5.2 Quản lý tổng hợp nguồn nước
5.2.4 Giám sát lượng nước
Mục tiêu của giám sát lượng nước là đo đạc lượng nước, nghiên cứu chế độ 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 cụ đo nước
Đo mực nước thường dùng thước, thuỷ chí, máy tự ghi. Cơng trình đo mực nước có thể được 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 độ điểm 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 để đo 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 khơng
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 dịng 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 khơng có gió; 0,90 - 0,95 khi gió ngược dịng và 0, 80 - 0, 85 khi gió xi dịng.
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 dịng chảy, bộ phận thân có các thiết bị đếm và báo số vòng quay
của cánh quạt, bộ phận đi có chức năng tự động điều chỉnh để thiết bị ln song song dịng chảy. Mỗi máy có một bảng riêng để tra tốc độ dịng 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 khơng 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 số điểm 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 tồn 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 dịng chảy. Hộp có kim la bàn ln 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 ở đuôi máy. Do cấu tạo mà cứ khi nào cánh quạt quay được một số vịng 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 cố định, phân bố đều 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 q 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. Số đường thuỷ trực trên mỗi mặt cắt được quy định tuỳ thuộc chiều rộng sơng, bố trí thuỷ trực theo chiều rộng và số điểm đo trên mỗi thuỷ trực được chọn tuỳ thuộc độ sâu theo một quy phạm chung.
Quy định số đường 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
Cơng 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 số điểm 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 dịng 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 cơng thức sau: Qi = K. Vi. fi
trong đó K = 0,8-0,9 khi sơng thẳng, mặt cắt ngang hình lịng 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.