Qi 75% là Qi 75% lưu lượng tháng thứ i (tính theo mùa lũ và mùa kiệt) của
năm thiết kế với tần suất 75%.
Từ đó ta tính và vẽ được phân phối dòng chảy năm thiết kế như sau:
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
9/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
Tháng
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Năm
Năm đ.hình 1.71 4.02 4.03 8.31 9.04 37.10 23.20 23.60 12.60 22.80 6.89 3.67
Năm t.kế 1.54 3.62 3.63 7.48 8.14 37.47 23.43 23.84 12.73 23.03 6.20 3.30
3
Q (m /s)
40.00
35.00
30.00
25.00
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1.54 3.62 3.63 7.48 8.14 37.47 23.43 23.84 12.73 23.03 6.20 3.30
Q~t
t (tháng)
III. TÍNH TOÁN DÒNG CHẢY LŨ THIẾT KẾ
1. ính lưu lượng đỉnh lũ thiết kế Qmaxp
T
a. Tính Qmaxp theo công thức kinh nghiệm (Công thức triết giảm)
Qmax p = qmax p × F
A
qmax p =
Fn
Trong đó :
•1 F là diện tích lưu vực cần tính toán (F = 535 km2).
•2 A là thông số địa lý, khí hậu.
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
10/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
•3 n là số mũ của đường cong quan hệ giữa qmax và F (Hệ số triết giảm môđuyn
đỉnh lũ theo diện tích lưu vực F).
Xác định hệ số n:
Từ bản đồ phân vùng thuỷ văn hệ số triết giảm n ta xác định được n = 0.4.
Xác định hệ số A:
Từ bản đồ đẳng trị q100 ta xác định được q100 của lưu vực nghien cứu ứng với tần suất 10%:
q100 10% = 5000
A10% = q100 10% × 100n
n
100
= × q10010%
⇒1 qmax 10%
F
n
100
= q max 10% × λ p = × q10010% × λ p
⇒2 q max p
F
(λ p là hệ số chuyển tần suất)
Với tần suất lũ thiết kế là p = 1%:
0.4
× 5000 × 1.636 = 4182 .3 ( l / skm 2 )
100
=
⇒3 q max 1%
535
( )
= F × q max 1% = 535 × 4.1823 = 2237.5 m 3 / s
⇒4 Qmax 1%
b. Tính theo công thức Xôvôlốpki
α × ( H Tp − H 0 )
× f × δ × F + Qng
Qmax p = Qmax 1% = 0.278 ×
tl
Trong đó:
•1 tl =τ = τ s
Ls Ls 56
= 8.0 ( h )
τs = = =
3.6 × Vτ 3.6 × 0.7 × Vmax 3.6 × 0.7 × 2.85
tl = 8.0 (h)
⇒1
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
11/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
•1 Hệ số hình dạng lũ f được lấy theo bản đồ phân khu hệ số hình dạng lũ
(f = 0.8)
•1 Hệ số triết giảm δ được tính bởi công thức:
1
δ=
1 + c × f aoho
(Vì không có tài liệu về ao hồ, đầm lầy ⇒ chọn δ = 1)
•1 Qng = Q0 = 15.234 (m3/s)
•2 Tra bảng quan hệ mưa rào dòng chảy tới các phân khu ta thấy sông Công
thuộc phân khu VI nên α = 0.72; H0 = 24.
•3 HTp tính theo công thức HTp = ψ(T) × Hnp
Với T = tl = 8.0 (h) ⇒ ψ(T) = 0.79
⇒ HTp = 0.79× 475.1 = 375.33 (mm)
0.72 × ( 375.33 − 24)
⇒ Q max p = Q max 1% = 0.278 × × 0.8 × 1× 535 + 15.23
8
⇒1 Qmax1% = 3777.5(m3/s)
2. ính tổng lượng lũ thiết kế Wmaxp
T
Tính Wmaxp theo công thức:
Wmaxp = 103× HTp× F×α
Trong đó:
α là hệ số dòng chảy tổng lượng, có thể xác định được thông qua bảng tra hệ
•1
số dòng chảy.
