Kiến trúc xây dựng - Chương 4: Tính toán dòng chảy năm thiết kế

Chương 4 Tính toán dòng chảy năm thiết kếKhái niệm về dòng chảy năm, dòng chảy chuẩn, dòng chảy năm thiết kế. Các đặc trưng biểu thịPhân phối dòng chảy năm, phân phối dòng chảy năm thiết kếXác định trị số và phân phối dòng chảy năm thiết kế trong trường hợp:Có nhiều tài liệu đo đạc thuỷ vănCó ít tài liệu đo đạc thuỷ văn Không có tài liệu đo đạc thuỷ vănI. Khái niệm chung1. Dòng chảy nămĐịnh nghĩa: “Dòng chảy năm là lượng dòng chảy sinh ra trên lưu vực và chảy qua mặt cắt cửa ra lưu vực trong khoảng thời gian là một năm cùng với sự thay đổi của nó trong khoảng thời gian đó.”Các đặc trưng biểu thị dòng chảy nămLưu lượng bình quân năm Qn (m3/s)Là trị số lưu lượng tính bình quân cho thời đoạn một năm.Qi: lưu lượng bình quân tháng thứ iQj là lưu lượng bình quân ngày thứ jTổng lượng dòng chảy năm Wn (m3): Là lượng dòng chảy qua mặt cắt cửa ra của lưu vực trong khoảng thời gian bằng một năm. Wn= Qn. 31,5.106Mô đun dòng chảy năm Mn (l/s.km2)Là môđun dòng chảy tính cho thời đoạn một năm. Mn=(Qn/F).103 Lớp dòng chảy năm Yn (mm)Là lớp dòng chảy tính cho thời đoạn một năm. Yn=(Wn/F).10-3Hệ số dòng chảy năm an: Là tỉ số giữa lớp dòng chảy năm và lượng mưa năm tương ứng.an=Yn/XnCác đặc trưng biểu thị dòng chảy năm2. Dòng chảy chuẩnDòng chảy chuẩn là trị số trung bình của đặc trưng dòng chảy năm trong thời kỳ nhiều năm đã tiến tới ổn định, với điều kiện cảnh quan địa lý và điều kiện địa chất không thay đổi. Các đặc trưng biểu thị:Lưu lượng dòng chảy chuẩn Q0 (m3/s): Trong đó Qi là lưu lượng bình quân năm thứ i; n là số năm quan trắcLượng dòng chảy chuẩn W0 (m3): W0= Q0. 31,5.106Mô đun dòng chảy chuẩn M0(l/s.km2): M0=(Q0/F).103 Lớp dòng chảy chuẩn Y0 (mm): Y0=(W0/F).10-3Hệ số dòng chảy chuẩn a0: a0 =Y0/X03. Dòng chảy năm thiết kếDòng chảy năm thiết kế là dòng chảy năm được tính ứng với một tần suất thiết kế nào đó.Trị số dòng chảy năm thiết kế là cơ sở để xác định mức độ cấp nước của con sôngTần suất thiết kế hay mức bảo đảm cấp nước P(%) phụ thuộc vào yêu cầu về cung cấp nước TTYêu cầu về cung cấp nướcMức bảo đảm P (%)12345Không cho phép gián đoạn hoặc giảm yêu cầu cấp nướcKhông cho phép gián đoạn nhưng cho phép giảm yêu cầu cấp nước Cho phép gián đoạn trong thời gian ngắn và giảm yêu cầu cấp nướcCho tưới ruộngNhà máy, nhiệt điện và thuỷ điện9590807590Các đặc trưng biểu thị dòng chảy năm thiết kếCác đặc trưng biểu thị dòng chảy năm thiết kế:Lưu lượng dòng chảy năm thiết kế Qnp (m3/s)Tổng lượng dòng chảy năm thiết kế Wnp (m3)Mô đun dòng chảy năm thiết kế Mnp (l/s.km2)Lớp dòng chảy năm thiết kế Ynp (mm)Để xác định trị số dòng chảy năm thiết kế, có thể mô tả tổng quát bằng công thức sau:Qnp = Q0. KpTrong đóKp: biến suất dòng chảy năm thiết kế được xác định bằng bảng tra trong quy phạm, phụ thuộc vào (P, Cv, Cs)Qnp: lưu lượng dòng chảy năm thiết kếQ0: lưu lượng dòng chảy chuẩn4. Phân phối dòng chảy nămTrong một năm thường có hai thời kỳ có chế độ dòng chảy khác biệt nhau: thời kỳ mùa lũ thời kỳ mùa kiệt Ở nước ta, mùa lũ chỉ kéo dài trên dưới 5 tháng nhưng lượng dòng chảy trong thời kỳ này chiếm tỉ trọng lớn so với lượng dòng chảy trong năm (60-80%)Tiêu chuẩn phân mùa dòng chảy:Mùa lũ là mùa bao gồm những tháng liên tục có lượng dòng chảy vượt 8.3% lượng dòng chảy năm với xác suất xuất hiện vượt 50%Tháng lũ: P(Qtháng i  Qnăm (tương ứng))  50%Mùa kiệt bao gồm những tháng còn lạiNăm thuỷ văn: là năm có thời gian bắt đầu là đầu mùa lũ và kết thúc vào cuối mùa kiệt.Phân phối dòng chảy nămPhân phối dòng chảy năm chính là sự mô tả thay đổi lượng dòng chảy năm theo thời gian trong một năm.Để mô tả phân phối dòng chảy năm có hai cách:Sử dụng quá trình lưu lượng (hoặc tổng lượng dòng chảy) với thời đoạn tuần, tháng hoặc mùaSử dụng đường duy trì lưu lượng bình quân ngàyĐường duy trì lưu lượngĐường duy trì lưu lượng là đường cong quan hệ giữa hai đại lượng Ti và Qi. Trong đó, Qi là lưu lượng bình quân ngày tương ứng với cấp i nào đó; Ti là thời gian duy trì một lưu lượng lớn hơn hoặc bằng giá trị Qi của cấp đó.Ti= T(QQi)Các bước thực hiện:Thống kê lưu lượng bình quân ngày và tìm các giá trị Qmin, QmaxChọn các cấp lưu lượng trong khoảng từ Qmin đến QmaxĐếm số ngày có lưu lượng lớn hơn hoặc bằng các giá trị của mỗi cấp lưu lượng (Ti)Tính tỉ lệ % của Ti so với tổng số ngày của chuỗi tài liệu thống kê Bảng tính đường duy trì lưu lượngLưu lượng Qi (m3/s)Thời gian duy trì lưu lượng TiSố ngày%