Chỉnh lý số liệu lưu lượng nước vùng sông không ảnh hưởng triều

Ch−¬ng VIII ChØnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc vïng s«ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu §8-1. Néi dung chØnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc Vïng s«ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu kÓ tõ nguån s«ng tíi ranh giíi ¶nh h−ëng triÒu phÝa h¹ l−u. Trong vïng nµy quy luËt dao ®éng cña mùc n−íc, l−u l−îng n−íc chØ phô thuéc quy luËt ph©n bè m−a lò trªn l−u vùc s«ng. §Æc ®iÓm thñy v¨n vïng nµy kh¸c biÖt víi vïng s«ng ¶nh h−ëng triÒu thÓ hiÖn trªn hai ®iÓm sau : • H−íng ch¶y mét chiÒu tõ nguån vÒ h¹ l−u • Mùc n−íc, l−u l−îng n−íc dao ®éng cã tÝnh ngÉu nhiªn theo m−a lò (vïng triÒu dao ®éng theo quy luËt chu kú ngµy vµ h−íng ch¶y hai chiÒu). HiÖn nay do ®iÒu kiÖn kü thuËt vµ kinh tÕ h¹n chÕ ch−a cho phÐp ®o l−u l−îng n−íc liªn tôc hµng giê nh− ®o mùc n−íc mµ chØ cã thÓ ®o ®−îc l−u l−îng n−íc øng víi mét sè thêi ®iÓm trong n¨m. Cô thÓ víi nh÷ng tr¹m ®o vïng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu chØ cã thÓ ®o ®−îc kho¶ng tõ 40 ÷100 lÇn trong mét n¨m, cã nghÜa chØ cã ®−îc 40-100 trÞ sè l−u l−îng n−íc tøc thêi ph©n bè theo thêi gian n¨m. Sè liÖu ®ã ch−a thÓ sö dông cho c¸c yªu cÇu vÒ khai th¸c - lîi dông nguån n−íc v× sè l−îng qu¸ Ýt ch−a ph¶n ¸nh ®Çy ®ñ qu¸ tr×nh thay ®æi l−u l−îng n−íc tõng ngµy, tõng giê, ch−a ®ñ c¬ së ®Ó x¸c ®Þnh ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m nh− l−u l−îng n−íc b×nh qu©n n¨m (Qn¨m) tæng l−îng n−íc n¨m (Wn¨m), líp dßng ch¶y n¨m (yn¨m), m« ®uyn dßng ch¶y n¨m (Mn¨m), l−u l−îng n−íc lín nhÊt, nhá nhÊt trong n¨m ( )minm¨nmaxm¨n Q,Q . Do ®ã sè liÖu l−u l−îng n−íc thùc ®o (40 ÷ 100 trÞ sè) ph¶i th«ng qua chØnh lý míi cã thÓ sö dông ®−îc. Néi dung chØnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc gåm cã : 1/ TÝnh l−u l−îng n−íc giê (Qgiê) øng víi Hgiê ®· ®o theo chÕ ®é trong n¨m (tõ 1-I ®Õn 31-XII) 2/ TÝnh l−u l−îng n−íc b×nh qu©n ngµy (Qngµy-365-366 trÞ sè) 3/ TÝnh ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m (nh− ®· nªu trªn) 4/ §¸nh gi¸ møc ®é chÝnh x¸c cña kÕt qu¶ ®· tÝnh to¸n 5/ Tæng hîp sè liÖu vµ thuyÕt minh vÒ chÊt l−îng. 157 VÒ ph−¬ng ph¸p chØnh lý ph¶i ®¹t ®−îc c¶ yªu cÇu kü thuËt (chÝnh x¸c, sai sè nhá) vµ kinh tÕ (gi¶m nhÑ c«ng t¸c ®o ®¹c, Ýt tèn kÐm). §8-2. ChØnh lý l−u l−îng n−íc khi quan hÖ Q = ƒ(H) æn ®Þnh Quan hÖ t−¬ng quan Q = f(H) ®−îc sö dông rÊt phæ biÕn trong c«ng t¸c chØnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc v× nã tháa m·n c¶ hai yªu cÇu vÒ kü thuËt vµ kinh tÕ. XÐt theo c«ng thøc thñy lùc cña Sª dy - Maning cho thÊy : ω= 2/13/2 IR n 1Q (8-1) Trong ®ã n : ®é nh¸m lßng s«ng R : b¸n kÝnh thñy lùc I : ®é dèc mÆt n−íc ω : diÖn tÝch mÆt c¾t −ít Víi d¹ng mÆt c¾t h×nh tam gi¸c ta cã : h.B 2 1=ω Trong ®ã B : ®é réng mÆt c¾t h : ®é s©u §é s©u b×nh qu©n 2 h B2 Bh1 B h ==ω= TÝnh gÇn ®óng 2 hhR =≈ (B¸n kÝnh thñy lùc ≈ ®é s©u b×nh qu©n) XÐt trong tr−êng hîp ®¬n gi¶n nhÊt khi mÆt chuÈn ®o mùc n−íc (0-0) trïng víi cao tr×nh thÊp nhÊt ®¸y s«ng sÏ cã mùc n−íc b»ng ®é s©u (H = h) vµ cã thÓ viÕt : 2 HR;BH 2 1 ==ω ; thay ω , R vµo (8-1) Ta cã : 3/53/2 2/1 BH 2 I. n 1Q = (8-2) Theo (8-2) cho thÊy trong sè c¸c yÕu tè thñy lùc cã quan hÖ víi l−u l−îng n−íc nh− n (®é nh¸m) ; I (®é dèc); B (®é réng) ®Òu cã sè mò nhá h¬n hoÆc b»ng 1; cßn mùc n−íc (H) cã sè mò lín h¬n 1 - (5/3). 