Xây dựng hệ phần mềm xử lý số liệu thuỷ văn vùng sông ảnh hưởng thuỷ triều HYDTID1 0

Việc áp dụng hệ phần mềm chỉnh lý tài liệu thuỷ văn này còn gặp nhiều khó khăn do hạn chế của nền tảng công nghệ phần mềm, hạn chế của thuật toán trích chân đỉnh triều và còn để lại các

bộ tài nguyên và môi trường

trung tâm khí tượng thuỷ văn quốc gia

báo cáo tổng kết KH&CN đề tài cấp bộ

Xây dựng hệ phần mềm xử lý số liệu Thuỷ văn vùng sông ảnh hưởng

thuỷ triều hydtid 1.0

Chủ nhiệm đề tài: ThS lê Xuân Cầu

7054

26/12/2008

hà nội, 11-2008

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 7

1.Vấn đề xử lý số liệu thuỷ văn vùng sông ảnh hưởng triều ở trong và ngoài nước 7

Các công nghệ XLSLTVVT ở nước ngoài 7

Các công nghệ XLSLTVVT nghiên cứu thử nghiệm tại Việt Nam 7

2 Hệ phần mềm XLSLTVVT - HYDTID 1.0 8

3 Các nội dung đề tài đã thực hiện 9

4 Sản phẩm của đề tài 10

5 Lời cảm ơn 12

CHƯƠNG 1 KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHẦN MỀM XỬ LÝ SỐ LIỆU THUỶ VĂN HYDTID 1.0 13

1.1 Khảo sát, phân tích hệ thống phần mềm XLSLTVVT - HYDTID 1.0 14

1.2 Thiết kế hệ thống phần mềm XLSLTVVT - HYDTID 1.0 15

1.3 Thiết kế dữ liệu logic 17

1.4 Thiết kế giao diện 17

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU THUỶ VĂN VÙNG SÔNG ẢNH HƯỞNG TRIỀU 23

2.1 Khái niệm về thuỷ triều 23

2.1.1 Thuỷ triều 23

2.1.2 Chế độ thuỷ văn vùng sông ảnh hưởng thuỷ triều 29

2.1.3 Đặc điểm chế độ dòng chảy vùng sông ảnh hưởng thuỷ triều 30

2.1.4 Dòng triều 32

2.2 Phương pháp chỉnh lý tài liệu mực nước vùng sông ảnh hưởng triều 33

2.3 Các phương pháp chỉnh biên tài liệu lưu lượng nước thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh 38

2.3.1 Chỉnh biên tài liệu lưu lượng nước thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh bằng phương pháp đường đại biểu 38

2.3.2 Các phương pháp chỉnh biên tài liệu lượng triều ở Việt Nam 47

2.3.3 Các phương pháp chỉnh biên của quốc tế 49

2.3.4 Nhận xét về chỉnh biên tài liệu lượng triều qua tài liệu hướng dẫn của WMO và các nước khác 53

2.3.5 Nhận xét về chỉnh biên tài liệu lượng triều thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh tại Việt Nam 54

2.4 Các phương pháp chỉnh biên lưu lượng nước trong thời kỳ ảnh hưởng triều yếu 55

2.4.1 Khái niệm ảnh hưởng triều yếu 55

2.4.2 Các phương pháp chỉnh biên lưu lượng nước 56

2.4.3 Các hướng dẫn của quốc tế về XLSLTV thời kỳ ảnh hưởng triều yếu 74

2.5 Tính dòng chảy sông trong các tháng chuyển tiếp từ ảnh hưởng triều mạnh sang ảnh hưởng triều yếu và ngược lại 79

2.6 Các phương pháp chỉnh biên tài liệu lưu lượng chất lơ lửng vùng sông ảnh hưởng triều 80

2.6.1 Các phương pháp chỉnh biên tài liệu lưu lượng chất lơ lửng thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh 80

2.6.2 Các phương pháp chỉnh biên tài liệu lưu lượng chất lơ lửng thời kỳ ảnh hưởng triều yếu 80

CHƯƠNG 3 CÁC CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM XỬ LÝ SỐ LIỆU THỦY VĂN VÙNG SÔNG ẢNH HƯỞNG TRIỀU HYDTID 1.0 82

3.1 Các chương trình phần mềm (CTPM) quản lý cọc thuỷ chí 84

3.2 Các chương trình XLSL sổ gốc mực nước vùng ảnh hưởng triều 84

3.3 Các chương trình nhập và XLSL sổ đo sâu thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh 85

3.4 Các chương trình nhập và XLSL sổ đo sâu thời kỳ ảnh hưởng triều yếu 85

3.5 Các chương trình nhập và XLSL sổ gốc đo vận tốc đại biểu và đo lưu lượng nước khi đo chi tiết 86

3.6 Các chương trình nhập và XLSL sổ gốc đo lưu lượng chất lơ lửng (LLCLL) thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh 86

3.7 Các chương trình nhập và XLSL sổ gốc đo lưu lượng nước và LLCLL thời kỳ ảnh hưởng triều yếu 86

3.8 Các chương trình chỉnh biên tài liệu lưu lượng nước thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh 86

3.8.1 Các chương trình phân tích các quan hệ tương quan V mc = f(V db ) cho chảy xuôi, chảy ngược và thời đoạn sử dụng đường V mc = f(V db ) 86

3.8.2 Các chương trình xác định quan hệ tương quan V mc = f(V db ) 87

3.8.3 Các chương trình tính vận tốc mặt cắt ngang V mc 87

3.8.4 Các chương trình tính lưu lượng nước giờ 87

3.8.5 Các chương trình xác định thời điểm chuyển triều và thời gian dòng triều 87

3.8.6 Các chương trình tính lượng triều W và lưu lượng triều 87

3.8.7 Các chương trình tính lượng triều tháo ra W ra và lưu lượng triều tháo ra Q ra 87

3.8.8 Chương trình tính chênh lệch triều ∆H 87

3.8.9 Các chương trình tính đặc trưng triều hàng ngày 87

3.9 Chương trình chỉnh biên tài liệu LLCLL thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh 87

3.10 Các chương trình chỉnh biên tài liệu lưu lượng nước thời kỳ ảnh hưởng triều yếu 88

3.10.1 Các chương trình chỉnh biên lưu lượng nước Q = f(H) dòng chảy ổn định 88

3.10.2 Các chương trình chỉnh biên lưu lượng nước theo phương pháp chênh lệch mực nước Q/Qr = (F/Fr)β khi chênh lệch mực nước Fr không phụ thuộc vào mực nước 89

3.10.3 Các chương trình chỉnh biên lưu lượng nước theo phương pháp chênh lệch mực nước Q/Qr = (F/Fr)β khi Qr và chênh lệch mực nước Fr phụ thuộc vào mực nước (phương pháp chênh lệch bình thường) 90

3.10.4 Các chương trình chỉnh biên lưu lượng nước theo phương pháp chênh lệch bằng nhau Q = f(H, F) 91

3.10.5 Các chương trình chỉnh biên lưu lượng nước theo phương pháp KT3 (kết hợp máy tính với vẽ thủ công vòng lũ) 91

3.10.6 Các chương trình chỉnh biên lưu lượng nước theo phương pháp độ lệch dư 91

3.11 Chương trình chỉnh biên tài liệu LLCLL thời kỳ ảnh hưởng triều yếu 92

3.12 Chương trình truyền số liệu giữa các CSDL HYDTIDDB 92

3.13 Chương trình phần mềm trợ giúp XLSLTVVT 93

3.14 Hướng dẫn sử dụng hệ phần mềm XLSL thuỷ văn HYDTID 1.0 93

CHƯƠNG 4 THỬ NGHIỆM HỆ PHẦN MỀM XỬ LÝ SỐ LIỆU THUỶ VĂN VÙNG SÔNG ẢNH HƯỞNG THUỶ TRIỀU HYDTID 1.0 94

4.1 Thử nghiệm Chỉnh lý tài liệu mực nước H, nhiệt độ nước Tn, nhiệt độ không khí Tkk, lượng mưa P 94

4.2 Thử nghiệm xử lý sổ gốc đo lưu lượng nước và lưu lượng chất lơ lửng 98

4.2.1 Xử lý sổ gốc đo lưu lượng nước và lưu lượng chất lơ lửng thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh (mùa cạn) 98

4.2.2 Xử lý sổ gốc đo lưu lượng nước Q và lưu lượng chất lơ lửng R thời kỳ ảnh hưởng triều yếu (mùa lũ) 98

4.3 Thử nghiệm XLSL lưu lượng nước và lưu lượng chất lơ lửng 98

4.4 Thử nghiệm chỉnh biên tài liệu lưu lượng nước và lưu lượng chất lơ lửng bằng HYDTID cho 13 trạm thuỷ văn năm 2005 102

4.4.1 Trạm Bến Bình – Sông Kinh Thầy 102

4.4.2 Trạm Châu Đốc – Sông Hậu 107

4.4.3 So sánh kết quả tính tổng lượng triều tháo ra tháng và lưu lượng nước lớn nhất tháng tính bằng HYDTID 1.0 và thủ công của13 trạm năm 2005 113

4.5 So sánh kết quả thử nghiệm XLSLTVVT bằng HYDTID cho tài liệu Q và R năm 2006

116

4.6 Nhận xét kết quả thử nghiệm XLSLTVVT tài liệu 2005, 2006 bằng HYDTID 1.0 116

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 118

1 Kết luận 118

2 Khuyến nghị 119

TÀI LIỆU THAM KHẢO 120

PHỤ LỤC 122

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ XLSL thủy văn vùng sông ảnh hưởng thủy triều 19

Hình 1.2 Các thành phần của hệ XLSLTVVT - HYDTID 21

Hình 1.3 Giao diện chính của hệ phần mềm HYDTID 1.0 22

Hình 2.1 Các lực tác động lên thuỷ triều 26

Hình 2.2 c(QP)-Trích chân, đỉnh triều hoàn chỉnh 34

Hình 2.3 d(QP)-Trích chân đỉnh triều hoàn chỉnh 34

Hình 2.4 e(QP)-Gộp triều dạng 1 35

Hình 2.5 f(QP)-Gộp triều dạng 2 36

Hình 2.6 b(QP)-Gộp triều dạng 3 36

Hình 2.7 Thời đoạn giữa 2 chân triều lớn hơn 34h 38

Hình 2.8 Sơ đồ các đặc trưng kỳ triều 48

Hình 2.9 Kéo dài quan hệ Q= f(H) theo A= f(H) và V tb = f(H) 58

Hình 2.10 Quan hệ K’= f(H) 59

Hình 2.13 Quan hệ Q/ √ F= f(H) tại trạm Sơn Tây, Thượng Cát các năm 1999-2000 65

Hình 2.14 Phương pháp Stout với số hiệu chính mực nước ∆ H m 66

Hình 2.15 Quan hệ Q= f(H) vòng lũ trạm Cát Khê, sông Thái Bình 24/VI-3/VII/1966 67 Hình 2.16 Sơ đồ ảnh hưởng vật do chi lưu gia nhập 70

