Bài giảng Thuỷ văn công trình

Chia sẻ: Nguyen Dinh Phuc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:66

1
449
lượt xem
183
download

Bài giảng Thuỷ văn công trình

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài nguyên nước là một loại vật chất phong phú nhất trên trái đất, là thành phần cấu tạo chính của mọi vật thể sống và là chủ lực làm thay đổi không ngừng hình thể bề mặt trái đất. Nước giữ vai trò then chốt trong việc điều hoà nhiệt độ trái đất bảo đảm cho sự sinh tồn của nhân loại

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thuỷ văn công trình

  1. Baìi giaíng: THUÍY VÀN CÄNG TRÇNH Giaïo viãn biãn soaûn: GVC-Th.s: NGUYÃÙN BAÍN CHÆÅNG I TÄØNG LUÁÛN 1.1.TAÌI NGUYÃN NGUÄÖN NÆÅÏC & VÁÚN ÂÃÖ SÆÍ DUÛNG TAÌI NGUYÃN NÆÅÏC. 1.1.1 Taìi nguyãn nguäön næåïc vaì caïc âàûc træng cuía noï: 1 Táöm quan troüng taìi nguyãn nguäön næåïc . Taìi nguyãn næåïc laì mäüt loaûi váût cháút phong phuï nháút trãn traïi âáút, laì thaình pháön cáúu taûo chênh cuía moüi váût thãø säúng vaì laì læûc læåüng chuí læûc laìm thay âäøi khäng ngæìng hçnh thãú bãö màût cuía traïi âáút. Næåïc giæî vai troì then chäút trong viãûc âiãöu hoìa nhiãût âäü traïi âáút baío âaím cho sæû sinh täön cuía nhán loaûi vaì cuîng laì nhán täú chuí yãúu aính hæåíng âãún sæû tiãún triãøn cuía nãön vàn minh. 2. Næåïc trãn haình tinh chuïng ta täön taûi dæåïi caïc daûng khaïc nhau. Taìi nguyãn næåïc âæåüc âaïnh giaï laì nguäön taìi nguyãn vénh cæíu. Næåïc trãn quaí âáút täön taûi trong mäüt khoaíng khäng gian goüi laì thuíy quyãøn. Khoaíng khäng gian naìy phaït triãøn âãún âäü cao 15 km trong báöu khäng khê vaì âi sáu xuäúng màût âáút khoaíng 1km trong thaûch quyãøn tæïc laì voí traïi âáút. Næåïc váûn âäüng trong thuíy quyãøn qua nhæîng con âæåìng vä cuìng phæïc taûp cáúu taûo thaình voìng tuáön hoaìn thuíy vàn (hay goüi laì chu kç thuíy vàn). Næåïc täön taûi dæåïi caïc daûng sau: - Næåïc trãn màût âáút, trong caïc ao häö, säng suäúi... coï thãø khai thaïc sæí duûng træûc tiãúp. - Næåïc trong caïc âaûi dæång vaì biãøn (næåïc màûn). - Næåïc trong loìng âáút dæåïi daûng næåïc ngáöm. - Næåïc täön taûi dæåïi daûng bàng, tuyãút åí hai cæûc vaì caïc âènh nuïi cao. - Næåïc trong khäng khê vaì caïc daûng liãn kãút khaïc ... 3. Caïc thuäüc tênh taìi nguyãn næåïc. - Màût låüi: Khäng coï næåïc thç khäng coï sæû säúng, màût khaïc næåïc laì âäüng læûc chuí yãúu chi phäúi moüi hoaût âäüng vãö dán sinh kinh tãú cuía con ngæåìi. - Màût haûi: Dán gian coï cáu:”Nháút thuíy, nhç hoía, ba âaûo tàûc...” Sæû phaï hoaûi cuía næåïc âäúi våïi sæû säúng con ngæåìi, caïc cäng trçnh xáy dæûng: thuíy låüi, cáöu âæåìng, dán duûng.v.v...âæåüc xãúp vaìo haìng säú mäüt sau âoï måïi âãún hoía hoaûn, chiãún tranh .v.v...Chênh vç váûy haìng nàm trãn thãú giåïi coï täø chæïc häüi nghë toaìn cáöu baìn vãö caïc biãûn phaïp ngàn ngæìa vaì phoìng chäúng caïc thaím hoüa cuía thiãn nhiãn, mäüt váún âãö âæåüc chuï yï nhiãöu nháút âoï laì luî luût, haûn haïn haìng nàm xaíy ra trãn thãú giåïi. 4. Taìi nguyãn næåïc âæåüc âaïnh giaï båíi caïc âàûc træng. - Læåüng, - Cháút læåüng. - Âäüng thaïi næåïc: biãøu thë sæû thay âäøi caïc âàûc træng doìng chaíy theo thåìi gian nhæ täøng læåüng, chuyãøn âäüng cuía doìng chaíy màût, doìng chaíy ngáöm, trao âäøi cháút hoìa tan, truyãön màûn .v.v...
  2. 1.1.2 Váún âãö sæí duûng taìi nguyãn næåïc. 1. Âäúi våïi âåìi säúng con ngæåìi (næåïc sinh hoaût). 2. Duìng âãø tæåïi trong näng nghiãûp, phaït âiãûn. 3. Giao thäng thuyí. 4. Duìng trong cäng nghiãûp . 5. Khai thaïc låüi duûng täøng håüp: phoìng luî, tåïi, phaït âiãûn kãút håüp nuäi träöng thuyí saín .v.v... bàòng caïc cäng trçnh thuíy låüi. Theo taìi liãûu thäúng kã 1973læåüng næåïc duìng haìng nàm trãn thãú giåïi vaìo khoaíng 3000 km3 næåïc ngoüt chiãúm 10% täøng læåüng doìng chaíy trãn traïi âáút, nàm 2000 læåüng næåïc cáön thiãút 18.7000 km3 / nàm chiãúm 14 ÷15 láön læåüng næåïc chæïa trong säng ngoìi chiãúm hån 1/2 täøng læåüng doìng chaíy nàm trãn traïi âáút. 1.2. NHIÃÛM VUÛ & NÄÜI DUNG CUÍA MÄN HOÜC THUÍY VÀN CÄNG TRÇNH 1.2.1 Nhiãûm vuû cuía män hoüc : 1. Tênh toaïn vaì âaïnh giaï taìi nguyãn nguäön næåïc. Âaïnh giaï tiãöm nàng vãö taìi nguyãn næåïc trong thiãn nhiãn âãø giaíi quyãút caïc váún âãö coï liãn quan âãún yãu cáöu duìng næåïc cho håüp lê, tæïc laì tênh toaïn caïc thaình pháön cuía phæång trçnh cán bàòng næåïc trong hãû thäúng khi cáúu truïc hãû thäúng vaì caïc yãu cáöu duìng næåïc âæåüc xaïc âënh. Nhiãûm vuû cå baín cuía män hoüc thuíy vàn cäng trçnh phaíi giaíi quyãút khi láûp så âäö hãû thäúng laì: - Tênh toaïn nguäön næåïc tæïc laì âaïnh giaï tiãöm nàng vãö taìi nguyãn næåïc riãng biãût tæìng con säng hoàûc trong hãû thäúng. - Tênh toaïn cán bàòng næåïc trong hãû thäúng khi cáúu truïc cuía hãû thäúng âaî âæåüc xaïc âënh. - Tênh toaïn sæû thay âäøi cuía doìng chaíy khi coï taïc âäüng cuía con ngæåìi vaìo hãû thäúng. Hay noïi caïch khaïc nghiãn cæïu quan hãû tæång taïc giæîa caïc biãûn phaïp cäng trçnh våïi nguäön næåïc trong hãû thäúng. 2. Nhiãûm vuû cuía män hoüc thuíy vàn cäng trçnh. Thuíy vàn cäng trçnh khäng âi sáu vaìo nghiãn cæïu nhæîng quy luáût cuía quaï trçnh doìng chaíy maì chè nghiãn cæïu caïc phæång phaïp tênh toaïn xaïc âënh caïc âàûc træng thuíy vàn æïng våïi táön suáút thiãút kãú, coï thãø noïi âáy laì chuyãn nghaình thuíy vàn æïng duûng. 1.2.2 Näüi dung cuía män hoüc thuíy vàn cäng trçnh 1. Cung cáúp nhæîng kiãún thæïc cå baín vãö sæû hçnh thaình doìng chaíy säng ngoìi, caïc phæång phaïp nghiãn cæïu, tênh toaïn caïc âàûc træng thuíy vàn cho hãû thäúng. 2. Näüi dung coï ba pháön chênh: - Pháön tênh toaïn thuíy vàn, - Pháön tênh toaïn âiãöu tiãút, - Âo âaûc chènh biãn vaì dæû baïo thuíy vàn.
