Chương 6. SỰ PHÂN PHỐI DÒNG CHẢY TRONG NĂM
6.6. TÍNH TOÁN PHÂN PHỐI DÒNG CHẢY NĂM KHI THIẾU TÀI LIỆU QUAN TRẮC
Khi không đủ tài liệu quan trắc hoặc không có tài liệu người ta thường sử dụng các phương pháp sau đây để xây dựng mô hình phân phối dòng chảy trong năm:
- Phương pháp lưu vực tương tự khi điều kiện địa lý tự nhiên đồng nhất.
- Phương pháp quan hệ giữa các thông số phân phối của các yếu tố ảnh hưởng 6.6.1. Phương pháp lưu vực tương tự
Phương pháp lưu vực tương tự để tính phân phối dòng chảy trong năm được tiến hành trong trường hợp đồng nhất về các điều kiện địa lý tự nhiên và khi tài liệu đo đạc song song ở hai sông nghiên cứu và
80
tương tự không ít hơn một năm. Sông tương tự phải thoả mãn điều kiện là lớp dòng chảy trong mùa ít nước không khác nhiều so với sông nghiên cứu.
Đối với sông ít được nghiên cứu có thể dùng các đặc trưng phân phối dòng chảy sau đây của sông tương tự.
- Ranh giới các mùa (mùa lũ, mùa cạn, thời kỳ giới hạn), ba tháng nhỏ nhất (mùa giới hạn) v.v..
- Tỷ lệ dòng chảy bình quân các mùa so với dòng chảy năm(%)
- Tỷ số giữa hệ số biến động của dòng chảy các mùa (mùa giới hạn, thời kỳ giới hạn) so với hệ số biến động của dòng chảy năm.
- Sự phân phối dòng chảy trong mùa ít nước cho các nhóm năm nhiều nước, trung bình, ít nước.
6.6.2. Quan hệ giữa các thông số phân phối với các nhân tố ảnh hưởng (xây dựng cho từng vùng) Trường hợp không có sông tương tự đáng tin cậy có thể phân phối dòng chảy theo các quan hệ giữa các thông số phân phối dòng chảy (tỷ lệ dòng chảy bình quân các mùa so với dòng chảy năm, tỷ số giữa hệ số biến động của dòng chảy năm vv..) với các nhân tố ảnh hưởng (mô đun chảy năm, độ cao trung bình lưu vực, tỷ lệ rừng, diện tích ao hồ, diện tích lưu vực vv...).
- Tỷ lệ phân phối mùa cạn (thời kỳ giới hạn) được xác định bằng công thức sau:
(%)
¨
ạ
¨
ạ
ạ
m n
n c m n
n c n
c Y
Y Q
Q
K = =
∑ ∑ . (6.15) - Tỷ lệ phân phối mùa chuyển tiếp (những tháng còn lại trong mùa cạn) xác định bằng công thức sau:
min(%)
3
ạ
1 K K
K = cn− . (6.16) - Tỷ lệ phân phối ba tháng nhỏ nhất (mùa giới hạn) được xác định bằng công thức sau
(%)
¨ min 3
¨ min 3 min
3
m m n
n Y
Y Q
Q
K = =
∑ ∑ . (6.17) - Tỷ lệ phân phối mùa lũ được xác định bằng công thức sau:
(%)
2 100 Kcan
K = − . (6.18) - Quan hệ giữa tỷ lệ phân phối mùa cạn với môđun dòng chảy bình quân nhiều năm có dạng:
Kcạn = b -aM0 (6.19) trong đó a,b - các tham số địa lý, xác định theo từng vùng (có bảng tra sẵn).
6.6.3. Dùng đường tần suất lưu lượng bình quân ngày
Khác với đường quá trình lưu lượng bình quân, đường tần suất lưu lượng bình quân ngày chỉ cho phép ta xét thời gian duy trì một lưu lượng nào đó ở trong sông mà không xét được tình hình phân phối dòng chảy theo thời gian
Dạng đường được phổ biến ở Liên Xô do V.A Urưvaep và V.G. Anđrâyanôp kiến nghị có dạng sau:
n K K
K K ⎟⎟⎠
⎜⎜ ⎞
⎝
⎛
−
−
min
c max
10 - 1
=
P (6.20) trong đó:
P- tần suất bảo đảm tương ứng với hệ số môđun K, tính theo số thập phân.
Kmax và Kmin - hệ số môđun lưu lượng tương ứng Qmax, Qmin, C, n - tham số địa lý (xác định theo bản đồ phân khu).
Qua khảo sát thực tế trong các phương trình hiện được sử dụng cho phân phối dòng chảy năm thì dạng thích hợp nhất với điều kiện miền Bắc nước ta như sau:
Kp = Kmax e -αpβ (6.21) Kp- hệ số môđun lưu lượng ứng với lưu lượng có tần suất P tính theo phần trăm; α,β- tham số.
Ngoài các phương pháp tính phân phối dòng chảy năm thiết kế theo sự qui định của qui phạm, trong tính toán thủy văn thường gặp các phương pháp sau đây:
-Phương pháp cùng tần suất -Phương pháp điều tiết toàn chuỗi.
6.6.4. Phương pháp cùng tần suất để tính phân phối dòng chảy trong năm thiết kế
Nội dung của phương pháp này là xây dựng đường tần suất dòng chảy bình quân tháng, xác định các lưu lượng tháng thiết kế (cùng một tần suất), ghép các trị số thiết kế theo các tháng của năm ta thu được phân phối dòng chảy trong năm thiết kế.
Phương pháp xây dựng phân phối dòng chảy trong năm thiết kế cùng tần suất cho đến nay có nhiều ý kiến, tuy ưu điểm của phương pháp này là cho ta kết quả khách quan, song nó có nhược điểm rất lớn là phân phối dòng chảy trong năm được xây dựng là phân phối giải, hầu như không có khả năng xảy ra trong thực tế, vì vậy người ta ít dùng phương pháp này.
6.6.5. Phương pháp điều tiết toàn chuỗi
Theo phương pháp này khi tính toán thiết kế người ta dùng toàn bộ tài liệu lưu lượng bình quân tháng của tất cả các năm quan trắc và tính ra các đặc trưng, thiết kế cần thiết.
Để tính toán phương pháp này tài liệu quan trắc yêu cầu phải dài. Phương pháp này thường được dùng trong việc tính toán thủy năng để xác định công suất bảo đảm, lưu lượng nước dùng bảo đảm v.v...
Ưu điểm của phương pháp này là sử dụng được một lượng thông tin lớn chứa trong chuỗi quan trắc, kết quả tính toán có mức độ tin cậy cao. Song để có phân phối dòng chảy trong năm ta lại phải sử dụng các phương pháp trình bày.
6.6.6. Phương pháp phân tích quá trình ngẫu nhiên
Nội dung của phương pháp này là xem quá trình phân phối dòng chảy trong năm là một quá trình ngẫu nhiên. Đây là một phương pháp hiện nay đang phát triển, song ứng dụng của nó trong thực hành gặp nhiều khó khăn về mặt thủ thuật về phương pháp tính.