Giáo trình Đánh giá tài nguyên nước Việt Nam – Nguyễn Thanh Sơn – HUS

Các dạng chính của hoạt động kinh tế gây ảnh hưởng lớn nhất đến sự thay đổi số lượng và chất lượng tài nguyên nước là: nhu cầu dùng nước cho công nghiệp và nhu cầu công cộng, đổ nước t[r]

NXB GIÁO DỤC 2005

Từ khố: Lưu vực, sơng ngịi, đo đcạc, tần suất, chuẩn dòng chảy năm, mặt dệm, dao động dòng chảy năm, phân phối dòng chảy năm, cường độ tới hạn, vi phân, dòng chảy kiệt, tài nguyên nước, môi trường, phát triển bền vững, hệ thống sông

Tài liệu Thư viện điện tử Đại học Khoa học Tự nhiên sử dụng cho mục đích học tập nghiên cứu cá nhân Nghiêm cấm hình thức chép, in ấn phục vụ mục đích khác khơng chấp thuận nhà xuất tác giả.

ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC VIỆT NAM

Nguyễn Thanh Sơn

NGUYỄN THANH SƠN

ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC VIỆT NAM

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

Giáo trình Đánh giá tài nguyên nước Việt Nam dùng để giảng dạy cho sinh viên ngành địa lý Giáo trình cung cấp khái niệm, phương pháp thu thập tính toán kiến thức bảo vệ, phát triển dạng tài nguyên nước Giáo trình trình bày mối quan hệ tổng hợp môi trường địa lý tự nhiên

Giáo trình dùng làm tài liệu tham khảo cho chuyên gia lĩnh vực khảo sát, qui hoạch sử dụng tài nguyên nước

***

The book "Vietnam Natural resources estimation (land water resources)" is used as a textbook for students geographers It provides the concepts, methods for collection and calculation and the knowledge on the protection of the water resources forms These problems are presented in a closed relation with the geographical environment

The book is also used for the experts in investigation, design and water resources management as a referent matter

MỤC LỤC

MỤC LỤC 4

GIỚI THIỆU

Phần thứ ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC

Chương MỞ ĐẦU 9

1.1 Khái niệm tài nguyên nước

1.2 Nước Trái Đất vấn đề tài nguyên nước 10

1.3 Ý nghiã nghiên cứu tài nguyên nước 18

1.4 Ảnh hưởng điều kiện địa lý tự nhiên tới tài nguyên nước lãnh thổ 18

1.4.1 Vị trí địa lý 18

1.4.2 Địa hình địa mạo 19

1.4.3 Thảm thực vật 19

1.4.4 Khí hậu 20

Chương 2.ĐIỀU TRA VÀ TÍNH TỐN TÀI NGUN NƯỚC 22

2.1.Thu thập thơng tin từ lưới trạm khí tượng thuỷ văn quốc gia 22

2.1.1 Phân loại trạm thuỷ văn 22

2.1.2 Phân cấp trạm thuỷ văn 22

2.2 đo đạc đặc trưng tài nguyên nước 23

2.2.1 Đo mực nước 23

2.2.2 Đo sâu 27

2.2.3 Đo lưu tốc 31

2.2.4 Lưu lượng nước 33

2.3 Đo đạc tài nguyên nước mưa nước ngầm 37

2.3.1 Đo mưa 37

2.3.2 Khảo sát tài nguyên nước ngầm 37

Chương CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC LÃNH THỔ 45

3.1 Phương pháp cân nước 45

3.1.1 Phương trình cân nước dạng tổng quát 45

3.1.2 Phương trình cân nước cho lưu vực sơng ngịi 46

3.1.3 Phương trình cân nước lưu vực cho thời kỳ nhiều năm 46

3.1.4 Phân tích nhân tố ảnh hưởng đến dịng chảy sơng ngịi thơng qua phương trình cân nước 47

3.1.5 Phương trình cân nước ao hồ, đầm lầy 48

3.2 Phương pháp tính tốn tài ngun nước 49

3.2.1 Phương pháp hệ số tổng cộng 49

3.2.2 Phương pháp đồ nội suy địa lý 50

3.2.3 Phương pháp tương tự thuỷ văn 51

3.2.4 Các phương pháp xác suất thống kê 51

3.3 Các phương pháp tính tốn thuỷ văn 51

3.3.1 Tính tốn tài ngun nước mưa 51

3.3.2 Tính tốn chuẩn dịng chảy năm 54

3.3.3 Tính tốn phân phối dịng chảy năm 62

3.3.4 Các cơng thức tính tốn dịng chảy lũ 67

3.4 Phương pháp mơ hình hố 82

3.4.1 Phân loại mơ hình tốn thuỷ văn 82

3.4.2 Phân loại mơ hình dịng chảy 83

3.4.3 Một số mơ hình tất định 85

3.4.4 Nguyên lý xây dựng mơ hình "quan niệm" 86

3.4.5 Mơ hình ngẫu nhiên 94

Chương ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 100

4.1 Kiến thức sởđểđánh giá chất lượng nước 102

4.1.1 Những thơng số vật lý, hố học, sinh học chất lượng nước 102

4.1.2 Nhu cầu oxy sinh học BOD 103

4.1.3 COD, TOD, TOC 104

4.2 Chất lượng tài nguyên nước ảnh hưởng hoạt động kinh tế 105

4.2.1.Công nghiệp 105

4.2.2 Nước thải công cộng 107

4.2.3 Đơ thị hố 107

4.2.4 ảnh hưởng biện pháp tưới tiêu 109

4.2.5 Sự thay đổi chất lượng nước hồ chứa 110

4.3 Các biện pháp bảo vệ nước mặt khỏi nhiễm bẩn 111

4.3.1.Chuẩn hoá chất lượng nước 112

4.3.2 Các phương pháp cơng trình bảo vệ nước 113

4.3.3 Xử lý nước thải điều kiện nhân tạo 114

4.3.4 Xử lý điều kiện tự nhiên 115

4.3.5 Biện pháp cơng trình 116

4.3.6 Quá trình tự làm nước tự nhiên 116

Phần thứ hai TÀI NGUYÊN NƯỚC VIỆT NAM 118

Chương TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT Ở VIỆT NAM 119

5.1 Khái quát chung 119

5.2 Tài nguyên nước mưa 119

5.3 Tài nguyên nước sơng ngịi 121

5.3.1 Dịng chảy mặt 128

5.3.2 Chất lượng nước mặt 133

Chương CÁC HỆ THỐNG SƠNG CHÍNH Ở VIỆT NAM 137

6.1 Hệ thống sông Kỳ Cùng - Bằng Giang 137

6.1.1 Khái quát điều kiện mặt đệm 137

6.1.2 Khái quát điều kiện khí hậu 137

6.1.3 Các sơng tài ngun nước sông 138

6.2 Hệ thống sông Hồng - Thái Bình 139

6.2.1 Khái quát mặt đệm 140

6.2.2 Khái quát khí hậu 140

6.2.3 Các sơng tài nguyên nước sông 141

6.3 Hệ thống sông Mã, sơng Cả sơng vùng Bình Trị Thiên 144

6.3.1 Các điều kiện mặt đệm 144

6.3.2 Khái quát khí hậu 144

6.3.3 Các sơng tài ngun nước sông 146

6.4 Các lưu vực Nam Trung Bộ 148

6.4.2 Khái qt khí hậu 148

6.4.3 Các sơng tài nguyên nước khu vực 150

6.5 Hệ thống sông Đồng Nai 151

6.5.1 Khái quát điều kiện mặt đệm 151

6.5.2 Khái quát khí hậu 152

6.5.3 Các sơng tài ngun nước sơng 152

6.6 Hệ thống sông Mê Kông 154

6.6.1 Khái quát điều kiện mặt đệm 155

6.6.2 Các điều kiện khí hậu 156

6.6.3 Tài nguyên nước sông sơng 157

TÀI LIỆU THAM KHẢO 159

Tiếng Việt 159

Tiếng Anh 159

Tiếng Nga 160

GIỚI THIỆU

Giáo trình Đánh giá tài nguyên nước Việt Nam được biên soạn Khoa Địa lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội nhằm đáp ứng tài liệu học tập cho sinh viên năm thứ tư ngành Địa lý Giáo trình cung cấp cho sinh viên khái niệm tài nguyên nước lục địa, phương pháp thu thập số liệu qua mạng lưới trạm khí tượng thuỷ văn quốc gia mà chuyến thực địa, kiến thức để xử lý và phân tích tài liệu đểđưa kết quảđánh gía tài nguyên nước lượng lẫn về

chất

Trong giáo trình sử dụng nhiều kết nghiên cứu tài liệu Bộ môn thuỷ văn, Khoa Khí tượng thuỷ văn & Hải dương học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội cập nhật nghiên cứu gần trường Đại học Thuỷ lợi Hà Nội Viện Khí tượng thuỷ văn, Bộ Tài nguyên Môi trường

Khi biên soạn sách tác giảđược bổ sung góp ý quan trọng nhiều

Phần thứ nhất

Chương

MỞ ĐẦU

1.1 KHÁI NIỆM TÀI NGUYÊN NƯỚC

Nước loại tài nguyên q giá coi vĩnh cửu Khơng có nước khơng có sống hành tinh Nước động lực chủ yếu chi phối hoạt động dân sinh kinh tế người Nước sử dụng rộng rãi sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, thuỷ điện, giao thông vận tải, chăn ni thuỷ sản v.v Do tính chất quan trọng nước nên UNESCO lấy ngày 23/III làm ngày nước giới

Tài nguyên nước lượng nước sông, ao hồ, đầm lầy, biển đại dương khí quyển, sinh Trong Luật Tài nguyên nước nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam quy định: " Tài nguyên nước bao gồm nguồn nước mặt, nước mưa, nước đất, nước biển thuộc lãnh thổ nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam " Nước có hai thuộc tính gây lợi gây hại Nước nguồn động lực cho hoạt động kinh tế người, song gây hiểm hoạ to lớn không lường trước người Những trận lũ lớn gây thiệt hại người chí tới mức phá huỷ vùng sinh thái

Tài nguyên nước thành phần gắn với mức độ phát triển xã hội loài người tức với phát triển khoa học công nghệ mà tài nguyên nước ngày bổ sung ngân quỹ nước quốc gia Thời kỳ nguyên thuỷ, tài nguyên nưcớ bó hẹp khe suối, người chưa có khả khai thác sơng, hồ thuỷ vực khác Chỉ kỹ thuật khoan phát triển nước ngầm tầng sâu trở thành tài nguyên nước Và ngày với cơng nghệ sinh hố học tiên tiến việc tạo nước từ nước biển không thành vấn đề lớn Tương lai khối băng núi cao vùng cực nằm tầm khai thác người nguồn tài nguyên nước tiềm lớn

Tuy mang đặc tính vĩnh cửu trữ lượng hàng năm vô tận, tức sức tái tạo dòng chảy nằm giới hạn khơng phụ thuộc vào mong muốn người Tài nguyên nước đánh giá ba đặc trưng lượng, chất lượng động thái

Lượng đặc trưng biểu thị mức độ phong phú tài nguyên nước lãnh thổ Chất lượng nước đặc trưng hàm lượng chất hoà tan nước phục vụ yêu cầu dùng nước cụ thể mức độ lợi hại theo tiêu chuẩn đối tượng sử dụng nước

và không gian Đánh giá tài nguyên nước nhằm mục đích làm rõ đặc trưng nêu đơn vị lãnh thổ cụ thể

Biết rõ đặc trưng tài nguyên nước cho phương hướng cụ thể việc sử dụng, qui hoạch khai thác bảo vệ

1.2 NƯỚC TRÊN TRÁI ĐẤT VÀ CÁC VẤN ĐỀ VỀ TÀI NGUYÊN NƯỚC

Trên hành tinh nước tồn nhiều dạng khác nhau: mặt đất, biển đại dương, đất khơng khí dạng: lỏng (nước sơng suối, ao hồ, biển), khí (hơi nước) rắn (băng, tuyết)

Lượng nước thuỷ theo UNESCO công bố phân bố sau: Lượng nước thuỷ 1386 106km3 100%

Nước 35.106km3 2,5%

Nước mặn 1351 106km3 97,5%

Trong thành phần nước dạng rắn chiếm 24,3 106km3 (69,4%), dạng lỏng

10,7 106km3 (30,6%)

Trong thành phần nước lỏng 10,7 106km3 (100%) nước ngầm chiếm đại phận

10,5 106km3 (98,3%); hồ hồ chứa 0,102 106km3 (0,95%); thổ nhưỡng 0,047.106km3

(0,44%) ; sơng ngịi 0,020.106km3 (0,19%) ; khí 0,020.106km3 (0,19%) sinh

0,011.106km3 (0,10%)

Sự phân bố lượng nước Trái Đất không theo đại dương, biển lục địa (Bảng 1.1)

Dựa vào bảng 1.1 ta thấy nước Trái Đất đổ vào hai đại dương chủ yếu Đại Tây Dương Thái Bình Dương, phần cịn lại vào vùng không tiếp giáp với đại dương với biển Nguồn nước Bắc Mỹ Nam Mỹ lớn Trái Đất

Các thành phần chủ yếu cán cân nước thể qua mưa, bốc dịng chảy Thơng qua đại lượng để đánh giá tài nguyên nước lãnh thổ Nghiên cứu q trình theo khơng gian thời gian thể tranh đầy đủ tài nguyên nước

Một vấn đề quan trọng quan tâm đánh giá tài nguyên nước vấn đề chất lượng nước Đó yếu tố có vai trị định tồn sống người

Theo mức độ phát triển mình, nhân loại tiếp nhận nước ngày lớn để thoả mãn nhu cầu đa dạng nhất: cấp nước sinh hoạt, công nghiệp, tạo điện năng, tưới tiêu đất đai, giao thơng, ngư nghiệp v.v Khơng có lĩnh vực kinh tế quốc dân mà không sử dụng nước

So sánh tăng trưởng dân số, phát triển số lĩnh vực công nghiệp tăng nhu cầu dùng nước kinh tế quốc dân nước phát triển giới từ năm 1960 đến năm 1980 tổng nhu cầu dùng nước tăng gấp hai lần

Hiện toàn cầu vấn đề chủ yếu vấn đề đảm bảo cho nhân loại nước tài ngun nước có nhiều vùng trở nên thiếu việc thoả mãn nhu cầu dân cư phát triển nhanh, công nghiệp kinh tế nông nghiệp phát triển ạt

Các nhà dùng nước lấy nước trực tiếp từ nguồn, sử dụng để tạo sản phẩm công nghiệp nông nghiệp nhu cầu cơng cộng cư dân, sau hồn trả vào đối tượng nước, nơi khác, với số lượng chất lượng khác

Các nhà dùng nước không trực tiếp lấy nước từ nguồn mà sử dụng chúng môi trường (giao thông thuỷ, nghề cá, thể thao ) hay nguồn lượng (trạm thuỷ năng) Tuy nhiên họ làm thay đổi chất lượng nước (ví dụ giao thơng thuỷ)

Cần phải lưu ý rằng, với tổ hợp sử dụng tài nguyên nước nay, ranh giới nhà dùng nước nhà sử dụng nước bị xóa Thí dụ, thành lập hồ chứa lớn để tạo điện năng, không chế độ thuỷ văn chất lượng nước thay đổi triệt diễn giatăng tổn thất nước bốc hơi, tức hồ chứa đóng vai nhà dùng nước

Sử dụng nước phụ thuộc vào mục đích phân thành nước uống, cơng cộng, nông nghiệp, công nghiệp, giao thông v.v

Nét đặc trưng nửa cuối kỷ XX nhu cầu dùng nước tăng lên tất nước giới Trong bảng 1.3 trình bày phần sử dụng nước lĩnh vực sử dụng nước theo quan hệ với dùng nước tổng cộng nước

Xem xét chi tiết dạng sử dụng nước quốc gia tiên tiến ta thấy:

Nhóm nhà sử dụng Liên Xơ Mỹ Pháp Phần Lan

Nông nghiệp 52 49 51 10

Công nghiệp 39 41 37 80

Công cộng 10 12 10

Cung cấp nước cho cư dân liên quan tới việc sử dụng nước để uống nhu cầu công cộng Nhu cầu công cộng bao gồm hệ thống cấp nước tập trung để đảm bảo cơng việc bình thường xí nghiệp phục vụ công cộng, rửa đường phố, tưới xanh, chống cháy v.v Tổng thể tích nước sử dụng cho nhu cầu dân cư xác định nhu cầu dùng nước riêng dân số Nhu cầu dùng nước riêng tính thể tích nước ngày đêm lít chi cho đầu người thành phố hay làng quê Giá trị nhu cầu dùng nước riêng thay đổi phạm vi rộng: từ 200 - 600 l/ ngày đêm cho người thành phố đến 100 - 200 l/ ngày đêm cho người nông thôn, thiếu đường dẫn nước có 30 -50 l/ngày đêm cho người Nhu cầu dùng nước riêng thành phố phụ thuộc vào mức độ sở vật chất (sự diện ống nước, kênh dẫn, cấp nước nóng tập trung v.v ) tương ứng với tiêu chuẩn thực tế

Trong thành phố có sở vật chất lớn trái đất nhu cầu dùng nước riêng là: Moscova Niu Yok - 600 l/ ngày đêm cho người, Pari Leningrad - 500, London - 263 l/ ngày đêm cho người (Belitrenco, Svexov, 1986)

