Đồ án Thuỷ Văn Công Trình Phần 1: Mở đầu
Sv: Hồ Quang Huy Lớp 42C
3
1/20
Khoa Công Trình
N MễN HC THU VN CễNG TRèNH

Tớnh toỏn thu vn thit k h cha I. M U

Xut phỏt t yờu cu thc tin i vi cỏc vn v ti tiờu, cung cp nc ,
cụng trỡnh h cha nc nỳi Cc d kin xõy dng trờn sụng Cụng nm trờn a bn tnh
Thỏi Nguyờn, phớa ụng Bc t quc.
Vi nhim v thit k h cha, chỳng ta ó tin hnh o c v quan trc trờn lu
vc sụng Cụng v thu c cỏc ti liu nh sau:

Din tớch lu vc n tuyn cụng trỡnh l F = 535 (km
2
).
Chiu di sụng chớnh l L
s
= 56.0 (km).
Lng ma ngy thit k l H
np
= 475.1 (mm).
Tc dũng chy l ln nht o c ti mt ct ca ra ca lu vc
V
max
= 2.85 (m/s).

= 7.5 ì 10
6
( m
3
).
Đồ án Thuỷ Văn Công Trình Phần 1: Mở đầu
Sv: Hồ Quang Huy Lớp 42C
3
2/20
Khoa Công Trình
Bng 1: Lu lng bỡnh quõn thỏng (m
3
/s) ca lu vc sụng Cụng.

Thỏng

Nm
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
BQ
năm
1961
2.50 4.12 7.14 14.00 6.73 34.90 14.10 40.60 55.20 21.70 12.80 8.48 18.523
1962
4.19 2.59 2.79 4.36 4.99 23.10 20.00 22.80 20.90 9.56 3.10 1.41 9.9825

28/VII/1971).
Thời đoạn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Q (m3/s)
16 131 266 529 720 437 240 205 170 137 110 83.8
Thời đoạn 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Ghi chú
Q (m3/s)
69 59 52 44 42 38 34 33 32 33
t = 6 giờ

Bng 3: Quỏ trỡnh nc dựng (q ~ t).
Tháng I II III IV V VI VII VII IX X XI XII BQ Năm
q(m
3
/s)
18 20 13 11 7.6 6.6 4.6 5 5.7 6.5 8 12.5 9.92

Bng 4: Phõn phi chờnh lch bc hi (
Z
~ t).

Tháng I II III IV V VI VII VII IX X XI XII
Z Năm
Z (mm)
13.1 10.8 10.7 11.1 21.5 19.2 19.0 17.5 17.5 19.1 13.3 12.2 185.0
Đồ án Thuỷ Văn Công Trình Phần 2: Tính toán các đặc trng thuỷ văn thiết kế
Sv: Hồ Quang Huy Lớp 42C
3
3/20
Khoa Công Trình
Bng 5: Cỏc quan h c trng lũng h (Z ~ F) v (Z ~ V).

Phõn mựa dũng chy

T ti liu dũng chy thỏng quan trc c trờn lu vc trong 16 nm
(t 1961 ữ 1976), ta xỏc nh c mựa dũng chy cho lu vc nh sau:

Tháng

Năm
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
BQ
năm
1961
2.50 4.12 7.14 14.00 6.73 34.90 14.10 40.60 55.20 21.70 12.80 8.48 18.523
1962
4.19 2.59 2.79 4.36 4.99 23.10 20.00 22.80 20.90 9.56 3.10 1.41 9.9825
1963
0.87 1.50 1.80 1.48 10.70 9.77 51.80 35.60 21.90 9.89 18.20 6.62 14.178
1964
3.04 3.66 3.93 9.77 6.12 19.70 32.50 25.60 49.10 40.00 11.40 7.36 17.682
1965
3.11 3.25 3.44 20.20 18.10 41.40 24.90 11.90 13.70 15.10 6.88 4.44 13.868
1966
4.10 2.94 1.66 5.94 4.18
37.10 23.20 23.60 12.60 22.80 6.89 3.67 12.39
1967
1.71 4.02 4.03 8.31 9.04 14.40 15.00 18.90 35.80 6.33 4.21 2.57 10.36
1968
2.02 4.19 5.09 8.35
18.70 19.70 15.90 83.90 26.20 27.10 10.60 3.18 18.744
1969

