Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Tải bản đầy đủ - 0trang

Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm



đó bắt đầu tăng lên, tức là lũ bắt đầu xuất hiện và sẽ tăng lên theo mực nước

sông. Trong mùa mưa lũ, những trận mưa liên tiếp trên lưu vực sông làm cho

nước trên các con suối dâng cao rồi đổ ra sơng chính. Tổ hợp nước của các con

suối trong lưu vực làm cho nước trên sơng chính tăng dần lên tạo thành lũ.

Ngồi ra, còn một số yếu tố khác ảnh hưởng đến khả năng xuất hiện lũ lớn và bất

thường là:

Lưu vực càng rộng thì nước lũ lên chậm nhưng cũng sẽ rút chậm, ngược lại lưu

vực hẹp và dài sẽ làm nước lũ lên nhanh – một số trường hợp sẽ hình thành lũ quét,

lũ ống.

Rừng bị tàn phá cũng là một trong các nguyên nhân gây nên lũ lụt và xói mòn

đất.

Hiện tượng El Nino (do sự nóng lên của vùng biển xích đạo vùng Nam Mỹ Thái

Bình Dương) và La Nina (do sự lạnh lên của vùng biển xích đạo Đơng Thái Bình

Dương) đã tác động tới hiện tượng lũ lụt trên nhiều vùng khác nhau.

Nếu một hệ thống sơng có nhiều con sơng hợp thành thì khả năng tổ hợp thời

điểm xuất hiện lũ đồng thời sẽ làm gia tăng mức độ nghiêm trọng của lũ.

Lũ là một dạng thiên tai, tiềm ẩn những rủi ro và khơng dễ dàng phòng tránh

được. Lũ lụt có tác động rất lớn đến hoạt động của con người, nó có thể đe dọa

đến sự sống, tài sản và môi trường. Tần suất và mức độ nghiêm trọng của lũ lụt

thậm chí còn được dự kiến tăng lên bởi biến đổi khí hậu. Phát triển kinh tế, xã

hội cũng có thể đẩy nhanh và gia tăng nguồn nước mặt chảy tràn do thay đổi bề

mặt tiếp xúc, suy thoái thảm phủ thực vật về số lượng và chất lượng. Ngồi ra lũ

cũng được hình thành một cách nhân tạo do hoạt động của con người như xả lũ

hồ chứa để đón lũ theo dự báo.

Để có khả năng phòng chống lũ, con người phải năm được quy luật của lũ.

Tuy nhiên, do lũ có tính rủi ro nên chỉ có thể dự báo sự xuất hiện của lũ với các

cường độ khác nhau (lưu lượng, mực nước) thông qua thống kê các trận lũ xuất

hiện trong nhiều năm tại một mặt cắt nào đó của dòng sơng. Đó là tần số xuất

hiện lũ trong một thời gian dài mà con người ghi chép được, dựa vào đó tính

được tần suất lũ.



14



Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm



2.1.3 Các cấp báo động lũ

Cấp báo động lũ là độ cao mực nước lũ quy định cho từng vị trí trên sơng, suối.

Mực nước ở mỗi cấp báo động lũ cho biết mức độ nguy hiểm của nước lũ trong

sông, suối cũng như mức ngập lụt do nước lũ gây ra. Theo quy định, có 3 mức báo

động lũ :

 Báo động cấp I là mức giới hạn mực nước cho biết trên sông đã bắt đầu có lũ

nhưng nước lũ còn ở giới hạn trong lòng sông - tương đương cấp lũ nhỏ.

 Báo động cấp II là mức giới hạn mực nước cho biết lũ trong sơng đã lên đến

mức trung bình, nước lũ bắt đầu gây ảnh hưởng ngập lụt và tác động xấu đến

dân sinh, kinh tế, xã hội - tương đương lũ trung bình.

 Báo động cấp III là mức giới hạn mực nước cho biết lũ trong sông đã lên đến

mức cao, gây ảnh hưởng ngập lụt nghiêm trọng và có thể gây nguy hiểm cho

đời sống sinh hoạt, sản xuất của nhân dân, đe dọa đến tính mạng và tài sản

của nhân dân - tương đương lũ lớn.

