Bài giảng thủy văn_Chương 9

Chia sẻ: Trần Huyền My | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

258
lượt xem 89
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Để có số liệu thủy văn phục vụ cho phát triển kinh tế nói chung và xây dựng các công trình thủy lợi, cầu đường, dân dụng nói riêng, phải thành lập mạng lưới trạm thủy văn đo đạc thu thập những yếu tố thủy văn cần thiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng thủy văn_Chương 9

Træåìng ÂH Baïch Khoa - ÂN, Khoa XD - TLTÂ Baìi giaíng thuíy vàn II CHÆÅNG IX ÂO ÂAÛC THU THÁÛP SÄÚ LIÃÛU THUÍY VÀN Âãø coï säú liãûu thuíy vàn phuûc vuû cho phaït triãøn kinh tãú noïi chung vaì xáy dæûng caïc cäng trçnh thuíy låüi, cáöu âæåìng, dán duûng noïi riãng, phaíi thaình láûp maûng læåïi traûm thuíy vàn âo âaûc thu tháûp nhæîng yãúu täú thuíy vàn cáön thiãút. 9-1. MAÛNG LÆÅÏI TRAÛM THUÍY VÀN. Dæûa theo yãu cáöu âo âaûc coï thãø phán ra caïc loaûi traûm nhæ sau: 9.1.1 Phán loaûi traûm theo muûc âêch sæí duûng 1. Traûm cå baín. Traûm cå baín coï nhiãûm vuû âo thæåìng xuyãn, âo haìng ngaìy trong nhiãöu nàm liãn tuûc (êt nháút 20 nàm vaì khäng haûn chãú säú nàm hoaût âäüng nãúu âiãöu kiãûn kinh tãú cho pheïp). Nhæîng traûm naìy âæåüc âàût taûi caïc âiãøm nuït cuía hãû thäúng säng ngoìi, säú liãûu thu tháûp âæåüc coï thãø phaín aính quy luáût hçnh thaình vaì váûn âäüng cuía nguäön næåïc trãn toaìn hãû thäúng säng. 2. Traûm chuyãn duìng. Traûm thuíy vàn chuyãn duìng laìm nhiãûm vuû âo âaûc âãø âaïp æïng yãu cáöu naìo âoï nhæ dæû baïo luî âãø phuûc vuû dáùn doìng thi cäng, phuûc vuû láúy næåïc tæåïi v.v... maì säú liãuû traûm cå baín chæa thãø âaïp æïng âæåüc. Thåìi gian hoaût âäüng thæåìng dæåïi 10 nàm tuìy theo yãu cáöu muûc âêch cuû thãø sæí duûng. 3. Traûm thæûc nghiãûm. Loaûi traûm naìy xáy dæûng våïi muûc âêch thu tháûp säú liãûu giuïp cho viãûc nghiãn cæïu chuyãn sáu vãö thuíy vàn, chàóng haûn nhæ tçm quy luáût chaíy traìn trãn sæåìn däúc, sæû hçnh thaình doìng chaíy tæì mæa raìo åí nhæîng læu væûc nhoí v.v...Thåìi gian hoaût âäüng vaì vë trê âàût traûm tuìy thuäüc vaìo muûc âêch nghiãn cæïu chuyãn ngaình. Ngoaìi ra dæûa vaìo caïc nhán täú aính hæåíng doìng chaíy coï thãø chia ra 2 loaûi sau: Traûm thuíy vàn khäng aính hæåíng triãöu laì nhæîng traûm maì mæûc næåïc chè dao âäüng båíi mæa luî. Traûm thuíy vàn vuìng aính hæåíng triãöu laì nhæîng traûm maì mæûc næåïc dao âäüng âäöng thåìi båíi thuíy triãöu vaì mæa luî. 9.1.2 Phán cáúp traûm thuíy vàn. Dæûa theo caïc chè säú âo âaûc coï thãø chia ra ba cáúp traûm nhæ sau: Th.s, GVC Nguyãùn Baín Trang 53
Træåìng ÂH Baïch Khoa - ÂN, Khoa XD - TLTÂ Baìi giaíng thuíy vàn II 1. Traûm thuíy vàn cáúp I. Traûm naìy âo caïc yãúu täú nhæ: mæûc næåïc, læu læåüng, buìn caït, nhiãût âäü næåïc, âäü màûn (traûm thuíy vàn vuìng triãöu) 2. Traûm thuíy vàn cáúp II. Nhiãûm vuû chuí yãúu loaûi traûm naìy laì âo mæûc næåïc, coìn caïc yãúu täú khaïc nhæ: læu læåüng, buìn caït .v.v.. chè âo trong mäüt säú thåìi âoaûn trong nàm (coï quy âënh riãng nhæng säú láön âo êt hån traûm cáúp I) 3. Traûm thuíy vàn cáúp III. Nhiãûm vuû cuía traûm laì âo mæûc næåïc, âäü màûn, ... nhæ traûm âo mæûc næåïc Cáøm Lãû (trãn säng Cáøm Lã) 9-2 ÂO ÂAÛC THU THÁÛP TAÌI LIÃÛU THUÍY VÀN. 9.2.1 Âo mæûc næåïc. Mæûc næåïc laì cao trçnh màût næåïc so våïi màût chuáøn quy æåïc (cao trçnh 0-0), màût chuáøn naìy âæåüc quy âënh