GIÁO TRÌNH đo đạc THỦY văn đại học tài NGUYÊN môi TRƯỜNG

Nội dung của giáo trình được trình bày trong 9 chương, gồm: Chương 1: Khái quát chung về môn học Chương 2: Khảo sát xây dựng trạm thủy văn Chương 3: Đo mực nước, nhiệt độ nước, mưa Chươn

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

- -PGS.TS HOÀNG NGỌC QUANG ThS TRẦN VĂN TÌNH

GIÁO TRÌNH

ĐO ĐẠC THỦY VĂN

HÀ NỘI - 2014

LỜI NÓI ĐẦU

Trong chương trình đào tạo ngành thủy văn, Đo đạc thủy văn là môn học cónhiệm vụ trang bị cho sinh viên những kiến thức về các phương pháp đo đạc và thuthập các số liệu của các yếu tố thủy văn như là: mực nước, lưu lượng nước, nhiệt độnước, chất lượng nước, bùn cát, độ mặn …tại các con sông

Đó là các tài liệu cơ bản và rất quan trọng trong việc nghiên cứu và dự báo khítượng thủy văn, tính toán và thiết kế các công trình xây dựng trên sông, quy hoạchphát triển tài nguyên nước phục vụ cho nông nghiệp, giao thông, thủy lợi, thủy điện…cũng như việc phục vụ cho dân sinh và an ninh quốc phòng, nhất là khi có tác độngcủa biến đổi khí hậu đến tài nguyên nước như hiện nay

Do vậy, việc biên soạn một giáo trình đo đạc thủy văn nhằm đáp ứng nhu cầugiảng dạy cho các sinh viên Thủy văn và Tài nguyên nước của trường Đại học Tàinguyên và Môi trường Hà Nội cũng như của các trường đại học khác có đào tạo lĩnhvực này là rất cần thiết Giáo trình cũng sẽ là cẩm nang cho các cán bộ làm công tác đođạc thủy văn hay quản lý lưới trạm khí tượng thủy văn thuộc ngành Khí tượng Thủyvăn

Việc đo đạc các yếu tố thủy văn tại các trạm thủy văn ở nước ta cho đến nay vẫnthực hiện theo cách làm truyền thống Nhưng do sự phát triển của khoa học công nghệ

và do hội nhập, nhiều thành tựu khoa học kỹ thuật hiện đại trên thế giới và khu vực đãđược ứng dụng nên công tác đo đạc thủy văn đã từng bước được hiện đại hóa và một

số phương tiện, phương pháp mới cũng đã được bổ sung, thay thế

Từ thực tiễn đó, giáo trình được biên soạn trên cơ sở những phương pháp, cáchlàm đã và đang được thực hiện nhưng có bổ sung một số kiến thức về máy móc đo đạchiện đại cũng như một số phương pháp đo mới

Mặt khác, do nội dung đo đạc thủy văn rất nhiều nhưng tập thể tác giả chỉ giớithiệu được những nội dung chính, nội dung cơ bản phù hợp với mục tiêu đào tạo đã đềra

Nội dung của giáo trình được trình bày trong 9 chương, gồm:

Chương 1: Khái quát chung về môn học

Chương 2: Khảo sát xây dựng trạm thủy văn

Chương 3: Đo mực nước, nhiệt độ nước, mưa

Chương 4: Đo độ sâu dòng nước

Chương 5: Đo đạc và tính lưu lượng nước

Chương 6: Đo lưu lượng chất lơ lửng trong nước sông

Chương 7: Giản hóa trong đo đạc thủy văn

Chương 8: Đo độ mặn vùng sông ảnh hưởng triều

Chương 9: Mã luật và điện báo thủy văn

Các nội dung trên được biên soạn bởi PGS.TS Hoàng Ngọc Quang và ThS TrầnVăn Tình, giảng viên Khoa Khí tượng Thủy văn, Trường Đại học Tài nguyên Môitrường Hà Nội

Dù có cố gắng, nhưng không thể tránh được những thiếu sót Tập thể tác giả rấtmong nhận được những góp ý xây dựng của bạn đọc để giáo trình có thể được hoànthiện hơn

Mọi đóng góp xin chuyển về Khoa Khí tượng Thủy văn, Trường Đại học Tàinguyên Môi trường Hà Nội

Hà Nội, tháng 5 năm 2014

Các tác giả

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

MỤC LỤC 3

Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÔN HỌC 8

1.1 Giới thiệu môn học 8

1.2 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi tác nghiệp của các hoạt động đo đạc thủy văn 8

1.3 Trạm thủy văn và phân loại trạm thuỷ văn 10

Chương 2: KHẢO SÁT XÂY DỰNG TRẠM THỦY VĂN 14

2.1 KHẢO SÁT VÀ LỰA CHỌN VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM THUỶ VĂN 14

2.1.1 Yêu cầu chọn đoạn sông đặt trạm thủy văn 14

2.1.2 Nội dung các bước tiến hành khảo sát đoạn sông đặt trạm 18

2.2 XÂY DỰNG TRẠM THỦY VĂN 21

2.2.1 Hệ thống các tuyến quan trắc 21

2.2.2 Cách bố trí các tuyến quan trắc 22

2.3 CHUYỂN TRẠM QUAN TRẮC 25

2.4 QUY HOẠCH MẠNG LƯỚI TRẠM THUỶ VĂN 25

Chương 3: ĐO MỰC NƯỚC, ĐO NHIỆT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐO MƯA 27

3.1 KHÁI NIỆM, MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA CỦA VIỆC ĐO ĐẠC MỰC NƯỚC 27

3.1.1 Khái niệm về mực nước 27

3.1.2 Mục đích đo mực nước 27

3.2 CÔNG TRÌNH ĐO MỰC NƯỚC 28

3.2.1 Mốc độ cao 28

3.2.2 Công trình đo mực nước 29

3.3 THIẾT BỊ, MÁY ĐO MỰC NƯỚC 36

3.3.1 Thước nước cầm tay 36

3.3.2 Máy tự ghi mực nước 36

3.4 CHẾ ĐỘ QUAN TRẮC 43

3.4.1 Nguyên tắc chung 43

3.4.2 Các chế độ quan trắc 43

3.4.3 Chế độ quan trắc mực nước kiểm tra khi đo bằng máy tự ghi mực nước 45

3.5 NỘI DUNG CÔNG TÁC QUAN TRẮC MỰC NƯỚC 45

3.5.1 Công tác chuẩn bị 45

3.5.2 Trình tự quan trắc 46

3.5.3 Phương pháp quan trắc mực nước 46

3.6 TÍNH TOÁN SỔ ĐO MỰC NƯỚC 50

3.6.1 Tính toán mực nước giờ 50

3.6.2 Tính mực nước bình quân ngày 50

3.6.3 Tính mực nước bìmh quân tháng, bình quân năm 51

3.6.4 Tính toán, thống kê các trị số đặc trưng của mực nước 52

3.7 QUAN TRẮC NHIỆT ĐỘ 54

3.7.1 Dụng cụ đo nhiệt độ nước 54

3.7.2 Vị trí đo nhiệt độ nước 55

3.7.3 Nội dung đo nhiệt độ nước 55

3.7.4 Tính toán tài liệu nhiệt độ nước 56

3.8 ĐO MƯA 57

3.8.1 Khái quát về mưa và đơn vị đo 57

3.8.2 Các thiết bị đo giáng thuỷ 58

Chương 4: ĐO ĐỘ SÂU 68

4.1 KHÁI NIỆM, MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA ĐO SÂU 68

4.1.1 Khái niệm 68

4.1.2 Mục đích, ý nghĩa đo sâu 68

4.2 DỤNG CỤ VÀ TRANG THIẾT BỊ ĐO SÂU 68

4.2.1 Thước đo sâu 68

4.2.2 Sào đo sâu 68

4.2.3 Quả dọi 69

4.2.4 Tời và cá sắt 69

4.2.5 Máy hồi âm đo sâu 70

4.3 CHẾ ĐỘ ĐO SÂU 73

4.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO SÂU 74

4.4.1 Đo sâu theo mặt ngang 74

4.4.2 Đo sâu mặt cắt ngang ở trạm thủy văn 74

4.4.3 Xác định vị trí thuỷ trực đo sâu 75

4.5 HIỆU CHỈNH ĐỘ SÂU, VẼ VÀ TÍNH DIỆN TÍCH MẶT CẮT NGANG SÔNG 78

4.5.1 Hiệu chỉnh mực nước khi đo sâu 78

4.5.2 Hiệu chỉnh độ sâu khi có góc chệch dây cáp 79

4.5.3 Vẽ và tính diện tích mặt cắt ngang sông 80

Chương 5: ĐO ĐẠC VÀ TÍNH LƯU LƯỢNG NƯỚC 85

5.1 ĐỊNH NGHĨA, MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA CỦA VIỆC ĐO LƯU LƯỢNG NƯỚC 85

5.1.1 Định nghĩa 85

5.1.2 Mục đích, ý nghĩa của công việc đo lưu lượng nước 85

5.2 CÁC LOẠI CÔNG TRÌNH ĐO LƯU LƯỢNG NƯỚC 85

5.2.1 Công trình cáp di chuyển thuyền qua hai bờ 86

5.2.2 Nôi treo xe đo 88

5.2.3 Cầu treo 89

5.3 CÁC THIẾT BỊ ĐO LƯU LƯỢNG 89

5.3.1 Máy đo lưu tốc (máy lưu tốc kế) 89

5.3.2 Các loại phao đo lưu tốc 97

5.3.3 Ống đo thủy văn 100

5.4 ĐO LƯU LƯỢNG NƯỚC VÙNG SÔNG KHÔNG ẢNH HƯỞNG THỦY TRIỀU100 5.4.1 Nguyên tắc bố trí thuỷ trực đo tốc độ 100

