Gt Do Dac Thuy Van

Tr−êng ®¹i häc thuû lîi kHOA THUû V¡N - M¤I TR¦êNG bé M¤N CHØNH TRÞ S¤NG vµ bê BIÓN phan ®×nh lîi - nguyÔn n¨ng minh

Gi¸o tr×nh

§o ®¹c vμ chØnh lý sè liÖu thuû v¨n Hμ néI - 2001

Lêi giíi thiÖu §o ®¹c vµ chØnh lý sè liÖu thuû v¨n lµ c«ng t¸c träng t©m cña néi dung ®iÒu tra c¬ b¶n vÒ nguån n−íc mÆt trong c¸c s«ng, suèi, ao, hå... ë n−íc ta, do vËy cÇn ®−îc trang bÞ nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n vÒ ®o ®¹c vµ chØnh lý sè liÖu thuû v¨n cho c¸c kü s− chuyªn ngµnh Thñy v¨n - M«i tr−êng. Qua mét thêi gian dµi ho¹t ®éng cña ngµnh thuû v¨n, khÝ t−îng nãi chung vµ cña c«ng t¸c ®o ®¹c, chØnh lý sè liÖu thuû v¨n nãi riªng ®· cã phÇn ®ãng gãp ®¸ng kÓ cña c¸c kü s− chuyªn ngµnh thuû v¨n. Thêi gian gÇn ®©y do sù ph¸t triÓn cña nÒn kinh tÕ n−íc ta vµ viÖc x©m nhËp m¹nh mÏ nh÷ng kiÕn thøc khoa häc kü thuËt hiÖn ®¹i tõ c¸c n−íc tiªn tiÕn vµo n−íc ta nªn mét sè ph−¬ng ph¸p ®o ®¹c, m¸y mãc ®o ®¹c vµ ph−¬ng ph¸p chØnh lý sè liÖu thuû v¨n ®· cã sù thay ®æi cho phï hîp. Tuy vËy nh÷ng nÐt c¬ b¶n trong c«ng t¸c nµy vÉn kÕ thõa nh÷ng kiÕn thøc mµ chóng ta ®· sö dông trong gÇn mét thÕ kû qua. Do ®ã trong gi¸o tr×nh nµy vÉn ®Ò cËp tíi nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n ®· vµ ®ang øng dông cïng víi mét sè kiÕn thøc vµ m¸y mãc ®o ®¹c hiÖn ®¹i ®ang b¾t ®Çu ®−îc sö dông ë n−íc ta. Néi dung cña gi¸o tr×nh còng ®· chó ý biªn so¹n phï hîp nh÷ng quy ®Þnh cña c¸c quy ph¹m Tiªu chuÈn ngµnh cña Tæng côc KhÝ t−îng - Thuû v¨n ®Ó t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho kü s− khi ra tr−êng c«ng t¸c. Mét sè yÕu tè ®· ®o ®¹c tr−íc ®©y mµ hiÖn nay t¹m ngõng ®o ®¹c (bïn c¸t ®¸y) chóng t«i sÏ kh«ng tr×nh bµy chi tiÕt. Mét sè thuËt ng÷ cò ®· dïng tr−íc ®©y mµ nay Tæng côc KhÝ t−îng Thuû v¨n ®· söa ®æi nh−ng chóng t«i vÉn ph¶i dïng l¹i vµ ghi thuËt ng÷ míi trong ngoÆc ( )* v× c¸c lý do sau: C¸c gi¸o tr×nh, tµi liÖu ®· xuÊt b¶n cña tr−êng §¹i häc Thuû lîi nh− ChØnh trÞ s«ng,, §éng lùc häc dßng s«ng, TÝnh to¸n thuû v¨n... cã liªn quan tíi tµi liÖu thuû v¨n vÉn dïng c¸c thuËt ng÷ cò. MÆt kh¸c nh»m gióp cho sinh viªn vµ c¸c kü s− khi ra tr−êng cã thÓ khai th¸c sö dông ®−îc c¸c tµi liÖu cò cã liªn quan. VÝ dô: "L−îng ngËm c¸t" nay ®æi thµnh "Hµm l−îng chÊt l¬ löng"... Trong gi¸o tr×nh nµy ghi lµ: L−îng ngËm c¸t (hµm l−îng chÊt l¬ löng)*... Néi dung cña m«n häc cßn bao gåm mét ®ît thùc hµnh cña sinh viªn ë c¸c tr¹m thñy v¨n. §©y lµ dÞp ®Ó c¸c kü s− t−¬ng lai vËn dông c¸c kiÕn thøc ®· häc vµo viÖc ®o ®¹c, tÝnh to¸n, chØnh lý sè liÖu ë thùc tÕ, nhÊt lµ häc tËp ph−¬ng ph¸p tæ chøc lµm viÖc ë mét tr¹m thñy v¨n. §èi t−îng phôc vô chÝnh cña gi¸o tr×nh lµ sinh viªn ngµnh thuû v¨n - m«i tr−êng ®ång thêi cã thÓ dïng lµm tµi liÖu tham kh¶o cho sinh viªn c¸c ngµnh häc kh¸c cã liªn quan. Néi dung s¸ch gåm 10 ch−¬ng, viÖc biªn so¹n ®−îc ph©n c«ng nh− sau: Gi¶ng viªn Phan §×nh Lîi biªn so¹n phÇn më ®Çu vµ c¸c ch−¬ng I ®Õn ch−¬ng VI. Gi¶ng viªn NguyÔn N¨ng Minh biªn so¹n c¸c ch−¬ng VII ®Õn ch−¬ng X.

http://www.ebook.edu.vn

3

Trong qu¸ tr×nh biªn so¹n vµ hoµn chØnh néi dung chóng t«i ®· nhËn ®−îc nhiÒu ý kiÕn ®ãng gãp cña bé m«n "ChØnh trÞ s«ng vµ bê biÓn" tr−êng §¹i häc Thuû Lîi, trong ®ã gi¶ng viªn Ng« Lª Long ®· gióp ®ì thiÕt kÕ b¶n vÏ minh ho¹; sù gãp ý vµ gióp ®ì cña Côc m¹ng l−íi vµ Trang thiÕt bÞ kü thuËt KhÝ t−îng Thuû v¨n, Trung t©m t− liÖu KhÝ t−îng Thuû v¨n, §µi KhÝ t−îng Thuû v¨n khu vùc ®ång b»ng B¾c bé, Tæng côc KhÝ t−îng Thñy v¨n. §Æc biÖt lµ sù gãp ý vµ gióp ®ì cña PGS. TS. §ç Cao §µm nguyªn gi¶ng viªn tr−êng §¹i häc Thuû lîi, PGS. TS. Ng« Träng ThuËn Tæng côc KhÝ t−îng Thuû v¨n. C«ng t¸c ®o ®¹c vµ chØnh lý sè liÖu thuû v¨n bao gåm mét néi dung kh¸ lín, song ch−¬ng tr×nh cña m«n häc l¹i cã h¹n. §Ó phï hîp víi yªu cÇu gi¶ng d¹y chóng t«i ®· chän läc nh÷ng vÊn ®Ò c¬ b¶n ®Ó biªn so¹n trong gi¸o tr×nh nµy, do ®ã kh«ng tr¸nh khái thiÕu sãt mong b¹n ®äc, gãp ý, x©y dùng ®Ó gi¸o tr×nh ®−îc hoµn chØnh thªm.

C¸c t¸c gi¶

4

http://www.ebook.edu.vn

Ch−¬ng më ®Çu _1. Dßng s«ng ®èi víi c¸c ngμnh kinh tÕ n−íc ta I. Nguån lîi vµ t¸c h¹i do dßng s«ng mang l¹i cho cuéc sèng vµ s¶n xuÊt. S«ng ngßi ®· g¾n bã víi con ng−êi bao ®êi nay. Nã ®−a l¹i nguån n−íc cho sinh ho¹t, cho s¶n xuÊt n«ng nghiÖp, c«ng nghiÖp, giao th«ng vËn t¶i vµ nhiÒu ngµnh kinh tÕ kh¸c... V× vËy mµ sù ph¸t triÓn cña c¸c khu d©n c−, c¸c thµnh phè lín trung t©m chÝnh trÞ, kinh tÕ, v¨n ho¸ cña mét n−íc hay mét khu vùc ®· mäc lªn hai bªn s«ng... Dßng s«ng ®ång thêi còng ®· g©y ra cho con ng−êi kh«ng Ýt khã kh¨n nh− lò lôt, sù diÔn biÕn cña dßng s«ng cã khi lµm xãi lë c¶ mét vïng ®Êt ®ai réng lín cïng víi nhµ cöa vµ c¸c c«ng tr×nh x©y dùng trªn ®ã. Ng−îc l¹i cã chç lßng s«ng båi lÊp lµm cho c¸c c«ng tr×nh ®· x©y dùng bªn bê s«ng (c«ng tr×nh lÊy n−íc, c¶ng...) kh«ng ho¹t ®éng ®−îc. Sau ®©y chØ ®¬n cö mét vµi thêi kú lò ®iÓn h×nh ®Ó thÊy t¸c h¹i do lò lôt g©y ra cho con ng−êi. - Tõ n¨m 1848 - 1883 §ª V¨n Giang vì 18 n¨m liÒn, biÕn mét vïng ®ång b»ng réng lín ë H−ng Yªn thµnh rõng lau sËy. - Tõ n¨m 1900 - 1945 cã 17 lÇn lò lµm vì ®ª s«ng Hång vµ s«ng Th¸i B×nh lµ mét trong nh÷ng nguyªn nh©n g©y ra n¹n ®ãi n¨m 1945. - Lò lÞch sö th¸ng 8/1971 g©y vì ®ª s«ng §uèng vµ s«ng Th¸i B×nh lµm thiÖt h¹i lín vÒ ng−êi vµ cña ë ®ång b»ng B¾c bé. - Cuèi n¨m 1999 lò ë c¸c tØnh miÒn Trung ®· g©y cho nh©n d©n ta nh÷ng thiÖt h¹i to lín cho tíi nay vÉn ch−a hµn g¾n ®−îc. - Cuèi n¨m 2000, 2001 lò ë ®ång b»ng s«ng Cöu Long kÐo dµi hai, ba th¸ng ®· g©y kh«ng Ýt khã kh¨n cho nÒn kinh tÕ ë n−íc ta...

II. Tµi liÖu thuû v¨n ®èi víi c¸c ngµnh kinh tÕ. C¸c ngµnh kinh tÕ, kü thuËt cã liªn quan tíi dßng s«ng vµ c¸c yÕu tè thuû v¨n cña nã ë n−íc ta ngµy cµng ph¸t triÓn, nhÊt lµ trong giai ®o¹n ®æi míi nÒn kinh tÕ hiÖn nay. Nh−ng sù hiÓu biÕt cña chóng ta vÒ thiªn nhiªn nãi chung vµ vÒ dßng s«ng nãi riªng vÉn ch−a ®ñ. §Ó cã c¬ së cho viÖc lËp quy ho¹ch, ®−a ra c¸c gi¶i ph¸p kü thuËt phï hîp ®Ó khai th¸c tµi nguyªn n−íc vµ h¹n chÕ c¸c t¸c h¹i do dßng s«ng g©y ra tr−íc hÕt ph¶i biÕt c¸c quy luËt biÕn ®æi cña dßng n−íc, bïn c¸t v.v.. trong dßng s«ng. Muèn vËy ph¶i ®o ®¹c, quan s¸t qu¸ tr×nh thay ®æi cña c¸c yÕu tè thuû v¨n t¹i c¸c vÞ trÝ khèng chÕ, ®Æc tr−ng cho mét ®o¹n s«ng hoÆc mét hÖ thèng s«ng nµo. Tõ chuçi tµi liÖu thùc ®o cã thÓ tæng hîp thµnh c¸c chuçi sè liÖu ®Æc tr−ng, lµm c¬ së cho viÖc x¸c lËp c¸c quy luËt thay ®æi cña c¸c yÕu tè thuû v¨n ë ®o¹n s«ng nghiªn cøu. Tµi liÖu thuû v¨n phôc vô nhiÒu ngµnh kinh tÕ, kü thuËt cã liªn quan tíi n−íc vµ dßng s«ng. Sau ®©y chØ ®¬n cö mét sè chuyªn ngµnh cã liªn quan trùc tiÕp tíi thuû v¨n.

http://www.ebook.edu.vn

5

1. Tµi liÖu thuû v¨n thu thËp ®−îc, qua chØnh lý vµ tæng hîp phôc vô cho c«ng t¸c ®iÒu tra c¬ b¶n vÒ tµi nguyªn n−íc cña n−íc ta. §©y lµ nhiÖm vô c¬ b¶n mµ Tæng côc KhÝ t−îng Thuû v¨n ®· vµ ®ang tiÕn hµnh. Tµi liªu nµy ®−îc cung cÊp cho c¸c ngµnh cã nhu cÇu. 2. Ngµnh Thuû lîi lu«n g¾n liÒn víi dßng s«ng do ®ã tµi liÖu thuû v¨n sÏ lµm c¬ së ®Ó tÝnh to¸n c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña c«ng tr×nh thuû lîi nh− hå chøa, ®Ëp, cöa lÊy n−íc, c«ng tr×nh trÞ s«ng, biÓn.v.v.. Trong ®ã chuyªn ngµnh chØnh trÞ s«ng, c¸c tµi liÖu thuû v¨n ®ãng vai trß hÕt søc quan träng cho viÖc ph©n tÝch nguyªn nh©n diÔn biÕn lßng s«ng, chän gi¶i ph¸p c«ng tr×nh hîp lý... C«ng t¸c phßng chèng lò lôt lµ mét trong nh÷ng c«ng t¸c hµng ®Çu cña Nhµ n−íc vµ cña Ngµnh Thuû lîi. §Ó gi¶i quyÕt tèt viÖc phßng chèng lò lôt cÇn ph¶i n¾m ®−îc quy luËt biÕn ®æi cña c¸c yÕu tè thuû v¨n cña tõng l−u vùc s«ng. Ch¼ng h¹n muèn x©y dùng mét hå chøa t¹i mét ®iÓm nµo ®ã ®Ó chøa lò, ph¸t ®iÖn vµ lîi dông tæng hîp th× ph¶i biÕt c¸c ®Æc tr−ng thuû v¨n t¹i vÞ trÝ ®ã nh− mùc n−íc (Hmax, H , Hmin)l−u l−îng (Qmax, Q , Qmin), bïn c¸t, tæng l−îng n−íc (W) vµ sù ph©n phèi cña nã trong n¨m, trong nhiÒu n¨m; l−îng bïn c¸t chuyÓn qua mÆt c¾t nµo ®ã trong s«ng v.v... C¸c tµi liÖu nµy lµ s¶n phÈm cña ®o ®¹c thuû v¨n. 3. Dßng s«ng ®èi víi giao th«ng vËn t¶i nãi chung, ®Æc biÖt ®èi víi giao th«ng thuû cã mét ý nghÜa to lín. V× vËn t¶i thuû lµ lo¹i ph−¬ng tiÖn vËn t¶i rÎ tiÒn vµ tiÖn lîi do ®ã ®−îc nh©n d©n ta ®· sö dông l©u ®êi. §Ó ph¸t triÓn lo¹i h×nh vËn t¶i nµy cÇn ph¶i biÕt quy luËt thay ®æi cña lßng s«ng cïng víi sù thay ®æi cña c¸c yÕu tè thuû v¨n trªn ®ã ®Ó x¸c ®Þnh tuyÕn vËn t¶i, cÊp vËn t¶i vµ lµm c¸c c«ng tr×nh giao th«ng trªn s«ng. 4. Tµi liÖu thuû v¨n cßn phôc vô cho c¸c ngµnh dïng n−íc kh¸c nh− t−íi, sinh ho¹t, cung cÊp n−íc cho c«ng nghiÖp, phôc vô cho nu«i trång thuû s¶n; phôc vô cho quèc phßng, cho ngµnh du lÞch...

_2. Vμi nÐt vÒ ®o ®¹c Thuû v¨n ë n−íc ta Do yªu cÇu cña cuéc sèng vµ sù ph¸t triÓn cña nÒn s¶n xuÊt mµ viÖc quan s¸t, ghi chÐp mét sè yÕu tè thuû v¨n ®¬n gi¶n nh− mùc n−íc ®· ®−îc loµi ng−êi tiÕn hµnh tõ hµng ngh×n n¨m tr−íc, nh− t¹i s«ng Nin (Ai cËp), s«ng H»ng (Ên §é). Cïng víi sù ph¸t triÓn cña c¸c ngµnh khoa häc mµ khoa häc thuû v¨n nãi chung vµ ®o ®¹c thuû v¨n nãi riªng ®· cã nhiÒu tiÕn bé, ®Æc biÖt trong thÕ kû 20. Tõ c¸c lo¹i m¸y ®o th«ng th−êng ngµy nay ®· cã nhiÒu lo¹i m¸y tù ®éng ®o ®¹c, l−u tr÷ vµ truyÒn sè liÖu... c«ng t¸c chØnh lý sè liÖu thuû v¨n còng kh«ng ngõng ph¸t triÓn cïng víi sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ tin häc. Sù ph¸t triÓn cña thuû v¨n ë n−íc ta trong gÇn mét thÕ kû qua còng ®· cã nhiÒu tiÕn bé. C¨n cø vµo qu¸ tr×nh thay ®æi vÒ m¹ng l−íi tr¹m thuû v¨n, yÕu tè quan tr¾c cã thÓ ph©n chia sù ph¸t triÓn ®ã ra c¸c giai ®o¹n nh− sau:

6

http://www.ebook.edu.vn

- Giai ®o¹n tr−íc 1954: tr¹m thuû v¨n (cã tµi liÖu) l©u ®êi nhÊt ë n−íc ta ®−îc thµnh lËp tõ n¨m 1902 ë miÒn B¾c cã 11 tr¹m vµ n¨m 1912 ë miÒn Nam cã 16 tr¹m, sè tr¹m ®o l−u l−îng, bïn c¸t trong giai ®o¹n nµy cã tõ 2-4 tr¹m trong tæng sè gÇn 30 tr¹m. - Tõ n¨m 1954 - 1975 ë miÒn B¾c ®· cã sù thay ®æi c¬ b¶n vÒ m¹ng l−íi tr¹m. PhÇn lín c¸c tr¹m ®−îc x©y dùng tõ n¨m 1956 - 1960. §Õn n¨m 1960 ®· cã gÇn 130 tr¹m, trong ®ã cã trªn 50 tr¹m ®o l−u l−îng vµ bïn c¸t. Sè c¸n bé c«ng nh©n viªn cã tíi gÇn mét ngh×n ng−êi. C¬ quan qu¶n lý lµ Côc Thuû v¨n, Bé Thuû lîi. - Tõ n¨m 1975 tíi nay quy ho¹ch l−íi tr¹m toµn quèc ®−îc hoµn thiÖn. HiÖn t¹i cã gÇn 240 tr¹m ®o, trong ®ã cã gÇn 80 tr¹m ®o l−u l−îng vµ 50 tr¹m ®o bïn c¸t. Sè tr¹m cßn l¹i ®o mùc n−íc, ®o ®é mÆn... VÒ ph−¬ng tiÖn m¸y mãc ®o ®¹c hiÖn ®¹i còng ®ang dÇn dÇn ®−îc thay ®æi. Sè c¸n bé kü thuËt cã tr×nh ®é tiÕn sÜ, th¹c sÜ, kü s−... ngµy cµng t¨ng vµ ®−îc ®µo t¹o liªn tôc h»ng n¨m. C¬ quan qu¶n lý cao nhÊt cña ngµnh lµ Tæng côc KhÝ t−îng Thuû v¨n bao gåm mét sè Côc, Vô, ViÖn. Mét sè tØnh gÇn nhau vµ cã liªn quan tíi m¹ng l−íi s«ng ®−îc thµnh lËp mét §µi khu vùc d−íi sù qu¶n lý cña Tæng côc. §µi khu vùc sÏ qu¶n lý trùc tiÕp c¸c tr¹m thuû v¨n trong §µi.

_3. C¸c yÕu tè thñy v¨n cÇn ®o ®¹c, thu thËp I. YÕu tè c¬ b¶n vÒ dßng ch¶y, bïn c¸t vµ ho¸ n−íc: - Mùc n−íc: ký hiÖu H - ®¬n vÞ cm. - Tèc ®é dßng ch¶y (l−u tèc): V (U) - m/s - L−u l−îng n−íc: Q (m3/s) - Bïn c¸t l¬ löng ρ (kg/m3); R (kg/s) - Bïn c¸t ®¸y gs (Kg/ms); Gs (kg/s) - MÆt c¾t ngang s«ng vµ c¸c yÕu tè cã liªn quan tíi ®Þa h×nh lßng s«ng. - §é dèc mÆt n−íc J (%00) - H−íng ch¶y. - §é mÆn: S (%0) - §é chua: pH - NhiÖt ®é n−íc vµ nhiÖt ®é kh«ng khÝ v.v...

II. C¸c yÕu tè kh¸c cã liªn quan tíi c¸c yÕu tè c¬ b¶n nh−: - Tr¹ng th¸i dßng ch¶y, ho¹t ®éng cña c¸c c«ng tr×nh gÇn tr¹m. - L−îng m−a. - Sãng, giã v.v... §èi víi mçi yÕu tè thuû v¨n c¬ b¶n, néi dung sÏ ®−îc ®Ò cËp tíi bao gåm: Chän vÞ trÝ ®o, c«ng tr×nh, thiÕt bÞ, m¸y mãc ®o ®¹c; ph−¬ng ph¸p ®o ®¹c; chÕ ®é ®o; c¸ch tÝnh to¸n vµ chØnh lý sè liÖu. http://www.ebook.edu.vn

7

Môc lôc Trang Ch−¬ng Më ®Çu ............................................................................................ 5 §1. Dßng s«ng ®èi víi c¸c ngµnh kinh tÕ n−íc ta ........................................... 5 §2. Vµi nÐt vÒ ®o ®¹c thuû v¨n n−íc ta ........................................................... 6 §3. C¸c yÕu tè thuû v¨n cÇn ®o ®¹c, thu thËp ................................................. 7 Ch−¬ng I. Kh¶o s¸t, chän tuyÕn ®o ®¹c c¸c yÕu tè thuû v¨n............................................................... 8 §1-1. Ph©n cÊp, ph©n lo¹i tr¹m thuû v¨n......................................................... 8 §1-2. Kh¶o s¸t chän vÞ trÝ ®Æt tr¹m thuû v¨n................................................... 9 Ch−¬ng II. §o mùc n−íc vμ nhiÖt ®é n−íc .................................... 17 §2-1. C«ng tr×nh vµ m¸y ®o mùc n−íc.......................................................... 17 §2-2. ChÕ ®é ®o mùc n−íc ............................................................................ 24 §2-3. §o vµ tÝnh to¸n mùc n−íc................................................................... 25 §2-4. §o nhiÖt ®é n−íc T°N vµ nhiÖt ®é kh«ng khÝ T°K ............................... 26 §2-5. Quan s¸t, ®o ®¹c c¸c yÕu tè kh¸c ....................................................... 27 §2-8. TÝnh to¸n, thèng kª c¸c ®Æc tr−ng mùc n−íc...................................... 28 Ch−¬ng III. §o ®é s©u dßng n−íc......................................................... 32 §3-1. §o s©u dßng n−íc vµ øng dông .......................................................... 32 §3-2. Dông cô vµ m¸y mãc ®o s©u............................................................... 32 §3-3. ChÕ ®é ®o s©u ..................................................................................... 37 §3-4. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o s©u ..................................................................... 37 §3-5. ChØnh lý vµ tÝnh to¸n tµi liÖu ®o s©u .................................................. 42 Ch−¬ng IV. §o l−u l−îng n−íc........................................................... 46 §4-1. Ch−¬ng tr×nh vµ m¸y mãc ®o l−u l−îng n−íc .................................... 46 §4-2. §o l−u l−îng t¹i vïng s«ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu ............................ 58 §4-3. TÝnh l−u l−îng b»ng ph−¬ng ph¸p "l−u tèc -diÖn tÝch" ....................... 68 §4-4. §o l−u l−îng n−íc t¹i vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu .............................. 84 §4-5. X¸c ®Þnh h−íng ch¶y........................................................................... 91 §4-6. §o l−u l−îng n−íc b»ng tµu di ®éng vµ m¸y ADCP ........................... 98 §4-7. Kh¸i qu¸t vÒ chÕ ®é ®o l−u l−îng n−íc ............................................. 109 Ch−¬ng V. §o bïn c¸t trong n−íc s«ng....................................... 111 §5-1. Kh¸i niÖm, nguån gèc vµ ph©n lo¹i bïn c¸t ...................................... 111 §5-2. M¸y mãc vµ thiÕt bÞ lÊy mÉu ............................................................ 113 i

http://www.ebook.edu.vn

§5-3. §o l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng ............................................................. 118 §5-4. §o l−u l−îng bïn c¸t ®¸y .................................................................. 130 §5-5. Kh¸i qu¸t chÕ ®é ®o bïn c¸t .............................................................. 132 Ch−¬ng VI. §o ®é mÆn trong n−íc s«ng vïng ven biÓn ..... 133 §6-1. Kh¸i niÖm vÒ ®é muèi vµ ®é mÆn...................................................... 133 §6-2. VÞ trÝ vµ ph−¬ng ph¸p lÊy mÉu .......................................................... 133 §6-3. Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch mÉu n−íc vµ x¸c ®Þnh ®é mÆn .................... 134 §6-4. §o ®é mÆn b»ng m¸y......................................................................... 140 §6-5. §o ®é chua pH................................................................................... 141 §6-6. Kh¸i qu¸t chÕ ®é ®o ®é mÆn vµ ®é chua............................................ 142 Ch−¬ng VII. ChØnh lý sè liÖu mùc n−íc vμ nhiÖt ®é n−íc 143 §7-1. Môc ®Ých, nhiÖm vô cña c«ng t¸c chØnh lý sè liÖu thuû v¨n nãi chung .................................................. 143 §7-2. Tãm t¾t néi dung chØnh lý sè liÖu mùc n−íc ..................................... 143 §7-3. TÝnh bæ sung mùc n−íc b×nh qu©n ngµy vµ cùc trÞ............................ 144 §7-4. KiÓm tra ph¸t hiÖn sai sè ................................................................... 146 §7-5. TÝnh chÊt chung cña sù thay ®æi mùc n−íc s«ng............................... 146 §7-6. TÝnh chÊt ®Æc biÖt cña sù thay ®æi mùc n−íc s«ng........................... 149 §7-7. NhËn d¹ng sai sè vµ c¸ch xö lý ......................................................... 151 §7-8. Tæng hîp sè liÖu vµ x¸c ®Þnh trÞ sè ®Æc tr−ng.................................... 151 §7-9. ChØnh lý sè liÖu mùc n−íc vïng ¶nh h−ëng triÒu .............................. 153 §7-10. ThuyÕt minh, nhËn xÐt vÒ chÊt l−îng sè liÖu................................... 154 §7-11. ChØnh lý sè liÖu nhiÖt ®é n−íc s«ng ................................................ 155 Ch−¬ng VIII. ChØnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc vïng s«ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu .................. 157 §8-1. Néi dung chØnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc ......................................... 157 §8-2. ChØnh lý l−u l−îng n−íc khi quan hÖ Q=f(H) æn ®Þnh ...................... 158 §8-3. Mét sè kü n¨ng vÏ biÓu ®å vµ kÐo dµi Q=f(H) .................................. 166 §8-4. ChØnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc khi quan hÖ Q=f(H) thay ®æi theo mÆt c¾t bÞ xãi, båi........................................................ 173 §8-5. ChØnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc khi quan hÖ Q=f(H) thay ®æi theo ®é dèc mÆt n−íc .......................................................... 177 Ch−¬ng IX. ChØnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu...................................... 190 §9-1. Ph©n lo¹i ¶nh h−ëng triÒu .................................................................. 190

http://www.ebook.edu.vn

ii

§9-2. ChØnh lý l−u l−îng n−íc khi ¶nh h−ëng triÒu yÕu ............................. 191 §9-3. ChØnh lý l−u l−îng n−íc khi ¶nh h−ëng triÒu m¹nh ......................... 192 §9-4. ChØnh lý l−u l−îng n−íc ¶nh h−ëng triÒu møc trung b×nh................. 201 §9-5. NhËn xÐt vÒ c¸c ph−¬ng ph¸p chØnh lý l−u l−îng vïng triÒu ............ 205 §9-6. Kh¸i qu¸t vÒ ch−¬ng tr×nh chØnh lý tµi liÖu thuû v¨n trªn m¸y vi tÝnh ................................................................................. 205 Ch−¬ng X. ChØnh lý sè liÖu l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng.... 211 §10-1. Thu thËp c¸c tµi liÖu cã liªn quan.................................................... 211 §10-2. Néi dung vµ ph−¬ng ph¸p chØnh lý l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng ........ 212 §10-3. Mét sè biÖn ph¸p xö lý khi quan hÖ ρmn ~ ρdb kh«ng æn ®Þnh....... 216 Tμi liÖu tham kh¶o ........................................................................ 218 ¶nh b×a : Tr¹m thuû v¨n Th−îng NhËt, T¶ tr¹ch s«ng H−¬ng tØnh Thõa Thiªn - HuÕ Photo: Gi¶ng viªn TrÇn Thanh Tïng

iii

http://www.ebook.edu.vn

Ch−¬ng I

Kh¶o s¸t, chän tuyÕn ®o ®¹c c¸c yÕu tè thuû v¨n §1-1 Ph©n cÊp, ph©n lo¹i tr¹m thuû v¨n Do yªu cÇu phôc vô mµ c¸c tr¹m thuû v¨n cã quy m« kh¸c nhau, yÕu tè ®o ®¹c vµ thêi gian ho¹t ®éng kh¸c nhau... C¸c tr¹m thuû v¨n ®−îc ph©n lo¹i vµ ph©n cÊp nh− sau :

I. Ph©n lo¹i tr¹m thuû v¨n C¨n cø vµo ®èi t−îng phôc vô, tr¹m thuû v¨n cã thÓ chia lµm 3 lo¹i : 1. Tr¹m thuû v¨n c¬ b¶n : Lµ lo¹i tr¹m nh»m môc ®Ých thu thËp sè liÖu phôc vô cho c«ng t¸c ®iÒu tra c¬ b¶n vÒ nguån n−íc. Tr¹m ®Æt ë vÞ trÝ ph¶i cã tÝnh ®¹i biÓu tèt vÒ quy luËt thay ®æi cña mét hay nhiÒu yÕu tè thuû v¨n trong mét khu vùc nhÊt ®Þnh. Thêi gian ho¹t ®éng t−¬ng ®èi dµi vµ do mét c¬ quan qu¶n lý thèng nhÊt: Tæng côc khÝ t−îng thuû v¨n. 2. Tr¹m thuû v¨n dïng riªng : Lµ lo¹i tr¹m nh»m thu nhËp sè liÖu phôc vô cho thiÕt kÕ, thi c«ng, qu¶n lý mét c«ng tr×nh nµo ®ã hoÆc phôc vô cho nghiªn cøu mét ®Ò tµi mµ tµi liÖu ë tr¹m thuû v¨n c¬ b¶n ch−a ®¸p øng ®−îc nh÷ng yªu cÇu riªng. HiÖn nay sè tr¹m dïng riªng nµy ngµy mét t¨ng lªn do yªu cÇu phôc vô cña c¸c ngµnh. ChÕ ®é ®o, yÕu tè ®o vµ thêi gian ho¹t ®éng cña c¸c tr¹m thuû v¨n dïng riªng ®−îc quy ®Þnh bëi c¬ quan trùc tiÕp qu¶n lý. 3. Tr¹m thuû v¨n thùc nghiÖm : Lµ lo¹i tr¹m chuyªn nghiªn cøu ph−¬ng ph¸p ®o ®¹c, ¸p dông c¸c thiÕt bÞ ®o ®¹c míi vµ kiÓm nghiÖm ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n thuû v¨n v.v. HiÖn t¹i lo¹i tr¹m nµy ®ang t¹m ngõng ho¹t ®éng .

II. Ph©n cÊp tr¹m thuû v¨n Dùa vµo c¸c yÕu tè vµ chÕ ®é ®o ®¹c, ng−êi ta cã thÓ chia c¸c tr¹m thuû v¨n ra lµm ba cÊp: 1. Tr¹m thuû v¨n cÊp I : Lµ tr¹m ®−îc quy ®Þnh ®o nhiÒu yÕu tè thuû v¨n c¬ b¶n nh− mùc n−íc, l−u l−îng, bïn c¸t... ChÕ ®é ®o ®¹c ®−îc quy ®Þnh cô thÓ tuú thuéc vµo sù thay ®æi cña c¸c yÕu tè thuû v¨n theo thêi gian t¹i tõng tr¹m. 2. Tr¹m thuû v¨n cÊp II : Chñ yÕu lµ ®o mùc n−íc cßn c¸c yÕu tè kh¸c nh− l−u l−îng, bïn c¸t ... chØ ®o mét sè thêi ®o¹n nhÊt ®Þnh trong n¨m. 3. Tr¹m thuû v¨n cÊp III : yÕu tè ®o ®¹c chñ yÕu lµ ®o mùc n−íc. Ngoµi c¸c yÕu tè trªn c¸c tr¹m cßn ®o ®¹c c¸c yÕu tè kh¸c nh− nhiÖt ®é n−íc, nhiÖt ®é kh«ng khÝ, m−a ..v..v.

8

http://www.ebook.edu.vn

§1-2 Kh¶o s¸t chän vÞ trÝ ®Æt tr¹m thuû v¨n I. VÞ trÝ tr¹m ®o l−u l−îng n−íc, ®o bïn c¸t 1. Tiªu chuÈn cña ®o¹n s«ng ®Æt tr¹m a. §o¹n s«ng hÑp t−¬ng ®èi th¼ng, cã chiÒu dµi cña ®o¹n s«ng th¼ng L sao cho khi x¸c ®Þnh c¸c yÕu tè liªn quan tíi chiÒu dµi cã sai sè trong ph¹m vi cho phÐp, ch¼ng h¹n trong tr−êng hîp tÝnh ®é dèc mÆt n−íc, tÝnh l−u tèc phao, x¸c ®Þnh h−íng ch¶y v.v. chiÒu dµi L cña ®o¹n s«ng th¼ng ph¶i ®¶m b¶o tiªu chuÈn nh− sau: L = (3,5)B

(1-1)

H×nh 1-1. ChiÒu dµi ®o¹n s«ng ®Æt tr¹m

C«ng thøc (1-1) cã thÓ ®−îc chøng minh nh− sau (xem h×nh1-1) Gi¶ sö kho¶ng c¸ch vu«ng gãc víi 2 mÆt c¾t lµ L; Trong tr−êng hîp dßng ch¶y ch¶y xiªn nhÊt tõ A ®Õn B víi chiÒu dµi L’ vµ chóng hîp víi nhau mét gãc α th× sai sè tuyÖt ®èi vÒ chiÒu dµi lín nhÊt d cã thÓ tÝnh b»ng c«ng thøc : d = L’ - L = L’ - L’ cosα = L’ ( 1 - cosα) Sai sè t−¬ng ®èi : Δ% =

Mµ

cosα

L = L'

L' (1 − cos α) × 100 d × 100 = = (1 - cosα)×100 L' L' L L2 + B 2

L =

B

( B)2

1+ L

⎡ ⎤ L ⎢ ⎥ B VËy Δ% = ⎢1 − ⎥ × 100 2⎥ ⎢ 1+ L B ⎥⎦ ⎣⎢

( )

(1-2)

Víi B lµ chiÒu réng trung b×nh cña ®o¹n s«ng ®Æt tr¹m (m)

http://www.ebook.edu.vn

9

C¨n cø vµo (1-2) ta cã thÓ tÝnh ®−îc sai sè Δ% cho c¸c tr−êng hîp tû sè

L kh¸c nhau B

nh− b¶ng 1-1. B¶ng 1-1. Sai sè t−¬ng ®èi vÒ chiÒu dµi ®o¹n s«ng ®Æt tr¹m

L B 1 2 3 4 5 6

αo

cosα

1- cosα

Δ%

45,00 26,37 18,12 14,05 12,01 9,36

0,707 0,894 0,950 0,970 0,978 0,986

0,293 0,106 0,050 0,030 0,022 0,014

29,3 10,6 5,0 3,0 2,2 1,4

Ghi chó

⎫ ⎪ Trong sai sè cho phÐp ⎬ ⎪ ⎭

Tõ b¶ng (1-1) khi L = (3-5)B th× sai sè Δ% = (2-5 )% n»m trong giíi h¹n sai sè cho phÐp. Tr−êng hîp kh«ng chän ®−îc ®o¹n s«ng theo c«ng thøc (1-1) th× cã thÓ chän ®o¹n s«ng ng¾n h¬n song chiÒu dµi ®o¹n s«ng kh«ng nhá h¬n 3 lÇn chiÒu réng (L ≥ 3B) §èi víi ®o¹n s«ng cã chiÒu réng B > 300m th× L ph¶i b»ng hoÆc lín h¬n kho¶ng c¸ch gi÷a hai tuyÕn ®o ®é dèc Riªng tr¹m ®o ë vïng ¶nh h−ëng triÒu, khi B > 300m th× chän L≤1000m Tr−êng hîp tr¹m ®o b»ng tµu di ®éng th× chiÒu réng s«ng B ≥ 300 m, ®é s©u h ≥ 2 m (víi tÊt c¶ c¸c mùc n−íc) b) §o¹n s«ng ®Æt tr¹m ë ngoµi ph¹m vi ¶nh h−ëng cña n−íc d©ng, n−íc vËt do c¸c c«ng tr×nh trªn s«ng hoÆc do giao thoa sãng lò cña c¸c s«ng nh¸nh g©y ra ( xem h×nh 1.2 ) ChiÒu dµi khu vùc n−íc d©ng ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau : Ld = a

ho + Z J

Trong ®ã :

H×nh 1-2. S¬ ®å tÝnh chiÒu dµi n−íc d©ng

Ld : ChiÒu dµi n−íc d©ng ( m) ho : ChiÒu s©u b×nh qu©n cña dßng ch¶y khi ch−a cã n−íc d©ng (m) Z : ChiÒu cao n−íc d©ng lín nhÊt

t¹i c«ng tr×nh ng¨n s«ng hoÆc t¹i ng· ba s«ng (m).

J : §é dèc mÆt n−íc khi ch−a cã n−íc d©ng a : HÖ sè phô thuéc vµo tû sè

10

Z ho

http://www.ebook.edu.vn

Khi tÝnh to¸n cã thÓ lÊy J b»ng ®é dèc b×nh qu©n ®¸y s«ng ®o¹n tõ n¬i ph¸t sinh n−íc d©ng ®Õn n¬i ®Æt tr¹m ( theo tµi liÖu kh¶o s¸t ®Þa h×nh) vµ a ®−îc tÝnh theo b¶ng sau : Z a

ho

5,0

2,0

1,0

0,5

0,3

0,2

0,1

0,05

0,96

0,91

0,81

0,76

0,67

0,58

0,41

0,24

c) Tr¹m ®o kh«ng chÞu ¶nh h−ëng cña th¸c ghÒnh vµ ¶nh h−ëng do sù ho¹t ®éng cña con ng−êi lµm thay ®æi quy luËt tù nhiªn cña dßng ch¶y. Kh«ng cã vËt kiÕn tróc lín che khuÊt tÇm nh×n. d) Hai bê s«ng cao, khèng chÕ ®−îc mùc n−íc cao nhÊt, cã ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt tèt ®¶m b¶o x©y dùng ®−îc c¸c c«ng tr×nh ®o ®¹c, kh«ng cã ph©n, nhËp l−u . e) Bê s«ng, lßng s«ng æn ®Þnh, mÆt c¾t d¹ng ®¬n, c©n ®èi kh«ng cã b·i trµn; nÕu kh«ng chän ®−îc th× chän n¬i cã b·i trµn nhá. f) Kh«ng cã cá n−íc mäc ë gÇn bê vµ ®¸y s«ng, kh«ng cã ®¸ ngÇm ngæn ngang trªn lßng s«ng. g) Mùc n−íc ph¶i thay ®æi ®Òu ®Æn ph¶n ¸nh ®óng quy luËt thay ®æi mùc n−íc trong s«ng. h) T¹i tuyÕn ®o mùc n−íc kh«ng cã ®é dèc ngang, kh«ng cã hiÖn t−îng ch¶y vßng. i) Tr¹m ®o cÇn gÇn khu d©n c−, thuËn tiÖn sinh ho¹t, giao th«ng vµ th«ng tin liªn l¹c, nh−ng kh«ng nªn ®Æt ë gÇn bÕn c¶ng, bÕn ®ß ngang... cã sù ho¹t ®éng nhén nhÞp, ¶nh h−ëng tíi c«ng t¸c ®o ®¹c §èi víi nh÷ng lo¹i tr¹m dïng riªng cÇn ph¶i c¨n cø vµo yªu cÇu phôc vô riªng ®Ó chän vÞ trÝ ®o ®¹c cho thÝch hîp. 2. C¸c b−íc kh¶o s¸t

C«ng t¸c kh¶o s¸t tr¹m ®o nãi chung cã thÓ chia ra hai b−íc : Kh¶o s¸t s¬ bé vµ kh¶o s¸t kü thuËt . a. Kh¶o s¸t s¬ bé : C¨n cø vµo yªu cÇu phôc vô, t×nh h×nh l−íi tr¹m trong khu vùc ®Æt tr¹m, s¬ bé chän ®o¹n s«ng ®Æt tr¹m trªn b¶n ®å, (dïng b¶n ®å cã tØ lÖ cµng lín cµng tèt). Sau ®ã tiÕn hµnh kh¶o s¸t thùc ®Þa. §o¹n s«ng kh¶o s¸t dµi kho¶ng 5-10Km. Nh÷ng tµi liÖu cÇn thu thËp khi kh¶o s¸t s¬ bé bao gåm :

§Þa h×nh gÇn ®o¹n s«ng ®Æt tr¹m; ®Þa chÊt bê s«ng, lßng s«ng; nh÷ng ®iÒu kiÖn cã ¶nh h−ëng tíi dßng ch¶y nh− th¸c, ghÒnh, ph©n l−u, nhËp l−u. Thu thËp c¸c sè liÖu thuû v¨n, khÝ t−îng ®Æc tr−ng t¹i khu vùc ®Æt tr¹m, t×nh h×nh d©n sinh, kinh tÕ, chÝnh trÞ t¹i khu vùc ®Æt tr¹m, c¸c c«ng tr×nh trªn s«ng vµ quy häach cña c¸c ngµnh kinh tÕ hiÖn t¹i vµ t−¬ng lai trong khu vùc. Tµi liÖu thu thËp trong b−íc kh¶o s¸t s¬ bé cã thÓ b»ng c¸ch ®iÒu tra, thu thËp qua c¸c c¬ quan qu¶n lý ë ®Þa ph−¬ng , ®iÒu tra lò hoÆc trùc tiÕp ®o ®¹c mét sè yÕu tè cÇn thiÕt.

http://www.ebook.edu.vn

11

b. Kh¶o s¸t kü thuËt bao gåm

•

X©y dùng c¸c mèc cao ®é : Cao ®é ®−îc dÉn tõ mèc chuÈn cã hÖ tuyÖt ®èi hoÆc cao ®é gi¶ ®Þnh. (NÕu ch−a cã ®iÒu kiÖn dÉn cao ®é tuyÖt ®èi)

•

LËp b×nh ®å ®o¹n s«ng ®Æt tr¹m : §o¹n s«ng ®−îc lËp b×nh ®å ph¶i dµi h¬n ®o¹n s«ng ®Þnh chän ®Ó ®Æt tr¹m. ViÖc ®o ®¹c ®Þa h×nh bao gåm : §o ®¹c ®Þa h×nh cña lßng s«ng phÇn ngËp n−íc vµ phÇn kh«ng ngËp n−íc (tÝnh tõ mÐp n−íc trong thêi gian kh¶o s¸t tíi ®−êng ®ång møc cao h¬n mùc n−íc lín nhÊt kho¶ng 1m). Néi dung c«ng t¸c nµy xem thªm h−íng dÉn ®o ®¹c phæ th«ng.

H×nh 1-3. B×nh ®å ®o¹n s«ng ®Æt tr¹m

C¨n cø vµo tµi liÖu ®Þa h×nh lËp b×nh ®å ®o¹n s«ng (h×nh 1-3) vµ vÏ mét sè mÆt c¾t ngang, mÆt c¾t däc s«ng, ®Ó ph©n tÝch chän tuyÕn ®o (h×nh 1-4 a,b). TØ lÖ cña b×nh ®å vµ c¸c b¶n vÏ cÇn ®ñ lín ®Ó dÔ ph©n tÝch chän tuyÕn ®o. + §o ®¹c, ®iÒu tra c¸c yÕu tè thuû v¨n nh− mùc n−íc lín nhÊt (Hmax), nhá nhÊt (Hmin), ph©n bè l−u tèc trªn c¸c mÆt c¾t ®Þnh ®Æt tuyÕn ®o, x¸c ®Þnh h−íng ch¶y b×nh qu©n, ®iÒu tra sù diÔn biÕn lßng s«ng v.v. Sau khi ®· cã ®ñ c¸c lo¹i tµi liÖu tiÕn hµnh ph©n tÝch c¸c ®iÒu kiÖn cô thÓ cña ®o¹n s«ng, c¨n cø vµo c¸c yªu cÇu cña ®o¹n s«ng ®Æt tr¹m vµ nhiÖm vô cña tr¹m ®o ®Ó chän c¸c tuyÕn ®o ®¹c. + Kh¶o s¸t khu vùc dù kiÕn x©y dùng c¸c c«ng tr×nh ®o ®¹c nh− : X©y dùng c«ng tr×nh ®o mùc n−íc, x©y dùng c«ng tr×nh c¸p treo thuyÒn, n«i, xe, nhµ tr¹m .v. v.

12

http://www.ebook.edu.vn

3. Chän c¸c tuyÕn ®o

Tr¹m thuû v¨n cÊp I bao gåm c¸c tuyÕn ®o l−u l−îng, mùc n−íc, bïn c¸t, ®é dèc mÆt n−íc, ®o phao, ®o ®é mÆn ( nÕu tr¹m ®o cã ¶nh h−ëng cña thuû triÒu).

a)

b) H×nh 1-4. a) MÆt c¾t ngang t¹i tuyÕn chÝnh (TuyÕn c¬ b¶n) b) MÆt c¾t däc ®o¹n s«ng ®Æt tr¹m (MÆt c¾t nµy kh«ng cïng tµi liÖu ë b×nh ®å)

http://www.ebook.edu.vn

13

a. TuyÕn ®o l−u l−îng :

Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh l−u l−îng n−íc phæ biÕn ë c¸c tr¹m thuû v¨n hiÖn nay lµ ph−¬ng ph¸p “l−u tèc - diÖn tÝch”. Theo ph−¬ng ph¸p nµy cÇn ph¶i ®o ®¹c c¸c yÕu tè thµnh phÇn nh− l−u tèc, diÖn tÝch (®o s©u vµ ®o kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c thuû trùc ®o s©u). C¸c yÕu tè nµy ®−îc x¸c ®Þnh trªn mét mÆt c¾t ngang gäi lµ tuyÕn ®o l−u l−îng. §Ó ®¶m b¶o thu thËp tµi liÖu ®−îc chÝnh x¸c, mÆt c¾t ®o l−u l−îng ph¶i ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau : - MÆt c¾t ph¶i vu«ng gãc víi h−íng ch¶y b×nh qu©n . - H×nh d¹ng mÆt c¾t tèt nhÊt lµ d¹ng parab«n (lßng ch¶o) hoÆc ch÷ V, kh«ng cã b·i trµn, kh«ng cã khu vùc n−íc tï, n−íc vËt . - Sù ph©n bè l−u tèc trªn mÆt c¾t tu©n theo nh÷ng quy luËt chung, ®¶m b¶o ®o ®¹c thuËn tiÖn trong c¸c mïa . - Sù diÔn biÕn lßng s«ng Ýt, nghÜa lµ mÆt c¾t kh«ng cã hiÖn t−îng båi, xãi nghiªm träng. b. TuyÕn ®o ®é dèc mÆt n−íc :

§é ®èc mÆt n−íc lµ ®é h¹ thÊp b×nh qu©n cña mÆt n−íc trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi dßng ch¶y . §é dèc mÆt n−íc ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau : J=

H 1 − H 2 ΔH 1 − 2 %00 = LJ LJ

Trong ®ã : J - ®é dèc mÆt n−íc, th−êng tÝnh b»ng phÇn v¹n (%00) H1 - mùc n−íc t¹i tuyÕn ®é dèc trªn H2 - mùc n−íc t¹i tuyÕn ®o ®é dèc d−íi LJ - chiÒu dµi dßng ch¶y gi÷a hai tuyÕn ®é dèc (cïng ®¬n vÞ víi mùc n−íc). TuyÕn ®o ®é dèc thùc chÊt lµ hai tuyÕn ®o mùc n−íc cè ®Þnh ®−îc ®Æt vÒ hai phÝa cña tuyÕn ®o l−u l−îng (xem h×nh 1-5 vµ 1-6) §Ó ®¶m b¶o ®−îc sai sè cña tµi liÖu trong ph¹m vi cho phÐp, tuyÕn ®o ®é dèc mÆt n−íc cÇn ph¶i ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau : •

TuyÕn ®o ®é dèc trªn (I1) vµ tuyÕn ®o ®é dèc d−íi (I2) tèt nhÊt lµ c¸ch ®Òu tuyÕn ®o l−u l−îng.

•

T¹i tuyÕn ®o, mùc n−íc thay ®æi ph¶n ¸nh ®óng quy luËt thay ®æi cña mùc n−íc s«ng, ®¶m b¶o x©y dùng ®−îc c«ng tr×nh ®o mùc n−íc æn ®Þnh vµ ®o ®¹c thuËn tiÖn.

14

http://www.ebook.edu.vn

•

Kho¶ng c¸ch gi÷a hai tuyÕn ®o ®é dèc LJ cÇn ®ñ dµi ®Ó ®¶m b¶o cã chªnh lÖch mùc n−íc gi÷a chóng nh− sau : + §èi víi s«ng miÒn nói ΔH1-2 = 25 4 50cm + §èi víi s«ng ®ång b»ng ΔH1-2 = 104 20cm

H×nh 1-5. S¬ ®å c¸c tuyÕn ®o ë ®o¹n s«ng ®Æt tr¹m

NÕu trong thùc tÕ kh«ng cho phÐp chän ®−îc ®o¹n s«ng cã ®é dµi ®¶m b¶o tiªu chuÈn trªn th× cã thÓ chän ®o¹n s«ng ng¾n víi chªnh lÖch mùc n−íc nhá h¬n song ph¶i cè g¾ng n©ng cao ®é chÝnh x¸c ®o mùc n−íc, ®Ó gi¶m sai sè cho kÕt qu¶ ®o ®¹c .

H×nh 1-6. TuyÕn ®o ®é dèc

c. TuyÕn ®o phao :

Trong nh÷ng tr−êng hîp kh«ng cho phÐp ®o l−u tèc b»ng m¸y hoÆc yªu cÇu tµi liÖu cã ®é chÝnh x¸c kh«ng cao l¾m th× cã thÓ dïng phao ®Ó ®o l−u tèc. §Ó ®o l−u tèc b»ng phao, trªn ®o¹n s«ng ®Æt tr¹m ta chän c¸c tuyÕn ®o phao vµ tuyÕn th¶ phao. TuyÕn ë phÝa th−îng l−u tuyÕn ®o l−u l−îng gäi lµ tuyÕn trªn (P1) mét tuyÕn phÝa h¹ l−u gäi lµ tuyÕn d−íi (P2). TuyÕn th¶ phao c¸ch tuyÕn trªn vÒ phÝa th−îng l−u kho¶ng 30450 m (h×nh1-5) §Ó tµi liÖu thu thËp ®−îc ®¶m b¶o sai sè cho phÐp th× kho¶ng c¸ch gi÷a hai tuyÕn ®o phao LP sao cho thêi gian ch¶y truyÒn víi l−u tèc trung b×nh mÆt ngang lín nhÊt tèi thiÓu tõ 50 ÷ 80 gi©y http://www.ebook.edu.vn

15

NÕu kh«ng chän ®−îc ®o¹n s«ng ®o phao cã chiÒu dµi ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn trªn th× cã thÓ chän ®o¹n s«ng ng¾n h¬n, nh−ng LP ph¶i ®ñ dµi sao cho thêi gian ch¶y truyÒn t−¬ng øng kh«ng nhá h¬n 20 gi©y. ë c¸c tr¹m thuû v¨n cÊp I c¸c tuyÕn ®o mùc n−íc, ®o bïn c¸t, ®o mÆn, (nÕu cã), ®o ho¸ n−íc, ®o nhiÖt ®é n−íc, tèt nhÊt lµ trïng víi tuyÕn ®o l−u l−îng.

T¹i nh÷ng ®o¹n s«ng ®Æc biÖt cã thÓ ph¶i chän tuyÕn ®o l−u l−îng vÒ mïa lò vµ mïa kiÖt t¹i hai vÞ trÝ kh¸c nhau nh−ng ph¶i x¸c lËp ®−îc mèi quan hÖ gi÷a c¸c yÕu tè thuû v¨n t¹i c¸c vÞ trÝ ®ã.

II. VÞ trÝ tr¹m ®o mùc n−íc (tr¹m cÊp III) §o¹n s«ng ®−îc chän ®Ó ®o mùc n−íc kh«ng yªu cÇu chÆt chÏ nh− ®o¹n s«ng ®Æt tr¹m ®o l−u l−îng, nh−ng cã nh÷ng yªu cÇu riªng thÝch hîp víi viÖc thu thËp tµi liÖu mùc n−íc : -

§o¹n s«ng t−¬ng ®èi th¼ng cã chiÒu dµi L = (3-5)B

-

Trªn ®o¹n s«ng kh«ng cã n−íc vËt, n−íc tï.

-

Cao tr×nh hai bê s«ng khèng chÕ ®−îc mùc n−íc cao nhÊt, kh«ng mÊt n−íc mÆt vµ n−íc ngÇm.

-

Kh«ng chÞu ¶nh h−ëng cña th¸c, ghÒnh, cån b·i vµ c¸c ho¹t ®éng kh¸c cña c¸c c«ng tr×nh lµm thay ®æi quy luËt tù nhiªn cña dßng ch¶y.

-

VÞ trÝ tuyÕn ®o cã ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt b¶o ®¶m x©y dùng ®−îc c¸c c«ng tr×nh ®o mùc n−íc nh− : Cäc, thuû chÝ, giÕng tù ghi mùc n−íc.

Ngoµi nh÷ng ®iÒu kiÖn trªn cßn c¨n cø vµo yªu cÇu phôc vô mµ chän ®o¹n s«ng ®Æt tr¹m cho thÝch hîp. TuyÕn ®o mùc n−íc ®−îc ®Æt th¼ng gãc víi h−íng ch¶y b×nh qu©n. NÕu tr¹m cßn ®o ®¹c thªm c¸c yÕu tè nh− nhiÖt ®é n−íc, ®é mÆn .. .th× vÞ trÝ ®o ®¹c tèt nhÊt lµ trïng víi tuyÕn ®o mùc n−íc. ViÖc kh¶o s¸t vÞ trÝ ®Æt tr¹m ®o mùc n−íc còng tiÕn hµnh t−¬ng tù nh− kh¶o s¸t vÞ trÝ ®Æt tr¹m ®o l−u l−îng, nh−ng c¸c yÕu tè thu thËp, ®iÒu tra... ph¶i phï hîp víi yªu cÇu cña ®o¹n s«ng ®Æt tr¹m ®o mùc n−íc nh− ®· tr×nh bµy.

III. VÞ trÝ tr¹m ®o mÆn Tuú theo yªu cÇu phôc vô mµ tr¹m ®o mÆn cÇn ®−îc ®Æt ë vÞ trÝ thÝch hîp . VÝ dô cÇn nghiªn cøu sù thay ®æi ®é mÆn theo thêi gian ®Ó lÊy n−íc t−íi ruéng th× tr¹m ®o mÆn cÇn ®Æt gÇn c«ng tr×nh lÊy n−íc; CÇn nghiªn cøu quy luËt thay ®æi cña ®é mÆn däc theo mét con s«ng nµo ®ã th× cÇn ®Æt c¸c tr¹m ®o däc s«ng... Tr¹m ®o mÆn th−êng ®Æt kÕt hîp víi tr¹m ®o c¸c yÕu tè thuû v¨n kh¸c. Khi cÇn thiÕt ®Æt riªng tr¹m ®o mÆn th× c«ng t¸c kh¶o s¸t ®−îc tiÕn hµnh nh− ®èi víi tr¹m ®o mùc n−íc.

16

http://www.ebook.edu.vn

Ch−¬ng II

§o mùc n−íc vμ nhiÖt ®é n−íc Mùc n−íc lµ ®é cao mÆt tho¸ng cña dßng n−íc so víi mét mÆt chuÈn cao ®é nµo ®ã. HÖ cao ®é ®ang ®−îc sö dông réng r·i ë ngµnh thuû v¨n lµ hÖ cao ®é Quèc gia. Mùc n−íc kÝ hiÖu lµ H (hoÆc Z) ®¬n vÞ dïng lµ cm (hoÆc m)

§2-1 C«ng tr×nh ®o mùc n−íc vμ m¸y ®o mùc n−íc C«ng tr×nh ®o mùc n−íc vµ m¸y mãc ®o mùc n−íc bao gåm c¸c lo¹i c«ng tr×nh ®o mùc n−íc kh«ng liªn tôc nh− cäc, thuû chÝ ... vµ m¸y tù ghi mùc n−íc liªn tôc hoÆc theo chÕ ®é tù chän. Sau ®©y sÏ giíi thiÖu mét sè lo¹i c«ng tr×nh, m¸y mãc ®o mùc n−íc ®ang ®−îc dïng réng r·i ë n−íc ta.

I. Cäc ®o mùc n−íc: Cäc ®o mùc n−íc th−êng ký hiÖu lµ C Cäc ®−îc dïng ë c¸c tr¹m cã lßng s«ng tho¶i (s«ng ®ång b»ng) cã nhiÒu thuyÒn bÌ qua l¹i hoÆc dïng ë s«ng miÒn nói n¬i cã nhiÒu vËt tr«i trªn s«ng khi cã lò, biªn ®é mùc n−íc lín vµ l−u tèc lín . Cäc cã thÓ lµm b»ng gç tèt, bª t«ng, s¾t.. TiÕt diÖn ngang cã thÓ lµ h×nh vu«ng, (c¹nh tõ 10 -15 cm) hoÆc h×nh trßn (®−êng kÝnh tõ 10-15 cm), vµ cäc s¾t ch÷ L, I (tõ 68 cm). ChiÒu dµi cña cäc ph¶i ®¶m b¶o ®ãng ngËp vµo líp ®Êt cøng Ýt nhÊt lµ 50 cm, phÇn cäc nh« ra khái mÆt ®Êt kho¶ng 10 cm. NÕu lµ cäc gç hoÆc cäc bª t«ng th× trªn ®Çu cäc ph¶i cã lâi s¾t φ = 10412 mm nh« khái mÆt cäc 10 mm ®Ó lµm chuÈn khi ®o . Sè l−îng cäc trªn mçi tuyÕn ®o tuú thuéc vµo ®Þa h×nh bê s«ng vµ biªn ®é dao ®éng mùc n−íc. Sau ®©y lµ nh÷ng ®iÒu kiÖn cÇn ®¶m b¶o khi x©y dùng hÖ thèng cäc ®o mùc n−íc. H×nh 2-1. Mùc n−íc t¹i vÞ trÝ A

•

Chªnh lÖch cao ®é gi÷a hai ®Çu cäc kÒ nhau trong kho¶ng 30450 cm vµ kh«ng ®−îc v−ît qu¸ 60 cm, c¸c cäc kh«ng nªn c¸ch nhau qu¸ xa. §Çu cäc trªn cïng ph¶i cao h¬n mùc n−íc lín nhÊt tõ 40450 cm, ®Çu cäc cuèi cïng ph¶i thÊp h¬n mùc n−íc thÊp nhÊt tõ 40450 cm. • Thø tù c¸c cäc ®−îc ghi tõ cäc cao nhÊt ®Õn cäc thÊp nhÊt. Tr−êng hîp ph¶i x©y dùng

http://www.ebook.edu.vn

17

thªm cäc gi÷a hai cäc ®· cã th× tªn cäc míi mang sè hiÖu cäc trªn vµ ch÷ a. VÝ dô gi÷a cäc 3 vµ 4 thªm cäc 3a (Xem h×nh 2-2)

H×nh 2-2. HÖ thèng cäc ®o mùc n−íc

II. Thuû chÝ ®−îc ký hiÖu lµ P

H×nh 2-3. Thuû trÝ ®o mùc n−íc

18

http://www.ebook.edu.vn

Thuû chÝ th−êng ®−îc dïng ë n¬i lßng s«ng dèc, Ýt thuyÒn bÌ qua l¹i, Ýt vËt næi trªn s«ng, biªn ®é mùc n−íc nhá, n−íc kh«ng ch¶y xiÕt. hoÆc n¬i cã c«ng tr×nh víi t−êng v¸ch th¼ng ®øng (cèng, mè cÇu, cÇu c¶ng) Cã thÓ lµm thuû chÝ b»ng gç tèt, s¾t tr¸ng men, s¾t s¬n hoÆc bª t«ng. Thuû chÝ b»ng gç th−êng cã kÝch th−íc nh− sau : Dµi 243 m, réng 10420 cm, dµy 344 cm, trªn bÒ mÆt cã kh¾c ®é dµi 1cm, 2cm hoÆc 5cm mét. Khi ®é chÝnh x¸c cña mùc n−íc yªu cÇu 1 cm th× v¹ch kh¾c 0,5 hay 1 cm, khi yªu cÇu ®é chÝnh x¸c 2 cm hoÆc 5 cm th× v¹ch kh¾c lµ 1 cm hoÆc 2 cm. NÕu lµm b»ng gç cÇn ph¶i sö lý ®Ó chèng mèi môc . NÕu lµm b»ng s¾t tr¸ng men th× lµm thµnh nhiÒu ®o¹n nèi, mçi ®o¹n dµi 50 cm, réng 10 cm dµy 1- 2 mm . NÕu kh¾c trªn t−êng bª t«ng, ®¸ th× ph¶i cã chiÒu réng tõ 10-20 cm. ë tuyÕn ®o, thuû chÝ cã thÓ ®−îc g¾n vµo cäc gç, cäc bª t«ng, cäc s¾t, hoÆc vµo t−êng cèng, mè cÇu... §iÓm 0 ë mçi thuû chÝ ph¶i ®−îc x¸c ®Þnh so víi mÆt chuÈn cao ®é tuyÖt ®èi. Khi x©y dùng hÖ thèng thuû chÝ cÇn chó ý mÊy ®iÓm sau: •

§Ønh thuû chÝ trªn cïng cao h¬n Hmax Ýt nhÊt 50cm, gèc thuû chÝ d−íi cïng thÊp h¬n Hmin Ýt nhÊt 50cm

•

Cao tr×nh ®iÓm “ 0 “ cña thuû chÝ trªn ph¶i thÊp h¬n ®iÓm trªn cïng cña thuû chÝ kÕ tiÕp phÝa d−íi Ýt nhÊt lµ 20 cm Khi l¾p ®Æt cÇn h−íng chiÒu dÑt cña thuû chÝ theo h−íng ch¶y ®Ó gi¶m ¶nh h−ëng cña n−íc dÒnh .

•

Cã thÓ x©y dùng cäc xen kÏ víi thuû chÝ trªn cïng mét tuyÕn ®o .

130mm

86mm

H×nh 2-4. Thuû chÝ

III. M¸y tù ghi mùc n−íc 1. Ph©n lo¹i m¸y tù ghi mùc n−íc

a) C¨n cø vµo ph−¬ng ®Æt trôc trèng quÊn giÊy tù ghi, cã thÓ ph©n thµnh hai lo¹i chÝnh: - Lo¹i trôc ngang : Khi m¸y ho¹t ®éng trôc trèng quÊn giÊy ®Æt n»m ngang. - Lo¹i trôc ®øng : Khi m¸y ho¹t ®éng, trôc trèng quÊn giÊy ®Æt th¼ng ®øng. b) C¨n cø vµo ph−¬ng thøc truyÒn dao ®éng cña mùc n−íc tíi m¸y, cã thÓ chia m¸y tù ghi mùc n−íc ra c¸c lo¹i sau :

Lo¹i 1 : TruyÒn sù dao ®éng cña mùc n−íc b»ng phao næi nh− m¸y “ Van §ai “ ( Liªn X« cò s¶n xuÊt) m¸y steven A68-A71 ( Mü ); SW-40( Trung Quèc)

http://www.ebook.edu.vn

19

Lo¹i 2 : TruyÒn dao ®éng cña mùc n−íc b»ng ¸p lùc khÝ vµ ®iÖn ¸p . + ¸p lùc khÝ nh− m¸y LPN 8/2 (Ph¸p) + §iÖn ¸p nh− m¸y T§N-324-M1 (ViÖt Nam) Lo¹i 3 : Dao ®éng cña mùc n−íc ®−îc truyÒn b»ng siªu ©m nh− WLR7 , WLR8( NhËt) 2. Giíi thiÖu mét sè lo¹i m¸y ®o mùc n−íc ®ang dïng ë n−íc ta M¸y tù ghi mùc n−íc "Van ®ai” : Lo¹i m¸y nµy do Liªn X« (cò) s¶n xuÊt (sau ®ã Trung Quèc s¶n xuÊt d¹ng t−¬ng tù). M¸y Van ®ai cã gi¸ thµnh thÊp, bÒn, dÔ sö dông nªn ®−îc dïng nhiÒu ë n−íc ta . a) C¸c bé phËn chÝnh cña m¸y Van ®ai

H×nh 2-5. S¬ ®å cÊu t¹o m¸y tù ghi Van §ai

1. Trèng quÊn giÊy tù ghi : Trôc cña trèng quÊn giÊy g¾n víi c¸c pu-ly, giÊy tù ghi lµ lo¹i giÊy chuyªn dïng, tû lÖ biÓu ®å tuú thuéc vµo cÊu t¹o cña tõng lo¹i m¸y. 2. Kim tù ghi : Kim tù ghi cÊu t¹o t−¬ng tù nh− mét ngßi bót, ®Çu kim cã chç chøa mùc, kim ®−îc tr−ît trªn mét trôc song song víi trôc trèng quÊn giÊy vµ liªn hÖ víi sù chuyÓn ®éng cña ®ång hå . 3. Phao : Phao cã d¹ng h×nh trô rçng lµm b»ng t«n hoÆc b»ng ®ång cã t¸c dông truyÒn sù dao ®éng cña mùc n−íc tíi pu-ly. 4. Pu-ly : C¸c pu-ly ®−îc g¾n vµo c¸c trôc, c¸c trôc nµy liªn hÖ víi trôc trèng quÊn giÊy, nhê c¸c pu-ly nµy mµ sù dao ®éng cña phao ®−îc truyÒn tíi vµ lµm quay trôc quÊn giÊy. M¸y cã thÓ cã tõ 1 ®Õn 2 pu-ly víi ®−êng kÝnh kh¸c nhau ®Ó ghi biÓu ®å mùc n−íc víi c¸c tû lÖ kh¸c nhau. 5. §ång hå dïng ®Ó chØ thêi gian, nã cã liªn hÖ víi kim tù ghi . Lo¹i m¸y nµy cã ®ång hå ®−îc lªn gi©y cãt 24 giê 1 lÇn. 20

http://www.ebook.edu.vn

Ngoµi c¸c bé phËn chÝnh ®· nªu cßn c¸c bé phËn kh¸c nh− trôc (6,7) ®Ó l¾p c¸c pu-ly, ®èi träng cña phao (8), ®èi träng cña ®ång hå (9), d©y treo phao nèi liÒn gi÷a phao vµ pu-ly, th©n m¸y (10). b) Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¸y Van ®ai

Do phao ®−îc th¶ næi trªn mÆt n−íc, nªn dao ®éng mùc n−íc sÏ ®−îc truyÒn tíi c¸c puly vµ truyÒn tíi trèng quÊn giÊy lµm trèng quÊn giÊy quay xung quanh trôc cña nã. MÆt kh¸c kim tù ghi dÞch chuyÓn theo thêi gian cã ph−¬ng song song víi trôc quÊn giÊy. Nh− vËy kim tù ghi vµ trèng quÇn giÊy dÞch chuyÓn theo 2 ph−¬ng vu«ng gãc víi nhau, kÕt qu¶ cho ta biÓu ®å tù ghi cña qu¸ tr×nh thay ®æi mùc n−íc trªn trôc vu«ng gãc(H~t). TØ lÖ cña mùc n−íc tuú thuéc vµo biªn ®é dao ®éng cña mùc n−íc mµ sö dông c¸c tû lÖ nh− sau: 1/1 vµ 1/2 khi g¾n 2 pu-ly vµo chèt 6; tû lÖ 1/5 vµ 1/10 khi g¾n 2 pu-ly vµo chèt 7 (xem h×nh 2-5). M¸y tù ghi mùc n−íc T§N-324-M1 :

M¸y T§N-324-M1 do ViÖn kü thuËt qu©n sù (ViÖt Nam) s¶n suÊt . a) C¸c bé phËn chÝnh : M¸y cã c¸c bé phËn chÝnh sau ®©y

§Çu ®o, khèi ®iÒu khiÓn xö lý sè liÖu, nguån ®iÖn (xem s¬ ®å 2-6 )

T§N-324-M1.03

T§N-324-M1.02

T§N-324-M1.01

T§N-324-M1.04 (Nguån) H×nh 2-6. S¬ ®å cÊu t¹o m¸y ®o mùc n−íc T§N-324-M1

b) Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¸y

§Çu ®o ho¹t ®éng theo c¸c chÕ ®é ®o trùc tiÕp hoÆc ®o theo chÕ ®é ®Þnh tr−íc (theo chu kú ®−îc cµi ®Æt s½n) §Çu ®o gåm qu¶ däi cã g¾n ®Çu nhËn n−íc treo trªn mét sîi d©y (th−íc chuÈn). Khi cÇn ®o ®Çu ®o, nhËn lÖnh tõ khèi 02, qu¶ däi sÏ ®−îc th¶ xuèng tõ vÞ trÝ ®Æt ®Çu ®o (cã cao tr×nh x¸c ®Þnh) xuèng mÆt n−íc trong giÕng. Khi ®Çu nhËn n−íc võa ch¹m mÆt n−íc th× ®Çu ®o sÏ truyÒn gi¸ trÞ ®äc trªn th−íc chuÈn vÒ khèi 02, ®ång thêi kÐo qu¶ däi vµ ®Çu nhËn n−íc vÒ vÞ trÝ ban ®Çu, kÕt thóc 1 lÇn ®o. ViÖc ®iÒu khiÓn khèi 02 cã thÓ ®−îc thùc hiÖn trùc tiÕp tõ ng−êi ®o hoÆc theo tr×nh tù ®· cµi ®Æt tõ khèi 03. Khèi 02 cã chøc n¨ng xö lý sè liÖu vµ hiÖn sè lªn mµn h×nh ®ång thêi truyÒn sè liÖu ®· xö lý sang khèi 03. Khèi 03 l−u tr÷ tµi liÖu vµ chuÈn bÞ tr¹ng th¸i cho chu kú ®o tiÕp theo. Toµn bé hÖ thèng ®−îc cung cÊp nguån ®iÖn tõ khèi 04.

http://www.ebook.edu.vn

21

Nh− vËy m¸y tù ghi mùc n−íc T§N-324-M1, cã thÓ tù ®éng ®o, l−u tr÷ sè liÖu hoÆc cã thÓ ®o mùc n−íc tõ xa t¹i tõng thêi ®iÓm . c) C«ng tr×nh l¾p ®Æt m¸y tù ghi mùc n−íc

M¸y T§N-324-M1 cã thÓ dïng lo¹i c«ng tr×nh giíi thiÖu trªn h×nh 2-8 ®Ó l¾p ®Æt. M¸y tù ghi mùc n−íc LPN 8/2 a) Nguyªn lý lµm viÖc cña m¸y :

M¸y lµm viÖc dùa vµo sù biÕn ®æi cña ¸p lùc khÝ. Sù dao ®éng cña mùc n−íc lµm biÕn thiªn ¸p lùc khÝ cña bé phËn khÝ, sù biÕn thiªn nµy ®−îc truyÒn tíi bé phËn nhËn, xö lý th«ng tin vµ cho kÕt qu¶ . Sù biÕn thiªn cña ¸p lùc khÝ nhê hÖ thèng nÐn khÝ, èng dÉn khÝ tiÕp xóc víi nguån n−íc cÇn ®o . b) C¸c bé phËn chñ yÕu cña m¸y : • HÖ thèng khÝ gåm b×nh nÐn khÝ, èng dÉn khÝ ®uîc nèi tõ m¸y tíi nguån n−íc. • Bé phËn nhËn vµ xö lý sè liÖu lµ bé phËn chÝnh cña m¸y, nã cã t¸c dông biÕn ®æi

sù dao ®éng cña mùc n−íc th«ng qua sù biÕn thiªn cña ¸p thµnh gi¸ trÞ mùc n−íc. KÕt qu¶ nµy do m¸y tÝnh to¸n, l−u tr÷ vµ hiÓn thÞ trªn mµn h×nh khi cÇn thiÕt. ViÖc ®iÒu khiÓn m¸y vËn hµnh th«ng qua bµn phÝm vµ mµn h×nh hiÓn thÞ. ChÕ ®é ®o ®¹c, yÕu tè cÇn ®o ®¹c.. ®−îc cµi ®Æt theo yªu cÇu cña ng−êi sö dông vµ sau ®ã m¸y sÏ thùc hiÖn hoµn toµn tù ®éng trong mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh . - Nguån n¨ng l−îng : Cã thÓ dïng ¾c quy 11 ÷14V DC hoÆc nguån ®iÖn l−íi 220V AC 610 % c) TÝnh n¨ng vµ ph¹m vi øng dông cña m¸y : •

-

C¸c yÕu tè ®o ®¹c : §o mùc n−íc: Tuú theo c¸c lo¹i m¸y thiÕt kÕ kh¸c nhau mµ biªn ®é mùc n−íc cã thÓ ®o ®−îc kh¸c nhau nh− sau: 0-5, 0-10, 0-20 vµ 0-60m víi ®é chÝnh x¸c 60,1%

§é ph©n gi¶i : Ph¹m vi ®o < 10 m : 1mm Ph¹m vi ®o /10 m : 1 cm Ngoµi mùc n−íc ra m¸y cßn x¸c ®Þnh ®−îc c¸c ®Æc tr−ng mùc n−íc kh¸c nh−: c−êng suÊt mùc n−íc, mùc n−íc cao nhÊt, thÊp nhÊt c¶nh b¸o (tuú chän) -

§o nhiÖt ®é:

+ Ph¹m vi øng dông : Tõ -20oC 4 +60oC + §é chÝnh x¸c 60,3oC + §é ph©n gi¶i 0,1oC • Chøc n¨ng vËn hµnh cña m¸y:

22

http://www.ebook.edu.vn

+ Thêi gian, chÕ ®é tù ghi, ngµy, giê hÖ thèng, thêi gian lÊy mÉu ( 1 lÇn ®o ), chÕ ®é tù ®éng kiÓm tra sù ho¹t ®éng cña m¸y, chÕ ®é ho¹t ®éng tiÕt kiÖm n¨ng l−îng, chÕ ®é ho¹t ®éng th−êng xuyªn. + §o ®¹c, l−u tr÷, truyÒn sè liÖu Ph©n tÝch kÕt qu¶, l−u tr÷ sè liÖu víi mét khèi l−îng nhÊt ®Þnh, hiÓn thÞ sè liÖu trªn mµn h×nh khi cÇn; cã thÓ “®æ” sè liÖu ®· ®o ®¹c vµo m¸y tÝnh (PC), cã thÓ huû sè liÖu khi kh«ng cÇn thiÕt l−u tr÷; sè liÖu cã thÓ truyÒn qua m¹ng ®iÖn tho¹i tõ xa tíi mét n¬i nµo ®ã. Mét sè chøc n¨ng tù ®éng, b¶o d−ìng m¸y theo ®Þnh kú vµ th«ng b¸o mét sè yÕu tè cã liªn quan ®Õn qu¸ tr×nh ho¹t ®éng vµ hiÖn tr¹ng cña m¸y ...

H×nh 2-7. Mét h×nh thøc l¾p ®Æt m¸y tù ghi mùc n−íc LPN 8/2

IV. C«ng tr×nh ®Æt m¸y tù ghi mùc n−íc ë ®©y giíi thiÖu 2 lo¹i c«ng tr×nh ®−îc dïng phæ biÕn ë n−íc ta : 1. GiÕng tù ghi kiÓu ®¶o (H×nh 2-8a). Lo¹i giÕng nµy ®uîc x©y trªn lßng s«ng, ngay t¹i tuyÕn ®o ®¹c. GiÕng cã d¹ng h×nh trô, cã thÓ lµm b»ng èng bª t«ng, gç .v.v. Trªn giÕng lµ sµn ®Æt m¸y cã m¸i che. Cao tr×nh sµn m¸y ph¶i cao h¬n mùc n−íc lín nhÊt. Tõ sµn m¸y cã cÇu c«ng t¸c nèi víi bê. Lç th«ng n−íc tõ giÕng víi n−íc s«ng n»m ë vÞ trÝ thÊp h¬n mùc n−íc thÊp nhÊt. Lo¹i giÕng nµy dÔ thi c«ng, vèn x©y dùng kh«ng nhiÒu l¾m song cã nh−îc ®iÓm lµ chÞu ¶nh h−ëng trùc tiÕp cña sãng, giã do ®ã tµi liÖu thu ®−îc h¹n chÕ vÒ ®é chÝnh x¸c. 2. GiÕng kiÓu bê ( h×nh 2 -8b) : C«ng tr×nh ®Æt m¸y tù ghi lo¹i nµy ®−îc x©y dùng trªn bê s«ng, cã c¸c bé phËn chÝnh: GiÕng, èng dÉn n−íc hoÆc xi ph«ng vµ sµn m¸y.

http://www.ebook.edu.vn

23

Lo¹i giÕng nµy cã −u ®iÓm lµ kh¾c phôc ®−îc c¸c nh−îc ®iÓm cña lo¹i giÕng kiÓu ®¶o, nh−ng khã thi c«ng nªn gi¸ thµnh c«ng tr×nh th−êng cao h¬n. §èi víi c¸c lo¹i m¸y nh− LPN 8/2, WLR7 , WLR8... sÏ cã lo¹i c«ng tr×nh l¾p ®Æt m¸y thÝch hîp cho mçi lo¹i cô thÓ.

H×nh 2-8. C«ng tr×nh ®Æt m¸y tù ghi mùc n−íc a- kiÓu ®¶o; b- kiÓu bê

§2-2 ChÕ ®é ®o mùc n−íc ChÕ ®é ®o mùc n−íc ph¶i ®¶m b¶o thu thËp ®−îc qu¸ tr×nh diÔn biÕn cña mùc n−íc mét c¸ch hoµn chØnh. Do ®ã tuú theo chÕ ®é dßng ch¶y t¹i tr¹m (¶nh h−ëng lò hay ¶nh h−ëng triÒu), tuú theo sù thay ®æi mùc n−íc c¸c thêi kú trong n¨m ( mïa lò, mïa c¹n) mµ cã chÕ ®é ®o ®¹c cho phï hîp . Nãi chung chÕ dé ®o mùc n−íc b»ng c«ng tr×nh cäc , thuû chÝ quy ®Þnh nh− sau : • • • • • •

24

§o 1 lÇn trong mçi ngµy ®ªm vµo lóc 7h §o 2 lÇn trong mçi ngµy ®ªm vµo c¸c giê 7h vµ 19h §o 4 lÇn trong mçi ngµy ®ªm vµo c¸c giê 1, 7, 13, 19h §o 8 lÇn trong mçi ngµy ®ªm vµo c¸c giê 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22h §o 12 lÇn trong mçi ngµy ®ªm vµo c¸c giê lÎ: 1, 3, .. .., 21, 23h §o 24 lÇn trong mçi ngµy ®ªm vµo c¸c giê : 1, 2, 3, .. .., 23, 24h

http://www.ebook.edu.vn

§èi víi c¸c tr¹m kh«ng chÞu ¶nh h−ëng triÒu vÒ mïa c¹n th−êng ¸p dông c¸c chÕ ®é ®o 1 lÇn, 2 lÇn hoÆc 4 lÇn trong 1 ngµy. VÒ mïa lò tuú theo c−êng suÊt thay ®æi cña mùc n−íc mµ thay ®æi chÕ ®é ®o cho phï hîp . §èi víi c¸c tr¹m chÞu ¶nh h−ëng cña thuû triÒu th−êng ¸p dông chÕ ®é ngµy ®o 12 lÇn hoÆc 24 lÇn.