  3. 1.3 ÂÀÛC ÂIÃØM CAÏC HIÃÛN TÆÅÜNG THUÍY VÀN & CAÏC PHÆÅNG PHAÏP NGHIÃN CÆÏU 1.3.1 Âàûc âiãúm caïc hiãûn tæåüng thuíy vàn 1. Hiãûn tæåüng thuíy vàn laì kãút quaí sæû taïc âäüng nhiãöu nhán täú tæû nhiãn. Vê duû: Doìng chaíy sinh ra phuû thuäüc vaìo mæa, âiãöu kiãûn âëa cháút, thaím phuí thæûc váût v.v... Âoï laì mäüt quaï trçnh tæû nhiãn våïi âáöy âuí tênh cháút váût lê cuía noï vaì biãøu hiãûn cuía phaûm truì nguyãn nhán vaì háûu quaí. 2. Caïc hiãûn tæåüng thuíy vàn: Mang tênh cháút chu kyì cuía caïc xu thãú bçnh quán theo thåìi gian nhæ chu kyì mäüt nàm, chu kyì nhiãöu nàm kãú tiãúp v.v... 3. Caïc hiãûn tæåüng thuíy vàn bë chi phäúi theo quy luáût khäng gian båíi yãúu täú khu væûc, âëa hçnh, kinh vé âäü v.v.. 4. Caïc hiãûn tæåüng thuíy vàn mang tênh ngáùu nhiãn roî rãût. 1.3.2 Caïc phæång phaïp nghiãn cæïu: Dæûa vaìo caïc cäng trçnh nghiãn cæïu thuíy vàn phán laìm hai loaûi: 1. Phæång phaïp phán têch nguyãn nhán hçnh thaình. - Phæång phaïp phán têch càn nguyãn, - Phæång phaïp täøng håüp âëa lyï, - Phæång phaïp læu væûc tæång tæû. 2. Phæång phaïp thäúng kã xaïc suáút: Pháön naìy âæåüc trçnh baìy kyî trong chæång III 1.4 VAÌI NEÏT VÃÖ LËCH SÆÍ PHAÏT TRIÃØN CUÍA MÄN THUÍY VÀN HOÜC. 1.4.1 Vaìi neït vãö lëch sæí phaït triãøn cuía män thuíy vàn hoüc thãú giåïi. Khoa hoüc thuíy vàn ra coï nguäön gäúc tæì láu âåìi khi con ngæåìi coï khaïi niãûm vãö tuáön hoaìn thuíy vàn. Vaìo khoaíng 4000 nàm vãö træåïc, nhán dán Trung Quäúc dæåïi sæû laînh âaûo cuía Âai Vu âaî âáúu tranh bãön bè våïi næåïc luî säng Hoaìng, cuîng thåìi gian âoï ngæåìi Ai cáûp âaî tiãún haình quan tràõc mæûc næåïc trãn säng Nin våïi muûc âêch phoìng chäúng luî. Tæì xa xæa, âaî coï nhiãöu ngæåìi âæa ra caïc nháûn xeït khaïc nhau vãö sæû luán chuyãøn cuía næåïc trong thiãn nhiãn nhæ thi haìo Homer (khoaíng 1000 nàm tr.CN) vaì caïc triãút gia Thales, Plato,v.v...åí Hy Laûp, Lucretius, Seneca,v.v...åí La Maî. Pháön låïn caïc nháûn xeït âoï khäng coï cå såí khoa hoüc âuïng âàõn. Tuy nhiãn caïc triãút gia Hy laûp nhæ Anaxagoras åí Clazomenae (500 - 428 tr.CN) vaì Theophrastu (372 - 287 tr.CN) âaî giaíi thich âuïng âàõn voìng tuáön hoaìn cuía næåïc trong khê quyãøn, hoüc thuyãút naìy giaíi thêch læåüng næåïc ngáöm trong âáút pháön låïn laì do næåïc mæa vaì tuyãút tháúm qua màût âáút cung cáúp. Sæû giaíi thêch naìy âæåüc coi laì sæû måí âáöìu cho caïch giaíi thêch hiãûn âaûi vãö tuáön hoaìn thuíy vàn. Viãûc sæí duûng nguäön næåïc ngaìy caìng tàng, do váûy viãûc nghiãn cæïu caïc hiãûn tæåüng thuíy vàn ngaìy caìng cáúp baïch, âoï laì nhæîng âäüng læûc thuïc âáøy ngaình thuíy vàn hoüc luän luän phaït triãøn caí vãö phæång phaïp nghiãn cæïu cuîng nhæ ké thuáût quan tràõc. Lëch sæí phaït triãøn cuía thuíy vàn thãú giåïi coï thãø chia laìm caïc giai âoaûn nhæ sau: - Giai âoaûn træåïc thãú kyí 18. Nghiãn cæïu thuíy vàn trong thåìi kç naìy âaî dáön dáön chuyãøn hæåïng vãö khoa hoüc quan saït mang tênh cháút cuûc bäü khäng coï hãû thäúng.Thåìi kç phuûc hæng Leonardo deVinci
  4. (1452-1519) láön âáöu tiãn âaî tiãún haình nghiãn cæïu sæû phán bäú læu täúc trong caïc doìng säng bàòng caïch sæí duûng mäüt chiãúc gáûy buäüc váût nàûng âæåüc giæî thàóng âæïng båíi caïi bong boïng âäüng váût thäøi càng. - Giai âoaûn tæì thãú kyí 18 âãún âáöu nàm 1930 cuía thãú kyí 20. Khoa hoüc thuíy vàn trong giai âoaûn naìy âaî coï nhæîng bæåïc tiãún quan troüng. Nhiãöu nguyãn lê thuíy læûc måïi âaî âæåüc phaït minh nhæ phæång trçnh Beïcnui, cäng thæïc Chezy...vaì âaî coï caïc duûng cuû âo âaûc täút hån nhæ maïy âo mæa kiãøu láût vaì maïy læu täúc kãú. - Giai âoaûn tæì nàm 1930 âãún nàm 1960. Khoa hoüc thuíy vàn âaî coï mäüt bæåïc phaït triãøn quan troüng laì âaî phaït triãøn thaình mäüt män hoüc âäüc láûp. Caïc cäng trçnh nghiãn cæïu thuíy vàn vãö lê thuyãút cuîng nhæ thæûc nghiãûm mang tênh hãû thäúng, caïc nhaì khoa hoüc âaî æïng duûng caïc thaình tæûu cuía toaïn hoüc vaìo lénh væûc tênh toaïn thuíy vàn. Âaïng chuï yï laì phæång phaïp thäúng kã toaïn hoüc âaî âæåüc æïng duûng trong thuíy vàn do D.L.Xokolopski âãö nghë vaì âæåüc phaït triãøn båíi N.S.Kritski vaì M.F Menken, G.A.Brocävêc, G.A.Aleïcxáyeïp v.v... Thiãút láûp caïc mä hçnh toaïn âãø tênh toaïn caïc âàûc træng thuíy vàn, dæû baïo taïc nghiãûp, âiãöu tiãút v.v...phuûc vuû låüi êch con ngæåìi. - Giai âoaûn tæì nàm 1960 âãún nay. Âáy laì giai âoaûn phaït triãøn hiãûn âaûi cuía thuíy vàn hoüc. Nhåì coï tråü giuïp cuía maïy tênh vaì phæång phaïp tênh caïc baìi toaïn thuíy vàn phæïc taûp âaî âæåüc mä hçnh hoïa giaíi quyãút mäüt caïch triãût âãø phuûc vuû saín xuáút.Theo quan âiãøm hãû thäúng, doìng chaíy säng ngoìi khäng chè laì saín pháøm cuía khê háûu maì laì sæû taïc âäüng tæång taïc giæîa âiãöu kiãûn khê háûu, màût âãûm vaì taïc âäüng cuía con ngæåìi âäúi våïi nguäön næåïc. 1.4.2 Vaìi neït vãö lëch sæí phaït triãøn cuía män thuíy vàn hoüc Viãût Nam. Træåïc thãú kyí 20, åí Viãût Nam háöu nhæ khäng coï mäüt taìi liãûu thuíy vàn naìo. Tuy nhiãn con ngæåìi Viãût Nam âaî coï nhæîng hiãøu biãút vaì ghi nháûn vãö thuíy vàn tæì ráút láu âåìi. Ba ngaìn nàm vãö træåïc, tæì âåìi Laî Voüng, vuìng duyãn haíi miãön Bàõc âaî coï baìi ca con næåïc ráút coï taïc duûng âäúi våïi saín xuáút näng nghiãûp. Tæì thãú kyí thæï 10 Ngä Quyãön âaî biãút sæí duûng quy luáût thuíy triãöu diãût quán Nam Haïn trãn säng Baûch Âàòng. Caïc kãnh âaìo nhæ säng Âuäúng, säng Luäüc, kãnh nhaì Lã v.v... âaî täön taûi bao âåìi nay âiãöu âoï noïi lãn coï sæû hiãøu biãút nháút âënh vãö doìng chaíy säng ngoìi. Tæì âáöu thãú kyí 20, khi ngæåìi Phaïp cai trë næåïc ta, maûng læåïi traûm quan tràõc khê tæåüng thuíy vàn måïi âæåüc thaình láûp. Traûm âo såïm nháút coï tæì 1902, tæì nàm 1910 âãún nàm 1954 chuí yãúu laì caïc traûm âo mæûc næåïc bäú trê åí caïc säng låïn vaì caïc traûm âo mæa åí caïc thaình phäú vaì thë xaî. Tæì nàm 1959 âãún nay, maûng læåïi traûm khê tæåüng thuíy vàn khäng ngæìng måí räüng trãn qui mä låïn, vaì viãûc täø chæïc quan tràõc âo âaûc coï hãû thäúng. Cuìng våïi sæû phaït triãøn khoa hoüc ké thuáût noïi chung vaì khoa hoüc ngaình thuíy vàn noïi riãng, âäüi nguî caïn bäü thuíy vàn hoüc Viãût Nam låïn maûnh khäng ngæìng, tiãúp cáûn vaì hoìa håüp våïi nhæîng tiãún bäü vãö khoa hoüc ké thuáût tiãn tiãún cuía thuíy vàn trãn thãú giåïi.
