Nguyên lý thủy văn ( NXB ĐH Quốc gia Hà Nội ) - Chương 1 pptx

Ch­¬ng Giíi thiƯu 1.1 Giíi thiƯu chung vỊ n­íc Thuỷ văn học môn khoa học nghiên cứu nước trái đất, xuất hiện, phân bố hoàn lưu nó, đặc tính hoá học vật lý nước tương tác với môi trường Quyển sách tập trung vào nguyên lý thuỷ văn mà phần lớn thuỷ văn vật lý có lúc hiểu thuỷ văn môi trường Trong sách tài nguyên nước xem tài nguyên đất, tài nguyên rừng, tài nguyên khí hậu phần tử tự nhiên nghiên cứu hiểu cách theo tính chất vật lý thành phần hóa học Nước, chủ đề thuỷ văn học thường phân bố không không đồng theo thời gian không gian Nó tìm thấy đâu hệ sinh học trái đất đảm bảo cho phát triển giới Tuy nhiên, nước tự nhiên tồn dạng chất lỏng vô hợp phần hoá học tồn dạng rắn, lỏng khí Sự phân bố trái đất hoàn toàn phân bố không theo không gian thời gian Nước đóng vai trò phân bố chất hoá học thông qua vai trò phản ứng hoá học, vận chuyển các chất hoá học hoà tan xói mòn lắng đọng bùn cát Hơi nước khí nhà kính tầng khí bao quanh trái đất, chiếm tỉ lệ nhiều so với khí CO2 đóng vai trò quan thứ hai khí nhà kính (Trenberth, 1992) Khoảng 97% (phụ thuộc vào phương pháp tính toán) lượng nước tồn dạng nước mặn biển đại dương Chỉ có khoảng 3% tồn dạng nước nửa lượng nước lại dạng tảng băng sông băng phần lưu giữ dạng nước ngầm Thực có khoảng 0.3% lượng nước di chuyển, thường xuyên phân bố dạng mưa, bốc dòng sông Các giá trị ước tính trữ lượng lưu lượng nước toàn cầu trinh bày bảng 1.1 Những ước lượng phải xử lý cẩn thận khó khăn việc đo đạc xác định xác dung lượng tỉ lệ lớn Ví dụ thể tích nước đại đương khối băng phụ thuộc vào đáy biển hình khối băng, gần đây xác định với độ xác hợp lý Lượng nước ngầm sâu khó tiếp cận đánh giá cách xác, đánh giá kiểm tra định kỳ thường xác định vượt trữ lượng thực (như trường hợp mỏ dầu) Thể tích nước ngầm vị trí nông dễ tiếp cận dễ đánh giá hơn, tỷ lệ nước không mặt sử dụng khó xác định cụ thể Lượng nước khí thường đo bóng thám không thả hàng ngày khoảng 1500 vị trí khác trái đất máy đo quang phổ kế gắn c¸c vƯ tinh thêi tiÕt Nh­ng sù cã mặt đám mây nên máy đo quang phổ kế IR khó thể lớp không khí gần bề mặt trái đất nơi tồn nhiều nước (Boucher, 1997) Bảng 1.1 Phân bố nước trái đất Địa phương Tổng lượng nước 12 Tỷ số % m3 317.000.000 97.13 Băng sông băng 7.300.000 2.24 Hồ nước 30.000 0.009 Hồ nước mặn, biển nội địa 25.000 0.008 Sông suối 300 0.0001 Tỉng n­íc mỈt 7.355.300 2.26 6.000 0.0018 1.000.000 0.31 1.000.000 0.31 2.006.000 0.6218 3.100 0.0001 326.000.000 100.00 Đại dương Nước mặt Nước sát mặt Độ ẩm đất Dòng chảy ngầm Dòng chảy ngầm dặm dặm Tổng dòng chảy sát mặt Nước không khí Tổng Do hiểu có phạm vi rộng đánh giá trữ lượng nước trái đất, phụ thuộc vào nguồn liệu sử dụng giả thiết Mười đánh giá ®­a bëi Speidel