Sự tăng trưởng liên tục nhu cầu dùng nước liên quan tới tăng dân số trái đất tăng trưởng sở vật chất thành phố làng mạc Vậy nên, từ năm 1900 đến năm 1950 nhu cầu dùng nước tăng ba lần từ 1950 đến 2000 tăng khoảng bảy lần Nhu cầu dùng nước tổng cộng tổng thể địa cầu vào năm 1970 120 km3 nước

Nhu cầu công nghiệp nước dao động phạm vi rộng phụ thuộc khơng vào lĩnh vực mà cịn phụ thuộc vào cơng nghệ sử dụng q trình sản xuất, vào hệ thống cung cấp nước ( thải thẳng hay quay vịng), vào điều kiện khí hậu v.v

cách phù hợp cách nơi tích nước.Với hệ thống cấp nước điểm, lượng nước lớn nhiên nhu cầu dùng nước khơng hồn lại nhỏ

Với hệ thống cấp nước quay vòng, nước sử dụng sau làm sạch, không thải thuỷ vực mà dùng lại nhiều lần trình sản xuất, trì tái sinh sau chu kỳ sản xuất Lưu lượng nước với hệ thống cấp nước không lớn xác định lưu lượng cần thiết để bổ sung nhu cầu dùng nước khơng hồn lại q trình sản xuất tái sinh thay có chu kỳ nước chu kỳ quay vịng Thí dụ, trạm nhiệt cơng suất triệu kW với cấp nước điểm hàng năm yêu cầu 1,5 km3 nước với hệ thống cấp nước quay vòng

cần 0,12 km3, tức giảm 13 lần

Mối phụ thuộc thể tích nhu cầu dùng nước cơng nghiệp vào điều kiện khí hậu sau: hiển nhiên, xí nghiệp lĩnh vực phân bố vùng phía bắc địi hỏi nước nhiều so với xí nghiệp phân bố vùng phía nam với nhiệt độ khơng khí cao

Tuy nhiên, nhà sử dụng nước cơng nghiệp nhiệt điện, đòi hỏi lượng nước lớn để làm nguội máy Đáp ứng nhu cầu dùng nước trạm điện nguyên tử lớn nhiều ( khoảng 1,5 - lần lớn so với nhiệt điện)

Thế kỷ XX đặc trưng tăng trưởng chóng mặt việc sử dụng nước Vậy nên, năm 1900 tồn giới cho nhu cầu cơng nghiệp người ta sử dụng 30 km3 nước,

thì vào năm 1950 190 km3 nước, vào năm 1970 - 510 km3 nước vào năm 2000 - 1900

km3 nước! Điều giải thích tốc độ phát triển nhanh sản xuất công nghiệp tất

cả nước xuất sản xuất đặc biệt yêu cầu nước lớn, công nghiệp sản xuất giấy hố dầu, nhiệt điện, chiếm khoảng 80 - 90% tồn nước công nghiệp Tuy nhiên, phần nhu cầu dùng nước khơng hồn lại cơng nghiệp khơng lớn chiếm - 10% tổng thể tích nước, cịn nhiệt điện nhỏ - 0,5 - 2%

Nhu cầu dùng nước nông nghiệp liên quan trước hết với tăng diện tích đất tưới Sự phát triển định tính cần thiết đảm bảo cho nhân loại sản phẩm nuôi dưỡng Mặc dù tưới không nhiều - 15% diện tích loại đất canh tác nơng nghiệp, phần sản phẩm nông nghiệp từ đất tưới chiếm 50% sản phẩm biểu thị giá trị Trong điều kiện tốc độ phát triển dân số nhanh thiếu hụt trầm trọng nguồn dinh dưỡng mà 2/3 cư dân trái đất phải chịu đựng, việc tưới gánh vai trò to lớn việc nâng cao tính hiệu đất

Diện tích đất tưới giới không ngừng tăng lên, vào dầu kỷ XX khoảng 40 triệu ha, đến năm 1970 đạt tới 235 triệu ha, tức tăng lần, số dự báo cho năm 2000 420 triệu

Nhu cầu dùng nước riêng lượng nước hoàn lại phụ thuộc vào điều kiện địa lý tự nhiên vùng, thành phần trồng nông nghiệp, trạng thái kỹ thuật hệ thống tưới phương pháp tưới sử dụng Lượng nước hoàn lại biểu % khối tích nước

Tổn thất nước khơng hồn lại tưới (do bốc hơi) đạt giá trị lớn Theo số liệu tác giả khác nhau, dao động từ 20 đến 60% lượng nước dùng

Nhu cầu dùng nước tổng cộng kinh tế nông nghiệp giới tăng thường xuyên: vào đầu kỷ chiếm 350 km3/ năm, vào năm 1970 - 1900 km3/ năm đến năm 2000

3400 km3/ năm

Hình 1.1

M

ậ

t

độ

dò

ng

c

h

ả

y sơng ngịi c

ủ

a th

ế

gi

ớ

i tính theo

đầ

u n

g

ườ

i m

3 /n

ă

m nghì

n

ng

ườ

i

(theo tài li

ệ

u c

ủ

Hìn

h 1.

2

Ch

u trì

nh t

u

ầ

n

h

oàn

c

ủ

a n

ướ

c tro

ng

n

ă

Dòng

c

h

ả

y

mm 262 170 203 450 314 180 160 250

T ổ ng di ệ n tích c ủ a đấ t F.10 km

9680 4230

0 2985 1792 2019

3880 2620 3142

3

Dòng c

h

ả

y

mm 109 17 14 66 11 21

Vùng l u v ự c n ộ i đị a F.10 km

1710 13630 11130 988 835 32033

Dò

ng ch

ả

y

mm 300 218 444 485 - 160 393

S ườ n Thái Bì nh D ươ ng F.10 km

16700 5470 1340 4960 - 2620 35320

Dòng ch

ả

y

mm 297 355 475 274 180 - 314

S ườ n Đạ i T ây D ươ ng F.10 km

1970 13250 15600 14400 3880 - 64070

B ả ng 1. 1 Phân b ố ng u ồ n n ướ c trê n th ế gi ớ i (t he o L vovi ch) V ùng phâ n b ố L ụ c đị a ( hay vù ng) Ch âu Âu k ể c ả Ailen Châu Á k ể c ả Nh ậ t, P hilippin Châu Ú c k ể c ả Tasman

ia New

H

ệ số DC

0, 50 0, 37 0, 58 0, 40 0, 58 0, 43 0, 42 0, 46 0, 50 0, 66

mm 983 1140 788 1238 795 920 945 852 762 848

B ố c h i km

316 72,6 48,3 46,2 14,1 16,2 13,0 11,0 8,30 8,90

mm 270 234 341 285 27 251 102 145 165 575

Dòng c h ả y ng ầ m km

99,3 16,3 26,9 10,7 4,95 4,41 1,41 1,84 1,80 6,00 mm 704 545 796 529 838 585 578 680 495 1341

Dò ng ch ả y m ặ t km

232 38,1 48,8 19,8 14,9 10,3 7,99 7,35 5,39 14,0

mm 974 779 1137 814 1117 836 680 725 660 1915

Dịng c h ả y tồn ph ầ n km

331 54,4 69,7 30,4 19,8 14,7 9,39 9,19 7,19 20,0

mm 1957 1919 1925 2052 1912 1756 1625 1577 1422 27,6

L ượ ng m a km 64 13 14

76,6 33,9 30,9 22,4 20,0 15,5 29,0

L ãnh th ổ Vi ệ t Na m C

u Long Hồng

Đồ ng Nai C ả Mã Ba Th Bì nh K ỳ Cù ng, Thu B n B ả ng 1. 2 C án cân n ướ c và lã n h th ổ và l ư u v ự c sôn g theo tài l i ệ u

TT

H ệ th ố ng sông

1.3 Ý NGHĨA CỦA NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN NƯỚC

- Nước có ý nghĩa quan trọng trình xảy bề mặt Trái Đất Có thể nói khơng có nước khơng có hết, nước tham gia vào trình xảy mặt Trái Đất

- Nước tham gia vào q trình địa mạo, địa hố Nước làm rửa trôi bề mặt Trái Đất, tạo thành khe suối, sơng ngịi, đồng bồi tích có độ phì nhiêu lớn làm trơ trọi vùng đồi núi có độ phì nhiêu

- Nước tham gia vào việc tạo tầng nước ngầm nằm sâu lòng Trái Đất tạo nên hang động kỳ diệu lòng đất đá, vùng núi đá vơi Ở nước ta có hang động đẹp tuyệt vời nhưđộng Phong Nha Quảng Bình, Tam Thanh, Nhị Thanh xứ Lạng gắn liền với tác động nước

- Nước khí đựơc xem lớp áo giáp bảo vệ quảđất khỏi bị giá lạnh thời kỳ xạ mặt trời giảm Nước khí cịn đảm bảo tưới cho bề mặt lục địa làm cho khí hậu quảđất điều hồ

- Đối với q trình sinh học xảy bề mặt Trái Đất nước lại có ý nghĩa đặc biệt Trong q trình sản xuất lâu đời cha ơng ta có câu: "Nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống", cho ta thấy vai trị to lớn nước Nước có tác dụng hồ tan chất dinh dưỡng, muối khống đất làm cho hút đồng thời làm cho vận chuyển chất dinh dưỡng để nuôi cây, nước tham gia vào trình quang hợp Khơng có nước bị chết Trong q trình phát triển cần lượng nước đáng kể Lượng nước phụ thuộc vào loại Theo kết nghiên cứu Viện khoa học thuỷ lợi, trường Đại học Nông nghiệp I, ta biết lượng nước cần dùng cho vụ lớn loại Đối với lúa u = 4000- 6500 m3/ha, ngô u = 1900- 2300 m3/ha, khoai lang u = 1200- 1500 m3/ha, bắp cải u = 3000- 4500 m3/ha Theo kết quả nghiên cứu của Suicho Yôsiđa năm 1981ở Viện nghiên cứu lúa giới (IRRI - Philippin) bình quân tháng lúa cần dùng lượng nước 200m3/h Ta biết để tạo thành một gam chất khô của loại khác cũng cần một lượng nước khác lớn Lúa mì cần 410g nước cho gam lúa mì khô, tiểu mạch 380 gam nước cho gam tiểu mạch khô

Ngày kinh tế quốc dân nước trở thành vấn đề thời Yêu cầu công nghiệp phát triển mạnh đòi hỏi nước lượng chất lớn: công nghiệp nặng yêu cầu nước lại tăng lên gấp bội: để sản xuất gang cần 10-25 m3 nước Để sản xuất lượng điện 1,92.106 kw nhà máy thủy điện Hồ Bình cần có một lượng nước hồ 9,54 tỷ m3 nước

Ngoài phát triển văn minh lồi người nước đóng vai trị lớn Khơng phải ngẫu nhiên mà văn minh lớn giới gắn liền với các sông lớn: Ai Cập- sông Nin, Ấn Độ - sông Hằng, Trung Quốc - sông Trường Giang, Dương Tử, Việt Nam- sông Hồng

1.4 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN TỚI TÀI NGUYÊN NƯỚC LÃNH

THỔ

1.4.1 Vị trí địa lý

Ở vùng nhiệt đới, tính chất mưa khác hẳn vùng ơn đới Mưa vùng nhiệt đới phần lớn mưa rào, có cường độ lớn, diễn biến phức tạp khơng theo quy luật rõ rệt Mưa vùng ơn đới có quy luật Ở nước ta mưa từ Bắc vào Nam mang tính chất khác Miền Bắc Trung chếđộ mưa phức tạp, khơng có quy luật rõ ràng nhưở Nam Mưa Nam Bộ, Đồng Tháp Mười có quy luật

Bảng 1.3 Ảnh hưởng của độ cao đến lượng mưa

Sườn Độ cao trạm Lượng mưa

bình quân Građien mưa

Trạm đo mưa (m) X(mm) (mm/100m)

Sườn Đông Bắc

Lào Cai 99 1774 63

Than Uyên 556 2066,9 88

Sapa 1570 2833,0 75

Hoàng Liên Sơn 2170 3552,4 120

Sườn Tây Nam

Lai Châu 244 2066,1 60

Bình Lư 636 2305,4 120

Cam Đường 900 2621,7 56

Sình Hồ 1529 2783,2 26

1.4.2 Địa hình địa mạo

Ảnh hưởng địa hình đến mưa:Ảnh hưởng thể qua hướng địa hình,độ

cao địa hình độ dốc Ở sườn núi có hướng đón gió mang ẩm từ biển vào có mưa lớn Ví dụ vào đầu mùa hè gió mùa Tây Nam thổi từ vịnh Bengan vào phía Tây Trường Sơn gây mưa lớn Lào Ngược lại ởĐông Trường Sơn từ Thanh Hố đến Bình Trị Thiên có gió Lào khơ nóng mưa nhỏ Điều đáng ý chênh lệch lượng mưa phía hướng đón gió khuất gió phụ thuộc vào cấp độ cao địa hình Càng lên cao chênh lệch giảm Ví dụ: Ba Vì sát chân núi chênh lệch 250mm lên cao 100mm

Độ cao ảnh hưởng đến mưa chỗ lên cao mưa tăng Tuy tăng đến độ cao lượng mưa khơng tăng ẩm khối khơng khí mây mang giảm Ví dụ Ba Vì biến thiên lượng mưa năm theo độ cao 60mm/100mm, Tam Đảo cao Ba Vì, độ biến thiên lượng mưa năm 127mm/100mm Vềảnh hưởng độ cao địa hình đến mưa theo kết nghiên cứu N.X.Nexterov vùng khí hậu khác khác Ở Việt Nam, Nguyễn Văn Tuần cho kết nghiên cứu tương tự (Bảng 1.3)

Độ dốc trình thuỷ văn thể vào trình tập trung nước Địa hình dốc, tập trung nước nhanh, kết hợp với mưa lớn điều kiện thuận lợi cho việc hình thành lũ lụt lũ quét

1.4.3 Thảm thực vật

lượng mưa đo thùng đo mưa, P.P.Kuzơmin thành lập tương quan sau tính theo % Đồng trống nhỏ

trong rừng

Rừng có

Thơng Tùng bách

Đồng

rừng

100 100 76 62 72

1.4.4 Khí hậu

1 Bức xạ

Nguồn lượng xạ mặt trời nguồn nhiệt chủ yếu để tạo nên nhiệt độ khơng khí Hàng năm tổng lượng mặt trời đến ranh giới khí 250 kcal/cm2-năm (bằng 100%) Nguồn lượng tiêu hao vào đốt nóng trực tiếp khơng khí 35 kcal/cm2 -năm (14%) Dùng đểđốt nóng bề mặt Trái Đất 110 kcal/cm2-năm (44%) 105 kcal/cm2- năm (58%) bức xạ trở lại không trung

Trong 100 kcal/cm2-năm mà Trái Đất nhận được 46 kcal/cm2- năm tiêu hao vào hiện tượng bốc lượng nhiệt sau lại toả khơng khí ngưng tụ nước Ngồi khí cịn nhận từ Trái Đất lượng nhiệt 14 kcal/cm2-năm bằng truyền nhiệt chuyển động rối Khí nhận từ Trái Đất lượng xạ lớn trực xạ trực tiếp mặt trời 72% Bề mặt Trái Đất tiêu lượng nhiệt hình thức thếđược gọi xạ hữu hiệu Lượng xạ hữu hiệu 50 kcal/cm2-năm

Theo nghiên cứu Nguyễn Đức Ngữ Nguyễn Trọng Hiệu, Việt Nam vùng nhiệt đới, lượng xạ tổng cộng thực tế hàng năm 17 vùng khí hậu khác biến thiên từ 110 - 130 kcal/cm2năm Lượng bức xạ mặt trời ngun nhân tạo nên nhiệt độ khơng khí đất dẫn đến tăng bốc gián tiếp ảnh hưởng tới tài nguyên nước

2 Nhiệt độ

Xét ảnh hưởng nhiệt độ khơng khí ảnh hưởng đến chếđộ nước đất liền có hai loại ảnh hưởng: trực tiếp gián tiếp

Ảnh hưởng gián tiếp nhiệt độ khơng khí đất chếđộ dịng chảy lục địa thơng qua bốc Nhiệt độ cao vào mùa hè làm tăng khả bốc làm giảm dòng chảy mặt Theo Nguyễn Đức Ngữ, nước ta có nhiệt cao: nhiệt độ cao 17 vùng khí hậu biến thiên từ 38-41,5oC, số ngày có nhiệt độ trung bình 25oC biến thiên từ 150-170 ngày, tạo nên một lượng bốc lớn từ 500-800mm/năm Cũng vậy, chếđộ dòng chảy ởđây khắc nghiệt với mùa kiệt kéo dài Đặc điểm nhiệt độ khơng khí đất biến thiên theo khơng gian thời gian Theo khơng gian, nhiệt độ khơng khí đất phân bố không đới quảđất lớp đất khác Theo thời gian, nhiệt độ thay đổi theo mùa, theo tháng năm Kết tạo nên khối khơng khí có nhiệt độ khác khơng gian khác nhau, thời gian khác chuyển đông theo không gian qua hai chiều thẳng đứng nằm ngang mà gắn liền với tạo nên mùa có chếđộ mưa, dòng chảy khác

