Mục tiêu của giám sát lượng nước là đo đạc lượng nước, nghiên cứu chếđộ và biến động tài nguyên nước, nghiên cứu các quy luật chi phối sự hình thành tài nguyên nước. Đây là lĩnh vực thuộc nhiệm vụ và khả năng của thuỷ văn học, hồ học, hồ chứa học, địa chất thuỷ văn và một số ngành dùng nước như thuỷ lợi, năng lượng, giao thông...
Hộp 5. 4.
Các công cụđo nước
Đo mực nước thường dùng thước, thuỷ chí, máy tự ghi. Công trình đo mực nước có thểđược đặt ở vùng bờ
do với thuỷ vực nghiên cứu.
Đo sâu thường dùng thước, dây có tải trọng, máy hồi âm. Trong đo sâu trên các sông, tọa độđiểm đo trên mặt cắt ngang được xác định theo các phương pháp: căng dây, dùng mia đặt trên thuyền hoặc sào tiêu đặt trên bờ và máy kinh vĩ, dùng máy Xêchtăng đặt trên thuyền đểđo góc, dùng tời hoặc hệ thống cọc tiêu trên bờ. Vị trí điểm đo trong đo sâu dọc sông được xác định bằng các điểm khống chế của tuyến dẫn ở trên bờ và phương pháp giao hội, đo góc từ hai điểm xác định trên bờ bằng hai máy kinh vĩ. Trong đo sâu cho hồ, các
điểm đo được bố trí theo lưới ô cách nhau 5 - 10 m. Số liệu đo sâu đo đúng quy phạm thuỷ văn có sai số
cho phép là: ± 2cm khi độ sâu ≤ 3m; ± 5cm khi độ sâu >3m đến ≤ 5m; ± 10cm khi độ sâu > 5m.
Đo vận tốc dòng chảy thường dùng phao và lưu tốc kế.
Phao đo vận tốc có hai loại: Phao nổi, đo vận tốc và hướng dòng chảy trên mặt, thường làm từ vật liệu nổi
được như tre, nứa, gỗ, chất dẻo, có hình trụ, chữ nhật, chữ X, kích thước càng nhỏ càng tốt, mặt chìm không làm trơn, mặt nổi có cắm cờ hoặc đèn hiệu. Phao chìm được làm bằng các loại vật liệu như sáp, chất dẻo, gỗ..., hình cầu đường kính 2 - 3 cm, treo vào một đầu sợi dây mà đầu kia nối với một phao nổi. Vận tốc dòng chảy tính bằng tốc độ trôi của phao qua hai tuyến đo đã biết trước khoảng cách. Để đo hướng chảy bằng phao, cần xác định vị trí của các phao trên đường trôi. Di chuyển của phao nổi chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố tác động, nên độ chính xác đo đạc vận tốc không cao, tăng so với đo bằng máy. Hệ số kinh nghiệm hiệu chỉnh vận tốc trung bình đo bằng phao nổi là: 0,85 - 0,90 khi không có gió; 0,90 - 0,95 khi gió ngược dòng và 0, 80 - 0, 85 khi gió xuôi dòng.
Lưu tốc kế cấu tạo gồm 3 phần: bộ phận cảm ứng làm bằng cánh quạt hoặc cốc, dễ dàng quay quanh trục
đặt ngang hoặc đứng dưới tác dụng của dòng chảy, bộ phận thân có các thiết bịđếm và báo số vòng quay của cánh quạt, bộ phận đuôi có chức năng tựđộng điều chỉnh để thiết bị luôn song song dòng chảy. Mỗi máy có một bảng riêng để tra tốc độ dòng chảy ứng với các tốc độ quay khác nhau của cánh quạt. Máy được đưa tới điểm đo bằng cọc hoặc cá sắt. Tốc độ dòng chảy tại một điểm được xác định bằng tốc độ trung bình trong khoảng không dưới 100 giây. Vận tốc trung bình của một thuỷ trực được tính theo phương pháp phân tích, dùng các công thức gần đúng, tuỳ thuộc sốđiểm đo trên thuỷ trực, hoặc bằng phương pháp đồ giải, tính bằng tích phân biến đổi vận tốc theo độ sâu, tức thương giữa diện tích đồ thị biến đổi vận tốc theo độ sâu và độ
sâu. Vận tốc trung bình trên toàn mặt cắt ngang được tính bằng thương giữa lưu lượng và diện tích mặt cắt ngang.
