http://www.ebook.edu.vn Chơng X Chỉnh lý số liệu lu lợng bùn cát lơ lửng Đ10-1. Thu thập các ti liệu có liên quan Kết thúc một năm đo đạc, số liệu về bùn cát lơ lửng của trạm đo gồm có : I. Số liệu đo bùn cát toàn mặt cắt ngang Khoảng trên, dới 30 lần đo, số lần đo này phân bố chủ yếu trong mùa lũ. Kết quả chi tiết mỗi lần đo bùn cát toàn mặt cắt gồm có : lu lợng bùn cát (R); lu lợng nớc đo đồng thời (Q); lợng ngậm cát bình quân mặt ngang ( mn ); lợng ngậm cát bình quân thủy trực đại biểu ( db ). Số liệu thực đo đợc thống kê theo dạng bảng (10-1) dới đây. Bảng 10-1. Số liệu đo bùn cát lơ lửng toàn mặt cắt - Năm 2000 Trạm Khả Lã - Sông Lục Nam Giờ đo Thứ tự lần đo Tháng Ngày Bắt đầu Kết thúc Q m 3 /s R (kg/s) mn (g/m 3 ) db (g/m 3 ) 1 V 10 14h35 15h37 48,9 3,66 74,7 70,6 2 - 14 12.00 13.40 247 50,3 204 213 3 - 14 15.33 17.00 1240 951 767 727 . . . . 23 IX 26 07.18 09.20 159 14,5 91,2 99,6 24 X 11 08.47 10.00 120 13,1 109 98,0 25 X 18 12.00 13.15 17,1 17,1 39,8 47,3 II. Số liệu bùn cát đo hàng ngày trên thủy trực đại biểu Công việc đo bùn cát trên thủy trực đại biểu đợc thực hiện vào 7 giờ sáng hàng ngày đối với mùa lũ, còn trong mùa kiệt khoảng 3-5 ngày đo một lần. Nh vậy trong một năm sẽ có khoảng trên dới 300 trị số lợng ngậm cát bình quân thủy trực đại biểu đo hàng ngày ( db ) ngày. 211 http://www.ebook.edu.vn III. Tài liệu mực nớc, lu lợng bình quân ngày đã chỉnh lý Tài liệu này là kết quả của chỉnh lý mực nớc và lu lợng nớc ở chơng VII, VIII, IX Đ10-2. Nội dung v phơng pháp chỉnh lý lu lợng bùn cát lơ lửng I. Nội dung chỉnh lý bùn cát lơ lửng Chỉnh lý bùn cát lơ lửng bao gồm các nội dung sau : 1) Tình lu lợng bùn cát bình quân ngày (365 - 366 trị số) 2) Tính đặc trng bùn cát trong năm nh : Khối lợng bùn cát qua trạm đo trong năm (Wrnăm); lợng ngậm cát bình quân năm ( năm); lợng ngậm cát bình quân tháng ( tháng); lợng ngậm cát lớn nhất, nhỏ nhất trong năm. 3) Kiểm tra sai số tính toán và tính hợp lý của đặc trng 4) Tổng hợp số liệu, thuyết minh và đánh giá chất lợng tài liệu II. Trình tự chỉnh lý số liệu lu lợng bùn cát lơ lửng 1. Vẽ quan hệ tơng quan mn ~ db Căn cứ số liệu khoảng trên dới 30 lần đo thống kê theo dạng bảng (10-1) lập quan hệ tơng quan lợng ngậm cát bình quân mặt cắt với lợng ngậm cát bình quân thủy trực đại biểu tơng ứng. Quan hệ giữa hai yếu tố này thể hiện qua công thức : Q Q QQ nn2211 n/m ++ = (10-1) Trong đó mn : lợng ngậm cát bình quân mặt cắt ngang 1 , 2 n : lợng ngậm cát bình quân từng thủy trực (trong đó có thủy trực chọn làm đại biểu) Q 1 , Q 2 Q n lu lợng nớc các bộ phận của mặt cắt ngang. Q : Lu lợng nớc toàn mặt cắt ngang Theo (10-1) cho thấy quan hệ mn ~ db đồng biến, tuyến tính. Khi db = 0 có nghĩa 1 , 2 cũng đồng thời bằng không hoặc xấp xỉ bằng không và dẫn tới mn = 0. Do đó đồ thị tơng quan mn ~ db qua gốc tọa độ. 212 http://www.ebook.edu.vn Chú ý khi vẽ đờng trung bình nên dựa theo quy luật số đông, phân tích nguyên nhân của những điểm tơng quan có xu thế thiên lớn, thiên nhỏ cá biệt (điểm đột xuất) để xử lý thích hợp. Đánh giá sai số tơng quan theo tiêu chuẩn sau : Nếu có ít nhất 4/5 tổng số điểm tơng quan phân bố trong phạm vi sai số 15% so với đờng trung bình có thể sử dụng đợc. 2. Tính lu lợng