3 Mưa

Mưa khí nguồn bổ sung cho trữ lượng nước đất liền Khi nghiên cứu chếđộ nước đất liền, mưa quan tâm từ thời điểm mưa rơi bề mặt lưu vực

Nghiên cứu chi tiết nguồn gốc mưa thuộc lĩnh vực khí tượng học Song loạt vấn đề nghiên cứu mưa hình thành yếu tốảnh hưởng đặc điểm mưa, phương pháp tính tốn mưa đối tượng nghiên cứu khí tượng thuỷ văn học có mức độ chi tiết khác

nước khơng khí trình chuyển động lên chuyển động mặt khối khơng khí có nhiệt độ thấp hơn, điều kiện thuận lợi cho nước khơng khí liên kết lại với Q trình liên kết phụ thuộc vào áp suất nước thực tế áp suất nước bão hoà nhiệt độ định Khi áp suất nước thực tế lớn áp suất nước bão hoà nhiệt độđã cho, nước khơng khí liên kết lại với nhiệt giảm hạt nước liên kết to đến lúc trọng lượng lớn lực giữ chuyển động rối khơng khí gây nên, lúc hạt nước rơi xuống tạo thành mưa Trong thực tế nhiều lúc nhiệt độ khơng khí q lạnh, nước biến thành hạt nước có kích thước lớn gây mưa lỏng mà cịn biến thành hạt nước thể rắn gây tượng mưa đá mà thường thấy vào cuối mùa hè đầu mùa thu nước ta

2 Ngun nhân làm cho khối khơng khí chuyển động lạnh đi, để tạo thành mưa rõ rệt địa hình dãy núi cao front mà chất mặt tiếp xúc khối khí đồn lớn có nhiệt độ, độẩm khác trườn lên gây nên

Những nguyên nhân khác gây nên nguội lạnh khối khơng khí định tính chất mưa Mưa khối khơng khí ẩm chuyển động lên nhanh địa hình cao gây mưa rào có cường độ lớn, thời gian ngắn Ngược lại dâng lên khơng khí ẩm chậm chạp gây mưa dầm, cường độ nhỏ, thời gian kéo dài

Chương

ĐIỀU TRA VÀ TÍNH TỐN TÀI NGUN NƯỚC

2.1 THU THẬP THƠNG TIN TỪ LƯỚI TRẠM KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN QUỐC GIA

Để có số liệu thuỷ văn, đánh giá tài nguyên nước phục vụ cho phát triển kinh tế, Nhà nước lập mạng lưới trạm quan trắc khí tượng thuỷ văn làm nhiệm vụđo đạc thu thập thông tin yếu tố

2.1.1 Phân loại trạm thuỷ văn

Mạng lưới đài trạm khí tượng thuỷ văn quốc gia phân làm loại dựa vào đối tượng phục vụ sau:

1 Trạm bản: Thu thập số liệu phục vụ cho công tác điều tra nguồn nước Vị trí đặt trạm mang tính chất đại biểu có tính khống chế cao cho nhiều khu vực thay đổi yếu tố thuỷ văn, thời gian hoạt động dài, có quản lý quan thống Ví dụ, trạm thuỷ văn Hồ Bình trạm khống chế cho lưu vực sơng Đà có tài liệu quan trắc từ năm 1902

Trạm dùng riêng: Thu thập số liệu phục vụ trực tiếp thiết kế, thi cơng,quản lý cơng trình Chếđộ làm việc, thời gian làm việc trạm tuỳ theo nhu cầu chếđộ phục vụ Ngày số trạm ngày xuất nhiều

Trạm thực nghiệm: Trạm dùng để thử nghiệm phương pháp đo đạc mới, để kiểm nghiệm công tác phục vụ tính tốn thuỷ văn

Khi định thiết kếđặt trạm cần ý đến vấn đề sau:

a Vị trí địa lý trạm phụ thuộc vào biến đổi yếu tố khí tượng - thuỷ văn điều kiện đồng mơi trường địa lý nói chung Vị trí đặt trạm phải có tính khống chế cao cho vùng lưu vực sông

b Tính đặc trưng mức độ phản ánh đặc điểm vùng nơi đặt trạm vềđịa hình, địa chất kinh tế dân sinh Trạm đo thường bố trí gần khu vực dân cư

c Mức độ xác việc xác định yếu tố khí tượng thuỷ văn so với địi hỏi khoa học, kinh tế quốc phòng

d Kế hoạch xây dựng biện pháp thuỷ lợi quy hoạch quốc gia e Hạch toán kinh tế

Trong công tác quy hoạch xây dựng đài trạm nói chung phải đáp ứng u cầu số trạm thu số liệu đầy đủ tin cậy chếđộ nước sơng phụ lưu

2.1.2 Phân cấp trạm thuỷ văn

Người ta chia trạm thuỷ văn làm cấp

1 Trạm thuỷ văn cấp Iđược quy định đo nhiều yếu tố thuỷ văn mực nước, lưu lượng nước bùn cát, chếđộ quy định cụ thể tuỳ thuộc vào thay đổi yếu tố thuỷ văn theo thời gian

2 Trạm thuỷ văn cấp II chủ yếu đo mực nước, yếu tố khác lưu lượng, bùn cát quan số thời đoạn năm

3 Trạm thuỷ văn cấp III chủ yếu đo mực nước ngồi cịn đo yếu tố khác như: nhiệt độ nước, nhiệt độ không khí, lượng mưa.v.v

Ngồi trạm kiểu đặt sơng, cịn số trạm đặc thù để nghiên cứu dòng chảy khu vực nhỏ, vùng đất nông nghiệp, vùng sông, ao hồ, đầm lấy.v.v

Ở Việt Nam có khoảng 2300 sơng ngịi lớn nhỏ có chiều dài từ 10 km trở với mạng lưới quan trắc : khí tượng 172 trạm, thuỷ văn: 252 trạm, mơi trường: 142 trạm đo cấp thuộc mạng lưới quan trắc khí tượng thủy văn quốc gia

2.2 ĐO ĐẠC CÁC ĐẶC TRƯNG TÀI NGUYÊN NƯỚC

2.2.1 Đo mực nước

Mực nước (thường ký hiệu H, đo cm, m) độ cao mặt thống dịng nước so với mặt chuẩn qui ước Có hai loại mực nước: tuyệt đối tương đối Mực nước tuyệt đối cao trình mặt thống nước so với cao trình "0 chuẩn quốc gia" - mực nước biển bình qn nhiều năm Hịn Dấu vịnh Bắc Bộ Mực nước tương đối cao trình mực nước so với "0 giảđịnh" tuỳ theo trạm đo

Lượng nước chảy sông ngịi nằm sơng ngịi, ao hồ, đầm lầy, đất đai lục địa thay đổi không ngừng Do lượng nước thay đổi nên mực nước bề mặt thuỷ vực thay đổi liên tục Tính chất dao động xác định ảnh hưởng hàng loạt nhân tố gây nên dao động theo ngày, mùa, năm nhiều năm

Dao động mực nước nhiều năm liên quan tới dao động điều hồ khí hậu thay đổi chếđộ hồn lưu khí Các thời kỳ lạnh nóng gây giảm tăng lượng mưa, độẩm bốc dẫn tới tăng giảm dịng chảy tương ứng với điều mực nước dâng lên hạ xuống ao hồ, sơng ngịi

Dao động nhiều năm mực nước nguyên nhân địa chất (sự nâng hạ đáy thuỷ vực hoạt động kiến tạo) hoạt động xói mịn tích tụ ao hồ (thí dụ nhưở thượng nguồn sông miền núi q trình bào mịn sâu đáy sơng liên tục dẫn tới xu hướng hạổn định mực nước trung bình nhiều năm) gây Những thay đổi mực nước nói không liên quan đến thay đổi lượng nước

Các dao động mực nước năm xác định chủ yếu điều kiện khí hậu năm, có nghĩa lượng mưa rơi bề mặt lưu vực, nhiệt độ, độẩm khơng khí gió gây nên tổn thất ẩm qua bốc

Qui mô tổn thất thấm đất đai phụ thuộc vào thành phần giới đất với cấu trúc địa chất địa mạo lưu vực, kết hợp với điều kiện khí tượng, đặc biệt vào mùa thu, xuân

Ví dụ: Xây cầu nước dâng làm cản trở tàu thuyền, bị ngập; kênh đào thiếu nước vào mùa kiệt; cơng trình ven bờ bị phá huỷ lũ; giao thông thuỷ bị tắc nghẽn

Nghiên cứu mực nước giúp cho việc điều khiển vận hành hợp lý sử dụng nước cho lĩnh vực kinh tế quốc dân khác thuỷđiện, giao thông

Trong đo đạc thuỷ văn mực nước đặc trưng quan trọng để tính tốn dịng chảy sở quan hệ thực nghiệm Q = f(H) để xác định lưu lượng Việc đo mực nước H dễ rẻ tiền lưu lượng

Q nhiều, nên qua việc đo H ta xây dựng tranh tương đối cụ thể dao động lưu lượng nước Q trong năm

Mỗi trạm đo mực nước bao gồm:

a Các cơng trình đo mực nước bao gồm hệ thống cọc đo, thuỷ chí, thước đo máy tự ghi Việc mô tả chi tiết dụng cụ cách sử dụng chúng trình bày phần sau

b Ký hiệu độ cao không đổi Mực nước đo dụng cụđo phải quy mặt chuẩn quy chiếu trạm có cao độ, sốđối với thời gian trạm tồn Cao độ mặt quy chiếu trạm chọn xây dựng trạm cho mặt quy chiếu nằm sâu mặt nước thấp tuyến đo 0,5 m Như việc lấy sốđo mực nước luôn dương Trên sông không ổn định chọn độ cao mặt chuẩn cần tính đến xói lởđáy sơng thấp Khi có hàng loạt trạm đoạn sơng ngắn (5km), dốc chọn chung cho tuyến trạm cao độ mặt chuẩn quy chiếu chung Một cao độ quy chiếu chung thường chỉđịnh cho tất trạm đo mực nước hồ, kho nước.v.v

Trên kho nước cao độ mặt chuẩn quy chiếu cho thấp mực nước thiết kế 0,5-1,0 m phần đập chứa nước

Các cơng trình đo mực nước

Cọc đo: Cọc thường dùng trạm bờ sơng có lịng sơng thoai thoải( đồng bằng), nhiều thuyền bè qua lại dùng sơng miền núi có nhiều vật trơi dịng sơng vào mùa lũ

Vật liệu dùng làm cọc bê tơng, sắt có thiết diện ngang hình chữ nhật cạnh từ10-15 cm hình trịn có đường kính 10-15 cm Chiều dài cọc ngập vào vùng đất cứng 50 cm nhô lên khỏi mặt đất từ 10-20 cm Nếu cọc gỗ bê tông ởđầu phải bịt sắt z= 10-15 cm

nhơ lên khỏi mặt cọc 10 mmđể dẫn cao độ Số lượng cọc tuyến đo tuỳ thuộc vào địa hình bờ sông biên độ dao động mực nước mà quy định Khi xây dựng hệ thống cọc đo cần đảm bảo yêu cầu sau đây:

Chênh lệch cao độ hai cọc kề thường từ 20-40cm, không quá 80 cm

Đầu cọc phải cao mặt nước lớn từ25-50cm, độ cao đầu cọc cuối phải thấp mực nước thấp từ25-50cm.Đánh số thứ tự cọc từ cao đến thấp

Tại trạm có điều kiện địa chất kinh tế nên xây bậc thang bê tơng có gắn cọc để tăng tuổi thọ cơng trình Sau đóng cọc xong thiết phải trắc địa tồn cọc cho, tính tốn hiệu chỉnh so với mặt chuẩn quy chiếu cho cọc vừa đưa vào sử dụng Cùng với cọc đểđo mực nước người ta sử dụng thêm thuỷ chí rời cầm tay tiêu chuẩn dài 100 cm có chia cm ( thường làm ống kim loại nhẹ )

Thuỷ chí. Thuỷ chí dùng nơi lịng sơng dốc, thuyền bè qua lại Mỗi trạm đo thường dùng từ 2-3 thuỷ chí Trạm đo mực nước thuỷ chí tương đối thuận lợi rẻ tiền Thuỷ chí đặt tốt kênh có dao động mực nước năm từ2 - cm

Thuỷ chí làm bằng gỗ, sắt tráng men sắt sơn

được tiện lợi Thơng thường thuỷ chí gỗ có kích thuốc sau: dài 1,5- m, rộng 8-15 cm, dày 2-5 cm. Trên bề mặt có khắc độ dài cách 1-2cm hoặc 5cm ( giống mia trắc đạc)

Trên các đoạn trạm dùng lâu nên dùng thuỷ chí sắt sơn, sắt tráng men tốt Trong chuyến thực địa dùng loại thuỷ chí dây kim loại có vạch chia cm

Ở nơi có cầu cống, thuỷ chí gắn vào vĩnh viễn Nếu cầu nên đặt thuỷ chí phía đón dịng chảy, nên đặt thuỷ chí cho chiều dẹt cắt dịng chảy để tránh gây nước dâng * Ở nơi cầu cống, thuỷ chí gắn vào cọc, để bảo vệ thuỷ chí người ta thường xây dựng hệ thống bảo vệ

* Ở đập nước thường gắn hai thuỷ chí đo mực nước tuyến đo mực nước tuyến đập nước

Hình 2.1 Các loại thuỷ chí

Điểm thuỷ chí tuyến đo phải xác định so với mặt chuẩn quy chiếu Cao trình điểm thuỷ chí nằm phải thấp cao độđiểm thuỷ chí nằm là 20 cm

Trên trạm thuỷ chí đặt theo chiều thẳng đứng Ở số nơi thuận tiện có thểđặt thuỷ chí nghiêng góc Thuỷ chí đặt nghiêng có lợi chỗ bảo vệ tốt Thuỷ chí phân chia nấc 2/sina với a là góc nghiêng thuỷ chí so với mặt nằm ngang Như nấc chia tương ứng với 2 cm thuỷ chí đặt thẳng đứng

Trong thực tế có trạm người ta đặt cọc xen kẽ với thuỷ chí đểđo đạc Có thểđo mực nước cao nhất, thấp thuỷ chí chuyên dụng

Quan trắc mực nước trạm đo cứ1 2 lần ngày không cho phép xác định mực nước lớn bé ngày Mà giá trịđó đặc trưng mực nước đặc biệt quan trọng để xác định giới hạn dao động mực nước Vị trí giới hạn mực nước thời kì quan trắc đọc theo thuỷ chí cực đại cực tiểu chuyên dùng

Máy tự ghi mực nước:Máy tự ghi mực nước có nhiều loại khác Căn theo phương trục trống quấn giấy phân thành hai loại chính:

+ Loại trục ngang: có trục trống quấn giấy nằm ngang máy hoạt động

Ngày trạm nước ta nước xã hội chủ nghĩa trước thông dụng vận hành máy tự ghi mực nước Liên Xơ điển hình máy tự ghi mực nước Vanđai

Nguyên lý hoạt động: Do phao thả mặt nước nên dao động mực nước truyền qua đĩa quay tới trống quấn giấy làm trống quay xung quanh trục Mặt khác kim tự ghi dịch chuyển theo thời gian có phương song song với trống quấn giấy cho ta biểu đồ tự ghi trình thay đổi mực nước Tỷ lệ biểu đồH=f(t) tuỳ thuộc vào biểu đồ dao động mực nước Biểu đồ nhỏ tỷ lệ lớn ngược lại Các đĩa gắn vào chốt cho tỷ lệ1:1 1:2 chốt cho tỷ lệ1:5 1:10.