/234.15
1
3
1
0
=ì=

=

Đồ án Thuỷ Văn Công Trình Phần 2: Tính toán các đặc trng thuỷ văn thiết kế
Sv: Hồ Quang Huy Lớp 42C
3
4/20
Khoa Công Trình
iu kin chn mt thỏng l thỏng mựa l hay mựa kit:

Nu P(Q
i
Q
0
) 50% thỡ thỏng ú l thỏng mựa l.
Cỏc thỏng cũn li l cỏc thỏng mựa kit.

Kt qu cho ta:


T thỏng VI ữ thỏng X : Mựa l.


T thỏng XI ữ thỏng V : Mựa kit.

74-75
23 21.5 16.3 12.8 17.5 5.28 3.06 5.97 2.74 5.26 13.9 48.2
75-76
53.4 10.5 22.4 38.6 9.63 4.52 2.66 1.63 4.83 2.08 8.58 13.00
76-77
6.24 2.96 27.2 27 20.3 13.30 2.94

2.

Tớnh lng dũng chy ca tng mựa cho tng nm cho tt c cỏc nm ó
o c c dũng chy hng thỏng

5/)(
X XIVIIIVIIVILi
QQQQQQ ++++=
7/)(
XIIXIVIVIIIIIIKi
QQQQQQQQ ++++++=
()
3
Li
864005W mQ
Li
ìì=

()
3
Ki
864007W mQ
Ki

W
i
x 10
6
61-62
33.30 431.57 5.74 104.20 17.23 535.77
62-63
19.27 249.77 2.98 54.07 9.77 303.83
63-64
25.79 334.26 7.33 133.07 15.03 467.34
64-65
33.38 432.60 9.55 173.30 19.48 605.91
65-66
21.40 277.34 4.31 78.12 11.43 355.47
66-67
23.86 309.23 5.38 97.64 13.08 406.87
67-68
18.09 234.39 6.45 116.98 11.30 351.37
68-69
34.56 447.90 6.59 119.57 18.24 567.47
69-70
24.52 317.78 7.80 141.60 14.77 459.38
70-71
22.66 293.67 6.91 125.32 13.47 419.00
71-72
44.52 576.98 5.44 98.73 21.72 675.71
72-73
30.23 391.75 6.42 116.46 16.34 508.21
73-74
45.92 595.12 4.49 81.39 21.75 676.51

vng s:
%100ì=
i
i
i
n
m
P

Mựa l Mựa kit C nm
S TT p%
W
i
l

x 10
6
W
i
k

x 10
6
W
i
n
x 10
6
1 6.25% 595.12 218.79 676.51
2 12.50% 576.98 173.30 675.71

Xỏc nh cỏc giỏ tr C
v
, C
s
,
n
X
t cỏc dóy s liu theo cỏc cụng thc sau:

=
ì=
n
i
in
X
n
X
1
1

1
)1(
1
2


=

=
n

i
X
X
K =
)

Mựa l Mựa kit C nm
W
i
l

x 10
6
k
i
(k
i
-1)
2
(k
i
-1)
3
W
i
k

x 10
6
k

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
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 Đồ án Thuỷ Văn Công Trình Phần 2: Tính toán các đặc trng thuỷ văn thiết kế
Sv: Hồ Quang Huy Lớp 42C
3
7/20
Khoa Công Trình
Xỏc nh cỏc giỏ tr hm ng vi giỏ tr C
s
v cỏc xỏc sut p khỏc nhau
Tớnh K
p
= ì C
v
+ 1
Tớnh X
p
= K
p