  5. CHÆÅNG II ÂAÛI CÆÅNG VÃÖ SÆÛ HÇNH DOÌNG CHAÍY TRONG SÄNG 2.1 HÃÛ THÄÚNG SÄNG ( HTS) 2.1.1 Âënh nghéa. HTS bao gäöm säng chênh, säng nhaïnh, häö ao âáöm láöy v.v...håüp thaình. Thæåìng ngæåìi ta láúy tãn säng chênh âãø âàût tãn cho HTS. Vê duû: Hãû thäúng säng Häöng gäöm: säng Thao, säng Lä, säng Âaì, säng Chaíy v.v... Hãû thäúng säng Mã Cäng gäöm: säng Tiãön, säng Háûu, säng Täng Lã Saïp, biãøn Häö v.v... 2.1.2. Phán loaûi säng : 1. Phán loaûi theo chãú âäü doìng chaíy : - Säng træûc tiãúp âäø vaìo häö trong näüi âëa hoàûc âäø ra biãøn goüi laì säng chênh. - Säng âäø vaìo säng chênh goüi laì säng cáúp I. - Säng âäø vaìo säng cáúp I goüi laì säng cáúp II.v.v... 2. Phán loaûi theo sæû phán bäú cuía maûng læåïi säng trãn læu væûc : - Daûng chaíy song song.(Vê duû nhæ hãû thäúng S.Häöng) - Daûng hçnh nan quaût . - Daûng hçnh caình cáy. - Daûng hçnh läng chim. S.Läì S.Chaíy S.Häöngì S.Âaì S.Maî Hçnh 2-1 Hçnh daûng maûng læåïi säng 2. 2 LÆU VÆÛC SÄNG & CAÏC ÂÀÛC TRÆNG HÇNH HOÜC CUÍA NOÏ. 2.2.1 Læu væûc säng. Læu væûc säng cuía mäüt con säng laì pháön diãûn têch màût âáút maì næåïc trãn âoï seî chaíy vaìo trong säng (bao gäöm næåïc màût & næåïc ngáöm ) noïi caïch khaïc læu væûc säng laì khu væûc táûp trung næåïc cuía säng. Âãø xaïc âënh læu væûc säng ngæåìi ta dæûa trãn baín âäö âëa hçnh1:10000, 1:2500 hoàûc1:50000 v.v...
  6. 2.2.2 Âæåìng phán næåïc cuía læu væûc. 1. Âæåìng phán næåïc màût: laì âæåìng bao näúi liãön caïc âiãøm cao nháút xung quanh læu væûc vaì ngàn caïch noï våïi caïc læu væûc khaïc, 16 khi næåïc mæa råi xuäúng hai phêa cuía âæåìng 18 20 naìy seî chaíy vãö hai säng khaïc nhau. Âãø xaïc âënh âæåìng phán næåïc màût ngæåìi ta dæûa vaìo baín âäö âëa hçnh (hçnh 2-1). 2. Âæåìng phán næåïc ngáöm: laì âæåìng näúi liãön caïc âiãøm cao nháút xung quanh læu væûc åí táöng khäng tháúm, khi læåüng næåïc màût tháúm 16 xuäúng hai phêa âæåìng naìy thç chaíy vãö hai 18 säng khaïc nhau (hçnh2-2). 20 Âäúi våïi mäüt læu væûc thç âæåìng phán 16 18 næåïc màût thæåìng khäng truìng våïi âæåìng 20 phán næåïc ngáöm do váûy trong thæûc tãú thæåìng ngæåìi ta láúy âæåìng phán næåïc màût laìm âæåìng phán næåïc cuía læu væûc. Hçnh 2-1 Âæåìng phán næåïc màût Âæåìng phán næåïc ngáöm Hçnh 2-2 Âæåìng phán næåïc cuía læu væûc 2.2.3 Caïc âàûc træng hçnh hoüc cuía læu væûc. 1. Diãûn têch læu væûc: F (Km2) Laì pháön diãûn têch khäúng chãú båíi âæåìng phán næåïc cuía læu væûc, kê hiãûu laì F vaì âån vë tênh (Km2). 2. Chiãöu daìi cuía læu væûc: L1(Km) Laì chiãöu âæåìng gáúp khuïc näúi tæì cæía ra læu væûc âi qua âiãøm giæîa caïc âoaûn thàóng càõt ngang læu væûc (åí nåi coï sæû thay âäøi chãú âäü doìng chaíy) âãún chäù xa nháút cuía læu væcû. Kê hiãûu (L1), âån vë (Km).
  7. 3. Chiãöu daìi säng chênh: L(Km) Laì chiãöu daìi doìng säng chênh tênh tæì nguäön âãún cæía ra. Kê hiãûu (L) âån vë (Km). Thæåìng trong thæûc tãú tênh toaïn ngæåìi ta láúy L= L1.. 4. Chiãöu räüng bçnh quán læu væûc B(Km). F B = (Km) (2-1) L 5. Hãû säú hçình daûng læu væûc Kd. F L.B B Kd = 2 = 2 = (2-2) L L L Kd caìng tiãún tåïi 1 khaí nàng táûp trung næåïc nhanh. Kd caìng nhoí hån 1 khaí nàng táûp trung næåïc cháûm. 6. Âäü cao bçnh quán cuía læu væûc Hbq (m) n Σ hi f i 1 Hbq = (m) (2-3) F Trong âoï: hi (m ) laì cao trçnh bçnh quán cuía hai âæåìng âäöng mæïc hi, hi+1 fi (km2) laì diãûn têch khäúng chãú giæaî 2 âæåìng âäöng mæïc kãö nhau. n säú maính diãûn têch. 7. Âäü däúc bçnh cuía læu væûc J(%0) n l +l Σ i i +1 J = ∆h 1 2 (%0) (2-4) F Trong âoï: ∆h = (hi+1 - hi ) (m) li vaì li+1 laì âäü daìi cuía âæåìng âäöng mæïc nàòm trong læu væûc (m). 8. Máût âäü læåïi säng: D (km/km2) Máût âäü læåïi säng laì tyí säú giæîa täøng chiãöu daìi caïc säng suäúi trãn bãö màût læu væûc vaì diãûn têch. n Σ Li D= 1 (km/km2) (2-5) F Trong âoï: Li laì chiãöu daìi cuía säng nhaïnh vaì säng chênh cuía hãû thäúng säng. 2.3.SÆÛ HÇNH THAÌNH DOÌNG CHAÍY SÄNG NGOÌI : 2.3.1. Khaïi niãûm vãö sæû hçnh thaình doìng chaíy säng ngoìi : 1. Sæû hçnh thaình doìng chaíy màût. - Quaï trçnh mæa: biãøu thë båíi cæåìng âäü mæa luän luän thay âäøi theo thåìi gian vaì khäng gian noï phuû thuäüc vaìo nguyãn nhán gáy ra mæa. - Quaï trçnh täøn tháút: gäöm caïc loaûi täøn tháút: âiãön truîng, tháúm, bäúc håi, bãö màût læu væûc giæî laûi v.v...phuû thuäüc âiãöu kiãûn âëa hçnh, âëa cháút, låïp phuí trãn bãö màût læu væûc. - Quaï trçnh saín sinh ra doìng chaíy màût: xaíy ra khi quaï trçnh mæa > quaï trçnh täøn tháút.