5.4.2 Số lần đo tốc độ của một trạm 102

5.4.3 Đo tốc độ dòng nước bằng lưu tốc kế 102

5.4.4 Đo tốc độ bằng phao 106

5.5 TÍNH LƯU LƯỢNG NƯỚC KHI ĐO LƯU TỐC BẰNG LƯU TỐC KẾ VÙNG SÔNG KHÔNG ẢNH HƯỞNG THỦY TRIỀU 108

5.5.1 Qui định chung 108

5.5.2 Chọn tài liệu mặt ngang và cách dùng 109

5.5.3 Tính mực nước tương ứng 110

5.5.4.Tính tốc độ điểm đo và tốc độ bình quân thủy trực 110

5.5.5 Tính lưu lượng nước bằng phương pháp phân tích 113

5.5.6 Tính lưu lượng nước bằng phương pháp đồ giải 118

5.6.TÍNH LƯU LƯỢNG KHI ĐO TỐC ĐỘ BẰNG PHAO VÙNG SÔNG KHÔNG ẢNH HƯỞNG THỦY TRIỀU 122

5.6.1 Phao nổi 122

5.6.2 Tính lưu lượng khi đo bằng phao chìm 124

5.7 ĐO VÀ TÍNH LƯU LƯỢNG TẠI VÙNG SÔNG ẢNH HƯỞNG TRIỀU 124

5.7.1 Mục đích nghiên cứu và một vài khái niệm về dòng triều 124

5.7.2 Phương pháp đo lưu tốc trên thủy trực 127

5.7.3 Phương pháp đo tốc độ toàn mặt ngang khi ảnh hưởng triều mạnh 130

5.7.4 Phương pháp đo tốc độ toàn mặt ngang khi ảnh hưởng triều yếu 133

5.7.5 Tính lưu lượng nước, lượng triều và các đặc trưng triều 133

5.8 ĐO LƯU LƯỢNG BẰNG TÀU DI ĐỘNG 136

5.8.1 Các thiết bị máy móc đo đạc chủ yếu 136

5.8.2 Phương pháp đo lưu lượng 136

5.9 ĐO LƯU LƯỢNG BẰNG MÁY ADCP 140

5.9.1 Nguyên lý hoạt động cơ bản của máy ADCP 140

5.9.2 Các bộ phận chính của ADCP 142

5.9.3 Một số nét chính về đo lưu lượng của ADCP 143

5.9.4 Những tài liệu cơ bản thu thập được khi sử dụng máy ADCP 145

5.9.5 Những yếu tố nâng cao độ chính xác của tài liệu 146

Chương 6: ĐO LƯU LƯỢNG CHẤT LƠ LỬNG TRONG NƯỚC SÔNG 151

6.1 KHÁI NIỆM CHUNG 151

6.2 CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA BÙN CÁT 151

6.2.1 Đặc trưng cơ bản của bùn cát lơ lửng 151

6.2.2 Đặc trưng cơ bản của bùn cát đáy 152

6.3 MÁY MÓC VÀ THIẾT BỊ LẤY MẪU 153

6.3.1 Máy lấy mẫu bùn cát lơ lửng 153

6.3.2 Máy lấy mẫu bùn cát đáy 157

6.4 ĐO LƯU LƯỢNG CHẤT LƠ LỬNG 159

6.4.1 Số lần đo lưu lượng chất lơ lửng trong năm 159

6.4.2 Tổ chức lấy mẫu 159

6.4.3 Các phương pháp lấy mẫu 161

6.5 XỬ LÝ MẪU NƯỚC CHẤT LƠ LỬNG 164

6.5.1 Phương pháp lọc 164

6.5.2 Phương pháp sấy khô 165

6.5.3 Xác định hàm lượng chất lơ lửng của mẫu nước 166

6.6 TÍNH LƯU LƯỢNG CHẤT LƠ LỬNG 166

6.6.1 Tính lưu lượng chất lơ lửng bằng phương pháp phân tích 166

6.6.2 Tính lưu lượng chất lơ lửng bằng phương pháp đồ giải 168

6.7 ĐO LƯU LƯỢNG BÙN CÁT ĐÁY 171

6.7.1 Mục đích đo bùn cát đáy 171

6.7.2 Chuyển động của bùn cát đáy 171

6.7.3 Thủy trực đo bùn cát đáy và phương pháp lấy mẫu 172

6.7.4 Tính lưu lượng bùn cát đáy 173

Chương 7: GIẢN HÓA TRONG ĐO ĐẠC THỦY VĂN 177

7.1.Ý NGHĨA VIỆC GIẢN HÓA TRONG ĐO ĐẠC THỦY VĂN 177

7.2 XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG ÁN GIẢN HÓA ĐO ĐẠC 178

7.2.1 Xây dựng phương án giản hóa 178

7.2.2 Các bước xây dựng phương án giản hóa 179

7.2.3 Xây dựng phương án đo lũ cao 181

Chương 8: ĐO ĐỘ MẶN TRONG NƯỚC SÔNG VÙNG VEN BIỂN 186

8.1 KHÁI NIỆM VỀ ĐỘ MUỐI VÀ ĐỘ MẶN 186

8.1.1 Khái niệm về độ muối 186

8.1.2 Khái niệm về độ mặn 186

8.2 VỊ TRÍ VÀ PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU 187

8.2.1 Đường thủy trực lấy mẫu 187

8.2.2 Vị trí điểm lấy mẫu trên thủy trực 188

8.2.3 Dụng cụ, máy móc và phương pháp lấy mẫu 188

8.3 CHẾ ĐỘ ĐO MẶN 188

8.4 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẪU NƯỚC VÀ XÁC ĐỊNH ĐỘ MẶN 188

8.4.1 Dụng cụ dùng để phân tích độ mặn 188

8.4.2 Hóa chất dùng để phân tích mặn và cách pha chế 190

8.4.3 Các bước phân tích và tính toán độ mặn 191

8.5 ĐO ĐỘ MẶN BẰNG MÁY 193

8.5.1 Nguyên lý hoạt động chung của máy đo mặn 193

8.5.2 Giới thiệu một số máy đo mặn 194

8.4.3 Đo độ mặn bằng máy 194

Chương 9 MÃ LUẬT ĐIỆN BÁO THỦY VĂN 196

9.1 YÊU CẦU CỦA THÔNG TIN ĐIỆN BÁO THUỶ VĂN 196

9.2 MÃ LUẬT BẢN TIN QUAN TRẮC THỦY VĂN – Ý NGHĨA VÀ QUY TẮC SỬ DỤNG 196

9.2.1 Dạng mã 196

9.2.2 Ý nghĩa 196

9.2.3 Quy tắc sử dụng 197

9.3 CHẾ ĐỘ ĐIỆN BÁO 200

9.3.1 Chế độ điện báo mực nước thực đo 200

9.3.3 Chế độ điện báo lượng mưa 203

9.3.4 Chế độ điện báo độ mặn 203

LIỆU THAM KHẢO 206

Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÔN HỌC

1.1 Giới thiệu môn học

Môn học đo đạc thủy văn được trình bày trong giáo trình nhằm trang bị cho ngườihọc những kiến thức như sau:

- Các cách thức lựa chọn đoạn sông xây dựng trạm thủy văn

- Trạm thủy văn và nhiệm vụ của nó

- Các thiết bị đo đạc thủy văn và cách sử dụng

- Cách đo mực nước, lưu lượng, bùn cát, nhiệt độ nước…

- Tính toán các yếu tố đo đạc

- Bảo trì bảo dưỡng máy móc thiết bị…

Nhờ công tác đo đạc thủy văn mà việc nghiên cứu, tính toán các đặc trưng thủyvăn, quy hoạch nguồn nước, xác định nhu cầu nước,… được thực hiện nhằm phục vụcho việc phòng chống, giảm nhẹ thiên tai về nước và phát triển kinh tế xã hội

Do vậy, đo đạc thủy văn là một công tác quan trọng, không thể thiếu trong ngànhkhí tượng thủy văn và cần được tiến hành trước một bước

Các kết quả nghiên cứu dòng chảy trên sông phục vụ phát triển kinh tế xã hội anninh quốc phòng phụ thuộc vào độ dài và tính liên tục của chuỗi số liệu đo đạc thủyvăn cũng như độ chính xác của nó Do vậy, giữa đo đạc thuỷ văn và tính toán, nghiêncứu dòng chảy có mối quan hệ chặt chẽ: có đầu vào (tập số liệu) đảm bảo yêu cầu tínhtoán sẽ tạo nên kết quả của bài toán được nghiên cứu với chất lượng cao, thể hiện sựphản ánh khách quan hay không khách quan về chế độ dòng chảy trên sông

Như vậy, trong công tác đo đạc, mức độ chính xác của chuỗi số liệu thủy văn phảiđược đặt lên hàng đầu

Chính vì yêu cầu đó, việc phát triển các phương pháp đo đạc cùng với việc pháttriển công trình đo đã dần hình thành với những thiết bị đo mới ngày càng hoàn thiệnhơn với độ tin cậy ngày càng cao hơn

1.2 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi tác nghiệp của các hoạt động đo đạc thủy văn

a.Đối tượng nghiên cứu của thủy văn

Đối tượng nghiên cứu của thủy văn là nước trong sông thiên nhiên còn đối tượngnghiên cứu của môn học đo đạc thủy văn là các yếu tố thủy văn với các yếu tố như :

1 Mực nước sông

Mực nước sông là độ cao mực mặt nước sông tại thời điểm đo so với mặt thủychuẩn, có ký hiệu là H, có thứ nguyên là cm hoặc m;

Ở Việt Nam, mặt thủy chuẩn quốc gia là mặt nước biển bình quân nhiều năm tạiHòn Dấu, Đồ Sơn, Hải Phòng.