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

ỏnh du cỏc im (X
p
, p) lờn giy tn sut Hazen ta c ng tn sut lý lun.
Sau khi ó cú cỏc ng tn sut, ta xỏc nh c cỏc giỏ tr dũng chy nm thit k
da vo tn sut thit k p =75%.
W
n 75%
= 400.23 ì 10
6
(m
3
)
W
k 75%
= 87.80 ì 10
6
(m
3
)
W
L 75%
= W
n 75%
- W
k 75%
= 400.23 ì 10

3
)
Đồ án Thuỷ Văn Công Trình Phần 2: Tính toán các đặc trng thuỷ văn thiết kế
Sv: Hồ Quang Huy Lớp 42C
3
8/20
Khoa Công Trình
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
t (thỏng)
Q (m
3
/s)
Q ~ t
1.54 3.62 3.63 7.48 8.14 37.47 23.43 23.84 12.73 23.03 6.20 3.30
123456789101112
W
k h
= 97.64 ì 10
6
(m
3
) W

L
K

6. Tớnh phõn phi thit k

Trong nhng thỏng mựa l, lu lng tớnh bi cụng thc:
L
idhL
L
i
QKQ ì=
%75

V trong nhng thỏng mựa kit, lu lng tớnh bi cụng thc:
K
idhK
K
i
QKQ ì=
%75

Trong ú: - v
L
idh
Q
l
K
idh
Q
lu lng thỏng th i (tớnh theo mựa l v mựa kit) ca

Khoa Công Trình
III. TNH TON DềNG CHY L THIT K

1.

Tớnh lu lng nh l thit k Q
maxpa. Tớnh Q
maxp
theo cụng thc kinh nghim (Cụng thc trit gim)
FqQ
pp
ì=
maxmax

n
p
F
A
q =
max

Trong ú :
F l din tớch lu vc cn tớnh toỏn (F = 535 km
2
).
A l thụng s a lý, khớ hu.
n l s m ca ng cong quan h gia q

ì






=p
n
pp
q
F
qq

ìì






=ì=
%10010%10maxmax
100

(

Đồ án Thuỷ Văn Công Trình Phần 3: Tính toán dòng chảy lũ thiết kế
Sv: Hồ Quang Huy Lớp 42C
3
10/20
Khoa Công Trình
b. Tớnh theo cụng thc Xụvụlpki

(
)
ng
l
Tp
p
QFf
t
HH
QQ +ììì
ì
ì==


0
%1maxmax
278.0

Trong ú:
t
l

H s hỡnh dng l f c ly theo bn phõn khu h s hỡnh dng l
(f = 0.8)
H s trit gim
c tớnh bi cụng thc:
aoho
fc ì+
=
1
1


(Vỡ khụng cú ti liu v ao h, m ly chn = 1)
Q
ng
= Q
0
= 15.234 (m
3
/s)
Tra bng quan h ma ro dũng chy ti cỏc phõn khu ta thy sụng Cụng
thuc phõn khu VI nờn = 0.72; H
0
= 24.
H
Tp
tớnh theo cụng thc H
Tp
=
(T)



2.

Tớnh tng lng l thit k W
maxpTớnh W
maxp
theo cụng thc:
W
maxp
= 10
3
ìH
Tp
ìFì
Trong ú:
l h s dũng chy tng lng, cú th xỏc nh c thụng qua bng tra
h s dũng chy.
Đồ án Thuỷ Văn Công Trình Phần 3: Tính toán dòng chảy lũ thiết kế
Sv: Hồ Quang Huy Lớp 42C
3
11/20
Khoa Công Trình
(Vi H
np
475.1 > 200, F > 100 km
2
ta xỏc nh c = 0.9).

maxh
= 74838600 (m
3
)
Theo tớnh toỏn trờn, ta cú cỏc giỏ tr l thit k:
Q
maxp
= 3777.5 (m
3
/s)
W
maxp
= 180721395 (m
3
)
Ta xỏc nh c cỏc h s thu phúng:
5.24653
720
5.3777
max
max
===
dh
p
Q
Q
Q
K

0


0.4602692
5.24653
2.41482
===
Q
W
T
K
K
KT ú ta tớnh c quỏ trỡnh l thit k theo cụng thc sau:
Q
iTK
= K
Q
ì Q
idh
T
iTK
= K
T
ì T
idh

Thời đoạn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Q (m3/s)
83.9 687.3 1395.6 2775.4 3777.5 2292.7 1259.2 1075.5 891.9 718.8 577.1 439.7

3
13/20
Khoa Công Trình
IV. TNH TON CC THNH PHN DUNG TCH H CHA

1.

