Đoạn sông hẹp tương đối thẳng, có chiều dài của đoạn sông thẳng L sao cho khi xác định các yếu tố liên quan tới chiều dài có sai số trong phạm vi cho phép, chẳng hạn trong trường hợp tín
Trang 1Chương I
Khảo sát, chọn tuyến đo đạc
các yếu tố thuỷ văn
Đ1-1 Phân cấp, phân loại trạm thuỷ văn
Do yêu cầu phục vụ mà các trạm thuỷ văn có quy mô khác nhau, yếu tố đo đạc và thời gian hoạt động khác nhau Các trạm thuỷ văn được phân loại và phân cấp như sau :
I Phân loại trạm thuỷ văn
Căn cứ vào đối tượng phục vụ, trạm thuỷ văn có thể chia làm 3 loại :
1 Trạm thuỷ văn cơ bản : Là loại trạm nhằm mục đích thu thập số liệu phục vụ cho
công tác điều tra cơ bản về nguồn nước Trạm đặt ở vị trí phải có tính đại biểu tốt về quy luật thay đổi của một hay nhiều yếu tố thuỷ văn trong một khu vực nhất định Thời gian hoạt động tương đối dài và do một cơ quan quản lý thống nhất: Tổng cục khí tượng thuỷ văn
2 Trạm thuỷ văn dùng riêng : Là loại trạm nhằm thu nhập số liệu phục vụ cho thiết
kế, thi công, quản lý một công trình nào đó hoặc phục vụ cho nghiên cứu một đề tài mà tài liệu ở trạm thuỷ văn cơ bản chưa đáp ứng được những yêu cầu riêng Hiện nay số trạm dùng riêng này ngày một tăng lên do yêu cầu phục vụ của các ngành Chế độ đo, yếu tố đo và thời gian hoạt động của các trạm thuỷ văn dùng riêng được quy định bởi cơ quan trực tiếp quản
lý
3 Trạm thuỷ văn thực nghiệm : Là loại trạm chuyên nghiên cứu phương pháp đo
đạc, áp dụng các thiết bị đo đạc mới và kiểm nghiệm phương pháp tính toán thuỷ văn v.v Hiện tại loại trạm này đang tạm ngừng hoạt động
II Phân cấp trạm thuỷ văn
Dựa vào các yếu tố và chế độ đo đạc, người ta có thể chia các trạm thuỷ văn ra làm ba cấp:
1 Trạm thuỷ văn cấp I : Là trạm được quy định đo nhiều yếu tố thuỷ văn cơ bản như
mực nước, lưu lượng, bùn cát Chế độ đo đạc được quy định cụ thể tuỳ thuộc vào sự thay
đổi của các yếu tố thuỷ văn theo thời gian tại từng trạm
2 Trạm thuỷ văn cấp II : Chủ yếu là đo mực nước còn các yếu tố khác như lưu lượng,
bùn cát chỉ đo một số thời đoạn nhất định trong năm
3 Trạm thuỷ văn cấp III : yếu tố đo đạc chủ yếu là đo mực nước Ngoài các yếu tố
trên các trạm còn đo đạc các yếu tố khác như nhiệt độ nước, nhiệt độ không khí, mưa v v
Trang 2Đ1-2 Khảo sát chọn vị trí đặt trạm thuỷ văn
I Vị trí trạm đo lưu lượng nước, đo bùn cát
1 Tiêu chuẩn của đoạn sông đặt trạm
a Đoạn sông hẹp tương đối thẳng, có chiều dài của đoạn sông thẳng L sao cho khi xác
định các yếu tố liên quan tới chiều dài có sai số trong phạm vi cho phép, chẳng hạn trong trường hợp tính độ dốc mặt nước, tính lưu tốc phao, xác định hướng chảy v.v chiều dài L của đoạn sông thẳng phải đảm bảo tiêu chuẩn như sau:
L = (3,5)B (1-1)
Hình 1-1 Chiều dài đoạn sông đặt trạm
Công thức (1-1) có thể được chứng minh như sau (xem hình1-1)
Giả sử khoảng cách vuông góc với 2 mặt cắt là L; Trong trường hợp dòng chảy chảy xiên nhất từ A đến B với chiều dài L’ và chúng hợp với nhau một góc α thì sai số tuyệt đối
về chiều dài lớn nhất d có thể tính bằng công thức :
100)cos1('
L ư α ì
= (1 - cosα)ì100
Mà cosα
'L
BL1BL+
Vậy Δ% =
( )LB 1001
B
L1
Trang 3Căn cứ vào (1-2) ta có thể tính được sai số Δ% cho các trường hợp tỷ số
B
L
khác nhau như bảng 1-1
Bảng 1-1 Sai số tương đối về chiều dài đoạn sông đặt trạm
0,293 0,106 0,050 0,030 0,022 0,014
29,3 10,6 5,0 3,0 2,2
Trong sai số cho phép
Từ bảng (1-1) khi L = (3-5)B thì sai số Δ% = (2-5 )% nằm trong giới hạn sai số cho phép Trường hợp không chọn được đoạn sông theo công thức (1-1) thì có thể chọn đoạn sông ngắn hơn song chiều dài đoạn sông không nhỏ hơn 3 lần chiều rộng (L ≥ 3B)
Đối với đoạn sông có chiều rộng B > 300m thì L phải bằng hoặc lớn hơn khoảng cách giữa hai tuyến đo độ dốc
Riêng trạm đo ở vùng ảnh hưởng triều, khi B > 300m thì chọn L≤1000m
Trường hợp trạm đo bằng tàu di động thì chiều rộng sông B ≥ 300 m, độ sâu h ≥ 2 m (với tất cả các mực nước)
b) Đoạn sông đặt trạm ở ngoài phạm vi ảnh hưởng của nước dâng, nước vật do các công trình trên sông hoặc do giao thoa sóng lũ của các sông nhánh gây ra ( xem hình 1.2 )
Chiều dài khu vực nước dâng được tính theo công thức sau :
Trang 4Khi tính toán có thể lấy J bằng độ dốc bình quân đáy sông đoạn từ nơi phát sinh nước dâng đến nơi đặt trạm ( theo tài liệu khảo sát địa hình) và a được tính theo bảng sau :
d) Hai bờ sông cao, khống chế được mực nước cao nhất, có điều kiện địa chất tốt đảm bảo xây dựng được các công trình đo đạc, không có phân, nhập lưu
e) Bờ sông, lòng sông ổn định, mặt cắt dạng đơn, cân đối không có bãi tràn; nếu không chọn được thì chọn nơi có bãi tràn nhỏ
f) Không có cỏ nước mọc ở gần bờ và đáy sông, không có đá ngầm ngổn ngang trên lòng sông
g) Mực nước phải thay đổi đều đặn phản ánh đúng quy luật thay đổi mực nước trong sông
h) Tại tuyến đo mực nước không có độ dốc ngang, không có hiện tượng chảy vòng i) Trạm đo cần gần khu dân cư, thuận tiện sinh hoạt, giao thông và thông tin liên lạc, nhưng không nên đặt ở gần bến cảng, bến đò ngang có sự hoạt động nhộn nhịp, ảnh hưởng tới công tác đo đạc
Đối với những loại trạm dùng riêng cần phải căn cứ vào yêu cầu phục vụ riêng để chọn
Địa hình gần đoạn sông đặt trạm; địa chất bờ sông, lòng sông; những điều kiện có ảnh hưởng tới dòng chảy như thác, ghềnh, phân lưu, nhập lưu Thu thập các số liệu thuỷ văn, khí tượng đặc trưng tại khu vực đặt trạm, tình hình dân sinh, kinh tế, chính trị tại khu vực đặt trạm, các công trình trên sông và quy họach của các ngành kinh tế hiện tại và tương lai trong khu vực Tài liệu thu thập trong bước khảo sát sơ bộ có thể bằng cách điều tra, thu thập qua các cơ quan quản lý ở địa phương , điều tra lũ hoặc trực tiếp đo đạc một số yếu tố cần thiết
Trang 5b Khảo sát kỹ thuật bao gồm
•
•
Xây dựng các mốc cao độ : Cao độ được dẫn từ mốc chuẩn có hệ tuyệt đối hoặc cao độ giả định (Nếu chưa có điều kiện dẫn cao độ tuyệt đối)
Lập bình đồ đoạn sông đặt trạm : Đoạn sông được lập bình đồ phải dài hơn đoạn sông
định chọn để đặt trạm Việc đo đạc địa hình bao gồm : Đo đạc địa hình của lòng sông phần ngập nước và phần không ngập nước (tính từ mép nước trong thời gian khảo sát tới
đường đồng mức cao hơn mực nước lớn nhất khoảng 1m) Nội dung công tác này xem thêm hướng dẫn đo đạc phổ thông
Hình 1-3 Bình đồ đoạn sông đặt trạm
Căn cứ vào tài liệu địa hình lập bình đồ đoạn sông (hình 1-3) và vẽ một số mặt cắt ngang, mặt cắt dọc sông, để phân tích chọn tuyến đo (hình 1-4 a,b) Tỉ lệ của bình đồ và các bản vẽ cần đủ lớn để dễ phân tích chọn tuyến đo
+ Đo đạc, điều tra các yếu tố thuỷ văn như mực nước lớn nhất (Hmax), nhỏ nhất (Hmin), phân bố lưu tốc trên các mặt cắt định đặt tuyến đo, xác định hướng chảy bình quân, điều tra
sự diễn biến lòng sông v.v
