Câu 31, 32 

*Hiện tượng thủy văn có 2 loại, tất định và ngẫu nhiên. là kết quả của sự tác động nhiều nhân tố tự nhiên và con người. Dòng chảy phụ thuộc vào mưa, điều kiện địa chất thổ nhưỡng, thảm phủ. Đó là quá trình tự nhiên với  đầy đủ tính chất vật lý và biểu hiện luật nhân quả   

*tất định có đặc điểm trong những điều kiện nhất định chúng phát sinh và diễn  biến theo quy luật nào đó, nc sôi ở  100 độ, đóng băng ở 0 độv..v...   

*ngẫu nhiên là trong những điều kiện nhất định nó có thể diễn biến không theo quy  luật, lúc thế này lúc thế khác như lũ trên sông khác nhau khi có cùng  1 lượng mưa rơi trên lưu vực.   

*nhóm các nhân tố khí hậu, khí tượng: biến động theo thời gian, vừa có tính chu kì  vừa có tính ngẫu nhiên. Tính chu kì phản ánh qui luật thay đổi xu thế bình quân, trong khi ngẫu nhiên thể hiện 1 giá trị cụ thể nào đó tại thời điểm nào đó của chu kỳ và lệch với giá trị bình quân.   

*nhóm các nhân tố mặt đệm: thể hiện qua sự biến đổi theo ko gian,  tạo thành các vùng, miền có đk mặt đệm tg đối đồng nhất là cho quá trình  thủy văn biến theo ko gian và thời gian.   

* tính tất định thể hiện trên : tính chu kì của các xu thế bình quân theo  thời gian, chu kì 1 năm (lũ kiệt), nhiều năm (nhóm ít nước, nhiều nước). Biến đổi theo ko gian do tính địa đới của các yếu tố khí hậu mặt đệm. Phản ánh quy luật của sự hình thành dòng chảy.   

*Tính ngẫu nhiên từ sự biến đổi ngẫu nhiên của các nhân tố khí hậu khí tượng.

Câu 33

*Có 2 hướng nghiên cứu   

+Coi thủy văn là sự thể hiện nhân quả thì phân tích nguyên nhân hình thành, ngược lại không xét được tính ngẫu nhiên của quá trình thủy văn, trong đó chia nhỏ thành các phương pháp sau:   

-Phương pháp phân tích căn nguyên- mô hình tất định: Phân tích quan hệ giữa các đặc trưng thủy văn với cả thông số đặc trưng cho các nhân tố ảnh hưởng thông qua quan hệ toán học, xây dựng mô hình tính toán. Các mô hình tính toán lại chia thành 2 loại căn cứ vào cách thức xử lí tham số thành mô hình tham số tập trung và tham số phân bố. Trong mô hình tham số tập trung thường là mô hình mưa rào, dòng chảy, hệ thống thủy văn dòng chảy trung bình theo không gian. Ngược lại mô hình phân bố xem xét các quá trình thủy văn xảy ra tại các điểm khác nhau trong không gian và tính toán các biến số của mô hình như những hàm biến đổi theo không gian. Ưu điểm là tính toán được các chi tiết các biến số đồng chất, độ chính xác cao, nhưng ngược lại đòi hỏi số lượng lớn số liệu thực đo.

-Phương pháp tổng hợp địa lí: Do hiện tượng thủy văn mang tính địa đới, khu vực và biến đổi trong không gian theo cảnh quan địa lí. Tiến hành phân vùng, nội ngoại suy bàn cách xây dựng bản đồ đẳng trị, phân khu…

-Phương pháp lưu vực tương tự (thời gian quan trắc ngắn hoặc không có số liệu). Được suy ra từ các đặc trưng thủy văn lưu vực tương tự

+Coi thủy văn là hiện tượng ngẫu nhiên thì dùng phương pháp xác suất thống kê- mô hình ngẫu nhiên: Quan sát hiện tượng ngẫu nhiên 1 số ít lần ta không phát hiện được quy luật nào, nhưng nhiều lần ta phát hiện ra được quy luật đám đông. Công cụ toán học để nghiên cứu là lí thuyết xác suất thống kê. Do các hiện tượng thủy văn mang tính ngẫu nhiên nên coi các đặc trưng là đại lượng ngẫu nhiên rồi áp dụng lí thuyến xstk với chuỗi số liệu. Đối với 1 số đặc trưng đồng chất, xu hướng là tìm giá trị lớn nhất có khả năng xảy ra. Tính toán kiểm tra an toàn