(Với Hnp 475.1 > 200, F > 100 km2 ta xác định được α = 0.9).
•1 HTp = ψ(T) × Hnp = 375.33 (mm).
Wmaxp = 103 × 375.33 × 535 × 0.9 = 180721395 (m3).
⇒1
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
12/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
3.
Đường quá trình đỉnh lũ thiết kế
Do lưu vực có sẵn tài liệu về lũ nên ở đây ta xây dựng đường quá trình đỉnh lũ theo
phương pháp dựa vào quá trình lũ đại biểu.
Ở đây ta chọn quá trình lũ đại biểu là quá trình lũ thực đo trên sông Công (từ 7h ngày 23
đến 13h ngày 28/VII/1971).
3
Q (m /s)
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0 20 40 60 80 100 120 140
t (h)
Dựa vào đường quá trình lũ điển hình ở trên, ta xác định được:
Qmaxđh = 720 (m3/s)
Wmaxđh = 74838600 (m3)
Theo tính toán ở trên, ta có các giá trị lũ thiết kế:
Qmaxp = 3777.5 (m3/s)
Wmaxđp = 180721395 (m3)
⇒1 Ta xác định được các hệ số thu phóng:
Qmax p 3777.5
KQ = = = 5.24653
Qmax dh 720
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
13/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
Wmax p
180721395
KW = = = 2.41482
Wmax dh 74838600
K 2.41482
KT = W = = 0.4602692
K Q 5.24653
Từ đó ta tính được quá trình lũ thiết kế theo công thức sau:
QiTK = KQ × Qidh
TiTK = KT × Tidh
Thêi
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
®o¹n
Q 687. 1395 2775 3777 2292 1259 1075 891. 718. 577. 439.
83.9
3 .6 .4 .5 .7 .2 .5 9 8 1 7
(m3/s)
Thêi
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Ghi chó
®o¹n
∆ t =
Q 360. 308. 273. 229. 219. 199. 179. 174. 170. 174.
4 5 9 8 8 4 4 7 0 7
(m3/s) 2.8 giê
Và vẽ được quá trình lũ thiết kế:
Q (m /s)
4000
3
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0 10 20 30 40 50 60 70
t (h)
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
14/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
IV. TÍNH TOÁN CÁC THÀNH PHẦN DUNG TÍCH HỒ CHỨA
1. ính toán điều tiết năm
T
Nhiệm vụ của bài toán này thực chất là xác định dung tích hiệu dụng của hồ chứa để
đảm bảo yêu cầu cấp nước cho khu vực. Dựa vào nguyên lý cân bằng nước (so sánh quá
trình dòng chảy đến kho nước và quá trình cấp nước của kho nước) ta có thể tính toán dung
tích hiệu dụng Vh của hồ chứa theo phương pháp lập bảng.
a. Lập bảng tính Vh chưa kể đến tổn thất
∆t Q q WQ Wq V+ V Vk Vx
Tháng
(ngày) (m /s)
3
(m /s)
3
(10 m )
6 3
(10 m )
6 3
(10 m )
6 3
(10 m )
6 3
(10 m )
6 3
(106 m3)
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)
V 31 8.14 7.6 21.802 20.356 1.446 1.446
VI 30 37.47 6.6 97.122 17.107 80.015 81.461
VII 31 23.43 4.6 62.755 12.321 50.434 131.896
VIII 31 23.84 5.0 63.853 13.392 50.461 147.240 35.116
IX 30 12.73 5.7 32.996 14.774 18.222 147.240 18.222
X 31 23.03 6.5 61.684 17.410 44.274 147.240 44.274
XI 30 6.20 8.0 16.070 20.736 4.666 142.575
XII 31 3.30 12.5 8.839 33.480 24.641 117.933
I 31 1.54 18.0 4.125 48.211 44.086 73.847
II 28 3.62 20.0 8.758 48.384 39.626 34.220
III 31 3.63 13.0 9.723 34.819 25.097 9.124
IV 30 7.48 11.0 19.388 28.512 9.124 0.000
TỔNG 407.114 309.502 244.852 147.240 186.067
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
15/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
Trong đó:
•1 Cột (1) là tên tháng trong năm (Được sắp xếp theo thứ tự tháng thừa nước
trước, tháng thiếu nước sau).