Sau khi đã có đủ các loại tài liệu tiến hành phân tích các điều kiện cụ thể của đoạn sông, căn cứ vào các yêu cầu của đoạn sông đặt trạm và nhiệm vụ của trạm đo để chọn các tuyến đo đạc
+ Khảo sát khu vực dự kiến xây dựng các công trình đo đạc như : Xây dựng công trình
đo mực nước, xây dựng công trình cáp treo thuyền, nôi, xe, nhà trạm v v
Trang 6Hình 1-4 a) Mặt cắt ngang tại tuyến chính (Tuyến cơ bản)
b) Mặt cắt dọc đoạn sông đặt trạm (Mặt cắt này không cùng tài liệu ở bình đồ)
Trang 7a Tuyến đo lưu lượng :
Phương pháp xác định lưu lượng nước phổ biến ở các trạm thuỷ văn hiện nay là phương pháp “lưu tốc - diện tích” Theo phương pháp này cần phải đo đạc các yếu tố thành phần như lưu tốc, diện tích (đo sâu và đo khoảng cách giữa các thuỷ trực đo sâu) Các yếu tố này
được xác định trên một mặt cắt ngang gọi là tuyến đo lưu lượng
Để đảm bảo thu thập tài liệu được chính xác, mặt cắt đo lưu lượng phải đảm bảo các yêu cầu sau :
- Mặt cắt phải vuông góc với hướng chảy bình quân
- Hình dạng mặt cắt tốt nhất là dạng parabôn (lòng chảo) hoặc chữ V, không có bãi tràn, không có khu vực nước tù, nước vật
- Sự phân bố lưu tốc trên mặt cắt tuân theo những quy luật chung, đảm bảo đo đạc thuận tiện trong các mùa
- Sự diễn biến lòng sông ít, nghĩa là mặt cắt không có hiện tượng bồi, xói nghiêm trọng
2 1
L
HL
HH
H2 - mực nước tại tuyến đo độ dốc dưới
LJ - chiều dài dòng chảy giữa hai tuyến độ dốc (cùng đơn vị với mực nước) Tuyến đo độ dốc thực chất là hai tuyến đo mực nước cố định được đặt về hai phía của tuyến đo lưu lượng (xem hình 1-5 và 1-6)
Để đảm bảo được sai số của tài liệu trong phạm vi cho phép, tuyến đo độ dốc mặt nước cần phải đảm bảo các yêu cầu sau :
•
•
Tuyến đo độ dốc trên (I1) và tuyến đo độ dốc dưới (I2) tốt nhất là cách đều tuyến đo lưu lượng
Tại tuyến đo, mực nước thay đổi phản ánh đúng quy luật thay đổi của mực nước sông,
đảm bảo xây dựng được công trình đo mực nước ổn định và đo đạc thuận tiện
Trang 8• Khoảng cách giữa hai tuyến đo độ dốc LJ cần đủ dài để đảm bảo có chênh lệch mực nước giữa chúng như sau :
+ Đối với sông miền núi ΔH1-2 = 25 4 50cm
+ Đối với sông đồng bằng ΔH1-2 = 104 20cm
Hình 1-5 Sơ đồ các tuyến đo ở đoạn sông đặt trạm
Nếu trong thực tế không cho phép chọn được đoạn sông có độ dài đảm bảo tiêu chuẩn trên thì có thể chọn đoạn sông ngắn với chênh lệch mực nước nhỏ hơn song phải cố gắng nâng cao độ chính xác đo mực nước, để giảm sai số cho kết quả đo đạc
Hình 1-6 Tuyến đo độ dốc
c Tuyến đo phao :
Trong những trường hợp không cho phép đo lưu tốc bằng máy hoặc yêu cầu tài liệu có độ chính xác không cao lắm thì có thể dùng phao để đo lưu tốc
Để đo lưu tốc bằng phao, trên đoạn sông đặt trạm ta chọn các tuyến đo phao và tuyến thả phao Tuyến ở phía thượng lưu tuyến đo lưu lượng gọi là tuyến trên (P1) một tuyến phía hạ lưu gọi là tuyến dưới (P2) Tuyến thả phao cách tuyến trên về phía thượng lưu khoảng
30450 m (hình1-5)
Để tài liệu thu thập được đảm bảo sai số cho phép thì khoảng cách giữa hai tuyến đo phao LP sao cho thời gian chảy truyền với lưu tốc trung bình mặt ngang lớn nhất tối thiểu từ
50 ữ 80 giây
Trang 9Nếu không chọn được đoạn sông đo phao có chiều dài đảm bảo điều kiện trên thì có thể chọn đoạn sông ngắn hơn, nhưng LP phải đủ dài sao cho thời gian chảy truyền tương ứng không nhỏ hơn 20 giây
ở các trạm thuỷ văn cấp I các tuyến đo mực nước, đo bùn cát, đo mặn, (nếu có), đo hoá nước, đo nhiệt độ nước, tốt nhất là trùng với tuyến đo lưu lượng
Tại những đoạn sông đặc biệt có thể phải chọn tuyến đo lưu lượng về mùa lũ và mùa kiệt tại hai vị trí khác nhau nhưng phải xác lập được mối quan hệ giữa các yếu tố thuỷ văn tại các vị trí đó
II Vị trí trạm đo mực nước (trạm cấp III)
Đoạn sông được chọn để đo mực nước không yêu cầu chặt chẽ như đoạn sông đặt trạm
đo lưu lượng, nhưng có những yêu cầu riêng thích hợp với việc thu thập tài liệu mực nước :
- Đoạn sông tương đối thẳng có chiều dài L = (3-5)B
Tuyến đo mực nước được đặt thẳng góc với hướng chảy bình quân Nếu trạm còn đo
đạc thêm các yếu tố như nhiệt độ nước, độ mặn .thì vị trí đo đạc tốt nhất là trùng với tuyến
đo mực nước
Việc khảo sát vị trí đặt trạm đo mực nước cũng tiến hành tương tự như khảo sát vị trí
đặt trạm đo lưu lượng, nhưng các yếu tố thu thập, điều tra phải phù hợp với yêu cầu của
đoạn sông đặt trạm đo mực nước như đã trình bày
Trạm đo mặn thường đặt kết hợp với trạm đo các yếu tố thuỷ văn khác Khi cần thiết
đặt riêng trạm đo mặn thì công tác khảo sát được tiến hành như đối với trạm đo mực nước
Trang 10Chương II
Đo mực nước vμ nhiệt độ nước
Mực nước là độ cao mặt thoáng của dòng nước so với một mặt chuẩn cao độ nào đó
Hệ cao độ đang được sử dụng rộng rãi ở ngành thuỷ văn là hệ cao độ Quốc gia Mực nước
kí hiệu là H (hoặc Z) đơn vị dùng là cm (hoặc m)
Đ2-1 Công trình đo mực nước vμ máy đo mực nước
Công trình đo mực nước và máy móc đo mực nước bao gồm các loại công trình đo mực nước không liên tục như cọc, thuỷ chí và máy tự ghi mực nước liên tục hoặc theo chế độ
tự chọn Sau đây sẽ giới thiệu một số loại công trình, máy móc đo mực nước đang được dùng rộng rãi ở nước ta
I Cọc đo mực nước: Cọc đo mực nước thường ký hiệu là C
Cọc được dùng ở các trạm có lòng sông thoải (sông đồng bằng) có nhiều thuyền bè qua lại hoặc dùng ở sông miền núi nơi có nhiều vật trôi trên sông khi có lũ, biên độ mực nước lớn và lưu tốc lớn
Cọc có thể làm bằng gỗ tốt, bê tông, sắt Tiết diện ngang có thể là hình vuông, (cạnh từ
10 -15 cm) hoặc hình tròn (đường kính
từ 10-15 cm), và cọc sắt chữ L, I (từ
6-8 cm) Chiều dài của cọc phải đảm bảo
đóng ngập vào lớp đất cứng ít nhất là
50 cm, phần cọc nhô ra khỏi mặt đất khoảng 10 cm Nếu là cọc gỗ hoặc cọc
bê tông thì trên đầu cọc phải có lõi sắt
φ = 10412 mm nhô khỏi mặt cọc 10
mm để làm chuẩn khi đo
Số lượng cọc trên mỗi tuyến đo tuỳ thuộc vào địa hình bờ sông và biên
độ dao động mực nước Sau đây là những điều kiện cần đảm bảo khi xây dựng hệ thống cọc
đo mực nước
Hình 2-1 Mực nước tại vị trí A
• Chênh lệch cao độ giữa hai đầu cọc kề nhau trong khoảng 30450 cm và không được vượt quá 60 cm, các cọc không nên cách nhau quá xa Đầu cọc trên cùng phải cao hơn mực nước lớn nhất từ 40450 cm, đầu cọc cuối cùng phải thấp hơn mực nước thấp nhất từ 40450
cm
• Thứ tự các cọc được ghi từ cọc cao nhất đến cọc thấp nhất Trường hợp phải xây dựng
Trang 11thêm cọc giữa hai cọc đã có thì tên cọc mới mang số hiệu cọc trên và chữ a Ví dụ giữa cọc
3 và 4 thêm cọc 3a (Xem hình 2-2)
Hình 2-2 Hệ thống cọc đo mực nước
II Thuỷ chí được ký hiệu là P
Hình 2-3 Thuỷ trí đo mực nước
Trang 12Thuỷ chí thường được dùng ở nơi lòng sông dốc, ít thuyền bè qua lại, ít vật nổi trên sông, biên độ mực nước nhỏ, nước không chảy xiết hoặc nơi có công trình với tường vách thẳng đứng (cống, mố cầu, cầu cảng)