Câu 34

*Biến cố : Khi nghiên cứu hiện tượng phải tiến hành nhiều thực nghiệm, mỗi thực nghiệm có 1 khả năng xuất hiện 1 hiện tượng ngẫu nhiên, không phụ thuộc vào điều kiện thực nghiệm, 1 kết cục trong 1 phép thử gọi là biến cố, ví dụ năm 1993 mực nước cao nhất sông Hồng đo tại Hà Nội là 12,8m

*Xác suất, tần suất: Các biến đồ khác nhau thì khả năng xuất hiện khác nhau. Ta dùng số số học biểu thị cụ thể số đo khả năng xuất hiện của biến cố nào đó, số đo này là xác suất xuất hiện của biến cố đó. Đ/n: Xác suất xuất hiện của biến cố A kí hiệu là  P(A) là khả năng xảy ra của biến cố A trong 1 phép thử ngẫu nhiên hay 1 quan trắc. P có thể được tính bằng tỉ số biến cố thuận lợi (m số lần xuất hiện A) và n là tổng số biến cố có thể

                                 P(A)=m/n, m=0 biến cố không, m=n biến cố chắc chắn

*Tần suất: Khi thí nghiệm rất nhiều lần thực nghiệm ta thấy tỉ số thường dao động quanh 1 hằng sô nhất định. Lúc tỉ số m/n gọi là tần suất của biến cố A. Vì xác suất dựa trên tính đồng nhất đối xứng của thực nghiệm mà trong tư nhiên các biến cố lại không mang tính đồng khả năng

                       P(A)=lim từ 0 đến vô cùng (m/n) hay còn nói xác suất = lim từ 0 đến vô cùng của tần suất

*Thời kì lặp lại (T)là khoảng thời giant rung bình năm giữa các biến cố thủy văn nào đó, là khoảng giá trị tại điểm trung bình giữa các biến cố bằng hặc vượt quá 1 giá trị đã cho

*Đại lượng ngẫu nhiên mà trong kết quả của phép thử nó có thể nhận giá trị này hay giá trị khác mag ta không biết trước được.

*Mẫu:Một liệt quan trắc x1,x2...xn củ 1 biến ngẫu nhiên gọi là 1 mẫu của biến ngẫu nhiên X, còn tổng thể là tất cả giá trị có thể của X

*Đại lượng ngẫu nhiên rời rạc: Nếu các giá trị của nó là tập hợp rời rạc, tách bạch đếm được, luật phân phối xác suất được mô tả dưới dạng bảng có 1 ĐlNN X, các giá trị  x1,x2... và xác suất xuất hiện tương ứng là p1,p2.... viết : ĐLNN 

                                  X(x1,x2...xn) có xác suất P(p1,p2,...pn)   

*ĐLNN liên tục vì các giá trị của nó liên tục, lấp đầy 1 khoảng hữu hạn hay vô hạn viết P(X<x) hay P(>=x) 

 Câu 36:

Dựa trên cơ sở nào người ta có thể sử dụng phương pháp xstk trong tính toán thủy văn? Khi nào không được dùng phương pháp này?

Dựa trên cơ sở nếu ta coi hiện tượng thủy văn là hiện tượng ngẫu nhiên ta sử dụng phương pháp xstk

-khi quan sát hiện tượng ngẫu nhiên 1 số ít lần nhiều khi ta không thấy chúng thể hiện 1 quy luật nào, nhưng quan sát nhiều lần có thể phát hiện ra một quy luật nhất định gọi là quy luật đám đông

- Công cụ toán học dùng để nghiên cứu hiện tượng ngẫu nhiên là lí thuyết xác suất, những lí thuyết này nghiên cứa các hiện tượng ngẫu nhiên lí tưởng như tung đồng xu, xúc xắc... là những vật thể do cấu tạo đồng chất và cân đối, trong thiên nhiên các hiện tượng tự nhiên không có tính chất đó, nếu muốn ứng dụng lí thuyết xác suât vào thực té ta phải kết hợp với phương pháp thống kê gọi là phương pháp xác suất thống kê.