Ngoµi c¸c chÕ ®é trªn khi cÇn x¸c ®Þnh ®−îc mùc n−íc ch©n, ®Ønh (lò, triÒu) hoÆc c¸c tr¹m cã môc ®Ých phôc vô riªng tuú theo yªu cÇu cßn cã thÓ bè trÝ ®o thªm 5ph, 10ph, 20ph, 30ph ®o 1 lÇn. NÕu chÕ ®é ®o ®¹c nµy cÇn kÐo dµi vµ th−êng xuyªn th× tèt nhÊt lµ sö dông m¸y tù ghi mùc n−íc. Qua kÕt qu¶ nghiªn cøu cã thÓ tinh gi¶m chÕ ®o b»ng c¸ch gi¶m lÇn ®o trong ngµy vµ gi¶m thêi kú ®o trong n¨m. Ch¼ng h¹n ë c¸c tr¹m ¶nh h−ëng cña triÒu, chØ ®o mét sè lÇn gÇn trÞ sè ®Ønh triÒu, ch©n triÒu hoÆc trong mçi n¨m chØ ®o mét sè kú triÒu ®Æc tr−ng nh− triÒu c−êng, triÒu m·n, triÒu trung b×nh trong c¸c th¸ng kiÖt nhÊt. §èi víi c¸c tr¹m ®o b»ng m¸y tù ghi cÇn cã chÕ ®é ®o kiÓm tra ®Ó hiÖu chØnh sè liÖu. C¸c chÕ ®é ®o kiÓm tra cã thÓ ngµy ®o 1 lÇn, 2 lÇn hoÆc 4 lÇn tuú theo chÊt l−îng tµi liÖu thu ®−îc cña m¸y tù ghi.

§2-3 §o vμ tÝnh to¸n mùc n−íc I. §o mùc n−íc b»ng cäc vµ thuû chÝ Nguyªn t¾c chung cña ®o mùc nuíc b»ng c¸c lo¹i c«ng tr×nh cäc, thuû chÝ lµ x¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch tõ mùc n−íc tíi ®Çu cäc ho¨c ®iÓm “0” cña thñy chÝ; khi ®ã mùc n−íc ®−îc tÝnh nh− sau: H=∇+a Trong ®ã :

H- Mùc n−íc ( cm , m ) ∇- Cao ®é ®Çu cäc hoÆc cao ®é ®iÓm “0” cña thuû chÝ so víi mét mÆt chuÈn a- Sè ®äc trªn th−íc cÇm tay hoÆc sè ®äc trªn thuû chÝ.

Th−íc cÇm tay ®−îc lµm b»ng gç réng 5-8 cm, dµy 1,5-3 cm dµi 80-120 cm, hoÆc lµm b»ng nh«m φ = 2,5-3 cm dµi 80-120 cm, trªn th−íc cã kh¾c v¹ch nhá nhÊt tíi 0,5 hoÆc 1,0cm. NÕu lµ th−íc gç th× ®Çu d−íi cã bäc kim lo¹i ®Ó tr¸nh bÞ mßn trong qu¸ tr×nh sö dông. §Ó n©ng cao ®é chÝnh x¸c mùc n−íc khi ®o b»ng cäc vµ thuû chÝ cÇn chó ý mÊy ®iÓm sau ®©y: •

•

Khi ®o cÇn ®Æt chiÒu dÑt cña n−íc theo dßng ch¶y; ®Ó m¾t gÇn mÆt n−íc khi ®äc. Tr−êng hîp cã sãng to hoÆc n−íc dÒnh cÇn tranh thñ ®o khi mÆt n−íc t−¬ng ®èi æn ®Þnh vµ cÇn ®o 2 lÇn råi lÇy sè trung b×nh céng cña 2 lÇn ®äc lµm sè ®o chÝnh thøc. Thêi gian trung b×nh cña c¸c lÇn ®o ph¶i trïng víi thêi ®iÓm quy ®Þnh ®o ®¹c.

http://www.ebook.edu.vn

25

•

Khi ®o cÇn chän cäc sao cho sè ®äc kh«ng nhá h¬n 5 cm mµ còng kh«ng lín qu¸ 60-70 cm, v× nh− vËy sÏ g©y khã kh¨n cho ®o ®¹c vµ h¹n chÕ ®é chÝnh x¸c cña kÕt qu¶.

II. §o mùc n−íc b»ng m¸y tù ghi §èi víi tr¹m cã m¸y tù ghi mùc n−íc th× ngoµi viÖc thay giÊy tù ghi, lªn gi©y cãt cho ®ång hå, kiÓm tra nguån ®iÖn .v.v cÇn ®o mùc n−íc kiÓm tra ë cäc hoÆc thuû chÝ theo chÕ ®é quy ®Þnh. Sau khi ®o kiÓm tra ngoµi viÖc ghi sè liÖu vµo sæ, cÇn ®¸nh dÊu to¹ ®é ®iÓm kiÓm tra trªn biÓu ®å tù ghi, hiÖu chØnh l¹i vÞ trÝ kim tù ghi nÕu m¸y cã sai sè. NÕu dïng m¸y hiÖn sè th× cÇn ghi c¶ sè liÖu ®o kiÓm tra vµ sè liÖu ®äc trªn m¸y vµo thêi ®iÓm kiÓm tra. Sè ®äc vµ sè hiÖu cäc (thuû chÝ) ®−îc ghi ngay vµo sæ sau khi ®o xong. Mét trong c¸c lo¹i sæ ghi mùc n−íc cã d¹ng nh− sau : Cao ®é Mùc Quan s¸t, ghi chÐp Mùc n−íc Sè hiÖu ®Çu cäc Sè n−íc trªn c¸c yÕu tè phô : b×nh qu©n Th¸ng Ngµy Giê cäc hay hay sè ®äc a mÆt quy sãng, giã, m−a vµ c¸c ngµy hiÖn t−îng ®Æc biÖt thuû chÝ “0” thuû (cm) chiÕu (cm) kh¸c chÝ (cm) (cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 VII

15

7

3

1086

16

1102

→1

§2-4 §o nhiÖt ®é n−íc Ton vμ nhiÖt ®é kh«ng khÝ Tok I. NhiÖt kÕ ®o nhiÖt ®é n−íc vµ nhiÖt ®é kh«ng khÝ 1. NhiÖt kÕ ®o nhiÖt ®é n−íc: th−êng lµ nhiÖt kÕ thñy ng©n ®−îc bäc trong vá kim lo¹i kh«ng rØ. PhÝa d−íi nhiÖt kÕ cã bÇu chøa n−íc nh»m gi÷ nguyªn nhiÖt ®é n−íc khi ®−a nhiÖt kÕ ra khái mÆt n−íc ®Ó ®äc nhiÖt ®é. Thang ®é cña nhiÖt kÕ ®−îc kh¾c v¹ch nhá nhÊt kh«ng qu¸ 0,2oC. NÕu ë tr¹m dïng m¸y ®o mùc n−íc cã tÝnh n¨ng ®o ®−îc nhiÖt ®é n−íc th× sö dông lo¹i m¸y nµy thay cho nhiÖt kÕ.

§é chÝnh x¸c cña nhiÖt kÕ hoÆc m¸y ®o cÇn ®−îc kiÓm ®Þnh tr−íc. NÕu cã sai sè cÇn ph¶i hiÖu chØnh cho kÕt qu¶. 2. NhiÖt kÕ ®o nhiÖt ®é kh«ng khÝ: th−êng lµ nhiÖt kÕ thñy ng©n chuyªn dïng. VÞ trÝ ®o ®−îc ®Æt trong lÒu khÝ t−îng hoÆc treo trong nhµ tr¹m c¸ch mÆt ®Êt kho¶ng 1,5m.

NÕu viÖc qui ®Þnh ®o nhiÖt ®é kh«ng khÝ cïng víi ®o nhiÖt ®é n−íc th× chÕ ®é ®o nhiÖt ®é kh«ng khÝ nh− chÕ ®é ®o nhiÖt ®é n−íc. NÕu viÖc ®o nhiÖt ®é kh«ng khÝ yªu cÇu nh− ë mét tr¹m khÝ t−îng th× cÇn theo qui ®Þnh cña “Tµi liÖu h−íng dÉn ®o c¸c yÕu tè khÝ t−îng”.

II. VÞ trÝ ®o nhiÖt ®é n−íc VÞ trÝ ®o nhiÖt ®é n−íc n»m trªn tuyÕn ®o mùc n−íc, cã thÓ ë gi÷a dßng hoÆc gÇn bê nh−ng ph¶i cã ®é s©u dßng ch¶y tõ 0,5m trë lªn, ph¶i ë n¬i n−íc ch¶y, kh«ng ®o ë n¬i cã cá 26

http://www.ebook.edu.vn

hoÆc rong rªu, gÇn nguån n−íc ngÇm, n−íc bÈn hay n−íc nãng l¹nh do khu c«ng nghiÖp th¶i ra. §Ó thuËn tiÖn cho ®o ®¹c, vÞ trÝ ®o nhiÖt ®é n−íc cÇn ®Æt gÇn vÞ trÝ c«ng tr×nh ®o mùc n−íc.

III. §o nhiÖt ®é n−íc 1. C¸ch ®o ®¹c

Tr−íc giê ®o qui ®Þnh kho¶ng 5 phót nhiÖt kÕ ph¶i ®−îc ng©m th¼ng ®øng xuèng d−íi mÆt n−íc Ýt nhÊt 0,5m, kh«ng ®Ó nhiÖt kÕ ch¹m ®¸y s«ng hoÆc c¸c vËt kh¸c. Sau khi ng©m nhiÖt kÕ kho¶ng 5 phót th× ®−a nhiÖt kÕ lªn vµ ®äc ngay nhiÖt ®é víi ®é chÝnh x¸c tíi 0,1oC (®äc sè lÎ tr−íc, ®äc sè ®é sau). Khi ch−a ®äc xong nhiÖt ®é kh«ng ®−îc ®æ n−íc ra khái bÇu cña nhiÖt kÕ. Trong thêi gian chê ng©m nhiÖt kÕ cã thÓ quan s¸t c¸c yÕu tè kh¸c nh− sãng, giã, tr¹ng th¸i mÆt s«ng ... 2. ChÕ ®é ®o nhiÖt ®é n−íc • •

ChÕ ®é 1 : mçi ngµy ®o hai lÇn vµo 7, 19h ChÕ ®é 2 : mçi ngµy ®o bèn lÇn vµo 1, 7, 13, 19h

IV. TÝnh trÞ sè ®Æc tr−ng ngµy cña nhiÖt ®é n−íc vµ nhiÖt ®é kh«ng khÝ 1. NhiÖt ®é b×nh qu©n ngµy o

Tn =

1 i=n o ∑ Tni n i =1

Trong ®ã : o

T n - NhiÖt ®é n−íc b×nh qu©n ngµy (oC) Tnio - NhiÖt ®é n−íc ®o t¹i lÇn thø i ®· hiÖu chØnh (nÕu cã) - oC n - Sè lÇn ®o trong ngµy 2. NhiÖt ®é lín nhÊt, nhá nhÊt ngµy : NhiÖt ®é lín nhÊt, nhá nhÊt ngµy ®−îc trÝch tõ tµi liÖu thùc ®o t¹i c¸c lÇn ®o trong ngµy sau khi ®· hiÖu chØnh (nÕu cã).

§èi víi c¸c ®Æc tr−ng ngµy cña nhiÖt ®é kh«ng khÝ còng tÝnh to¸n t−¬ng tù.

§2-5 Quan s¸t, ®o ®¹c c¸c yÕu tè kh¸c I. Quan s¸t sãng, giã ë tr¹m ®o mùc n−íc nãi chung kh«ng cã dông cô ®o sãng, giã do ®ã c¸c yÕu tè nµy th−êng ®o b»ng c¸ch −íc l−îng. Tuy vËy sè liÖu vÒ sãng vµ giã cã t¸c dông ®¸ng kÓ trong viÖc chØnh lý tµi liÖu mùc n−íc do ®ã cÇn quan s¸t ghi chÐp t−¬ng ®èi chÝnh x¸c c¸c yÕu tè trªn.

Søc giã vµ h−íng giã so víi dßng ch¶y t¹i tr¹m ®−¬c ghi b»ng c¸c mòi tªn nh− sau: - Kh«ng cã giã ghi lµ 0 http://www.ebook.edu.vn

27

- Giã yÕu thæi ng−îc dßng ↑ - Giã võa thæi xu«i dßng ↓ \\

- Giã thæi m¹nh tõ tr¸i sang ph¶i ghi ⎯⎯→

CÊp sãng th−êng t−¬ng øng víi cÊp giã, cô thÓ : - Giã lÆng t−¬ng øng khi kh«ng cã sãng, ghi 0 - Giã yÕu t−¬ng øng sãng l¨n t¨n, ghi I - Giã võa t−¬ng øng sãng b¹c ®Çu, ghi II - Giã m¹nh thuyÒn nhá kh«ng ®i ®−îc, thuyÒn lín trßng trµnh, ghi III

II. §o l−îng m−a ViÖc ®o l−îng m−a ë tr¹m thuû v¨n còng ®−îc coi träng nh− ë tr¹m khÝ t−îng. ChÕ ®é ®o m−a th−êng do c¬ quan qu¶n lý quy ®Þnh, nãi chung cã thÓ ®o m−a theo thêi ®o¹n cè ®Þnh, ®o m−a theo ngµy hoÆc ®o m−a theo trËn m−a . Dông cô ®o m−a th«ng th−êng lµ thïng ®o m−a, m¸y tù ghi l−îng m−a (tham kh¶o tµi liÖu h−íng dÉn ®o c¸c yÕu tè khÝ t−îng)

III. Quan s¸t c¸c yÕu tè kh¸c ViÖc quan s¸t, ghi chÐp ®o ®¹c c¸c hiÖn t−îng kh¸c cã liªn quan tíi chÕ ®é dßng ch¶y nh− hiÖn t−îng n−íc d©ng do b·o, vì ®ª, ph©n lò, ®ãng më c¸c cèng lín gÇn tr¹m vËn hµnh nhµ m¸y thuû ®iÖn, sù xãi lë b·i, bê s«ng, ho¹t ®éng cña c¸c c«ng tr×nh kh¸c trªn s«ng... còng lµ c«ng viÖc cÇn lµm th−êng xuyªn ë mét tr¹m thuû v¨n.

§2-6 TÝnh to¸n, thèng kª c¸c ®Æc tr−ng mùc n−íc . I. TÝnh mùc n−íc b×nh qu©n ngµy : 1. Ph−¬ng ph¸p sè häc : Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc ¸p dông ®Ó tÝnh mùc n−íc khi c¸c lÇn ®o trong ngµy c¸ch ®Òu nhau. Khi trong ngµy cã mét sè lÇn ®o thiÕu hoÆc ®o kh«ng ®Òu giê th× cã thÓ bæ sung sè liÖu b»ng ph−¬ng ph¸p néi suy ®Ó cã mùc n−íc c¸ch ®Òu giê råi ¸p dông ph−¬ng ph¸p sè häc ®Ó tÝnh to¸n theo c«ng thøc (2-1). n

∑ Hi H ng =

i =1

n

(2-1)

Trong ®ã :Hng - Mùc n−íc b×nh qu©n ngµy Hi - Mùc n−íc ë lÇn ®o thø i n - sè lÇn cã mùc n−íc trong ngµy ( kÓ c¶ mùc n−íc ®−îc bæ sung )

28

http://www.ebook.edu.vn

2. Ph−¬ng ph¸p h×nh häc :

Tr−êng hîp mùc n−íc ®o kh«ng c¸ch ®Òu nhau vÒ thêi gian th× ¸p dông ph−¬ng ph¸p h×nh häc ®Ó tÝnh mùc n−íc b×nh qu©n ngµy theo c«ng thøc. Hng =

F T

(2-2)

Trong ®ã : F - diÖn tÝch biÓu ®å giíi h¹n bëi ®−êng qu¸ tr×nh H~t vµ trôc thêi gian (phÇn g¹ch chÐo ë h×nh 2-9) T- sè giê trong ngµy (24giê) H×nh 2-9. §−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc thùc ®o trong 1 ngµy

Chó ý : NÕu gèc cña trôc tung (trôc H) t¹i mùc n−íc H1 th× mùc n−íc b×nh qu©n ngµy ®−îc tÝnh theo c«ng thøc d−íi ®©y

H ng = H1 +

F T

(2-3)

II. TÝnh mùc n−íc b×nh qu©n th¸ng n

∑ H ngi

C«ng thøc tÝnh to¸n : H thg = i =1 Trong ®ã:

n

H thg - mùc n−íc b×nh qu©n th¸ng H ngi - mùc n−íc b×nh qu©n ngµy thø i

n - sè ngµy trong th¸ng Chó ý : NÕu trong th¸ng dï chØ 1 ngµy kh«ng cã mùc n−íc b×nh qu©n ngµy vµ nÕu kh«ng bæ sung ®−îc th× th¸ng ®ã kh«ng tÝnh mùc n−íc b×nh qu©n th¸ng .

III. TÝnh mùc n−íc b×nh qu©n n¨m N

Hn = Trong ®ã :

∑ H ngi i =1

N

12

∑ H Thgi

hoÆc H n = i =1

12

(2-5)

N - sè ngµy trong n¨m

http://www.ebook.edu.vn

29

H n - mùc n−íc b×nh qu©n n¨m NÕu trong n¨m cã Ýt nhÊt 1 th¸ng kh«ng cã mùc n−íc b×nh qu©n th¸ng th× n¨m ®ã kh«ng tÝnh mùc n−íc b×nh qu©n n¨m .

IV. TrÝch mùc n−íc cao nhÊt, thÊp nhÊt thêi ®o¹n Mùc n−íc cao nhÊt, thÊp nhÊt thêi ®o¹n ( ngµy, th¸ng, mïa, n¨m, trËn lò.. )nãi chung ®−îc chän tõ mùc n−íc tøc thêi ®o ®−îc hoÆc trÝch tõ m¸y tù ghi. Tr−êng hîp ®Æc biÖt kh«ng ®o ®−îc c¸c mùc n−íc ®Æc tr−ng trªn th× cã thÓ ngo¹i suy hoÆc dïng c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c bæ sung c¸c ®Æc tr−ng ®ã. Khi thèng kª mùc n−íc ®Æc tr−ng cÇn ghi c¶ thêi ®iÓm xuÊt hiÖn cña chóng .

V. Chªnh lÖch mùc n−íc ( biªn ®é mùc n−íc ) Ta cã thÓ tÝnh chªnh lÖch mùc n−íc trong n¨m, trong 1 trËn lò, hay trong 1 con triÒu .. 1. Chªnh lÖch mùc n−íc trong n¨m: Chªnh lÖch mùc n−íc trong n¨m b»ng hiÖu sè gi÷a mùc n−íc cao nhÊt víi mùc n−íc thÊp nhÊt trong n¨m ®ã :

ΔH = HMax - HMin 2. Chªnh lÖch mùc n−íc trong mét con lò :

+ Chªnh lÖch lò lªn lµ hiÖu sè gi÷a mùc n−íc ®Ønh lò víi mùc n−íc ch©n lò lªn, t−¬ng øng cã thêi gian lò lªn. + Chªnh lÖch lò xuèng lµ hiÖu sè gi÷a mùc n−íc ®Ønh lò víi mùc n−íc ch©n lò xuèng, t−¬ng øng cã thêi gian lò xuèng. 3. C¸c ®Æc tr−ng mùc n−íc triÒu

+ Chªnh lÖch triÒu lªn b»ng hiÖu sè gi÷a mùc n−íc ®Ønh triÒu víi mùc n−íc ch©n triÒu kÒ tr−íc ®Ønh ®ã (ΔHL) + Chªnh lÖch triÒu xuèng b»ng hiÖu sè gi÷a mùc n−íc ®Ønh triÒu víi mùc n−íc ch©n triÒu kÒ sau ®Ønh ®ã (ΔHX) T−¬ng øng víi chªnh lÖch triÒu lªn, chªnh lÖch triÒu xuèng lµ thêi gian triÒu lªn (TL), thêi gian triÒu xuèng (TX ) (xem s¬ ®å tÝnh to¸n ë h×nh 2-10)

H×nh 2-10. S¬ ®å tÝnh ®Æc tr−ng mùc n−íc triÒu

Tr−êng hîp tr¹m dïng m¸y tù ghi ®Ó thu thËp tµi liÖu mùc n−íc th× cÇn hiÖu chØnh sai sè (nÕu cã) tr−íc khi tÝnh mùc n−íc giê vµ tÝnh c¸c ®Æc tr−ng.

C«ng thøc hiÖu chØnh sai sè nh− sau : 30

http://www.ebook.edu.vn

- Khi mùc n−íc ®äc kiÓm tra vµ mùc n−íc ghi trªn m¸y sai kh¸c nhau lín h¬n sai sè cho phÐp th× mùc n−íc ®óng Ho ®−îc tÝnh: Ho = Ht + ΔH = Ht + (H2 - H2’)

t − t1 t 2 − t1

(2-6)

- Khi thêi ®iÓm ®äc kiÓm tra vµ thêi ®iÓm ghi trªn m¸y sai kh¸c nhau lín h¬n sai sè cho phÐp , th× thêi ®iÓm ®óng ( to) lóc xuÊt hiÖn Ho ®−îc tÝnh :

to = t + Δt = t + ( t 2 - t 2’ )

t − t1 t 2 − t1

(2-7)

Trong ®ã : Ht H2 H2’ t1 t t2 t 2’

- mùc n−íc tù ghi t¹i thêi ®iÓm t - mùc n−íc ®äc trªn th−íc n−íc kiÓm tra t¹i thêi ®iÓm t 2 - mùc n−íc tù ghi t¹i thêi ®iÓm t 2 - thêi ®iÓm kiÓm tra lÇn thø nhÊt ( thêi ®iÓm ®óng ) - thêi ®iÓm suÊt hiÖn H t ( thêi ®iÓm sai ) - thêi ®iÓm kiÓm tra lÇn thø hai ( thêi ®iÓm ®óng ) - thêi ®iÓm ghi trªn m¸y t¹i lÇn kiÓm tra lÇn thø 2 ( thêi ®iÓm sai )

http://www.ebook.edu.vn

31

Ch−¬ng III

§o ®é s©u dßng n−íc § 3-1 §é s©u dßng n−íc vμ øng dông

I- Kh¸i niÖm: §é s©u dßng n−íc t¹i mét ®iÓm nµo ®ã lµ kho¶ng c¸ch theo ph−¬ng th¼ng ®øng tõ mÆt n−íc tíi ®¸y s«ng t¹i ®iÓm ®ã (1). Theo ý nghÜa vËt lý th× ®é s©u lµ kho¶ng c¸ch theo ph−¬ng vu«ng gãc víi h−íng ch¶y b×nh qu©n tõ mÆt n−íc tíi ®¸y s«ng (2), nh−ng trong thùc tÕ ®é s©u ®−îc x¸c ®Þnh theo kh¸i niÖm (1). §é s©u ký hiÖu lµ h ®¬n vÞ hay dïng lµ m.

II- øng dông: Trong ®o ®¹c thuû v¨n ®é s©u dïng ®Ó tÝnh diÖn tÝch mÆt c¾t −ít, tõ ®ã tÝnh l−u l−îng n−íc, l−u l−îng bïn c¸t vµ c¸c ®Æc tr−ng kh¸c cã liªn quan tíi chiÒu s©u dßng ch¶y. Tõ ®é s©u øng víi mùc n−íc tÝnh to¸n cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc cao tr×nh ®¸y s«ng t¹i c¸c ®iÓm ®o s©u, tõ ®ã cã thÓ cã ®−îc mÆt c¾t ngang, mÆt c¾t däc, lËp b×nh ®å ®o¹n s«ng. ViÖc ®o ®Þa h×nh lßng s«ng phÇn d−íi n−íc ®−îc g¾n víi phÇn ®o ®¹c trªn c¹n b»ng c¸c tuyÕn dÉn hoÆc to¹ ®é c¸c tiªu hoÆc täa ®é ®iÓm ®Æt m¸y ®o gãc ...§Ó hiÓu râ h¬n vÒ viÖc ®o ®Þa h×nh lßng s«ng xin xem thªm “gi¸o tr×nh ®o ®¹c phæ th«ng”. Néi dung chñ yÕu cña ch−¬ng tr×nh nµy chØ ®Ò cËp tíi c¸c ph−¬ng ph¸p ®o s©u ®Ó phôc vô cho viÖc kh¶o s¸t chän vÞ trÝ ®Æt tr¹m, cung cÊp ®é s©u cho ®o ®¹c vµ tÝnh to¸n sè liÖu ë c¸c tr¹m thuû v¨n. § 3-2. Dông cô vμ m¸y mãc ®o s©u

I- Dông cô ®o s©u tõng ®iÓm 1. Th−íc s¾t vµ sµo Th−íc lµm b»ng nh«m hoÆc b»ng hîp kim nhÑ kh«ng gØ cã d¹ng h×nh trô rçng, dµi 2÷2.5 m, ®−êng kÝnh 2÷2.5 cm ®−îc kh¾c v¹ch cm. Ch©n th−íc cã ®Õ ®Ó khi ®o th−íc kh«ng ngËp s©u trong bïn. Th−íc s¾t cã −u ®iÓm lµ ®o nhanh, ®é chÝnh x¸c cao, nh−ng nã chØ ®−îc dïng ®Ó ®o ë n¬i cã ®é s©u nhá h¬n 2m, l−u tèc nhá h¬n 1,5 m/s. §èi víi n¬i cã ®é s©u tõ 3÷5 m vµ l−u tèc nhá h¬n 1.5 m/s th× dïng sµo ®o s©u. Sµo cã thÓ lµm b»ng tre, nøa, gç th¼ng, ®−êng kÝnh tõ 4÷5 cm, dµi 6÷7 m.Trªn th©n sµo cã kh¾c kho¶ng c¸ch 5 cm, 10 cm mét, ch©n sµo cã l¾p ®Õ s¾t nÆng tõ 0.5÷1.5 kg ®Ó dÔ d×m sµo xuèng n−íc. Dïng sµo ®Ó ®o s©u cho ®é chÝnh x¸c kh¸ cao, nh−ng chØ dïng ®−îc ë n¬i cã ®é s©u vµ l−u tèc nhá. 2. Têi vµ t¶i träng T¶i träng ®o s©u cã t¸c dông gi÷ c¨ng d©y c¸p vµ ®o ®óng vÞ trÝ ®iÓm cÇn ®o. T¶i träng ®−îc lµm b»ng c¸c vËt liÖu cã träng l−îng riªng lín (s¾t, gang, ch×...), t¶i träng ph¶i cã d¹ng 32

http://www.ebook.edu.vn

sao cho khi lµm viÖc trong n−íc æn ®Þnh nhÊt. Trong ®o ®¹c thuû v¨n t¶i träng th−êng cã h×nh d¹ng con c¸ vµ ®−îc gäi lµ “c¸ s¾t”. Tuú theo ®iÒu kiÖn dßng ch¶y t¹i vÞ trÝ ®o mµ lùa chän c¸ s¾t cã t¶i träng cho thÝch hîp. C¸ s¾t cã c¸c lo¹i: 25kg, 35kg, 50kg, 75kg, 100kg, 120kg... Têi lµ ph−¬ng tiÖn n©ng t¶i träng vµ treo c¸c dông cô m¸y mãc ®o ®¹c. C¸c bé phËn chÝnh cña têi gåm cã: bµn têi (1), cÇn têi (2), trôc quÊn c¸p (3), tay quay (4), d©y c¸p (5), hép sè (7), ngoµi ra cßn c¸c bé phËn phô nh− rßng räc (6), phanh v.v.. (Xem h×nh 3-1).

H×nh 3-1. Têi Nªva

H×nh 3-2. a) Tr−êng hîp a ≤1m; b) tr−êng hîp a>1m

Têi vµ t¶i träng cã thÓ ®o s©u cho mäi tr−êng hîp, thÝch hîp nhÊt lµ khi ®é s©u vµ l−u tèc lín. Khi lùc t¸c dông cña dßng n−íc vµo c¸ s¾t vµ c¸p lín sÏ lµm cho d©y c¸p lÖch khái ph−¬ng th¼ng ®øng mét gãc α. Khi α ≥100 th× ph¶i hiÖu chØnh ®é s©u ®o ®−îc. Tr−êng hîp α > 300 th× ph¶i thay c¸ s¾t cã träng l−îng lín h¬n vµ ®o l¹i. Cã thÓ chia ra hai tr−êng hîp sau ®©y khi cÇn ph¶i hiÖu chØnh ®é s©u: + Tr−êng hîp a ≤ 1m (h×nh 3-2a). Tr−êng hîp nµy ®é s©u hiÖu chØnh ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau: h = 1- a - Δ2 (3-1) Trong ®ã: h- ®é s©u ®· hiÖu chØnh l- chiÒu dµi cña d©y c¸p kÓ tõ rßng räc ®ì c¸p ®Çu cÇn tíi bông c¸ s¾t ®Æt trªn ®¸y s«ng. a- kho¶ng c¸ch tõ rßng räc tíi mÆt n−íc.

http://www.ebook.edu.vn

33

Δ2- sè hiÖu chØnh phô thuéc vµo gãc lÖch α vµ chiÒu dµi d©y c¸p ngËp trong n−íc, nh− trong b¶ng 3-1. B¶ng 3 - 1. TrÞ sè hiÖu chØnh ®é s©u Δ2 (m) ChiÒu dµi c¸p ngËp l1 (m) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.

Gãc lÖch cña d©y c¸p (®é) 10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

0,01 0,02 0,03 0,03 0,01 0,05 0,05 0,05 0,05 0,5 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,11 0,11 0,12

0,02 0,03 0,04 0,01 0,05 0,05 0,05 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,20 0,20 0,20 0,20

0,02 0,01 0,05 0,03 0,07 0,10 0,10 0,10 0,10 0,15 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20

0,03 0,06 0,06 0,08 0,09 0,10 0,10 0,15 0,15 0,15 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

0,03 0,06 0,08 0,10 0,11 0,15 0,15 0,15 0,20 0,20 0,20 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,40 0,40 0,40

0,04 0,07 0,09 0,12 0,13 0,15 0,18 0,20 0,23 0,25 0,27 0,29 0,32 0,34 0,36 0,39 0,41 0,43 0,45 0,47

0,05 0,08 0,11 0,14 0,17 0,20 0,25 0,25 0,30 0,30 0,30 0,40 0,40 0,40 0,50 0,50 0,50 0,60 0,60 0,60

0,06 0,09 0,13 0,17 0,20 0,25 0,25 0,30 0,35 0,35 0,40 0,40 0,50 0,50 0,50 0,60 0,60 0,70 0,70 0,70

0,07 0,11 0,15 0,19 0,21 0,25 0,30 0,35 0,10 0,45 0,50 0,50 0,60 0,60 0,60 0,70 0,70 0,80 0,80 0,80

0,08 0,12 0,18 0,22 0,27 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,60 0,60 0,70 0,70 0,70 0,80 0,80 0,90 0,90 1,00

0,09 0,14 0,19 0,24 0,29 0,35 0,40 0,45 0,50 0,56 0,61 0,66 0,71 0,77 0,82 0,87 0,92 0,97 1,03 1,08

0,10 0,16 0,23 0,28 0,35 0,10 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80 0,90 0,90 1,00 1,10 1,10 1,250 1,20 1,30

0,12 0,18 0,26 0,32 0,40 0,45 0,55 0,60 0,70 0,75 0,80 0,90 1,00 1,00 1,10 1,20 1,20 1,30 1,40 1,50

+ Tr−êng hîp a>1m (h×nh 3-2b) tr−êng hîp nµy ®é s©u hiÖu chØnh ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : h = l2 - Δ2 = l1 - Δ1 - Δ2

(3-2)

Trong ®ã: l1- chiÒu dµi cña d©y c¸p ngËp trong n−íc kh«ng thùc tÕ (®é s©u gi¶). l2- chiÒu dµi cña d©y c¸p ngËp trong n−íc thùc tÕ. l2 = l 1 - Δ1 Δ1- HÖ sè hiÖu chØnh ®−îc tÝnh theo c«ng thøc.

⎛ 1 ⎞ −1⎟ Δ1 = a ⎜ ⎝ cos α ⎠ Víi α lµ gãc lÖch cña d©y c¸p so víi ph−¬ng th¼ng ®øng. §Ó hiÖu chØnh ®é s©u ta tiÕn hµnh nh− sau: 34

http://www.ebook.edu.vn

(3-3)

- X¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch a. - Th¶ c¸ s¸t ch¹m mÆt n−íc, sau ®ã th¶ c¸ s¾t ch¹m ®¸y s«ng, x¸c ®Þnh chiÒu dµi c¸p ngËp trong n−íc l1. - §o gãc lÖch α - TÝnh Δ1 theo (3-3) - §é s©u hiÖu chØnh ®−îc tÝnh theo (3-2)

II- M¸y håi ©m ®o s©u M¸y håi ©m ®o s©u lµ dông cô cã thÓ ®o ®−îc ®é s©u tõng ®iÓm hoÆc ®o ®é s©u liªn tôc trªn tuyÕn ®o. 1. Nguyªn lý chung cña m¸y håi ©m ®o s©u: Dùa vµo thêi gian truyÒn ©m trong n−íc kÓ tõ lóc ph¸t sãng ©m tíi lóc sãng ©m gÆp ®¸y s«ng vµ ph¶n håi trë l¹i mµ m¸y tÝnh ®−îc ®é s©u. Theo nguyªn lý ®ã ®é s©u ®−îc tÝnh nh− sau (c«ng thøc lý thuyÕt). 2

h =

⎛ Δt ⎞ ⎛L⎞ ⎜ . C⎟ − ⎜ ⎟ ⎝ 2 ⎠ ⎝2⎠

2

+ d

(3-4)

Trong ®ã: h - §é s©u t¹i ®iÓm ®o. Δt - Thêi gian tõ khi ph¸t sãng ©m tíi khi thu ®−îc sãng ©m ph¶n håi. C - Tèc ®é truyÒn ©m trong n−íc. C phô thuéc vµo nhiÖt ®é vµ ®é mÆn cña n−íc. Khi nhiÖt ®é n−íc tõ 0 ÷30°C vµ ®é mÆn tõ 0 ÷35%o th× C=1400-1550 m/s L - Kho¶ng c¸ch gi÷a bé phËn thu vµ ph¸t sãng ë ®Çu dß. d - Kho¶ng c¸ch tõ mÆt n−íc xuèng tíi ®Çu dß. §é s©u nµy tuú thuéc tr¹ng th¸i mÆt n−íc lóc ®o mµ ®Æt. Tr−êng hîp mÆt n−íc t−¬ng ®èi yªn lÆng cã thÓ chän d tõ 20÷30 cm, khi cã sãng to, thuyÒn chßng chµnh m¹nh cã thÓ ®Æt ®é s©u d lín h¬n. 2. C¸c bé phËn c¬ b¶n cña m¸y håi ©m. a. M¸y chñ cã c¸c chøc n¨ng sau: - T¹o ra siªu ©m víi tÇn sè nhÊt ®Þnh (50, 150, 200...HZ) khuyÕch ®¹i vµ truyÒn tíi ®Çu dß khi vËn hµnh. - NhËn n¨ng l−îng ©m ph¶n x¹ tõ ®Çu dß. - X¸c ®Þnh thêi gian tõ lóc ph¸t tíi lóc thu sãng ©m. - Tù ®éng x¸c ®Þnh ®é s©u vµ truyÒn kÕt qu¶ tíi bé phËn tù ghi hoÆc mµn h×nh hiÓn thÞ. b. §Çu dß (transducer) cã chøc n¨ng: Sau khi sãng siªu ©m ®−îc khuÕch ®¹i truyÒn tíi bé phËn ph¸t cña ®Çu dß. ë ®©y n¨ng l−îng sãng siªu ©m ®−îc ph¸t vµo n−íc d−íi d¹ng chïm tia h×nh nãn. Khi sãng ©m gÆp ®¸y s«ng (hoÆc vËt r¾n trong dßng ch¶y) sÏ ph¶n håi trë l¹i bé phËn thu cña ®Çu dß, n¨ng l−îng sãng ph¶n håi sÏ ®−îc truyÒn tíi m¸y chñ.

http://www.ebook.edu.vn

35

Bé phËn thu, ph¸t sãng cña ®Çu dß ®−îc l¾p ®Æt gÇn nhau trªn cïng 1 gi¸ khi vËn hµnh ®Çu dß ®−îc ®Æt ë ®é s©u ngËp hoµn toµn trong n−íc. c. Bé phËn tù ghi vµ hiÓn thÞ: §é s©u ®o liªn tôc trªn tuyÕn ®o hoÆc tõng ®iÓm sÏ ®−îc m¸y chñ tÝnh to¸n vµ truyÒn tíi bé phËn tù ghi d−íi d¹ng ®iÖn. Kim tù ghi sÏ ghi ®é s©u ®· ®o lªn b¨ng giÊy chuyªn dïng theo tû lÖ nhÊt ®Þnh. Riªng lo¹i m¸y thÕ hÖ gi÷a vµ sau cßn cã mµn h×nh (L- CD Window) ®Ó hiÓn thÞ ®é s©u vµ c¸c th«ng sè kh¸c khi cÇn thiÕt. Lo¹i m¸y hiÖn ®¹i h¬n cã thÓ kÕt nèi víi m¸y tÝnh vµ ®Þnh vÞ ®−îc ®iÓm ®o. ViÖc vËn hµnh m¸y nhê c¸c phÝm ®iÒu khiÓn l¾p ®Æt trªn mÆt m¸y. (H×nh 3-3) d. Nguån ®iÖn: M¸y ®−îc cung cÊp bëi nguån ®iÖn 11-15V DC khi vËn hµnh. 3. Mét sè lo¹i m¸y håi ©m ®o s©u: Cïng víi sù ph¸t triÓn cña c¸c ngµnh khoa häc, m¸y håi ©m ®o s©u ngµy nay ®· cã nhiÒu c¶i tiÕn quan träng nh− kÕt cÊu gän nhÑ, tiªu thô Ýt n¨ng l−îng, ®o ®¹c thuËn lîi vµ cã ®é chÝnh x¸c ngµy cµng cao. M¸y cã thÓ ®o ®−îc ®é s©u liªn tôc trªn tuyÕn ®o. Sè liÖu cã thÓ ®−îc ghi vµo b¨ng, l−u gi÷ vµo ®Üa tõ hoÆc kÕt nèi víi m¸y tÝnh. Sau ®©y sÏ giíi thiÖu mét sè lo¹i m¸y FURUNO do NhËt B¶n s¶n xuÊt ®ang ®−îc dïng réng r·i ë n−íc ta vµ m¸y Bathy-1500 cña Tæ hîp s¶n xuÊt thiÕt bÞ kh¶o s¸t ®¹i d−¬ng, Mü. B¶ng 3-2. Giíi thiÖu mét sè lo¹i m¸y håi ©m ®o s©u TT 1 2 3 4 5

Lo¹i m¸y §é réng §é s©u ®o ®−îc (m) Mµn h×nh Sè liÖu ra b¨ng ghi CD. Window ®Üa tõ, b¨ng Hmax hmin (inches) FE 400A 4 180 1.8 Kh«ng B¨ng giÊy FE 600A 6 320 1.8 Kh«ng nt FE 4300 4 640 0.7 Cã nt FE 6300 6 640 0.7 Cã nt Bathy-1500 8,5 5000 <5,0 Cã B¨ng, ®Üa tõ

(a)

(b) H×nh 3-3. a) M¸y håi ©m ®o s©u (FURUNO FE 6300) b) B¨ng tù ghi cña m¸y håi ©m

36

http://www.ebook.edu.vn

ThÕ hÖ m¸y §Çu §Çu Trung Trung Sau

§ 3-3 ChÕ ®é ®o s©u ViÖc quy ®Þnh chÕ ®é ®o s©u tuú thuéc vµo t×nh h×nh thay ®æi cña lßng s«ng, yªu cÇu phôc vô cña tµi liÖu vµ sai sè cho phÐp trong ®o ®¹c. Nãi chung ®o cµng dµy th× cµng ph¶n ¸nh chÝnh x¸c sù thay ®æi cña lßng s«ng nh−ng tèn kÐm. Do vËy cÇn c¨n cø vµo yªu cÇu vµ môc ®Ých sö dông mµ quy ®Þnh chÕ ®é ®o s©u sao cho ®¶m b¶o yªu cÇu víi sè lÇn ®o ®¹c Ýt nhÊt. - §o s©u ®Ó phôc vô cho c«ng t¸c lËp b×nh ®å ®o¹n s«ng, nghiªn cøu sù diÔn biÕn dßng s«ng th× trong mét n¨m cã thÓ chØ ®o ®¹c mét sè lÇn vµo nh÷ng thêi kú lßng s«ng cã båi, xãi lín (tr−íc vµ sau mïa lò). - Khi ®o s©u phôc vô cho viÖc lËp qui ho¹ch hoÆc thiÕt kÕ c«ng tr×nh trªn s«ng th× chÕ ®é ®o tuú thuéc yªu cÇu mµ ®Þnh cho phï hîp. - ViÖc ®o s©u ®Ó tÝnh l−u l−îng n−íc vµ l−u l−îng bïn c¸t t¹i c¸c tr¹m thuû v¨n th× yªu cÇu sè lÇn ®o nhiÒu h¬n. Sè lÇn ®o trong tõng thêi kú tuú thuéc vµo h×nh thøc vµ møc ®é båi xãi cña mÆt c¾t ngang t¹i tuyÕn ®o mµ ®Þnh. • ë c¸c tr¹m thuû v¨n thuéc vïng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu chÕ ®é ®o s©u kh¸i qu¸t nh−

sau: §èi víi thêi kú lßng s«ng æn ®Þnh th× cø 5 ÷ 10 lÇn ®o l−u l−îng ®o ®é s©u 1 lÇn. VÒ mïa kiÖt kho¶ng 2-3 th¸ng ®o s©u mét lÇn. • ë c¸c tr¹m thuéc s«ng ¶nh h−ëng triÒu : Thêi kú lò, khi diÖn tÝch thay ®æi v−ît qu¸

5% (cïng cÊp mùc n−íc) th× cÇn bè trÝ ®o s©u. VÒ mïa kiÖt cø 2-3 th¸ng ®o s©u 1 lÇn. Riªng khi ®o chi tiÕt th× mçi lÇn ®o l−u l−îng ®Òu ®ång thêi ®o s©u. § 3-4 C¸c ph−¬ng ph¸p ®o s©u

I- §o s©u theo mÆt c¾t ngang Sè liÖu ®o s©u theo mÆt c¾t ngang ®−îc sö dông ®Ó tÝnh c¸c yÕu tè l−u l−îng, bïn c¸t, lËp b×nh ®å ®o¹n s«ng... 1. Chän vÞ trÝ mÆt c¾t ngang Sè l−îng mÆt c¾t vµ sè ®iÓm ®o trªn mçi mÆt c¾t quyÕt ®Þnh bëi yªu cÇu vÒ ®é chÝnh x¸c cña tµi liÖu. Cµng nhiÒu mÆt c¾t vµ ®iÓm ®o th× ®Þa h×nh ®¸y s«ng sÏ ®−îc ph¶n ¸nh cµng chÝnh x¸c. VÞ trÝ mÆt c¾t vµ ®iÓm ®o ®−îc chän ë nh÷ng chç ®Þa h×nh cã sù thay ®æi ®ét biÕn. Kho¶ng c¸ch gi÷a 2 mÆt c¾t ngang liªn tiÕp cã thÓ c¨n cø vµo chØ tiªu sau: Khi ®é réng s«ng B ≈ 100m, kho¶ng c¸ch gi÷a 2 mÆt c¾t ngang chän trong kho¶ng ⎛ 1 1⎞ ⎛1 1⎞ ⎜ ÷ ⎟ B, khi B ≈ 1000m, th× kho¶ng c¸ch ®ã b»ng ⎜ ÷ ⎟ B. ⎝ 2 3⎠ ⎝3 4⎠ 2. X¸c ®Þnh ®iÓm ®o trªn mÆt c¾t ngang (®o ®Þa h×nh) Sè ®iÓm ®o s©u trªn mçi mÆt c¾t ngang phô thuéc vµo chiÒu réng s«ng vµ ®Þa h×nh cña ®¸y s«ng mµ bè trÝ. Nãi chung chç Ýt thay ®æi th× bè trÝ th−a ®iÓm ®o, chç ®Þa h×nh ®¸y s«ng

http://www.ebook.edu.vn

37

thay ®æi lín th× bè trÝ dµy, nh÷ng chç ®Þa h×nh ®¸y s«ng cã thay ®æi ®ét ngét cÇn cã ®iÓm ®o, sè ®iÓm ®o trªn mÆt c¾t cã thÓ tham kh¶o b¶ng (3-3). B¶ng 3-3. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÓm ®o s©u trªn mÆt c¾t ChiÒu réng s«ng (m) Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÓm ®o (m)

<100

100 ÷ 200

200 ÷ 500

500 ÷ 1000

5

5 ÷10

10 ÷ 20

20 ÷ 50

3. §o s©u mÆt c¾t ngang ë tr¹m thuû v¨n §é s©u trªn tuyÕn ®o (mÆt c¾t ngang) dïng ®Ó tÝnh l−u l−îng n−íc, l−u l−îng bïn c¸t vµ c¸c yÕu tè thuû v¨n kh¸c cã liªn quan tíi ®é s©u. a. Thuû trùc ∗ ®o s©u ë tr¹m míi thµnh lËp VÞ trÝ thuû trùc ®o s©u quyÕt ®Þnh phÇn lín ®é chÝnh x¸c cña tµi liÖu. VÞ trÝ ®−êng thñy trùc ngoµi viÖc ph¶n ¸nh ®−îc ®Þa h×nh ®¸y s«ng cßn cÇn chó ý tíi viÖc thuËn lîi trong ®o ®¹c vµ tÝnh to¸n. Do ®ã kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c thuû trùc nªn chän lµ béi sè 2, 5, 10 ®èi víi s«ng cã ®é réng lín vµ béi sè cña 0,2; 0,5 khi chiÒu réng s«ng nhá (B <10m). §èi víi tr¹m míi thµnh lËp sè ®−êng thuû trùc ®−îc bè trÝ nh− b¶ng (3-4). B¶ng 3-4. Bè trÝ thuû trùc ®o s©u ®èi víi tr¹m míi §é réng mÆt n−íc B (m)

< 50

50-100

100-300

300-1000

1000-3000

Sè ®−êng thuû trùc ®o s©u

20

20-30

30-40

40-50

50-60

b. Thuû trùc ®o s©u ë tr¹m ®∙ qua trªn 3 n¨m ®o ®¹c §èi víi tr¹m ®· ho¹t ®éng trªn 3 n¨m th× nghiªn cøu vµ cã thÓ gi¶m sè ®−êng thuû trùc, nh−ng kh«ng ®−îc gi¶m d−íi mét nöa sè ®−êng thuû trùc quy ®Þnh ë b¶ng (3-4). Sè ®−êng thuû trùc cßn l¹i tr−íc hÕt cÇn −u tiªn cho c¸c vÞ trÝ cã ®Þa h×nh ®¸y s«ng thay ®æi ®ét biÕn 4. X¸c ®Þnh vÞ trÝ ®iÓm ®o trªn mÆt c¾t ngang a. Ph−¬ng ph¸p c¨ng d©y: Khi s«ng cã chiÒu réng kh«ng lín (B<200m) Ýt tµu thuyÒn qua l¹i, l−u tèc nhá th× cã thÓ dïng d©y (c¸p, ®iÖn, ni l«ng...) cã ®¸nh dÊu kho¶ng c¸ch c¨ng qua s«ng ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ ®iÓm ®o. (H×nh 3-5) ë c¸c tr¹m thuû v¨n viÖc x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña thuû trùc th−êng dùa vµo c«ng tr×nh c¸p ®Þnh vÞ hoÆc hÖ thèng tiªu cè ®Þnh. ∗

Thuû trùc lµ ®−êng th¼ng ®øng t−ëng t−îng thuéc mÆt c¾t ngang s«ng, trªn ®ã ®−îc bè trÝ c¸c ®iÓm ®o ®¹c c¸c yÕu tè thuû v¨n

38

http://www.ebook.edu.vn

b. Dïng mia vµ m¸y kinh vÜ: Trong ®iÒu kiÖn kh«ng ¸p dông ®−îc ph−¬ng ph¸p c¨ng d©y th× cã thÓ dïng m¸y kinh vÜ ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ ®iÓm ®o. Theo ph−¬ng ph¸p nµy trªn tuyÕn ngang dùng 4 sµo tiªu R1, R2,R3,R4. (H×nh 3-6), ®Æt m¸y kinh vÜ ë ®iÓm A (gÇn mÐp s«ng), cè ®Þnh h−íng ng¾m vÒ sµo tiªu R3. Mia ®−îc dùng trªn thuyÒn vµ ®äc kho¶ng c¸ch trùc tiÕp. Ph−¬ng ph¸p nµy cã thÓ ¸p dông tèt khi mÆt s«ng lÆng sãng, vµ l−u tèc nhá.

H×nh 3-5. X¸c ®Þnh ®iÓm ®o b»ng ph−¬ng ph¸p c¨ng d©y ngang s«ng

c. Dïng m¸y kinh vÜ vµ sµo tiªu ®o gãc: Theo ph−¬ng ph¸p nµy trªn mÆt c¾t ngang dùng 4 sµo tiªu R1, R2, R3, R4. Tõ ®iÓm A ë trªn bê (n»m trªn mÆt c¾t ngang) lÊy mét ®o¹n AC vu«ng gãc víi R1, R2, AC lÊy gÇn b»ng chiÒu réng s«ng. §Æt m¸y kinh vÜ ë C (H×nh 3-7). Khi ®o s©u t¹i ®iÓm nµo ®ã ta ®äc gãc β (hîp bëi h−íng CA vµ sµo tiªu trªn thuyÒn). Kho¶ng c¸ch tõ thuyÒn (®iÓm M) tíi ®iÓm A sÏ lµ: AM = AC. tgβ

H×nh 3-6. X¸c ®Þnh ®iÓm ®o b»ng

H×nh 3-7. X¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch b»ng

m¸y kinh vÜ

kinh vÜ vµ sµo tiªu

d. Dïng hai m¸y kinh vÜ giao héi: VÞ trÝ ®iÓm ®o cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng c¸c tia ng¾m do hai m¸y kinh vÜ ®Æt trªn bê (kh«ng trïng víi mÆt c¾t ngang). Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc ¸p dông c¶ khi kh«ng ®o s©u theo mÆt c¾t ngang; thuËn lîi khi lËp b×nh ®å ®¸y s«ng.

http://www.ebook.edu.vn

39

Ngoµi c¸c ph−¬ng ph¸p ®· nªu ë trªn cßn cã thÓ dïng têi (h×nh 3-8) hoÆc cäc tiªu (h×nh 3-9) ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ ®iÓm ®o.

H×nh 3-8

H×nh 3-9 a) HÖ thèng tiªu ngoµi; b) HÖ thèng tiªu trong

Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc ¸p dông ®o s©u ë mÆt c¾t vµ ®iÓm ®o cè ®Þnh nh− ë c¸c tr¹m thuû v¨n. e. Dïng m¸y XÕch t¨ng (Sextant) ®Æt trªn thuyÒn: CÊu t¹o cña m¸y Xªch t¨ng dùa trªn nguyªn lý quang häc sau ®©y: Mét tia s¸ng sau khi ph¶n x¹ 2 lÇn qua 2 g−¬ng ph¼ng sÏ t¹o víi tia tíi ®Çu tiªn mét gãc b»ng hai lÇn trÞ sè gãc hîp bëi hai g−¬ng ph¼ng ®ã. a

2

δ g−¬ng 3

δ 1 3

s¸o B

β

P

¶nh s¸o A

α

b

ε ε

H×nh 3-10. S¬ ®å lµm viÖc cña m¸y XÕcht¨ng

Theo nguyªn lý ®ã th× gãc hîp bëi tia ph¶n x¹ lÇn thø 2 ë g−¬ng (3) vµ tia tíi ®Çu tiªn (h−íng AP) lµ b»ng 2 lÇn gãc hîp bëi hai g−¬ng (2) vµ (3) - γ. VËy β = 2γ

40

http://www.ebook.edu.vn

C¸c bé phËn chÝnh cña m¸y xªcht¨ng gåm: èng kÝnh ng¾m (1), g−¬ng ph¼ng di ®éng (2), g−¬ng ph¼ng cè ®Þnh(3), g−¬ng (3) gåm nöa trªn lµ kÝnh trong suèt, nöa d−íi lµ g−¬ng ph¼ng; vµnh ®é vµ du tiªu ®Ó x¸c ®Þnh gãc β kÑp bëi hai h−íng cÇn ®o. (H×nh 3-10) Dïng m¸y xªcht¨ng cã thÓ ®o ®−îc nh÷ng gãc d−íi 1250. §é chÝnh x¸c cña m¸y lµ 1 phót, nÕu −íc l−îng b»ng m¾t th−êng th× ®é chÝnh x¸c cã thÓ ®¹t 1/10phót. Muèn ®o gãc kÑp gi÷a hai sµo tiªu A-B nµo ®ã (H×nh 3-11) th× ng¾m qua èng kÝnh h−íng vÒ sµo tiªu B vµ ®o gãc β1. Sau ®ã quay du tiªu cho g−¬ng ph¼ng (2) di ®éng ®Õn A, khi thÊy ¶nh cña sµo tiªu A trïng víi sµo B trªn g−¬ng 3 th× ®äc gãc β2. TrÞ sè gãc kÑp gi÷a 2 h−íng A vµ B lµ: β = β2 - β1 Vµ kho¶ng c¸ch BM sÏ ®−îc tÝnh: BM = AB.Cotg β

H×nh 3-11. X¸c ®Þnh vÞ trÝ ®iÓm ®o b»ng m¸y XÕcht¨ng

II- §o s©u theo h−íng däc s«ng Khi cÇn kh¶o s¸t ®Þa h×nh ®¸y s«ng ë n¬i s«ng réng, l−u tèc lín th× cã thÓ ®o s©u theo h−íng däc s«ng. 1. §o theo h−íng dßng ch¶y: Trªn bê ®o¹n s«ng cÇn ®o bè trÝ nh÷ng ®iÓm khèng chÕ c¸c tuyÕn dÉn T1, T2, T3... (h×nh 3-12). T¹i c¸c ®iÓm khèng chÕ ®ã ®Æt c¸c m¸y kinh vÜ; dïng ph−¬ng ph¸p giao héi ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ tõng ®iÓm ®o s©u trªn c¸c tuyÕn theo h−íng dßng ch¶y.

H×nh 3-12

Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÓm ®o trªn mçi tuyÕn tuú theo yªu cÇu cña tµi liÖu mµ quy ®Þnh, th«ng th−êng kho¶ng c¸ch ®ã tõ 1 1 ÷ ®é réng s«ng. 20 10

2. §o s©u theo h−íng chÐo dßng ch¶y: §Ó ®o theo ph−¬ng ph¸p nµy trªn bê s«ng còng ®−îc bè trÝ tuyÕn dÉn vµ ®Æt m¸y kinh vÜ nh− ph−¬ng ph¸p 1. Khi ®o cho thuyÒn di chuyÓn trªn c¸c tuyÕn hîp víi h−íng ch¶y mét gãc tõ 15-300. C¸c tuyÕn ®o chän c¸ch nhau tõ 1/4 ÷ 1/2 chiÒu réng s«ng. VÞ trÝ ®iÓm ®o trªn mçi tuyÕn ®−îc x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng ph¸p giao héi (h×nh 3-13). Khi ®o cã thÓ cho thuyÒn di chuyÓn theo c¸c tuyÕn ABCD... (theo mòi tªn)

http://www.ebook.edu.vn

41

H×nh 3-13

III- §o s©u theo « vu«ng Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc dïng ®Ó ®o s©u ë lßng hå, kho n−íc, b·i ch×m... Dùa vµo b¶n ®å ®Þa h×nh chia mÆt hå hoÆc b·i cÇn ®o thµnh c¸c « (h×nh 3-14). Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tuyÕn dµy hay th−a lµ tuú thuéc vµo yªu cÇu ®é chÝnh x¸c cña tµi liÖu vµ ®Þa h×nh ®¸y hå, s«ng. Th«ng th−êng 2 ®iÓm ®o kÒ nhau trªn mçi tuyÕn c¸ch nhau 5÷10m. VÞ trÝ c¸c ®iÓm ®o cã thÓ ®−îc ®¸nh dÊu b»ng phao næi, tiªu trªn bê hoÆc ph−¬ng ph¸p giao héi nh− ®· tr×nh bµy. Ngoµi H×nh 3-14 c¸c ph−¬ng ph¸p ®Þnh vÞ ®iÓm ®o ®· nªu khi ®o s©u lßng hå réng, hoÆc biÓn cã thÓ sö dông m¸y ®Þnh vÞ qua vÖ tinh. Ph−¬ng ph¸p nµy kh¸ thuËn lîi khi ®−îc trang bÞ m¸y ®Þnh vÞ b¶o ®¶m ®é chÝnh x¸c cÇn thiÕt. § 3-5. ChØnh lý vμ tÝnh to¸n tμi liÖu ®o s©u C«ng t¸c chØnh lý vµ tÝnh to¸n tµi liÖu ®o s©u nh»m ph¸t hiÖn nh÷ng sai sãt trong ®o ®¹c, ghi chÐp, tÝnh to¸n ban ®Çu ®Ó n©ng cao ®é chÝnh x¸c cña tµi liÖu vµ hÖ thèng tµi liÖu d−íi d¹ng gän nhÊt gióp cho viÖc sö dông vµ l−u tr÷ tµi liÖu thuËn lîi.

I- Néi dung chØnh lý sè liÖu ®o s©u Tr−íc khi chØnh lý tµi liÖu cÇn thu thËp c¸c lo¹i tµi liÖu nh− mùc n−íc, ®é s©u, gãc lÖch d©y c¸p, täa ®é ®iÓm ®o, l−u tèc dßng n−íc (nÕu cã) vµ c¸c lo¹i tµi liÖu kh¸c cã liªn quan tíi tµi liÖu ®o s©u nh− sãng, giã, t×nh h×nh thêi tiÕt vµ tµi liÖu ®o s©u cña c¸c lÇn ®o tr−íc ®ã. Néi dung c«ng t¸c chØnh lý, kiÓm tra sè liÖu bao gåm: • KiÓm tra sù hîp lý cña viÖc bè trÝ tuyÕn ®o vµ ®iÓm ®o. NÕu thÊy cÇn thiÕt th× cã thÓ

tæ chøc ®o bæ sung. • KiÓm tra viÖc ghi chÐp ®é s©u vµ tµi liÖu x¸c ®Þnh vÞ trÝ ®iÓm ®o. • Dùa vµo tµi liÖu ®· ®o tÝnh ®é s©u ®· hiÖu chØnh.

42

http://www.ebook.edu.vn

• Tr−êng hîp cã tµi liÖu ®o s©u cò, cÇn tiÕn hµnh so s¸nh ®é s©u cña c¸c lÇn ®o ®Ó ph¸t

hiÖn nh÷ng sai sãt trong ®o ®¹c, ghi chÐp. • Dùa vµo c¸c kÕt qu¶ ®o ®¹c, thiÕt lËp mÆt c¾t däc, mÆt c¾t ngang s«ng, lËp b×nh ®å,

tÝnh to¸n c¸c ®Æc tr−ng cña mÆt c¾t. • Thèng kª tµi liÖu d−íi d¹ng b¶ng biÓu vµ b¶n vÏ...

Cuèi cïng lµ ®¸nh gÝa møc ®é tin cËy cña tµi liÖu, nh÷ng kiÕn nghÞ khi sö dông tµi liÖu.

II- TÝnh to¸n tµi liÖu ®é s©u vµ c¸c ®Æc tr−ng mÆt c¾t 1. §é s©u cña ®iÓm ®o §é s©u cña ®iÓm ®o lµ ®é s©u ®o t¹i c¸c ®iÓm b»ng c¸c ph−¬ng tiÖn vµ m¸y mãc ®· nªu, sau khi ®· hiÖu chØnh (nÕu cã) 2. Mùc n−íc tÝnh to¸n §Ó sö dông ®−îc tµi liÖu ®é s©u trong tÝnh to¸n thuû v¨n, trong viÖc lËp b×nh ®å ®o¹n s«ng... ®é s©u cña mét lÇn ®o t¹i mçi vÞ trÝ cÇn ®−îc g¾n liÒn víi mét mùc n−íc nhÊt ®Þnh. Mùc n−íc ®ã gäi lµ mùc n−íc tÝnh to¸n (HTT) hoÆc mùc n−íc t−¬ng øng (HT.−). Mùc n−íc tÝnh to¸n ®−îc x¸c ®Þnh theo 2 tr−êng hîp sau ®©y: • Khi mùc n−íc trong thêi gian ®o s©u thay ®æi Ýt (H® - Hc ≤ 10 cm) th× mùc n−íc tÝnh to¸n sÏ lµ:

HTT =

Hd

+ Hc 2

(3-5)

• Tr−êng hîp mùc n−íc trong qu¸ tr×nh ®o s©u thay ®æi nhanh (H® - Hc>10cm) th× mùc

n−íc tÝnh to¸n sÏ lµ: HTT =

H 1b1 + H 2 b2 + ... + H n bn B

(3-6)

Trong ®ã: Hd, Hc - mùc n−íc lóc b¾t ®Çu ®o vµ khi kÕt thóc ®o. b1, bn - kho¶ng c¸ch tõ mÐp n−íc tíi ®iÓm gi÷a 2 thñy trùc ®o s©u s¸t bê. b2, b3... lµ kho¶ng c¸ch ®iÓm gi÷a hai thuû trùc ®o s©u kÒ nhau. B - chiÒu réng mÆt c¾t ngang. H1, H2...lµ mùc n−íc khi ®o s©u t¹i thuû trùc 1,2... (Xem h×nh 3-15) Tõ mùc n−íc tÝnh to¸n HTT vµ ®é s©u t¹i ®iÓm ®o (h) cã thÓ tÝnh ®−îc cao tr×nh ®¸y s«ng (Z) nh− sau: Z= HTT - h http://www.ebook.edu.vn

(3-7) 43

H×nh 3-15. S¬ ®å biÕn thiªn mùc n−íc trong thêi gian ®o

3. TÝnh c¸c ®Æc tr−ng cña mÆt c¾t ngang a. DiÖn tÝch mÆt c¾t −ít: DiÖn tÝch mÆt c¾t −ít lµ diÖn tÝch mÆt c¾t ngang lßng s«ng vu«ng gãc víi h−íng ch¶y b×nh qu©n giíi h¹n bëi ®−êng ®¸y s«ng vµ mùc n−íc tÝnh to¸n. DiÖn tÝch mÆt c¾t −ít th−êng ký hiÖu lµ ω (hoÆc F, A) ®¬n vÞ lµ m2. DiÖn tÝch mÆt c¾t −ít cã thÓ gåm cã mét bé phËn n−íc kh«ng ch¶y. DiÖn tÝch phÇn n−íc ch¶y gäi lµ “diÖn tÝch ch¶y”; diÖn tÝch phÇn n−íc kh«ng ch¶y gäi lµ “diÖn tÝch tï”. TÝnh diÖn tÝch mÆt c¾t −ít cã thÓ dïng m¸y ®o trùc tiÕp trªn h×nh vÏ mÆt c¾t ngang hoÆc tÝnh b»ng ph−¬ng ph¸p gÇn ®óng. Theo ph−¬ng ph¸p gÇn ®óng th× mÆt c¾t ngang ®−îc chia thµnh c¸c tam gi¸c vµ h×nh thang nhá giíi h¹n bëi c¸c ®−êng thuû trùc ®o s©u (h×nh 3-16) vµ khi ®ã diÖn tÝch mÆt c¾t sÏ b»ng: ω = ω0+ω1+ω2+...+ωn-1+ωn ω=

h + h3 h + hn h + h2 1 1 h1b0 + 1 b1 + 2 b 2 +... + n −1 bn −1 + hn bn 2 2 2 2 2

(3-8)

Trong ®ã: ωi- diÖn tÝch bé phËn thø i (i=0 ÷ n) hj - ®é s©u t¹i thuû trùc thø j (j=1 ÷ n). bi- kho¶ng c¸ch gi÷a hai thuû trùc ®o s©u kÒ nhau ë bé phËn thø i b. §é réng mÆt n−íc: §é réng mÆt n−íc lµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai mÐp n−íc t¹i mÆt c¾t ngang. §é réng ®−îc ký hiÖu lµ B(m). c. §é s©u b×nh qu©n mÆt c¾t h(m) ®−îc tÝnh: h=

44

ω B

http://www.ebook.edu.vn

(3-9)

Trong ®ã: h - §é s©u b×nh qu©n mÆt c¾t. ω - DiÖn tÝch mÆt c¾t øng víi mùc n−íc tÝnh to¸n. B - ChiÒu réng mÆt n−íc øng víi mùc n−íc tÝnh to¸n

H×nh 3-16. S¬ ®å tÝnh diÖn tÝch mÆt c¾t ngang

1, 2, 3: Sè hiÖu thuû trùc ®o s©u. I, II: Sè hiÖu thuû trùc ®o l−u tèc d. Chu vi v−ít χ lµ chiÒu dµi ®¸y s«ng giíi h¹n bëi hai mÐp n−íc ®−îc tÝnh: χ = b 02 + h12 + b12 + ( h 2 − h1 )2 + ... + b 2n + h 2n

(3-10)

e. B¸n kÝnh thñy lùc R ®−îc tÝnh: R=

ω χ

(3-11)

Tr−êng hîp s«ng réng th× χ ≈B, khi ®ã cã thÓ thay b¸n kÝnh thuû lùc b»ng ®é s©u b×nh qu©n trong tÝnh to¸n.

http://www.ebook.edu.vn

45

Ch−¬ng IV

§o l−u l−îng n−íc (*) L−u l−îng n−íc lµ l−îng n−íc ch¶y qua mÆt c¾t ngang vu«ng gãc víi h−íng ch¶y b×nh qu©n trong thêi gian 1 gi©y, ký hiÖu lµ Q (m3/s). C¸c ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh l−u l−îng n−íc bao gåm : + Ph−¬ng ph¸p “l−u tèc - diÖn tÝch” + Ph−¬ng ph¸p thÓ tÝch + Ph−¬ng ph¸p dïng c¸c c«ng tr×nh ®Ëp trµn + Ph−¬ng ph¸p øng dông c¸c c«ng nghÖ hiÖn ®¹i nh− siªu ©m , phãng x¹ .v.v Trong ®ã ph−¬ng ph¸p “l−u tèc - diÖn tÝch” ®−îc sö dông réng r·i ë c¸c tr¹m thuû v¨n. Dïng ph−¬ng ph¸p “l−u tèc - diÖn tÝch”®Ó x¸c ®Þnh l−u l−îng n−íc thùc chÊt lµ x¸c ®Þnh 2 yÕu tè thµnh phÇn : Tèc ®é dßng ch¶y vµ diÖn tÝch mÆt c¾t ( ∗ ) . Cßn c¸c ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh l−u l−îng kh¸c hoÆc lµ kh«ng thÝch hîp ®èi víi viÖc ®o ®¹c ngoµi s«ng hoÆc ë n−íc ta ch−a cã ®iÒu kiÖn ®Ó phæ cËp dông cô ®o ®¹c . Do ®ã néi dung chñ yÕu cña ch−¬ng nµy sÏ tr×nh bµy kü viÖc x¸c ®Þnh l−u l−îng b»ng ph−¬ng ph¸p “l−u tèc - diÖn tÝch”. § 4-1. C«ng tr×nh vμ m¸y mãc ®o l−u l−îng n−íc

I- M¸y ®o l−u tèc ( m¸y l−u tèc ) 1. Nguyªn lý chung cña m¸y l−u tèc : M¸y l−u tèc lµm viÖc dùa vµo nguyªn lý chung sau ®©y: D−íi t¸c dông cña dßng n−íc, bé phËn c¶m øng cña m¸y quay, l−u tèc cµng lín th× m¸y quay cµng nhanh. Nhê c¬ cÊu b¸o vßng quay vµ bé phËn tÝn hiÖu ta biÕt ®−îc tæng vßng quay N cña bé phËn c¶m øng trong thêi gian ®o T. Tõ ®ã tÝnh ®−îc tèc ®é vßng quay trung b×nh n cña bé phËn ph¶n øng. Tõ quan hÖ (n ~ v) cña mçi m¸y ta sÏ cã l−u tèc v tõ gi¸ trÞ n. 2. CÊu t¹o cña mét sè lo¹i m¸y ®o l−u tèc : M¸y ®o l−u tèc cã nhiÒu lo¹i kh¸c nhau cã thÓ ph©n lµm 2 lo¹i chñ yÕu : Lo¹i trôc ®øng vµ lo¹i trôc ngang . Lo¹i trôc ®øng nh− m¸y cèc quay LS68 Lo¹i trôc ngang nh− m¸y c¸nh qu¹t : Ж-3, ΓP-21, ΓP-99, LS25-1A, LS25-3A... Sau ®©y sÏ chØ giíi thiÖu c¸c bé phËn chÝnh cña 2 lo¹i m¸y ®iÓn h×nh : M¸y c¸nh qu¹t Ж-3, vµ m¸y cèc quay LS68. (∗) Trong thùc tÕ viÖc x¸c ®Þnh l−u l−îng n−íc lµ “ §o l−u tèc, ®o diÖn tÝch mÆt c¾t ngang, tÝnh l−u l−îng n−íc” (1). Do ®ã thuËt ng÷ “§o l−u l−îng n−íc” (2) lµ ch−a thËt chÝnh x¸c, ta cã thÓ coi thuËt ng÷ (2) lµ thuËt ng÷ quy −íc, gäi t¾t cho thuËt ng÷ (1)

46

http://www.ebook.edu.vn

2

a) 1

15 13 14

11

12 b)

9

22

7 21

8

23

6

5

10

17 16

4

3

8

18 19 20

H×nh 4-1. M¸y ®o l−u tèc Ж-3 a) CÊu t¹o chung; b) bé phËn b¸o vßng quay 1. c¸nh qu¹t; 2. vá æ trôc; 3. khíp nèi; 4. ®Çu d©y kh«ng c¸ch ®iÖn; 5. ®Çu d©y c¸ch ®iÖn víi th©n m¸y; 6. th©n m¸y; 7. æ chøa ®Çu c¾m ®iÖn; 8. ®Çu c¾m ®iÖn; 9. èc h·m; 10. trôc m¸y; 11,16. thanh kÑp ®øng; 12,15. b¨ng kÑp ngoµi æ bi; 13. æ trôc bªn trong; 14. æ trôc ngoµi; 17. èc h·m bi; 18. b¸nh xe r¨ng; 19. chèt c«ng t¾c; 20. c«ng t¾c lß xo; 21. èc gi÷ lß xo; 22. trôc dÉn ®iÖn; 23. ®u«i m¸y

a. Bé phËn c¶m øng cña m¸y Ж-3 lµ c¸nh qu¹t, cña m¸y LS68 gåm mét hÖ thèng “phÔu” ghÐp l¹i gäi lµ cèc quay. b. C¬ cÊu b¸o vßng quay cßn gäi lµ c¬ cÊu tÝnh to¸n sè vßng quay bao gåm mét b¸nh xe r¨ng th−êng cã 20 r¨ng. Trªn b¸nh xe cã mét sè ®iÓm tiÕp ®iÖn, cßn gäi lµ chèt c«ng t¾c (xem h×nh 4-1)

a)

b) 2 3

1 7 6 9 4 5

10 8

H×nh 4-2. a) M¸y cèc quay; b) Bé phËn b¸o vßng quay 1. Cèc quay, 2. Bé phËn b¸o vßng quay; 3. §u«i m¸y; 4. èc c©n ®u«i m¸y; 5. C¸ s¾t; 6. Trôc m¸y; 7. B¸nh xe r¨ng; 8. Chèt c«ng t¾c; 9. C«ng t¾c lß xo; 10. Chèt c¸ch ®iÖn víi th©n m¸y

C«ng t¾c cïng víi trôc dÉn ®iÖn sÏ nèi liÒn m¹ch ®iÖn khi tiÕp ®iÓm ®iÖn tiÕp xóc víi c«ng t¾c. Khi lµm viÖc trôc m¸y quay theo bé phËn c¶m øng. Bé phËn c¶m øng quay ®−îc mét vßng th× b¸nh xe dÞch chuyÓn 1 r¨ng. Sè ®iÓm tiÕp ®iÖn cña m¸y Ж-3 lµ mét, cña m¸y http://www.ebook.edu.vn

47

LS68 lµ bèn do ®ã c¸nh qu¹t quay ®−îc 20 vßng hoÆc cèc quay quay ®−îc 5 vßng th× cã 1 lÇn m¹ch ®iÖn ®−îc ®ãng kÝn, t−¬ng øng ta sÏ nhËn ®−îc mét tÝn hiÖu (H×nh 4-2). c. Bé phËn tÝn hiÖu 1

Bé phËn tÝn hiÖu gåm mét nguån ®iÖn pin 3V÷4,5V, khi m¹ch ®iÖn ®−îc ®ãng kÝn th× chu«ng kªu hoÆc ®Ìn s¸ng. §èi víi mét sè lo¹i m¸y s¶n xuÊt sau nµy th× tiÕp ®iÓm ®iÖn b»ng c«ng t¾c ®−îc thay b»ng tiÕp ®iÓm tõ. Bé phËn b¸o vßng quay ®−îc thay b»ng thiÕt bÞ hiÖn sè. Cßn vÒ nguyªn lý ho¹t ®éng chung cña m¸y kh«ng cã g× thay ®æi so víi c¸c lo¹i m¸y ®· giíi thiÖu (xem h×nh 4-3).

2

3

3. C¸c th«ng sè cña m¸y l−u tèc : H×nh 4-3. S¬ ®å bé phËn tÝn hiÖu 1. Nguån ®iÖn; 2, §Ìn hoÆc chu«ng; 3. D©y dÉn ®iÖn

Qua thùc nghiÖm ng−êi ta ®· x¸c lËp ®−îc quan hÖ gi÷a sè vßng quay cña c¸nh qu¹t (hoÆc cèc quay) vµ l−u tèc cã d¹ng : v = an + bn 2 + v o2

(4-1)

Trong ®ã : a,b - C¸c th«ng sè vo - L−u tèc ban ®Çu - ®é nh¹y cña m¸y n - Sè vßng quay cña c¸nh qu¹t trong mét ®¬n vÞ thêi gian . Trong thùc tÕ quan hÖ (4-1) ®−îc biÓu diÔn nh− h×nh (4-4) Cã thÓ chia quan hÖ ( 4-4) ra lµm 3 ®o¹n : - §o¹n tõ vo ®Õn ®iÓm K : quan hÖ cã d¹ng ®−êng cong theo (4-1) . §iÓm K lµ ®iÓm giíi h¹n d−íi , øng víi ®iÓm K cã l−u tèc giíi h¹n d−íi vK vµ sè vßng quay giíi h¹n d−íi nK - Tõ ®iÓm K ®Õn KB khi ®ã tèc ®é ban ®Çu vo so víi l−u tèc lµ nhá ®o ®ã trong quan hÖ (4-1) cã thÓ bá qua vo vµ viÕt :

V(m/s)

KB VkB

v = an + bn 2 = (a + b )n = Kn

(4-2)

VËy quan hÖ v ~ n lµ ®−êng th¼ng. §iÓn KB gäi lµ ®iÓm giíi h¹n trªn, øng víi KB lµ l−u tèc cùc ®¹i mµ mçi m¸y cã thÓ ®o ®−îc. B

Vk

K

B

Vo 0

nk

n kB

H×nh 4-4. Quan hÖ gi÷a l−u tèc vµ vßng quay cña bé phËn c¶m øng (v~n)

- Giai ®o¹n ngoµi KB quan hÖ v ~ n trë nªn phøc t¹p. Trong thùc tÕ kh«ng cho phÐp m¸y ®o víi l−u tèc v−ît qu¸ ®iÓm giíi h¹n trªn cña mçi m¸y. B

Trong quan hÖ v ~ n tèc ®é ban ®Çu vo ®Æc tr−ng cho tÝnh n¨ng cña tõng m¸y, ®ã lµ tèc ®é tèi thiÓu cña dßng n−íc võa ®ñ lµm cho bé phËn c¶m øng b¾t ®Çu quay. Th«ng sè vo ®−îc x¸c ®Þnh qua thùc nghiÖm khi s¶n xuÊt m¸y. 48

http://www.ebook.edu.vn

Tèc ®é giíi h¹n d−íi vK ®−îc tÝnh theo c«ng thøc : vK = 7,1

vo

(4-3)

β

Trong ®ã th«ng sè β ®−îc tÝnh : β = 6,9 vo - 0,06 +

( 2,3v o − 0,055) 2 + 0,00058

Th«ng sè a,b ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau :

(4-4)

a = K( 0,99 - β)

(4-5)

b =(K β)2

(4-6)

HÖ sè K trong c¸c c«ng thøc (4-2), (4-5), (4-6) gäi lµ b−íc thuû lùc cña bé phËn c¶m øng. TrÞ sè K ®−îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm. NÕu gäi vi lµ l−u tèc cña tuyÕn kiÓm ®Þnh thø i, ni lµ tèc ®é vßng quay cña bé phËn c¶m øng t−¬ng øng ë tuyÕn kiÓm ®Þnh thø i th× K ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: N

∑v K=

i =1 N

i

∑n i =1

(4-7) i

B¶ng 4-1. §Æc ®iÓm cÊu t¹o vµ tÝnh n¨ng cña mét sè lo¹i m¸y l−u tèc Lo¹i m¸y Ж-3 BЖM-3 ΓP-21 ΓP- M21 ΓP- 55 ΓP-11 ΓP-11M LS 68 TS25-1A 3T2

§−êng kÝnh B−íc h×nh Tèc ®é ban Tèc ®é lín Bé phËn nhÊt c¶m øng c¸nh qu¹t häc ®Çu V0 (mm) Kr(mm) (m/s) Vkβ(m/s) N-o 1 120 250 0,04 5,0 C¸nh o qu¹t N- 2 120 500 0,06 5,0 N-o 1 120 200 0,04 5,0 C¸nh qu¹t N-o 2 120 500 0,06 5,0 o N- 1 120 0,04 8,0 C¸nh 200 N-o 2 120 0,06 5,0 qu¹t o N- 1 120 200 0,04 8,0 C¸nh qu¹t N-o 2 120 500 0,06 5,0 N-o 1 120 110 0,05 5,0 C¸nh N-o 2 120 200 0,06 5,0 qu¹t N-o 1 120 110 0,06 5,0 C¸nh qu¹t N-o 2 120 200 0,10 5,0 o N- 1 120 110 0,05 5,0 C¸nh N-o 2 120 200 0,08 5,0 qu¹t o N- 1 120 Cèc quay 0,04 2,5 N-o 2 120 C¸nh N-o 1 120 250 0,05 5,0 qu¹t C¸nh N-o 1 120 180 0,06 5,0 qu¹t

http://www.ebook.edu.vn

Bé phËn tÝn hiÖu

N−íc s¶n xuÊt

Chu«ng (®Ìn) Chu«ng (®Ìn) Chu«ng (®Ìn) Chu«ng (®Ìn) Chu«ng (®Ìn) Tæng vßng quay Tæng vßng quay Chu«ng (®Ìn)

Liªn X« cò Liªn X« cò Liªn X« cò Liªn X« cò Liªn X« cò Liªn X« cò Liªn X« cò Trung Quèc Trung Quèc Liªn X« cò

HiÖn sè HiÖn sè

49

B¶ng 4-2. Quan hÖ gi÷a vK , vo , β vo(m/s) 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040

β 0,057 0,105 0,136 0,175 0,216 0,260

vK(m/s) 0,371 0,427 0,470 0,500 0,527 0,549

vo(m/s) 0,045 0,050 0,055 0,060 0,065 0,070

β 0,305 0,350 0,395 0,440 0,486 0,532

vK(m/s) 0,571 0,594 0,615 0,636 0,656 0,676

vo(m/s) 0,075 0,080 0,085 0,090 0,095 0,096

β 0,577 0,623 0,669 0,715 0,761 0,807

vK(m/s) 0,695 0,714 0,732 0,750 0,768 0,785

4. KiÓm ®Þnh m¸y l−u tèc KiÓm ®Þnh m¸y l−u tèc nh»m x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña m¸y. C«ng t¸c kiÓm ®Þnh ®−îc tiÕn hµnh sau khi s¶n xuÊt m¸y xong hoÆc sau thêi gian sö dông quy ®Þnh, hoÆc khi thay thÕ c¸c chi tiÕt cña m¸y... ViÖc kiÓm ®Þnh m¸y th−êng do c¬ quan chuyªn ngµnh cã t− c¸ch ph¸p nh©n tiÕn hµnh víi ®Çy ®ñ trang thiÕt bÞ, ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c cÇn thiÕt. Trong thùc tÕ s¶n xuÊt, khi cÇn kiÓm ®Þnh m¸y th× cã thÓ tiÕn hµnh kiÓm ®Þnh m¸y ë thùc ®Þa.