Hình 2.17 Sơ đồ độ dốc mặt nước sông bị ảnh hưởng vật 71

Hình 2.18 Quá trình H(t), Q(t) từ 13-26/6/1967 và quan hệ Q/ √ F~H (ảnh hưởng vật do triều) tại trạm Cát Khê sông Thái bình 72

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Chế độ thuỷ triều ở bờ biển Việt Nam 25 Bảng 4.1 Danh sách các trạm mực nước được thử nghiệm bằng HYDTID 1.0 và đánh giá kết quả chỉnh biên tài liệu 2005 95 Bảng 4.2 Các trạm đã được thử nghiệm bằng HYDTID 1.0 và đánh giá kết quả tài liệu chỉnh biên Q và R năm 2005, 2006 100 Bảng 4.3 So sánh đặc trưng dòng triều tháng tính bằng thủ công và HYDTID trạm Bến Bình năm 2005 104 Bảng 4.4 Sai lệch lớn nhất đặc trưng dòng triều tháng trạm Bến Bình năm 2005 107 Bảng 4.5 So sánh đặc trưng dòng triều tháng tính bằng thủ công và HYDTID trạm Châu Đốc năm 2005 110 Bảng 4.6 Sai lệch lớn nhất đặc trưng dòng triều trạm Châu Đốc năm 2005 112

công 114

công 115

DANH SACH CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

XLSLTV Xử lý số liệu thủy văn

MỞ ĐẦU 1.Vấn đề xử lý số liệu thuỷ văn vùng sông ảnh hưởng triều ở trong và ngoài nước

Kết quả cuối cùng của công tác đo đạc, khảo sát thuỷ văn ở mỗi nước là số liệu nhận được sau quá trình XLSL Ở Việt Nam hiện nay số liệu thuỷ văn sau khi quan trắc phảiqua một quá trình XLSL từ trạm thuỷ văn cho đến Đài KTTV khu vực và cuối cùng được lưu trữ tại kho tư liệu của Trung tâm Tư liệu KTTV Quá trình này kéo dài gần 2 năm và chủ yếu thực hiện bằng phương pháp thủ công

Quá trình XLSLTVVT là một quá trình phức tạp, khó khăn do các chế độ thuỷ văn trên các lưu vực sông rất khác nhau Các hướng dẫn về XLSLTV của tổ chức Khí tượng thế giới WMO còn chung chung và các quy trình, quy phạm, hướng dẫn về XLSLTV của mỗi nước khác nhau Trong khi đó nhu cầu thực tế đòi hỏi phải cung cấp dữ liệu và thông tin thuỷ văn một cách nhanh chóng với chất lượng số liệu và chất lượng phục vụ cao Để đáp ứng được nhu cầu cấp thiết đó một số hệ phần mềm XLSLTV đã và đang được phát triển, ứng dụng ở trong và ngoài nước

Hiện nay việc XLSLTVVT ở trong nước được thực hiện theo Qui phạm Quan trắc lưu lượng nước sông vùng ảnh hưởng thủy triều 94 TCN 17-99 Việc

XLSL LLCLL vùng sông ảnh hưởng triều được thực hiện theo Quy phạm tạm thời quan trắc lưu lượng chất lơ lửng vùng sông ảnh hưởng thuỷ triều 94 TCN 26-2002

Công việc được thực hiện chủ yếu bằng thủ công

Các công nghệ XLSLTVVT ở nước ngoài

Trong lĩnh vực phần mềm XLSLTV có 3 phần mềm nổi tiếng thường được nhắc đến đó là HYMOS của Hà lan [11], HYDSTRA (trước đây gọi là HYDSYS) của Úc [12], TIDEDA của New Zealand [13] Các phần mềm này chỉ dùng cho vùng sông không ảnh hưởng triều

Các phương pháp XLSLTVVT đã được nghiên cứu tại nước ngoài đặc biệt

là các kết quả nghiên cứu và hướng dẫn XLSLTVVT của USGS (Mỹ) [27, 28] khá đầy đủ

Vì vậy rất cần thiết phải có một hệ phần mềm XLSLTVVT dùng để lưu trữ, nhập dữ liệu, xử lý và báo cáo dữ liệu thuỷ văn phù hợp với điều kiện trang thiết bị tại Việt Nam và đáp ứng tốt nhất các quy trình, quy phạm hiện hành tại Việt Nam

Các công nghệ XLSLTVVT nghiên cứu thử nghiệm tại Việt Nam

Đến nay chưa có các phần mềm XLSLTVVT của nước ngoài nào được nghiên cứu áp dụng tại Việt Nam Tại Cục Kỹ thuật Điều tra cơ bản (Tổng cục KTTV cũ) vào những năm 80 đã bắt đầu xây dựng hệ phần mềm chỉnh lý tài liệu thuỷ văn vùng triều (cho yếu tố mực nước) Phần mềm này đã được Trung tâm Tư liệu KTTV triển khai thử nghiệm tại các Đài KTTV khu vực năm 2001 Đây là hệ

phần mềm được xây dựng trên nền tảng MS DOS, số liệu được lưu trữ trong các tệp văn bản, chỉ sử dụng các số liệu quan trắc thuỷ văn sau khi đã được xử lý tính toán sơ bộ Việc trao đổi kết quả giữa các chương trình khó khăn, khó đáp ứng việc quản lý, cung cấp số liệu Việc áp dụng hệ phần mềm chỉnh lý tài liệu thuỷ văn này còn gặp nhiều khó khăn do hạn chế của nền tảng công nghệ phần mềm, hạn chế của thuật toán trích chân đỉnh triều và còn để lại các lỗi trong các kết quả chỉnh biên Các lỗi trong chỉnh biên bằng phần mềm này phải dùng tính toán thủ công để kiểm tra và chỉnh sửa Việc đó mất rất nhiều công sức và đòi hỏi người chỉnh biên phải

có nhiều kinh nghiệm

Hiện nay mạng lưới quan trắc thuỷ văn toàn quốc có tất cả 13 trạm thuỷ văn thuộc vùng sông ảnh hưởng thuỷ triều đo lưu lượng nước Việc XLSLTVVT đối với lưu lượng nước thường được tiến hành cho 2 thời kỳ riêng biệt: thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh (mùa cạn) và thời kỳ ảnh hưởng triều yêú (mùa lũ); ngoài ra còn tiến hành XLSLTVVT thời kỳ chuyển tiếp (Lũ-Cạn, Cạn-Lũ) Từ trước đến nay chưa có phần mềm nào có thể xử lý hoàn chỉnh số liệu lưu lượng nước và lưu lượng chất lơ lửng tại Việt nam

Do vậy một hệ phần mềm XLSLTVVT sử dụng các công nghệ XLSL mới

và công cụ tin học tiên tiến cần được xây dựng để đưa vào nghiệp vụ Đề tài nghiên cứu ứng dụng “Xây dựng hệ thống phần mềm xử lý số liệu thuỷ văn vùng sông ảnh hưởng triều” đã được phê duyệt và triển khai thực hiện trong 2 năm từ 05/2006 đến 05/2008 Kết quả là hệ phần mềm XLSLTVVT - HYDTID 1.0 đã được xây dựng

và thử nghiệm tại Trung tâm Tư liệu KTTV

2 Hệ phần mềm XLSLTVVT - HYDTID 1.0

Hệ phần mềm XLSLTVVT HYDTID 1.0 là một hệ được phân tích, thiết kế

và xây dựng hoàn chỉnh sử dụng các công cụ tin học và phương pháp tính hiện đại cùng với việc tích hợp cấu trúc CSDL để nhập số liệu, kiểm tra số liệu nhập, XLSL

sổ gốc đo đạc, xử lý tài liệu chỉnh biên, báo cáo dữ liệu, lưu trữ và phục vụ số liệu thuỷ văn VSAHT trên cơ sở tuân thủ các qui phạm [18, 19, 20, 21] và phù hợp với trình độ cán bộ, tình trạng trang thiết bị XLSLTVVT ở Việt Nam

Hệ phần mềm XLSLTVVT HYDTID 1.0 được phân tích, thiết kế và xây dựng trên cơ sở nghiên cứu áp dụng các công nghệ XLSLTV tiên tiến trong và ngoài nước Ngoài ra các công nghệ XLSLTVVT còn được xây dựng và phát triển nhờ tận dụng kinh nghiệm, các kết quả đạt được từ các thành tựu của các hệ XLSLTV vùng sông không ảnh hưởng thuỷ triều HYDPRODB 1.0 [8], kết quả nghiên cứu chỉnh biên đường Q= f(H) ổn định và không ổn định tại các sông ở Việt Nam [7]

Các đặc trưng của hệ phần mềm XLSLTVVT HYDTID 1.0

1, Đó là hệ Client/Server, trong đó việc XLSL được thực hiện trên máy khách, CSDL được lưu và quản trị tại Server CSDL

2, Các chức năng nhiệm vụ của phần mềm:

- Xử lý số liệu gốc đo đạc: nhập, tính toán, kiểm tra số liệu sổ gốc đo đạc mực nước H, nhiệt độ nước Tn, nhiệt độ không khí Tkk, lượng mưa P (nhập, kiểm tra, chỉnh biên H, Tn, Tkk, P); sổ gốc đo đạc thuỷ văn (lưu lượng nước Q và LLCLL R) thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh; sổ gốc đo đạc thuỷ văn (Q và R) thời kỳ ảnh hưởng triều yếu;

- Chỉnh biên tài liệu lưu lượng nước thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh (hệ thống phân tích quan hệ Vmc= f(Vdb), thời đoạn sử dụng, các hàm mô tả quan hệ Vmc= f(Vdb));

-Chỉnh biên tài liệu lưu lượng nước thời kỳ ảnh hưởng triều yếu (hệ thống phân tích quan hệ Q= f(H), thời đoạn sử dụng, các hàm mô tả quan hệ Q= f(H), hai phương pháp mới xác định vòng lũ); chỉnh biên tài liệu LLCLL thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh; chỉnh biên tài liệu LLCLL thời kỳ ảnh hưởng triều yếu;