- Do các hiện tượng thủy văn mang tính ngẫu nhiên nên có thể coi các đặc trưng của thủy văn là các đại lượng ngẫu nhiên ròi áp dụng các lí thuyết xstk với chuỗi số liệu có các đặc trưng thủy văn bất kì và từ đó có thể xác định được đặc trưng thiết kế theo 1 tần suất quy định nào đó

- Đối với 1 số đặc trưng dòng chảy, hiện nay thực tiễn tính toán thủy văn có xu hướng tìm giá trị lớn nhất có khả năng xảy ra của nó, gọi là giá trị cực hạn(PMF), đặc trưng thiết kế không chọn theo tần suất quy định mà theo các giá trị cực hạn của các đặc trưng đó, kĩ thuật này thường dùng để tinh toán kiểm tra an toàn cho các công trình trọng yếu của quốc gia

- Dựa trên pp xstk người ta xác định các mô hình ngẫu nhiên nhằm mục tiêu tính toán thủy văn khác nhau

- Hạn chế: Hạn chế của phương pháp này là coi các đại lượng dòng chảy không có giới hạn trên

 -Để khắc phục nhược điểm của mỗi phương pháp trong tính toán thủy văn người ta thường kết hợp nhiều phương pháp.

Câu 37

Trình bày khái niệm về mẫu thủy văn. Sự khác nhau giữa mẫu và tổng thể? Phân tích các điều kiện của 1 mẫu thủy văn từ đó đề ra các nguyên tắc chọn mẫu khi phân tích tần suất trong tính toán thủy văn.

Khái niệm mẫu thủy văn: Chỉ là 1 phần rất nhỏ của tổng thể nó có được bằng cách đo đạc quan trắc trong 1 khoảng thời gian nhất định, gọi là thời kì quan trắc. Ví dụ lưu lượng trung bình tháng từ năm 1960 đến 2000 là một mẫu.

• Sự khác nhau giữa mẫu và tổng thể: Mẫu chỉ là 1 phần nhỏ của tổng thể có được bằng quan trắc hay đo đạc một yếu tố thủy văn trong khoảng thời gian nhất định, còn tổng thể là tập hợp tất cả các giá trị của mẫu trong thủy văn tổng thể thường không thể có được.

-Cần phải có 1 số nguyên tắc thống kê và mẫu phải tuân theo để dảm bảo mẫu có thể đại diện được cho tổng thể gồm các nguyên tắc:

+Tính đồng nhất: Các số liệu trong mẫu phải lấy từ cùng một tổng thể đòi hỏi này thường bị vi phạm khi:

.Điều kiện hình thành dòng chảy bị thay đổi do các nguyên nhân tự nhiên và con người.

.Cách lấy số liệu không đồng nhất.

+tính ngẫu nhiên độc lập: Các số liệu trong mẫu phải được lấy 1 cách ngẫu nhiên, các phần tử của tập mẫu không được có quan hệ ảnh hưởng đến nhau.

+tính đại biểu: Mẫu phải đảm bảo đại diện được cho tổng thể, dung lượng phải đủ lớn, phải chứa đủ các trị số lớn( năm nhiều nước), nhỏ( năm nhiều nước) và trung bình(năm trung bình nước).

-Thực tế thì một vài yêu cầu trên ít nhiều bị vi phạm dẫn đến sai số lấy mẫu, thể hiện bởi sự chênh lệch khi tính toán các đặc trưng của mẫu.

Câu38.

Căn cứ bài tập lớn thủy văn hãy nhắc lại các bước xây dựng đường tần suất kinh nghiệm từ 1 chuỗi quan trắc thủy văn.

-Các dao động của dòng chảy năm theo thời gian chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau, vì vậy khi nghiên cứu các dao động này cần sử dụng các pp thống kê toán học. Nếu liệt số liệu đủ dài thì lượng dồng chảy năm thiết kế được xác định theo đường tần suất.