H×nh 4-5. Quan hÖ v~n kiÓm ®Þnh ë thùc ®Þa

a. KiÓm ®Þnh m¸y l−u tèc b»ng m¸ng kiÓm ®Þnh. M¸ng kiÓm ®Þnh cã nhiÒu lo¹i: M¸ng dµi, m¸ng trßn, m¸ng hép, lo¹i thø nhÊt vµ thø hai cã thiÕt bÞ g¾n m¸y l−u tèc cÇn kiÓm ®Þnh vµ di chuyÓn trong n−íc ®øng yªn theo c¸c tuyÕn cã tèc ®é kh¸c nhau ®−îc x¸c ®Þnh. Lo¹i thø 3 lµ mét hép kÝn cã thiÕt bÞ b¬m n−íc 50

http://www.ebook.edu.vn

ch¶y vßng tuÇn hoµn víi l−u tèc thay ®æi ®−îc x¸c ®Þnh, trong khi ®ã m¸y l−u tèc ®−îc g¾n cè ®Þnh trong dßng ch¶y. Lo¹i m¸ng dµi, m¸ng trßn yªu cÇu cã mÆt b»ng x©y dùng réng, lo¹i “hép” nhá gän thÝch hîp cho viÖc kiÓm ®Þnh trong phßng. Ngoµi ra m¸ng kiÓm ®Þnh cßn cã bé phËn ghi nhËn tÝn hiÖu cña m¸y l−u tèc vµ thêi gian mçi tuyÕn kiÓm ®Þnh. Nguyªn t¾c lµm viÖc cña m¸ng kiÓm ®Þnh : Khi m¸ng kiÓm ®Þnh lµm viÖc ë mçi tuyÕn hoÆc mçi cÊp kiÓm ®Þnh ta thu ®−îc tèc ®é chuyÓn ®éng cña thiÕt bÞ kÐo m¸y hoÆc tèc ®é dßng ch¶y vµ xem ®ã lµ l−u tèc (vi). §ång thêi ta ghi ®−îc tæng sè vßng quay Ni cña bé phËn c¶m øng trong thêi gian ti. Tõ ®ã tÝnh ®−îc sè vßng quay ni trong 1 gi©y. Víi nhiÒu tuyÕn kiÓm ®Þnh ta cã v1 , v2 ,.. . vn ; n1, n2,.. . nn, tõ chuçi sè liÖu ®ã ta sÏ x©y dùng ®−îc quan hÖ v ~n cho m¸y l−u tèc. Ngµy nay nhê sù hç trî cña c¸c thiÕt bÞ kü thuËt tiªn tiÕn nªn viÖc ghi nhËn c¸c kÕt qu¶ ®o ®¹c vµ x©y dùng quan hÖ v ~n cã thÓ ®−îc tù ®éng ho¸ vµ cho kÕt qu¶ cã ®é chÝnh x¸c cao h¬n. KÕt qu¶ kiÓm ®Þnh cho mçi m¸y l−u tèc ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh vÏ (4-6).

H×nh 4-6. Quan hÖ v~n kiÓm ®Þnh ë m¸ng

b. KiÓm ®Þnh m¸y l−u tèc ë thùc ®Þa: N¬i kiÓm ®Þnh lµ mét ®o¹n s«ng th¼ng hay hå cã chiÒu dµi tõ 50÷80m cã chiÒu s©u h≥2m, l−u tèc v≈0 (s«ng chÕt), kh«ng cã rong, rªu hay cá mäc. ChiÒu dµi L cña ®o¹n s«ng ®−îc x¸c ®Þnh víi sai sè cho phÐp ≤ ±0,1 m . Khi kiÓm ®Þnh ng−êi ta g¾n m¸y l−u tèc vµo m¹n thuyÒn (gÇn mòi), m¸y ngËp trong n−íc tõ 0,6 ÷1 m. Cho thuyÒn chuyÓn ®éng ®Òu trªn ®o¹n s«ng kiÓm ®Þnh theo c¸c tuyÕn th¼ng. Tèc ®é di chuyÓn cña thuyÒn trªn c¸c tuyÕn thay ®æi n»m trong ph¹m vi sö dông cña m¸y. Sau mçi tuyÕn di chuyÓn cña thuyÒn ng−êi ta thu ®−îc c¸c tµi liÖu sau: - Thêi gian m¸y l−u tèc (thuyÒn) chuyÓn ®éng trªn mçi tuyÕn cã chiÒu dµi L (m)

http://www.ebook.edu.vn

51

- Thêi gian ®o cña mét sè tÝn hiÖu hoÆc mét sè nhãm tÝn hiÖu khi m¸y l−u tèc lµm viÖc trªn mçi tuyÕn t2 - Tû sè vßng quay cña bé phËn c¶m øng trªn mçi tuyÕn N víi c¸c sè liÖu trªn sÏ x¸c ®Þnh ®−îc l−u tèc b×nh qu©n v vµ tèc ®é vßng quay t−¬ng øng n trªn mçi tuyÕn: v=

L (m/s) t1

n=

N (vßng/s) t2

Tõ nhiÒu tuyÕn kiÓm ®Þnh ta sÏ thu ®−îc nhiÒu cÆp vi ~ ni (sè cÆp trong mçi lÇn kiÓm ®Þnh tõ 20-30), ta sÏ x¸c ®Þnh ®−îc quan hÖ v ~ n cô thÓ cho tõng m¸y. §Ó n©ng cao ®é chÝnh x¸c khi x¸c ®Þnh ®−êng quan hÖ v ~ n cÇn chia sè liÖu ra tõng nhãm. Trong mçi nhãm cè g¾ng chän c¸c tuyÕn kiÓm ®Þnh cã vi, ni xÊp xØ b»ng nhau. Quan hÖ v ~n sÏ ®i qua ®iÓm trung b×nh cña mçi nhãm. §Ó tiÖn cho viÖc sö dông ng−êi ta lËp b¶ng tÝnh s½n quan hÖ v ~ n xem b¶ng (4-5) B¶ng 4-3. Quan hÖ v ~n cña m¸y Ж-3 sè 1825 c¸nh qu¹t sè 1 (kiÓm ®Þnh trong m¸ng) V(m/s)

n(v/s) 0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08 0,09

n (v/s) 0,5

0.130 0,132 0,134 0,136 0,138 0.140 0,142 0,144 0,146 0,149

0,6

0.151 0,154 0,156 0,158 0,161 0,163 0,166 0,168 0,170 0,173

0,7

0,175 0,178 0,180 0,182 0,185 0,188 0,190 0,192 0,194 0,197

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

..

5. KiÓm tra, b¶o d−ìng vµ söa ch÷a th«ng th−êng m¸y l−u tèc : §Ó n©ng cao ®é chÝnh x¸c cña tµi liÖu vµ t¨ng tuæi thä cña m¸y l−u tèc cÇn ph¶i kiÓm tra tr−íc khi sö dông vµ b¶o d−ìng th−êng xuyªn. Tr−íc mçi lÇn dïng m¸y ®o l−u tèc nªn tiÕn hµnh kiÓm tra chung c¸c bé phËn cña m¸y nh−: - Thö ®é nh¹y cña bé phËn c¶m øng; - Sù tiÕp xóc gi÷a c¸c ®iÓm tiÕp ®iÖn; - Sù ho¹t ®éng cña bé phËn tÝn hiÖu hoÆc bé phËn hiÖn sè

52

http://www.ebook.edu.vn

Khi ho¹t ®éng cña toµn bé thiÕt bÞ b×nh th−êng th× míi ®−îc sö dông. Sau mçi lÇn sö dông m¸y xong, dïng v¶i s¹ch lau kh« m¸y vµ ®−a m¸y vÒ nhµ tiÕn hµnh th¸o m¸y röa b»ng x¨ng råi míi tra dÇu vµo c¸c bé phËn cÇn thiÕt . ViÖc th¸o l¾p m¸y ph¶i do ng−êi n¾m ®−îc cÊu t¹o, ®Æc ®iÓm cña m¸y tiÕn hµnh theo b¶n “h−íng dÉn sö dông vµ b¶o qu¶n m¸y l−u tèc” ChÕ ®é b¶o d−ìng m¸y tuú thuéc vµo ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña m¸y: Khi ®o vïng n−íc bÈn, n−íc mÆn th× sau mçi lÇn ®o ph¶i lau chïi ngay; khi ®o ë vïng n−íc s¹ch th× cã thÓ sau 2-3 lÇn ®o míi lau kü 1 lÇn. Tr−êng hîp m¸y l−u tèc ®· lµm viÖc hÕt thêi h¹n quy ®Þnh th× ph¶i kiÓm ®Þnh l¹i. NÕu trong khi sö dông m¸y cã x¶y ra h− háng hoÆc cã nghi vÊn vÒ chÊt l−îng m¸y th× ph¶i kiÓm tra ngay. C«ng t¸c kiÓm tra tiÕn hµnh nh− sau: §−a m¸y cÇn kiÓm tra vµ m¸y dù tr÷ (lµm chuÈn) treo vµo 1 c¸i gi¸ n»m ngang, 2 m¸y c¸ch nhau 30÷40cm. §ång thêi ®o l−u tèc t¹i c¸c ®iÓm kh¸c nhau trªn mét sè thuû trùc. Sè ®iÓm ®o kiÓm tra b»ng 15-20 ®iÓm. So s¸nh tµi liÖu l−u tèc gi÷a 2 m¸y, nÕu sai sè qu©n ph−¬ng t−¬ng ®èi cña l−u tèc gi÷a 2 m¸y kh«ng v−ît qu¸ ± 3 % th× m¸y kiÓm tra vÉn sö dông ®−îc, nÕu sai sè trªn lín h¬n ± 3 % th× ph¶i ngõng sö dông vµ ®−a m¸y ®i kiÓm ®Þnh l¹i. Sai sè qu©n ph−¬ng t−¬ng ®èi tÝnh theo c«ng thøc : ⎛ v ′i ⎞ ⎜⎜ − 1⎟⎟ ⎝ vi ⎠ m% = ±100 i =1 n −1 n

∑

Trong ®ã : m% vi v’i n

2

(4-8)

- ®é lÖch qu©n ph−¬ng t−¬ng ®èi - l−u tèc ®o b»ng m¸y dù tr÷ - l−u tèc ®o b»ng m¸y ®ang dïng - sè ®iÓm ®o kiÓm tra

II. C¸c lo¹i phao ®o l−u tèc a)

1. Phao næi Phao næi ®−îc lµm b»ng c¸c lo¹i vËt liÖu cã tØ träng nhá h¬n n−íc nh− tre, gç, chÊt dÎo. H×nh d¹ng phao cã thÓ lµ h×nh trô, hép ch÷ nhËt... KÝch th−íc võa ®ñ nh×n thÊy phao khi ®o trªn s«ng, cè g¾ng lµm cµng nhá cµng tèt. MÆt ngoµi cña phao (phÇn ch×m) kh«ng nªn tr¬n qu¸ sÏ lµm ¶nh h−ëng tíi ®−êng phao tr«i vµ tèc ®é phao. T¹i mét tr¹m ta nªn dïng thèng nhÊt mét lo¹i

http://www.ebook.edu.vn

b)

cm 60

H×nh 4-7. Mét sè lo¹i phao næi

53

phao vÒ c¶ h×nh d¹ng lÉn kÝch th−íc. Tr−êng hîp ®o ®ªm th× trªn phao cÇn cã bé phËn ph¸t s¸ng. 2. Phao ch×m ë nh÷ng n¬i cã l−u tèc nhá d−íi ph¹m vi sö dông cña m¸y l−u tèc (v<0,1m/s) vµ ®é s©u thuû trùc h>0,5m th× cã thÓ dïng phao ch×m ®Ó ®o l−u tèc. NÕu trªn mÆt c¾t cã khu vùc cã l−u tèc nhá, cã khu vùc cã l−u tèc ®ñ lín ®Ó dïng m¸y ®o th× cã thÓ kÕt hîp c¶ m¸y vµ phao ch×m ®Ó ®o l−u tèc.

h1

h

VÒ h×nh d¹ng phao ch×m cã nh÷ng lo¹i nh− h×nh (4-8). Phao ch×m ®−îc H×nh 4-8. Mét sè lo¹i phao ch×m lµm b»ng c¸c lo¹i vËt liÖu nhÑ, Ýt thÊm n−íc nh− s¸p, chÊt dÎo, nøa, gç tr¸t s¸p ë mÆt ngoµi... HiÖn nay phao ch×m hay ®−îc sö dông lµ lo¹i phao cã d¹ng h×nh viªn cÇu, ®−êng kÝnh 2÷3 cm; ®−îc lµm b»ng gç cøng, s¸p, chÊt dÎo. 3. HÖ sè hiÖu chØnh l−u tèc khi ®o phao : Khi phao tr«i do nhiÒu nh©n tè ¶nh h−ëng nªn tèc ®é cña phao kh«ng ph¶n ¸nh ®−îc l−u tèc b×nh qu©n cña thuû trùc mµ phao tr«i qua . Do vËy sau khi tÝnh l−u l−îng n−íc cÇn cã hÖ sè hiÖu chØnh. HÖ sè ®ã kÝ hiÖu lµ P. a. C«ng thøc kinh nghiÖm x¸c ®Þnh hÖ sè phao : •

C«ng thøc dùa vµo sè Frót :

Sè Frót (Fr) lµ th«ng sè ®éng n¨ng cña dßng ch¶y, nã tû lÖ thuËn víi b×nh ph−¬ng l−u tèc vµ cã gi¸ trÞ lín nhÊt t¹i trªn mÆt n−íc ë gi÷a dßng vµ gi¶m dÇn tíi hai bê. Do ®ã hÖ sè phao dïng ®Ó chuyÓn ®æi tõ l−u tèc lín nhÊt gi÷a dßng vµ l−u tèc b×nh qu©n trªn mÆt n−íc vÒ l−u tèc b×nh qu©n mÆt c¾t ngang cã liªn quan tíi hÖ sè Fr. Tõ ®ã ng−êi ta ®· ®−a ra c«ng thøc kinh nghiÖm ®Ó tÝnh hÖ sè phao P1; P2 nh− sau: + Khi phao tr«i r¶i trªn mÆt ngang : P1 = 1 − 1,85 J / Fr1

(4-9)

+ Khi phao tr«i tËp trung gi÷a dßng : P2 = 1 − 5,60 J / Fr2

Trong ®ã : J : ®é dèc mÆt n−íc cña ®o¹n s«ng ®o phao

54

http://www.ebook.edu.vn

(4-10)

Fr1, Fr2 - HÖ sè Frót ®−îc tÝnh nh− sau : 2

2

V mc V max ; Fr2 = Fr1 = gh gh

Víi :

V mc = V max = •

Qp ω

; h=

ω B

1 i=n ∑ Vmax i n i =1

g - Gia tèc träng tr−êng n lµ sè phao tr«i gi÷a dßng

C«ng thøc dùa vµo hÖ sè Cedi: C C + 6,0 C P2 = 1,34C + 6,0 P1 =

Trong ®ã

C - lµ hÖ sè Cedi n - hÖ sè nh¸m

(4-11) (4-12)

C = 1/n hy

y - hÖ sè, theo Pav¬l«pski th× : y = 2,5 n − 0,13 − 0,75 h ( n − 0,1) Khi h < 1m, y ≈ 1,5

n

b. X¸c ®Þnh hÖ sè hiÖu chØnh b»ng thùc nghiÖm : §©y lµ ph−¬ng ph¸p ®¸ng tin cËy nhÊt v× xuÊt ph¸t tõ tµi liÖu thùc ®o l−u tèc b»ng phao vµ b»ng m¸y

P1 = Trong ®ã

Qm Qp

P2 =

Qm Q p max

(4-13)

Qm - lµ l−u l−îng tÝnh tõ tµi liÖu l−u tèc ®o b»ng m¸y Qp - lµ l−u l−îng tÝnh tõ tµi liÖu l−u tèc ®o b»ng phao P1 - lµ hÖ sè khi phao tr«i r¶i trªn mÆt ngang P2 - lµ hÖ sè khi phao tr«i gi÷a dßng

c. X¸c ®Þnh hÖ sè phao b»ng kinh nghiÖm : Qua thùc tÕ ®o ®¹c vµ tÝnh l−u l−îng n−íc ng−êi ta ®· ®−a ra b¶ng hÖ sè ®Ó hiÖu chØnh l−u l−îng khi phao tr«i r¶i trªn mÆt ngang b¶ng (4-4) vµ b¶ng (4-5)

http://www.ebook.edu.vn

55

B¶ng 4-4. HÖ sè phao toµn mÆt ngang theo kinh nghiÖm dùa vµo ®iÒu kiÖn dßng ch¶y T×nh h×nh dßng s«ng vµ ®iÒu kiÖn ch¶y S«ng ®ång b»ng ®iÒu kiÖn ch¶y tèt (s«ng võa vµ lín) S«ng võa vµ lín, ®iÒu kiÖn ch¶y kÐm (cã rong rªu, s«ng cong, ch¶y xiÕt) S«ng miÒn nói ch¶y xiÕt, cã b·i trµn ®iÒu kiÖn ch¶y xÊu

<1,0 0.78-0.86

§é s©u (m) 1,0 - 5,0 0.87-0.88

> 5,0 0.89-0.90

0.70-0.77

0.78-0.85

0.86-0.87

-

0.70-0.79

0.80-0.84

B¶ng 4-5. HÖ sè phao kinh nghiÖm dùa vµo chiÒu giã ChiÒu giã thæi

HÖ sè phao P1

Tr−êng hîp lÆng giã

0,85 - 0,90

Tr−êng hîp giã thæi ng−îc dßng

0,90 - 0,95

Tr−êng hîp giã thæi xu«i dßng

0,80 - 0,85

e. KiÓm ®Þnh phao ch×m viªn cÇu Khi ®o l−u tèc b»ng phao ch×m ta dïng gËy ®−a phao xuèng ®é s©u h sau ®ã th¶ phao. Dïng ®ång hå ghi l¹i thêi gian t mµ phao ®· tr«i ®−îc trªn qu·ng ®−êng L, l−u tèc b×nh qu©n ®−îc tÝnh : v=

L t

NÕu chØ ®o ®−îc ®é s©u thuû trùc h vµ qu·ng ®−êng phao tr«i L, mµ kh«ng ®o ®−îc thêi gian phao tr«i th× cÇn kiÓm ®Þnh tr−íc : C«ng t¸c kiÓm ®Þnh nh− sau : - §o ®é næi cña phao trong n−íc tÜnh, gäi t lµ thêi gian phao næi lªn tõ ®é s©u h th× tèc ®é næi b×nh qu©n cña phao lµ: v’ =

h t

Khi kiÓm ®Þnh nªn chän h cã gi¸ trÞ kh¸c nhau vµ mçi gi¸ trÞ h lµm 2-3 lÇn, råi lÊy v’ b×nh qu©n cho c¸c cÊp ®é s©u. TrÞ sè v’ tèt nhÊt lµ 0,1-0,2 m/s. Tr−êng hîp khi kiÓm ®Þnh ch−a phï hîp th× ®iÒu chØnh träng l−îng vµ kÝch th−íc phao . NÕu gäi L lµ qu·ng ®−êng phao tr«i khi ®o, v TT lµ l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc, h lµ ®é s©u, khi ®ã :

v TT =

56

L t

thay t =

h vµo ta cã : v′

http://www.ebook.edu.vn

v TT =

gäi

L v′ = L h h v′

v′ =C lµ hÖ sè hiÖu chØnh cña phao ch×m h

Trong thùc tÕ khi ®o ®¹c, l−u tèc ®−îc tÝnh v TT = CL Cã thÓ x©y dùng quan hÖ C ~ h (víi mçi cÊp h = 0,1-0,2 m). C«ng t¸c kiÓm ®Þnh cÇn ®−îc lµm th−êng xuyªn v× tÝnh chÊt cña phao cã sù thay ®æi qua sö dông .

III. M¸y ®o h−íng ch¶y

6

M¸y ®o h−íng ch¶y cßn gäi lµ m¸y h¶i l−u, nh− s¬ ®å h×nh (4-9). Sau ®©y giíi thiÖu mét sè bé phËn chÝnh :

1 5 2

1. Bé phËn ghi vßng quay cña c¸nh qu¹t Bé phËn nµy bao gåm mét sè b¸nh r¨ng. B¸nh r¨ng s¬ cÊp liªn hÖ víi trôc cña c¸nh qu¹t vµ mét sè b¸nh r¨ng thø cÊp liªn hÖ víi nhau. Trªn bé phËn ghi vßng quay cã c¸c ®Üa sè ghi 0-100, 100-1.000, 1.000-10.000 (vßng). 2. Hép la bµn

gã

c

lÖ ch

4

cñ a

1 α= o

h−

10

íng

1 3

ch¶ y

2 5

5

H×nh 4-10. S¬ ®å hép la bµn cña m¸y h¶i l−u 1. Vµnh ®é la bµn; 2. Kim la bµn; 3. bi (r¬i khi ®o); 4. C¸nh qu¹t m¸y; 5. §u«i m¸y

3 4

H×nh 4-9. S¬ ®å m¸y h¶i l−u 1. Th©n m¸y; 2.Vßng b¶o vÖ c¸nh qu¹t vµ c¸nh qu¹t; 3.Bé phËn tù ghi vßng quay cña c¸nh qu¹t; 4. Hép la bµn; 5. §u«i m¸y; 6.T¶i träng ®iÒu khiÓn m¸y lóc ®o

Hép la bµn lµ bé phËn chñ yÕu x¸c ®Þnh h−íng dßng ch¶y. Th©n hép la bµn ®−îc g¾n víi th©n m¸y. Nhê ®u«i m¸y mµ trôc c¸nh qu¹t lu«n lu«n h−íng theo chiÒu dßng ch¶y, cßn kim la bµn lµ bé phËn di ®éng lu«n chØ h−íng B¾c-Nam. Trªn kim la bµn cã r·nh (ë nöa kim chØ ph−¬ng B¾c) ®Ó cho bi r¬i khi ®o ®¹c. MÆt hép la bµn ®−îc chia lµm 36 kho¶ng cã sè thø tù tõ 035, mçi kho¶ng øng víi mét gãc b»ng 10o. R·nh cã thø tù 0 ®Æt ë ®u«i m¸y (xem h×nh 4-10) M¸y h¶i l−u võa x¸c ®Þnh l−u tèc th«ng qua quan hÖ v~n nh−

http://www.ebook.edu.vn

57

m¸y l−u tèc, võa cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc h−íng ch¶y nhê bé phËn la bµn. Do cÊu t¹o mµ khi c¸nh qu¹t quay ®−îc 33 - 34 vßng th× cã 1 viªn bi r¬i vµo r·nh nµo ®ã trªn mÆt la bµn. Gãc bi r¬i lµ gãc hîp bëi gi÷a ph−¬ng b¾c vµ ph−¬ng cña trôc m¸y. §ã lµ gãc lÖch cña h−íng ch¶y hay cßn gäi lµ gãc ph−¬ng vÞ cña h−íng ch¶y. Ngoµi c¸c lo¹i m¸y ®o l−u tèc, ®o h−íng ch¶y th«ng dông ®· giíi thiÖu cßn cã c¸c thiÕt bÞ kh¸c ®Ó x¸c ®Þnh l−u l−îng hoÆc gi¸n tiÕp nh− tµu di ®éng hoÆc ®o trùc tiÕp l−u l−îng b»ng m¸y ADCP. M¸y ®o l−u l−îng ADCP sö dông khoa häc c«ng nghÖ hiÖn ®¹i nªn viÖc ®o ®¹c nhanh chãng, thu thËp ®−îc nhiÒu yÕu tè cña dßng ch¶y nh−ng gi¸ m¸y cao nªn ch−a cã ®iÒu kiÖn ®Ó trang bÞ cho c¸c tr¹m thuû v¨n ë n−íc ta .

IV. C«ng tr×nh vµ thiÕt bÞ phôc vô ®o ®¹c 1. C«ng tr×nh ®Þnh vÞ vµ cè ®Þnh thuyÒn ®o VÊn ®Ò x¸c ®Þnh ®óng vÞ trÝ ®o ®¹c trªn tuyÕn ®o lµ mét trong nh÷ng yªu cÇu cÇn thiÕt ®Ó n©ng cao ®é chÝnh x¸c cña tµi liÖu. ViÖc ®Þnh vÞ thuyÒn ®o trªn mÆt c¾t cã thÓ dïng c¸c ph−¬ng tiÖn ®· nªu ë ch−¬ng III. Trong ®ã dïng c¸p ®Þnh vÞ vµ hÖ thèng tiªu lµ phæ biÕn h¬n c¶. Khi ®o ®¹c t¹i mçi thuû trùc, thuyÒn ®o cÇn ®−îc cè ®Þnh trong thêi gian ®o. ThuyÒn ®o ®−îc cè ®Þnh b»ng c¸p treo thuyÒn cho ta ®é chÝnh x¸c cao nhÊt. Nh÷ng tr¹m ch−a cã c«ng tr×nh c¸p treo thuyÒn th× cã thÓ cè ®Þnh thuyÒn b»ng søc ®Èy cña ®éng c¬ tµu (ca n«) hoÆc dïng neo. T¹i tr¹m ®o cã l−u tèc kh«ng lín, ®é s©u nhá (vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu) cã thÓ cè ®Þnh thuyÒn b»ng sµo c¾m xuèng ®¸y s«ng. 2. ThiÕt bÞ di chuyÓn vµ cè ®Þnh m¸y ®o §Ó ®−a c¸c m¸y mãc (m¸y ®o l−u tèc, m¸y h¶i l−u, m¸y lÊy mÉu bïn c¸t...) tíi c¸c ®iÓm ®o vµ cè ®Þnh chóng, ta dïng têi, c¸p vµ c¸ s¾t. §èi víi tuyÕn ®o cã ®é réng nhá vµ n«ng (suèi, kªnh) ta cã thÓ léi ®o trùc tiÕp víi thiÕt bÞ treo m¸y lµ gËy. Khi tuyÕn ®o ë gÇn c¸c c«ng tr×nh qua s«ng nh− cÇu, cÇu m¸ng... th× cã thÓ lîi dông chóng lµm c«ng tr×nh ®o ®¹c. § 4-2 §o l−u l−îng t¹i vïng s«ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu

I. §o l−u tèc 1. Thuû trùc ®o l−u tèc Sè l−îng thuû trùc ®o l−u tèc trªn mÆt c¾t ngang phô thuéc vµo ®é réng s«ng, sù ph©n bè l−u tèc trªn mÆt c¾t ngang, yªu cÇu cña sè liÖu, tr¹m míi x©y dùng hay ®· qua ho¹t ®éng mét thêi gian mµ bè trÝ. §èi víi tr¹m míi x©y dùng cÇn bè trÝ sè ®−êng thuû trùc nhiÒu h¬n. Sè ®−êng thuû trùc nµy gäi lµ ®−êng thuû trùc ®Çy ®ñ (b¶ng 4-6)

58

http://www.ebook.edu.vn

B¶ng 4-6. Sè ®−êng thuû trùc ®o l−u tèc ®Çy ®ñ. §é réng B(m)

<50

50-100

100-300

300-1000

>1000

Sè ®−êng thuû trùc

6-10

10-15

15-20

20-25

25-30

Nh÷ng tr¹m ®· ho¹t ®éng mét thêi gian vµ tõ kÕt qu¶ nghiªn cøu, cã thÓ gi¶m bít sè ®−êng thuû trùc. Sè ®−êng thuû trùc cßn l¹i gäi lµ ®−êng thuû trùc c¬ b¶n. VÞ trÝ cña thuû trùc c¬ b¶n cÇn ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau: ë chñ l−u bè trÝ thuû trùc dµy h¬n b·i vµ hai bê; NÕu bê s«ng dèc ®øng th× c¸ch bê 30-50 cm cÇn cã mét ®−êng thuû trùc; Chç ®Þa h×nh thay ®æi ®ét biÕn, chç ranh giíi n−íc tï vµ n−íc ch¶y cÇn bè trÝ ®−êng thuû trùc. Trong thùc tÕ ta cè g¾ng bè trÝ c¸c ®−êng thuû trùc c¸ch ®Òu nhau ®Ó tiÖn cho viÖc ®o ®¹c vµ tÝnh to¸n. Khi xÐt thÊy kh«ng cÇn thiÕt thay ®æi th× vÞ trÝ ®−êng thuû trùc c¬ b¶n cÇn ®−îc bè trÝ cè ®Þnh trong suèt qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña tr¹m (trõ thuû trùc s¸t bê vµ thuû trùc ë ranh giíi n−íc tï di ®éng hoÆc ®Þa h×nh ®¸y s«ng cã thay ®æi lín). Sè ®−êng thuû trùc c¬ b¶n nh− b¶ng (4-7) d−íi ®©y: B¶ng 4-7. Sè ®−êng thuû trùc c¬ b¶n ®o l−u tèc. §é réng mÆt n−íc (m)

< 10

10 - 50

50 - 100

100-300

300-1000

>1000

Sè ®−êng TT ®o l−u tèc

3-5

5-7

7-8

8 - 10

10 - 12

12 - 15

Trong mét sè tr−êng hîp sau ®©y cÇn thay ®æi vÞ trÝ ®−êng thuû trùc c¬ b¶n : lßng s«ng thay ®æi khi mùc n−íc thay ®æi lµm cho kho¶ng c¸ch cña thuû trùc s¸t bê v−ît qu¸ giíi h¹n quy ®Þnh. Khi ®o l−u tèc trªn toµn mÆt c¾t ngang, kh«ng ®−îc ®o víi sè ®−êng thuû trùc Ýt h¬n sè ®−êng thuû trùc c¬ b¶n. Nh−ng trong mét sè tr−êng hîp ®Æc biÖt kh«ng ®o ®¹c ®−îc trªn c¸c ®−êng thuû trùc c¬ b¶n th× cã thÓ ®o trªn 1 - 2 ®−êng thuû trùc c¬ b¶n. Sè ®−êng thuû trùc ®ã gäi lµ ®−êng thuû trùc ®¹i biÓu. ViÖc chän vÞ trÝ ®−êng thuû trùc ®¹i biÓu vµ x©y dùng quan hÖ gi÷a V®b ~ Vmc ®−îc tr×nh bµy ë § 4-4. 2. Sè ®iÓm ®o trªn thuû trùc. Sè ®iÓm ®o trªn thuû trùc phô thuéc vµo ®é s©u, vµo sù ph©n bè l−u tèc theo chiÒu s©u, vµo yªu cÇu cña tµi liÖu... Sau ®©y chØ nªu nh÷ng nÐt chung vÒ sè ®iÓm ®o ®Ó lµm c¬ së vËn dông vµo thùc tÕ. - Khi ®é s©u h < 1m th× cã thÓ ®o mét ®iÓm t¹i ®é s©u t−¬ng ®èi lµ 0,2h hoÆc 0,6h. NÕu ph©n bè l−u tèc phøc t¹p th× ®o 2 ®iÓm hoÆc 3 ®iÓm.

http://www.ebook.edu.vn

59

- Khi ®é s©u h = 1 ÷ 3m, cã thÓ ®o 2 hoÆc 3 diÓm t¹i c¸c ®é s©u t−¬ng øng lµ 0,2h; 0,6h; 0,8h. Khi ph©n bè l−u tèc phøc t¹p th× ®o 5 diÓm t¹i c¸c ®é s©u: mÆt; 0,2h; 0,6h; 0,8h vµ ®¸y. - Khi ®é s©u h > 3m th× cã thÓ ®o 3 diÓm hoÆc 5 ®iÓm. - Khi cã yªu cÇu ®Æc biÖt th× cã thÓ ®o 11 ®iÓm t¹i: mÆt; 0,1h; 0,2h; 0,3h; ... 0,9h vµ ®¸y. 3. Thêi gian ®o l−u tèc t¹i mét ®iÓm. Thêi gian ®o l−u tèc t¹i mét ®iÓm (T) lµ thêi gian ng¾n nhÊt võa ®ñ ®Ó ®o ®−îc l−u tèc h−íng däc b×nh qu©n (Vx) b»ng hoÆc gÇn b»ng gi¸ trÞ Vx thùc tÕ. Thêi gian ®o phô thuéc vµo ®Æc tÝnh cña dßng ch¶y nh− c−êng suÊt l−u tèc (Δv/Δt); c−êng ®é m¹ch ®éng... a. L−u tèc m¹ch ®éng: §Ó hiÓu râ h¬n vÒ c¬ së x¸c ®Þnh thêi gian ®o l−u tèc t¹i mét ®iÓm, trong phÇn nµy sÏ tr×nh bµy mét ®Æc tÝnh quan träng cña dßng ch¶y rèi ®ã lµ: l−u tèc m¹ch ®éng XÐt mét ®iÓm bÊt kú trong dßng ch¶y rèi ë s«ng thiªn nhiªn (h×nh 4-11) th× l−u tèc t¹i ®iÓm ®ã lu«n thay ®æi c¶ vÒ h−íng vµ gi¸ trÞ.

H×nh 4-11: L−u tèc theo c¸c h−íng t¹i ®iÓm M

NÕu lÊy M lµm gèc vµ ®Æt mét hÖ to¹ ®é vu«ng gãc Ox, Oy, Oz th× l−u tèc tèc t¹i ®iÓm M cã thÓ ®−îc ph©n lµm 3 h−íng t−¬ng øng lµ Vx, Vy, Vz, trong ®ã Vx lµ l−u tèc theo h−íng däc s«ng. Dïng m¸y l−u tèc cã thÓ ®o ®−îc qu¸ tr×nh l−u tèc h−íng däc (Vx ~ t) nh− h×nh 4-12 XÐt sù thay ®æi cña l−u tèc theo thêi gian ta thÊy gi¸ trÞ cña l−u tèc tøc thêi Vx giao ®éng quanh gi¸ tri l−u tèc trung b×nh ( Vx ) vµ cã thÓ viÕt: Vx = Vx +V’

(4-14)

V’ lµ l−u tèc m¹ch ®éng. L−u tèc m¹ch ®éng cã thÓ cã gi¸ trÞ d−¬ng, ©m hoÆc b»ng 0. (XÐt l−u tèccña c¸c h−íng Oy, Oz còng cho kÕt qu¶ t−¬ng tù).

60

http://www.ebook.edu.vn

H×nh 4-12. Qu¸ tr×nh l−u tèc h−íng däc s«ng.

b. Thêi gian ®o l−u tèc t¹i mét ®iÓm: Tõ ®−êng qu¸ tr×nh l−u tèc tøc thêi (H×nh 4-12) nÕu ta thÊy ®o l−u tèc trong thêi gian T1 (giai ®o¹n nµy V’ < 0 chiÕm −u thÕ) th× l−u tèc b×nh qu©n ®o ®−îc sÏ nhá h¬n l−u tèc thùc tÕ (Vx®o < Vthùc). NÕu ®o trong thêi gian T2 th× cã thÓ t×nh h×nh sÏ ng−îc l¹i, tøc lµ Vx®o > Vthùc. NÕu thêi gian ®o ®¹c ®ñ dµi th× sÏ cho kÕt qu¶ tèt h¬n, v× ΣV’≈0 do ®ã V®o≈Vthùc. VËy T lµ thêi gian thÝch hîp ®Ó ®o l−u tèc t¹i mét ®iÓm trong dßng ch¶y. Thêi gian T phô thuéc vµo chÕ ®é cña dßng ch¶y ë tuyÕn ®o.Vïng cã chÕ ®é dßng ch¶y kh«ng æn ®Þnh biÕn ®æi nhanh (vïng ¶nh h−ëng triÒu) th× chu kú cña l−u tèc m¹ch ®éng V’ ng¾n do ®ã thêi gian ®o ng¾n; t¹i vïng cã dßng ch¶y kh«ng æn ®Þnh biÕn ®æi chËm (vïng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu) th× chu kú thay ®æi cña l−u tèc m¹ch ®éng dµi do ®ã thêi gian ®o dµi h¬n. Ngay t¹i mét thuû trùc thêi gian ®o ë c¸c ®iÓm kh¸c nhau còng kh¸c nhau. Nh−ng ®Ó tiÖn cho ®o ®¹c vµ sö dông m¸y mãc ng−êi ta ®· nghiªn cøu vµ ®−a ra thêi gian ®o mét ®iÓm t¹i vïng s«ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu kh«ng ®−îc nhá h¬n 100s; thêi gian ®o mét ®iÓm t¹i vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu T≤100s ( Xem §4-4) - Khi l−u tèc tèc qu¸ nhá, thêi gian ®o ®· ®ñ 100s mµ ch−a thu ®−îc tÝn hiÖu nµo th× kÐo dµi thêi gian ®o cho tíi khi thu ®−îc tÝn hiÖu ®Çu tiªn. Khi thêi gian ®o ®· tíi 5 phót mµ kh«ng thu ®−îc tÝn hiÖu nµo th× xem l−u tèc ®iÓm ®o ®ã b»ng 0. Tr−êng hîp khi ®o nh×n thÊy bé phËn c¶m øng quay th× trùc tiÕp ®Õm vßng quay trong thêi gian tõ 4-5 phót. c. KiÓm tra tÝnh hîp lý cña sè ®äc thêi gian: NÕu gäi thêi gian ®äc ®ång hå nhãm gi÷a lµ tg, thêi gian ®äc ®ång hå nhãm cuèi lµ tc th× thêi gian ®o ®¹c hîp lý sÏ lµ 1,9tg ≤ tc ≤ 2,1 tg

(4-15)a.

HoÆc ⏐2tg - tc ⏐ < 10% tg

(4-15)b.

4. TÝnh l−u tèc ®iÓm ®o vµ l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc a. L−u tèc t¹i ®iÓm ®o: ®−îc tÝnh tõ c«ng thøc (4-1) hoÆc (4-2) hoÆc tra tõ b¶ng (4-3) http://www.ebook.edu.vn

61

b. TÝnh l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc: L−u tèc trªn thuû trùc thay ®æi theo ®é s©u (h×nh 4-13) do ®ã l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc sÏ b»ng tÝch ph©n cña hµm ph©n bè l−u tèc v~h chia cho chiÒu s©u h. VËy c¬ së cña ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n lµ c«ng thøc ( 4-16)a V

tt

=

1 h

h

∫ V i . dh

(4-16)a

0

Trong ®ã: V tt - L−u tèc b×nh qu©n thuû trùc (m/s). h - ®é s©u dßng ch¶y (m). Vi - L−u tèc t¹i ®iÓm ®o ( m/s). L−u tèc b×nh qu©n cña thuû trùc tÝnh b»ng ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i chØ ®−îc dïng khi cã yªu cÇu cña nghiªn cøu hoÆc khi tÝnh l−u l−îng n−íc b»ng ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i, cßn ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch ®Ó tÝnh l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc ®ang ®−îc ¸p dông réng r·i t¹i c¸c tr¹m thuû v¨n ë n−íc ta. •

TÝnh l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc b»ng ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i: C«ng thøc (4-16)a cã thÓ tÝnh d−íi d¹ng:

Vtt =

F h

(4-16)b

Trong ®ã F lµ diÖn tÝch cña quan hÖ l−u tèc theo ®é s©u V~hi giíi h¹n bëi ®¸y s«ng vµ mÆt n−íc (H×nh 4-13)

H×nh 4-13. Ph©n bè l−u tèc theo ®é s©u (S¬ ®å tÝnh l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc theo ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i)

§Ó x¸c ®Þnh diÖn tÝch F cã thÓ dïng c¸c ph−¬ng ph¸p sau ®©y: Dïng m¸y ®o diÖn tÝch, dïng m¸y vi tÝnh hoÆc tÝnh gÇn ®óng b»ng c¸ch chia nhá diÖn tÝch F thµnh c¸c b¨ng nhá song song víi mÆt n−íc.

62

http://www.ebook.edu.vn

§©y lµ ph−¬ng ph¸p cho kÕt qu¶ cã ®é chÝnh x¸c cao nhÊt, v× diÖn tÝch giíi h¹n bëi sù ph©n bè phøc t¹p cña l−u tèc theo chiÒu s©u ®· ®−îc thÓ hiÖn b»ng phÐp tÝch ph©n (4-16)a. Ph−¬ng ph¸p nµy cã thÓ lµm c¬ së cho viÖc gi¶m bít ®iÓm ®o l−u tèc trªn thñy trùc vµ phôc vô cho c«ng t¸c nghiªn cøu. Còng tõ sù ph©n bè l−u tèc trªn thñy trùc ng−êi ta ®· nghiÖm chøng thÊy r»ng l−u tèc t¹i ®iÓm 0,6h xÊp xØ l−u tèc b×nh qu©n thñy trùc. •

TÝnh l−u tèc b×nh qu©n thñy trùc b»ng ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch:

C¬ së cña ph−¬ng ph¸p nµy còng dùa vµo c«ng thøc (4-16)a hoÆc (4-16)b, nh−ng diÖn tÝch F ®−îc tÝnh d−íi d¹ng gÇn ®óng. §é chÝnh x¸c cña kÕt qu¶ cµng cao khi sè ®iÓm ®o trªn thñy trùc cµng nhiÒu. Ch¼ng h¹n lÊy ph−¬ng ph¸p ®o 5 ®iÓm trªn thñy trùc ®Ó chøng minh ®iÒu ®ã, ®ång thêi gi¶i thÝch hÖ sè tû lÖ gia quyÒn ®èi víi l−u tèc c¸c ®iÓm trªn thñy trùc. L−u tèc b×nh qu©n thñy trùc ®−îc tÝnh theo (4-16)b : V tt =

V tt = hay

F h

V + V06 V + V08 V + Vd 1 ⎛ Vm + V02 ⎞ .0,2h + 02 .0,4h + 06 .0,2h + 08 .02h ⎟ ⎜ h⎝ 2 2 2 2 ⎠

1 [10(0,1Vm + 0,1V02 + 0,2V02 + 0,2V06 + 0,1V06 + 0,1V08 + 0,1V08 + 0,1Vd )] 10 1 = (Vm + 3V02 + 3V06 + 2V08 + Vd ) 10

=

ViÖc gi¶m ®iÓm ®o trªn thñy trùc vµ l−u tèc b×nh qu©n thñy trùc tÝnh b»ng ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch (1) ph¶i dùa trªn c¬ së cña tµi liÖu ®o nhiÒu ®iÓm vµ l−u tèc b×nh qu©n thñy trùc tÝnh b»ng ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i (2). NÕu sai sè kÕt qu¶ cña hai ph−¬ng ph¸p n»m trong sai sè qui ®Þnh th× cã thÓ ®o vµ tÝnh to¸n theo ph−¬ng ph¸p (1). L−u tèc b×nh qu©n thuû trùc tÝnh b»ng ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch nh− c¸c c«ng thøc sau: + Ph−¬ng ph¸p ®o 11 ®iÓm: Vtt =

(

1 1 Vm + V01 + ... + V09 + 12 Vd 10 2

)

(4-17)

+ Ph−¬ng ph¸p ®o 5 ®iÓm: V tt =

1 (V m + 3 V 0 ,2 + 3 V 0 ,6 + 2 V 0 ,8 + V d ) 10

(4-18)

+ Ph−¬ng ph¸p ®o 3 ®iÓm:

HoÆc

V tt =

1 (V 0 , 2 + 2 V 0 , 6 + V 0 ,8 4

)

(4-19)a

V tt =

1 ( V 0 , 2 + V 0 , 6 + V 0 ,8 ) 3

(4-19)b

+ Ph−¬ng ph¸p ®o 2 ®iÓm:

http://www.ebook.edu.vn

63

1 (V 0 , 2 + V 0 ,8 ) 2 + Ph−¬ng ph¸p ®o 1 ®iÓm

HoÆc

V tt =

(4-20)

Vtt = V0,6

(4-21)

Vtt = K 1 .V0,0

(4-22)a

Vtt = K 2 .V0,2

(4-22)b

Trong ®ã Vm, V0,1, V0,2 ... V0,9, V® lµ l−u tèc t¹i ®iÓm mÆt; 0,1h ; 0,2h; ... 0,9h vµ ®¸y. K1, K2 lµ hÖ sè hiÖu chØnh gi÷a ph−¬ng ph¸p ®o nhiÒu ®iÓm vµ ph−¬ng ph¸p ®o mét ®iÓm. Khi ch−a cã tµi liÖu thùc ®o th× cã thÓ dïng K1 = 0,84 - 0,87; K2 = 0,78 - 0,84. 5. Ph−¬ng ph¸p ®o l−u tèc. a. §o l−u tèc t¹i mét ®iÓm vµ trªn thuû trùc: Tr−íc tiªn ta x¸c ®Þnh ®é s©u t¹i thuû trùc. §Ó x¸c ®Þnh ®é s©u ta cã thÓ ®o trùc tiÕp (nh− ®· giíi thiÖu ë ch−¬ng III) hoÆc x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng ph¸p gi¸n tiÕp theo c«ng thøc sau ®©y: hQ = hh + ΔH Trong ®ã :

(4-23)

hQ - §é s©u thuû trùc khi ®o l−u tèc ®Ó tÝnh l−u l−îng. hh - §é s©u thuû trùc cña lÇn ®o s©u gÇn nhÊt.

ΔH = HQ - Hh (4-24) Víi HQ lµ mùc n−íc tÝnh to¸n lóc ®o l−u l−îng; Hh lµ mùc n−íc tÝnh to¸n lóc ®o s©u. C¨n cø vµo ®é s©u thuû trùc hQ, ®iÒu kiÖn ®o ®¹c vµ yªu cÇu tµi liÖu, ®Þnh sè ®iÓm ®o trªn thuû trùc. §−a m¸y l−u tèc xuèng ®iÓm ®o vµ cè ®Þnh m¸y, khi m¸y lµm viÖc æn ®Þnh (sau mét vµi tÝn hiÖu) míi b¾t ®Çu ®o ®¹c. ViÖc ghi chÐp tÝn hiÖu vµ thêi gian (®äc theo ®ång hå bÊm gi©y) ph¶i ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau ®©y: + Tæng thêi gian ®o ®¹c t¹i mçi ®iÓm ®ñ thêi gian quy ®Þnh. + Chia thêi gian ®o ®¹c nãi trªn ra thµnh mét sè nhãm ch½n (2,4,6,8,10) ®Ó tiÖn cho viÖc kiÓm tra (theo 4 - 15). + Sè tÝn hiÖu trong mçi nhãm nhiÒu hay Ýt lµ tuú thuéc vµo l−u tèc lín hay nhá. Th«ng th−êng thêi gian trong mçi nhãm tõ 15 - 20s ®èi víi m¸y c¸nh qu¹t vµ tõ 10 - 15s ®èi víi m¸y cèc quay. Sè tÝn hiÖu trong c¸c nhãm cña mét ®iÓm ®o ph¶i b»ng nhau. Tr−êng hîp sö dông m¸y l−u tèc hiÖn sè th× l−u tèc ®iÓm ®o ®−îc ®äc trùc tiÕp. ViÖc tÝnh to¸n l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc còng ®−îc ¸p dông c¸c c«ng thøc (4-17) ®Õn (4-22).

64

http://www.ebook.edu.vn

b. Ph−¬ng ph¸p ®o l−u tèc trªn mÆt c¾t ngang. Khi ®o l−u tèc trªn mÆt c¾t ngang thùc hiÖn tuÇn tù nh− sau: - §o s©u t¹i c¸c ®−êng thuû trùc: NÕu lÇn ®o l−u l−îng ®ã cÇn ®o s©u toµn mÆt ngang th× ®o ®é s©u t¹i tÊt c¶ c¸c thuû trùc. Riªng 2 thuû trùc s¸t bê cÇn x¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch tíi mÐp n−íc. - LÇn l−ît ®o l−u tèc c¸c ®iÓm trªn thuû trùc ®o l−u tèc. - §äc mùc n−íc khi b¾t ®Çu ®o vµ khi kÕt thóc. NÕu mùc n−íc lªn xuèng nhanh th× khi ®o t¹i ®iÓm 0,6h ë mçi thuû trùc cÇn ®äc mùc n−íc t−¬ng øng. -§o mùc n−íc ë tuyÕn ®é dèc vµo lóc b¾t ®Çu vµ kÕt thóc ®o. -Theo dâi, ghi chÐp c¸c hiÖn t−îng thêi tiÕt vµ c¸c ho¹t ®éng trªn s«ng ¶nh h−ëng tíi tµi liÖu. c. §o l−u tèc trªn ®−êng thuû trùc ®¹i biÓu. Trong tr−êng hîp ph¶i ®o l−u tèc trªn ®−êng thuû trùc ®¹i biÓu th× tuÇn tù ®o ®¹c còng tiÕn hµnh nh− ®o l−u tèc ë c¸c thuû trùc kh¸c.

II. §o l−u tèc b»ng phao ThiÕt bÞ phæ biÕn dïng ®Ó x¸c ®Þnh l−u tèc lµ m¸y ®o l−u tèc. Nh−ng trong mét sè tr−êng hîp sau ®©y cã thÓ dïng phao ®Ó ®o l−u tèc: Lò qu¸ to kh«ng thÓ ra s«ng ®−îc, khi m¸y ®o l−u tèc hoÆc c«ng tr×nh ®o ®¹c bÞ háng ®ét xuÊt, ®o l−u tèc ®Ó x¸c ®Þng h−íng ch¶y, thu thËp tµi liÖu kh¶o s¸t, ®iÒu tra thuû v¨n ... §Ó ®o l−u tèc b»ng phao ta chän c¸c tuyÕn ®o phao vµ tuyÕn th¶ phao nh− ®· giíi thiÖu ë phÇn ®Çu ch−¬ng I. ViÖc th¶ phao t¹i tuyÕn th¶ phao cã thÓ dïng thiÕt bÞ th¶ phao, th¶ phao b»ng thuyÒn hoÆc nÐm phao tõ bê (nÕu s«ng hÑp). Khi ®o ®¹c cÇn ghi thêi gian phao tr«i gi÷a hai tuyÕn cña mçi phao. L−u tèc trung b×nh cña tõng phao ®−îc tÝnh: Vp =

L P t

§Ó cã c¬ së tÝnh to¸n l−u l−îng n−íc cÇn ph¶i x¸c ®Þnh vÞ trÝ cña c¸c phao tr«i qua tuyÕn ®o l−u l−îng.

III. X¸c ®Þnh hÖ sè Kbê 1. Kh¸i niÖm : Kbê (Kb) lµ hÖ sè hiÖu chØnh l−u tèc b×nh qu©n cña thuû trùc s¸t bê vÒ l−u tèc b×nh qu©n cña bé phËn s¸t bê. Theo kh¸i niÖm ®ã th× Kb ®−îc x¸c ®Þng theo c«ng thøc sau:

Kb = Trong ®ã:

Vbpb VTTb

(4-26)

Vbpb - l−u tèc b×nh qu©n cña bé phËn diÖn tÝch s¸t bê.

http://www.ebook.edu.vn

65

VTTb - l−u tèc b×nh qu©n cña thuû trùc s¸t bê. 2. X¸c ®Þnh Kb b»ng thùc nghiÖm. Trªn diÖn tÝch bé phËn s¸t bê (tõ thuû trùc ®o l−u tèc gÇn bê tíi mÐp n−íc) bè trÝ thªm mét sè ®−êng thuû trùc ®o l−u tèc (h×nh 4 - 14). Sè l−îng ®−êng thuû trùc phô thuéc vµo ®Þa h×nh ®¸y s«ng, ®é réng cña bé phËn s¸t bê, sù ph©n bè cña l−u tèc theo chiÒu réng vµ yªu cÇu ®é chÝnh x¸c cña tµi liÖu. TiÕn hµnh ®o l−u tèc trªn c¸c thuû trùc ®ã (kÓ c¶ thuû trùc c¬ b¶n s¸t bê).

H×nh 4-14. Bè trÝ thuû trùc ®o l−u tèc ®Ó x¸c ®Þnh hÖ sè Kb

TÝnh l−u l−îng bé phËn s¸t bê theo ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch b»ng c«ng thøc:

Q bp = K b ω 1 V1 +

v1 + v 2 v + v TTb ω 2 + ... + n ω n +1 2 2

Trong ®ã:Kb - hÖ sè ®−îc chän s¬ bé theo môc 3 sau ®©y.

ωi - diÖn tÝch bé phËn thø i bao gåm gi÷a hai thuû trùc (bè trÝ thªm) kÒ nhau. Vi - l−u tèc b×nh qu©n cña thuû trùc thø i thuéc bé phËn s¸t bê. i=1,2...n VTTb- L−u tèc b×nh qu©n cña thuû trùc c¬ b¶n s¸t bê L−u tèc b×nh qu©n cña bé phËn s¸t bê sÏ lµ: Vbpb = Trong ®ã :

Q bp

ω bp

ωbp - diÖn tÝch bé phËn s¸t bê :

ωbp = ω1 + ω2 + ... + ωn+1 HÖ sè Kb ®−îc tÝnh theo c«ng thøc (4 - 26). Trong thùc tÕ ng−êi ta x¸c ®Þnh hÖ sè Kb ë mét tuyÕn ®o nµo ®ã cho c¸c cÊp mùc n−íc kh¸c nhau ®Ó sö dông khi tÝnh l−u l−îng.

66

http://www.ebook.edu.vn

3. X¸c ®Þnh hÖ sè Kb b»ng kinh nghiÖm : Khi ®iÒu kiÖn ch−a cho phÐp x¸c ®Þnh hÖ sè Kb b»ng ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm hoÆc lý luËn th× cã thÓ c¨n cø vµo ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh vµ dßng ch¶y t¹i bé phËn s¸t bê ®Ó ®Þnh gi¸ trÞ hÖ s« Kb nh− sau: a) NÕu khóc s«ng th¼ng ®Òu, mÆt c¾t ngang s«ng cã h×nh lßng ch¶o hoÆc ch÷ nhËt, kh«ng cã b·i ch×m, b·i næi th× Kb=0,8 - 0,9. b) NÕu khóc s«ng th¼ng bé phËn gÇn bê cã l¹ch s©u vµ l−u tèc lín h¬n ngoµi th× Kb=0,9 - 1,0. c) NÕu khóc s«ng cong, l−u tèc bé phËn gÇn bê t¨ng lªn râ rÖt, th× Kb=0,9 - 1,0; nÕu l−u tèc bé phËn gÇn bê gi¶m ®i râ rÖt th× Kb=0,6 - 0,8. d) NÕu bé phËn s¸t bê cã n−íc tï th× bé phËn n−íc ch¶y s¸t bê lÊy Kb= 0,5. e) Cã thÓ c¨n cø vµo h×nh d¹ng ®¸y s«ng vµ ph©n bè l−u tèc theo chiÒu réng ®Ó x¸c ®Þnh hÖ sè Kb: §−êng ®¸y s«ng vµ ®−êng ph©n bè l−u tèc theo chiÒu réng ®Òu lµ ®−êng th¼ng (h×nh 415)a : Kb = 2/3. §−êng ®¸y s«ng lµ ®−êng th¼ng, ®−êng ph©n bè l−u tèc lµ ®−êng cong (h×nh 4-15)b th× Kb = 3/4. §−êng ®¸y s«ng vµ ®−êng ph©n bè l−u tèc ®Òu lµ ®−êng cong (h×nh 4-15)c, d, e th× Kb = 0,8 - 1,0 (Kbe > Kbd > Kbc).

H×nh 4-15. X¸c ®Þnh kb dùa theo h×nh d¹ng ®¸y s«ng vµ ph©n bè l−u tèc. http://www.ebook.edu.vn

67

§4 - 3. TÝnh l−u l−îng b»ng ph−¬ng ph¸p ″l−u tèc - diÖn tÝch″

I. C¬ së cña ph−¬ng ph¸p L−u l−îng n−íc (Q) lµ tæng l−îng n−íc qua mét mÆt c¾t nµo ®ã vu«ng gãc víi h−íng ch¶y b×nh qu©n trong mét ®¬n vÞ thêi gian. NÕu trªn mÆt c¾t xÐt mét vi ph©n diÖn tÝch dω (h×nh 4 -16) th× vi ph©n l−u l−îng dQ qua diÖn tÝch ®ã sÏ lµ : dQ = V cos α.dω = V cos α.dydz Trong ®ã: V - l−u tèc thùc ®o trung b×nh trªn diÖn tÝch dω .

α - gãc hîp bëi ph−¬ng ph¸p tuyÕn cña mÆt c¾t vµ ph−¬ng dßng ch¶y.

H×nh 4-16. Vi ph©n l−u l−îng n−íc dQ trªn mÆt c¾t ngang. VËy l−u l−îng Q qua toµn bé mÆt c¾t ngang ω sÏ lµ: bh

Q=

∫∫ Vcosα.dydz = ∫ Vcosα.dω

(4-27)

ω

00

Trong thùc tÕ l−u l−îng n−íc tÝnh tõ (4-27) ®−îc viÕt d−íi d¹ng sai ph©n nh− sau:

Q=

n

∑ ωi v i cos α i

(4-28)

i =1

Trong ®ã : ωi - diÖn tÝch bé phËn thø i. Vi - l−u tèc b×nh qu©n cña bé phËn thø i. NÕu h−íng ch¶y vu«ng gãc víi mÆt c¾t th× cosα = 1,0

II. TÝnh l−u l−îng n−íc trong tr−êng hîp ®o l−u tèc b»ng m¸y l−u tèc. 1. Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch a. C«ng thøc tÝnh to¸n: C«ng thøc (4 - 28) khi α = 0, cã thÓ viÕt:

Q = Kb1V1ω0 +

68

v1 + v 2 v +v ω1 + ... + n−1 n ωn−1 + Kb2Vnωn 2 2 http://www.ebook.edu.vn

(4-29)

Trong ®ã : Kb1, Kb2 lµ hÖ sè K bê ë hai bé phËn s¸t bê V1, V2,... Vn lµ l−u tèc b×nh qu©n t¹i thuû trùc ®o l−u tèc thø 1, 2, ... n

ω1, ω2,... ωn-1, lµ diÖn tÝch bé phËn gi÷a hai ®−êng thuû trùc I÷II,II÷III,..., n-1÷n. ωo, ωn lµ diÖn tÝch bé phËn gi÷a thuû trùc s¸t bê tíi mÐp n−íc gÇn thuû trùc ®ã. n lµ sè ®−êng thuû trùc ®o l−u tèc trªn mÆt c¾t ngang. b. X¸c ®Þnh mùc n−íc tÝnh to¸n Tr−êng hîp mùc n−íc Ýt thay ®æi trong thêi gian ®o ®¹c (H® - Hc < 10 cm) th× mùc n−íc tÝnh to¸n ®−îc tÝnh b»ng c«ng thøc: H TT =

Hd + Hc 2

(4-30)

Tr−êng hîp mùc n−íc thay ®æi nhiÒu trong thêi gian ®o ®¹c (H® - Hc > 10 cm) th×: H TT =

b 1 V1 H 1 + b 2 V 2 H 2 + ... + b n V n H n b 1 V1 + b 2 V 2 + .... b n V n

(4-31)

Trong ®ã: Vi l−u tèc b×nh qu©n t¹i thuû trùc thø i. Hi mùc n−íc t−¬ng øng khi ®o l−u tèc t¹i ®iÓm 0,6h t¹i thuû trùc thø i. bi kho¶ng c¸ch gi÷a hai thuû trùc ®o l−u tèc kÒ nhau. Riªng b1 vµ bn lµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai thuû trùc gÇn bê tíi mÐp n−íc. c. X¸c ®Þnh ®é s©u tÝnh to¸n vµ diÖn tÝch bé phËn Tr−êng hîp khi ®o l−u tèc kh«ng ®ång thêi ®o s©u th× ®é s©u tÝnh to¸n cã thÓ suy ra tõ ®é s©u cña lÇn ®o s©u gÇn nhÊt theo c«ng thøc (4-23). Tr−êng hîp trong lÇn ®o l−u tèc ®ã cã ®o ®é s©u thuû trùc th× dïng ®é s©u ®ã ®Ó tÝnh to¸n.

H×nh 4-17. S¬ ®å x¸c ®Þnh diÖn tÝch bé phËn

DiÖn tÝch bé phËn lµ diÖn tÝch giíi h¹n gi÷a hai ®−êng thuû trùc ®o l−u tèc kÒ nhau, vµ giíi h¹n bëi hai thuû trùc ®o l−u tèc gÇn bê tíi mÐp n−íc, ®−îc tÝnh b»ng c«ng thøc (4-32).

http://www.ebook.edu.vn

69

h1 + h 2 b1 , 2 h + h3 h + h4 b2 + 3 ω1 = 2 b3, 2 2 −−−−−−−−−−−− ω0 =

1 2

b 0 h1 +

ωn =

h m −1 + h m b m −1 2

⎫ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ (4-32) ⎬ ⎪ ⎪ 1 ⎪ + h m b m .⎪ 2 ⎭

Trong ®ã: h1, h2, ... hm-1, hm lµ ®é s©u t¹i thuû trùc ®o s©u 1, 2, ... m. b1, b2, ... bm-1 lµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®−êng thuû trùc ®o s©u kÒ nhau bo, bm lµ kho¶ng c¸ch tõ ®−êng thuû trùc ®o s©u gÇn bê nhÊt tíi mÐp n−íc gÇn nã.

ω1, ω2, ...ωn-1lµ diÖn tÝch bé phËn gi÷a hai ®−êng thuû trùc. ωo, ωn lµ diÖn tÝch bé phËn gi÷a ®−êng thuû trùc ®o l−u tèc s¸t bê tíi mÐp n−íc. n lµ sè ®−êng thuû trùc ®o l−u tèc. m lµ sè ®−êng thuû trùc ®o s©u (m >n). d. TÝnh l−u l−îng n−íc qua mÆt c¾t b»ng c«ng thøc (4-29). e. TÝnh c¸c ®Æc tr−ng mÆt c¾t vµ dßng ch¶y: •

L−u tèc b×nh qu©n mÆt c¾t: Q V mc = ω ch ¶ y

(4-33)

Trong ®ã: ωch¶y - diÖn tÝch mÆt c¾t cã n−íc ch¶y ωch¶y = ω−ít - ωtï •

L−u tèc lín nhÊt Vmax lµ trÞ sè l−u tèc lín nhÊt chän tõ c¸c ®iÓm thùc ®o t¹i c¸c thuû trùc.

•

C¸c ®Æc tr−ng kh¸c cña mÆt c¾t nh− ®é réng B, ®é s©u b×nh qu©n h , ®é s©u lín nhÊt hmax ®−îc x¸c ®Þnh t−¬ng tù nh− ®· giíi thiÖu trong ch−¬ng III

2. Ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i C¬ së cña ph−¬ng ph¸p lµ dùa vµo c«ng thøc sau ®©y: B

Q =

∫ q . dB

(4-34)

0

Trong ®ã B - ChiÒu réng mÆt c¾t q - L−u l−îng ®¬n vÞ q = v . h (m2/s) C¸c b−íc tÝnh to¸n nh− sau: - Mùc n−íc tÝnh to¸n ®−îc x¸c ®Þnh nh− (4-30) hoÆc (4-31). 70

http://www.ebook.edu.vn

(4-35)

- TÝnh l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc theo ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i. - Dïng tµi liÖu ®é s©u ®· hiÖu chØnh ®Ó vÏ mÆt c¾t ngang (Xem vÝ dô 4-1) - C¨n cø vµo l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc, vÏ ®−êng ph©n bè l−u tèc theo chiÒu réng s«ng: V~B - Dùa vµo quan hÖ V~B x¸c ®Þnh l−u tèc b×nh qu©n c¸c thuû trùc (kÓ c¶ thuû trùc ®o s©u). - TÝnh l−u l−îng ®¬n vÞ theo c«ng thøc (4-35). - VÏ ®−êng ph©n bè l−u l−îng ®¬n vÞ theo chiÒu réng s«ng (q ~ B). - X¸c ®Þnh diÖn tÝch biÓu ®å giíi h¹n bëi ®−êng q ~ B vµ ®−êng mÆt n−íc. Sè ®o diÖn tÝch ®ã lµ gi¸ trÞ l−u l−îng cÇn t×m. §Ó x¸c ®Þnh diÖn tÝch trªn cã thÓ dïng m¸y ®o diÖn tÝch, dïng m¸y vi tÝnh, hoÆc cã thÓ dïng c«ng thøc gÇn ®óng sau: Q = C 1q 1 b o +

q1 + q 2 q + qn b 1 + ... + n −1 b n −1 + C 2 q n b n 2 2

(4-36)

Trong ®ã C1, C2 lµ hÖ sè chiÕt gi¶m l−u l−îng bé phËn s¸t bê. NÕu quan hÖ q ~ B s¸t bê lµ ®−êng th¼ng th× lÊy C1 = C2 = 0,5. TÝnh to¸n c¸c ®Æc tr−ng kh¸c cña dßng ch¶y vµ mÆt c¾t: ¸p dông c¸c c«ng thøc ®· nªu ë ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch.

III. TÝnh l−u l−îng trong tr−êng hîp ®o l−u tèc b»ng phao 1. Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch a. Khi phao tr«i r¶i ®Òu trªn mÆt ngang: L−u l−îng n−íc ®−îc tÝnh theo c¸c b−íc sau ®©y: VÏ ®−êng ph©n bè thêi gian trung b×nh cña phao tr«i, trªn mÆt ngang (t ~ B) - Xem h×nh (4-19). C¨n cø vµo quan hÖ gi÷a (t ~ B) trung b×nh, lo¹i bá nh÷ng phao cã thêi gian phao tr«i sai kh¸c víi thêi gian phao tr«i trung b×nh qu¸ 10% tøc lµ: ti − ti

x100 > 10%

(4-37)

ti

Trong ®ã: ti - thêi gian phao tr«i cña phao thø i t i - thêi gian phao tr«i tra trªn ®−êng (B~t) trung b×nh t¹i vÞ trÝ phao thø i

- TÝnh l−u tèc trung b×nh cña tõng phao

Vp =

Lp

t - Ph©n nhãm phao: Nh÷ng phao cã gi¸ trÞ l−u tèc xÊp xØ nhau vµ cã vÞ trÝ tr«i qua tuyÕn gi÷a gÇn nhau ph©n vµo mét nhãm. - TÝnh l−u tèc trung b×nh cña nhãm http://www.ebook.edu.vn

71

V nhãm =

Lp

t Trong ®ã : t - thêi gian phao tr«i trung b×nh cña nhãm: t =

n

∑

1 n

ti

i=1

Víi n sè phao trong nhãm - Kho¶ng c¸ch khëi ®iÓm trung b×nh cña nhãm : b =

1 n

n

∑

bi

i=1

Víi bi - kho¶ng c¸ch khëi ®iÓm cña phao thø i trong nhãm - TÝnh diÖn tÝch bé phËn: DiÖn tÝch bé phËn lµ diÖn tÝch ch¶y giíi h¹n bëi hai ®−êng thuû trùc trïng hoÆc gÇn trïng víi vÞ trÝ trung b×nh gi÷a hai nhãm phao kÒ nhau (xem s¬ ®å h×nh 4-20). - L−u l−îng n−íc gi¶ ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau: Qp = v1ω1 + v2ω2 + ... + vnωn Trong ®ã :

(4-38)

v1, v2, ... vn - l−u tèc b×nh qu©n cña nhãm phao thø 1, 2, ... n. ω1, ω2,... ωn - DiÖn tÝch ch¶y bé phËn thø 1, 2, ... n. Qp - l−u l−îng n−íc khi ®o l−u tèc b»ng phao ch−a hiÖu chØnh.

- L−u l−îng n−íc Qthùc sÏ b»ng: Q = Qp . P1

(4-39)

P1 - hÖ s« hiÖu chØnh l−u l−îng khi phao tr«i r¶i trªn mÆt ngang. b. Khi phao tr«i tËp trung vµo gi÷a dßng Tr−êng hîp nµy l−u l−îng ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau: Qp= v max ωc Trong ®ã :

(4-40)

ωc - diÖn tÝch mÆt c¾t ch¶y khi ®o phao. v max - l−u tèc lín nhÊt b×nh qu©n. v max =

1 n

n

∑ v max i

(4-41)

i =1

DiÖn tÝch ch¶y ®−îc tÝnh nh− c«ng thøc (4 - 32). L−u l−îng n−íc qua mÆt c¾t sÏ lµ : Q = Qp . P2

72

(4-42)

http://www.ebook.edu.vn

Víi P2 - hÖ sè hiÖu chØnh l−u l−îng khi phao tr«i gi÷a dßng. 2. TÝnh l−u l−îng n−íc b»ng ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i. Ph−¬ng ph¸p nµy chØ ¸p dông tÝnh trong tr−êng hîp phao tr«i r¶i trªn mÆt ngang. Tr×nh tù tÝnh to¸n nh− sau: - VÏ quan hÖ thêi gian phao tr«i vµ ®é réng s«ng (t~B) - lo¹i bá nh÷ng phao bÊt hîp lý. - TÝnh l−u tèc cña c¸c phao. - VÏ mÆt c¾t ngang (víi tµi liÖu ®é s©u ®Ó tÝnh l−u l−îng) h×nh (4-21). - C¨n cø vµo gi¸ trÞ l−u tèc tõng phao vµ vÞ trÝ phao tr«i qua tuyÕn chÝnh ®Ó ph©n nhãm. TÝnh l−u tèc b×nh qu©n nhãm vµ kho¶ng c¸ch khëi ®iÓm b×nh qu©n cña nhãm (nh− ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch). - VÏ quan hÖ gi÷a l−u tèc phao víi chiÒu réng s«ng (v ~ B). Qua c¸c diÓm trung b×nh x¸c ®Þnh quan hÖ Vp ~ B trung b×nh. - C¸c b−íc cßn l¹i sÏ tiÕn hµnh gièng nh− tr−êng hîp tÝnh l−u l−îng n−íc b»ng ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i khi ®o l−u tèc b»ng m¸y l−u tèc. L−u l−îng thùc qua mÆt c¾t sÏ lµ : Q = Qp . P1 VÝ dô 4 - 1: TÝnh l−u l−îng n−íc trong tr−êng hîp ®o l−u tèc b»ng m¸y. Tµi liÖu thùc ®o cña mét lÇn ®o l−u l−îng t¹i mét tr¹m thuû v¨n cho nh− b¶ng (4-8) vµ (4 - 9). H·y tÝnh l−u l−îng n−íc theo ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch vµ ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i. Khi tÝnh dïng hÖ sè Kb = 0,75; hÖ sè C = 1/2. Mùc n−íc tÝnh to¸n Htt = 120 cm. 1- TÝnh l−u l−îng n−íc theo ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch. - TÝnh l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc: C¸c thuû trùc ®Òu ®o l−u tèc 5 ®iÓm nªn l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc ®−îc ¸p dông c«ng thøc :

VTT =

1 (Vm + 3V02 + 3V06 + 2V08 + Vd ) 10

T¹i thuû trùc I ta cã VTT

= 1/10( 0,54 + 3. 0,49 + 3. 0,45 + 2. 0,36 + 0,32) = 1/10( 0,54 + 1,47 + 1,35 + 0,72 + 0,32) = 0,44 (m/s)

http://www.ebook.edu.vn

73

H×nh 4-18. TÝnh l−u l−îng n−íc vµ l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng theo ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i.

74

http://www.ebook.edu.vn

T−¬ng tù tÝnh l−u tèc tèc b×nh qu©n cho c¸c thuû trùc II, III, IV, V. KÕt qu¶ ghi vµo cét 10 b¶ng (4-10). Trong vÝ dô tµi liÖu ®é s©u ®−îc ®o ®ång thêi víi tµi liÖu l−u tèc nªn ®é s©u ®· cho lµ ®é s©u tÝnh to¸n (cét 6). - C¸c b−íc tÝnh to¸n ®−îc thùc hiÖn tõ cét (7) ®Õn cét (12) b¶ng (4-10) vµ cho kÕt qu¶ : Q = 1150 m3/s; ω = 2410m2. - L−u tèc b×nh qu©n t¹i mÆt c¾t: V mc =

Q 1150 = = 0, 48 ( m / s ) ω 2410

- §é s©u b×nh qu©n : h =

ω 2410 = B 542

= 4 , 45 m

- §é s©u lín nhÊt: hmax = 5,6 m - L−u tèc lín nhÊt: Vmax = 0,68 m/s. 2- TÝnh l−u l−îng n−íc theo ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i Tr−íc tiªn c¨n cø vµo l−u tèc ®iÓm ®o cña c¸c thuû trùc ®· cho ë b¶ng (4-9) vÏ ph©n bè l−u tèc theo ®é s©u (h×nh 4-18). X¸c ®Þnh diÖn tÝch biÓu ®å h~v, tÝnh l−u tèc b×nh qu©n cña thuû trùc theo ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i. - KÕt qu¶ tÝnh to¸n vµ vÏ biÓu ®å v~B ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh (4-18) - §Ó x¸c ®Þnh l−u l−îng ta dïng c«ng thøc (4-31) vµ tÝnh nh− b¶ng (4-11) VÝ dô 4-2. TÝnh l−u l−îng n−íc trong tr−êng hîp ®o l−u tèc b»ng phao: Tµi liÖu ®o s©u ë b¶ng (4-12); tµi liÖu ®o phao ë b¶ng (4-13); tµi liÖu l−u l−îng n−íc ®o b»ng m¸y vµ b»ng phao cña mét sè lÇn tr−íc ®ã nh− b¶ng (4-14). Yªu cÇu tÝnh l−u l−îng n−íc b»ng ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch vµ ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i. 1- TÝnh l−u l−îng theo ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch. C¨n cø vµo tµi liÖu thùc ®o ë cét (2) vµ cét (4) b¶ng (4-13). VÏ quan hÖ t~B (h×nh 4-19). Trªn quan hÖ cho thÊy phao sè 5, 11 cã thêi gian phao tr«i sai kh¸c so víi thêi gian trung b×nh qu¸ 10% nªn lo¹i bá. Dùa vµo ®−êng t~B ph©n thµnh 7 nhãm, sè phao trong c¸c nhãm nh− cét (6) b¶ng (4-13) LËp b¶ng tÝnh l−u tèc trung b×nh vµ kho¶ng c¸ch khëi ®iÓm trung b×nh cña nhãm nh− vÝ dô tÝnh cho nhãm V ë b¶ng (4-15) sau ®©y:

http://www.ebook.edu.vn

75

H×nh 4-19. Ph©n bè cña thêi gian phao tr«i trªn mÆt c¾t ngang s«ng

B¶ng 4-8. Tµi liÖu ®o s©u cña mét lÇn ®o l−u l−îng Sè hiÖu TT §Æc tr−ng MÐp n−íc 1 ph¶i KCK§ (m) 40

2

3/I

4 5/II 6

7 8/III 9

10

MÐp 11/I 12 13 14/V 15 n−íc V tr¸i

60 90 120 140 180 220 260 300 340 380 420 460 500 540 560 582

§é s©u (h) 0,00 1,98 3,20 4,10 4,16 4,65 4,68 5,10 5,40 5,20 5,2 5,20 5,40 5,60 3,80 3,10 0,00

B¶ng 4-9. Tµi liÖu l−u tèc cña mét lÇn ®o l−u l−îng Sè hiÖu T.T ®o l−u tèc L−u tèc (m/s) KCK§(m)

3/I

5/II

8/III

11/IV

14/V

120

180

300

420

540

MÆt

0,54

0,68

0,57

0,58

0,50

0.2h

0,49

0,64

0,55

0,53

0,50

0.6h

0,45

0,61

0,45

0,50

0,45

0.8h

0,36

0,54

0,42

0,43

0,39

®¸y

0,32

0,47

0,30

0,33

0,33

§iÓm ®o

76

http://www.ebook.edu.vn

3,20 4,10 4,16

180

4,65 4,68 5,1

300

5,4 5,2 5,2

420

5,2

460

5,4 5,6 3,80

560

3,10

176

4,66

186

135

4,89

196

0,54

317

5,2

210

5,3

212

5,2

208

0,48

301

5,2

208

0,47

291

0,34

35,0

0,60

592

0,47

628

0,49 5,3

212

5,5

220

4,70

188

620

0,45 3,45

69

1,55

34,1

3,10 22

0,00

4,4

3,80 20

T 582 Tæng céng B = 542

0,52

5,6 40

540

259

5,4 40

V

68,6

0,44

5,2 40

500

0,33

5,2 40

IV

82,6

5,2 40

380

4,13

5,4 40

340

110

(12)

5,1 40

III

3,65

(11)

208

4,68 40

260

77,7

4,65 40

220

2,59

4,16 40

II

19,8

4,10 20

140

0,99

(10)

3,20 30

120

(9)

1,98 30

I

(8)

L−u tèc b×nh qu©n (m/s)

L−u l−îng bé phËn (m3/s)

90

20

(7)

L−u l−îng n−íc

T¹i thuû trùc ®o l−u tèc Trung b×nh cña bé phËn

1,98

(6) 0,00

§o l−u tèc

60

(5)

§o s©u

(4) 0,00

TB gi÷a hai thuû trùc

P

(3) 40

DiÖn tÝch DT gi÷a hai §é s©u ®Ó tÝnh ®−êng thuû diÖn tÝch (m) trùc (m2) T¹i thuû trùc

(2)

Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c thuû trùc (m)

§o l−u tèc

(1)

§é s©u ®· hiÖu chØnh (m)

§o ®é s©u

Sè hiÖu ®−êng thuû trùc

Khaáng c¸ch tõ mèc khëi ®iÓm (m)

B¶ng 4 - 10. TÝnh l−u l−îng n−íc theo ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch

103

0,00 ω =2410

http://www.ebook.edu.vn

Q = 1147,6 ≈ 1150(m3/s)

77

B¶ng 4 - 11. TÝnh l−u l−îng n−íc theo ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i. Sè hiÖu thuû trùc §o §o l−u s©u tèc MP

Kho¶ng c¸ch khëi ®iÓm (m) 40

§é s©u tÝnh to¸n h(m) 0,00

Kho¶ng c¸ch gi÷a hai thuû trùc (m)

L−u tèc b×nh qu©n thuû trùc (m/s) 0,00

L−u l−îng ®¬n vÞ q(m2/s)

60

1,98

0,11

90

3,20

0,28

I

120

4,10

140

4,16

0,44

1,80

0,52

2,16

20 4

40 5

II

180

4,65

0,60

220

4,68

7

260

5,1

0,56

2,62

0,50

2,55

40 40 8

III

300

5,4

0,47

340

5,2

10

380

5,2

0,48

2.50

0,48

2,50

40 40 11

IV

420

5,2

0,49

460

5,4

0,48

500

5,6

540

3,8

0,48

2,69

0,45

1,71

40 14

V

20 15

560

3,10

0,24

78

582

0,00

0,00 B = 542 (m)

http://www.ebook.edu.vn

1,98

39,6

2,48

99,2

2,70

108

2,58

103

2,54

102

2,52

101

2,50

100

2,52

101

2,57

103

2,64

106

2,20

88,0

1,22

24,4

0,37

8,14

0,744

22 MT Tæng céng

40,5

2,59

40 13

1,35

2,55

40 12

16,7

2,54

40 9

0,557

2,79

40 6

2,18

0,896

30 3

0,109 0,218

30 2

L−u l−îng bé phËn (m3/s)

0,00

20 1

L−u l−îng ®¬n vÞ b×nh qu©n gi÷a 2 thuû trùc (m2/s)

0,00 Q=1142,7 = 1140

B¶ng 4- 12. Tµi liÖu ®o s©u cña tr¹m A. Mùc n−íc tÝnh to¸n Htt = 76cm (hÖ cao ®é gi¶ ®Þnh) Sè hiÖu thuû (1) trùc KCK§ (m) (2) ®é S©u (3) h (m)

MT 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12,2 15,0 17,5 20,0 22,5 25,0 27,5 30,5 32,5 35,0 37,5 40,0 0,00 0,90 1,45 1,86 2,24 2,45 2,72 2,64 2,80 2,52 2,34 2,25

(1)

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

MP

(2)

42,5 45,0 47,5 50,0 52,5 55,0 57,5 60,0 62,5 65,0 67,5 70,0 72,1

(3)

2,18 2,06 2,01 1,86 1,77 1,70 1,60 1,35 1,20 1,08 0,96 0,74 0,00 B¶ng 4-13. Tµi liÖu do phao ë tr¹m A, §é dµi gi÷a hai tuyÕn phao Lp = 50 m Thêi gian phao tr«i

Thø tù phao

KCK§ (m) (phao qua tuyÕn chÝnh)

L−u tèc

Nhãm

TÝnh b»ng phót

TÝnh b»ng gi©y (s)

(m/s)

phao

1

13,2

3'42''

222

0,22

I

2

31,5

1.08

68

0,74

IV

3

14,0

2.55.

