Chỉnh lý số liệu lưu lượng bùn cát lơ lửng

Ch−¬ng X ChØnh lý sè liÖu l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng §10-1. Thu thËp c¸c tμi liÖu cã liªn quan KÕt thóc mét n¨m ®o ®¹c, sè liÖu vÒ bïn c¸t l¬ löng cña tr¹m ®o gåm cã : I. Sè liÖu ®o bïn c¸t toµn mÆt c¾t ngang Kho¶ng trªn, d−íi 30 lÇn ®o, sè lÇn ®o nµy ph©n bè chñ yÕu trong mïa lò. KÕt qu¶ chi tiÕt mçi lÇn ®o bïn c¸t toµn mÆt c¾t gåm cã : l−u l−îng bïn c¸t (R); l−u l−îng n−íc ®o ®ång thêi (Q); l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n mÆt ngang ( mnρ ); l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n thñy trùc ®¹i biÓu ( dbρ ). Sè liÖu thùc ®o ®−îc thèng kª theo d¹ng b¶ng (10-1) d−íi ®©y. B¶ng 10-1. Sè liÖu ®o bïn c¸t l¬ löng toµn mÆt c¾t - N¨m 2000 Tr¹m Kh¶ L· - S«ng Lôc Nam Giê ®o Thø tù lÇn ®o Th¸ng Ngµy B¾t ®Çu KÕt thóc 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. Sè liÖu bïn c¸t ®o hµng ngµy trªn thñy trùc ®¹i biÓu C«ng viÖc ®o bïn c¸t trªn thñy trùc ®¹i biÓu ®−îc thùc hiÖn vµo 7 giê s¸ng hµng ngµy ®èi víi mïa lò, cßn trong mïa kiÖt kho¶ng 3-5 ngµy ®o mét lÇn. Nh− vËy trong mét n¨m sÏ cã kho¶ng trªn d−íi 300 trÞ sè l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n thñy trùc ®¹i biÓu ®o hµng ngµy ( dbρ ) ngµy. 211 III. Tµi liÖu mùc n−íc, l−u l−îng b×nh qu©n ngµy ®· chØnh lý Tµi liÖu nµy lµ kÕt qu¶ cña chØnh lý mùc n−íc vµ l−u l−îng n−íc ë ch−¬ng VII, VIII, IX §10-2. Néi dung vμ ph−¬ng ph¸p chØnh lý l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng I. Néi dung chØnh lý bïn c¸t l¬ löng ChØnh lý bïn c¸t l¬ löng bao gåm c¸c néi dung sau : 1) T×nh l−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n ngµy (365 - 366 trÞ sè) 2) TÝnh ®Æc tr−ng bïn c¸t trong n¨m nh− : Khèi l−îng bïn c¸t qua tr¹m ®o trong n¨m (Wrn¨m); l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n n¨m (ρ n¨m); l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n th¸ng (ρ th¸ng); l−îng ngËm c¸t lín nhÊt, nhá nhÊt trong n¨m. 3) KiÓm tra sai sè tÝnh to¸n vµ tÝnh hîp lý cña ®Æc tr−ng 4) Tæng hîp sè liÖu, thuyÕt minh vµ ®¸nh gi¸ chÊt l−îng tµi liÖu II. Tr×nh tù chØnh lý sè liÖu l−u l−îng bïn c¸t l¬ löng 1. VÏ quan hÖ t−¬ng quan mnρ ~ dbρ C¨n cø sè liÖu kho¶ng trªn d−íi 30 lÇn ®o thèng kª theo d¹ng b¶ng (10-1) lËp quan hÖ t−¬ng quan l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n mÆt c¾t víi l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n thñy trùc ®¹i biÓu t−¬ng øng. Quan hÖ gi÷a hai yÕu tè nµy thÓ hiÖn qua c«ng thøc : Q Q...QQ nn2211 n/m ρ+ρ+ρ=ρ (10-1) Trong ®ã mnρ : l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n