chung cho tæìng vuìng laînh thäø. ÅÍ miãön Bàõc næåïc ta láúy chuáøn laì mæûc næåïc biãøn trung bçnh nhiãöu nàm taûi Hoìn Dáúu, miãön Nam láúy chuáøn laì mæûc næåïc biãøn trung bçnh nhiãöu nàm taûi vuìng Haì Tiãn. Mæa luî vaì thuíy triãöu laì hai taïc nhán chuí yãúu gáy nãn sæû dao âäüng mæûc næåïc trong säng åí næåïc ta. Âån vë âo mæûc næåïc thæåìng duìng laì centimeït (cm) hoàûc meït (m) vaì kê hiãûu thæåìng duìng laì H. 1. Phæång phaïpû âo mæûc næåïc. Hiãûn nay coï hai caïch âo mæûc næåïc phäø biãún laì: - Âo bàòng phæång tiãûn thuí cäng (duìng hãû thäúng coüc âo, báûc xáy vaì thuíy chê). - Âo bàòng maïy tæû ghi mæûc næåïc. Mäùi caïch âo coï nhæîng æu khuyãút âiãøm riãng, tuìy theo âiãu kiãûn âëa hçnh âëa cháút vë trê traûm âo sæû dao âäüng cuía biãn âäü mæûc næåïc vaì âiãöu kiãûn kinh tãú choün caïch âo phuì håüp. Mæûc næåïc âo bàòng hãû thäúng coüc, báûc xáy, thuíy chê âæåüc tênh nhæ sau: H=∆+a (9-1) Trong âoï: H mæûc næåïc. ∆ cao trçnh âáöu coüc, báûc xáy hoàûc cao trçnh chán thuíy chê. a âäü sáu màût næåïc tåïi âáöu coüc, báûc xáy, chán thuíy chê. (xem hçnh 9-1) Th.s, GVC Nguyãùn Baín Trang 54
Træåìng ÂH Baïch Khoa - ÂN, Khoa XD - TLTÂ Baìi giaíng thuíy vàn II a Cao trçnh âáöu coüc d Cao trçnh chán thuíy khê ∇ ∇ Màût chuáøn (0 - 0) Hçnh 9-1 Trong træåìng håüp âo bàòng maïy tæû ghi thç trë säú mæûc næåïc seî âoüc trãn bàng giáúy tæû ghi theo tè lãû cuía tæìng loaûi maïy. 2. Chãú âäü âo mæûc næåïc. Theo quy phaûm thuíy vàn chãú âäü âo mæûc næåïc nhæ sau: - Âo 2 láön trong mäùi ngaìy taûi caïc thåìi âiãøm 7 giåì vaì 19 giåì. - Âo 4 láön trong mäùi ngaìy vaìo caïc giåì 1, 7, 13, 19 haìng ngaìy. - Âo 8 láön trong mäùi ngaìy vaìo caïc giåì 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22 haìng ngaìy. - Âo 12 láön vaìo caïc giåì 1, 3, 5, 7,... 19, 21, 23 haìng ngaìy. - Âo 24 láön vaìo caïc giåì trong ngaìy. Tuìy theo chãú âäü thay âäøi mæûc næåïc maì âãö ra chãú âäü âo thêch håüp, khi quan tràõc âãø xaïc âënh cho âæåüc giaï trë âènh luî coï thãø âo 15 hoàûc 30 phuït 1 láön. Nãúu âo bàòng maïy tæû ghi cho ta biãt mæûc næåïc tæïc thåìi taûi caïc thåìi âiãøm. 3. Caïc loaûi säú liãûu mæûc næåïc. + Mæûc næåïc tæïc thåìi. Laì mæûc næåïc âo âæåüc åí caïc thåìi âiãøm khaïc nhau, nhæ mæûc næåïc låïn nháút (Hmax) hoàûc mæûc næåïc nhoí nháút (Hmin). Âæåìng quaï trçnh (H∼t) biãøu thë chi tiãút thay âäøi mæûc næåïc tæïc thåìi theo thåìi gian. + Mæûc næåïc bçnh quán thåìi âoaûn. Trë säú mæûc næåïc bçnh quán bao gäöm nhiãöu mæûc næåïc tæïc thåìi trong thåìi âoaûn tênh toaïn. Trong tênh toaïn thæåìng xaïc âënh mæûc næåïc bçnh quán ngaìy, bçnh quán thaïng, bçnh quán mæìa, bçnh quán nàm .v.v... n ΣH H ngay = i =1 (9-2) n Trong âoï: H ngaìy : mæûc næåïc bçnh quán ngaìy. Hi : mæûc næåïc tæïc thåìi taûi thåìi âiãøm t trong ngaìy. n : säú láön âo mæûc næåïc trong ngaìy. Th.s, GVC Nguyãùn Baín Trang 55
Træåìng ÂH Baïch Khoa - ÂN, Khoa XD - TLTÂ Baìi giaíng thuíy vàn II Âæåìng quaï trçnh mæûc næåïc bçnh quán biãøu thë khaïi quaït xu thãú thay âäøi mæûc næåïc theo thåìi gian. H(cm) H(cm) I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII t (h) I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII t (h) Quaï trçnh mæûc næåïc tæïc thåìi Quaï trçnh mæûc næåïc bçnh quán thaïng Hçnh 9-2 + Biãn âäü mæûc næåïc. Biãn âäü mæûc næåïc laì khoaíng dao âäüng mæûc mæåïc tæì giaï trë max vaì giaï trë min trong mäüt thåìi âoaûn naìo âoï. Biãn âäü cuía mäüt tráûn luî laì tæì chán âãún âènh, biãn âäü cuía mäüt chu kç triãöu laì chãnh lãûch mæûc næåïc âènh vaì chán triãöu. 