  8. 2. Sæû hçnh thaình doìng chaíy ngáöm. Læåüng mæa råi xuäúng âáút mäüt pháön ngáúm vaìo trong âáút, læåüng næåïc naìy cuîng bë täøn tháút do bäúc håi qua màût âáút, mäüt pháön do rãù cáy huït v.v... pháön coìn laûi gàûp táöng khäng tháúm taûo thaình doìng chaíy ngáöm. Næåïc ngáöm váûn chuyãøn trong âáút tuìy thuäüc vaìo tæång quan giæîa mæûc næåïc säng vaì mæûc næåïc ngáöm. Do váûy doìng ngáöm âäúi våïi khe suäúi nhoí chè täön taûi vaìi thaïng, coìn âäúi våïi säng låïn vaì sáu coï thãø keïo daìi suäút caí nàm. 2.3.2 Caïc âaûi læåüng âàûc træng biãøu thë doìng chaíy. Næåïc trãn bãö màût læu væûc táûp trung vaìo khe suäúi, vaì âäù vaìo doììng säng chênh chaíy qua màût càõt cæía ra læu væûc. Âãø xaïc âënh caïc âaûi læåüng âàûc træng doìng chaíy qua màût càõt cæía ra åí âoï ngæåìi ta âàût caïc thiãút bë quan tràõc thu tháûp phuû thuäüc yãu cáöu duìng næåïc. Sau âáy laì mäüt säú âaûi læåüng biãøu thë âaûi âàûc træng doìng chaíy. 1.Læu læåüng: Q(m3/s) Læu læåüng laì læåüng næåïc chaíy qua màût càõt ngang naìo âoï trong mäüt dån vë thåìi gian, kê hiãûu laì Q, âån vë tênh (m3/s). 2. Täøng læåüng: W(m3) Täøng læåüng laì læåüng næåïc chaíy qua màût càõt ngang naìo âoï trong thåìi gian t giáy. t Wt = ∫ Qt dt (2-6) 0 hoàûc: W = Qbq(t2 - t1) (2-7) 3.Âäü sáu doìng chaíy: Y(mm) Giaí sæí âem täøng læåüng doìng chaíy qua màût càõt cæía ra trong mäüt khoaíng thåìi gian naìo âoï traîi âãöu trãn toaìn bäü diãûn têch læu væûc, ta coï mäüt låïp næåïc coï chiãöu daìy Y(mm) 10 9 W W goüi laì âäü sáu doìng chaíy. Y= 12 = 3 (mm) (2-8) 10 F 10 F 4. Mä âun doìng chaíy: M (l/s -Km2) Laì trë säú læu læåüng trãn mäüt âån vë diãûn têch læu væûc laì 1 km2 10 3 Q M= (l/s.km2) (2-9) F M .t Quan hãû giæîa Y vaì M: Y= 6 (2-10) 10 Nãúu xeït trong mäüt nàm t = 31,5.106 giáy thç: Y= 31,5.M (2-11) 5. Hãû säú doìng chaíy α. Laì tyí säú giæîa âäü sáu doìng chaíy (hay coìn goüi laì låïp næåïc doìng chaíy) vaì læåüng mæa tæång æïng sinh ra trong thåìi gian T. Y α= (2 -12) α khäng coï thæï nguyãn 0≤ Y ≤ X ⇒ 0 ≤ α ≤ 1. X 2.3.3 Caïc màût càõt säng 1. Màût càõt doüc säng: laì màût càõt kãø tæì nguäön âi qua caïc âiãøm giæîa caïc màût càõt ngang säng taûi nhæîng nåi chãú âäü doìng chaíy thay âäøi âäüt ngäüt âãún cæía ra. Âãø âo veî màût càõt doüc säng ngæåìi ta dæûa vaìo taìi liãûu âëa hçnh vaì thæûc tãú âãø xaïc âënh.
  9. Z(m) 16 14 12 10 8 6 4 2 L(km) 0 50 100 150 200 Âiãøm âo 1 2 3 4 5 6 Cæía ra Khoaíng caïch 16 22 22 40 50 30 Cao âäü 15 13 11 9,2 7,2 6,6 6,2 Hçnh 2 - 3: Màût càõt doüc säng 2. Màût càõt ngang säng: Laì màût càõt vuäng goïc våïi hæåïng doìng chaíy, màût càõt ngang säng duìng âãø âo mæûc næåïc, læu læåüng, täøng læåüng, buìn caït v.v... Z(m) 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 B(m) 5 10 15 20 25 30 Âiãøm âo Båì traïi 1 2 3 4 5 Båì phaíi Khoaíng caïch 5 4,5 4,5 5 5 1,1 Cao âäü 17 15 8 3 6 15 15,9 Hçnh 2 - 4 Màût càõt ngang säng. 2.4 CAÏC NHÁN TÄÚ AÍNH HÆÅÍNG ÂÃÚN SÆÛ HÇNH THAÌNH DOÌNG CHAÍY TRONG SÄNG. 2.4.1 Nhán täú khê háûu :”Säng ngoìi laì saín pháøm cuía khê háûu “ 1. Nhiãût âä.ü + Nhiãût âäü cuía khê quyãøn vaì bãö màût traïi âáút noïng lãn hay laûnh âi coï quan hãû máût thiãút våïi hiãûn tæåüng bæïc xaû màût tråìi.Vai troì cuía nhiãût âäü coï aính hæåíng træûc tiãúp caïc yãúu täú khê tæåüng vaì khê háûu xaíy ra. + Nhiãût âäü cuía màût âãûm : - Nhiãût âäü cuía màût âáút. - Nhiãût âäü cuía næåïc. + Nhiãût âäü cuía khäng khê. Duûng cuû âo nhiãût âäü: nhiãût kãú, duìng maïy âo tæû ghi nhiãût âäü goüi laì nhiãût kyï.Trong mäüt ngaìy ngæåìi ta âo nhiãût âäü 4 láön vaìo caïc giåì:1 giåì, 7 giåì, 13giåì,19giåì.
  10. 2. AÏp suáút khäng khê. AÏp suáút khäng khê laì troüng læåüng cuía cäüt khäng khê åí traûng thaïi ténh (tênh âãún giåïi haûn trãn cuía khê quyãøn) taïc duûng lãn mäüt âån vë diãûn têch. Nhæ váûy låïp khê quyãøn bao quanh quaí âáút khäng âãöu nåi daìy nåi moíng nãn sinh ra aïp suáút khäng khê taûi moüi thåìi âiãøm vaì vë trê khaïc nhau. Duûng cuû âo aïp suáút khäng khê gäöm nhiãöu loaûi khê aïp kãú: khê aïp kãú thuíy ngán, khê aïp kãú kim loaûi Chán khäng v.v ... Âån vë âo aïp suáút khäng khê: miliba (mb) hoàûc K2 Pa 760mm milimeït thuíy ngán (mmHg), 1(mb) = 0,76 (mmHg). Trong âiãöu kiãûn tiãu chuáøn tæïc nhiãût âäü 0oC vaì aïp Hg suáút 1(at) chiãöu cao trung bçnh cuía cäüt thuíy ngán bàòng 760(mm), nhæng nåi coï cäüt thuíy ngán cao hån 760(mm) goüi laì khê aïp cao, nåi coï cäüt thuíy ngán Hçnh 2-5 : AÏp suáút khäng khê tháúp hån 760(mm) goüi laì khê aïïp tháúp. åí traûng thaïi trung bçnh 3. Âäü áøm khäng khê. Trong khäng khê bao giåì cuîng coï chæïa mäüt læåüng håi næåïc nháút âënh (do næåïc:biãøn, ao häö, säng ngoìi v.v...bäúc håi vaì do âäüng váût thaíi ra). Læåüng håi næåïc coï trong khäng khê taûo ra âäü áøm cuía khäng khê. a) Âäü áøm tuyãût âäúi: e (g/m3). Âäü áøm tuyãût âäúi biãøu thë bàòng säú gam håi næåïc cuû thãø chæïa trong 1(m3 ) khäng khê. b) Âäü áøm åí traûng thaïi baîo hoìa: E(g/m3). Læåüng håi næåïc chæïa trong khäng khê noï phuû thuäüc vaìo nhiãût âäü cuía khäúi khäng khê, nhiãût âäü khäúi khäng khê caìng tàng chæïa âæåüc nhiãöu læåüng håi næoïc. Tuy nhiãn sæïc chæïa âoï cuîng coï giåïi haûn. Vê duû: trong 1m3 khäng khê. - ÅÍ 00C læåüng håi næåïc täúi âa chæïa âæåüc laì 5g. - ÅÍ 200C læåüng håi næåïc täúi âa chæïa âæåüc laì 17g. - ÅÍ 300C læåüng håi næåïc täúi âa chæïa âæåüc laì 30g. Âãún giåïi haûn baío hoìa, ngæåìi ta noïi ràòng khäng khê âaî baîo hoìa håi næåïc tæïc laì noï khäng chæïa thãm dæåüc næîa, nãúu nhiãût âäü khäng tàng . c) Âäü áøm tæång âäúi: R (%) Âäü áøm tæång däúi thæåìng biãøu thë dæåïi daûng % bàòng tè säú giæîa âäü áøm tuyãût âäúi va ìâäü e áøm åí traûng thaïi baîo hoìa: R= 100% E 4. Gioï vaì baîo. Theo khaïi niãûm cuía Khê tæåüng thuíy vàn thç gioï laì chuyãøn âäüng ngang cuía khäng khê, khäng khê chuyãøn âäüng tæì nåi coï aïp suáút cao âãún nåi coï aïp suáút tháúp. Gioï âæåüc thãø hiãûn qua hai âàûc træng sau: - Hæåïng gioï: âæåüc thãø hiãûn qua hæåïng gioï thäøi theo hæåïng chè cuía con quay trãn cäüt âo gioï. Vê duû: gioï Âäng-Bàõc, gioï Táy, gioï Âäng-Nam v.v...