mÆt c¾t ngang 1ρ , 2ρ .... nρ : l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n tõng thñy trùc (trong ®ã cã thñy trùc chän lµm ®¹i biÓu) Q1, Q2 ... Qn l−u l−îng n−íc c¸c bé phËn cña mÆt c¾t ngang. Q : L−u l−îng n−íc toµn mÆt c¾t ngang Theo (10-1) cho thÊy quan hÖ mnρ ~ dbρ ®ång biÕn, tuyÕn tÝnh. Khi dbρ = 0 cã nghÜa 1ρ , 2ρ .... còng ®ång thêi b»ng kh«ng hoÆc xÊp xØ b»ng kh«ng vµ dÉn tíi mnρ = 0. Do ®ã ®å thÞ t−¬ng quan mnρ ~ dbρ qua gèc täa ®é. 212 Chó ý khi vÏ ®−êng trung b×nh nªn dùa theo quy luËt sè ®«ng, ph©n tÝch nguyªn nh©n cña nh÷ng ®iÓm t−¬ng quan cã xu thÕ thiªn lín, thiªn nhá c¸ biÖt (®iÓm ®ét xuÊt) ®Ó xö lý thÝch hîp. §¸nh gi¸ sai sè t−¬ng quan theo tiªu chuÈn sau : NÕu cã Ýt nhÊt 4/5 tæng sè ®iÓm t−¬ng quan ph©n bè trong ph¹m vi sai sè ±15% so víi ®−êng trung b×nh cã thÓ sö dông ®−îc. 2. TÝnh l−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n ngµy Dùa theo sè liÖu l−îng ngËm c¸t thùc ®o hµng ngµy t¹i thñy trùc ®¹i biÓu ( dbngµyρ ), th«ng qua ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan mnρ ~ dbρ tÝnh ®−îc l−îng ngËm c¸t mÆt ngang b×nh qu©n ngµy ( mnngµyρ ). L−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n ngµy tÝnh nh− sau : R ngµy = mnngµyρ x Q ngµy Trong ®ã R ngµy - L−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n ngµy mnngµyρ - l−îng ngËm c¸t b×nh qu©n mÆt c¾t ngang b×nh qu©n ngµy Q ngµy - L−u l−îng n−íc b×nh qu©n ngµy (®· chØnh lý) H×nh 10-1. Quan hÖ mnρ ~ dbρ Trong mïa kiÖt cã nh÷ng ngµy kh«ng ®o l−îng ngËm c¸t thuû trùc ®¹i biÓu th× sÏ tÝnh bæ sung cho ®ñ sè ngµy trong n¨m b»ng ph−¬ng ph¸p néi suy tuyÕn tÝnh, bëi sè liÖu ngµy ®o tr−íc vµ ngµy ®o sau gÇn nhÊt. 3. TÝnh l−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n th¸ng, b×nh qu©n n¨m L−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n th¸ng, n¨m tÝnh theo trung b×nh céng l−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n ngµy trong th¸ng, n¨m. 213 ∑−3128 1 ngµyR R th¸ng = Sè ngµy trong th¸ng (10-2) ∑−366365 1 ngµyR R n¨m = Sè ngµy trong n¨m (10-3) 4. TÝnh ®Æc tr−ng bïn c¸t trong th¸ng, trong n¨m a. Khèi l−îng bïn c¸t l¬ löng qua tr¹m ®o trong mét n¨m Wrn¨m = R n¨m x Tn¨m (103 tÊn) (10-4) R n¨m tÝnh theo kg/s hoÆc g/s Tn¨m - sè ®o thêi gian mét n¨m tÝnh b»ng gi©y b. L−îng ngËm c¸t b×nh qu©n n¨m m¨mnnρ = m¨n m¨n Q R (10-5) Trong ®ã : m¨mnnρ - l−îng ngËm c¸t mÆt c¾t ngang b×nh qu©n n¨m (g/m3 hoÆc Kg/m3) R n¨m - l−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n n¨m (g/s hoÆc Kg/s) Q n¨m - l−u l−îng n−íc b×nh qu©n n¨m (m3/s) c.L−îng ngËm c¸t b×nh qu©n th¸ng ng¸mnthρ = ng¸th