ĐỀ TÀI-NƯỚC -QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG VÀ CUNG CẤP NƯỚC

NƯỚC LÀ DUNG MÔI QUÝ NHẤTPhân tử nước cũng có thể hút các bề mặt rắn adhesion; Mặt khác, cực âm oxygen của nước có thể hút các ion dương như: này rất quan trọng đối với quá trình lý

Đ TÀI: Ề

Lê Đình Thúy Phương

Nguyễn Lê Hà Thanh

Nguyễn Thị Mai Thy

Vũ Thị Thược

Nguyễn Thị Diễm Trang

0517005 0517032 0517035 0517068 0517069 0517074 0517084 0517089 0517092 0517103

NỘI DUNG

I Nước – Viễn cảnh toàn cầu

II Nước là dung môi quý nhất

III Nước mặt và lượng trầm tích

IV Nước ngầm

V Việc sử dụng nước

VI Quản lý nước

VII Các đập nước, hồ chứa và những kênh đào VIII Nước và hệ sinh thái

IX Ảnh hưởng lên môi trường

I NƯỚC – VIỄN CẢNH TOÀN CẦU

I NƯỚC – VIỄN CẢNH TOÀN CẦU

Ở quy mô toàn cầu, vấn đề đáng quan tâm

không phải là sự dư thừa nước mà là lượng

nước có ích ở đúng nơi, đúng thời gian và đúng hoàn cảnh Nước là dạng tài nguỵên không đồng nhất có thể được tìm thấy ở dạng rắn, lỏng và

hơi ở nhiều vị trí trên bề mặt trái đất Phụ thuộc vào vị trí đặc biệt của nước mà thời gian hình

thành có thể là vài ngày hay vài ngàn năm Hơn nữa, 99% nước trên trái đất không sử dụng

được do tính mặn (nước biển), vị trí và dạng tồn tại (đỉnh núi băng, sông băng).Như vậy tổng

lượng nước mà con người sử dụng được chỉ gần

I NƯỚC – VIỄN CẢNH TOÀN CẦU

Ô nhiễm và sự gia tăng quá trình sản xuất công nghiệp làm tăng việc sử dụng nước.

Sản lượng nước trung bình mỗi năm (dòng chảy tràn)

từ các con sông và nước ngầm xấp xỉ 47.000 km 3 nhưng

sự phân phối không đều Phần lớn dòng chảy tràn xuất hiện ở những nơi hoang vắng như Nam Cực, khoảng

2310 km 3 chiếm khoảng 5% dòng chảy tràn trên trái đất.

So với những nguồn tài nguyên khác thì nước được sử dụng với khối lượng rất lớn.

Hội đồng tài nguyên nước của Mỹ dự đoán, trong năm

2020, lượng nước được sử dụng có thể vượt quá 13%

II NƯỚC LÀ DUNG MÔI QUÝ NHẤT

Nước là dung môi quan

trọng nhất, nếu không có

nó, sự sống không thể tồn

tại

Mỗi phân tử nước được

cấu tạo từ 2 nguyên tử

hidrogen và 1 nguyên tử

oxygen Chúng bị ràng buộc

với nhau bởi liên kết cộng

hoá trị(covalen)

Nước là dung môi lưỡng

cực với nhiều thụôc tính

quan trọng tác động đến

môi trường

II NƯỚC LÀ DUNG MÔI QUÝ NHẤT

Phân tử nước cũng có thể hút

các bề mặt rắn (adhesion); Mặt

khác, cực âm (oxygen) của nước

có thể hút các ion dương như:

này rất quan trọng đối với quá

trình lý, hóa học liên quan sự di

chuyển của nước qua khe hở, lỗ

nhỏ

II NƯỚC LÀ DUNG MÔI QUÝ NHẤT

Tính tan trong nước phụ thuộc vào bản chất và

thành phần của vật chất, Nước là thành phần quan trọng trong hoạt động phong hóa đá, khoáng sản,

quá trình lý, hóa học hình thành đất

Nước ở thể rắn nhẹ hơn thể lỏng, Nước ở sông, hồ

và đại dương đóng băng từ dưới lên trên.

Đặc trưng khác của nước là triple point - điểm

nhiệt độ và áp suất mà tại đó nước tồn tại cả ở 3

pha: rắn (băng), lỏng (nước), khí (hơi nước) Triple point của nước trong tự nhiên ở gần bề mặt trái đất.

Nước có khả năng là điều hoà môi trường nhờ

nhiệt dung riêng, so với các chất lỏng khác nước có dung tích lớn nhất.