- Làm báo cáo: hệ thống báo cáo từ số liệu sổ gốc cho tới kết quả chỉnh biên;

- Nhập và xuất dữ liệu giữa các máy tính;

- Quản lý số liệu và người sử dụng

3, Hệ thống đồ hoạ phục vụ cho việc XLSLTVVT

4, Hệ thống trợ giúp (help) XLSLTVVT

3 Các nội dung đề tài đã thực hiện

Đề tài xây dựng hệ phần mềm XLSLTVVT HYDTID 1.0 đã hoàn thành các công việc sau:

1, Khảo sát, phân tích thiết kế hệ thống XLSLTVVT từ đó xây dựng các thành phần của hệ thống và cấu trúc các bảng của CSDL (HYDTIDDB)

2, Xây dựng các CTPM:

- Quản lý người sử dụng, quản lý bản đồ mạng lưới trạm thuỷ văn;

- Nhập và kiểm tra số liệu sổ gốc thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh và thời kỳ ảnh hưởng triều yếu;

- Xử lý số liệu sổ gốc thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh và thời kỳ ảnh hưởng triều yếu;

- Xử lý tài liệu mực nước, Tn, Tkk, P;

- Xử lý tài liệu và chỉnh biên lưu lượng nước thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh

và thời kỳ ảnh hưởng triều yếu;

- Xử lý và chỉnh biên tài liệu chất lơ lửng;

- Inport/Export số liệu;

- Báo cáo số liệu sổ gốc;

- Báo cáo số liệu chỉnh biên;

- Tổng kết số liệu

3, Thực hiện thử nghiệm XLSLTVVT bằng HYDTID 1.0 cho 66 trạm năm tài liệu H (tài liệu năm 2005); 26 trạm năm tài liệu Q và R (tài liệu năm 2005, 2006) (13 trạm đo Q và R trên toàn quốc, mỗi trạm 2 năm tài liệu)

4, Phụ lục 3 “Thuyết minh kỹ thuật hệ phần mềm XLSLTVVT” (1503 trang), mô

tả chi tiết cho các thành phần của hệ phần mềm XLSLTVVT, các thư viện sử dụng Mỗi một thành phần (giao diện) được trình bày 4 phần: chức năng nhiệm vụ của thành phần, giao diện, mô tả các đối tượng với các thuộc tính (Properties) của chúng, mô tả các chương trình con có trong mỗi thành phần

5, Phụ lục 4 “Hướng dẫn sử dụng hệ phần mềm XLSLTVVT HYDTID 1.0”

(71 trang),

6, Bộ chương trình phần nguồn và chương trình thực hiện trên CD bao gồm:

- Chương trình nguồn phần mềm HYDTID 1.0 và chương trình thực hiện HYDTID.EXE (18 Mb), 117 file giao diện và 13 file modun, 90 file chương trình lập biểu, 1 file bản đồ lưới trạm,

- Cơ sở dữ liệu thuỷ văn HYTIDDB.MDB (số liệu thử nghiệm năm 2005, 2006), cơ sở dữ liệu dùng cho báo cáo HYDTIDREPORT.MDB, cơ sở dữ liệu dùng cho đồ hoạ GRAPDATA.MDB;

7, Phụ lục 5 “Kết quả xử lý số liệu mực nước H, nhiệt độ nước Tn, nhiệt độ không khí Tkk, lượng mưa P” (66 tập tài liệu chỉnh biên cho 66 trạm mực nước năm (1năm/trạm),

8, Phụ lục 6 “Kết quả xử lý số liệu lưu lượng nước và lưu lượng chất lơ lửng cho 26 trạm năm đo Q và R tại 13 trạm thuỷ văn” (13 tập chỉnh biên Q báo cáo kết quả 13 trạm, mỗi trạm một năm số liệu),

9, Phụ lục 7 “Thử nghiệm chỉnh biên tài liệu lưu lượng nước và lưu lượng chất lơ lửng năm 2005, 2006 bằng HYDTID 1.0”

10, Phụ lục 8 “Chuyên gia đánh giá chuyên đề và nhận xét của các Đài KTTV khu vực về hệ phần mềm HYDTID 1.0”

Kết quả của Đề tài được trình bày trong phần Mở đầu, 4 chương, phần Kết luận

và khuyến nghị

Chương 1 trình bày quá trình khảo sát phân tích và thiết kế hệ thống hệ phần mềm XLSLTVVT HYDTID 1.0

Chương 2 trình bày các phương pháp XLSLTVVT ở trong và ngoài nước

Từ đó lựa chọn và đưa ra các thuật toán dùng để chỉnh lý tài liệu mực nước, lưu lượng nước và lưu lượng chất lơ lửng nhằm đảo bảo chất lượng tài liệu làm bằng HYDTID theo đúng yêu cầu của Quy phạm hiện hành

Chương 3 trình bày các CTPM XLSLTVVT của HYDTID Các CTPM sẽ giúp người sử dụng tính toán sổ gốc đo đạc, chỉnh biên lưu lượng nước, lưu lượng chất lơ lửng thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh và thời kỳ ảnh hưởng triều yếu Mỗi CTPM sẽ được mô tả chức năng nhiệm vụ, đầu vào, đầu ra

Chương 4 trình bày các công đoạn và kết quả thử nghiệm phần mềm Tiêu chí đánh giá kết quả chỉnh biên là các tiêu chí trong các quy phạm hiện hành Kết quả XLSL bằng HYDTID được so sánh với kết quả chỉnh biên bằng thủ công Phần mềm HYDTID đã được thử nghiệm tính toán sổ gốc đo đạc, chỉnh biên tài liệu cho tất cả các yếu tố: mực nước, nhiệt độ nước, nhiệt độ không khí, mưa (66 trạm), lưu lượng nước, lưu lượng chất lơ lửng (13 trạm) Khi XLSLTVVT bằng HYDTID tài liệu chỉnh biên H cho 66 trạm có chất lượng tốt theo tiêu chí của Quy phạm Người thử nghiệm đã tìm hiểu về trạm, nghiên cứu phân tích chế độ dòng chảy, chế độ thuỷ triều để đưa ra phương pháp chỉnh biên tốt nhất Các đường quan hệ tương quan đều được xác định với sai số cho phép của quy phạm hiện hành Kết quả chỉnh biên lưu lượng nước và lưu lượng chất lơ lửng cho 13 trạm đạt các tiêu chí về chất lượng tài liệu

Trong chương 4 cũng trình bày các so sánh kết quả giữa máy tính và thủ công, phân tích sự sai lệch của một số đặc trưng tháng giữa hai cách trên Sự sai lệch đặc trưng Q giờ và tổng lượng triều tháng là không đáng kể, phần lớn các sai lệch của các đặc trưng khác do cách mà người làm thủ công và HYDTID chọn khác nhau

Phần Kết luận và khuyến nghị đưa ra kết luận phần mềm HYDTID 1.0 với

công nghệ tin học hiện đại và các phương pháp XLSL tiên tiến qua thử nghiệm tại Trung tâm TL KTTV cho kết quả XLSLTVVT hoàn toàn đáp ứng các tiêu chí của các Quy phạm hiện hành như: 94 TCN 1-2003; 94 TCN 17-99; 94 TCN 3-90; 94 TCN 13-96; 94 TCN 26-2002 HYDTID 1.0 có nhiều phương pháp chỉnh biên tiên tiến đáp ứng XLSLTVVT hiện tại và tương lai Đề tài khuyến nghị nên triển khai

thử nghiệm HYDTID rộng rãi tại các địa phương (các đài, các trạm) nhằm chỉnh sửa và hoàn thiện để nhanh chóng đưa vào nghiệp vụ

Có 08 phụ lục kèm theo Báo cáo tổng kết

CHƯƠNG 1 KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHẦN MỀM XỬ LÝ SỐ LIỆU THUỶ VĂN HYDTID 1.0

Tích hợp kinh nghiệm trong lĩnh vực xây dựng các phần mềm XLSLTV và các kiến thức nền tảng về công nghệ phần mềm, đề tài đã thực hiện một quy trình làm phần mềm theo các bước như sau:

Bước 1: Khảo sát nhu cầu

Tìm hiểu và làm sáng tỏ mục đích sử dụng, yêu cầu mức cao về ứng dụng của các trạm, Đài KTTV Khu vực, Trung tâm Tư liệu KTTV

Bước 4: Xây dựng

Sau khi đã thống nhất về kiến trúc, các chi tiết kỹ thuật hệ thống và giao diện

đồ họa, đề tài tiến hành việc xây dựng hệ thống phần mềm XLSLTVVT Trong quá trình này chúng tôi luôn cập nhật với người sử dụng phần mềm

Bước 5: Kiểm thử

Mỗi khi các phần (component) độc lập của hệ thống được xây dựng xong và

đã trải qua quy trình kiểm thử nội bộ (Phòng Thuỷ văn, Trung tâm Tư liệu KTTV), một phiên bản chạy thử được tạo dựng và hoạt động cho các Đài KTTV Khu vực kiểm thử

Trong quá trình xây dựng hệ phần mềm HYDTID 1.0 đề tài thực hiện chuyển giao từng phần phần mềm và đào tạo qua việc sử dụng, vận hành hệ thống

Đề tài đã tiến hành phân tích hệ phần mềm XLSLTVVT từ đó xây dựng các thành phần XLSLTVVT của hệ thống và cấu trúc của CSDL thuỷ văn

Kết quả của khảo sát, phân tích và thiết kế hệ phần mềm XLSLTVVT được trình bày chi tiết trong phụ lục 1 “Phân tích và thiết kế hệ thống Hệ phần mềm XLSL thuỷ văn vùng sông ảnh hưởng thuỷ triều HYDTID 1.0” và Phụ lục 2 “Cấu trúc bảng của CSDL thuỷ văn vùng sông ảnh hưởng triều HYTIDDB” Chương này chỉ trình bày kết quả chính đạt được sau khi khảo sát, phân tích và thiết kế hệ thống XLSLTVVT

1.1 Khảo sát, phân tích hệ thống phần mềm XLSLTVVT - HYDTID 1.0

Việc phân tích hệ thống XLSLTVVT được tiến hành theo 5 bước sau:

- Khảo sát hệ thống XLSLTVVT (Phụ lục 1, tr 1-tr.5): bao gồm việc khảo sát các cơ quan tham gia XLSLTVVT, các quy trình, nội dung và sơ đồ luồng công việc XLSLTVVT

- Phân tích giao dịch của hệ thống XLSLTVVT (Phụ lục 1, tr.6): xây dựng các chức năng của hệ thống XLSLTVVT hiện tại, sơ đồ luồng dữ liệu logic của hệ thống XLSLTVVT

- Phân tích dữ liệu thủy văn (Phụ lục 1, tr.7): thực hiện việc chuẩn hoá dữ liệu thủy văn, đưa ra quyết định về các thuộc tính của dữ liệu và quyết định về quan

Hệ phần mềm sẽ đáp ứng các yêu cầu sau :

Yêu cầu về nghiệp vụ – qui trình XLSLTVVT

Trên cơ sở những đánh giá về hệ thống XLSLTVVT, hệ phần mềm XLSLTVVT cần phải đạt được yêu cầu:

Hệ thống mới phải đáp ứng được yêu cầu XLSLTVVT tại các trạm, tại các Đài KTTV khu vực và công tác thẩm định đánh giá chất lượng tài liệu tại Trung tâm Tư liệu KTTV Trung tâm Tư liệu KTTV là nơi lưu trữ toàn bộ số liệu trên giấy và các CSDL số liệu có được sau khi XLSLTV trên máy tính Thông tin dữ liệu luôn sẵn sàng cho phục vụ đa mục tiêu, phục vụ đa dạng người dùng (cơ quan chuyên môn, cơ quan quản lý, các cá nhân…);

Hệ thống XLSLTVVT phải nằm trong tổng thể hệ thống XLSLTV của Trung tâm KTTV Quốc gia do vậy số liệu thu thập trên mạng lưới trạm phải được cập nhật vào CSDL XLSLTV Số liệu thu thập trên mạng lưới trạm chuyển về các Đài KTTV khu vực sau đó chuyển về Trung tâm Tư liệu KTTV

CSDL XLSLTV phải đáp ứng được các chuẩn công nghệ đã được thiết lập chung nhằm đảm bảo được các yêu cầu về truy cập, cung cấp, trao đổi, chia sẻ dữ liệu của CSDL điều tra cơ bản KTTV trong tương lai

Dữ liệu trong CSDL XLSLTV được truyền nhờ ADO, ODBC hoặc FTP qua

hệ thống mạng Intranet hoặc mạng riêng ảo Khi xây dựng hệ thống, cần hướng tới mục tiêu XLSLTVVT và thu gom số liệu tốt nhất

Yêu cầu về công nghệ:

Đáp ứng được tính hiện đại (không bị lỗi thời): công nghệ phát triển về XLSLTVVT, công cụ lập trình, hệ quản trị dữ liệu, báo cáo, truy vấn, tìm kiếm

Hệ thống mở có thể phát triển và dễ nâng cấp; đáp ứng được yêu cầu về khối lượng số liệu tăng trong trong 10-15 năm nữa (dung lượng số liệu tăng do số lượng trạm tăng, các thiết bị đo tự động tăng cùng với chế độ quan trắc dày hơn); Đảm bảo an toàn dữ liệu, bảo mật hệ thống và ứng dụng ở mức trung bình;

Tương thích và kế thừa các công cụ phát triển của các đơn vị trong ngành và trong Bộ Tài nguyên và Môi trường; phù hợp từng giai đoạn với trình độ công nghệ thông tin của các đơn vị tiếp nhận công nghệ

Yêu cầu về thông tin dữ liệu , trao đổi thông tin XLSLTVVT

Thông tin dữ liệu XLSLTVVT được tổ chức đảm bảo an toàn và an ninh số liệu tại trung tâm lưu trữ trung ương và các đài KTTV khu vực thông qua hệ thống sao lưu và phục hồi số liệu và thông qua quy trình và quy chế (quy định) đảm bảo

an toàn số liệu trực tuyến (online), bán trực tuyến (semi-online) và phi trực tuyến (offline);

Đảm bảo an toàn và bảo mật thông tin trên đường truyền số liệu giữa các đơn vị trên các mạng LAN, mạng Intranet và trên mạng Internet

Sử dụng và cung cấp dịch vụ số liệu đúng đối tượng thống qua hệ thống phân quyền và bảo mật dữ liệu

Yêu cầu về chuẩn hoá

Đảm bảo hệ XLSLTVVT được thiết kế và xây dựng đảm bảo tiêu chuẩn ngành, quy phạm về XLSLTVVT, các tiêu chuẩn về dữ liệu theo mô hình quan hệ

Đảm bảo tiêu chuẩn chuẩn hóa tiếng Việt

Yêu cầu khác

Dễ dàng khai thác, quản lý, vận hành và quản trị hệ thống (người sử

dụng-khách hàng, người operator, người khai thác, lãnh đạo, quản trị hệ thống)

Dễ dàng đào tạo về hệ thống ứng dụng và chuyển giao công nghệ cho các đối tượng nêu trên

2, Thiết kế chức năng hệ thống (Phụ lục 1, tr.13): các chức năng hệ thống được phân rã thành các chức năng cơ sở cùng các định nghĩa những đường ra của các chức năng cơ sở, và các thông tin vào ra I/O

3, Thiết kế CSDL thủy văn (Phụ lục 1, tr.22): tổ chức các file cơ sở dữ liệu chính sau:

- Cơ sở dữ liệu lưu số liệu sổ gốc đo đạc,

- Cơ sở dữ liệu chỉnh biên,

- Cơ sở dữ liệu lưu trữ lâu dài các chuỗi thời gian (CSDL tinh),

- Cơ sở dữ liệu làm việc,

- Cơ sở dữ liệu dùng cho báo cáo,

- Cơ sở dữ liệu dùng cho hệ thống đồ hoạ

Cơ sở dữ liệu lưu trữ lâu dài các chuỗi thời gian chứa số liệu tinh của mỗi trạm trong một file, với dung lượng có thể lên tới 2 Gb (dùng Access Server 2000)

Các bảng dữ liệu thủy văn (khoảng 100 bảng) được đưa ra trong Phụ lục 2 với các thông tin của bảng: Tên bảng và mục đích của bảng; tên trường với mô tả công dụng của trường; độ dài trường; trường với khoá chính hay khoá phụ

Đối với hệ phần mềm XLSLTVVT tại Việt Nam, mô hình được chọn là mô hình Chủ/Khách; Chủ ở đây là một hệ quản trị CSDL (Access Server hoặc SQL Server) thực hiện lưu trữ số liệu, quản lý và truy xuất dữ liệu khi có yêu cầu bằng ngôn ngữ truy vấn SQL Khách ở đây là phần mềm riêng biệt khỏi với Chủ Khách chỉ làm nhiệm vụ tính toán, chỉnh biên, báo cáo và khi cần số liệu thì gửi lệnh truy vấn tới Chủ cơ sở dữ liệu (Database Server)

Hệ phần mềm XLSLTVVT có yêu cầu về các nhóm chức năng như sau: Nhóm chức năng quản lý hệ thống;

Nhóm chức năng nhập dữ liệu, kiểm tra số liệu sổ gốc, tính toán sổ gốc; Nhóm chức năng nhập kết quả đã tính toán sổ gốc;

Nhóm chức năng tính toán, chỉnh biên, phân tích dữ liệu;

Nhóm chức năng làm báo cáo liệu thuỷ văn;

Nhóm chức năng quản lý dữ liệu: Thu gom và tổng kết số liệu

1) Nhóm chức năng quản lý hệ thống bao gồm: quản lý danh sách trạm, quản

lý bản đồ lưới trạm, quản lý người sử dụng Các trạm và thông tin trạm được quản

lý theo mã trạm và bản đồ lưới trạm Mỗi người sử dụng được phân quyền theo 3 cấp: cấp 1 chỉ nhập liệu, kiểm tra số liệu nhập, tính toán sổ gốc Cấp 2 ngoài các quyền của cấp 1 còn có thể làm chỉnh biên Cấp 3 kiểm tra, in ấn, phục vụ và quản trị hệ thống

2) Nhóm chức năng nhập dữ liệu, kiểm tra số liệu sổ gốc, tính toán sổ gốc

Dữ liệu điều tra cơ bản KTTV theo khảo sát có rất nhiều dạng: dữ liệu trên giấy, giản đồ, dữ liệu thu thập từ các thiết bị đo tự động, thiết bị đo từ xa, ảnh, từ các tệp dữ liệu (bảng tính excel, tệp văn bản, từ các CSDL khác), thu nhận dữ liệu

tự động (qua vệ tinh hoặc các thiết bị chuyên dụng khác), có thể phân ra hai loại nhập liệu:

Nhập liệu thủ công: nhập từ sổ đo đạc, giản đồ Nhập liệu tự động từ các thiết bị đo tự động (data logger), từ các tệp dữ liệu trên các vật mang tin như đĩa CD;

Phần mềm phải cung cấp các giao diện nhập liệu, hỗ trợ các phương pháp kiểm tra: kiểm tra theo tổng hàng, tổng cột, nhập liệu 2 lần, kiểm tra cú pháp phát hiện các lỗi nhập liệu sai, các sai sót thô trong dữ liệu Phần mềm tính toán số liệu

sổ gốc

3) Nhóm chức năng nhập kết quả đã tính toán từ sổ gốc đo đạc

Nếu đã có các kết quả đã tính toán từ sổ gốc đo đạc (từ ADCP, tính toán thủ công, ) có thể nhập các dữ liệu này để làm chỉnh biên

4) Nhóm chức năng tính toán, chỉnh biên, phân tích dữ liệu

Việc tính toán chỉnh biên được thực hiện cho các yếu tố thuỷ văn sau:

a) Mực nước, nhiệt độ nước, nhiệt độ không khí, mưa

b) Lưu lượng nước thời kỳ ảnh hưởng triều yếu (mùa lũ)

c) Lưu lượng nước thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh (mùa cạn)

d) Lưu lượng nước thời kỳ chuyển tiếp (lũ-cạn, cạn-lũ)

5) Nhóm chức năng làm báo cáo số liệu thuỷ văn: xem báo cáo, in ấn, kết xuất số liệu ra các tệp (*.txt, *.CSV, *.xls, Web) Hình thức xuất dữ liệu: dạng số,

đồ thị, bản đồ, tệp Excel, Word, HTML…

6) Nhóm chức năng quản lý dữ liệu: Thu gom và tổng kết số liệu

Thu gom dùng công nghệ ADO, ODBC để quản lý số liệu (thống kê, báo cáo, xuất nhập, sao lưu…)