Mực nước tương ứng với các cấp báo động tại một số sông [2]

Mực nước tương ứng với các

TT



Tên sông



Trạm thủy văn



cấp báo động (m)

I

II



I

1

2



Đài Khí tượng thủy văn khu vực Tây Bắc

Đà

Mường Tè

285,0

Đà

Lai Châu (Mường 177,0



3

4

5

6

II

1

2

3

4

5

6

7

8

9



Lay)

Đà

Hòa Bình

Đà

Quỳnh Nhai

Nậm Rốm

Mường Thanh

Nậm Pàn

Hát Lót

Đài Khí tượng thủy văn khu vực Việt Bắc

Thao

Lào Cai

Thao

Yên Bái

Thao

Phú Thọ



Hà Giang



Tun Quang



Vụ Quang



Việt Trì

Cầu

Bắc Cạn

Cầu

Gia Bảy



15



III



287,5

180,5



290,0

184,0



21,0

142,5

480,0

511,5



22,0

144,5

481,0

512,5



23,0

146,5

482,0

513,5



80,0

30,0

17,5

99,0

22,0

18,3

13,7

132,0

25,0



82,0

31,0

18,2

101,0

24,0

19,5

14,9

133,0

26,0



83,5

32,0

19,0

103,0

26,0

20,5

15,9

134,0

27,0



Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm



10

III

1

2

3

4

5

6

7

8

IV

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

V

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

VI

1

2

3



Chảy



Long



Phúc



(Bảo 71,0



Yên)

Đài Khí tượng thủy văn khu vực Đông Bắc

Luộc

Chanh Chử

2,5

Văn Úc

Trung Trang

2,0

Cầu

Đáp Cầu

4,3

Thương

Phủ Lạng Thương

4,3

Lục Nam

Lục Nam

4,3

Đuống

Bến Hồ

6,8

Kỳ Cùng

Lạng Sơn

252,0

Giang

Bằng Giang

180,5

Đài Khí tượng thủy văn khu vực đồng bằng Bắc Bộ

Hà Nội

9,5

Tiến Đức

4,8

Hồng

Hưng Yên

5,5

Sơn Tây

12,4

Thái Bình

Phả Lại

4,0

Luộc

Triều Dương

4,9

Đáy

Ninh Bình

2,5

Ba Thá

5,0

Phủ Lý

2,9

Đào

Nam Định

3,2

Ninh Cơ

Phú Lễ

2,0

Hồng Long

Bến Đế

3,0

Gùa

Bá Nha

2,0

Kinh Mơn

An Phụ

2,2

Đài Khí tượng thủy văn khu vực Bắc Trung Bộ



Lý Nhân

9,5



Giàng

4,0

Chu

Bái Thượng

15,0

Chu

Xuân Khánh

9,0

Bưởi

Kim Tân

10,0

Yên

Chuối

2,0

Cả

Nam Đàn

5,4

Cả

Đô Lương

14,5

Cả

Dừa

20,5

La

Linh Cảm

4,5

Ngàn Phố

Sơn Diệm

10,0

Ngàn Sâu

Hòa Duyệt

7,5

Đài Khí tượng thủy văn khu vực Trung Trung Bộ

Gianh

Mai Hóa

3,0

Kiến Giang

Lệ Thủy

1,2

Bồ

Phú Ốc

1,5



16



73,0



75,0



3,0

2,3

5,3

5,3

5,3

7,5

255,0

181,5



3,5

2,6

6,3

6,3

6,3

8,4

256,5

182,5



10,5

5,6

6,3

13,4

5,0

5,4

3,0

6,0

3,5

3,8

2,3

3,5

2,4

2,6



11,5

6,3

7,0

14,4

6,0

6,1

3,5

7,0

4,1

4,3

2,5

4,0

2,7

2,9



11,0

5,5

16,5

10,4

11,0

2,8

6,9

16,5

22,5

5,5

11,5

9,0



12,0

6,5

18,0

12,0

12,0

3,5

7,9

18,0

24,5

6,5

13,0

10,5



5,0

2,2

3,0



6,5

2,7

4,5



Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm



4

5

6

7

8

9

10

11

12

VII

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

VII



Hiếu

Đông Hà

1,5

Thạch Hãn

Thạch Hãn

2,5

Hương

Huế (Kim Long)