Ưu máy tự ghi phản ánh trình thay đổi liên tục mực nước, giảm nhẹ sức lao động, song cơng trình trạm bảo dưỡng tốn

Ngoài loại máy tự ghi theo nguyên tắc "nước - thuyền nổi" có máy đo tự ghi theo nguyên tắc mực nước thay đổi áp suất tác động lên senser thay đổi Máy đo mực nước trạm tự ghi trạm thuỷ văn Hà Nội thuộc loại

Hình 2.2. Máy tự ghi mực nước "Valdai"

Cách đo mực nước

Nếu cơng trình đo cọc dùng thước cầm tay dài 80 - 100 cm có khắc độ từng cm Cắm thước đầu cọc quay chiều dẹt thước theo chiều nước chảy xuôi cọc gần bờ để tránh tượng dâng nước dẫn đến sai số

Gọi a sốđo từ cọc ta có mực nước:

H = a + H0 (2.1) với H0 - độ cao đầu cọc

Nếu đo thuỷ chí thì: H = H'0 + a

Để nâng cao độ tin cậy người quan trắc đọc lần lấy mực nước bình quân Cần chọn cọc cho cm < a < 60 - 70 cm

Số liệu đo đạc cần phải ghi vào sổ quan trắc bút chì Sổ ghi mực nước có mục sau:

:Thá

ng

Ng

ày Giờ

S ố hi ệ u c ọ c đ o, th u ỷ ch í Ca o độ S ố đọ c M ự c n ướ c t rê n m ặ

t qui chi

ế u M ự c n ướ c bình quân ng ày Quan tr ắ c ph ụ

+ Độ xác mực nước đọc tới cm

+ Độ xác đo nhiệt độ tới 0,1 0C, nhiệt kế ngâm nước phút

+ Khơng có gió ghi 0, thổi ngược dịng ↑, xi dòng→, thổi mạnh từ trái sang phải →→; nhẹ phải sang trái ←

+ Gió lặng ghi số 0; cấp - gió yếu; cấp - gió vừa, gió mạnh; cấp 3- sóng + Mưa lấy sốđo quan trắc điểm đo mưa

Tính tốn đặc trưng mực nước

Tính mực nước bình quân ngày

Phương pháp số học: Dùng lần đo ngày cách Khi thiếu đợt quan trắc cần bổ sung phương pháp nội, ngoại suy để tính tốn

Cơng thức:

n H H n i i ng ∑ =

== (2.2)

Hi - mực nước thực đo lần i,

n - Số lần đo ngày

Phương pháp hình học: Sử dụng đo mực nước không cách thời gian

Tính mực nước bình qn tháng

n H H n i ng th ∑ =

= (2.3)

Nếu tháng có ngày khơng có Hngthì khơng tính Hth;

n - số ngày đo tháng

Tính tốn mực nước bình qn năm

N H H H N i ng i th n ∑ ∑ = = = = 12

12 (2.4)

Với N số ngày năm

Tính Hmax, Hmin thời đoạn

Mực nước cao nhất, thấp thời đoạn (tức thời ngày, tháng, mùa, trận lũ) nói chung xét chọn từ thực đo Trường hợp đặc biệt mực nước thay đổi nhanh mà số lần đo khơng phản ánh đầy dủ trình thay đổi mực nước theo thời gian dùng phương pháp tương quan nội, ngoại suy để tính bổ sung mực nước cao thấp

2.2.2 Đo sâu

Định nghĩa khái niệm

Độ sâu ký hiệu hđo đơn vịcm, m khoảng cách từ mặt thống nước tới đáy sơng theo chiều thẳng đứng

Nhiệm vụ công tác đo sâu bao gồm:

- Nghiên cứu đối tượng nước theo mục đích địa mạo

- Đo độ sâu phục vụ cho đo đạc thuỷ văn (đo vận tốc, tính lưu lượng nước phù sa v.v ) - Đo độ sâu phục vụ giao thơng thuỷ

- Đo độ sâu địa hình đáy phục vụ cho thiết kế cơng trình thuỷ

- Đo độ sâu địa hình đáy để phục vụ cho việc nghiên cứu diễn biến lịng sơng bồi lắng thuỷ vực

Việc đo độ sâu thường tiến hành vào mùa nước cạn để giảm chi phí.Độ sâu thường đo thuỷ trực đo sâu Thuỷ trực đường thẳng tưởng tượng vng góc với mặt thống nước đáy sơng mà người ta tiến hành đo sâu đo vận tốc Tồn thuỷ trực đo sâu thuỷ trực đo vận tốc Việc đo độ sâu dùng để vẽ mặt cắt ngang, mặt cắt dọc đoạn sơng hay dùng để khảo sát bình đồđáy sơng Đo sâu công việc thiếu đo vận tốc tính lưu lượng Số lượng thuỷ trực đo sâu phụ thuộc vào mục đích đo sâu, tỷ lệ bình đồ nhưđộ rộng sơng

Các dụng cụ đo sâu

Ngày phổ biến dụng cụđo sâu thước đo sâu, sào đo sâu, tời tải trọng, máy hồi âm Mô tả chi tiết loại dụng cụ sau:

Thước đo sâu: Thước đo sâu làm kim loại gỗ có bịt sắt hai đầu dài từ 1,5-2 m có khắc chia mực đo cách cm Thước đo sâu dùng trường hợp độ sâu điểm đo không vượt m Đo thước thường xác, dễ sử dụng song bị hạn chế độ sâu điểm đo Thường thước đo dùng đo thuỷ trực gần bờ

Sào đo: Sào đo sâu hình trụđường kính từ 6-8 cm làm gỗ có độ dài từ 3-4 m Trên sào đo có khắc chia mực khoảng cách cách cm Sào đo sâu dùng tiện lợi đo đạc ao hồ (những nơi có độ sâu khơng biến đổi đột ngột) với độ sâu khống chế m Đo độ sâu sào đơn giản song ngồi hạn chế vềđộ sâu cịn có hạn chế chỉđo nơi có vận tốc dịng chảy bé v ≤ cm/s, ngồi phạm vi cho ta sai số đo sâu tác động lực dịng chảy lên sào làm cho sào khơng giữđược phương thẳng đứng

Tời cáp tải trọng:

Hình 2.3. Dọi đo sâu Hình 2.4. Cá sắt đo sâu

Đây dụng cụđo sâu phổ biến Tính ưu việt dụng cụ đo với bất kỳđộ sâu vận tốc dòng chảy

Hình 2.5 Rịng rọc giá đỡ Hình 2.6 Máy hồi âm IREL

Tải trọng: Làm sắt có khối lượng từ10 - 100 kg dùng gắn vào đầu dây sắt cáp đo với mục đích dây cáp giữ theo phương thẳng đứng lúc đo độ sâu Tuỳ thuộc vào độ sâu vận tốc dòng chảy mà chọn loại tải trọng cho phù hợp Vì hình dạng tải trọng thường mơ theo hình dạng cá nên gọi cá sắt

Máy hồi âm: Máy hồi âm dụng cụ có thểđo độ sâu điểm liên tục tuyến đo Nó đảm bảo độ xác cao, đo đạc nhanh thuận tiện Nguyên lý máy hồi âm sau:

Dựa vào nguyên lý truyền âm nước kể từ lúc máy phát sóng đến lúc sóng âm gặp đáy sơng phản hồi lại mà tính độ sâu qua quãng đường truyền âm Vì sóng âm truyền nước nhanh nên việc xác định thời gian thường gặp khó khăn thu, phát sóng, để khắc phục người ta sử dụng loại đồng hồ chạy nhiều vòng giây để xác định thời gian Muốn cho âm có cường độ mạnh phải khuyếch đại âm, để giảm tượng khuyếch tán sóng cần phải thu ngắn bước sóng cách tăng tần số phát sóng.Vận tốc truyền âm nước phụ thuộc vào nhiệt độ độ mặn (với t0

=+140C nước ngọt âm truyền với vận tốc 1462m/s)

Sơđồ cấu tạo: Gồm phận tự ghi, phận phóng đại, phận điện phận phát, thu sóng âm - Bộ phận tự ghi - Bộ phận khuyếch đại - Nguồn điện - Bộ phận thu phát

Khi làm việc máy gắn vào thuyền canô di chuyển với vận tốc tuyến cần đo độ sâu Bộ phận thu, phát sóng âm đặt ởđộ sâu 0,40 - 0,50 m mặt nước

Khi làm việc đường dây thu phát sóng rung động phát sóng âm, sóng âm gặp vật cản (đáy sơng) phản xạ lại truyền tồn rung động đưa tới máy biến thành điện phóng đại - truyền tới bút tự ghi, nhờ bước " bon hố " với tỷ lệđã có cho ta độ sâu điểm tuyến đo

- Độ sâu tính theo cơng thức:

d L c

t

h ⎟ +

⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ Δ =

2

2

2 (2.5)

trong đó:

- Δt - Thời gian đo sóng âm nước (140C = 1462 m/s) - L - Khoảng cách phận thu phát sóng

- d - Khoảng cách mặt nước tới phận thu - phát sóng âm

Như vậy, phân tự ghi ghi lại hình dạng đáy sơng tuyến chuyển động máy hồi âm

Dùng máy hồi âm đo độ sâu đạt tới độ xác cao ( sai số nói chung khơng q 2% ) sử dụng phức tạp, phương tiện di chuyển máy ( tàu, thuyền, canơ ) khó giữđược tốc độđều Mặt khác, nhiệt độ nước độ mặn thay đổi vượt q ngồi điều kiện máy tạo nên sai số độ sâu Do đó, nhiệt độ độ mặn khác sai nhiều với điều kiện máy thiết kế cần nghiên cứu hoàn chỉnh kết quảđã đo

Giả sử canơ có gắn máy hồi âm di chuyển tuyến đo với tốc độđều cần xác định khoảng cách điểm bắt đầu kết thúc đo;

Ví dụ: Xác định tỷ lệ trục hoành:

Từđiểm n tuyến đo sâu dựng NC vng góc với R1 R3 (NC lấy chiều rộng sông)

Tại điểm 1 - bắt đầu đo cho ta góc b1 Tại điểm - kết thúc cho ta góc b2

Trên máy kinh vĩ khoảng cách thực từ - là:

B* = NC(tgb2 - tgb1) (2.6)

Khoảng cách đo biểu đồ từ - b cho ta tỷ lệ trục hoành b/B*.

Trong thực tế người ta xác định tỷ lệ cho đoạn đo Theo ví dụđã trình bày từ tỷ lệ trục tung điểm vào biểu đồ tự ghi ta xác định độ sâu chúng Tính tốn đặc trưng mặt cắt

Diện tích mặt cắt ướt: Diện tích mặt cắt ướt diện tích mặt cắt ngang lịng sơng vng góc với hướng chảy bình qn, giới hạn đường đáy sơng mực nước tính tốn Diện tích mặt cắt thường ký hiệu W ( F, A ) đơn vị hay dùng m2 Diện tích mặt cắt ướt có thể gồm cả bộ phận nước khơng chảy Diện tích phần nước chảy gọi "diện tích chảy "; diện tích phần nước khơng chảy gọi "diện tích tù" diện tích mặt cắt ướt dùng máy đo trực tiếp hình vẽ mặt cắt ngang tính phương pháp đo gần Theo phương pháp đo gần mặt cắt ngang chia thành hình tam giác hình thang thuỷ trực đo sâu đócơng thức tính mặt cắt

W = W0 + W1 + + W n

W = 1/2 [ h1b0 + (h1 + h2)b1+ +( hn-1 + hn)bn-1 + hnbn] (2.7 )

A

B

O

a b

Hình 2.7 Sơđồ xác

định vị trí thuỷ trực

Wi - diện tích thuỷ trực đo sâu thứi

hi - độ sâu thuỷ trực i

bi - Khoảng cách hai thuỷ trực kề i-1, i

Độ rộng mặt nước: Là khoảng cách từ mép bờ nước tới mép bờ nước theo mặt cắt ngang có ký hiệu B(m)

Độ sâu bình quân: Là tỷ số mặt cắt ướt độ rộng mặt nước h = W/B. Ký hiệu hbq

Chu vi ướt: Là chiều dài đáy sông thuộc mặt cắt ngang mép nước ký hiệu χ (m) tính theo cơng thức:

2 2

2 2

0 h b (h h) bn hn

b + + + − + + +

= L

χ (2.8)

Bán kính thuỷ lực: Là tỷ số diện tích ướt chu vi ướt ký hiệu là R(m)

R = W/χ ( 2.9 )

Khi sông rộng coi B≈χ; R≈hbq

2.2.3 Đo lưu tốc

Khái niệm

Trong đo đạc thuỷ văn lưu tốc xác định lưu tốc tức thời, lưu tốc bình quân theo thời gian, lưu tốc bình qn theo khơng gian, lưu tốc bình qn theo khơng gian thời gian.Có nghĩa là:

+ Lưu tốc tức thời dịng chảy lưu tốc thời điểm

+ Lưu tốc bình quân theo thời gian giá trị trung bình lưu tốc dịng chảy điểm thời gian

+ Lưu tốc bình qn theo khơng gian giá trị bình quân thuỷ trực lưu tốc mặt cắt ngang

- Mục đích nghiên cứu: Lưu tốc đặc trưng thuỷ lực quan trọng cần thiết cho việc tính tốn thuỷ văn, thuỷ lực Để nghiên cứu kết cấu nội dòng chảy cần phải biết độ lớn hướng lưu tốc điểm dịng chảy thay đổi theo thời gian Muốn xác định lượng nước lượng bùn cát chuyển qua mặt cắt hay đoạn sơng thời đoạn cần phải biết giá trị lưu tốc Tài liệu lưu tốc đáp ứng cho việc tính bồi, xói lở đoạn sơng, việc thiết kế thuỷ cơng trình v v

Việc nghiên cứu phân bố lưu tốc theo chiều sâu có thểđạt phương pháp lý luận song chưa giải triệt để Trong thực tiễn vận tốc trung bình biểu diễn công thức:

b0 b1 b2 bn

h1 h2 hn

∫

=

T

udt T

u 1 (2.10)

với T thời đoạn lấy trung bình vận tốc u Các dụng cụ đo lưu tốc

Lưu tốc kế: Tư tưởng để sáng chế dụng cụđo vận tốc dựa vào mối liên hệ vòng quay cánh quạt nguyên tắc biến chuyển động quay thành chuyển động thẳng lần Lêơna dờ Vanhxi sử dụng cơng trình ứng dụng nguyên tắc đểđo vận tốc gió

Phần lớn tài liệu cho Vontman - nhà kỹ thuật thuỷ (người Ham bua) người sáng chế lưu tốc kế, đưa vào cơng trình ơng xuất vào năm 1970 " lý thuyết sử dụng lưu tốc kế"

Hình 2.9. Lưu tốc kế GP-55

Song trước Vontman người ta sử dụng dụng cụđểđo vận tốc dịng chảy dựa ngun tắc lưu tốc kế N.D Chapkin cho rằng, người sáng chếđầu tiên lưu tốc chưa biết rõ, Vontman người chuyển lưu tốc kế cổ thành dạng tương tự ngày

Từ trước tới lưu tốc kếđã bước vào ứng dụng thực tiễn cách chắn, dụng cụ tốt phổ biến đểđo đạc vận tốc dòng chảy

Phao Cơ chế xác định vận tốc phao cho vận tốc chuyển động phao vận tốc dòng chảy nước chỗ phao trôi Giảđịnh làm đơn giản cho việc xác đinh vận tốc lý thuyết thực nghiệm người ta chứng minh phao ln trơi nhanh nước chảy quanh Điều Điuboa phát năm 1786 Nguyên nhân gây tượng không cân trọng lượng vật trôi trục chuyển động

Hình 2.10. Sơđồ lực tác động lên vật thể trôi

Ta xét lực tác động lên vật trôi nước trạng thái cân Giảđịnh hệ toạđộ vng góc có gốc toạđộ tâm vật trơi, trục hồnh chiều động chảy song song với mặt nước Lực đẩy Acsimet vng góc với bề mặt nước hình chiếu nên trục hoành 0.G - Lực trọng trường hướng xuống

Trọng lượng vật này:

A

Gx R

α

v

α

G =γ.V (2.11) với:γ trọng lượng riêng; V - thể tích vật

Hình chiếu lực G nên trục chuyển động Gx

Gx = G.sinα

α - độ nghiêng bề mặt với mặt nằm ngang; sin α = I - độ dốc mặt nước

Như lực Gx lực làm cho vật trơi có gia tốc Dưới tác động vật trơi nhanh tới cân với lực cản R

2.2.4 Lưu lượng nước

Khái niệm

Định nghĩa: Lưu lượng nước thể tích nước chảy qua thiết diện ngang dòng chảy đơn vị thời gian Đơn vịđo m3/s hoặc l/s; ký hiệu Q

Lưu lượng nước đặc trưng quan trọng; thành phần chủ yếu dòng chảy Trên sở xác định lưu lượng cách có hệ thống người ta tính lưu lượng nước trung bình ngày, lưu lượng nước cực đại, cực tiểu thể tích dòng chảy qua khoảng thời gian

Các phương pháp xác định lưu lượng nước tồn chia hai nhóm: đo trực tiếp đo gián tiếp

Nhóm thứ gồm phương pháp thể tích dựa việc đo thể tích dụng cụđo đặt dòng nước, đồng thời đo thời gian lúc đầy dụng cụ chứa Lưu lượng tỷ số thể tích thời gian đo Phương pháp thường áp dụng dòng chảy bé suối, kênh, rạch vv Phương pháp có độ xác cao

Phương pháp đo gián tiếp gồm nhiều phương pháp mà đặc trưng chung khơng đo trực tiếp lưu lượng mà đo số yếu tố dòng chảy lưu lượng thu thơng qua tính tốn Nhóm phương pháp bao gồm:

a Phương pháp xác định lưu lượng theo vận tốc dịng chảy diện tích mặt cắt ngang gọi phương pháp "lưu tốc - diện tích"

b Xác định lưu lượng nhờ cơng trình đo cốđịnh kênh đào, đập chắn - lưu lượng xác định theo yếu tố thuỷ lực

c Phương pháp hỗn hợp (điện, nhiệt vv ) Tính tốn lưu lượng nước

Có phương pháp: - Phương pháp phân tích - Phương pháp đồ giải

- Phương pháp theo đường đẳng lưu

Trong phương pháp phân tích hay dùng tính giản đơn độđảm bảo xác tương đối cao

Phương pháp phân tích

Lưu lượng nước tính theo cơng thức xấp xỉ sau:

1

1

2 1

2

2 − −

− + +

+ + + +

=kv v v vn vn n kvn n

trong đó:

v1, v2 vnlà vận tốc trung bình thuỷ trực

ω0, ωn diện tích thuỷ trực vận tốc gần hai bờ bờ trái phải

ω1, ω2 diện tích hai thuỷ trực

k - hệ số thực nghiệm tuỳ thuộc vào điều kiện bờ Đối với:

- sông lý tưởng ( k = 0,9 );

- sơng có bờ khúc khuỷu ( k = 0,8 )

- mép nước có độ sâu = ( k = 0,7 )

- bờ có lau, sậy ( k = 0,5 )

Vận tốc công thức ( 2.12) tính sau

a Lịng sơng hở, khơng có cỏ nước tù

Đo điểm thuỷ trực:

VB = 0,1 ( Vm + V0,2 + 3V0,6 + 2V0,8 + Vd) (2.13)

Đo điểm thuỷ trực:

VB = 0,25 ( V0,2 + 2V0,6 + V0,8) (2.14)

Đo hai điểm thuỷ trực:

VB = 0,5(V0,2+V0,8) (2.15)

Đo 1điểm thủy trực:

VB=V0,6 (2.16)

b Trong trường hợp tính lưu lượng với bờ có lau sậy;

Đo điểm thuỷ trực:

VB = 0,1 ( Vm + V0,2 + V0,4 + 2V0,6 + 2V0,8 + Vd) (2.17)

Đo điểm thuỷ trực:

VB = 1/3 ( V0,15 + V0,5 + V0,85) (2.18)

Đo điểm thủy trực

VB = kV0,5 (2.19) Với hệ sốk = 0,9.