179

0,28

I

4

17,5

2.11

131

0,38

II

5

32,2

2.24

144

Lo¹i bá

-

6

50,1

1.36

96

0,52

VI

7

46,1

1.24

84

0,59

V

8

42,0

1.14

74

0,68

V

9

26,2

1.22

82

0,61

III

10

24,1

1.40

100

0.50

III

11

35,0

2.19

139

Lo¹i bá

-

12

33,7

1.17

77

0.65

IV

13

20,4

1.29

89

0,56

II

14

56,0

1.54

114

0,44

VI

15

64,5

2.59

179

0,28

VII

16

61,8

3.32

212

0,24

VII

17

41,0

1.23

83

0,60

V

http://www.ebook.edu.vn

79

B¶ng 4- 14. KÕt qu¶ x¸c ®Þnh hÖ sè hiÖu chÝnh P1 Ngµy ®o 20-V 10-VI 28- VII 8-VIII 14-VIII

Mùc n−íc (cm) 74 52 60 85 42

DiÖn tÝch (m2) 105 79,0 89,0 123,0 67,0

L−u l−îng ®o b»ng m¸y Q (m3/s) 44,3 31,2 36,1 52,5 24,8

L−u l−îng ®o b»ng phao Qp (m3/s) 51,8 36,7 42,5 61,0 28,1

B¶ng 4-15. Kho¶ng c¸c khëi ®iÓm vµ thêi gian phao tr«i trung b×nh cña nhãm sè V Thø tù phao Kho¶ng c¸ch khëi ®iÓm (m) Thêi gian phao tr«i (s) 7 46,1 84 8 42,0 73 17 4,0 83 Tæng céng 129,1 241 Tæng céng b×nh qu©n 43,0 80 TÝnh to¸n t−¬ng tù cho c¸c nhãm kh¸c, kÕt qu¶ ghi vµo b¶ng 4-16 B¶ng 4-16. KÕt qu¶ ®Æc tr−ng cña c¸c nhãm phao Sè thø tù Kho¶ng c¸ch K§ KCK§ trung b×nh L−u tèc trung b×nh nhãm phao trung b×nh nhãm (m) gi÷a 2 nhãm (m) nhãm (m/s) I 13,6 0,25 II 19,0 16,3 0,45 III 25,2 22,1 0,55 IV 32,6 28,9 0,69 V 43,0 37,8 0,62 VI 53,0 48,0 0,48 VII 63,2 58,1 0,26 - C¨n cø vµo cét (3) b¶ng (4-16) x¸c ®Þnh vÞ trÝ thñy trùc lµm giíi h¹n cho c¸c diÖn tÝch bé phËn (h×nh 4-20). KÕt qu¶ tÝnh to¸n ghi ë b¶ng 4-17. - Tõ tµi liÖu ®o l−u l−îng b»ng phao vµ b»ng m¸y ®· cho ë b¶ng (4-14) ta tÝnh ®−îc hÖ sè hÞªu chØnh l−u l−îng trung b×nh cho c¸c cÊp mùc n−íc nh− b¶ng (4-18). L−u l−¬ng n−íc (thùc) qua mÆt c¾t sÏ lµ: Q = QP. P1 = 55,2 x 0,86 = 47,5 m3/s. KÕt qu¶ c¸c ®Æc tr−ng víi mùc n−íc H = 76cm. L−u l−îng n−íc Q = 47,5m3/s. DiÖn tÝch mÆt c¾t ω = 107m2. L−u tèc b×nh qu©n mÆt c¾t:

Vmc =

Q 47,5 = = 0,44m / s ω 107

L−u tèc lín nhÊt:

80

http://www.ebook.edu.vn

V max =

Sè hiÖu KCK§ thuû (m) trùc MT 1 2 3 ... 19 20 21 22 23 MP

12,2 15,0 17,5 20,2 ... 60,00 62,5 65,0 67,5 70,0 72,1

Lp t min

=

50 = 0,74m / s 68

B¶ng 4-17. TÝnh l−u l−îng n−íc b»ng ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch (Khi ®o l−u tèc b»ng phao) DiÖn Thêi gian L−u tÝch §é s©u §é s©u DiÖn L−u tèc phao tr«i l−îng KC gi÷a gi÷a 2 tÝch bé tÝnh bq gi÷a TB cña trung b×nh bé 2 thuû to¸n 2 thuû phËn nhãm thuû trùc (m) cña nhãm phËn 2 trùc (m ) (m) trùc (m) (m/s) (s) (m3/s) (m2) 0,00 0,90 0,45 2,8 1,26 1,15 1,18 2,5 2,95 4,21 200 0,25 1,05 1,86 1,66 2,5 4,15 ... ... ... ... ... ... ... ... 1,35 1,48 2,5 3,70 1,28 1,32 2,5 3,30 1,08 1,18 2,5 2,95 0,96 1,02 2,5 2,55 0,74 0,85 2,5 2,12 0,00 0,37 2,1 0,87 15,4 196 1,26 3,93 2 QP = 55,2m3/s ω = 107m B¶ng 4-18. HÖ sè hiÖu chØnh l−u l−îng ®o phao

L−u l−îng n−íc ®o b»ng m¸y Qm (m3/s)

L−u l−îng n−íc ®o b»ng phao Qp (m3/s)

44,3 31,2 36,1 52,5 24,8

51,8 36,7 42,5 61,0 28,1

Céng B×nh qu©n

P1 =

Qm QP

0,86 0,85 0,85 0,86 0,88 4,30 0,86

http://www.ebook.edu.vn

81

§é réng mÆt n−íc: B = 72,1 - 12,2 = 59,9m §é s©u b×nh qu©n: ω 107 = = 1,79m B 59,9 §é s©u lín nhÊt: hmax=2,80m. 2- TÝnh l−u l−îng n−íc theo ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i. h=

- VÏ quan hÖ t ~ B nh− h×nh (4-19), lo¹i bá 2 phao sè 5 vµ sè 11. H×nh 4-20. S¬ ®å x¸c ®Þnh diÖn tÝch bé

- TÝnh l−u tèc b×nh qu©n cña c¸c phao, phËn (®o phao) ph©n nhãm phao, tÝnh l−u tèc b×nh qu©n cña nhãm, kho¶ng c¸ch khëi ®iÓm trung b×nh cña nhãm kÕt qu¶ nh− ë b¶ng (4-16).

H×nh 4-21. TÝnh l−u l−îng n−íc b»ng ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i (®o l−u tèc b»ng phao)

- C¨n cø vµo tµi liÖu ®o s©u (b¶ng 4-12) vÏ mÆt c¾t ngang - VÏ quan hÖ v~B x¸c ®Þnh ®iÓm trung b×nh cña tõng nhãm phao, vÏ quan hÖ v ~B trung b×nh.

82

http://www.ebook.edu.vn

- C¨n cø vµo quan hÖ v~B trung b×nh tra l−u tèc trung b×nh cho tÊt c¶ c¸c thuû trùc (cét 4, b¶ng 4- 19) - TÝnh l−u l−îng ®¬n vÞ : q = v.h (cét 5 b¶ng 4- 19) - VÏ quan hÖ l−u l−îng ®¬n vÞ víi chiÒu réng s«ng q ~ B ( h×nh 4- 21) - X¸c ®Þnh diÖn tÝch giíi h¹n bëi ®−êng quan hÖ q~B vµ ®−êng mÆt n−íc. §Ó x¸c ®Þnh diÖn tÝch trªn cã thÓ dïng c«ng thøc gÇn ®óng (4- 36) vµ cho kÕt qu¶ nh− sau: L−u l−îng n−íc Qp (tæng cét 8 b¶ng 4- 19) Qp = 55,3 m3/s - L−u l−îng n−íc thùc qua mÆt c¾t lµ: Q= Qp x P1 = 55,3 x 0,86 = 47,6 m3/s - C¸c ®Æc tr−ng kh¸c ®−îc tÝnh nh− ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch . B¶ng 4- 19: TÝnh l−u l−îng n−íc theo ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i khi ®o l−u tèc b»ng phao Sè Kho¶ng §é L−u tèc hiÖu c¸ch s©u t¹i thuû thuû khëi tÝnh trùc trùc ®iÓm to¸n v(m/s) ®o s©u (m) h(m) 1 MT 1 2

2 12,2 15,0 17,5

3 0,00 0,90 1,45

4 0,00 0,30 0,41

L−u l−îng ®¬n vÞ L−u b×nh qu©n gi÷a hai l−îng thuû trùc ®¬n vÞ q + qi q = i −1 q = v.h 2 (m2./s) (m2/s) 5 6 0,00

1,86

0,18

0,893

...

...

...

...

...

23 MP

70,0 72,1

0,96 0,74 0,00

0,14 0,05

7

8

0,135

2,80

0,378

0,432

2,50

1,08

0,744

2,50

1,86

...

...

...

0,175

2,50

0,438

0,086

2,50

0,215

0,018

2,10

0,038

0,594

20,0

67,5

L−u l−îng bé phËn Q = q.b i −1 (m3/s)

0,270

3

22

Kho¶ng c¸ch 2 thñy trùc (m)

0,134 0,037 Q=55,3m3/s

0,00

http://www.ebook.edu.vn

83

§ 4-4: §o l−u l−îng n−íc t¹i vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu

I. Mét sè kh¸i niÖm vÒ thuû triÒu vµ dßng triÒu. - Vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu lµ vïng s«ng tõ giíi h¹n thuû triÒu ®Õn cöa biÓn. - Thuû triÒu lµ hiÖn t−îng giao ®éng cña mùc n−íc cã chu kú g©y ra bëi lùc hÊp dÉn chñ yÕu do MÆt tr¨ng. Thuû triÒu truyÒn vµo s«ng cã biªn ®é gi¶m dÇn tõ cöa s«ng vµo s©u trong néi ®Þa. §iÓm cã biªn ®é triÒu võa b»ng 0 gäi lµ giíi h¹n thuû triÒu. - Dßng triÒu lµ dßng n−íc ch¶y do qu¸ tr×nh lªn xuèng cña thuû triÒu g©y ra. Dßng triÒu tõ biÓn ch¶y ng−îc vµo s«ng gäi lµ dßng triÒu lªn. Dßng triÒu tõ s«ng ch¶y ra biÓn gäi lµ dßng triÒu xuèng. L−u tèc dßng triÒu lªn cã gi¸ trÞ gi¶m dÇn tõ cöa s«ng vµo néi ®Þa. VÞ trÝ trªn s«ng cã l−u tèc ch¶y ng−îc võa b»ng 0 ®−îc gäi lµ giíi h¹n dßng triÒu. Giíi h¹n dßng triÒu c¸ch cöa biÓn gÇn h¬n giíi h¹n thuû triÒu. Giíi h¹n thuû triÒu vµ giíi h¹n dßng triÒu trªn mçi con s«ng kh¸c nhau lµ kh¸c nhau vµ phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè nh− t×nh h×nh thuû triÒu t¹i cöa s«ng, l−îng n−íc th−îng nguån, ®Þa h×nh lßng s«ng (mÆt b»ng, mÆt c¾t, ®é dèc ®¸y s«ng...). Tuy vËy ®Ó phôc vô cho viÖc nghiªn cøu chÕ ®é thuû v¨n cña mçi con s«ng ng−êi ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc t−¬ng ®èi chÝnh x¸c c¸c ®iÓm ranh giíi thuû triÒu, dßng triÒu, mÆn. - N−íc ®øng lµ n−íc ngõng ch¶y xuÊt hiÖn ë thêi ®iÓm s¾p chuyÓn ®æi dßng triÒu. - N−íc ®øng xuÊt hiÖn sau khi võa kÕt thóc dßng triÒu lªn gäi lµ n−íc ®øng triÒu lªn. - N−íc ®øng xuÊt hiÖn sau khi võa kÕt thóc dßng triÒu xuèng gäi lµ n−íc ®øng triÒu xuèng. - Møc n−íc xuÊt hiÖn lóc n−íc ®øng triÒu lªn hoÆc xuèng ®−îc gäi t−¬ng øng lµ mùc n−íc ®øng triÒu lªn hoÆc mùc n−íc ®øng triÒu xuèng. - Thêi gian dßng triÒu lªn lµ kho¶ng thêi gian tõ lóc xuÊt hiÖn n−íc ®øng triÒu xuèng ®Õn n−íc ®øng triÒu lªn kÒ sau ®ã. - Thêi gian dßng triÒu xuèng lµ kho¶ng thêi gian tõ n−íc ®øng triÒu lªn ®Õn n−íc ®øng triÒu xuèng kÒ sau ®ã. - Tæng thêi gian dßng triÒu lªn vµ dßng triÒu xuèng trong mét chu kú triÒu gäi lµ kú dßng triÒu. - L−îng triÒu lªn lµ l−îng n−íc ch¶y tõ biÓn vµo s«ng trong thêi gian dßng triÒu lªn. - L−îng triÒu xuèng lµ l−îng nuíc ch¶y tõ s«ng ra biÓn trong thêi gian dßng triÒu xuèng. - L−îng tr÷ lµ l−îng n−íc tr÷ l¹i trong s«ng trong mét kú dßng triÒu.

84

http://www.ebook.edu.vn

H×nh 4-22. S¬ ®å kú triÒu vµ kú dßng triÒu

II. Ph−¬ng ph¸p ®o l−u tèc trªn thuû trùc. 1. §iÓm ®o trªn thuû trùc: •

Ph−¬ng ph¸p ®o 6 ®iÓm: VÞ trÝ c¸c ®iÓm ®o: mÆt; 02h; 04h; 06h; 08h, ®¸y. Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc ¸p dông ë n¬i: - H−íng ch¶y trªn thuû trùc kh«ng ®ång nhÊt (cã ch¶y xu«i vµ ch¶y ng−îc). - Ph©n bè l−u tèc trªn thuû trùc phøc t¹p. - Lµm c¬ së nghiªn cøu ®Ó gi¶m ®iÓm ®o.

•

Ph−¬ng ph¸p ®o 3 ®iÓm (0,2h; 0,6h; 0,8h); ®o hai ®iÓm (0,2h; 0,8h); 1 ®iÓm (0,6h) ®−îc ¸p dông trong ®iÒu kiÖn: - §· qua nghiªn cøu tinh gi¶m ®iÓm ®o.

- Tr−êng hîp ®Æc biÖt ph¶i rót ng¾n thêi gian ®o hoÆc ph©n bè l−u tèc trªn thuû trùc ®¬n gi¶n.

http://www.ebook.edu.vn

85

B¶ng 4-20. Sè ®iÓm ®o trªn thuû trùc t¹i vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu Sè ®iÓm ®o trªn thuû trùc 6 ®iÓm

3 ®iÓm hoÆc 2 ®iÓm

1 ®iÓm

§é s©u thuû trùc (m) Kho¶ng c¸ch tõ trôc C¸p treo m¸y

m¸y l−u tèc ®Õn bông c¸ s¾t (cm)

25

> 2,6

> 1,3

> 0,7

30

> 3,0

> 1,5

> 0,8

45

> 4,6

> 2,3

> 1,2

> 2,0

> 1,0

> 0,5

Sµo treo m¸y 2. Thêi gian ®o l−u tèc t¹i mét ®iÓm:

T¹i vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu thêi gian ®o l−u tèc t¹i mét ®iÓm ng¾n h¬n thêi gian ®o t¹i vïng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu vµ cã thÓ ¸p dông nh− sau: • Tr−êng hîp l−u tèc biÕn ®æi nhanh (tr−íc vµ sau thêi ®iÓm chuyÓn dßng triÒu) thêi gian ®o ®iÓm ®¸y t1 > 60s; c¸c ®iÓm kh¸c t2 > 45s. • Tr−êng hîp l−u tèc biÕn ®æi chËm, thêi gian ®o ®iÓm ®¸y t3>90s; c¸c ®iÓm kh¸c t4>60s. Khi sö dông m¸y ®o hiÖn sè cã thêi gian cè ®Þnh 50s vµ 100s th× lo¹i 45s, 60s ®−îc thay b»ng 50s, lo¹i 90s ®−îc thay b»ng 100s. NÕu dïng lo¹i m¸y 1 vßng quay 1 tÝn hiÖu, nÕu qu¸ 30s kh«ng cã tÝn hiÖu, hoÆc khi dïng m¸y 5 vßng quay 1 tÝn hiÖu nÕu qu¸ 120s kh«ng cã tÝn hiÖu th× xem l−u tèc ®iÓm ®ã b»ng 0. 3. Ph−¬ng ph¸p ®o xuèng, lªn: Khi cÇn nghiªn cøu mét chuyªn ®Ò nµo ®ã cã thÓ ¸p dông ph−¬ng ph¸p ®o xuèng, lªn. - §o xuèng, lªn 6 ®iÓm lÇn l−ît: mÆt; 0,2h; 0,4h; 0,6h; 0,8h, ®¸y; 08h; 06h; 04h; 0,2h; mÆt. - §o xuèng, lªn 3 ®iÓm lÇn l−ît: 0,2h; 0,6h; 0,8h; 0,6h; 0,2h. - §o xuèng, lªn 2 ®iÓm lÇn l−ît: 0,2h; 0,8h; 0,2h. 4. TÝnh l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc. - Ph−¬ng ph¸p ®o 6 ®iÓm.

1 (V0,0 + 2V0,2 + 2V0,4 + 2V0,6 + 2V0,8 + V1,0 ) 10 - Ph−¬ng ph¸p ®o 3 ®iÓm: V tt =

86

http://www.ebook.edu.vn

(4-43)

1 V tt = (V0,2 + 2V0,6 + V0,8 ) 4

(4-44)

- §o 2 ®iÓm:

1 V tt = (V0,2 + V0,8 ) 2

(4-45)

- §o 1 ®iÓm:

Vtt = V0,6

(4-46)

Trong ®ã: Vtt - l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc.

V0,0; V0,2; V0,4; V0,6; V0,8; V1,0 - l−u tèc t¹i c¸c ®iÓm cã ®é s©u t−¬ng øng: mÆt; 0,2h; 0,4h; 0,6h; 0,8h vµ ®¸y. - Tr−êng hîp cã ch¶y ng−îc th× tr−íc l−u tèc ®Æt dÊu trõ (-). - Tr−êng hîp ®o xuèng, lªn th× l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc còng ®−îc ¸p dông c¸c c«ng thøc (4-43) ÷ (4-46) víi l−u tèc ®iÓm ®o lµ trÞ sè b×nh qu©n cña l−u tèc ®o xuèng vµ ®o lªn. - Tr−êng hîp h−íng ch¶y hîp víi ph−¬ng ph¸p tuyÕn mÆt c¾t mét gãc α > 10° , th× gi¸ trÞ l−u tèc dïng ®Ó tÝnh l−u l−îng n−íc sÏ ®−îc hiÖu chØnh nh− sau: Vtt = V® x cos α Trong ®ã : - V® lµ l−u tèc thùc ®o (m/s); - α lµ gãc lÖch h−íng ch¶y b×nh qu©n ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc (4-61)

III. Ph−¬ng ph¸p ®o l−u tèc trªn mÆt c¾t ngang khi ¶nh h−ëng triÒu m¹nh. Thêi gian ¶nh h−ëng triÒu m¹nh cã chÕ ®é dßng ch¶y kh«ng æn ®Þnh biÕn ®æi nhanh. Ph−¬ng ph¸p ®o ®ång thêi hoÆc ph−¬ng ph¸p ®o t¹i thuû trùc ®¹i biÓu sÏ cho phÐp rót ng¾n thêi gian ®o ®¹c. Trong thêi gian ®ã sù biÕn thiªn cña c¸c yÕu tè dßng ch¶y kh«ng lín do ®ã sai sè cña l−u l−îng “tøc thêi” sÏ gi¶m nhá. 1. Ph−¬ng ph¸p ®o ®ång thêi. a. Bè trÝ ®−êng thuû trùc ®o l−u tèc: ViÖc bè trÝ ®−êng thuû trùc ®o l−u tèc cã thÓ tham kh¶o b¶ng (4-21). B¶ng 4-21. Sè ®−êng thuû trùc ®o l−u tèc trong ®iÒu kiÖn b×nh th−êng §é réng mÆt n−íc (m)

< 200

200 - 500

500-1000

>1000

Sè thuû trùc ®o l−u tèc

3

3-5

6-8

9

b. Ph−¬ng ph¸p ®o l−u tèc ®ång thêi trªn mÆt c¾t ngang: Dïng nhiÒu thuyÒn, nhiÒu m¸y ®o l−u tèc ®o ®ång thêi trªn tÊt c¶ c¸c thuû trùc ®o l−u tèc. http://www.ebook.edu.vn

87

Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc sö dông trong c¸c tr−êng hîp sau: - Do yªu cÇu cña s¶n xuÊt hoÆc nghiªn cøu khoa häc. - X©y dùng t−¬ng quan gi÷a l−u tèc b×nh qu©n mÆt c¾t vµ l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc ®¹i biÓu. - Sù thay ®æi cña l−u tèc trªn mÆt c¾t phøc t¹p nªn kh«ng chän ®−îc ®−êng thuû trùc ®¹i biÓu. 2. §o trªn ®−êng thuû trùc ®¹i biÓu: a. Chän ®−êng thuû trùc ®¹i biÓu. - VÞ trÝ ®−êng thuû trùc ®¹i biÓu: §−êng thuû trùc ®¹i biÓu th−êng ®−îc chän ë chñ l−u hoÆc gÇn chñ l−u. T¹i ®ã ®o ®¹c thuËn lîi vµ ®iÒu quan träng nhÊt lµ t−¬ng quan gi÷a l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc ®¹i biÓu vµ l−u tèc b×nh qu©n mÆt c¾t ph¶i chÆt chÏ, cã sai sè n»m trong giíi h¹n cho phÐp. - ý nghÜa cña viÖc ®o ®¹c t¹i ®−êng thuû trùc ®¹i biÓu: Nh− ta ®· biÕt dßng ch¶y t¹i c¸c tr¹m vïng ¶nh h−ëng triÒu biÕn ®æi rÊt nhanh trong tõng kú triÒu, viÖc ®o ®¹c l−u l−îng trªn toµn mÆt c¾t (b»ng m¸y l−u tèc) kh«ng thÓ thùc hiÖn ®−îc trong suèt c¶ thêi kú ¶nh h−ëng triÒu m¹nh. Do ®ã viÖc ®o ®¹c trªn thuû trùc ®¹i biÓu thay thÕ cho viÖc ®o ®¹c trªn toµn mÆt c¾t cã ý nghÜa vÒ kü thuËt vµ kinh tÕ.

H×nh 4-23. T−¬ng quan Vmc ~ V®b

b. X©y dùng t−¬ng quan Vmc ~ V®b: Tõ tµi liÖu ®o ®ång thêi trªn toµn mÆt c¾t ta sÏ x©y dùng ®−îc t−¬ng quan Vmc ~ V®b (H×nh 4-23). Sè lÇn ®o ®¹c ®Ó x©y dùng t−¬ng quan tuú thuéc vµo t×nh h×nh cô thÓ tõng tr¹m mµ quy ®Þnh nh−ng ph¶i b¶o ®¶m c¸c yªu cÇu sau: + §ñ ®Ó x©y dùng vµ ®¸nh gi¸ ®−îc t−¬ng quan Vmc ~ V®b + Ph©n bè ®Òu ë c¸c cÊp l−u tèc vµ ph©n bè lÇn ®o hîp lý ë c¸c kú triÒu ®Æc tr−ng. •

Yªu cÇu cña t−¬ng quan Vmc ~ V®b: B¨ng ®iÓm hÑp, th¼ng, c¸c ®iÓm ph©n bæ ®Òu vµ kh«ng theo quy luËt thêi gian.

•

Ph−¬ng tr×nh ®−êng quan hÖ (Vmc ~ V®b) cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng ®−êng håi quy (> 20 ®iÓm), hoÆc b»ng ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i.

•

X¸c ®Þnh quan hÖ Vmc ~ V®b b»ng ®−êng håi quy ë d¹ng: Vmc = aV®b + b Trong ®ã:

88

http://www.ebook.edu.vn

(4-47)

i =n

∑ (Vdb a=

i =1

i

− V db ).(Vmci − V mc ) (4-48)

i =n

∑ (Vdb i − V db )

2

i =1

b = V mc - a V ®b HÖ sè t−¬ng quan r: i =n

∑ (Vdb r=

i =1

i

(4-49)

− V db ).(Vmci − V db )

i =n

i =n

i =1

i =1

∑ (Vdb i − V db ) 2 .∑

(4-50) 2 (Vmci − V mc ) 2

Sai sè t−¬ng ®èi cña t−¬ng quan σt % (hay sai sè qu©n ph−¬ng): - Khi n ≥ 30: i =n

σt % =

100 V mc

(1 − r 2 ).

∑ (Vmc i − V mc ) 2 i =1

(4-51)

n

- Khi 20 ≤ n < 30: i =n

σt % =

100 V mc

(1 − r 2 ).

∑ (Vmc i − V mc ) 2 i =1

n −1

(4-52)

Trong c¸c c«ng thøc trªn: n - Tæng sè ®iÓm tÝnh to¸n. V ®b, V mc - trÞ sè trung b×nh cña toµn bé sè ®iÓm V®bi, Vmci . * X¸c ®Þnh quan hÖ Vmc ~ V®b b»ng ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i khi sè ®iÓm Ýt h¬n 20 ®iÓm.

Chia b¨ng ®iÓm ra nhiÒu nhãm ®iÓm, t×m to¹ ®é trung t©m cña mçi nhãm. KÎ ®−êng th¼ng qua c¸c to¹ ®é trung t©m. Dïng c«ng thøc ®−êng th¼ng ®Ó t×m ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan. Sai sè qu©n ph−¬ng σt % ®¸nh gi¸ møc ®é t−¬ng quan ®−îc tÝnh:

⎛ Vmci − Vmct i ⎜ ⎜ Vmct i i =1 ⎝ σ®% = 100. n −1 n

∑

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

2

(4-53)

Trong ®ã: Vmcti - l−u tèc trung b×nh mÆt c¾t ®äc trªn ®−êng quan hÖ t¹i ®iÓm thø i. http://www.ebook.edu.vn

89

Khi sai sè qu©n ph−¬ng σ®% hay σt% < 5% th× ®−êng thuû trùc ®¹i biÓu ®ã ®−îc sö dông.

IV. Ph−¬ng ph¸p ®o l−u tèc trªn mÆt c¾t ngang khi ¶nh h−ëng triÒu yÕu ChÕ ®é dßng ch¶y ë thêi kú nµy thuéc dßng kh«ng æn ®Þnh biÕn ®æi chËm do ®ã thêi gian cña mét lÇn ®o l−u l−îng cã thÓ kÐo dµi h¬n mµ sai sè cña l−u l−îng “tøc thêi” vÉn n»m trong sai sè cho phÐp. Nãi chung ph−¬ng ph¸p ®o l−u tèc trong thêi gian ¶nh h−ëng triÒu yÕu ë c¸c tr¹m ¶nh h−ëng triÒu ®−îc ¸p dông t−¬ng tù nh− ®o ®¹c ë tr¹m kh«ng ¶nh h−ëng triÒu trong mïa lò. Sau ®©y chØ tr×nh bµy mét sè ®iÓm kh¸c ch−a ®−îc tr×nh bµy ë §4 - 2. 1. Sè ®−êng thuû trùc ®o l−u tèc.

a) §−êng thuû trùc ®o l−u tèc cña ph−¬ng ph¸p ®o chi tiÕt: §èi víi tr¹m míi x©y dùng cÇn ®o theo ph−¬ng ph¸p chi tiÕt, sè ®−êng thuû trùc ®o chi tiÕt ®−îc quy ®Þnh nh− b¶ng (4-6). b) Nh÷ng tr¹m ®· qua ®o ®¹c, nghiªn cøu th× cã thÓ gi¶m ®−êng thuû trùc ®o l−u tèc chi tiÕt. Sè ®−êng thuû trùc cßn l¹i gäi lµ ®−êng thuû trùc ®o l−u tèc b×nh th−êng (hoÆc c¬ b¶n). B¶ng 4-22. Sè ®−êng thuû trùc ®o l−u tèc trong ®iÒu kiÖn b×nh th−êng (c¬ b¶n)

§é réng B (m) 100-200 200-300 300-400 400-500 500-600 >600 Sè ®−êng thuû trùc ®o 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 >11 l−u tèc 2. Thêi gian ®o l−u tèc t¹i mét ®iÓm: Tuú thuéc vµo møc ®é ¶nh h−ëng lò rÊt m¹nh hoÆc khi lò cã ¶nh h−ëng triÒu mµ vËn dông thêi gian ®o ®¹c ®· giíi thiÖu cho hîp lý. 3. §o l−u tèc trªn mÆt c¾t ngang.

ViÖc ®o l−u tèc trªn mÆt c¾t ngang ®−îc tiÕn hµnh víi mét thuyÒn, mét m¸y l−u tèc, ®o lÇn l−ît tõng thuû trùc nh− ®· tr×nh bµy ë (§4 - 2). Riªng ë vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu thêi gian cña mét lÇn ®o l−u l−îng ®−îc khèng chÕ nh− sau: (Qui ph¹m 94TCN 17-99 trang 90) - §Çu vµ cuèi mïa lò (n−íc th−îng nguån nhá) thêi gian mét lÇn ®o l−u l−îng nhá h¬n 2 giê. - Nh÷ng thêi ®iÓm kh¸c thêi gian mét lÇn ®o nhá h¬n 3 giê.

V. TÝnh l−u l−îng n−íc, l−îng triÒu vµ c¸c ®Æc tr−ng: 1. TÝnh l−u l−îng n−íc vµ c¸c ®Æc tr−ng:

a) Tr−êng hîp ®o l−u tèc trªn toµn mÆt ngang th× viÖc tÝnh to¸n nh− ®· tr×nh bµy ë §4 2. b) Tr−êng hîp ®o l−u tèc trªn thuû trùc ®¹i biÓu th× tÝnh l−u l−îng n−íc b»ng c«ng thøc: 90

http://www.ebook.edu.vn

Q = V mc . ω ch¶y

(4-54)

Trong ®ã: V mc lµ l−u tèc b×nh qu©n mÆt c¾t ®−îc tÝnh tõ quan hÖ Vmc ~ V®b

ω ch¶y lµ diÖn tÝch ch¶y cña mÆt c¾t ngang tuyÕn ®o, th−êng ®−îc x¸c ®Þnh tõ quan hÖ diÖn tÝch mÆt c¾t vµ mùc n−íc ( H ~ ω) ®· ®−îc x©y dùng s½n. 2. TÝnh l−îng triÒu vµ c¸c ®Æc tr−ng.

C¸c ®Æc tr−ng vÒ dßng triÒu bao gåm: - Thêi ®iÓm chuyÓn dßng triÒu, thêi gian dßng triÒu lªn xuèng - L−îng triÒu lªn (ch¶y ng−îc), xuèng (ch¶y xu«i) - L−îng triÒu tho¸t ra, vµo - L−u l−îng b×nh qu©n dßng triÒu lªn, xuèng - Tæng l−îng n−íc lªn, xuèng th¸ng, n¨m - Tæng thêi gian dßng triÒu lªn, xuèng th¸ng, n¨m - L−u l−îng triÒu b×nh qu©n n−íc s«ng th¸ng, n¨m ............ Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n chi tiÕt c¸c ®Æc tr−ng trªn ®−îc tr×nh bµy trong §9-3 (ch−¬ng IX) § 4 - 5 - X¸c ®Þnh h−íng ch¶y

H−íng ch¶y lµ h−íng cña vect¬ l−u tèc. H−íng ch¶y cã thÓ lµ h−íng cña vÐct¬ l−u tèc t¹i mét ®iÓm, h−íng b×nh qu©n trªn thuû trùc hoÆc h−íng ch¶y b×nh qu©n toµn dßng. Sau ®©y chØ giíi thiÖu mét sè ph−¬ng ph¸p th«ng dông ®Ó x¸c ®Þnh h−íng ch¶y b×nh qu©n toµn dßng, phôc vô cho c«ng t¸c x¸c ®Þnh vÞ trÝ tuyÕn ®o ®¹c; h−íng ch¶y trªn thuû trùc ®Ó tÝnh to¸n l−u l−îng t¹i vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu.

I. X¸c ®Þnh h−íng ch¶y b×nh qu©n b»ng phao næi. 1. Tr−êng hîp phao tr«i ®Òu trªn mÆt s«ng.

Trªn ®o¹n s«ng ®Æt tr¹m ta chän 5 ÷ 7 tuyÕn ngang, trong ®ã cã c¶ tuyÕn chÝnh (chän s¬ bé). X¸c ®Þnh vÞ trÝ c¸c tuyÕn b»ng sµo tiªu ë hai bê. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tuyÕn nªn chän b»ng nhau vµ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng th−íc thÐp. VÒ phÝa th−îng l−u c¸ch tuyÕn trªn cïng kho¶ng 30 - 50m chän 1 tuyÕn th¶ phao. Trªn bê chän 1 ®iÓm (cã thÓ chän trªn tuyÕn chÝnh) cã cao ®é vµ to¹ ®é ®· ®−îc x¸c ®Þnh. Tõ ®iÓm ®ã cã thÓ nh×n râ ®−îc c¶ 2 phÝa cña ®o¹n s«ng. T¹i ®ã ®Æt 1 m¸y kinh vÜ ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ phao tr«i (xem h×nh 4 - 24 vµ 4- 25). Khi ®o ta lÇn l−ît th¶ tõng phao mét t¹i tuyÕn ph¶ phao. Khi phao tr«i qua c¸c tuyÕn ngang (hoÆc cø 10s, 15s, 20s...) th× ng−êi theo dâi phao vµ ®ång hå ra hÞªu cho ng−êi ®øng m¸y kinh vÜ ®äc gãc ®øng γ vµ gãc n»m β. Gãc ®øng lµ gãc hîp bëi ph−¬ng n»m ngang vµ http://www.ebook.edu.vn

91

h−íng ng¾m phao. Gãc n»m lµ gãc hîp bëi h−íng ng¾m vµ h−íng khëi ®iÓm (tuyÕn chÝnh). Sè phao ph¶ trªn mÆt c¾t kho¶ng tõ 20 ÷ 30 phao.

H×nh 4-24. X¸c ®Þnh h−íng ch¶y khi phao tr«i r¶i trªn s«ng

ViÖc x¸c ®Þnh h−íng ch¶y ®−îc tiÕn hµnh nh− sau: - X¸c ®Þnh ®−êng phao tr«i: vÞ trÝ phao tr«i qua c¸c tuyÕn lµ giao tuyÕn gi÷a ®−êng phao tr«i vµ tuyÕn ngang. Kho¶ng c¸ch tõ m¸y kinh vÜ tíi phao ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: D=

Hr tgγ ± J sin β

(4-55)

Trong ®ã: J- ®é dèc mÆt n−íc trong ®o¹n s«ng ®o ®¹c. Hr - chiÒu cao m¸y kinh vÜ trªn mÆt n−íc t¹i tuyÕn chÝnh trong thêi ®iÓm ®o ®¹c (xem h×nh 4-25) - X¸c ®Þnh tèc ®é trung b×nh cña tõng phao: Vp =

Lp

(4-56)

t

Trong ®ã: LP - ®é dµi tuyÕn phao tr«i trong thêi gian t. - BiÓu diÔn c¸c vÐct¬ l−u tèc cã ®é lín lµ gi¸ trÞ l−u tèc tÝnh theo (4-56) vµ ph−¬ng lµ ph−¬ng cña ®−êng tiÕp tuyÕn víi ®−êng phao tr«i t¹i tuyÕn chÝnh. VÐct¬ tæng hîp cña c¸c vÐct¬ thµnh phÇn trªn lµ h−íng ch¶y b×nh qu©n cña ®o¹n s«ng (xem h×nh 4-24).

92

http://www.ebook.edu.vn

H×nh 4-25. S¬ ®å c¸ch x¸c ®Þnh vÞ trÝ phao

2. Tr−êng hîp phao tr«i tËp trung vµo chñ l−u:

Trªn ®o¹n s«ng ®Æt tr¹m chän 3 tuyÕn ngang trong ®ã cã tuyÕn chÝnh chän s¬ bé ë gi÷a (xem h×nh 4-26). Kho¶ng c¸ch tõ tuyÕn trªn AB ®Õn tuyÕn d−íi CD cã thÓ ®−îc chän nh− ®· tr×nh bµy trong ch−¬ng II T¹i A vµ D (trªn bê) ®Æt 2 m¸y kinh vÜ ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ phao tr«i qua c¸c tuyÕn. Phao ®−îc th¶ t¹i ®iÓm M ë tuyÕn trªn (AB), ) øng víi gãc ADM = β. Khi phao tr«i xuèng tuyÕn d−íi (CD) vÞ trÝ c¸c phao ®−îc x¸c ®Þnh bëi c¸c gãc αi. VÞ trÝ trung b×nh cña c¸c phao qua c¸c tuyÕn d−íi lµ N, øng víi gãc α ; MN//AH lµ h−íng ch¶y b×nh qu©n cña ®o¹n s«ng.

H×nh 4-26. X¸c ®Þnh h−íng ch¶y khi phao tr«i gi÷a dßng

n

∑ α1

Víi gi¸ trÞ α ®−îc tÝnh α = i =1 n

http://www.ebook.edu.vn

(4-57)

93

Trong ®ã: n - sè l−îng phao ®· ®o ( 5 ÷ 7 phao). ViÖc x¸c ®Þnh h−íng ch¶y b×nh qu©n b»ng phao tuy ®é chÝnh x¸c ch−a cao song nã thÝch hîp víi ®iÒu kiÖn ë c¸c tr¹m, ph−¬ng ph¸p ®o ®¹c dÔ, nªn ®−îc ¸p dông réng r·i. II. X¸c ®Þnh h−íng ch¶y b»ng m¸y h¶i l−u. 1. Bè trÝ thuû trùc vµ ®iÓm ®o.

Tr−êng hîp tr¹m míi x©y dùng th× mÆt c¾t ngang ®−îc chän s¬ bé trªn ®o¹n s«ng ®Æt tr¹m. Trªn mÆt c¾t bè trÝ c¸c ®−êng thuû trùc ®o l−u tèc (nh− bè trÝ ®−êng thuû trùc c¬ b¶n). Trªn c¸c thuû trùc bè trÝ c¸c ®iÓm ®o nh− khi ®o l−u tèc. 2. C¸ch ®o vµ ghi sè liÖu.

Tr−íc khi ®o cÇn cho ®ñ bi (chuyªn dïng) vµo m¸y, ®Ó m¸y ë tr¹ng th¸i tù do nghÜa lµ t¸ch sù liªn hÖ gi÷a trôc c¸nh qu¹t vµ b¸nh xe thø cÊp. Khi ®o ta ®−a m¸y xuèng ®iÓm ®o, chê cho m¸y lµm viÖc æn ®Þnh råi míi b¾t ®Çu ®o. §o xong mét ®iÓm th× kÐo m¸y lªn vµ ghi kÕt qu¶: sè bi r¬i vµo c¸c r·nh, sè vßng quay cña c¸nh qu¹t trong thêi gian t. 3. TÝnh l−u tèc vµ x¸c ®Þnh h−íng ch¶y t¹i ®iÓm ®o:

Tr−íc tiªn ta kiÓm tra: tæng sè bi cho vµo m¸y ph¶i b»ng sè bi r¬i vµo c¸c r·nh céng víi sè bi cßn l¹i trong èng chøa bi. KiÓm tra tæng sè vßng quay cña c¸nh qu¹t tÝnh tõ c¸c viªn bi r¬i b»ng hoÆc xÊp xØ, tæng sè vßng quay cña c¸nh qu¹t ®äc trªn bé phËn tù ghi. Tæng sè vßng quay tÝnh tõ c¸c viªn bi r¬i: N1 = n0. n2 Trong ®ã: N1 - tæng sè vßng quay cña c¸nh qu¹t. n0 - sè vßng quay cña c¸nh qu¹t ®Ó 1 viªn bi r¬i (33 - 34 vßng). n2 - tæng sè bi r¬i vµo c¸c r·nh t¹i 1 ®iÓm ®o. Sau khi ®· lo¹i bá nh÷ng viªn bi cã gãc bi r¬i >90° ta tiÕn hµnh tÝnh l−u tèc b×nh qu©n cña ®iÓm ®o b»ng ph−¬ng ph¸p sè häc. Tõ tæng sè vßng quay N trong thêi gian t, tÝnh n =

N tõ quan hÖ v~n ®· cã x¸c ®Þnh t

®−îc l−u tèc cña ®iÓm ®o. ViÖc x¸c ®Þnh gãc tõ ph−¬ng vÞ (gãc tõ ph−¬ng vÞ lµ gãc hîp bëi ph−¬ng B¾c vµ h−íng ch¶y) ®−îc tiÕn hµnh theo 2 ph−¬ng ph¸p sau:

94

http://www.ebook.edu.vn

a. Ph−¬ng ph¸p sè häc:

Khi gãc bi r¬i A ≤ 30° + 4n2 th× tÝnh gãc tõ ph−¬ng vÞ theo ph−¬ng ph¸p sè häc: Trong ®ã: n2 - tæng sè bi r¬i vµo c¸c r·nh. A - gãc bi r¬i (hîp bëi r·nh ®Çu vµ r·nh cuèi cã bi r¬i); A = 10° x (sè thø tù r·nh cuèi - sè thø tù r·nh ®Çu). TÝnh gãc tõ ph−¬ng vÞ ¶o theo c«ng thøc: α ¶o =

K 1m1 + K 2 m 2 + .... + K n m n x10 ° m1 + m 2 + ... + m n

(4-58)

Trong ®ã: Ki - sè hiÖu r·nh cã bi r¬i. mi - sè bi r¬i t−¬ng øng vµo c¸c r·nh. Tr−êng hîp bi ®ång thêi r¬i vµo c¸c r·nh 1, 2, 3...; 33, 34, 35 th× ë mçi r·nh cã sè hiÖu ®Çu (1,2,3...) ph¶i céng thªm 36 ®¬n vÞ råi míi tÝnh theo c«ng thøc (4-58). Gãc tõ ph−¬ng vÞ thùc sÏ lµ: αthùc = α¶o ± sèhiÖu chØnh

(4-59)

Sè hiÖu chØnh phô thuéc vµo vÞ trÝ ®Þa lý, nã lµ ®é tõ khuynh cña la bµn nÕu lÖch vÒ h−íng §«ng th× sè hiÖu chØnh mang dÊu (+), nÕu lÖch vÒ h−íng T©y th× sè hÞªu chØnh mang dÊu (-). b. Ph−¬ng ph¸p h×nh häc (®å gi¶i).

Khi A>30°+ 4n2 th× tÝnh gãc tõ ph−¬ng vÞ theo ph−¬ng ph¸p h×nh häc. Tr−íc tiªn tÝnh l−u tèc vµ gãc tõ ph−¬ng vÞ theo ph−¬ng ph¸p sè häc nh− trªn. LËp b¶ng biÓu thÞ vÐct¬ h−íng ch¶y t¹i c¸c r·nh cã bi r¬i nh− b¶ng (4-23). B¶ng 4-23. VÐct¬ h−íng ch¶y cña mét ®iÓm ®o 192 213 231 Tµi liÖu thùc ®o 162 Sè thø tù 1 2 3 4 160 190 210 230 §Æc tÝnh cña vect¬ Gãc tõ ph−¬ng vÞ (°) §é dµi (tû lÖ víi sè bi r¬i) 2 2 3 1 §Ó x¸c ®Þnh gãc tõ ph−¬ng vÞ ta chän hÖ trôc to¹ ®é vu«ng gãc xoy: oy ph−¬ng Nam B¾c, ox chØ ph−¬ng T©y §«ng (xem h×nh 4-27). Tõ gèc to¹ ®é O lÇn l−ît vÏ c¸c vÐct¬ thµnh phÇn nèi tiÕp nhau víi ph−¬ng lµ gãc tõ ph−¬ng vÞ vµ ®é lín lµ sè bi r¬i t−¬ng øng cña tõng vÐct¬ (b¶ng 4-23). VÐct¬ tæng hîp (OA ) chØ gãc tõ ph−¬ng ¶o cña ®iÓm ®o. Gãc tõ ph−¬ng vÞ thùc ®−îc tÝnh nh− ph−¬ng ph¸p sè häc c«ng thøc (4-78). http://www.ebook.edu.vn

95

H×nh 4-27. X¸c ®Þnh h−íng ch¶y b»ng m¸y h¶i l−u theo ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i

L−u tèc b×nh qu©n cña ®iÓm ®o ®−îc tÝnh nh− sau: V=

OA x V sè häc n

(4-60)

∑ mi i =1

Trong ®ã:

OA - ®é dµi cña vÐct¬ tæng hîp (tû lÖ ®é dµi nh− tû lÖ ®· chän ®Ó vÏ vÐc t¬ thµnh phÇn); Vsè häc - l−u tèc b×nh qu©n tÝnh theo ph−¬ng ph¸p sè häc; n

∑ m i - tæng sè bi r¬i vµo c¸c r·nh. i =1

4. X¸c ®Þnh h−íng ch¶y b×nh qu©n thuû trùc vµ toµn dßng.

H−íng ch¶y b×nh qu©n thñy trùc ®−îc x¸c ®Þnh theo c¸c ph−¬ng ph¸p sau: a. Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch:

C¨n cø vµo l−u tèc vµ h−íng ch¶y cña tõng ®iÓm ®o trªn thuû trùc vÏ biÓu ®å ph©n bè l−u tèc vµ gãc tõ ph−¬ng vÞ theo ®é s©u (xem h×nh 4-28). Chia ®é s©u thuû trùc thµnh tõng ®o¹n b»ng nhau. Tõ c¸c ®iÓm chia ®ã ta tra trªn ®−êng ph©n bè l−u tèc vµ gãc tõ ph−¬ng vÞ ®−îc c¸c gi¸ trÞ vi vµ αi. Dïng c«ng thøc d−íi ®©y ®Ó x¸c ®Þnh gãc tõ ph−¬ng vÞ b×nh qu©n thuû trùc.

96

http://www.ebook.edu.vn

H×nh 4-28. Ph©n bè l−u tèc vµ gãc tõ ph−¬ng vÞ theo ®é s©u n

∑ v i sinα i

tg α = i =1

(4-61)

n

∑ v i cosα i i =1

b. Ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i: VÏ c¸c vÐct¬ thµnh phÇn cña tõng ®iÓm ®o cã h−íng lµ h−íng gãc tõ ph−¬ng vÞ vµ cã ®é lín lµ gi¸ trÞ l−u tèc cña ®iÓm ®o. VÐct¬ tæng hîp lµ h−íng ch¶y b×nh qu©n cña thuû trùc.

Khi trªn thuû trùc chØ cã 1 ®iÓm ®o th× h−íng ch¶y cña ®iÓm ®o ®ã lµ h−íng ch¶y b×nh qu©n cña thuû trùc. Sau khi cã h−íng ch¶y b×nh qu©n thuû trùc, ®Ó x¸c ®Þnh h−íng ch¶y toµn dßng ta tiÕn hµnh theo c¸c b−íc sau: TÝnh l−u l−îng ®¬n vÞ:

qi = vi . hi

Trong ®ã: vi - l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc thø i; hi - ®é s©u cña thuû trùc thø i. TÝnh l−u l−îng bé phËn: Qbpi = qibi Trong ®ã: bi - kho¶ng c¸ch tõ gi÷a 2 thuû trùc kÒ nhau. Riªng b1 vµ bn lµ kho¶ng c¸ch tõ gi÷a 2 thuû trùc s¸t bê tíi mÐp n−íc (xem h×nh 4-29).

http://www.ebook.edu.vn

97

BiÓu diÔn c¸c l−u l−îng n−íc bé phËn d−íi d¹ng vÐct¬ cã ®é lín lµ gi¸ trÞ l−u l−îng bé →

phËn vµ h−íng lµ h−íng ch¶y b×nh qu©n thuû trùc. VÐct¬ l−u l−îng tæng hîp OC lµ h−íng ch¶y b×nh qu©n toµn mÆt c¾t (xem h×nh 4-29).

H×nh 4-29. X¸c ®Þnh h−íng ch¶y toµn dßng b»ng m¸y h¶i l−u

Chó ý: Trong c¸c tr−êng hîp dïng c¸c lo¹i m¸y ®o h−íng ch¶y kh¸c, hoÆc dïng m¸y ®o l−u l−îng ADCP th× tõ kÕt qu¶ ®o ®¹c còng sÏ cho ta gi¸ trÞ l−u tèc vµ h−íng t¹i c¸c ®iÓm trªn c¸c thuû trùc. Tõ ®ã còng cã thÓ ¸p dông c¸c ph−¬ng ph¸p ®· nªu ®Ó x¸c ®Þnh h−íng ch¶y b×nh qu©n cho toµn dßng. Riªng t¹i vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu cÇn x¸c ®Þnh ®−îc h−íng ch¶y b×nh qu©n trªn thuû trùc vµ h−íng ch¶y cña tõng bé phËn trªn mÆt c¾t. Trong tr−êng hîp nµy dïng m¸y h¶i l−u ®Ó ®o ®¹c lµ thuËn lîi h¬n c¶. §4-6. §o l−u l−îng n−íc b»ng tμu di ®éng vμ m¸y ADCP.

I. §o l−u l−îng n−íc b»ng tµu di ®éng: 1. C¸c thiÕt bÞ m¸y mãc ®o ®¹c chñ yÕu

+ ThiÕt bÞ ®inh vÞ tµu: §Ó ®iÓm ®o n»m ®óng tuyÕn ngang ng−êi l¸i tµu dùa vµo 4 tiªu ë trªn tuyÕn. ThiÕt bÞ ®Þnh vÞ ë tµu sÏ ®o ®−îc gãc α hîp bëi h−íng tµu ch¹y vµ h−íng tuyÕn ®o, x¸c ®Þnh kho¶ng c¸ch t−¬ng ®èi trong n−íc gi÷a 2 ®iÓm ®o kÒ nhau. + M¸y ®o l−u tèc: M¸y ®o l−u tèc lµ m¸y chuyªn dïng, hoÆc m¸y hiÖn sè nh− TS251A, ®−îc g¾n vµo tµu ë ®é s©u x¸c ®Þnh. + M¸y håi ©m ®o s©u: M¸y håi ©m ®o s©u cã thÓ sö dông m¸y chuyªn dïng hoÆc c¸c lo¹i m¸y nh− ®· giíi thiÖu ë ch−¬ng III. §é s©u t¹i ®iÓm ®o ®−îc x¸c ®Þnh trªn b¨ng tù ghi hoÆc ®äc trùc tiÕp trªn mµn h×nh cña m¸y.

98

http://www.ebook.edu.vn

2. Ph−¬ng ph¸p ®o l−u l−îng: a. Bè trÝ ®iÓm ®o trªn mÆt c¾t ngang

Sè ®iÓm ®o trªn mÆt c¾t ngang nãi chung tõ 30 - 40 ®iÓm. Sè ®iÓm nµy phô thuéc vµo chiÒu réng, vµo sù ph©n bè l−u tèc vµ sù tù ®éng ho¸ cña m¸y ®o. N¬i l−u tèc Ýt thay ®æi theo chiÒu réng th× ®o Ýt ®iÓm ®o h¬n nh−ng kh«ng Ýt h¬n 20 ®iÓm. Kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®iÓm ®o kÒ nhau ph¶i ®ñ dµi ®Ó kÞp ghi nhËn kÕt qu¶ ®o ®¹c trong tr−êng hîp tù ®«ng ho¸ ch−a cao. b. Tr×nh tù ®o:

- L¸i tµu vßng tõ h¹ l−u tiÕn vµo ®iÓm ®o thø nhÊt (phao 1) tíi ®iÓm ®o tèc ®é tµu, tèt nhÊt lµ b»ng hoÆc xÊp xØ tèc ®é dßng ch¶y. Khi vÞ trÝ m¸y l−u tèc, ®Çu dß m¸y håi ©m vµo ®óng ®iÓm ®o th× ra hiÖu ®Ó ®ång thêi ghi c¸c sè liÖu l−u tèc, ®é gãc, ®é s©u (nÕu m¸y kh«ng cã bé phËn tù ghi). C¸c sè liÖu ®ã thuéc ®iÓm ®o thø nhÊt. Cho tµu di chuyÓn lªn th−îng l−u vµ vßng tíi ®iÓm ®o thø hai vµ còng ghi c¸c sè liÖu trªn cho ®iÓm ®o thø hai. Cø tiÕp tôc ®o c¸c ®iÓm ®o tiÕp theo vµ tíi ®iÓm ®o cuèi cïng (phao 2) xem s¬ ®å ®o ë (h×nh 4-30)

H×nh 4-30. S¬ ®å ®−êng tµu ch¹y - §Ó t¨ng ®é chÝnh x¸c mçi ®iÓm ®o nªn cho tµu ch¹y vßng ®Ó ®o ®−îc Ýt nhÊt 2 l−ît ®o trong mçi vßng ®o. c. TÝnh l−u l−îng n−íc khi ®o b»ng tµu di ®éng:

• TÝnh kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®iÓm ®o theo ®−êng tµu ch¹y: Lb = Lv.Cosα

(4-62)

Trong ®ã: Lb: Kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®iÓm ®o kÒ nhau theo ®−êng tµu ch¹y khi h−íng ch¶y vu«ng gãc so víi nã. Lv: Kho¶ng c¸ch t−¬ng ®èi trong n−íc gi÷a hai ®iÓm ®o ®äc trªn bé ®Õm kho¶ng c¸ch. http://www.ebook.edu.vn

99

α: §é gãc trung h×nh cña hai ®iÓm ®o kÒ nhau . - TÝnh ®iÖn tÝch bé phËn vµ ®iÖn tÝch mÆt c¾t: h + h i +1 ωbfi= i L bi 2

+ DiÖn tÝch bé phËn

(4-63)

Trong ®ã: hi vµ hi+1 - ®é s©u t¹i ®iÓm ®o thø i vµ i + 1 Lbi: - Kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®iÓm i vµ i + 1 Riªng hai bé phËn s¸t bê th× diÖn tÝch bé phËn ®−îc tÝnh:

ωbfb1 =

1 hiLo 2

(40-64)

ω bfb2 =

1 h n +1L n +1 2

(4-65)

Trong ®ã: ωbfb1, ωbfb2 diÖn tÝch hai bé phËn s¸t bê, h1, hn+1 lµ ®é s©u t¹i ®iÓm ®o ®Çu tiªn vµ ®iÓm ®o cuèi cïng. Lo, Ln+1 lµ kho¶ng c¸ch tõ phao1, phao 2 tíi mÐp n−íc gÇn phao. + DiÖn tÝch mÆt c¾t ω: ω=K

i=n

∑ ωbfi + ωbfb1 + ωbfb2

(4-66)

i =1

Trong ®ã: K: - hÖ sè hiÖu chØnh ®é réng i=n

∑

B L bi K = f víi B m = Bm i =1

(4-67)

Bf: §é réng thùc gi÷a hai phao Bm: §é réng ®o b»ng tµu di ®éng gi÷a hai phao. ωbfi: DiÖn tÝch bé phËn thø i ®o b»ng tµu di ®éng . Lbi: Kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®iÓm liªn tiÕp thuéc bé phËn thø i gi÷a hai phao tiªu. n : Sè bé phËn gi÷a hai phao tiªu. + §é réng mÆt n−íc B: B = Bf + Lo + Ln+1

(4-68)

• TÝnh l−u l−îng n−íc : L−u l−îng ®o b»ng tµu di ®éng cña mét vßng ®o ®−îc tÝnh:

100

http://www.ebook.edu.vn

Q = Kv (Qo + Q1 +........+ Qn + Qn + 1) V + V2 +...... + Kbωn+1.Vn+1 Q = Kv (KbωoV1 + ω1 1 2 Trong ®ã:

(4-69)

ω1, ω2,........ ωn lµ diÖn tÝch bé phËn thø 1, 2,....n gi÷a hai phao ®−îc tÝnh theo (4-63) ω0, ωn+1 lµ diÖn tÝch bé phËn s¸t bê ®−îc tÝnh theo (4-64), (4-65) V2, V3,.......Vn lµ l−u tèc t¹i ®iÓm ®o thø 2, 3,....., n (gi÷a hai phao) V1, Vn+1 lµ l−u tèc t¹i phao sè 1 vµ sè 2 Q0, Q1,..., Qn+1 lµ l−u l−îng n−íc bé phËn gi÷a hai mÐp n−íc. Kv: lµ hÖ sè hiÖu chØnh l−u tèc ®−îc tÝnh b»ng c«ng thøc (4-74) hoÆc (4-75) + L−u l−îng n−íc cña lÇn ®o lµ: Q=

Q1 + Q 2 2

(4-70)

Trong ®ã: Q1, Q2 lµ l−u l−îng n−íc cña mét l−ît ®i vµ l−ît ®o vÒ tÝnh theo (4-69) L−u tèc b×nh qu©n mÆt c¾t Vmc Vmc =

Vmc1 + Vmc 2 2

(4-71)

Trong ®ã: Vmc1 : L−u tèc b×nh qu©n mÆt c¾t cña l−ît ®o ®i Vmc2 : L−u tèc b×nh qu©n mÆt c¾t cña l−ît ®o vÒ Tr−êng hîp lÇn ®o cã m vßng ®o th× l−u l−îng lÇn ®o lµ: i=m

∑ Qi

Q = i =1 m

(4-72)

Vµ l−u tèc b×nh qu©n mÆt c¾t cña lÇn ®o ®ã lµ: i=m

∑ Vi

Vmc = i =1 m

(4-73)

Víi Qi, Vi lµ l−u l−îng n−íc vµ l−u tèc cña vßng ®o thø i d. HÖ sè hiÖu chØnh l−u tèc Kv:

- Tr−êng hîp ®ång thêi ®o l−u l−îng b»ng di ®éng vµ b»ng ph−¬ng ph¸p chi tiÕt hoÆc b×nh th−êng th× Kv ®−îc tÝnh: http://www.ebook.edu.vn

101

Kv = Víi:

Q Qm

(4-74)

Q lµ l−u l−îng ®o theo ph−¬ng ph¸p chi tiÕt hoÆc b×nh th−êng Qm lµ l−u l−îng ®o b»ng tµu di ®éng.

Tr−êng hîp ®o l−u tèc nhiÒu ®iÓm t¹i mçi thuû trùc th× Kv ®−îc tÝnh : K vtt1 + K vtt 2 Q1 + K + K vttn +1Q n +1 2 Kv = (4-75) Q Trong ®ã: Kvtt1, Kvtt2, .....Kvttn+1 lµ hÖ sè hiÖu chØnh l−u tèc t¹i thuû trùc 1, 2, ...., n, n+1 vµ ®−îc tÝnh nh− sau: (K vtt1Q o +

K vtti =

Vtti Vmi

(4-76)

Víi Vtti lµ l−u tèc b×nh qu©n t¹i thuû trùc thø i (i= 1÷n+1) Vmi lµ l−u tèc t¹i ®iÓm ®Æt m¸y l−u tèc khi ®o b»ng tµu di ®éng t¹i thuû trùc thø i, gi¸ trÞ nµy cã thÓ tra trªn quan hÖ V~ h. Qo, Q1, ....,Qn+1 lµ l−u l−îng bé phËn thø 0, 1,....,n, n+1 (gi÷a hai mÐp n−íc) Khi cã nhiÒu sè liÖu cña c¸c lÇn ®o ta cã thÓ x©y dùng quan hÖ gi÷a Kv víi H (mùc n−íc) hoÆc víi yÕu tè nµo kh¸c cã quan hÖ chÆt chÏ nhÊt ®Ó sö dông hÖ sè hiÖu chØnh Kv cho c¸c lÇn ®o l−u l−îng sau ®ã.

II. §o l−u l−îng n−íc b»ng m¸y ADCP: M¸y ADCP - viÕt t¾t cña Acoustic Doppler Current Profiler( m¸y ®o dßng ch¶y b»ng hiÖu øng §èp-l¬). M¸y ®o h·ng R.D.Instrument (Mü) s¶n xuÊt víi sù øng dông nh÷ng thµnh tùu khoa häc c«ng nghÖ hiÖn ®¹i. ë ®©y chØ giíi thiÖu mét sè néi dung kh¸i qu¸t vÒ m¸y ADCP. 1. Nguyªn lý ho¹t ®éng c¬ b¶n cña m¸y ADCP

M¸y ADCP ®o ®−îc l−u tèc nhê øng dông mét ®Æc tÝnh vËt lý cña ©m ph¶n x¹ trong tr−êng hîp nguån ph¸t ©m vµ vËt ph¶n x¹ chuyÓn ®éng, ®ã lµ hiÖu øng §èp-l¬ (Doppler effect) hoÆc cßn gäi lµ dÞch chuyÓn §èp-l¬ (Doppler shift). §Æc tÝnh nµy ®−îc m« t¶ nh− sau: Khi nguån ph¸t ©m vµ vËt ph¶n x¹ ©m chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi víi nhau th× tÇn sè cña ©m ph¶n x¹ sÏ thay ®æi so víi tÇn sè cña ©m nguån ®· ph¸t ra. Ph−¬ng tr×nh dÞch chuyÓn §èp - l¬ (cho mét lÇn ph¶n x¹) ®−îc viÕt:

⎛V⎞ Fd = Fs ⎜ ⎟ ⎝C⎠ Trong ®ã:

102

http://www.ebook.edu.vn

(4-77)

Fd - Gi¸ trÞ dÞch chuyÓn §èp - l¬ (KHz). Fs - TÇn sè cña ©m nguån khi c¸c vËt kh«ng chuyÓn ®éng (KHz). V - Tèc ®é chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi gi÷a nguån ©m vµ vËt ph¶n x¹ (m/s). C - Tèc ®é truyÒn ©m trong m«i tr−êng ®o ®¹c (n−íc) - m/s. Khi nguån ©m vµ vËt ph¶n x¹ tiÕn l¹i gÇn nhau tøc lµ V t¨ng th× Fd t¨ng; khi nguån ©m vµ vËt ph¶n x¹ chuyÓn ®éng xa dÇn th× Fd gi¶m. §Ó ®o ®−îc chÝnh x¸c gi¸ trÞ Fd, khi vËn hµnh ADCP ph¶i t¹o ra nguån ph¸t ©m cã tÇn sè cao, ®Ó t¹o ra n¨ng l−îng ©m ®ñ lín. Xung n¨ng l−îng (gäi lµ ping) ®−îc truyÒn vµo n−íc gièng nh− SONAR (viÕt t¾t cña Sound Navigation Ranging) cña tÇu ngÇm nh−ng víi tÇn sè cao h¬n nhiÒu. N¨ng l−îng ©m ®−îc ph¸t vµo dßng ch¶y, khi gÆp c¸c phÇn tö l¬ löng (bïn c¸t l¬ löng..) chuyÓn ®éng víi vËn tèc cña dßng n−íc, mét phÇn n¨ng l−îng ©m sÏ ph¶n håi trë l¹i ADCP vµ m¸y sÏ ®o ®−îc Fd, cßn c¸c thµnh phÇn kh¸c trong c«ng thøc (4-77) ®· ®−îc x¸c ®Þnh. Tõ ®ã m¸y sÏ tÝnh ®−îc tèc ®é chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi (V) gi÷a dßng n−íc vµ ADCP. §ång thêi ADCP còng ®o ®−îc h−íng vµ tèc ®é chuyÓn ®éng cña nã so víi ®¸y s«ng (kªnh) b»ng ph−¬ng ph¸p ®· dïng ®Ó ®o l−u tèc. Nh− vËy m¸y sÏ x¸c ®Þnh ®−îc tèc ®é dßng ch¶y so víi ®¸y s«ng. ViÖc thu nhËn tÝn hiÖu ©m ph¶n håi cña ADCP cã thÓ lµ tõng ping ®¬n hoÆc mét tËp hîp ping. §Ó gi¶m th«ng tin cÇn l−u tr÷ cho m¸y tÝnh, trong thùc tÕ cÇn ®iÒu khiÓn cho ADCP nhËn tõng tËp hîp ping vµ tÝnh to¸n sè liÖu trung b×nh tr−íc khi truyÒn chóng vÒ m¸y tÝnh. Mét trong nh÷ng h×nh thøc thu nhËn xung n¨ng l−îng cña ADCP ®−îc m«t t¶ nh− h×nh (4-31).

H×nh 4-31. C¸c h×nh thøc thu nhËn xung n¨ng l−îng ©m cña ADCP

Nh− vËy ADCP sÏ x¸c ®Þnh ®−îc l−u tèc trung b×nh t¹i trung t©m cña c¸c tËp hîp thuéc c¸c tÇng s©u ®· ®−îc x¸c ®Þnh. Tõ sè liÖu nµy ADCP sÏ tÝnh ®−îc l−u l−îng n−íc vµ c¸c yÕu tè kh¸c b»ng c¸c phÇn mÒm ®· lËp s½n. http://www.ebook.edu.vn

103

2. C¸c bé phËn chÝnh cña ADCP vµ t¸c dông : a. Bé phËn ph¸t, thu n¨ng l−îng sãng ©m víi tÇn sè cao (tõ 250 ®Õn 3000 KHZ -tïy lo¹i m¸y): Bé phËn nµy gäi lµ bé chuyÓn ®æi (Transducer, gäi t¾t lµ ®Çu dß) gåm mét sè vÞ trÝ ph¸t, thu sãng ©m ®−îc g¾n vµo mÆt d−íi ADCP. Khi vËn hµnh, ®Çu dß ®−îc ®Æt ngËp n−íc hoµn toµn ë ®é s©u tuú chän (20 - 30cm hay h¬n n÷a). Sãng siªu ©m ®−îc ph¸t d−íi d¹ng chïm tia h×nh nãn cã gãc ë ®Ønh α thay ®æi tuú tÇn sè. Chïm tia Êy cã mét tia chÝnh ë gi÷a vµ c¸c tia bªn ë xung quanh (H×nh 4-32). Khi c¸c tia chÝnh gÆp c¸c phÇn tö l¬ löng trong n−íc th× n¨ng l−îng ©m sÏ ph¶n håi trë l¹i ADCP nhê bé phËn thu sãng. §©y lµ th«ng tin chñ yÕu ®Ó ADCP tÝnh ra l−u tèc vµ l−u l−îng n−íc. b. La bµn: M¸y cã mét la bµn cæng th«ng l−îng ®Ó ®o h−íng cña ADCP t−¬ng øng víi tõ tr−êng cña Tr¸i ®Êt ®ång thêi truyÒn sè liÖu l−u tèc ë d¹ng to¹ ®é b¶n ®å B/N vµ §/T (N/S; E/W), tõ ®ã ADCP cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc h−íng cña l−u tèc, sù chuyÓn ®éng cña ADCP so víi ®¸y s«ng vµ cho ta h−íng cña l−u tèc qua Tr¸i ®Êt. c. Bé phËn ®o ®é nghiªng vµ xoay cña tµu (thuyÒn): ADCP cã ®Çu ®o (sensor) ®Ó ®o ®Æc tÝnh chuyÓn ®éng cña tµu. Bé phËn nµy cho phÐp ADCP hoÆc phÇn mÒm hiÖu chØnh sè liÖu khi tµu l¾c l− hoÆc nghiªng vÒ mét bªn. d. §Çu ®o ®Ó x¸c ®Þnh H×nh 4-32. C¸c chïm tia n¨ng l−îng ©m ®−îc ADCP nhiÖt ®é n−íc vµ bé phËn nhËn ph¸t vµo c¸c tÇng s©u cña dßng ch¶y th«ng tin vÒ ®é mÆn: Nh÷ng th«ng tin nµy cho phÐp m¸y x¸c ®Þnh tèc ®é truyÒn ©m trong n−íc ë n¬i ®o ®¹c. Tèc ®é nµy tû lÖ thuËn víi nhiÖt ®é vµ ®é mÆn. ë n−íc ta tèc ®é nµy giao ®éng trong ph¹m vi tõ 1400-1550 m/s. e. §ång hå thêi gian: §ång hå thêi gian cña ADCP ®éc lËp víi ®ång hå cña m¸y tÝnh kÌm theo. §é chÝnh x¸c cña ®ång hå tíi 0,01s vµ chØ sai sè vµi gi©y trong mét th¸ng. Ngµy giê cña ping hoÆc cña tËp hîp ping ®−îc truyÒn ra nh− mét phÇn cña sè hiÖu. Dïng thêi gian gi÷a c¸c ping vµ vËn tèc cña tµu ADCP cã thÓ tÝnh ®−îc kho¶ng c¸ch mµ tµu ®· ®i ®−îc gi÷a c¸c ping. §iÒu nµy cÇn thiÕt cho viÖc tÝnh to¸n l−u l−îng còng nh− cho biÕt ®−êng ®i cña tµu (Ship track) g. Hµm t−¬ng quan : ADCP dïng mét phÐp to¸n gäi lµ hµm t−¬ng quan ®Ó tÝnh l−u tèc vµ tÝnh l−u l−îng n−íc...

104

http://www.ebook.edu.vn

h. M¸y tÝnh : Khi vËn hµnh m¸y ADCP ®−îc kÕt nèi víi m¸y tÝnh ®Æt trªn tµu. M¸y tÝnh lµm c«ng cô ®−a ra c¸c lÖnh ®Ó vËn hµnh ADCP b»ng phÇn mÒm ®−îc lËp ra s½n, l−u tr÷ sè liÖu tõ ADCP truyÒn tíi, xem l¹i sè liÖu vµ in sè liÖu d−íi d¹ng v¨n b¶n ..v..v. c¸c phÇn mÒm kh¸c nhau cã chøc n¨ng kh¸c nhau, trong ®ã phÇn mÒm c¬ b¶n lµ TRANSECT (cña RD. Instrument). f. Nguån ®iÖn: N¨ng l−îng cung cÊp ADCP vµ m¸y tÝnh ho¹t ®éng lµ nguån ®iÖn mét chiÒu (¾c quy) 12V÷14V DC 3. Mét sè nÐt chÝnh vÒ ®o l−u l−îng n−íc cña ADCP:

- L−u l−îng n−íc trong mét kho¶ng nµo ®ã cña mÆt c¾t (hoÆc toµn mÆt c¾t) lµ tæng dßng ch¶y qua vu«ng gãc víi mÆt c¾t tõ ®−êng ®i cña tµu chiÕu xuèng ®¸y s«ng trªn ®o¹n ®ã trong thêi gian 1 gi©y. Gi¸ trÞ l−u l−îng qua mÆt c¾t kh«ng phô thuéc vµo ®−êng ®i thùc cña tµu gi÷a hai ®iÓm ë hai bê ®èi diÖn cña s«ng. - Khi nhËn vµ sö lý tÝn hiÖu ph¶n x¹ tõ c¸c phÇn tö l¬ löng, ADCP chia chiÒu s©u cét n−íc ra nhiÒu ®o¹n nh÷ng ®o¹n nµy gäi lµ tÇng s©u (depth cells) vµ mçi tÇng s©u cã nhiÒu tËp hîp ping ®−îc ®o ®¹c. §é dµy tÇng s©u tuú ng−êi sö dông cµi ®Æt. NÕu dïng lo¹i m¸y cã tÇn sè 1200KHz th× chiÒu cao mçi tÇng s©u cã thÓ nhá tíi 5 cm tÊt nhiªn nÕu chia tÇng s©u cµng nhá th× kÕt qu¶ ®o l−u l−îng sÏ cµng chÝnh x¸c song víi dung l−îng bé nhí cña m¸y tÝnh cã h¹n th× phÐp ®o sÏ kh«ng thùc hiÖn ®−îc. Tõ n¨ng l−îng ©m ph¶n x¹ cña tõng tËp hîp trªn c¸c tÇng s©u m¸y sÏ cho ta ph©n bè l−u tèc trung b×nh ë c¸c tÇng s©u còng nh− l−u l−îng qua c¸c phÇn diÖn tÝch cña mÆt c¾t vµ l−u l−îng qua toµn mÆt c¾t - Do ®Æc ®iÓm cÊu t¹o cña m¸y vµ ®iÒu kiÖn thùc tÕ nªn kh«ng ph¶i tÊt c¶ l−u l−îng chuyÓn qua mÆt c¾t −ít ®Òu ®o ®−îc. C¸c bé phËn cña mÆt c¾t mµ m¸y kh«ng trùc tiÕp ®o ®¹c ®−îc l−u l−îng bao gåm; + PhÇn s¸t mÆt n−íc: V× phÇn nµy ë phÝa trªn bé chuyÓn ®æi + PhÇn gÇn hai bê s«ng : ë ®©y hoÆc lµ do ®é s©u dßng ch¶y nhá h¬n ®é s©u nhá nhÊt cho phÐp ®o cña m¸y hoÆc do tµu kh«ng thÓ vµo s¸t bê ®−îc. + PhÇn s¸t ®¸y s«ng: phÇn nµy kh«ng ®o ®−îc l−u l−îng víi lý do: n¨ng l−îng tia chÝnh ®−îc truyÒn th¼ng tõ bé chuyÓn ®æi, mét sè tia bªn n¨ng l−îng thÊp h¬n ®−îc truyÒn ë d¹ng h×nh nãn xung quanh tia chÝnh. H×nh nãn n¨ng l−îng nµy gäi lµ "bóp bªn" (Side lobes). Bóp bªn cã gãc lÖch α so víi tia chÝnh (víi m¸y cã tÇn sè 1200 KHZ th× α=30°). PhÇn n¨ng l−îng cña tia chÝnh ph¶n x¹ l¹i c¸c phÇn tö l¬ löng cßn phÇn n¨ng l−îng " bóp bªn" ph¶n x¹ l¹i ®¸y. MÆc dï n¨ng l−îng "bóp bªn' yÕu h¬n tia chÝnh ®¸y vÉn lµ vËt ph¶n x¹ m¹nh h¬n nhiÒu so víi c¸c phÇn tö l¬ löng trong n−íc. Do vËy lo¹i ph¶n x¹ ®¸y g©y nhiÔu sù ph¶n x¹ n−íc cña tia chÝnh, kÕt qu¶ l−u tèc thu ®−îc sÏ kh«ng chÝnh x¸c. Ngoµi lý do ®· nªu cßn mét sè nguyªn nh©n kh¸c n÷a mµ phÇn l−u l−îng s¸t ®¸y kh«ng ®−îc ADCP ®−a vµo tÝnh l−u l−îng . §é dµy cña tÇng ®¸y kh«ng ®o ®−îc lµ 6% khi α = 20° vµ 15% khi α = 30° so víi chiÒu s©u dßng ch¶y.

http://www.ebook.edu.vn

105

§Ó cã ®−îc l−u l−îng cña c¸c bé phËn kh«ng ®o ®−îc cÇn ph¶i sö dông phÐp ngo¹i suy tõ tµi liÖu biªn. PhÐp ngo¹i suy cã thÓ lµ ®−êng th¼ng hoÆc ®−êng cong luü thõa quy luËt. KÕt qu¶ tÝnh to¸n sÏ chÝnh x¸c h¬n khi dïng phÐp ngo¹i suy ®−êng cong tõ Ýt nhÊt tµi liÖu ®¸ng tin cËy cña hai tÇng s©u s¸t biªn. Gi¸ trÞ l−u l−îng ngo¹i suy sÏ ®−îc tù ®éng tÝnh to¸n víi c¸c th«ng sè ®−îc cµi ®Æt cña ng−êi sö dông . §Ó vËn hµnh tèt m¸y ®o ADCP ng−êi ®o ph¶i sö dông ®−îc nh÷ng ®iÓm cí b¶n cña c¸c phÇn mÒm (chñ yÕu TRANSECT) ®−a ®ñ c¸c th«ng sè cÇn thiÕt tr−íc khi cho m¸y b¾t ®Çu ph¸t xung n¨ng l−îng. 4. Nh÷ng tµi liÖu c¬ b¶n thu thËp ®−îc khi sö dông ADCP

a. L−u l−îng n−íc: Sau khi kÕt thóc mét lÇn ®o m¸y cho ta c¸c gi¸ trÞ l−u l−îng sau: - L−u l−îng toµn mÆt c¾t (c¶ phÇn ngo¹i suy) - L−u l−îng n−íc qua mét bé phËn nµo ®ã cña mÆt c¾t. (Xem b¶ng bªn ph¶i cña c¸c h×nh 4-33; 4-36) - NÕu trªn mÆt c¾t cã c¸c bé phËn n−íc ch¶y ng−îc chiÒu nhau th× trong kÕt qu¶ sÏ lµ tæng l−u l−îng chuyÓn qua mÆt c¾t theo mét chiÒu nµo ®ã. b. L−u tèc: - Sù ph©n bè l−u t«c theo h−íng nµo ®ã t¹i bÊt kú thuû trùc nµo (h×nh 4-33) - Ph©n bè l−u tèc trªn mÆt c¾t theo mét h−íng nµo ®ã (h×nh 4-34) c. Ph©n bè c−êng ®é cña n¨ng l−îng ©m ph¶n x¹ cña mét chïm tia nµo ®ã trªn mÆt ngang (h×nh 4- 35) d. §−êng ®i cña tµu theo to¹ ®é vµ vÐc t¬ l−u tèc t¹i ®é s©u nµo ®ã (h×nh 4-36) e. Cho biÕt kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm b¾t ®Çu ®o tíi ®iÓm nµo ®ã (khi cÇn xem l¹i tµi liÖu) Ngoµi ra cßn cho ta biÕt thêi gian ®o ®¹c, nhiÖt ®é n−íc lóc ®o vµ nhiÒu th«ng tin kh¸c. 5. Nh÷ng yÕu tè n©ng cao ®é chÝnh x¸c cña tµi liÖu

Theo tµi liÖu ®o thö nghiÖm ë n−íc ta th× dïng m¸y ADCP cho ta l−u l−îng n−íc sai kh¸c víi l−u l−îng cña ph−¬ng ph¸p ®o chi tiÕt nhá h¬n 5% (lÊy l−u l−îng ®o chi tiÕt trong ®iÒu kiÖn tin cËy nhÊt lµm chuÈn). Nh÷ng yÕu tè ¶nh h−ëng tíi ®é chÝnh x¸c cña tµi liÖu ®o b»ng ADCP bao gåm: - Tèc ®é di chuyÓn cña tµu ®o: Khi tµu ®o di chuyÓn chËm sÏ cã nhiÒu tËp hîp sè liÖu thu ®−îc, do ®ã sÏ gi¶m sai sè trung b×nh cña l−u l−îng. - KÝch th−íc tÇng s©u cµng nhá th× sÏ thu ®−îc nhiÒu tËp hîp, c¸c phÇn l−u l−îng kh«ng ®o ®−îc cÇn ph¶i ngo¹i suy sÏ gi¶m, do ®ã sè liÖu thu ®−îc sÏ chÝnh x¸c h¬n. - §é s©u trung b×nh cµng lín th× cã nhiÒu tÇng s©u ®−îc ®o, do ®ã tæng sai sè sÏ gi¶m. - BÒ réng s«ng cµng lín th× cã nhiÒu tËp hîp ®−îc ®o (xÐt cïng tèc ®é chuyÓn ®éng cña tµu) do ®ã sai sè trung b×nh vÒ l−u l−îng sÏ gi¶m. - Khi l−u tèc lín th× phÐp ®o l−u tèc sÏ cã ®é biÕn thiªn thÊp h¬n.....

106

http://www.ebook.edu.vn

H×nh 4-33. Ph©n bè l−u tèc h−íng §«ng vµ B¾c theo ®é s©u t¹i ®iÓm ®o

H×nh 4-34. Ph©n bè l−u tèc trªn mÆt c¾t ngang

http://www.ebook.edu.vn

107

H×nh 4-35. Ph©n bè c−êng ®é ©m ph¶n x¹ trªn mÆt c¾t ngang

H×nh 4-36. §−êng ®i cña tµu ( Shiptrack) theo to¹ ®é vµ h−íng l−u tèc ë tÇng s©u 1.86m

108

http://www.ebook.edu.vn

§ 4-7 kh¸i qu¸t vÒ chÕ ®é ®o l−u l−îng n−íc.