•2 Cột (2) là số ngày trong tháng tương ứng.
•3 Cột (3) là lưu lượng dòng chảy đến trong tháng.
•4 Cột (4) là lưu lượng nước dùng trong tháng.
•5 Cột (5) là tổng lượng dòng chảy đến trong tháng được tính theo công thức:
WQ = Q × ∆ t = 0.0864 × ∆ t (106 m3)
•6 Cột (6) là tổng lượng nước dùng trong tháng được tính theo công thức:
Wq = q × ∆ t = 0.0864 × ∆ t (106 m3)
•7 Cột (7) là lượng nước thừa được tính theo công thức:
∆ V+ = (5) – (6) nếu (5) > (6).
•8 Cột (8) là lượng nước thiếu được tính theo công thức:
∆ V = (6) – (5) nếu (6) > (5).
•1 Cột (9) là dung tích chứa nước của hồ chứa được tính bằng cách tích luỹ cột
(7) nhưng chú ý không được vượt quá dung tích hồ.
•2 Cột (10) là dung tích xả nước (là dung tích thừa khi hồ chứa đã tích đủ nước).
Từ bảng tính ở trên ta thấy rằng trong một năm ở khu vực này chỉ có một thời kỳ thừa nước
và một thời kỳ thiếu nước nên kho nước thiết kế là kho nước điều tiết một lần
⇒1 Kết quả cho ta Vh = 147,240 × 106 (m3)
b. Lập bảng tính Vh có kể đến tổn thất do thấm và bốc hơi
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
16/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
Trước hết, dựa vào số liệu đã cho ở Bảng 5 ta vẽ được biểu đồ quan hệ F ~ V từ đó có thể
F~V
F
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0 50 100 150 200 250 300
V
xác định diện tích mặt thoáng của hồ chứa ứng với các dung tích khác nhau.
Ta lập được bảng tính như sau:
Trong đó:
•9 Cột (1) là tên tháng trong năm (Được sắp xếp theo thứ tự tháng thừa nước
trước, tháng thiếu nước sau).
Cột (2) là dung tích của kho nước ở cuối mỗi thời đoạn tính toán. Khi
•10
kho bắt đầu tích nước, trong thiết kế thường giả thiết trước đó kho đã tháo cạn
đến Hc.
Cột (3) là dung tích bình quân trong hồ chứa nước được xác định theo
•11
công thức sau: Vi = (Vi + Vi+1)/2.
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
17/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
Cột (4) là diện tích mặt thoáng tương ứng với giá trị Vi (tra từ biểu đồ
•12
quan hệ F ~ V ở trên).
Cột (5) là phân phối chênh lệch bốc hơi ∆Z theo thời đoạn tháng
•13
Cột (6) là lượng tổn thất do bốc hơi được tính theo công thức:
•14
Wbi = ∆Z i × Fhi (106 m3).
Cột (7) là lượng tổn thất do thấm được tính theo công thức:
•15
Wti = k × Vi (k là tiêu chuẩn thấm trong kho nước. Ở đây k = 1%).
Cột (8) là lượng tổn thất tổng cộng được tính theo công thức:
•16
Wtti = Wti + Wbi.
Cột (9) là tổng lượng dòng chảy đến trong tháng.
•17
Cột (10) là tổng lượng nước dùng trong tháng.
•18
Cột (11) là lượng nước thừa được tính theo công thức:
•19
∆ V+ = (9) – (10) nếu (9) > (10).
Cột (12) là lượng nước thiếu được tính theo công thức:
•20
∆ V = (10) – (9) nếu (10) > (9).
•3 Cột (13) là dung tích chứa nước của hồ chứa được tính bằng cách tích luỹ cột
(11) nhưng chú ý không được vượt quá dung tích hồ.
