Khoảng trên, dưới 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 : lưu lượng bùn cát (R); lưu
lượng nước đo đồng thời (Q); lượng ngậm cát bình quân mặt ngang ( mn ? ); lượng ngậm cát
bình quân thủy trực đại biểu (
db ? ). Số liệu thực đo được thống kê theo dạng bảng (10ư1)
dưới đây.
9 trang |
Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 1783 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem nội dung tài liệu Chương X Chỉnh lý số liệu lưu lượng bùn cát lơ lửng, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Ch−ơng X
Chỉnh lý số liệu l−u l−ợng bùn cát lơ lửng
Đ10-1. Thu thập các tμi 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, d−ới 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 : l−u l−ợng bùn cát (R); l−u
l−ợng n−ớc đo đồng thời (Q); l−ợng ngậm cát bình quân mặt ngang ( mnρ ); l−ợng ngậm cát
bình quân thủy trực đại biểu ( dbρ ). Số liệu thực đo đ−ợc thống kê theo dạng bảng (10-1)
d−ới 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
m3/s
R
(kg/s)
mnρ
(g/m3)
dbρ
(g/m3)
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 đ−ợc 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 d−ới 300 trị số l−ợng ngậm cát bình quân thủy trực đại biểu đo hàng ngày
( dbρ ) ngày.
211
III. Tài liệu mực n−ớc, l−u l−ợng bình quân ngày đã chỉnh lý
Tài liệu này là kết quả của chỉnh lý mực n−ớc và l−u l−ợng n−ớc ở ch−ơng VII, VIII, IX
Đ10-2. Nội dung vμ ph−ơng pháp chỉnh lý l−u l−ợng
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 l−u l−ợng bùn cát bình quân ngày (365 - 366 trị số)
2) Tính đặc tr−ng bùn cát trong năm nh− : Khối l−ợng bùn cát qua trạm đo trong năm
(Wrnăm); l−ợng ngậm cát bình quân năm (ρ năm); l−ợng ngậm cát bình quân
tháng (ρ tháng); l−ợng ngậm cát lớn nhất, nhỏ nhất trong năm.
3) Kiểm tra sai số tính toán và tính hợp lý của đặc tr−ng
4) Tổng hợp số liệu, thuyết minh và đánh giá chất l−ợng tài liệu
II. Trình tự chỉnh lý số liệu l−u l−ợng bùn cát lơ lửng
1. Vẽ quan hệ t−ơng quan mnρ ~ dbρ
Căn cứ số liệu khoảng trên d−ới 30 lần đo thống kê theo dạng bảng (10-1) lập quan hệ
t−ơng quan l−ợng ngậm cát bình quân mặt cắt với l−ợng ngậm cát bình quân thủy trực đại
biểu t−ơng ứng.
Quan hệ giữa hai yếu tố này thể hiện qua công thức :
Q
Q...QQ nn2211
n/m
ρ+ρ+ρ=ρ (10-1)
Trong đó mnρ : l−ợng ngậm cát bình quân mặt cắt ngang
1ρ , 2ρ .... nρ : l−ợng ngậm cát bình quân từng thủy trực (trong đó có thủy
trực chọn làm đại biểu)
Q1, Q2 ... Qn l−u l−ợng n−ớc các bộ phận của mặt cắt ngang.
Q : L−u l−ợng n−ớc toàn mặt cắt ngang
Theo (10-1) cho thấy quan hệ mnρ ~ dbρ đồng biến, tuyến tính. Khi dbρ = 0 có nghĩa
1ρ , 2ρ .... cũng đồng thời bằng không hoặc xấp xỉ bằng không và dẫn tới mnρ = 0.
Do đó đồ thị t−ơng quan mnρ ~ dbρ qua gốc tọa độ.
212
Chú ý khi vẽ đ−ờng trung bình nên dựa theo quy luật số đông, phân tích nguyên nhân
của những điểm t−ơng quan có xu thế thiên lớn, thiên nhỏ cá biệt (điểm đột xuất) để xử lý
thích hợp.