9.2.2 Âo læu læåüng. Læu læåüng næåïc laì læåüng næåïc chaíy qua màût càõt ngang trong mäüt âån vë thåìi gian. Âån vë âo phäø biãún laì m3/giáy (m3/s) hoàûc lêt/giáy (l/s). Kê hiãûu thæåìng duìng laì: Q Læu læåüng næåïc laì biãøu thë âäüng nàng cuía doìng chaíy. Âaûi âa säú caïc con säng Viãût Nam bàõt nguäön tæì nuïi cao vaì chaíy ra biãøn do váûy læu læåüng trong säng dao âäüng båíi mæa luî vaì thuíy triãöu. Phæång phaïp âo phäø biãún hiãûn nay laì phæång phaïp “diãûn têch - læu täúc”. Cåí såí cuía phæång phaïp dæûa vaìo phæång trçnh sau: Q = ∫ vdω (9-3) ω Trong âoï: Q: læu læåüng næåïc chaíy qua màût càõt æåït ω. dω: vi phán diãûn têch thuäüc ω. v: læu täúc tæïc thåìi cuía doìng næåïc taûi dω. vdω: læu læåüng næåïc chaíy qua diãûn têch dω. Cäng thæïc (9-3) âæåüc tênh gáön âuïng laì: n Q = ∑ ∆ω i .vi (9-4) i =1 Trong âoï: ∆ωi: diãûn têch bäü pháûn thæï i thuäüc ω. vi: læu täúc tæïc thåìi bçnh quán trãn diãûn têch bäü pháûn: ∆ωi Nhæ váûy muäún tênh âæåüc Q chaíy qua ω cáön xaïc âënh âæåüc ∆ωi vaì vi . Th.s, GVC Nguyãùn Baín Trang 56
Træåìng ÂH Baïch Khoa - ÂN, Khoa XD - TLTÂ Baìi giaíng thuíy vàn II 1. Âo sáu. Âo sáu theo phæång phaïp thuí cäng coï thãø duìng caïc duûng cuû nhæ: thæåïc sàõt, saìo gäù hoàûc tre, taíi troüng (caï sàõt) cuìng våïi tåìi. Caïc phæång tiãûn häü tråü gäöm coï: näi treo, cáöu treo, giáy caïp càng ngang säng, thuyãön, ca nä. + Trçnh tæû âo sáu. Càn cæï vaìo âäü räüng màût càõt ngang säng chia ra nhiãöu diãûn têch bäü pháûn giåïi haûn båíi caïc âæåìng thàóng âæïng goüi laì âæåìng thuíy træûc âo sáu. Khoaíng caïch giæîa caïc âæåìng thuíy træûc coï thãø chia âãöu hoàûc khäng âãöu tuìy thuäüc vaìo âëa hçnh âaïy säng. Säú læåüng âæåìng thuíy træûc coï thãø tham khaío theo baíng sau: Chiãöu räüng säng (m) 3(m) âo 5 âiãøm taûi caïc vë trê: màût næåïc, 0,2h, 0,6h, 0,8h vaì âaïy säng. - Âäü sáu thuíy træûc h = 2÷3(m) âo 3 âiãøm taûi caïc vë trê: 0,2h, 0,6h, 0,8h. - Âäü sáu thuíy træûc h = 1÷2(m) âo 2 âiãøm taûi caïc vë trê: 0,2h, 0,8h. - Âäü sáu thuíy træûc h
Træåìng ÂH Baïch Khoa - ÂN, Khoa XD - TLTÂ Baìi giaíng thuíy vàn II Vë trê âo tênh theo âäü sáu tæång âäúi tênh tæì màût næåïc tråí xuäúng. Riãng âäúi våïi âoaûn säng chëu aính hæåíng thuíy triãöu khi âäü sáu thuíy træûc h > 3(m) thæåìng âo 6 âiãøm taûi caïc vë trê: màût næåïc, 0,2h, 0,4h, 0,6h, 0,8h vaì âaïy säng. Våïi âäü sáu h < 3(m) coï thãø âo 2 hoàûc 3 âiãøm, khäng aïp duûng âo1 âiãøm åí âoaûn säng naìy. Læu täúc tæìng âiãøm âo trãn thuíy træûc âæåüc tênh theo cäng thæïc: V = an + b (9-5) Trong âoï: V læu täúc taûi âiãøm âo (m/s). a,b hãû säú cuía maïy, hãû säú naìy cho sàôn trong häö så cuía maïy khi xuáút xæåíng. N n säú voìng quay caïnh quaût trung bçnh trong mäüt giáy: n = t Våïi: N täøng säú voìng quay cuía caïnh quaût trong thåìi gian t. t thåìi gian âo mäùi âiãøm tênh bàòng giáy. Thäng thæåìng mäùi âiãøm âo t ≥ 120 giáy, t xaïc âënh båíi âäöng häö báúm giáy. + Læu täúc bçnh quán trãn tæìng thuíy træûc âæåüc tênh nhæ sau: 1 - Âo 5 âiãøm: Vt = (Vm + 3V0, 2 h + 3V0, 6 h + 2V0 '8 h + Vâ ) (9-6) 10 1 - Âo 3 âiãøm: Vt = (V0, 2 h + 2V0,6 h + V0,8 h ) (9-7) 4 1 - Âo 2 âiãøm: Vt = (V0, 2 h + V0,8 h ) (9-8) 2 - Âo 1 âiãøm: Vt = V0,6 h (9-9) - Âo 6 âiãøm âäúi