Diện tích thành phần thiết diện ướt xác định qua độ sâu thuỷ trực đo sâu thuỷ trực đo vận tốc Diện tích phần mặt cắt bờ thủy trực vận tốc thứ nhất:

ω0

ω1 hn

h2 h1

hn-1 h4

h3

h5

n

1

1 1 2 b h h b

h + +

=

ω (2.20)

Do Braslavski đưa thể tích phần mơ hình lưu lượng hai thuỷ trực kề biểu diễn cơng thức

∫ = = = Δ B x x hvdx Q (2.23)

h - độ sâu; v - vận tốc trung bình thuỷ trực; b - khoảng cách thuỷ trực; x - toạđộđang xét thuỷ trực.Diện tích mặt cắt thuỷ trực vận tốc thứ thứ hai là:

4 4 3 2 2 2 b h h b h h b h h + + + + + =

ω (2.21)

Mực nước tính tốn mực nước biến đổi nhanh thời gian đo cơng thức trung bình trọng lượng với Hi - mực nước thuỷ trực đo; qi- lưu lượng đơn vị thuỷ trực, bi- độ rộng sông thuỷ trực

n n

n n n

tt qb qb q b

b q H b q H b q H H + + + + + + = L L 2 1 2 1

1 (2.22)

Phương pháp phân tích xác

Các giá trịđang xét h, v coi hàm x Giả thiết thay đổi độ sâu hai thuỷ trực tuyến tính với h1 < h2 ta có: x

b h h h

h

1

− +

= Biểu diễn vận tốc theo công thức Chesi

hI C

v= nhận công thức Manning 1h16 n

C= , với n- hệ số nhám, ta có: 3 ah h I n

v= = (2.24)

Lại giả sử n và I số hai thuỷ trực thì a số, (2.24) viết

x dx b h h h a Q b x x ∫= = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + − =

Δ (2.25)

Kết lấy tích phân biến đổi phương trình cuối ta cơng thức tính tốn đơn giản: m

kv Q=ω

Δ (2.26)

ω- Diện tích ướt hai thuỷ trực vận tốc

vm - vận tốc lớn hai vận tốc thuỷ trực kề

k - hệ số phụ thuộc vào tỷ sốVn/Vm

Vn - vận tốc nhỏ vận tốc thuỷ trực kề Lưu lượng tổng cộng tổng lưu lượng thành phần:

∑=

= = i n

i i i im

v k Q

1

ω (2.27)

Công thức (2.27) cho tính tốn kết với sai số không vượt 4,4% với số lượng thuỷ trực tối thiểu, dùng công thức (2.21) với số lượng thuỷ trực sai số tới 22%

Phương pháp đồ giải

đơn vị máy đo ô vuông Lưu lượng đơn vịđược biểu diễn giải tích tích phân sau: =∫ h vdh q (2.28) Qua đồ thị lưu lượng đơn vị diện tích phân bố vận tốc thuỷ trực Vận tốc trung bình

đối với thuỷ trực phép chia diện tích cho độ sâu Việc tính tốn theo phương pháp tiến hành sau:

1) Trên giấy kẻ li vẽ mặt cắt ngang phân bố vận tốc tỷ lệ, tính vận tốc cho trước q

2) Lấy q/h cho ta nhận vận tốc trung bình thuỷ trực

3) Dựng phân bố vận tốc trung bình theo chiều rộng sơng; tính vận tốc cho thuỷ trực đo sâu (

q/h từđồ thị phân bố lưu lượng thành phần )

4) Tính lưu lượng đơn vị thuỷ trực ( kể thuỷ trực đo sâu vàvận tốc cách q=vtb h 5) Tính lưu lượng nước cách dựng phân bố Q q thu kết đếm dùng máy đo diện tích Diện tích đường phân bố Q cho ta lưu lượng toàn phần Phương pháp xác nhiều cơng sức

Phương pháp tính lưu lượng theo đường đẳng lưu

Phương pháp này) cách thay tích phân tổng số yếu tố hữu hạn mơ hình lưu lượng Thể tích mơ hình lưu lượng lưu lượng nước bằng:

, 2 1 k n

n a Q

a a

Q=ω +ω +ω +ω + +ω − +ω + (2.29)

ω0 - diện tích mặt cắt ngang

ω1, ω2 - diện tích giới hạn đường đẳng lưu thứ 1,2 a- khoảng vận tốc đường đẳng lưu

Qk thể tích phần cuối bằng:

) v v (

Qk = ωn max− n

3

(2.30)

ωn - diện tích đường đẳng lưu cuối

vmax - vận tốc lớn

vn - vận tốc tương ứng với đường đẳng lưu cuối

Nếu đường đẳng lưu cách có dạng đơn giản hơn: k n

n Q

a

Q ⎟+

⎠ ⎞ ⎜

⎝

⎛ + + + + +

= 1 2 −1

2 ω ω ω

ω ω

L (2.31)

Thứ tự cơng việc tính tốn lưu lượng sau: 1) Trên giấy kẻ li vẽ mặt cắt ngang lịng sơng 2) vẽ phân bố tốc độ thuỷ trực tỷ lệ 3) vẽ đường đẳng lưu (từ - 10 đường đẳng lưu)

2.3 ĐO ĐẠC TÀI NGUYÊN NƯỚC MƯA VÀ NƯỚC NGẦM

2.3.1 Đo mưa

Tài nguyên nước mưa thu thập qua trạm khí tượng thuỷ văn nhờ dụng cụđo đạc vũ lượng kế vũ lượng ký

Vũ lượng kế: thùng đo mưa đặt vị trí trống trải khơng chịu vật cản địa hình để nhận lượng mưa trực tiếp Thùng có chia thang độ theo mm để thuận tiện cho việc đọc ghi chép

Vũ lượng kí:Được đặt buồng quan trắc để ghi lại độẩm khí

2.3.2 Khảo sát tài nguyên nước ngầm

Tài nguyên nước ngầm thu thập từ số liệu khảo sát địa chất thuỷ văn Trên thực địa tài nguyên nước ngầm nhận qua khảo sát giếng lỗ khoan

Nước đất khoáng sản, nói trữ lượng nước đất khái niệtn có nhiều điểm khác với khống sản rắn Trước hết khoáng sản rắn nằm cốđịnh đất ta xác định thể tích đất đá chứa quặng (ta gọi thân quặng), biết hàm lượng khống sản đất đá, ta tính trữ lượng, cịn nước đất lại khóáng sản lưu thơng Hai khống sản rắn khai thác hết nhiêu, nước đất, biết cách khai thác khơng hết Ba trữ lượng khoáng sản rắn khai thác hết đi, trái lại trữ lượng nước đất biết cách khai thác có tăng thêm Các loại trữ lượng nước đất là: Trữ lượng tĩnh

Cho dù nựớc có ln ln lưu thơng thi tầng chứa nước ln ln có mặt lượng nước định, trữ lượng tĩnh Sự có mặt lượng nước thể hai dạng:

Trữ lượng tĩnh đàn hồi: bị nén áp lực, nước bị co lại, môi trường đất đá bị co lại, tất tác dụng làm cho thể tích nước bị thu nhỏ lại, ta giải 'phóng áp lực thể tích nước lại nở Phần nở (hiệu số thể tích nước nở co lại) trữ lượng đàn hồi Nếu áp lực nén lên H mét cột nước, hệ số nhả nước đàn hồi μ* thì trữ lượng tĩnh đàn hồi Vđh = μ*'H.F,

trong F là diện tích phân bố tầng chứa nước, trữ lượng tĩnh đàn hồi có đơn vị đơn vị thể tích, m3, km3 (bằng 10óm3) hoặc Km3 (bằng 109m3).

Trong tầng chứa nước khơng áp áp lực H nói nửa chiều dày tầng chứa nước (áp lực trung bình), tầng chứa nước khơng áp thường chiều dày mỏng nên ta bỏ qua trữ lượng đàn hồi

Trong tầng chứa nước có áp áp lực nói H=H' +m/2 H là cột nước mái tầng chứa nước ( m chiều dày tàng ehứa nước Khi chiều dây tầng chứa nước bé (m bé) mà cột nước mái lớn người ta bỏ qua số hạng thứ hai vế bên phải xem H ~ H', chiều dày tầng chứa nước lớn cột nước H' bé số hạn thứ hai bỏ qua

Nhưng mặt khác ta lại thấy chiều dày tầng nước lớn mà cột nước H' khơng lớn lúc tồn trữ lượng tĩnh đàn hồi lại khơng đáng kể so với trữ lượng tĩnh trọng lực mà ta nói sau, lúc trữ lượng tĩnh đàn hồi bỏ qua

Trữ lượng tĩnh trọng lực là lượng nước có mặt thường xuyên tầng chứa nước sau loại trừ trữ lượng tĩnh đàn hồi

Vtl = μ.m F (đối với tầng chứa nước áp lực) Vtl = μhF (đối với tầng chứa nước không áp)

chiều dày trung bình tầng chứa nước) '

h - chiều dày tầng chứa nước không áp (chiều dày thay đổi theo thời gian nên ta lấy chiều dày tầng chứa nước lúc mực nựớc thấp nhất, thay đổi theo khơng gian nên chiều dày trung bình tầng chứa nước)

F là diện tích phân bố tầng chứa nước

μ - độ nhả nước trọng lực Đối với tầng chứa nước khơng áp trực tiếp thí nghiệm ngồi trời để có μ, tầng chứa nước có áp khơng thể thí nghiệm ngồi trời để thu μ, vì có hai cách giải Nếu yêu cầu độ xác khơng cao, thể lâ mẫu phịng để thí nghiệm, khó để lấy mẫu phịng thí nghiệm thường khó giữđược mẫu ngun dạng Do ngồi trời người ta thí nghiệm để xác định thơng số khác thay cho μ, đó độ lỗ hổng hữu hiệu ne.Độ nhả nước trọng lực μ thường khoảng l - 10-l, độ nhả nước đàn hồi thường l - 10-3 (tức nhỏ gấp trăm lần) lý s trữ lượng tĩnh đàn hồi nửa chiều dày tầng chứa nước gây (h/2

trường hợp nước không áp m/2 trường hợp nước có áp gây ra) bỏ qua trước trữ lượng tĩnh trọng lực

Trữ lượng tĩnh trọng lực củạ nước đất tương đương với trữ lượng khoáng sản rắn Trữ luợng động

Trữ luợng động lượng nước lưu thơng đất đá, có loại trữ lượng có nguồn nước cung cấp cho nước đất Chẳng hạn nước mưa ngấm xuống, nước mặt ngấm xuống bổ sung cho nước đất, có nguồn bồ sung mà nước lại khơng có lối nước đất khơng thể lưu thông được, mà nước không lưu thông được, nguồn bổ sung không chui vào tầng chứa nước, điều kiện tiên để có nước lưu thơng phải vùa có nguồn bố sung vừa có lối Do nước chậm chạp nguồn bổ sung, lượng nước thoát không kịp làm nâng cao mực nước tàng chứa nước, nguồn bổ sung ngừng, q trình nước làm mực nước tầng chứa nước hạ dần xuống

Như lượng nước lưu thông tầng chứa nước luôn thay đổi theo thời gian, có nước ngấm đến bổ sung, lượng nước lưu thơng tăng dần, q trình thay đối lượng nước lưu thông tùy thuộc vào thay đổi lượng nước ngấm xuống bổ sung Nhưng đến lượng nước đến bồ sung chấm dứt, lượng nước lưu thông giảm dần theo qui luật định Như ta có cách để xác định trữ lượng động: ta nghiên cứu q trình lưu thơng nước tầng chứâ nước, hai nghiên cứu xem nguồn bổ sung miền cung cấp, ba nghiên cứu q trình nước miền thoát Trên nguyên tắc ba cách xác định phải cho kết qủa mối liên hệ chúng chặt chẽ: có bổ sung phải lưu thơng nhiêu nhiêu Nhưng nói nói cho suốt q trình lâu dài, cịn năm có sai khác, sai khác thể mực nước cực đại cực tiểu năm khác năm

Vì trữ lượng động thay đổi theo thời gian nên xác định cách xác khơng phải dễ dàng, người ta thường cố gắng áp dụng nhiều phương pháp xác định để so sánh kết qủa từđó chọn số tin cậy

∑

=nBiTiIi

Q

B- chiều rộng đoạn;

T- độ dẫn nước đoạn;

1- gradien thủy lực đoạn;

i đoạn thứ i

n- tổng sốđoạn

Rõ ràng ta có đồ thủy đẳng cao thủy đẳng áp, đồđẳng độ dẫn nước ta dễ dàng xác định trữ lượng động Như ta thấy phải vùng nghiên cứu chi tiết có đồ

Hơn nữa, dù có nghiên cứu chi tiết đến đâu vẽđửợc nhiều đồ thủy đảng cao vă thủy đảng áp? nói cách khác khơng thể nghiên cứu đầy đủđược thay đổi lưu lượng theo thời gian Do đó, phương pháp xác định trữ lượng chỉđược dùng trường hợp cụ thể, ví dụđể cung cấp nước, người ta quan tâm trước lúc khơ có đủ nước khơng? tức cần vẽ đồ thủy đẳng cao thủy đẳng áp lúc mực nước thấp nhất, tháo khô mỏ người ta quan tâm lúc nước chảy vào mỏ nhiều lưu lượng bao nhiêu, cần lập đồ thủy đẳng cao thủy đẳng áp lúc mực nước cao Trường hợp đểđánh giá trung bình mức độ lưu thông nước, người ta lập đồ thủy đẳng cao thủy đẳng áp trung bình

2 Xác định trữ lượng động cách nghiên cứu nước thoát miền thoát Ở miền đồng nước miền khó nhận thấy nên khó xác định, phương pháp xác định trữ lượng động áp dụng cho vùng đồi núi Người ta đo lưu lượng sông suối, sơng suối nước từ lưu vực định, cho lưu vực thoát nước đất trùng với lưu vực thoát nướe mặt, có nghĩa diện tích lưu vực F Người ta lập biểu đồ thay đổi lưu lượng theo thời gian, biểu đồ người ta phân phần dòng mặt dòng ngầm Muốn phân xác cần lưu ý hai điểm sau đây: đỉnh lũ tương ứng với mực nước sông cao nhất, mực nước sơng cao gradien thủy lực dòng ngầm bé nên lưu lượng dòng ngầm sơng bé nhất, hai nước mưa sông suối nhanh ngấm xuống bề mặt nước ngầm cho nện dù mực nước sông dâng lên mực nước ngầm nói chung chưa dâng nên qui luật lưu thông nước ngầm tiếp tục qui luật lưu thông nguồn bổ sung chấm dứt Qui luật thể lưu lượng nước ngầm ngoăi theo cơng thức:

t

e Q Q= −α

0 Qo - lưu lượng lúc đầu;

Q - lưu lượng sau thời gian t;

α- hệ số triết giảm lưu lượng

Dể xác định αngười ta lấy hai điểm đường lưu lượng mùa kiệt ứng với thời điểm t1,t2với lưu lượng Ql, Q2 tính αtheo cơng thức:

1

2 ln

t t

nQ Qt t

− − = α

Bằng cách vẽ ta phân riêng lưu lượng dịng ngầm, tính tồn lưu lượng dòng ngầm năm lại chia cho diện tích lưu vực ta xác định chiều cao dịng ngầm xác định mơ đun trung bình dịng ngầm

Trên biểu đồ lưu lượng ta xác định lưu lượng tháng kiệt nhất, ngày kiệt tính mơ đun dịng ngầm tháng kiệt nhất, ngày kiệt Việc xác định lưu lượng dòng ngầm miền có ưu điểm ta có tài liệu lưu lượng thay đổi theo thời gian Nhưng có số khuyết điểm nước lưu vực có thểđến từ nhiều loại đất đá khác nhau, khó đánh giá trữ lượng riêng cho tùng đối tượng đất đá Để khắc phục nhược điểm người ta chọn lưu vực nhỏ nằm gọn loại đất đá để nghiên cứu

Có người ta dùng phương pháp thống kê lưu lượng tất mạch lộ tầng đất đá coi lưu lượng dịng ngầm, cách mang ý nghĩa so sánh dùng đểđịnh lượng có nhiều mạch lộ khơng thểđo được, mạch lộở dạng thấm rỉ, mạch lộở dòng suối v.v