bùn cát bình quân ngày Dựa theo số liệu lợng ngậm cát thực đo hàng ngày tại thủy trực đại biểu ( dbngày ), thông qua phơng trình tơng quan mn ~ db tính đợc lợng ngậm cát mặt ngang bình quân ngày ( mnngày ). Lu lợng bùn cát bình quân ngày tính nh sau : R ngày = mnngày x Q ngày Trong đó R ngày - Lu lợng bùn cát bình quân ngày mnngày - lợng ngậm cát bình quân mặt cắt ngang bình quân ngày Q ngày - Lu lợng nớc bình quân ngày (đã chỉnh lý) Hình 10-1. Quan hệ mn ~ db Trong mùa kiệt có những ngày không đo lợng ngậm cát thuỷ trực đại biểu thì sẽ tính bổ sung cho đủ số ngày trong năm bằng phơng pháp nội suy tuyến tính, bởi số liệu ngày đo trớc và ngày đo sau gần nhất. 3. Tính lu lợng bùn cát bình quân tháng, bình quân năm Lu lợng bùn cát bình quân tháng, năm tính theo trung bình cộng lu lợng bùn cát bình quân ngày trong tháng, năm. 213 http://www.ebook.edu.vn 3128 1 ngày R R tháng = Số ngày trong tháng (10-2) 366365 1 ngày R R năm = Số ngày trong năm (10-3) 4. Tính đặc trng bùn cát trong tháng, trong năm a. Khối lợng bùn cát lơ lửng qua trạm đo trong một năm W rnăm = R năm x T năm (10 3 tấn) (10-4) R năm tính theo kg/s hoặc g/s T năm - số đo thời gian một năm tính bằng giây b. Lợng ngậm cát bình quân năm mămnn = măn măn Q R (10-5) Trong đó : mămnn - lợng ngậm cát mặt cắt ngang bình quân năm (g/m 3 hoặc Kg/m 3 ) R năm - lu lợng bùn cát bình quân năm (g/s hoặc Kg/s) Q năm - lu lợng nớc bình quân năm (m 3 /s) c.Lợng ngậm cát bình quân tháng ngámnth = ngáth ngáth Q R (10-6) Với ngámnth - lợng ngậm cát mặt cắt ngang bình quân tháng (g/m 3 ; kg/m 3 ) R tháng - lu lợng bùn cát bình quân tháng (g/s hoặc kg/s) Q tháng - lu lợng nớc bình quân tháng (m 3 /s) 5. Kiểm tra sai số tính toán và tính hợp lý của trị số đặc trng Sai số tính toán do thực hiện các phép tính trung gian, sai số đọc biểu đồ, sai số do sao chép số liệu v.v 214 http://www.ebook.edu.vn Để phát hiện những sai số này thờng vẽ đờng quá trình lu lợng bùn cát bình quân ngày R ngày ~ t và đờng quá trình lu lợng nớc bình quân ngày Q ngày ~ t cùng tỷ lệ thời gian để đối chiếu so sánh. Theo quy luật chung hai đờng quá trình có xu thế thay đổi đồng dạng, các điểm cực trị Rmax, Rmin, Qmax, Qmin tơng ứng. Nếu xuất hiện sự thay đổi không đồng dạng hoặc không tơng ứng cần kiểm tra phát hiện nguyên nhân và sửa sai nếu có. Xét tính hợp lý của đặc trng khối lợng bùn cát W năm , có thể sử dụng phơng trình cân bằng bùn cát trong đoạn sông. W rvào W rgiữa = W rra (10-7) Trong đó : W rvào : Khối lợng bùn cát chuyển vào đoạn sông qua các trạm đo phía thợng lu (trong thời đoạn cần xét) W rra - Khối lợng bùn cát chuyển ra ngoài đoạn sông qua các trạm đo phía hạ lu (trong thời đọan cần xét) W rgiữa - Khối lợng bùn cát tăng thêm (+) do xói lở hoặc giảm bớt (-) do bồi lắng trong đọan sông (trong thời đoạn xét cân bằng) hoặc do sông suối bổ sung. Thành phần W rgiữa rất khó xác định, thông thờng chỉ có thể nhận biết có tính chất định tính xói hoặc bồi. Do đó W rvào < W rra nếu đoạn sông có hiện tợng xói lở W rvào > W rra nếu đoạn sông có hiện tợng bồi lắng Thời đoạn xét cân bằng có thể bất kỳ (tháng, năm, nhiều năm). Thông qua phơng trình cân bằng bùn cát trong đoạn sông cũng chỉ có thể nhận xét tính hợp lý có tính