ng¸th Q R (10-6) Víi ng¸mnthρ - l−îng ngËm c¸t mÆt c¾t ngang b×nh qu©n th¸ng (g/m3 ; kg/m3) R th¸ng - l−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n th¸ng (g/s hoÆc kg/s) Q th¸ng- l−u l−îng n−íc b×nh qu©n th¸ng (m3/s) 5. KiÓm tra sai sè tÝnh to¸n vµ tÝnh hîp lý cña trÞ sè ®Æc tr−ng Sai sè tÝnh to¸n do thùc hiÖn c¸c phÐp tÝnh trung gian, sai sè ®äc biÓu ®å, sai sè do sao chÐp sè liÖu v.v... 214 §Ó ph¸t hiÖn nh÷ng sai sè nµy th−êng vÏ ®−êng qu¸ tr×nh l−u l−îng bïn c¸t b×nh qu©n ngµy R ngµy ~ t vµ ®−êng qu¸ tr×nh l−u l−îng n−íc b×nh qu©n ngµy Q ngµy ~ t cïng tû lÖ thêi gian ®Ó ®èi chiÕu so s¸nh. Theo quy luËt chung hai ®−êng qu¸ tr×nh cã xu thÕ thay ®æi ®ång d¹ng, c¸c ®iÓm cùc trÞ Rmax, Rmin, Qmax, Qmin t−¬ng øng. NÕu xuÊt hiÖn sù thay ®æi kh«ng ®ång d¹ng hoÆc kh«ng t−¬ng øng cÇn kiÓm tra ph¸t hiÖn nguyªn nh©n vµ söa sai nÕu cã. XÐt tÝnh hîp lý cña ®Æc tr−ng khèi l−îng bïn c¸t Wn¨m, cã thÓ sö dông ph−¬ng tr×nh c©n b»ng bïn c¸t trong ®o¹n s«ng. ∑Wrvµo ± Wrgi÷a = ∑Wrra (10-7) Trong ®ã : ∑ Wrvµo : Khèi l−îng bïn c¸t chuyÓn vµo ®o¹n s«ng qua c¸c tr¹m ®o phÝa th−îng l−u (trong thêi ®o¹n cÇn xÐt) ∑Wrra - Khèi l−îng bïn c¸t chuyÓn ra ngoµi ®o¹n s«ng qua c¸c tr¹m ®o phÝa h¹ l−u (trong thêi ®äan cÇn xÐt) Wrgi÷a - Khèi l−îng bïn c¸t t¨ng thªm (+) do xãi lë hoÆc gi¶m bít (-) do båi l¾ng trong ®äan s«ng (trong thêi ®o¹n xÐt c©n b»ng) hoÆc do s«ng suèi bæ sung. Thµnh phÇn Wrgi÷a rÊt khã x¸c ®Þnh, th«ng th−êng chØ cã thÓ nhËn biÕt cã tÝnh chÊt ®Þnh tÝnh xãi hoÆc båi. Do ®ã ∑Wrvµo < ∑Wrra nÕu ®o¹n s«ng cã hiÖn t−îng xãi lë ∑Wrvµo > ∑Wrra nÕu ®o¹n s«ng cã hiÖn t−îng båi l¾ng Thêi ®o¹n xÐt c©n b»ng cã thÓ bÊt kú (th¸ng, n¨m, nhiÒu n¨m). Th«ng qua ph−¬ng tr×nh c©n b»ng bïn c¸t trong ®o¹n s«ng còng chØ cã thÓ nhËn xÐt tÝnh hîp lý cã tÝnh chÊt ®Þnh tÝnh. 6. Tæng hîp sè liÖu vµ thuyÕt minh vµ ®¸nh gi¸ chÊt l−îng tµi liÖu Qua c¸c b−íc tÝnh to¸n nªu trªn ®· cã ®−îc sè liÖu gåm nhiÒu lo¹i. Trªn c¬ së sè liÖu ®ã, tiÕn hµnh chän läc, tæng hîp ®Æc tr−ng theo d¹ng b¶ng (10-2). Trong ®ã trÞ sè l−îng ngËm c¸t lín nhÊt, l−îng ngËm c¸t nhá nhÊt trong tõng th¸ng ®−îc chän tõ trÞ sè lín nhÊt, nhá nhÊt trung b×nh ngµy cña th¸ng ®ã. Còng t−¬ng tù c«ng t¸c chØnh lý c¸c yÕu tè kh¸c, sè liÖu ®Æc tr−ng bïn c¸t ®−îc sao chÐp 3 b¶n vµ l−u tr÷ t¹i ba c¬ quan cã tr¸ch nhiÖm qu¶n lý - (Tr¹m ®o, §µi khu vùc vµ Tæng côc). KÌm theo cã thuyÕt minh nªu râ nh÷ng vÊn ®Ò ®o ®¹c, chØnh lý cã liªn quan ®Õn chÊt l−îng sè liÖu. 215 B¶ng 10-2. Sè liÖu ®Æc tr−ng bïn c¸t l¬ löng trong n¨m Th¸ng §Æc tr−ng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII L−îng ngËm