våïi vuìng säng chëu aính hæåíng triãöu: 1 Vt = (Vm + 2V0, 2 h + 2V0, 4 h + 2V0, 6 h + 2V0,8 h + Vâ ) (9-10) 10 Trong âoï: Vt : læu täúc bçnh quán cuía thuíy træûc. Vm, V0,2h, V0,4h, V0,6h, V0,8h, Vâ laì læu täúc taûi caïc âiãøm âo trãn thuíy træûc. Theo quy luáût chung læu täúc bçnh quán cuía thuíy træûc giaím dáön tæì giæîa doìng vaìo hai båì. + Tênh læu täúc bçnh quán bäü pháûn: Nhæîng diãûn têch bäü pháûn keûp giæîa hai âæåìng thuíy træûc thç læu täúc bçnh quán bäü pháûn âæåüc tênh bàòng trung bçnh cäüng læu täúc bçnh quán cuía hai thuíy træûc âoï. Âäúi våïi læu täúc bçnh quán cuía hai bäü pháûn ven båì seî bàòng læu täúc bçnh quán cuía thuíy træûc ven båì nhán våïi hãû Kb. Hãû säú Kb = 0,7 ÷ 0,8 tuìy theo âëa hçnh ven båì. Th.s, GVC Nguyãùn Baín Trang 58
Træåìng ÂH Baïch Khoa - ÂN, Khoa XD - TLTÂ Baìi giaíng thuíy vàn II V t1 V t2 b1 b2 b3 h1 h1 Hçnh 9-3: Âo, veî màût càõt ngang säng + Tênh læu læåüng. Læu læåüng næåïc thæûc âo chaíy qua màût càõt ngang bàòng täøng læu læåüng næåïc chaíy qua caïc pháön diãûn têch bäü pháûn trãn toaìn màût càõt. Theo säú liãûu trãn hçnh 9-3 læu læåüng næåïc âæåüc tênh nhæ sau: h1 h + h2 V t1 + V t 2 h Q = (b1 ).K b V t1 + (b2 1 ) + (b3 2 ).K b V t 2 (9-11) 2 2 2 2 Trong âoï: Q læu læåüng næåïc toaìn màût càõt. b1, b2, b3 khoaíng caïch giæîa caïc thuíy træûc. h1, h2 âäü sáu cuía caïc thuíy træûc. Kb hãû säú biãøu thë aính hæåíng cuía båì säng våïi læu täúc. Trë säú læu læåüng Q tênh qua mäùi láön âo âæåüc coi laì læu læåüng tæïc thåìi æïng våïi thåìi âiãøm giæîa cuía tæìng láön âo. Mæûc næåïc tæång æïng våïi læu læåüng tæìng láön âo laì mæûc næåïc bçnh quán luïc bàõt âáöu vaì kãút thuïc mäùi láön âo. b) Âo V bàòng phao. Khäng phaíi luïc naìo cuîng âo v bàòng læu täúc kãú, coï træåìng håüp nhæ maïy âo bë hoíng hoïc, luî vãö trãn säng coï nhiãöu cáy cäúi träi hoàûc muäún xaïc âënh hæåïng cuía læu täúc doìng chaíy màût cuía mäüt âoaûn säng cáön nghiãn cæïu.v.v...thç coï thãø duìng phao âãø tênh læu täúc doìng chaíy. + Cäng taïc chuáøn bë. Choün chiãöu daìi âoaûn säng âo phao mäüt khoaíng 3÷5 chiãöu räüng màût càõt ngang säng muäún âo Q vãö phêa thæång vaì haû læu. Ngoaìi ra chuáøn bë phao (coï loaûi phao chuyãn duìng âæåüc sæí duûng nhiãöu láön, phao taûm thåìi nhæ: gäù, cáy chuäúi, váût näøi.v.v...), âäöng häö báúm giáy, säø ghi.v.v... + Âo V chaíy qua màût càõt ngang säng. Th.s, GVC Nguyãùn Baín Trang 59
Træåìng ÂH Baïch Khoa - ÂN, Khoa XD - TLTÂ Baìi giaíng thuíy vàn II - Tênh täúc âäü cho tæìng phao träi theo cäng thæïc: Ltl + Lhl V pi = (9-12) t tli + t hli Trong âoï: Vpi täúc âäü phao träi thæï i tênh bàòng (m/s). Ltl, Lhl âäü daìi âoaûn säng vãö phêa thæåüng vaì haû læu (so màût càõt âo læu læåüng), âån vë âo (m). ttli, thli thåìi gian phao träi trãn âoaûn säng Ltl vaì Lhl, âån vë tênh (s). - Tênh V bçnh quán phao cho toaìn màût càõt ngang. n ∑V pi Vp = i =1 (9-13) n ÅÍ âáy: V p täúc âäü bçnh quán phao träi qua màût càõt ngang säng, tênh (m/s). n täøng säú phao. + Tênh læu læåüng chaíy qua màût càõt ngang khi âo V bàòng phao. Q = Vmcω (9-14) Trong âoï: Q læu læåüng chaíy qua màût càõt ngang, tênh (m/s) Vmc læu täúc bçnh quán cuía màût càõt, tênh theo cäng thæïc: Vmc = (0,8 ÷ 0,9)V p (9-15) ω diãûn têch màût càõt ngang säng, tênh bàòng (m2). c) Âo V bàòng âäü däúc âæåìng màût næåïc. Ngoaìi hai træåìng håüp âaî nãu åí trãn, trong thæûc tãú ngæåìi