chất định tính. 6. Tổng hợp số liệu và thuyết minh và đánh giá chất lợng tài liệu Qua các bớc tính toán nêu trên đã có đợc số liệu gồm nhiều loại. Trên cơ sở số liệu đó, tiến hành chọn lọc, tổng hợp đặc trng theo dạng bảng (10-2). Trong đó trị số lợng ngậm cát lớn nhất, lợng ngậm cát nhỏ nhất trong từng tháng đợc chọn từ trị số lớn nhất, nhỏ nhất trung bình ngày của tháng đó. Cũng tơng tự công tác chỉnh lý các yếu tố khác, số liệu đặc trng bùn cát đợc sao chép 3 bản và lu trữ tại ba cơ quan có trách nhiệm quản lý - (Trạm đo, Đài khu vực và Tổng cục). Kèm theo có thuyết minh nêu rõ những vấn đề đo đạc, chỉnh lý có liên quan đến chất lợng số liệu. 215 http://www.ebook.edu.vn Bảng 10-2. Số liệu đặc trng bùn cát lơ lửng trong năm Tháng Đặc trng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Lợng ngậm cát bình quân g/m 3 Lợng ngậm lớn nhất g/m 3 Ngày Lợng ngậm cát nhỏ nhất g/m 3 Ngày Đặc trng năm Khối lợng bùn cát cả năm (tấn). Lợng ngậm cát bình quân năm g/m 3 Lợng ngậm cát lớn nhất g/m 3 Lợng ngậm cát nhỏ nhất g/m 3 Đ10-3. Một số biện pháp xử lý khi quan hệ dbmn ~ không ổn định Sự phân bố bùn cát trên mặt cắt ngang rất không ổn định, nó phụ thuộc chủ yếu lu tốc tại các thủy trực và sự đổi hớng chảy của dòng chính (chủ lu) từ đó dẫn tới sự dao động của quan hệ dbmn ~ , nhiều trờng hợp sai số tơng quan lớn không đạt yêu cầu sử dụng. Do đó phải có biện pháp xử lý nhằm hạn chế sai số tạo điều kiện số liệu tính toán có thể chấp nhận đợc. I. Dựng quan hệ dbmn ~ từng thời đoạn Thông thờng quan hệ này chỉ có một phơng trình tơng quan dùng cho cả năm. Tuy nhiên trong trờng hợp không ổn định, nếu sử dụng một phơng trình (một đờng trung bình) sẽ sai số lớn. Có thể phân tích nguyên nhân dao động của các điểm tơng quan mà chia tách ra nhiều thời đoạn ổn định tạm thời, mỗi thời đoạn sử dụng mỗi phơng trình tơng quan dbmn ~ khác nhau. Điều kiện chia tách nh sau : Các điểm tơng quan dbmn ~ phân bố hình thành từng nhóm điểm thiên lớn hoặc thiên nhỏ theo thứ tự thời gian, chẳng hạn từ lần đo thứ nhất tới lần đo 11 phân bố thiên nhỏ, từ lần đo 12 đến 29 phân bố thiên lớn (hoặc ngợc lại), trên cơ sở đó lập hai phơng trình tơng quan riêng sử dụng cho hai thời đoạn trong năm. II. Thay thế dbmn = Nếu các điểm tơng quan phân bố không hình thành quy luật theo thời gian mà lại dao động lớn, không thể chấp nhận đợc, trờng hợp này có thể coi dbmn = và sử dụng trực 216 http://www.ebook.edu.vn tiếp số liệu đo bùn cát hàng ngày bỏ qua công đoạn tính theo phơng trình tơng quan, có nghĩa mnngày = dbngày . Các bớc tiếp theo thực hiện nh mục II, Đ10-2. III. Lập tơng quan lu lợng bùn cát ~ lu lợng nớc Trờng hợp không thể sử dụng tơng quan dbmn ~ nhng số liệu đo bùn cát hàng ngày cũng không đầy đủ, không thể xử lý theo cách thay thế, có thể dựng tơng quan lu lợng bùn cát ~ lu lợng nớc (R ~ Q). Ta có R = Q (10-8) Qua công thức trên cho thấy lu lợng bùn cát (R) phụ thuộc lợng ngậm cát () và lu lợng nớc (Q). Mặt khác giữa lu lợng nớc và lợng ngậm cát cũng có quan hệ đồng biến, chẳng hạn = Q. Với = hằng số, thay vào (10-8) ta đợc R = Q 2 (10-9) Theo (10-9) cho thấy quan hệ R ~ Q đồng biến, không tuyến tính và khi Q = 0 R = 0. Căn cứ số liệu đo bùn cát toàn mặt cắt dạng bảng (10-1) lập quan hệ tơng quan R ~ Q. Từ số liệu Q ngày (đã chỉnh lý) thông qua quan hệ R ~ Q, sẽ tính đợc R ngày. Các bớc tính tiếp sau thực hiện nh mục II, Đ10-2. Cách xử lý này rất đơn giản nhng vấn đề chính là sai số tơng quan R ~ Q. Nếu có ít nhất 60% tổng số điểm tơng quan phân bố trong phạm vi sai số 15% so với đờng trung bình có thể chấp nhận đợc./. 