c¸t b×nh qu©n g/m3 L−îng ngËm lín nhÊt g/m3 Ngµy L−îng ngËm c¸t nhá nhÊt g/m3 Ngµy §Æc tr−ng n¨m Khèi l−îng bïn c¸t c¶ n¨m ... (tÊn). L−îng ngËm c¸t b×nh qu©n n¨m... g/m 3 L−îng ngËm c¸t lín nhÊt ..... g/m3 L−îng ngËm c¸t nhá nhÊt...... g/m3 §10-3. Mét sè biÖn ph¸p xö lý khi quan hÖ dbmn ~ ρρ kh«ng æn ®Þnh Sù ph©n bè bïn c¸t trªn mÆt c¾t ngang rÊt kh«ng æn ®Þnh, nã phô thuéc chñ yÕu l−u tèc t¹i c¸c thñy trùc vµ sù ®æi h−íng ch¶y cña dßng chÝnh (chñ l−u) tõ ®ã dÉn tíi sù dao ®éng cña quan hÖ dbmn ~ ρρ , nhiÒu tr−êng hîp sai sè t−¬ng quan lín kh«ng ®¹t yªu cÇu sö dông. Do ®ã ph¶i cã biÖn ph¸p xö lý nh»m h¹n chÕ sai sè t¹o ®iÒu kiÖn sè liÖu tÝnh to¸n cã thÓ chÊp nhËn ®−îc. I. Dùng quan hÖ dbmn ~ ρρ tõng thêi ®o¹n Th«ng th−êng quan hÖ nµy chØ cã mét ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan dïng cho c¶ n¨m. Tuy nhiªn trong tr−êng hîp kh«ng æn ®Þnh, nÕu sö dông mét ph−¬ng tr×nh (mét ®−êng trung b×nh) sÏ sai sè lín. Cã thÓ ph©n tÝch nguyªn nh©n dao ®éng cña c¸c ®iÓm t−¬ng quan mµ chia t¸ch ra nhiÒu thêi ®o¹n æn ®Þnh t¹m thêi, mçi thêi ®o¹n sö dông mçi ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan dbmn ~ ρρ kh¸c nhau. §iÒu kiÖn chia t¸ch nh− sau : C¸c ®iÓm t−¬ng quan dbmn ~ ρρ ph©n bè h×nh thµnh tõng nhãm ®iÓm thiªn lín hoÆc thiªn nhá theo thø tù thêi gian, ch¼ng h¹n tõ lÇn ®o thø nhÊt tíi lÇn ®o 11 ph©n bè thiªn nhá, tõ lÇn ®o 12 ®Õn 29 ph©n bè thiªn lín (hoÆc ng−îc l¹i), trªn c¬ së ®ã lËp hai ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan riªng sö dông cho hai thêi ®o¹n trong n¨m. II. Thay thÕ dbmn ρ=ρ NÕu c¸c ®iÓm t−¬ng quan ph©n bè kh«ng h×nh thµnh quy luËt theo thêi gian mµ l¹i dao ®éng lín, kh«ng thÓ chÊp nhËn ®−îc, tr−êng hîp nµy cã thÓ coi dbmn ρ=ρ vµ sö dông trùc 216 tiÕp sè liÖu ®o bïn c¸t hµng ngµy bá qua c«ng ®o¹n tÝnh theo ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan, cã nghÜa mnngµyρ = dbngµyρ . C¸c b−íc tiÕp theo thùc hiÖn nh− môc II, §10-2. III. LËp t−¬ng quan l−u l−îng bïn c¸t ~ l−u l−îng n−íc Tr−êng hîp kh«ng thÓ sö dông t−¬ng quan dbmn ~ ρρ nh−ng sè liÖu ®o bïn c¸t hµng ngµy còng kh«ng ®Çy ®ñ, kh«ng thÓ xö lý theo c¸ch thay thÕ, cã thÓ dùng t−¬ng quan l−u l−îng bïn c¸t ~ l−u l−îng n−íc (R ~ Q). Ta cã R = ρQ (10-8) Qua c«ng thøc trªn cho thÊy l−u l−îng bïn c¸t (R) phô thuéc l−îng ngËm c¸t (ρ) vµ l−u l−îng n−íc (Q). MÆt kh¸c gi÷a l−u l−îng n−íc vµ l−îng ngËm c¸t còng cã quan hÖ ®ång biÕn, ch¼ng h¹n ρ = αQ. Víi α = h»ng sè, thay vµo (10-8) ta ®−îc R = αQ2 (10-9) Theo (10-9) cho thÊy quan hÖ R ~ Q ®ång biÕn, kh«ng tuyÕn tÝnh vµ khi Q = 0 → R = 0. C¨n cø sè liÖu ®o