Tuú theo môc ®Ých, yªu cÇu ®Æt tr¹m, tuú theo thêi gian thµnh lËp tram, tuú theo chÕ ®é dßng ch¶y, t×nh h×nh thay ®æi cña mÆt c¾t t¹i tuyÕn ®o, tuú thuéc vµo c¸c ¶nh h−ëng cña ®iÒu kiÖn tù nhiªn hoÆc c«ng tr×nh gÇn tr¹m.. mµ sè lÇn ®o l−u l−îng n−íc cã thÓ nhiÒu hay Ýt. VÒ kh¸i qu¸t th× sè lÇn ®o l−u l−îng ph¶i ®¹t c¸c yªu cÇu sau: - §ñ ®Ó khèng chÕ ®−îc tÝnh ®¹i biÓu cña quan hÖ Q = ƒ(H) tõ thÊp ®Õn cao. - §ñ ®Ó x©y dùng c¸c quan hÖ tÝnh l−u l−îng tøc thêi khi l−u l−îng n−íc ë tr¹m ¶nh h−ëng cña mét yÕu tè nµo ®ã. - L−u l−îng n−íc cña ®iÓm ®o cã tÝnh ®¹i biÓu cho c¸c kú triÒu c−êng, trung b×nh vµ kÐm. - Kú ®o bao gåm c¶ thêi kú ¶nh h−ëng lò chñ yÕu hoÆc ¶nh h−ëng triÒu chñ yÕu

I. ChÕ ®é ®o l−u l−îng n−íc ë tr¹m kh«ng ¶nh h−ëng triÒu 1. Sè lÇn ®o vÒ mïa kiÖt Ýt h¬n vÒ mïa lò, (b»ng kho¶ng 1/3) 2. Khi cã lò th× tuú thuéc vµo quan hÖ mùc n−íc ~ l−u l−îng (H ~Q) cña tr¹m chÞu ¶nh h−ëng lo¹i g× (®é dèc, diÖn tÝch, c«ng tr×nh trªn s«ng, tæng hîp) mµ bè trÝ ®iÓm ®o sao cho phï hîp ®Ó ®¸p øng ®−îc yªu cÇu cña viÖc tÝnh to¸n l−u l−îng tøc thêi (chØnh lý tµi liÖu l−u l−îng n−íc) 3. §èi víi tr¹m míi x©y dùng th× sè lÇn ®o l−u l−îng nhiÒu h¬n ë tr¹m ®· ho¹t ®éng mét thêi gian

II. ChÕ ®é ®o l−u l−îng ë tr¹m ¶nh h−ëng triÒu 1. Thêi kú ¶nh h−ëng triÒu m¹nh: §o trªn ®−êng thuû trùc ®¹i biÓu. a. §èi víi vïng nhËt triÒu:

- ChÕ ®é 1: Mçi giê ®o mét lÇn vµo c¸c giê 1, 2, ...24; ngoµi ra tr−íc vµ sau lóc xuÊt hiÖn l−u tèc lín nhÊt, lóc chuyÓn dßng triÒu c¸ch 30 phót ®o mét lÇn. - ChÕ ®é 2: Mçi giê ®o mét lÇn (1, 2,....24) - ChÕ ®é 3: Hai giê ®o mét lÇn vµo c¸c giê lÎ (1, 3, ....21, 23) b. §èi víi vïng b¸n nhËt triÒu vµ triÒu hçn hîp

- ChÕ ®é 1; Nöa giê ®o mét lÇn, ngoµi ra tr−íc vµ sau khi xuÊt hiÖn l−u tèc lín nhÊt lóc chuyÓn dßng triÒu c¸ch 15 phót ®o mét lÇn. - ChÕ ®é 2: Nöa giê ®o mét lÇn (0h, 0h30'... ) - ChÕ ®é 3: Trong thêi gian dßng triÒu xuèng mçi giê ®o mét lÇn,trong thêi gian dßng triÒu lªn nöa giê ®o mét lÇn.

http://www.ebook.edu.vn

109

ChÕ ®é 4: Mçi giê ®o mét lÇn (1,2...24) 2. Thêi kú ¶nh h−ëng triÒu yÕu.

ChÕ ®é ®o l−u l−îng ë thêi kú nµy cã thÓ vËn dông chÕ ®é ®o l−u l−îng ë tr¹m kh«ng ¶nh h−ëng triÒu. Trong mïa lò nh−ng cã thêi kú ¶nh h−ëng lò yÕu, ¶nh h−ëng triÒu m¹nh th× tuú theo t×nh h×nh dßng ch¶y mµ thay ®æi chÕ ®é ®o cho phï hîp.

110

http://www.ebook.edu.vn

Ch−¬ng V

®o bïn c¸t trong n−íc s«ng 5-1. Kh¸i niÖm, nguån gèc vμ ph©n lo¹i bïn c¸t I. Kh¸i niÖm: Bïn c¸t trong n−íc s«ng lµ nh÷ng phÇn tö r¾n bao gåm bïn, sÐt, mïn, c¸t, sái, ®¸ vv... chuyÓn ®éng trong lßng s«ng. Dïng thuËt ng÷ “bïn c¸t” ®Ó chØ “nh÷ng phÇn tö r¾n” trong n−íc s«ng tuy ch−a thËt chÝnh x¸c nh−ng v× mét sè lý do nh− ®· nªu ë lêi giíi thiÖu, nªn trong gi¸o tr×nh nµy vÉn sö dông c¸c thuËt ng÷ cò ®Ó nãi vÒ phÇn tö r¾n vµ mét sè vÊn ®Ò kh¸c n÷a.

II. Nguån gèc bïn c¸t trong s«ng. Bïn c¸t trong s«ng do ba nguån cung cÊp chñ yÕu sau ®©y: 1. Tõ bÒ mÆt l−u vùc: BÒ mÆt l−u vùc bÞ phong ho¸, khi h¹t m−a r¬i xuèng t¹o ra ®éng n¨ng lµm cho bïn c¸t t¸ch khái mÆt phong ho¸. Dßng ch¶y mÆt trªn l−u vùc l«i cuèn chóng tr«i xuèng khe, suèi vµ cuèi cïng vµo s«ng. L−îng bïn c¸t tõ nguån cung cÊp nµy chiÕm 80% tæng l−îng bïn c¸t trong s«ng. 2. Tõ bê vµ lßng s«ng: §éng n¨ng cña dßng ch¶y lµm xãi lë bê s«ng vµ lßng s«ng ®−a bïn c¸t vµo dßng ch¶y. L−îng bïn c¸t nµy chiÕm kho¶ng 15-20% tæng l−îng bïn c¸t trong s«ng. 3. Tõ biÓn ®−a vµo: §èi víi nh÷ng ®o¹n s«ng gÇn biÓn do t¸c ®éng cña dßng ch¶y ven bê, dßng triÒu, sãng, giã... mµ bïn c¸t ®· ®−îc ®−a tõ biÓn vµo s«ng, l−îng bïn c¸t nµy chiÕm kho¶ng 5% tæng l−îng bïn c¸t trong s«ng. Tuy tû lÖ bïn c¸t tõ biÓn vµo lµ nhá song nã lµ nh©n tè chñ yÕu lµm ¶nh h−ëng tíi sù ho¹t ®éng kinh tÕ ë vïng cöa s«ng nh− båi lÊp cöa s«ng ¶nh h−ëng xÊu ®Õn tho¸t lò, giao th«ng thuû, ®¸nh c¸ vv...Do ®ã trong viÖc ®o ®¹c bïn c¸t kh«ng ®−îc xem nhÑ thµnh phÇn bïn c¸t nµy.

III. Ph©n lo¹i bïn c¸t trong s«ng. Bïn c¸t trong s«ng cã thÓ ®−îc ph©n lµm hai lo¹i tuú theo h×nh thøc tån t¹i vµ chuyÓn ®éng cña nã. 1. Bïn c¸t l¬ löng (chÊt l¬ löng)*:

http://www.ebook.edu.vn

111

Nh÷ng h¹t r¾n cã ®−êng kÝnh t−¬ng ®èi nhá chuyÓn ®éng l¬ löng theo dßng n−íc ®−îc gäi lµ bïn c¸t l¬ löng. 2. Bïn c¸t ®¸y (chÊt di ®Èy)*: Nh÷ng h¹t r¾n cã ®−êng kÝnh lín h¬n, chuyÓn ®éng s¸t ®¸y s«ng b»ng c¸c h×nh thøc l¨n, tr−ît, nh¶y... gäi lµ bïn c¸t ®¸y Tuú thuéc vµo c¸c ®iÒu kiÖn cña dßng ch¶y nh− l−u tèc, ®é dèc, ®é s©u... mµ mét h¹t c¸t cã thÓ lóc nµy th× chuyÓn ®éng l¬ löng, khi kh¸c l¹i chuyÓn ®éng s¸t ®¸y, lo¹i bïn c¸t nµy gäi lµ bïn b¸n l¬ löng. §Ó tiÖn cho c«ng t¸c ®o ®¹c, sö dông tµi liÖu ng−êi ta gép lo¹i bïn c¸t b¸n l¬ löng vµo bïn c¸t l¬ löng.

IV. C¸c ®Æc tr−ng c¬ b¶n cña bïn c¸t. 1. §Æc tr−ng c¬ b¶n cña bïn c¸t l¬ löng. a. L−îng ngËm c¸t (hµm l−îng chÊt l¬ löng)* lµ l−îng bïn c¸t l¬ löng cã trong mét ®¬n vÞ thÓ tÝch hçn hîp gåm n−íc vµ bïn c¸t, kÝ hiÖu lµ ρ, ®¬n vÞ lµ g/m3, g/l hoÆc kg/m3. b. L−u l−îng bïn c¸t l¬ löng (l−u l−îng chÊt l¬ löng)* lµ l−îng bïn c¸t l¬ löng chuyÓn qua mÆt c¾t ngang s«ng trong mét ®¬n vÞ thêi gian, kÝ hiÖu lµ R, ®¬n vÞ lµ kg/s hoÆc T/s. 2. §Æc tr−ng c¬ b¶n cña bïn c¸t ®¸y. a. SuÊt chuyÓn c¸t ®¸y lµ l−îng bïn c¸t ®¸y chuyÓn qua mét ®¬n vÞ chiÒu réng mÆt c¾t ngang trong mét ®¬n vÞ thêi gian, kÝ hiÖu lµ gs, ®¬n vÞ lµ g/m.s hoÆc kg/m.s. b. L−u l−îng bïn c¸t ®¸y lµ l−îng bïn c¸t ®¸y chuyÓn qua mÆt c¾t ngang trong mét ®¬n vÞ thêi gian, kÝ hiÖu lµ Gs, ®¬n vÞ lµ kg/s, T/s. Ngoµi c¸c ®Æc tr−ng c¬ b¶n trªn cßn cã c¸c ®Æc tr−ng kh¸c ®−îc tÝnh to¸n tõ c¸c ®Æc tr−ng trªn nh−: - L−îng ngËm c¸t thùc ®o b×nh qu©n mÆt ngang (hµm l−îng chÊt l¬ löng b×nh qu©n thùc ®o toµn mÆt ngang)* ®−îc x¸c ®Þnh tõ tµi liÖu ®o ®¹c bïn c¸t l¬ löng vµ l−u l−îng n−íc trªn toµn mÆt ngang, kÝ hiÖu ρmn, ®¬n vÞ lµ g/m3, g/l, kg/m3. - L−îng ngËm c¸t lín nhÊt (hµm l−îng chÊt l¬ löng lín nhÊt)*, l−îng ngËm c¸t nhá nhÊt trong thêi ®o¹n nµo ®ã. - Tæng l−îng bïn c¸t l¬ löng (tæng l−îng chÊt l¬ löng)* qua mÆt ngang trong thêi ®o¹n nµo ®ã, kÝ hiÖu lµ Wr, ®¬n vÞ lµ 103T hoÆc 106T. ViÖc ®o ®¹c bïn c¸t ®¸y t¹i c¸c tr¹m thuû v¨n ë n−íc ta ®· qua mét thêi gian kh¸ dµi song tµi liÖu thu ®−îc kh«ng ®¸p øng ®−îc yªu cÇu vÒ ®é chÝnh x¸c. Nguyªn nh©n chñ yÕu lµ sù chuyÓn ®éng cña bïn c¸t ®¸y rÊt phøc t¹p, trong khi ®ã sù hiÓu biÕt vÒ nã cßn h¹n chÕ, m¸y mãc ®o ch−a phï hîp vv... Do ®ã viÖc ®o ®¹c bïn c¸t ®¸y ®· t¹m ngõng tõ n¨m 1980 (C¸c tr¹m cã tµi liÖu ®Õn n¨m 1979 : Hoµ B×nh, S¬n T©y, Hµ Néi, Th−îng C¸t). Tuy vËy, vÉn tån t¹i sù liªn quan gi÷a yÕu tè bïn c¸t ®¸y víi mét sè m«n häc kh¸c; trong t−¬ng lai 112

http://www.ebook.edu.vn

viÖc ®o ®¹c bïn c¸t ®¸y cã thÓ sÏ ®−îc phôc håi ®Ó ®¸p øng cho nhu cÇu cña s¶n xuÊt vµ nghiªn cøu khoa häc... V× nh÷ng lý do trªn mµ trong gi¸o tr×nh nµy vÉn ®Ò cËp tíi nh÷ng néi dung c¬ b¶n cña ®o ®¹c vµ tÝnh to¸n bïn c¸t ®¸y.

5-2. M¸y mãc vμ thiÕt bÞ lÊy mÉu I. M¸y lÊy mÉu bïn c¸t l¬ löng. 1. M¸y kiÓu chai: §ã lµ mét chai thuû tinh cã dung tÝch tõ 0.5-2dm3. MiÖng chai cã n¾p ®Ëy ®−îc ®Öm b»ng cao su xuyªn qua n¾p chai cã 2 vßi (vßi lÊy n−íc vµ vßi tho¸t khÝ). Chç cöa ra cña hai vßi chªnh nhau mét ®Çu n−íc tÜnh lµ ΔH. Tuú theo l−u tèc kh¸c nhau mµ dïng lo¹i vßi cã ®−êng kÝnh vµ ΔH kh¸c nhau. M¸y kiÓu chai cã thÓ lÊy mÉu theo ph−¬ng ph¸p tÝch ph©n, tÝch ®iÓm hoÆc hçn hîp.

1

ΔΗ

2

3

4

25

H×nh 5-1. C¸ch treo chai khi lÊy mÉu. 1. vßi tho¸t khÝ; 2. vßi lÊy n−íc; 3. n¾p

Khi dïng chai ®Ó lÊy mÉu cÇn chó ý: - Cè ®Þnh chai trªn gËy hay c¸p, trôc chai hîp víi ph−¬ng ngang mét gãc kho¶ng 25o (h×nh 5-1). NÕu ®é s©u nhá muèn miÖng chai ®óng ®iÓm ®o th× cã thÓ treo chai n»m ngang. -

Vá b¶o vÖ chai. Vá cã thÓ lµm b»ng tre, t«n hoÆc dïng lo¹i c¸ s¾t chuyªn dïng.

2. M¸y kiÓu ngang:

http://www.ebook.edu.vn

113

M¸y gåm mét èng kim lo¹i h×nh trô thÓ tÝch 0,5-5dm3. Hai ®Çu èng cã 2 n¾p, trong n¾p cã ®Öm cao su. N¾p ®−îc gi÷ chÆt vµo miÖng èng nhê c¸c gi©y lß xo. ViÖc ®ãng më n¾p cã thÓ dïng d©y kÐo, dïng t¶i träng th¶ tõ trªn xuèng hoÆc dïng ®éng c¬ ®iÖn. Tr−íc khi dïng m¸y kiÓu ngang cÇn thö ®é nh¹y cña bé phËn ®ãng më n¾p vµ ®é kÝn cña n¾p. Muèn lÊy mÉu t¹i mét ®iÓm nµo ®ã ta më 2 n¾p, th¶ m¸y xuèng ®iÓm ®o, ®Ó vµi ba gi©y, ®ãng n¾p vµ kÐo m¸y lªn.

H×nh 5-2. M¸y lÊy mÉu kiÓu ngang. 1. èng kim lo¹i; 2. n¾p ®Ëy; 3. lß xo gi÷ n¾p; 4. bé phËn ®ãng n¾p; 5. mãc treo; 6,7. bé phËn gi÷ n¾p lóc më; 8. ®Õ m¸y

3. M¸y ch©n kh«ng. a. CÊu t¹o: M¸y ch©n kh«ng (h×nh5-3) gåm c¸c bé phËn: B×nh ch©n kh«ng (1); B¬m tay hót khÝ t¹o ch©n kh«ng (6); Vßi lÊy mÉu (9); §ång hå ®o ch©n kh«ng (4); C¸c van ®iÒu chØnh vµ bé gi¸. - B×nh ch©n kh«ng cã 3 van: Mét th«ng víi vßi lÊy mÉu, mét th«ng víi b¬m hót khÝ, mét th«ng víi kh«ng khÝ. §¸y b×nh cã 1 van ®Ó rót n−íc mÉu ra, ë ®Ønh b×nh cã nót ®Ó röa b×nh khi cÇn. - Vßi lÊy mÉu cã ®−êng kÝnh kh¸c nhau tuú thuéc vµo l−u tèc (b¶ng3-1) vßi ®−îc nèi th«ng víi b×nh ch©n kh«ng b»ng èng cao su qua 1 trong 3 van ë n¾p b×nh. Tuú vÞ trÝ ®Æt m¸y tíi ®é s©u ®iÓm ®o mµ chän ®é dµi èng cao su cho thÝch hîp. -

Bé gi¸ ®Ó g¾n vßi lÊy mÉu vµo sµo hoÆc c¸ s¾t khi ®−a vßi xuèng ®iÓm ®o. B¶ng (3-1): §−êng kÝnh vßi lÊy mÉu t−¬ng øng víi l−u tèc. L−u tèc (m/s) §−êng kÝnh vßi (mm)

V<1.0 6

1.0
V>2.0 3

b. Ph¹m vi sö dông: - LÊy mÉu n−íc theo ph−¬ng ph¸p tÝch ®iÓm: khi ®é s©u tõ 0.1-20m, l−u tèc ≤ 0.5m/s. 114

http://www.ebook.edu.vn

+ + +

LÊy mÉu theo ph−¬ng ph¸p tÝch s©u (tÝch ph©n): Khi ®é s©u tõ 1-20m, l−u tèc < 0.5m/s Khi ®é s©u tõ 1-10m, l−u tèc <1.0m/s Khi ®é s©u tõ 1-5m, l−u tèc <2.5m/s

H×nh 5-3. M¸y kiÓu ch©n kh«ng c. Nguyªn lý ho¹t ®éng vµ ph−¬ng ph¸p lÊy mÉu cña m¸y ch©n kh«ng. - M¸y hót ®−îc n−íc mÉu do chªnh lÖch ¸p suÊt gi÷a b×nh ch©n kh«ng vµ vßi lÊy mÉu khi ®−îc nèi th«ng nhau. -

Khi lÊy mÉu tiÕn hµnh nh− sau:

§ãng kÝn tÊt c¶ c¸c nót vµ van lÊy mÉu, van th«ng khÝ, van rót mÉu. + Më van th«ng gi÷a b×nh ch©n kh«ng vµ b¬m hót khÝ, vËn hµnh b¬m t¹o ch©n kh«ng trong b×nh. + §−a vßi lÊy mÉu xuèng ®iÓm ®o (ph−¬ng ph¸p tÝch ®iÓm) hoÆc ch¹m mÆt n−íc (ph−¬ng ph¸p tÝch s©u) th× më van th«ng gi÷a vßi lÊy mÉu vµ b×nh ch©n kh«ng. + Khi kÕt thóc ®o th× më van th«ng víi kh«ng khÝ ®Ó ngõng lÊy n−íc mÉu. + §o dung tÝch n−íc mÉu ë b×nh vµ rót n−íc mÉu vµo chai ®ùng mÉu +

Khi ®o cÇn ghi c¸c th«ng sè ®Çy ®ñ vµo chai ®ùng mÉu nh− vÞ trÝ ®o, thêi ®iÓm ®o... 4. M¸y ®o l−îng ngËm c¸t vµ ®−êng kÝnh h¹t LISST-25 M¸y LISST-cã nhiÒu lo¹i, mçi lo¹i cã tÝnh n¨ng kh¸c nhau. Riªng lo¹i LISST-25 dïng ®Ó ®o l−îng ngËm c¸t vµ ®−êng kÝnh h¹t bïn c¸t l¬ löng. a. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¸y LISST-25 (h×nh 5-4) M¸y do h·ng SEQUOIA SCIENTIFIC, INC (Mü) chÕ t¹o dùa trªn mét trong nh÷ng ®Æc tÝnh quang häc cña tia laze (laser). Khi tia laze chiÕu qua dßng ch¶y cã mang c¸c h¹t bïn http://www.ebook.edu.vn

115

c¸t l¬ löng nã sÏ bÞ khóc x¹ víi c¸c gãc kh¸c nhau tïy thuéc vµo c¸c h¹t to, nhá. C¸c tia khóc x¹ nµy sÏ gÆp mét “mµn ch¾n”, t¹i ®ã m¸y sÏ nhËn th«ng tin vÒ gãc khóc x¹, c−êng ®é tia laze ®Ó x¸c ®Þnh c¸c kÕt qu¶. b. C¸c bé phËn chÝnh cña m¸y : HÖ thèng quang häc, bé phËn ®iÖn tö, pin, vá b¶o vÖ vµ d©y kÕt nèi.

H×nh 5-4. M¸y ®o l−îng ngËm c¸t l¬ löng LISST-25

c. C¸c th«ng sè kü thuËt c¬ b¶n vµ ph¹m vi øng dông •

Ph¹m vi ®o ®¹c:

-

L−îng ngËm c¸t ρ = 1 - 5000 g/m3 §−êng kÝnh h¹t d = 1,25 - 500 micr«met (0,00125 - 0,5 mm) §é s©u ®o ®−îc hmax = 300m §é chÝnh x¸c: L−îng ngËm c¸t (®èi víi c¸c cì h¹t) : ± 20%

-

§−êng kÝnh b×nh qu©n : ±10%

•

N¨ng l−îng cung cÊp : 6-12 VDC (Pin) - §Æt trong m¸y khi ®o M¸y kÌm theo phÇn mÒm Windows ‘95/’98/NT vµ cã thÓ kÕt nèi víi m¸y tÝnh trªn thuyÒn. M¸y cã d¹ng h×nh trô dµi 45 cm, ®−êng kÝnh 8cm, nÆng 3,6 kg (trong n−íc 0,9kg)

•

• •

116

http://www.ebook.edu.vn

d) C¸ch ®o ®¹c M¸y cã thÓ ®o ®¹c bïn c¸t l¬ löng theo ph−¬ng ph¸p tÝch ph©n. Khi ®o, m¸y ®−îc cè ®Þnh vµo d©y c¸p s¸t trªn c¸ s¾t vµ di chuyÓn xuèng, lªn víi tèc ®é ®Òu trªn thñy trùc. Mçi lÇn ®o trªn mçi thñy trùc m¸y cã thÓ thùc hiÖn nhiÒu phÐp ®o t¹i tÊt c¶ c¸c ®iÓm vµ kÌm theo thêi gian. KÕt qu¶ ®o ®¹c sÏ ®−îc m¸y l−u gi÷ hoÆc truyÒn ngay tíi m¸y tÝnh ®Æt ë trªn thuyÒn.

II. M¸y lÊy mÉu bïn c¸t ®¸y 1. M¸y ″§«n″. M¸y “§«n” do Liªn x« (cò) s¶n xuÊt, gåm cã c¸c bé phËn c¬ b¶n: Vá b¶o vÖ (1); M¸ng chøa c¸t (2); cöa vµo (3); cöa ra (4); c¬ cÊu ®ãng, më cöa m¸y (5); th©n m¸y (6) - xem h×nh (5-5). Muèn ®o bïn c¸t t¹i mét ®iÓm nµo ®ã trªn ®¸y s«ng ta cho m¸y xuèng ®iÓm ®o. Khi m¸y ch¹m ®¸y s«ng th× cöa vµo vµ cöa ra ®Òu më. Khi thêi gian ®o ®· ®ñ th× kÐo m¸y lªn ghi l¹i thêi gian ®o vµ cho mÉu bïn c¸t vµo dông cô ®ùng mÉu.

H×nh 5-5. M¸y lÊy mÉu kiÓu “§«n”

2. M¸y HELLEY SMITH a. CÊu t¹o M¸y Helley Smith do Mü s¶n xuÊt. M¸y gåm c¸c bé phËn chÝnh sau ®©y : -

Khung m¸y (1) : dµi 1,24m; réng 0,50m ; cao 0,35m.

-

Cöa høng c¸t (2) cã tiÕt diÖn vu«ng 0,0762 x 0,0762 (m)

-

Tói høng c¸t (3) cã kÝch th−íc m¾t l−íi 250 micr«met.

Khi ®o tói høng c¸t ®−îc ®Æt trong cöa høng c¸t. Tói cho n−íc ®i qua dÔ dµng vµ gi÷ l¹i c¸c h¹t bïn c¸t. §©y lµ bé phËn chñ yÕu cña m¸y : http://www.ebook.edu.vn

117

-

§u«i m¸y (4) cã t¸c dông l¸i cho cöa høng c¸t lu«n lu«n h−íng ng−îc chiÒu dßng ch¶y (khi ®o).

H×nh 5-6 : M¸y lÊy mÉu bïn c¸t ®¸y Helley Smith

b. C¸ch ®o ®¹c : Dïng têi, c¸ s¾t th¶ m¸y xuèng ®iÓm ®o (hoÆc xung quanh ®iÓm ®o). GÇn tíi ®¸y cÇn th¶ nhÑ nhµng tr¸nh lµm sôc bïn vµo m¸y. Khi thêi gian ®o ®· ®ñ dµi th× kÐo m¸y lªn vµ lÊy mÉu bïn c¸t ra tõ tói høng c¸t. Thêi gian ®o mçi ®iÓm dµi, ng¾n tïy thuéc vµo suÊt chuyÓn c¸t ®¸y cña ®iÓm ®o. Nãi chung thêi gian ®o 1 ®iÓm cÇn ®−îc thö dÇn tõ 5, 10, 15, 20 ... phót, sao cho mçi lÇn lÊy mÉu bïn c¸t ch−a ®Çy tói chøa c¸t. §Ó b¶o ®¶m ®é tin cËy cña kÕt qu¶, mçi ®iÓm cÇn ®o nhiÒu lÇn (5-6 lÇn), kÕt qu¶ sÏ lµ trÞ sè trung b×nh sè häc cña c¸c lÇn lÊy mÉu. c. ¦u, nh−îc ®iÓm cña m¸y lÊy mÉu Helley smith: M¸y vËn hµnh ®¬n gi¶n. Tói ®ùng bïn c¸t lµ bé phËn c¶i tiÕn so víi m¸y §«n. Tói ®−îc lµm b»ng Polieste, cã m¾t l−íi kh¸ nhá (250 micr«met) song n−íc vÉn tho¸t dÔ dµng. Bïn c¸t vµo tói kh«ng bÞ tr«i ra ngoµi khi kÐo lªn. Qua mét sè lÇn ®o thö nghiÖm cho kÕt qu¶ ®¸ng tin cËy. Mét sè tån t¹i cña m¸y nh− : ViÖc lÊy mÉu t¹i mét ®iÓm nhiÒu lÇn rÊt tèn c«ng søc, thêi gian; viÖc x¸c ®Þnh hÖ sè ®−êng kÝnh h¹t bïn c¸t khã kh¨n. M¸y Helley Smith ®ang ®−îc ®o thö nghiÖm vµ ®o phôc vô cho c¸c chuyªn ®Ò nghiªn cøu, ch−a ®−îc øng dông réng r·i t¹i c¸c tr¹m thñy v¨n.

5-3. §o l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng. I. VÞ trÝ lÊy mÉu.

118

http://www.ebook.edu.vn

1. Thuû trùc lÊy mÉu trªn mÆt c¾t ngang. MÆt c¾t ®o bïn c¸t ®−îc bè trÝ trïng víi mÆt c¾t ®o l−u l−îng n−íc. Khi bè trÝ thuû trùc lÊy mÉu bïn c¸t l¬ löng cÇn chó ý: - Sè ®−êng thñy trùc lÊy mÉu b»ng hoÆc Ýt h¬n sè ®−êng thuû trùc c¬ b¶n ®o l−u tèc. Nh−ng kh«ng ®−îc Ýt h¬n ë b¶ng (5-2). -

VÞ trÝ ®−êng thuû trùc lÊy mÉu ph¶i trïng víi ®−êng thuû trùc ®o l−u tèc. B¶ng 5-2. Sè ®−êng thuû trùc lÊy mÉu n−íc phô thuéc ®é réng s«ng.

§é réng mÆt n−íc (m)

<10

Sè thuû trùc lÊy mÉu n−íc

3÷5

10÷50 50÷100 100÷300 300÷1000 >1000 5÷7

7÷8

8÷10

10÷12

2÷15

2. VÞ trÝ thuû trùc ®¹i biÓu: Trªn mÆt c¾t ngang cã thÓ chän mét hoÆc hai ®−êng thuû trùc ®Ó lÊy mÉu n−íc h»ng ngµy. Thuû trùc nµy gäi lµ thuû trùc ®¹i biÓu. VÞ trÝ cña thuû trùc ®¹i biÓu ph¶i ®¹t c¸c yªu cÇu sau: -

Trïng víi mét hoÆc hai vÞ trÝ thuû trùc ®· lÊy mÉu trªn toµn mÆt ngang.

-

Quan hÖ ρmn~ρ®b chÆt chÏ (cã sai sè qu©n ph−¬ng trong ph¹m vi cho phÐp).

-

ThuËn tiÖn cho viÖc lÊy mÉu ®¹i biÓu hµng ngµy.

II. Ph−¬ng ph¸p lÊy mÉu. 1. LÊy mÉu toµn mÆt ngang: ViÖc lÊy mÉu ®−îc tiÕn hµnh ®ång thêi víi ®o l−u tèc. LÊy mÉu trªn thuû trùc cã ba ph−¬ng ph¸p: Ph−¬ng ph¸p tÝch ®iÓm, ph−¬ng ph¸p tÝch ph©n vµ ph−¬ng ph¸p hçn hîp. a. LÊy mÉu theo ph−¬ng ph¸p tÝch ®iÓm: Sè ®iÓm ®o trªn thuû trùc phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè: §é s©u thuû trùc, ph©n bè bïn c¸t theo ®é s©u, yªu cÇu cña sè liÖu vµ t×nh h×nh dßng ch¶y lóc ®o ®¹c. VÞ trÝ c¸c ®iÓm ®o vµ ®é s©u thÝch hîp khi dïng c¸c lo¹i ph−¬ng tiÖn m¸y mãc kh¸c nhau ®−îc thÓ hiÖn nh− b¶ng (5-3). B¶ng 5-3. §é s©u thÝch hîp cho ph−¬ng ph¸p tÝch ®iÓm. Sè ®iÓm ®o

§é s©u thÝch hîp (m)

VÞ trÝ ®iÓm ®o

Dïng gËy

Dïng c¸p

5 ®iÓm

MÆt; 0.2; 0.6; 0.8h; ®¸y

>1.50

>3.00

3 ®iÓm

0.2; 0.6; 0.8h

>0.75

>1.50

2 ®iÓm

0.2; 0.8h

>0.75

>1.50

http://www.ebook.edu.vn

119

1 ®iÓm

0.5

<0.75

<1.50

1 ®iÓm

0.6h

<0.50

<1.00

VÞ trÝ ®iÓm lÊy mÉu ph¶i trïng víi vÞ trÝ ®iÓm ®o l−u tèc trõ tr−êng hîp lÊy mÉu 1 ®iÓm t¹i 0,5h. NÕu sè ®iÓm ®o l−u tèc trªn mét thuû trùc nhiÒu h¬n sè ®iÓm lÊy mÉu bïn c¸t th× c¸c ®iÓm lÊy mÉu bïn c¸t còng chØ ¸p dông theo b¶ng (5-3). M¸y lÊy mÉu theo ph−¬ng ph¸p nµy lµ kiÓu ngang, kiÓu chai (cã nót) hoÆc m¸y ch©n kh«ng. b. LÊy mÉu theo ph−¬ng ph¸p tÝch ph©n (tÝch s©u). ViÖc lÊy mÉu theo ph−¬ng ph¸p tÝch ph©n cã thÓ lÊy mét lÇn tõ ®¸y lªn mÆt hoÆc c¶ hai lÇn xuèng vµ lªn. M¸y lÊy mÉu theo ph−¬ng ph¸p nµy lµ kiÓu chai hoÆc m¸y ch©n kh«ng. Khi lÊy mÉu theo ph−¬ng ph¸p 1 lÇn lªn th× hai vßi cña m¸y kiÓu chai cÇn cã nót ®ãng më khi cÇn thiÕt. LÊy mÉu theo ph−¬ng ph¸p tÝch ph©n cÇn chó ý: - Khi di chuyÓn m¸y lÊy mÉu ph¶i kÐo víi tèc ®é ®Òu vµ kh«ng v−ît qu¸ 1/3 l−u tèc b×nh qu©n thuû trùc. - MÉu n−íc kh«ng ®−îc lÊy ®Çy chai, th−êng b»ng tõ 80-90% thÓ tÝch chai. NÕu kÐo chai lªn mµ n−íc ®· vµo ®Çy chai th× cÇn lÊy l¹i mÉu kh¸c. -

Khi lÊy mÉu b»ng m¸y ch©n kh«ng th× cÇn c¨n cø vµo ph¹m vi sö dông cña m¸y.

c. LÊy mÉu theo ph−¬ng ph¸p hçn hîp trªn thuû trùc. Theo ph−¬ng ph¸p nµy th× mÉu n−íc lÊy t¹i c¸c ®iÓm kh¸c nhau trªn thuû trùc cã thÓ tÝch theo mét tû lÖ nhÊt ®Þnh, hçn hîp mÉu n−íc t¹i c¸c ®iÓm ®o thµnh 1 mÉu n−íc cho mçi thuû trùc. ë ®©y cã thÓ lÊy mÉu b»ng m¸y kiÓu chai, m¸y kiÓu ngang hoÆc m¸y ch©n kh«ng. Tû lÖ mÉu n−íc t¹i c¸c ®iÓm cã thÓ dùa theo ®é s©u hoÆc theo gi¸ trÞ l−u tèc t¹i c¸c ®iÓm. - Theo ®é s©u th× thÓ tÝch mÉu n−íc ®−îc x¸c ®Þnh theo tû lÖ sau: 2/1/1 vµ 1/1, tû lÖ 2/1/1 tøc lµ thÓ tÝch n−íc mÉu t¹i ®iÓm 02h lµ 2 phÇn th× thÓ tÝch mÉu t¹i mçi ®iÓm 0,6h vµ 0,8h lµ 1 phÇn. Tû lÖ 1/1 tøc lµ thÓ tÝch n−íc mÉu t¹i ®iÓm 0,2h vµ 0,6h b»ng nhau. VÞ trÝ c¸c ®iÓm ®o cña ph−¬ng ph¸p hçn hîp tû lÖ theo ®é s©u nh− b¶ng (5-4). B¶ng 5-4. §é s©u ®iÓm ®o theo ph−¬ng ph¸p lÊy mÉu hçn hîp. Ph−¬ng ph¸p

2/1/1 1/1

120

VÞ trÝ ®iÓm ®o

§é s©u thÝch hîp (m) Dïng gËy

Dïng c¸p

0.2h;0.6h;0.8h

>0.75

>1.5

0.2h;0.8h

>0.75

>1.5

http://www.ebook.edu.vn

- Theo gi¸ trÞ l−u tèc cña ph−¬ng ph¸p ®o 2 ®iÓm hoÆc 3 ®iÓm th× thÓ tÝch n−íc mÉu t¹i c¸c ®iÓm tû lÖ thuËn víi gi¸ trÞ l−u tèc t¹i ®iÓm ®ã. VÝ dô: Ph−¬ng ph¸p 3 ®iÓm. L−u tèc t¹i c¸c ®iÓm 0.2h; 0.6h; 0.8h t−¬ng øng lµ 2m/s, 1.8m/s, 1.5m/s th× thÓ tÝch n−íc mÉu t¹i c¸c ®iÓm t−¬ng øng lµ 1lÝt, 0.9lÝt vµ 0.75lÝt. Chó ý: Khi lÊy mÉu theo ph−¬ng ph¸p hçn hîp, nÕu x¶y ra tr−êng hîp thÓ tÝch mÉu n−íc lÊy t¹i c¸c ®iÓm ch−a phï hîp víi tû lÖ ®· quy ®Þnh th× cã thÓ bít c¸c mÉu n−íc cã thÓ tÝch v−ît qu¸ thÓ tÝch quy ®Þnh. Sai sè thÓ tÝch mÉu cho phÐp t¹i c¸c ®iÓm kh«ng qu¸ 10% thÓ tÝch quy ®Þnh. d. LÊy mÉu n−íc theo ph−¬ng ph¸p hçn hîp trªn mÆt c¾t ngang. Theo ph−¬ng ph¸p nµy th× mÉu n−íc lÊy t¹i c¸c thuû trùc trªn mÆt c¾t ngang ®−îc ®æ chung thµnh mét mÉu. KÕt qu¶ sau khi tÝnh to¸n sÏ cho ta l−îng ngËm c¾t b×nh qu©n mÆt ngang. Ph−¬ng ph¸p nµy chØ ¸p dông víi ®iÒu kiÖn l−îng ngËm c¸t nhá h¬n 20g/m3 (c©n 1/1000g), khi lò lªn xuèng nhanh viÖc lÊy mÉu cïng lóc víi ®o l−u l−îng gÆp khã kh¨n hoÆc khi ®o l−u tèc tõ c¸c c«ng tr×nh ®o ®¹c kh«ng thuËn tiÖn cho viÖc lÊy mÉu. 2. LÊy mÉu n−íc ®¹i biÓu. ViÖc ®o l−u l−îng bïn c¸t trªn toµn mÆt ngang kh¸ phøc t¹p vµ tèn kÐm. §Ó gi¶m bít sè lÇn lÊy mÉu trªn mÆt c¾t ngang ta cã thÓ chØ lÊy mÉu trªn thuû trùc ®¹i biÓu. ViÖc lÊy mÉu n−íc ®¹i biÓu cã thÓ dïng mét trong c¸c ph−¬ng ph¸p vµ m¸y lÊy mÉu ®· tr×nh bµy. Tr−êng hîp l−îng ngËm c¸t t¹i 1 ®iÓm nµo ®ã trªn thuû trùc ®¹i biÓu cã quan hÖ chÆt víi l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n mÆt ngang th× chØ cÇn lÊy mÉu n−íc ®¹i biÓu t¹i ®iÓm ®ã. M¸y lÊy mÉu n−íc ®¹i biÓu ph¶i thèng nhÊt víi m¸y lÊy mÉu n−íc trªn toµn mÆt ngang khi x©y dùng quan hÖ (ρmn ∼ρ®b). Khi mÉu n−íc ®¹i biÓu lÊy t¹i 2 thuû trùc ®¹i biÓu th× cã thÓ hçn hîp thµnh 1 mÉu ®Ó xö lý.

III. Xö lý mÉu n−íc bïn c¸t l¬ löng. Xö lý mÉu n−íc lµ x¸c ®Þnh khèi l−îng bïn c¸t kh« cã trong mÉu n−íc. HiÖn nay cã 2 ph−¬ng ph¸p th«ng dông ®Ó xö lý mÉu n−íc: Ph−¬ng ph¸p läc vµ ph−¬ng ph¸p sÊy kh«. 1. Ph−¬ng ph¸p läc: Ph−¬ng ph¸p nµy thÝch hîp khi l−îng ngËm c¸t t−¬ng ®èi lín. §Ó x¸c ®Þnh khèi l−îng bïn c¸t tr−íc tiªn ta x¸c ®Þnh dung tÝch mÉu n−íc, cho mÉu n−íc vµo thïng hoÆc chai ®Ó l¾ng. Thêi gian ®Ó l¾ng phô thuéc vµo tèc ®é l¾ng ch×m cña bïn c¸t.

http://www.ebook.edu.vn

121

C¸c dông cô läc mÉu: Chai ®ùng n−íc mÉu (sau khi ®· g¹n n−íc trong), giÊy läc vµ phÔu. GiÊy läc lµ mét lo¹i giÊy chuyªn dïng cÇn b¶o ®¶m c¸c tiªu chuÈn: Dµy, dai, c¸t mÞn kh«ng lät qua, kh«ng cã chÊt hoµ tan vµo n−íc, sau khi sÊy kh« Ýt hót Èm, läc nhanh vv... - Läc xong ®−a giÊy läc cã chøa bïn c¸t vµo sÊy (sÊy b»ng ®iÖn, b»ng h¬i, b»ng than...), khi sÊy cÇn duy tr× nhiÖt ®é 105oC, thêi gian sÊy kho¶ng 3-5giê. -

Sau khi sÊy xong cÇn ®Ó mÉu bïn c¸t vµo b×nh hót Èm cho nguéi råi míi c©n.

- ViÖc x¸c ®Þnh khèi l−îng bïn c¸t cña mÉu ph¶i dïng c©n tiÓu ly cã ®é chÝnh x¸c 1/10000g hoÆc 1/1000g, ®äc kÕt qu¶ tíi 0,0001g hoÆc 0,001g. 2. Ph−¬ng ph¸p sÊy kh«. Néi dung cña ph−¬ng ph¸p sÊy kh« mÉu bao gåm: -

X¸c ®Þnh dung tÝch mÉu n−íc.

-

§Ó l¾ng, hót bít n−íc trong.

-

Cho mÉu vµo cèc vµ sÊy kh« ë 1050C sau ®ã ®Ó nguéi

-

C©n ®Ó x¸c ®Þnh khèi l−îng bïn c¸t trong mÉu.

Theo ph−¬ng ph¸p nµy cã thÓ cÇn ph¶i hiÖu chØnh chÊt hoµ tan, nhÊt lµ ®èi víi tr−êng hîp l−îng ngËm c¸t nhá. §Ó x¸c ®Þnh hµm l−îng chÊt hoµ tan cã thÓ lÊy n−íc trong hót tõ mÉu n−íc ra cho vµo cèc, sÊy kh« vµ c©n. Hµm l−îng chÊt hoµ tan tÝnh theo c«ng thøc:

α=

ΔW V

(5-1)

Trong ®ã :

α

: Hµm l−îng chÊt hoµ tan (g/cm3).

V

: Dung tÝch n−íc trong ®· dïng ®Ó x¸c ®Þnh hµm l−îng chÊt hoµ tan (cm3).

ΔW : Khèi l−îng chÊt hoµ tan (g). Khi cã xÐt tíi ¶nh h−ëng cña chÊt hoµ tan, khèi l−îng bïn c¸t cña mÉu ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: WS=WM-WC- Δ (5-2) Δ = (V ′ −

Víi

WS' )α ρS

Trong ®ã : WS : Khèi l−îng bïn c¸t thùc (g). WM : Khèi l−îng bïn c¸t, chÊt hoµ tan vµ cèc sÊy (g). WC : Khèi l−îng cèc sÊy (g). 122

http://www.ebook.edu.vn

(5-3)

WS’ : Khèi l−îng bïn c¸t vµ chÊt hoµ tan.

Δ

: Khèi l−îng chÊt hoµ tan (g).

V’ : Dung tÝch n−íc mÉu bïn c¸t khi cho vµo cèc sÊy (cm3). ρS

: Khèi l−îng riªng cña bïn c¸t (g/cm3).

Khi Δ >1-2% khèi l−îng mÉu bïn c¸t khi ph¶i xÐt ®Õn ¶nh h−ëng cña chÊt hoµ tan. 3. X¸c ®Þnh l−îng ngËm c¸t (hµm l−îng chÊt l¬ löng)* cña mÉu n−íc: L−îng ngËm c¸t cña mÉu n−íc ®· xö lý ®−îc tÝnh nh− sau: ρ=

WS 6 10 V

(5-4)

Trong ®ã :

ρ

: L−îng ngËm c¸t (g/m3).

WS

: Khèi l−îng bïn c¸t trong mÉu n−íc ®· sÊy kh« (g).

V

: ThÓ tÝch n−íc mÉu (cm3).

L−îng ngËm c¸t ë ®©y cã thÓ lµ cña ®iÓm ®o (nÕu lÊy mÉu theo ph−¬ng ph¸p tÝch ®iÓm) cña thuû trùc (tÝch s©u, hçn hîp) hoÆc cña mÆt ngang (hçn hîp trªn mÆt c¾t ngang).

IV. TÝnh l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng: L−u l−îng bïn c¸t l¬ löng cã thÓ tÝnh b»ng hai ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch vµ ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i. 1. TÝnh l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng b»ng ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch. a. TÝnh l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n thuû trùc: §Ó tÝnh l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n thuû trùc trong tr−êng hîp lÊy mÉu b»ng ph−¬ng ph¸p tÝch ph©n hoÆc ph−¬ng ph¸p hçn hîp ta dïng c«ng thøc (5-4). NÕu lÊy mÉu theo ph−¬ng ph¸p tÝch ®iÓm th× l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n thuû trùc ®−îc tÝnh theo c¸c c«ng thøc sau: -

§o 5 ®iÓm:

ρ V + 3ρ 02 V02 + 3ρ 06 V06 + 2ρ 08 V08 + ρ1.0 V1.0 ρ tt = o o 10V tt

(5-5)

-

ρ V + ρ 06 V06 + ρ 08 V08 §o 3 ®iÓm: ρ tt = 02 02 V02 + V06 + V08

(5-6)

-

ρ V + ρ 08 V08 §o 2 ®iÓm: ρ tt = 02 02 V02 + V08

(5-7)

http://www.ebook.edu.vn

123

-

§o 1 ®iÓm: ρ tt = C 1ρ 05

(5-8)

Trong c¸c c«ng thøc trªn.

ρ tt : L−îng ngËm c¸t b×nh qu©n thuû trùc; ρ 0, ρ 02 ,...,ρ1.0 : L−îng ngËm c¸t t¹i ®iÓm mÆt, 02h, ..., ®¸y. V0,V02,...V1.0: L−u tèc t¹i ®iÓm mÆt, 02h, ..., ®¸y. Vtt: L−u tèc b×nh qu©n thuû trùc; C1: HÖ sè, cã thÓ x¸c ®Þnh qua thùc nghiÖm. Khi kh«ng cã ®iÒu kiÖn thÝ nghiÖm cã thÓ chän C1=1,0. B»ng ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm ρ diÓm th× C1®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: C 1 = 5 (5-9) ρ1diÓm NÕu trªn cïng mét ®−êng thuû trùc ®ång thêi cã c¶ ch¶y xu«i vµ ch¶y ng−îc th× trong c¸c c«ng thøc trªn cÇn ph©n biÖt dÊu ©m, d−¬ng cña l−u tèc. b. TÝnh l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng thùc ®o toµn mÆt ngang. -

L−u l−îng c¸t l¬ löng thùc ®o toµn mÆt ngang ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau:

R mn =

ρ + ρ2 ρ + ρn 1 ⎡ ⎤ ρ1Q o + 1 Q1 + ... + n 1 Q n 1 + ρnQ n ⎥ ⎢ 1000 ⎣ 2 2 ⎦

(5-10)

Trong ®ã : Rmn : L−u l−îng bïn c¸t l¬ löng mÆt ngang (kg/s). ρi

: L−îng ngËm c¸t b×nh qu©n thuû trùc thø i (g/m3), i=1,2,...,n-1,n.

Qi

: L−u l−îng n−íc bé phËn gi÷a thuû trùc thø i vµ i+1 (m3/s).

QO,Qn: L−u l−îng n−íc cña hai bé phËn gi÷a thuû trùc lÊy mÉu s¸t bê tíi bê gÇn nã. -

L−îng ngËm c¸t b×nh qu©n mÆt ngang ®−îc tÝnh:

R ρ mn = 1000 mn Q

(5-11)

Trong ®ã :

ρ mn : Lµ l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n mÆt ngang (g/m3). Q : Lµ l−u l−îng n−íc qua mÆt ngang (m3/s). Rmn : Lµ l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng mÆt ngang (kg/s). - Tr−êng hîp lÊy mÉu hçn hîp toµn mÆt ngang hoÆc lÊy mÉu n−íc t¹i thuû trùc ®¹i biÓu th× l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng toµn mÆt ngang ®−îc tÝnh:

124

http://www.ebook.edu.vn

R mn =

1 ρ mn Q 1000

(5-12)

Trong ®ã :

ρ mn : Lµ l−îng ngËm c¸t toµn mÆt c¾t ngang ®−îc tÝnh theo (5-4) hoÆc tra tõ quan hÖ ρmn~ρ®b (g/m3). Q : Lµ l−u l−îng n−íc (m3/s) ®−îc tÝnh tõ tµi liÖu thùc ®o (nÕu lÊy mÉu hçn hîp mÆt ngang ®ång thêi ®o l−u l−îng) hoÆc ®−îc tÝnh tõ c¸c quan hÖ tÝnh l−u l−îng (trong tr−êng hîp lÊy mÉu n−íc ®¹i biÓu mµ kh«ng ®ång thêi ®o l−u l−îng n−íc). 2. TÝnh l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng b»ng ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i. Néi dung tÝnh to¸n ®−îc thùc hiÖn tuÇn tù nh− sau: (1). TÝnh l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng ®¬n vÞ α (l−u l−îng chÊt l¬ löng ®¬n vÞ)*. α = ρ i Vi

(5-13)

Trong ®ã :

α i : L−u l−îng bïn c¸t l¬ löng ®¬n vÞ t¹i ®iÓm ®o i trªn thuû trùc (kg/m2s). ρ i : L−îng ngËm c¸t t¹i ®iÓm ®o i trªn thuû trùc (kg/m3), ®· ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc (5-4). Vi : L−u tèc t¹i ®iÓm i t−¬ng øng (m/s). (2). VÏ biÓu ®å ph©n bè l−îng ngËm c¸t (ρ~h) vµ ph©n bè l−u l−îng bïn c¸t ®¬n vÞ (α~h) theo ®é s©u (cïng trªn biÓu ®å V~h) - h×nh (4-18). (3). TÝnh l−u l−îng bïn c¸t ®¬n vÞ b×nh qu©n thuû trùc.

α tt =

F h

(5-14)

Trong ®ã : α tt : L−u l−îng bïn c¸t l¬ löng ®¬n vÞ b×nh qu©n thuû trùc (g/m2s hoÆc kg/m2s). F

: DiÖn tÝch giíi h¹n bëi ®−êng α ~h ®−êng mÆt n−íc vµ ®¸y s«ng.

h

: §é s©u thuû trùc (m).

(4). VÏ ph©n bè l−u l−îng bïn c¸t ®¬n vÞ b×nh qu©n thuû trùc theo mÆt c¾t ngang ( α tt ~B). (5). C¨n cø vµo ®−êng ( α tt ~B) x¸c ®Þnh α tt cho tÊt c¶ c¸c thuû trùc (c¶ thuû trùc ®o s©u) vµ tÝnh l−u l−îng bïn c¸t tõng phÇn:

http://www.ebook.edu.vn

125

r= α tt .h

(5-15)

Trong ®ã: r lµ l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng tõng phÇn (l−u l−îng chÊt l¬ löng thuû trùc)* ®¬n vÞ lµ g/ms hoÆc kg/ms. (6). VÏ ®−êng ph©n bè l−u l−îng bïn c¸t tõng phÇn trªn mÆt c¾t ngang (r~B). (7). X¸c ®Þnh diÖn tÝch biÓu ®å giíi h¹n bëi ®−êng r~B vµ ®−êng mÆt n−íc. Sè ®o diÖn tÝch ®ã chÝnh lµ l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng R. §Ó x¸c ®Þnh diÖn tÝch trªn cã thÓ dïng m¸y ®o diÖn tÝch, dïng m¸y tÝnh hoÆc tÝnh b»ng c«ng thøc gÇn ®óng sau ®©y: R=

r r +r +r 1 1 r1 b o + 1 2 b1 + ... + n −1 n b n −1 + rn b n 2 2 2 2

(5-16)

Trong ®ã : R ri bi

: L−u l−îng bïn c¸t l¬ löng toµn mÆt ngang (kg/s, T/s). : L−u l−îng bïn c¸t l¬ löng tõng phÇn t¹i thuû trùc thø i. : Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c thuû trùc (lÊy mÉu vµ ®o s©u).

(8). L−îng ngËm c¸t b×nh qu©n mÆt ngang ®−îc tÝnh nh− c«ng thøc (5-11). Chó ý: Khi lÊy mÉu b»ng ph−¬ng ph¸p 3 ®iÓm, 2 ®iÓm, 1 ®iÓm, tÝch ph©n vµ hçn hîp th× sau khi x¸c ®Þnh l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n thuû trùc b»ng ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch, tÝnh ®−îc l−u l−îng bïn c¸t ®¬n vÞ b×nh qu©n thuû trùc, råi tiÕp tôc tÝnh to¸n tõ b−íc (4) trë ®i. Trong tr−êng hîp nµy l−u l−îng bïn c¸t ®¬n vÞ b×nh qu©n thuû trùc ®−îc tÝnh nh− sau: α tt = ρ tt V tt

(5-17).

VÝ dô 5-1. Tµi liÖu thùc ®o l−u tèc, ®é s©u vµ l−îng ngËm c¸t cña 1 tr¹m nh− b¶ng (5-5) vµ (5-6). H·y tÝnh l−u l−îng bïn c¸t cña lÇn ®o ®ã b»ng ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch vµ ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i. Kb chän b»ng 2/3. 1. TÝnh l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng b»ng ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch (vÝ dô 5-1). - §Ó ¸p dông ®−îc c«ng thøc (5-10) tr−íc tiªn cÇn tÝnh ®−îc l−u l−îng n−íc bé phËn b»ng ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch. ViÖc tÝnh to¸n xem vÝ dô (4-1), ch−¬ng IV. KÕt qu¶ ®−îc ghi tõ cét 5 ®Õn cét 11 b¶ng (5-7). -

L−îng ngËm c¸t b×nh qu©n thuû trùc tÝnh theo c«ng thøc (5-5) ghi ë cét 12.

-

L−u l−îng bïn c¸t l¬ löng tÝnh theo (5-10) ghi ë cét 14.

Vµ kÕt qu¶ cuèi cïng nh− sau: +

L−u l−îng bïn c¸t l¬ löng qua mÆt ngang: Rmn=47.1kg/s

+

126

L−îng ngËm c¸t b×nh qu©n mÆt ngang: http://www.ebook.edu.vn

ρ mn = +

R mn 47.1 = * 1000 = 41.7(g / m 3 ) Q 1130

L−îng ngËm c¸t lín nhÊt (t¹i 0,8h, thuû trùc III) ρ max = 60.1(g / m 3 )

http://www.ebook.edu.vn

127

VÝ dô 5-1.

B¶ng 5-5. Tµi liÖu ®o s©u

No thuû trùc ®o h/®o V

MP

1

2

3/1

4

5/2

6

7

8/3

9

10

11/4

12

13

14/5

15

MT

Kho¶ng c¸ch khëi ®iÓm (m) 40

60

90

120

140

180

220

260

300

340

380

420

460

500

540

560

582

§é s©u (m)

0.00 1.98 3.20 4.10 4.16 4.65 4.68 5.11 5.35 5.21 5.16 5.20 5.38 5.56 3.80 3.10 0.00

VÝ dô 5-1.

B¶ng 5-6. Tµi liÖu l−u tèc vµ l−îng ngËm c¸t t¹i c¸c ®iÓm ®o

No thuû trùc ®o l−u tèc

1

2

3

4

5

Kho¶ng c¸ch khëi ®iÓm (m) V(m/s)

YÕu tè

§iÓm ®o

128

ρ (g/m3) V(m/s)

ρ (g/m3)

V(m/s)

ρ (g/m3) V(m/s)

ρ (g/m3) V(m/s)

ρ (g/m3)

MÆt

0.54

29.1

0.68

28.8

0.57

35.7

0.58

23.9

0.50

25.1

0.2h

0.49

35.7

0.64

33.8

0.55

43.1

0.53

40.4

0.50

38.3

0.6h

0.45

36.0

0.61

40.8

0.45

42.7

0.50

47.3

0.45

40.9

0.8h

0.36

38.3

0.54

48.4

0.42

60.1

0.43

41.9

0.39

47.6

§¸y

0.32

34.8

0.47

53.0

0.30

48.1

0.33

52.2

0.33

50.1

http://www.ebook.edu.vn

http://www.ebook.edu.vn

127

B¶ng 5-7. TÝnh l−u l−îng bïn c¸t b»ng ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch.

I

II

III

30

2.59

77.7

30

3.65

10.0

20

4.13

82.6

40

4.40 176.0

40

4.66 187.0

40

4.89 196.0

40

5.20 208.0

40

5.30 212.0

40

5.20 208.0

40

5.20 208.0

40

5.30 212.0

40

5.50 220.0

40

4.70 188.0

20

3.45

69.0

22

1.55

34.1

340 5.20

10

380 5.20 IV

208

12

13

14

0.29 60.3

460 5.40

13

500 5.60 V

0.44 259

35.30 2.13 35.3

0.52 135 0.60

591

37.80 5.10 40.2

0.54 316 0.47

628

420 5.20

12

43.00 13.60 45.8

0.48 301 0.49

620

43.60 13.10 41.5

0.47 291 0.45

40.80 11.90 40.2

540 3.80 560 3.10

103

0.30 30.9

40.20 1.24

Q=1134 ≈1130 m3/s

R=47.07 ≈47.1kg/s

582 0.00 ω=2409 ≈2410m2

128

L−u l−îng bïn c¸t l¬ löng (kg/s)

19.8

11

Trung b×nh gi÷a 2 thuû trùc

0.99

10

T¹i thuû trùc

20

300 5.40

9

mnt

K/C gi÷a c¸c thuû trùc (m) §é s©u trung b×nh gi÷a 2.T.T (m)

§é s©u tÝnh to¸n (m)

K/C khëi ®iÓm (m)

260 5.10

15

9

180 4.65

7

14

8

140 4.16

220 4.68

11

7

120 4.10

6

8

6

90 3.20

4 5

5

L−îng ngËm c¸t (g/m3)

60 1.98

2 3

T¹i thuû trùc ®o l−u tèc

1

3 4 40 0.00

L−u tèc (m/s)

DiÖn tÝch gi÷a 2.T.T ®o l−u tèc (m2)

2

TÝnh diÖn tÝch DiÖn tÝch gi÷a 2.T.T ®o s©u (m2)

1 mep np

§o l−u tèc

§o s©u

N thuû trùc

Trung b×nh gi÷a 2 thuû trùc L−u l−îng n−íc bé phËn (m3/s)

o

http://www.ebook.edu.vn

2. TÝnh l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng theo ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i (vÝ dô 5-1). - Víi l−îng ngËm c¸t vµ l−u tèc cña c¸c ®iÓm ®o ®· ghi ë b¶ng (5-6) tÝnh l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng ®¬n vÞ α i theo c«ng thøc (5-13) trªn biÓu ®å ρ ~h, V~h vÏ tiÕp biÓu ®å α ~h (xem h×nh 4-18, ch−¬ng IV). - X¸c ®Þnh diÖn tÝch biÓu ®å α ~h, dïng c«ng thøc (5-14) ®Ó tÝnh α tt cho c¸c thuû trùc lÊy mÉu. - VÏ ph©n bè α tt ~B (h×nh 4-18, ch−¬ng IV), x¸c ®Þnh l−u l−îng bïn c¸t ®¬n vÞ ( α tt ) cho tÊt c¶ c¸c thuû trùc (kÓ c¶ thuû trùc kh«ng lÊy mÉu), kÕt qu¶ ghi ë cét (5) b¶ng (5-8). - Dïng c«ng thøc (5-15) tÝnh l−u l−îng bïn c¸t tõng phÇn (r) - ghi ë cét 6, vÏ biÓu ®å r~B (h×nh 4-18). - L−u l−îng bïn c¸t l¬ löng chuyÓn qua mÆt ngang cã thÓ tÝnh gÇn ®óng b»ng c«ng thøc (4-16), kÕt qu¶ tõng b−íc ®−îc ghi tõ cét (7) ®Õn cét (9) - b¶ng (5-8). + L−u l−îng bïn c¸t l¬ löng tÝnh theo ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i lµ Rmn=47.2kg/s (tæng céng cét 9). +

L−îng ngËm c¸t b×nh qu©n mÆt ngang ρ mn =

(

R mn * 1000 = 41.8 g / m 3 Q

)

B¶ng 5-8.TÝnh l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng theo ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i.

1

60

1.98

3.6

7.1

2

90

3.20

30.4

120

4.10

9.5 1.0 16.1

140

4.16

19.5

81.1

180

4.65

24.6

114.4

220

4.68

23.4

109.5

§o l−u tèc

§o s©u 3

I

4 5 6

II

L−u l−îng bïn c¸t bé phËn Ri(kg/s)

6 0.0

Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c thuû trùc b(m)

L−u l−îng bïn c¸t ®¬n vÞ b×nh qu©n thuû trùc (g/m2s) 5 0.0

2

7

8

9

3.6

20

0.072

18.8

30

0.56

48.2

30

1.45

73.6

20

1.47

97.8

40

3.91

112.0

40

4.48

Trung b×nh gi÷a 2 thuû trùc

§é s©u h(m) 4 0.00

1 mep np

T¹i thuû trùc

Kho¶ng c¸ch khëi ®iÓm (m)

L−u l−îng bïn c¸t tõng phÇn r (g/ms)

3 40

Sè hiÖu thuû trùc

66.0

http://www.ebook.edu.vn

129

1

2

3

4

5

6

260

5.10

21.6

110.4

300

5.40

21.0

112.4

9

340

5.20

20.7

107.8

10

380

5.20

20.3

104.7

7 8

11

III

IV

12

460

13 14 15 mnt

420

500 V

540 560 582

5.20 5.40 5.60 3.80 3.10 0.00

20.3 20.0 19.2 17.7 12.5 0.0

7 110.0

8 40

9 4.40

111.4

40

4.46

110.1

40

4.40

106.2

40

4.25

105.2

40

4.21

106.6

40

4.26

107.2

40

4.29

87.0

40

3.48

53.0

20

1.06

19.4

22

0.427

105.6 107.6 106.8 67.3 38.8 0.0 R=47.18 ≈ 47.2 kg/s

5-4. §o l−u l−îng bïn c¸t ®¸y. I. Thuû trùc ®o bïn c¸t ®¸y. Thuû trùc ®o bïn c¸t ®¸y th−êng trïng víi thuû trùc ®o bïn c¸t l¬ löng vµ ®o l−u tèc, vÞ trÝ ®o bïn c¸t ®¸y lµ ®iÓm s¸t ®¸y s«ng cña thñy trùc. Thuû trùc ®o chØ cÇn bè trÝ trong ph¹m vi cã bïn c¸t ®¸y chuyÓn ®éng cña mÆt ngang. Th«ng th−êng ®é réng nµy nhá h¬n ®é réng mÆt n−íc v× phÇn mÆt c¾t s¸t bê l−u tèc th−êng nhá kh«ng ®ñ lµm cho h¹t bïn c¸t ®¸y chuyÓn ®éng . §èi víi nh÷ng tr¹m ®· qua nghiªn cøu vµ x¸c ®Þnh ®−îc vÞ trÝ thuû trùc ®¹i biÓu, th× khi kh«ng lÊy mÉu toµn mÆt ngang cã thÓ lÊy mÉu t¹i thuû trùc ®¹i biÓu.

II. Ph−¬ng ph¸p lÊy mÉu. ViÖc lÊy mÉu bïn c¸t ®¸y th−êng ®−îc tiÕn hµnh cïng lóc víi lÊy mÉu bïn c¸t l¬ löng. Khi lÊy mÉu ta th¶ m¸y lÊy mÉu (m¸y §«n) xuèng ®¸y s«ng t¹i thuû trùc lÊy mÉu, khi m¸y ch¹m ®¸y th× cöa vµo vµ cöa ra cña m¸y ®Òu më, bïn c¸t ®¸y b¾t ®Çu chuyÓn ®éng vµo m¸ng chøa c¸t.

130

http://www.ebook.edu.vn

Thêi gian lÊy mÉu ®−îc tÝnh tõ khi m¸y võa ch¹m ®¸y s«ng tíi khi b¾t ®Çu kÐo m¸y lªn vµ c¨n cø vµo khèi l−îng mÉu cÇn lÊy. Khèi l−îng mçi mÉu bïn c¸t ®¸y vµo kho¶ng 50750gam. Khi kÕt thóc lÊy mÉu cÇn ghi l¹i thêi gian ®o cña mÉu. Bïn c¸t cña mÉu ®−îc lÊy ra tõ m¸ng chøa c¸t vµ ®ùng vµo dông cô riªng ®Ó xö lý. Thùc tÕ ®o ®¹c cho thÊy t¹i cïng mét vÞ trÝ lÊy mÉu, khèi l−îng bïn c¸t lÊy hai lÇn liªn tôc cã khi sai kh¸c nhau tíi hai lÇn v× vËy ®Ó t¨ng ®é chÝnh x¸c cho kÕt qu¶ t¹i mét mÉu nªn lÊy hai lÇn, kÕt qu¶ lµ trÞ sè b×nh qu©n sè häc cña hai lÇn ®o.

III. Xö lý mÉu vµ tÝnh c¸c ®Æc tr−ng bïn c¸t ®¸y. 1. X¸c ®Þnh khèi l−îng bïn c¸t: MÉu bïn c¸t ®¸y sau khi ®· ph¬i kh« ®−îc x¸c ®Þnh khèi l−îng b»ng c©n ®Üa (v× khèi l−îng bïn c¸t ®¸y cña mçi mÉu kh¸ lín nªn kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i dïng c©n tiÓu ly). 2. TÝnh suÊt chuyÓn c¸t ®¸y: a. Dïng m¸y “§«n” lÊy mÉu: SuÊt chuyÓn c¸t ®¸y ®−îc tÝnh nh− sau: gs =

WK 100 t .b

(5-18)

Trong ®ã : gs : SuÊt chuyÓn c¸t ®¸y (g/ms, kg/ms). WK : Khèi l−îng bïn c¸t cña mÉu ®· ph¬i kh« (g hoÆc kg). t : Thêi gian lÊy mÉu (s). b : §é réng cöa vµo cña m¸y lÊy mÉu (cm). b. Dïng m¸y Helley Smith lÊy mÉu: Tuú thuéc vµo c¸c ®Æc tr−ng cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc cña bïn c¸t ®¸y mµ cã thÓ sö dông mét trong hai c«ng thøc sau ®©y ®Ó tÝnh suÊt chuyÓn c¸t ®¸y: gs =

a (1 − p )ρ s Vs t .b

(5-19)

gs =

aWK t .b

(5-20)

Trong ®ã: a - HÖ sè phô thuéc vµo ®−êng kÝnh h¹t c¸t p - HÖ sè chØ tr¹ng th¸i bïn c¸t (xèp chÆt) ρS- Khèi l−îng riªng kh« cña bïn c¸t (kg/m3) VS-ThÓ tÝch −ít cña bïn c¸t mÉu (m3) WK- Khèi l−îng kh« cña bïn c¸t mÉu (kg) b - §é réng cña cöa thu (0,0762m) t - Thêi gian lÊy mÉu (gi©y)

http://www.ebook.edu.vn

131

3. TÝnh l−u l−îng bïn c¸t ®¸y: L−u l−îng bïn c¸t ®¸y cã thÓ tÝnh b»ng ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch hoÆc b»ng ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i, ë ®©y chØ nªu c¸ch tÝnh b»ng ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch vµ ®−îc tÝnh b»ng c«ng thøc sau:

g s + g s2 g s + g sn gs ⎤ ⎡ gs G S mn = 0.001⎢ 1 ⋅ b 0 + 1 ⋅ b1 + ⋅ ⋅ ⋅ + n 1 ⋅ b n −1 + n ⋅ b n ⎥ (5-21) 2 2 2 ⎣⎢ 2 ⎦⎥ Trong ®ã

:

GSmn: L−u l−îng bïn c¸t ®¸y mÆt ngang thùc ®o (T/s). gSi : SuÊt chuyÓn c¸t ®¸y t¹i thuû trùc thø i (kg/ms), i=1,2,...n. b1, b2, ..., bn-1 lµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c thuû trùc lÊy mÉu 1,2,...,n-1 (m) b0, bn lµ kho¶ng c¸ch tõ thuû trùc lÊy mÉu s¸t bê tíi ®iÓm giíi h¹n cã bïn c¸t ®¸y gÇn nã (m). 4. §o bïn c¸t t¹i thuû trùc ®¹i biÓu: Trong tr−êng hîp nµy th× l−u l−îng bïn c¸t ®¸y ®−îc x¸c ®Þnh tõ quan hÖ suÊt chuyÓn c¸t ®¸y ®¹i biÓu (gS®b) víi l−u l−îng bïn c¸t ®¸y mÆt ngang (GSmn) ®· ®−îc lËp s½n.

5-5. Kh¸i qu¸t chÕ ®é ®o bïn c¸t ChÕ ®é ®o bïn c¸t phô thuéc vµo yªu cÇu, t×nh h×nh thay ®æi cña dßng ch¶y vµ bïn c¸t cña tuyÕn ®o trong tõng thêi kú mµ qui ®Þnh. Sau ®©y chØ nªu lªn mét sè chØ tiªu c¬ b¶n vÒ viÖc qui ®Þnh chÕ ®é bïn c¸t.

I. ChÕ ®é ®o bïn c¸t l¬ löng. - Sè lÇn ®o bïn c¸t l¬ löng toµn mÆt ngang ph¶i ®ñ phèi hîp víi ®o bïn c¸t ®¹i biÓu ®Ó x¸c ®Þnh ®−îc l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng cña c¸c ngµy trong n¨m. - Sè lÇn ®o mïa lò nãi chung chiÕm kho¶ng 2/3 tæng sè lÇn ®o trong n¨m: tËp trung ®o dµy ë nh÷ng trËn lò ®Çu mïa (cã bïn c¸t lín) vµ trËn lò lín nhÊt n¨m. Nãi chung tæng sè lÇn ®o trong n¨m tõ 20-40lÇn. - Trong mïa kiÖt chØ lÊy mÉu n−íc ®¹i biÓu ngµy 1 lÇn vµo lóc 7h. Khi bïn c¸t Ýt thay ®æi th× tõ 1-5 ngµy c¸c mÉu ®¹i biÓu ®−îc hçn hîp thµnh mét mÉu ®Ó xö lý. NÕu bïn c¸t thay ®æi nhiÒu th× xö lý mÉu n−íc ®¹i biÓu riªng tõng ngµy. - T¹i vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu vµo mïa kiÖt cÇn c¨n cø vµo sù thay ®æi cña bïn c¸t trong c¸c kú triÒu ®Ó bè trÝ lÇn ®o, giê ®o sao cho ph¶n ¸nh ®−îc sù thay ®æi cña bïn c¸t trong s«ng.

II. ChÕ ®é ®o bïn c¸t ®¸y:

132

http://www.ebook.edu.vn

Sè lÇn ®o bïn c¸t ®¸y trªn mÆt ngang sao cho ®¶m b¶o ®ñ phèi hîp ®−îc víi bïn c¸t ®¸y t¹i thuû trùc (®iÓm) ®¹i biÓu ®Ó x¸c ®Þnh ®−îc l−u l−îng bïn c¸t ®¸y hµng ngµy. Sè lÇn ®o toµn mÆt ngang cña bïn c¸t ®¸y nãi chung Ýt h¬n sè lÇn ®o bïn c¸t l¬ löng.

http://www.ebook.edu.vn

133

Ch−¬ng VI

®o ®é mÆn trong n−íc s«ng vïng ven biÓn 6-1. Kh¸i niÖm vÒ ®é muèi vμ ®é mÆn. - §é muèi lµ tæng sè gam c¸c lo¹i muèi trong mét ngh×n gam n−íc biÓn. Tæng sè gam c¸c lo¹i muèi ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch ch−ng c¹n 1000g n−íc biÓn ë nhiÖt ®é 480oC. Trong ®iÒu kiÖn nµy toµn bé muèi cacbonat bÞ oxi ho¸, thµnh phÇn h÷u c¬ bÞ ®èt ch¸y, c¸c ion ièt (I-) vµ br«m (Br-) ®−îc thay thÕ b»ng ®−¬ng l−îng ion clo (Cl-). X¸c ®Þnh ®é muèi b»ng ph−¬ng ph¸p nµy gÆp khã kh¨n nªn ng−êi ta ®· x¸c ®Þnh l−îng Cl- trong mÉu n−íc, th«ng qua ®ã x¸c ®Þnh ®−îc ®é muèi. Qua kÕt qu¶ nghiªn cøu n−íc ë ®¹i d−¬ng ng−êi ta ®−a ra c«ng thøc kinh nghiÖm biÓu thÞ quan hÖ trªn nh− sau: C=0.030+1.8050Cl

(6-1)

Trong ®ã : C : Lµ ®é muèi tÝnh b»ng o oo . Cl : Lµ ®é clo tÝnh b»ng o oo . Quan hÖ gi÷a ®é clo vµ ®é muèi trong n−íc s«ng mïa ven biÓn phøc t¹p h¬n nhiÒu, kh«ng thÓ dïng c«ng thøc (6-1) ®−îc do ®ã ng−êi ta ®· ®−a ra ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh l−îng muèi natri clorua (NaCl) lµ lo¹i muèi chiÕm tû lÖ lín nhÊt trong c¸c lo¹i muèi ë n−íc biÓn. - §é mÆn lµ tæng sè gam muèi natri-clorua trong mét ngh×n gam n−íc biÓn. §¬n vÞ hay dïng g/1000g ( o oo )- Ký hiÖu lµ S. §Ó x¸c ®Þnh ®é mÆn ng−êi ta dùa vµo c«ng thøc biÓu thÞ quan hÖ gi÷a ®é clo vµ ®é mÆn nh− sau: S = 1,65 Cl Cl = 0,607S

(6-2) (6-3)

Trong ®ã: S : ®é mÆn ( o oo ) Cl : ®é clo ( o oo ) KÕt qu¶ nghiªn cøu cho thÊy ®é mÆn nhá h¬n ®é muèi 8,6%. Khi ®é clo b×nh qu©n cña n−íc biÓn lµ 19,337 o oo th× ®é mÆn b×nh qu©n lµ 32 o oo , ®é muèi lµ 35%o nh− vËy giíi h¹n trªn cña ®é mÆn vïng ven biÓn vµo kho¶ng 32 ÷ 35 o oo .

6-2. VÞ trÝ vμ ph−¬ng ph¸p lÊy mÉu

134

http://www.ebook.edu.vn

I. §−êng thuû trùc lÊy mÉu. Khi tr¹m thuû v¨n cÊp I, cÊp II cã ®o mÆn th× ®−êng thñy trùc lÊy mÉu mÆn trïng víi ®−êng thuû trùc ®o l−u tèc. C¸c tr¹m thuû v¨n cÊp III, c¸c tr¹m chuyªn ®o mÆn th× ®−êng thñy trùc ®−îc bè trÝ cè ®Þnh vµo chç cã dßng ch¶y râ rÖt, chç dßng chÝnh, tr¸nh n¬i n−íc tï, n−íc vËt. Nãi chung ®−êng thuû trùc ®¹i biÓu lÊy mÉu ph©n tÝch mÆn trïng víi ®−êng thñy trùc ®¹i biÓu ®o l−u tèc. Tr−êng hîp vÞ trÝ 2 ®−êng thuû trùc ®¹i biÓu ®ã kh«ng trïng nhau th× ph¶i x¸c ®Þnh vÞ trÝ thuû trùc ®¹i biÓu ®o mÆn riªng. C¸ch x¸c ®Þnh nh− sau: TiÕn hµnh ®o mét sè lÇn ®é mÆn ®Æc tr−ng (lín nhÊt, nhá nhÊt, trung b×nh) trªn toµn mÆt ngang tÝnh, ®é mÆt b×nh qu©n mÆt ngang ( S mn). Chän 1 sè ®−êng thuû trùc tÝnh ®é mÆn b×nh qu©n thuû trùc S tt. LËp quan hÖ S mn ~ S tt . Thuû trùc nµo cho quan hÖ S mn ~ S tt chÆt chÏ (cã sai sè qu©n ph−¬ng nhá nhÊt) th× chän lµm thuû trùc ®¹i biÓu ®o mÆn.

II. VÞ trÝ ®iÓm lÊy mÉu trªn thñy trùc. Sè ®iÓm lÊy mÉu trªn mçi thuû trùc cã thÓ lµ 3 ®iÓm hoÆc 6 ®iÓm. -

§o 3 ®iÓm ë c¸c ®é s©u t−¬ng ®èi: mÆt; 0,5h (hoÆc 0,6h) vµ ®¸y.

-

§o 6 ®iÓm ë c¸c ®é s©u t−¬ng ®èi: mÆt; 0,2h; 0,4h; 0,6h; 0,8h; vµ ®¸y.

Qua tµi liÖu thùc tÕ cho thÊy ®é mÆn b×nh qu©n thuû trùc thu ®−îc qua 2 ph−¬ng ph¸p ®o trªn chªnh lÖch nhau kh«ng ®¸ng kÓ, do ®ã chñ yÕu lÊy mÉu theo ph−¬ng ph¸p 3 ®iÓm. Khi cã yªu cÇu riªng th× míi dïng ph−¬ng ph¸p 6 ®iÓm.

III. Dông cô, m¸y mãc vµ ph−¬ng ph¸p lÊy mÉu. M¸y lÊy mÉu cã thÓ lµ kiÓu chai cã nót hoÆc dïng m¸y lÊy bïn c¸t kiÓu ngang hoÆc m¸y ch©n kh«ng. NÕu lÊy mÉu b»ng m¸y kiÓu chai th× cho chai xuèng ®iÓm ®o, giËt nót vßi, chê cho n−íc ®Çy chai lµ kÐo lªn. NÕu dïng m¸y kiÓu ngang hoÆc m¸y ch©n kh«ng th× viÖc lÊy mÉu ph©n tÝch mÆn t−¬ng tù nh− lÊy mÉu bïn c¸t b»ng ph−¬ng ph¸p tÝch ®iÓm. Mçi lÇn lÊy trªn mÆt c¾t ngang hoÆc trªn thuû trùc ®¹i biÓu ®Òu ph¶i ®o mùc n−íc, ®o nhiÖt ®é n−íc. C¸c mÉu n−íc ®−îc ghi thêi gian, vÞ trÝ ®o ®Ó tr¸nh nhÇm lÉn khi tÝnh to¸n. Sau mçi lÇn lÊy mÉu cÇn ph©n tÝch ngay ®é mÆn ®Ó x¸c ®Þnh xu thÕ thay ®æi cña ®é mÆn mµ bè trÝ lÇn ®o tiÕp theo cho hîp lý.

6-3. Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch mÉu n−íc vμ x¸c ®Þnh ®é mÆn I. Dông cô dïng ®Ó ph©n tÝch ®é mÆn: Trong ph©n tÝch mÉu viÖc sö dông chÝnh x¸c vµ ®óng quy ®Þnh c¸c lo¹i dông cô ®o l−êng, quyÕt ®Þnh phÇn lín ®é chÝnh x¸c cña kÕt qu¶. http://www.ebook.edu.vn

135

C¸c lo¹i dông cô th−êng dïng gåm cã: b×nh ®Þnh møc, èng dung l−îng, èng hót vµ èng nhá giät. 1. B×nh ®Þnh møc. B×nh ®Þnh møc lµm b»ng thuû tinh, cã kh¾c v¹ch dung tÝch ë nhiÖt ®é t−¬ng øng (150C hoÆc 200C). B×nh ®Þnh møc th−êng dïng gåm c¸c lo¹i: 1000, 500, 250, 200 vµ 100ml. Tr−íc khi dïng b×nh ph¶i ®−îc röa 2 ®Õn 3 lÇn b»ng n−íc s¹ch, sau ®ã röa l¹i b»ng n−íc cÊt 2-3 lÇn n÷a. B×nh ®Þnh møc th−êng ®−îc dïng ®Ó pha dung dÞch cã nång ®é ®Þnh tr−íc. Khi x¸c ®Þnh thÓ tÝch dung dÞch kh«ng cÇm tay vµo b×nh tr¸nh g©y sai sè dung tÝch do lµm t¨ng nhiÖt ®é dung dÞch. Khi pha chÕ mét dung tÝch nµo ®ã nªn cho dÇn n−íc cÊt vµo vµ l¾c ®Òu, khi tinh thÓ tan hÕt, th× thÓ tÝch dung dÞch vµo kho¶ng 3/4 dung tÝch ®Þnh møc. §Ó cho n−íc trong b×nh yªn tÜnh, sau ®ã dïng èng hót hoÆc ®òa thuû tinh cho n−íc cÊt vµo tõ tõ, tíi khi ®iÓm thÊp nhÊt cña mÆt tho¸ng võa tíi v¹ch ®Þnh møc lµ ®−îc. Khi x¸c ®Þnh ®é cao mÆt tho¸ng dung dÞch ph¶i ®Ó tÇm m¾t n»m ngang. 2. èng hót. èng hót ®−îc lµm b»ng thuû tinh. CÊu t¹o gåm 2 lo¹i: lo¹i cã bÇu vµ lo¹i chia ®é (h×nh 6-1). èng hót th−êng dïng ®Ó ®−a mét thÓ tÝch nµo ®ã cña dung dÞch tõ b×nh nµy sang b×nh kia. Tr−íc khi sö dông èng hót cÇn ®−îc röa s¹ch vµ tr¸ng kü l¹i b»ng n−íc cÊt.