1,0

Vu Gia

Ái Nghĩa

6,5

Hàn

Cẩm Lệ

1,0

Thu Bồn

Câu Lâu

2,0

Thu Bồn

Hội An

1,0

Tam Kỳ

Tam Kỳ

1,7

Trà Khúc

Trà Khúc

3,5

Đài Khí tượng thủy văn khu vực Nam Trung Bộ

Lại Giang

Bồng Sơn

6,0

Kơn

Bình Tường

21,5

Kơn

Tân An (Thạnh Hòa) 6,0

Kỳ Lộ

Hà Bằng

7,5

Ba

Củng Sơn

29,5

Đà Rằng

Tuy Hòa (Phú Lâm) 1,7

Dinh Ninh Hòa

Ninh Hòa

4,0

Cái Nha Trang

Đồng Trăng

8,0

Cái Phan Rang

Tân Mỹ

36,0

Cái Phan Rang

Phan Rang

2,5

Lũy

Sông Lũy

26,0

Cà Ty

Phan Thiết

1,0

La Ngà

Tà Pao

119,0

Đài Khí tượng thủy văn khu vực Tây Nguyên



3,0

4,0

2,0

8,0

1,8

3,0

1,5

2,2

5,0



4,0

5,5

3,5

9,0

2,5

4,0

2,0

2,7

6,5



7,0

23,0

7,0

8,5

32,0

2,7

4,8

9,5

37,0

3,5

27,0

1,5

120,0



8,0

24,5

8,0

9,5

34,5

3,7

5,5

11,0

38,0

4,5

28,0

2,0

121,0



I

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

IX

1



Pô Kô

Đắk Mốt

Pô Kô

Đắk Tô

ĐắkBla

Kon Plông

ĐắkBla

Kon Tum

Ayun

PơMơRê

Ba

An Khê

Ba

AyunPa

KrôngBuk

Cầu 42

Krôngnô

Đức Xun

KrơngAna

Giang Sơn

EaKRơng

Cầu 14

Xrêpốc

Bản Đơn

Đắk Nơng

Đắk Nơng

La Ngà

Đại Nga

Cam Ly

Thanh Bình

Đa Nhim

Đại Ninh

Đài Khí tượng thủy văn khu vực Nam Bộ

Tiền

Tân Châu



584,5

577,0

592,0

518,0

676,0

404,5

153,0

454,5

427,5

421,0

300,5

171,0

588,5

739,0

831,0

828,5



585,5

578,0

593,0

519,5

677,5

405,5

154,5

455,5

429,5

423,0

301,5

173,0

589,5

739,5

832,0

830,0



586,5

579,0

594,0

520,5

679,0

406,5

156,0

456,5

431,5

425,0

302,5

175,0

590,5

740,0

833,0

831,5



3,5



4,0



4,5



17



Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm



2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30



Tiền

Tiền

Tiền

Hậu

Hậu

Hậu

Sài Gòn

Sài Gòn

Sài Gòn

Đồng Nai

Đồng Nai



La Ngà

Bến Đá

Vàm Cỏ Đơng

Rạch Tây Ninh

Vàm Cỏ Tây

Vàm Cỏ Tây

Rạch Ba Càng

Rạch Cái Cối

Rạch Ngã Chánh

Kênh Phước Xuyên

Rạch Ông Chưởng

Kênh Vĩnh Tế

Kênh 13

Kênh Cái Sắn

Cái Côn

Gành Hào

Gành Hào



Mỹ Thuận

Mỹ Tho

Cao Lãnh

Châu Đốc

Cần Thơ

Long Xuyên

Phú An

Dầu Tiếng

Thủ Dầu Một

Tà Lài

Biên Hòa

Phước Hòa

Phú Hiệp

Cần Đăng

Gò Dầu Hạ

Tây Ninh

Mộc Hóa

Tân An

Ba Càng

Phú Đức

Nhà Đài

Trường Xn

Chợ Mới

Xn Tơ

Trí Tơn

Tân Hiệp

Phụng Hiệp

Cà Mau

Gành Hào



1,6

1,4

1,9

3,0

1,7

1,9

1,3

2,6

1,1

112,5

1,6

29,0

