- Mực nước bỡnh quõn cỏc thời đoạn: Đặc điểm số liệu ớt phụ thuộc vào yờu cầu tớnh toỏn H H Hng, th, n.
Mực nước bỡnh quõn theo khụng gian: theo từng đoạn sụng, nhỏnh sụng , hai bờ v.v..
- Mực nước cao nhất, thấp nhất thời đoạn biểu thị sự dao động của mực nước trong một thời đoạn nào đú.
- Chờnh lệch mực nước ΔH trong một trận lũ , trong thời gian triều lờn hoặc triều xuống.
8.3. PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA SAI SỐ CỦA MỰC NƯỚC THỰC ĐO
Phương phỏp thường dựng hiện nay là phương phỏp so sỏnh, nhận xột đường quỏ trỡnh H = f(t) của nhiều trạm trờn cựng một hệ thống sụng.
Vẽ H = f(t) của nhiều trạm trờn cựng một biểu đồ nhưng phải đảm bảo cỏc yờu cầu sau:
- Vẽđồng nhất tỷ lệ về thời gian.
- Tỷ lệ mực nước phụ thuộc vào sự dao động của mực nước từng trạm mà chọn sao cho dễ so sỏnh.
- Với mức độ chớnh xỏc đến 0,5 mm thỡ tỷ lệ thời gian chọn nhỏ hơn 1 mm ≈ 2
giờ và tỷ lệ mực nước H khụng nờn nhỏ hơn 1 : 20.
- Cú biểu đồ H = f(t), căn cứ vào tớnh chất chung và 4 tớnh chất đặc biệt của sự thay đổi H trong sụng với cỏc nhõn tố ảnh hưởng tới sự thay đổi trong phạm vi sụng quan trắc mà kiểm tra.
- Mực nước thực đo được coi là hợp lý khi dạng quan hệ H = f(t) thể hiện những tớnh chất chung hoặc tớnh chất đặc biệt của đoạn sụng quan trắc.
8.3.1. Tớnh chất chung của sự thay đổi mực nước trong sụng.
a) Tớnh chất đổi dần. Mực nước thay đổi do ảnh hưởng của lũ hoặc triều thể hiện tớnh chất đổi dần qua 3 giai đoạn: nước dõngdH
dt >0 dH
dt =0
, nước đứng , nước rỳt dH
dt <0.
Đối với sụng miền nỳi và sụng ảnh hưởng triều mạnh cú giai đoạn nước đứng rất ngắn từ 5 - 10 phỳt nờn chế độ đo H cỏch đều với 1 giờđo 1 lần khụng biểu thị được giai đoạn nước đứng.
b) Tớnh chất điều tiết. Mực nước sụng thay đổi do mực nước lũ, thuỷ triều đều chịu tỏc dụng điều tiết và sức cản của lũng sụng gọi là điều tiết tự nhiờn của lũng sụng. Lũng sụng rộng và sõu chịu tỏc động của điều tiết rừ nột và ngược lại. Thụng thường lũng sụng vừa thoỏt nước vừa giữ nước rồi điều tiết thoỏt ra dần dần nờn dưới tỏc dụng điều tiết của lũng sụng thời gian nước rỳt dài hơn thời gian nước dõng (xột trong từng trận lũ ). Tỏc dụng điều tiết và sức cản của lũng sụng làm cho biờn độ lũ hoặc biờn độ triều (ΔH chõn lũ và đỉnh lũ, chõn triều và đỉnh triều ) giảm dần theo hướng truyền súng lũ.
c) Tớnh chất tương ứng. Súng lũ, súng triều truyền theo dọc sụng tạo nờn sự thay đổi của mực nước của cỏc mặt cắt trờn cựng một hệ thống sụng cú thể tương ứng nhưng lệch pha nhau một thời gian truyền lũ, truyền triều nào đú. Tớnh chất này thể hiện rừ ở cỏc sụng khụng cú hiện tượng giao thoa súng lũ, súng triều hoặc khụng cú lượng gia nhập khu giữa.