Có thể làm thuỷ chí bằng gỗ tốt, sắt tráng men, sắt sơn hoặc bê tông Thuỷ chí bằng gỗ thường có kích thước như sau :
Dài 243 m, rộng 10420 cm, dày 344 cm, trên bề mặt có khắc độ dài 1cm, 2cm hoặc 5cm một Khi độ chính xác của mực nước yêu cầu 1 cm thì vạch khắc 0,5 hay 1 cm, khi yêu cầu độ chính xác 2 cm hoặc 5 cm thì vạch khắc là 1 cm hoặc 2 cm Nếu làm bằng gỗ cần phải sử lý để chống mối mục Nếu làm bằng sắt tráng men
thì làm thành nhiều đoạn nối, mỗi đoạn dài 50 cm, rộng 10
cm dày 1- 2 mm Nếu khắc trên tường bê tông, đá thì phải
có chiều rộng từ 10-20 cm ở tuyến đo, thuỷ chí có thể được
gắn vào cọc gỗ, cọc bê tông, cọc sắt, hoặc vào tường cống,
mố cầu Điểm 0 ở mỗi thuỷ chí phải được xác định so với
mặt chuẩn cao độ tuyệt đối
Khi xây dựng hệ thống thuỷ chí cần chú ý mấy điểm
sau:
•
•
•
Đỉnh thuỷ chí trên cùng cao hơn Hmax ít nhất 50cm,
gốc thuỷ chí dưới cùng thấp hơn Hmin ít nhất 50cm
Cao trình điểm “ 0 “ của thuỷ chí trên phải thấp hơn
điểm trên cùng của thuỷ chí kế tiếp phía dưới ít nhất là
20 cm Khi lắp đặt cần hướng chiều dẹt của thuỷ chí
theo hướng chảy để giảm ảnh hưởng của nước dềnh
Có thể xây dựng cọc xen kẽ với thuỷ chí trên cùng một
tuyến đo
III Máy tự ghi mực nước
1 Phân loại máy tự ghi mực nước
a) Căn cứ vào phương đặt trục trống quấn giấy tự ghi , có thể phân thành hai loại
chính:
130mm
86mm
Hình 2-4 Thuỷ chí
- Loại trục ngang : Khi máy hoạt động trục trống quấn giấy đặt nằm ngang
- Loại trục đứng : Khi máy hoạt động, trục trống quấn giấy đặt thẳng đứng
b) Căn cứ vào phương thức truyền dao động của mực nước tới máy, có thể chia máy tự
ghi mực nước ra các loại sau :
Loại 1 : Truyền sự dao động của mực nước bằng phao nổi như máy “ Van Đai “ ( Liên Xô cũ sản xuất) máy steven A68-A71 ( Mỹ ); SW-40( Trung Quốc)
Trang 13Loại 2 : Truyền dao động của mực nước bằng áp lực khí và điện áp
+ áp lực khí như máy LPN 8/2 (Pháp)
+ Điện áp như máy TĐN-324-M1 (Việt Nam)
Loại 3 : Dao động của mực nước được truyền bằng siêu âm như WLR7 , WLR8( Nhật)
2 Giới thiệu một số loại máy đo mực nước đang dùng ở nước ta
Máy tự ghi mực nước "Van đai” : Loại máy này do Liên Xô (cũ) sản xuất (sau đó
Trung Quốc sản xuất dạng tương tự) Máy Van đai có giá thành thấp, bền, dễ sử dụng nên
được dùng nhiều ở nước ta
a) Các bộ phận chính của máy Van đai
Hình 2-5 Sơ đồ cấu tạo máy tự ghi Van Đai
1 Trống quấn giấy tự ghi : Trục của trống quấn giấy gắn với các pu-ly, giấy tự ghi là loại giấy chuyên dùng, tỷ lệ biểu đồ tuỳ thuộc vào cấu tạo của từng loại máy
2 Kim tự ghi : Kim tự ghi cấu tạo tương tự như một ngòi bút, đầu kim có chỗ chứa mực, kim được trượt trên một trục song song với trục trống quấn giấy và liên hệ với sự chuyển động của đồng hồ
3 Phao : Phao có dạng hình trụ rỗng làm bằng tôn hoặc bằng đồng có tác dụng truyền
sự dao động của mực nước tới pu-ly
4 Pu-ly : Các pu-ly được gắn vào các trục, các trục này liên hệ với trục trống quấn giấy, nhờ các pu-ly này mà sự dao động của phao được truyền tới và làm quay trục quấn giấy Máy có thể có từ 1 đến 2 pu-ly với đường kính khác nhau để ghi biểu đồ mực nước với các tỷ lệ khác nhau
5 Đồng hồ dùng để chỉ thời gian, nó có liên hệ với kim tự ghi Loại máy này có đồng
hồ được lên giây cót 24 giờ 1 lần
Trang 14Ngoài các bộ phận chính đã nêu còn các bộ phận khác như trục (6,7) để lắp các pu-ly,
đối trọng của phao (8), đối trọng của đồng hồ (9), dây treo phao nối liền giữa phao và pu-ly, thân máy (10)
b) Nguyên lý hoạt động của máy Van đai
Do phao được thả nổi trên mặt nước, nên dao động mực nước sẽ được truyền tới các
pu-ly và truyền tới trống quấn giấy làm trống quấn giấy quay xung quanh trục của nó Mặt khác kim tự ghi dịch chuyển theo thời gian có phương song song với trục quấn giấy Như
vậy kim tự ghi và trống quần giấy dịch chuyển theo 2 phương vuông góc với nhau, kết quả
cho ta biểu đồ tự ghi của quá trình thay đổi mực nước trên trục vuông góc(H~t) Tỉ lệ của mực nước tuỳ thuộc vào biên độ dao động của mực nước mà sử dụng các tỷ lệ như sau: 1/1
và 1/2 khi gắn 2 pu-ly vào chốt 6; tỷ lệ 1/5 và 1/10 khi gắn 2 pu-ly vào chốt 7 (xem hình 2-5)
Máy tự ghi mực nước TĐN-324-M 1 :
Máy TĐN-324-M1 do Viện kỹ thuật quân sự (Việt Nam) sản suất
a) Các bộ phận chính : Máy có các bộ phận chính sau đây
Đầu đo, khối điều khiển xử lý số liệu, nguồn điện (xem sơ đồ 2-6 )
TĐN-324-M
Hình 2-6 Sơ đồ cấu tạo máy đo mực nước TĐN-324-M1
b) Nguyên lý hoạt động của máy
Đầu đo hoạt động theo các chế độ đo trực tiếp hoặc đo theo chế độ định trước (theo chu
kỳ được cài đặt sẵn)
Đầu đo gồm quả dọi có gắn đầu nhận nước treo trên một sợi dây (thước chuẩn) Khi cần đo đầu đo, nhận lệnh từ khối 02, quả dọi sẽ được thả xuống từ vị trí đặt đầu đo (có cao trình xác định) xuống mặt nước trong giếng Khi đầu nhận nước vừa chạm mặt nước thì đầu
đo sẽ truyền giá trị đọc trên thước chuẩn về khối 02, đồng thời kéo quả dọi và đầu nhận nước về vị trí ban đầu, kết thúc 1 lần đo Việc điều khiển khối 02 có thể được thực hiện trực tiếp từ người đo hoặc theo trình tự đã cài đặt từ khối 03 Khối 02 có chức năng xử lý số liệu
và hiện số lên màn hình đồng thời truyền số liệu đã xử lý sang khối 03 Khối 03 lưu trữ tài liệu và chuẩn bị trạng thái cho chu kỳ đo tiếp theo Toàn bộ hệ thống được cung cấp nguồn
điện từ khối 04
TĐN-324-M1.04(Nguồn)
Trang 15Như vậy máy tự ghi mực nước TĐN-324-M1, có thể tự động đo, lưu trữ số liệu hoặc có thể đo mực nước từ xa tại từng thời điểm
c) Công trình lắp đặt máy tự ghi mực nước
Máy TĐN-324-M1 có thể dùng loại công trình giới thiệu trên hình 2-8 để lắp đặt
Máy tự ghi mực nước LPN 8/2
a) Nguyên lý làm việc của máy :
Máy làm việc dựa vào sự biến đổi của áp lực khí Sự dao động của mực nước làm biến thiên áp lực khí của bộ phận khí, sự biến thiên này được truyền tới bộ phận nhận, xử lý thông tin và cho kết quả Sự biến thiên của áp lực khí nhờ hệ thống nén khí, ống dẫn khí tiếp xúc với nguồn nước cần đo
b) Các bộ phận chủ yếu của máy :
• Hệ thống khí gồm bình nén khí, ống dẫn khí đuợc nối từ máy tới nguồn nước
• Bộ phận nhận và xử lý số liệu là bộ phận chính của máy, nó có tác dụng biến đổi
sự dao động của mực nước thông qua sự biến thiên của áp thành giá trị mực nước Kết quả này do máy tính toán, lưu trữ và hiển thị trên màn hình khi cần thiết Việc
điều khiển máy vận hành thông qua bàn phím và màn hình hiển thị Chế độ đo đạc, yếu tố cần đo đạc được cài đặt theo yêu cầu của người sử dụng và sau đó máy sẽ thực hiện hoàn toàn tự động trong một khoảng thời gian nhất định
- Nguồn năng lượng : Có thể dùng ắc quy 11 ữ14V DC hoặc nguồn điện lưới 220V AC 610 %
c) Tính năng và phạm vi ứng dụng của máy :