104,5

10,0

1,3

2,0

1,2

1,2

1,4

1,4

1,5

1,5

2,0

3,0

2,0

1,0

1,1

1,0

1,6



1,7

1,5

2,1

3,5

1,8

2,2

1,4

3,6

1,2

113,0

1,8

30,0

105,5

11,0

1,5

2,2

1,8

1,4

1,5

1,5

1,6

2,0

2,5

3,5

2,4

1,3

1,2

1,1

1,8



1,8

1,6

2,3

4,0

1,9

2,5

1,5

4,6

1,3

113,5

2,0

31,0

106,5

12,0

1,7

2,5

2,4

1,6

1,6

1,6

1,7

2,5

3,0

4,0

2,8

1,6

1,3

1,2

2,0



Bảng 2.1 Mực nước tương ứng với các cấp báo động lũ

2.2 Phương pháp và chế độ đo mực nước [3]

Mực nước là cao trình mặt nước so với mặt chuẩn quy ước (cao trình 0-0), mặt

chuẩn này thường được quy định chung cho từng vùng lảnh thổ. Miền Bắc lấy

chuẩn là mực nước biển trung bình nhiều năm tại hòn Dấu, miền Nam lấy chuẩn

trung bình tại mũi Nai, Hà Tiên.

Ðơn vị đo mực nước thường dùng là cm hoặc mét (m). Ký hiệu biểu thị mực

nước phổ biến là chữ H.



18



Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm



Mực nước biểu thị thế năng của nguồn nước. Mưa lũ và thủy triều là hai tác nhân

chủ yếu gây nên sự giao động mực nước trong các ao hồ, sông suối.

2.2.1 Phương pháp đo mực nước.

Hiện nay có 2 cách đo mực nước phổ biến là :

 Ðo bằng phương tiện thủ cơng (gồm có hệ thống cọc, hoặc bậc xây và thủy

chí)



Hình 2.1 Đo mực nước bằng phương thức thủ công [3]

 Ðo bằng máy tự ghi mực nước.

Mỗi cách đo có ưu nhược điểm khác nhau, tùy theo điều kiện địa hình, địa chất

và tính chất giao động mực nước tại vị trí trạm đo, kết hợp với khả năng kinh tế mà

chọn cách đo thích hợp.

2.2.2 Chế độ đo mực nước

Theo quy phạm đo đạc thủy văn cho thấy có 5 chế độ đo mực nước như sau :













Ðo 2 lần trong mỗi ngày tại thời điểm 7 và 19 giờ.

Ðo 4 lần vào các giờ 1, 7, 13, 19 hàng ngày.

Ðo 8 lần vào các giờ 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22 hàng ngày

Ðo 12 lần vào các giờ 1, 3, 5,... 19, 21, 23 hàng ngày.

Ðo 24 lần cách đều từng giờ trong ngày.



19



Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm



2.3 Phương pháp đo lưu lượng nước [4]

Lưu lượng nước là lượng nước chảy qua mặt cắt ngang trong một đơn vị thời

gian. Ðơn vị đo phổ biến là m3/s hoặc lít/s. Ký hiệu thường dùng chỉ lưu lượng là Q.

Lưu lượng nước biểu thị động năng của dòng nước. Nước ta thuộc vùng nhiệt đới

và tiếp giáp với biển do đó lưu lượng nước trong các sông suối giao động bởi mưa

lũ và thủy triều.