Nếu H = f(t) trong cựng một thời gian của nhiều mặt cắt trờn một đoạn sụng cú dạng tương tự nhau, chứng tỏ mực nước ở cỏc mặt cắt đú cú thời gian thay đổi tương
ứng. d) Tớnh chất chờnh lệch thuận. Quan hệ H = f(t) cựng thời gian của nhiều mặt cắt trờn cựng một hệ thống sụng vẽ cựng một hệ trục toạđộ và cựng tỷ lệ thỡ cỏc đường này khụng cắt nhau với cựng một điều kiện mặt cắt chuẩn. Bởi vỡ nước chảy được trong sụng là do sự chờnh lệch mực nước theo chiều dọc sụng nờn mực nước của cỏc mặt cắt theo chiều nước chảy sẽ thấp dần.
H
t(ngày) Hình 8.2 Đ−ờng quan hệ H=f(t) trạm Phả Lại s.
Thái Bình.
8.3.2. Tớnh chất đặc biệt của sự thay đổi mực nước trong sụng.
Nhữngtớnh chất tương phản của tớnh chất chung là:
a. Tớnh chất thay đổi gấp. Quan hệ H = f(t) hỡnh thành với bước nhảy và cường suất rất lớn. Tớnh chất này thể hiện trong những đoạn sụng cú sự hoạt động của cỏc cụng trỡnh thuỷ lợi lớn như cống ngăn triều, đập dõng, hồ chứa xảy ra hiện tượng như vỡ đờ, đập, ... Trong trường hợp này mực nước đang bỡnh thường dần dần phớa hạ lưu xảy ra vỡđờ, mực nước hạ thấp đột ngột tạo nờn bước chảy nước rỳt.
b. Tớnh chất điều tiết kộm. Tại những sụng lũng sụng bị thu hẹp dẫn đến khả năng thoỏt lũ kộm, tạo ra hiện tượng nước dõng làm cho biờn độ lũ của mặt cắt khu vực nước dõng lớn hơn biờn độ lũ của mặt cắt khu vực thượng lưu. Hiện tượng này cũn thể hiện ở đoạn sụng cú nước bổ sung thờm dọc sụng, biờn độ lũ tăng theo hướng dọc sụng. Với sụng hỡnh loa, thuỷ triều truyền vào sụng dễ dàng nhưng tại đoạn thu hẹp cú hiện tượng nước dồn làm cho biờn độ triều tại đoạn này lớn hơn biờn độ triều tại mặt cắt vựng cửa sụng. Với đoạn sụng cú nhiều nhỏnh nhập lưu xảy ra hiện tượng giao thoa súng lũ của cỏc nhỏnh nờn hỡnh thành dạng lũ đặc biệt mà thời gian nước dõng dài hH ơn thời gian nước rỳt.
H=f(t) dao động theo dạng lũ H=f(t) dao động kết hợp cả lũ và triều Thời gian
Hỡnh 8.3 Đường quan hệ H=f(t) khụng tương ứng trong đoạn sụng chuyển tiếp lũ và triều
c.Tớnh chất khụng tương ứng. Những đoạn cú nhiều sụng nhỏnh, nhập lưu, thời gian cấp nước và tỷ lệ lượng nước của cỏc nhỏnh khụng đồng nhất, tạo nờn hiện
Chảy xuụi Chảy ngược Khụng chảy H L Đường cong mặt nước lừm
Hỡnh 8.4 Dạng đường cong mặt nước lừm và hiện tượng chờnh lệch ngược
tượng mực nước dao động khụng tương ứng giữa cỏc mặt cắt trờn cựng một hệ thống sụng. Hiện tượng này cũn xảy ra giữa cỏc sụng chuyển tiếp, giữa vựng ảnh hưởng lũ và ảnh hưởng triều ở những mặt cắt cỏch nhau khụng xa. xảy ra hiện tượng mặt cắt trờn mực nước dao động theo dạng lũ, mặt cắt dưới mực nước chuyển động theo dạng kết hợp cả lũ lẫn triều.
d. Tớnh chất chờnh lệch ngược. Hiện tượng này xảy ra trong trường hợp cú tỏc dụng của nước nhảy,
Đoạn sụng ảnh hưởng triều cú sự chuyển tiếp giữa hướng chảy xuụi (từ nguồn ra biển) và hướng chảy ngược (từ biển vào sụng) cú hiện tượng chờnh lệch ngược. Bởi vỡ đường mặt nước cỏch nhau tương đối xa.