  11. - Cáúp gioï: âæåüc thãø hiãûn qua täúc âäü gioï thäøi V(m/s) âæåüc phán ra laìm 12 cáúp:Tæì cáúp 1 âãún cáúp 12 vaì trãn cáúp 12. Vê duû: Cáúp 1 coï V = 0,3-1,5 (m/s), Cáúp 12 coï V > 33,5 (m/s). Theo chãú âäü quan tràõc hiãûn haình: âo gioï giáût bçnh quán trong 2 giáy, âo täúc âäü gioï bçnh quán trong 2 phuït. Khi täúc âäü gioï ≥ täúc âäü gioï cáúp 8: V=17,2 - 20,7(m/s) thç goüi laì baîo. Khi gioï âaî maûnh lãn thaình baîo thç aính hæåíng træûc tiãúp hoàûc giaïn tiãúp âãún khê háûu næåïc ta: thæåìng gáy ra mæa låïn, næåïc säng dáng cao sinh luî luût aính hæåíng træûc tiãúp âãún hoaût âäüng caïc ngaình kinh tãú, laì taïc nhán giaïn tiãúp hoàûc træûc tiãúp gáy nãn báút äøn âënh caïc cäng trçnh xáy dæûng nhæ: dán duûng, cáöu âæåìng, thuíy låüi.v.v.. nhiãöu khi gáy ra phaï hoaûi hoaìn toaìn. 5. Bäúc håi Z (mm) Bäúc håi laì hiãûn tæåüng næåïc tæì thãø loíng, thãø ràõn chuyãøn sang thãø håi. Trong thæûc tãú nhæ bäúc håi màût næåïc, bäúc håi màût âáút (thay âäøi âäü áøm cuía âáút), bäúc håi qua laï cáy. Âãø xaïc âënh âo læåüng bäúc håi ngæåìi ta duìng caïc thiãút bë âo.Vê duû: âãø âo bäúc håi màût næåïc ngæåìi ta duìng duûng cuû âo äúng Piche (Zp), cháûu A (ZA ), giæîa Zp vaì ZA thæåìng coï mäüt quan hãû chàût cheî, âãí âäöng nháút cho máùu taìi liãûu tênh toaïn thæåìng ngæåìi ta quy âäøi vãö mäüt âån vë âo. ZA = k..Zp Thæåìng ZA>Zp taûi mäüt vë trê âo nãn k >1. Ngoaìi ra âaûi læåüng Z âæåüc xaïc âënh thäng qua phæång trçnh cán bàòng næåïc. 6. Mæa X(mm). Mæa laì hiãûn tæåüng håi næåïc taûo thaình caïc âaïm máy chuyãøn âäüng lå læîng trong khäng khê dæåïi mäüt taïc âäüng naìo âoï ngæng kãút taûo thaình caïc gioüt næåïc råi xuäúng màût âáút, âaûi dæång, säng häö v.v... Caïc hiãûn tæåüng thåìi tiãút thæåìng gáy ra mæa åí næåïc ta bao gäöm: + Mæa do gioï muìa, + Mæa do aïp tháúp, + Mæa âëa hçnh, + Mæa baîo. + Mæa do kãút håüp nhiãöu yãúu täú thåìi tiãút khaïc nhau. Caïc phæång phaïp tênh toaïn læåüng mæa bçnh quán cho mäüt khu væûc (læu væûc) hiãûn nay hay duìng laì: ∗2 ∗1 a) Phæång phaïp bçnh quán säú hoüc: Cå såí cuía phæång phaïp: Dæûa vaìo caïc traûm âo mæa ∗3 coï sàón trong khu væûc (læu væûc) trong thåìi gian quan ∗5 ∗4 tràõc âäöng thåìi âãø tênh toaïn. Cäng thæïc tênh toaïn : n Σ Xi Hçnh 2-6 :Så âäö tênh toaïn mæa 1 Xbq = (mm) (2 -13) theo phæång phaïp bçnh quán säú n
  12. Trong âoï: Xbq (mm) læåüng mæa bçnh quán trãn khu væûc (læu væûc). xi (mm) læåüng mæa âo âæåüc caïc traûm âo. n täøng säú traûm âo mæa. b) Phæång phaïp bçnh quán gia quyãön ( phæång phaïp âa giaïc thaïi sån). Cå såí cuía phæång phaïp: Xem læåüng mæa âo âæåüc åí caïc traûm âo chè âaûi diãûn cho mäüt vuìng diãûn têch bao quanh noï maì khäng âaûi diãûn cho mäüt vuìng khaïc. Phæång phaïp tiãún haình: + Näúi caïc traûm âo mæa trong khu væûc (læu væûc) x2 x1 taûo thaình maûng tam giaïc. + Keí caïc âæåìng trung træûc caïc caûnh tam giaïc x3 taûo thaình caïc âa giaïc . x5 Cäng thæïc tênh: n f5 Σ f i xi x4 1 Xbq = (mm) (2 -14) F Hçnh 2-7 Så âäö tênh toaïn mæa Trong âoï: xi (mm) giaï trë mæa åí tám caïc âa giaïc theo phæång phaïp âa giaïc. fi (km2) diãûn têch bäü pháûn cuía læu væûc c) Phæång phaïp âæåìng âàóng trë mæa 2680 Cå såí cuía phæång phaïp: xem læåüng mæa thay ∗1 ∗2 âäøi tæì traûm âo mæa naìy âãún traûm âo mæa khaïc xi+1 2640 thay âäøi mäüt caïch âãöu âàûn theo khoaíng caïch. fi 2600 Caïc bæåïc tiãún haình : ∗3 xi - Dæûa vaìo caïc traûm âo mæa veî caïc âæåìng ∗4 2560 âàóng trë mæa xi . ∗5 2480 - Xaïc âënh caïc pháön diãûn têch bäü pháûn fi 2520 Cäng thæïc tênh: n x +x ∑ i 2 i+1 fi Hçnh 2- 8 Så âäö tênh mæa theo Xbq = 1 (mm) ( 2 -15) phæång phaïp âæåìng âàóng trë F 2.4.2. Yãúu täú læu væûc . 1. Vë trê âëa lyï cuía læu væûc: Læu væûc âæåüc giåïi haûn båíi kinh vé âäü âëa lyï, phaín aính båíi âäü däúc hçnh daûng maûng læåïi säng... âoïng goïp vai troì trong sæû hçnh thaình doìng chaíy. 2. Âiãöu kiãn âëa hçnh, âëa cháút: phaín aính quaï trçnh táûp trung næåïc vaì quan hãû giæîa doìng chaíy màût vaì doìng chaíy ngáöm. 3. Ao häö, âáöm láöy, ræìng v.v... coï khaí nàng âiãöu tiãút laûi doìng chaíy laìm giaím læåüng doìng chaíy màût laìm tàng læåüng doìng chaíy ngáöm. 2.4.3. Hoaût âäüng kinh tãú cuía con ngæåìi. 1. Hoaût âäüng kinh tãú theo hæåïng têch cæûc. - Biãûn phaïp thuíy låüi, - Biãûn phaïp lám nghiãûp, - Biãûn phaïp näng nghiãûp.