• Các yếu tố đo đạc :
- Đo mực nước: Tuỳ theo các loại máy thiết kế khác nhau mà biên độ mực nước có
thể đo được khác nhau như sau: 0-5, 0-10, 0-20 và 0-60m với độ chính xác 60,1%
Độ phân giải : Phạm vi đo < 10 m : 1mm Phạm vi đo /10 m : 1 cm
Ngoài mực nước ra máy còn xác định được các đặc trưng mực nước khác như: cường suất mực nước, mực nước cao nhất, thấp nhất cảnh báo (tuỳ chọn)
Trang 16+ Thời gian, chế độ tự ghi, ngày, giờ hệ thống, thời gian lấy mẫu ( 1 lần đo ), chế độ tự
động kiểm tra sự hoạt động của máy, chế độ hoạt động tiết kiệm năng lượng, chế độ hoạt
động thường xuyên
+ Đo đạc, lưu trữ, truyền số liệu
Phân tích kết quả, lưu trữ số liệu với một khối lượng nhất định, hiển thị số liệu trên màn hình khi cần; có thể “đổ” số liệu đã đo đạc vào máy tính (PC), có thể huỷ số liệu khi không cần thiết lưu trữ; số liệu có thể truyền qua mạng điện thoại từ xa tới một nơi nào đó Một số chức năng tự động, bảo dưỡng máy theo định kỳ và thông báo một số yếu tố có liên quan đến quá trình hoạt động và hiện trạng của máy
Hình 2-7 Một hình thức lắp đặt máy tự ghi mực nước LPN 8/2
IV Công trình đặt máy tự ghi mực nước
ở đây giới thiệu 2 loại công trình được dùng phổ biến ở nước ta :
1 Giếng tự ghi kiểu đảo (Hình 2-8a) Loại giếng này đuợc xây trên lòng sông, ngay
tại tuyến đo đạc Giếng có dạng hình trụ, có thể làm bằng ống bê tông, gỗ v.v Trên giếng
là sàn đặt máy có mái che Cao trình sàn máy phải cao hơn mực nước lớn nhất Từ sàn máy
có cầu công tác nối với bờ Lỗ thông nước từ giếng với nước sông nằm ở vị trí thấp hơn mực nước thấp nhất Loại giếng này dễ thi công, vốn xây dựng không nhiều lắm song có nhược
điểm là chịu ảnh hưởng trực tiếp của sóng, gió do đó tài liệu thu được hạn chế về độ chính xác
2 Giếng kiểu bờ ( hình 2 -8b) : Công trình đặt máy tự ghi loại này được xây dựng trên
bờ sông, có các bộ phận chính: Giếng, ống dẫn nước hoặc xi phông và sàn máy
Trang 17Loại giếng này có ưu điểm là khắc phục được các nhược điểm của loại giếng kiểu đảo, nhưng khó thi công nên giá thành công trình thường cao hơn Đối với các loại máy như LPN 8/2, WLR7 , WLR8 sẽ có loại công trình lắp đặt máy thích hợp cho mỗi loại cụ thể
độ đo đạc cho phù hợp Nói chung chế dộ đo mực nước bằng công trình cọc , thuỷ chí quy
Đo 2 lần trong mỗi ngày đêm vào các giờ 7h và 19h
Đo 4 lần trong mỗi ngày đêm vào các giờ 1, 7, 13, 19h
Đo 8 lần trong mỗi ngày đêm vào các giờ 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22h
Đo 12 lần trong mỗi ngày đêm vào các giờ lẻ: 1, 3, , 21, 23h
Đo 24 lần trong mỗi ngày đêm vào các giờ : 1, 2, 3, , 23, 24h
Trang 18Đối với các trạm không chịu ảnh hưởng triều về mùa cạn thường áp dụng các chế độ đo
1 lần, 2 lần hoặc 4 lần trong 1 ngày Về mùa lũ tuỳ theo cường suất thay đổi của mực nước
mà thay đổi chế độ đo cho phù hợp
Đối với các trạm chịu ảnh hưởng của thuỷ triều thường áp dụng chế độ ngày đo 12 lần
hoặc 24 lần
Ngoài các chế độ trên khi cần xác định được mực nước chân, đỉnh (lũ, triều) hoặc các trạm có mục đích phục vụ riêng tuỳ theo yêu cầu còn có thể bố trí đo thêm 5ph, 10ph, 20ph, 30ph đo 1 lần Nếu chế độ đo đạc này cần kéo dài và thường xuyên thì tốt nhất là sử dụng máy tự ghi mực nước
Qua kết quả nghiên cứu có thể tinh giảm chế đo bằng cách giảm lần đo trong ngày và giảm thời kỳ đo trong năm Chẳng hạn ở các trạm ảnh hưởng của triều, chỉ đo một số lần gần trị số đỉnh triều, chân triều hoặc trong mỗi năm chỉ đo một số kỳ triều đặc trưng như triều cường, triều mãn, triều trung bình trong các tháng kiệt nhất
Đối với các trạm đo bằng máy tự ghi cần có chế độ đo kiểm tra để hiệu chỉnh số liệu Các chế độ đo kiểm tra có thể ngày đo 1 lần, 2 lần hoặc 4 lần tuỳ theo chất lượng tài liệu thu
được của máy tự ghi
Đ2-3 Đo vμ tính toán mực nước
I Đo mực nước bằng cọc và thuỷ chí
Nguyên tắc chung của đo mực nuớc bằng các loại công trình cọc, thuỷ chí là xác định khoảng cách từ mực nước tới đầu cọc hoăc điểm “0” của thủy chí; khi đó mực nước được tính như sau:
Để nâng cao độ chính xác mực nước khi đo bằng cọc và thuỷ chí cần chú ý mấy điểm sau đây:
Khi đo cần đặt chiều dẹt của nước theo dòng chảy; để mắt gần mặt nước khi đọc Trường hợp có sóng to hoặc nước dềnh cần tranh thủ đo khi mặt nước tương đối ổn
định và cần đo 2 lần rồi lầy số trung bình cộng của 2 lần đọc làm số đo chính thức
•
• Thời gian trung bình của các lần đo phải trùng với thời điểm quy định đo đạc
Trang 19• Khi đo cần chọn cọc sao cho số đọc không nhỏ hơn 5 cm mà cũng không lớn quá 60-70 cm, vì như vậy sẽ gây khó khăn cho đo đạc và hạn chế độ chính xác của kết quả
II Đo mực nước bằng máy tự ghi
Đối với trạm có máy tự ghi mực nước thì ngoài việc thay giấy tự ghi, lên giây cót cho
đồng hồ, kiểm tra nguồn điện v.v cần đo mực nước kiểm tra ở cọc hoặc thuỷ chí theo chế
độ quy định
Sau khi đo kiểm tra ngoài việc ghi số liệu vào sổ, cần đánh dấu toạ độ điểm kiểm tra trên biểu đồ tự ghi, hiệu chỉnh lại vị trí kim tự ghi nếu máy có sai số Nếu dùng máy hiện số thì cần ghi cả số liệu đo kiểm tra và số liệu đọc trên máy vào thời điểm kiểm tra
Số đọc và số hiệu cọc (thuỷ chí) được ghi ngay vào sổ sau khi đo xong Một trong các loại sổ ghi mực nước có dạng như sau :
Tháng Ngày Giờ
Số hiệu cọc hay thuỷ chí
Cao độ
đầu cọc hay số
“0” thuỷ chí (cm)
Số
đọc a (cm)
Mực nước trên mặt quy chiếu (cm)
Mực nước bình quân ngày (cm)
Quan sát, ghi chép các yếu tố phụ : sóng, gió, mưa và các hiện tượng đặc biệt
I Nhiệt kế đo nhiệt độ nước và nhiệt độ không khí
1 Nhiệt kế đo nhiệt độ nước: thường là nhiệt kế thủy ngân được bọc trong vỏ kim loại
không rỉ Phía dưới nhiệt kế có bầu chứa nước nhằm giữ nguyên nhiệt độ nước khi đưa nhiệt
kế ra khỏi mặt nước để đọc nhiệt độ Thang độ của nhiệt kế được khắc vạch nhỏ nhất không quá 0,2oC Nếu ở trạm dùng máy đo mực nước có tính năng đo được nhiệt độ nước thì sử dụng loại máy này thay cho nhiệt kế
Độ chính xác của nhiệt kế hoặc máy đo cần được kiểm định trước Nếu có sai số cần phải hiệu chỉnh cho kết quả
2 Nhiệt kế đo nhiệt độ không khí: thường là nhiệt kế thủy ngân chuyên dùng Vị trí
đo được đặt trong lều khí tượng hoặc treo trong nhà trạm cách mặt đất khoảng 1,5m
Nếu việc qui định đo nhiệt độ không khí cùng với đo nhiệt độ nước thì chế độ đo nhiệt
độ không khí như chế độ đo nhiệt độ nước Nếu việc đo nhiệt độ không khí yêu cầu như ở một trạm khí tượng thì cần theo qui định của “Tài liệu hướng dẫn đo các yếu tố khí tượng”
II Vị trí đo nhiệt độ nước
Vị trí đo nhiệt độ nước nằm trên tuyến đo mực nước, có thể ở giữa dòng hoặc gần bờ nhưng phải có độ sâu dòng chảy từ 0,5m trở lên, phải ở nơi nước chảy, không đo ở nơi có cỏ