III Nước mặt và lượng trầm tích

Nước mặt có ảnh hưởng quan trọng đến sự xói mòn và vận

chuyển vật chất.

Nước di chuyển vật chất ở dạng hòa tan hoặc những phần tử nhỏ lơ lửng, và nước mặt có thể chuyển dời các hạt đất, hạt cát nhỏ Khi va chạm (h 10.2), số lượng và kích thước của những hạt

lơ lửng này một phần tùy thuộc vào thể tích, độ sâu của nước

cũng như vận tốc dòng chảy.

Dòng chảy trên mặt đất bị phân chia bởi các lưu vực sông

(vùng thoát nước) (h 10.3).

Những lưu vực lớn được chia thành các lưu vực nhỏ hơn.

Ví dụ: sông Missisipi thoát khoảng 40% nước ở nước Mỹ

nhưng lại bao gồm nhiều lưu vực nhỏ như Ohio, Missouri, Red river và nhiều lưu vực nhỏ khác, và các lưu vực này có thể chia nhỏ hơn như Ohio

III Nước mặt và lượng trầm tích

•Yếu tố ảnh hưởng đến dòng chảy tràn :

•Yếu tố địa chất: chủ yếu ảnh hưởng đến dòng chảy và

sự lắng đọng bao gồm loại đất đá, khoáng vật, nhiệt độ

phong hóa và đặc điểm cấu trúc đất đá.

III Nước mặt và lượng trầm tích

•Yếu tố địa văn: bao gồm hình dạng vùng thoát nước, đặc

điểm địa hình, độ dốc và hướng của lưu vực sông bị bão

chiếm ưu thế.

Hình dạng của lưu vực chịu nhiều ảnh hưởng của các điều kiện địa chất.

Một ảnh hưởng chủ yếu của hình dạng lưu vực lên dòng

chảy mặt và sự lắng đọng trầm tích là vai trò của nó trong việc chi phối tỉ lệ nước được cung cấp cho dòng chảy chính.

Lưu vực có dòng chảy chính dài, phụ lưu ngắn nhận được lưu lượng từ phụ lưu nhiều hơn lưu vực có dòng chảy chính ngắn, phụ lưu dài và ngoằn ngoèo

III Nước mặt và lượng trầm tích

•Các yếu tố địa hình và độ dốc có mối quan hệ tương

tác:

Địa hình càng lớn càng giống dòng chảy vì có đường dốc và độ dốc cao, và làm nghiêng những đất ở sát dòng sông

Địa hình và độ dốc ảnh hưởng đến vận tốc dòng chảy, lượng nước xâm nhập vào đất đá và ảnh hưởng tới lưu

lượng nước mặt và nước ngầm

Hướng của lưu vực đối với bão ảnh hưởng đến:

–Tỷ lệ dòng chảy

–Lưu lượng lớn nhất

–Thời gian tồn tại của nước mặt

III Nước mặt và lượng trầm tích

•Yếu tố khí hậu:

Bao gồm kiểu mưa, lượng mưa, thời gian mưa hàng năm và dạng bão.

• Yếu tố sinh học:

Thực vật có thể ảnh hưởng đến dòng chảy mặt bằng cách:

Gia tăng lượng che phủ và bốc hơi.

 Việc giảm hay mất đi thực vật do sự biến đổi khí hậu, cháy, hay việc sử dụng đất sẽ tăng dòng chảy mặt và sinh ra trầm tích (H 10.4)

Thực vật ở cạnh dòng suối tăng sự cản trở đối với dòng chảy làm nước lũ chảy xuống chậm.

 Ở những lưu vực sông có trồng rừng, những mảnh vụn hữu cơ lớn có thể gây ảnh hưởng sâu sắc đến dạng sông suối và các quá trình ở đây.

Thực vật ở cạnh suối ngăn chặn xói mòn bờ dốc bởi vì rễ của nó bám và giữ đất

III Nước mặt và lượng trầm tích

• Những động vật đào hang xuyên qua đê

ngăn lũ có thể gây xói mòn, thậm chí làm

hư hỏng đê.

III Nước mặt và lượng trầm tích

Sinh vật đất làm thay đổi cấu trúc

đất và kết quả là làm thấm một lượng

lớn nước vào đất, hạn chế dòng chảy

và xói mòn Rễ cây và động vật đào

hang có thể tạo ra các lỗ to trong đất

và làm gia tăng tỉ lệ nước thấm vào đất

Đất chứa nhiều chất hữu cơ có khuynh

hướng hết hợp lại với nhau – chúng

làm giảm đi sự xói mòn bề mặt và giữ

nước được lâu - Đất cát có độ kết hợp

thấp, dễ thấm và độ thẩm thấu cao.