8.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP SỬA CHỮA CÁC SAI SỐ CỦA MỰC NƯỚC (H) THỰC ĐO.
Cú nhiều nguyờn nhõn dẫn đến sự sai số của mực nước H thực đo. Nhưng những sai số cú thể chia ra hai loại:
+ Sai số chủ quan: bao gồm cỏc sai số do tớnh sai, đo sai ( kể cả sai số do ảnh hưởng của cỏc điều kiện thời tiết), dẫn cao độ sai hoặc ghi sai số liệu thước đo mực nước.
+ Sai số khỏch quan: Bao gồm sai số do mỏy tự ghi, biến động, hỏng húc. Căn cứ dạng quan hệH = f(t) cú thể nhận xột cỏc nguyờn nhõn sai số:
Nếu quan hệ H = f(t) cú bước nhảy kế tiếp nhau tạo nờn dao động khụng tương ứng ( so trạm trờn và trạm dưới) rừ nột thỡ hiện tượng này đo tớnh sai, chộp sai, đo sai. Bởi vỡ hiện tượng đo sai, ghi sai, tớnh sai chỉ xảy ra tại từng thời điểm, khụng cú tớnh quy luật.
Nếu quan hệH = f(t) cú bước nhảy giỏn đoạn vẫn giữđược dạng dao động tương ứng với trạm trờn hoặc dưới thỡ sai số H thực đo do dẫn sai độ cao, ghi sai số hiệu thước nước. Loại sai số này cú tớnh chất hệ thống với nhiều mực nước liờn tiếp.
Sửa chữa những sai số tiến hành theo cỏc bước như sau:
- Nếu dẫn sai độ cao, ghi sai số hiệu thước đo mực nước thỡ cần hiệu chỉnh cỏc số liệu mực nước theo số liệu độ cao hoặc thước ghi đỳng. Loại bỏ H sai và bổ sung Hđỳng theo cỏch như sau:
8.4.1 Nội suy Hđ và H thc ời đoạn
Thường người ta nội suy theo xu thế thay đổi đều (đường thẳng) và biểu thức nội suy: H H H H t t t t t d c d c d d = = − − ( − ) (8.1) B−ớc nhảygián đoạn B−ớc nhảy kế tiếp Thời gian t H
Hình 8.5 Sai số do tính sai, đo chép sai, đo sai (a) và sai số do dẫn cao độ sai hoặc sai số niệu th−ớc đo (b)
b) a) Trong đú: Ht - Mực nước ở thời điểm cần tớnh. Hđ - Mực nước đầu thời đoạn Hc - Mực nước cuối thời đoạn tđ, tc - Thời điểm đầu và cuối thời đoạn
t - Thời điểm bất kỳ trong thời đoạn tớnh toỏn nội suy.
8.4.2. Tớnh theo quan hệ tương quan của mực nước H cỏc trạm trờn
cựng một hệ thống sụng
rỳt, nước đứng và dao động chập chờn). Thường người ta dựng quan hệ này tớnh bổ sung cho cỏc thời điểm nước cực trị (chõn lũ, đỉnh lũ, chõn triều, đỉnh triều).
- H
Ta cú Htrờn dưới đo cựng thời điểm, ta lại cú Htrờn - Hdưới sau thời gian chảy truyền.
Tuỳ đặc trưng của từng đoạn sụng mà quan hệ này cú dạng đường thẳng hay đường cong.
Nếu sai số do dẫn cao độ hoặc ghi sai số liệu thước nước thỡ sai số là hằng số, chỉ cần xỏc định sai số rồi cộng hoặc trừ sai sốđú thỡ sẽ cho ta số liệu Hđỳng.
Tớnh và vẽ đường luỹ tớch mực nước bỡnh quõn ngày.
Đường luỹ tớch nhằm phục vụ nhu cầu khai thức và sử dụng nguồn nước như giao thụng, xõy dựng cụng trỡnh thuỷ, phũng chống lụt ...
H ( P h ả L ạ i ) H ( C á t K h ê ) 9 0 0 8 0 0 7 0 0 6 0 0 5 0 0 4 0 0 7 0 0 6 0 0 5 0 0 4 0 0 H ì n h 8 . 6 T−ơ n g q u a n m ự c n−ớ c đ ỉ n h t r i ề u c ủ a h a i t r ạ m P h ả L ạ i v à C á t K h ê t r ê n s ô n g T h á i B ì n h Cỏc bước tiến hành: Biết số liệu H ngày trong năm X trạm Y - Phõn cấp H bỡnh quõn ngày.