ta coìn âo V bàòng âäü däúc âæåìng màût næåïc theo cäng thæïc Sãdi. + Cäng thæïc Sãdi: V = C. R.i (9-16) Trong âoï: V læu täúc doìng chaíy qua màût càõt ngang, tênh (m/s). R baïn kênh thuíy læûc âæåüc xaïc âënh theo cäng thæïc: ω R= (9-17) χ ÅÍ âáy: ω diãûn têch màût càõt ngang æïng våïi mæûc næåïc tæïc thåìi taûi thåìç âiãøm âo (diãûn têch æåït). χ chiãöu daìi âæåìng giåïi haûn giæîa næåïc vaì båì loìng säng (chu vi æåït). C laì hãû säú Sãdi, tênh vaì tra baíng dæûa vaìo caïc yãúu täú thuíy læûc cuía âoaûn säng. i laì âäü âæåìng màût næåïc, tinh 0/00 . + Tênh læu læåüng chaíy qua màût càõt theo cäng thæïc: Qmc= V. ω (9-18) Trong âoï: V tênh theo cäng thæïc (9-16). Th.s, GVC Nguyãùn Baín Trang 60
Træåìng ÂH Baïch Khoa - ÂN, Khoa XD - TLTÂ Baìi giaíng thuíy vàn II 9.2.3 Âo vaì tênh læu læåüng buìn caït. Buìn caït chuyãøn âäüng trong doìng chaíy säng ngoìi âæåüc chia laìm hai loaûi: buìn caït lå læíng vaì buìn caït di âaïy. Buìn caït lå læíng bao gäöm caïc haût buìn caït träi lå læíng theo doìng næåïc, buìn caït di âaïy laì nhæîng haût buìn caït chuyãøn âäüng theo doìng næåïc våïi hçnh thæïc nhaíy hoàûc làn theo âaïy säng. Læåüng buìn caït lå læíng, di âaïy tuìy thuäüc vaìo âiãöu kiãûn âëa hçnh, âëa cháút vaì læu täúc doìng chaíy. 1. Âo vaì tênh buìn caït lå læíng. Viãûc âo buìn caït âæåüc tiãún haình cuìng mäüt luïc våïi âo sáu vaì âo læu täúc. Duûng cuû âo buìn caït gäöm coï:duûng cuû láúy máùu næåïc, duûng cuû loüc buìn caït, sáúy khä vaì cán chênh xaïc. Hiãûn nay âo buìn caït lå læíng coï hai phæång phaïp: âo têch âiãøm hoàûc têch phán. a) Âo buìn caït theo phæång phaïp têch âiãøm. Trãn mäùi thuíy træûc khi âo læu täúc taûi âiãøm naìo thç cuîng láúy máùu næåïc âo buìn caït taûi âiãøm âoï, dung têch láúy máùu næåïc thäng duûng laì 1dm3. Âäü âuûc taûi taûi âiãøm âo ρâ tênh nhæ sau: P P 3 ρâ = .10 6 ( g / m 3 ) hay ρâ = 10 (kg / m 3 ) (9-19) D D ÅÍ âáy: P troüng læåüng máùu buìn caït âaî sáúy khä, tênh: gam. D dung têch láúy máùu næåïc, tênh : cm3. ρâ âäü âuûc chè troüng læåüng buìn caït khä chæïa trong mäüt âån vë thãø têch næåïc. Âäü âuûc bçnh quán trãn mäüt thuíy træûc âæåüc tênh nhæ sau: ρ .V + 3ρ 0, 2 .V0, 2 + 3 ρ 0,6 .V0,6 + 2 ρ 0,8 .V0,8 + ρ âVâ - Âo 5 âiãøm: ρ i = m m (9-20) 10V i ρ 0, 2V0, 2 + 2 ρ 0,6V0,6 + ρ 0,8V0,8 - Âo 3 âiãøm: ρ i = (9-21) 4V i ρ 0, 2V0, 2 + ρ 0,8V0,8 - Âo 2 âiãøm: ρ i = (9-22) 2V i - Âo 1 âiãøm: ρ i = Kρ 0,6 ( 9-23) Trong âoï: ρm, ρ0,2, ρ0,6, ρ0,8, ρâ laì âäü âuûc æïng caïc âiãøm âo V tæì trãn màût xuäúng âaïy. Vm, V0,2, V0,6, V0,8, Vâ læu täúc tæång æïng caïc âiãøm âo trãn thuíy træûc. K laì hãû säú xaïc âënh bàòng thæûc nghiãûm, nãúu khäng coï thæûc nghiãûm coï thãø láúy K=1. Noïi chung âäü âuûc trãn mäüt thuíy træûc tàng dáön tæì màût næåïc âãún âaïy säng, coìn âäü âuûc bçnh quán giaím dáön giæîa doìng ra phêa hai båì. Càn cæï vaìo quy luáût âoï så bäü kiãøm tra kãút quaí âo vaì tênh toaïn. Th.s, GVC Nguyãùn Baín Trang 61