158 §iÒu ®ã chøng tá quan hÖ gi÷a l−u l−îng ~ mùc n−íc chÆt chÏ h¬n c¸c yÕu tè kh¸c vµ quan hÖ ®ã cã tÝnh chÊt ®¹i biÓu ®¸p øng yªu cÇu sai sè trong tÝnh to¸n (yªu cÇu vÒ kü thuËt). XÐt theo ý nghÜa kinh tÕ tõ mùc n−íc tÝnh ra l−u l−îng Ýt tèn kÐm h¬n, v× ®Çu t− cho c«ng tr×nh ®o mùc n−íc kh«ng lín, c¸ch ®o ®¬n gi¶n so víi ®o c¸c yÕu tè thñy lùc kh¸c. I. TÝnh chÊt chung cña quan hÖ Q = f(H) Theo (8-2) cho thÊy quan hÖ l−u l−îng n−íc víi mùc n−íc theo d¹ng hµm mò víi sè mò 5/3. §iÒu ®ã cã nghÜa t−¬ng quan Q = f(H) thuéc d¹ng ®ång biÕn t¨ng nhanh dÇn. §å thÞ t−¬ng quan Q = f(H) d¹ng cong lâm, (theo quy −íc to¸n häc tung ®é biÓu thÞ hµm sè, hoµnh ®é biÓu thÞ biÕn sè), víi cïng sè gia mùc n−íc (ΔH) nh− nhau sÏ cã sè gia l−u l−îng (ΔQ) t¨ng dÇn khi mùc n−íc cµng cao. (Hµm mò m < 1 cong låi t¨ng chËm dÇn; m = 1 ®−êng th¼ng t¨ng ®Òu; m > 1 cong lâm t¨ng nhanh dÇn). II. Tr×nh tù chØnh lý l−u l−îng khi Q = f(H) æn ®Þnh C«ng t¸c chØnh lý sè liÖu l−u l−îng n−íc ®−îc tiÕn hµnh ®ång thêi víi chØnh lý sè liÖu mùc n−íc sau khi kÕt thóc mét n¨m ®o ®¹c vµ theo tr×nh tù sau 1. Sè liÖu cÇn thiÕt cho chØnh lý a. L−u l−îng n−íc tøc thêi cña c¸c lÇn ®o trong n¨m Sè liÖu nµy th−êng gäi lµ l−u l−îng thùc ®o ®−îc thèng kª theo d¹ng b¶ng (8-1) kÌm theo c¸c yÕu tè thñy lùc t−¬ng øng víi mçi lÇn ®o nh− mùc n−íc lóc ®o l−u l−îng (Ht−¬ng øng); diÖn tÝch mÆt c¾t ngang (ω); l−u tèc b×nh qu©n mÆt c¾t (V mc); ®é réng mÆt n−íc (B); ®é s©u b×nh qu©n ( h ) ®é s©u lín nhÊt (hmax); l−u tèc lín nhÊt (Vmax); ®é dèc mÆt n−íc (I). Nh÷ng yÕu tè nµy gióp cho viÖc ph©n tÝch ®¸nh gi¸ tÝnh hîp lý cña l−u l−îng n−íc. b. Sè liÖu mùc n−íc giê, mùc n−íc b×nh qu©n ngµy (®∙ chØnh lý) ViÖc chØnh lý mùc n−íc vµ l−u l−îng ®−îc tiÕn hµnh ®ång thêi nh−ng phÇn mùc n−íc ph¶i hoµn thµnh tr−íc. 2. NhËn d¹ng quan hÖ Q = f(H) æn ®Þnh C¨n cø sè liÖu l−u l−îng n−íc thùc ®o vµ mùc n−íc t−¬ng øng d¹ng b¶ng (8-1) dùng quan hÖ t−¬ng quan Q = f(H). Chän ba nhãm ®iÓm t−¬ng quan (mçi nhãm kho¶ng 3-5 ®iÓm gÇn nhau) øng víi mùc n−íc cao, mùc n−íc trung b×nh, mùc n−íc thÊp. X¸c ®Þnh täa ®é trung b×nh Htb ~ Qtb cña tõng nhãm ®iÓm theo ph−¬ng ph¸p trung b×nh céng täa ®é ®iÓm mçi nhãm. Víi täa ®é trung b×nh s¬ bé x¸c ®Þnh ®−êng giíi h¹n trªn vµ giíi h¹n d−íi víi kho¶ng dao ®éng ± 10% (ΔQ = ± 0,10 Qtb) so víi trÞ sè Qtb cña mçi nhãm. NÕu c¸c ®iÓm t−¬ng quan ph©n bè thiªn lín, thiªn nhá kh«ng theo quy luËt (cã tÝnh ngÉu nhiªn) vµ cã Ýt nhÊt 95% tæng sè ®iÓm t−¬ng quan ph©n bè trong ph¹m vi hai ®−êng giíi h¹n, cã thÓ coi lµ thuéc d¹ng quan hÖ Q = f(H) æn ®Þnh. Kho¶ng dao ®éng ± 10% Qtb cña tõng cÊp mùc n−íc ®−îc coi nh− sai sè ®o ®¹c. 159 B¶ng 8-1. L−u l−îng n−íc thùc ®o n¨m 2000 Tr¹m H−ng Thi, S«ng B«i Ngµy ®o Giê ®o LÇn ®o Ngµy Th¸ng B¾t ®Çu KÕt thóc H (cm) Q m3/s ω (m2) V (m/s) I B (m) h (m) ... 1 1 I 9h20 10h30 227 4,49 13,9 0,30 2 15 I 9.05 9.30 214 2.89 9,81 0,29 3 4 II 14.00 15.20 253 11,4 24,3 0,47 . . 