Trang 20hoặc rong rêu, gần nguồn nước ngầm, nước bẩn hay nước nóng lạnh do khu công nghiệp thải ra Để thuận tiện cho đo đạc, vị trí đo nhiệt độ nước cần đặt gần vị trí công trình đo mực nước
III Đo nhiệt độ nước
1 Cách đo đạc
Trước giờ đo qui định khoảng 5 phút nhiệt kế phải được ngâm thẳng đứng xuống dưới mặt nước ít nhất 0,5m, không để nhiệt kế chạm đáy sông hoặc các vật khác Sau khi ngâm nhiệt kế khoảng 5 phút thì đưa nhiệt kế lên và đọc ngay nhiệt độ với độ chính xác tới 0,1oC (đọc số lẻ trước, đọc số độ sau) Khi chưa đọc xong nhiệt độ không được đổ nước ra khỏi bầu của nhiệt kế Trong thời gian chờ ngâm nhiệt kế có thể quan sát các yếu tố khác như sóng, gió, trạng thái mặt sông
2 Chế độ đo nhiệt độ nước
Chế độ 1 : mỗi ngày đo hai lần vào 7, 19h
•
• Chế độ 2 : mỗi ngày đo bốn lần vào 1, 7, 13, 19h
IV Tính trị số đặc trưng ngày của nhiệt độ nước và nhiệt độ không khí
1 Nhiệt độ bình quân ngày
o ni
n i 1 i
n - Số lần đo trong ngày
2 Nhiệt độ lớn nhất, nhỏ nhất ngày : Nhiệt độ lớn nhất, nhỏ nhất ngày được trích từ tài liệu thực đo tại các lần đo trong ngày sau khi đã hiệu chỉnh (nếu có)
Đối với các đặc trưng ngày của nhiệt độ không khí cũng tính toán tương tự
Đ2-5 Quan sát, đo đạc các yếu tố khác
I Quan sát sóng, gió
ở trạm đo mực nước nói chung không có dụng cụ đo sóng, gió do đó các yếu tố này thường đo bằng cách ước lượng Tuy vậy số liệu về sóng và gió có tác dụng đáng kể trong việc chỉnh lý tài liệu mực nước do đó cần quan sát ghi chép tương đối chính xác các yếu tố trên
Sức gió và hướng gió so với dòng chảy tại trạm đươc ghi bằng các mũi tên như sau:
- Không có gió ghi là 0
Trang 21- Gió yếu thổi ngược dòng ↑
- Gió vừa thổi xuôi dòng ↓
- Gió thổi mạnh từ trái sang phải ghi ⎯⎯→\
Cấp sóng thường tương ứng với cấp gió, cụ thể :
- Gió lặng tương ứng khi không có sóng, ghi 0
- Gió yếu tương ứng sóng lăn tăn, ghi I
- Gió vừa tương ứng sóng bạc đầu, ghi II
- Gió mạnh thuyền nhỏ không đi được, thuyền lớn tròng trành, ghi III
II Đo lượng mưa
Việc đo lượng mưa ở trạm thuỷ văn cũng được coi trọng như ở trạm khí tượng Chế độ
đo mưa thường do cơ quan quản lý quy định, nói chung có thể đo mưa theo thời đoạn cố
định, đo mưa theo ngày hoặc đo mưa theo trận mưa
Dụng cụ đo mưa thông thường là thùng đo mưa, máy tự ghi lượng mưa (tham khảo tài liệu hướng dẫn đo các yếu tố khí tượng)
III Quan sát các yếu tố khác
Việc quan sát, ghi chép đo đạc các hiện tượng khác có liên quan tới chế độ dòng chảy như hiện tượng nước dâng do bão, vỡ đê, phân lũ, đóng mở các cống lớn gần trạm vận hành nhà máy thuỷ điện, sự xói lở bãi, bờ sông, hoạt động của các công trình khác trên sông cũng là công việc cần làm thường xuyên ở một trạm thuỷ văn
Đ2-6 Tính toán, thống kê các đặc trưng mực nước
I Tính mực nước bình quân ngày :
1 Phương pháp số học : Phương pháp này được áp dụng để tính mực nước khi các lần
đo trong ngày cách đều nhau Khi trong ngày có một số lần đo thiếu hoặc đo không đều giờ thì có thể bổ sung số liệu bằng phương pháp nội suy để có mực nước cách đều giờ rồi áp dụng phương pháp số học để tính toán theo công thức (2-1)
n
H
n i i
∑
=1 (2-1)
Trong đó :Hng - Mực nước bình quân ngày
Hi - Mực nước ở lần đo thứ i
n - số lần có mực nước trong ngày ( kể cả mực nước được bổ sung )
Trang 222 Phương pháp hình học :
Trường hợp mực nước đo không cách đều nhau về thời gian thì áp dụng phương
pháp hình học để tính mực nước bình quân ngày theo công thức
đường quá trình H~t và trục thời gian (phần gạch chéo ở hình 2-9)
T- số giờ trong ngày (24giờ)
Chú ý : Nếu gốc của trục tung (trục H) tại mực nước
H1 thì mực nước bình quân ngày được tính theo công thức dưới đây
Hình 2-9 Đường quá trình mực nước thực đo trong 1 ngày
i ngi
N
i ngi n
H
Trong đó : N - số ngày trong năm
Trang 23H - mực nước bình quân năm n
Nếu trong năm có ít nhất 1 tháng không có mực nước bình quân tháng thì năm đó không tính mực nước bình quân năm
IV Trích mực nước cao nhất, thấp nhất thời đoạn
Mực nước cao nhất, thấp nhất thời đoạn ( ngày, tháng, mùa, năm, trận lũ )nói chung
được chọn từ mực nước tức thời đo được hoặc trích từ máy tự ghi Trường hợp đặc biệt không đo được các mực nước đặc trưng trên thì có thể ngoại suy hoặc dùng các phương pháp khác bổ sung các đặc trưng đó Khi thống kê mực nước đặc trưng cần ghi cả thời điểm xuất hiện của chúng
V Chênh lệch mực nước ( biên độ mực nước )
Ta có thể tính chênh lệch mực nước trong năm, trong 1 trận lũ, hay trong 1 con triều
1 Chênh lệch mực nước trong năm: Chênh lệch mực nước trong năm bằng hiệu số
giữa mực nước cao nhất với mực nước thấp nhất trong năm đó :
Hình 2-10 Sơ đồ tính đặc trưng mực
nước triều
+ Chênh lệch triều xuống bằng hiệu số giữa mực nước đỉnh triều với mực nước chân triều kề sau đỉnh đó (ΔHX)
Tương ứng với chênh lệch triều lên, chênh lệch triều xuống là thời gian triều lên (TL), thời gian triều xuống (TX ) (xem sơ đồ tính toán ở hình 2-10)
Trường hợp trạm dùng máy tự ghi để thu thập tài liệu mực nước thì cần hiệu chỉnh sai số (nếu có) trước khi tính mực nước giờ và tính các đặc trưng
Công thức hiệu chỉnh sai số như sau :
Trang 24- Khi mực nước đọc kiểm tra và mực nước ghi trên máy sai khác nhau lớn hơn sai
số cho phép thì mực nước đúng Ho được tính:
Ho = Ht + ΔH = Ht + (H2 - H2’)
1 2
1
tt
tt
1
tt
tt
ư
ư
(2-7) Trong đó :
Ht - mực nước tự ghi tại thời điểm t
H2 - mực nước đọc trên thước nước kiểm tra tại thời điểm t 2
H2’ - mực nước tự ghi tại thời điểm t 2
t 1 - thời điểm kiểm tra lần thứ nhất ( thời điểm đúng )
t - thời điểm suất hiện H t ( thời điểm sai )
t 2 - thời điểm kiểm tra lần thứ hai ( thời điểm đúng )
t 2’ - thời điểm ghi trên máy tại lần kiểm tra lần thứ 2 ( thời điểm sai )
Trang 25Chương III
Đo độ sâu dòng nước
Đ 3-1 Độ sâu dòng nước vμ ứng dụng I- Khái niệm: Độ sâu dòng nước tại một điểm nào đó là khoảng cách theo phương thẳng đứng từ mặt nước tới đáy sông tại điểm đó (1) Theo ý nghĩa vật lý thì độ sâu là khoảng cách theo phương vuông góc với hướng chảy bình quân từ mặt nước tới đáy sông (2), nhưng trong thực tế độ sâu được xác định theo khái niệm (1) Độ sâu ký hiệu là h đơn vị hay dùng là m
II- ứng dụng: Trong đo đạc thuỷ văn độ sâu dùng để tính diện tích mặt cắt ướt, từ đó tính lưu lượng nước, lưu lượng bùn cát và các đặc trưng khác có liên quan tới chiều sâu dòng chảy
Từ độ sâu ứng với mực nước tính toán có thể xác định được cao trình đáy sông tại các
điểm đo sâu, từ đó có thể có được mặt cắt ngang, mặt cắt dọc, lập bình đồ đoạn sông Việc
đo địa hình lòng sông phần dưới nước được gắn với phần đo đạc trên cạn bằng các tuyến dẫn hoặc toạ độ các tiêu hoặc tọa độ điểm đặt máy đo góc Để hiểu rõ hơn về việc đo địa hình lòng sông xin xem thêm “giáo trình đo đạc phổ thông” Nội dung chủ yếu của chương trình này chỉ đề cập tới các phương pháp đo sâu để phục vụ cho việc khảo sát chọn vị trí đặt trạm, cung cấp độ sâu cho đo đạc và tính toán số liệu ở các trạm thuỷ văn