2 Lưu lượng dòng chảy trên sông

Lưu lượng dòng chảy trên sông là lượng nước chảy qua một mặt cắt ngang sôngtrong 1 giây, có ký hiệu là Q và thứ nguyên là m3/s;

3 Nhiệt độ nước sông

Nhiệt độ nước sông được ký hiệu là T0 và có thứ nguyên là độ C (T0)

Cùng với một số yếu khác được trình bày trong bảng 1-1

Bảng 1-1 Các yếu tố thủy văn cơ bản

 5.0 lấy 0.01m

Các đối tượng được nghiên cứu khác nhau thì phạm vi nghiên cứu của môn họccũng khác nhau, chẳng hạn:

1) Đối với một con sông

Đối với một con sông, phạm nghiên cứu là một mặt cắt ngang sông, nơi đặt trạmthủy văn

2) Đối với lĩnh vực đo đạc thì:

- Đối với lĩnh vực hải văn, phạm vi là vùng biển được nghiên cứu

- Đối với lĩnh vực đo đạc quan trắc thủy văn nước mặt hay thủy văn lục địa nóichung, phạm vi nghiên cứu là trên các sông ngòi, các hồ ao, các đầm lầy….,

- Đối với lĩnh vực thuỷ văn nước ngầm: phạm vi quan trắc rất rộng Tuỳ đối tượngnghiên cứu và mục đích khai thác các yếu tố thuỷ văn mà phạm vị hoạt động của đođạc thủy văn nước ngầm cũng khác nhau

Trong một con sông, các yếu tố thuỷ văn có mối quan hệ với nhau nên các hoạtđộng đo đạc, quan trắc cần được tiến hành đồng thời và liên tục Trên cơ sở đó mới cóthể nghiên cứu một cách có hệ thống qui luật biến đổi nguồn nước và diễn biến dòngsông cũng như các mối quan hệ của các yếu tố đó Cho nên, các quan trắc viên phảithuần thục tay nghề, nắm bắt các tình huống xảy ra trên sông để kịp thời đưa ra cácphương án xử lý tốt nhất

Do vậy, trong đo đạc thủy văn, việc không ngừng cải tiến phương pháp đo đạc, cảitiến thiết bị, phương tiện đo đạc là một yêu cầu được đặt ra nhằm nâng cao độ chínhxác và đảm bảo tính liên tục của số liệu đo đạc

1.3 Trạm thủy văn và phân loại trạm thuỷ văn.

1 Các định nghĩa

a Trạm thủy văn

Trạm thuỷ văn là một đơn vị công tác thuộc các đài khí tượng thủy văn đượcthành lập để tổ chức và tiến hành nhiệm vụ đo đạc, quan trắc các yếu tố thuỷ văn như:Mực nước H(cm); Lưu lượng nước Q(m3/s); Lưu lượng chất lơ lửng R (Kg/s); nhiệt độnước (ToC) và các yếu tố môi trường khác…

b Mạng lưới trạm thủy văn

- Tập hợp các trạm thủy văn trên một hệ thống sông nào đó gọi là mạng lưới trạmthủy văn của hệ thống sông đó Chẳng hạn, mạng lưới trạm thủy văn trên lưu vực sôngHồng có 54 trạm, trong đó các trạm Hà Nội, Thượng Cát, Sơn Tây …(trên sôngHồng); Việt Trì, Yên Bái, Lào Cai,…(trên sông Thao), Hòa Bình, Sơn la, Tạ Bú, LaiChâu…(sông Đà)

Mạng lưới trạm thủy văn trên sông Mã có các trạm: Mường Lát, Hồi Xuân, CửaĐạt, Xuân Khánh, Kim Tân, Lèn, Hoàng Tân…

- Các trạm thủy văn ở mỗi quốc gia được gọi là mạng lưới trạm thủy văn quốc gia.Nước ta có 2372 con sông có chiều dài hơn 10km (L>10km), được chia ra 9 hệthống sông lớn chính: Hệ thống sông Cửu Long; hệ thống sông Hồng; hệ thống sôngĐồng Nai; hệ thống sông Cả; hệ thống sông Mã; hệ thống sông Ba; hệ thống sông TháiBình; hệ thống sông Kỳ Cùng - Bằng Giang và hệ thống sông Thu Bồn với 232 trạmthủy văn các cấp

Mạng lưới trạm thủy văn ở nước ta do nhà nước thành lập để làm nhiệm vụ đo đạcthu thập số liệu của các yếu tố thủy văn trong cả nước nhằm phục vụ đời sống dân sinh

và xây dựng phát triển kinh tế xã hội

Hiện nay, mạng lưới trạm thủy văn Việt Nam do Trung tâm Khí tượng Thủy vănQuốc gia, Bộ Tài nguyên và Môi trường quản lý Hệ thống quản lý lưới trạm thủy văn

cụ thể ở Trung tâm Khí tượng Thủy văn Quốc gia do Trung tâm Mạng lưới Khí tượngThủy văn là cơ quan điều hành quản lý theo chiều dọc (từ trên xuống), các Đài khítượng thủy văn khu vực quản lý các trạm thủy văn thuộc Đài

2 Phân loại các trạm thủy văn

Có nhiều cách phân loại trạm thủy văn tùy theo đối tượng phục vụ hay nghiên cứu,hoặc các hạng mục đo đạc của các trạm mà phân loại như:

a Phân theo hạng mục hay yếu tố quan trắc

Tùy theo yếu tố quan trắc mà phân thành các trạm mực nước hay trạm lưu lượng

- Trạm lưu lượng là trạm đo đầy đủ các yếu tố thủy văn: lưu lượng, mực nước,nhiệt độ nước, phù sa, chất lượng nước, lượng mưa… Chẳng hạn: Trạm Thủy văn:Hòa Bình, Trạm Thủy văn Sơn Tây, Trạm Thủy Văn Yên Bái, Trạm Thủy văn HàNội…

- Trạm mực nước có nhiệm vụ quan trắc mực nước nhưng cũng có thể được giaothêm nhiệm vụ quan trắc một số yếu tố khác như nhiệt độ nước, chất lượng nước,lượng mưa Chẳng hạn như Trạm Thủy văn Hoằng Tân, Trạm Thủy văn Hồi Xuân…trên sông Mã,

- Trạm thủy hóa, trạm phù sa hay trạm môi trường là những trạm dùng để đo cácyếu tố cùng tên ví dụ Trạm Môi trường Hòa Bình

b Phân theo nhiệm vụ

Theo nhiệm vụ, mục đích sử dụng, các trạm thủy văn được phân làm 3 loại:

1) Trạm thủy văn cơ bản

Trạm thủy văn cơ bản được thành lập nhằm thực hiện nhiệm vụ thu thập số liệuphục vụ cho công tác điều tra cơ bản về nguồn nước Trạm đặt ở vị trí phải có tính đạibiểu cao về quy luật thay đổi của một hay nhiều yếu tố thủy văn trong một khu vựcnhất định Thời gian hoạt động tương đối dài Ví dụ: Trạm Thủy văn Hoà Bình (sôngĐà), Trạm Thủy văn Sơn Tây (sông Hồng), Trạm Thủy văn Cửa Đạt (sông Chu), TrạmThủy văn Sơn Diệm (Ngàn Phố)…

2) Trạm thủy văn chuyên dùng

Trạm thủy văn chuyên dùng là loại trạm thu thập số liệu phục vụ cho thiết kế, thicông, quản lý một công trình nào đó hoặc phục vụ cho nghiên cứu một đề tài mà tàiliệu ở trạm thủy văn cơ bản chưa đáp ứng được Ví dụ như: các trạm mực nước thuộcngành thủy lợi phục vụ dự báo lũ, các trạm mực nước ở hồ thủy điện, hồ chứa phục vụtưới như: Trạm Môi trường Hòa Bình, Trạm Thủy văn hồ Suối Hai, trạm Thủy văn hồDầu Tiếng…

3) Trạm thủy văn thực nghiệm

Trạm thủy văn thực nghiệm là loại trạm chuyên nghiên cứu phương pháp đo đạc,nghiên cứu thử nghiệm các thiết bị đo đạc mới, kiểm nghiệm phương pháp tính toánthủy văn v.v như Trạm thực nghiệm Thác Bà, Trạm thủy văn thực nghiệm Sơn Động(đã hoàn thành nhiệm vụ) …

2 Trạm thủy văn cấp II

Trạm thủy văn cấp II là trạm chủ yếu đo mực nước và ngoài ra và đo thêm lưulượng trong mùa lũ Tài liệu thu thập được ở trạm này có thể bổ sung hỗ trợ cho trạmthủy văn cấp I Ví dụ Trạm thủy văn Lâm (sông Bùi)…

3 Trạm thủy văn cấp III

Trạm thủy văn cấp III là trạm chỉ có nhiệm vụ đo mực nước và ngoài ra có thể cònphải đo nhiệt độ nước, nhiệt độ không khí, lượng mưa… như Trạm Thủy văn Việt Trì(sông Lô), Trạm Thủy văn Hoàng Tân (sông Mã), Trạm Thủy văn Bến Bình (sôngThái Bình)…

Hiện nay, ở nước ta có 232 trạm thủy văn, trong đó có 80 trạm thủy văn cấp I, cònlại lài các trạm thủy văn cấp II và trạm thủy văn cấp III

Câu hỏi chương 1

1 Giới thiệu về môn học đo đạc thủy văn

2 Các yếu tố đo đạc thủy văn

3 Phạm vi nghiên cứu của đo đạc thủy văn

4 Định nghĩa trạm thủy văn và mạng lưới trạm thủy văn

5 Cách phân loại trạm thủy văn và loại trạm thủy văn

Chương 2: KHẢO SÁT XÂY DỰNG TRẠM THỦY VĂN

2.1 KHẢO SÁT VÀ LỰA CHỌN VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM THUỶ VĂN

2.1.1 Yêu cầu chọn đoạn sông đặt trạm thủy văn

Chọn một đoạn sông đặt trạm thuỷ văn là một công việc hết sức quan trọng, cóảnh hưởng mang tính quyết định tới độ chính xác của tài liệu đo đạc Nếu chọn mộtđoạn sông không đạt tiêu chuẩn, bố trí tuyến đo không đúng nguyên tắc thì cho dùcông việc đo đạc có tốt bao nhiêu nhưng tài liệu đo đạc được vẫn kém chính xác,không đạt yêu cầu và việc đo đạc sẽ gặp nhiều khó khăn