Lưu lượng trung bình trong khoảng thời gian Δt = t2 - t1 xác định bởi biểu thức:

Qtb =



∆v

∆t



(2.1)



Trong đó ΔV là thể tích chất lưu chảy qua ống trong thời khoảng gian khảo sát.

Lưu lượng tức thời xác định theo công thức:

Q=



dv

dt



(2.2)



Để đo lưu lượng người ta dùng các lưu lượng kế. Tuỳ thuộc vào tính chất chất

lưu, yêu cầu công nghệ, người ta sử dụng các lưu lượng kế khác nhau. Nguyên lý

hoạt động của các lưu lượng kế dựa trên cơ sở:

 Đếm trực tiếp thể tích chất lưu chảy qua công tơ trong một khoảng thời gian

xác định Δt.

 Đo vận tốc chất lưu chảy qua công tơ khi lưu lượng là hàm của vận tốc.

 Đo độ giảm áp qua tiết diện thu hẹp trên dòng chảy, lưu lượng là hàm phụ

thuộc độ giảm áp.

Tín hiệu đo biến đổi trực tiếp thành tín hiệu điện hoặc nhờ bộ chuyển đổi điện

thích hợp.

2.4 Kết luận chương

Trong chương này chúng ta đã xác định được các nguyên nhân hình thành lũ

tham biến, tham số cần thiết đó là mực nước và lưu lượng nước để tiến hành xây

dựng hệ thống, cũng như là các phương pháp đo cho các tham số đó. Vì thế trong

chương tiếp theo chúng ta sẽ bắt đầu xây dựng hệ thống



20



Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm



CHƯƠNG 3. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

3.1 Chỉ tiêu kỹ thuật

3.1.1 Yêu cầu chức năng

Sản phẩm của đồ án này thực hiện chức năng đo mực nước và lưu lượng nước

một cách hoàn toàn tự động, đồng thời cũng có thể gửi giá trị đo về máy chủ. Mục

đích cuối cùng của sản phẩm là có thể sử dụng để đo chính xác mực nước và lưu

lượng nước trong mọi điều kiện thời tiết.

3.1.2 Yêu cầu phi chức năng

Các yêu cầu phi chức năng được đề xuất là :

 Hệ thống có tín tương tác cao, thân thiện và dễ sử dụng.

 Có giá thành rẻ, kích thước gọn nhẹ, dễ lắp đặt và vận chuyển.

 Gửi dữ liệu thông qua GPRS.

3.2 Các sơ đồ của thiết kế

3.2.1 Sơ đồ tổng quan của hệ thống



Hình 3.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống



21



Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo lũ sớm



Dữ liệu được lấy qua cảm biến được xử lý bằng vi điều khiển, giá trị của cảm

biến đo được sẽ được cập nhật lên web thơng qua khối truyền thơng người dùng có

thể truy cập vào web, theo dõi diễn biến mực nước và lưu lượng nước đo đạc được.

3.2.2 Sơ đồ khối hệ thống phần cứng



Hình 3.2 Sơ đồ khối hệ thống

• Khối nguồn

Khối nguồn có chức năng cung cấp nguồn điện cho hệ thống, tùy thuộc vào linh

kiện mà ta cần sử dụng các nguồn điện khác nhau.

• Khối điều khiển

Khối này điều khiển gần như toàn bộ hoạt động của hệ thống từ việc xử lí dữ

liệu đo được đến việc truyền các bản tin thu thập được lên web

• Khối truyền thơng

Khối này có chức năng truyền dữ liệu đo đạc về máy chủ. Để làm được việc này,

ta sử dụng module sim điện thoại kết hợp với vi điều khiển để thống nhất việc gửi

bản tin với máy chủ.

• Khối cảm biến

Khối này là khối quan trọng nhất vì nó liên quan đến số liệu và cảnh báo tồn bộ

hệ thống. Có nhiệm vụ đo đạc giá trị mực nước và lưu lượng nước.

• Khối hiển thị

Hiển thị ra giá trị đo đạc được, so sánh với giá trị hiển thị trên web từ đó đánh

giá hoạt động của hệ thống



22



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×