Đ 3-2 Dụng cụ vμ máy móc đo sâu I- Dụng cụ đo sâu từng điểm
1 Thước sắt và sào
Thước làm bằng nhôm hoặc bằng hợp kim nhẹ không gỉ có dạng hình trụ rỗng, dài 2ữ2.5 m, đường kính 2ữ2.5 cm được khắc vạch cm Chân thước có đế để khi đo thước không ngập sâu trong bùn Thước sắt có ưu điểm là đo nhanh, độ chính xác cao, nhưng nó chỉ được dùng để đo ở nơi có độ sâu nhỏ hơn 2m, lưu tốc nhỏ hơn 1,5 m/s
Đối với nơi có độ sâu từ 3ữ5 m và lưu tốc nhỏ hơn 1.5 m/s thì dùng sào đo sâu Sào có thể làm bằng tre, nứa, gỗ thẳng, đường kính từ 4ữ5 cm, dài 6ữ7 m.Trên thân sào có khắc khoảng cách 5 cm, 10 cm một, chân sào có lắp đế sắt nặng từ 0.5ữ1.5 kg để dễ dìm sào xuống nước Dùng sào để đo sâu cho độ chính xác khá cao, nhưng chỉ dùng được ở nơi có
độ sâu và lưu tốc nhỏ
2 Tời và tải trọng
Tải trọng đo sâu có tác dụng giữ căng dây cáp và đo đúng vị trí điểm cần đo Tải trọng
được làm bằng các vật liệu có trọng lượng riêng lớn (sắt, gang, chì ), tải trọng phải có dạng
Trang 26sao cho khi làm việc trong nước ổn định nhất Trong đo đạc thuỷ văn tải trọng thường có hình dạng con cá và được gọi là “cá sắt” Tuỳ theo điều kiện dòng chảy tại vị trí đo mà lựa chọn cá sắt có tải trọng cho thích hợp Cá sắt có các loại: 25kg, 35kg, 50kg, 75kg, 100kg, 120kg
Tời là phương tiện nâng tải trọng và treo các dụng cụ máy móc đo đạc Các bộ phận chính của tời gồm có: bàn tời (1), cần tời (2), trục quấn cáp (3), tay quay (4), dây cáp (5), hộp số (7), ngoài ra còn các bộ phận phụ như ròng rọc (6), phanh v.v (Xem hình 3-1)
a) Trường hợp a ≤1m; b) trường hợp a>1m Tời và tải trọng có thể đo sâu cho mọi trường hợp, thích hợp nhất là khi độ sâu và lưu tốc lớn Khi lực tác dụng của dòng nước vào cá sắt và cáp lớn sẽ làm cho dây cáp lệch khỏi phương thẳng đứng một góc α Khi α ≥100 thì phải hiệu chỉnh độ sâu đo được Trường hợp
α > 300 thì phải thay cá sắt có trọng lượng lớn hơn và đo lại Có thể chia ra hai trường hợp sau đây khi cần phải hiệu chỉnh độ sâu:
+ Trường hợp a ≤ 1m (hình 3-2a) Trường hợp này độ sâu hiệu chỉnh được tính theo
Trang 27Δ2- số hiệu chỉnh phụ thuộc vào góc lệch α và chiều dài dây cáp ngập trong nước, như trong bảng 3-1
Bảng 3 - 1 Trị số hiệu chỉnh độ sâu Δ2 (m)
Góc lệch của dây cáp (độ) Chiều
l1- chiều dài của dây cáp ngập trong nước không thực tế (độ sâu giả)
l2- chiều dài của dây cáp ngập trong nước thực tế
Với α là góc lệch của dây cáp so với phương thẳng đứng
Để hiệu chỉnh độ sâu ta tiến hành như sau:
Trang 28- Độ sâu hiệu chỉnh được tính theo (3-2)
II- Máy hồi âm đo sâu
Máy hồi âm đo sâu là dụng cụ có thể đo được độ sâu từng điểm hoặc đo độ sâu liên tục trên tuyến đo
1 Nguyên lý chung của máy hồi âm đo sâu: Dựa vào thời gian truyền âm trong nước
kể từ lúc phát sóng âm tới lúc sóng âm gặp đáy sông và phản hồi trở lại mà máy tính được
độ sâu Theo nguyên lý đó độ sâu được tính như sau (công thức lý thuyết)
d2
LC
.2
th
2 2
h - Độ sâu tại điểm đo
Δt - Thời gian từ khi phát sóng âm tới khi thu được sóng âm phản hồi
C - Tốc độ truyền âm trong nước C phụ thuộc vào nhiệt độ và độ mặn của nước Khi nhiệt độ nước từ 0 ữ30°C và độ mặn từ 0 ữ35%o thì C=1400-1550 m/s
L - Khoảng cách giữa bộ phận thu và phát sóng ở đầu dò
d - Khoảng cách từ mặt nước xuống tới đầu dò Độ sâu này tuỳ thuộc trạng thái mặt nước lúc đo mà đặt Trường hợp mặt nước tương đối yên lặng có thể chọn d từ 20ữ30 cm, khi có sóng to, thuyền chòng chành mạnh có thể đặt độ sâu d lớn hơn
2 Các bộ phận cơ bản của máy hồi âm
a Máy chủ có các chức năng sau:
- Tạo ra siêu âm với tần số nhất định (50, 150, 200 HZ) khuyếch đại và truyền tới đầu
dò khi vận hành
- Nhận năng lượng âm phản xạ từ đầu dò
- Xác định thời gian từ lúc phát tới lúc thu sóng âm
- Tự động xác định độ sâu và truyền kết quả tới bộ phận tự ghi hoặc màn hình hiển thị
b Đầu dò (transducer) có chức năng : Sau khi sóng siêu âm được khuếch đại truyền
tới bộ phận phát của đầu dò ở đây năng lượng sóng siêu âm được phát vào nước dưới dạng chùm tia hình nón Khi sóng âm gặp đáy sông (hoặc vật rắn trong dòng chảy) sẽ phản hồi trở lại bộ phận thu của đầu dò, năng lượng sóng phản hồi sẽ được truyền tới máy chủ
Trang 29Bộ phận thu, phát sóng của đầu dò được lắp đặt gần nhau trên cùng 1 giá khi vận hành
đầu dò được đặt ở độ sâu ngập hoàn toàn trong nước
c Bộ phận tự ghi và hiển thị:
Độ sâu đo liên tục trên tuyến đo hoặc từng điểm sẽ được máy chủ tính toán và truyền tới bộ phận tự ghi dưới dạng điện Kim tự ghi sẽ ghi độ sâu đã đo lên băng giấy chuyên dùng theo tỷ lệ nhất định Riêng loại máy thế hệ giữa và sau còn có màn hình (L- CD Window) để hiển thị độ sâu và các thông số khác khi cần thiết Loại máy hiện đại hơn có thể kết nối với máy tính và định vị được điểm đo Việc vận hành máy nhờ các phím điều khiển lắp đặt trên mặt máy (Hình 3-3)
d Nguồn điện: Máy được cung cấp bởi nguồn điện 11-15V DC khi vận hành
3 Một số loại máy hồi âm đo sâu:
Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học, máy hồi âm đo sâu ngày nay đã có nhiều cải tiến quan trọng như kết cấu gọn nhẹ, tiêu thụ ít năng lượng, đo đạc thuận lợi và có
độ chính xác ngày càng cao Máy có thể đo được độ sâu liên tục trên tuyến đo Số liệu có thể được ghi vào băng, lưu giữ vào đĩa từ hoặc kết nối với máy tính
Sau đây sẽ giới thiệu một số loại máy FURUNO do Nhật Bản sản xuất đang được dùng rộng rãi ở nước ta và máy Bathy-1500 của Tổ hợp sản xuất thiết bị khảo sát đại dương, Mỹ
Bảng 3-2 Giới thiệu một số loại máy hồi âm đo sâu
Độ sâu đo được (m)
TT Loại máy Độ rộng
băng ghi (inches) Hmax hmin
b) Băng tự ghi của máy hồi âm
Trang 30- Đo sâu để phục vụ cho công tác lập bình đồ đoạn sông, nghiên cứu sự diễn biến dòng sông thì trong một năm có thể chỉ đo đạc một số lần vào những thời kỳ lòng sông có bồi, xói lớn (trước và sau mùa lũ)
- Khi đo sâu phục vụ cho việc lập qui hoạch hoặc thiết kế công trình trên sông thì chế
độ đo tuỳ thuộc yêu cầu mà định cho phù hợp
- Việc đo sâu để tính lưu lượng nước và lưu lượng bùn cát tại các trạm thuỷ văn thì yêu cầu số lần đo nhiều hơn Số lần đo trong từng thời kỳ tuỳ thuộc vào hình thức và mức độ bồi xói của mặt cắt ngang tại tuyến đo mà định
• ở các trạm thuỷ văn thuộc vùng không ảnh hưởng triều chế độ đo sâu khái quát như sau: Đối với thời kỳ lòng sông ổn định thì cứ 5 ữ 10 lần đo lưu lượng đo độ sâu 1 lần Về mùa kiệt khoảng 2-3 tháng đo sâu một lần
• ở các trạm thuộc sông ảnh hưởng triều : Thời kỳ lũ, khi diện tích thay đổi vượt quá 5% (cùng cấp mực nước) thì cần bố trí đo sâu Về mùa kiệt cứ 2-3 tháng đo sâu 1 lần Riêng khi đo chi tiết thì mỗi lần đo lưu lượng đều đồng thời đo sâu