- Căn cứ vào số liệu tớnh ΔH mực nước bỡnh quõn ngày cao nhất với mực nước ngày thấp nhất.
Và chia đều khoảng 20 - 30 cấp.
Bảng 9.1 Bảng thống kờ cấp mực nước để xõy dựng đường luỹ tớch H
Số ngày H xuất hiện trong từng thỏng
Cấp Số Số
mực nước
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII ngày từng cấp ngày luỹ tớch - Tớnh số ngày H xuất hiện trong từng cấp - Tớnh số ngày luỹ tớch.
- Vẽ đường luỹ tớch. Tuỳ yờu cầu thực tế mà vẽ đường luỹ tớch bỡnh quõn năm hay đường luỹ tớch bỡnh quõn nhiều năm hoặc luỹ tớch năm điển hỡnh.
H, cm (Ngày) 300 200 100 800 600 400 200 Hỡnh 8.7 Đường luỹ tớch mực nước trạm Hà Nội năm 1961
CHƯƠNG 9. CHỈNH Lí SỐ LIỆU LƯU LƯỢNG NƯỚC
Hiện nay do điều kiện kinh tế, kỹ thuật cũn hạn chế, việc đo lưu lượng nước vẫn cũn gặp rất nhiều khú khăn, nờn vẫn cũn nhiều sai phạm. Việc tiến hành đo lưu lượng thường khụng liờn tục mà chỉ đo được trong một giai đoạn nào đú. Song khi tớnh toỏn lưu lượng thỡ cần một chuỗi đo lưu lượng liờn tục thỡ mới phản ỏnh được tỡnh hỡnh thay đổi của nước trong sụng theo thời gian và khụng gian.
Do hai hạn chế nờu trờn mà khi sử dụng số liệu lưu lượng nước nhất thiết cần thụng qua việc chỉnh lớ số liệu.
9.1 MỤC ĐÍCH NHIỆM VỤ CHỈNH LÍ TÀI LIỆU LƯU LƯỢNG NƯỚC
9.1.1 Mục đớch
- Sửa chữa sai sút, nõng cao chất lượng tài liệu
- Biến tài liệu lưu lượng khụng liờn tục thành liờn tục. - Tổng hợp để bảo quản và lưu trữ tài liệu
- Qua chỉnh lớ số liệu lưu lượng cú thể chỉnh lớ số lần đo cho hợp lớ.
Cung cấp Mục đớch chỉnh lớ Thực đo Đề nghị Định chếđộđo Hỡnh 9.1 Sơđồ cụng tỏc chỉnh lý lưu lượng
9.1.2 Nhiệm vụ chỉnh lớ tài liệu lưu lượng
- Kiểm tra , sửa chữa tài liệu sai
- Tớnh lưu lượng Q tức thời theo mực nước H và cỏc đặc trưng - Tổng hợp thuyết minh số liệu
- Định chếđộđo đạc
9.1.3 Kiểm tra, sửa chữa tài liệu.
Yờu cầu kiểm tra đảm bảo đủ số lượng lần đo, phõn phối cỏc lần đo (thời gian , khụng gian và chất lượng đo).
Chất lượng tài liệu xột trờn cỏc mặt: - Trang thiết bị, nhõn lực...
- Đo đủ cỏc yếu tố hay khụng? Vớ dụđo lưu lượng Q gồm H, B, V, I...
- Phương phỏp đo đạc: đo cơ bản, đo giản hoỏ, đo chi tiết
- Kiểm tra cỏc khõu tớnh toỏn từ việc tớnh vận tốc cỏc điểm đến lưu lượng Q và cỏc yếu tố khỏc.
9.1.4. Phõn tớch quan hệ Q=f(H)
Nội dung: Dạng quan hệ Q=f(H) thuộc dạng nào? Nhõn tố ảnh hưởng chủ yếu?
Cú thể bằng cỏch định tớnh (nhận dạng) hoặc định lượng (tớnh độ phõn tỏn theo %).