Việc chọn vị trí đặt trạm phải được khảo sát tỉ mỉ, cẩn thận để có đoạn sông đo đạcđược lâu dài, tránh di chuyển nay chỗ này mai chỗ khác gây trở ngại cho công tác nghiêncứu thuỷ văn Do đó khi chọn đoạn sông đặt trạm phải đạt một số yêu cầu sau:

a Cao trình bờ sông

Cao trình hai bờ sông phải vượt cao trên mực nước lũ lịch sử Có nghĩa là, khi có

lũ vẫn không xảy ra hiện tượng mất nước do chảy tràn bờ Hay số liệu lưu lượng nước

đã phản ánh đầy đủ tổng lượng nước chảy qua trạm đo, đúng với khả năng sản sinhdòng chảy của lưu vực tính đến trạm đo mà không sai lệch do mất nước Hay nói cáchkhác, lưu lượng nước qua trạm thủy văn được khống chế

b Cao trình đáy sông

Cao trình đáy sông được chọn phải thấp dần theo chiều dòng chảy và hình thành

độ dốc xuôi thuận Hay, hướng chảy trong đoạn sông được chọn đồng nhất theo chiềusâu, hạn chế hiện tượng rối động, giúp cho việc đo lưu tốc dễ dàng và chính xác.Ngược lại, nếu cao trình đáy sông hình thành độ dốc ngược, hướng dòng chảy giữatầng mặt và tầng đáy không đồng nhất (hướng dòng chảy chéo nhau) dễ tạo nên hiệntượng rối động, gây nên sai số khi đo lưu tốc

αV

L - độ dài đoạn sông

Btb - độ rộng mặt nước ứng với mực nước trung bình

Công thức (2-1) có thể được chứng minh như sau:

Giả sử đoạn sông ta chọn xây dựng trạm như hình vẽ có chiều dài L chiều rộng B.phía trên và dưới là đoạn sông cong như hình 2-1 Như vậy dòng nước ở đoạn sôngphía thượng lưu chảy từ bên trái sang bên phải (điểm A) rồi qua đoạn sông sang trái(điểm B) sau đó dòng chảy lại đổi chiều sang phải Hướng chảy AB tạo với bờ sôngmột góc , do vậy sai số tuyệt đối về chiều dài lớn nhất có thể tính theo công thức sau:

L = L’ - L mà L = L’ cos

L = L’ - L’ cos = L’ (1 - cos)Tính sai số tương đối so với L’ :

100)cos1(100.'

)cos1(''

L

L L

//

'

/cos

B L

B L B L

B L





2 2

2 2

)(1

//

cos

B L

B L B

B L

B L

/(1

/1

%

B L

B L

Căn cứ vào công thức (2-2) sai số tương đối phụ thuộc vào góc () thông qua mối quan

hệ  với tỷ số L/B, từ công thức (2-3) cho thấy sai số tương đối % do tỷ số L/B quyếtđịnh

Ta lần lượt lấy tỷ số L/B = 1, 2, 3, 4, 5, 6 tức là chiều dài đoạn sông (L) gấp 1, 2,

3, 4, 5, 6 chiều rộng trung bình của đoạn sông (B tb) và lập bảng tính như bảng 1.2

Từ bảng 2-2 khi L = (3 5)B thì sai số % = (2 5)% nằm trong giới hạn sai sốcho phép

Bảng 2-2 Sai số tương đối về chiều dài đoạn sông đặt trạm

số chophép

Với hình dạng sông như trên sẽ tạo nên hướng dòng chảy đồng nhất trên toàn mặtcắt và có phương gần song song với đường mép nước Từ đó, dễ dàng xác định đượcmặt cắt tuyến đo vuông góc với dòng chảy ở đoạn dòng Mặt khác, hướng chảy songsong với mép nước hạn chế được hiện tượng xói lở giữ ổn định cho công trình đo vàquan hệ tương quan lưu lượng ~ mực nước

Ngược lại, nếu hình dạng sông cong hoặc thu hẹp hay mở rộng sẽ phát sinh hướngchảy vòng, chảy xiên sẽ gây nên xói lở và bồi lắng hai bờ, tạo ra những vùng chảyxoáy xâm hại đến công trình đo đồng thời làm cho quan hệ lưu lượng và mực nướckhông ổn định

Lưu ý rằng, yêu cầu hình dạng đoạn sông tương đối thẳng với chiều dài tối đakhông quá năm lần chiều rộng trung bình là xuất phát từ điều kiện thực tế: rất khó cóthể tìm được đoạn sông thẳng với độ dài vượt quá năm lần độ rộng Chẳng hạn vớiđoạn sông đồng bằng có chiều rộng 1 km thì chiều dài đoạn sông thẳng cần thiết là5km, điều này rất khó khăn trong thực tế

Xét với trường hợp bất lợi nhất đoạn sông thẳng nối tiếp giữa hai đoạn sông cong

và có thể phát sinh hướng chảy xiên, tuy nhiên với chiều dài gấp từ ba đến năm lầnchiều rộng vì góc lệch xiên không lớn và sai số do hướng chảy xiên gây ra có thể chấpnhận được

Tuy nhiên, đối với sông đồng bằng rất khó đáp ứng yêu cầu này vì sông đồngbằng thường có bãi tràn hoặc bãi ngầm giữa dòng làm cho sự phân bố lưu tốc theochiều rộng biến đổi phức tạp.

e Điều kiện về địa chất

Chọn đoạn sông có kết cấu địa chất tốt kể cả lòng sông và bờ sông nhằm hạn chếxói lở đồng thời đảm bảo sự bền vững cho công trình đo như cáp treo, hệ thống thướcnước, máy tự ghi…

f Điều kiện và các nhân tố ảnh hưởng khác

Các nhân tố ảnh hưởng khác gồm có: Hiện tượng nước dâng (nước dồn ứ, nướcvật) do tổ hợp lũ giữa các nhánh sông (khu vực ngã ba sông); nước dâng do vận hànhđập điều tiết nước Tác động của hiện tượng nước dâng làm cho mực nước dâng caogiảm độ dốc thực tế dẫn đến lưu lượng làm giảm nhỏ, thậm chí ngừng chảy hoặc chảyngược cục bộ trong một đoạn sông ngắn Điều này sẽ gây khó khăn cho đo đạc (vì lưutốc quá nhỏ do không chính xác) đồng thời hình thành quan hệ mực nước và lưu lượngtrái quy luật thông thường (nghịch biến) rất khó khăn cho công tác chỉnh lí số liệu vìhiện tượng nước dâng biến đổi không có quy luật

Đối với sông miền núi còn có tác động của thác nước gây nên hiện tượng nướcchảy, sóng và các xáo động mạnh trong dòng chảy Với dòng sông vùng đồng bằng cótác động của giao thông thủy, các bến cảng xếp dỡ hàng hóa, có nhiều phương tiệngiao thông thủy neo đậu, những hoạt động này làm rối động dòng chảy cản trở đo đạc

Vì vậy, không chọn đoạn sông đặt tuyến đo trong phạm vi ảnh hưởng của các bếncảng, của thác nước

Ngoài những điều kiện có tính chất kỹ thuật nêu trên cũng cần lưu ý tới điều kiệnsinh hoạt của nhân viên, đặc biệt đối với trạm đo trên sông suối vùng núi hẻo lánh.Kinh nghiệm thực tế cho thấy nếu không quan tâm đúng mức tới yếu tố con người thìchất lượng của số liệu đo đạc khó đạt yêu cầu Vì vậy, có những trường hợp phải châmchước đối với điều kiện kĩ thuật mà chọn đoạn sông gần bản làng, gần đường giaothông, bưu điện… để hạn chế những khó khăn trong đời sống của nhân viên trạm đo

- Đoạn sông đặt trạm phải ở ngoài phạm vi ảnh hưởng của nước dâng, nước vật docác công trình trên sông hoặc do giao thoa sóng lũ của các sông nhánh gây ra, hay nóicách khác phía trên và dưới đoạn sông đặt trạm không có sông nhánh chảy vào và chảy ra

- Trạm đo không chịu ảnh hưởng của thác ghềnh và ảnh hưởng của các công trìnhtrên sông làm thay đổi quy luật tự nhiên của dòng chảy, không có vật kiến trúc lớn chekhuất tầm nhìn

Đối với loại trạm thủy văn dùng riêng cần căn cứ vào yêu cầu phục vụ cụ thể đểchọn vị trí đo đạc cho thích hợp.