III Nước mặt và lượng trầm tích

•Hướng dòng chảy

Dòng chảy mặt hay thay đổi và phụ thuộc các điều kiện địa chất, thủy

văn, khí hậu, sinh học Những nơi có rừng bao phủ, dòng chảy trực tiếp ít thấy vì cây và các thực vật thấp che chắn nước mưa rơi xuống Trong trường hợp này nước có thể dễ dàng thấm vào đất ở dốc đồi và dòng chảy gọi là

through flow, là dòng nước ngầm nông ở trên mực nước ngầm (10.5)

Dòng chảy ngầm nông có thể xuất hiện gần con suối hay ở những chỗ

lõm của ngọn đồi, nếu mực nước ngầm gặp bề mặt đất.

Ở những vùng thực vật bao phủ thưa thớt, vùng bán khô cằn, nhiệt đới và cận nhiệt đới giàu đất sét cản trở nước mặt xâm nhập và vùng sử dụng để trồng trọt hay đô thị hóa, overland flow được sinh ra vì mưa xuống nhiều hơn nước thấm vào đất.

III Nước mặt và lượng trầm tích

Vì vậy ta có thể chia thành ba hướng

chính mà nước ở trên đồi chảy xuống

đường dốc ra con suối và chảy vào các lưu

vực là through flow, overland flow và

groundwater flow.

Hiểu được hướng của dòng chảy ở một

vùng để đánh giá tác động thủy học liên

quan đến sự thay đổi sử dụng đất.

Ví dụ: Mất thực vật và nén ép đất khi

đô thị hóa sẽ sinh ra overland khi đó sẽ

thay đổi từ đất rừng sang trồng trọt.

III Nước mặt và lượng trầm tích

Mối quan hệ giữa kích thước và lượng trầm tích ở lưu vực đó là khi kích thước lưu vực tăng thì lượng trầm tích trên một đơn vị diện tích cũng tăng (10.5)

1 Sự xuất hiện nước dưới đất

Nước dưới đất là một bộ phận trong chu trình thủy văn

Nước xâm nhập vào hệ thống đất đá từ bề mặt đất hoặc từ ao hồ, sông suối trên mặt đất.

Các nguồn nước cung cấp cho nước dưới đất:

 Mưa

 Dòng chảy mặt

 Hồ, ao, kho chứa nước

 Cấp nước nhân tạo, chẳng hạn khi tưới vượt khả năng giữ ẩm

của đất

 Nước ngầm ở vùng ven biển cũng có thể bị nhiễm mặn

 Nước sau khi vận chuyển qua vùng đất không bão hòa dưới tác dụng của trọng lực và lực khuyếch tán sẽ tới vùng bão hòa Lượng

nước đến vùng bão hòa thuộc vào điều kiện thủy lực môi trường đất đá xung quanh

 Nước ngầm chảy ra khỏi lòng đất sẽ chảy vào ao hồ, sông suối

và cuối cùng chảy ra biển cả, trong quá trình ấy một phần có thể trực tiếp bốc hơi trở về khí quyển Bơm nước từ giếng là một lọai xuất lưu

Sơ đồ chu trình thủy văn hình thành nước dưới đất

Bốc hơi Mưa khí quyển

Tổn thất cất giữ Tổn thất trực tiếp Trữ mặt Tràn sườn dốc Trữ sát mặt Chảy sát mặt Trữ ngầm tầng nông Nước ngầm tầng nông

Trữ ngầm tầng sâu Nước ngấm tầng sâu Bốc hơi

Lưới sông

2 Phân bố của nước dưới đất theo phương thẳng đứng

•Đới thoáng khí (vadose zone)

Nguồn gốc chủ yếu của nước ngầm là lượng nước mưa

thấm từ bề mặt trái đất vào trong và di chuyển xuyên qua

phần phía trên của đới thoáng khí

Đới thoáng khí gồm tất cả những vật liệu của trái đất

nằm phía trên mặt nước ngầm (water table) (ví dụ: đất, đá

trầm tích)

Nước thấm từ bề mặt có thể di chuyển xuống xuyên qua đới thoáng khí, đới hiếm khi bão hòa Từ trước đến nay

đới thoáng khí được gọi là đới không bão hòa

Đới thoáng khí có ý nghĩa đặc biệt vì những chất gây ô

nhiễm tiềm tàng thấm từ bề mặt được lọc qua đới thoáng

khí trước khi vào đới bão hòa (zone of saturation)

Ở giữa đới thoáng khí có lớp đất đá không thấm nước, nước dưới đất bị giữ lại tạo ra tầng nước phụ hay còn gọi là tầng chứa nước treo.