Tớnh toỏn iu tit nm

Nhim v ca bi toỏn ny thc cht l xỏc nh dung tớch hiu dng ca h cha
m bo yờu cu cp nc cho khu vc. Da vo nguyờn lý cõn bng nc (so sỏnh
quỏ trỡnh dũng chy n kho nc v quỏ trỡnh cp nc ca kho nc) ta cú th tớnh
toỏn dung tớch hiu dng V
h
ca h cha theo phng phỏp lp bng.

a.

Lp bng tớnh V
h
cha k n tn tht

Thỏng
t
(ngy)
Q
(m
3
/s)
q

V
k

(10
6
m
3
)
V
x

(10
6
m
3
)
(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
TNG 407.114 309.502 244.852 147.240 186.067

+
= (5) (6) nu (5) > (6).
Ct (8) l lng nc thiu c tớnh theo cụng thc:
V
-
= (6) (5) nu (6) > (5).
Ct (9) l dung tớch cha nc ca h cha c tớnh bng cỏch tớch lu ct
(7) nhng chỳ ý khụng c vt quỏ dung tớch h.
Ct (10) l dung tớch x nc (l dung tớch tha khi h cha ó tớch
nc).
T bng tớnh trờn ta thy rng trong mt nm khu vc ny ch cú mt thi k tha
nc v mt thi k thiu nc nờn kho nc thit k l kho nc iu tit mt ln
Kt qu cho ta V
h
= 147,240 ì 10
6
(m
3
)
b.

Lp bng tớnh V
h
cú k n tn tht do thm v bc hi
Trc ht, da vo s liu ó cho
Bng 5
ta v c biu quan h F ~ V t ú cú
th xỏc nh din tớch mt thoỏng ca h cha ng vi cỏc dung tớch khỏc nhau.

Ta lp c bng tớnh nh sau:

= (V
i
+ V
i+1
)/2.
Ct (4) l din tớch mt thoỏng tng ng vi giỏ tr
i
V
(tra t biu quan
h F ~ V trờn).
Ct (5) l phõn phi chờnh lch bc hi
Z

theo thi on thỏng
Ct (6) l lng tn tht do bc hi c tớnh theo cụng thc:
W
bi
=
i
Z
ì F
hi
(10
6
m
3
).
Ct (7) l lng tn tht do thm c tớnh theo cụng thc:
W
ti

16/20
Khoa Công Trình
(Vỡ õy l h cha iu tit mt ln nờn dung tớch hiu dng ca h cha ỳng bng tng
lng nc thiu trong nm).
)(10153.38
36
mVV
h
ì==


2. Tớnh toỏn iu tit l
Nhim v ca bi toỏn ny thc cht l tớnh toỏn xỏc nh dung tớch phũng l cn thit,
tc l tớnh toỏn dung tớch siờu cao, mc nc siờu cao ca h cha nhm m bo nhu
cu phũng l ca cụng trỡnh h cha. Vi kớch thc v qui mụ cụng trỡnh ó xỏc nh c
bn nh sau:
Chiu rng ca p b = 24 (m).
Cao trỡnh ca ngng trn l Z
tr
= 41.2 (m).
Cao trỡnh mc nc cht H
c
= 34.0 (m).
Quỏ trỡnh l thit k ó tớnh toỏn c phn trc

Thời đoạn 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Q (m3/s)
83.9 687.3 1395.6 2775.4 3777.5 2292.7 1259.2 1075.5 891.9 718.8 577.1 439.7
Thời đoạn 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Ghi chú
Q (m3/s)

