CHƯƠNG THỦY VĂN AO HỒ 5.1 NGUỒN GỐC VÀ ĐẶC TÍNH TỔNG QUÁT CỦA AO HỒ 5.1.1 Đặc tính tổng quát ao hồ Ao hồ đóng vai trò điều tiết dòng chảy Trong mùa lũø, phần nước lũ chảy vào chứa lại ao hồ, làm đỉnh lũ cắt bớt Đến mùa hè, nước sông khô cạn , nước lại từ ao hồ chảy sông giúp sông không bò khô kiệt (ví dụ biển hồ Campuchia) Đặc tính ao hồ trình trao đổi nước chậm, khối lượng nước nằm lâu dài lòng ao hồ Phần lớn vật chất từ ngoài, qua dòng chảy va ao hồ, cộng với vật chất hình thành từ ao hồ tạo bùn cát lơ lửng, bùn cát đáy chất hoà tan ao hồ Những vật chất này, qua trình tương tác, lắng đọng xuống tạo nên lòng ao hồ đặc tính lượng nước ao hồ Ao hồ hình thành trình hình thành đòa hình vỏ trái đất, quan hệ chặt chẽ với dâng lên, hạ xuống tầng lớp đất Lượng nước hồ phụ thuộc vào quan hệ thành phần cân nước, mà đặc tính cân đònh nên yếu tố khí hậu dòng chảy hồ Lượng nước tổng cộng hồ toàn trái đất đạt gần 176 ngàn km3 , 52% nước ngọt, 48% nước khoáng (lợ) Đa số hồ nằm khu vực có độ ẩm cao, đồng lẫn miền đồi núi Hệ thống ao hồ-sông ngòi: Trong mạng lưới thủy văn, có lưu vực ao hồ nối với qua sông chảy vào hay từ chảy đi, hệ thống tạo thành hệ thống ao hồ- sông thống Các chế độ thủy văn hệ thống quan hệ bổ sung cho chặt chẽ, ao hồ đóng vai trò điều tiết dòng chảy sông, sông giữ vai trò cung cấp nước ao hồ, độ lớn hồ, đặc tính đòa mạo lòng hồ Vò trí hồ lưu vực thượng lưu, hạ lưu hay bố trí lưu vực, đó, đa số hồ ảnh hưởng đến điều tiết nước sông bố trí lưu vực Để phục vụ cho nông nghiệp, kinh tế quốc dân, người ta tạo hệ thống hồ – sông nhân tạo, hồ bố trí theo kiểu bậc thang (đều) Khả điều tiết nước hệ thống cao hệ thống ao hồsông tự nhiên 5.1.2 Nguồn gốc lòng hồ: Độ lớn hình dạng lòng hồ xác đònh tùy thuộc vào nguồn gốc chúng, ta phân thành loại lòng ao hồ sau: a) Những loại lòng hồ nằm đòa hào, khe núi tạo hồ lớn sâu (Kaspia, Lagdoge, Baical, ) b) Loại lòng hồ hình thành miệng núi lửa hay khu vực dung nham, thường khu vực xảy núi lửa hay xảy từ lâu (Tây ban Nha, Nhật, Camtraska, Ýù, ) c) Hồ hình thành từ tảng băng cực lớn, hình thành hai dạng xói mòn tích tụ Dạng thứ hồ hình thành từ tảng băng lớn lòng sâu Loại hai hình thành từ khu vực thấp biển 5.2 CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA AO HỒ Các đặc trưng xác đònh bề mặt ao hồ hay đồ có đường đồng mức, có ảnh hưởng đến mực nước hồ Chiều dài L (km): khoảng cách xa hai điểm đường bờ hồ Bề rộng B (km):Btb tỷ số diện tích bề mặt nước yên lặng hồ f0 chiều dài hồ L Bmax bề rộng lớn bờ hồ tính theo đường vuông góc với chiều dài L 3 Chiều dài đường bờ hồ l (km): chiều dài đường mớn nước quanh hồ Diện tích bề mặt hồ: f0 :là phần diện tích bề mặt nước yên lặng, diện tích bề mặt nước fi ứng với đường đồng mức độ cao Chiều sâu Htb Hmax chiều sâu nước trung bình lớn hồ; Htb tính tỷ số thể tích nước W hồ diện tích