10ml - 20 oC

1

2

5ml 5

3

0 1 50 ml o 20 C

4

7

2 3

3

8

4 5

2

9

6 7

1

10

8 9

11

10

136

H×nh 6-1. èng hót http://www.ebook.edu.vn H×nh 6-2.

H×nh 6-3

a) èng hót cã bÇu; b) èng hót chia ®é èng dung l−îng

èng nhá giät

3. èng dung l−îng. èng dung l−îng lµ 1 èng thuû tinh h×nh trô cã ®¸y, trªn th©n èng cã kh¾c v¹ch chØ dung tÝch (h×nh 6-2). èng dung l−îng th−êng cã c¸c lo¹i dung tÝch: 5, 10, 15, 25, 50, 100, 200, 500, 1000...ml, dïng ®Ó ®o thÓ tÝch dung dÞch kh«ng ®ßi hái ®é chÝnh x¸c cao. 4. èng nhá giät. èng nhá giät lµ mét èng thuû tinh nhá dµi, trªn th©n cã kh¾c ®é chØ thÓ tÝch (ml). PhÇn d−íi cïng nhá dÇn vµ cã kho¸ ®Ó ®ãng më khi cÇn thiÕt. V¹ch kh¾c ®é 0,00 ë trªn cïng. §é chÝnh x¸c khi sö dông ®äc tíi 0,10 hoÆc 0,15 ml, −íc ®o¸n tíi 0,01 ml (h×nh 6-3). Tr−íc khi sö dông èng nhá giät cÇn th¸o kho¸ röa s¹ch b»ng n−íc cÊt, tr¸ng l¹i b»ng dung dÞch b¹c nitrat (AgN03) råi cho dung dÞch ch¶y ra hÕt sau ®ã míi sö dông.

a)

b)

II. Ho¸ chÊt dïng ®Ó ph©n tÝch mÆn vµ c¸ch pha chÕ. 1. Pha dung dÞch b¹c nitrat N = 0,0855. LÊy tinh thÓ b¹c nitrat (AgN03) cho vµo ®Üa vµ sÊy ë nhiÖt ®é 120oC trong 2 giê, lÊy ra ®Ó nguéi trong b×nh hót Èm 45 phót. C©n thËt chÝnh x¸c 14,533 gam (AgN03) hoµ víi mét Ýt n−íc cÊt cho vµo b×nh ®Þnh møc 1 lÝt. Sau ®ã cho dÇn n−íc cÊt (cÊt hai lÇn) vµo l¾c ®Òu cho tan ho¸ chÊt råi cho n−íc cÊt ®Õn v¹ch ®Þnh møc 1 lÝt, l¾c ®Òu. Dung dÞch b¹c nitrat th−êng ®−îc chøa trong b×nh mµu n©u ®Ó trong bãng tèi, tr¸nh ¸nh s¸ng lµm ph©n gi¶i dung dÞch. Muèn pha dung dÞch AgNO3 N = 0,01712 th× chØ cÇn lÊy mét thÓ tÝch dung dÞch AgNO3 N =0,0855 pha thªm bèn lÇn thÓ tÝch n−íc cÊt hai lÇn. 2. Pha dung dÞch chuÈn Nacl N = 0,0855. CÇn thËt chÝnh x¸c 5g tinh thÓ Nacl (®· sÊy kh« ë 120oC trong 4 giê vµ ®Ó trong b×nh hót Èm 45 phót), hoµ vµo 1 Ýt n−íc cÊt cho vµo b×nh ®Þnh møc 1000 ml, cho thªm n−íc cÊt vµo ®Õn v¹ch ®Þnh møc vµ l¾c ®Òu. 3. Pha dung dÞch K2Cr2O4 10%. C©n 10g tinh thÓ K2Cr2O4 hoµ víi 100ml n−íc cÊt. 4. Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh nång ®é dung dÞch b¹c nitrat. Dung dÞch AgNO3 th−êng rÊt khã pha ®óng nång ®é ®· ®Þnh. §Ó ®iÒu chØnh nång ®é dung dÞch AgNO3 tr−íc tiªn ta dïng èng hót, lÊy thËt chÝnh x¸c 10ml dung dÞch chuÈn NaCl N = 0,0855 cho vµo b×nh tam gi¸c ®· röa s¹ch (cã thÓ cho thªm http://www.ebook.edu.vn

137

vµo 10-20 ml n−íc cÊt n÷a), råi cho vµo 3 giät chØ thÞ mµu K2Cr2O4 10%. Dïng dung dÞch AgNO3 N = 0,0855 ®· pha ®Ó nhá giät. Khi ph¶n øng kÕt thóc th× ghi l¹i l−îng AgNO3 ®· dïng ®Ó nhá giät. Lµm l¹i thÝ nghiÖm lÇn thø 2. NÕu l−îng dïng AgNO3 ®· dïng gi÷a 2 lÇn thÝ nghiÖm sai nhau kh«ng qu¸ 0,1 ml th× dïng trÞ sè b×nh qu©n sè häc cña l−îng AgNO3 ®· nhá giät. Khi l−îng AgNO3 ®· dïng tõ 9,80 ÷10,2 ml th× coi nång ®é AgNO3 ®· pha lµ chÝnh x¸c. NÕu l−îng AgNO3 nhá h¬n 9,8 ml th× nång ®é lín. NÕu l−îng AgNO3 lín h¬n 10,2 ml th× nång ®é nhá. C¸ch ®iÒu chØnh nång ®é nh− sau: - Nång ®é lín th× ph¶i cho thªm vµo dung dÞch AgNO3 ®· pha mét l−îng n−íc cÊt ΔV tÝnh theo c«ng thøc sau: ΔV=

V(10 − V1 ) V1

(6-4)

Trong ®ã: ΔV : L−îng n−íc cÊt cÇn pha thªm (ml) V

: ThÓ tÝch dung dÞch AgNO3 cÇn ®iÒu chØnh (ml)

V1 : L−îng AgNO3 b×nh qu©n ®· dïng khi nhá giät (ml) - NÕu nång ®é AgNO3 nhá th× cÇn cho thªm mét l−îng tinh thÓ AgNO3 tÝnh theo c«ng thøc sau: ΔG=

V(V1 − 10) x 14,533 V1

(6-5)

Trong ®ã: ΔG- träng l−îng tÝnh thÓ AgNO3 cÇn cho thªm (mg) Sau khi ®· ®iÒu chØnh nång ®é tiÕn hµnh lµm l¹i thÝ nghiÖm nh− b−íc (1) nÕu nång ®é AgNO3 ch−a ®¹t yªu cÇu th× tiÕn hµnh ®iÒu chØnh lÇn thø hai...

III. C¸c b−íc ph©n tÝch vµ tÝnh to¸n ®é mÆn. 1. Dung tÝch n−íc mÉu ph©n tÝch: §Ó b¶o ®¶m ®é chÝnh x¸c cña tµi liÖu, tiÕt kiÖm ho¸ chÊt vµ tiÖn cho tÝnh to¸n nªn chän thÓ tÝch n−íc mÉu phô thuéc vµo ®é mÆn nh− b¶ng (6-1). B¶ng 6-1. ThÓ tÝch n−íc mÉu dïng ®Ó ph©n tÝch

138

§é mÆn S (%o)

Nång ®é AgNO3(N)

N x 58,45 = p

ThÓ tÝch n−íc mÉu V(ml)

> 1,000

0,0855

5

5ml pha thªm 15ml n−íc cÊt

0,250 ÷1,000

0,0855

5

20

< 0,250

0,01712

1

20

0,01712

1

50÷100

http://www.ebook.edu.vn

2. C¸c b−íc ph©n tÝch mÆn. a. Tr−íc khi ph©n tÝch 1-2 giê ®em mÉu n−íc vµ dông cô ph©n tÝch ®Ó trªn bµn cho nhiÖt ®é cña chóng b»ng nhiÖt ®é trong phßng (15-20oC) b. X¸c ®Þnh ®é pH (dïng giÊy thö pH). NÕu pH < 7,0 th× dïng dung dÞch Na2CO3 0,1N trung hoµ ®−a pH vÒ kho¶ng 7. NÕu pH > 10 th× dïng dung dÞch H2SO4 0,12N ®Ó trung hoµ ®−a pH ≈7. NÕu pH = 7,5 ÷ 10 th× kh«ng cÇn ®iÒu chØnh ®é pH. c. Cho dung dÞch AgNO3 vµo èng nhá giät ®Õn v¹ch kh¾c ®é “0”. d. Dïng èng hót, hót mÉu n−íc (theo b¶ng 6-1) cho vµo b×nh tam gi¸c. e. Cho vµo n−íc mÉu 3 giät chØ thÞ mµu K2Cr2O4. f. Dïng dung dÞch AgNO3 nhá giät, khi ®Õn ®iÓm tíi (n−íc mÉu chuyÓn sang mµu hång nh¹t) th× ghi lÊy l−îng AgNO3 ®· nhá giät. 3. TÝnh to¸n ®é mÆn. a. §é mÆn t¹i ®iÓm ®o -

Hµm l−îng cl tÝnh theo c«ng thøc sau: Cl - =

Trong ®ã

W × N × 35,5 × 1000 V

(6-6)

: W : l−îng dung dÞch AgNO3 ®· dïng (ml) N : nång ®é d−¬ng l−îng cña dung dÞch AgNO3 V : dung tÝch n−íc mÉu dïng ®Ó ph©n tÝch (ml)

35,5

: ®−¬ng l−îng cña Cl

1000

: sè ®æi gam ra mg

NÕu gäi p’ = N x 35,5 th× ®é cl- ®−îc x¸c ®Þnh: Cl - =

W × P' × 1000 V

(6-7)

Khi N = 0,0855 th× p’ = 3,035 N = 0,01712 th× p’ = 0,607’ -

§é mÆn tÝnh theo c«ng thøc: NaCl =

W × N × 58,45 × 1000 V

(6-8)

Trong ®ã c¸c ký hiÖu W, N, V nh− trong c«ng thøc (6-6) 58,45 : Lµ ®−¬ng l−îng cña NaCl. http://www.ebook.edu.vn

139

NÕu gäi P = N x 58,45 th× ®é mÆn ®−îc tÝnh: NaCl = Khi

W×P × 1000 V

(6-9)

N = 0,0855 th× P = 5,00 N = 0,01712 th× P = 1,0

NÕu x¸c ®Þnh ®é mÆn tr−íc th× hµm l−îng Cl- ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: Cl- = 0,607 NaCl

(6-10)

§Ó tiÖn tÝnh to¸n khi ph©n tÝch mÆn cã thÓ ¸p dông c«ng thøc tÝnh s½n nh− b¶ng 6-2 sau ®©y: B¶ng 6-2. TÝnh hµm l−îng Cl vµ NaCl Nång ®é dung dÞch AgNO3 (N)

ThÓ tÝch n−íc mÉu ph©n tÝch (ml)

C«ng thøc tÝnh l−îng muèi NaCl ®é mÆn (mg/l)

C«ng thøc tÝnh hµm l−îng Cl- (mg/l)

0,0855

⎧5 ⎨ ⎩20

1000W

607W

250W

151,8W

⎧20 ⎪ ⎨50 ⎪100 ⎩

50W

30,35W

20W

12,14W

10W

6,07W

0,01712

b. §é mÆn b×nh qu©n thuû trùc: §o 3 ®iÓm:

S tt =

S mÆt + S 0,5h + S d¸y

(6-11)

3

§o 6 ®iÓm :

S tt =

S mÆt + S 0,2 h + S 0,4 h + S 0,6 h + S 0,8h + S d¸y 6

(6-12)

c. §é mÆn b×nh qu©n mÆt ngang: - Tr−êng hîp khi ®o mÆn ®ång thêi cã ®o l−u l−îng n−íc trªn mÆt ngang th× ®é mÆn b×nh qu©n mÆt ngang ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau: S mn =

140

S 1Q 0 +

S1 + S 2 S + Sn Q1 K + n-1 Qn 2 2 Q http://www.ebook.edu.vn

1

+ SnQn (6-13)

-

Tr−êng hîp khi ®o mÆn kh«ng ®o l−u l−îng th× ®é mÆn b×nh qu©n mÆt ngang sÏ lµ: S mn =

S 1 + S 2 + K + S n-1 + S n n

(6-14)

Trong c¸c c«ng thøc tõ (6-11) ÷ (6-14) th×: SmÆt,, S02h, S04h... S1, S2...Sn

- §é mÆn t¹i ®iÓm cã ®é s©u t−¬ng ®èi lµ mÆt, 02h, 04h... - §é mÆn b×nh qu©n t¹i thuû trùc sè 1,2 ...n.

Qo' Q1...Qn

- L−u l−îng n−íc bé phËn gi÷a c¸c thuû trùc lÊy mÉu mÆn.

6-4 §o ®é mÆn b»ng m¸y I. Nguyªn lý ho¹t ®éng chung cña m¸y ®o mÆn. Chóng ta ®· biÕt ®é dÉn ®iÖn trong m«i tr−êng n−íc phô thuéc vµo hµm l−îng c¸c lo¹i muèi cã trong ®ã. Khi hµm l−îng muèi cµng lín th× ®é dÉn ®iÖn cµng lín vµ ng−îc l¹i. Dùa vµo tÝnh chÊt nµy m¸y sÏ x¸c ®Þnh ®−îc ®é mÆn th«ng qua ®é dÉn ®iÖn cña n−íc s«ng n¬i ®o ®¹c. Mét trong c¸c bé phËn chñ yÕu cña m¸y lµ ®Çu ®o (sensor) gåm hai cùc ®iÖn, th−êng ®−îc lµm b»ng platin (b¹ch kim) ®Æt c¸ch nhau mét kho¶ng x¸c ®Þnh. Khi ®o, sensor ®−îc ®−a xuèng n−íc t¹i ®iÓm ®o, ®é dÉn ®iÖn cña n−íc sÏ ®−îc m¸y chñ chuyÓn ®æi thµnh gi¸ trÞ ®é muèi vµ ®é mÆn. KÕt qu¶ ®o ®¹c sÏ ®−îc hiÓn thÞ tøc kh¾c trªn mµn h×nh hoÆc ®−îc ghi vµo bé nhí cña m¸y. Th«ng th−êng m¸y ®o mÆn cßn cã c¸c sensor kh¸c ®Ó ®o cïng lóc nhiÒu yÕu tè nh− nhiÖt ®é n−íc, ®é «xy hoµ tan, ®é ®ôc, ®é pH v.v...

II. Giíi thiÖu mét sè lo¹i m¸y ®o mÆn - M¸y TOA do NhËt B¶n s¶n xuÊt: §o ®−îc 7 yÕu tè (®é mÆn, nhiÖt ®é, «xy hoµ tan, ®é dÉn ®iÖn, ®é ®ôc, ®é pH, ®é muèi) - M¸y HANNA (Mü): Lo¹i nµy rÊt gän nhÑ, c¸c yÕu tè ®o ®−îc gåm: §é mÆn, ®é muèi, nhiÖt ®é, ®é dÉn ®iÖn. - M¸y AST-200; AST-500, AST - 1000 (NhËt): HÖ thèng cña lo¹i m¸y n»m d−íi n−íc, m¸y cã thÓ ®o ®−îc ®é mÆn vµ nhiÖt ®é n−íc theo chiÒu s©u dßng ch¶y.ViÖc ®o ®¹c ®−îc tù ®éng ho¸ vµ sè liÖu ®−îc l−u tr÷ vµo bé nhí. - M¸y P- 1000, P- GHK, D- GHK (NhËt) còng cã c¸c tÝnh n¨ng nh− c¸c lo¹i m¸y trªn nh−ng hÖ thèng ®−îc l¾p ®Æt trªn bê.

III. §o ®é mÆn b»ng m¸y. 1. C«ng t¸c chuÈn bÞ: Tr−íc khi ®o cÇn kiÓm tra l¹i t×nh tr¹ng ho¹t ®éng cña m¸y. C«ng t¸c kiÓm tra cã thÓ ®−îc tiÕn hµnh trªn bê (víi n−íc mÉu ë trong thïng). M¸y ®−îc l¾p r¸p pin hoÆc nèi víi nguån ®iÖn theo thiÕt kÕ cña m¸y. PhÇn lín c¸c m¸y ®o mÆn ®−îc cung cÊp nguån ®iÖn 1 chiÒu b»ng pin hoÆc ¾c qui ®Þnh cã ®iÖn thÕ 3, 6, 12 V. 141 http://www.ebook.edu.vn

2. §o ®é mÆn b»ng m¸y TOA vµ HANNA: C¨n cø vµo c¸c qui ®Þnh ë 6-2 bè trÝ thñy trùc vµ ®Þnh sè ®iÓm ®o trªn thuû trùc. - Dïng sµo hoÆc c¸ s¾t ®−a sensor cña m¸y xuèng ®iÓm ®o chê (5÷10)s cho n−íc æn ®Þnh råi më m¸y, Ên phÝm chøc n¨ng ®o mÆn vµ ghi l¹i kÕt qña trªn mµn hiÓn thÞ. Tr−êng hîp cÇn ®o c¸c yÕu tè kh¸c th× ®iÒu khiÓn c¸c phÝm trªn m¸y ®Ó gi¸ trÞ yÕu tè cÇn ®o xuÊt hiÖn lÇn l−ît trªn mµn h×nh. - Tr−êng hîp tõ n¬i ®Æt m¸y chñ tíi ®iÓm ®o v−ît qu¸ chiÒu dµi d©y dÉn cña m¸y (tõ m¸y tíi sensor) th× cã thÓ lÊy mÉu n−íc t¹i ®iÓm cÇn ®o ®ùng vµo thïng, ®−a lªn bê, nhóng sensor vµo ®Ó ®o ®¹c. Tr−êng hîp nµy ®é chÝnh x¸c cña mét sè yÕu nh− ®é «-xy hµo tan, nhiÖt ®é n−íc sÏ kh«ng ph¶n ¶nh ®óng thùc tÕ tÝnh chÊt cña n−íc n¬i cÇn ®o. - M¸y ®o mÆn gióp ta dÔ dµng x¸c ®Þnh ®−îc ®é mÆn vµ mét sè yÕu tè kh¸c rÊt tiÖn lîi, nhÊt lµ khi ®o mÆn vµ c¸c yÕu tè kh¸c phôc vô cho c«ng t¸c ®iÒu tra, kh¶o s¸t ... - M¸y sÏ cho ngay kÕt qu¶ t¹i hiÖn tr−êng gióp ta ®iÒu chØnh chÕ ®é ®o kÞp thêi vµ hîp lý. Tuy vËy gi¸ m¸y ®o mÆn vÉn cßn kh¸ cao, nªn ch−a cã ®iÒu kiÖn ®Ó trang bÞ réng r·i cho c¸c tr¹m ®o mÆn. Do yªu cÇu cña s¶n xuÊt vµ nghiªn cøu khoa häc nªn viÖc x¸c ®Þnh ®é mÆn b»ng ph−¬ng ph¸p ®· tr×nh bµy ë 6-2 vµ 6-3 vÉn cßn cÇn ®−îc phæ biÕn vµ ¸p dông.

6-5. §o ®é chua (pH) I. Kh¸i niÖm vÒ ®é chua §é chua trong n−íc thiªn nhiªn do sù tån t¹i cña c¸c axÝt h÷u c¬ tù do, khÝ cacbonic ch−a ho¸ hîp vµ c¸c lo¹i kiÒm yÕu t¹o thµnh, chñ yÕu quyÕt ®Þnh bëi tû lÖ nång ®é cña c¸c ion. H+ hoÆc OH- . TrÞ sè pH phô thuéc vµo nång ®é H+ (cña axÝt), trÞ sè p0H phô thuéc vµo nång ®é OH(cña kiÒm). V× gi¸ trÞ cña chóng trong n−íc qu¸ nhá kh«ng tiÖn cho viÖc ghi chÐp tÝnh to¸n, nªn ng−êi ta dïng gi¸ trÞ ©m logarÝt cña [H+] vµ cña [0H-] ®Ó biÓu thÞ m«i tr−êng cña n−íc, tøc lµ:

Vµ Khi

PH = - lg [H+]

(6-15)

p0H = - lg [0H-]

(6-16)

pH = 7 - n−íc trung tÝnh pH > 7 - n−íc thuéc lo¹i kiÒm pH < 7 - n−íc thuéc lo¹i axÝt

II. LÊy mÉu n−íc ®o ®é chua : §é chua trong n−íc s«ng, hå còng thay ®æi theo thêi gian vµ kh«ng gian nh− ®é mÆn nªn viÖc lÊy mÉu còng cÇn ®−îc tiÕn hµnh theo tõng ®iÓm t−¬ng tù nh− lÊy mÉu ®o ®é mÆn. 142

http://www.ebook.edu.vn

Tr−êng hîp cÇn ®o c¶ hai yÕu tè ®é mÆn vµ ®é chua th× mçi mÉu n−íc cã thÓ dïng ®Ó ®o x¸c ®Þnh ®ång thêi c¶ hai yÕu tè.

III. Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ®é chua pH: §é chua cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh b»ng giÊy thö pH hoÆc dïng lo¹i m¸y ®o ®−îc c¸c yÕu tè tæng hîp nh− ®· tr×nh bµy ë §6-4. Nguyªn lý cña ph−¬ng ph¸p dïng giÊy thö pH nh− sau: MÉu n−íc cã trÞ sè pH kh¸c nhau khi gÆp giÊy thö pH sÏ xuÊt hiÖn mµu s¾c kh¸c nhau, dùa vµo tÝnh chÊt nµy ®Ó x¸c ®Þnh trÞ sè pH. Muèn x¸c ®Þnh ®é pH ta dïng mét m¶nh giÊy thö pH nhóng vµo n−íc mÉu cho −ít ®Òu råi lÊy ra ®Ó kho¶ng 1 phót khi mµu ®· lªn râ th× ®−a so s¸nh víi thang mµu pH chuÈn ®Ó x¸c ®Þnh ®é pH cña mÉu.

6-6. Kh¸i qu¸t chÕ ®é ®o ®é mÆn vμ ®é chua • §o ®é mÆn th−êng ®−îc tiÕn hµnh vµo mïa c¹n hµng n¨m, trõ khi cã yªu cÇu riªng.

§é mÆn t¹i c¸c s«ng thuéc vïng ¶nh h−ëng triÒu phô thuéc vµo c¸c yÕu tè chñ yÕu nh−: ChÕ ®é thuû triÒu, dßng triÒu, l−îng n−íc tõ th−îng nguån...do ®ã viÖc qui ®Þnh chÕ ®é ®o sao cho thÓ hiÖn ®−îc sù thay ®æi cña ®é mÆn theo thêi gian vµ kh«ng gian lµ yªu cÇu cÇn thiÕt cña c«ng t¸c ®iÒu tra c¬ b¶n: Ch¼ng h¹n: - §Ó thÓ hiÖn ®−îc qu¸ tr×nh mÆn (s ~ t) th× cÇn bè trÝ ®o 3-4 lÇn liªn tiÕp tõ sau khi xuÊt hiÖn mùc n−íc ch©n triÒu, mùc n−íc ®Ønh triÒu, kho¶ng thêi gian cña hai lÇn ®o kÒ nhau cã thÓ lµ 30 ph’, 1 giê... - §Ó thÓ hiÖn qu¸ tr×nh (s ~ t) trong mçi kú triÒu th× cÇn ®o mét sè ngµy ®Æc tr−ng trong kú triÒu (triÒu m·n, triÒu trung b×nh vµ triÒu c−êng) - §èi víi vïng cã chÕ ®é b¸n nhËt triÒu hay triÒu hçn hîp sè lÇn ®o sÏ nhiÒu h¬n t¹i vïng cã chÕ ®é nhËt triÒu. Khi ®o mÆn ®Ó phôc vô cho mét chuyªn ®Ò, hoÆc phôc vô s¶n xuÊt th× tuú theo yªu cÇu ®Æt ra mµ bè trÝ chÕ ®é ®o, thêi kú ®o cho phï hîp. • ChÕ ®é ®o chua:

§é chua trong n−íc s«ng, hå lu«n thay ®æi theo thêi gian vµ kh«ng gian. §Ó x¸c ®Þnh n¾m ®−îc sù thay ®æi ®ã chÕ ®é ®o ®é chua còng ®−îc bè trÝ t−¬ng tù nh− chÕ ®é ®o ®é mÆn. ViÖc ®o ®¹c vµ sö dông tµi liÖu ®é chua cã thÓ cÇn thiÕt ®èi víi mäi nguån n−íc, trong khi ®ã ®é mÆn trong n−íc s«ng vïng ven biÓn míi cã ý nghÜa ®èi víi ®êi sèng vµ s¶n xuÊt.

http://www.ebook.edu.vn

143

Ch−¬ng VII

ChØnh lý sè liÖu mùc n−íc vμ nhiÖt ®é n−íc §7-1. Môc ®Ých, nhiÖm vô cña c«ng t¸c chØnh lý sè liÖu thñy v¨n nãi chung I. T×nh tr¹ng cña tµi liÖu thñy v¨n thùc ®o : • Trong c¸c yÕu tè thñy v¨n cã yÕu tè ®o ®¹c, quan s¸t ®¬n gi¶n cã thÓ ®o ®¹c ®−îc liªn tôc (1) hoÆc ®o ®−îc t¹i tõng thêi ®iÓm c¸ch ®Òu nhau (1) theo qui ®Þnh nh− mùc n−íc, nhiÖt ®é n−íc v.v... Cßn cã nh÷ng yÕu tè ®o ®¹c phøc t¹p, tèn thêi gian vµ c«ng søc nh− l−u l−îng n−íc, l−u l−îng bïn c¸t, mÆt c¾t ngang ... th× chØ cã thÓ ®o ®−îc t¹i c¸c thêi ®iÓm rêi r¹c kh«ng qui luËt (2) chØ cã tÝnh ®¹i biÓu cho qu¸ tr×nh thay ®æi cña yÕu tè ®ã. • Trong ®o ®¹c vµ tÝnh to¸n sè liÖu thùc ®o cßn cã sai sè do nhiÒu nguyªn nh©n kh¸c nhau g©y ra nh− m¸y mãc, thiÕt bÞ ®o cã sai sè, do chñ quan cña con ng−êi, do ®iÒu kiÖn thiªn nhiªn v.v... V× vËy tµi liÖu thùc ®o ch−a thÓ sö dông ®−îc mµ ph¶i qua c«ng t¸c “chØnh lý tµi liÖu”.

II. Môc ®Ých, nhiÖm vô cña c«ng t¸c chØnh lý sè liÖu thñy v¨n : • ThiÕt lËp c¸c quan hÖ vËt lý gi÷a c¸c yÕu tè (1) vµ c¸c yÕu tè (2), tõ yÕu tè (1) sÏ kÐo dµi, bæ sung ®Ó c¸c yÕu tè (2) trë thµnh liªn tôc hoÆc ®¸p øng ®−îc yªu cÇu ®Ò ra. • Trong qu¸ tr×nh chØnh lý cßn ph¸t hiÖn ra c¸c sai sè cña tµi liÖu thùc ®o vµ dïng c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau ®Ó hiÖu chØnh l¹i nh÷ng sè liÖu sai ®ã. • TÝnh to¸n c¸c tµi liÖu ®Æc tr−ng nh− trÞ sè b×nh qu©n, lín nhÊt, nhá nhÊt thêi ®o¹n, thèng kª chóng d−íi d¹ng biÓu, b¶ng, biÓu ®å ... ®Ó tiÖn l−u tr÷ vµ sö dông. • C«ng t¸c chØnh lý tµi liÖu thñy v¨n ph¶i dùa trªn c¬ së tµi liÖu thùc ®o cã ®é tin cËy nhÊt ®Þnh. C¸c ph−¬ng ph¸p chØnh lý ph¶i dùa trªn c¸c mèi quan hÖ gi÷a hai hoÆc nhiÒu yÕu tè. C¸c quan hÖ ®ã ph¶i cã c¬ së vËt lý vµ hîp l«gÝc. Tµi liÖu ®−îc bæ sung, kÐo dµi, söa ch÷a ... vµ tÝnh to¸n ph¶i cã ®é chÝnh x¸c cÇn thiÕt, míi sö dông ®−îc.

§7-2. Tãm t¾t néi dung chØnh lý sè liÖu mùc n−íc ChØnh lý sè liÖu mùc n−íc ®−îc thùc hiÖn khi kÕt thóc mét n¨m ®o ®¹c. NÕu ®¬n vÞ thêi gian tÝnh theo n¨m thñy v¨n (tõ ®Çu mïa lò n¨m tr−íc tíi cuèi mïa kiÖt n¨m kÕ tiÕp) th× sÏ rÊt thuËn lîi cho viÖc ph©n tÝch, nhËn xÐt kÕt qu¶ ®o ®¹c, tuy nhiªn kh«ng thuËn lîi cho c«ng t¸c qu¶n lý hµnh chÝnh, do ®ã th−êng chän thêi gian tÝnh to¸n theo n¨m d−¬ng lÞch. Sè liÖu sau mçi n¨m ®o mùc n−íc gåm cã : •

Mùc n−íc ®o hµng giê trong n¨m (tõ 1-I ®Õn 31-XII) http://www.ebook.edu.vn

143

•

Mùc n−íc b×nh qu©n ngµy (tÝnh tõ mùc n−íc ®o hµng giê)

•

Mùc n−íc ®Æc tr−ng cao nhÊt (Hmax), thÊp nhÊt (Hmin) trong tõng th¸ng, trong n¨m vµ mùc n−íc b×nh qu©n n¨m ( H n¨m). XÐt tæng thÓ víi sè liÖu ®o vµ tÝnh c¸c ®Æc tr−ng nªu trªn cã thÓ ph¶n ¸nh ®−îc qu¸ tr×nh diÔn biÕn cña mùc n−íc t¹i tr¹m ®o trong n¨m vµ sè liÖu nµy cã thÓ sö dông cho c¸c yªu cÇu khai th¸c lîi dông nguån n−íc. Tuy nhiªn víi môc ®Ých ®· nªu ë tiÕt (7-1), sè liÖu mùc n−íc thùc ®o vÉn ph¶i th«ng qua chØnh lý míi ®¸p øng ®Çy ®ñ yªu cÇu sö dông. ChØnh lý sè liÖu mùc n−íc gåm c¸c néi dung sau : 1) TÝnh bæ sung mùc n−íc b×nh qu©n ngµy ( H ngµy) nÕu v× lý do nµo ®ã kh«ng ®o ®−îc Hgiê ®Ó ®ñ tÝnh to¸n. 2) TÝnh bæ sung mùc n−íc cao nhÊt (Hmax) thÊp nhÊt (Hmin) trong n¨m nÕu v× lý do nµo ®ã kh«ng ®o ®−îc hoÆc ®o ®−îc nh−ng kh«ng ph¶n ¶nh ®óng ®iÒu kiÖn tù nhiªn (do x¶y ra vì ®ª, ph©n lò, chÆn dßng lµm d©ng n−íc v.v...). 3) KiÓm tra ph¸t hiÖn sai sè trong ®o ®¹c vµ tÝnh mùc n−íc 4) ThuyÕt minh vÒ chÊt l−îng sè liÖu

§7-3. TÝnh bæ sung mùc n−íc b×nh qu©n ngμy vμ cùc trÞ I. Bæ sung mùc n−íc b×nh qu©n ngµy Trong tr−êng hîp ngµy nµo ®ã kh«ng ®o ®−îc mùc n−íc giê hoÆc cã ®o nh−ng sè lÇn ®o Ýt hoÆc ph©n bè kh«ng hîp lý, kh«ng ®ñ c¬ së ®Ó tÝnh mùc n−íc b×nh qu©n ngµy, cã thÓ tÝnh bæ sung theo nh÷ng ph−¬ng ph¸p sau : 1. Ph−¬ng ph¸p néi suy

H ngµy(thiÕu) = Trong ®ã :

H ngµy(tr−íc) + H ngµy(sau) 2

H ngµy(thiÕu) lµ mùc n−íc b×nh qu©n ngµy ®o thiÕu H ngµy(tr−íc-sau) lµ mùc n−íc b×nh qu©n cña ngµy tr−íc vµ sau liÒn kÒ víi ngµy ®o thiÕu.

Kh«ng nªn sö dông ph−¬ng ph¸p néi suy khi thiÕu sè liÖu qu¸ hai ngµy liªn tiÕp. Ph−¬ng ph¸p nµy thÝch hîp trong mïa kiÖt, còng cã thÓ sö dông cho mïa lò nÕu trong ngµy ®o thiÕu mùc n−íc chØ thay ®æi mét chiÒu (t¨ng dÇn hoÆc gi¶m dÇn). VÊn ®Ò nµy cã thÓ xem xÐt qua sè liÖu mùc n−íc cña tr¹m phÝa trªn hoÆc d−íi trong cïng hÖ thèng s«ng.

144

http://www.ebook.edu.vn

2. Ph−¬ng ph¸p t−¬ng quan mùc n−íc b×nh qu©n ngµy Sö dông sè liÖu H ngµy cña tr¹m cÇn bæ sung lËp t−¬ng quan víi mùc n−íc H ngµy t−¬ng øng cña tr¹m phÝa trªn (th−îng l−u) hoÆc phÝa d−íi (h¹ l−u) cïng trong hÖ thèng s«ng.

H ngµy (tr¹m bæ sung) ~ H ngµy (tr¹m trªn, d−íi) C¨n cø sai sè t−¬ng quan ®Ó xÐt chän vµ sö dông t−¬ng quan nµo tèt h¬n. Tõ sè liÖu

H ngµy trªn, d−íi sÏ cã H ngµy thiÕu. Ph−¬ng ph¸p nµy cã thÓ sö dông cho c¶ mïa kiÖt vµ mïa lò víi mùc n−íc thay ®æi ®a d¹ng (¶nh h−ëng triÒu).

II. TÝnh bæ sung mùc n−íc cùc trÞ (Hmax, Hmin) Trong tr−êng hîp c«ng tr×nh ®o, m¸y tù ghi cã sù cè, hoÆc do ®iÒu kiÖn thêi tiÕt (b·o, lò lín) kh«ng thÓ ®o ®−îc mùc n−íc cùc trÞ, hoÆc ®o ®−îc nh−ng kh«ng chÝnh x¸c, kh«ng ph¶n ¸nh ®óng ®iÒu kiÖn tù nhiªn cã thÓ sö dông ph−¬ng ph¸p t−¬ng quan ®Ó tÝnh bæ sung, hiÖu chØnh. C¨n cø sè liÖu ®o trong nhiÒu n¨m cña c¸c tr¹m ®o trªn cïng hÖ thèng s«ng bao gåm tr¹m cÇn bæ sung vµ tr¹m phÝa trªn, phÝa d−íi ®Ó lËp t−¬ng quan Hmax (tr¹m bæ sung) ~ Hmax (tr¹m trªn, d−íi) Hmin (tr¹m bæ sung) ~ Hmin (tr¹m trªn, d−íi) Trong ®ã c¸c trÞ sè Hmax, Hmin lµ nh÷ng mùc n−íc cùc trÞ t−¬ng øng tr¹m trªn, tr¹m d−íi. Cã thÓ chän cùc trÞ t−¬ng øng tõng trËn lò, tõng chu kú triÒu hoÆc chän cùc trÞ t−¬ng øng trong n¨m (cao nhÊt, thÊp nhÊt trong n¨m). (m)

22

B¸i Th−îng

20 18 16 14 12 5

7

9

11

13

(m)

15

Xu©n Kh¸nh

H×nh 7-1. BiÓu ®å t−¬ng quan mùc n−íc lín nhÊt gi÷a B¸i Th−îng vµ Xu©n Kh¸nh (1964-1995) http://www.ebook.edu.vn

145

Trªn h×nh (7-1) lµ t−¬ng quan mùc n−íc cao nhÊt trong tõng n¨m (Hmax-n¨m) cña hai tr¹m B¸i Th−îng (phÝa trªn) vµ Xu©n Kh¸nh (phÝa d−íi) trªn s«ng Chu - Thanh Hãa. Sö dông t−¬ng quan nµy tÝnh ®−îc mùc n−íc cao nhÊt cña tr¹m Xu©n Kh¸nh n¨m 1996 lµ 14,70m øng víi mùc n−íc cao nhÊt B¸i Th−îng n¨m 1996 lµ 21,40m. N¨m 1996 lò lín trªn s«ng Chu xuÊt hiÖn vµo ban ®ªm, tr¹m Xu©n Kh¸nh bÞ gÉy th−íc n−íc nªn kh«ng ®o ®−îc mùc n−íc cao nhÊt trong n¨m.

§7-4. KiÓm tra ph¸t hiÖn sai sè Ph−¬ng ph¸p kiÓm tra th«ng dông lµ so s¸nh, ph©n tÝch d¹ng ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc cña nhiÒu tr¹m ®o trªn cïng hÖ s«ng, ®èi chiÕu víi c¸c tÝnh chÊt thay ®æi mùc n−íc ®Ó ph¸t hiÖn sai sè. Do ®ã c¨n cø sè liÖu mùc n−íc ®o hµng giê vÏ ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc (Hgiê ~t) cña nhiÒu tr¹m trªn cïng biÓu ®å lµm c¬ së kiÓm tra. §Ó dÔ ph©n tÝch, nhËn xÐt, nªn vÏ tû lÖ mùc n−íc kh«ng nhá d−íi 1/20 vµ tû lÖ thêi gian kh«ng nhá h¬n møc 1mm ≈ 2 giê. Trªn thùc tÕ th−êng chØ vÏ ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc trong mïa lò (mïa kiÖt mùc n−íc dao ®éng nhá, ®o ®¹c thuËn lîi, x¸c suÊt ph¹m sai sè nhá). Quan s¸t biÓu ®å tæng hîp nhiÒu ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc cña nhiÒu tr¹m ®o trong n¨m cho thÊy diÕn biÔn tæng qu¸t cña mùc n−íc theo thêi gian trong n¨m vµ theo kh«ng gian tõ th−îng l−u ®Õn h¹ l−u s«ng. Trªn h×nh (7-2) thÓ hiÖn sù thay ®æi mùc n−íc trong trËn lò tõ 14 ÷29 th¸ng VIII/1971 cña ba tr¹m ®o trªn s«ng L« lÇn l−ît tõ th−îng l−u xuèng h¹ l−u lµ Tuyªn Quang - §oan Hïng - Phï Ninh. Ph©n tÝch, so s¸nh ba ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc cña ba tr¹m ®o nªu trªn cã thÓ nhËn biÕt t×nh h×nh diÔn biÕn lò tõ Tuyªn Quang vÒ Phï Ninh vµ qua ®ã mµ ®¸nh gi¸ chÊt l−îng ®o mùc n−íc cña tõng tr¹m. Tiªu chÝ ®Ó ph©n tÝch, nhËn xÐt ®¸nh gi¸ sè liÖu mùc n−íc lµ dùa theo c¸c tÝnh chÊt chung vµ tÝnh chÊt ®Æc biÖt cña sù thay ®æi mùc n−íc trong s«ng mµ c¸c tÝnh chÊt ®ã ®−îc thÓ hiÖn trªn d¹ng ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc.

§7-5. TÝnh chÊt chung cña sù thay ®æi mùc n−íc s«ng TÝnh chÊt thay ®æi mùc n−íc s«ng tïy thuéc chñ yÕu vµo nguån cÊp n−íc (m−a lò hoÆc thñy triÒu) vµ ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh l−u vùc, ®Þa h×nh lßng s«ng. Ngoµi ra cßn chÞu t¸c ®éng bëi ho¹t ®éng cña con ng−êi nh− vËn hµnh nhµ m¸y thñy ®iÖn, më cèng x¶ lò, v.v... Cã thÓ kh¸i qu¸t mét sè tÝnh chÊt chung cña thay ®æi mùc n−íc s«ng nh− sau :

146

http://www.ebook.edu.vn

I. TÝnh chÊt ®æi dÇn Qu¸ tr×nh thay ®æi mùc n−íc trong mét trËn lò, trong mét chu kú triÒu theo tr×nh tù sau: N−íc ®øng (dH/dt = 0 øng víi ch©n lò, ch©n triÒu tr−íc), N−íc lªn (dH/dt > 0 øng víi nh¸nh lò, nh¸nh triÒu lªn), N−íc ®øng (dH/dt = 0 øng víi ®Ønh lò, ®Ønh triÒu), N−íc rót (dH/dt < 0 øng víi nh¸nh lò xuèng, triÒu xuèng), N−íc ®øng (dH/dt = 0 øng víi ch©n lò, ch©n triÒu sau).

H×nh 7-2. BiÒu ®å qu¸ tr×nh mùc n−íc H=ƒ(t)

Thêi gian tõng giai ®o¹n dµi, ng¾n tïy thuéc ®Æc ®iÓm lò, ®Æc ®iÓm triÒu tõng vïng nh−ng tÝnh chÊt chung nhÊt lµ qu¸ tr×nh chuyÓn tiÕp tõ n−íc d©ng sang n−íc rót hoÆc ng−îc l¹i bao giê còng cã giai ®o¹n n−íc ®øng. V× vËy ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc lµ ®−êng cong liªn tôc ®æi dÇn kh«ng cã b−íc nh¶y ®ét biÕn. http://www.ebook.edu.vn

147

II. TÝnh chÊt ®iÒu tiÕt Do t¸c ®éng ®iÒu tiÕt cña l−u vùc vµ ®iÒu tiÕt cña lßng s«ng (võa tr÷ n−íc võa tho¸t n−íc) nªn sãng lò, sãng triÒu bÞ biÕn d¹ng theo däc s«ng. Sù biÕn d¹ng ®ã thÓ hiÖn nh− sau: XÐt trong tõng trËn lò, tõng chu kú triÒu cho thÊy thêi gian lò lªn lu«n ng¾n h¬n thêi gian lò xuèng vµ còng t−¬ng tù víi thêi gian triÒu lªn vµ xuèng. Cïng mét trËn lò nh−ng biªn ®é lò (chªnh lÖch ®Ønh lò - ch©n lò) gi¶m dÇn vµ thêi gian lò t¨ng dÇn theo h−íng truyÒn sãng lò tõ nguån s«ng vÒ h¹ l−u. Cïng mét chu k× triÒu nh−ng biªn ®é triÒu (chªnh lÖch ®Ønh vµ ch©n triÒu) gi¶m dÇn theo h−íng truyÒn sãng triÒu tõ cöa s«ng vÒ phÝa th−îng l−u cßn thêi gian chu kú triÒu kh«ng ®æi. TÝnh chÊt ®iÒu tiÕt æn ®Þnh khi khu gi÷a hai tr¹m kh«ng cã ph©n, nhËp l−u lín.

III. TÝnh chÊt t−¬ng øng lÖch pha Sãng lò truyÒn theo däc s«ng t¹o nªn sù thay ®æi mùc n−íc t−¬ng øng tõ nguån s«ng vÒ h¹ l−u. V× vËy d¹ng ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc cña c¸c tr¹m ®o tõ phÝa nguån vÒ h¹ l−u cã xu thÕ thay ®æi t−¬ng øng nh−ng lÖch pha, cã nghÜa thêi ®iÓm xuÊt hiÖn ch©n lò, ®Ønh lò cña tr¹m phÝa h¹ l−u lu«n xuÊt hiÖn t−¬ng øng sau ch©n, sau ®Ønh cña tr¹m phÝa th−¬ng l−u. Kho¶ng thêi gian lÖch ch©n, lÖch ®Ønh ®ã gäi lµ thêi gian truyÒn lò vµ trong thêi gian ®ã mùc n−íc phÝa th−îng l−u vµ h¹ l−u thay ®æi lÖch pha, cã nghÜa mùc n−íc phÝa th−îng l−u ®· chuyÓn sang nh¸nh xuèng nh−ng mùc n−íc phÝa h¹ l−u vÉn ®ang ë nh¸nh n−íc lªn hoÆc ng−îc l¹i. §èi víi sãng triÒu truyÒn theo h−íng tõ cöa s«ng vÒ phÝa th−îng l−u v× vËy mùc n−íc thay ®æi t−¬ng øng vµ lÖch pha ng−îc víi sãng lò, cã nghÜa ch©n vµ ®Ønh triÒu tr¹m phÝa th−îng l−u lu«n xuÊt hiÖn sau ch©n vµ ®Ønh triÒu cña tr¹m h¹ l−u gÇn cöa s«ng. Kho¶ng thêi gian lÖch ®Ønh, lÖch ch©n gäi lµ thêi gian truyÒn triÒu vµ trong thêi gian ®ã xu thÕ thay ®æi mùc n−íc phÝa th−îng l−u vµ cöa s«ng lÖch pha.

IV. TÝnh chÊt chªnh lÖch N−íc ch¶y trong lßng s«ng lµ do cã chªnh lÖch mùc n−íc theo chiÒu däc s«ng. Do ®ã mùc n−íc cña c¸c tr¹m ®o theo chiÒu n−íc ch¶y sÏ thÊp dÇn, cã nghÜa ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc cña c¸c tr¹m trªn cïng hÖ s«ng kh«ng bao giê c¾t nhau nÕu vÏ cïng mét mÆt chuÈn, cïng thêi gian, cïng tû lÖ. Tuy nhiªn ®èi víi vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu m¹nh cã hiÖn t−îng ®æi h−íng tõ ch¶y xu«i (nguån vÒ cöa s«ng) sang ch¶y ng−îc (cöa s«ng lªn th−îng l−u) vµ ng−îc l¹i. V× vËy chªnh lÖch mùc n−íc còng lu«n ®æi chiÒu, khi dßng triÒu lªn (ch¶y ng−îc) mùc n−íc tr¹m ®o phÝa cöa s«ng cao h¬n mùc n−íc phÝa th−îng l−u (xÐt trong ®o¹n s«ng cã h−íng ch¶y ng−îc) khi dßng triÒu xuèng sÏ cã chªnh lÖch ng−îc l¹i. HiÖn t−îng nµy còng x¶y ra t−¬ng tù ®èi víi n−íc vËt. Trong tr−êng hîp nµy ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc cña c¸c tr¹m ¶nh h−ëng triÒu m¹nh sÏ c¾t nhau nÕu vÏ cïng mÆt chuÈn. T¹i thêi ®iÓm hai ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc c¾t nhau chÝnh lµ thêi ®iÓm chuyÓn triÒu (Q = 0 v× kh«ng cã chÖnh lÖch mùc n−íc). 148

http://www.ebook.edu.vn

§7-6. TÝnh chÊt ®Æc biÖt cña sù thay ®æi mùc n−íc s«ng TÝnh chÊt ®Æc biÖt lµ chØ nh÷ng tÝnh chÊt xuÊt hiÖn trong ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh s«ng, ®iÒu kiÖn thêi tiÕt kh¸c biÖt so víi d¹ng chung - d¹ng phæ biÕn.

I. TÝnh chÊt thay ®æi gÊp TÝnh chÊt nµy thÓ hiÖn trªn ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc cã nh÷ng b−íc nh¶y ®ét biÕn khi chuyÓn tõ pha n−íc d©ng sang pha n−íc rót hoÆc ng−îc l¹i, cã nghÜa chuyÓn tiÕp bá qua giai ®o¹n n−íc ®øng (dH/dt = 0). TÝnh chÊt nµy chØ xuÊt hiÖn trªn ®o¹n s«ng mµ mùc n−íc chÞu ¶nh h−ëng cña sù vËn hµnh nhµ m¸y thñy ®iÖn, vËn hµnh cèng ng¨n triÒu, cèng x¶ lò hoÆc hiÖn t−îng vì ®ª.

H×nh 7-3. thÓ hiÖn c¸c tÝnh chÊt chung cña sù thay ®æi mùc n−íc s«ng

II. TÝnh chÊt ®iÒu tiÕt yÕu Th«ng th−êng lßng s«ng cã d¹ng më réng dÇn tõ nguån s«ng tíi cöa s«ng. Tuy nhiªn do ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt, ®Þa h×nh côc bé h×nh thµnh lßng s«ng cã d¹ng thu hÑp t¹i mét vÞ trÝ http://www.ebook.edu.vn

149

nµo ®ã. Víi ®o¹n s«ng thu hÑp kh¶ n¨ng tho¸t lò chËm, t¹o nªn hiÖn t−îng n−íc d©ng (dån ø) v× vËy biªn ®é lò t¹i ®o¹n s«ng nµy lín h¬n biªn ®é lò ®o¹n s«ng phÝa th−îng l−u. T−¬ng tù nh− vËy víi ®o¹n s«ng thu hÑp ë gÇn cöa s«ng, khi sãng triÒu tíi ®o¹n nµy còng t¹o nªn vïng n−íc d©ng lµm cho biªn ®é triÒu t¹i ®o¹n s«ng thu hÑp lín h¬n biªn ®é triÒu phÝa cöa s«ng. Nh÷ng tÝnh chÊt thay ®æi trªn cã chiÒu h−íng ng−îc l¹i tÝnh chÊt ®iÒu tiÕt nªn gäi lµ ®iÒu tiÕt yÕu.

H×nh 7-4. D¹ng ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc kh«ng t−¬ng øng

III. TÝnh chÊt kh«ng t−¬ng øng Trªn hÖ thèng s«ng gåm nhiÒu s«ng nh¸nh lín nhËp l−u, khi lò cña c¸c nh¸nh lÖch pha cã thÓ ph¸ vì tÝnh chÊt t−¬ng øng mùc n−íc vµ h×nh thµnh d¹ng lò tæ hîp cã thêi gian n−íc lªn dµi h¬n thêi gian n−íc xuèng.

150

http://www.ebook.edu.vn

T¹i ®o¹n s«ng tiÕp gi¸p gi÷a hai vïng ¶nh h−ëng triÒu vµ kh«ng ¶nh h−ëng triÒu còng x¶y ra hiÖn t−îng kh«ng t−¬ng øng cña mùc n−íc. Víi ®o¹n s«ng kh«ng dµi mµ phÝa th−îng l−u mùc n−íc dao ®éng theo d¹ng lò thuÇn tóy cßn phÝa h¹ l−u l¹i dao ®éng theo c¶ d¹ng lò vµ d¹ng triÒu.

§7-7. NhËn d¹ng sai sè vμ c¸ch xö lý Sai sè cña mùc n−íc thùc ®o hµng giê (Hgiê) cã thÓ chia ra hai lo¹i sau : Sai sè chñ quan gåm : ®o sai (®äc trªn th−íc n−íc), tÝnh sai (céng, trõ sè ®äc víi cao tr×nh th−íc n−íc), sao chÐp sai, dÉn cao ®é sai, ghi sai sè hiÖu cäc, thuû chÝ... Sai sè kh¸ch quan gåm cã : C«ng tr×nh ®o, th−íc n−íc cã sù cè (lón, nghiªng v.v...), m¸y tù ghi vËn hµnh kh«ng tèt, thêi tiÕt kh«ng thuËn lîi (b·o, lò lín...). Ph©n tÝch d¹ng ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc giê vµ ®èi chiÕu víi tÝnh chÊt thay ®æi mùc n−íc cã thÓ nhËn d¹ng nh÷ng sai sè th−êng gÆp d−íi ®©y: NÕu trªn ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc xuÊt hiÖn hai b−íc nh¶y liªn tiÕp (lªn - xuèng hoÆc ng−îc l¹i) mµ ®o¹n s«ng ®o kh«ng cã c«ng tr×nh thñy lîi lín vËn hµnh, cã thÓ kÕt luËn mùc n−íc giê t¹i thêi ®iÓm gi÷a hai b−íc nh¶y ®ã sai do nguyªn nh©n ®o, tÝnh hoÆc sao chÐp. Së dÜ cã thÓ kÕt luËn nh− trªn v× hiÖn t−îng ®o, tÝnh hoÆc sao chÐp sai th−êng x¶y ra t¹i nh÷ng thêi ®iÓm ngÉu nhiªn kh«ng liªn tôc. Tr−êng hîp nµy lo¹i bá mùc n−íc giê sai vµ tÝnh l¹i mùc n−íc b×nh qu©n ngµy theo chÕ ®é ®o kh«ng ®Òu giê (v× lo¹i bá giê sai). NÕu mùc n−íc giê ®o sai trïng víi thêi ®iÓm xuÊt hiÖn mùc n−íc cùc trÞ (cao nhÊt - thÊp nhÊt) ph¶i tÝnh bæ sung vµ sau ®ã tÝnh l¹i H ngµy (ph−¬ng ph¸p bæ sung xem tiÕt 7-3). NÕu d¹ng ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc xuÊt hiÖn hai b−íc nh¶y gi¸n ®o¹n mµ trong thêi ®o¹n gi÷a hai b−íc nh¶y ®ã tÝnh chÊt t−¬ng øng tr¹m trªn, d−íi kh«ng bÞ ph¸ vì, chøng tá mùc n−íc giê gi÷a hai b−íc nh¶y cã sai sè do dÉn cao ®é hoÆc ghi sai sè hiÖu th−íc n−íc. Khi dÉn sai cao ®é hoÆc ghi sai sè hiÖu cäc (thuû chÝ) sÏ t¹o sai sè cè ®Þnh vµ xuÊt hiÖn liªn tiÕp trong nhiÒu giê nªn ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc cã d¹ng nh− nªu trªn. Tr−êng hîp nµy chØ cÇn hiÖu chØnh trÞ sè mùc n−íc giê sai sÏ cã trÞ sè ®óng (H®óng = Hsai ± sai sè cè ®Þnh) vµ tÝnh l¹i H ngµy.

§7-8. Tæng hîp sè liÖu vμ x¸c ®Þnh trÞ sè ®Æc tr−ng Sè liÖu mùc n−íc trung b×nh ngµy ®−îc thèng kª theo d¹ng b¶ng (7-1) ®Ó tiÖn l−u tr÷ vµ sö dông. C¸c trÞ sè ®Æc tr−ng cao nhÊt, thÊp nhÊt ®−îc chän tõ sè liÖu thùc ®o tøc thêi (kh«ng ph¶i b×nh qu©n lín nhÊt nhá nhÊt). Ngoµi ra cã thÓ tæng hîp sè liÖu mùc n−íc trung b×nh ngµy theo d¹ng biÓu ®å qu¸ tr×nh mùc n−íc b×nh qu©n ngµy (h×nh 7-5) hoÆc ®−êng luü tÝch mùc n−íc

http://www.ebook.edu.vn

151

B¶ng 7-1. Mùc n−íc b×nh qu©n ngµy S«ng . . . . . . . .

N¨m . . . . . . .

§¬n vÞ cm

§é cao mèc chÝnh tuyÖt ®èi . . . . . Gi¶ ®Þnh . . . . .

Th¸ng

I

II

III

IV

V

Tr¹m . . . . .

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Ngµy 1 2 3 4 5 . . . . . . 27 28 29 30 31 B×nh qu©n Lín nhÊt Ngµy Nhá nhÊt Ngµy §Æc tr−ng Mùc n−íc cao nhÊt . . . ngµy . . .th¸ng . . . .ThÊp nhÊt . . . ngµy . . . .th¸ng. . . N¨m

Mùc n−íc trung b×nh . . . . . .

Ký hiÖu

+ TrÞ sè hiÖu chØnh

152

Chªnh lÖch mùc n−íc . . . . . . . . = TrÞ sè kh¶ nghi

http://www.ebook.edu.vn

TrÞ sè bæ sung

H×nh 7-5. §−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc b×nh qu©n ngµy vµ ®−êng luü tÝch mùc n−íc

§7-9. ChØnh lý sè liÖu mùc n−íc vïng ¶nh h−ëng triÒu Néi dung c«ng t¸c chØnh lý mùc n−íc ®· tr×nh bµy trong nh÷ng tiÕt trªn ®Òu ®−îc thùc hiÖn cho vïng ¶nh h−ëng triÒu. Tuy nhiªn ®o ®Æc ®iÓm riªng nªn chØnh lý sè liÖu mùc n−íc vïng ¶nh h−ëng triÒu ph¶i cã thªm mét sè c«ng ®o¹n nh− sau : 1. KiÓm tra tÝnh t−¬ng øng gi÷a mùc n−íc b×nh qu©n ngµy víi mùc n−íc ch©n triÒu vµ ®Ønh triÒu trong ngµy. TiÕn hµnh vÏ ba ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc trªn cïng biÓu ®å, bao gåm ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc ®Ønh triÒu (H® ~ t), ch©n triÒu (Hc ~ t); ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc trung b×nh ngµy H ngµy ~ t . NÕu kh«ng cã diÔn biÕn bÊt th−êng vµ sai sè do tÝnh to¸n th× ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc trung b×nh sÏ n»m kho¶ng gi÷a hai ®−êng qu¸ tr×nh ®Ønh vµ ch©n triÒu. Ba ®−êng qu¸ tr×nh nµy kh«ng bao giê c¾t nhau vµ cã xu thÕ diÔn biÕn ®ång d¹ng. C¨n cø sù t−¬ng øng ®ã ®Ó xÐt tÝnh hîp lý cña mùc n−íc.

(

)

2. LËp b¶ng thèng kª ®Ønh triÒu cao nhÊt vµ ch©n thÊp nhÊt tõng ngµy trong n¨m B¶ng ghi mùc n−íc ®Ønh triÒu cao nhÊt vµ ch©n triÒu thÊp nhÊt theo d¹ng b¶ng (7-2) nh− sau:

http://www.ebook.edu.vn

153

B¶ng 7-2. B¶ng ghi mùc n−íc ®Ønh triÒu cao nhÊt, ch©n triÒu thÊp nhÊt N¨m

S«ng

Ch©n thÊp

§Ønh cao

XII Ch©n thÊp

XI §Ønh cao

X §Ønh cao

....

....

....

....

....

IV V VI VII VIII IX Ch©n thÊp

§Ønh cao

III Ch©n thÊp

II §Ønh cao

§Ønh cao

Ngµy

I Ch©n thÊp

Th¸ng

Gi¶ ®Þnh

Ch©n thÊp

Cao ®é mèc chÝnh tuyÖt ®èi

....

Tr¹m

1 2 . . . 30 31 H® max Hc min Ngµy Thèng kª Toµn n¨m + TrÞ sè c¶i chÝnh

= TrÞ sè kh¶ nghi

TrÞ sè bæ sung

( ) TrÞ sè ch−a ®Çy ®ñ

§7-10. ThuyÕt minh, nhËn xÐt vÒ chÊt l−îng sè liÖu §èi víi c¸c tr¹m c¬ b¶n, sè liÖu mùc n−íc sau khi chØnh lý ®−îc sao chÐp thµnh ba b¶n (kÓ c¶ mùc n−íc giê vµ b×nh qu©n ngµy) l−u tr÷ t¹i tr¹m ®o, göi §µi KhÝ t−îng thñy v¨n khu vùc vµ Tæng côc KhÝ t−îng thñy v¨n. KÌm theo sè liÖu cã thuyÕt minh ®¸nh gi¸ chÊt l−îng. Néi dung thuyÕt minh gåm nh÷ng vÊn ®Ò chÝnh nh− sau : VÞ trÝ tr¹m ®o trong n¨m, mÆt chuÈn cao ®é theo hÖ thèng nµo? Nh÷ng sù cè c«ng tr×nh ®o mùc n−íc, nh÷ng vÊn ®Ò ®· xö lý trong ®o ®¹c vµ tÝnh to¸n, vÊn ®Ò cÇn l−u ý khi sö dông. B¶ng tæng hîp sè liÖu mùc n−íc b×nh qu©n ngµy vµ c¸c trÞ sè ®Æc tr−ng theo d¹ng b¶ng (7-1) vµ b¶ng (7-2).

154

http://www.ebook.edu.vn

§−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc b×nh qu©n ngµy vµ ®−êng lòy tÝch mùc n−íc còng lµ mét d¹ng tæng hîp sè liÖu theo h×nh thøc biÓu ®å. Sö dông biÓu ®å tæng hîp d¹ng nµy dÔ nhËn xÐt kh¸i qu¸t.

§7-11. ChØnh lý sè liÖu nhiÖt ®é n−íc s«ng C«ng t¸c chØnh lý sè liÖu nhiÖt ®é n−íc s«ng ®−îc thùc hiÖn theo tr×nh tù sau : 1. KiÓm tra sè liÖu thùc ®o Xem xÐt sè lÇn ®o trong tõng ngµy cã ®ñ sè l−îng vµ ph©n bè ®óng giê ®o theo quy ®Þnh hay kh«ng. KiÓm tra sè hiÖu chØnh cña nhiÖt kÕ vµ sè liÖu nhiÖt ®é n−íc s«ng sau khi hiÖu chØnh. 2. VÏ ®−êng qu¸ tr×nh nhiÖt ®é n−íc s«ng C¨n cø sè liÖu nhiÖt ®é thùc ®o cña tr¹m cÇn chØnh lý vµ sè liÖu c¸c tr¹m th−îng, h¹ l−u cïng hÖ thèng s«ng vÏ c¸c ®−êng qu¸ tr×nh nhiÖt ®é cña nhiÒu tr¹m trªn cïng biÓu ®å ®Ó so s¸nh, nhËn xÐt tÝnh hîp lý. Nãi chung trªn cïng hÖ thèng s«ng, ®−êng qu¸ tr×nh nhiÖt ®é c¸c tr¹m cã xu thÕ t−¬ng tù nhau. NÕu xuÊt hiÖn xu thÕ tr¸i ng−îc nhau cÇn kiÓm tra x¸c ®Þnh nguyªn nh©n (do ®o sai, nhiÖt kÕ háng, cã nguån n−íc nãng hoÆc l¹nh ch¶y vµo s«ng vv...). 3. TÝnh nhiÖt ®é n−íc trung b×nh ngµy NhiÖt ®é n−íc trung b×nh ngµy tÝnh b»ng trung b×nh céng nhiÖt ®é n−íc c¸c lÇn ®o trong ngµy. Tr−êng hîp thiÕu sè liÖu cã thÓ chän trÞ sè nhiÖt ®é ®o lóc 7 giê lµm nhiÖt ®é trung b×nh ngµy. 4. TÝnh bæ sung nhiÖt ®é trung b×nh ngµy V× lý do nµo ®ã kh«ng cã sè liÖu thùc ®o trong ngµy ph¶i tÝnh bæ sung nhiÖt ®é trung b×nh ngµy. Cã thÓ tÝnh theo ph−¬ng ph¸p néi suy tuyÕn tÝnh gi÷a nhiÖt ®é trung b×nh cña ngµy tr−íc vµ sau liÒn kÒ ngµy ®o thiÕu. Tr−êng hîp cÇn thiÕt cã thÓ tÝnh theo ph−¬ng ph¸p t−¬ng quan gi÷a nhiÖt ®é tr¹m cÇn chØnh lý víi nhiÖt ®é c¸c tr¹m l©n cËn, trªn d−íi. 5. Tæng hîp sè liÖu vµ x¸c ®Þnh trÞ sè ®Æc tr−ng Sè liÖu nhiÖt ®é n−íc trung b×nh ngµy trong n¨m ®−îc thèng kª theo d¹ng b¶ng t−¬ng tù nh− mùc n−íc (b¶ng 7-1). C¸c trÞ sè ®Æc tr−ng nh− nhiÖt ®é cao nhÊt, thÊp nhÊt trong tõng th¸ng, trong n¨m ®−îc chän tõ sè liÖu thùc ®o tøc thêi. NhiÖt ®é trung b×nh th¸ng, n¨m ®−îc tÝnh b»ng trung b×nh céng sè liÖu trung b×nh ngµy trong th¸ng, trong n¨m. §−êng qu¸ tr×nh nhiÖt ®é n−íc trung b×nh ngµy còng lµ mét d¹ng tæng hîp sè liÖu theo h×nh thøc biÓu ®å.

http://www.ebook.edu.vn

155

6. L−u tr÷ sè liÖu vµ thuyÕt minh T−¬ng tù nh− sè liÖu mùc n−íc, sè liÖu nhiÖt ®é n−íc còng l−u tr÷ t¹i tr¹m ®o, göi ®µi khu vùc vµ Tæng côc khÝ t−îng thñy v¨n. KÌm theo sè liÖu l−u tr÷ cã thuyÕt minh vÒ chÊt l−îng sè liÖu vµ nh÷ng vÊn ®Ò cÇn l−u ý khi sö dông. Tr−êng hîp tr¹m sö dông m¸y tù ghi mùc n−íc cã tù ghi nhiÖt ®é n−íc th× trÝch sè liÖu tõ b¨ng tù ghi hoÆc tõ bé phËn l−u tr÷ cña m¸y theo chÕ ®é thÝch hîp råi còng tiÕn hµnh chØnh lý theo c¸c b−íc tõ 1 ®Õn 6 nh− ®· tr×nh bµy.

156

http://www.ebook.edu.vn

Ch−¬ng VIII

ChØnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc vïng s«ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu §8-1. Néi dung chØnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc Vïng s«ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu kÓ tõ nguån s«ng tíi ranh giíi ¶nh h−ëng triÒu phÝa h¹ l−u. Trong vïng nµy quy luËt dao ®éng cña mùc n−íc, l−u l−îng n−íc chØ phô thuéc quy luËt ph©n bè m−a lò trªn l−u vùc s«ng. §Æc ®iÓm thñy v¨n vïng nµy kh¸c biÖt víi vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu thÓ hiÖn trªn hai ®iÓm sau : •

H−íng ch¶y mét chiÒu tõ nguån vÒ h¹ l−u

• Mùc n−íc, l−u l−îng n−íc dao ®éng cã tÝnh ngÉu nhiªn theo m−a lò (vïng triÒu dao ®éng theo quy luËt chu kú ngµy vµ h−íng ch¶y hai chiÒu). HiÖn nay do ®iÒu kiÖn kü thuËt vµ kinh tÕ h¹n chÕ ch−a cho phÐp ®o l−u l−îng n−íc liªn tôc hµng giê nh− ®o mùc n−íc mµ chØ cã thÓ ®o ®−îc l−u l−îng n−íc øng víi mét sè thêi ®iÓm trong n¨m. Cô thÓ víi nh÷ng tr¹m ®o vïng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu chØ cã thÓ ®o ®−îc kho¶ng tõ 40 ÷100 lÇn trong mét n¨m, cã nghÜa chØ cã ®−îc 40-100 trÞ sè l−u l−îng n−íc tøc thêi ph©n bè theo thêi gian n¨m. Sè liÖu ®ã ch−a thÓ sö dông cho c¸c yªu cÇu vÒ khai th¸c - lîi dông nguån n−íc v× sè l−îng qu¸ Ýt ch−a ph¶n ¸nh ®Çy ®ñ qu¸ tr×nh thay ®æi l−u l−îng n−íc tõng ngµy, tõng giê, ch−a ®ñ c¬ së ®Ó x¸c ®Þnh ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m nh− l−u l−îng n−íc b×nh qu©n n¨m ( Q n¨m) tæng l−îng n−íc n¨m (Wn¨m), líp dßng ch¶y n¨m (yn¨m), m« ®uyn dßng ch¶y n¨m (Mn¨m), l−u l−îng n−íc lín nhÊt, nhá nhÊt trong

(

)

min n¨m Q max n ¨ m , Q n ¨ m . Do ®ã sè liÖu l−u l−îng n−íc thùc ®o (40 ÷ 100 trÞ sè) ph¶i th«ng qua chØnh lý míi cã thÓ sö dông ®−îc.

Néi dung chØnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc gåm cã : 1/ TÝnh l−u l−îng n−íc giê (Qgiê) øng víi Hgiê ®· ®o theo chÕ ®é trong n¨m (tõ 1-I ®Õn 31-XII) 2/ TÝnh l−u l−îng n−íc b×nh qu©n ngµy ( Q ngµy-365-366 trÞ sè) 3/ TÝnh ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m (nh− ®· nªu trªn) 4/ §¸nh gi¸ møc ®é chÝnh x¸c cña kÕt qu¶ ®· tÝnh to¸n 5/ Tæng hîp sè liÖu vµ thuyÕt minh vÒ chÊt l−îng.

http://www.ebook.edu.vn

157

VÒ ph−¬ng ph¸p chØnh lý ph¶i ®¹t ®−îc c¶ yªu cÇu kü thuËt (chÝnh x¸c, sai sè nhá) vµ kinh tÕ (gi¶m nhÑ c«ng t¸c ®o ®¹c, Ýt tèn kÐm).

§8-2. ChØnh lý l−u l−îng n−íc khi quan hÖ Q = ƒ(H) æn ®Þnh Quan hÖ t−¬ng quan Q = f(H) ®−îc sö dông rÊt phæ biÕn trong c«ng t¸c chØnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc v× nã tháa m·n c¶ hai yªu cÇu vÒ kü thuËt vµ kinh tÕ. XÐt theo c«ng thøc thñy lùc cña Sª dy - Maning cho thÊy :

Q=

1 2 / 3 1/ 2 R I ω n

(8-1)

Trong ®ã n : ®é nh¸m lßng s«ng R : b¸n kÝnh thñy lùc I : ®é dèc mÆt n−íc ω : diÖn tÝch mÆt c¾t −ít Víi d¹ng mÆt c¾t h×nh tam gi¸c ta cã :

ω=

1 B.h 2

Trong ®ã B : ®é réng mÆt c¾t h : ®é s©u §é s©u b×nh qu©n h =

ω 1Bh h = = B 2B 2

TÝnh gÇn ®óng R ≈ h =

h 2

(B¸n kÝnh thñy lùc ≈ ®é s©u b×nh qu©n) XÐt trong tr−êng hîp ®¬n gi¶n nhÊt khi mÆt chuÈn ®o mùc n−íc (0-0) trïng víi cao tr×nh thÊp nhÊt ®¸y s«ng sÏ cã mùc n−íc b»ng ®é s©u (H = h) vµ cã thÓ viÕt :

ω= Ta cã :

1 H BH; R = ; thay ω , R vµo (8-1) 2 2 1 I1 / 2 Q = . 2 / 3 BH 5 / 3 n 2

(8-2)

Theo (8-2) cho thÊy trong sè c¸c yÕu tè thñy lùc cã quan hÖ víi l−u l−îng n−íc nh− n (®é nh¸m) ; I (®é dèc); B (®é réng) ®Òu cã sè mò nhá h¬n hoÆc b»ng 1; cßn mùc n−íc (H) cã sè mò lín h¬n 1 - (5/3). 158

http://www.ebook.edu.vn

§iÒu ®ã chøng tá quan hÖ gi÷a l−u l−îng ~ mùc n−íc chÆt chÏ h¬n c¸c yÕu tè kh¸c vµ quan hÖ ®ã cã tÝnh chÊt ®¹i biÓu ®¸p øng yªu cÇu sai sè trong tÝnh to¸n (yªu cÇu vÒ kü thuËt). XÐt theo ý nghÜa kinh tÕ tõ mùc n−íc tÝnh ra l−u l−îng Ýt tèn kÐm h¬n, v× ®Çu t− cho c«ng tr×nh ®o mùc n−íc kh«ng lín, c¸ch ®o ®¬n gi¶n so víi ®o c¸c yÕu tè thñy lùc kh¸c.

I. TÝnh chÊt chung cña quan hÖ Q = f(H) Theo (8-2) cho thÊy quan hÖ l−u l−îng n−íc víi mùc n−íc theo d¹ng hµm mò víi sè mò 5/3. §iÒu ®ã cã nghÜa t−¬ng quan Q = f(H) thuéc d¹ng ®ång biÕn t¨ng nhanh dÇn. §å thÞ t−¬ng quan Q = f(H) d¹ng cong lâm, (theo quy −íc to¸n häc tung ®é biÓu thÞ hµm sè, hoµnh ®é biÓu thÞ biÕn sè), víi cïng sè gia mùc n−íc (ΔH) nh− nhau sÏ cã sè gia l−u l−îng (ΔQ) t¨ng dÇn khi mùc n−íc cµng cao. (Hµm mò m < 1 cong låi t¨ng chËm dÇn; m = 1 ®−êng th¼ng t¨ng ®Òu; m > 1 cong lâm t¨ng nhanh dÇn).

II. Tr×nh tù chØnh lý l−u l−îng khi Q = f(H) æn ®Þnh C«ng t¸c chØnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc ®−îc tiÕn hµnh ®ång thêi víi chØnh lý sè liÖu mùc n−íc sau khi kÕt thóc mét n¨m ®o ®¹c vµ theo tr×nh tù sau 1. Sè liÖu cÇn thiÕt cho chØnh lý a. L−u l−îng n−íc tøc thêi cña c¸c lÇn ®o trong n¨m Sè liÖu nµy th−êng gäi lµ l−u l−îng thùc ®o ®−îc thèng kª theo d¹ng b¶ng (8-1) kÌm theo c¸c yÕu tè thñy lùc t−¬ng øng víi mçi lÇn ®o nh− mùc n−íc lóc ®o l−u l−îng (Ht−¬ng øng); diÖn tÝch mÆt c¾t ngang (ω); l−u tèc b×nh qu©n mÆt c¾t ( V mc); ®é réng mÆt n−íc (B); ®é s©u b×nh qu©n ( h ) ®é s©u lín nhÊt (hmax); l−u tèc lín nhÊt (Vmax); ®é dèc mÆt n−íc (I). Nh÷ng yÕu tè nµy gióp cho viÖc ph©n tÝch ®¸nh gi¸ tÝnh hîp lý cña l−u l−îng n−íc. b. Sè liÖu mùc n−íc giê, mùc n−íc b×nh qu©n ngµy (®∙ chØnh lý) ViÖc chØnh lý mùc n−íc vµ l−u l−îng ®−îc tiÕn hµnh ®ång thêi nh−ng phÇn mùc n−íc ph¶i hoµn thµnh tr−íc. 2. NhËn d¹ng quan hÖ Q = f(H) æn ®Þnh C¨n cø sè liÖu l−u l−îng n−íc thùc ®o vµ mùc n−íc t−¬ng øng d¹ng b¶ng (8-1) dùng quan hÖ t−¬ng quan Q = f(H). Chän ba nhãm ®iÓm t−¬ng quan (mçi nhãm kho¶ng 3-5 ®iÓm gÇn nhau) øng víi mùc n−íc cao, mùc n−íc trung b×nh, mùc n−íc thÊp. X¸c ®Þnh täa ®é trung b×nh Htb ~ Qtb cña tõng nhãm ®iÓm theo ph−¬ng ph¸p trung b×nh céng täa ®é ®iÓm mçi nhãm. Víi täa ®é trung b×nh s¬ bé x¸c ®Þnh ®−êng giíi h¹n trªn vµ giíi h¹n d−íi víi kho¶ng dao ®éng ± 10% (ΔQ = ± 0,10 Qtb) so víi trÞ sè Qtb cña mçi nhãm. NÕu c¸c ®iÓm t−¬ng quan ph©n bè thiªn lín, thiªn nhá kh«ng theo quy luËt (cã tÝnh ngÉu nhiªn) vµ cã Ýt nhÊt 95% tæng sè ®iÓm t−¬ng quan ph©n bè trong ph¹m vi hai ®−êng giíi h¹n, cã thÓ coi lµ thuéc d¹ng quan hÖ Q = f(H) æn ®Þnh. Kho¶ng dao ®éng ± 10% Qtb cña tõng cÊp mùc n−íc ®−îc coi nh− sai sè ®o ®¹c.

http://www.ebook.edu.vn

159

B¶ng 8-1. L−u l−îng n−íc thùc ®o n¨m 2000 Tr¹m H−ng Thi, S«ng B«i LÇn ®o

Ngµy ®o Ngµy Th¸ng

Q m3/s

ω (m2)

V (m/s)

4,49

13,9

0,30

1

1

I

Giê ®o H B¾t KÕt (cm) ®Çu thóc 9h20 10h30 227

2

15

I

9.05

9.30

214

2.89

9,81

0,29

3

4

II

14.00 15.20

253

11,4

24,3

0,47

10

1

IV

7.30

8.07

198

1,56

5,68

0,27

11

7

IV

15.00 16.04

249

9,84

23,1

0,42

12

2

V

6.00

8.20

271

18,1

28,8

0,63

21

4

VII

18.00 20.15

497

396

385

1,03

22

5

VII

6.50

9.00

539

460

427

1,08

33

30

VIII

17.00 18.10

422

249

327

0,77

34

1

IX

8.45

9.55

438

280

338

0,83

35

2

IX

5.40

7.10

382

167

292

0,57

40

5

X

10.24 13.00

292

43,7

221

0,20

41

10

X

9.40

11.00

357

133

273

0,49

42

11

X

7.50

9.10

340

108

259

0,42

53

4

XII

8.17

9.51

325

78,5

246

0,32

54

17

XII

11.00 12.40

263

16,9

29,0

0,58

55

29

XII

10.05 11.48

204

1,81

6,15

0,29

. .

. . .

. .

. . .

. .

160

http://www.ebook.edu.vn

I

B (m)

h (m) ...