vµ Agnew (1988) ®· thay ®ỉi đáng kể trữ lượng nước lưu vực đại dương (từ 1320 x 10 km3 đến 1370 x 10 km3), lượng nước khí (khoảng 10 500 14 000 km3), nước chứa tảng băng sông băng (16.5 29.2 x 106 km3) lượng nước ngầm khoảng (7 330 x 106 km3) Những biến thiên tương tự trình bày tài liệu giá trị khác liệu thuỷ văn toàn cầu Shiklomanov (1993, 1997) Trong khứ nhà thuỷ văn học tập trung vào lượng nước tương đối nhỏ sông, ao hồ, nước ngầm gần bề mặt, nước thảm thực vật nước khí Tuy nhiên ngày tăng nhận thức tầm quan trọng nước đại dương tới cán cân lượng nước toàn cầu, nhiều biến động quy mô lớn hệ thống thuỷ văn diện rộng kết từ thay đổi nhiệt độ mặt biển, tượng El-nino, biến động hoàn lưu nhiệtmuối đại dương điều xảy băng tan nhanh hai cực Bắc Nam bán cầu Điều đáng quan tâm lượng nước ỏi phân bố không theo không gian thời gian Các vùng đất ngập nước thảo nguyên, rừng rừng ngập nước, vùng tuyết bao phủ vùng sa mạc có chế khác giáng 13 thuỷ, bốc dòng chảy Mỗi vùng đòi hỏi hiểu biết khác nhà thuỷ văn học, nhà quy hoạch kỹ sư Mỗi vùng tài nguyên nước đem tới lợi ích khác định sống nghề nghiệp giới phát triển phát triển 1.2 chất thay đổi thuỷ văn Mặc dù thuỷ văn liên quan tới nghiên cứu nước, đặc biệt khí nước bề mặt trái đất, tầm quan trọng thủy văn thay đổi liên tục giai đoạn có quan điểm khác nhà nghiên cứu với nhà nghiên cứu khác Một số nhà thủy văn đà phân biệt thay đổi đáng kể khứ từ kỷ nguyên (eras) thuỷ văn trình phát triển sau Ví dụ từ thủy văn đại cương , thông qua công trình đến thủy văn nguồn nước (trích Jiaqi, 1987; Kudzewics) Mét sè kh¸c chØ nguån gèc thuỷ văn từ vị trí đặc biệt Hy Lạp, Ai Cập, Scandilavơ Nam Mỹ Lấy Ai cập làm ví dụ sông Nile bị ngập lụt đà tạo nên lưu vực tốt, trù phú, cho phát triển nông nghiệp 5000 năm qua Những di tích lại đập cổ xây dựng từ năm 2950 đến năm 2750 trước công nguyên, tìm thấy cạnh thủ đô Cairo Hơn nữa, hệ thống đồng có niên đại từ trước phát giới mới, tìm thấy đông Columbia, việc xây dựng đòi hỏi phải nỗ lực thực quy mô lớn tổ chức xà hội cao để khèng chÕ lò theo mïa (Parsons and Bowen, 1966) Trong thực tế nguồn nước cần thiết cho đời sống hàng ngày, phân bố phong phú nguồn nước liên quan tới phát triển xà hội người có nghĩa với phát triển ngn n­íc ®· thóc ®Èy sù hiĨu biÕt thùc tÕ nguồn gốc hình thành chúng Từ khám phá nhà khảo cổ chứng cớ gần nhấn mạnh tới tầm quan trọng theo vị trí nguồn cung cấp nước đời sống người cổ đại, đặc biệt người Ai cập cổ đại người La Mà Từ thời trung cổ tận trình nghiên cứu để giải thích hình thành sông ngòi, dòng suối, dòng thác xuất di chuyển nước ngầm tiếp tục Tuy nhiên tiên đề lý thuyết chủ yếu dựa suy đoán thần thoại, chiến tranh tôn giáo, dựa việc đo đạc cụ thể yếu tố thuỷ văn có liên quan Nhưng có vài ý tưởng đưa