217 http://www.ebook.edu.vn Tài liệu tham khảo TT Tên tài liệu Tác giả Nhà xuất bản Năm xuất bản 1 Đo đạc và chỉnh biên tài liệu thủy văn vùng triều Bộ môn thủy văn chuyên nghiệp Trờng đại học Thủy lợi 1970 2 Quy phạm quan trắc mực nớc và nhiệt độ nớc trong sông (94TCN1-88) Cục kỹ thuật điều tra cơ bản Tổng cục Khí tợng Thủy văn (Tổng cục KTTV) 1988 3 Quy phạm quan trắc lu lợng nớc sông lớn và sông vừa vùng sông không ảnh hởng triều (94TCN3-90) Cục kỹ thuật điều tra cơ bản Tổng cục Khí tợng Thuỷ văn 1990 4 Quy phạm quan trắc lu lợng chất lơ lửng vùng sông không ảnh hởng triều (94TCN13-96) Cục mạng lới và trang thiết bị kỹ thuật KTTV Tổng cục Khí tợng Thuỷ văn 1996 5 Quy phạm bảo quản, bảo dỡng các phơng tiện và công trình đo đạc thủy văn (94TCN.15-97) Cục mạng lới và trang thiết bị kỹ thuật KTTV Tổng cục Khí tợng Thuỷ văn 1997 6 Quy phạm điều tra lũ vùng sông không ảnh hởng triều (94TCN16-99) Cục mạng lới và trang thiết bị kỹ thuật KTTV Tổng cục Khí tợng Thuỷ văn 1999 7 Quy phạm quan trắc lu lợng nớc sông vùng ảnh hởng thuỷ triều (94TCN17-99) Cục mạng lới và trang thiết bị kỹ thuật KTTV Tổng cục Khí tợng Thuỷ văn 1999 8 Hớng dẫn sử dụng máy đo mực nớc TĐN-324-M1 Đài KTTV khu vực đồng bằng Bắc Bộ Đài KTTV khu vực ĐBBB 1995 9 Hớng dẫn đo lu lợng trên sông bằng máy ADCP Công ty TNHH Hải Dơng (dịch) Công ty TNHH Hải Dơng 1999 10 Hớng dẫn sử dụng máy đo mực nớc LPN 8/2 Cục mạng lới TTBKT-KTTV Cục mạng lới TTBKT-KTTV 1999 11 Báo cáo tổng hợp kết quả đo thử nghiệm máy ADCP Cục mạng lới TTBKT-KTTV Cục mạng lới TTBKT-KTTV 2000 12 Hớng dẫn đo đạc và chỉnh lý số liệu thủy văn Phan Đình Lợi Nguyễn Năng Minh Nhà xuất bản Nông nghiệp 1985 13 Giáo trình Động lực học dòng Nhiều tác giả Nhà xuất bản 1981 218 http://www.ebook.edu.vn TT Tên tài liệu Tác giả Nhà xuất bản Năm xuất bản sông Nông nghiệp 14 Nhận xét về máy đo bùn cát di đẩy Helley Smith Phạm Văn Sơn Tập san KTTV 1995 15 Hớng dẫn sử dụng hệ chơng trình chỉnh lý tài liệu thủy văn trên máy vi tính, lần thứ 2 Trung tâm t liệu KTTV Trung tâm t liệu KTTV 2000 16 Acoustic Doppler Current Profilers - Principles of Operation: A Practical Primer. R.Lee Gordon RD Instrument, USA 1996 17 SonTek ADP TM 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 219 . http://www.ebook.edu.vn Chơng X Chỉnh lý số liệu lu lợng bùn cát lơ lửng Đ1 0-1 . Thu thập các ti liệu có liên quan Kết thúc một năm đo đạc, số liệu về bùn cát lơ lửng của trạm đo gồm có : I. Số liệu đo bùn cát. quân thủy trực đại biểu ( db ). Số liệu thực đo đợc thống kê theo dạng bảng (1 0-1 ) dới đây. Bảng 1 0-1 . Số liệu đo bùn cát lơ lửng toàn mặt cắt - Năm 2000 Trạm Khả Lã - Sông Lục Nam Giờ đo. hằng số, thay vào (1 0-8 ) ta đợc R = Q 2 (1 0-9 ) Theo (1 0-9 ) cho thấy quan hệ R ~ Q đồng biến, không tuyến tính và khi Q = 0 R = 0. Căn cứ số liệu đo bùn cát toàn mặt cắt dạng bảng (1 0-1 )