Đ 3-4 Các phương pháp đo sâu I- Đo sâu theo mặt cắt ngang
Số liệu đo sâu theo mặt cắt ngang được sử dụng để tính các yếu tố lưu lượng, bùn cát, lập bình đồ đoạn sông
1 Chọn vị trí mặt cắt ngang
Số lượng mặt cắt và số điểm đo trên mỗi mặt cắt quyết định bởi yêu cầu về độ chính xác của tài liệu Càng nhiều mặt cắt và điểm đo thì địa hình đáy sông sẽ được phản ánh càng chính xác Vị trí mặt cắt và điểm đo được chọn ở những chỗ địa hình có sự thay đổi đột biến Khoảng cách giữa 2 mặt cắt ngang liên tiếp có thể căn cứ vào chỉ tiêu sau:
Khi độ rộng sông B ≈ 100m, khoảng cách giữa 2 mặt cắt ngang chọn trong khoảng
13
1
B
2 Xác định điểm đo trên mặt cắt ngang (đo địa hình)
Số điểm đo sâu trên mỗi mặt cắt ngang phụ thuộc vào chiều rộng sông và địa hình của
đáy sông mà bố trí Nói chung chỗ ít thay đổi thì bố trí thưa điểm đo, chỗ địa hình đáy sông
Trang 31thay đổi lớn thì bố trí dày, những chỗ địa hình đáy sông có thay đổi đột ngột cần có điểm
đo, số điểm đo trên mặt cắt có thể tham khảo bảng (3-3)
Bảng 3-3 Khoảng cách giữa các điểm đo sâu trên mặt cắt Chiều rộng sông
(m)
<100 100 ữ 200 200 ữ 500 500 ữ 1000 Khoảng cách giữa
các điểm đo (m)
3 Đo sâu mặt cắt ngang ở trạm thuỷ văn
Độ sâu trên tuyến đo (mặt cắt ngang) dùng để tính lưu lượng nước, lưu lượng bùn cát
và các yếu tố thuỷ văn khác có liên quan tới độ sâu
a Thuỷ trực∗ đo sâu ở trạm mới thành lập
Vị trí thuỷ trực đo sâu quyết định phần lớn độ chính xác của tài liệu Vị trí đường thủy trực ngoài việc phản ánh được địa hình đáy sông còn cần chú ý tới việc thuận lợi trong đo
đạc và tính toán Do đó khoảng cách giữa các thuỷ trực nên chọn là bội số 2, 5, 10 đối với sông có độ rộng lớn và bội số của 0,2; 0,5 khi chiều rộng sông nhỏ (B <10m) Đối với trạm mới thành lập số đường thuỷ trực được bố trí như bảng (3-4)
Bảng 3-4 Bố trí thuỷ trực đo sâu đối với trạm mới
b Thuỷ trực đo sâu ở trạm đ∙ qua trên 3 năm đo đạc
Đối với trạm đã hoạt động trên 3 năm thì nghiên cứu và có thể giảm số đường thuỷ trực, nhưng không được giảm dưới một nửa số đường thuỷ trực quy định ở bảng (3-4) Số
đường thuỷ trực còn lại trước hết cần ưu tiên cho các vị trí có địa hình đáy sông thay đổi đột biến
4 Xác định vị trí điểm đo trên mặt cắt ngang
a Phương pháp căng dây: Khi sông có chiều rộng không lớn (B<200m) ít tàu thuyền
qua lại, lưu tốc nhỏ thì có thể dùng dây (cáp, điện, ni lông ) có đánh dấu khoảng cách căng qua sông để xác định vị trí điểm đo (Hình 3-5)
ở các trạm thuỷ văn việc xác định vị trí của thuỷ trực thường dựa vào công trình cáp
Trang 32b Dùng mia và máy kinh vĩ: Trong điều kiện không áp dụng được phương pháp căng
dây thì có thể dùng máy kinh vĩ để xác định vị trí điểm đo Theo phương pháp này trên tuyến ngang dựng 4 sào tiêu R1, R2,R3,R4 (Hình 3-6), đặt máy kinh vĩ ở điểm A (gần mép sông), cố định hướng ngắm về sào tiêu R3 Mia được dựng trên thuyền và đọc khoảng cách trực tiếp Phương pháp này có thể áp dụng tốt khi mặt sông lặng sóng, và lưu tốc nhỏ
Hình 3-5 Xác định điểm đo bằng phương pháp căng dây ngang sông
c Dùng máy kinh vĩ và sào tiêu đo góc:
Theo phương pháp này trên mặt cắt ngang dựng 4 sào tiêu R1, R2, R3, R4 Từ điểm A ở trên bờ (nằm trên mặt cắt ngang) lấy một đoạn AC vuông góc với R1, R2, AC lấy gần bằng chiều rộng sông Đặt máy kinh vĩ ở C (Hình 3-7) Khi đo sâu tại điểm nào đó ta đọc góc β (hợp bởi hướng CA và sào tiêu trên thuyền) Khoảng cách từ thuyền (điểm M) tới điểm A sẽ là:
AM = AC tgβ
máy kinh vĩ kinh vĩ và sào tiêu
d Dùng hai máy kinh vĩ giao hội:
Vị trí điểm đo có thể xác định bằng các tia ngắm do hai máy kinh vĩ đặt trên bờ (không trùng với mặt cắt ngang) Phương pháp này được áp dụng cả khi không đo sâu theo mặt cắt ngang; thuận lợi khi lập bình đồ đáy sông
Trang 33Ngoài các phương pháp đã nêu ở trên còn có thể dùng tời (hình 3-8) hoặc cọc tiêu (hình 3-9) để xác định vị trí điểm đo
a) Hệ thống tiêu ngoài; b) Hệ thống tiêu trong Phương pháp này được áp dụng đo sâu ở mặt cắt và điểm đo cố định như ở các trạm thuỷ văn
e Dùng máy Xếch tăng (Sextant) đặt trên thuyền:
Cấu tạo của máy Xêch tăng dựa trên nguyên lý quang học sau đây: Một tia sáng sau
khi phản xạ 2 lần qua 2 gương phẳng sẽ tạo với tia tới đầu tiên một góc bằng hai lần trị số góc hợp bởi hai gương phẳng đó
b
ảnh sáo A
δ
3 ε
ε δ
a
sáo B 1
β
gương 3 2
P
Hình 3-10 Sơ đồ làm việc của máy Xếchtăng
Theo nguyên lý đó thì góc hợp bởi tia phản xạ lần thứ 2 ở gương (3) và tia tới đầu tiên (hướng AP) là bằng 2 lần góc hợp bởi hai gương (2) và (3) - γ Vậy β = 2γ
Trang 34Các bộ phận chính của máy xêchtăng gồm: ống kính ngắm (1), gương phẳng di động (2), gương phẳng cố định(3), gương (3) gồm nửa trên là kính trong suốt, nửa dưới là gương phẳng; vành độ và du tiêu để xác định góc β kẹp bởi hai hướng cần đo (Hình 3-10)
Dùng máy xêchtăng có thể đo được những góc dưới 1250 Độ chính xác của máy là 1 phút, nếu ước lượng bằng mắt thường thì độ
sào tiêu B và đo góc β1 Sau đó quay du tiêu cho
gương phẳng (2) di động đến A, khi thấy ảnh của
sào tiêu A trùng với sào B trên gương 3 thì đọc
góc β2 Trị số góc kẹp giữa 2 hướng A và B là:
β = β2 - β1
Và khoảng cách BM sẽ được tính:
BM = AB.Cotg β
II- Đo sâu theo hướng dọc sông
Khi cần khảo sát địa hình đáy sông ở nơi sông rộng, lưu tốc lớn thì có thể đo sâu theo hướng dọc sông
1 Đo theo hướng dòng chảy: Trên bờ đoạn sông cần đo bố trí những điểm khống chế
1
201 ữ độ rộng sông
2 Đo sâu theo hướng chéo dòng chảy: Để đo theo phương pháp này trên bờ sông
cũng được bố trí tuyến dẫn và đặt máy kinh vĩ như phương pháp 1 Khi đo cho thuyền di chuyển trên các tuyến hợp với hướng chảy một góc từ 15-300 Các tuyến đo chọn cách nhau
từ 1/4 ữ 1/2 chiều rộng sông Vị trí điểm đo trên mỗi tuyến được xác định bằng phương pháp giao hội (hình 3-13) Khi đo có thể cho thuyền di chuyển theo các tuyến ABCD (theo mũi tên)
Trang 35Hình 3-13
III- Đo sâu theo ô vuông
Phương pháp này được dùng để đo sâu ở lòng
hồ, kho nước, bãi chìm Dựa vào bản đồ địa hình chia mặt hồ hoặc bãi cần đo thành các ô (hình 3-14) Khoảng cách giữa các tuyến dày hay thưa là tuỳ thuộc vào yêu cầu độ chính xác của tài liệu và địa hình đáy hồ, sông Thông thường 2 điểm đo kề nhau trên mỗi tuyến cách nhau 5ữ10m Vị trí các điểm đo
có thể được đánh dấu bằng phao nổi, tiêu trên bờ hoặc phương pháp giao hội như đã trình bày Ngoài các phương pháp định vị điểm đo đã nêu khi đo sâu lòng hồ rộng, hoặc biển có thể sử dụng máy định vị qua vệ tinh Phương pháp này khá thuận lợi khi được trang bị máy định vị bảo đảm độ chính xác cần thiết
Hình 3-14
Đ 3-5 Chỉnh lý vμ tính toán tμi liệu đo sâu
Công tác chỉnh lý và tính toán tài liệu đo sâu nhằm phát hiện những sai sót trong đo