số công trình nghiên cứu thời xưa mà gần với thức tế mà biết Như Vedico ấn Độ, năm 800 trước công nguyên, đưa nhằm giải thích rõ thành phần khí chu trình thuỷ văn sau mặt trời đà biến nước thành hạt phân tử nhỏ (sự bốc hơi) sau bị gió di chuyển cuối trở lại đất mẹ qua mưa (NIH, 1990) Aristotle (384-322 trước công nguyên) giải thích chÕ cđa gi¸ng thủ; cïng Vitruvius, thÕ kØ sau phát suối tạo từ mưa tuyết, theo Karaij, học giả người Ba Tư cuối kỉ 10, người đà trình bày chi tiết quy luật thuỷ văn (Pazwash and Mavrigian, 1981) Một truyền thuyết cổ Na Uy ghi lại thơ Edda tõ thÕ kØ ®Õn thÕ kØ 12 chøa ®ùng nhận thức giới tự nhiên bao gồm việc mô tả chu trình thuỷ văn Nghiên cứu đà vai trò quan trọng bốc từ nước biển, ngưng tụ, sau hình thành mây trút mưa xuống mặt đất, mối liên kết mưa phát triển thực vật động vật trái đất (Bergstrom, 1989) Palissy (1510-1590) nhấn mạnh mưa nguồn cung cấp suối dòng sông 14 (Biswas, 1970), mỈc dï Da Vinci (1452-1519), mét sù so sánh, đà có nhầm lẫn chu trình thuỷ văn, ông đà có hiểu biết tốt nguyên lý dòng chảy kênh hở so với người tiền nhiệm đương thời với «ng Tuy nhiªn cho tíi tËn ci thÕ kØ thø 17 chứng thực nghiệm xác dùng để củng cố học thuyết chu trình thuỷ văn Những thúc đẩy lớn hình thành qua thí nghiệm ông : Pierre, Perrault, Edme' Mariotte, nhà khoa học đà làm nghiên cứu lưu vực sông Sen phía Bắc nước Pháp đà chứng minh mưa nguồn cung cấp nước cho dòng chảy sông, điều phần tương phản với giả thuyết ban đầu dòng chảy sông Edmund Halley nhà khoa học người Anh, đà tổng lưu lượng dòng chảy suối sông lớn lượng bốc lên từ biển, Bởi nhà khoa học tiến hành thí nghiệm nghiên cứu vể thuỷ văn phương pháp khoa học đại, họ nhiều người coi sáng lập môn thủy văn Trong bối cảnh ngày, khoa học thuỷ văn non trẻ Thực tế tiến hành năm trước Nguyên lý thuỷ văn xuất buổi gặp mặt nhóm nghiên cứu thuỷ văn, mà sau trở thành Hội thuỷ văn Anh Quốc, tổ chức Luân Đôn vào 10/10/1963 Đây buổi họp quan trọng đà tính thiết yếu thuỷ văn Anh Quốc ngành khoa học, thay ngành kỹ thuật có hướng phát triển mạnh vào năm Viện thuỷ văn đời Xuyên suốt trình phát triển ngành thuỷ văn có mối quan hệ mật thiết với phát triển công nghệ đại ngành khoa học khác Để mở rộng cần có đa ngành tiếp cận víi thùc tÕ nh»m ph¸t triĨn c¸c dù b¸o cho tương lai Ví dụ năm 1995, Viện Thuỷ văn Anh Quốc với viện khác đà nghiên cứu vấn đề nước ngọt, sinh thái mặt đất vi sinh học bảo trợ trung tâm Sinh Thái Thuỷ Văn (CEH) Những năm nhà quản lý sông quốc gia (NRA) đà phối hợp với phủ, tổ chức thường niên thành lập nên Công ty Môi trường (EA-Environment Agency) nhằm cung cấp kiến thức luật môi trường toàn diện có khả khắc phục vấn đề phức tạp việc bảo vệ môi trường Có điều luật liên quan khác luật tài nguyên nước, luật đất đai, nhằm