2.1.2 Nội dung các bước tiến hành khảo sát đoạn sông đặt trạm

a Khảo sát sơ bộ

Căn cứ vào các yêu cầu và tiêu chuẩn trạm đo, chọn vị trí đặt trạm trên bản đồ(dùng bản đồ có tỷ lệ càng lớn càng tốt) Sau đó tiến hành khảo sát thực địa, những tàiliệu của khảo sát sơ bộ bao gồm:

- Tài liệu khí tượng thủy văn tại khu vực đặt trạm;

- Tài liệu về địa hình, địa chất khu vực đặt trạm;

- Tình hình dân sinh, kinh tế, chính trị tại khu vực đặt trạm;

- Các công trình trên sông, quy hoạch của các ngành kinh tế hiện tại và tương laitrong khu vực

- Xác định hướng nước chảy chủ yếu

Tài liệu khảo sát sơ bộ có thể thu được bằng cách điều tra khảo sát, thu thập thôngqua các cơ quan quản lý ở địa phương, điều tra lũ hoặc trực tiếp đo đạc một số yếu tốcần thiết

Căn cứ vào những đoạn sông đã sơ bộ lựa chọn trên bản đồ, tiến hành khảo sátthực địa để chọn đoạn sông thỏa mãn những yêu cầu tiêu chuẩn kỹ thuật đã quy định.Cần đối chiếu với bản đồ và xem xét có gì khác biệt để chỉnh lý, bổ sung cho đầy đủ Sau khi hoàn thành nhiệm vụ khảo sát sơ bộ phải tiến hành lập hồ sơ báo cáo kếtquả lên cấp trên, khi được cấp trên chuẩn y tiến hành dự trù máy móc, dụng cụ và kinhphí cho bước khảo sát kỹ thuật

b Khảo sát kỹ thuật

 Trang thiết bị cho đoàn khảo sát gồm:

- Một máy thăng bằng (máy thuỷ chuẩn) và 2 mia ;

- Một la bàn để xác định độ phương vị ; Một thước cuộn dài (30-50)m;

- Máy lưu tốc kế và đồng hồ bấm giây; Một thuyền hoặc ca nô;

- Một cuộn dây song hoặc dây cáp có độ dài tuỳ thuộc vào độ rộng của sông;

- Giấy vẽ, dụng cụ vẽ và các dụng cụ cần thiết khác (dao, búa, đục, cưa…)

 Nội dung khảo sát

Đây là một bước quan trọng để quyết định xây dựng các tuyến đo lưu lượng, tuyến

đo mực nước, tuyến đo phao, tuyến đo độ dốc…

- Xây dựng các mốc cao độ: Cao độ được dẫn từ mốc chuẩn (có độ cao tuyệt đối)hoặc cao độ giả định (nếu chưa dẫn được cao độ tuyệt đối)

- Đo sâu các trắc đồ ngang (mặt cắt ngang) :

Cứ (10  20)m bố trí một mặt cắt ngang Trên các trắc đồ ngang cứ (10  20)m

bố trí một điểm đo sâu Sau đó vẽ các trắc đồ ngang

Số hiệu điểm đo N 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Khoảng cách KĐ (m) 23 34 43 61 75 85 95 110 130 Cao độ đáy sông (m) 14.5 12.0 8.3 6.7 8.6 9.2 11.3 12.7 15.1

Khi đo và vẽ được bình đồ đoạn sông ta có thể vẽ được mặt cắt dọc sông đặt trạm.Mặt cắt dọc đoạn sông là đường cong thể hiện sự thay đổi cao trình đáy sông, mặtnước sông và cao trình bờ sông từ phía thượng lưu về hạ lưu (hình 2-5) Mặt cắt nàyđặc trưng cho sự thay đổi độ dốc của đáy sông, độ dốc mặt nước dọc sông là cơ sở đểxác định đường đi của tàu thuyền phục vụ vận tải đường sông

Hmax = 1225cm

Hmin = 837

Nếu gọi cao trình mặt nước tại mặt cắt 1-1 là Z1, tại mặt cắt 2-2 là Z2 và độ sâu tại1-1 là h1 và tại 2-2 là h2 thì độ dốc mặt nước bình quân được tính như sau:

I bq (đáy) =

L

h Z h Z







 ) ( )( 1 1 2 2

= tg() (2- 5)Khi  < 100 thì tg()  Sin ()

- Điều tra Hmax, Hmin

Hmax, Hmin là những đặc trưng rất quan trọng trong công tác khảo sát đoạn sông đặttrạm và thiết kế xây dựng các công trình Vì vậy, việc điều tra xác định Hmax, Hmin phảithận trọng tỉ mỉ và chính xác

- Điều tra tính toán nước vật

Có 2 loại nước vật: Nước vật cục bộ phát sinh ngay trong đoạn sông đặt trạm dovật chướng ngại ở lòng sông gây nên Nước vật từ xa là do các công trình làm cầu nhưđập, đê, cống do các nhập lưu hoặc sông lớn phía hạ lưu làm nước bị dồn ứ gây ảnhhưởng vật ngược trở lại

- Khảo sát sự phân bố tốc độ dòng chảy trên các mặt cắt dự kiến định đặt tuyến đo,xác định hướng nước chảy bình quân, điều tra sự diễn biến lòng sông

L’

h

1

h2H(cm)

Việc khảo sát này nhằm nắm được qui luật phân bố dòng chảy trên tuyến đo dựkiến để đánh giá khả năng chọn tuyến đo, bố trí thuỷ trực và thu thập số liệu tốc độthực đo tại tuyến đo lưu lượng dự kiến

Đo, vẽ bình đồ hướng nước chảy nhằm xác định hướng nước chảy trung bình củadòng chảy trên đoạn sông, từ đó xác định tuyến đo lưu lượng đúng hướng thẳng gócvới hướng nước chảy

Cả hai công việc trên phải được thực hiện ở 3 cấp mực nước: Mực nước nhỏ, mựcnước trung bình và mực nước lớn

- Khảo sát khu vực dự kiến xây dựng các công trình đo đạc như: Công trình đomực nước, công trình đo lưu lượng, nhà trạm…

Trạm đo lưu lượng nước gồm 5 tuyến chính:

- Tuyến đo mực nước;

- Tuyến đo lưu lượng;

- Tuyến đo phao bao gồm: tuyến phao trên, tuyến phao dưới và tuyến phụ (thảphao);

- Tuyến đo độ dốc gồm: tuyến độ dốc trên và tuyến độ dốc dưới ;

- Tuyến gốc

Các tuyến mực nước và lưu lượng còn gọi là mặt cắt đo lưu lượng Tuyến mựcnước được dùng để quan trắc mực nước hàng ngày Tuyến đo lưu lượng dùng để đotốc độ dòng nước (trên mặt cắt đo lưu lượng nước bố trí thuỷ trực đo tốc độ và thủytrực đo sâu) để xác định lưu lượng qua tuyến này

Tuyến độ dốc trên (Itrên) và tuyến độ dốc dưới (Idưới) thông qua quan trắc mực nước

ở tuyến này mà tính ra độ dốc mặt nước của đoạn sông

Tuyến đo phao dùng để đo tốc độ mặt nước bằng phao khi không đo được bằngmáy

Tuyến gốc là cơ sở để xác định vị trí các thuỷ trực và vị trí phao trôi quatuyến giữa.

Các tuyến đo đạc được bố trí theo sơ đồ (hình 2-6)

a Bố trí tuyến thước nước cơ bản

Tuyến thước cơ bản là tuyến cố định dùng thường xuyên, để quan trắc mực nướchàng ngày mà trạm thủy văn nào cũng có Tuyến thước nước cơ bản (đo H) và mặt cắttuyến đo lưu lượng (đo Q) thường bố trí trùng nhau và vuông góc với hướng nướcchảy trung bình, bố trí ở giữa đoạn sông đặt trạm Vì một lý do nào đó mà hai tuyến đolưu lượng và đo mực nước không trùng nhau thì mực nước ở tuyến thước nước cơ bản

và mực nước ở tuyến thước nước của mặt cắt đo lưu lượng phải có quan hệ chặt chẽvới nhau Cho nên, cần bố trí tuyến đo mực nước ở nơi thuận tiện cho việc quan trắc Xây dựng tuyến đo mực nước ở nơi mặt cắt ngang sông có địa chất tốt, ổn định,hai bờ sông khống chế được từ mực nước thấp nhất (Hmin) đến mực nước cao nhất(Hmax) Các đặc trưng mực nước này phải phản ánh khách quan được quá trình thay đổicủa mực nước trong sông

b Tuyến đo lưu lượng nước hay mặt cắt đo Q

Trên tuyến đo lưu lượng nước, bố trí các thuỷ trực đo sâu là cơ sở để xác địnhdiện tích mặt cắt ngang sông và các thuỷ trực đo tốc độ là cơ sở để tính toán lưu lượngnước

Mặt cắt đo lưu lượng bố trí ở nơi đo tốc độ bằng máy và bằng phao tiện lợi, dễdàng vì tuyến đo lưu lượng là tuyến giữa của hai tuyến đo phao

7

1,6 – tuyến độ dốc; 2,3,5 – tuyến đo phao;

4 – tuyến đo lưu lượng;

7 – tuyến gốc

Mặt cắt đo lưu lượng bố trí ở nơi lòng sông ổn định bảo đảm điều kiện khống chếtốt, hai bờ khống chế được mực nước cao nhất Mặt cắt có dạng đơn và biến đổi đều(hình lòng chảo), không có bãi tràn, độ rộng sông (B) không quá lớn.

c Tuyến đo phao.

Đo lưu lượng bằng phao cần 3 tuyến: Tuyến phao trên, tuyến phao giữa và tuyếnphao dưới Tuyến giữa chính là mặt cắt đo lưu lượng bằng máy Ngoài ra còn có tuyếnphụ để thả phao cách tuyến trên khoảng (30 50) m về phía thượng lưu Vị trí cáctuyến phải thuận lợi cho việc đo đạc bằng phao và bố trí được máy kinh vĩ để theo dõiphao trôi

Tuyến đo phao trên và dưới cách đều tuyến phao trôi giữa, khoảng cách hai tuyếncàng ngắn càng tốt nhưng phải đủ dài sao cho thời gian chảy truyền với lưu tốc trungbình mặt ngang lớn nhất tối thiểu từ (5080) giây Nếu không chọn được đoạn sông

đo phao có chiều dài đảm bảo như trên thì có thể đoạn sông ngắn hơn, nhưng Lp phải

đủ dài sao cho thời gian chảy truyền tương ứng không nhỏ hơn 20 giây

Thời gian phao trôi là T còn sai số tương đối là:

Nghĩa là chiều dài tuyến đo phao bằng từ 50 đến 80 lần tốc độ trung bình lớn nhấtcủa mặt cắt ngang sông

d Bố trí tuyến gốc

Các trạm thuỷ văn đo lưu lượng nước đều phải có tuyến gốc, vì tuyến gốc là cơ sở

để xác định vị trí các thuỷ trực đo sâu và vị trí thuỷ trực đo tốc độ trên mặt cắt đo lưulượng Ngoài ra khi đo lưu lượng bằng phao, tuyến gốc được dùng để xác định đường

đi của phao và vị trí của phao khi qua tuyến giữa

Tuyến gốc phải vuông góc với mặt cắt đo lưu lượng và phải song song với hướngnước chảy trung bình mặt ngang Độ dài tuyến gốc không ngắn quá và cũng không dàiquá, phải đảm bảo độ chính xác khi máy kinh vĩ quan sát ở trị trí xa nhất để góc hợpbởi giữa tia ngắm và mặt cắt đo lưu lượng không nhỏ hơn 30o (hình 2-6)

e.Tuyến đo độ dốc mặt nước.