10 1 IV 7.30 8.07 198 1,56 5,68 0,27 11 7 IV 15.00 16.04 249 9,84 23,1 0,42 12 2 V 6.00 8.20 271 18,1 28,8 0,63 . . . 21 4 VII 18.00 20.15 497 396 385 1,03 22 5 VII 6.50 9.00 539 460 427 1,08 . . 33 30 VIII 17.00 18.10 422 249 327 0,77 34 1 IX 8.45 9.55 438 280 338 0,83 35 2 IX 5.40 7.10 382 167 292 0,57 . . . 40 5 X 10.24 13.00 292 43,7 221 0,20 41 10 X 9.40 11.00 357 133 273 0,49 42 11 X 7.50 9.10 340 108 259 0,42 . . 53 4 XII 8.17 9.51 325 78,5 246 0,32 54 17 XII 11.00 12.40 263 16,9 29,0 0,58 55 29 XII 10.05 11.48 204 1,81 6,15 0,29 160 H×nh 8-1a. BiÒu ®å nhËn d¹ng Q=ƒ(H) æn ®Þnh H×nh 8-1b. BiÓu ®å Q=ƒ(H) trung b×nh 3. VÏ ®−êng quan hÖ Q = f(H) trung b×nh Dùa theo d¹ng ph©n bè cña b¨ng ®iÓm t−¬ng quan, täa ®é trung b×nh cña ba nhãm ®iÓm nªu trªn vÏ ®−êng cong Q = f(H) trung b×nh sao cho phï hîp víi tÝnh chÊt chung cña quan hÖ Q = f(H) vµ ®¹t sai sè t−¬ng quan nhá nhÊt, h×nh (8-1)b. §−êng trung b×nh vÏ tõ mùc n−íc thÊp nhÊt tíi mùc n−íc cao nhÊt trong n¨m. NÕu øng víi mùc n−íc thÊp nhÊt hoÆc cao nhÊt mµ kh«ng ®o ®−îc l−u l−îng n−íc sÏ kh«ng cã ®iÓm ®Ó ®Þnh h−íng vÏ, tr−êng hîp nµy ph¶i kÐo dµi (ngo¹i suy) Q = f(H) trung b×nh. Kü n¨ng vÏ vµ ph−¬ng ph¸p kÐo dµi sÏ tr×nh bµy ë tiÕt sau. 4. TÝnh sai sè t−¬ng quan §Ó ®¸nh gi¸ møc ®é t−¬ng quan cña l−u l−îng víi mùc n−íc vµ ph¶n ¶nh sai sè trong ®o ®¹c, th−êng sö dông c«ng thøc tÝnh sai sè qu©n ph−¬ng t−¬ng ®èi. 161 ( ) n 1K n 1 2∑ − =σ (8-3) Trong ®ã σ : Sai sè qu©n ph−¬ng t−¬ng ®èi n : Tæng sè ®iÓm lËp t−¬ng quan Q = f(H) tinh do Q Q K = Víi Q®o l−u l−îng n−íc thùc ®o QtÝnh l−u l−îng n−íc ®äc trªn ®−êng Q = f(H) trung b×nh t−¬ng øng cïng mùc n−íc víi Q®o. TrÞ sè σ tïy thuéc møc ®é t−¬ng quan gi÷a l−u l−îng víi mùc n−íc, ®é chÝnh x¸c trong c«ng t¸c ®o ®¹c vµ tÊt nhiªn còng t¨ng gi¶m theo kü n¨ng vÏ ®−êng Q = f(H) trung b×nh. Víi σ ≤ 0,050, t−¬ng quan Q = f(H) chÆt chÏ 0,05 < σ ≤ 0,15, t−¬ng quan Q = f(H) cã thÓ sö dông ®−îc 0,15 < σ, t−¬ng quan dïng ®Ó tham kh¶o. 5. TÝnh l−u l−îng giê (Qgiê) t−¬ng øng víi mùc n−íc giê Sö dông biÓu ®å Q = f(H) trung b×nh cïng víi sè liÖu mùc n−íc thùc ®o hµng giê (®· chØnh lý) tÝnh ®−îc l−u l−îng giê t−¬ng øng. Cã thÓ tÝnh theo mÊy c¸ch sau : a) §äc trùc tiÕp trªn biÓu ®å Víi sè liÖu Hgiê ®äc trùc tiÕp trªn ®−êng Q = f(H) trung b×nh sÏ ®−îc Qgiê t−¬ng øng b) LËp b¶ng tÝnh (Barem) c) TÝnh theo ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan Néi dung chi tiÕt c¸ch tÝnh (b) vµ (c) sÏ tr×nh bµy ë tiÕt sau. VÒ nguyªn t¾c cÇn ph¶i tÝnh l−u l−îng giê t−¬ng øng víi tÊt c¶ thêi ®iÓm ®· ®o mùc n−íc. Tuy nhiªn do sù dao ®éng mùc n−íc trong mïa kiÖt kh«ng lín nªn trong c«ng t¸c chØnh lý th−êng chØ tÝnh l−u l−îng giê trong mïa lò (bá qua c«ng ®o¹n tÝnh Qgiê trong mïa kiÖt). 