giúp cho việc điều hành khoa học thuỷ văn tốt chắn hoạt động nhà thủy văn thiên niên kỉ tới tốt Một thách thức việc mô hình hoá hoàn lưu khí thủy toàn cầu nhằm dự báo tốt thuỷ văn hệ khác trình biến thiên thời tiết thay đổi khí hậu Vấn đề đáp ứng nhu cầu nước ngày tăng kinh tế xà hội Lượng nước tăng khoảng gấp lần từ năm 1940 năm 1990 (Gleick, 1998) nguồn nước bề mặt trái đất có giới hạn tương đối ổn định Lượng nước dự trữ toàn cầu lượng nước sử dụng người giảm mạnh tương lai Khoảng 10% dân số chịu anh hưởng cảnh thiếu nước (WMO, 1996) điều dường tăng đến số 1/3 vào năm 2025 (WMO/ UNESCO, 1997) Cần có nhân thức rõ ràng tự nhiên, kinh tế, xà hội trị việc phát triển công trình thuỷ lợi lớn, tưới tiêu công trình chống lũ lụt Các công trình giúp cho việc giảm ảnh hưởng thảm hoạ lũ hạn hán Hội nghị thượng đỉnh Trái đất thuộc Liên Hiệp Quốc năm 1992 đà nhấn 15 mạnh cần thiết phát triển bền vững Nếu quan tâm đến phát triển mà không đề cập đến khả phát triển hệ sau tương lai coi phát triển kh«ng bỊn vøng HiƯn sù nhËn thøc r»ng n­íc cần sử dụng cách có hiệu tăng lên xà hội Một cách làm gắn nước nguồn tài nguyên thiên nhiên loại hàng hoá kinh tế với giá hợp lý, xử lý nước vận chuyển đến nơi có nhu cầu Do luật nước thương mại hoá nhằm giúp nâng cao giá trị sử dụng nước Tương tự, điều logic với kinh tế lành mạnh, lại thiếu nước, nước lại thích trao đổi bột mì loại thực phẩm khác nhập số lượng lớn nước dự án công trình dân dụng 1.3 Chu trình hệ thống thuỷ văn Sự phụ thuộc lẫn chuyển động liên tục tất pha nước, chất lỏng, chất rắn, thể khí tạo nên tảng chu trình thuỷ văn (Hình 1.1), khái niệm đà có từ lâu Nước chất lỏng phá huỷ mà tổng khối lượng nước chu trình thuỷ văn không mà chuyển sang dạng hơi, lỏng, rắn ngược lại mà thôi, hay tăng lên ngoại trừ số trường hợp bị tổn thất tự nhiên ngấm xuống nguồn nước ngầm hay khả có thêm từ hoạt động chổi Thay vào trình diễn biến dòng chảy, nước ngầm chảy bốc bảo đảm trung chuyển nguồn nườc không ngừng đất, đại dương, khí quyển, sau nước quay trở lại đất liền dạng giáng thuỷ bề mặt trái đất Hơi nước khí ngưng tụ làm tăng lượng giáng thuỷ Không phải tất thành phần giáng thuỷ rơi xuống bề mặt đất có lượng nước giữ thảm thực vật công trình xây dựng mà từ bốc trở lại khí Giáng thuỷ đạt tới bề mặt đất có thể: Được chứa dạng vũng nước ao tù, vũng nước nhỏ bề mặt nhanh chóng bốc trở lại không khí dạng tuyết hay băng trước tan chảy hay thăng hoa sau trình giảm nhiệt độ nhiều năm hay đến vài kỉ Chảy thành suối hay tích lại hồ từ bốc trực tiếp vào không khí, ngấm xuống mạch nước ngầm chẩy đại dương Thấm qua bề mặt đất tới mực nước ngầm tån t¹i, nã cã thĨ di chun bëi sù bèc mặt đất rễ qua lá, chảy hướng dòng sông, ngấm xuống tầng nước ngầm phía nước giữ thời gian từ vài tuần