Tuyến đo độc dốc mặt nước thực chất là để đo mực nước ở tuyến độ dốc trên vàtuyến đo độ dốc dưới Thông qua mực nước đo được (tuyến trên và tuyến dưới) vàkhoảng cách giữa hai tuyến sẽ tính được độ dốc mặt nước của đoạn sông:

I ‰ =

L

H L

H1, H2 - mực nước tuyến trên và mực nước tuyến dưới

L – khoảng cách giữa hai tuyến

H - chênh lệch mực nước giữa hai tuyếnChú ý rằng:

- Tuyến độ dốc trên và tuyến độ dốc dưới nằm ở thượng và hạ lưu đoạn sông đặttrạm, cách đều tuyến đo lưu lượng và cùng ở một bên bờ sông nơi trạm đo

- Xây dựng ở nơi địa chất tốt có dòng nước ổn định

Khoảng cách giữa 2 tuyến độ dốc không quá ngắn thường được xác định theocông thức:

L =

n Z

L m H

100

140 

(2-8)Trong đó:

H - độ chính xác khi quan trắc mực nước tại tuyến quan trắc độ dốc mặt nước;

m - sai số khi đánh thăng bằng 1 km chiều dài;

Z - độ chênh mực nước trong 1 km chiều dài;

n - sai số khi quan trắc độ dốc ‰ (n < 10  15)‰

2.3 CHUYỂN TRẠM QUAN TRẮC

Chuyển trạm là trường hợp bất đắc dĩ, làm phá mất tính liên tục thời đoạn củachuỗi số liệu tại điểm đo bởi vì một lý do nào đó Khi chuyển trạm cần thoả mãn cácyêu cầu sau:

- Chỗ đặt trạm mới càng gần chỗ cũ càng tốt để bảo đảm tính liên tục của tài liệuquan trắc

- Nếu trạm đặt mới có chế độ mực nước khác trạm cũ, thì không cần lập tươngquan giữa hai trạm Nếu cùng chế độ mực nước thì xây dựng một biểu đồ quan hệ mựcnước giữa trạm cũ và trạm mới ít nhất trong 1 đến 2 năm để kéo dài tài liệu Về sau tàiliệu cần được xử lý để đảm bảo tính đồng nhất của chuỗi số liệu

2.4 QUY HOẠCH MẠNG LƯỚI TRẠM THUỶ VĂN

Hệ thống quan trắc đo đạc thuỷ văn bao gồm các trạm cơ bản, trạm dùng riêng cấp

I, II, III

Nguyên tắc qui hoạch hệ thống quan trắc đo đạc thuỷ văn

Việc qui hoạch hệ thống quan trắc đo đạc thuỷ văn cần phải theo các nguyên tắc sau:

- Đảm bảo khống chế được từng trạm đo và cả hệ thống trạm đo

- Đảm bảo tính thuận tiện khi truyền các thông tin khí tượng thuỷ văn từ đài trungtâm về các trạm đo đạc thuỷ văn để đảm bảo sự chỉ đạo thống nhất và dễ dàng truyềncác thông tin tự ghi, tự báo và phát báo

- Đảm bảo tính tối ưu về kinh tế: Số trạm không nhiều nhưng đảm bảo tính khốngchế cao về thu thập thông tin

- Đảm bảo tính liên thông giữa các thông tin về khí tượng thuỷ văn cũng như các thông tin về phòng chống bão, lũ và khai thác nguồn nước

Hệ thống quan trắc thuỷ văn ở Việt Nam

Hiện nay trên hệ thống sông ngòi gồm 2672 con sông lớn nhỏ của Việt Nam đãhình thành hệ thống quan trắc thuỷ văn khá tốt với 232 trạm thuỷ văn được chia thành

9 đài khu vực đó là:

- Đài Đông Bắc có 26 trạm thuỷ văn

- Đài Tây Bắc có 12 trạm thuỷ văn

- Đài Việt Bắc có 31 trạm thuỷ văn

- Đài Bắc Trung Bộ có 34 trạm thuỷ văn

- Đài Trung Trung Bộ có 28 trạm thuỷ văn

- Đài Nam Trung Bộ có 12 trạm thuỷ văn

- Đài Tây Nguyên có 15 trạm thuỷ văn

- Đài đồng bằng Bắc Bộ có 27 trạm thuỷ văn

- Đài đồng bằng Nam Bộ có 49 trạm thuỷ văn

Câu hỏi chương 2

Câu 1: Trình bày các yêu cầu về cao trình đáy sông, trình bờ sông và hình dạng đoạnsông khi chọn đoạn sông đặt trạm thủy văn?

Câu 2: Yêu cầu hình dạng mặt cắt ngang sông, điều kiện địa chất và các điều kiện kháckhi chọn đoạn sông đặt trạm?

Câu 3: Trình bày nội dung các bước khảo sát sơ bộ khi tiến hành khảo sát đoạn sôngđặt trạm thủy văn?

Câu 4: Trình bày nội dung bước khảo sát kỹ thuật khi tiến hành khảo sát đoạn sông đặttrạm thủy văn?

Câu 5: Trạm thủy văn cơ bản gồm những tuyến chính nào? Nêu nội dung cơ bản củacác tuyến đó?

Câu 6: Trình bày cách bố trí tuyến thước nước cơ bản và tuyến đo lưu lượng tại trạmthủy văn?

Câu 7: Trình bày cách bố trí tuyến đo phao và tuyến đo góc

Câu 8: Cách bố trí tuyến đo độ dốc tại trạm thủy văn?

Câu 9: Vì sao phải di chuyển trạm quan trắc?

Chương 3: ĐO MỰC NƯỚC, ĐO NHIỆT ĐỘ NƯỚC VÀ ĐO MƯA

3.1 KHÁI NIỆM, MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA CỦA VIỆC ĐO ĐẠC MỰC NƯỚC

3.1.1 Khái niệm về mực nước

Mặt nước tự do của sông ngòi, hồ ao, đầm lầy ở một vị trí xác định, tại thời điểmxác định có một khoảng cách thẳng đứng từ mặt nước đến một mặt phẳng cố định haymặt chuẩn nào đó Khoảng cách thẳng đứng đó gọi là cao độ mực nước

Ở Việt Nam, mặt chuẩn là mặt nước biển trung bình nhiều năm tại Hòn Dấu

- Mặt phẳng có cao độ tuyệt đối thường lấy mặt biển trung bình nhiều năm

- Mặt phẳng cao độ giả định: mặt phẳng gốc làm mặt chuẩn thường lấy thấp hơnđiểm thấp nhất của đáy sông từ (0.5  1.0) m

Mực nước có ký hiệu là H và có đơn vị tính là cm hoặc m

Ví dụ: Mực nước tại Trạm thủy văn Hòa Bình quan trắc vào lúc 07:00 ngày 15

tháng X năm 2012 là 1956 cm

3.1.2 Mục đích đo mực nước.

Mực nước là tài liệu quan trọng phục vụ cho việc xây dựng các công trình đầu mốithủy lợi, thủy điện, giao thông.v.v việc thiết kế các công trình trên sông đều cần tàiliệu mực nước

H(cm)A

Mặt phẳng giả định

Mặt phẳng tuyệt đối

0.5-1.0 m

Dựa vào quan hệ mực nước và lưu lượng có thể tìm ra lưu lượng với mọi cấp mựcnước Vì vậy, khi tiến hành đo đạc lưu lượng nước, hàm lượng chất lơ lửng đều phải

đo đồng thời mực nước

Từ tài liệu mực nước có thể xây dựng và vẽ đường quá trình, đường luỹ tích,đường duy trì mực nước và dùng chúng vào các mục đích khác nhau

3.2 CÔNG TRÌNH ĐO MỰC NƯỚC

Việc thiết kế, xây dựng công trình đo mực nước phải bảo đảm các yêu cầu sau:

- Đạt được yêu cầu về độ chính xác quan trắc trong mọi tình huống;

- Chắc chắn, không bị lung lay bởi dòng nước, gió bão và các tác động khác;

- Thao tác tiện lợi;

- An toàn khi quan trắc;

- Tận dụng các nguyên, vật liệu có tại chỗ

cố, chắc chắn thì có thể gắn mốc kiểm tra trên đó Ở nơi điạ hình là đất thì chôn mốctrong lòng đất đá

Hình 3-2 Mốc độ cao

3.2.1.2 Chọn vị trí đặt mốc độ cao

Vị trí được chọn để đặt mốc độ cao phải là:

- Tại nơi địa chất chắc chắn và ổn định lâu dài;

- Có địa thế quang đãng, đo ngắm dễ dàng;

Và không xây dựng mốc ở các vị trí sau:

- Những nơi dễ bị ngập nước hoặc nước ngầm quá cao;

- Những nơi có đất lở, sườn dốc trơn trượt ;

- Những nơi có đá vôi ;

- Những nơi gần nghĩa địa, gò, đống, mối đắp;

- Những nơi công trình sắp được thi công xây dựng

Việc chọn địa điểm đặt mốc do Đài Khí tượng Thủy văn khu vực tiến hành

3.2.2 Công trình đo mực nước

Có thể phân các công trình đo mực nước thành 2 loại:

- Loại công trình đo trực tiếp

Loại công trình đo trực tiếp là loại mà các quan trắc viên có thể đo và đọc trực tiếpbằng các dụng cụ đo Đó là các hệ thống cọc và hệ thống thuỷ chí;

- Loại công trình đo gián tiếp

Loại công trình đo gián tiếp là loại công trình mà các quan trắc viên không thể đo

và đọc trực tiếp mà phải thông qua các thiết bị như máy tự ghi, tự báo Đó là cácgiếng máy tự ghi mực nước, máy tự báo mực nước, thước nước quả dọi…

3.2.2.1 Loại đo mực nước trực tiếp.

a Hệ thống cọc quan trắc mực nước

Hệ thống cọc quan trắc mực nước được xây dựng ở những tuyến quan trắc có đặcđiểm sau đây:

- Nơi có bờ sông dốc thoải;

- Nơi thuyền bè qua lại nhiều;

- Nơi có cỏ rác và các vật trôi nổi nhiều;

- Nơi có biên độ mực nước lớn;

- Chênh lệch giữa 2 đầu cọc kề nhau tốt nhất trong khoảng (3050) cm không quá

60 cm và các cọc không nên cách nhau quá xa;

- Cọc nhô cao lên khỏi mặt đất không quá 10cm Nếu chôn trong rãnh để tránhthuyền bè va chạm thì đầu cọc nên cao bằng mặt đất và cao hơn đáy rãnh chừng 10cm;

- Làm bậc lên xuống cạnh cọc;

- Trước khi xây dựng cọc, phải thiết kế hệ thống cọc trên trắc đồ ngang;

- Cọc trên cùng cho phép quan trắc được mực nước cao hơn 50cm so với mựcnước cao nhất đã xuất hiện, cọc dưới cùng phải quan trắc được mực nước thấp hơnmực nước thấp nhất đã xuất hiện 50cm;

Căn cứ điều kiện địa hình, địa chất tại tuyến quan trắc và tình hình nguyên, vậtliệu sẵn có tại chỗ mà chọn kiểu loại xây dựng hệ thống cọc quan trắc mực nước chothích hợp:

- Ở nơi bờ và có công trình kiến trúc kiên cố hoặc vách đá thì làm thành bậc đục

lỗ vào, gắn đinh có đường kính 1cm, trát xi măng làm đầu cọc

- Ở nơi đất xốp, đất mềm thì đào hố chôn cọc Cọc bằng bê tông thì gắn thêm tảng

bê tông, cọc bằng gỗ gắn thanh ngang để chống lún Dùng đá dăm, đá cuội chèn chặt,đầm từng lớp và phía trên lấp bằng đất tự nhiên

- Cọc gỗ hoặc tre làm bằng gỗ (tre) tốt

Mỗi trạm có ít nhất 5 cọc dự trữ với qui cách của các cọc được quy định như sau:

- Cọc phải thẳng, tiết diện cọc có dạng sau đây:

+ Cọc gỗ (tre), bê tông có hình vuông hoặc tròn

+ Cọc sắt có hình chữ L hay I

- Đường kính hoặc cạnh (1015) cm

- Chiều dài L  1,5m

- Điểm làm dấu để xác định độ cao của cọc

+ Dùng đinh gắn hoặc đóng trên đầu cọc, đường kính của đinh 1cm nhô lênkhỏi mặt đầu cọc 1cm

+ Điểm cao nhất trên mặt đầu cọc sắt, đánh dấu sơn đường kính 1cm

Tất cả các đầu cọc phải được dẫn cao độ chính xác từ mốc chính

Tuyến quan trắc mực nước ở những nơi địa hình không cho phép xây dựng bậc lênxuống cạnh hệ thống cọc thì hệ thống tuyến cọc bố trí như sau:

Hình 3-3 Sơ đồ hệ thống cọc theo tuyến đo mực nước

Tuyến quan trắc mực nước cơ bản ở những nơi địa hình cho phép xây dựng bậclên xuống cạnh hệ thống cọc quan trắc thì hệ thống tuyến cọc được xây dựng và bố trínhư hình 3-4:

1) Thuỷ chí đứng

Điều kiện về địa điểm xây dựng

+ Bờ sông dốc;

+ Thuyền bè qua lại ít, các vật trôi nổi không nhiều;

+ Tốc độ trung bình, nước không chảy xiết, biên độ mực nước nhỏ;

+ Ở nơi có tường vách công trình kiến trúc kiên cố thẳng đứng (cống, mố cầu,cầu cảng…)

Khi xây dựng thuỷ chí đứng cần thực hiện theo các qui định sau đây:

- Quan trắc mực nước dễ dàng, thuận tiện dẫn độ cao, thuận tiện lau rửa, sửa chữathay thế Khi quan trắc thủy chí không cách xa quá 5m

- Mặt có số đọc quay vào vị trí người quan trắc, phần mỏng hướng theo đúnghướng nước chảy

- Ở nơi công trình kiên cố có thể gắn thuỷ chí vào ngay công trình khi nơi đókhông có ảnh hưởng đáng kể tới trạng thái mặt nước tự nhiên

- Ở nơi nước chảy mạnh, nên xây dựng thuỷ chí trong rãnh, để nước lưu thông vớibên ngoài, tránh va chạm các vật trôi nổi trên sông

- Gắn thuỷ chí vào bệ, tường của công trình bằng các bu lông hoặc ê cu

Cao trình "00" của thủy chí trên phải thấp hơn điểm trên cùng đỉnh thủy chí kềtiếp dưới ít nhất là 20 cm, khi lắp đặt cần hướng chiều dẹt của thủy chí theo hướngnước chảy để giảm ảnh hưởng của nước dềnh;

Bệ của thuỷ chí được xây dựng tương tự như bệ cọc, nó phụ thuộc vào điều kiệnđịa hình đáy sông và tốc độ dòng nước mà xây dựng to hay bé

Mỗi trạm có 2 thuỷ chí dự trữ (ở vùng đất mềm, đất xốp, xây dựng bệ thuỷ chítương tự như xây dựng bệ cọc)

Hình 3-5 Sơ đồ hệ thống thủy chí theo tuyến đo mực nước

Các thủy chí đứng có cấu tạo như sau:

- Thuỷ chí phải thẳng, đứng theo đường dây dọi, được làm bằng gỗ tốt có kích thước:

bề rộng (1020) cm, bề dày (34) cm, chiều dài (23) m Nếu thủy chí làm bằng sắttráng men thì làm thành nhiều đoạn mỗi đoạn dài 50 cm, rộng 10 cm, dày (12) mm

- Nếu khắc hay sơn trên tường công trình kiến trúc thì phải có chiều rộng (1020)

cm còn chiều dài phụ thuộc vào khả năng cho phép của công trình

- Độ lớn của vạch khắc số đọc trên thuỷ chí phải đáp ứng yêu cầu đòi hỏi về độchính xác khi đo đạc và được quy định như sau:

+ Khi yêu cầu độ chính xác tới 1cm thì vạch khắc nhỏ nhất là (1  2)cm

+ Khi yêu cầu độ chính xác tới 0.5 cm, thì vạch khắc nhỏ nhất là (0.5  1) cm.Khi xây dựng hệ thống thủy chí cần chú ý mấy điểm sau:

- Đỉnh thủy chí trên cùng cao hơn Hmax ít nhất 50 cm, gốc thủy chí dưới cùng thấphơn Hmin ít nhất 50 cm

- Thuỷ chí được đánh số vạch chia từ dưới lên trên, vạch "00" của thuỷ chí ở đáythuỷ chí và được đặt cách đáy sông không quá (50  60) cm

2) Thuỷ chí nghiêng.

Thuỷ chí nghiêng được xây dựng ở đoạn sông có tuyến quan trắc ở nơi bờ sôngdốc và phẳng

Khắc sơn trực tiếp trên nền bờ rắn, chắc, nhẵn, phẳng với chiều rộng từ (10 15)

cm, chiều dài xác định theo độ cho phép của bờ sông

Khoảng cách giữa hai đinh vít kề nhau trên thuỷ chí nghiêng không quá 1m, khixây dựng thuỷ chí nghiêng, cần chú ý một số điểm sau:

- Thuỷ chí phẳng và thẳng;

- Tỷ số đơn vị chiều dài của vạch khắc trên thuỷ chí nghiêng và thuỷ chí đứngbằng 1/sin ( là góc tạo bởi bờ và mặt phẳng nằm ngang)

3.2.2.2 Loại công trình đo mực nước gián tiếp

a Công trình đặt máy tự ghi mực nước

Công trình đặt máy tự ghi mực nước phải đảm bảo các yêu cầu về mặt xây dựngnhư sau:

- Đủ độ rộng để lắp đặt máy tự ghi và diện tích cho 1 người làm việc;

- Thoáng, khô ráo để tránh giấy tự ghi bị ẩm, cửa sổ là cửa chớp thông gió, chemưa và có lưới sắt bảo vệ;

- Tùy yêu cầu, mục đích đặt trạm và tình hình cụ thể từng nơi mà chọn nhà đặtmáy tự ghi cho thích hợp;

+ Trạm quan trắc lâu dài, trạm xây dựng kiên cố, máy tự ghi chuyển động bằngphao, xây dựng nhà đặt máy liền với giếng đặt máy tự ghi

+ Trạm quan trắc trong thời gian ngắn thì xây dựng nhà trạm lắp sẵn để dễ tháorời, thuận tiện cho việc lắp đặt và di chuyển

- Giếng đặt máy tự ghi phải bảo đảm yêu cầu về thông nước trong giếng và ngoàisông một cách dễ dàng, giữ được mặt nước yên lặng, phao an toàn

b Loại hình giếng đặt máy tự ghi mực nước.