Træåìng ÂH Baïch Khoa - ÂN, Khoa XD - TLTÂ Baìi giaíng thuíy vàn II b) Âo buìn caït theo phæång phaïp têch phán. Phæång phaïp têch phán khäng láúy máùu næåïc taûi tæìng âiãøm âo trãn thuíy træûc chè láúy mäüt máùu næåïc häùn håüp gäöm thaình pháön næåïc taûi moüi âäü sáu tæì màût âãún âaïy säng. Âäü âuûc bçnh quán thuíy træûc ρ i bàòng: Ph P ρi = 10 6 ( g / m 3 ) hay: ρ i = h 10 3 (kg / m 3 ) (9-24) Dh . Dh Trong âoï: Dh dung têch máùu næåïc häøn håüp (cm3). Ph troüng læåüng buìn caït sáúy khä cuía máùu næåïc häøn håüp (gam). Phæång phaïp têch phán âån giaín hån phæång phaïp têch âiãøm nhæng noï khäng cho biãút quy luáût phán bäú buìn caït theo chiãöu sáu, quy luáût naìy ráút cáön thiãút cho viãûc nghiãn cæïu vãö bäöi làõng trong säng vaì häö chæïa.v.v... c) Tênh læu læåüng buìn caït thæûc âo. Læu læåüng buìn caït laì troüng læåüng buìn caït chuyãøn qua màût càõt trong mäüt âån vë thåìi gian. Âån vë thæåìng duìng laì: gam/giáy (g/s) hoàûc (kg/s). Læåüng buìn caït chuyãøn qua màût càõt bàòng täøng læu læåüng buìn caït cuía caïc diãûn têch bäü pháûn. + Tênh âäü âuûc bçnh quán bäü pháûn. Âäúi våïi diãûn têch bäü pháûn giåïi haûn båíi hai âæåìng thuíy træûc thç âäü âuûc bçnh quán bäü pháûn bàòng trung bçnh cäüng cuía âäü âuûc hai thuíy træûc âoï. Riãng bäü pháûn saït båì bàòng âäü âuûc bçnh quán cuía thuíy træûc saït båì. + Tênh læu læåüng buìn caït lå læíng chuyãøn qua màût càõt. ρ1 ρ2 q1 q2 q3 Hçnh: 9-4 Dæûa kãút quaí âo trãn hçnh 9-4 ta coï: ρ + ρ2 Rll = ρ 1 .q1 + 1 q 2 + ρ 2 .q3 (9-25) 2 Trong âoï: Rll læu læåüng buìn caït lå læíng chuyãøn qua màût càõt, tênh bàòng (g/s) hoàûc (kg/s). q1, q2, q3 Læu læåüng næåïc bäü pháûn, tênh bàòng (m3/s). Th.s, GVC Nguyãùn Baín Trang 62
Træåìng ÂH Baïch Khoa - ÂN, Khoa XD - TLTÂ Baìi giaíng thuíy vàn II Tênh âäü âuûc bçnh quán màût càõt: R ll ρ mc = (9-26) Q ÅÍ âáy: ρ mc âäü âuûc bçnh quán màût càõt, tênh (g/m3) hay (kg/m3). Q læu læåüng næåïc chaíy qua màût càõt ngang, tênh (m3/s). 2. Âo vaì tênh buìn caït di âaïy. Hiãûn nay coï nhiãöu loaûi duûng cuû âo buìn caït di âaïy nhæng qua thæûc nghiãûm chæa coï duûng cuû naìo âaût mæïc âäü chênh xaïc cáön thiãút, do váûy trong thæûc tãú ngæåìi ta thæåìng xaïc âënh læåüng buìn caït di âaïy theo pháön tràm cuía buìn caït lå læíng. Mæïc âäü pháön tràm phuû thuäüc vaìo âiãöu kiãûn âëa cháút, âëa hçnh, cáúp læu læåüng.v.v... 3. Tênh læu læåüng buìn caït chuyãøn qua màût càõt ngang. Læu læåüng buìn caït chuyãøn qua bàòng täøng læåüng buìn caït lå læíng vaì buìn caït di âaïy trong mäùi láön âo. Rmc = Rll + Râ (9-27) Trong âoï: Râ læu læåüng buìn caït di âaïy, tênh (g/m3) hoàûc (kg/m3). Rmc Læu læåüng buìn caït chuyãøn qua màût càõt ngang, tênh (g/m3) hoàûc (kg/m3). 9.2.4 Âo vaì tênh âäü màûn vuìng säng chëu aính hæåíng thuíy triãöu. Âäü màûn laì täøng säú gam muäúi (NaCl) chæïa trong 1000 gam næåïc. Kê hiãûu âäü màûn thæåìng duìng la S, tênh bàòng pháön nghçn 0/00. Âo âäü màûn trãn màût càõt ngang tiãún haình âo tæìng âiãøm trãn tæìng thuíy træûc thæåìng thæûc hiãûn âäöng bäü våïi âo læu täú. Viãûc âo âäü màûn thæåìng tiãún haình vaìo muìa kiãût trong nàm khi maì læu læåüng thæåüng nguäön vãö nhoí næåïc biãøn xám nháûp sáu, âãø coï biãûn phaïp khai thaïc næåïc håüp lyï cho caïc ngaình duìng næåïc.v.v... 1. Tênh âäü màûn tæìng âiãøm. + Duìng hoïa cháút âãø phán têch âäü màûn. Âäü màûn taûi mäüt âiãøm âo tênh theo cäng thæïc: WxNx58,45 S0/00 = 1000 (9-28) V Trong âoï: W læåüng dung dëch baûc nitrat (AgNO3) âaî duìng phán têch âäü màûn (ml). N näöng âäü âæång læåüng cuía dung dëch (AgNO3). V dung têch máùu næåïc cáön phán têch màûn (ml). 58,45 âæång læåüng cuía NaCl. 1000 hãû säú tênh âäøi. Âáy laì mäüt phæång phaïp tênh cho kãút quaí khaï chênh xaïc nhæng täún keïm vãö hoïa cháút vaì thåìi gian tênh toaïn daìi, thæåìng duìng trong phoìng hoïa nghiãûm. Th.s, GVC Nguyãùn Baín Trang 63