đạc, ghi chép, tính toán ban đầu để nâng cao độ chính xác của tài liệu và hệ thống tài liệu dưới dạng gọn nhất giúp cho việc sử dụng và lưu trữ tài liệu thuận lợi
I- Nội dung chỉnh lý số liệu đo sâu
Trước khi chỉnh lý tài liệu cần thu thập các loại tài liệu như mực nước, độ sâu, góc lệch dây cáp, tọa độ điểm đo, lưu tốc dòng nước (nếu có) và các loại tài liệu khác có liên quan tới tài liệu đo sâu như sóng, gió, tình hình thời tiết và tài liệu đo sâu của các lần đo trước đó Nội dung công tác chỉnh lý, kiểm tra số liệu bao gồm:
• Kiểm tra sự hợp lý của việc bố trí tuyến đo và điểm đo Nếu thấy cần thiết thì có thể
tổ chức đo bổ sung
• Kiểm tra việc ghi chép độ sâu và tài liệu xác định vị trí điểm đo
• Dựa vào tài liệu đã đo tính độ sâu đã hiệu chỉnh
Trang 36• Trường hợp có tài liệu đo sâu cũ, cần tiến hành so sánh độ sâu của các lần đo để phát hiện những sai sót trong đo đạc, ghi chép
• Dựa vào các kết quả đo đạc, thiết lập mặt cắt dọc, mặt cắt ngang sông, lập bình đồ, tính toán các đặc trưng của mặt cắt
• Thống kê tài liệu dưới dạng bảng biểu và bản vẽ
Cuối cùng là đánh gía mức độ tin cậy của tài liệu, những kiến nghị khi sử dụng tài liệu
II- Tính toán tài liệu độ sâu và các đặc trưng mặt cắt
1 Độ sâu của điểm đo
Độ sâu của điểm đo là độ sâu đo tại các điểm bằng các phương tiện và máy móc đã nêu, sau khi đã hiệu chỉnh (nếu có)
2 Mực nước tính toán
Để sử dụng được tài liệu độ sâu trong tính toán thuỷ văn, trong việc lập bình đồ đoạn sông độ sâu của một lần đo tại mỗi vị trí cần được gắn liền với một mực nước nhất định Mực nước đó gọi là mực nước tính toán (HTT) hoặc mực nước tương ứng (HT.ư) Mực nước tính toán được xác định theo 2 trường hợp sau đây:
• Khi mực nước trong thời gian đo sâu thay đổi ít (Hđ - Hc ≤ 10 cm) thì mực nước tính toán sẽ là:
H b
H1 1 + 2 2 + + n n
(3-6) Trong đó:
Hd, Hc - mực nước lúc bắt đầu đo và khi kết thúc đo
b1, bn - khoảng cách từ mép nước tới điểm giữa 2 thủy trực đo sâu sát bờ
b2, b3 là khoảng cách điểm giữa hai thuỷ trực đo sâu kề nhau
B - chiều rộng mặt cắt ngang
H1, H2 là mực nước khi đo sâu tại thuỷ trực 1,2 (Xem hình 3-15)
Từ mực nước tính toán HTT và độ sâu tại điểm đo (h) có thể tính được cao trình đáy sông (Z) như sau:
Z= HTT - h (3-7)
Trang 37Hình 3-15 Sơ đồ biến thiên mực nước trong thời gian đo
Tính diện tích mặt cắt ướt có thể dùng máy đo trực tiếp trên hình vẽ mặt cắt ngang hoặc tính bằng phương pháp gần đúng Theo phương pháp gần đúng thì mặt cắt ngang được chia thành các tam giác và hình thang nhỏ giới hạn bởi các đường thuỷ trực đo sâu (hình 3-16)
22
2
1
1
1 2
3 2 1 2 1 0
1 + + + + + + ư + ư + (3-8) Trong đó:
ωi- diện tích bộ phận thứ i (i=0 ữ n)
hj - độ sâu tại thuỷ trực thứ j (j=1 ữ n)
bi- khoảng cách giữa hai thuỷ trực đo sâu kề nhau ở bộ phận thứ i
b Độ rộng mặt nước: Độ rộng mặt nước là khoảng cách giữa hai mép nước tại mặt cắt
Trang 38Trong đó:
h - Độ sâu bình quân mặt cắt
ω - Diện tích mặt cắt ứng với mực nước tính toán
B - Chiều rộng mặt nước ứng với mực nước tính toán
Hình 3-16 Sơ đồ tính diện tích mặt cắt ngang
1, 2, 3: Số hiệu thuỷ trực đo sâu I, II: Số hiệu thuỷ trực đo lưu tốc
d Chu vi vướt χ là chiều dài đáy sông giới hạn bởi hai mép nước được tính:
1 2
2 1
2 1
Trường hợp sông rộng thì χ ≈B, khi đó có thể thay bán kính thuỷ lực bằng độ sâu bình
quân trong tính toán
Trang 39Chương IV
Lưu lượng nước là lượng nước chảy qua mặt cắt ngang vuông góc với hướng chảy bình quân trong thời gian 1 giây, ký hiệu là Q (m3/s) Các phương pháp xác định lưu lượng nước bao gồm :
+ Phương pháp “lưu tốc - diện tích”
+ Phương pháp thể tích
+ Phương pháp dùng các công trình đập tràn
+ Phương pháp ứng dụng các công nghệ hiện đại như siêu âm , phóng xạ v.v
Trong đó phương pháp “lưu tốc - diện tích” được sử dụng rộng rãi ở các trạm thuỷ văn Dùng phương pháp “lưu tốc - diện tích”để xác định lưu lượng nước thực chất là xác định 2
yếu tố thành phần : Tốc độ dòng chảy và diện tích mặt cắt (∗) Còn các phương pháp xác
định lưu lượng khác hoặc là không thích hợp đối với việc đo đạc ngoài sông hoặc ở nước ta chưa có điều kiện để phổ cập dụng cụ đo đạc Do đó nội dung chủ yếu của chương này sẽ
trình bày kỹ việc xác định lưu lượng bằng phương pháp “lưu tốc - diện tích”
Đ 4-1 Công trình vμ máy móc đo lưu lượng nước
I- Máy đo lưu tốc ( máy lưu tốc )
1 Nguyên lý chung của máy lưu tốc :
Máy lưu tốc làm việc dựa vào nguyên lý chung sau đây:
Dưới tác dụng của dòng nước, bộ phận cảm ứng của máy quay, lưu tốc càng lớn thì máy quay càng nhanh Nhờ cơ cấu báo vòng quay và bộ phận tín hiệu ta biết được tổng vòng quay N của bộ phận cảm ứng trong thời gian đo T Từ đó tính được tốc độ vòng quay trung bình n của bộ phận phản ứng Từ quan hệ (n ~ v) của mỗi máy ta sẽ có lưu tốc v từ giá trị n
2 Cấu tạo của một số loại máy đo lưu tốc :
Máy đo lưu tốc có nhiều loại khác nhau có thể phân làm 2 loại chủ yếu : Loại trục đứng
và loại trục ngang
Loại trục đứng như máy cốc quay LS68
Loại trục ngang như máy cánh quạt : Ж-3, ΓP-21, ΓP-99, LS25-1A, LS25-3A Sau đây sẽ chỉ giới thiệu các bộ phận chính của 2 loại máy điển hình : Máy cánh quạt Ж-3, và máy cốc quay LS68
(∗) Trong thực tế việc xác định lưu lượng nước là “ Đo lưu tốc, đo diện tích mặt cắt ngang, tính lưu lượng nước” (1) Do đó thuật ngữ “Đo lưu lượng nước” (2) là chưa thật chính xác, ta có thể coi thuật ngữ (2) là thuật ngữ quy ước, gọi tắt cho thuật ngữ (1)
Trang 4016 15
14 13
12 11
10 9 8
8
23 6
5 4 3 2 1
18 19 20
21 a)
b) 17
Hình 4-1 Máy đo lưu tốc Ж-3
a) Cấu tạo chung; b) bộ phận báo vòng quay
1 cánh quạt; 2 vỏ ổ trục; 3 khớp nối; 4 đầu dây không cách điện; 5 đầu dây cách điện với thân máy; 6 thân máy; 7 ổ chứa đầu cắm điện; 8 đầu cắm điện; 9 ốc hãm; 10 trục máy; 11,16 thanh kẹp đứng; 12,15 băng kẹp ngoài ổ bi; 13 ổ trục bên trong; 14 ổ trục ngoài; 17 ốc hãm bi; 18 bánh
xe răng; 19 chốt công tắc; 20 công tắc lò xo; 21 ốc giữ lò xo; 22 trục dẫn điện; 23 đuôi máy
a Bộ phận cảm ứng của máy Ж-3 là cánh quạt, của máy LS68 gồm một hệ thống
“phễu” ghép lại gọi là cốc quay
b Cơ cấu báo vòng quay còn gọi là cơ cấu tính toán số vòng quay bao gồm một bánh
xe răng thường có 20 răng Trên bánh xe có một số điểm tiếp điện, còn gọi là chốt công tắc (xem hình 4-1)
9
8 10
7
6 3
4
5
1 2
Hình 4-2 a) Máy cốc quay; b) Bộ phận báo vòng quay
1 Cốc quay, 2 Bộ phận báo vòng quay; 3 Đuôi máy; 4 ốc cân đuôi máy;
5 Cá sắt; 6 Trục máy; 7 Bánh xe răng; 8 Chốt công tắc; 9 Công tắc lò xo;
10 Chốt cách điện với thân máy Công tắc cùng với trục dẫn điện sẽ nối liền mạch điện khi tiếp điểm điện tiếp xúc với công tắc Khi làm việc trục máy quay theo bộ phận cảm ứng Bộ phận cảm ứng quay được một vòng thì bánh xe dịch chuyển 1 răng Số điểm tiếp điện của máy Ж-3 là một, của máy