hàng nghìn năm Các thành phần nước ngầm cuối di chun bëi lùc mao dÉn lªn phÝa trªn bỊ mặt đất tới vùng có rễ thảm thực vật bao phủ, sau nước quay trở lại bốc vào khí trình thấm nước ngầm chảy tới sông cuối chảy biển 16 Hình 1.1 Sơ đồ chu trình thủy văn Sự chuyển động liên tục nước, đà bao hàm đơn giản hoá chu trình thuỷ văn, đạt Ví dụ giáng thuỷ rơi vừa rơi quay trở lại khí trình bốc mà chưa tới dòng sông, mặt đất chuyển động nước ngầm Hoặc giáng thuỷ rơi trực tiếp đại dương bốc mà hoàn toàn không tới đất liền, rơi xuống bề mặt trái đất thấm qua dòng chảy nước ngầm sau di chuyển chậm tới suối mà thời gian lên tới hàng kỉ hay thiên niên kỉ sa mạc nóng lượng mưa rơi thưa thớt trường hợp khác đặc biệt chu trình thuỷ văn trình bốc hình thành suối thời gian ngắn, thường sau mưa Cho nên xuất đột ngột hoạt động thuỷ văn tuần tương tự phân theo thời gian dài hoạt động thực tế tách khỏi trình phân bố lại nước ngầm độ sâu bề mặt trái đất Trong vùng khí hậu lạnh thời gian trễ pha tuyết rơi hoạt động bao gồm kết tinh nước, sau tan băng, chu trình thời gian hai pha theo vài tháng (khối tuyết theo mùa), đến vài kỷ (thung lũng băng hà) tới thiên niên kỉ (núi băng Nam cực) Đương nhiên chu trình chịu gián đoạn hoạt động người Chu trình thuỷ văn cung cấp khái niệm mở đầu hữu ích cho phép diễn tả mối quan hệ giáng thuỷ dòng chảy cách tổng quát Tuy nhiên có giá trị thực tiễn nhỏ để nhà thuỷ văn học giải thích, định lượng, phân bố chuyển động cđa n­íc mét khu vùc thĨ, hay thËm chí khu vực thí nghiệm khoảng vài mét vuông lục địa rộng lớn, phần lớn mục tiêu thuỷ văn bao gồm lưu vực sông hay nhóm lưu vực Giả thiết điều kiện tự nhiên rÊt nhiỊu s«ng hay si chđ u nhËn n­íc từ địa hình lưu vực diện tích lưu vực thoả mÃn phương trình liên tục, công thức tính toán thuỷ văn hay thỏa mÃn phương trình cân 17 nước Vì thế: Dòng chảy vào = Dòng chảy Lượng nước chứa Nếu phương trình giải tính ®­ỵc l­ỵng n­íc di chun qua l­u vùc Theo mét cách khác lưu vực coi hệ thống độc lập (Hình 1.2) tiếp nhận lượng giáng thuỷ đầu vào di chuyển thông qua dòng chảy, sức chứa lưu vực lượng khỏi lưu vực dạng bốc theo dòng suối Trong nhiều trường hợp thẩm thấu nước tầng phía thêm đầu vào thêm đầu lưu vực (như hình 1.2) Rõ ràng năm loại hình thức chứa nước có đặc tính hệ thống, xem lo¹i nh­ mét hƯ thèng nhá cđa hƯ thèng thđy văn liên tục Mỗi thành phần hệ thống lưu vực gần mô lại hoạt động người (Hình 1.3) Những thay đổi quan bắt nguồn từ: - Thay đổi quy mô lớn dòng chảy kênh søc chøa n­íc trªn diƯn réng, vÝ dơ nh­ sù thay đổi bề mặt trồng rừng, phá rừng, đô thị hoá Điều ảnh hưởng đến dòng chảy mặt tới thời gian chảy truyền độ lín cđa lị - Sù ph¸t triĨn nhanh cđa hƯ thống tưới tiêu nước - Cần khối lượng lớn nước ngầm nước bề mặt hàng ngày cho sinh