bïn c¸t toµn mÆt c¾t d¹ng b¶ng (10-1) lËp quan hÖ t−¬ng quan R ~ Q. Tõ sè liÖu Q ngµy (®· chØnh lý) th«ng qua quan hÖ R ~ Q, sÏ tÝnh ®−îc R ngµy. C¸c b−íc tÝnh tiÕp sau thùc hiÖn nh− môc II, §10-2. C¸ch xö lý nµy rÊt ®¬n gi¶n nh−ng vÊn ®Ò chÝnh lµ sai sè t−¬ng quan R ~ Q. NÕu cã Ýt nhÊt 60% tæng sè ®iÓm t−¬ng quan ph©n bè trong ph¹m vi sai sè ±15% so víi ®−êng trung b×nh cã thÓ chÊp nhËn ®−îc./. 217 Tµi liÖu tham kh¶o TT Tªn tµi liÖu T¸c gi¶ Nhµ xuÊt b¶n N¨m xuÊt b¶n 1 §o ®¹c vµ chØnh biªn tµi liÖu thñy v¨n vïng triÒu Bé m«n thñy v¨n chuyªn nghiÖp Tr−êng ®¹i häc Thñy lîi 1970 2 Quy ph¹m quan tr¾c mùc n−íc vµ nhiÖt ®é n−íc trong s«ng (94TCN1-88) Côc kü thuËt ®iÒu tra c¬ b¶n Tæng côc KhÝ t−îng Thñy v¨n (Tæng côc KTTV) 1988 3 Quy ph¹m quan tr¾c l−u l−îng n−íc s«ng lín vµ s«ng võa vïng s«ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu (94TCN3-90) Côc kü thuËt ®iÒu tra c¬ b¶n Tæng côc KhÝ t−îng Thuû v¨n 1990 4 Quy ph¹m quan tr¾c l−u l−îng chÊt l¬ löng vïng s«ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu (94TCN13-96) Côc m¹ng l−íi vµ trang thiÕt bÞ kü thuËt KTTV Tæng côc KhÝ t−îng Thuû v¨n 1996 5 Quy ph¹m b¶o qu¶n, b¶o d−ìng c¸c ph−¬ng tiÖn vµ c«ng tr×nh ®o ®¹c thñy v¨n (94TCN.15-97) Côc m¹ng l−íi vµ trang thiÕt bÞ kü thuËt KTTV Tæng côc KhÝ t−îng Thuû v¨n 1997 6 Quy ph¹m ®iÒu tra lò vïng s«ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu (94TCN16-99) Côc m¹ng l−íi vµ trang thiÕt bÞ kü thuËt KTTV Tæng côc KhÝ t−îng Thuû v¨n 1999 7 Quy ph¹m quan tr¾c l−u l−îng n−íc s«ng vïng ¶nh h−ëng thuû triÒu (94TCN17-99) Côc m¹ng l−íi vµ trang thiÕt bÞ kü thuËt KTTV Tæng côc KhÝ t−îng Thuû v¨n 1999 8 H−íng dÉn sö dông m¸y ®o mùc n−íc T§N-324-M1 §µi KTTV khu vùc ®ång b»ng B¾c Bé §µi KTTV khu vùc §BBB 1995 9 H−íng dÉn ®o l−u l−îng trªn s«ng b»ng m¸y ADCP C«ng ty TNHH H¶i D−¬ng (dÞch) C«ng ty TNHH H¶i D−¬ng 1999 10 H−íng dÉn sö dông m¸y ®o mùc n−íc LPN 8/2 Côc m¹ng l−íi TTBKT-KTTV Côc m¹ng l−íi TTBKT-KTTV 1999 11 B¸o c¸o tæng hîp kÕt qu¶ ®o thö nghiÖm m¸y ADCP Côc m¹ng l−íi TTBKT-KTTV Côc m¹ng l−íi TTBKT-KTTV 2000 12 H−íng dÉn ®o ®¹c vµ chØnh lý sè liÖu thñy v¨n Phan §×nh Lîi NguyÔn N¨ng Minh Nhµ xuÊt b¶n N«ng nghiÖp 1985 13 Gi¸o tr×nh §éng lùc häc dßng NhiÒu t¸c gi¶ Nhµ xuÊt b¶n 1981 218 TT Tªn tµi liÖu T¸c gi¶ Nhµ xuÊt b¶n N¨m xuÊt b¶n s«ng N«ng nghiÖp 14 NhËn xÐt vÒ m¸y ®o bïn c¸t di ®Èy Helley Smith Ph¹m V¨n S¬n TËp san KTTV 1995 15 H−íng dÉn sö dông hÖ ch−¬ng tr×nh chØnh lý tµi liÖu thñy v¨n trªn m¸y vi tÝnh, lÇn thø 2 Trung t©m t− liÖu KTTV Trung t©m t− liÖu 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