Đới thoáng khí có thể chia thành các vùng

nhỏ như:

–Vùng rễ cây: Vùng này kéo dài từ bề mặt

đất đến hết chiều sâu họat động của rễ cây

–Vùng trung gian: kéo dài từ bên dưới tầng

rễ cây đến biên trên của tầng mao dẫn

–Vùng mao dẫn :Kéo dài từ mực nước ngầm

đến giới hạn dâng mao dẫn của nước

•Đới bão hòa

Nước được lọc qua đới thoáng khí có thể vào hệ

thống nước ngầm hoặc đới bão hòa nơi diễn ra các

dòng bão hòa (flow occurs) Mặt trên của đới này là

mặt nước ngầm Các viền mao dẫn (Capillary fringe)

ở phía trên mặt nước ngầm, trong hoạt động mao

quản nước đi lên theo các khe nhỏ do lực hút của điện phân tử đối với phân tử nước khác

Sự dịch chuyển của nước vào đới bão hòa xuyên

qua các vật liệu là toàn bộ chu trình thủy học và chu trình đá

Ví dụ : Nước có thể phân hủy khoáng chất từ

những vật liệu, tạo ra đá trầm tích Nước ngầm có thể

3 Phân loại hệ tầng chứa nước

•Tầng chứa nước (Aquifers)

Một tầng vật liệu có khả năng cung cấp nước ngầm với số

lượng lớn từ một cái giếng được gọi là tầng chứa nước.

Các vật liệu địa chất tạo ra các tầng chứa nước có năng suất gồm: Cát sỏi, đất và những đá nứt nẻ mạnh như đá granit và đá biến chất với tính xốp cao đủ để tạo ra các khoảng rỗng lớn ở dưới mặt đất để vận chuyển và trữ nước ngầm.

Tầng với những vật liệu có thể giữ nước nhưng không truyền nước đủ nhanh để bơm ra giếng gọi là tầng đá không thấm nước (aquiclude) hay tầng cách nước (aquitard)

3 Phân loại hệ tầng chứa nước

•Tầng chứa nước được gọi là tầng chứa nước

không bị chặn (unconfined aquifer) nếu ở đó không

có lớp giới hạn để thu hẹp mặt trên của đới bão hòa

ở mặt nước ngầm Nếu lớp giới hạn tồn tại thì gọi

là tầng chứa nước bị chặn (confined aquifer) hay

còn gọi là tầng chứa nước có áp.

•Giếng hình thành trong loại tầng chứa nước này

sẽ chảy không cần trợ giúp của máy bơm gọi là các giếng có áp tự chảy Khi giếng đào xuyên qua đới thoáng khí đến đới bão hòa thì mới có nước, nếu

tìm được nơi có mặt nước ngầm cao thì đào giếng cạn cũng có nước

3 Phân loại hệ tầng chứa nước

•Thông qua việc bơm nước ngầm làm hạ mục thủy cấp theo thời gian, đòi hỏi hạ thấp vị trí đặt máp bơm hoặc khoan giếng sâu hơn Những sự điều chỉnh này thường rất tốn kém, chúng có thể hoặc không thể vận hành tốt phụ thuộc vào điều kiện thủy học.

•Ví dụ: Tiếp tục đào sâu để điều chỉnh lại việc bơm nước cho tốt hơn bằng cách khoan vào đá hóa thạch và

đá biến chất thì bị hạn chế Nước ở các giếng được

bơm từ hệ thống các khe nứt có khuynh hướng đóng lại hoặc giảm bớt số lượng khi độ sâu càng tăng Cứ

•Tầng thấm nước yếu (aquitard):

Là một hệ địa chất có tính chứa nước và dẫn

nước kém Đất thịt, đất sét pha cát là loại đất chứa

nước yếu.