3 Xác định trữ lượng động cách nghiên cứu lượng nước bồ sung hàng năm miền cung cấp Thường người ta chi nghiên cứu trường hợp nguồn cung cấp nước mưa Muốn người ta phải xác định diện tích cung cấp cho tầng chứa nước Đối với nước ngầm khơng áp diện tích miền cung cấp coi miền phân bố nước ngầm Đối với nước có áp, miền cung cấp nằm phạm vi lộ tầng chứa nước phía thượng lưu dòng chảy đất Trên miền cung cấp người ta bố trí mạng lưới lỗ khoan vào chỗ phía mặt thống nước ngầm khơng có lớp cách nước che phủ, tiến hành quan trắc thường xuyên mực nước năm, lỗ khoan cần xác định độ thiếu bão hòa (thường xác định độ nhả nước trọng lực μđể thay thế), lập đồ thị dao động mực nước theo thời gian

Trên đồ thị thường có nhiều đỉnh, đỉnh ứng với đợt cung cấp nước mưa, chỗ bắt đầu sừơn lên biểu nước bắt đầu ngấm xuống mức cực đại (đỉnh), sau lượng nước cung cấp chấm dứt bắt đầu sườn xuống, mực nước bắt đầu hạ thấp dần theo quan hệ

H = Hoe-αt

cho đến lại có đợt cung cấp mới, phần sườn lên tách làm hai phần, phần vốn nguồn nước cũ phần nguồn nước ngấm xuống, phần nguồn nước cũ tiếp tục xuống theo quan hệH = Hoe-αt, phần lại phần ngấm xuống, phần tăng dần trị số cung cấp cực đại đợt mưa Như phần nước mưa cung cấp ngấm xuống có phận bù vào chỗ mực nước hạ thấp ΔZ phận tạo nên đỉnh đồ thịΔH đợt mưa có lượng cung cấp tạo trị số dâng cao mực nước ΔZ + ΔH

Trong trị số dâng cao mực nước có đất nước qui nước lớp nước cung cấp dày μ(ΔH +ΔZ) Trong năm có đỉnh đồ thị có nhiêu đợt cung cấp có nhiêu lớp nước cung cấp nhỏ Tổng hợp chúng lại nước ngấm xuống cung cấp năm

∑ Δ +Δ

= ( H Z)

W μ mm/năm

Đơn vịW là đơn vị dài, nên tất nhiẽn dùng m/năm cũng được, tập quán biểu diễn lượng mưa X, lượng bốc Z, lượng dòng chảy Y đều biểu diễn mm/năm nên đơn vị W cũng

mmlnăm để tiện so sánh

Các nguồn nước tính mơđun, nên lượng nước ngấm xuống tính môđun gọi môđun ngấm nước mưa Mw

5 , 31

W

MW = l/s.km2

Như vây có nhiều lỗ khoan quan trắc diện tích miền cung cấp, lấy trị số trung bình trữ lượng động tính theo cơng thức

Qđ = MwF l/s

Qđ= YF 103 m3/năm

trong F: diện tích miền cung cấp tính băng Km2 Trữ lượng điều tiết

Đó lượng nước đất nằm phạm vi dao động mực nước, tức mực nước cao mực nước thấp Δh. Nếu diện tích miền cung cấp F,độ thiếu bão hịa μ trữ lượng điều tiết

Q0t = μ.Δh.F, m3/năm

Trữ lượng điều tiết phần trữ lượng động, so sánh trữ lượng điều tiết với trữ lượng động ta hình dung dịng nước đất lưu thơng dễ dàng hay khó khăn, tỉ lệđó bé có nghĩa lưu thông dễ dàng Kết hợp với độ cao mực nước xem xét thấy bề mặt nước ngầm thoải nói đất đá thấm nước tốt, ngược lại thấy tỉ lệđó lớn bề mặt nước ngầm dốc nói đất đá thấm nước bị chướng ngại đường lưu thông

Trữ luợng theo

Một điểm độc đáo nước duới đất khai thác, mực nước mực áp lực tầng chứa nước hạ thấp lơi nguồn nước khác vào tầng chứa nước tham gia vào lượng nước khai thác Chẳng hạn đồng miền trung du, bình thường nước ngầm sông tức nước sông không cung cấp nước cho nước ngầm, bố trí lỗ khoan khai thác nước ngầm gần sông, mực nước ngầm hạ thấp, mực nước sông cao nên nước sông chảy vào tầng nước ngầm mà vào lỗ khoan Ỏ nhà máy nước Yên Phụ, Hà Nội chẳng hạn có lồ khoan tuyệt đại phận nước khai thác lên nước từ sông Hồng ngấm vào

Hoặc lỗ khoan nhà máy nước Ngô Sỹ Liên, Hà Nội lỗ khoan khai thác lớp dưới, mực nước lớp hạ thấp nên nước lớp chứa nước phía thấm xuyên xuống qua lớp bán thấm xuống cung cấp nước cho lớp chảy vào lỗ khoan

Lượng nước lơi vào q trình khai thác gây gọi trữ lượng theo Tất nhiên người ta muốn chất lượng nước theo phải tốt khơng muốn chất lượng nước theo xấu làm hỏng chất lượng nước sử dụng hỏng nước tầng khai thác Nhiều trữ lượng theo vô quan trọng, chẳng hạn Hà Nội, khơng có lượng nước theo từ sơng Hồng vào tồn khu nội thành khai thác vài trăm nghìn mét khối ngày, nhờ lượng nước theo mà ta khai thác cỡ triệu mét khối ngày Tất nhiên muốn theo vào lượng nước nhiều lỗ khoan khai thác nước phải bố trí ven sơng, bố trí xa sơng q theo khơng

Trong nước theo từ lớp chứa nước nông thuộc nội thành Hà Nộị lỗ khoan nhà máy nước Ngô Sĩ Liên, HạĐình v.v ta lại chẳng muốn theo xuống làm chất lượng lớp nơng xấu bẩn

bồ sung nhân tạo trữ lượng cho nước đất Trữ lượng khai thác

Trữ lượng khai thác nước đất lượng nước khai thác với điều kiện kỹ thuật cho phép, với giá thành cho phép, với chất lượng nước đảm bảo yêu cầu suốt thời gian dùng nước đề ra: đồng thời không làm hỏng chất lượng làm cạn kiệt tầng chứa nước, không gây tác hại xấu đến môi trường sống

Như trữ lượng khai thác đề cập đến phạm trù rộng, vùa vấn đê nguồn nước, vừa vấn đề kỹ thuật, vấn đề kinh tế, vấn đề xã hội môi trường Chẳng hạn vấn đề kỹ thuật, tầng chứa nước nằm sâu, mực nước sâu, khơng có thiết bị bơm đểẹó thể bơm lên khơng thể đưa vào trữ lượng khai thác, kinh tế, có thiết bịđưa lên tốn phải xử lý tốn không dùng nguồn nước khác rẻ (ví dụ nước mặt) khơng thểđưa vào trữ lượng thai thác Hoặc kỹ thuật khơng có vấn đề lớn, giá thành rẻ gây sụt lún mặt đất nghiêm trọng v.v

Tất vấn đềđó vấn đề quan trọng xét đưa lượng nước đất vào trữ lượng khai thác

Dưới chỉđi sâu vào khía cạnh nguồn nước, tức khía cạnh túy vềđịa chất thủy văn Lượng nước khai thác tất nhiên nằm loại trữ lượng ta vừa nêu Điều trước tiên ta nghĩđến trữ lượng động, loại ngấm vào, lưu thông đi, khơng khai thác, chuyển thành dịng mặt có khơng thể lợi dụng được, tất nhiên ta cố gắng tận dụng khai thác hết trữ lượng động Tiếp ta cân nhắc xem có cách tạo trữ lượng theo có chất lượng tốt khơng, có điều kiện, cần tìm cách lợi dụng tối đa, đặc biệt nguồn nước mặt, ta biết lượng nước đất khai thác, nhiều ta có cảm giác lớn, ví dụ lượng nước khai thác Hà Nội tương lai nâng lên triệu m3lngày, nhưng thực lượng nước đó chưa bằng lưu lượng sông con, tức 11m3ls, có nghĩa khơng đáng kể so với nguồn nước mặt Cuối ta xét đến nguồn trữ lượng tĩnh Nếu nguồn trữ lượng động quanh năm ta lấy hết lấy vào trữ lượng tĩnh, trữ lượng tĩnh hao hụt dần, năm hao hụt ít, cuối cạn nguồn nước Như không muốn lấy vào trữ lượng tĩnh Nhưng có trường hợp bắt buộc không lấy trữ lượng tĩnh không

Các trường hợp nguồn trữ lượng động khơng có bé cịn nguồn trữ lượng tĩnh lớn Ta hăy lấy ví dụ vùng Cà Mau Ởđây đất vùng Cà Mau có thấu kính nước nhạt lớn, khơng có nguồn nước nhạt bổ sung cho thấu kính quanh bị nước mặn bao vây, Cà Mau lại khơng có nguồn nước mặt sử dụng quanh năm mặn, có cách lấy vào trữ lượng tĩnh thấu kính nước nhạt Nhưng lấy ngày baọ nhiêu hợp lý, sẽđẻ loạt vấn đề liên quan, chẳng hạn ta có khả đầu tưđể tìm nguồn nước thay thấu kính cạn kiệt, lấy mức độ để mặt đất vùng Cà Mau khỏi sụt thấp xuống mực nước biển v.v Như vậy, vấn đề vi phạm vào trữ lượng tĩnh nói chung phải cân nhắc thận trọng, nét chung có sốđiểm sau gần nguyên tắc để định trữ lượng khai thác

l Triệt để tận dụng trữ lượng động, điều có thểthực bố trí cụm khai thác tuyến thẳng góc với hướng nước chảy

2 Cố gắng tối đa tăng trữ lượng theo Nếu trữ lượng theo dòng khối nước mặt, bố trí lỗ khoan khai thác ven theo bờ dòng khối nước mặt Nếu trữ lượng theo nước thấm xun cần bố trí cụm khai thác cửa sổđịa chất thủy văn, tức chỗ lớp ngăn cách tầng khai thác với tầng thấm xuyên dễ thấm nước

nhanh theo chiều sâu, đồng thời chiều dày đới chứa nước mỏng, kể vùng đá bazan, không nên vi phạm trữ lượng tĩnh

4 Nước đất vùng đồng tầng chứa nước không áp không nên vi phạm trữ lượng tĩnh

5 Trong tất trường hợp nếú mùa mưa không tận dụng hết trữ lượng động cho phép mùa khơ vi phạm vào trữ lượng tĩnh với mức độđến mùa mưa mực nước đất hồi phục lại cũ

Các trường hợp sau cho phép vi phạm trữ lượng tĩnh: l Khơng có trữ lượng động trữ lượng động nhỏ

2 Trữ lượng tĩnh lớn (các bồn actêzi, tầng chứa nước có áp có chiều dày lớn, phân bố rộng thành phần hạt thơ)

Có khả bổ sung nhân tạo tương đối thuận lợi

Cỏ khả tìm nguồn nước thay lúc trữ lượng tĩnh cạn kiệt sau

5 Hệ số xâm phạm trữ lượng tĩnh (tỉ lệ trữ lượng tĩnh khai thác so với toàn trữ lượng tĩnh) cần cân nhắc cho tầng chứa nước không cịn khả khai thác có nguồn nước khác thay Hệ sốđó khơng bao giờđược vượt q 30% suốt thời gian dùng nước tính tốn (thường 25 năm)

Như công thức chung tính trữ lượng khai thác sau: t

V V Q Q

Q tl dh

ct e kt

+ α + + =

trong Qe - trữ lượng động Qct - trữ lượng theo

Vtl, Vđh - trữ lượng tĩnh trọng lực đàn hồi

t - thời gian dùng nước tính tốn

α- hệ số xâm phạm trữ lượng tĩnh 4.3 Bảo vệ tài nguyên nước

Mơi trường địa lý, nơi nguồn nước hình thành vận chuyển khơng ngừng có ảnh hưởng nhiều đến chất lượng nước sơng Phân tích đặc tính hố học nước liên hệ với đặc điểm địa chất, thổ nhưỡng, tình hình hoạt động kinh tế người lưu vực sơng thấy chúng có mối quan hệ rõ ràng Sơng Hồng thuộc loại có hàm lượng phù sa lớn giới (hàm lượng phù sa trung bình trạm Sơn Tây 1,3kg/m3, mùa hè đến 3,5 kg/m3, cực đại đến 14 kg/m3) kết quả của trình xâm thực của dịng sơng nền thổ nhưỡng địa chất của vùng sông chảy qua

Các hoạt động kinh tế người gây ảnh hương đến chất lượng nguồn nước nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước Ảnh hưởng mặt trực tiếp gây nguồn nước thải sinh hoạt, rác rưởi khu dân cư, đô thị,, mặt khác gián tiếp qua việc làm thay đổi thành phần cảnh quan địa lý đểảnh hưởng chất lượng nguồn nước tích luỹ từ năm sang năm khác, với tốc độ tăng dần, quy mô lớn dần gây hậu ô nhiễm nguồn nước Tốc độ phát triển ô nhiễm nguồn nước phụ thuộc nhiều yếu tố, quan trọng mức độ phát triển kinh tế, mức tăng dân số tình hình sử dụng, bảo vệ nguồn nước nước

không dùng Nhiều sông hồ, sinh vật bị tiêu diệt hoàn toàn chất độc

Ở Việt Nam nguồn nước tự nhiên phong phú, chưa sử dụng đáng kể Nói chung mức độ tập trung dân cư sở cơng nghiệp cịn thấp nên tình hình nhiễm nguồn nước chưa thành trầm trọng Tuy nhiên, tình trạng nước thải nhà máy công nghiệp chảy sông không qua xử lý nhiễm, nên nơi, lúc tình hình nhiễm nguồn nước lên tới mức độ báo động, đoạn xung quanh số nhà máy công nghiệp lớn nhà máy điện Yên Phụ (Hà Nội ) nhà máy điện Ninh Bình, khu cơng nghiệp Việt Trì Kết cho thấy chất lượng nước thải nhà máy vượt xa giới hạn cho phép Đây vấn đề cần giải trình phát triển kinh tế đất nước ta

Việc xây dựng cơng trình thuỷ lợi, đập nước lớn, hệ thống tưới tiêu cơng trình khai thác nước ngầm gây nên biến đổi đáng kểđến tình hình nguồn nước, tình hình khí hậu địa phương, tình hình bồi lắng xâm lược, lượng chất dinh dưỡng, phù sa khu vực cơng trình vùng hạ lưu cơng trình

Trong vấn đề này, việc phân tích ảnh hưởng đập nước lớn đến môi trường vấn đềđược nhiều ý số kết luận rút từ nhiều trường hợp thực tế nhiều người Ảnh hưởng bao gồm nét sau:

1 Tạo nên kiểu khí hậu địa phương khu vực hồ Sau xây dựng đập vùng rộng thuộc lòng hồ bị ngập nước, lớp phủ thực vật tự nhiên thay diện tích mặt nước hồ, làm tăng đáng kể lượng bốc hơi, làm biến đổi độẩm, nhiệt độ, tình hình mưa

2 Làm biến đổi tình hình nguồn nước (nước mặt, nước ngầm), tăng tổn thất thấm vào lòng hồ, tổn thất bốc mặt nước hồ Những hồđiều tra tính tốn khơng kỹ càng, tổn thất làm giảm đáng kể lượng trữ nước hồ chứa Một số hồ giới nghiên cứu áp dụng biện pháp chống bốc mặt hồ, số hồ lớn Mỹ, hồ Nê van (Liên Xô) người ta phun lên mặt hồ lớp màng mỏng, chủ yếu axit béo, rượu có mạnh bon dài, giảm 50% lượng tổn thất bốc Ở nước ta, lượng nước bốc thường chiếm từ đến 10% dung tích hữu ích hồ chứa

3 Xẩy trình bồi lắng lịng hồ chứa, nhiều năm có tác dụng giảm dung tích chứa nước hồ q trình xâm thực đoạn sông hạ lưu đập, kênh dẫn nước lớn có thểở khu vực sơng xa cơng trình

Chương

CÁC PHƯƠNG PHÁP

ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC LÃNH THỔ

3.1 PHƯƠNG PHÁP CÂN BẰNG NƯỚC

Phương trình cân nước thể định luật vật lý thông dụng - "định luật bảo tồn vật chất" thuỷ văn Phương trình cân nước công cụ hữu hiệu đểđánh giá tài ngun nước phân tích tính tốn dịng chảy sơng ngịi Đánh giá tài ngun nước phương pháp cân nước xác định thành phần cán cân nước cân thành phần

Nguyên lý cân nước xuất phát từđịnh luật bảo toàn vật chất, lưu vực phát biểu sau: "Hiệu số lượng nước đến khỏi lưu vực thay đổi lượng nước lưu vực thời đoạn tính tốn bất kỳ" Phương trình cân nước diễn toán nguyên lý

3.1.1 Phương trình cân nước dạng tổng quát

Lấy lưu vực mặt đất với giả thiết có mặt trụ thẳng đứng bao quanh chu vi lưu vực tới tầng khơng thấm nước (hình.3.1) Chọn thời đoạn Δt Dựa nguyên lý cân nước thành phần đến, lượng trữ thành phần ta có phương trình cân nước

Phần nước đến bao gồm:

X - lượng mưa bình quân lưu vực

Z1 - lượng nước ngưng tụ lưu vực

Y1 - lượng dòng chảy mặt đến

X Z1 Z2

Y1 W1

U1 U2

Y2

W2

W1 - lượng dòng chảy ngầm đến

U1 - lượng nước trữđầu thời đoạn Δt Phần nước gồm có

Z2 - lượng nước bốc lưu vực

Y2 - lượng dòng chảy mặt chảy

W2 - lượng dòng chảy ngầm chảy

U2 - lượng nước trữ cuối thời đoạn Δt Phương trình cân nước tổng quát có dạng:

X + Z1 + Y1 + W1 - (Z2 + Y2 + W2) = U2 - U1 (3.1) Hoặc là:

X + (Z1 - Z2) + (Y1 - Y2) + (W1 - W2) = ±ΔU (3.2)

±ΔU = U2 - U1

Để sử dụng phương trình (3.1) (3.2) cần đưa tất thành phần cán cân nước đơn vị thứ nguyên

3.1.2 Phương trình cân nước cho lưu vực sơng ngịi

Các lưu vực sơng thường giới hạn đường phân nước lưu vực Tại đường phân nước khơng có trao đổi dịng chảy từ ngồi vào từ Nước ngồi lưu vực qua mặt cát cửa sơng Tuy nhiên tự nhiên bồn thu nước mặt bồn thu nước ngầm hồn tồn khơng trùng khó xác định ranh giới nên thường tính tốn giả thiết trùng Thường lưu vực lớn giả thiết chấp nhận được, với lưu vực bé có tượng karst điều dẫn tới sai số lớn tính tốn Do cần có phương trình cân nước cho lưu vực kín lưu vực hở

Phương trình cân nước cho lưu vực kín

Lưu vực kín lưu vực có đường phân chia nước mặt trùng với đường phân chia nước ngầm, khơng có nước mặt nước ngầm từ lưu vực khác chảy đến tức từ (3.2) ta có Y1 = W1 = 0; nước chảy cửa qua mặt cắt Y2 W2, đặt Y=Y2+W2, Z = Z2 - Z1 lượng bốc trừđi lượng ngưng tụ ta có:

X = Y + Z ±ΔU (3.3)

Phương trình cân nước cho lưu vực hở

Đối với lưu vực hở có lượng nước ngầm từ lưu vực khác chảy vào ngược lại, phương trình cân nước có dạng:

X = Y + Z ±ΔW ±ΔU (3.4)

trong ±ΔW = W2 - W1

3.1.3 Phương trình cân nước lưu vực cho thời kỳ nhiều năm

Phương trình cân nước dạng (3.3) (3.4) viết cho thời đoạn bất kỳΔt = năm, tháng, ngày nhỏ Để viết phương trình cân nước cho thời kỳ nhiều năm, người ta lấy bình qn nhiều năm phương trình với thời đoạn năm

n U Z Y n X n i i i i n i i ∑ ∑ = = Δ ± + = 1 ) ( (3.5) hoặc:

n U n Z n Y n X n i i n i i n i i n i

i ∑ ∑ ∑

∑ = = = = Δ ± + +

= 1

1

(3.6) Bởi công thức ∑±ΔUi đạt giá trị xấp xỉ khơng có xen kẽ năm nhiều nước nước phương trình (3.6) trở thành dạng (3.7)

X0 = Y0 +Z0 (3.7)

∑ ∑ ∑ = = = = = = n i n i i i n i i Z n Z ; Y n Y ; X n X

1

0 1 1

là giá trị bình quân nhiều năm mưa, dòng chảy bốc Nếu n đủ lớn X0, Y0, Z0 gọi chuẩn mưa, dòng chảy bốc năm

Đối với lưu vực hở, từ (3.4) với cách làm tương tự nhận phương trình cân nước dạng (3.8)

0 0

0 Y Z W

X = + ±Δ (3.8)

Trong trường hợp lưu vực hở giá trị nhiều năm ±ΔWI không tiến tới được, trao đổi nước ngầm lưu vực thường không cần bằng, phần lớn xảy theo chiều

3.1.4 Phân tích nhân tốảnh hưởng đến dịng chảy sơng ngịi thơng qua phương trình cân bằng nước

Từ phương trình cần nước dạng(3.3 - 3.8) rút phụ thuộc dịng chảy sơng ngịi thành phần hình thành theo dạng tổng quát (3.9)

Y = f(X, Z, ΔW, ΔU) (3.9)

Rõ ràng dịng chảy sơng ngịi phụ thuộc vào nhiều nhân tố thơng qua biến nằm phải phương trình (3.9) Các nhân tố bao gồm hai nhóm: khí hậu mặt đệm

Nhân tố khí hậu phản ánh đặc trưng mưa (X) bốc (Z), mà lượng mưa chếđộ mưa bốc chếđộ bốc lại phụ thuộc nhiều vào nhân tố khí hậu khác chếđộ nhiệt, chế độẩm, chếđộ gió

Ngồi mưa bốc cịn phụ thuộc vào nhân tố mặt đệm (nhưđã phân tích trên) nhưđịa hình, lớp thảm thực vật (đối với mưa) thêm nhân tố thổ nhưỡng, địa chất, tình trạng canh tác khai thác người (đối với đặc trưng bốc hơi) Mặt khác mặt đệm ảnh hưởng trực tiếp đến chếđộ nhiệt, gió, ẩm Bởi vậy, nói mưa bốc phản ánh tổng hợp sựảnh hưởng nhân tố khí hậu mặt đệm đến dịng chảy sơng ngịi

Thành phần ΔW chủ yếu phản ánh điều kiện địa chất lưu vực đến dịng dịng chảy sơng ngịi Đối với lưu vực kín, thường lưu vực khơng có tượng karst, lưu vực lớn có độ sâu cắt nước ngầm lớn ΔW =0 Đối với lưu vực nhỏ có tượng kast thuộc loại lưu vực hở có ΔW≠0

của lưu vực đoạn định cung cấp lượng nước trở lại thời đoạn Khả điều tiết lưu vực phụ thuộc vào điều kiện địa chất, thổ nhưỡng, lớp phủ thực vật, diện tích lưu vực, hồ ao đầm tác động người

Diện tích lưu vực lớn khả điều tiết lớn, vì: thứ thời gian tập trung nước vị trí khác tuyến cửa có chênh lệch lớn, hai nước mặt tầng nước ngầm có thời gian tập trung khơng đồng đều, ba diện tích lựu vực lớn, độ cắt sâu lịng sơng lớn nên trữ lượng nước ngầm lưu vực lớn

Rừng vào ao hồ có khả trữ nước làm chậm vận chuyển nước mặt tuyến cửa điều kiện địa chất, thổ nhưỡng sẽảnh hưởng đến tương tác nước mặt nước ngầm Các hoạt động kinh tế người làm hồ nhân tạo, phá rừng, tập quán phương thức canh tác làm giảm làm giảm khả điều tiết dịng chảy lưu vực

Vì mưa thường xảy thời gian ngắn, mà dịng chảy tập trung tuyến cửa sau thời gian dài, thay đỏi lượng trữΔU so với lượng dòng chảy Y với thời gian ngắn dài khác

Đối với thời đoạn ngắn trữ lượng ΔU chiếm tỷ trọng lớn so với Y dó lượng mưa sinh dịng chảy chưa tập trung hết tuyến cửa ra, thời đoạn dài có tranh ngược lại Nếu thời đoạn số năm ảnh hưởng ΔU khơng cịn

Phân tích ảnh hưởng nhân tố mặt đệm khí hậu đến dịng chảy sơng ngịi đặc biệt có ý nghĩa lựa chọn phương pháp tính tốn thuỷ văn cho lưu vực có khơng có tài liệu trình bày chương sau

3.1.5 Phương trình cân nước ao hồ, đầm lầy

Phương trình cân nước cho ao hồ

Phương trình cân nước hồ chứa có dịng chảy thể dạng: X' + Y1 + W1 - Z' - Y2 - W2 = ΔU' (3.10)

trong X', Z', ΔU' lần lượt lượng mưa, bốc thay đổi trữ lượng nước hồ; Y1, W1 lượng nước mặt ngầm chảy vào hồ; Y2, W2 lượng nước mặt ngầm từ hồ chảy

Đối với hồ chứa khơng có dịng chảy Y2, W2 phương trình cân nước có dạng:

X' + Y1 +W1 - Z' = ΔU' (3.11)

Nếu viết phương trình cân nước cho thời kỳ nhiều năm hồ ΔU' ≈ hồ lớn thành phần dịng ngầm hồn tồn khơng đáng kể so với dịng mặt nên (3.10) (3.11) có dạng:

X' + Y1 -Y2 - Z' = (3.12)

và

X' + Y1 - Z' = (3.13)

Phương trình cân nước cho đầm lầy

Vị trí đầm lầy lưu vực sơng ngịi ảnh hưởng trực tiếp tới cán cân nước Ta xét trường hợp đầm lầy hạ lưu thượng lưu

Phương trình cân nước cho đầm lầy hạ lưu có dạng:

X" + Y'1 + Y"1 + W1- Y2± Yh - Z" =ΔU" (3.14)

đầm lầy; Yh - trao đổi nước theo chiều thẳng đứng; Z" - bốc từđầm lầy; ΔU" - thay đổi trữ lượng

ẩm đầm lầy

Còn phương trình cân nước đầm lầy thượng lưu khơng có lượng nước gia nhập khu nên viết:

X" - Y2 - Z" = ΔU" (3.15)

3.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN TÀI NGUN NƯỚC

Trong mối phụ thuộc vào việc nghiên cứu tượng yếu tốđịa lý yêu cầu toán mà phương pháp đánh giá tài nguyên nước chia ra:

1) Phương pháp hệ số tổng cộng; 2) Phương pháp đồ nội suy địa lý, 3) Phương pháp tương tự thuỷ văn

3.2.1 Phương pháp hệ số tổng cộng

Nội dung phương pháp việc phân tách yếu tố chủđạo quan hệđang nghiên cứu với nhân tố tác động cách đưa hệ số tổng cộng theo quan hệđược thiết lập việc phân tích bóc dần thành phần xác định mối quan hệ toán - lý từ chất tác động số yếu tố đểđưa cơng thức tính tốn chung

Cơ sở phương pháp dựa việc coi dòng chảy sản phẩm nhiều trình địa lý tự nhiên (khí hậu mặt đệm) tác động lên Loại thường gặp nhóm cơng thức triết giảm dòng chảy cực đại

Giả sử muốn xác định lớp dòng chảy y từ tập hợp yếu tốđịa lý tự nhiên lưu vực cụ thể từ quan hệ đại lượng dòng chảy A = f( F, x, I, δ1,δ2, δ3, ,) với F- diện tích lưu vực; x- lượng mưa; I - độ dốc bình quân lưu vực; δ1, δ2, δ3 hệ số rừng, ao hồ, đầm lầy ta có mối liên hệ từ cơng thức:

(F A )n

y

1

+

= (3.16)

trong (3.16) A - Hệ sốđịa lý tổng cộng yếu tố hình thành tác động đến dịng chảy Nếu có tài liệu quan trắc M có xác định A cách:

Từ (3.16) ta logarit hoá hai vế:

lny = ln A - nln(F+1)

Từ (1.2) theo số liệu dựng quan hệlny =f[ln(F+1)] Từ giá trị lnA hình 3.2 xác định A, n =

tgα, thay vào cơng thức (3.16) ta có cơng thức kinh nghiệm xác định y với tham số A

α

ln[(F+1)] lnA

Hình 3.2 Quan hệ lny = f[l n(F+1)]

Cũng từ ví dụ ta muốn xác định lớp dòng chảy y từ số liệu mưa x cơng thức sử dụng có dạng:

y = A1x + b (3.17) với A1 - Hệ sốđịa lý tổng hợp phản ánh quan hệ mưa lớp dòng chảy, b lớp dịng chảy chưa

có mưa

Tương tự xác định tham sốđịa lý cần tìm qua hệ sốđịa lý tổng hợp sở nhận biết dạng quan hệ yếu tốđó việc phân tích chất tượng hay trình yếu tốảnh hưởng

3.2.2 Phương pháp đồ nội suy địa lý

Phương pháp dựa sở giả thiết đặc trưng dòng chảy yếu tố cảnh quan địa lý thay đổi từ từ theo lãnh thổ tuân theo qui luật địa đới

Nội dung phương pháp sau:

Theo sơđồ hình.3.4, y1, y2, y3, y4 giá trị đường đồng mức lớp dòng chảy lưu vực Khoảng cách L, Lycó thể xác định cách đo trực tiếp đồ Cần xác định giá trị dòng chảy y qua điểm Y đường đồng mức giả sửBy Theo phương pháp nội suy tuyến tính địa lý ta có:

y

L y y L

y

y3− = 3− (3.18)

Biến đổi công thức (3.18) ta nhận được: y

x b

α

Hình 3.3 Quan hệ y=f(x)

y4

y3

y2

y1

Y

L LY Hình 3.4 Sơ đồ

tính dịng chảy

theo phương

pháp nội suy địa

lý

L L y y y

y ( 2) y − −

= (3.19)

Các giá trị vế phải xác định y tính dễ dàng theo (3.19) với phươngtrình bậc ẩn số

3.2.3 Phương pháp tương tự thuỷ văn

Phương pháp phụ thuộc vào việc lựa chọn lưu vực tương tự với lý luận dòng chảy sản phẩm khí hậu chịu tác động điều kiện địa lý tự nhiên nên với lưu vực tương tự (có điều kiện địa lý cảnh quan giống nhau) dịng chảy chúng tương tự

Có đặc trưng dịng chảy lưu vực tương tự ta xác định đặc trưng dòng chảy lưu vực xét qua việc xác định mức độ quan hệ hai lưu vực để tính tốn số hiệu chỉnh Phương pháp hay dùng kéo dài chuỗi số liệu ngắn chuỗi có thời kỳ nhiều năm

3.2.4 Các phương pháp xác suất thống kê

Cơ sở phương pháp coi việc xuất đại lượng tài ngun nước có tính ngẫu nhiên, hình thành chúng chịu tác động đa nhân tố Mức độ định lượng chúng theo thời gian, không gian tuân theo qui luật ngẫu nhiên Vận dụng phương pháp thống kê để xác định mối quan hệ đại lượng cần tìm nhân tố chi phối qua tham số thống kê

Ngoài ra, việc đánh giá khả xuất hiện tượng tần suất xuất cho khả lớn lao lĩnh vực dự báo đánh giá biến động tài nguyên nước theo thời gian không gian Đặc biệt, lĩnh vực mơ hình hố việc vận dụng qui luật thống kê để mô tả hệ thống nhiều đường hiểu chế vật lý mối tương tác có tự nhiên

3.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN THUỶ VĂN

3.3.1 Tính tốn tài ngun nước mưa

Khi nghiên cứu dòng chảy sinh lưu vực mưa việc tính lượng mưa bình quân lưu vực cần thiết Vì dịng chảy cửa lưu vực kết quảđo mưa gây tồn bộđiện tích lưu vực tạo nên khơng phải mưa trạm đo mưa

Giả sử ta có lưu vực hình 3.5 Dòng chảy cửa A mưa tất trạm khí tượng 1, 2, 3, tương ứng với vùng khác lưu vực tạo nên trạm mưa hay tạo nên Do nghiên cứu quan hệ mưa dòng chảy tuyến cửa A cần tính tốn lượng mưa tồn lưu vực A

Để tính lượng mưa toàn lưu vực ta cần thu thập tài liệu đo mưa tất trạm có lưu vực trạm lân cận Vì tài liệu đo mưa có thời gian quan trắc khơng đồng công việc phải tiến hành kéo dài bổ sung tài liệu cho trạm thiếu tài liệu, sau tiến hành tính tốn lượng mưa bình quân lưu vực

Tuỳ theo điều kiện địa hình lưu vực yêu cầu mức độ xác nghiên cứu mà có phương pháp tính tốn khác

∑

=

= n

j j

LV n

X X

1 (3.20)

Hình 3.5 Phân bố trạm khí tượng lưu vực

Trong công thức xi lượng mưa trạm đo mưa thứ i, n số trạm đo mưa lưu vực Phương pháp áp dụng cho lưu vực có trạm đo mưa phân bốđều, lượng mưa trạm chênh lệch không lớn 10% áp dụng cho nơi có địa hình thay đổi, cụ thể ởđồng vừng núi không dùng Trong giai đoạn quy hoạch thiết kế sơ u cầu độ xác khơng cao áp dụng phương pháp

Nội dung phương pháp kẻ ô vuông chia lưu vực nghiên cứu thành ô vuông kích thước vng phụ thuộc vào diện tích số trạm đo mưa Lượng mưa ô vuông xác định theo phương pháp bình quân số học vng có nhiều trạm đo mưa

Nếu vng có trạm đo mưa lượng mưa trạm đo mưa đặc trưng cho vng Nếu trạm đo mưa nằm ranh giới hai vng lượng mưa tính cho vng vng khơng có trạm đo mưa nội suy lượng mưa trạm đo mưa gần Cuối đưa vào công thức sau để tính Chú ý số vng phụ thuộc vào cách chia, kết tính tốn phụ thuộc vào cách chia số ô vuông Trong thực tế tính tốn thường làm nhiều lần chia (thường lần) sau kiểm tra kết tính tốn hai lần Nếu chênh lệch nhỏ 5%