1.3 Thiết kế dữ liệu logic

Kết quả là đưa ra các liên kết giữa các bảng dữ liệu Các liên kết 1-1 hoặc liên kết 1-N sẽ giúp cho việc tìm kiếm dữ liệu nhanh chóng chính xác Các liên kết được thiết lập trong CSDL và được sử dụng trong phần mềm

1.4 Thiết kế giao diện

Đề tài đã đưa ra 20 giao diện phần mềm cần phải xây dựng và đã lập định dạng thông tin I/O cho các giao diện đó (phụ lục 1, trang 24)

Quy trình XLSLTVVT đã thể hiện rõ nét trên hình 1.1 và các thành phần của

hệ thống XLSLTVVT được thể hiện rõ ở hình 1.2

Quy trình XLSLTVVT bao gồm 4 giai đoạn chính:

- Giai đoạn 1 nhập và kiểm tra các dữ liệu thuỷ văn từ các thông tin

đầu vào là thông tin trạm, công trình trạm đo, dữ liệu quan trắc

- Giai đoạn 2 là tiền XLSLTV bao gồm tính toán số liệu sổ gốc và báo

cáo số liệu sổ gốc

- Giai đoạn 3 là tính toán, chỉnh biên, kiểm tra tài liệu chỉnh biên và

làm báo cáo tài liệu chỉnh biên

- Giai đoạn 4 sao lưu dữ liệu vào CSDL tinh và bảo đảm lưu trữ lâu

dài CSDL

Hệ thống XLSLTVVT có các thành phần chính sau:

- Phần XLSL (nhập, tính toán, làm báo cáo, vẽ đồ thị ) được tách

riêng khác biệt với thành phần quản lý lưu trữ dữ liệu

- Dữ liệu được lưu trong các bảng của CSDL và được quản lý bởi các

Server CSDL Việc lấy dữ liệu từ CSDL ra để xử lý được thực hiện bởi các câu lệch truy vấn SQL thông qua ADO hoặc ODBC

- Việc làm báo cáo được thiết kế bằng Cristal Report với dữ liệu lấy

từ CSDL báo cáo HYDTIDREPORT.MDB Việc gọi các báo cáo thông qua điều khiển báo cáo

Hình 1.1 Sơ đồ XLSL thủy văn vùng sông ảnh hưởng thủy triều

và XLSL

Q và R (ảnh hưởng triều yếu, mùa lũ)

-Mực nước

giờ -Mực nước trung bình ngày, chân đỉnh, đỉnh triều cao nhất chân triều thấp nhất ngày -Nhiệt độ giờ của nước và KK

Xử lý tính toán tài liệu chỉnh biên

II

-Các đặc trưng H trong năm

-Khai toán Q=f(H) -Trích lũ Q=f(H,t) -Q trung bình ngày -Đặc trưng năm

Q -Lưu lượng CLL -Các đồ thị -Phân cấp tích luỹ mực nước

1

Báo cáo chỉnh biên năm

-Mực nước, Lưu lượng nước, Lưu lượng chất lơ lửng

-Các đặc trưng thống kê, Quản lý số liệu của các trạm, Quản lý Trạm Thuỷ văn

Báo cáo số liệu sổ gốc

Quá trình

Xử lý tính toán sổ gốc (ảnh hưởng triều mạnh, mùa cạn)

Xử lý tính toán tài liệu chỉnh biên Q

và R (mùa cạn)

Hình 1.1 (tiếp)

1

• Các đặc trưng nhiều năm

-Mực nước -Lưu lượng nước -Lưu lượng phù xa -Tần xuất

-Hàm phân bố -Phân tích Chuỗi -Phân tích tương quan

• Kiểm tra tính chất hợp lý tài liệu Thuỷ văn

• Khôi phục số liệu

• Tạo các chuỗi số liệu mới

• Cân bằng nước lưu vực

Báo cáo nhiều năm

-Mực nước -Lưu lượng nước -Lưu lượng phù

xa -Các đặc trưng thống kê -Quản lý số liệu của các trạm -Quản lý Trạm Thuỷ văn

21

Hình 1.2 Các thành phần của hệ XLSLTVVT - HYDTID

Báo cáo,

Đồ hoạ Save to ADO

XLSLTVVT HydroProcessi

ng

Cơ sở dữ liệu XLSLTVVT DataBase Server

Achive DataBase Sever

Cơ sở dữ liệu dùng cho báo cáo

Giao diện đồ hoạ cho người sử

dụng (VB 6.0)

ADO

từ chức năng chính của hệ thống ta có giao diện chính của phần mềm HYDTID 1.0 như sau:

Hình 1.3 Giao diện chính của hệ phần mềm HYDTID 1.0 Dòng trên cùng chỉ ra tên của CSDL đang làm việc Việc XLSLTVVT được thực hiện bởi các menu con nằm trong 8 menu trên

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU THUỶ VĂN VÙNG SÔNG ẢNH HƯỞNG TRIỀU

Chương 2 sẽ trình bày các vấn đề sau:

- Các khái niệm về thuỷ triều;

- Các phương pháp XLSL mực nước, nhiệt độ nước, mưa VSAHT;

- Các phương pháp XLSL lưu lượng nước vùng sông ảnh hưởng triều thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh (mùa cạn):

+ Các phương pháp XLSL tài liệu sổ gốc đo lưu lượng Q và R;

+ Các phương pháp XLSL tài liệu chỉnh biên lưu lượng nước ;

+ Các phương pháp XLSL tài liệu chỉnh biên LLCLL;

- Các phương pháp XLSLTVVT thời kỳ ảnh hưởng triều yếu (mùa lũ):

+ Các phương pháp XLSL tài liệu sổ gốc đo lưu lượng Q và R;

+ Các phương pháp XLSL tài liệu chỉnh biên tài liệu lưu lượng nước;

+ Các phương pháp XLSL tài liệu chỉnh biên LLCLL

2.1 Khái niệm về thuỷ triều

2.1.1 Thuỷ triều

Thuỷ triều là hiện tượng chuyển động sóng của nước biển dưới tác động của các lực gây ra bởi mặt trăng, mặt trời và các hành tinh khác lên các chất điểm nước trên đại dương Dưới tác động của các lực kể trên, nước trên đại dương bị dâng lên tạo thành các sóng nước di chuyển trên đại dương theo sự chuyển động tương đối giữa trái đất, mặt trăng, mặt trời và các hành tinh khác Sự chuyển động của mặt trăng xung quanh trái đất và của hệ thống mặt trăng–trái đất xung quanh mặt trời có tính chu kỳ, kéo theo sự xuất hiện có chu kỳ của các sóng nước trên đại dương Các sóng nước tạo ra do hiện tượng trên được gọi là sóng triều

Sự di chuyển có chu kỳ của các sóng triều gây ra hiện tượng lên xuống có chu kỳ của mực nước biển tại một vị trí quan trắc Bởi vậy, có thể coi thuỷ triều là hiện tượng dao động có chu kỳ của mực nước biển tại một vị trí quan trắc

Các đặc trưng của thuỷ triều:

1, Mực nước triều: Là cao trình mực nước biển hoặc sông ở vùng có ảnh hưởng thuỷ triều so với mặt chuẩn tại một vị trí quan trắc nào đó, thường được ký hiệu là H

2, Quá trình mực nước triều: Sự thay đổi của mực nước triều theo thời gian t,

ký hiệu là H(t) Như vậy mực nước triều là hàm của thời gian, được biểu thị bằng đường quá trình H=H(t)

Trên đường quá trình mực nước triều có các pha triều lên (còn gọi là triều dâng), triều xuống (triều rút), cùng các đặc trưng đỉnh và chân triều

Thời kỳ liên tục trong đó

dt

dH >0 gọi là pha triều lên, ngược lại là pha triều xuống Đỉnh triều là điểm chuyển tiếp giữa pha triều lên và pha triều xuống, còn chân triều là điểm chuyển tiếp giữa pha triều xuống và pha triều lên Tại các đỉnh

4, Chênh lệch triều và biên độ triều: Chênh lệch mực nước giữa đỉnh triều và chân triều kế tiếp gọi là chênh lệch triều

Trong nhiều tài liệu người ta coi biên độ triều đồng nghĩa với chênh lệch triều, tức là biên độ triều chênh lệch giữa mực nước đỉnh và chân triều kế tiếp nhau

5, Chu kỳ triều là khoảng thời gian tính từ điểm đầu tiên của chân triều lên đến điểm cuối cùng của chân triều xuống (theo Quy phạm 94 TCN 1-2003) Có nhiều loại chu kỳ triều khác nhau

- Trong một ngày đêm có chu kỳ nửa ngày đối với loại chế độ bán nhật triều, tức là trong một ngày đêm có hai lần triều lên, hai lần triều xuống với chu kỳ xấp xỉ

12 giờ 25 phút

- Trong một ngày đêm có chu kỳ ngày, là khoảng thời gian giữa hai đỉnh triều hoặc hai chân triều kế tiếp nhau đối với chế độ nhật triều, hoặc là khoảng thời gian giữa hai đỉnh triều cao (hoặc thấp), chân triều cao (hoặc thấp) trong trường hợp bán nhật triều

- Nếu ta vẽ đường bao chân triều và đỉnh triều, sẽ tồn tại các chu kỳ triều nửa tháng, tức là khoảng cách giữa hai lần triều cường hoặc triều kém kế tiếp nhau

Ngoài ra còn tồn tại các loại chu kỳ lớn hơn, chẳng hạn chu kỳ 4 tháng, chu

kỳ năm, chu kỳ bốn năm v.v

6, Triều cường, triều kém: Trong một tháng thường có hai thời kỳ triều hoạt động mạnh Khi đó biên độ triều lớn đỉnh triều cao hơn những ngày khác Ta gọi là thời kỳ triều cường (còn gọi là thời kỳ nước lớn) Xen kẽ với hai thời kỳ triều cường có hai thời kỳ hoạt động yếu Khi đó biên độ triều nhỏ, đỉnh triều thấp, còn chân triều lại cao so với những ngày khác, gọi là thời kỳ triều kém (thời kỳ nước dòng)