Træåìng ÂH Baïch Khoa - ÂN, Khoa XD - TLTÂ Baìi giaíng thuíy vàn II + Âo âäü màûn bàòng thiãút bë âo âäü dáùn âiãûn cuía næåïc. Theo caïch naìy ngæåìi ta âo âäü dáùn âiãûn cuía máùu næåïc vaì suy ra âäü màûn tæång æïng âoüc trãn thiãút bë: S = f (âäü dáùn âiãûn cuía næåïc). Âáy laì mäüt phæång phaïp âo keïm chênh xaïc nhæng sæí duûng ráút tiãûn låüi cho kãút quía ngay taûi thæûc âëa. 2. Tênh âäü màûn bçnh quán thuíy træûc. 1 - Âo 6 âiãøm: S t = ( S m + S 0, 2 + S 0, 4 + S 0, 6 + S 0,8 + S â ) (9-29) 6 1 - Âo 3 âiãøm: S t = ( S m + S 0,5 + S â ) (9-30) 3 Trong âoï: Sm, S0,2,...,Sâ laì âäü màûn âo tæì trãn màût xuäúng âaïy, tæång æïng caïc âäü sáu tæång âäúi: màût, 0,2h, 0,4h,..., âaïy. 3. Tênh âäü màûn bçnh quán màût càõt. Âäü màûn bçnh quán toaìn màût càõt bàòng trung bçnh cäüng âäü màûn cuía caïc thuíy træûc. Nãúu âo âäü màûn tiãún haình cuìng mäüt luïc våïi âo læu læåüng thç âäü màûn bçnh quán tênh theo cäng thæïc: S t1 + S t 2 S n −1 + S n S t1 q1 + q 2 + ... + q n + S n q n +1 S mc = 2 2 (9-31) Q Trong âoï: S t1 , S t 2, ..., S n âäü màûn trung bçnh thuíy træûc thæï: 1, 2,...,n. q1, q2,...,qn læu læåüng næåïc bäü pháûn 1, 2,...,n. Q læu læåüng næåïc chaíy qua màût càõt. Nhiãöu kãút quaí nghiãn cæïu cho tháúy âäü màûn næåïc biãøn dao âäüng khoaíng (32÷35)0/00. Do âoï âäü màûn næåïc säng bë aính hæåíng triãöu khäng bao giåì væåüt quaï 350/00. 9-3 CHÈNH BIÃN TAÌI LIÃÛU THUÍY VÀN. 9.3.1 Chènh biãn vaì keïo daìi taìi liãûu theo quan hãû læu læåüng- mæûc næåïc: Q = f(H). Vç âiãöu kiãûn kinh tãú vaì kyî thuáût, trong mäüt nàm taìi liãûu âo læu læåüng nhiãöu nháút khoaíng 50÷60 láön nhæ váûy khäng khaïi quaït âæåüc quaï trçnh thay âäøi læu læåüng næåïc trong säng theo thåìi gian (theo tæìng giåì, tæìng ngaìy .v.v...). Do âoï ngæåìi ta phaíi nhåì âãún quan hãû læu læåüng - mæûc næåïc âãø keïo daìi taìi liãûu læu læåüng. Quan hãû læu læåüng - mæûc næåïc taûi mäüt màût càõt ngang säng laì mäüt quan hãû âæåìng cong khaï chàût cheî, quan hãû naìy trong mäüt nàm ngæåìi ta xáy dæûng mäüt láön vaì chè sæí duûng tênh toaïn riãng cho nàm âoï. Th.s, GVC Nguyãùn Baín Trang 64
Træåìng ÂH Baïch Khoa - ÂN, Khoa XD - TLTÂ Baìi giaíng thuíy vàn II 1. Keïo daìi quan hãû Q = f(H) træûc tiãúp. + Quan hãû Q = f(H) tæång âäúi äøn âënh. Veî quan hãû thæûc âo (Q,H) lãn trãn mäüt biãøu âäö. Daíi âiãøm tæång quan phán bäú mäüt caïch ngáùu nhiãn taûo thaình mäüt bàng âiãøm heûp (thæåìng laì bàng âiãøm âæåìng cong), æïng våïi tæìng cáúp læu læåüng mæûc næåïc âo dao âäüng thiãn låïn hoàûc thiãn nhoí khäng væåüt quaï 10% læu læåüng trung bçnh cuía cáúp mæûc næåïc âoï thç âæåüc coi laì quan hãû Q = f(H) tæång quan tæång âäúi äøn âënh (∆Q≤ Qbqc). Træåìng håüp veî chung mäüt âæåìng cong quan hãû tæì mæûc næåïc tháúp nháút âãún cao nháút duìng âãø keïo daìi bäø sung taìi liãûu. Mæïc âäü chênh xaïc âæåüc âaïnh giaï theo quan hãû tæång quan (xem chæång 3). + Quan hãû Q = f(H) khäng äøn âënh. Træåìng håüp naìy thæåìng xaíy ra taûi nhæîng màût càõt trong thåìi gian quan tràõc khäng äøn âënh nhæ quaï trçnh xoïi, bäöi hoàûc quy luáût tàng giaím âäü däúc màût næåïc do aính hæåíng luî, triãöu.v.v... ÆÏng våïi tæìng cáúp mæûc næåïc, læu læåüng thæûc âo dao âäüng thiãn låïn hoàûc thiãn nhoí væåüt quaï 10% læu læåüng trung bçnh cuía cáúp mæûc næåïc âoï (∆Q ≥ Qbqc). Trong træåìng håüp quan hãû Q = f(H) khäng