6. TÝnh l−u l−îng n−íc b×nh qu©n ngµy - Qngµy L−u l−îng n−íc b×nh qu©n ngµy ®−îc tÝnh theo ph−¬ng ph¸p trung b×nh céng c¸c l−u l−îng n−íc hµng giê nÕu ph©n phèi c¸c trÞ sè c¸ch ®Òu giê Q ngµy = N Q N 1 giê∑ (8-4) Trong ®ã N lµ sè thêi ®iÓm tÝnh l−u l−îng trong ngµy 162 Qgiê - l−u l−îng n−íc øng víi thêi ®iÓm ®o mùc n−íc trong ngµy Tr−êng hîp c¸c thêi ®iÓm tÝnh l−u l−îng n−íc ph©n phèi kh«ng ®Òu giê th× ph¶i néi suy bæ sung l−u l−îng sao cho ph©n phèi ®Òu giê vµ tÝnh Q ngµy theo (8-4) (Néi suy tuyÕn tÝnh theo sè liÖu l−u l−îng giê tr−íc vµ sau). §èi víi mïa kiÖt th−êng bá qua c«ng ®o¹n tÝnh Qgiê mµ tÝnh Qngµy theo H ngµy. Tõ sè liÖu mùc n−íc b×nh qu©n ngµy vµ sö dông biÓu ®å Q = f(H) trung b×nh tÝnh trùc tiÕp Q ngµy (theo ba c¸ch nh− tÝnh Qgiê). KÕt qu¶ c¸ch tÝnh nµy, trÞ sè Q ngµy sÏ cã sai sè thiªn nhá so víi c¸ch tÝnh chÝnh x¸c tõ Qgiê. Tuy nhiªn do mïa kiÖt mùc n−íc dao ®éng Ýt nªn sai sè cã thÓ chÊp nhËn ®−îc. 7. TÝnh ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m a. L−u l−îng n−íc b×nh qu©n n¨m - Qn¨m Q n¨m = 365 Q 365 1 ngµy∑ (8-5) Víi Q ngµy - l−u l−îng n−íc b×nh qu©n ngµy trong n¨m 365 - sè ngµy trong n¨m (víi n¨m nhuËn 366) b. Tæng l−îng n−íc n¨m - Wn¨m Wn¨m = Q n¨m . T (m3) (8-6)a hoÆc Wn¨m = ∑365 1 ngµy t.Q (8-6)b Víi T - sè ®o thêi gian mét n¨m (tÝnh theo ®¬n vÞ gi©y, phót, giê ... t−¬ng øng víi l−u l−îng m3/sÐc... m3/giê...) t - sè ®o thêi gian mét ngµy theo ®¬n vÞ t−¬ng øng víi l−u l−îng c. Líp dßng ch¶y n¨m - yn¨m yn¨m = 10 3 uvùc−l m¨n F W Víi yn¨m tÝnh theo (mm); Wn¨m (m 3) F : diÖn tÝch l−u vùc (km2) ; 103 hÖ sè ®æi ®¬n vÞ d. M« ®uyn dßng ch¶y n¨m - Mn¨m 103 m¨nQ Mn¨m = Fl−u vùc (l/s/km2) (8-8) 163 Víi Mn¨m (l/s/km 2) ; Q n¨m (m3/s) Fl−u vùc (Km 2) ; 103 hÖ sè ®æi ®¬n vÞ e. §Æc tr−ng Qmax, Qmin (th¸ng - n¨m) L−u l−îng n−íc lín nhÊt (Qmax) nhá nhÊt (Qmin) t−¬ng øng trong th¸ng, trong n¨m x¸c ®Þnh theo kÕt qu¶ tÝnh l−u l−îng giê (tøc thêi). Thêi ®iÓm xuÊt hiÖn Qmax, Qmin trïng víi thêi ®iÓm xuÊt hiÖn Hmax, Hmin. 8. KiÓm tra ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ a. Sai sè tÝnh l−u l−îng giê vµ l−u l−îng b×nh qu©n ngµy. Trong qu¸ tr×nh tÝnh l−u l−îng giê cã thÓ ph¹m sai sè khi ®äc biÓu ®å, tra b¶ng tÝnh, sao chÐp sè liÖu ... v.v. §Ó ph¸t hiÖn sai sè th−êng vÏ qu¸ tr×nh mùc n−íc giê vµ qu¸ tr×nh l−u l−îng giê, qua ®ã so s¸nh ®èi chiÕu hai d¹ng ®−êng mµ ®¸nh gi¸ kÕt qu¶. Trong thùc tÕ c«ng ®o¹n nµy chØ sö dông cho l−u l−îng giê cña trËn lò lín nhÊt trong n¨m nh»m kiÓm tra d¹ng lò ®Æc tr−ng vµ Qmax n¨m. §èi víi l−u l−îng b×nh qu©n ngµy c¸ch kiÓm tra còng t−¬ng tù nh− trªn. VÏ vµ so s¸nh hai ®−êng qu¸ tr×nh mùc n−íc b×nh qu©n ngµy vµ l−u l−îng b×nh qu©n ngµy. NÕu hai ®−êng nµy cã xu thÕ hoµn toµn t−¬ng øng cã thÓ kÕt luËn sè liÖu tÝnh to¸n ®óng. b. Xem xÐt tÝnh hîp lý cña ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m Thùc chÊt cña c«ng ®o¹n nµy lµ ®¸nh gi¸ toµn bé sè liÖu trong n¨m kÓ tõ viÖc ®o ®¹c, chØnh lý ®Õn kÕt qu¶ cuèi cïng lµ ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m. NÕu kÕt qu¶ hîp lý cã nghÜa sè liÖu ®o vµ chØnh lý ®−îc chÊp nhËn vµ cã thÓ sö dông, ng−îc l¹i ph¶i xem xÐt toµn bé qu¸ tr×nh ®o vµ tÝnh ®Ó ph¸t hiÖn nguyªn nh©n kh«ng hîp lý. §Ó kiÓm tra tÝnh hîp lý cña ®Æc tr−ng dßng ch¶y th−êng sö dông ph−¬ng tr×nh c©n b»ng n−íc trong ®o¹n s«ng. ∑Wvµo + Wkhu gi÷a + W®Çu = ∑Wra + Wcuèi (8-9) Trong ®ã : ∑Wvµo - Tæng l−îng n−íc ch¶y vµo ®o¹n s«ng t¹i c¸c tr¹m ®o phÝa th−îng l−u ∑Wra - Tæng l−îng n−íc ch¶y ra t¹i c¸c tr¹m ®o phÝa h¹ l−u ®o¹n s«ng. Wgi÷a - Tæng l−îng n−íc bæ sung vµo ®o¹n s«ng trong khu gi÷a tõ tr¹m ®o phÝa th−îng l−u tíi tr¹m h¹ l−u. W®Çu - ThÓ tÝch n−íc tr÷ trong ®o¹n s«ng t¹i thêi ®iÓm ®Çu cña thêi ®o¹n xÐt c©n b»ng n−íc. Wcuèi - ThÓ tÝch n−íc tr÷ trong ®o¹n s«ng t¹i thêi ®iÓm cuèi cña thêi ®o¹n xÐt c©n b»ng n−íc. 164 Thêi ®o¹n xÐt c©n b»ng n−íc cã thÓ bÊt kú, nÕu xÐt theo thêi ®o¹n mét n¨m sÏ cã W®Çu≈Wcuèi.V× thêi ®iÓm ®Çu n¨m (1-I) vµ thêi ®iÓm cuèi n¨m (31-XII) ®Òu thuéc mïa kiÖt, mùc n−íc t¹i hai thêi ®iÓm ®ã kh«ng chªnh lÖch nhiÒu, v× vËy cã thÓ coi thÓ tÝch n−íc tr÷ xÊp xØ nhau (cã sai sè nh−ng cã thÓ bá qua v× tæng l−îng n−íc n¨m kh¸ lín so víi chªnh lÖch l−îng tr÷). Do ®ã ph−¬ng tr×nh c©n b»ng sÏ lµ : ∑Wvµo + W gi÷a = ∑Wra (8-10) NÕu xÐt víi ®o¹n s«ng cã ®ª, kÓ tõ tr¹m ®o th−îng l−u tíi h¹ l−u sÏ kh«ng cã l−îng n−íc mÆt bæ sung khu gi÷a ∑Wvµo = ∑Wra (8-11) Sö dông (8-10) ; (8-11) ®Ó kiÓm tra tÝnh hîp lý cña ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m trong tr−êng hîp ®¬n gi¶n nhÊt : ®o¹n s«ng kh«ng cã s«ng nh¸nh, cã ®ª íi−md¹tr m¨n nªmtr¹tr m¨n WW = (8-12) Víi ®o¹n s«ng cã ®ª nh−ng gåm nhiÒu nh¸nh ch¶y vµo, ch¶y ra ∑∑ = íi−md¹ctr¸c m¨nnªmtr¹ctr¸c m¨n WW (8-13) Víi ®o¹n s«ng kh«ng cã ®ª vµ cã nhiÒu s«ng nh¸nh ch¶y vµo, ch¶y ra ∑∑ < íi−md¹ctr¸c m¨nnªmtr¹ctr¸c m¨n WW (8-14) (V× Wgi÷a rÊt khã cã ®iÒu kiÖn x¸c ®Þnh) Tïy theo t×nh h×nh cô thÓ tõng ®äan s«ng mµ vËn dông c¸c d¹ng ph−¬ng tr×nh c©n b»ng (8-12) ; (8-13); (8-14). Trªn thùc tÕ rÊt khã ®¹t ®−îc yªu cÇu c©n b»ng tuyÖt ®èi mµ chÊp nhËn sai sè ± 10% ®−îc coi lµ hîp lý. Tuy nhiªn sö dông ph−¬ng tr×nh c©n b»ng còng cã mét sè h¹n chÕ sau : NÕu c¸c tr¹m ®o phÝa trªn, d−íi sai sè cïng chiÒu (cïng thiªn lín -cïng thiªn nhá) sÏ cã kÕt qu¶ “hîp lý” nh−ng thùc chÊt sè liÖu kh«ng chÝnh x¸c. Ng−îc l¹i nÕu c¸c tr¹m trªn, d−íi sai sè ng−îc chiÒu (trªn thiªn lín - d−íi thiªn nhá...) sÏ cho kÕt qu¶ “kh«ng hîp lý” nh−ng thùc chÊt sè liÖu chÊp nhËn ®−îc víi sai sè cho phÐp. Tr−êng hîp xÐt c©n b»ng gåm nhiÒu tr¹m trªn, d−íi nÕu x¶y ra bÊt hîp lý còng rÊt khã x¸c ®Þnh nguyªn nh©n do tr¹m nµo. 9. Tæng hîp kÕt qu¶ vµ thuyÕt minh KÕt qu¶ chØnh lý sè liÖu l−u l−îng gåm cã a) L−u l−îng giê (trong mïa lò) t−¬ng øng mùc n−íc giê b) L−u l−îng b×nh qu©n ngµy (c¶ n¨m) c) §Æc tr−ng dßng ch¶y tõng th¸ng vµ n¨m 165 Mçi lo¹i sè liÖu ®Òu sao chÐp thµnh ba b¶n vµ l−u tr÷ t¹i tr¹m ®o - §µi khu vùc vµ Tæng côc khÝ t−îng thñy v¨n (®èi víi c¸c tr¹m c¬ b¶n). Sè liÖu l−u l−îng b×nh qu©n ngµy vµ ®Æc tr−ng dßng ch¶y n¨m ®−îc thèng kª theo d¹ng b¶ng (8-2)a; L−u l−îng giê t−¬ng øng mùc n−íc giê theo d¹ng b¶ng (8-2)b. KÌm theo sè liÖu cã thuyÕt minh vÒ c¸c vÊn ®Ò liªn quan tíi chÊt l−îng, nh÷ng vÊn ®Ò cÇn l−u ý ®èi víi ng−êi sö dông v.v... III. §iÒu kiÖn øng dông Q = f(H) trung b×nh Ph−¬ng ph¸p tÝnh l−u l−îng giê theo ®−êng quan hÖ, Q = f(H) trung b×nh phï hîp víi nh÷ng tr¹m ®o cã mÆt c¾t ngang æn ®Þnh (Ýt thay ®æi h×nh d¹ng v× xãi, båi) vµ tû lÖ dao ®éng ®é dèc mÆt n−íc nhá. (Imax / Imin ≤ 1,40). C¸c tr¹m ®o trªn s«ng nhá miÒn nói, th−îng l−u c¸c s«ng lín th−êng ®¸p øng ®−îc hai ®iÒu kiÖn nªu trªn. Ngoµi ra ®iÒu