bề mặt nước yên lặng hồ f0 Thể tích nước hồ chứa W (km3) xác đònh cho toàn thể hồ xác đònh cho lớp hồ (gọi Wi) Thể tích Wi ứng với lớp độ sâu hi tính trung bình sau: Wi =(1/2)h (fi + fi+1) (5.1) Trong h hiệu số hai đường đồng mức tương ứng hi hi+1 Dựa vào giá trò fi Wi người ta vẽ đường quan hệ fi=f(hi) ∑Wi=f(hi), với hi độ sâu tương ứng với fi Wi, ∑Wi tổng thể tích nước nằm đường đồng mức độ sâu hi Hình vẽ đường biễu diễn sau: f4 h1 h2 f2 f1 C h3 B F0 A W4 W3 h1 h2 f (m2) h3 D h4 hmax f3 D h4 E hmax F W2 W1 W0 A B C E F H (m) H (m) 5.3 CÂN BẰNG NƯỚC VÀ MỰC NƯỚC TRONG HỒ 5.3.1 Phương trình cân nước Phương trình cân nước biễu diễn dạng sau: ∑X - ∑Y =∑A +ε (5.2) W (Km3) đó: ∑X: tổng lượng nước vào, ∑Y : tổng lượng nước ∑A : tổng lượng nước tồn đọng lại hồ ε : sai số cần hiệu chỉnh Tham gia vào thành phần X có dòng chảy đến hồ chứa từ nước mặt (sông), nước ngầm, mưa Tham gia vào thành phần Y có dòng chảy từ hồ vào sông, dòng thấm vào đất, bốc hơi; có hoạt động người, dẫn nước tưới 5.3.2 Trao đổi nước hồ với môi trường bên ngoài: Thời gian cư trú nước hồ dòng chảy đến yếu tố quan trọng hình thành nên lượng nước hồ Do vai trò trao đổi nước với bên hồ đóng vai trò quan trọng, có khả làm đổi chất nước hồ Người ta dùng số trao đổi Kn để đặc trưng cho tính chất này: Kn=Wđi/Whồ (5.3) : Wđi lượng nước chảy khỏi hồ khoảng thời gian T, Whồ thể tích nước trung bình hồ khoảng thời gian 5.3.3 Dao động mực nước hồ: Nguyên nhân làm cho mực nước hồ dao động thay đổi thể tích nước hồ Và di chuyển nước hồ (dòng chảy, nước dâng, sóng ) làm cho nước bề mặt hồ bò nghiên Ngoài di chuyển mực nước hồ phụ thuộc vào chất điều tiết dòng chảy Kết ảnh hưởng trên, hồ lớn, quan trắc nhiều mực nước khác nhiều khu vực khác hồ Mực nước trung bình tính sau: H tb = f ∑ (H tb + ΔH i ) f i Htb mực nước trung bình mới; (5.4) Htb mực nước trung bình cũ; ΔHi chênh lệch mực nước trạm đo i fi diện tích bề mặt nước hồ tương ứng với trạm đo i 5.3.4 Ảnh hưởng ao hồ đến chế độ thủy văn sông ngòi: Ảnh hưởng ao hồ đến chế độ thủy văn sông ngòi liên quan chặt chẽ đến cân nước, cân vật chất, cân nhiệt độ, cân hoá học củaao hồ, liên quan đến trao đổi nước chuyển động quán tính nước ao hồ Sự ảnh hưởng thể qua chế độ điều tiết thành phần đặc trưng thuỷ lực sông, cụ thể mực nước năm, chế độ nước nhiều năm (tương tự cho thành phần khác vật chất, ion, , nhiệt, ) chảy từ hồ vào sông từ sông vào hồ Ngoài ra, giá trò số đặc trưng khác chế độ thay đổi ( gia giảm thành phần tổn thất bốc hơi, lắng đọng vật chất, ) Vai trò điều tiết sông ao hồ htể qua chế độ điều hoà nước sông theo mùa (mùa lũ mùa kiệt), vai trò mạnh lưu vực nhiều hồ Ảnh hưởng hồ chứa lên dao động mực nước phụ thuộc vào chất điều tiết Khi điều tiết theo mùa hay theo nhiều năm, dòng chảy hạ lưu công trình điều tiết tích lũy lại, đặc biệt với hồ xếp theo bậc