Đánh giá sai số t−ơng quan theo tiêu chuẩn sau : Nếu có ít nhất 4/5 tổng số điểm t−ơng
quan phân bố trong phạm vi sai số ±15% so với đ−ờng trung bình có thể sử dụng đ−ợc.
2. Tính l−u l−ợng bùn cát bình quân ngày
Dựa theo số liệu l−ợng ngậm cát thực đo hàng ngày tại thủy trực đại biểu ( dbngàyρ ),
thông qua ph−ơng trình t−ơng quan mnρ ~ dbρ tính đ−ợc l−ợng ngậm cát mặt ngang bình
quân ngày ( mnngàyρ ). L−u l−ợng bùn cát bình quân ngày tính nh− sau :
R ngày = mnngàyρ x Q ngày
Trong đó R ngày - L−u l−ợng bùn cát bình quân ngày
mnngàyρ - l−ợng ngậm cát bình quân mặt cắt ngang bình quân ngày
Q ngày - L−u l−ợng n−ớc bình quân ngày (đã chỉnh lý)
Hình 10-1. Quan hệ mnρ ~ dbρ
Trong mùa kiệt có những ngày không đo l−ợng ngậm cát thuỷ trực đại biểu thì sẽ tính
bổ sung cho đủ số ngày trong năm bằng ph−ơng pháp nội suy tuyến tính, bởi số liệu ngày
đo tr−ớc và ngày đo sau gần nhất.
3. Tính l−u l−ợng bùn cát bình quân tháng, bình quân năm
L−u l−ợng bùn cát bình quân tháng, năm tính theo trung bình cộng l−u l−ợng bùn cát
bình quân ngày trong tháng, năm.
213
∑−3128
1
ngàyR
R tháng =
Số ngày trong tháng
(10-2)
∑−366365
1
ngàyR
R năm =
Số ngày trong năm
(10-3)
4. Tính đặc tr−ng bùn cát trong tháng, trong năm
a. Khối l−ợng bùn cát lơ lửng qua trạm đo trong một năm
Wrnăm = R năm x Tnăm (103 tấn) (10-4)
R năm tính theo kg/s hoặc g/s
Tnăm - số đo thời gian một năm tính bằng giây
b. L−ợng ngậm cát bình quân năm
mămnnρ =
măn
măn
Q
R
(10-5)
Trong đó :
mămnnρ - l−ợng ngậm cát mặt cắt ngang bình quân năm (g/m3 hoặc Kg/m3)
R năm - l−u l−ợng bùn cát bình quân năm (g/s hoặc Kg/s)
Q năm - l−u l−ợng n−ớc bình quân năm (m3/s)
c.L−ợng ngậm cát bình quân tháng
ngámnthρ =
ngáth
ngáth
Q
R
(10-6)
Với ngámnthρ - l−ợng ngậm cát mặt cắt ngang bình quân tháng (g/m3 ; kg/m3)
R tháng - l−u l−ợng bùn cát bình quân tháng (g/s hoặc kg/s)
Q tháng- l−u l−ợng n−ớc bình quân tháng (m3/s)
5. Kiểm tra sai số tính toán và tính hợp lý của trị số đặc tr−ng
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
Để phát hiện những sai số này th−ờng vẽ đ−ờng quá trình l−u l−ợng bùn cát bình quân
ngày R ngày ~ t và đ−ờng quá trình l−u l−ợng n−ớc bình quân ngày Q ngày ~ t cùng tỷ lệ thời
gian để đối chiếu so sánh.
Theo quy luật chung hai đ−ờng quá trình có xu thế thay đổi đồng dạng, các điểm cực
trị Rmax, Rmin, Qmax, Qmin t−ơng ứng. Nếu xuất hiện sự thay đổi không đồng dạng hoặc
không t−ơng ứng cần kiểm tra phát hiện nguyên nhân và sửa sai nếu có.
Xét tính hợp lý của đặc tr−ng khối l−ợng bùn cát Wnăm, có thể sử dụng ph−ơng trình
cân bằng bùn cát trong đoạn sông.