kiÖn thñy lùc trong mïa kiÖt cña tr¹m ®o trªn s«ng vïng trung du, ®ång b»ng kh«ng ¶nh h−ëng triÒu còng phï hîp ®Ó sö dông Q = f(H) trung b×nh. §8-3. Mét sè kü n¨ng vÏ biÓu ®å vμ kÐo dμi Q = ƒ(H) C«ng t¸c chØnh lý sè liÖu l−u l−îng th−êng xuyªn sö dông trùc tiÕp biÓu ®å Q = f(H). Do ®ã kü n¨ng vÏ biÓu ®å ¶nh h−ëng râ nÐt tíi møc ®é chÝnh x¸c cña kÕt qu¶, ®Æc biÖt víi mïa kiÖt tr¹m ®o trªn s«ng suèi nhá. I. Chän tû lÖ vÏ biÓu ®å Yªu cÇu tû lÖ vÏ ph¶i ®¹t møc chÝnh x¸c cÇn thiÕt, dÔ ®äc vµ néi suy, ®Ñp m¾t vµ c©n ®èi trong khu«n khæ giÊy vÏ quy ®Þnh. §Ó ®¹t yªu cÇu dÔ ®äc vµ néi suy chØ nªn chän theo ba tû lÖ sau : 1 ~ 1 ; 1 ~ 2 ; 1 ~ 5 tõ ®ã t¨ng gi¶m theo hÖ sè 10 1 ~ 10 ; 1 ~ 20 ; 1 ~ 50 . . . . . Trªn giÊy kÎ li kh¶ n¨ng ®äc chÝnh x¸c tíi 0,5mm, cã nghÜa sai sè do ®iÒu kiÖn kü thuËt (chia v¹ch mm) cña giÊy vÏ tèi ®a 0,5mm. Do ®ã víi yÕu tè mùc n−íc muèn ®äc chÝnh x¸c tíi 1 cm cÇn ph¶i vÏ tû lÖ : møc nhá nhÊt lµ : 0,5 mm biÓu ®å ~ 1cm thùc - Cã nghÜa 1mm biÓu ®å ~ 2 cm thùc (1/20) §èi víi yÕu tè l−u l−îng, víi trÞ sè Q (m3/s) ®−îc ®äc t−¬ng øng víi ®é dµi LQ trªn biÓu ®å (kÓ tõ gèc Q = 0) sÏ cã sai sè ®äc tèi ®a lµ : Sai sè t−¬ng ®èi % = QL mm5,0 Gi¶ thiÕt ®Ó sai sè t−¬ng ®èi kh«ng v−ît qu¸ 5% (0,05) ta cã : 166 QL mm5,0 ≤ 0,05 → LQ ≥ 10 (mm) Cã nghÜa ph¶i chän tû lÖ sao cho ®é dµi ®äc trªn biÓu ®å t−¬ng øng víi l−u l−îng Qm3/s kh«ng nhá d−íi 10mm (t−¬ng øng víi yªu cÇu sai sè 5%). N¨m . . . . . B¶ng 8-2a. B¶ng l−u l−îng n−íc b×nh qu©n ngµy Tr¹m . . . . . S«ng . . . . . DiÖn tÝch l−u vùc . . . . Km2 Th¸ng Ngµy I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 1 2 3 4 5 6 . . . 25 26 27 28 29 30 31 B×nh qu©n Lín nhÊt Ngµy Nhá nhÊt Ngµy §Æc tr−ng L−u l−îng b×nh qu©n . . . . . m3/s ; Lín nhÊt . . . .. . m3/s ; Nhá nhÊt . . . . m3/s Ngµy. . . .Th¸ng. . . . ; Ngµy. . . .Th¸ng. . . Dßng ch¶y N¨m Tæng l−îng n−íc . . . . m3 ; Líp dßng ch¶y . . . .. . mm; M« ®uyn dßng ch¶y . . . . . . l/s/km2 Ghi chó : TrÞ sè lín nhÊt, nhá nhÊt trong tõng th¸ng, trong n¨m lµ trÞ sè l−u l−îng giê (Qgiê) lín nhÊt, nhá nhÊt (kh«ng ph¶i b×nh qu©n lín nhÊt, nhá nhÊt) 167 N¨m . . . . . B¶ng 8-2b. L−u l−îng n−íc vµ mùc n−íc tøc thêi Th¸ng Ngµy Giê Mùc n−íc (cm) L−u l−îng (m3/s) Qngµy (m3/s) Th¸ng Ngµy Giê Mùc n−íc (cm) L−u l−îng (m3/s) Qngµy (m3/s) VI 20 1 312 1460 24 19 . . 7 348 1620 25 1 . . 13 365 1710 7 . . 19 378 1780 164 13 . . 21 1 393 1850 19 . . 4 414 1890 26 1 . . 7 427 2040 2 . . 10 435 2080 3 . . 13 434 2040 4 . . 16 427 1950 5 . . 19 411 1860 6 . . 22 389 1690 192 7 . . 22 1 362 1520 8 . . 4 336 1390 9 . . 7 311 1250 10 . . 10 276 1080 11 . . 13 259 1020 12 . . 16 244 970 13 . . 19 229 920 14 . . 22 215 879 113 15 . . 23 1 . . 16 . . 7 . . 17 . . 13 . . 18 . . 19 . . 19 . . 24 1 . . 20 . . 7 . . 21 . . 13 . . 22 . . 