hoạt nước cho ngành công nghiệp Các thay đổi quan trọng khác bao gồm trao đổi nhân tạo với nước ngầm trao đổi nước mặt nước ngầm bên lưu vực Trong tương lai thay đổi khác mưa nhân tạo trình bốc hút nước trở nên quan trọng 1.4 chất trình thủy văn Mặc dù lưu vực dùng ví dụ đơn vị thuỷ văn cụ thể mục trước, trình thuỷ văn nghiên cứu phạm vi rộng theo không gian thời gian Trong điều kiện cực trị, nghiên cứu tỉ lệ nhỏ thực cho nghiên cứu chuyển động nước qua khe hở đất đặc trưng bốc phát triển điều kiện môi trường xác định (xem hình 1.2) 18 Hình 1.2 Hệ thống thủy văn lưu vực sông (theo sơ ®å cđa Gi¸o s­ J Lewin) Trong c¸c ®iỊu kiƯn khác, số vấn đề thay đổi môi trường liên quan đến tỷ lệ lớn rừng bị tàn phá thay đổi khí hậu giải hiểu biết tốt hệ thống thuỷ văn quy mô lớn, ví dụ quy mô toàn cầu hay khu vực tốt lớn theo quy mô vừa lưu vực (xem thêm Bảng 9.1) Nhưng nghiên cứu quy mô lớn lại yêu cầu hợp tác liên ngành quốc tế phụ thuộc nhiều vào hệ thống liệu, mà liệu thu từ ảnh mây vệ tinh phụ thuộc vào hệ thống thông tin toàn cầu (GIS) sở liệu đà xử lý Hai tổ chức chịu trách nhiệm cho nghiên cứu thuỷ văn toàn cầu Hội liên hiệp quốc tế khoa học thuỷ văn (IAHS), phần tổ chức Tổ chức quốc tế trắc địa địa vật lý (IUGG) Tổ chức khí tượng giới (WMO) Tổ chức uỷ ban liên hợp quốc (UN) Chương trình hợp tác quốc tế khảo sát thuỷ văn IAHS gọi thập kỷ thuỷ văn giới (1965-1974) Đây ví dụ điển hình hợp tác quốc tế mà đánh giá phát triển thuỷ văn đánh giá tài nguyên nguồn nước mặt trữ lượng nguồn nước ngầm Tiếp theo chương trình thuỷ văn quốc tế dài hạn liên hợp quốc (IHP), chương trình có mục đích đưa giải pháp cho vấn đề cụ thể nước vị trí địa lý khác có 19 điều kiện kinh tế kỹ thuật khác Hai tổ chức IAHS WMO với tổ chức khác tiến hành số chương trình hợp tác quốc tế Ví dụ, WMO đóng vai trò quan trọng việc tổ chức thu thập liệu thuỷ văn toàn cầu xây dựng mô hình thuỷ văn Nã cịng céng t¸c víi c¸c tỉ chøc kh¸c nh­ Chương trình nghiên cứu khí hậu giới (WCRP) Tổ chức đo đạc hoàn lưu nước lượng toàn cầu nhằm cải thiện thêm tầm hiểu biết trình giáng thuỷ bốc phạm vi toàn cầu (xem hình 1.3) Hình 1.3 Những vùng hệ thống thủy văn (theo sơ đồ giáo sư J Lewin) Trong tất nghiên cứu quy mô lớn đà công nhận trình thuỷ văn hình thành phần hệ thống khí tương tác bề mặt trái đất Thuỷ quyển, khí quyển, sinh thành phần phụ thuộc lẫn hệ thống toàn cầu, lợi định tương lai thuỷ văn học liên quan chặt chẽ với hiểu biết khí sinh Trong khứ thuỷ 20 văn học thiên kinh nghiêm chí mang tính chất địa phương Ngày người ta tập trung vào việc nghiên cứu, giải vấn đề phức tạp, đầu tư cho nghiên cứu mặt khoa học hay phát triển mặt lý thuyÕt Trong t­¬ng lai sÏ cã mét sù tËp trung vào việc xử lý vấn đề toàn cầu, nhà thuỷ văn học phải chuẩn bị để làm