  13. 2. Hoaût âäüng kinh tãú theo hæåïng tiãu cæûc. - Hiãûn tæåüng: phaï ræìng láúy gäø laìm næång ráøy...quy hoaûch dán cæ khäng håüp lyï. - Khai thaïc âáút âaï xáy dæûng, khoaïng saín...gáy hiãûn tæåüng xoïi låí laìm thay âäøi hæåïng doìng chaíy säng ngoìi. 2.5. PHÆÅNG TRÇNH CÁN BÀÒNG NÆÅÏC . Phæång trçnh cán bàòng næåïc laì sæû thãø hiãûn mäüt âënh luáût chung nháút cuía váût lyï “Âënh luáût baío toaìn váût cháút “. Nguyãn lyï cán bàòng næåïc âäúi våïi mäüt khu væûc (læu væûc) coï thãø phaït biãøu nhæ sau:”Hiãûu säú læåüng næåïc âãún vaì læåüng næåïc âi khoíi mäüt khu væûc ( læu væûc) bàòng sæû thay âäøi læåüng træî chæïa trong khu væûc (læu væûc ) træåïc vaì sau thåìi âoaûn tênh toaïn báút kyì “. 2.5.1. Phæång trçnh cán bàòng næåïc thäng duûng. Laì phæång trçnh cán bàòng viãút cho mäüt khu væûc (læu væûc) trong mäüt thåìi âoaûn báút kyì tuyì theo yãu cáöu tênh toaïn. Âãø viãút phæång trçnh chuïng ta tiãún haình caïc bæåïc nhæ sau: 1. Giaí thiãút: Coï mäüt màût truû tæåíng tæåüng thàóng âæïng bao quanh chu vi khu væûc ta xeït âãún táöng khäng tháúm næåïc. 2. Xeït caïc thaình pháön tham gia : + Læåüng næåïc âãún: - Læåüng mæa råi trãn bãö màût X(mm), - Læåüng doìng chaíy màût âãún y1(mm), - Læoüng doìng chaíy ngáöm âãún w1(mm), - Læåüng træî trong khu væûc (læu væûc) âáöu thåìi âoaûn tênh toaïn u1(mm). + Læåüng næåïc âi: - Læåüng næåïc bäúc håi Z (mm), - Læåüng doìng chaíy màût âi y2(mm), - Læåüng doìng chaíy ngáöm âi w2 (mm), - Læåüng træî trong khu væûc (læu væûc) cuäúi thåìi âoaûn tênh toaïn u2(mm). 3. Phæång trçnh cán bàòng : ( X + y1+ w1) - (Z +y2+ w2) = u2 - u1 ( 2-16) Hay: X - Z + (y1- y2) + (w1- w2) = ± ∆u (2-17) 2.5.2 Phæång trçnh cán bàòng næåïc cuía læu væûc kên. Theo khaïi niãûm âæåìng phán næåïc màût vaì âæåìng phán næåïc ngáöm cuía læu væûc thæåìng khäng truìng nhau, nhæng trong træåìng håüp âàûc biãût nãúu âæåìng phán næåïc màût truìng våïi âæåìng phán næåïc ngáöm ngæåìi ta goüi laì læu væûc kên. 1. Âäúi våïi læu væûc kên: y1 = w1 = 0 (2-18) 2. Phæång trçnh cán bàòng: X = Y + Z ± ∆u (2-19) Trong âoï: Y= y2 + w2
  14. 2.5.3 Phæång trçnh cán bàòng næåïc trung bçnh trong nhiãöu nàm. Thæåìng caïc âaûi læåüng âàûc træng doìng chaíy trung bçnh trong nhiãöu nàm laì mäüt âaûi læåüng tæång âäúi äøn âënh, do váûy trong tênh toaïn thuyí vàn dæûa vaìo quan hãû giæîa chuïng xáy dæûng nãn phæång trçnh cán bàòng goüi laì phæång trçnh cán bàòng næåïc trung bçnh trong nhiãöu nàm. 1. Phæång trçnh cán bàòng : X0 =Y0 + Z0 (2-20) 2. Caïc thaình pháön cuía phæång trçnh n n n Σ Xi Σ Yi Σ Zi U n − U1 X0 = 1 , Y0 = 1 , Z0 = 1 , ± ∆u = =0 (2-21) n n n n Trong âoï: Xi, Yi, Zi læåüng mæa, læåüng doìng chaíy, læåüng bäúc håi haìng nàm. Un, U1 læåüng træî cuía nàm âáöu vaì cuäúi trong liãût taìi liãûu tênh toaïn. n säú nàm quan tràõc âäöng thåìi. X Y1 W1 Z U1 U2 Y2 W2 Hçnh 2-9 Caïc thaình pháön tham gia phæång trçnh cán bàòng ï
  15. CHÆÅNG III ÆÏNG DUÛNG LYÏ THUYÃÚT THÄÚNG KÃ XAÏC SUÁÚT THÆÅÌNG DUÌNG TRONG TÊNH TOAÏN THUÍY VÀN 3.1- KHAÏI NIÃÛM CHUNG . 3.1.1 Baín cháút cuía caïc hiãûn tæåüng tæû nhiãn. 1. Caïc hiãûn tæåüng mang tênh táút nhiãn (táút âënh). Laì nhæîng hiãûn tæåüng maì trong nhæîng âiãöu kiãûn nháút âënh noï phaït sinh vaì diãùn biãún theo nhæîng qui luáût nháút âënh, khi thay âäøi tæì traûng thaïi naìy sang traûng thaïi khaïc ta coï thãø biãút træåïc quaï trçnh vaì tênh cháút cuía chuïng. Vê duû: Sæû xaíy ra cuía caïc phaín æïng hoïa hoüc, trong âiãöu kiãûn bçnh thæåìng næåïc âun 0 100 C laì säi.v.v... 2. Caïc hiãûn tæåüng mang tênh ngáùu nhiãn. Laì nhæîng hiãûn tæåüng ngæåìi ta khäng thãø khàóng âënh træåïc âæåüc sæû xuáút hiãûn cuîng nhæ quaï trçnh diãùn biãún, trong mäüt âiãöu kiãûn nháút âënh noï coï thãø xaíy ra thãú naìy, thãú khaïc vaì tháûm chê khäng xaíy ra. Khi quan saït mäüt vaìi láön thç hçnh nhæ khäng tháúy chuïng tuán theo mäüt qui luáût naìo caí, nhæng nãúu quan saït ráút nhiãöu láön ta coï thãø phaït hiãûn tháúy tênh qui luáût roî rãût vaì äøn âënh (ngæåìi ta goüi âoï laì âaïm âäng cuía hiãûn tæåüng ngáùu nhiãn). Vê duû: Khi gieo mäüt âäöng tiãön thç màût sáúp hay màût ngæía xuáút hiãûn chuïng ta khäng thãø biãút âæåüc, nhæng gieo ráút nhiãöu láön ta tháúy sæû xuáút hiãûn màût sáúp vaì màût ngæía gáön bàòng nhau. 3.1.2 Baín cháút cuía hiãûn tæåüng thuíy vàn. Baín cháút cuía hiãûn tæåüng thuíy vàn ráút phæïc taûp noï chëu aính hæåíng nhiãöu taïc âäüng qua laûi do âoï noï mang tênh ngáùu nhiãn roî rãût.Vç váûy, trong tênh toaïn caïc âàûc træng thuíy vàn thiãút kãú ngæåìi ta thæåìng duìng lyï thuyãút thäúng kã xaïc suáút. 3.2 XAÏC SUÁÚT VAÌ TÁÖN SUÁÚT. 3.2.1 Biãún cäú vaì khäng gian caïc biãún cäú. 1. Khaïi niãûm caïc biãún cäú. Âãø phán biãût caïc hiãûn tæåüng xaíy ra mäüt caïch tæû nhiãn khäng lãû thuäüc vaìo âiãöu kiãûn thæûc nghiãûm, ta goüi caïc hiãûn tæåüng coï thãø xaíy ra laì biãún cäú. Trong thæûc tãú ta thæåìng gàûp khäng gian caïc biãún cäú så cáúp (goüi laì biãún cäú cå baín) .Biãún cäú så cáúp laì biãún cäú khäng thãø phán chia nhoí hån. Khäng gian biãún cäú så cáúp âæåüc kyï hiãûu bàòng chæî E. Vê duû : Khi tung âäöng tiãön thç khäng gian biãún cäú så cáúp laì E={es , en}.Sæû kãút håüp giæîa caïc biãún cäú så cáúp (cå baín) theo mäüt täø håüp naìo âoï seî taûo thaình mäüt biãún cäú phæïc håüp. 2. Phán loaûi caïc biãún cäú.
  16. a) Biãún cäú chàõc chàõn (E) laì biãún cäú nháút âënh seî xaíy ra trong mäüt pheïp thæí (thæûc nghiãûm).Vê duû: khi tung mäüt con xuïc xàõc thç biãún cäú chàõïc chàõn laì E={e1,e2,e3,e4,e5,e6}. b) Biãún cäú khäng: laì biãún cäú khäng xaíy ra trong mäüt pheïp thæí (thæûc nghiãûm ). Vê duû: Khi tung mäüt con xuïc sàõc xuáút hiãûn màût låïn hån 6 laì biãún cäú khäng, vç con xuïc sàõc khäng coï màût {7 }. c) Biãún cäú xung khàõc: Nãúu hai biãún cäú A va ìB khäng âäöng thåìi xuáút hiãûn trong mäüt pheïp thæí (thæûc nghiãûm), thç ta goüi A vaì B laì hai biãún cäú xung khàõc. d) Biãún cäú täøng: Khi hai biãún cäú A & B trong âoï êt nháút coï mäüt biãún cäú xuáút hiãûn: A x/h (B khäng x/h), B x/h (A khäng x/h) hoàûc caí A & B âäöng thåìi xuáút hiãûn âãöu dáùn âãún sæû x/h cuía biãún cäú C. Thç C goüi laì biãún cäú täøng cuía hai biãún cäúA & B. Kê hiãûu :C = A ∪ B hoàûc C = A+ B (3-1) Vê duû : Tung mäüt con xuïc sàõc A = {e1,e2,e3}; B = {e3,e4,e5}thç C={e1,e2,e3,e4,e5}. e) Biãún cäú têch: Nãúu biãún cäú D laì do hai biãún cäú A & B âäöng thåìi xuáút hiãûn täø håüp thaình thç ngæåìi ta goüi D laì biãún cäú têch cuía A & B. Kê hiãûu :D = A ∩ B hoàûc D = A.B (3-2) Theo vê duû cuía pháön 2-d thç D = {e3} Biãún cäú A Biãún cäú B Biãún cäú C Biãún cäú D Hçnh 3-1 Minh hoüa caïc biãún cäú. 3.2.2 Xaïc suáút vaì tênh cháút cuía xaïc suáút. Trong säú hoüc âãø biãøu thë cuû thãø säú âo khaí nàng xuáút hiãûn cuía biãún cäú naìo âoï ngæåìi ta goüi laì xaïc suáút xuáút hiãûn cuía biãún cäú âoï. 1. Tênh xaïc suáút træûc tiãúp . Trong nhiãöu træåìng håüp, âiãöu kiãûn cuía pheïp thæí ( thæûc nghiãûm) coï tênh cháút âäúi xæïng ta coï thãø âi tåïi kãút luáûn: Caïc biãún cäú så cáúp coï säú âo khaí nàng xuáút hiãûn nhæ nhau ( âäöng khaí nàng) räöi tæì âoï suy ra tênh xaïc suáút cuía caïc biãún cäú phæïc taûp mäüt caïch dãù daìng. Vê du:û Khi gieo mäüt âäöng tiãön cán âäúi thç xaïc suáút xuáút hiãûn màût sáúp vaì ngæîa laì nhæ nhau vaì bàòng 1/2. Âënh nghéa 1: Giaí sæí trong mäüüt pheïp thæí (thæûc nghiãûm) coï n biãún cäú så cáúp, trong âoï coï m biãún cäú så cáúp thuáûn låüi cho biãún cäú A xuáút hiãûn, xaïc suáút xuáút hiãûn biãún cäú A laì :
  17. m p (A) = (3-3) n Khi m = n thç p (A) = 1 ⇒ A laì mäüt biãún cäú chàõc chàõn, m = 0 thç p (A) = 0 ⇒ A laì mäüt biãún cäú khäng . Tæì âoï ruït ra tênh cháút cuía xaïc suáút nhæ sau: - 0 ≤ p (A) ≤ 1 vç 0 ≤ m ≤ n (3-4) - Nãúu A & B laì hai biãún cäú xung khàõc vaì C laì biãún cäú täøng cuía chuïng ta coï: p (C) = p (A) + p (B). (3-5) 2. Tênh xaïc suáút theo táön suáút. Trong thæûc tãú ta thæåìng gàûp caïc biãún cäú så cáúp trong mäüt pheïp thæí (thæûc nghiãûm) khaí nàng xuáút hiãûn caïc biãún cäú så cáúp khäng giäúng nhau thç duìng âënh nghéa 1 âãø tênh xaïc suáút khäng âuïng næîa .Do váûy ta phaíi thæûc hiãûn pheïp thæí ( thæûc nghiãûm) nhiãöu láön âãø xaïc âënh. Sæû xuáút hiãûn cuía biãún cäú A ( Coìn goüi laì táön suáút xuáút hiãûn cuía biãún cäú A), thæåìng chuïng giao âäüng xung quanh mäüt hàòng säú cäú âënh. Âënh nghéa 2 : Xaïc suáút xuáút hiãûn biãún cäú A trong mäüt pheïp thæí ( thæûc nghiãûm) laì táön suáút xuáút hiãûn cuía biãún cäú âoï khi säú láön thæûc nghiãûm tàng lãn vä haûn. m Kê hiãûu: p (A) = ( 3-6) n ÅÍ âáy: n täøng säú pheïp thæí (thæûc nghiãûm) , m laì säú láön pheïp thæí xuáút hiãûn biãún cäú A. Trong thæûc tãú ngæåìi ta thæåìng tênh táön suáút theo tè säú pháön tràm: m p (A)= 100% (3-7) n Tæì cäng thæïc (3-5) coï daûng giäúng hoaìn toaìn cäng thæïc (3-6) do váûy táön suáút coï tênh cháút giäúng xaïc suáút. Caïch tênh xaïc suáút theo táön suáút coï æu âiãøm låïn åí chäø noï thêch nghi âæåüc våïi caí caïc âiãöu kiãûn khäng cán âäúi cuía thæûc nghiãûm, do âoï âæåüc æïng duûng räüng raîi trong nhiãöu ngaình thäúng kã. Trong tênh toaïn thuíy vàn hiãûn nay chæa coï caïch naìo âãø xaïc âënh âæåüc caïc biãún cäú så cáúp cuía caïc âàûc træng thuíy vàn nãn khäng thãø tênh xaïc suáút træûc tiãúp maì duìng säú liãûu thu tháûp âæåüc trong nhiãöu nàm âãø tênh táön suáút thiãút kãú xem âoï giaï trë gáön âuïng våïi xaïc suáút. Vê duû: Dæûa vaìo säú liãûu thu tháûp âæåüc taûi mäüt traûm thuíy vàn trong 10 nàm (âàûc træng mæûc næåïc). Haîy tênh táön suáút xuáút hiãûn säú nàm coï H ≥15 m? Theo taìi liãûu thu tháûp âæåüc trong 10 nàm åí baíng (3-1) ta tháúy coï 3 nàm 92, 94, 96 coï m giaï trë H ≥15m. Váûy theo cäng thæïc (3-6) vaì (3-7) ta coï: p (H ≥15 m) = 100%?. n 3 ⇒ p (H ≥15 m) = 100 = 30%. 10
  18. Baíng (3-1): Taìi liãûu quan tràõc mæûc næåïc låïn nháút cuía mäüt traûm thuíy vàn. Nàm 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 H(m) 14 13,4 16,5 11 18 10,5 21 13,6 14,5 13 3.2.2 Xaïc suáút coï âiãöu kiãûn vaì tênh cháút cuía noï. Khaïi niãûm xaïc suáút nãu åí pháön trãn chè liãn quan âãún âiãöu kiãûn pheïp thæí ngoaìi ra khäng phuû thuäüc mäüt yãúu täú naìo khaïc goüi laì xaïc suáút vä âiãöu kiãûn. Trong thæûc tãú nhiãöu khi cáön tênh xaïc suáút cuía biãún cäú A khi biãút chàõc chàõn mäüt biãún cäú B âaî xaíy ra laìm aính hæåíng âãún xaïc suáút cuía biãún cäú A.Ta goüi âoï laì xaïc suáút coï âiãöu kiãûn cuía biãún cäú A khi biãún cäú B âaî xaíy ra vaì kê hiãûu p (A/B). Vê duû: Láúy hai kiãûn haìng âãø kiãøm tra mäùi kiãûn haìng coï 10 saín pháøm, kiãûn haìng thæï nháút coï 2 saín pháøm xáúu vaì 8 saín pháøm täút, kiãûn haìng thæï hai coï 3 saín pháøm xáúu vaì 7 saín pháøm täút. Khi kiãøm tra láúy mäüt saín pháøm tuìy yï. Hoíi xaïc suáút láúy âuïng saín pháøm xáúu âæûng trong kiãûn haìng thæï nháút laì bao nhiãu? Roí raìng åí âáy coï 20 saín pháøm âæûng trong 2 kiãûn haìng coï khaí nàng láúy nhæ nhau, nãn säú biãún cäú så cáúp laì 20. Biãún cäú coï âiãöu kiãûn cho