168 Tuy nhiªn ®Ó ®¹t yªu cÇu nµy biÓu ®å cã thÓ v−ît qu¸ khu«n khæ giÊy vÏ. Do ®ã cã thÓ vÏ riªng l−u l−îng nhá (phÇn n−íc thÊp) theo tû lÖ lín sao cho kho¶ng ®äc nhá nhÊt kh«ng d−íi 10mm (kÓ tõ Q = 0). H×nh 8-2. BiÓu ®å phãng to Q=ƒ(H) phÇn n−íc thÊp II. Kü n¨ng vÒ ®−êng quan hÖ Q = f(H) trung b×nh Yªu cÇu cÇn ®¹t ®−îc lµ ®−êng trung b×nh cã d¹ng cong tr¬n thÓ hiÖn tÝch chÊt t¨ng nhanh dÇn cña l−u l−îng khi mùc n−íc cµng cao, mÆt kh¸c cÇn cã sai sè t−¬ng quan (sai sè qu©n ph−¬ng) nhá nhÊt. Tuy nhiªn cßn ph¶i l−u ý tíi nguyªn t¾c sau : LÊy quy luËt sè ®«ng lµm c¬ së chÝnh ®ång thêi ph©n tÝch vµ xem xÐt tÝnh chÊt c¸ biÖt cña ®iÓm t−¬ng quan. §Ó ®¹t sai sè t−¬ng quan nhá nhÊt khi vÏ ®−êng Q = f(H) trung b×nh nªn chia ®Òu kho¶ng lÖch l−u l−îng (ΔQ) sang hai phÝa thiªn lín vµ thiªn nhá ®ång thêi dùa theo quy luËt ph©n bè cña sè ®«ng ®iÓm t−¬ng quan mµ ®Þnh h−íng ®−êng cong. NÕu cã ®iÓm t−¬ng quan ph©n bè thiªn lín hoÆc thiªn nhá kh¸c th−êng (®iÓm ®ét xuÊt) cÇn ph©n tÝch nguyªn nh©n ®Ó xö lý thÝch hîp, kh«ng nªn chia ®Òu kho¶ng lÖch theo nh÷ng ®iÓm nµy. III. KÐo dµi ®−êng Q = f(H) trung b×nh Tr−êng hîp kh«ng ®o ®−îc l−u l−îng øng víi mùc n−íc cao nhÊt hoÆc thÊp nhÊt sÏ kh«ng cã ®iÓm t−¬ng quan ®Ó ®Þnh h−íng vÏ ®−êng Q = f(H) trung b×nh. 169 NÕu vÏ theo xu thÕ rÊt dÔ sai sè chñ quan dÉn ®Õn nh÷ng kÕt qu¶ “g©y tranh c·i” 1. KÐo dµi phÇn n−íc cao HiÖn nay th−êng sö dông ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan d¹ng ®a thøc bËc hai ®Ó kÐo dµi Q=f(H) phÇn n−íc cao. Thùc chÊt ®©y còng lµ c¸ch vÏ theo xu thÕ nh−ng sö dông c«ng cô to¸n häc ®Ó h¹n chÕ tÝnh chñ quan. Trªn ®−êng Q = f(H) trung b×nh ®· vÏ theo ®iÓm t−¬ng quan tù chän ba mùc n−íc H1, H2, H3 c¸ch ®Òu nhau víi H1 xÊp xØ mùc n−íc ®iÓm t−¬ng quan cao nhÊt vµ H3 xÊp xØ mùc n−íc ®iÓm t−¬ng quan thÊp nhÊt. T−¬ng øng víi H1, H2, H3 ®äc trªn ®−êng trung b×nh ®−îc l−u l−îng t−¬ng øng Q1, Q2, Q3. Thay c¸c gi¸ trÞ trªn vµo biÓu thøc d−íi ®©y : ( )( ) ( )( ) ( )( ) ( )( ) ( )( )( )( )2313 2133212 3123121 321 HHHH HHHHQHHHH HHHHQHHHH HHHHQQ −− −−+−− −−+−− −−= (8-15)a Trong ®ã : H1, H2, H3 ; Q1, Q2, Q3 lµ c¸c trÞ sè x¸c ®Þnh ®äc trªn ®−êng Q = f(H) trung b×nh Khai triÓn ®¼ng thøc trªn sÏ ®−îc ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan l−u l−îng - mùc n−íc d¹ng ®a thøc bËc hai : Q = aH2 + bH + C (8-15)b Víi a, b, c lµ c¸c hÖ sè x¸c ®Þnh NghiÖm l¹i ph−¬ng tr×nh b»ng c¸ch thay H1, H2, H3 vµo (8-15)b vµ tÝnh ®−îc ®óng gi¸ trÞ Q1, Q2, Q3, chøng tá qu¸ tr×nh khai triÓn ®óng vµ ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan ®−îc x¸c ®Þnh. Mùc n−íc trong ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan cã thÓ sö dông ®¬n vÞ (m) hoÆc (cm) t−¬ng øng víi Q (m3/s) tïy theo cao tr×nh tr¹m ®o sao cho thuËn tiÖn trong tÝnh to¸n. BiÓu thøc (8-15)a ®−îc thiÕt lËp dùa theo d¹ng ®a thøc Lagrange. Cã thÓ sö dông ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan d¹ng (8-15)b ®Ó tÝnh Qgiê theo Hgiê vµ kÐo dµi quan hÖ Q = f(H) tíi mùc n−íc cao tïy ý. Tuy nhiªn nÕu biªn ®é kÐo dµi cµng lín kÕt qu¶ tÝnh Qmax sÏ kÐm chÝnh x¸c. Cã thÓ tham kh¶o c¸ch ®¸nh gi¸ chÊt l−îng tÝnh Qmax d−íi ®©y. Gäi ΔHk lµ biªn ®é mùc n−íc cÇn kÐo dµi ΔH®o - biªn ®é mùc n−íc cã ®iÓm l−u l−îng thùc ®o ΔHk = Hcao nhÊt kh«ng ®o l−u l−îng - Hcao nhÊt cã ®o l−u l−îng ΔH®o = Hcao nhÊt cã ®o l−u l−îng - H thÊp nhÊt cã ®o l−u l−îng NÕu ΔHk ≤ 1/3 ΔH®o kÕt qu¶ kÐo dµi vµ tÝnh Qmax cã thÓ sö dông ®−îc. 170 NÕu 3 1 ΔH®o < ΔHk ≤ 1/2 ΔH®o kÕt qu¶ kÐo dµi cã