- Tần suất p ứng với một trị số dòng chảy năm nào đó là tỷ số giữa tổng số năm, mà những năm đó có dòng chảy bình quân lớn hơn hoặc bằng giá trị nói trên, chia cho tổng số năm quan trắc, tỷ số này được thể hiện bằng phần trăm hoặc phần đơn vị.

-Đường tần suất có thể được xây dựng dưới dạng đường kinh nghiệm( dựa trên số liệu quan trắc) và dưới dạng lí luận, dưới đây là các bước xây dựng đường tskn:

1. từ chuỗi số liệu quan trắc ta lập bảng tính. Lưu lượng bình quân hằng năm được sắp xép theo thứ tự giảm dần.   

2) Từ đó xác định tần suất lũy tích p% của các điểm kinh nghiệm, tính cho mỗi số hạng của dãy số liệu các giá trị dòng chảy năm theo công thức:

                                    P%=(m-0.3)/(n+0.4)*100%.   

Trong đó:m= stt của các số hạng trong chuỗi số liệu đã được sắp xếp giảm dần.

                  n = tổng số số hạng trong dãy số liệu( dung lượng chuỗi).

3)Vẽ đường tskn: Trên hệ tọa độ dặc biệt của giấy xác suất, trục tung là giá trị của biến ngẫu nhiên, vẽ theo tỷ lệ thường và trục hoành là tần suất tính bằng p% tương ứng với trị số biến ngẫu nhiên.Theo các giá trị Qi và pi đã xác định trong bảng tính ta chấm các điểm tskn và ta vẽ 1 đường cong trơn đi qua đám điểm kinh nghiệm đó là đường tskn.

Câu 39:

Đường tần suất lí luận đưa vào trong tính toán thủy văn để làm gì? Nêu pp chọn dạng đường tần suất lí luận trong phân tích thủy văn?

Đường tần suất lí luận để xác định: Lượng dòng chảy bình quân nhiều năm Qn, hệ số phân tán Cv và hệ số không đối xứng Cs, trong đó Qn=∑ Qi/n   

Cv=căn bậc hai của(∑(Ki-1)²/(n-1)):    Ki = Qi/Qn   

Cs =∑( Ki-1)³ /(n-3).Cv³   

Đê lựa chọn dạng đường tần suất lí luận nó phải là đường phù hợp mô tả đúng đắn nhất xu thế biến thiên của giá trị thủy văn theo tần suất xuất hiện tương ứng thể hiện bởi sự phân bố của “ đám mây” các diểm kinh nghiệm.

Câu40.

Viết công thức xác định các tham số thoe dường tần suất P-III theo phương pháp momen. Khi nào có thể dung P-III, khi nào không và cách khắc phục.

1) Tính Qn và sai số

Qn  =Qi/n voi i=1- n .   

Sai số tương đối tính theo công thức:

σ'Qn= Cv/ n*100%   

2) Xác định hệ số phân tán Cv là thông số thống kê không thứ nguyên đặc trưng cho sự phân tán của đại lượng ngẫu nhiên theo thời gian

                                               Cv  = ((Ki-1)^2/n-1)   

Trong đó Ki là hệ số modun, Ki=Qi/Qn

Sai số tương đối của Cv: σ’Cv =((1+Cv^2)/ (2.(n-1)))*100%   

Nếu  σ'Cv<=10%-15% thì chuỗi số liệu đủ dài.

3)Hệ số không đối xứng Cs: Khi chuỗi số liệu đủ dài có thể dung công thức gần đúng để tính Cs:  

                           Cs  = (Ki-1)^3/((n-3).Cv^3)   

Sai số tương đối tính theo công thức:     

                         σ'Cs = (6/n(1+6Cv^2+5Cv^4))/Cs.100%   

Thường thì Cs rất lớn ta không sử dụng giá trị Cs này mà xác định Cs bằng cách thử dần tỉ số m= Cs/Cv  

•Về mặt vật lí, để giá trị biến ngẫu nhiên X phù hợp với các điều kiện thủy văn thì Cs>=2Cv. Khi Cs<2Cv thì chuyển sang dung hàm kriski-melken.