∑Wrvào ± Wrgiữa = ∑Wrra (10-7)
Trong đó : ∑ Wrvào : Khối l−ợng bùn cát chuyển vào đoạn sông qua các trạm đo phía
th−ợng l−u (trong thời đoạn cần xét)
∑Wrra - Khối l−ợng bùn cát chuyển ra ngoài đoạn sông qua các trạm đo phía hạ l−u
(trong thời đọan cần xét)
Wrgiữa - Khối l−ợng 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 Wrgiữa rất khó xác định, thông th−ờng chỉ có thể nhận biết có tính chất định
tính xói hoặc bồi.
Do đó ∑Wrvào < ∑Wrra nếu đoạn sông có hiện t−ợng xói lở
∑Wrvào > ∑Wrra nếu đoạn sông có hiện t−ợng bồi lắng
Thời đoạn xét cân bằng có thể bất kỳ (tháng, năm, nhiều năm).
Thông qua ph−ơng 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 l−ợng tài liệu
Qua các b−ớc tính toán nêu trên đã có đ−ợc số liệu gồm nhiều loại. Trên cơ sở số liệu
đó, tiến hành chọn lọc, tổng hợp đặc tr−ng theo dạng bảng (10-2). Trong đó trị số l−ợng
ngậm cát lớn nhất, l−ợng ngậm cát nhỏ nhất trong từng tháng đ−ợc chọn từ trị số lớn nhất,
nhỏ nhất trung bình ngày của tháng đó.
Cũng t−ơng tự công tác chỉnh lý các yếu tố khác, số liệu đặc tr−ng bùn cát đ−ợc sao
chép 3 bản và l−u 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
l−ợng số liệu.
215
Bảng 10-2. Số liệu đặc tr−ng bùn cát lơ lửng trong năm
Tháng
Đặc tr−ng
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
L−ợng ngậm cát
bình quân g/m3
L−ợng ngậm lớn
nhất g/m3
Ngày
L−ợng ngậm cát
nhỏ nhất g/m3
Ngày
Đặc tr−ng năm Khối l−ợng bùn cát cả năm ... (tấn). L−ợng ngậm cát bình quân năm... g/m
3
L−ợng ngậm cát lớn nhất ..... g/m3 L−ợng ngậm cát nhỏ nhất...... g/m3
Đ10-3. Một số biện pháp xử lý
khi quan hệ dbmn ~ ρρ không ổn định
Sự phân bố bùn cát trên mặt cắt ngang rất không ổn định, nó phụ thuộc chủ yếu l−u tốc
tại các thủy trực và sự đổi h−ớng chảy của dòng chính (chủ l−u) từ đó dẫn tới sự dao động
của quan hệ dbmn ~ ρρ , nhiều tr−ờng hợp sai số t−ơng 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 đ−ợc.
I. Dựng quan hệ dbmn ~ ρρ từng thời đoạn
Thông th−ờng quan hệ này chỉ có một ph−ơng trình t−ơng quan dùng cho cả năm. Tuy
nhiên trong tr−ờng hợp không ổn định, nếu sử dụng một ph−ơng trình (một đ−ờng trung
bình) sẽ sai số lớn. Có thể phân tích nguyên nhân dao động của các điểm t−ơng quan mà
chia tách ra nhiều thời đoạn ổn định tạm thời, mỗi thời đoạn sử dụng mỗi ph−ơng trình
t−ơng quan dbmn ~ ρρ khác nhau.
Điều kiện chia tách nh− sau : Các điểm t−ơng quan dbmn ~ ρρ 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 ng−ợc lại), trên
cơ sở đó lập hai ph−ơng trình t−ơng quan riêng sử dụng cho hai thời đoạn trong năm.
II. Thay thế dbmn ρ=ρ
Nếu các điểm t−ơng quan phân bố không hình thành quy luật theo thời gian mà lại dao
động lớn, không thể chấp nhận đ−ợc, tr−ờng hợp này có thể coi dbmn ρ=ρ và sử dụng trực
216
tiếp số liệu đo bùn cát hàng ngày bỏ qua công đoạn tính theo ph−ơng trình t−ơng quan, có
nghĩa mnngàyρ = dbngàyρ . Các b−ớc tiếp theo thực hiện nh− mục II, Đ10-2.