Có 4 loại hình giếng là giếng kiểu đảo, giếng kiểu bờ, giếng hỗn hợp và Giếng

kiểu cầu phao ra ngoài

1) Giếng kiểu đảo,

Giếng kiểu đảo là loại giếng thích hợp với những nơi có các điều kiện như:

- Biên độ mực nước không lớn (H < 3m);

- Thuyền bè ít đi lại, vật trôi nổi không nhiều;

Hình 3-6 Giếng kiểu bờ có xi phông

Hình 3-7 Giếng kiểu bờ không xi phông

3

5

21

34

5

Giếng hỗn hợp là loại giếng thích hợp với nơi có các điều kiện sau :

- Tốc độ dòng nước khá lớn;

- Biên độ mực nước lớn (H > 5m);

- Xây dựng theo một kiểu đảo hay trên bờ thì giá thành quá cao nên phải kết hợp

Hình 3-8 Giếng kiểu đảo, bờ

4) Giếng kiểu cầu phao ra ngoài

Giếng kiểu cầu phao ra ngoài hoặc sử dụng nhiều giếng cho các cấp mực nước

khác nhau thường thích hợp với nơi có các điều kiện sau :

- Biên độ mực nước rất lớn, bờ sông dốc;

- Cường suất mực nước không vượt quá 0,5m/h

Khi xây xong giếng đặt máy tự ghi phải tiến hành dẫn cao độ ở mặt giếng, đáygiếng và miệng ống dẫn nước

c Lắp đặt máy và đưa giếng vào hoạt động.

1) Lắp đặt máy tự ghi

- Máy phải được đặt bằng phẳng, vững chắc

- Phao, dây treo đối trọng, quả đối trọng không vướng thành giếng Bệ đặt máyphải khít mặt giếng, không để thông gió làm rung động dây phao

2) Kiểm tra sự hoạt động của công trình

- Quan trắc thử để so sánh mực nước trên hệ thống cọc (thuỷ chí) với mực nướcghi trên băng giấy tự ghi (biên độ quan trắc mực nước kiểm tra chiếm hơn 75% biên

độ mực nước lớn nhất đã xuất hiện)

- Trong thời gian quan trắc thử phải dẫn cao độ nhiều lần để kiểm tra độ ổn địnhcủa công trình

6

3) Điều kiện cho phép sử dụng chính thức công trình

- Công trình ổn định và đảm bảo an toàn;

- Trong số lần quan trắc kiểm tra có 75% số lần quan trắc sai số ngẫu nhiên khôngquá 2cm, sai số hệ thống không quá 1cm,

- Sai số đồng hồ của máy tự ghi không sai quá 5 phút so với giờ chuẩn (Đài tiếngnói Việt Nam);

- Biên độ mực nước bị ảnh hưởng của sóng không quá 5cm,

- Đường quá trình mực nước biến đổi hợp lý không có hiện tượng nhảy bậc thang

3.3 THIẾT BỊ, MÁY ĐO MỰC NƯỚC

3.3.1 Thước nước cầm tay

Thước nước cầm tay là thiết bị dùng để quan trắc mực nước thông qua số đọc trênthước Khi quan trắc phải đặt thước thẳng đứng trên đầu cọc

Thước cầm tay có thể làm thiết diện hình tròn, hình chữ nhật, hình lục lăng vàbằng các nguyên vật liệu nhôm, sắt, gỗ…

Thước có thiết diện tròn thường làm bằng nhôm có đường kính từ (35) cm vàđược bịt sắt phía dưới để chống bào mòn

Thước nước cầm tay được làm bằng

phía dưới và đánh số từ đáy lên, vạch

số 00 của thước tính từ đáy sắt

Hình 3-9 Thước nước cầm tay 3.3.2 Máy tự ghi mực nước

Sử dụng máy tự ghi mực nước để đo mực nước ở những nơi xa xôi, hẻo lánh,những nơi cần có tài liệu mực nước từng giờ (vùng sông ảnh hưởng triều) và nhữngnơi có điều kiện đặt máy tự ghi

Tùy thuộc vào yêu cầu, điều kiện đo đạc mà ta đặt máy tự ghi làm việc theo chếđộ: ngày, tuần hay tháng

Hình 3-10 Máy tự ghi mực nước

a Phân loại máy tự ghi mực nước

Căn cứ vào phương đặt trục tang trống quấn giấy tự ghi, có thể phân thành hai loạichính:

- Loại trục ngang: Khi máy hoạt động, trục trống quấn giấy đặt theo hướng nằmngang;

- Loại trục đứng: Khi máy hoạt động, trục trống quấn giấy đặt theo hướng thẳngđứng

Căn cứ vào phương thức truyền dao động của mực nước tới máy, có thể chia máy

tự ghi mực nước ra các loại sau:

Loại 1: Truyền sự dao động của mực nước bằng phao nổi như máy Vanđai do

Liên Xô sản xuất; máy Steven A68- A71 do Mỹ sản xuất và máy SW- 40 do TrungQuốc sản xuất

Nhật sản xuất

b Giới thiệu một số loại máy đo mực nước đang được sử dụng ở nước ta

1) Máy tự ghi mực nước " Vanđai"

Loại máy này do Nga (Liên Xô cũ) sản xuất (Trung Quốc có sản xuất loại máytương tự) Máy Vanđai có giá thành thấp, bền, dễ sử dụng nên được dùng nhiều ở nướcta

 Cấu tạo Máy Vanđai

Máy gồm các bộ phận chính sau:

- Trống quấn giấy tự ghi :

Trục của trống gắn với các puly, băng giấy cuốn trên tang trống, tỷ lệ biểu đồ trêngiấy tùy thuộc vào cấu tạo của từng loại máy

Tang trống dài 33 cm chu vi 30 cm Trên tang trống có 1 khe hở, phần dưới khe

hở nằm trong tang trống có bộ cặp để kẹp 2 đầu mép của băng giấy khi nó được xuyênqua khe hở và băng giấy được cuộn tròn trên tang trống

Hình 3-11 Sơ đồ cấu tạo máy tự ghi Vanđai

2 Ngòi bút 6 Chốt tỉ lệ 1/2 10 Thanh định hướng

Đồng hồ dùng để chỉ thời gian, trên trục chính của đồng hồ có lắp vòng cuốn cót

và núm lên giây Đồng hồ có 2 vòng cuốn cót, vòng lớn dùng cho loại tỷ lệ thời gian 1giờ ứng với 24mm và vòng nhỏ dùng cho loại tỷ lệ thời gian 1 giờ ứng với 12mm Dây cót đồng hồ bằng thép một đầu gắn vào cuốn cót để lên giây, một đầu gắn vào quảnặng 0,5kg Con chạy có ngòi bút được kẹp trên dây cót chuyển động trên 2 thanh địnhhướng Trên đồng hồ có 2 cần gạt, một cần gạt cho đồng hồ dừng hoặc chạy một cầndùng điều chỉnh đồng hồ chạy nhanh hay chậm 5 phút trong 1 ngày đêm

- Thiết bị phao gồm có: phao, đối trọng, dây cáp và bánh xe phao Hộp phao rỗngbằng kim loại có đường kính 25 cm phía dưới gắn thêm quả nặng để dìm phao

Do phao được thả nổi trên mặt nước, nên dao động mực nước sẽ được truyền tớicác puly và truyền tới trống quấn giấy làm cho trống quấn giấy chuyển động quayxung quanh trục của nó Mặt khác kim tự ghi dịch chuyển theo thời gian có phươngsong song với trục quấn giấy Như vậy kim tự ghi và trống quấn giấy dịch chuyển theo

hai phương vuông góc với nhau, kết quả chuyển động cho ta biểu đồ đường quá trìnhmực nước (H  t)

Tùy thuộc vào biên độ dao động mực nước mà sử dụng các tỷ lệ mực nước nhưsau: 1/1 và 1/2 khi gắn 2 puly vào chốt 6, tỷ lệ 1/5 và 1/10 khi gắn 2 puly vào chốt 7(hình 3-11)

- Trình tự thao tác lên dây cót đồng hồ:

+ Nới lỏng ốc kẹp con chạy trên dây cót;

+ Nhấc ngòi bút ra khỏi dây;

+ Vặn núm lên dây cuốn dây cót vào vòng cuộn cót để khi quả nặng đồng hồ cáchsàn máy khoảng 5 cm Khi cuốn phải chú ý cho dây cót nằm trong rãnh ren của vòngcuốn cót

- Tháo lắp băng giấy tự ghi theo trình tự sau:

+ Nhấc bút rời khỏi tang trống;

+ Nới lỏng vít hãm bánh xe phao để tách bánh xe phao rời khỏi tang trống;

+ Quay tang trống sao cho đường khe hở nằm lên phía trên;

+ Quay tay gạt ở một đầu tang trống, nới kẹp băng giấy và tháo băng cũ ra;

+ Đưa một mép giấy (đã vuốt chết nếp theo đường biên đã kẻ trong băng giấy và

đã cắt góc) vào rãnh tang trống, quay tay gạt để kẹp chặt mép giấy;

+ Đẩy tang trống quay tròn để băng giấy bao kín mặt tang trống;

+ Quay tay gạt nới kẹp băng giấy đưa 2 mép giấy vào khe hở tang trống, vuốt giấycho bằng phẳng sát chặt, sao cho các đường kẻ ở 2 bên gấp có độ lệch bằng nhau ởgiữa trùng khớp nhau và không có gờ cản trở sự di chuyển của ngòi bút;

+ Xoè 5 ngón tay giữ giấy, một tay khác quay tay gạt kẹp giấy cho chắc;

+ Quay tang trống đến chỗ đầu ngòi bút chỉ đúng vị trí mực nước trên băng giấy

- Một số điểm cần chú ý trong quản lý và sử dụng

+ Giấy tự ghi phải để ở nơi khô ráo, không bị ẩm, trước khi sử dụng phải cắt góc

và gấp nếp theo mép đường kẻ ở 2 bên