Phân loại thuỷ triều: Chu kỳ triều trong một ngày đêm đặc trưng cho chế độ triều tại một vị trí quan trắc Bởi vậy người ta phân loại thuỷ triều theo chu kỳ triều trong một ngày đêm Có các loại chế độ triều sau đây:

a) Chế độ bán nhật triều đều là hiện tượng xảy ra trong một ngày mặt trăng (24 giờ 50 phút) có hai lần triều lên và hai lần triều xuống, đỉnh và chân triều của hai lần đó xấp xỉ bằng nhau, chu kỳ triều gần bằng 12 giờ 25 phút

b) Nhật triều đều là hiện tượng xảy ra trong một ngày mặt trăng có một lần triều lên một lần triều xuống, chu kỳ triều xấp xỉ 24 giờ 50 phút

c) Bán nhật triều không đều là hiện tượng xảy ra tương tự như (a), song đỉnh và chân triều trong hai lần triều kế tiếp nhau có sự chênh lệch khá lớn

d) Nhật triều không đều là hiện tượng mà trong chu kỳ nửa tháng, số ngày nhật triều không quá 7 ngày còn lại là bán nhật triều

Phân loại triều ở bờ biển Việt Nam: Ở nước ta, dọc theo bờ biển từ Bắc đến Nam thuỷ triều có chế độ rất khác nhau Theo chế độ triều có thể chia làm 8 vùng, thống kê ở bảng sau:

Bảng 2.1 Chế độ thuỷ triều ở bờ biển Việt Nam

cường (m)

1 Từ Quảng Ninh-Thanh Hoá Nhật triều đều 3.2 ÷ 2.6

2 Nghệ An – Quảng Bình Nhật triều không đều 2.5 ÷1.2

3 Nam Quảng Bình-Thuận An Bán nhật triều không

4 Cửa Thuận An và vùng phụ cận Bán Nhật triều đều 0.4 ÷ 0.5

5 Nam Thừa Thiên đến Q.Nam Bán Nhật triều không

6 Quảng Nam – Hàm Tân Nhật triều không đều 1.2 ÷ 2.0

có chế độ triều của hầu hết các bờ biển trên thế giới Tính đa dạng của chế độ triều

dọc bờ biển Việt Nam phản ánh sự phức tạp của nó Đặc biệt là tại bờ biển đồng bằng sông Cửu Long, phía đông và phía tây có chế độ triều khác biệt nhau, gây ra

sự phức tạp của cơ chế chuyển động của thuỷ triều ở kênh rạch thuộc châu thổ này

Các nhân tố ảnh hưởng đến chế độ triều ngoài biển:

1, Ảnh hưởng của các lực gây triều

Trong các lực gây triều thì lực hấp dẫn của mặt trăng, mặt trời đến các chất điểm nước trên trái đất là chủ yếu Quỹ đạo chuyển động của mặt trăng xung quanh trái đất và hệ thống trái đất – mặt trăng xung quanh mặt trời là rất phức tạp dẫn đến

sự phức tạp về chế độ thuỷ triều ở các vị trí khác nhau trên trái đất

Trong một ngày, do trái đất quay xung quanh trục của nó, nên vị trí tương đối giữa mặt trăng và trái đất sẽ thay đổi theo chu kỳ ngày mặt trăng (24 giờ 50 phút) Do đó mặt trăng sẽ có ảnh hưởng trực tiếp đến chế độ thuỷ triều trong ngày Mặt trăng chuyển động xung quanh trái đất 28 ngày đêm, do đó vị trí tương đối giữa mặt trăng, mặt trời và trái đất cũng sẽ có sự thay đổi theo chu kỳ một tháng dẫn đến sự thay đổi theo chu kỳ của chế độ triều trong một tháng Tương tự như vậy, sự thay đổi theo chu kỳ giữa ba thiên thể trên trong một năm và nhiều năm sẽ kéo theo sự thay đổi có chu kỳ của chế độ triều trong một năm và nhiều năm

a) Ảnh hưởng của mặt trăng đến chế độ triều trong ngày

Sự thay đổi mực nước biển trong một ngày tại vị trí quan sát phụ thuộc vào

vị trí tương đối của trái đất và mặt trăng trong một ngày

Trái đất và mặt trăng có khối lượng khác nhau, bởi vậy lực tác động tương

hỗ giữa chúng tạo nên hệ thống chuyển động quay của hệ mặt trăng–trái đất xung quanh trục chung cách tâm trái đất một khoảng bằng 0.73 bán kính trái đất Kết quả của hiện tượng này phát sinh các lực tác động lên các chất điểm trên trái đất như nhau:

* Lực ly tâm có giá trị như nhau đối với mọi chất điểm trên trái đất kể cả ở tâm trái đất Lực ly tâm có phương song song với phương của đường thẳng nối tâm trái đất với tâm mặt trăng, hướng của lực ngược với hướng từ tâm trái đất đến mặt trăng

* Lực hấp dẫn của mặt trăng lên các chất điểm trên trái đất khác với lực ly tâm Phương của lực trùng với phương nối chất điểm đó với tâm mặt trăng, hướng của lực đi từ chất điểm đến mặt trăng Giá trị của lực hấp dẫn tỷ lệ với bình phương khoảng cách từ chất điểm đến tâm của mặt trăng

* Tổng hợp của hai lực này sẽ tạo nên lực gây triều có phương, hướng và giá trị phụ thuộc vào điểm quan sát trên trái đất

- Tại điểm A và B lực gây triều có hướng đi từ chất điểm về phía tâm trái đất, kết quả là tại những điểm này lực gây triều là nhỏ nhất, do đó mực nước triều tại các điểm này là nhỏ nhất

- Tại điểm C và D lực gây triều có giá trị lớn nhất, và hướng ra phía ngoài

kể từ tâm trái đất Do đó, tại những điểm này sẽ có mực nước triều lớn nhất

- Tại những điểm còn lại sẽ có giá trị trung gian phụ thuộc vào vị trí của nó trên trái đất

Trái đất quay xung quanh trục của nó mất một ngày, bởi vậy trong một ngày tại một điểm quan trắc sẽ có hai lần xuất hiện mực nước triều lớn nhất, hai lần mực nước triều nhỏ nhất (bán nhật triều) Tuy nhiên chế độ thuỷ triều còn phụ thuộc vào các nhân tố khác nữa mà ta sẽ xem xét ở các mục sau, do đó tồn tại nhiều chế độ triều khác nhau

b) Ảnh hưởng của mặt trời đến chế độ thuỷ triều

Trái đất quay xung quanh mình nó mất một ngày, do đó hiện tượng dao động của mực nước triều trong ngày tại một vị trí quan trắc cũng tương tự như tác động của lực gây triều của mặt trăng Tuy nhiên lực gây triều do mặt trời yếu hơn mặt trăng Trong chu kỳ một tháng mặt trăng, do vị trí tương đối giữa ba thiên thể ở những trạng thái khác nhau nên sẽ ảnh hưởng đến mức độ mạnh yếu của thuỷ triều trên trái đất

Trong một tháng mặt trăng xảy ra bốn trạng thái đặc biệt của hệ thống

- Ngày sóc (trăng non) và ngày vọng (trăng tròn) Ở những ngày mặt trăng, mặt trời và trái đất nằm trên một đường thẳng, do đó lực gây triều do mặt trăng và mặt trời có phương và triều trùng nhau Kết quả là lực gây triều tổng hợp sẽ có tác

động mạnh nhất đến dao động mực nước triều, tức là chân triều sẽ thấp nhất còn đỉnh triều sẽ cao nhất so với những ngày còn lại Đây là thời kỳ triều cường trong tháng

- Trong những ngày thượng huyền và hạ huyền, vị trí mặt trăng và mặt trời

sẽ nằm trên hai đường thẳng vuông góc với nhau, qua tâm trái đất Do vậy, tại một điểm quan trắc trên trái đất, khi mà mặt trăng có lực gây triều lớn nhất thì mặt trời lại có lực gây triều nhỏ nhất và ngược lại Kết quả là, mực nước triều trong những ngày này dao động rất ít, đó là những ngày triều kém trong tháng Những ngày còn lại sẽ có trạng thái trung gian

c) Ảnh hưởng của tổng hợp các lực gây triều đến chế độ thuỷ triều

Như đã trình bày ở trên, mặt trăng, mặt trời là hai thiên thể gây ra lực triều lớn nhất Các lực gây triều có chu kỳ ngày và nửa ngày của tác động riêng rẽ hoặc trạng thái tổ hợp giữa chúng trong một tháng mặt trăng (tức là một vòng quay của mặt trăng xung quanh trái đất), sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chế độ triều trong tháng đối với các vị trí khác nhau trên trái đất Với mỗi vị trí trên trái đất chế độ thuỷ triều trong một tháng bị chi phối chủ yếu bởi bốn loại thành phần lực gây triều sau đây:

- Thành phần lực gây triều có chu kỳ nửa ngày của mặt trăng ký hiệu là M2

- Thành phần lực gây triều có chu kỳ nửa ngày của mặt trời ký hiệu là S2

- Thành phần lực gây triều có chu kỳ ngày của mặt trăng ký hiệu là K1

- Thành phần lực gây triều có chu kỳ ngày của hệ thống mặt trăng – mặt trời

1 1

M S

K O

+ +

Hằng số điều hoà F bằng tỷ số giữa các thành phần lực có chu kỳ ngày với các thành phần lực có chu kỳ nửa ngày Theo sự thay đổi của hằng số F, người ta rút ra các kết luận sau đây:

- Khi F<1 trong một tháng chế độ bán nhật triều chiếm ưu thế Khi F càng nhỏ ảnh hưởng của chế độ bán nhật triều đều, khi F =0.88 tại điểm quan trắc có chế

độ bán nhật triều không đều

- Khi F ≥1 chế độ nhật triều chiếm ưu thế trong chu kỳ một tháng Khi F = 2.5 trong tháng tồn tại nhiều ngày có chế độ bán nhật triều xen kẽ với những ngày

có chế độ nhật triều (nhật triều không đều) Khi F = 7.5 chế độ triều trong tháng là nhật triều đều

Phân tích trên đây giải thích hiện tượng đa dạng của chế độ triều ở các vị trí khác nhau trên đại dương

2, Ảnh hưởng của địa hình và các nhiễu động khí tượng thuỷ văn vùng ven

bờ

a) Ảnh hưởng của địa hình

Các sóng triều di chuyển trên đại dương có cao độ sóng không lớn lắm, thường vào khoảng 1m, trong khi đó độ dài của sóng rất lớn, (hàng nghìn km) Khi sóng triều di chuyển vào các vịnh, do ảnh hưởng của điều kiện địa hình, sóng bị biến dạng đáng kể Chiều cao sóng ở vùng ven bờ thường tăng lên so với ngoài đại dương, có khi đạt từ 3m đến 5m