thang, hạ lưu công trình vào mùa lũ phần trăm dòng chảy so với dòng chảy năm nhỏ nhiều (có thể giảm từ 50% đến 30%) Gọi Δy độ giảm lưu lượng dòng chảy (trung bình năm) điều tiết ao hồ, : Δy = y - yhồ = (Ehồ – )p Trong đó: y, yhồ : dòng chảy trung bình năm chưa có có hồ Ehồ , : lượng bốc từ mặt nước hồ đất liền lưu vực p: phần trăm tổng diện tích ao hồ diện tích toàn lưu vực Hiệu số (Ehồ – ) phụ thuộc vào khu vực đòa lý, tăng lên vùng có khí hậu lục đòa (khô) Ởû vùng ẩm nơi mà hiệu số không lớn tổn thất dòng chảy ảnh hưởng mặt hồ không lớn 3-8%, bỏ qua Trong điều kiện độ ẩm nhỏ, Ehồ lớn gấp nhiều lần (nước bốc từ hồ nhiều), độ giảm dòng chảy tăng lên nhiều, đây, vai trò hồ việc điều tiết lớn 5.4 NHỮNG VẬT CHẤT LẮNG ĐỌNG TRONG HỒ 5.4.1 Cân vật chất: Đặc tính ao hồ trao đổi nước chậm, làm cho vật chất vào hồ (lơ lửng, bùn cát, chất hoà tan ) tích tụ lại lòng hồ Quá trình thể rõ qua lớp bồi lắng đáy hồ Các lớp bồi làm cho đặc trưng hồ thay đổi , thay đổi chất nước hồ Các vật chất hình thành nên lớp bồi đáy đặc trưng thành phần đặc trưng hình học, thủy lực đường kính hạt, vận tốc lắng đọng,, khối lượng riêng, Tham gia vào hình thành lớp bồi đáy có sản phẩm bò vỡ từ bờ hồ, từ gió, dòng chảy vào đưa chất thải hoạt động người gây Khối lượng vật chất tích tụ hồ tính nhờ giải phương trình cân vật chất hồ Các thành phần phương trình cân vật chất xác đònh khó khăn không đủ điều kiện xác đònh xác thành phần Phương trình có dạng: Rc+Rb+Rp+Rg+Rn = Rh+Rx+Rac±Riz +ΔR Trong đó: Rc: Vật chất vào từ dòng củahồ; Rb: Vật chất vào từ dòng chảy vào hồ; Rp: Vật chất vào bờ hồ bò rửa vỡ; Rg: Vật chất gió vào ; Rn = trình phản ứng hoá, vi sinh, Rh: Vật chất hạ lưu hồ; Rx: Vật chất từ dòng chảy sử dụng cho hoạt động người; Rac: Vật chất lắng tụ đáy hồ Riz :Sự thay đổi vật chất lơ lửng hồ khoảng thời gian tính toán; ΔR: Sai số 5.4.2 Sự lắng đầy hồ: Tốc độ lắng đầy hồ phụ thuộc vào đòa hình lòng hồ, dòng vật chất đến hồ, tốc độ lỡ bờ hồ, đặc trưng hình học, thủy lực hạt vật chất hồ, khả chức đựng vật chất nước hồ (nồng độ bão hòa), đặc tính động lực học hình học hồ Những hồ lớn, nơi mà dòng chảy tới phù sa tốc d0ộ lắng đầy nhỏ Những hồ nuôi từ dòng chảy núi hay khu vực có nhiều vật chất dòng chảy tới tốc độ lắng đầy lớn ... bỏ qua Trong điều kiện độ ẩm nhỏ, Ehồ lớn gấp nhiều lần (nước bốc từ hồ nhiều), độ giảm dòng chảy tăng lên nhiều, đây, vai trò hồ việc điều tiết lớn 5.4 NHỮNG VẬT CHẤT LẮNG ĐỌNG TRONG HỒ 5.4.1... (gọi Wi) Thể tích Wi ứng với lớp độ sâu hi tính trung bình sau: Wi =(1/2)h (fi + fi+1) (5.1) Trong h hiệu số hai đường đồng mức tương ứng hi hi+1 Dựa vào giá trò fi Wi người ta vẽ đường quan... (m2) h3 D h4 hmax f3 D h4 E hmax F W2 W1 W0 A B C E F H (m) H (m) 5.3 CÂN BẰNG NƯỚC VÀ MỰC NƯỚC TRONG HỒ 5.3.1 Phương trình cân nước Phương trình cân nước biễu diễn dạng sau: ∑X - ∑Y =∑A +ε (5.2)