træåïc laì B láúy âuïng 1 saín pháøm xáúu trong 2 lä haìng laì: P (B) =5/20 =1/4 Váûy p (A/B) = 2/5 (Vç trong 5 saín pháøm xáúu thç trong kiãûn 1 coï 2 saín pháøm xáúu thuáûn låüi cho A xuáút hiãûn). p( A ∩ B) Maì p ( A ∩ B) = 2/20 = 1/10. Tæì kãút quaí trãn suy ra: p (A/B) = ( 3-8) p( B) Âënh nghéa 3: Xaïc suáút coï âiãöu kiãûn cuía biãún cäú A khi biãún cäú B âaî xáùy ra bàòng tè säú p( A ∩ B) cuía xaïc suáút p (A ∩ B) vaì p (B) Kê hiãûu: p (A/B) = (3-8’) p( B) Tæì (3-8) ⇒ p (A ∩ B) = p (A/B).p (B) (3-9) Nãúu biãún cäú A & B âäüc láûp tæïc laì sæû xuáút hiãûn cuía biãún naìy khäng aính hæåíng sæû xuáút hiãûn cuía biãún cäú kia thç p (A/B) = p (A) vaì p (B/A) = p (B). Tæì (3-9) viãút laûi: p (A ∩ B) = p (A).p(B). (3-10) Vê duû: Ta gieo âäöng thåìi 2 con xuïc sàõc.Tênh xaïc suáút âãø màût säú1 cuìng xuáút hiãûn laì bao nhiãu ? Vç 2 con xuïc sàõc xuáút hiãûn hoaìn toaìn âäüc láûp våïi nhau nãn p (A) = 1/6 , p (B) = 1/6. Váûy: p (A ∩ B) = p (A).p (B) = 1/6.1/6 =1/36. 3.3 PHÁN BÄÚ XAÏC SUÁÚT CUÍA BIÃÚN NGÁÙU NHIÃN. 3.3.1 Biãún säú ngáùu nhiãn. Mäüt biãún cäú ngáùu nhiãn coï thãø nháûn nhiãöu trë säú khaïc nhau x1, x2,...xn trong mäüt pheïp thæí (thæûc nghiãûm). Sæû xuáút hiãûn trë säú naìo âoï hoaìn toaìn ngáùu nhiãn, nhæng qua ráút
  19. nhiãöu pheïp thæí (thæûc nghiãûm ) ta coï thãø tçm âæåüc xaïc suáút (táön suáút) tæång æïng våïi moüi trë säú: p (x1), p(x2),..,p(xn), thç x âæåüc goüi laì mäüt biãún säú ngáùu nhiãn. Trong thæûc tãú ta thæåìng gàûp caïc biãún cäú ngáùu nhiãn: - Biãnú ngáùu nhiãn råìi raûc nhæ: tung âäöng tiãön, xäø säú v.v... - Biãún ngáùu nhiãn liãn tuûc nhæ: caïc âàûc træng thuíy vàn vç trong khoaíng [ x1...xn] ta coï thãø láúy báút kyì mäüt giaï trë naìo âoï. Khi xáy dæûng caïc cäng trçnh thuíy låüi, giao thäng,...Xeït caïc træåìng håüp xaíy ra âãø coï biãûn phaïp cäng trçnh thoía âaïng, cho nãn khi tênh toaïn thuíy vàn thæåìng tênh xaïc suáút cuía x råi vaìo khoaíng [x1...xmax], nhæng vç hiãûn tæåüng váùn âang coìn tiãúp diãùn, trë säú max laì bao nhiãu hiãûn nay chæa xaïc âënh âæåüc do âoï thæåìng tênh xaïc suáút âãø cho x ≥ xi naìo âoï vaì kê hiãûu: p (x ≥ xi). Våïi haìm yï laì xaïc suáút hay táön suáút âãø cho x nàòm trong khoaíng [xi...xmax]. 3.3.2 Máùu vaì täøng thãø. Trong thäúng kã säú hoüc ta goüi n trë säú riãng biãût x1,x2...xn quan tràõc âæåüc cuía mäüt biãún cäú ngáùu nhiãn naìo âoï laì máùu, säú trë säú cuía máùu goüi laì dung læåüng cuía máùu vaì goüi toaìn thãø caïc trë säú cuía biãún säú ngáùu nhiãn x laì täøng thãø. Trong thæûc tãú caïc âàûc træng thuíy vàn váùn âang coìn tiãúp diãùn do âoï khäng thãø xaïc âënh âæåüc täøng thãø. ÆÏng duûng lê thuyãút TKXS vaìo trong tênh toaïn thuíy vàn thæûc cháút laì låüi duûng taìi liãûu thu tháûp âæåüc cuía mäüt âàûc træng thuíy vàn naìo âoï laìm máùu, phán têch qui luáût cuía máùu, xeït âãún sai säú láúy máùu, nãúu sai säú nàòm trong phaûm vi cho pheïp thç coï thãø láúy qui luáût cuía máùu thay cho qui luáût cuía täøng thãø âãø xaïc âënh caïc âàûc træng thuíy vàn trong tênh toaïn thiãút kãú. 3.3.3 Khaïi niãûm vãö phán bäú xaïc suáút cuía biãún ngáùu nhiãn. Âãø hiãøu vãö phán bäú xaïc suáút cuía biãún ngáùu nhiãn theo qui luáût naìo. Haîy xeït mäüt vê duû cuû thãø vãö mäüt âàûc træng thuíy vàn nhæ sau: Vê duû: Xeït sæû phán bäú táön suáút vãö læu læåüng låïn nháút (Qmax) trong nàm taûi mäüt traûm thuíy vàn våïi máùu taìi liãûu âo âaûc âæåüc nhæ sau ( säú liãûu âo âaûc tæì 1951- 2000) trong âoï: - Âäü daìi cuía máùu (1951÷2000) laì: 50 nàm. - Trë säú låïn nháút cuía máùu laì: 2950(m3/s). - Trë säú nhoí nháút cuía máùu laì: 1160(m3/s). - Trë säú bçnh quán cuía máùu laì: 1750(m3/s). Âáy laì biãún ngáùu nhiãn liãn tuûc, âãø âån giaín trong tênh toaïn thuíy vàn ta phán cáúp âäü låïn mäùi cáúp ∆Q = 300 (m3/s) vaì sàõp xãúp máùu säú liãûu thæûc âo tæì låïn âãún nhoí ( xem baíng tênh toaïn 3-2).
  20. Baíng 3-2: Tênh táön suáút Qmax taûi mäüt traûm thuíy vàn. Sàõp xãúp cáúp læu læåüng Táön säú Táön suáút Máût âäü T/suáút T/suáút luîy têch tæì Qmax - Qmin(m3/s) f (láön) p = f/n.100% p /∆Q(%).10-1 Σp = P(%) (1) (2) (3) (4) (5) 3000 - 2700 1 2,0 0,06 2,0 2699 - 2400 2 4,0 0,12 6,0 2399 - 2100 3 6,0 0,20 12,0 2099 - 1800 11 22,0 0,75 34,0 1799 - 1500 18 36,0 1,20 70,0 1499 - 1200 12 24,0 0,80 94,0 1199 - 900 3 6,0 o,20 100,0 Σ 50 100 (%) + Láúy cäüt (4) tung âäü vaì cäüt (1) hoaình âäü ta veî âæåüc âäö thë goüi laì âæåìng phán bäú máût âäü táön suáút (xem hçnh 3-2) + Láúy cäüt (1) tung âäü vaì cäüt (5) hoaình âä üta veî âæåüc âäö thë goüi laì âæåìng phán bäú táön suáút luîy têch trong thuíy vàn goüi tàõt laì âæåìng táön suáút ( xem hçnh 3-3) P/∆Q10- 12 3000 1,0 08 2000 0,6 0,4 1000 0,2 0 0 40 60 P% 900 270 Hçnh 3-2 Âæåìng phán bäú máût âäü táön Hçnh 3-3:Âæåìng táön suáút luîy têch læu Âäúi caïc biãún ngáùu nhiãn liãn tuûc khi ta chia cáúp ∆Q caìng nhoí ( ∆Q → 0) thç trãn hçnh veî quan hãû (3-2) vaì (3-3) tråí thaình âæåìng cong liãön neït biãøu hiãûn âuïng qui luáût phán bäú cuía baín cháút hiãûn tæåüng. Âäúi daûng âæåìng táön suáút luîy têch læu læåüng cho ta biãút âæåüc quan hãû giæîa biãún ngáùu nhiãn vaì táön suáút xuáút hiãûn laûi (x ∼ p) coï nghéa nãúu ta biãút træåïc mäüt âaûi læåüng naìy thç chuïng ta xaïc âënh âæåüc âaûi læåüng kia vaì ngæåüc laûi. Trong tênh toaïn thuíy vàn ngæåìi ta goüi tàõt laì âæåìng táön suáút. 3.4 ÂÆÅÌNG TÁÖN SUÁÚT KINH NGHIÃÛM . 3.4.1 Phæång phaïp veî âæåìng táön suáút kinh nghiãûm 1. Choün máùu säú liãûu thäúng kã (theo yãu cáöu tênh toaïn). 2. Sàõp xãúp máùu säú liãûu tæì giaï trë max âãún min. 3. Tênh táön suáút theo cäng thæïc kinh nghiãûm. m − 0,5 - Cäng thæïc trung bçnh p1= 100% (3-10) n
Đồng bộ tài khoản