•4 Cột (14) là dung tích xả nước của hồ chứa (là dung tích thừa khi hồ chứa đã
tích đủ nước).
Vậy từ bảng tính, ta có thể xác định được giá trị của dung tích hiệu dụng của hồ chứa là:
(Vì đây là hồ chứa điều tiết một lần nên dung tích hiệu dụng của hồ chứa đúng bằng tổng
lượng nước thiếu trong năm).
Vh = V − = 153.38 × 10 6 (m 3 )
2. Tính toán điều tiết lũ
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
18/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
Nhiệm vụ của bài toán này thực chất là tính toán xác định dung tích phòng lũ cần thiết, tức
là tính toán dung tích siêu cao, mực nước siêu cao của hồ chứa nhằm đảm bảo nhu cầu
phòng lũ của công trình hồ chứa. Với kích thước và qui mô công trình đã xác định cơ bản
như sau:
•1 Chiều rộng của đập b = 24 (m).
•2 Cao trình của ngưỡng tràn là Ztr = 41.2 (m).
•3 Cao trình mực nước chết Hc = 34.0 (m).
•4 Quá trình lũ thiết kế đã tính toán được ở phần trước
Thêi
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
®o¹n
Q 687. 1395 2775 3777 2292 1259 1075 891. 718. 577. 439.
83.9
3 .6 .4 .5 .7 .2 .5 9 8 1 7
(m3/s)
Thêi
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Ghi chó
®o¹n
∆ t =
Q 360. 308. 273. 229. 219. 199. 179. 174. 170. 174.
4 5 9 8 8 4 4 7 0 7
(m3/s) 2.8 giê
Từ đó, ta có thể tính toán điều tiết lũ theo phương pháp thử dần như sau:
a. Xây dựng biểu đồ quan hệ Z ~ V theo số liệu đã xác định được ở bảng 5
Z~V
55
Z
50
45
40
35
30
0 50 100 150 200 250 300
V
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
19/23
Khoa C«ng Tr×nh
§å ¸n Thuû V¨n C«ng Tr×nh
PhÇn 3: TÝnh to¸n dßng ch¶y lò thiÕt kÕ
c. ây dựng biểu đồ bổ trợ
X
Để xây dựng được biểu đồ bổ trợ trước hết ta phải lập bảng tính các giá trị bổ trợ.
Z h q Vk V
f1(q) f2(q)
(m) (m) (m /s)
3
(10 m )
6 3
(106m3)
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
41.2 0.0 0.00 73.2 0.0 0.00 0.00
42.0 0.8 37.27 86.0 12.8 1251.20 1288.48
43.0 1.8 125.80 103.8 30.6 2972.82 3098.61
44.0 2.8 244.06 125.5 52.3 5066.46 5310.52
45.0 3.8 385.86 147.8 74.6 7207.86 7593.72
46.0 4.8 547.80 172.0 98.8 9527.69 10075.49
46.2 5.0 582.39 175.5 102.3 9857.62 10440.00
46.5 5.3 635.58 183.8 110.6 10654.43 11290.01
47.0 5.8 727.61 198.0 124.8 12017.15 12744.76
48.0 6.8 923.68 224.9 151.7 14587.76 15511.44
49.0 7.8 1134.75 250.5 177.3 17021.91 18156.66
50.0 8.8 1359.82 280.0 206.8 19835.96 21195.78
Trong đó:
•1 Cột (1) là giả thiết các mực nước trong hồ chứa Z (m).
•2 Cột (2) là độ chênh lệch giữa cao trình mực nước thực tế với cao trình ngưỡng
tràn h = Z – Ztr (m).
•3 Cột (3) là lưu lượng xả q (m3/s) được tính bằng công thức:
q = m × b × 2 × g × h3 / 2
•1 Cột (4) là dung tích của kho nước VK (m3) ứng với mực nước có trong kho và
được xác định trực tiếp từ biểu đồ quan hệ Z ~ V.
Sv: Hå Quang Huy Líp 42C3
20/23
Khoa C«ng Tr×nh