V
k

(10
6
m
3
)
V
(10
6
m
3
)
f1(q) f2(q)
(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 ú:

18/20
Khoa Công Trình
2
)(1
q
t
V
qf

=

2
)(2
q
t
V
qf +

=

Da vo cỏc giỏ tr ó tớnh toỏn c trờn ta cú th v c biu ph tr nh sau:
d. S dng biu tớnh toỏn iu tit

Theo trờn ta ó tớnh c dung tớch hiu dng ca h cha :
)(10153.38
36
mVV
h
ì==


10000
15000
20000
25000
0.00 125.80 385.86 582.39 727.61 1134.75
q (m
3
/s)
f1,f2
f1 ~ q f2 ~ q
f2
f1
Đồ án Thuỷ Văn Công Trình Phần 4: Tính toán các thnh phần dung tích hồ chứa
Sv: Hồ Quang Huy Lớp 42C
3
19/20
Khoa Công Trình
Tip theo, xỏc nh V
sc
v h
sc
ta phi xỏc nh c ng quỏ trỡnh x l bng cỏch
lp bng tớnh nh sau:
t
(h)
Q
(m
3
/s)
Q

2.8 1395.58 1041.44 414.51 7462.42 8503.86 446.35 430.434 6.159
2.8 2775.41 2085.49 446.35 7955.26 10040.75 542.92 494.639 16.036
2.8 3777.50 3276.46 542.92 9414.18 12690.63 718.31 630.616 26.670
2.8 2292.73 3035.12 718.31 11925.38 14960.50 877.47 797.89 22.551
2.8 1259.17 1775.95 877.47 14049.95 15825.90 940.33 908.899 8.740
2.8 1075.54 1167.35 940.33 14848.47 16015.82 954.28 947.303 2.218
2.8 891.91 983.724 954.28 15022.64 16006.36 953.58 953.931 0.300
2.8 718.77 805.342 953.58 15013.97 15819.31 939.84 946.713 -1.425
2.8 577.12 647.946 939.84 14842.42 15490.36 915.81 927.828 -2.821
2.8 439.66 508.389 915.81 14539.78 15048.17 883.79 899.799 -3.945
2.8 360.44 400.048 883.79 14131.19 14531.24 846.74 865.263 -4.689
2.8 308.50 334.466 846.74 13651.18 13985.64 808.10 827.422 -4.969
2.8 273.87 291.182 808.10 13142.08 13433.26 769.47 788.789 -5.016
2.8 229.80 251.833 769.47 12624.39 12876.22 731.01 750.243 -5.024
2.8 219.83 224.814 731.01 12100.36 12325.17 693.45 712.231 -4.913
2.8 199.37 209.599 693.45 11580.33 11789.93 657.43 675.442 -4.696
2.8 179.43 189.4 657.43 11073.98 11263.38 622.45 639.941 -4.541
2.8 174.71 177.07 622.45 10574.94 10752.01 588.90 605.672 -4.320
2.8 169.99 172.348 588.90 10089.67 10262.02 557.14 573.017 -4.039
2.8 174.71 172.348 557.14 9624.35 9796.70 527.34 542.238 -3.728
Tng cng 24.209

Trong ú:
Ct (1) l thi on quan trc, õy ta ly bng t = 2.8 (h).
Ct (2) l lu lng l n (ly theo quỏ trỡnh l thit k ó tớnh c trờn).
Ct (3) l lu lng l n bỡnh quõn thi on
2
1+
+
=

Da vo kt qu ca bng tớnh ta xỏc nh c dung tớch siờu cao ca h cha l
V
sc
= 24.209 ì 10
6
(m
3
).
Tra biu quan h Z ~ V vi
V = V
c
+ V
h
+ V
sc
= 7.5 + 153.38 + 24.209 = 185.089 ì 10
6
(m
3
).
Ta xỏc nh c giỏ tr H
sc
= 46.54 (m).