Hải lưu - máy đo hướng chảy: Về mặt nguyên tắc máy có các bộ phận giống như lưu tốc kế, nhưng phần thân có thêm hộp la bàn ghi hướng dòng chảy. Hộp có kim la bàn luôn chỉ hướng bắc - nam, trên kim có rãnh
ở nửa chỉ phương bắc để cho bi rơi khi đo đạc. Mặt hộp la bàn được chia thành 36 cung (ô), đánh số không từ
ô ởđuôi máy. Do cấu tạo mà cứ khi nào cánh quạt quay được một số vòng nhất định thì một viên bi sẽ rơi ra, lăn vào cung mà kim chỉ phương bắc hướng tới. Góc lệch giữa phương chuyển động của viên bi và thân máy chính là góc lệch của hướng chảy, số bi rơi vào mỗi cung chỉ thị vận tốc dòng chảy ứng với hướng chảy đo
được.
Mạng lưới quan trắc được thiết lập một cách hệ thống, bao gồm ba loại lưới điểm sau: Lưới điểm quan trắc cốđịnh, phân bốđều khắp các vùng địa lý, các đới khí hậu thuỷ văn khác nhau, đo liên tục, kéo dài theo quy phạm thống nhất để đảm bảo độ chính xác tối ưu, đồng nhất. Lưới điểm chuyên đề quan trắc theo đơn đặt hàng và lưới điểm khảo sát định kỳ phục vụ
quan trắc bổ sung tại những điểm không nằm trong lưới cố định. Số liệu đo đạc thuỷ văn thường niên được lưu trữ tại Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn. Trên cơ sở các dữ liệu sơ cấp, ngành khí tượng thuỷ văn triển khai nghiên cứu, dự báo các hiện tượng và quá trình khí hậu, thời tiết, thuỷ văn, cung ứng cho các đối tượng có nhu cầu.
Hộp 5.5.
Quy phạm xác định tốc độ dòng chảy
Tốc độ dòng chảy được đo tại từng điểm trên từng thuỷ trực của mặt cắt ngang. Sốđường thuỷ trực trên mỗi mặt cắt được quy định tuỳ thuộc chiều rộng sông, bố trí thuỷ trực theo chiều rộng và sốđiểm đo trên mỗi thuỷ
trực được chọn tuỳ thuộc độ sâu theo một quy phạm chung. Quy định sốđường thuỷ trực đo vận tốc trên mặt cắt ngang
Độ rộng sông B(m) < 50 50-100 100-300 300-1.000 >1.000 Số thuỷ trực đầy đủ 6-10 10-15 15-20 20-30 30-40
Công thức tính vận tốc trung bình thuỷ trực:
V(6) = (Vm + 2 V0,2h + 2 V0,4h + 2 V0,6h + 2 V0,8h + Vđ)/10 V(5) = (Vm + 3 V0,2h + 3 V0,6h + 2 V0,8h + Vđ)/10
V(3) = (V0,2h + 3 V0,6h + V0,8h )/5 V(2) = (V0,2h + V0,8h)/2
V(1) = V0,6h
trong đó chỉ số 1... trong V(1)... là sốđiểm đo vận tốc trên thuỷ trực.
Q = i = i Q ∑ i i i (V . f ) ∑
trong đó fi là diện tích bộ phận thứ i của mặt cắt ngang, giới hạn bởi hai thuỷ trực đo vận tốc kề nhau i và (i - 1), Vi là vận tốc trung bình của dòng chảy qua diện tích fi, tính bằng trung bình cộng vận tốc trung bình của hai thuỷ
trực giới hạn.
Riêng lưu lượng của diện tích đầu và cuối tính bằng công thức sau: Qi = K. Vi. fi
trong đó K = 0,8-0,9 khi sông thẳng, mặt cắt ngang hình lòng chảo hoặc chữ nhật, K = 0,9-1,0 khi sông cong, bộ
phận gần bờ có lạch sâu; K = 0,6-0,8 nếu vận tốc gần bờ giảm rõ rệt; K = 0,5 nếu bộ phận sát bờ có nước tù.