thÓ dïng tham kh¶o. Ngoµi ra cã thÓ so s¸nh d¹ng Q = f(H) kÐo dµi víi d¹ng t−¬ng quan Q = f(H) cña nh÷ng n¨m ®o tr−íc ®ã (nÕu cã) ®Ó cã nhËn xÐt vµ ®iÒu chØnh. L−u ý r»ng ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan Q = f(H) kh«ng trïng hoµn toµn víi mäi ®iÓm trªn ®−êng trung b×nh (v× ®−êng nµy vÏ theo thùc ®o kh«ng ph¶i d¹ng chÝnh t¾c). Cã thÓ thay ®æi ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan b»ng c¸ch thay ®æi c¸ch chän ba ®iÓm gèc ban ®Çu, vÊn ®Ò nµy tïy ý ®Þnh sö dông cña ng−êi tÝnh to¸n kÐo dµi. Ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan d¹ng ®a thøc bËc hai kh«ng dïng ®Ó kÐo dµi phÇn n−íc thÊp v× ph−¬ng tr×nh cã ®iÓm cùc trÞ vµ nh¸nh ®èi xøng. KÐo dµi Q = f(H) theo ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan phï hîp víi nh÷ng tr¹m ®o cã mÆt c¾t ngang t¨ng dÇn theo mùc n−íc (Cã nghÜa kh«ng më réng ®ét ngét - b·i trµn). H×nh 8-3. KÐo dµi Q=ƒ(H) theo ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan 2. KÐo dµi phÇn n−íc thÊp PhÇn n−íc thÊp rÊt dÔ ®o l−u l−îng, tuy nhiªn trong thùc tÕ v× nh÷ng lý do nµo ®ã kh«ng ®o ®−îc l−u l−îng øng víi mùc n−íc thÊp nhÊt nªn ph¶i kÐo dµi. §Ó cã ®iÓm ®Þnh h−íng vÏ ®−êng Q = f(H) trung b×nh phÇn n−íc thÊp cÇn x¸c ®Þnh täa ®é ®iÓm ngõng ch¶y (Hngõng ch¶y, Q = 0). 171 NÕu cã sè liÖu ®Þa h×nh mÆt c¾t ngang hoÆc mÆt c¾t däc s«ng sÏ x¸c ®Þnh ®−îc mùc n−íc ngõng ch¶y trïng víi cao tr×nh ®iÓm thÊp nhÊt mÆt c¾t ngang. Tr−êng hîp thiÕu sè liÖu ®Þa h×nh cã thÓ tÝnh mùc n−íc ngõng ch¶y theo c«ng thøc : Hngõng ch¶y )HH(H2 )H.H(H CAB CA 2 B +− −= (8-16) Trong ®ã : Hngõng ch¶y - Mùc n−íc t−¬ng øng víi l−u l−îng b»ng 0 HA, HB, HB C - Mùc n−íc ®äc trªn ®−êng Q = f(H) t−¬ng øng víi QA, QBB, QC øng víi QA ®äc tïy ý trªn ®−êng trung b×nh phÇn n−íc cao, QC ®äc tuú ý trªn ®−êng trung b×nh phÇn n−íc thÊp. TrÞ sè QB b»ng trung b×nh nh©n cña QB A, QC. CAB Q.QQ = (8-17) Khi ®· x¸c ®Þnh ®−îc täa ®é ®iÓm ngõng ch¶y cã thÓ vÏ kÐo dµi Q = f(H) theo xu thÕ sao cho xu«i thuËn qua ®iÓm ®ã. NÕu biªn ®é kÐo dµi ®Ó tÝnh Qmin kh«ng v−ît qu¸ 1/10 biªn ®é cã ®iÓm t−¬ng quan, kÕt qu¶ cã thÓ chÊp nhËn. NÕu v−ît ngoµi ph¹m vi trªn th× kÕt qu¶ tÝnh Qmin chØ nªn tham kh¶o. C«ng thøc (8-18) ®−îc x¸c lËp dùa theo ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan d¹ng hµm mò, ®©y còng lµ mét trong c¸c thuËt to¸n cña ch−¬ng tr×nh chØnh lý tµi liÖu thuû v¨n trªn m¸y vi tÝnh (§9-6) Q = a (H - Hngõng ch¶y) n (8-18) Víi a - hÖ sè ; n - sè mò ph−¬ng tr×nh t−¬ng quan Khi H = Hngõng ch¶y th× Q = 0. IV. LËp b¶ng t−¬ng quan - mùc n−íc ~ l−u l−îng ViÖc tÝnh Qgiê theo mùc n−íc giê cã khèi l−îng lín vµ ph¶i ®äc trùc tiÕp trªn biÓu ®å Q = f(H) trung b×nh lÆp l¹i nhiÒu lÇn. Qu¸ tr×nh nµy rÊt dÔ ph¹m sai sè nªn trong thùc tÕ th−êng lËp b¶ng t−¬ng quan mùc n−íc - l−u l−îng (th−êng gäi barem). Sö dông b¶ng nµy tÝnh Qgiê theo Hgiê hoÆc Qngµy theo H ngµy rÊt thuËn lîi. Tr×nh tù lËp b¶ng theo thÝ dô d−íi ®©y : Ch¼ng h¹n mét tr¹m ®o cÇn lËp b¶ng tÝnh l−u l−îng øng víi mùc n−íc tõ 600 cm ®Õn 1000cm. LÇn l−ît ®äc l−u l−îng trªn biÓu ®å øng tõng cÊp mùc n−íc c¸ch ®Òu 10cm víi kÕt qu¶ sau : H = 600 cm Q = 5,5 m3/