H×nh 8-1a. BiÒu ®å nhËn d¹ng Q=ƒ(H) æn ®Þnh

H×nh 8-1b. BiÓu ®å Q=ƒ(H) trung b×nh

3. VÏ ®−êng quan hÖ Q = f(H) trung b×nh Dùa theo d¹ng ph©n bè cña b¨ng ®iÓm t−¬ng quan, täa ®é trung b×nh cña ba nhãm ®iÓm nªu trªn vÏ ®−êng cong Q = f(H) trung b×nh sao cho phï hîp víi tÝnh chÊt chung cña quan hÖ Q = f(H) vµ ®¹t sai sè t−¬ng quan nhá nhÊt, h×nh (8-1)b. §−êng trung b×nh vÏ tõ mùc n−íc thÊp nhÊt tíi mùc n−íc cao nhÊt trong n¨m. NÕu øng víi mùc n−íc thÊp nhÊt hoÆc cao nhÊt mµ kh«ng ®o ®−îc l−u l−îng n−íc sÏ kh«ng cã ®iÓm ®Ó ®Þnh h−íng vÏ, tr−êng hîp nµy ph¶i kÐo dµi (ngo¹i suy) Q = f(H) trung b×nh. Kü n¨ng vÏ vµ ph−¬ng ph¸p kÐo dµi sÏ tr×nh bµy ë tiÕt sau. 4. TÝnh sai sè t−¬ng quan §Ó ®¸nh gi¸ møc ®é t−¬ng quan cña l−u l−îng víi mùc n−íc vµ ph¶n ¶nh sai sè trong ®o ®¹c, th−êng sö dông c«ng thøc tÝnh sai sè qu©n ph−¬ng t−¬ng ®èi.

http://www.ebook.edu.vn

161

n

σ=

∑ (K − 1)

2

1

(8-3)

n

Trong ®ã σ : Sai sè qu©n ph−¬ng t−¬ng ®èi n : Tæng sè ®iÓm lËp t−¬ng quan Q = f(H) Q do Q tinh l−u l−îng n−íc thùc ®o l−u l−îng n−íc ®äc trªn ®−êng Q = f(H) trung b×nh t−¬ng øng cïng mùc n−íc víi Q®o. K=

Víi Q®o QtÝnh

TrÞ sè σ tïy thuéc møc ®é t−¬ng quan gi÷a l−u l−îng víi mùc n−íc, ®é chÝnh x¸c trong c«ng t¸c ®o ®¹c vµ tÊt nhiªn còng t¨ng gi¶m theo kü n¨ng vÏ ®−êng Q = f(H) trung b×nh. Víi σ ≤ 0,050, t−¬ng quan Q = f(H) chÆt chÏ 0,05 < σ ≤ 0,15, t−¬ng quan Q = f(H) cã thÓ sö dông ®−îc 0,15 < σ, t−¬ng quan dïng ®Ó tham kh¶o. 5. TÝnh l−u l−îng giê (Qgiê) t−¬ng øng víi mùc n−íc giê Sö dông biÓu ®å Q = f(H) trung b×nh cïng víi sè liÖu mùc n−íc thùc ®o hµng giê (®· chØnh lý) tÝnh ®−îc l−u l−îng giê t−¬ng øng. Cã thÓ tÝnh theo mÊy c¸ch sau : a) §äc trùc tiÕp trªn biÓu ®å Víi sè liÖu Hgiê ®äc trùc tiÕp trªn ®−êng Q = f(H) trung b×nh sÏ ®−îc Qgiê t−¬ng øng b) LËp b¶ng tÝnh (Barem) c) TÝnh theo ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan Néi dung chi tiÕt c¸ch tÝnh (b) vµ (c) sÏ tr×nh bµy ë tiÕt sau. VÒ nguyªn t¾c cÇn ph¶i tÝnh l−u l−îng giê t−¬ng øng víi tÊt c¶ thêi ®iÓm ®· ®o mùc n−íc. Tuy nhiªn do sù dao ®éng mùc n−íc trong mïa kiÖt kh«ng lín nªn trong c«ng t¸c chØnh lý th−êng chØ tÝnh l−u l−îng giê trong mïa lò (bá qua c«ng ®o¹n tÝnh Qgiê trong mïa kiÖt). 6. TÝnh l−u l−îng n−íc b×nh qu©n ngµy - Q ngµy L−u l−îng n−íc b×nh qu©n ngµy ®−îc tÝnh theo ph−¬ng ph¸p trung b×nh céng c¸c l−u l−îng n−íc hµng giê nÕu ph©n phèi c¸c trÞ sè c¸ch ®Òu giê N

∑ Q giê Q ngµy =

1

N Trong ®ã N lµ sè thêi ®iÓm tÝnh l−u l−îng trong ngµy 162

http://www.ebook.edu.vn

(8-4)

Qgiê - l−u l−îng n−íc øng víi thêi ®iÓm ®o mùc n−íc trong ngµy Tr−êng hîp c¸c thêi ®iÓm tÝnh l−u l−îng n−íc ph©n phèi kh«ng ®Òu giê th× ph¶i néi suy bæ sung l−u l−îng sao cho ph©n phèi ®Òu giê vµ tÝnh Q ngµy theo (8-4) (Néi suy tuyÕn tÝnh theo sè liÖu l−u l−îng giê tr−íc vµ sau). §èi víi mïa kiÖt th−êng bá qua c«ng ®o¹n tÝnh Qgiê mµ tÝnh Q ngµy theo H ngµy. Tõ sè liÖu mùc n−íc b×nh qu©n ngµy vµ sö dông biÓu ®å Q = f(H) trung b×nh tÝnh trùc tiÕp

Q ngµy (theo ba c¸ch nh− tÝnh Qgiê). KÕt qu¶ c¸ch tÝnh nµy, trÞ sè Q ngµy sÏ cã sai sè thiªn nhá so víi c¸ch tÝnh chÝnh x¸c tõ Qgiê. Tuy nhiªn do mïa kiÖt mùc n−íc dao ®éng Ýt nªn sai sè cã thÓ chÊp nhËn ®−îc. 7. TÝnh ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m a. L−u l−îng n−íc b×nh qu©n n¨m - Q n¨m 365

∑ Q ngµy Q n¨m =

1

(8-5)

365

Víi Q ngµy - l−u l−îng n−íc b×nh qu©n ngµy trong n¨m 365 - sè ngµy trong n¨m (víi n¨m nhuËn 366) b. Tæng l−îng n−íc n¨m - Wn¨m Wn¨m = Q n¨m . T

(m3)

(8-6)a

365

hoÆc

Wn¨m =

∑ Q ngµy .t

(8-6)b

1

Víi T - sè ®o thêi gian mét n¨m (tÝnh theo ®¬n vÞ gi©y, phót, giê ... t−¬ng øng víi l−u l−îng m3/sÐc... m3/giê...) t - sè ®o thêi gian mét ngµy theo ®¬n vÞ t−¬ng øng víi l−u l−îng c. Líp dßng ch¶y n¨m - yn¨m yn¨m = 103 Víi

Wn ¨ m Fl − uvùc

yn¨m tÝnh theo (mm); Wn¨m (m3) F : diÖn tÝch l−u vùc (km2) ; 103 hÖ sè ®æi ®¬n vÞ

d. M« ®uyn dßng ch¶y n¨m - Mn¨m Mn¨m =

103 Q n ¨ m Fl−u vùc

http://www.ebook.edu.vn

(l/s/km2)

(8-8)

163

Víi

Mn¨m (l/s/km2) ; Q n¨m (m3/s) Fl−u vùc (Km2) ; 103 hÖ sè ®æi ®¬n vÞ

e. §Æc tr−ng Qmax, Qmin (th¸ng - n¨m) L−u l−îng n−íc lín nhÊt (Qmax) nhá nhÊt (Qmin) t−¬ng øng trong th¸ng, trong n¨m x¸c ®Þnh theo kÕt qu¶ tÝnh l−u l−îng giê (tøc thêi). Thêi ®iÓm xuÊt hiÖn Qmax, Qmin trïng víi thêi ®iÓm xuÊt hiÖn Hmax, Hmin. 8. KiÓm tra ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ a. Sai sè tÝnh l−u l−îng giê vµ l−u l−îng b×nh qu©n ngµy. Trong qu¸ tr×nh tÝnh l−u l−îng giê cã thÓ ph¹m sai sè khi ®äc biÓu ®å, tra b¶ng tÝnh, sao chÐp sè liÖu ... v.v. §Ó ph¸t hiÖn sai sè th−êng vÏ qu¸ tr×nh mùc n−íc giê vµ qu¸ tr×nh l−u l−îng giê, qua ®ã so s¸nh ®èi chiÕu hai d¹ng ®−êng mµ ®¸nh gi¸ kÕt qu¶. Trong thùc tÕ c«ng ®o¹n nµy chØ sö dông cho l−u l−îng giê cña trËn lò lín nhÊt trong n¨m nh»m kiÓm tra d¹ng lò ®Æc tr−ng vµ Qmax n¨m. §èi víi l−u l−îng b×nh qu©n ngµy c¸ch kiÓm tra còng t−¬ng tù nh− trªn. VÏ vµ so s¸nh hai ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc b×nh qu©n ngµy vµ l−u l−îng b×nh qu©n ngµy. NÕu hai ®−êng nµy cã xu thÕ hoµn toµn t−¬ng øng cã thÓ kÕt luËn sè liÖu tÝnh to¸n ®óng. b. Xem xÐt tÝnh hîp lý cña ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m Thùc chÊt cña c«ng ®o¹n nµy lµ ®¸nh gi¸ toµn bé sè liÖu trong n¨m kÓ tõ viÖc ®o ®¹c, chØnh lý ®Õn kÕt qu¶ cuèi cïng lµ ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m. NÕu kÕt qu¶ hîp lý cã nghÜa sè liÖu ®o vµ chØnh lý ®−îc chÊp nhËn vµ cã thÓ sö dông, ng−îc l¹i ph¶i xem xÐt toµn bé qu¸ tr×nh ®o vµ tÝnh ®Ó ph¸t hiÖn nguyªn nh©n kh«ng hîp lý. §Ó kiÓm tra tÝnh hîp lý cña ®Æc tr−ng dßng ch¶y th−êng sö dông ph−¬ng tr×nh c©n b»ng n−íc trong ®o¹n s«ng.

∑Wvµo + Wkhu gi÷a + W®Çu = ∑Wra + Wcuèi

(8-9)

Trong ®ã :

∑Wvµo - Tæng l−îng n−íc ch¶y vµo ®o¹n s«ng t¹i c¸c tr¹m ®o phÝa th−îng l−u ∑Wra - Tæng l−îng n−íc ch¶y ra t¹i c¸c tr¹m ®o phÝa h¹ l−u ®o¹n s«ng. Wgi÷a - Tæng l−îng n−íc bæ sung vµo ®o¹n s«ng trong khu gi÷a tõ tr¹m ®o phÝa th−îng l−u tíi tr¹m h¹ l−u. W®Çu - ThÓ tÝch n−íc tr÷ trong ®o¹n s«ng t¹i thêi ®iÓm ®Çu cña thêi ®o¹n xÐt c©n b»ng n−íc. Wcuèi - ThÓ tÝch n−íc tr÷ trong ®o¹n s«ng t¹i thêi ®iÓm cuèi cña thêi ®o¹n xÐt c©n b»ng n−íc.

164

http://www.ebook.edu.vn

Thêi ®o¹n xÐt c©n b»ng n−íc cã thÓ bÊt kú, nÕu xÐt theo thêi ®o¹n mét n¨m sÏ cã W®Çu≈Wcuèi.V× thêi ®iÓm ®Çu n¨m (1-I) vµ thêi ®iÓm cuèi n¨m (31-XII) ®Òu thuéc mïa kiÖt, mùc n−íc t¹i hai thêi ®iÓm ®ã kh«ng chªnh lÖch nhiÒu, v× vËy cã thÓ coi thÓ tÝch n−íc tr÷ xÊp xØ nhau (cã sai sè nh−ng cã thÓ bá qua v× tæng l−îng n−íc n¨m kh¸ lín so víi chªnh lÖch l−îng tr÷). Do ®ã ph−¬ng tr×nh c©n b»ng sÏ lµ :

∑Wvµo + W gi÷a = ∑Wra

(8-10)

NÕu xÐt víi ®o¹n s«ng cã ®ª, kÓ tõ tr¹m ®o th−îng l−u tíi h¹ l−u sÏ kh«ng cã l−îng n−íc mÆt bæ sung khu gi÷a

∑Wvµo = ∑Wra

(8-11)

Sö dông (8-10) ; (8-11) ®Ó kiÓm tra tÝnh hîp lý cña ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m trong tr−êng hîp ®¬n gi¶n nhÊt : ®o¹n s«ng kh«ng cã s«ng nh¸nh, cã ®ª Wntr¨¹mmtr ªn = Wntr¨¹mmd − íi

(8-12)

Víi ®o¹n s«ng cã ®ª nh−ng gåm nhiÒu nh¸nh ch¶y vµo, ch¶y ra

∑ Wnc¨¸mctr ¹ mtr ªn = ∑ Wnc¨¸mctr ¹ md − íi

(8-13)

Víi ®o¹n s«ng kh«ng cã ®ª vµ cã nhiÒu s«ng nh¸nh ch¶y vµo, ch¶y ra

∑ Wnc¨¸mctr ¹ mtr ªn < ∑ Wnc¨¸mctr ¹ md − íi

(8-14)

(V× Wgi÷a rÊt khã cã ®iÒu kiÖn x¸c ®Þnh) Tïy theo t×nh h×nh cô thÓ tõng ®äan s«ng mµ vËn dông c¸c d¹ng ph−¬ng tr×nh c©n b»ng (8-12) ; (8-13); (8-14). Trªn thùc tÕ rÊt khã ®¹t ®−îc yªu cÇu c©n b»ng tuyÖt ®èi mµ chÊp nhËn sai sè ± 10% ®−îc coi lµ hîp lý. Tuy nhiªn sö dông ph−¬ng tr×nh c©n b»ng còng cã mét sè h¹n chÕ sau : NÕu c¸c tr¹m ®o phÝa trªn, d−íi sai sè cïng chiÒu (cïng thiªn lín -cïng thiªn nhá) sÏ cã kÕt qu¶ “hîp lý” nh−ng thùc chÊt sè liÖu kh«ng chÝnh x¸c. Ng−îc l¹i nÕu c¸c tr¹m trªn, d−íi sai sè ng−îc chiÒu (trªn thiªn lín - d−íi thiªn nhá...) sÏ cho kÕt qu¶ “kh«ng hîp lý” nh−ng thùc chÊt sè liÖu chÊp nhËn ®−îc víi sai sè cho phÐp. Tr−êng hîp xÐt c©n b»ng gåm nhiÒu tr¹m trªn, d−íi nÕu x¶y ra bÊt hîp lý còng rÊt khã x¸c ®Þnh nguyªn nh©n do tr¹m nµo. 9. Tæng hîp kÕt qu¶ vµ thuyÕt minh KÕt qu¶ chØnh lý sè liÖu l−u l−îng gåm cã a) L−u l−îng giê (trong mïa lò) t−¬ng øng mùc n−íc giê b) L−u l−îng b×nh qu©n ngµy (c¶ n¨m) c) §Æc tr−ng dßng ch¶y tõng th¸ng vµ n¨m

http://www.ebook.edu.vn

165

Mçi lo¹i sè liÖu ®Òu sao chÐp thµnh ba b¶n vµ l−u tr÷ t¹i tr¹m ®o - §µi khu vùc vµ Tæng côc khÝ t−îng thñy v¨n (®èi víi c¸c tr¹m c¬ b¶n). Sè liÖu l−u l−îng b×nh qu©n ngµy vµ ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m ®−îc thèng kª theo d¹ng b¶ng (8-2)a; L−u l−îng giê t−¬ng øng mùc n−íc giê theo d¹ng b¶ng (8-2)b. KÌm theo sè liÖu cã thuyÕt minh vÒ c¸c vÊn ®Ò liªn quan tíi chÊt l−îng, nh÷ng vÊn ®Ò cÇn l−u ý ®èi víi ng−êi sö dông v.v...

III. §iÒu kiÖn øng dông Q = f(H) trung b×nh Ph−¬ng ph¸p tÝnh l−u l−îng giê theo ®−êng quan hÖ, Q = f(H) trung b×nh phï hîp víi nh÷ng tr¹m ®o cã mÆt c¾t ngang æn ®Þnh (Ýt thay ®æi h×nh d¹ng v× xãi, båi) vµ tû lÖ dao ®éng ®é dèc mÆt n−íc nhá. (Imax / Imin ≤ 1,40). C¸c tr¹m ®o trªn s«ng nhá miÒn nói, th−îng l−u c¸c s«ng lín th−êng ®¸p øng ®−îc hai ®iÒu kiÖn nªu trªn. Ngoµi ra ®iÒu kiÖn thñy lùc trong mïa kiÖt cña tr¹m ®o trªn s«ng vïng trung du, ®ång b»ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu còng phï hîp ®Ó sö dông Q = f(H) trung b×nh.

§8-3. Mét sè kü n¨ng vÏ biÓu ®å vμ kÐo dμi Q = ƒ(H) C«ng t¸c chØnh lý sè liÖu l−u l−îng th−êng xuyªn sö dông trùc tiÕp biÓu ®å Q = f(H). Do ®ã kü n¨ng vÏ biÓu ®å ¶nh h−ëng râ nÐt tíi møc ®é chÝnh x¸c cña kÕt qu¶, ®Æc biÖt víi mïa kiÖt tr¹m ®o trªn s«ng suèi nhá.

I. Chän tû lÖ vÏ biÓu ®å Yªu cÇu tû lÖ vÏ ph¶i ®¹t møc chÝnh x¸c cÇn thiÕt, dÔ ®äc vµ néi suy, ®Ñp m¾t vµ c©n ®èi trong khu«n khæ giÊy vÏ quy ®Þnh. §Ó ®¹t yªu cÇu dÔ ®äc vµ néi suy chØ nªn chän theo ba tû lÖ sau : 1~1;1~2;1~5 tõ ®ã t¨ng gi¶m theo hÖ sè 10 1 ~ 10 ; 1 ~ 20 ; 1 ~ 50 . . . . . Trªn giÊy kÎ li kh¶ n¨ng ®äc chÝnh x¸c tíi 0,5mm, cã nghÜa sai sè do ®iÒu kiÖn kü thuËt (chia v¹ch mm) cña giÊy vÏ tèi ®a 0,5mm. Do ®ã víi yÕu tè mùc n−íc muèn ®äc chÝnh x¸c tíi 1 cm cÇn ph¶i vÏ tû lÖ : møc nhá nhÊt lµ : 0,5 mm biÓu ®å ~ 1cm thùc - Cã nghÜa 1mm biÓu ®å ~ 2 cm thùc (1/20) §èi víi yÕu tè l−u l−îng, víi trÞ sè Q (m3/s) ®−îc ®äc t−¬ng øng víi ®é dµi LQ trªn biÓu ®å (kÓ tõ gèc Q = 0) sÏ cã sai sè ®äc tèi ®a lµ : Sai sè t−¬ng ®èi % =

0,5mm LQ

Gi¶ thiÕt ®Ó sai sè t−¬ng ®èi kh«ng v−ît qu¸ 5% (0,05) ta cã :

166

http://www.ebook.edu.vn

0,5mm ≤ 0,05 → LQ ≥ 10 (mm) LQ Cã nghÜa ph¶i chän tû lÖ sao cho ®é dµi ®äc trªn biÓu ®å t−¬ng øng víi l−u l−îng Qm /s kh«ng nhá d−íi 10mm (t−¬ng øng víi yªu cÇu sai sè 5%). 3

N¨m . . . . . B¶ng 8-2a. B¶ng l−u l−îng n−íc b×nh qu©n ngµy S«ng . . . . . DiÖn tÝch l−u vùc . . . . Km2

Tr¹m . . . . . Th¸ng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Ngµy 1 2 3 4 5 6 . . . 25 26 27 28 29 30 31 B×nh qu©n Lín nhÊt Ngµy Nhá nhÊt Ngµy §Æc tr−ng L−u l−îng b×nh qu©n . . . . . m3/s ; Lín nhÊt . . . .. . m3/s ; Nhá nhÊt . . . . m3/s Ngµy. . . .Th¸ng. . . . ; Ngµy. . . .Th¸ng. . . Dßng ch¶y Tæng l−îng n−íc . . . . m3 ; Líp dßng ch¶y . . . .. . mm; M« ®uyn dßng N¨m ch¶y . . . . . . l/s/km2 Ghi chó : TrÞ sè lín nhÊt, nhá nhÊt trong tõng th¸ng, trong n¨m lµ trÞ sè l−u l−îng giê (Qgiê) lín nhÊt, nhá nhÊt (kh«ng ph¶i b×nh qu©n lín nhÊt, nhá nhÊt) http://www.ebook.edu.vn

167

N¨m . . . . . B¶ng 8-2b. L−u l−îng n−íc vµ mùc n−íc tøc thêi Th¸ng Ngµy Giê

VI

20

21

22

23

24

168

Mùc n−íc (cm)

L−u Q ngµy Th¸ng Ngµy Giê l−îng (m3/s) (m3/s)

Mùc n−íc (cm)

L−u l−îng (m3/s)

1

312

1460

24

19

.

.

7

348

1620

25

1

.

.

13

365

1710

7

.

.

19

378

1780

13

.

.

1

393

1850

19

.

.

4

414

1890

1

.

.

7

427

2040

2

.

.

10

435

2080

3

.

.

13

434

2040

4

.

.

16

427

1950

5

.

.

19

411

1860

6

.

.

22

389

1690

7

.

.

1

362

1520

8

.

.

4

336

1390

9

.

.

7

311

1250

10

.

.

10

276

1080

11

.

.

13

259

1020

12

.

.

16

244

970

13

.

.

19

229

920

14

.

.

22

215

879

15

.

.

1

.

.

16

.

.

7

.

.

17

.

.

13

.

.

18

.

.

19

.

.

19

.

.

1

.

.

20

.

.

7

.

.

21

.

.

13

.

.

22

.

.

164 26

192

113

http://www.ebook.edu.vn

Q ngµy (m3/s)

Tuy nhiªn ®Ó ®¹t yªu cÇu nµy biÓu ®å cã thÓ v−ît qu¸ khu«n khæ giÊy vÏ. Do ®ã cã thÓ vÏ riªng l−u l−îng nhá (phÇn n−íc thÊp) theo tû lÖ lín sao cho kho¶ng ®äc nhá nhÊt kh«ng d−íi 10mm (kÓ tõ Q = 0).

H×nh 8-2. BiÓu ®å phãng to Q=ƒ(H) phÇn n−íc thÊp

II. Kü n¨ng vÒ ®−êng quan hÖ Q = f(H) trung b×nh Yªu cÇu cÇn ®¹t ®−îc lµ ®−êng trung b×nh cã d¹ng cong tr¬n thÓ hiÖn tÝch chÊt t¨ng nhanh dÇn cña l−u l−îng khi mùc n−íc cµng cao, mÆt kh¸c cÇn cã sai sè t−¬ng quan (sai sè qu©n ph−¬ng) nhá nhÊt. Tuy nhiªn cßn ph¶i l−u ý tíi nguyªn t¾c sau : LÊy quy luËt sè ®«ng lµm c¬ së chÝnh ®ång thêi ph©n tÝch vµ xem xÐt tÝnh chÊt c¸ biÖt cña ®iÓm t−¬ng quan. §Ó ®¹t sai sè t−¬ng quan nhá nhÊt khi vÏ ®−êng Q = f(H) trung b×nh nªn chia ®Òu kho¶ng lÖch l−u l−îng (ΔQ) sang hai phÝa thiªn lín vµ thiªn nhá ®ång thêi dùa theo quy luËt ph©n bè cña sè ®«ng ®iÓm t−¬ng quan mµ ®Þnh h−íng ®−êng cong. NÕu cã ®iÓm t−¬ng quan ph©n bè thiªn lín hoÆc thiªn nhá kh¸c th−êng (®iÓm ®ét xuÊt) cÇn ph©n tÝch nguyªn nh©n ®Ó xö lý thÝch hîp, kh«ng nªn chia ®Òu kho¶ng lÖch theo nh÷ng ®iÓm nµy.

III. KÐo dµi ®−êng Q = f(H) trung b×nh Tr−êng hîp kh«ng ®o ®−îc l−u l−îng øng víi mùc n−íc cao nhÊt hoÆc thÊp nhÊt sÏ kh«ng cã ®iÓm t−¬ng quan ®Ó ®Þnh h−íng vÏ ®−êng Q = f(H) trung b×nh. http://www.ebook.edu.vn

169

NÕu vÏ theo xu thÕ rÊt dÔ sai sè chñ quan dÉn ®Õn nh÷ng kÕt qu¶ “g©y tranh c·i” 1. KÐo dµi phÇn n−íc cao HiÖn nay th−êng sö dông ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan d¹ng ®a thøc bËc hai ®Ó kÐo dµi Q=f(H) phÇn n−íc cao. Thùc chÊt ®©y còng lµ c¸ch vÏ theo xu thÕ nh−ng sö dông c«ng cô to¸n häc ®Ó h¹n chÕ tÝnh chñ quan. Trªn ®−êng Q = f(H) trung b×nh ®· vÏ theo ®iÓm t−¬ng quan tù chän ba mùc n−íc H1, H2, H3 c¸ch ®Òu nhau víi H1 xÊp xØ mùc n−íc ®iÓm t−¬ng quan cao nhÊt vµ H3 xÊp xØ mùc n−íc ®iÓm t−¬ng quan thÊp nhÊt. T−¬ng øng víi H1, H2, H3 ®äc trªn ®−êng trung b×nh ®−îc l−u l−îng t−¬ng øng Q1, Q2, Q3. Thay c¸c gi¸ trÞ trªn vµo biÓu thøc d−íi ®©y : Q = Q1

(H − H 2 )(H − H 3 ) + Q (H − H1 )(H − H 3 ) + Q (H − H1 )(H − H 2 ) (H1 − H 2 )(H1 − H 3 ) 2 (H 2 − H1 )(H 2 − H 3 ) 3 (H 3 − H1 )(H 3 − H 2 ) (8-15)a

Trong ®ã : H1, H2, H3 ; Q1, Q2, Q3 lµ c¸c trÞ sè x¸c ®Þnh ®äc trªn ®−êng Q = f(H) trung b×nh Khai triÓn ®¼ng thøc trªn sÏ ®−îc ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan l−u l−îng - mùc n−íc d¹ng ®a thøc bËc hai : Q = aH2 + bH + C

(8-15)b

Víi a, b, c lµ c¸c hÖ sè x¸c ®Þnh NghiÖm l¹i ph−¬ng tr×nh b»ng c¸ch thay H1, H2, H3 vµo (8-15)b vµ tÝnh ®−îc ®óng gi¸ trÞ Q1, Q2, Q3, chøng tá qu¸ tr×nh khai triÓn ®óng vµ ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan ®−îc x¸c ®Þnh. Mùc n−íc trong ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan cã thÓ sö dông ®¬n vÞ (m) hoÆc (cm) t−¬ng øng víi Q (m3/s) tïy theo cao tr×nh tr¹m ®o sao cho thuËn tiÖn trong tÝnh to¸n. BiÓu thøc (8-15)a ®−îc thiÕt lËp dùa theo d¹ng ®a thøc Lagrange. Cã thÓ sö dông ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan d¹ng (8-15)b ®Ó tÝnh Qgiê theo Hgiê vµ kÐo dµi quan hÖ Q = f(H) tíi mùc n−íc cao tïy ý. Tuy nhiªn nÕu biªn ®é kÐo dµi cµng lín kÕt qu¶ tÝnh Qmax sÏ kÐm chÝnh x¸c. Cã thÓ tham kh¶o c¸ch ®¸nh gi¸ chÊt l−îng tÝnh Qmax d−íi ®©y. Gäi ΔHk lµ biªn ®é mùc n−íc cÇn kÐo dµi

ΔH®o - biªn ®é mùc n−íc cã ®iÓm l−u l−îng thùc ®o ΔHk = Hcao nhÊt kh«ng ®o l−u l−îng - Hcao nhÊt cã ®o l−u l−îng ΔH®o = Hcao nhÊt cã ®o l−u l−îng - H thÊp nhÊt cã ®o l−u l−îng NÕu ΔHk ≤ 1/3 ΔH®o kÕt qu¶ kÐo dµi vµ tÝnh Qmax cã thÓ sö dông ®−îc. 170

http://www.ebook.edu.vn

1 ΔH®o < ΔHk ≤ 1/2 ΔH®o kÕt qu¶ kÐo dµi cã thÓ dïng tham kh¶o. 3 Ngoµi ra cã thÓ so s¸nh d¹ng Q = f(H) kÐo dµi víi d¹ng t−¬ng quan Q = f(H) cña nh÷ng n¨m ®o tr−íc ®ã (nÕu cã) ®Ó cã nhËn xÐt vµ ®iÒu chØnh. L−u ý r»ng ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan Q = f(H) kh«ng trïng hoµn toµn víi mäi ®iÓm trªn ®−êng trung b×nh (v× ®−êng nµy vÏ theo thùc ®o kh«ng ph¶i d¹ng chÝnh t¾c). Cã thÓ thay ®æi ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan b»ng c¸ch thay ®æi c¸ch chän ba ®iÓm gèc ban ®Çu, vÊn ®Ò nµy tïy ý ®Þnh sö dông cña ng−êi tÝnh to¸n kÐo dµi. NÕu

Ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan d¹ng ®a thøc bËc hai kh«ng dïng ®Ó kÐo dµi phÇn n−íc thÊp v× ph−¬ng tr×nh cã ®iÓm cùc trÞ vµ nh¸nh ®èi xøng. KÐo dµi Q = f(H) theo ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan phï hîp víi nh÷ng tr¹m ®o cã mÆt c¾t ngang t¨ng dÇn theo mùc n−íc (Cã nghÜa kh«ng më réng ®ét ngét - b·i trµn).

H×nh 8-3. KÐo dµi Q=ƒ(H) theo ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan

2. KÐo dµi phÇn n−íc thÊp PhÇn n−íc thÊp rÊt dÔ ®o l−u l−îng, tuy nhiªn trong thùc tÕ v× nh÷ng lý do nµo ®ã kh«ng ®o ®−îc l−u l−îng øng víi mùc n−íc thÊp nhÊt nªn ph¶i kÐo dµi. §Ó cã ®iÓm ®Þnh h−íng vÏ ®−êng Q = f(H) trung b×nh phÇn n−íc thÊp cÇn x¸c ®Þnh täa ®é ®iÓm ngõng ch¶y (Hngõng ch¶y, Q = 0).

http://www.ebook.edu.vn

171

NÕu cã sè liÖu ®Þa h×nh mÆt c¾t ngang hoÆc mÆt c¾t däc s«ng sÏ x¸c ®Þnh ®−îc mùc n−íc ngõng ch¶y trïng víi cao tr×nh ®iÓm thÊp nhÊt mÆt c¾t ngang. Tr−êng hîp thiÕu sè liÖu ®Þa h×nh cã thÓ tÝnh mùc n−íc ngõng ch¶y theo c«ng thøc : Hngõng ch¶y =

H 2B − (H A .H C ) 2H B − (H A + H C )

(8-16)

Trong ®ã : Hngõng ch¶y - Mùc n−íc t−¬ng øng víi l−u l−îng b»ng 0 HA, HB, HC - Mùc n−íc ®äc trªn ®−êng Q = f(H) t−¬ng øng víi QA, QB, QC B

B

øng víi QA ®äc tïy ý trªn ®−êng trung b×nh phÇn n−íc cao, QC ®äc tuú ý trªn ®−êng trung b×nh phÇn n−íc thÊp. TrÞ sè QB b»ng trung b×nh nh©n cña QA, QC. B

Q B = Q A .Q C

(8-17)

Khi ®· x¸c ®Þnh ®−îc täa ®é ®iÓm ngõng ch¶y cã thÓ vÏ kÐo dµi Q = f(H) theo xu thÕ sao cho xu«i thuËn qua ®iÓm ®ã. NÕu biªn ®é kÐo dµi ®Ó tÝnh Qmin kh«ng v−ît qu¸ 1/10 biªn ®é cã ®iÓm t−¬ng quan, kÕt qu¶ cã thÓ chÊp nhËn. NÕu v−ît ngoµi ph¹m vi trªn th× kÕt qu¶ tÝnh Qmin chØ nªn tham kh¶o. C«ng thøc (8-18) ®−îc x¸c lËp dùa theo ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan d¹ng hµm mò, ®©y còng lµ mét trong c¸c thuËt to¸n cña ch−¬ng tr×nh chØnh lý tµi liÖu thuû v¨n trªn m¸y vi tÝnh (§9-6) Q = a (H - Hngõng ch¶y)n

(8-18)

Víi a - hÖ sè ; n - sè mò ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan Khi H = Hngõng ch¶y th× Q = 0.

IV. LËp b¶ng t−¬ng quan - mùc n−íc ~ l−u l−îng ViÖc tÝnh Qgiê theo mùc n−íc giê cã khèi l−îng lín vµ ph¶i ®äc trùc tiÕp trªn biÓu ®å Q = f(H) trung b×nh lÆp l¹i nhiÒu lÇn. Qu¸ tr×nh nµy rÊt dÔ ph¹m sai sè nªn trong thùc tÕ th−êng lËp b¶ng t−¬ng quan mùc n−íc - l−u l−îng (th−êng gäi barem). Sö dông b¶ng nµy tÝnh Qgiê theo Hgiê hoÆc Q ngµy theo H ngµy rÊt thuËn lîi. Tr×nh tù lËp b¶ng theo thÝ dô d−íi ®©y : Ch¼ng h¹n mét tr¹m ®o cÇn lËp b¶ng tÝnh l−u l−îng øng víi mùc n−íc tõ 600 cm ®Õn 1000cm. LÇn l−ît ®äc l−u l−îng trªn biÓu ®å øng tõng cÊp mùc n−íc c¸ch ®Òu 10cm víi kÕt qu¶ sau : H = 600 cm H = 610 cm H = 620 cm . . 172

Q = 5,5 m3/s Q = 6,0 m3/s Q = 6,8 m3/s

http://www.ebook.edu.vn

H = 980 cm Q = 802 m3/s H = 990 cm Q = 815 m3/s H = 1000 cm Q = 830 m3/s Ghi kÕt qu¶ l−u l−îng Q vµo cét “0” trong b¶ng (8-3) B¶ng 8-3. T−¬ng quan mùc n−íc ~ l−u l−îng 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

ΔQ

600

5,50

5,55

5,60

5,65

5,70

5,75

5,80

5,85

5,90

5,95

0,50

610

6,00

6,08

6,16

6,24

6,32

6,40

6,48

6,56

6,64

6,72

0,80

620

6,80

H H(cm)

. . . 980

802

803

805

806

807

808

810

811

812

814

13

990

815

816

818

820

821

822

824

826

827

828

15

1000

830

• TÝnh chªnh lÖch l−u l−îng tõng cÊp mùc n−íc ghi vµo cét ΔQ • Trong tõng cÊp mùc n−íc 10cm coi l−u l−îng thay ®æi ®Òu, do ®ã ph©n phèi chªnh lÖch l−u l−îng ΔQ chia ®Òu cho tõng cm - Tõ 600 ®Õn 610 chªnh lÖch 0,50 m3/s vËy khi mùc n−íc t¨ng 1cm l−u l−îng t¨ng 0,05 m3/s. • Céng lòy tÝch l−u l−îng t¨ng theo mùc n−íc tõng cm sÏ cã b¶ng t−¬ng quan mùc n−íc - L−u l−îng. L−u ý r»ng sè gia l−u l−îng ΔQ t¨ng dÇn theo tõng cÊp mùc n−íc hoÆc kh«ng ®æi trong mét vµi cÊp mùc n−íc (do lÊy trßn sè hoÆc sai sè ®äc trªn giÊy kÎ li).

§8-4. ChØnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc khi quan hÖ Q = ƒ(H) thay ®æi theo mÆt c¾t bÞ xãi, båi Quan hÖ Q = f(H) thay ®æi theo mÆt c¾t bÞ xãi, båi thuéc lo¹i Q = f(H) kh«ng æn ®Þnh vµ møc ®é kh«ng æn ®Þnh tïy thuéc rÊt râ nÐt vµo sù thay ®æi diÖn tÝch (xÐt cïng mùc n−íc).

I. NhËn d¹ng Q = f(H) thay ®æi theo mÆt c¾t xãi, båi C¨n cø sè liÖu l−u l−îng thùc ®o d¹ng b¶ng (8-1) dùng quan hÖ Q = f(H) vµ ω = f1(H) t−¬ng øng.

http://www.ebook.edu.vn

173

C¹nh to¹ ®é mçi ®iÓm t−¬ng quan ghi kÌm sè thø tù lÇn ®o theo thêi gian ®Ó xem xÐt ph©n tÝch. NÕu c¸c ®iÓm t−¬ng quan ph©n bè réng, møc ®é dao ®éng cña l−u l−îng v−ît qu¸ chØ tiªu æn ®Þnh, cã nghÜa xÐt tõng mùc n−íc ΔQ > ± 0,10 Qtb vµ h×nh thµnh tõng nhãm thiªn lín hoÆc thiªn nhá t−¬ng øng víi diÖn tÝch lín, nhá (®èi chiÕu sè thø tù lÇn ®o ωlín - Qlín vµ ng−îc l¹i), tr−êng hîp nµy thuéc d¹ng quan hÖ Q = f(H) thay ®æi theo mÆt c¾t xãi, båi.

H×nh 8-4a. BiÓu ®å Q=ƒ(H) vµ ω=ƒ1(H) t−¬ng øng

H×nh 8-4b. Quan hÖ Q=ƒ(H) trung b×nh tõng thêi ®o¹n

II. Tr×nh tù chØnh lý sè liÖu l−u l−îng DiÖn tÝch mÆt c¾t ngang xÐt víi cïng mùc n−íc mµ thay ®æi kh¸c nhau lµ do hiÖn t−îng xãi hoÆc båi t¹o nªn. Kh¸i niÖm xãi, båi ë ®©y chØ mang ý nghÜa t−¬ng ®èi v× khi thay ®æi

174

http://www.ebook.edu.vn

thêi ®o¹n lµm mèc so s¸nh sÏ dÉn ®Õn sù ph©n ®Þnh xãi, båi còng thay ®æi theo. ¶nh h−ëng xãi, båi cña mÆt c¾t dÉn tíi sù thay ®æi cña l−u l−îng lµ vÊn ®Ò phøc t¹p. NÕu tr−êng hîp mÆt c¾t chØ ®¬n thuÇn xãi hoÆc ®¬n thuÇn båi trong nh÷ng thêi ®o¹n liªn tôc mµ trong mçi thêi ®o¹n ®ã quan hÖ H~ω, H~Q ®−îc coi lµ æn ®Þnh, th× cã thÓ ¸p dông ph−¬ng ph¸p “trung b×nh thêi ®o¹n” ®Ó xö lý. Sau ®©y chØ ®Ò cËp tíi ph−¬ng ph¸p xö lý tr−êng hîp ®· nªu. Riªng tr−êng hîp mÆt c¾t xãi, båi (c¶ xãi, båi réng kh¾p vµ xãi, båi côc bé) cã ¶nh h−ëng râ rÖt tíi l−u l−îng n−íc nh−ng diÔn ra kh«ng theo qui luËt, ®©y lµ vÊn ®Ò phøc t¹p. §Ó xö lý tr−êng hîp nµy cã thÓ dïng ph−¬ng ph¸p “diÖn tÝch chuÈn” nh−ng kÕt qu¶ cña ph−¬ng ph¸p cßn h¹n chÕ.. 1. Ph©n ®Þnh thêi ®o¹n xãi, båi trong n¨m Tr−êng hîp thø nhÊt gi¶ thiÕt biÓu ®å t−¬ng quan Q = f(H) ®−îc lËp bëi n lÇn ®o trong n¨m. Xem xÐt sù ph©n bè ®iÓm t−¬ng quan theo sè thø tù tõ lÇn ®o thø 1 ®Õn lÇn ®o thø ni cho thÊy thêi ®o¹n nµy c¸c ®iÓm ph©n bè theo xu h−íng thiªn nhá, vËy thêi ®o¹n nµy ®−îc coi lµ mÆt c¾t bÞ båi. TiÕp theo thêi ®o¹n tõ lÇn ®o ni + 1 ®Õn lÇn ®o thø n c¸c ®iÓm t−¬ng quan ph©n bè theo xu h−íng thiªn lín, vËy thêi ®o¹n nµy ®−îc coi lµ mÆt c¾t bÞ xãi. Cã nghÜa thêi ®o¹n tõ lÇn ®o 1 ®Õn ni mÆt c¾t bÞ båi Cßn tõ ni + 1 ®Õn n mÆt c¾t bÞ xãi. Nguyªn t¾c ph©n ®Þnh thêi ®o¹n xãi, båi nh− sau : a) Trong mçi thêi ®o¹n quan hÖ Q = f(H) phï hîp víi chØ tiªu æn ®Þnh, cã nghÜa xÐt trªn tõng cÊp mùc n−íc møc ®é dao ®éng l−u l−îng thùc ®o kh«ng v−ît qu¸ ± 0,10 Qtb cña mçi cÊp mùc n−íc. b) C¸c lÇn ®o l−u l−îng trong mçi thêi ®o¹n ph¶i kÕ tiÕp nhau theo thø tù thêi gian liªn tôc vµ sè l−îng kh«ng nªn Ýt d−íi 10 lÇn ®o Tr−êng hîp ®· ph©n ®Þnh hai thêi ®o¹n xãi, båi mµ vÉn ch−a ®¸p øng chØ tiªu cña quan hÖ Q = f(H) æn ®Þnh do ®iÓm t−¬ng quan ph©n t¸n, cã thÓ xem xÐt ph©n ®Þnh thµnh ba thêi ®o¹n gåm cã : Xãi - chuyÓn tiÕp - båi hoÆc båi - chuyÓn tiÕp - Xãi. Chó ý r»ng thêi ®iÓm ranh giíi gi÷a c¸c thêi ®o¹n kh«ng nhÊt thiÕt trïng víi ngµy ®o l−u l−îng theo thø tù. ThÝ dô : Tõ lÇn ®o 1 ®Õn lÇn ®o 28 (ngµy 26-V) thuéc thêi ®o¹n mÆt c¾t bÞ båi. Tõ lÇn ®o 29 (ngµy 4-VI) ®Õn lÇn ®o 55 thuéc thêi ®o¹n mÆt c¾t bÞ xãi. Ranh giíi gi÷a hai thêi ®o¹n n»m trong kho¶ng tõ 26-V ®Õn 4-VI, nªn chän ranh giíi øng víi thêi ®iÓm xuÊt hiÖn mùc n−íc thÊp nhÊt trong kho¶ng 26-V ®Õn 4-VI.

http://www.ebook.edu.vn

175

2. VÏ ®−êng Q = f(H) trung b×nh tõng thêi ®o¹n §−êng trung b×nh tõng thêi ®o¹n cßn gäi lµ ®−êng trung b×nh t¹m thêi. Nãi chung c¸ch vÏ t−¬ng tù nh− phÇn Q = f(H) æn ®Þnh (xem tiÕt §8-3 môc II). Mçi thêi ®o¹n xãi, båi, chuyÓn tiÕp sÏ cã ®−êng Q = f(H) trung b×nh t−¬ng øng nh− h×nh (8-4)b. Thêi ®o¹n nµo cÇn ph¶i kÐo dµi (n−íc cao, n−íc thÊp) sÏ ®−îc thùc hiÖn t−¬ng tù nh− kÐo dµi Q = f(H) æn ®Þnh (xem tiÕt §8-3 môc III). 3. TÝnh sai sè t−¬ng quan Cã thÓ tÝnh sai sè riªng cho tõng ®−êng trung b×nh øng víi tõng thêi ®o¹n nÕu mçi ®−êng trung b×nh ®Òu cã sè ®iÓm t−¬ng quan ≥ 15 ®iÓm. NÕu trong sè c¸c ®−êng Q = f(H) trung b×nh mµ cã mét ®−êng víi sè ®iÓm t−¬ng quan d−íi 10 ®iÓm nªn tÝnh sai sè chung. C«ng thøc tÝnh theo (8-3). C¸c c«ng ®o¹n tiÕp theo nh− tÝnh l−u l−îng giê theo mùc n−íc giê, tÝnh l−u l−îng b×nh qu©n ngµy, tÝnh ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m ... vµ tíi c«ng ®o¹n cuèi cïng tæng hîp sè liÖu, thuyÕt minh - l−u tr÷ v.v... sÏ thùc hiÖn t−¬ng tù phÇn Q = f(H) æn ®Þnh. (Xem tiÕt §8-2 môc II vµ §8-3 môc I, II, III) Chó ý r»ng ®−êng Q = f(H) trung b×nh ®−îc ph©n ®Þnh cho thêi ®o¹n nµo chØ ®−îc sö dông tÝnh l−u l−îng cho thêi ®o¹n ®ã [nh− h×nh (8-4)b].

III. NhËn xÐt vÒ Q = f(H) trung b×nh thêi ®o¹n TÝnh l−u l−îng giê theo nhiÒu ®−êng Q = f(H) trung b×nh thêi ®o¹n cã thÓ t¹o nªn sù thay ®æi ®ét biÕn (b−íc nh¶y) cña ®−êng qu¸ tr×nh l−u l−îng t¹i nh÷ng thêi ®iÓm ranh giíi, cã nghÜa t¹i nh÷ng thêi ®iÓm nµy l−u l−îng sÏ t¨ng ®ét ngét nÕu chuyÓn tõ thêi ®o¹n båi sang thêi ®o¹n xãi vµ sÏ gi¶m ®ét ngét nÕu chuyÓn ng−îc l¹i. VÊn ®Ò nµy g©y sai sè kh«ng lín nh−ng lµm biÕn d¹ng ®−êng qu¸ tr×nh l−u l−îng (Q ~ t), cã thÓ xö lý trùc tiÕp b»ng c¸ch vÏ Q ~ t cho xu«i thuËn vµ ®äc kÕt qu¶ l−u l−îng giê trªn biÓu ®å Q ~ t. Trªn thùc tÕ cã thÓ x¶y ra tr−êng hîp sè ®−êng Q = f(H) trung b×nh t¹m thêi trong n¨m Ýt h¬n sè thêi ®o¹n xãi vµ bèi ®· ph©n ®Þnh trong n¨m ®ã. Nguyªn nh©n lµ do hiÖn t−îng xãi, båi cã chu kú trïng lÆp. ThÝ dô : Tõ 1-I ®Õn 26-V mÆt c¾t bÞ båi ; tõ 25-V ®Õn 7-X mÆt c¾t bÞ xãi ; Tõ 8-X ®Õn 31-XII mÆt c¾t bÞ båi. Nh− trªn cã 3 thêi ®o¹n båi, xãi, båi kÕ tiÕp nh−ng chØ cã hai ®−êng Q = f(H) t¹m thêi, mét ®−êng sö dông cho thêi ®o¹n xãi cßn ®−êng kia sö dông chung cho c¶ hai thêi ®o¹n båi.

176

http://www.ebook.edu.vn

Víi nh÷ng tr¹m ®o cã hiÖn t−îng xãi, båi liªn tôc ®an xen rÊt dÔ x¶y ra tr−êng hîp nh− ®· nªu trªn.

§8-5. ChØnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc khi quan hÖ Q = ƒ(H) thay ®æi theo ®é dèc mÆt n−íc §é dèc mÆt n−íc s«ng lu«n dao ®éng theo thêi gian vµ kh«ng gian (khi mùc n−íc lªn, xuèng) tõ ®ã t¹o nªn sù dao ®éng t−¬ng øng cña l−u l−îng n−íc. Sù thay ®æi ®é dèc do nhiÒu nguyªn nh©n nh− ®é dèc phô gia, hiÖn t−îng n−íc d©ng do tæ hîp lò nhiÒu nh¸nh s«ng, n−íc d©ng do hå chøa n−íc, vËn hµnh c«ng tr×nh thñy lîi, vì ®ª, ph©n lò v.v... Trong sè nh÷ng nguyªn nh©n nªu trªn chØ cã nguyªn nh©n ®é dèc phô gia t¹o nªn sù thay ®æi ®é dèc cã tÝnh quy luËt râ nÐt cßn nh÷ng nguyªn nh©n kh¸c lµm thay ®æi ®é dèc kh«ng theo quy luËt. Theo c«ng thøc thñy lùc cña Sª di - Maning ta cã :

Q=

1 2 / 3 1/ 2 R I ω n

(A)

§Æt Qo : l−u l−îng trong ®iÒu kiÖn ch¶y æn ®Þnh vµ Io lµ ®é dèc mÆt n−íc t−¬ng øng Qt : l−u l−îng trong ®iÒu kiÖn ch¶y kh«ng æn ®Þnh (cã sãng lò) vµ It lµ ®é dèc t−¬ng øng. Do chuyÓn ®éng cña sãng lò t¹o nªn ®é dèc phô gia v× vËy sÏ cã : It = Io + Iphô gia = Io +

1 dh U dt

(B)

Víi U - tèc ®é truyÒn sãng lò trong s«ng

dh - C−êng suÊt mùc n−íc dt Thay (B) vµo (A) ta cã : Qt =

1 2/3 1 dh R ω Io + n U dt

(8-19)

Sö dông c«ng thøc (8-19) vµ xÐt víi ®iÒu kiÖn mÆt c¾t æn ®Þnh víi cïng mùc n−íc trong mét trËn lò cho thÊy c¸c gi¸ trÞ n, R, ω kh«ng ®æi, khi lò lªn dh/dt > 0, khi lò xuèng dh/dt < 0, do ®ã

1 dh ⎞ 1 dh ⎞ ⎛ ⎛ → (Qt)lò lªn > (Qt)lò xuèng > ⎜ Io + ⎟ ⎜ Io + ⎟ U dt ⎠ lulen ⎝ U dt ⎠ luxuong ⎝ §iÒu ®ã cã nghÜa do ¶nh h−ëng ®é dèc phô gia mµ dÉn tíi thay ®æi l−u l−îng n−íc theo quy luËt chung lµ : øng víi cïng mùc n−íc trong mét trËn lò sÏ cã l−u l−îng lªn lu«n lín h¬n l−u l−îng lò xuèng. http://www.ebook.edu.vn

177

LËp luËn nªu trªn lµ c¬ së ®Ó dùng biÓu ®å tÝnh l−u l−îng thay ®æi theo ®é dèc phô gia.

I. Tr×nh tù chØnh lý l−u l−îng n−íc chÞu ¶nh h−ëng ®é dèc phô gia 1. NhËn d¹ng quan hÖ Q = f(H) ¶nh h−ëng ®é dèc phô gia C¨n cø sè liÖu l−u l−îng thùc ®o d¹ng b¶ng (8-1) dùng quan hÖ t−¬ng quan Q = f(H) cho tõng trËn lò. Dùa theo ngµy ®o, giê ®o cña tõng lÇn ®o theo thø tù thêi gian, ®èi chiÕu víi qu¸ tr×nh mùc n−íc giê ®Ó x¸c ®Þnh nh÷ng lÇn ®o thuéc nh¸nh lò lªn vµ nh÷ng lÇn ®o thuéc nh¸nh lò xuèng. Täa ®é ®iÓm t−¬ng quan nªn ký hiÖu kh¸c nhau gi÷a lÇn ®o nh¸nh lªn vµ lÇn ®o nh¸nh xuèng ghi kÌm theo sè thø tù lÇn ®o theo thêi gian. Xem xÐt trªn biÓu ®å t−¬ng quan nÕu c¸c ®iÓm ®o thuéc nh¸nh lò lªn ph©n bè theo xu h−íng thiªn lín vµ c¸c ®iÓm ®o nh¸nh lò xuèng ph©n bè h−íng thiªn nhá cã thÓ kh¼ng ®Þnh quan hÖ Q = f(H) ¶nh h−ëng ®é dèc phô gia. 2. VÏ ®−êng Q = f(H) ph©n nh¸nh Dùa theo xu thÕ ph©n bè ®iÓm t−¬ng quan Q = f(H) thuéc tõng nh¸nh lò vÏ ®−êng cong liªn tôc qua täa ®é ®iÓm l−u l−îng thùc ®o tõ mùc n−íc ch©n lò lªn tíi ®Ønh lò (®èi víi nh¸nh lªn) vµ tõ ®Ønh lò tíi mùc n−íc ch©n lò xuèng (®èi víi nh¸nh xuèng). Nguyªn t¾c vÏ ®−êng cong Q = f(H) ph©n nh¸nh lµ d¹ng cong tr¬n, qua täa ®é c¸c ®iÓm lÇn l−ît tõ mùc n−íc thÊp tíi ®Ønh lò sao cho theo thø tù thêi gian sÏ xuÊt hiÖn Qmax tr−íc Hmax.

H×nh 8-5. a) BiÓu ®å ph©n bè lÇn ®o l−u l−îng theo qu¸ tr×nh mùc n−íc b) Quan hÖ Q=ƒ(H) ph©n nh¸nh

178

http://www.ebook.edu.vn

Tr−êng hîp kh«ng ®o ®−îc l−u l−îng øng víi mùc n−íc cao cã thÓ dùa theo xu thÕ quan hÖ Q = f(H) phÇn n−íc thÊp ®Ó ngo¹i suy - kÐo dµi (tÊt nhiªn cã tham kh¶o c−êng suÊt mùc n−íc ®Ó vÏ cho phï hîp). GÆp tr−êng hîp lò kÐp (lò nhiÒu ®Ønh) mµ kh«ng cã ®iÓm ®o ®Ó ®Þnh h−íng chÝnh x¸c cã thÓ vÏ Q = f(H) ph©n nh¸nh theo xu thÕ sao cho l−u l−îng nh¸nh lªn thiªn lín vµ nh¸nh xuèng thiªn nhá. Mçi trËn lò cã ®−êng Q = f(H) ph©n nh¸nh t−¬ng øng riªng nh−ng cã thÓ vÏ chung nhiÒu trËn lò trªn cïng biÓu ®å hoÆc vÏ riªng tõng trËn lò. 3. TÝnh l−u l−îng giê t−¬ng øng víi mùc n−íc giê Quan hÖ Q = f(H) ph©n nh¸nh kh«ng xÐt sai sè t−¬ng quan v× biÓu ®å ®· vÏ trïng víi täa ®é ®iÓm thùc ®o (coi sai sè t−¬ng quan b»ng 0). Sö dông sè liÖu mùc n−íc giê (Hgiê ~ t) ®äc trùc tiÕp trªn biÓu ®å Q = f(H) ph©n nh¸nh sÏ ®−îc l−u l−îng giê (Qgiê ~ t) t−¬ng øng, ®©y lµ c¸ch tÝnh duy nhÊt. L−u ý r»ng mùc n−íc cña trËn lò nµo sÏ ®äc biÓu ®å Q = f(H) ph©n nh¸nh cña trËn lò ®ã, mùc n−íc thuéc nh¸nh lò lªn sÏ ®äc l−u l−îng t−¬ng øng trªn Q = f(H) nh¸nh lªn vµ mùc n−íc nh¸nh xuèng còng ®äc theo Q = f(H) nh¸nh xuèng. Thêi ®iÓm xuÊt hiÖn Qmax trËn lò sÏ kh«ng trïng víi thêi ®iÓm Hmax. 4. TÝnh l−u l−îng b×nh qu©n ngµy L−u l−îng b×nh qu©n ngµy tÝnh b»ng trung b×nh céng l−u l−îng c¸c giê ®· ®o mùc n−íc trong ngµy nÕu giê ®o ph©n phèi ®Òu. NÕu trong ngµy mµ giê ®o mùc n−íc ph©n phèi kh«ng ®Òu (do chuyÓn chÕ ®é) ph¶i néi suy l−u l−îng ®Ó bæ sung sao cho trë thµnh ph©n phèi ®Òu vµ tÝnh nh− trªn. C¸c c«ng ®o¹n tiÕp theo nh− tÝnh ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m - kiÓm tra sai sè vµ tÝnh hîp lý kÕt qu¶ tÝnh to¸n, tæng hîp sè liÖu trong n¨m vµ thuyÕt minh, l−u tr÷ sÏ thùc hiÖn t−¬ng tù trªn (§8-2-II). Trong thùc tÕ nh÷ng tr¹m ®o cã quan hÖ Q = f(H) ph©n nh¸nh trong mïa lò nh−ng trong mïa kiÖt l¹i cã quan hÖ Q = f(H) æn ®Þnh. Do ®ã sÏ cã hai lo¹i biÓu ®å tÝnh l−u l−îng cho riªng tõng mïa.

II. NhËn xÐt quan hÖ Q = f(H) ph©n nh¸nh C¬ së lËp luËn x©y dùng biÓu ®å râ rµng, c¸ch vÏ ®¬n gi¶n, sö dông dÔ dµng. HiÖn nay d¹ng nµy ®−îc sö dông kh¸ phæ biÕn vµ th−êng gäi lµ quan hÖ Q = f(H) d¹ng “vßng d©y”. Tuy nhiªn sö dông quan hÖ Q = f(H) ph©n nh¸nh cã mét sè nh−îc ®iÓm sau : a) Yªu cÇu ph¶i cã nhiÒu sè liÖu l−u l−îng thùc ®o, øng víi mçi nh¸nh lò Ýt nhÊt cµn cã ba lÇn ®o vµ ph©n bè ®Òu tõ mùc n−íc thÊp (ch©n lò) tíi ®Ønh lò. NÕu kh«ng ®¸p øng yªu cÇu nµy sÏ kh«ng cã ®iÓm ®Þnh h−íng vµ ph¶i vÏ theo xu thÕ rÊt dÔ ph¹m sai sè chñ quan,

http://www.ebook.edu.vn

179

®Æc biÖt trÞ sè Qmax. TrËn lò nµo kh«ng cã ®iÓm l−u l−îng thùc ®o sÏ ph¶i ngo¹i suy hoµn toµn kh«ng cã c¬ së. b) D¹ng ®−êng Q = f(H) ph©n nh¸nh thuéc lo¹i quan hÖ ®a trÞ (cïng mùc n−íc nh−ng cã nhiÒu l−u l−îng t−¬ng øng). V× vËy kh«ng thÓ sö dông m¸y tÝnh trong c«ng ®o¹n tÝnh l−u l−îng giê theo Hgiê. MÆt kh¸c khi sö dông trong tÝnh to¸n theo c¸c m« h×nh còng kh«ng thÝch hîp mµ ph¶i kh¸i qu¸t theo d¹ng ®−êng Q = f(H) trung b×nh. Theo (8-19) ¶nh h−ëng ®é dèc phô gia t¹o nªn d¹ng Q = f(H) ph©n nh¸nh, tuy nhiªn ®èi víi tr¹m ®o vïng th−îng l−u s«ng - vïng nói, th−êng cã ®é dèc ®¸y s«ng kh¸ lín - Cã 1 dh nghÜa ®é dèc ch¶y æn ®Þnh Io lín, thµnh phÇn ®é dèc phô gia so víi Io chØ chiÕm tû lÖ U dt nhá (t¨ng, gi¶m vµi phÇn tr¨m). V× vËy ¶nh h−ëng nµy kh«ng râ nÐt vµ bÞ mê bëi nh÷ng sai sè ®o ®¹c lín h¬n. Do ®ã nh÷ng tr¹m ®o miÒn nói th−êng kh«ng cã d¹ng Q = f(H) ph©n nh¸nh. §èi víi tr¹m vïng trung du - ®ång b»ng trÞ sè ®é dèc æn ®Þnh Io kh¸ nhá nªn ®é dèc phô gia chiÕm tû lÖ ®¸ng kÓ lµm thay ®æi dé dèc rÊt râ nÐt, t¹o nªn Q = f(H) ph©n nh¸nh.

III. ChØnh lý l−u l−îng n−íc khi Q = f(H) thay ®æi do ®é dèc n−íc d©ng HiÖn t−îng n−íc d©ng lµm cho ®é dèc mÆt n−íc gi¶m nhá vµ cã thÓ x¶y ra ngõng ch¶y (Q = 0) hoÆc ch¶y ng−îc côc bé trong ph¹m vi tõng ®o¹n sèng ng¾n. XÐt trong vïng s«ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu hiÖn t−îng n−íc d©ng cã thÓ x¶y ra t¹i nh÷ng ®o¹n s«ng trùc tiÕp ch¶y vµo hå chøa, ®o¹n s«ng th−îng l−u ®Ëp d©ng ®iÒu tiÕt vµ ®o¹n s«ng cã nhiÒu nh¸nh nhËp l−u. Trong c«ng t¸c chØnh lý l−u l−îng ¶nh h−ëng ®é dèc n−íc d©ng th−êng sö dông quan Q hÖ t−¬ng quan gi÷a m« ®uyn l−u l−îng víi mùc n−íc 1 = f (H) I 2 C¬ së x©y dùng t−¬ng quan dùa theo lËp luËn d−íi ®©y. 1. TÝnh chÊt chung quan hÖ m« ®uyn l−u l−îng ~ mùc n−íc Theo c«ng thøc (8-1) ta cã : Q =

1 2 / 3 1/ 2 R I .ω n

Sö dông c«ng thøc trªn víi ®iÒu kiÖn mÆt c¾t ngang (ω) æn ®Þnh vµ ®é dèc (I) thay ®æi cho thÊy : Víi cïng mùc n−íc HA, nÕu ®é dèc I = 1 sÏ cã l−u l−îng Q1

Q1 =

1 2/3 1 2/3 R A ω A .11 / 2 = R A ω A = h»ng sè nA nA

NÕu ®é dèc thay ®æi I sÏ cã l−u l−îng Q t−¬ng øng

180

http://www.ebook.edu.vn

(8-20)

Tû sè

Q I

1/ 2

=

1 2/3 R A ωA nA

(8-21)

Râ rµng (8-20) = (8-21), ®iÒu ®ã cã nghÜa lµ :

Q I

1/ 2

= Q1 =

1 2/3 R A ω A = h»ng sè nA

C¨n cø (8-22) cho thÊy tû sè

Q I1 / 2

(8-22)

b»ng trÞ sè l−u l−îng øng víi ®é dèc b»ng 1, nªn gäi Q

®ã lµ m« ®uyn l−u l−îng, hoÆc cã thÓ nãi tû sè I

1/ 2

lµ l−u l−îng øng víi mét ®¬n vÞ cña

khai c¨n ®é dèc. Víi ®iÒu kiÖn mÆt c¾t æn ®Þnh sÏ cã ω, n, R kh«ng ®æi víi mét mùc n−íc, cã nghÜa m« ®uyn l−u l−îng lµ h»ng sè víi mét mùc n−íc vµ quan hÖ m« ®uyn l−u l−îng víi mùc n−íc lµ quan hÖ ®¬n trÞ. MÆt kh¸c theo (8-2) ta cã :

V× vËy

Q=

1BH 5 / 3 1 / 2 .I 22 / 3 n

Q

1BH 5 / 3

I1 / 2

=

22 / 3 n

(8-23)

C¨n cø (8-23) cho thÊy quan hÖ m« ®uyn l−u l−îng víi mùc n−íc theo d¹ng hµm mò víi sè mò m = 5/3. Do ®ã quan hÖ m« ®uyn l−u l−îng víi mùc n−íc lµ quan hÖ ®¬n trÞ, ®ång biÕn t¨ng Q nhanh dÇn theo mùc n−íc cao, ®å thÞ 1 / 2 = f (H) d¹ng ®−êng cong lâm. I 2. Tr×nh tù chØnh lý l−u l−îng ¶nh h−ëng n−íc d©ng a. NhËn d¹ng Q = f(H) ¶nh h−ëng n−íc d©ng C¨n cø theo sè liÖu l−u l−îng thùc ®o vµ c¸c yÕu tè thñy lùc t−¬ng øng víi tõng lÇn ®o nh− d¹ng b¶ng (8-1), lËp quan hÖ t−¬ng quan Q = f(H) vµ I = f2(H) hoÆc ΔH = f2(H) t−¬ng øng. C¹nh täa ®é ®iÓm t−¬ng quan ghi sè thø tù lÇn ®o ®Ó dÔ ®èi chiÕu so s¸nh. XÐt trªn hai quan hÖ nÕu møc ®é dao ®éng cña l−u l−îng v−ît qu¸ chØ tiªu æn ®Þnh (thiªn lín, thiªn nhá qu¸ ± 10% Qtb tõng mùc n−íc) vµ c¸c ®iÓm t−¬ng quan ph©n bè cã tÝnh t−¬ng øng gi÷a l−u l−îng vµ ®é dèc, cã nghÜa lÇn ®o nµo Q thiªn lín sÏ cã I thiªn lín vµ ng−îc l¹i (®èi chiÕu sè thø tù lÇn ®o). Víi hai ®Æc ®iÓm nªu trªn thuéc d¹ng quan hÖ Q = f(H) ¶nh h−ëng ®é dèc n−íc d©ng.

http://www.ebook.edu.vn

181

Chó ý r»ng khi ¶nh h−ëng ®é dèc phô gia (biÕn d¹ng sãng lò) còng cã hai ®Æc ®iÓm t−¬ng tù nªu trªn nh−ng ¶nh h−ëng ®é dèc phô gia cã tÝnh quy luËt râ nÐt lµ ®é dèc vµ l−u l−îng nh¸nh lò lªn lu«n lín h¬n ®é dèc vµ l−u l−îng nh¸nh lò xuèng (xÐt cïng mùc n−íc). ¶nh h−ëng n−íc d©ng nãi chung kh«ng cã quy luËt mµ thay ®æi rÊt ®a d¹ng. b. VÏ quan hÖ m« ®uyn l−u l−îng ~ mùc n−íc

Q = f (H) I1 / 2

M« ®uyn l−u l−îng ®−îc tÝnh tõ sè liÖu l−u l−îng thùc ®o vµ ®é dèc tøc thêi t¹i thêi ®iÓm ®o l−u l−îng. Giê ®o l−u l−îng th−êng linh ho¹t kh«ng trïng víi giê ®o mùc n−íc cè ®Þnh v× vËy khi tÝnh ®é dèc tøc thêi cÇn ph¶i x¸c ®Þnh mùc n−íc tr¹m th−îng l−u hoÆc h¹ l−u t−¬ng øng ®óng thêi ®iÓm ®o l−u l−îng. Ch¼ng h¹n lÇn ®o l−u l−îng nµo ®ã b¾t ®Çu 10h45 vµ kÕt thóc 12h45, vËy kÕt qu¶ ®ã ®−îc coi lµ l−u l−îng tøc thêi øng víi thêi ®iÓm 11h45 (thêi ®iÓm gi÷a b¾t ®Çu vµ kÕt thóc). Do ®ã ph¶i néi suy x¸c ®Þnh mùc n−íc lóc 11h45 ®Ó tÝnh ®é dèc tøc thêi. LÇn l−ît tÝnh m« ®uyn l−u l−îng cho tõng lÇn ®o vµ dùng quan hÖ t−¬ng quan

Q = f (H) . I1 / 2 ΔH Q Q.L1 / 2 Ta cã 1 / 2 = víi I = 1/ 2 L I ΔH Trong ®ã : Q - l−u l−îng thùc ®o

ΔH - chªnh lÖch mùc n−íc gi÷a hai tr¹m trªn ®o¹n s«ng ®o l−u l−îng (chªnh lÖch tøc thêi øng víi thêi ®iÓm ®o l−u l−îng). L - ChiÒu dµi ®o¹n s«ng gi÷a hai tr¹m trªn d−íi. §Ó ®¬n gi¶n cho viÖc tÝnh to¸n trong thùc tÕ ®· lËp quan hÖ

Q = f (H) thay cho ΔH1 / 2

Q = f (H) . I1 / 2 XÐt vÒ ®é lín hai sè h¹ng nµy chØ kh¸c nhau bëi h»ng sè L1/2, xÐt vÒ ý nghÜa sè h¹ng

quan hÖ

Q lµ l−u l−îng t−¬ng øng víi mét ®¬n vÞ cña khai c¨n chªnh lÖch t−¬ng tù nh− m« ΔH1 / 2 Q ®uyn l−u l−îng 1 / 2 . I Theo lËp luËn môc trªn cho thÊy quan hÖ m« ®uyn l−u l−îng ~ mùc n−íc ®¬n trÞ khi mÆt c¾t æn ®Þnh. Trªn thùc tÕ mÆt c¾t ngang lu«n thay ®æi vµ céng thªm sai sè vÒ ®o ®¹c nªn

182

http://www.ebook.edu.vn

Q = f (H) kh«ng hoµn toµn ®¬n trÞ mµ dao ®éng tïy thuéc møc ®é ΔH1 / 2 thay ®æi mÆt c¾t vµ sai sè ®o ®¹c. quan hÖ t−¬ng quan

Do ®ã dùa theo sù ph©n bè ®iÓm t−¬ng quan x¸c ®Þnh ®−êng quan hÖ

Q = f (H) trung ΔH1 / 2

b×nh sao cho phï hîp tÝnh chÊt chung vµ ®¹t sai sè t−¬ng quan nhá nhÊt. c. TÝnh sai sè t−¬ng quan Sai sè t−¬ng quan ph¶n ¸nh møc ®é t−¬ng quan gi÷a m« ®uyn l−u l−îng víi mùc n−íc ®ång thêi còng thÓ hiÖn sai sè ®o ®¹c vµ phô thuéc kü n¨ng vÏ ®−êng trung b×nh.

H×nh 8-6a. Quan hÖ Q=ƒ(H) vµ ΔH=ƒ2(H) t−¬ng øng

H×nh 8-6b. Quan hÖ m« duyn l−u l−îng ~ mùc n−íc n

σ=

∑ (K − 1)

2

1

n http://www.ebook.edu.vn

(8-24) 183

Trong ®ã σ : sai sè qu©n ph−¬ng n : sè ®iÓm t−¬ng quan

(Q / ΔH )do K= (Q / ΔH )tÝnh 1/ 2

1/ 2

Víi (Q/ΔH1/2)®o - M« ®uyn l−u l−îng tÝnh bëi sè liÖu thùc ®o (Q/ΔH1/2)tÝnh - M« ®uyn l−u l−îng ®äc trªn biÓu ®å trung b×nh øng víi cïng mùc n−íc víi (Q/ΔH1/2)®o Khi σ ≤ 0,05

t−¬ng quan chÆt chÏ

0,05 < σ ≤ 0,15 t−¬ng quan cã thÓ sö dông ®−îc 0,15 < σ

t−¬ng quan cã thÓ dïng tham kh¶o

d. TÝnh l−u l−îng giê (Qgiê) t−¬ng øng víi mùc n−íc giê

Q = f (H) trung b×nh cïng víi sè liÖu mùc n−íc thùc ®o hµng giê ΔH1 / 2 (H ~ t) cña hai tr¹m ®Ó tÝnh ®é dèc (ΔH), sÏ cã l−u l−îng giê theo c¸ch tÝnh d−íi ®©y : Sö dông biÓu ®å

T¹i thêi ®iÓm t1 cã mùc n−íc t¹i tr¹m ®o (cÇn tÝnh Q) lµ H1, mùc n−íc t¹i tr¹m d−íi (®Ó tÝnh ®é dèc) lµ Hd1 VËy chªnh lÖch tøc thêi t¹i t1 lµ ΔH1 = H1 - Hd1 C¨n cø H1 ®äc biÓu ®å m« ®uyn ~ mùc n−íc ®−îc (

Q )1 ΔH1 / 2

⎛ Q ⎞ 1/ 2 L−u l−îng tøc thêi t¹i t1 : Q1 = ⎜ ⎟ ⋅ (ΔH1 ) 1/ 2 ⎝ ΔH ⎠ 1 TiÕp tôc t−¬ng tù víi c¸c thêi ®iÓm t2, t3 ... sÏ ®−îc qu¸ tr×nh l−u l−îng øng víi qu¸ tr×nh mùc n−íc. NÕu tr¹m ®o mùc n−íc ®Ó tÝnh ®é dèc ë phÝa th−îng l−u c¸ch tÝnh còng t−¬ng tù chØ kh¸c lµ khi tÝnh chªnh lÖch mùc n−íc sÏ lµ hiÖu sè tr¹m trªn víi tr¹m cÇn tÝnh l−u l−îng. C¸c c«ng ®o¹n tiÕp theo nh− tÝnh l−u l−îng b×nh qu©n ngµy, tÝnh ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m, kiÓm tra tÝnh hîp lý, tæng hîp sè liÖu - thuyÕt minh, l−u tr÷ v.v... Thùc hiÖn t−¬ng tù phÇn Q = f(H) æn ®Þnh (xem §8-2).

IV. NhËn xÐt quan hÖ m« ®uyn l−u l−îng ~ mùc n−íc 1. VÒ sè mò cña ®é dèc Khi dùng quan hÖ m« ®uyn l−u l−îng ~ mùc n−íc th−êng tÝnh sè mò cña ®é dèc lµ 1/2 (khai c¨n). 184

http://www.ebook.edu.vn

§iÒu nµy ch−a hoµn toµn phï hîp víi thùc tÕ nªn dÉn tíi sai sè t−¬ng quan (σ) lín, kÕt qu¶ kh«ng chÝnh x¸c. Khi vËn dông víi sè liÖu thùc tÕ sÏ cho sè mò kh¸c 1/2 vµ cã thÓ lý gi¶i nh− sau : Gäi It ®é dèc mÆt n−íc thùc t¹i tuyÕn ®o l−u l−îng (®é dèc cña tiÕp tuyÕn víi ®−êng mÆt n−íc) Ia - ®é dèc trung b×nh tÝnh b»ng chªnh lÖch mùc n−íc víi chiÒu dµi ®o¹n s«ng (ΔH/L) Nãi chung chiÒu dµi ®o¹n s«ng L cµng lín, ®é dèc trung b×nh Ia cµng nhá Cã nghÜa lµ ®é dèc thùc t¹i tuyÕn ®o lín h¬n ®é dèc trung b×nh ®o¹n s«ng (trong ®ã cã tuyÕn ®o) It > Ia Sö dông c«ng thøc Sª di - Maning ta cã :

Q=

1 2 / 3 1/ 2 1 2 / 3 m R ωI t = R ωI a n n

V× Ia < It nªn m > 1/2

Ng−îc l¹i nÕu Ia > It → m < 1/2 (®iÒu nµy Ýt x¶y ra) trªn thùc tÕ kh«ng thÓ x¸c ®Þnh ®−îc ®é dèc t¹i tuyÕn ®o mµ chØ dïng sè liÖu ®é dèc trung b×nh ®o¹n s«ng cho nªn cã thÓ nãi sè mò tÝnh to¸n m ≠ 1/2. MÆt kh¸c khi sö dông ®é dèc trung b×nh còng cho thÊy ®o¹n s«ng dµi tû lÖ dao ®éng ®é dèc (Imax/ Imin) còng nhá h¬n tû lÖ dao ®éng trong ®o¹n s«ng ng¾n. §iÒu nµy dÉn ®Õn kÕt qu¶ lµ sè mò cña ®é dèc thay ®æi tuú thuéc c¸ch chän tr¹m mùc n−íc ®Ó tÝnh ®é dèc. Cã thÓ tham kh¶o thÝ dô sau ®©y : Víi cïng mùc n−íc cã hai lÇn ®o l−u l−îng øng víi hai ®é dèc tÝnh theo ®o¹n s«ng ng¾n vµ ®o¹n s«ng dµi nh− sau : §o¹n s«ng ng¾n Q1 = 20 m3/s ; ΔH1 = 4 cm §o¹n s«ng dµi

Q1 = 20 m3/s ; ΔH1 = 40 cm

Q2 = 40 m3/s , ΔH2 = 16 cm Q2 = 40 m3/s , ΔH2 = 80 cm

§èi víi ®o¹n s«ng ng¾n tû lÖ dao ®éng ®é dèc 16/4 = 4 ; vµ ®Ó cho m« ®uyn l−u l−îng ®¬n trÞ sÏ cã Q1 Q2 1 20 40 = = 1 / 2 = 1 / 2 = 10 → m = 1/ 2 1/ 2 2 ΔH 1 ΔH 2 4 16

§èi víi ®o¹n s«ng dµi tû lÖ dao ®éng ®é dèc 80/40 = 2 vµ muèn cho m« ®uyn l−u l−îng ®¬n trÞ sÏ cã : Q1 Q 20 40 = 2 = = = 0,50 → Sè mò m = 1 ΔH 1 ΔH 2 40 80

http://www.ebook.edu.vn

185

Tuy nhiªn chän ®o¹n s«ng ng¾n ®Ó tÝnh ®é dèc l¹i cã h¹n chÕ bëi sai sè ®o ®¹c. Ch¼ng h¹n theo thÝ dô trªn nÕu hai tr¹m ®o mùc n−íc sai sè ng−îc chiÒu, trªn thiªn lín vµ d−íi 2 2 = = 50 %. thiªn nhá 1 cm sÏ dÉn tíi ΔH cã sai sè ± 2cm vµ sai sè t−¬ng ®èi sÏ lµ I min 4 Víi nh÷ng lý gi¶i nªu trªn nªn lËp quan hÖ m« ®uyn l−u l−îng ~ mùc n−íc theo sè mò thÝch hîp. C¸ch x¸c ®Þnh sè mò cã thÓ theo chØ dÉn sau : Trªn biÓu ®å t−¬ng quan Q = f(H) vµ ΔH = f2(H) t−¬ng øng tiÕn hµnh vÏ c¸c ®−êng biªn ngoµi b»ng c¸ch nèi to¹ ®é c¸c ®iÓm thiªn lín theo xu thÕ ®−êng cong vµ còng t−¬ng tù nèi c¸c ®iÓm thiªn nhá (c¸c ®iÓm ë biªn ngoµi). Chó ý c¸c ®−êng biªn l−u l−îng vµ chªnh lÖch ph¶i vÏ t−¬ng øng - Cã nghÜa cïng ®i qua täa ®é ®iÓm theo thø tù gièng nhau. Chän ba mùc n−íc H1, H2, H3 ph©n bè tõ mùc n−íc cao, trung b×nh, thÊp vµ t−¬ng øng víi c¸c vÞ trÝ trªn biÓu ®å cã kho¶ng dao ®éng lín - Cã nghÜa kho¶ng c¸ch gi÷a ®−êng biªn thiªn nhá vµ thiªn lín réng. §äc c¸c gi¸ trÞ l−u l−îng vµ chªnh lÖch trªn c¸c ®−êng biªn t−¬ng øng víi tõng mùc n−íc ta cã : Víi H1 cã : QL1 , ΔHL1 ; QN1, ΔHN1 Víi H2 cã : QL2 , ΔHL2 ; QN2, ΔHN2 Víi H3 cã : QL3 , ΔHL3 ; QN3, ΔHN3 Trong ®ã QL1, QL2, QL3, ΔHL1, ΔHL2 , ΔHL3 lµ l−u l−îng vµ chªnh lÖch ®äc trªn ®−êng biÕn thiªn lín øng víi tõng mùc n−íc. QN1, QN2, QN3, ΔHN1, ΔHN2 , ΔHN3 lµ l−u l−îng vµ chªnh lÖch ®äc trªn ®−êng biªn thiªn nhá øng víi tõng mùc n−íc. Theo lËp luËn dùng quan hÖ m« ®uyn ~ mùc n−íc Ta cã : øng víi H1 →

⎛ ΔH L1 ⎞ Q ⎟ Do ®ã L1 = ⎜⎜ Q N1 ⎝ ΔH N1 ⎟⎠

186

Q L1

(ΔH L1 ) m1

m1

=

Q N1

(ΔH N1 )m1

= h»ng sè

⎛Q ⎞ ⎛ ΔH L1 ⎞ ⎟⎟ → log⎜⎜ L1 ⎟⎟ = m 1 log⎜⎜ ⎝ Q N1 ⎠ ⎝ ΔH N1 ⎠

http://www.ebook.edu.vn

⎛Q ⎞ log⎜⎜ L1 ⎟⎟ ⎝ Q N1 ⎠ VËy sè mò m 1 = ⎛ ΔH L1 ⎞ ⎟⎟ log⎜⎜ Δ H N 1 ⎝ ⎠

(8-24)

T−¬ng tù nh− trªn sÏ tÝnh ®−îc m2, m3 øng víi H2, H3. Vµ sè mò tÝnh to¸n cã thÓ tÝnh theo trung b×nh céng m=

m1 + m 2 + m 3 3

C¨n cø sè mò trung b×nh ®Ó lËp quan hÖ m« ®uyn mùc n−íc

Q = f (H) sÏ cho sai sè ΔH m

t−¬ng quan hîp lý. 2. VÊn ®Ò kÐo dµi quan hÖ m« ®uyn ~ mùc n−íc Tr−êng hîp kh«ng ®o ®−îc l−u l−îng øng víi mùc n−íc cao nhÊt hoÆc thÊp nhÊt sÏ Q = f (H) trung b×nh. kh«ng cã ®iÓm t−¬ng quan ®Ó ®Þnh h−íng vÏ ®−êng ΔH m KÐo dµi - ngo¹i suy quan hÖ m« ®uyn ~ mùc n−íc cã thÓ dïng ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan nh− ®· tr×nh bµy trong phÇn kÐo dµi Q = f(H) æn ®Þnh (xem tiÕt §8-3-III)

H×nh 8-7a. BiÓu ®å ®−êng biªn Q=f(H) vµ ΔH=f2(H) t−¬ng øng

http://www.ebook.edu.vn

187

Q- m3/s ΔH - cm m - Sè mò tÝnh theo biÓu ®å ®−êng biªn

Q

= f (H) víi sè mò thÝch hîp ΔH m Cã nghÜa khi kÐo dµi phÇn n−íc cao cã thÓ x¸c ®Þnh ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan theo c«ng ⎛ Q ⎞ ⎛ Q ⎞ ⎛ Q ⎞ thøc (8-15)a vµ ®æi gi¸ trÞ Q1, Q2, Q3 b»ng gi¸ trÞ ⎜ ,⎜ ,⎜ . m ⎟ m ⎟ m ⎟ ⎝ ΔH ⎠ 1 ⎝ Δ H ⎠ 2 ⎝ Δ H ⎠ 3 H×nh 8-7b. Quan hÖ

Ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan cã d¹ng ®a thøc bËc 2

⎛ Q ⎞ = aoH2 + boH + Co ⎜ m ⎟ Δ H ⎝ ⎠

(8-25)

Víi ao, bo, Co lµ c¸c hÖ sè x¸c ®Þnh. Víi ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan (8-25) cã thÓ kÐo dµi quan hÖ m« ®uyn tíi mùc n−íc cao tïy ý. Tuy nhiªn biªn ®é kÐo dµi lín kÕt qu¶ tÝnh Qmax kÐm chÝnh x¸c. C¸ch ®¸nh gi¸ ®é chÝnh x¸c Qmax (xem tiÕt §8-3-III). Cã thÓ sö dông ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan trong c«ng ®o¹n tÝnh l−u l−îng giê thay cho c¸ch ®äc biÓu ®å víi biÓu thøc tÝnh nh− sau :

[

]

Q i = a o H i2 + b o H i + C o ΔH im

(8-26)

Trong ®ã Qi l−u l−îng giê t¹i thêi ®iÓm i Hi mùc n−íc gií t¹i thêi ®iÓm i ΔHi chªnh lÖch mùc n−íc t¹i thêi ®iÓm i gi÷a tr¹m ®o l−u l−îng vµ tr¹m d−íi hoÆc tr¹m trªn ®−îc chän tÝnh ®é dèc. Theo (8-26) cã thÓ dÔ dµng tÝnh Qgiê trªn m¸y tÝnh 3. §iÒu kiÖn øng dông Quan hÖ m« ®uyn l−u l−îng ~ mùc n−íc cã thÓ sö dông cho tr¹m ®o thay ®æi ®é dèc do n−íc d©ng vµ c¶ nh÷ng tr¹m ®o ¶nh h−ëng ®é dèc phô gia (biÕn d¹ng sãng lò) ®Æc biÖt trong tr−êng hîp thiÕu ®iÓm ®o ®Ó vÏ quan hÖ Q = f(H) ph©n nh¸nh (d¹ng vßng d©y). 188

http://www.ebook.edu.vn

Quan hÖ m« ®uyn ~ mùc n−íc d¹ng ®¬n trÞ nªn kh«ng yªu cÇu nhiÒu sè liÖu ®o l−u l−îng nh− d¹ng Q = f(H) ph©n nh¸nh, mÆt kh¸c dÔ kÐo dµi vµ h¹n chÕ sai sè chñ quan. §iÒu cÇn l−u ý lµ chän tr¹m mùc n−íc ®Ó tÝnh ®é dèc (ΔH), ®èi víi tr−êng hîp ¶nh h−ëng n−íc d©ng nªn chän tr¹m mùc n−íc tÝnh ®é dèc vÒ phÝa h¹ l−u tr¹m ®o l−u l−îng vµ trong vïng n−íc d©ng. NÕu kho¶ng c¸ch qu¸ xa quan hÖ l−u l−îng víi ®é dèc kh«ng chÆt chÏ ng−îc l¹i qu¸ gÇn chªnh lÖch nhá dÔ bÞ sai sè ®o mùc n−íc lµm nhiÔu tÝnh t−¬ng quan.

http://www.ebook.edu.vn

189

Ch−¬ng IX

ChÝnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu Vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu kÓ tõ cöa s«ng gi¸p biÓn tíi ranh giíi vïng s«ng ¶nh h−ëng lò thuÇn tóy. Ranh giíi nµy lu«n thay ®æi tïy thuéc c−êng ®é triÒu vµ c−êng ®é lò. Tªn gäi vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu ch−a thÓ hiÖn ®óng thùc chÊt cña chÕ ®é thñy v¨n vïng nµy. ThËt vËy, vïng s«ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu chØ chÞu t¸c ®éng thuÇn tóy m−a lò, nh−ng vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu lu«n lu«n chÞu t¸c ®éng ®ång thêi cña hai nguån n−íc lµ m−a lò vµ thñy triÒu (kÓ c¶ trong mïa kiÖt vÉn cã l−îng n−íc th−îng l−u ch¶y ra biÓn). Do ®ã chÕ ®é thñy v¨n vïng triÒu thùc chÊt lµ chÕ ®é thñy v¨n phøc hîp cña m−a lò vµ thñy triÒu. (Xem thªm tiÕt §4-4 môc I ch−¬ng IV)

§9-1. Ph©n lo¹i ¶nh h−ëng triÒu §Ó dÔ dµng cho c«ng viÖc chØnh lý sè liÖu l−u l−îng cã thÓ chia møc ®é ¶nh h−ëng triÒu thµnh ba lo¹i sau : ¶nh h−ëng triÒu yÕu, ¶nh h−ëng triÒu trung b×nh vµ ¶nh h−ëng triÒu m¹nh, mçi møc ®é ¶nh h−ëng cã ®Æc ®iÓm thñy v¨n thñy lùc kh¸c nhau vµ c¸ch chØnh lý kh¸c nhau. Lo¹i ¶nh h−ëng triÒu trung b×nh x¶y ra vµo thêi gian giao nhau gi÷a hai thêi kú ¶nh h−ëng triÒu m¹nh vµ ¶nh h−ëng triÒu yÕu, do ®ã viÖc ph©n thªm thêi kú triÒu trung b×nh nh»m môc ®Ých vËn dông ph−¬ng ph¸p chØnh lý l−u l−îng phï hîp cho c¸c thêi kú trong n¨m.