việc hiệu với phạm vi không gian rộng lớn bề mặt trái đất tầng khí quyển, tính đa dạng tồn toàn phạm vi từ nhỏ đến lớn Không đất, địa chất sử dụng đất thay đổi theo không gian làm cho hợp phần cân nước thay đổi Đặc biệt quan hệ giáng thuỷ bốc nước tiềm năng, điều thay đổi lớn theo không gian thời gian, biến động theo mùa thời gian dài Theo nhà thuỷ văn phải tính đến thời gian dài tỉ lệ không gian lớn để đối mặt với thử thách đà đề cập phía trên, ví dụ ảnh hưởng biến động khí hậu thay đổi thời tiết tới trình thuỷ văn tính có sẵn nguồn nước Phạm vi rộng lớn không gian tính đa dạng theo không gian trình thuỷ văn tạo vấn đề phức tạp cho nhà địa lý thuỷ văn Đặc biệt theo nghĩa gần ®Ĩ tranh ln nãi riªng cịng nh­ viƯc sư dơng khái niệm học thuyết nguyên nhân nói chung Tranh luận từ quan trắc Max Born Tự nhiên tạo nên luật nguyên nhân luật ngẫu nhiên pha trộn định, Matalas đà biết điều kiện ban đầu không đồng nghĩa với việc biết sản phẩm đầu thí nghiệm gi Do đó, trực giác, xác suất giá trị thực nghiệm thuộc chÊt cđa hƯ thèng” Hay nãi c¸ch kh¸c c¸c qu¸ trình thuỷ văn tất định (ví dụ độc lập ngẫu nhiên) ngẫu nhiên (hay phụ thuộc ngẫu nhiên) Tất hình thuỷ văn tuân theo kiểm soát tiến triển hành vi chúng, cho quy mô nhỏ trình thủy văn tất định Tuy nhiên trình mô hình tỉ lệ lớn, mà gồm có kiện nhỏ độc lập kết hợp lại, hàm ngẫu nhiên tự nhiên Do biến động hình mưa theo thời gian hàm ngẫu nhiên, kiện nhỏ tất định, quy mô lớn điều kiện không đồng xác định điều kiện tương lai Chỉ có xác suất điều kiện tương lai dự báo từ thời điểm (Todorovic Yevyevich, 1969) Beven (1987) hoàn thiện ý tưởng thiết lập nên quan điểm ông hệ thống thuỷ văn như: thay đổi phức tạp tỉ lệ đầu vào theo không gian thời gian, đường dòng chảy động lực học phi tuyến kết thay đổi theo không gian mưa, thảm thực vật, cấu trúc đất địa hình Mô hình thể ý tưởng đường dẫn quan trọng trình dòng chảy tất tỉ lệ, từ tỉ lệ nhỏ vật lý đất sườn dốc đất dòng chảy bán bề mặt, tới lưu vực có hệ thống kênh nhỏ." Các thuộc tính cố hữu mô hình phần tử chưa biết hệ thống sinh từ tính không đồng mặt đệm Tính chưa biết ám điều không chắn mà nhà thuỷ văn học mực sử dụng mô hình tất định cho việc dự báo đáp lại lưu vực 21 Beven thấy cần thiết để phát triển thuỷ văn học theo hai hướng Thứ dự báo thuỷ văn nên gán với đánh giá tính không chắn Mức độ không chắn sau sử dụng trực tiếp định, cho phép loại trừ trình thuỷ văn mà rõ trình khác Thứ hai lý thuyết hàm ngẫu nhiên quy mô lớn cần thiết, điều giúp cho việc thiết lập theo không gian trình tương tác phi tuyến đồng nhất, bao gồm đường mòn lý tưởng, để cung cấp tảng nghiêm ngặt cho dự báo dựa nguyên lý mô hình trọn gói Những thảo luận hệ thống trình thuỷ văn chương đà rằng, có nhiều tiếp cận đến hai khía cạnh này, thuỷ văn học đà tiến bước dài lĩnh vực kể từ phiên đâu tiên sách xuất năm 1967 tiến xa tương lai gần Chắc chắn nhiều nhân tố đưa Dooge (1988) đà gây nhiều bất lợi cho trình phát triển lý thuyết thuỷ văn khứ, cách tiếp cận vấn đề cách rời rạc dẫn đến thất bại việc liên kết kỹ thuật sử dụng khác nhau, thiếu cấu trúc hợp lý chương trình hợp tác mức quốc gia quốc tế làm giảm ý nghĩa chúng nhanh Do phương pháp ngẫu nhiên tất định đà đề cập hai mặt đối lập khứ, chúng dường củng cố thêm Nó cho thuỷ văn áp dụng cách hiệu kinh tế cho nhu cầu người, Các nhà thuỷ văn học phải học cách để lắng nghe người ngành khác hy vọng hiểu họ (Dooge, 1988) Tuy nhiên, nhà thuỷ văn học làm việc nhiều nhóm đa chức với nhà sinh häc, kinh tÕ x· héi cịng nh­ víi c¸c kỹ sư, nhà nông học nhà hoá học nước Các nhà thuỷ văn học có phương tiện niềm tin để làm việc với vấn đề thực tế vấn đề lý tưởng hoá trước nhận thức rằng, nước quan trọng chất lượng trữ lượng Cuối cùng, mức độ hợp tác quốc tế mà đà đề cập phần đầu mục khuyến khích thực nghiên cứu thủy văn Quyển nguyên lý thủy văn sách khoa học sách kỹ thuật, nên lưu tâm thuỷ văn học tập thực tế Các thành tựu thực tế lý thuyết thuỷ văn phản ánh sách này, cung cấp cở sở thiết thực cho việc đối mặt thử thách tăng lên, gia tăng áp lực lên môi trường tăng dân số, biến đổi khí hậu thay đổi thời tiết, bao gồm tượng hiệu ứng nhà kính gây nên Các áp lực có xu ảnh hưởng lớn đến nguồn nước, giảm lượng nước theo đầu người nhiều quốc gia Châu phi, Châu khu vực Trung đông (ví dụ Biswas năm 1996) số nước, đặc biệt nước nằm hạ nguồn lưu vực sông lớn quốc tế, lại thường xảy xung đột quân Ví dụ theo Gleick (1993a) liệt kê 20 nước mà nửa lượng nước sử dụng lấy từ nước bên cạnh Hơn nữa, điều kiện khô hạn kéo dài vùng Sahel Châu Phi sau năm cuối thập kỷ 60, với xuất ngày tăng tần suất mức độ tàn phá lũ lụt nhiều khu vực giới Cần nhấn mạnh kết luận tránh ghi thuỷ văn gần hướng dẫn tốt tương lai trừ đà hoàn toàn hiểu rõ trình thuỷ văn hoạt động Nước nguồn tài nguyên quan nhÊt cđa chóng ta, nã rÊt thiÕt u cho sống nhận thức tốt nhân loại 22 Nguyên lý thuỷ văn vấn đề sống chết Đó mục đích viết sách 23 ... Agnew (1 98 8) đà thay đổi đáng kể trữ lượng nước lưu vực đại dương (từ 13 20 x 10 km3 đến 13 70 x 10 km 3), lượng nước khí (khoảng 10 500 14 000 km 3), nước chứa tảng băng sông băng (1 6.5 29.2 x 10 6... chức khí tượng giới (WMO) Tổ chức uỷ ban liên hợp quốc (UN) Chương trình hợp tác quốc tế khảo sát thuỷ văn IAHS gọi thập kỷ thuỷ văn giới (1 96 5 -1 97 4) Đây ví dụ điển hình hợp tác quốc tế mà đánh giá... hình thành mây trút mưa xuống mặt đất, mối liên kết mưa phát triển thực vật động vật trái đất (Bergstrom, 19 8 9) Palissy (1 51 0 -1 59 0) nhấn mạnh mưa nguồn cung cấp suối dòng sông 14 (Biswas, 19 7 0),