•Tầng chứa nhưng không thấm nước

(aquiclude):

Là một hệ địa chất có khả năng chứa nước mà

không có khả năng dẫn nước Ví dụ: Đất sét

•Tầng cách nước( aquifuge):

Là một hệ địa chất không có khả năng chứa nước

và cũng không có khả năng dẫn nước Ví dụ: Các

3 Phân loại hệ tầng chứa nước

Tầng chứa nước có thể được phân loại thành tầng chứa nước có áp và tầng chứa nước không áp, tầng chứa nước bán áp là trung gian giữa hai loại trên

•Tầng chứa nước không áp: là lọai tầng chứa nước

trong đó có mực nước ngầm biến đổi dưới dạng sông và dưới dạng dốc

•Tầng chứa nước có áp: xuất hiện ở những nơi nước

ngầm bị nén ép dưới một áp suất khá lớn (lớn hơn áp suất khí quyển)

•Tầng chứa nước bán áp: là tầng chứa nước có áp

4) Sự dịch chuyển của nước ngầm

Tốc độ và hướng của sự dịch chuyển nước ngầm phụ

thuộc gradien thủy lực của mực nước ngầm và tính chất của vật liệu hiện có

Độ dẫn thủy học: một thông số rất quan trọng trong

thủy lực nước ngầm, gồm tính chất của vật liệu (đường kính hạt, kích cỡ) và tính chất của chất lỏng di chuyển xuyên qua

nó (độ dẻo, tỷ trọng)

Độ thấm: Sức thu hút và di chuyển của nước trong đất

đá dưới tác dụng trọng lực được gọi là độ thấm Độ thấm

chẳng những liên hệ với độ rỗng mà còn liên hệ với mật độ hạt của đất đá Giới hạn của tính thấm được dùng như một sự

đo lường của khả năng truyền chất lỏng của những vật liệu

5 Định luật DARCY

Phát biểu: Lưu lượng dòng chảy qua một môi

trường lỗ rỗng tỉ lệ với cột nước tổn thất và tỉ lệ nghịch với chiều dài quãng đường dòng chảy

Q = KIA

Lực truyền của dòng chảy nước ngầm được gọi

là cột thủy lực, với tại điểm của sự đo lường là

tổng của sự dâng lên của nước và tỉ lệ của áp lực thủy lưu đối với từng đơn vị khối lượng của nước

Khi áp dụng định luật Darcy phải hiểu rõ phạm

6 Sự tương tác giữa nước mặt và nước

ngầm

Một điều đáng ghi nhớ là nước dưới đất và nước trên mặt

không thể tách rời và cô lập

trong chu trình thủy quyển,

chúng là một chu trình kín Sự

trao đổi giữa nước mặt và nước

dưới đất xảy ra ở mọi nơi như

sông, suối, ao, hồ, đầm lầy

Sự ảnh hưởng qua lại giữa nước mặt và nước ngầm là vấn

đề quan trọng của môi trường

bởi vì ô nhiễm ở tầng nước mặt

có thể gây nhiễm bẩn tầng

nước ngầm a) Gaining stream

7 Các yếu tố ảnh hưởng đến mực nước

ngầm

•Áp suất khí quyển

Sự thay đổi áp suất khí quyển gây ra do sự dao động

mực nước thủy áp trong tầng chứa nước có áp Mối quan

hệ đó là quan hệ nghịch biến hay có nghĩa là tăng áp suất khí quyển sẽ làm giảm mực nước thủy áp và ngược lại

•Mưa

Mưa không phải là một chỉ thị chính xác của lượng bổ sung nước ngầm do tổn thất trên mặt và dưới mặt đất cũng như như là thời gian vận chuyển của thấm thẳng đứng

Mực nước ngầm có thể chỉ ra sự biến động theo mùa do mưa nhưng thông thường sự thay đổi này còn do sự xuất lưu tự nhiên và ảnh hưởng của bơm hút Hạn hán kéo dài

Gió thổi trên mặt của giếng gây ra ảnh hưởng thứ yếu đến

mực nước ngầm thông qua ảnh hưởng của áp suất khí quyển.

•Thủy triều

Trong những tầng chứa nước tiếp giáp với biển, sự dao động của thủy triều dẫn đến sự biến động của nước ngầm.

•Ảnh hưởng của sự đô thị hóa

Quá trình đô thị hóa thường gây ra những sự thay đổi mực nước ngầm do kết quả của việc làm giảm lượng bổ sung nước ngầm và tăng cường khai thác nước ngầm Ở những vùng nông thôn nước dùng thường được lấy từ các giếng nông, trong khi đó hầu hết các nước thải của đô thị trở lại đất thông qua các hồ

chứa nước bẩn Do vậy sự nhiễn bẩn tăng lên, sau này người ta

đã phải đặt các hệ thống xử lý nước cống, nước thải, nước mưa trong khu vực