äøn âënh âäúi våïi caïc tráûn luî ngæåìi ta phaíi veî riãng quan hãû nhaïnh luî lãn, luî xuäúng âãø bäø sung vaì keïo daìi taìi liãûu. H(cm) H(cm) H(cm) Quan hãû Q∼t tráûn luî Q=f(H) äøn âënh û Q=f(H) khäng äøn âënh Q=f(H) nhaïnh lãn Q=f(H) nhaïnh xuäúng t(giåì) Q(m3/s) Q(m3/s) Hçnh 9-5 2. Keïo daìi quan hãû Q = f(H) theo quan hãû ω = f(H) vaì v = f(H). Keïo daìi quan hãû Q = f(H) theo quan hãû ω = f(H) vaì v = f(H), xem hçnh veî (9-6). Trong âoï: ω = f(H) laì quan hãû giæîa mæûc næåïc vaì âëa hçnh luän luän xaïc âënh. v = f(H) laì quan hãû giæîa mæûc næåïc vaì læu täúc doìng chaíy, quan hãû naìy âæåüc xaïc âënh khi naìo tiãún haình âo v måïi coï âæåüc. Th.s, GVC Nguyãùn Baín Trang 65
Træåìng ÂH Baïch Khoa - ÂN, Khoa XD - TLTÂ Baìi giaíng thuíy vàn II H(cm) H(cm) a) b) (15 ÷20)% Quan hãû: v = f(H) Quan hãû ω = f(H) (5 ÷10) % V(m/s) 0 0 Q(m3/s) ω(m2) Hçnh 9-6 Âãø keïo daìi vaì bäø sung taìi liãûu læu læåüng theo mæûc næåïc, åí âáy tiãún haình keïo daìi quan hãû ω = f(H) vaì v = f(H) räöi tênh ra Q. Vê duû: Coï Hi âãø coï Qi, tiãún haình nhæ sau: Dæûa Hi tra trãn quan hãû (hçnh 9-6) coï ωi vaì tæì Hi tra quan hãû (hçnh 9-6b) coï vi. Nhæ váûy:Qi = ωi xHi. Chuï yï trãn hçnh 9-6 Âoaûn mæûc næåïc tháúp nháút vaì cao nháút (cháúm cháúm) laì keïo daìi theo xu thãú. 9.3.2 Chènh lyï säú liãûu buìn caït. Trong mäüt nàm chuïng ta coï vaìi chuûc láön âo buìn caït toaìn màût càõt, do váûy dæûa vaìo taìi liãûu âo máùu næåïc âån vë haìng ngaìy tiãún haình chènh lê tênh bäø sung säú liãûu hoaìn thiãûn cho caí nàm. Caïc phæång phaïp chènh lê nhæ sau: 1. Veî quan hãû tæång quan âäü âuûc bçnh ρ mc ( g / m 3 ) quán toaìn màût càõt våïi âäü âuûc thuíy træûc âaûi biãøu ( ρ m / c ~ ρ âb ). Mäùi láön âo buìn caït toaìn màût càõt ngang seî tênh âäü âuûc bçnh quán tæìng thuíy træûc trong doï coï thuíy træûc âaûi biãøu. Càn cæï säú liãûu naìy veî quan hãû tæång quan giæîa: ρ m / c ~ ρ âb .Quan hãû naìy daûng âæåìng thàóng 0 âi qua gäúc toüa âäü (xem hçnh 9-7) Hçnh 9 -7 ρ âb ( g / m 3 2. Tênh âäü âuûc bçnh quán ngaìy ρ ngay Âäü âuûc bçnh quán ngaìy laì âäü âuûc bçnh quán toaìn màût càõt bçnh quán ngaìy. Âäü âuûc ρ ngay âæåüc näüi suy trãn âæåìng quan hãû 9-7 cho nhæîng ngaìy khäng coï taìi liãûu thæûc âo trong caí nàm. Th.s, GVC Nguyãùn Baín Trang 66
Træåìng ÂH Baïch Khoa - ÂN, Khoa XD - TLTÂ Baìi giaíng thuíy vàn II 3. Tênh læu læåüng buìn caït bçnh quán ngaìy, thaïng, nàm. + Læu læåüng buìn caït bçnh quán ngaìy bàòng têch cuía âäü âuûc bçnh quán ngaìy ( ρ ngay ) våïi læu læåüng bçnh quán ngaìy (Q ngay ) . R ngay = ρ ngay .Q ngay (9-32) Trong âoï: ρ ngay tênh bàòng (g/m3) hay (kg/m3). Q ngay tênh bàòng (m3/s). R ngay tênh bàòng (g/s) hay (kg/s). + Læu læåüng buìn caït bçnh quán thaïng, nàm tênh theo trung bçnh cäüng cuía caïc ngaìy trong thaïng vaì caïc thaïng trong nàm. Σ R ngay R thang = (9-33) n 12 Σ R thang R nàm = 1 (9-34) 12 + Täøng læåüng buìn caït chuyãøn qua màût càõt trong ngaìy , thaïng , nàm laì: Gngay = R ngay .Tngay = ρ ngay .Wngay (9-35) Gthang = R thang .Tthang = ρ thang .Wthang (9-36) Gnàm = R nàm .Tnàm = ρ nàm .Wnàm (9-37) Trong âoï: Gngaìy, Gthaïng, Gnàm täøng læåüng buìn caït ngaìy, thaïng, nàm tênh bàòng kg hoàûc táún. Tngaìy, Tthaïng, Tnàm thåìi gian ngaìy, thaïng, nàm tênh theo giáy. Wngay, Wthang, Wnam täøng læåüng doìng chaíy ngaìy, thaïng, nàm tênh m3. Th.s, GVC Nguyãùn Baín Trang 67