Do ảnh hưởng điều tiết của các vùng vịnh, đường quá trình mực nước triều cũng bị biến dạng Độ sâu nước biển vùng ven bờ ảnh hưởng lớn đến tốc độ di chuyển của sóng triều và biên độ của nó

b) Ảnh hưởng của các nhiễu động khí tượng

Gió là yếu tố gây ra sự biến động của các đặc trưng mực nước triều Với tác động của gió, chiều cao sóng triều bị tăng lên Ở các vùng ven bờ, khi có gió bão còn xảy ra hiện tượng sóng dềnh và do đó biên độ và mực nước triều thay đổi đáng

kể so với trường hợp lặng gió Tác động của gió là rất ngẫu nhiên kéo theo sự thay đổi ngẫu nhiên của đặc trưng triều vùng ven bờ

c) Ảnh hưởng của các nhiễu động khác

Ngoài gió, các dòng hải lưu cũng chi phối đáng kể chế độ và các đặc trưng thuỷ triều vùng ven bờ

Chế độ triều vùng ven bờ còn phụ thuộc vào vị trí của vùng bờ so với vùng cửa sông Càng gần cửa sông, chế độ thuỷ triều càng bị ảnh hưởng của chế độ dòng chảy trong sông Phạm vi ảnh hưởng của dòng chảy trong sông đến chế độ vùng ven bờ còn phụ thuộc vào đặc điểm địa hình vùng cửa sông và ven bờ nữa

2.1.2 Chế độ thuỷ văn vùng sông ảnh hưởng thuỷ triều

Khái niệm về vùng sông ảnh hưởng thuỷ triều:

Cửa sông là đoạn sông nối tiếp giữa dòng sông và khu vực chứa nước của sông–khu vực chứa nước sông có thể là hồ chứa, dòng sông khác hoặc biển Trong phần này chỉ đề cập đến loại cửa sông thông ra biển

Khu vực sông ảnh hưởng thuỷ triều có thể chia ra bốn loại sau đây:

a, Vùng cửa và vùng ven biển ngoài sông, đoạn này dòng chảy sông ngòi có tình thế biển là chủ yếu

b, Đoạn cửa sông là phần kể từ mép biển đến chỗ phân nhánh (còn gọi là vùng tam giác châu) Trong đoạn này bao gồm cả tình thế biển và sông lẫn lộn

c, Đoạn gần cửa sông là đoạn sông từ chỗ phân nhánh đến chỗ giới hạn ảnh hưởng triều về mùa nước kiệt Trong đoạn này tình thế sông trội hơn tình thế biển

d, Vùng sông bị nhiễm mặn là đoạn sông từ mép biển đến giới hạn trên của xâm nhập mặn về mùa kiệt

Giới hạn xâm nhập mặn nằm ở phía dưới giới hạn thuỷ triều

Các giới hạn ảnh hưởng của thuỷ triều và mặn phụ thuộc vào tương quan giữa thế của dòng triều ngoài biển và dòng chảy trong sông Do đó giới hạn thay đổi theo từng mùa

Hiện tượng truyền triều vào vùng cửa sông:

Thuỷ triều vào cửa sông không những chịu ảnh hưởng của địa hình lòng sông cao dần và khi bờ thu hẹp lại, mà còn vì nước sông chảy ra làm cho sóng triều khi dâng lên bị ảnh hưởng Triều càng vào sâu trong sông càng yếu dần, hiện tượng triều càng phức tạp hơn vùng cửa biển

Quá trình truyền sóng triều vào trong sông có thể mô tả như sau Trong thời gian triều bắt đầu lên, tốc độ nước sông tương đối mạnh hơn tốc độ dòng triều cho nên đỉnh sóng triều không thể tiến ngay vào sông, tuy vậy sức mạnh của nước sông cũng không đủ sức để đẩy sóng triều ra ngoài biển, kết quả là sóng triều nằm tại nơi tiếp giáp giữa sông và biển, đồng thời nước sông bị ứ lại phía trước của sóng triều

và dần dần phát triển về phía thượng lưu

Trong quá trình truyền triều vào sông, do ảnh hưởng của địa hình lòng sông, năng lượng triều bị tiêu hao, biên độ bị nhỏ dần, khi triều tiến tương đối sâu vào trong sông thì ở cửa sông nước bắt đầu rút Do đó sóng triều không thể tiến sâu được nữa và bắt đầu một thời kỳ rút nước trong sông ra biển Trong quá trình truyền triều vào sông, biên độ triều giảm xuống, tại nơi có biên độ sóng triều bằng không (0) gọi là giới hạn triều

2.1.3 Đặc điểm chế độ dòng chảy vùng sông ảnh hưởng thuỷ triều

Nói chung, vào mùa lũ khi có lũ về, đỉnh triều và chân triều bị dâng lên, chu

kỳ triều trong sông thay đổi, trong một số trường hợp quá trình mực nước triều không còn có dạng hình sin nữa

Ngoài ra, gió cũng là một tác động mạnh vào sự thay đổi quá trình mực nước triều trong sông Gió thổi từ biển vào làm cho mực nước triều cao thêm còn nếu gió thổi từ đất liền ra phía biển, thì mực nước sẽ giảm xuống so với trường hợp lặng gió

Tác động của các hoạt động kinh tế của con người ở thượng và hạ lưu sông

sẽ cũng ảnh hưởng rất lớn đến chế độ thuỷ triều vùng cửa sông, đặc biệt là khi trên thượng nguồn có xây dựng hồ chứa lớn

b, Sự phân lớp của dòng chảy

Do tỷ trọng của nước biển lớn hơn nước ngọt ở trong sông nên sóng triều di chuyển vào cửa sông có dạng hình nêm thường gọi là nêm mặn Khi nêm mặn di chuyển vào sông sẽ xuất hiện hiện tượng dồn ép dòng chảy ngọt từ nguồn chảy về, còn khi nêm mặn di chuyển về phía biển (khi triều xuống) nước ngọt sẽ đẩy ngược lại làm cho nêm mặn di chuyển nhanh hơn về phía biển Tuỳ thuộc vào tương tác giữa năng lượng triều và dòng chảy ngọt mà nêm mặn sẽ có hình dạng khác nhau

Khi năng lượng triều không lớn lắm so với dòng chảy ngọt, nêm mặn sẽ không đủ năng lượng dồn ép hoàn toàn dòng chảy ngọt lên phía thượng lưu Khi đó

sẽ xuất hiện hiện tượng phân lớp dòng chảy, tức là nêm mặn di chuyển phía dưới, còn nước ngọt bị đẩy lên và chảy ra biển ở phía trên của nêm mặn Trong trường hợp này, nêm mặn có hình tam giác, đường phân chia nước mặn và ngọt xuất phát

từ đáy sông nhưng không kéo dài đén mặt thoáng của nước Ta gọi hiện tượng này

là hiện tượng phân lớp của sòng chảy vùng cửa sông, loại thuỷ triều có cấu trúc như vậy gọi là triều phân lớp Đặc điểm của loại triều phân lớp là tồn tại dòng chảy hai chiều (theo phương của trục dòng sông) tại một mặt cắt ngang sông Hiện tượng dòng chảy theo hai chiều có thể xuất hiện cả ở pha lên và pha xuống của thuỷ triều Tuy nhiên, ở pha xuống ít xảy ra dòng hai chiều Dòng chảy hai chiều có tốc độ phân bố theo chiều sâu Cần nói thêm rằng, lớp nước ngọt chảy phía trên của nêm mặn không còn “ngọt” nữa mà đã bị nhiễm mặn do hiện tượng khuyếch tán và đối lưu

Trong trường hợp năng lượng triều rất lớn đủ khả năng dồn ép hoàn toàn nước ngọt về phía đất liền sẽ không xuất hiện hiện tượng phân lớp chảy, tức là phía trên của nêm mặn không tồn tại lớp dòng chảy ngọt về phía biển, cả khi triều lên lẫn triều xuống Ta gọi trường hợp đó là triều không phân lớp Trong trường hợp này nêm mặn có dạng hình thang, đường phân chia giữa nêm mặn và ngọt kéo dài đến mặt thoáng của nước ở phía đầu của nêm mặn do hiện tượng dồn ép có thể xuất hiện khu vực chảy hai triều, nhưng đoạn này rất hẹp Hiện tượng này có xuất hiện cũng chỉ đổi pha triều lên

Như vầy đối với loại triều không phân lớp, hầu như không có sự xáo trộn giữa hai khối nước mặn và ngọt, chúng cùng di chuyển lên phía đất liền (khi triều lên hoặc về phía biển khi triều xuống) Trong khi đó đối với loại triều phân lớp thì

sự xáo trộn giữa hai khối nước lớn hơn nhiều, và do đó chế độ mặn cũng có sự khác biệt đối với triều phân lớp

Hiện tượng phân lớp của dòng triều thường xảy ra trong thời kỳ có lũ ở thượng nguồn, khi mà lượng nước trong sông khá lớn Về mùa kiệt có thể xuất hiện

triều phân lớp, chẳng hạn như thời kỳ triều kém, cũng có thể hoàn toàn không có triều phân lớp hoặc ngược lại, nó tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể ở các đoạn sông ảnh hưởng triều trong đó điều kiện địa hình lòng sông đóng vai trò quan trọng

2.1.4 Dòng triều

a, Khái niệm về dòng triều

Đặc thù cơ bản của dòng chảy vùng sông ảnh hưởng triều là sự tồn tại chế

độ chảy hai chiều Nếu ta quy ước dòng chảy theo hướng từ sông ra biển là chiều dương, thì lưu lượng nước hoặc tốc độ dòng chảy sẽ có giá trị âm khi có nước chảy theo chiều ngược lại Do hiện tượng triều phân lớp, có thể cùng một lúc tồn tại cả hai hướng chảy tại một mặt cắt sông, tức là ở lớp dưới có nước chảy ngược, còn ở lớp trên vẫn có nước chảy xuôi

Dòng triều là quá trình trao đổi nước tại một mặt cắt sông ở vùng sông có ảnh hưởng triều Dòng triều được đánh giá bởi các đặc trưng sau đây:

1) Lưu lượng triều: là lưu lượng nước đi qua một mặt cắt sông trong khoảng thời gian bằng một giây (m3/s), thường ký hiệu là Q Lưu lượng Q có thể nhận các giá trị dương hoặc âm và được tính bằng tổng của phần lưu lượng âm hoặc dương Tức là:

Q = Q+ + Q

-trong đó Q+ là phần lưu lượng có giá trị dương, Q- là phần lưu lượng có giá trị âm tại thời điểm đó

- Nếu Q>0 gọi là dòng triều lên

- Nếu Q<0 gọi là dòng triều xuống

- Nếu Q=0 gọi là điểm ngưng triều lên

Thực ra tại điểm ngưng triều có thể vẫn tồn tại dòng chảy theo cả hai chiều nhưng tổng của các thành phần lưu lượng bằng không (0)

2) Tốc độ dòng triều

Tốc độ dòng triều được đặc trưng bởi phân bố tốc độ tại một mặt cắt ngang

và giá trị bình quân của nó tại mặt cắt đó

Tương tự lưu lượng dòng chảy, tốc độ nước ở các phần khác nhau tại một mặt cắt có thể dương hoặc âm

Tốc độ bình quân của mặt cắt ngang tại một thời điểm nào đó tính bằng công thức:

V =

A

Q, trong đó A là diện tích mặt cắt ngang sông Tốc độ mặt cắt ngang sẽ cùng dấu với lưu lượng tại mặt cắt đó

có thể âm hoặc dương hoặc bằng không

Ta có: W = t∫c

t

dt t Q

0

)

trong đó t0, tc là thời điểm đầu và cuối của thời đoạn tính toán

b, Ảnh hưởng điều tiết dòng triều

Sự hoạt động có chu kỳ của thuỷ triều và dòng triều kéo theo sự điều tiết có chu kỳ ở các đoạn sông có ảnh hưởng thuỷ triều Khi triều lên xuất hiện dòng chảy ngược từ hạ lưu sông, trong khi đó nước nguồn vẫn tiếp tục bổ sung cho đoạn sông

ở khu vực sông ảnh hưởng triều Kết quả là tại đoạn sông này có một lượng nước khá lớn được tích lại và sẽ được thoát đi sau khi triều rút Tổng lượng nước trữ lại đồng thời làm tăng mực nước trong sông Nếu đoạn sông đang xét không bị nhiễm mặn, thì lượng nước trữ lại sẽ làm tăng khả năng lấy nước cho tưới hoặc các mục tiêu cấp nước khác Về mùa lũ, sự thay đổi mực nước sẽ làm giảm khả năng tiêu của các hệ thống tiêu tự chảy Tính toán quá trình thay đổi mực nước và chu kỳ của

nó sẽ là cơ sở cho việc lấy nước tưới ruộng hoặc các giải pháp thoát lũ hợp lý trong thời kỳ

2.2 Phương pháp chỉnh lý tài liệu mực nước vùng sông ảnh hưởng triều

Chỉnh lý tài liệu mực nước VSAHT thời kỳ ảnh hưởng triều yếu được tiến hành theo phương pháp chỉnh lý tài liệu mực nước VSAHT [22]

Chỉnh lý tài liệu mực nước VSAHT thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh có một việc phải làm là trích mực nước đỉnh triều Hđ, mực nước chân triều Hc và chọn đỉnh triều cao nhất, chân triều thấp nhất trong ngày

Thời gian xuất hiện mực nước đỉnh triều, chân triều hàng ngày được thống

kê khi có đủ các diều kiện sau:

1, Biên độ triều lên (∆H L ) và biên độ triều xuống (∆Hx) ≥ 5 cm;

2, Chu kỳ triều (t) trong khoảng: 34 giờ ≥ t ≥ 6 giờ;

3, Thời gian triều lên (∆t L ), thời gian triều xuống (∆tx) ≥ 2 giờ;

Trường hợp chu kỳ triều không đủ các điều kiện trên, thì không thống kê chân, đỉnh triều nhưng gộp thành một bộ phận của chu kỳ triều trước hoặc chu kỳ triều sau

Thuật toán chung tìm chân, đỉnh triều như sau:

1-Trích chân, đỉnh triều được hoàn chỉnh

1-a ∆HL ≥ 5cm đáp ứng đủ mọi điều kiện

∆HX ≥ 5cm 1-b ∆TL ≥ 2h

∆TX ≥ 2h 1-c 6h ≤ ∆TL + ∆TX≤ 34h

Hình 2.2 c(QP)-Trích chân, đỉnh triều hoàn chỉnh

Hình 2.3 d(QP)-Trích chân đỉnh triều hoàn chỉnh

2- Kiểm tra chênh lệch triều

(∆H ) ≥ 5cm

(∆HX)3≥ 5cm→ Kiểm tra tiếp 2-b, 2-c 2-1-b

(∆TL)i≥ 2h (∆TX)i≥ 2h (∆TX)2 hay (∆TX)3.

2-1-c

6h ≤ (∆TL)i +(∆TX)i ≤ 34h 2-2

Hình 2.5 f(QP)-Gộp triều dạng 2 2-2-a2

(∆TL)1≥ 2h (∆TX)1< 2h Trích đỉnh mới tiếp theo

3-1- b2

(∆TL)2≥ 2h (sau khi kiểm tra ∆HL, ∆HX) (∆TX)2≥ 2h Kiểm tra bước tiếp theo (Hc lên cũ, HĐ mới, HCx mới)

Hình 2.6 b(QP)-Gộp triều dạng 3 3-2

3-2-a

(∆HL)1 ≥ 5cm (∆HX)1 ≥ 5cm

∆T < 2h trích đỉnh mới tiếp theo

3-2-b

(∆HL)2 ≥ 5cm (HcL cũ, HĐmới, HCxmới) (∆HX)2 ≥ 5cm

∆TL≥ 2h

∆TX≥ 2h Kiểm tra bước c tiếp theo

4- Kiểm tra tổng thời gian triều lên xuống

4-1-a

∆HL ≥ 5cm

∆HX ≥ 5cm 4-1-b

∆TL≥ 2h

∆TX≥ 2h 4-1-c

6h ≤ ∆TL + ∆TX ≤ 34h như hình a, c, d (QP) 4-2-a

∆HL ≥ 5cm

∆HX ≥ 5cm 4-2-b

∆TL≥ 2h

∆TX≥ 2h 4-2-c

∆TL + ∆TX > 34h

Bỏ qua và báo ra H Đ, H C, ∆HL, ∆HX, ∆TL, ∆TX, (∆TL + ∆TX)

(Hc lên cũ, HĐ, HCx lưng chừng)

2.3 Các phương pháp chỉnh biên tài liệu lưu lượng nước thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh

2.3.1 Chỉnh biên tài liệu lưu lượng nước thời kỳ ảnh hưởng triều mạnh bằng

phương pháp đường đại biểu

Điều 1.6 của Quy phạm 94 TCN 17-99 xác định “thời kỳ dòng nước chịu

ảnh hưởng thuỷ triều mạnh là khoảng thời gian (tương đối dài) dòng nước biến đổi

rõ rệt theo chu kỳ triều, có thể có dòng triều lên” Đặc điểm nổi bật của thời kỳ này

là ảnh hưởng của nước thượng lưu yếu, ảnh hưởng thủy triều mạnh, có nước chảy ngược và không thể áp dụng các phương pháp chỉnh biên của thời kỳ ảnh hưởng thủy triều yếu (nói ở mục 5.2.4.2 của [Quy phạm 94 TCN 17-99]) Phương pháp đo lưu lượng là phương pháp đo cùng lúc trên mặt cắt ngang (Phương pháp đo vận tốc đại biểu và Phương pháp đo Q bằng tàu di động, bằng máy ADCP, v.v thuộc dạng

đo cùng thời điểm trên toàn mặt ngang, nếu kéo dài thời gian đo sẽ phải dùng phương pháp chỉnh lý khác)

Ở nước ta đa số các trạm đo lưu lượng nước ở hạ lưu sông Hồng, sông Thái Bình, sông Cửu Long đều thuộc loại ảnh hưởng thủy triều mạnh trong mùa cạn Trạm Cửa Cấm trên sông Kinh Thầy thuộc loại trạm chịu ảnh hưởng thủy triều mạnh cả năm

a Các phương pháp quan trắc và phạm vi áp dụng (Điều 4.1.2 [QP])

- Phương pháp máy lưu tốc:

+ Phương pháp đo cùng lúc trên mặt cắt ngang;

+ Phương pháp đường đại biểu

- Phương pháp tàu di động

b Tính toán, chỉnh lý, chỉnh biên gồm các nội dung:

- Tính toán, chỉnh lý tài liệu đo sâu mặt cắt ngang (tính mực nước tương ứng

lúc đo sâu; tính diện tích mặt cắt ngang, xác định phạm vi sử dụng diện tích mặt cắt ngang; lập bảng tính quan hệ mực nước–diện tích)

- Tính toán, chỉnh lý tài liệu lưu lượng nước:

+ Phương pháp đo cùng lúc trên mặt cắt ngang (bao gồm xác định thời điểm đo của lần đo; tính mực nước tương ứng; tính lưu tốc điểm đo; tính lưu

tốc trung bình thủy trực; tính lưu lượng nước bộ phận; tính lưu lượng nước mặt cắt; tính lưu tốc trung bình mặt cắt; vẽ biểu đồ đường quá trình và phân tích tính chất hợp lý của tài liệu; bổ sung hiệu chính tài liệu)

+ Phương pháp đường đại biểu (bao gồm tính lưu tốc trung bình đường thủy trực đại biểu; xây dựng tương quan Vmc ~ Vđb; tính lưu tốc trung bình mặt cắt; tính diện tích mặt cắt ngang; tính lưu lượng nước; vẽ biểu đồ đường quá trình các yếu tố và phân tích tính chất hợp lý; bổ sung hiệu chính tài liệu)

Xây dựng tương quan Vmc ∼ Vđb

Quan hệ tương quan Vmc = f(Vdb) được xác định theo sai số tương đối của tương quan σt [QP] hoặc xác định theo sai số quân phương

a.Vẽ biểu đồ tương quan trục tung là Vđb, trục hoành là Vmc

(a.2) Khi có trên 20 lần đo thì lập quan hệ đường thẳng có dạng:

Vmc= a.Vđb + b

b Xác định hệ số tương quan và sai số tương đối của tương quan

(b.1) Tính hệ số tương quan r, sai số tương đối của tương quan σt khi n > 30 điểm

i

i i

db V Vdb

mc V Vmc db

V Vdb a

1

2

1

)(

)(

)(

db V a mc V

b= − ×