Dựa vào tớnh xúi, bồi của một mặt cắt mà cú thể phõn thành cỏc loại quan hệ giữa Q =f(H) là:
- Tương đối ổn định - Thay đổi theo mặt cắt - Thay đổi theo độ dốc - Thay đổi khụng cú quy luật
a. Quan hệ Q=f(H) tương đối ổn định. Khụng cú dạng phõn bố theo thời gian và đỏnh giỏ sai lệch bằng %
ΔH ≤ 4% thỡ kết luận quan hệ tương đối ổn định. Nguyờn nhõn cú thể do đo đạc hoặc là một hiện tượng ngẫu nhiờn. Quan hệ này thường gặp ở cỏc con sụng miền đồng bằng khụng ảnh hưởng triều.
3
4
b. Quan hệ Q=f(H) thay đổi theo diện tớch mặt cắt W
Cụng cụ phõn tớch dựa vào ba quan hệW=f(H), Q=f(H), I=f(H). Bằng định tớnh thỡ khoảng lệch ΔQ và khoảng lệch ΔW cú thể phõn bố thành nhúm theo thời gian (hoặc cú thể phõn bố theo cấp mực nước H.
Với ΔQ ≤ 5% vàΔW > 5% . Cỏc nguyờn nhõn cú thể là do cỏc sai số trong đo đạc; do bồi xúi. Vỡ khụng cõn bằng lượng chuyển cỏt theo cỏc chiều.
c. Quan hệ Q=f(H) thay đổi theo độ dốc mặt nước.
Định tớnh: Trờn từng cấp nước khoảng lệch ΔQ và khoảng lệch ΔI tương ứng với nhau hoặc phõn bố theo nhúm thời gian, hoặc phõn bố theo cấp mực nước.
1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 4 4 4 hmax v ω Q H,cm Hỡnh 9.2. Quan hệQ=f(H), ω=f(H), v = f H( ), ,hmax = f H( )
Vềđịnh lượng, ΔQ ≥ 5% khụng xột ΔW, ΔI. Hiện tượng này xảy ra hoặc là do độ lệch pha , biến hỡnh, hoặc là do giao thoa súng lũ.
- Lệch pha: Đỉnh lũ trạm trờn khụng cựng xuất hiện với đỉnh lũ trạm dưới. - Biến hỡnh: Càng truyền về phớa đưới đỉnh lũ càng thấp và con lũ càng bẹt dần - Giao thoa: Là hiện tượng phức tạp xảy ra ở cỏc đoạn sụng cú nhỏnh đổ vào. - Lệch pha, biến hỡnh, giao thoa súng triều.
+ Lệch pha ngược với trường hợp lũ. + Biến hỡnh
+ Giao thoa súng triều phức tạp hơn giao thoa súng lũ.
Hiện tượng này xảy ra ở những trạm đồng bằng gần biển làm cho độ dốc trong quỏ trỡnh lờn, xuống cú sự tăng hay giảm vỡ mực nước H thay đổi vỡ vừa chịu ảnh hưởng của lũ và của triều. x x x x x x x x x x x x x x x H,cm Q,m3/s Δ Q Q Hỡnh 9.3 Quan hệ Q=f(H) tương đối ổn định
d. Quan hệ Q=f(H) thay đổi khụng cú quy luật.
Định tớnh: Khụng cú sự tương ứng giữa mực nước với lưu lượng, diện tớch mặt cắt và độ dốc theo thời gian hoặc theo khụng gian.
Định lượng: ΔQ ≥± 5%Q ΔW ≥± 5%W ΔI khụng xột
Hiện tượng này thường xảy ra ở những trạm vừa thay đổi theo độ dốc mực nước, vừa thay đổi theo mực nước.
H,c m H,c m H,c m I ω,m2 Qm3/s x4 x2 x3 x1 x1 x1 x3 x2 x2 x3 x4 x4 Hỡnh 9.4 Quan hệ Q=f(H), ω=f(H), I=f(H) 9.1.5 Phương phỏp tớnh toỏn
+ Quan hệ Q=f(H) tương đối ổn định thỡ sử dụng duy nhất là phương phỏp đường trung bỡnh .
+ Quan hệ Q=f(H) thay đổi theo diện tớch nờn sử dụng phương phỏp tỷ số diện