III. Lập t−ơng quan l−u l−ợng bùn cát ~ l−u l−ợng n−ớc
Tr−ờng hợp không thể sử dụng t−ơng quan dbmn ~ ρρ nh−ng số liệu đo bùn cát hàng
ngày cũng không đầy đủ, không thể xử lý theo cách thay thế, có thể dựng t−ơng quan l−u
l−ợng bùn cát ~ l−u l−ợng n−ớc (R ~ Q).
Ta có R = ρQ (10-8)
Qua công thức trên cho thấy l−u l−ợng bùn cát (R) phụ thuộc l−ợng ngậm cát (ρ) và l−u
l−ợng n−ớc (Q). Mặt khác giữa l−u l−ợng n−ớc và l−ợng ngậm cát cũng có quan hệ đồng
biến, chẳng hạn ρ = αQ.
Với α = hằng số, thay vào (10-8) ta đ−ợc
R = αQ2 (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 t−ơng quan R ~ Q.
Từ số liệu Q ngày (đã chỉnh lý) thông qua quan hệ R ~ Q, sẽ tính đ−ợc R ngày. Các
b−ớc tính tiếp sau thực hiện nh− mục II, Đ10-2.
Cách xử lý này rất đơn giản nh−ng vấn đề chính là sai số t−ơng quan R ~ Q. Nếu có ít
nhất 60% tổng số điểm t−ơng quan phân bố trong phạm vi sai số ±15% so với đ−ờng trung
bình có thể chấp nhận đ−ợc./.
217
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
Tr−ờng đại học
Thủy lợi
1970
2 Quy phạm quan trắc mực n−ớc và
nhiệt độ n−ớc trong sông
(94TCN1-88)
Cục kỹ thuật điều
tra cơ bản
Tổng cục Khí
t−ợng Thủy văn
(Tổng cục
KTTV)
1988
3 Quy phạm quan trắc l−u l−ợng
n−ớc sông lớn và sông vừa vùng
sông không ảnh h−ởng triều
(94TCN3-90)
Cục kỹ thuật điều
tra cơ bản
Tổng cục Khí
t−ợng Thuỷ văn
1990
4 Quy phạm quan trắc l−u l−ợng
chất lơ lửng vùng sông không ảnh
h−ởng triều (94TCN13-96)
Cục mạng l−ới và
trang thiết bị kỹ
thuật KTTV
Tổng cục Khí
t−ợng Thuỷ văn
1996
5 Quy phạm bảo quản, bảo d−ỡng
các ph−ơng tiện và công trình đo
đạc thủy văn (94TCN.15-97)
Cục mạng l−ới và
trang thiết bị kỹ
thuật KTTV
Tổng cục Khí
t−ợng Thuỷ văn
1997
6 Quy phạm điều tra lũ vùng sông
không ảnh h−ởng triều
(94TCN16-99)
Cục mạng l−ới và
trang thiết bị kỹ
thuật KTTV
Tổng cục Khí
t−ợng Thuỷ văn
1999
7 Quy phạm quan trắc l−u l−ợng
n−ớc sông vùng ảnh h−ởng thuỷ
triều (94TCN17-99)
Cục mạng l−ới và
trang thiết bị kỹ
thuật KTTV
Tổng cục Khí
t−ợng Thuỷ văn
1999
8 H−ớng dẫn sử dụng máy đo mực
n−ớc TĐN-324-M1
Đài KTTV khu vực
đồng bằng Bắc Bộ
Đài KTTV khu
vực ĐBBB
1995
9 H−ớng dẫn đo l−u l−ợng trên sông
bằng máy ADCP
Công ty TNHH Hải
D−ơng (dịch)
Công ty TNHH
Hải D−ơng
1999
10 H−ớng dẫn sử dụng máy đo mực
n−ớc LPN 8/2
Cục mạng l−ới
TTBKT-KTTV
Cục mạng l−ới
TTBKT-KTTV
1999
11 Báo cáo tổng hợp kết quả đo thử
nghiệm máy ADCP
Cục mạng l−ới
TTBKT-KTTV
Cục mạng l−ới
TTBKT-KTTV
2000
12 H−ớng 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
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 H−ớng dẫn sử dụng hệ ch−ơng
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 ADPTM 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