I. ¶nh h−ëng triÒu yÕu 1. ChÕ ®é mùc n−íc • Mïa lò dao ®éng theo d¹ng lò thuÇn tóy (theo quy luËt m−a lò) • Mïa kiÖt mùc n−íc dao ®éng theo d¹ng triÒu (lªn xuèng theo chu kú ngµy vµ chu kú nöa th¸ng theo tuÇn tr¨ng nh−ng biªn ®é nhá). 2. ChÕ ®é l−u l−îng H−íng ch¶y mïa lò vµ mïa kiÖt theo mét chiÒu tõ nguån ra phÝa cöa s«ng (ch¶y xu«i)

II. ¶nh h−ëng triÒu trung b×nh 1. ChÕ ®é mùc n−íc C¶ mïa lò vµ mïa kiÖt ®Òu dao ®éng theo d¹ng triÒu

190

http://www.ebook.edu.vn

2. ChÕ ®é l−u l−îng • Mïa lò h−íng ch¶y mét chiÒu tõ nguån ra cöa s«ng (ch¶y xu«i) • Mïa kiÖt h−íng ch¶y hai chiÒu (ng−îc vµ xu«i) xen kÏ trong tõng chu kú triÒu

III. ¶nh h−ëng triÒu m¹nh 1. ChÕ ®é mùc n−íc C¶ mïa lò vµ kiÖt ®Òu dao ®éng theo d¹ng triÒu 2. ChÕ ®é l−u l−îng C¶ mïa lò vµ kiÖt ®Òu cã h−íng ch¶y hai chiÒu xen kÏ trong tõng chu kú triÒu.

§9-2. ChØnh lý l−u l−îng n−íc khi ¶nh h−ëng triÒu yÕu I. Yªu cÇu vÒ sè liÖu thùc ®o •

Sè liÖu mùc n−íc cÇn ph¶i ®o theo chÕ ®é 24 lÇn trong ngµy vµ liªn tôc trong n¨m

• Sè liÖu l−u l−îng cÇn cã 40-100 lÇn ®o trong n¨m vµ cã thÓ ®o theo ph−¬ng thøc ®o chËm (sö dông mét m¸y l−u tèc vµ mét thuyÒn ®o lÇn l−ît tõng thñy trùc) nh− vïng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu. Sè liÖu nµy thèng kª theo d¹ng b¶ng (8-1).

II. Néi dung chØnh lý sè liÖu l−u l−îng C¨n cø sè liÖu mùc n−íc vµ l−u l−îng thùc ®o (môc 1) tiÕn hµnh thùc hiÖn c¸c néi dung sau : 1. TÝnh l−u l−îng giê øng víi mùc n−íc giê 2. TÝnh l−u l−îng b×nh qu©n ngµy (365 hoÆc 366 trÞ sè) 3. TÝnh ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m gåm Q n¨m, Wn¨m, Qmax vµ Qmin (kh«ng tÝnh líp dßng ch¶y - yn¨m vµ m« ®uyn dßng ch¶y n¨m Mn¨m v× ®èi víi vïng triÒu nh÷ng ®Æc tr−ng nµy kh«ng cã ý nghÜa thùc dông). 4. KiÓm tra tÝnh hîp lý - tæng hîp sè liÖu, thuyÕt minh vµ göi l−u tr÷.

III. Ph−¬ng ph¸p tÝnh l−u l−îng giê §èi víi tr¹m ¶nh h−ëng triÒu yÕu cã thÓ tÝnh l−u l−îng giê øng víi mùc n−íc giê theo chØ dÉn sau : 1. Mïa kiÖt H−íng ch¶y xu«i nh−ng do ¶nh h−ëng triÒu h×nh thµnh vïng n−íc d©ng phÝa h¹ l−u, do Q ®ã sö dông quan hÖ m« ®uyn l−u l−îng ~ mùc n−íc = f (H) . Tuy nhiªn cÇn l−u ý ΔH m chän tr¹m tÝnh ®é dèc vÒ phÝa h¹ l−u tr¹m ®o l−u l−îng.

http://www.ebook.edu.vn

191

2. Mïa lò NÕu sè liÖu ®o l−u l−îng nhiÒu cã thÓ sö dông quan hÖ Q = f(H) ph©n nh¸nh. Tr−êng hîp cã Ýt sè liÖu ®o l−u l−îng kh«ng ®ñ vÏ Q = f(H) ph©n nh¸nh cã thÓ sö dông quan hÖ m« Q ®uyn l−u l−îng mùc n−íc. CÇn chó ý r»ng quan hÖ = f (H) mïa lò sÏ kh«ng trïng víi ΔH m mïa kiÖt v× nguyªn nh©n thay ®æi ®é dèc kh«ng ph¶i do ¶nh h−ëng triÒu mµ bëi ®é dèc phô gia (biÕn d¹ng sãng lò). Ngoµi quan hÖ m« ®uyn - mùc n−íc cã thÓ sö dông t−¬ng quan Qgiê = f(ΔHgiê) sÏ tr×nh bµy trong tiÕt (9-4). C¸c néi dung tiÕp theo nh− tÝnh l−u l−îng b×nh qu©n ngµy, tÝnh ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m ... thùc hiÖn t−¬ng tù phÇn Q = f(H) æn ®Þnh (xem tiÕt §8-2-II vµ §8-2-III).

§9-3. ChØnh lý l−u l−îng n−íc khi ¶nh h−ëng triÒu m¹nh Do ®Æc ®iÓm thñy v¨n, thñy lùc vïng ¶nh h−ëng triÒu m¹nh kh¸c biÖt víi vïng thuÇn tóy ¶nh h−ëng m−a lò, mÆt kh¸c c¸c biÖn ph¸p khai th¸c, lîi dông nguån n−íc vïng triÒu còng cã nh÷ng ®Æc ®iÓm riªng, do ®ã néi dung c«ng t¸c chØnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc vïng triÒu kh«ng gièng nh− vïng ¶nh h−ëng lò thuÇn tóy.

I. S¬ l−îc ®Æc ®iÓm thñy v¨n vïng triÒu m¹nh 1. H−íng ch¶y C¶ mïa lò vµ mïa kiÖt ®Òu cã h−íng ch¶y hai chiÒu (ng−îc vµ xu«i) trong tõng chu kú triÒu kÓ c¶ nh÷ng ngµy triÒu kÐm hoÆc nh÷ng ngµy lò cao. 2. Quan hÖ t−¬ng quan l−u l−îng ~ mùc n−íc L−u l−îng n−íc vµ mùc n−íc vïng triÒu m¹nh cã quan hÖ rÊt phøc t¹p. Quan hÖ nµy ®−îc biÓu thÞ b»ng hÖ ph−¬ng tr×nh dßng kh«ng æn ®Þnh. Tuy nhiªn th«ng qua hÖ ph−¬ng tr×nh nµy còng khã chØ ra mét d¹ng nµo cã tÝnh chÊt ®Þnh l−îng cô thÓ (®ång biÕn, nghÞch biÕn, nhanh dÇn, chËm dÇn v.v...) mµ chØ cã thÓ nhËn biÕt cã tÝnh chÊt ®Þnh tÝnh lµ l−u l−îng n−íc thay ®æi phô thuéc sù dao ®éng cña ®é dèc mÆt n−íc (Htrªn - Hd−íi), mùc n−íc ®Ønh triÒu (H®Ønh), mùc n−íc ch©n triÒu (Hch©n) vµ biªn ®é triÒu lªn, xuèng (H®Ønh - Hch©n).

II. Yªu cÇu vÒ sè liÖu thùc ®o §Ó cã ®ñ sè liÖu ®¸p øng cho c«ng t¸c chØnh lý l−u l−îng n−íc, yªu cÇu cÇn cã sè liÖu thùc ®o mùc n−íc vµ l−u l−îng n−íc nh− c¸c chÕ ®é ®· tr×nh bµy ë §2-2 vµ §4-7. 1. Mùc n−íc CÇn cã sè liÖu ®o theo chÕ ®é 24 giê/ ngµy trong c¶ n¨m

192

http://www.ebook.edu.vn

H×nh 9-1a. Qu¸ tr×nh mùc n−íc triÒu trong th¸ng

H×nh 9-1b. Qu¸ tr×nh mùc n−íc vµ l−u l−îng triÒu t−¬ng øng

2. L−u l−îng n−íc CÇn cã sè liÖu ®o l−u l−îng n−íc tõng giê (Qgiê) liªn tôc trong 15 ngµy, t−¬ng ®−¬ng víi 15 chu kú nhËt triÒu hoÆc 30 chu kú b¸n nhËt triÒu. NÕu kh«ng ®o ®−îc liªn tôc cã thÓ ®o riªng rÏ tõng chu kú nh−ng ph¶i b¶o ®¶m cã sè liÖu nh÷ng d¹ng triÒu ®Æc tr−ng gåm

http://www.ebook.edu.vn

193

triÒu c−êng, triÒu trung b×nh, triÒu kÐm. Trong mét n¨m cã 15 ngµy ®o thuéc mïa kiÖt vµ 15 ngµy ®o trong mïa lò. Ngoµi yªu cÇu vÒ sè l−îng nªu trªn, sè liÖu ph¶i ®−îc ®o theo ph−¬ng thøc tøc thêi, cã nghÜa dïng nhiÒu m¸y l−u tèc ®o ®ång thêi trªn c¸c thñy trùc toµn mÆt c¾t ngang hoÆc sö dông ph−¬ng tiÖn ®o tøc thêi hiÖn ®¹i kh¸c (ADCP) Mçi lÇn ®o sÏ cã trÞ sè l−u l−îng tøc thêi vµ tÝnh ®−îc c¸c sè liÖu t−¬ng øng kh¸c gåm: Thêi gian dßng triÒu, tæng l−îng triÒu vµ l−u l−îng b×nh qu©n dßng triÒu, l−u l−îng lín nhÊt. C¸ch tÝnh sè liÖu nh− sau: a. X¸c ®inh thêi gian chuyÓn dßng triÒu. •

Tr−êng hîp cã dßng triÒu lªn (ch¶y ng−îc) vµ dßng triÒu xuèng (ch¶y xu«i).

- NÕu ®o ®−îc thêi gian n−íc ®øng (v = 0) th× lÊy thêi ®iÓm ®ã lµm thêi gian chuyÓn dßng triÒu. - NÕu thêi ®iÓm ®o l−u l−îng kh«ng trïng vµo thêi ®iÓm n−íc ®øng th× cã thÓ néi suy trªn ®−êng qu¸ tr×nh l−u l−îng, hoÆc x¸c ®Þnh thêi ®iÓm n−íc ®øng b»ng c«ng thøc néi suy sau ®©y: ChuyÓn dßng triÒu xuèng: tCX = tN + Δt = tN + ChuyÓn dßng triÒu lªn: tCN = tX + Δt = tX +

tX − tN . QN QN + QX

tN − tx .Q x Qx + QN

(9-1)

(9-2)

Trong ®ã: QN,QX - L−u l−îng triÒu lªn (ch¶y ng−îc), xuèng (ch¶y xu«i) tCN, tCX - thêi ®iÓm chuyÓn dßng triÒu lªn, xuèng (giê, phót). Δt - kho¶ng thêi gian tõ lóc xuÊt hiÖn l−u l−îng triÒu lªn (QN) hoÆc triÒu xuèng (QX) ®Õn thêi ®iÓm n−íc ®øng (phót). tN - thêi ®iÓm xuÊt hiÖn l−u l−îng triÒu lªn kÒ tr−íc (hoÆc sau) n−íc ®øng. tX - thêi ®iÓm xuÊt hiÖn l−u l−îng triÒu xuèng kÒ tr−íc (hoÆc sau) n−íc ®øng. •

Tr−êng hîp chØ cã dßng triÒu ch¶y xu«i th× thêi ®iÓm chuyÓn dßng triÒu lµ thêi ®iÓm xuÊt hiÖn l−u l−îng nhá nhÊt.

NÕu thêi gian xuÊt hiÖn l−u l−îng nhá nhÊt kÐo dµi 2, 3, 4... giê th× lÊy thêi ®iÓm ë gi÷a qu·ng thêi gian kÐo dµi ®ã lµm thêi ®iÓm chuyÓn dßng triÒu. b. TÝnh tæng l−îng triÒu. Tæng l−îng triÒu lµ l−îng n−íc chuyÓn qua mÆt c¾t trong qu·ng thêi gian gi÷a 2 lÇn chuyÓn dßng triÒu kÒ nhau. 194

http://www.ebook.edu.vn

NÕu trong thêi gian ®ã thuéc kú dßng triÒu lªn th× gäi lµ tæng l−îng triÒu lªn. Ký hiÖu lµ WN . NÕu thêi gian ®ã thuéc kú dßng triÒu xuèng th× gäi lµ tæng l−îng triÒu xuèng. Ký hiÖu lµ WX. L−îng triÒu ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau:

Q + Q3 Q + Q2 W= 1 ( t 2 − t1 ) + 2 (t 3 − t 2 ) + .... + 2 2 Q n −1 + Q n (t n − t n −1 ) 2

(9-3)

Trong ®ã: Q1, Q2, Q3...Qn-1, Qn - l−u l−îng n−íc t¹i c¸c thêi ®iÓm t1, t2, t3....tn-1, tn trong cïng mét kú dßng triÒu. Chó ý: Khi thêi ®iÓm chuyÓn triÒu xuÊt hiÖn n−íc ®øng th× Q1=0 vµ Qn = 0; hoÆc b»ng l−u l−îng nhá nhÊt cña ®iÓm chuyÓn dßng triÒu t−¬ng øng. + TÝnh l−îng triÒu th¸o ra, l−îng triÒu th¸o vµo: Wra (vµo) = WX - WN

(9-4)

NÕu WX - WN < 0 th× ®ã lµ l−îng th¸o vµo. c. TÝnh l−u l−îng n−íc b×nh qu©n dßng triÒu.

- L−u l−îng b×nh qu©n dßng triÒu lªn 1N 1N =

WN TN

(9-5)

- L−u l−îng b×nh qu©n dßng triÒu xuèng 1X 1X =

WX TX

(9-6)

Trong ®ã: TN, TX lµ thêi gian dßng triÒu lªn vµ thêi gian dßng triÒu xuèng. Sè liÖu thùc ®o ghi theo d¹ng b¶ng d−íi ®©y. Víi Qgiê - l−u l−îng ®o tõng giê. Wtæng l−îng triÒu tÝnh theo Qgiê (ng−îc-xu«i)

Q - l−u l−îng b×nh qu©n trong thêi ®o¹n ch¶y ng−îc - ch¶y xu«i Trong b¶ng (9-1) lµ l−u l−îng ®o tõng giê trong mét chu kú triÒu tõ 12 giê ®Õn 24 giê ngµy 5-IV (b¸n nhËt triÒu 12 giê). Biªn ®é triÒu lªn : 55-16 = 39 (§Ønh triÒu - ch©n tr−íc) Biªn ®é triÒu xuèng : 55-4 = 51 (§Ønh triÒu - ch©n sau), Wng−îc : Tæng l−îng triÒu lªn tÝnh tõ 12 giê - 17 giê ngµy 5-IV Wxu«i : Tæng l−îng triÒu xuèng tõ 18 giê - 24 giê ngµy 5-IV http://www.ebook.edu.vn

195

Q ng − îc =

Q xu«i =

Wng − îc t ng − îc

=

0.59.10 6 = 32,8 m3/s lµ l−u l−îng b×nh qu©n dßng triÒu lªn 5 × 3600

Wxu«i 0.998.10 6 = = 39,6 m3/s lµ l−u l−îng b×nh qu©n dßng triÒu xuèng t xu«i 7 × 3600 B¶ng 9-1. Sè liÖu ®o l−u l−îng dßng triÒu - S«ng Sa Lung

Th¸ng

IV

IV

Ngµy

Giê

5

10 11 12 13 14 15 116 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2

6

Qgiê (m3/s) H (cm) Ng−îc Xu«i 18 36,0 16 11,8 26 0 38 22,1 48 44,0 52 59,6 55 38,2 49 0 40 31,0 25 56,4 22 65,1 18 54,0 10 42,7 4 28,5 15 0 26 15,3 40 36,0

Biªn ®é triÒu W (106m3) Qmax (m3/s) Q (m3/s) (cm) Lªn Xuèng Ng−îc Xu«i Ng−îc Xu«i Ng−îc Xu«i 39

51

0,590 0,998

32,8

39,6

59,6

65,1

Thêi ®iÓm ng−ng triÒu lªn xuÊt hiÖn sau Hmax 1 giê

Thêi ®iÓm ng−ng triÒu xuèng sau Hmin - 1 giê

Wng−îc, Wxu«i tÝnh theo c«ng thøc (9-3) Qmaxng−îc : l−u l−îng triÒu lªn lín nhÊt trong chu kú (59,6 m3/s) Qmaxxu«i : l−u l−îng triÒu xuèng lín nhÊt trong chu kú (65,1 m3/s) Thêi ®iÓm 12 giê (Q = 0) Ng−ng triÒu xuèng - xu«i chuyÓn sang ng−îc Thêi ®iÓm 17 giê (Q = 0) Ng−ng triÒu lªn - ng−îc chuyÓn sang xu«i Thêi ®iÓm 24 giê (Q = 0) Ng−ng triÒu xuèng - xu«i chuyÓn sang ng−îc Tõ 12-17 giê thêi gian dßng triÒu lªn, (tn) Tõ 17-24 giê thêi gian dßng triÒu xuèng, (tx) (Thêi gian dßng triÒu lªn, xuèng cßn gäi chung lµ lÞch thêi)

III. Tr×nh tù chØnh lý l−u l−îng vïng triÒu m¹nh Trong c«ng t¸c chØnh lý vïng s«ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu tÝnh theo thêi ®o¹n “c¬ së” ngµy, nh−ng vïng ¶nh h−ëng triÒu tÝnh theo thêi ®o¹n tõng chu kú triÒu, v× tÝnh theo ngµy sÏ chia c¾t c¸c thêi ®o¹n ch¶y ng−îc, ch¶y xu«i ®an xen kh«ng ®óng víi ý nghÜa vËt lý. 1. TÝnh l−u l−îng b×nh qu©n dßng triÒu lªn, dßng triÒu xuèng ( Q ng−îc, Q xu«i)

C¨n cø sè liÖu thùc ®o d¹ng b¶ng (9-1) sÏ cã Ýt nhÊt 15 trÞ sè Q ng−îc t−¬ng øng víi 15 trÞ sè biªn ®é triÒu lªn : Al

196

http://www.ebook.edu.vn

t−¬ng tù 15 trÞ sè Q xu«i t−¬ng øng 15 trÞ sè biªn ®é triÒu xuèng : Ax (NÕu ®o ®−îc nhiÒu h¬n 15 chu kú sÏ cã nhiÒu sè liÖu) Víi sè liÖu nªu trªn dùng quan hÖ t−¬ng quan :

Q ng−îc = fn(Al) ;

Q xu«i = fx(Ax)

§å thÞ t−¬ng quan qua gèc täa ®é (A = 0 ; Q = 0 ) vµ th−êng cã d¹ng tuyÕn tÝnh. S«ng Sa lung - Qu¶ng trÞ

Quan hÖ Q ng−îc=ƒn(Al)

Quan hÖ Q xu«i=ƒx(Ax) H×nh 9-2a

− îc Quan hÖ Q ng max =ƒn( Q ng − îc )

«i Quan hÖ Q xu max =ƒx( Q xu« i )

http://www.ebook.edu.vn

197

H×nh 9-2b.

Sai sè t−¬ng quan ®−îc xÐt nh− sau : NÕu cã Ýt nhÊt 4/5 tæng sè ®iÓm t−¬ng quan ph©n bè trong giíi h¹n sai sè ± 15% so víi ®−êng trung b×nh cã thÓ coi ®¹t yªu cÇu. Sö dông quan hÖ t−¬ng quan l−u l−îng b×nh qu©n ~ biªn ®é triÒu sÏ tÝnh ®−îc,

Q ng−îc, Q xu«i cho nh÷ng chu kú triÒu chØ ®o mùc n−íc. Chó ý r»ng cã thÓ thay thÕ t−¬ng quan l−u l−îng ~ biªn ®é triÒu b»ng nh÷ng t−¬ng quan kh¸c nh− Q xu«i = f(H®Ønh) ; Q xu«i = f(Hch©n xuèng) hoÆc Q ng−îc = f(H®Ønh). VÊn ®Ò nµy tïy tõng tr¹m ®o mµ xÐt chän quan hÖ nµo cho sai sè nhá nhÊt. 2. TÝnh tæng l−îng triÒu lªn, tæng l−îng triÒu xuèng (Wng−îc, Wxu«i)

Wng−îc = Q ng−îc × tn Wxu«i = Q xu«i × tx Trong ®ã :

Q ng−îc , Q xu«i - l−u l−îng b×nh qu©n dßng triÒu lªn, xuèng (®· x¸c ®Þnh ë môc 1) tn, tx thêi gian ch¶y ng−îc, ch¶y xu«i t−¬ng øng trong mçi chu kú triÒu. tn, tx x¸c ®Þnh th«ng qua viÖc chän thêi ®iÓm ng−ng triÒu. Cã thÓ chän thêi ®iÓm ng−ng triÒu theo quy luËt sè ®«ng nh− sau : Ch¼ng h¹n xÐt trong 15 chu kú triÒu ®· ®o l−u l−îng cho thÊy 9 chu kú cã thêi ®iÓm ng−ng triÒu xuèng xuÊt hiÖn sau ch©n triÒu (Hmin) 1 giê, cßn l¹i 6 chu kú cã ®iÓm ng−ng triÒu xuèng xuÊt hiÖn sau ch©n triÒu 2 giê. (ng−ng triÒu xuèng khi Qx = 0 vµ chuyÓn sang ch¶y ng−îc). V× vËy theo quy luËt sè ®«ng sÏ chän thêi ®iÓm ng−ng triÒu xuèng cè ®Þnh lµ 1 giê sau mùc n−íc ch©n triÒu. T−¬ng tù víi thêi ®iÓm ng−ng triÒu lªn (Qng−îc = 0 chuyÓn sang ch¶y xu«i) cho thÊy cã 5 chu kú ®iÓm ng−ng triÒu lªn xuÊt hiÖn sau ®Ønh triÒu 2 giê, cßn l¹i 10 chu kú kh¸c ®iÓm ng−ng triÒu lªn xuÊt hiÖn sau ®Ønh triÒu 1 giê. Do ®ã theo sè ®«ng chän thêi ®iÓm ng−ng triÒu lªn cè ®Þnh lµ sau ®Ønh triÒu 1 giê. Theo kÕt qu¶ ®ã lÊy thêi ®iÓm xuÊt hiÖn ch©n triÒu (Hmin) ®Ønh triÒu (Hmax) lµm mèc vµ x¸c ®Þnh ®−îc thêi ®iÓm ng−ng triÒu sau ch©n triÒu, ®Ønh triÒu 1 giê. Kho¶ng thêi gian tõ ng−ng triÒu xuèng (sau Hmin) tíi ng−ng triÒu lªn kÕ tiÕp (sau Hmax) lµ tn. Kho¶ng thêi gian tõ ng−ng triÒu lªn tíi ng−ng triÒu xuèng kÕ tiÕp lµ tx. TÊt nhiªn cã thÓ chän thêi ®iÓm ng−ng triÒu theo quan ®iÓm “trung b×nh” hoÆc mét c¸ch kh¸c. Theo quy luËt nªu trªn sÏ x¸c ®Þnh ®−îc thêi gian ch¶y ng−îc (tn) vµ ch¶y xu«i (tx) cho tõng chu kú triÒu vµ tÝnh ®−îc Wng−îc, Wxu«i t−¬ng øng. 3. TÝnh tæng l−îng n−íc th¸o ra (ΔW) trong tõng chu kú triÒu

198

http://www.ebook.edu.vn

ΔW = Wxu«i - Wng−îc Trong ®ã : ΔW tæng l−îng n−íc th¸o ra trong mçi chu kú Wng−îc, Wxu«i tæng l−îng n−íc ch¶y ng−îc, ch¶y xu«i trong cïng mét chu kú triÒu (®· x¸c ®Þnh ë môc 2) Tr−êng hîp cã chu kú triÒu mµ Wng−îc > Wxu«i sÏ kh«ng tÝnh l−îng th¸o ra (v× l−îng ch¶y ng−îc lín, ch¶y xu«i nhá - n−íc ®−îc tr÷ l¹i t¹m thêi trong lßng s«ng). 4. TÝnh tæng l−îng n−íc th¸o ra trong tõng mïa (kiÖt - lò)

WthkiÖt ¸ ora =

k

∑

ΔWth ¸ ora ; Wthlò¸ ora =

L

∑ ΔWth¸ora

(9-7)

1

1

Tæng l−îng n−íc th¸o ra trong mïa b»ng tæng c¸c l−îng th¸o ra cña c¸c chu kú trong mïa ®ã. 5. TÝnh tæng l−îng n−íc th¸o ra c¶ n¨m Wn¨m lò Wn ¨ m = WthkiÖt ¸ ora + Wth ¸ ora

(9-8)

Tæng l−îng n−íc th¸o ra c¶ n¨m b»ng tæng l−îng th¸o ra cña mïa kiÖt vµ mïa lò. §©y lµ mét trong nh÷ng ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m cña tr¹m ®o vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu. 6. TÝnh l−u l−îng ng−îc lín nhÊt vµ l−u l−îng h−íng xu«i lín nhÊt

C¨n cø sè liÖu thùc ®o d¹ng b¶ng (9-1) cã tõng cÆp l−u l−îng b×nh qu©n ( Q ) vµ l−u l−îng lín nhÊt (Qmax) t−¬ng øng cña mçi chu kú triÒu. Sö dông sè liÖu nµy lËp quan hÖ t−¬ng quan.

(

)

− îc Q ng max = f n Q ng − îc ;

(

«i Q xu max = fx Q xu « i

)

§å thÞ t−¬ng quan qua gèc täa ®é ( Q = 0 ; Qmax = 0) vµ cã d¹ng tuyÕn tÝnh. Sö dông t−¬ng quan nµy sÏ x¸c ®Þnh ®−îc l−u l−îng lín nhÊt h−íng ng−îc, lín nhÊt h−íng xu«i cho tõng chu kú triÒu vµ qua ®ã chän ®−îc Qmax (ng−îc, xu«i) lín nhÊt trong mïa. (Sè liÖu Q ng−îc, xu«i ®· tÝnh ë môc 1). Nh÷ng néi dung tÝnh to¸n tõ môc (1) ®Õn (6) ®−îc thùc hiÖn riªng cho tõng mïa (kiÖt vµ lò) theo sè liÖu ®o t−¬ng øng trong mçi mïa. Cã thÓ tham kh¶o d¹ng b¶ng thèng kª tÝnh to¸n (9-2). Trong b¶ng (9-2) gåm cã : Biªn ®é triÒu lªn = H®Ønh - Hch©n tr−íc (Al) Biªn ®é triÒu xuèng = H®Ønh - Hch©n sau (Ax)

http://www.ebook.edu.vn

199

LÞch thêi (ng−îc) - thêi gian ch¶y ng−îc kÓ tõ ®iÓm ng−ng triÒu xuèng tíi ng−ng triÒu lªn kÕ tiÕp (tn) LÞch thêi (xu«i) - thêi gian ch¶y xu«i kÓ tõ ®iÓm ng−ng triÒu lªn tíi ng−ng triÒu xuèng kÕ tiÕp (tx) B¶ng 9-2. B¶ng tÝnh ®Æt tr−ng dßng triÒu - S«ng Sa Lung Biªn ®é (cm) Th¸ng

Ngµy Lªn

2

LÞch thêi (10 gi©y)

Xuèng Ng−îc

W (106m3)

Q (m3/s)

Xu«i

Ng−îc

Xu«i

ΔW (106m3)

(N¨m 2000) Qmax (m3/s)

Ng−îc Xu«i Th¸o ra Ng−îc

Xu«i

VII

12

34

44

252

288

21

29

529

835

0,306

31

43

VII

13

42

34

180

216

26

22

468

475

0,007

38

32

VII

13

34

58

216

216

21

38

453

820

0,367

31

56

VII

14

65

29

252

216

40

19

1008

410

59

28

VII

14

28

58

180

216

17

38

306

820

25

56

VII

15

62

32

288

216

38

21

604

453

56

31

.

.

.

.

.

.

.

.

0,514

L−u l−îng b×nh qu©n dßng triÒu (ng−îc - xu«i)

Q ng−îc tÝnh theo quan hÖ t−¬ng quan Q ng−îc = fn(Al) Q xu«i tÝnh theo quan hÖ t−¬ng quan Q xu«i = fx(Ax) Tæng l−îng n−íc (ng−îc - xu«i) Wng−îc = Q ng−îc x tn víi Q m3/s ; tn (gi©y) Wxu«i = Q xu«i x tx víi Q m3/s ; tx (gi©y) L−îng th¸o ra ΔW = Wxu«i - Wng−îc L−u l−îng lín nhÊt (xu«i, ng−îc) − îc ng − îc Q ng max tÝnh theo quan hÖ Q max = fn ( Q ng−îc) «i xu « i Q xu max tÝnh theo quan hÖ Q max = fx ( Q xu«i)

7. Tæng hîp sè liÖu ®Æc tr−ng vµ thuyÕt minh

Qua tr×nh tù s¸u néi dung tÝnh to¸n nªu trªn ®· cho sè liÖu nh− sau: a. L−u l−îng b×nh qu©n (ng−îc, xu«i) tõng chu kú triÒu b. Tæng l−îng n−íc (ng−îc, xu«i) tõng chu kú 200

http://www.ebook.edu.vn

c. L−îng th¸o ra (xu«i > ng−îc) tõng chu kú vµ tõng mïa d. L−u l−îng lín nhÊt (ng−îc, xu«i) tõng chu kú Trªn c¬ së ®ã x¸c ®Þnh sè liÖu ®Æc tr−ng mïa vµ n¨m B¶ng 9-3. §Æc tr−ng dßng triÒu trong n¨m Thêi gian

Mïa kiÖt

Mïa lò

C¶ n¨m

§Æc tr−ng Wth¸o ra (106m3) Tõ . . . . . . . ®Õn − îc Q ng max

Th¸ng I ®Õn VIII

Tõ th¸ng IX ®Õn XII

m3/s

Ngµy «i Q xu max

m3/s

Ngµy KÌm theo sè liÖu ®Æc tr−ng cã thuyÕt minh vÒ c¸c vÊn ®Ò ®o ®¹c - chØnh lý vµ nhËn xÐt chÊt l−îng cña sè liÖu. NÕu cã tr¹m ®o trªn hoÆc d−íi cã thÓ kiÓm tra tÝnh hîp lý cña tæng l−îng th¸o ra (mïa hoÆc c¶ n¨m) theo ph−¬ng tr×nh c©n b»ng n−íc ®o¹n s«ng. (xem tiÕt §8-2-II).

§9-4. ChØnh lý l−u l−îng n−íc ¶nh h−ëng triÒu møc trung b×nh §Æc ®iÓm chung cña tr¹m ®o chÞu ¶nh h−ëng triÒu trung b×nh nh− sau : Mïa kiÖt - mùc n−íc vµ l−u l−îng dao ®éng theo chu kú vµ h−íng ch¶y hai chiÒu xen kÏ trong tõng chu kú. Mïa lò - mùc n−íc vµ l−u l−îng còng dao ®éng theo chu kú nh−ng h−íng ch¶y mét chiÒu (ch¶y xu«i). Do ®ã yªu cÇu vÒ sè liÖu thùc ®o vµ c¸ch chØnh lý cña mçi mïa còng kh¸c nhau.

I. Yªu cÇu sè liÖu thùc ®o 1. Mùc n−íc

§o theo chÕ ®é 24 giê/ngµy liªn tôc trong n¨m. 2. L−u l−îng n−íc a. Mïa kiÖt

CÇn cã sè liÖu ®o liªn tôc tõng giê trong 15 ngµy víi ph−¬ng thøc ®o tøc thêi. b. Mïa lò http://www.ebook.edu.vn

201

CÇn cã sè liÖu ®o l−u l−îng giê trong 15 ngµy víi ph−¬ng thøc ®o tøc thêi nh−ng kh«ng cÇn ®o liªn tôc sao cho cã kho¶ng 100 giê ®o. §ã lµ nh÷ng yªu cÇu tèi thiÓu vÒ sè l−îng, cßn vÒ tÝnh chÊt ®Æc tr−ng cÇn ph¶i ph©n bè lÇn ®o t−¬ng øng víi c¸c d¹ng triÒu, lò ®¹i biÓu nh− triÒu c−êng, triÒu kÐm, triÒu trung b×nh, thêi kú lü lín, lò võa ...

II. Tr×nh tù chØnh lý l−u l−îng n−íc 1. Mïa kiÖt

C«ng t¸c chØnh lý thùc hiÖn hoµn toµn gièng nh− tr−êng hîp ¶nh h−ëng triÒu m¹nh (xem §9-3-III). 2. Mïa lò

Møc ®é ¶nh h−ëng triÒu trung b×nh lµ d¹ng trung gian gi÷a ¶nh h−ëng triÒu m¹nh vµ yÕu. Tr¹ng th¸i trung gian nµy th−êng kh«ng bÒn v÷ng, cã nghÜa dÔ dµng chuyÓn hãa thµnh d¹ng triÒu m¹nh hoÆc ng−îc l¹i. Do ®ã cã thÓ chia ¶nh h−ëng triÒu trung b×nh thµnh hai d¹ng sau : a. ¶nh h−ëng triÒu trung b×nh yÕu

§Æc ®iÓm cña d¹ng nµy lµ h−íng ch¶y mét chiÒu (xu«i) mùc n−íc, l−u l−îng dao ®éng theo chu kú nh−ng t¸c ®éng cña lò tréi h¬n do ®ã cã thÓ xem tr−êng hîp nµy lµ d¹ng triÒu yÕu. §Æc ®iÓm nµy thÓ hiÖn rÊt râ nÐt trªn quan hÖ Q = f(H) nh− sau : C¸c ®iÓm t−¬ng quan Q = f(H) ph©n bè réng (kh«ng æn ®Þnh) nh−ng xu thÕ chung h×nh thµnh quan hÖ ®ång biÕn - cã nghÜa l−u l−îng t¨ng khi mùc n−íc t¨ng vµ ng−îc l¹i, ®ã chÝnh lµ d¹ng ¶nh h−ëng triÒu trung b×nh yÕu. Tr−êng hîp nµy tiÕn hµnh chØnh lý l−u l−îng theo quan hÖ m« ®uyn l−u l−îng ~ mùc Q = f (H) . (Xem §8-5-III vµ §8-5-IV). n−íc ΔH m b. ¶nh h−ëng triÒu trung b×nh tréi

§Æc ®iÓm cña d¹ng nµy lµ h−íng ch¶y mét chiÒu (xu«i) mùc n−íc, l−u l−îng dao ®éng theo chu kú nh−ng t¸c ®éng cña triÒu tréi h¬n vµ xu thÕ chuyÓn hãa dÇn sang d¹ng triÒu m¹nh (ch¶y ng−îc). §Æc ®iÓm nµy thÓ hiÖn râ nÐt trªn quan hÖ Q = f(H) nh− sau : C¸c ®iÓm t−¬ng quan Q = f(H) ph©n bè réng (kh«ng æn ®Þnh) vµ h×nh thµnh xu thÕ chung theo quan hÖ nghÞch biÕn, cã nghÜa l−u l−îng gi¶m dÇn khi mùc n−íc t¨ng dÇn vµ ng−îc l¹i, ®ã chÝnh lµ d¹ng ¶nh h−ëng triÒu trung b×nh tréi. Tr−êng hîp nµy l−u l−îng n−íc t¨ng hay gi¶m do t¸c ®éng bëi thµnh phÇn l−u tèc (Q=ω.v) ®−îc biÓu hiÖn th«ng qua ®é dèc mÆt n−íc. c. ChØnh lý l−u l−îng ¶nh h−ëng triÒu trung b×nh tréi

202

http://www.ebook.edu.vn

C¨n cø sè liÖu l−u l−îng n−íc ®o tõng giê Qgiê vµ ®é dèc tøc thêi t−¬ng øng víi thêi ®iÓm ®o l−u l−îng (ΔHgiê) dùng quan hÖ t−¬ng quan : Qgiê = f(ΔHgiê) §å thÞ t−¬ng quan qua gèc täa ®é (ΔH = 0 ; Q = 0) vµ d¹ng kh«ng tuyÕn tÝnh. Sai sè t−¬ng quan ®−îc xÐt nh− sau : NÕu cã Ýt nhÊt 4/5 tæng sè ®iÓm t−¬ng quan ph©n bè trong giíi h¹n ± 15% so víi ®−êng trung b×nh cã thÓ sö dông ®−îc. Theo sè liÖu ®o mùc n−íc hai tr¹m (tr¹m l−u l−îng vµ tr¹m chän tÝnh ®é dèc) tÝnh ®−îc ®é dèc tøc thêi tõng giê (ΔHgiê), th«ng qua quan hÖ Qgiê = f(ΔHgiê) tÝnh ra Qgiê cho tõng ngµy. C¸c néi dung tiÕp theo tÝnh l−u l−îng b×nh qu©n ngµy b»ng trung b×nh céng l−u l−îng giê trong ngµy, l−u l−îng b×nh qu©n mïa lò, tæng l−îng th¸o ra trong mïa lò. L

Q mïalò =

∑ Q ngµy 1

(9-9)

L

Wmïa lò = Q mïa lò x Tmïa lò

(9-10)

Trong ®ã L : sè ngµy trong mïa lò T : sè ®o thêi gian mïa lò tÝnh theo ®¬n vÞ t−¬ng øng víi l−u l−îng Víi kÕt qu¶ tÝnh to¸n mïa kiÖt, mïa lò, tæng hîp sè liÖu ®Æc tr−ng theo d¹ng b¶ng (9-3) kÌm theo thuyÕt minh vÒ c¸c vÊn ®Ò liªn quan chÊt l−îng sè liÖu. B¶ng 9-4. Sè liÖu mùc n−íc giê - l−u l−îng giê vµ ®é dèc tøc thêi t−¬ng øng §o b»ng tµu di ®éng t¹i tr¹m VÜnh Long - S«ng TiÒn - mïa lò 1973 Thø tù 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Giê Hgiê Qgiê ΔHgiê Thø Ngµy Giê Hgiê Qgiê ΔHgiê tù th¸ng ®o (cm) (m3/s) (cm) ®o (cm) (m3/s) (cm) 8h56 155 4260 165 16 9-XII 11h32 30 7660 222 10.01 131 5080 188 17 10-XII 11.41 24 8010 223 14.27 65 8060 228 18 13.50 38 5420 186 14.41 65 8010 227 19 20-XII 11.18 00 5900 198 16-XI 9.05 165 3380 148 20 11.30 01 5790 194 10.15 163 3890 155 21 12.40 42 2150 143 11.25 149 4900 171 22 13.20 55 1830 130 13.08 133 5080 186 23 21-XII 11.25 -07 6040 197 22-XI 9.19 79 8320 214 24 23-XII 11.03 24 8550 211 10.35 56 8410 226 25 12.41 04 7270 205 11.14 55 8490 226 26 13.15 -08 7330 209 8-XII 9.15 55 8590 214 27 13.25 -12 7390 211 Ngµy th¸ng 14-XI

http://www.ebook.edu.vn

203

13 14 15

10.14 9-XII 8.46 10.15

32 74 51

7340 7680 7490

220 206 222

28 29 30

25-XII 10.11 47 12.08 39 26-XII 12.40 92

H×nh 9-3a. Quan hÖ Q=ƒ(H) - tr¹m VÜnh Long

204

http://www.ebook.edu.vn

10300 9400 4070

229 229 173

H×nh 9-3b. Quan hÖ Q=ƒ(ΔH) - tr¹m VÜnh Long

L−u ý r»ng t−¬ng quan l−u l−îng giê víi ®é chªnh lÖch giê Qgiê = f(ΔHgiê) cã thÓ sö dông cho tr−êng hîp ¶nh h−ëng yÕu nÕu cã nh÷ng ®Æc ®iÓm t−¬ng tù nh− nªu trªn - Cã nghÜa Q = f(H) kh«ng æn ®Þnh vµ xu thÕ nghÞch biÕn. ΔHgiê - chªnh lÖch mùc n−íc tøc thêi gi÷a tr¹m Cao L·nh (phÝa th−îng l−u) vµ tr¹m VÜnh Long (h¹ l−u).

§9-5. NhËn xÐt vÒ c¸c ph−¬ng ph¸p chØnh lý l−u l−îng vïng triÒu I. VÒ c¬ së lËp luËn Cßn mang tÝnh chÊt ®Þnh tÝnh, ch−a cã lËp luËn thÓ hiÖn tÝnh chÊt ®Þnh l−îng cô thÓ. Do ®ã viÖc dùng c¸c quan hÖ t−¬ng quan th−êng mang ý nghÜa tÝnh thö dÇn ®Ó xÐt chän ph−¬ng ¸n tèt nhÊt. MÆt kh¸c còng ch−a cã c¬ së kh¼ng ®Þnh t−¬ng quan tuyÕn tÝnh hay kh«ng tuyÕn tÝnh.

II. VÒ ph©n lo¹i ¶nh h−ëng triÒu Trong thùc tÕ chÕ ®é thñy v¨n vïng triÒu thay ®æi rÊt ®a d¹ng khã ®Þnh ra chØ tiªu phï hîp hoµn toµn cho tõng møc ®é ¶nh h−ëng. Ch¼ng h¹n tr¹m ®o thuéc vïng ¶nh h−ëng triÒu m¹nh nh−ng cã thÓ xuÊt hiÖn mét sè ngµy ch¶y xu«i thuÇn tóy trong mïa lò (møc ®é triÒu trung b×nh) hoÆc tr¹m ®o ¶nh h−ëng triÒu yÕu còng cã thÓ x¶y ra ch¶y ng−îc trong mét sè ngµy thuéc mïa kiÖt. GÆp nh÷ng tr−êng hîp nµy ph¶i ph©n tÝch nguyªn nh©n vµ cã gi¶i ph¸p http://www.ebook.edu.vn

205

xö lý thÝch hîp ®Ó h¹n chÕ sai sè. V× vËy ph−¬ng ph¸p chØnh lý cã thÓ vËn dông linh ho¹t kh«ng cøng nh¾c theo ph©n lo¹i triÒu.

III. VÒ sai sè t−¬ng quan Yªu cÇu sè liÖu ®o vïng triÒu theo ph−¬ng thøc tøc thêi, cã nghÜa ph¶i ®o nhanh vµ ®ång bé trªn toµn mÆt c¾t ngang. C¸ch ®o nµy cÇn cã ph−¬ng tiÖn thiÕt bÞ hiÖn ®¹i, nÕu ®o theo thñ c«ng th«ng th−êng rÊt vÊt v¶ vµ tèn kÐm. Do ®ã th−êng ph¶i ¸p dông h×nh thøc ®o ®¹i biÓu ®¬n gi¶n. V× lý do trªn nªn sai sè ®o ®¹c vïng triÒu lín h¬n vïng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu vµ tõ ®ã dÉn ®Õn c¸c quan hÖ t−¬ng quan còng ph¶i chÊp nhËn sai sè lín h¬n. §Æc biÖt ®èi víi nh÷ng tr¹m ®o trªn s«ng nhá, biªn ®é triÒu thÊp vµ thuéc chÕ ®é b¸n nhËt triÒu (cÊp biÕn) ph¶i chÊp nhËn sai sè t−¬ng quan lín v−ît ph¹m vi cho phÐp.

§9-6. kh¸i qu¸t vÒ ch−¬ng tr×nh chØnh lý tμi liÖu thñy v¨n trªn m¸y vi tÝnh. I. C¬ së thuËt to¸n cña ch−¬ng tr×nh: Dùa vµo c¸c tÝnh chÊt biÕn ®æi cña tõng yÕu tè thñy v¨n, c¸c quan hÖ trùc tiÕp gi÷a c¸c yÕu tè, c¸c quan hÖ cã c¸c yÕu tè kh¸c lµm tham sè, quy luËt thay ®æi t−¬ng øng cña c¸c yÕu tè ë c¸c tr¹m gÇn nhau v.v... mµ tõ Ch−¬ng VII ®Õn Ch−¬ng X ë gi¸o tr×nh nµy ®· giíi thiÖu mét sè ph−¬ng ph¸p chØnh lý c¸c yÕu tè thñy v¨n dùa trªn c¸c quan hÖ cã c¬ së vËt lý vµ hîp l«gic. Tõ ®ã cã thÓ ®−a ra c¸c thuËt to¸n "xÊp xØ" trong hÖ thèng ch−¬ng tr×nh chØnh lý tµi liÖu thñy v¨n. Ch¼ng h¹n viÖc kiÓm tra tµi liÖu mùc n−íc thùc ®o (hoÆc yÕu tè t−¬ng tù) cã thÓ sö dông thuËt to¸n Lagrauge. HoÆc xÊp xØ c¸c quan hÖ Q=f (H); ω=f (H); v=f(H) d−íi d¹ng hµm lòy thõa. VÝ dô Q = f(H) cã thÓ viÕt d−íi d¹ng Q = a (H - Ho)n hoÆc lgQ = lga + n lg(H - Ho) Trong ®ã: H - mùc n−íc thùc ®o Q - l−u l−îng n−íc thùc ®o t−¬ng øng. Ho- mùc n−íc t¹i ®ã l−u l−îng b»ng 0 a, n lµ c¸c tham sè.

(9-11)a (9-11)b

C¸c tham sè nµy sÏ ®−îc x¸c ®Þnh sao cho quan hÖ (9-11)a hoÆc (9-11)b cã sai sè qu©n ph−¬ng nhá nhÊt vµ hÖ sè t−¬ng quan tèt (≥0,8), nh− vËy c¸c tham sè ®· chän lµ phï hîp vµ quan hÖ dïng ®−îc. Ngoµi c¸c quan hÖ ®· nªu cho tr−êng hîp H ~ Q æn ®Þnh, c¸c quan hÖ kh¸c cã d¹ng “®¬n trÞ” nh− c¸c quan hÖ kÐo dµi l−u l−îng (8-15)b; (8-18); quan hÖ m« ®uyn ⎛ Q ⎞ l−u l−îng H = f ⎜ ⎟ ; quan hÖ bïn c¸t ρmn =f( ρ®b) v.v... ®Òu cã thÓ xÊp xØ d−íi d¹ng hµm ⎝ ΔH m ⎠ 206

http://www.ebook.edu.vn

òy thõa ®Ó ®−a vµo hÖ thèng ch−¬ng tr×nh chØnh lý. §é chÝnh x¸c cña kÕt qu¶ chÝnh lý sÏ phô lòy thuéc vµo sù phï hîp cña c¸c thuËt to¸n trong hÖ ch−¬ng tr×nh vµ c¸ch lùa chän c¸c tham sè. Sau ®©y chØ nªu nh÷ng nÐt chung nhÊt cña hÖ ch−¬ng tr×nh mµ kh«ng ®i s©u vµo phÇn mÒm ®· vµ ®ang øng dông.

II. S¬ ®å chung vµ s¬ ®å cÊu tróc cña hÖ thèng ch−¬ng tr×nh : S¬ ®å cña hÖ thèng ch−¬ng tr×nh chØnh lý tµi liÖu thñy v¨n (HÖ CLTLTV) cã nhiÒu d¹ng, ë ®©y cã thÓ tham kh¶o ch−¬ng tr×nh cña Trung T©m T− liÖu KhÝ t−îng Thñy v¨n, Tæng Côc KhÝ t−îng thñy v¨n. §©y lµ Trung t©m ®ang hoµn chØnh vµ sö dông HÖ CLTLTV ®Ó tiÕn tíi phæ biÕn ¸p dông t¹i c¸c tr¹m thuû v¨n c¬ b¶n. S¬ ®å hÖ thèng nh− sau: HÖ thèng chØnh lý

chØnh lý yÕu tè

Mùc n−íc vïng ngät

Mùc n−íc vïng triÒu

L−u l−îng n−íc

nÐn, gi∙n tµi liÖu

Bïn c¸t l¬ löng

NhiÖt ®é n−íc

NhiÖt ®é kh«ng khÝ

M−a

H×nh 9 - 4. S¬ ®å hÖ thèng chØnh lý tµi liÖu thuû v¨n

C¸c th− môc chÝnh cña HÖ CLTLTV (H×nh 9-5) bao gåm: Th− môc chøa c¸c ch−¬ng tr×nh ®iÒu hµnh hÖ thèng, ch−¬ng tr×nh vµo ra,

Thuy van nÐn gi·n tµi liÖu, ch−¬ng tr×nh xem danh s¸ch tr¹m, c¸c file sö dông chung

cho c¶ hÖ thèng. BKEDIT PROC HGRAPH

Th− môc chøa ch−¬ng tr×nh biªn tËp, thuyÕt minh tµi liÖu chØnh lý. Th− môc chøa toµn bé c¸c ch−¬ng tr×nh thùc hiÖn (.EXE). Th− môc chøa ch−¬ng tr×nh vÏ ®å thÞ (cã thÓ vÏ ®−îc c¸c qu¸ tr×nh vµ quan hÖ ®· cã thuËt to¸n trong ch−¬ng tr×nh).

DATA

Th− môc l−u gi÷ toµn bé tµi liÖu gèc.

data1

Th− môc l−u gi÷ c¸c kÕt qu¶ chØnh lý.

temp

Th− môc l−u gi÷ kÕt qu¶ trung gian phôc vô qu¸ tr×nh chØnh lý, kh«ng cÇn l−u gi÷ l¹i.

intv

Th− môc chøa c¸c tÖp kÕt qu¶ ®Ó vÏ ®−êng qu¸ tr×nh, in c¸c biÓu b¶ng sö dông tiÕng ViÖt (chØ l−u c¸c file cña tr¹m ®−îc chØnh lý gÇn nhÊt).

http://www.ebook.edu.vn

207

source

Th− môc chøa tÊt c¶ c¸c tÖp ch−¬ng tr×nh nguån.

Trong 2 th− môc DATA vµ DATA1 cã th− môc con ARC ®Ó chøa c¸c file sè liÖu ®· ®−îc nÐn l¹i nh»m tiÕt kiÖm dung l−îng ®Üa l−u gi÷ sè liÖu. C¸c ch÷ c¸i trong cÊu tróc th− môc lµ ký hiÖu c¸c yÕu tè chØnh lý. CÊu tróc th− môc cña HÖ CLTLTV nh− h×nh (9-5). III. Tr×nh tù chØnh lý mét yÕu tè thñy v¨n:

Qu¸ tr×nh chØnh lý mét yÕu tè thñy v¨n ®−îc thùc hiÖn lÇn l−ît theo c¸c b−íc sau: Sai 1. NhËp tµi liÖu thùc ®o

2. KiÓm tra hîp lý tµi liÖu ®· nhËp

3. ChØnh lý

4. KiÓm tra tµi liÖu ®· chØnh lý

§· hîp lý? §óng 5. In kÕt qu¶ chØnh lý

1. NhËp tµi liÖu thùc ®o. 2. KiÓm tra tµi liÖu thùc ®o b»ng c¸c ch−¬ng tr×nh kiÓm tra, vÏ qu¸ tr×nh thùc ®o, ph¸t hiÖn c¸c sè liÖu kh«ng hîp lý, söa ch÷a (b»ng ch−¬ng tr×nh nhËp).

208

http://www.ebook.edu.vn

http://www.ebook.edu.vn

ThUy vAn

Temp

ARC

BKEDIT

N

H

Q

DATA

R

T

SOURCE

X

K

HGRAPH

ARC

N

H×nh 9-5. CÊu tróc th− môc cña HÖ CLTLTV

http://www.ebook.edu.vn

208

PROC

H

DATA1

Q

R

INTV

T

X

K

3. ChØnh lý: X¸c ®Þnh c¸c quan hÖ (nÕu cã). ChØnh lý, tÝnh to¸n, lÇn l−ît thö c¸c ®iÓm chia ®−êng quan hÖ sao cho sai sè ®−êng quan hÖ lµ nhá nhÊt... 4. KiÓm tra hîp lý tµi liÖu ®· qua chØnh lý, chñ yÕu lµ vÏ c¸c ®−êng qu¸ tr×nh trung b×nh ngµy trªn cïng mét biÓu ®å. NÕu ph¸t hiÖn sai sãt, cÇn ph©n tÝch, ®¸nh gi¸, söa ch÷a, ®ång thêi bæ sung chÊt l−îng tµi liÖu vµo tÖp m· chÊt l−îng tµi liÖu nµy. 5. ChØnh lý tµi liÖu lÇn thø 2 (nÕu cã söa ch÷a). 6. Biªn tËp kÕt qu¶ d−íi d¹ng ®å thÞ vµ c¸c biÓu, b¶ng theo quy ®Þnh chØnh lý tµi liÖu hiÖn hµnh. C¸c b−íc thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh trªn cã thÓ lÆp ®i lÆp l¹i nhiÒu lÇn khi chØnh lý cho mét tr¹m hoÆc thùc hiÖn néi dung t−¬ng øng cho nhiÒu tr¹m liªn tôc.

IV. VÝ dô c¸c b−íc chØnh lý tµi liÖu l−u l−îng n−íc (vïng s«ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu) ®−îc tiÕn hµnh nh− sau:

a=0,04965325 n=1,61; H0=6725cm σ=2,39% r=0,9999

H×nh 9-6. Quan hÖ Q = f(H) æn ®Þnh, Tr¹m: Quú Ch©u, S«ng: HiÕu, N¨m:1999

1- NhËp sè liÖu thùc ®o 2- KiÓm tra l−u l−îng n−íc thùc ®o.

http://www.ebook.edu.vn

209

3- XÊp xØ ®−êng quan hÖ Q = f (H) - H×nh (9-6) 4- LËp b¶ng khai to¸n l−u l−îng n−íc (tÝnh l−u l−îng n−íc tøc thêi). 5- TÝnh l−u l−îng n−íc b×nh qu©n ngµy vµ l−u l−îng n−íc giê (trÝch lò). 6- TÝnh l−u l−îng n−íc trung b×nh ngµy vµ trÝch lò b»ng khai to¸n thñ c«ng ®èi víi c¸c tr¹m æn ®Þnh nhiÒu thêi kú, tr¹m cã ®−êng quan hÖ Q=f(H) kh«ng cïng mét hÖ sè (a, n, H0) hoÆc tr¹m cã ®−êng quan hÖ Q=f(H) theo d¹ng vßng d©y 7- In vµ vÏ kÕt qu¶ tÝnh l−u l−îng n−íc ra c¸c biÓu, b¶n vÏ qui ®Þnh.

210

http://www.ebook.edu.vn

Ch−¬ng X

ChØnh lý sè liÖu l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng §10-1. Thu thËp c¸c tμi liÖu cã liªn quan KÕt thóc mét n¨m ®o ®¹c, sè liÖu vÒ bïn c¸t l¬ löng cña tr¹m ®o gåm cã :

I. Sè liÖu ®o bïn c¸t toµn mÆt c¾t ngang Kho¶ng trªn, d−íi 30 lÇn ®o, sè lÇn ®o nµy ph©n bè chñ yÕu trong mïa lò. KÕt qu¶ chi tiÕt mçi lÇn ®o bïn c¸t toµn mÆt c¾t gåm cã : l−u l−îng bïn c¸t (R); l−u l−îng n−íc ®o ®ång thêi (Q); l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n mÆt ngang ( ρmn ); l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n thñy trùc ®¹i biÓu ( ρdb ). Sè liÖu thùc ®o ®−îc thèng kª theo d¹ng b¶ng (10-1) d−íi ®©y. B¶ng 10-1. Sè liÖu ®o bïn c¸t l¬ löng toµn mÆt c¾t - N¨m 2000 Tr¹m Kh¶ L· S«ng Lôc Nam Thø tù lÇn ®o

Th¸ng

1

V

2 3

Ngµy

Giê ®o

Q m3/s

R (kg/s)

ρ mn

ρ db

(g/m )

(g/m3)

3,66

74,7

70,6

247

50,3

204

213

17.00

1240

951

767

727

07.18

09.20

159

14,5

91,2

99,6

11

08.47

10.00

120

13,1

109

98,0

18

12.00

13.15

17,1

17,1

39,8

47,3

B¾t ®Çu

KÕt thóc

10

14h35

15h37

48,9

-

14

12.00

13.40

-

14

15.33

23

IX

26

24

X

25

X

3

. . . .

II. Sè liÖu bïn c¸t ®o hµng ngµy trªn thñy trùc ®¹i biÓu C«ng viÖc ®o bïn c¸t trªn thñy trùc ®¹i biÓu ®−îc thùc hiÖn vµo 7 giê s¸ng hµng ngµy ®èi víi mïa lò, cßn trong mïa kiÖt kho¶ng 3-5 ngµy ®o mét lÇn. Nh− vËy trong mét n¨m sÏ cã kho¶ng trªn d−íi 300 trÞ sè l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n thñy trùc ®¹i biÓu ®o hµng ngµy ( ρdb ) ngµy.

http://www.ebook.edu.vn

211

III. Tµi liÖu mùc n−íc, l−u l−îng b×nh qu©n ngµy ®· chØnh lý Tµi liÖu nµy lµ kÕt qu¶ cña chØnh lý mùc n−íc vµ l−u l−îng n−íc ë ch−¬ng VII, VIII, IX

§10-2. Néi dung vμ ph−¬ng ph¸p chØnh lý l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng I. Néi dung chØnh lý bïn c¸t l¬ löng ChØnh lý bïn c¸t l¬ löng bao gåm c¸c néi dung sau : 1) T×nh l−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n ngµy (365 - 366 trÞ sè) 2) TÝnh ®Æc tr−ng bïn c¸t trong n¨m nh− : Khèi l−îng bïn c¸t qua tr¹m ®o trong n¨m (Wrn¨m); l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n n¨m ( ρ n¨m); l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n th¸ng ( ρ th¸ng); l−îng ngËm c¸t lín nhÊt, nhá nhÊt trong n¨m. 3) KiÓm tra sai sè tÝnh to¸n vµ tÝnh hîp lý cña ®Æc tr−ng 4) Tæng hîp sè liÖu, thuyÕt minh vµ ®¸nh gi¸ chÊt l−îng tµi liÖu

II. Tr×nh tù chØnh lý sè liÖu l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng 1. VÏ quan hÖ t−¬ng quan ρmn ~ ρdb

C¨n cø sè liÖu kho¶ng trªn d−íi 30 lÇn ®o thèng kª theo d¹ng b¶ng (10-1) lËp quan hÖ t−¬ng quan l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n mÆt c¾t víi l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n thñy trùc ®¹i biÓu t−¬ng øng. Quan hÖ gi÷a hai yÕu tè nµy thÓ hiÖn qua c«ng thøc :

ρm / n =

ρ1Q1 + ρ2 Q 2 + ...ρn Q n Q

(10-1)

Trong ®ã ρmn : l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n mÆt c¾t ngang ρ1 , ρ2 .... ρ n : l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n tõng thñy trùc (trong ®ã cã thñy trùc chän lµm ®¹i biÓu)

Q1, Q2 ... Qn l−u l−îng n−íc c¸c bé phËn cña mÆt c¾t ngang. Q : L−u l−îng n−íc toµn mÆt c¾t ngang Theo (10-1) cho thÊy quan hÖ ρmn ~ ρdb ®ång biÕn, tuyÕn tÝnh. Khi ρdb = 0 cã nghÜa ρ1 , ρ2 .... còng ®ång thêi b»ng kh«ng hoÆc xÊp xØ b»ng kh«ng vµ dÉn tíi ρmn = 0.

Do ®ã ®å thÞ t−¬ng quan ρmn ~ ρdb qua gèc täa ®é.

212

http://www.ebook.edu.vn

Chó ý khi vÏ ®−êng trung b×nh nªn dùa theo quy luËt sè ®«ng, ph©n tÝch nguyªn nh©n cña nh÷ng ®iÓm t−¬ng quan cã xu thÕ thiªn lín, thiªn nhá c¸ biÖt (®iÓm ®ét xuÊt) ®Ó xö lý thÝch hîp. §¸nh gi¸ sai sè t−¬ng quan theo tiªu chuÈn sau : NÕu cã Ýt nhÊt 4/5 tæng sè ®iÓm t−¬ng quan ph©n bè trong ph¹m vi sai sè ±15% so víi ®−êng trung b×nh cã thÓ sö dông ®−îc. 2. TÝnh l−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n ngµy

Dùa theo sè liÖu l−îng ngËm c¸t thùc ®o hµng ngµy t¹i thñy trùc ®¹i biÓu ( ρdbngµy ), th«ng qua ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan ρmn ~ ρdb tÝnh ®−îc l−îng ngËm c¸t mÆt ngang b×nh qu©n ngµy ( ρmnngµy ). L−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n ngµy tÝnh nh− sau :

R ngµy = ρmnngµy x Q ngµy Trong ®ã R ngµy - L−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n ngµy ρmnngµy - l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n mÆt c¾t ngang b×nh qu©n ngµy

Q ngµy - L−u l−îng n−íc b×nh qu©n ngµy (®· chØnh lý)

H×nh 10-1. Quan hÖ ρmn ~ ρdb Trong mïa kiÖt cã nh÷ng ngµy kh«ng ®o l−îng ngËm c¸t thuû trùc ®¹i biÓu th× sÏ tÝnh bæ sung cho ®ñ sè ngµy trong n¨m b»ng ph−¬ng ph¸p néi suy tuyÕn tÝnh, bëi sè liÖu ngµy ®o tr−íc vµ ngµy ®o sau gÇn nhÊt. 3. TÝnh l−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n th¸ng, b×nh qu©n n¨m

L−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n th¸ng, n¨m tÝnh theo trung b×nh céng l−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n ngµy trong th¸ng, n¨m. http://www.ebook.edu.vn

213

28 − 31

∑ R ngµy

R th¸ng =

(10-2)

1

Sè ngµy trong th¸ng 365 −366

∑ R ngµy

R n¨m =

(10-3)

1

Sè ngµy trong n¨m

4. TÝnh ®Æc tr−ng bïn c¸t trong th¸ng, trong n¨m a. Khèi l−îng bïn c¸t l¬ löng qua tr¹m ®o trong mét n¨m

Wrn¨m = R n¨m x Tn¨m

(103 tÊn)

(10-4)

R n¨m tÝnh theo kg/s hoÆc g/s Tn¨m - sè ®o thêi gian mét n¨m tÝnh b»ng gi©y b. L−îng ngËm c¸t b×nh qu©n n¨m ρ mnn ¨ m =

R n¨ m Q n¨ m

(10-5)

Trong ®ã : ρ mnn ¨ m - l−îng ngËm c¸t mÆt c¾t ngang b×nh qu©n n¨m (g/m3 hoÆc Kg/m3)

R n¨m - l−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n n¨m (g/s hoÆc Kg/s) Q n¨m - l−u l−îng n−íc b×nh qu©n n¨m (m3/s) c.L−îng ngËm c¸t b×nh qu©n th¸ng

ρmnth¸ ng =

R th ¸ ng Q th ¸ ng

(10-6)

Víi ρmnth¸ ng - l−îng ngËm c¸t mÆt c¾t ngang b×nh qu©n th¸ng (g/m3 ; kg/m3)

R th¸ng - l−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n th¸ng (g/s hoÆc kg/s) Q th¸ng- l−u l−îng n−íc b×nh qu©n th¸ng (m3/s) 5. KiÓm tra sai sè tÝnh to¸n vµ tÝnh hîp lý cña trÞ sè ®Æc tr−ng

Sai sè tÝnh to¸n do thùc hiÖn c¸c phÐp tÝnh trung gian, sai sè ®äc biÓu ®å, sai sè do sao chÐp sè liÖu v.v...

214

http://www.ebook.edu.vn

§Ó ph¸t hiÖn nh÷ng sai sè nµy th−êng vÏ ®−êng qu¸ tr×nh l−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n ngµy R ngµy ~ t vµ ®−êng qu¸ tr×nh l−u l−îng n−íc b×nh qu©n ngµy Q ngµy ~ t cïng tû lÖ thêi gian ®Ó ®èi chiÕu so s¸nh. Theo quy luËt chung hai ®−êng qu¸ tr×nh cã xu thÕ thay ®æi ®ång d¹ng, c¸c ®iÓm cùc trÞ Rmax, Rmin, Qmax, Qmin t−¬ng øng. NÕu xuÊt hiÖn sù thay ®æi kh«ng ®ång d¹ng hoÆc kh«ng t−¬ng øng cÇn kiÓm tra ph¸t hiÖn nguyªn nh©n vµ söa sai nÕu cã. XÐt tÝnh hîp lý cña ®Æc tr−ng khèi l−îng bïn c¸t Wn¨m, cã thÓ sö dông ph−¬ng tr×nh c©n b»ng bïn c¸t trong ®o¹n s«ng. ∑Wrvµo ± Wrgi÷a = ∑Wrra

(10-7)

Trong ®ã : ∑ Wrvµo : Khèi l−îng bïn c¸t chuyÓn vµo ®o¹n s«ng qua c¸c tr¹m ®o phÝa th−îng l−u (trong thêi ®o¹n cÇn xÐt) ∑Wrra - Khèi l−îng bïn c¸t chuyÓn ra ngoµi ®o¹n s«ng qua c¸c tr¹m ®o phÝa h¹ l−u (trong thêi ®äan cÇn xÐt) Wrgi÷a - Khèi l−îng bïn c¸t t¨ng thªm (+) do xãi lë hoÆc gi¶m bít (-) do båi l¾ng trong ®äan s«ng (trong thêi ®o¹n xÐt c©n b»ng) hoÆc do s«ng suèi bæ sung. Thµnh phÇn Wrgi÷a rÊt khã x¸c ®Þnh, th«ng th−êng chØ cã thÓ nhËn biÕt cã tÝnh chÊt ®Þnh tÝnh xãi hoÆc båi. Do ®ã ∑Wrvµo < ∑Wrra nÕu ®o¹n s«ng cã hiÖn t−îng xãi lë ∑Wrvµo > ∑Wrra nÕu ®o¹n s«ng cã hiÖn t−îng båi l¾ng Thêi ®o¹n xÐt c©n b»ng cã thÓ bÊt kú (th¸ng, n¨m, nhiÒu n¨m). Th«ng qua ph−¬ng tr×nh c©n b»ng bïn c¸t trong ®o¹n s«ng còng chØ cã thÓ nhËn xÐt tÝnh hîp lý cã tÝnh chÊt ®Þnh tÝnh. 6. Tæng hîp sè liÖu vµ thuyÕt minh vµ ®¸nh gi¸ chÊt l−îng tµi liÖu

Qua c¸c b−íc tÝnh to¸n nªu trªn ®· cã ®−îc sè liÖu gåm nhiÒu lo¹i. Trªn c¬ së sè liÖu ®ã, tiÕn hµnh chän läc, tæng hîp ®Æc tr−ng theo d¹ng b¶ng (10-2). Trong ®ã trÞ sè l−îng ngËm c¸t lín nhÊt, l−îng ngËm c¸t nhá nhÊt trong tõng th¸ng ®−îc chän tõ trÞ sè lín nhÊt, nhá nhÊt trung b×nh ngµy cña th¸ng ®ã. Còng t−¬ng tù c«ng t¸c chØnh lý c¸c yÕu tè kh¸c, sè liÖu ®Æc tr−ng bïn c¸t ®−îc sao chÐp 3 b¶n vµ l−u tr÷ t¹i ba c¬ quan cã tr¸ch nhiÖm qu¶n lý - (Tr¹m ®o, §µi khu vùc vµ Tæng côc). KÌm theo cã thuyÕt minh nªu râ nh÷ng vÊn ®Ò ®o ®¹c, chØnh lý cã liªn quan ®Õn chÊt l−îng sè liÖu.

http://www.ebook.edu.vn

215

B¶ng 10-2. Sè liÖu ®Æc tr−ng bïn c¸t l¬ löng trong n¨m Th¸ng

I

II

III

IV

V

VI

VII VIII

IX

X

XI

XII

§Æc tr−ng L−îng ngËm c¸t b×nh qu©n g/m3 L−îng ngËm lín nhÊt g/m3 Ngµy L−îng ngËm c¸t nhá nhÊt g/m3 Ngµy §Æc tr−ng n¨m

Khèi l−îng bïn c¸t c¶ n¨m ... (tÊn). L−îng ngËm c¸t b×nh qu©n n¨m... g/m3 L−îng ngËm c¸t lín nhÊt ..... g/m3 L−îng ngËm c¸t nhá nhÊt...... g/m3

§10-3. Mét sè biÖn ph¸p xö lý khi quan hÖ ρ mn ~ ρ db kh«ng æn ®Þnh Sù ph©n bè bïn c¸t trªn mÆt c¾t ngang rÊt kh«ng æn ®Þnh, nã phô thuéc chñ yÕu l−u tèc t¹i c¸c thñy trùc vµ sù ®æi h−íng ch¶y cña dßng chÝnh (chñ l−u) tõ ®ã dÉn tíi sù dao ®éng cña quan hÖ ρ mn ~ ρdb , nhiÒu tr−êng hîp sai sè t−¬ng quan lín kh«ng ®¹t yªu cÇu sö dông. Do ®ã ph¶i cã biÖn ph¸p xö lý nh»m h¹n chÕ sai sè t¹o ®iÒu kiÖn sè liÖu tÝnh to¸n cã thÓ chÊp nhËn ®−îc.

I. Dùng quan hÖ ρ mn ~ ρdb tõng thêi ®o¹n Th«ng th−êng quan hÖ nµy chØ cã mét ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan dïng cho c¶ n¨m. Tuy nhiªn trong tr−êng hîp kh«ng æn ®Þnh, nÕu sö dông mét ph−¬ng tr×nh (mét ®−êng trung b×nh) sÏ sai sè lín. Cã thÓ ph©n tÝch nguyªn nh©n dao ®éng cña c¸c ®iÓm t−¬ng quan mµ chia t¸ch ra nhiÒu thêi ®o¹n æn ®Þnh t¹m thêi, mçi thêi ®o¹n sö dông mçi ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan ρ mn ~ ρdb kh¸c nhau. §iÒu kiÖn chia t¸ch nh− sau : C¸c ®iÓm t−¬ng quan ρ mn ~ ρdb ph©n bè h×nh thµnh tõng nhãm ®iÓm thiªn lín hoÆc thiªn nhá theo thø tù thêi gian, ch¼ng h¹n tõ lÇn ®o thø nhÊt tíi lÇn ®o 11 ph©n bè thiªn nhá, tõ lÇn ®o 12 ®Õn 29 ph©n bè thiªn lín (hoÆc ng−îc l¹i), trªn c¬ së ®ã lËp hai ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan riªng sö dông cho hai thêi ®o¹n trong n¨m.

II. Thay thÕ ρ mn = ρdb NÕu c¸c ®iÓm t−¬ng quan ph©n bè kh«ng h×nh thµnh quy luËt theo thêi gian mµ l¹i dao ®éng lín, kh«ng thÓ chÊp nhËn ®−îc, tr−êng hîp nµy cã thÓ coi ρ mn = ρdb vµ sö dông trùc 216

http://www.ebook.edu.vn

tiÕp sè liÖu ®o bïn c¸t hµng ngµy bá qua c«ng ®o¹n tÝnh theo ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan, cã nghÜa ρmnngµy = ρdbngµy . C¸c b−íc tiÕp theo thùc hiÖn nh− môc II, §10-2.

III. LËp t−¬ng quan l−u l−îng bïn c¸t ~ l−u l−îng n−íc Tr−êng hîp kh«ng thÓ sö dông t−¬ng quan ρ mn ~ ρdb nh−ng sè liÖu ®o bïn c¸t hµng ngµy còng kh«ng ®Çy ®ñ, kh«ng thÓ xö lý theo c¸ch thay thÕ, cã thÓ dùng t−¬ng quan l−u l−îng bïn c¸t ~ l−u l−îng n−íc (R ~ Q). Ta cã

R = ρQ

(10-8)

Qua c«ng thøc trªn cho thÊy l−u l−îng bïn c¸t (R) phô thuéc l−îng ngËm c¸t (ρ) vµ l−u l−îng n−íc (Q). MÆt kh¸c gi÷a l−u l−îng n−íc vµ l−îng ngËm c¸t còng cã quan hÖ ®ång biÕn, ch¼ng h¹n ρ = αQ. Víi α = h»ng sè, thay vµo (10-8) ta ®−îc R = αQ2

(10-9)

Theo (10-9) cho thÊy quan hÖ R ~ Q ®ång biÕn, kh«ng tuyÕn tÝnh vµ khi Q = 0 → R = 0. C¨n cø sè liÖu ®o bïn c¸t toµn mÆt c¾t d¹ng b¶ng (10-1) lËp quan hÖ t−¬ng quan R ~ Q. Tõ sè liÖu Q ngµy (®· chØnh lý) th«ng qua quan hÖ R ~ Q, sÏ tÝnh ®−îc R ngµy. C¸c b−íc tÝnh tiÕp sau thùc hiÖn nh− môc II, §10-2. C¸ch xö lý nµy rÊt ®¬n gi¶n nh−ng vÊn ®Ò chÝnh lµ sai sè t−¬ng quan R ~ Q. NÕu cã Ýt nhÊt 60% tæng sè ®iÓm t−¬ng quan ph©n bè trong ph¹m vi sai sè ±15% so víi ®−êng trung b×nh cã thÓ chÊp nhËn ®−îc./.

http://www.ebook.edu.vn

217

Tµi liÖu tham kh¶o TT

Tªn tµi liÖu

T¸c gi¶

Nhµ xuÊt b¶n

N¨m xuÊt b¶n

1

§o ®¹c vµ chØnh biªn tµi liÖu thñy v¨n vïng triÒu

Bé m«n thñy v¨n chuyªn nghiÖp

Tr−êng ®¹i häc Thñy lîi

1970

2

Quy ph¹m quan tr¾c mùc n−íc vµ nhiÖt ®é n−íc trong s«ng (94TCN1-88)

Côc kü thuËt ®iÒu tra c¬ b¶n

Tæng côc KhÝ t−îng Thñy v¨n (Tæng côc KTTV)

1988

3

Quy ph¹m quan tr¾c l−u l−îng n−íc s«ng lín vµ s«ng võa vïng s«ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu (94TCN3-90)

Côc kü thuËt ®iÒu tra c¬ b¶n

Tæng côc KhÝ t−îng Thuû v¨n

1990

4

Quy ph¹m quan tr¾c l−u l−îng chÊt l¬ löng vïng s«ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu (94TCN13-96)

Côc m¹ng l−íi vµ trang thiÕt bÞ kü thuËt KTTV

Tæng côc KhÝ t−îng Thuû v¨n

1996

5

Quy ph¹m b¶o qu¶n, b¶o d−ìng c¸c ph−¬ng tiÖn vµ c«ng tr×nh ®o ®¹c thñy v¨n (94TCN.15-97)

Côc m¹ng l−íi vµ trang thiÕt bÞ kü thuËt KTTV

Tæng côc KhÝ t−îng Thuû v¨n

1997

6

Quy ph¹m ®iÒu tra lò vïng s«ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu (94TCN16-99)

Côc m¹ng l−íi vµ trang thiÕt bÞ kü thuËt KTTV

Tæng côc KhÝ t−îng Thuû v¨n

1999

7

Quy ph¹m quan tr¾c l−u l−îng n−íc s«ng vïng ¶nh h−ëng thuû triÒu (94TCN17-99)

Côc m¹ng l−íi vµ trang thiÕt bÞ kü thuËt KTTV

Tæng côc KhÝ t−îng Thuû v¨n

1999

8

H−íng dÉn sö dông m¸y ®o mùc n−íc T§N-324-M1

§µi KTTV khu vùc ®ång b»ng B¾c Bé

§µi KTTV khu vùc §BBB

1995

9

H−íng dÉn ®o l−u l−îng trªn s«ng C«ng ty TNHH H¶i b»ng m¸y ADCP D−¬ng (dÞch)

C«ng ty TNHH H¶i D−¬ng

1999

10

H−íng dÉn sö dông m¸y ®o mùc n−íc LPN 8/2

Côc m¹ng l−íi TTBKT-KTTV

Côc m¹ng l−íi TTBKT-KTTV

1999

11

B¸o c¸o tæng hîp kÕt qu¶ ®o thö nghiÖm m¸y ADCP

Côc m¹ng l−íi TTBKT-KTTV

Côc m¹ng l−íi TTBKT-KTTV

2000

12

H−íng dÉn ®o ®¹c vµ chØnh lý sè Phan §×nh Lîi liÖu thñy v¨n NguyÔn N¨ng Minh

Nhµ xuÊt b¶n N«ng nghiÖp

1985

13

Gi¸o tr×nh §éng lùc häc dßng

Nhµ xuÊt b¶n

1981

218

NhiÒu t¸c gi¶

http://www.ebook.edu.vn

TT

Tªn tµi liÖu

T¸c gi¶

s«ng

Nhµ xuÊt b¶n

N¨m xuÊt b¶n

N«ng nghiÖp

14

NhËn xÐt vÒ m¸y ®o bïn c¸t di ®Èy Helley Smith

Ph¹m V¨n S¬n

TËp san KTTV

1995

15

H−íng dÉn sö dông hÖ ch−¬ng tr×nh chØnh lý tµi liÖu thñy v¨n trªn m¸y vi tÝnh, lÇn thø 2

Trung t©m t− liÖu KTTV

Trung t©m t− liÖu KTTV

2000

16

Acoustic Doppler Current Profilers - Principles of Operation: A Practical Primer.

R.Lee Gordon

RD Instrument, USA

1996

17

SonTek ADPTM Acoustic Doppler Profiler Technical Documentation

SonTek, Inc

SonTek, USA

2000

18

Bathy-1500, Survey Echo Sounder

Ocean data Equipment Corporation

Ocean data Equipment Co. USA

2000

19

LISST-25 : Constant Calibration Suspended Sediment Sensor

SEQUOIA Scientific, Inc

SEQUOIA Scientific, Inc, USA

2001

http://www.ebook.edu.vn

219