Hình 3.6 Phương pháp đường trung trực xác định mưa bình quân lưu vực

A

3 I

4

E G

H 1

C B

D

2

A

1 2

Phương pháp cho kết tốt phương pháp bình quân số học có xét đến phân bố mưa theo không gian Lượng mưa trạm đo mưa chỉđặc trưng cho không gian ô vuông tương ứng

Phương pháp đường trung trực, cịn có tên gọi phương pháp đa giác Thái sơn Phương pháp có xét đến diện tích khống chế trạm đo mưa thường gọi trọng số trạm mưa Diện tích khống chế trạm đo mưa xác định sau

Ví dụ hình 3.6 có trạm đo mưa lưu vực (số1,4) trạm đo mưa lưu vực ( số 2, 3, 5) Để xác định diện tích khống chế trạm ta qua bước: Nối trạm đo mưa lại với thành hình tam giác Δ125, Δ245,Δ234 Kẻ đường trung trực cạnh tam giác đường trung trực kết hợp với ranh giới lưu vực xác định điện tích khống chế trạm đo mưa

Trên hình 3.6 diện tích HGE diện tích khống chế trạm đo mưa số Diện tích HGCBI diện tích khống chế trạm đo mưa số Diện tích IBA diện tích khống chế trạm đo mưa số 3.v Diện tích ABCD diện tích khống chế trạm đo mưa số Diện tích DCGE diện tích khống chế trạm đo mưa số Và cuối ta dựa vào công thức (3.21) để xác định

n n n LV f f f f x f x f x X + + + + + + = 2

1 (3.21)

trong đó:

x1, x2, , x n lượng mưa trạm đo mưa

f1,f2, , fn diện tích khống chế trạm đo mưa

f1+f2+ +fn = F diện tích tồn lưu vực

Phương pháp cho kết tốt thích hợp với vùng núi nhưđồng Nội dung phương pháp đường đẳng trị lượng mưa tiến hành vẽ đường đẳng trị lượng mưa lưu vực từ tài liệu đo mưa trạm ngồi lưu vực Sau xác định diện tích khống chế đường đẳng trị lượng mưa lưu vực cuối áp dụng cơng thức (3.22) để tính lượng mưa bình qn lưu vực

F f x x f x x f x x X n n n LV 1 2 2 − − + + + + + +

= (3.22)

trong x1, x2, , xn lượng mưa ghi đường đẳng trị lượng mưa; f1,f2, , fn-1 diện tích đường đẳng trị

Phương pháp cho kết tốt xét đến phân bố mưa theo diện tích lưu vực Tuy trạm đo mưa khơng nhiều việc tiến hành vẽ đường đẳng trị gặp khó khăn gặp sai số lớn

Các phương pháp tính mưa bình qn lưu vực nêu trên, nhưđã nhận xét không thuận tiện áp dụng thực tế khó có vùng lãnh thổ thoả mãn điều kiện mưa rơi phân bốđều diện tích lưu vực Xuất dạng cơng thức tính mưa lưu vực thoả mãn cơng thức tính mưa bình qn lưu vực theo cơng thức trọng số tương quan

Nội dung phương pháp sau:

Tư tưởng việc xây dựng công thức chỗ quan niệm dù lượng mưa rơi lưu vực yếu tố mặt đệm khác dẫn đến việc hình thành mưa dịng chảy khác Sự đóng góp lượng mưa hiệu từ khu vực khác theo tỷ lệ vào việc hình thành lưu lượng cửa mà ta gọi trọng số

Các cơng thức tính theo phương pháp kẻ ô, đa giác Thai sơn, đường đẳng vũ thực chất tính đến trọng số diện tích chưa đủ nhẽ ngồi diện tích, độẩm đất, thảm thực vật, địa hình ảnh hưởng khơng nhỏđến hình thành dòng chảy Bởi để tổng hợp chúng đề xuất sử dụng hệ số tương quan làm tiêu để xây dựng trọng số

Các bước tiến hành:

Tính hệ số tương quan ri chuỗi lượng mưa trạm mưa thứ i chuỗi lưu lượng mặt cắt khống chế

Trọng số tương quan Ri tỷ lệ trọng số tương quan trạm đo mưa ri với tổng hệ số tương quan:

∑

= = n i

i i i

r r R

1

(3.23)

Lượng mưa bình qn lưu vực tính:

∑

=

= n i

i i

LV RX

X

(3.24)

Với Ri, Xi trọng số tương quan lượng mưa trạm thứ i, n là tổng số trạm mưa lưu vực

Ưu điểm công thức (3.23) (3.24) tính đến đặc điểm hình thành dịng chảy đơn vị lãnh thổ Tính tốn theo cơng thức khơng phải vẽ hình nên tránh sai số chủ quan người vẽ thuận lợi cho việc lập chương trình tính tốn máy tính điện tử

3.3.2 Tính tốn chuẩn dịng chảy năm

Chuẩn đặc trưng chếđộ thuỷ văn giá trị trung bình nhiều năm với thời đoạn tinh toán đủ dài cho tăng chuỗi tính tốn giá trị trung bình chúng không thay đổi

Để tiện chọn lựa người ta thường lấy số chẵn chu kỳ thay đổi đặc trưng xét Thực tếđể lấy chuẩn đặc trưng chếđộ thuỷ văn độ dài chuỗi cần khoảng 40 - 60 năm

Chuẩn dòng chảy năm giá trị trung bình nhiều năm, bao gồm vài chu kỳ thay đổi chẵn trọn vẹn dao động lượng nước sông với điều kiện địa lý không đổi với mức khai thác hoạt động kinh tế bề mặt lưu vực

Chuẩn dòng chảy năm đặc trưng ổn định, sởđể xác định khái quát tài nguyên nước lưu vực hay vùng lãnh thổ Nó điểm tựa chuẩn mực để xác định đặc trưng thuỷ văn khác

Tính ổn định chuẩn dòng chảy năm xác định hai điều kiện:

1) Như đại lượng trung bình nhiều năm khơng thay đổi ta thêm vào chuỗi nhiều năm vài năm quan trắc

2) Nó hàm chủ yếu nhân tố khí hậu (lượng mưa bốc hơi) kể giá trị trung bình chúng, nhân tố đặc trưng khí hậu bền vững lưu vực hay vùng

Y(mm) cho tồn diện tích lưu vực

Các đặc trưng chuẩn dòng chảy năm biểu thị dạng M Y mang tính địa đới, tức biển đổi từ từ theo lãnh thổ vẽ đồ

Phụ thuộc vào thông tin chếđộ sơng ngịi mà chuẩn dịng chảy năm tính:

a) Theo số liệu đo đạc trực tiếp dịng chảy sơng ngịi cho thời gian đủ dài, đảm bảo độ xác xác định chuẩn dòng chảy năm

b) Bằng cách đưa chuỗi dòng chảy trung bình quan trắc thời đoạn ngắn chuỗi kéo dài sông tương tự

c) Khi hồn tồn khơng có số liệu chuẩn dịng chảy năm xác định việc khái quát kết từ chuẩn dòng chảy năm vùng khác sở phương trình cân nước

Tuy nhiên việc có chuỗi số liệu đủ dài vơ quan trọng đểđánh giá tính tốn chuẩn dịng chảy năm Đó sởđểđánh giá chếđộ nước tương lai thiết kế hồ chứa, đê điều, cầu cống thuỷ cơng trình khác Đặc trưng dịng chảy xác định bước đầu với trạng thái tự nhiên sơng ngịi sau dần hiệu chỉnh tuỳ theo mức độ khai thác tài nguyên nước lưu vực Xác định chuẩn dịng chảy năm có đầy đủ tài liệu quan trắc

Chuẩn dòng chảy năm giá trị trung bình chuỗi thống kê xác định theo cơng thức:

N Q N Q Q Q Q Q N i N N N ∑ = + + + +

= L −1 (3.25)

Với QN- chuẩn dòng chảy năm m3/s; Q

1,Q2, ,QN-1, QN - giá trị dòng chảy năm cho thời kỳ nhiều năm (N năm) với tăng tiếp tục chuỗi đại lượng trung bình số học QN khơng thay đổi thay đổi

Do độ dài chuỗi dịng chảy năm thực tế khơng đáp ứng yêu cầu (không vượt 60-80 năm, mà thường 20-40 năm) nêm chuẩn dòng chảy năm tính theo (3.25) thường sai khác giá trị QN

với N→∞ đại lượng σQn đó, tức là: N

Q = Q0n±σQn (3.26)

Với Q0n - dịng chảy năm tính theo dãy hữu hạn quan trắc (n năm); σQn - sai số quân phương trung bình n năm

Theo lý thuyết sai số, đại lượng σQn phản ánh sai khác giá trị trung bình n năm với chuẩn dịng chảy năm QN cho N năm với N→∞, bằng:

n

Q Qn

σ

σ = (3.27)

với σQ - độ lệch quân phương trung bình giá trịđơn vị dịng chảy năm Qi với trị trung bình n năm trung bình bình phương độ lệch thành viên chuỗi giá trị dòng chảy năm Qi với giá trị trung bình Q0n

Xác định σQ theo công thức:

) ( − − ± = ∑ n Q Qi n Q

σ (3.28)

nhau thường sử dụng sai số tương đối σn xác định theo công thức sau: % 100 100 100 0 n C n Q Q v n Q n Qn

n =±

− ±

=

=σ σ

σ (3.29)

với Cv = σQ/Q0n - hệ số biến đổi giá trị dòng chảy năm cho n năm

Hệ số biến đổi dòng chảy đặc trưng cho dao động giá trị dịng chảy năm quanh đại lượng trung bình chúng xác định trực chuỗi quan trắc

Từ công thức (3.29) dễ dàng xác định số năm quan trắc n cần thiết để nhận chuẩn dịng chảy năm với độ xác cho trước với Cv khác

Qn v

C n

σ = 104

(3.30) Chỉ có trường hợp độ dài chuỗi năm quan trắc lớn 50-60 năm chuẩn dịng chảy

năm tính với độ dài tồn chuỗi Lựa chọn thời kỳ tính tốn

Thời kỳ tính tốn hiệu cần phải xác định trường hợp mà chuỗi năm quan trắc khơng vượt q 50-60 năm Nó bao gồm chu kỳđầy đủ nhóm năm nhiều nước năm nước Chỉ nên ý vào chu kỳ dài, chu kỳ ngắn (2-4 năm) nằm chu kỳ dài khơng tính đến Cũng bỏ qua chu kỳ khơng kín (có nghĩa có nhóm năm nước nhóm năm nhiều nước)

Khảo sát tính chu kỳ dao động dịng chảy năm sơng xác định tính tương ứng dao động số sơng khu vực cần xây dựng đồ thịđường luỹ tích sai chuẩn Khi xây dựng đường trình lưu lượng hay mực nước với số liệu nguyên thuỷ hay gặp phải trường hợp xuất chu kỳ nhỏ dao động nhiều năm Để tránh nhược điểm thường phải dùng đến biện pháp làm trơn đường trình Một biện pháp thường hay sử dụng nhóm giá trị dòng chảy năm theo thời đoạn đó, loại đồ thị tránh dao động địa phương đường trình

Phương pháp làm trơn hay sử dụng tính tốn thuỷ văn đường cong tích luỹ hiệu số hay cịn gọi đường cong tổng độ lệch khỏi giá trị trung bình Đường cong khơng tiện lợi cho việc xác định chu kỳ dao động nước sông mà tiện lợi so sánh chu kỳ thay đổi nước sông tương tự

Để xây dựng đường cong tích luỹ hiệu số tiến hành theo bước sau: Hệ số mô đun tính Ki = Qi/QN Ki = Mi/M

1 Cộng dồn độ lệch hệ số mô đun chuỗi với giá trị trung bình nhiều năm

⎥⎦ ⎤ ⎢⎣

⎡∑t − i )

K (

1 với Ki - hệ số mô đun Lập quan hệ ∑ −

t i K ) ( =f(t)

) ( ) (

1 f t

C K

v t

i = −

∑

(3.31) Có thể dựng nhiều đường trình lên đồ thị đồ thị gọi đồ thị hỗn hợp

Họđường cong dạng (3.31) đường cong tích phân khác có tính chất sau:

Độ lệch giá trị trung bình đại lượng (hệ số mơ đun) cho đoạn thời gian m bất kỳ với giá trị trung bình cho thời đoạn nhiều năm đặc trưng tang góc nghiêng đường thẳng nối hai điểm đầu cuối đoạn với trục hoành xác định theo công thức:

m l l

K d c

tb

− =

−1 (3.32)

với ld, lc - tung độđầu cuối đường cong đoạn m; m - số năm đoạn

Thời đoạn mà góc nghiêng lên phía Ktb - dương ứng với năm nhiều nước, thời đoạn mang Ktb - 1 âm, ứng với năm nước

Nếu vùng thiếu độ dài năm quan trắc để xác định chuẩn dịng chảy năm với độ xác yêu cầu tiến hành sử dụng theo chuỗi có đành chấp nhận sai số giá trị chưa gọi chuẩn mà gọi giá trị trung bình thời đoạn

Khi gặp chuỗi quan trắc ngắn nên lưu ý chuỗi có vài chu kỳđủ việc thêm số năm quan trắc nhiều nước (hoặc nước) vào chuỗi nhiều năm (mặc dù chuỗi kéo dài) tăng sai số xác định chuẩn dòng chảy năm cách đáng kể

Có thể so sánh đường cong tích luỹ hiệu số sơng tương tự để làm trơn vài chỗ phân chia chu kỳ không rõ ràng đường cong đó, gây ngun nhân cục Tính chuẩn dịng chảy năm khơng đủ số liệu quan trắc

Trong thực tế tính tốn chuẩn dịng chảy năm đại lượng suất đảm bảo khác thường gặp chuỗi năm quan trắc ngắn, độ dài khơng đảm bảo thu kết với độ xác địi hỏi (5-10%) Trong trường hợp cần đưa chuỗi dịng chảy năm quan trắc ngắn thời kỳ nhiều năm theo sông tương tự có chuỗi năm quan trắc đủ dài, đảm bảo độ xác địi hỏi, dao động dịng chảy năm tương ứng với dao động chuỗi trạm tính tốn

Nếu sơng tương tự có độ dài năm quan trắc đảm bảo độ xác đề chuẩn dịng chảy năm trạm tính tốn chuẩn dịng chảy năm tính tốn xác định trực chuẩn dịng chảy năm sơng tương tự Trong trường hợp khác sông tương tự dựng đường cong luỹ tích theo xác định thời kỳ tính tốn

Chọn lưu vực gần với sơng trạm tính tốn làm tương tự có điều kiện đồng vị trí địa lý độ cao, nhân tốảnh hưởng khí hậu mặt đệm (ao hồ, địa hình, đặc điểm đất đai v.v ) Cần tính đến cảđộ lệch dịng chảy tự nhiên hai lưu vực

Tiêu chuẩn xác khách quan để lựa chọn sơng tương tự tính đồng dao động mơ đun dòng chảy năm quan hệ tương quan chặt chẽ hai trạm cho thời kỳđồng năm quan trắc Quan hệ hai trạm lập phương pháp giải tích đồ giải

Quan hệ hai trạm tính tốn sơng tương tự coi cahựt hệ số tương quan r ≥ 0,8.

∑∑ − ∑ − − − = 2 0 ) ( ) ( ) )( ( x x y y x x y y r i i i i (3.33) hoặc:

vx C vy nC K K

r = ∑( y −1)( x −1) (3.34)

với yi xi giá trị dòng chảy năm tương ứng chuỗi xét; y0 x0 - giá trị trung bình dịng chảy năm chuỗi; Kx Ky hệ số mơ đun dịng chảy năm hai chuỗi; Cvx Cvy - hệ số biến đổi dòng chảy năm trạm thời kỳđồng năm quan trắc n

Tính tốn hệ số tương quan xác định phương trình đường thẳng hồi qui quan hệ hai biến dẫn theo bảng chuyên dụng

Theo lý thuyết sai số, sai số tổng cộng (%) chuỗi kéo dài bằng:

2

1 σ

σ

σ = + (3.35)

với σ1 sai sốđại lượng trung bình từ chuỗi năm quan trắc dài trạm gốc có độ dài N năm, xác định theo công thức (3.30); σ2 sai số tương quan (quan hệ) dòng chảy cho thời kỳđồng năm quan trắc, bằng:

n r

Cv

2

1− =

σ (3.36)

với Cv2 hệ số biến đổi dòng chảy năm trạm dẫn cho thời kỳđồng quan trắc; r - hệ số tương quan dòng chảy năm hai trạm; n - số năm đồng quan trắc

Khi phân tích quan hệ nhận ta rút dạng quan hệ chủ yếu sau: Quan hệđường thẳng tuyến tính qua gốc toạđộ:

a

M a

M = (3.37)

với M Ma chuẩn dòng chảy năm nhiều năm sơng tính tốn sơng tương tự, a - tang góc nghiêng đường thẳng so với trục sông tương tự

Loại quan hệ thường gặp trường hợp mà dao động dòng chảy năm hai trạm hệ số Cv gần Chuẩn dòng chảy năm trạm ngắn xác định trực tiếp đồ thị quan hệ theo chuẩn dịng chảy năm trạm sơng tương tự khơng cần phải khơi phục chuỗi để tính trung bình có làm tăng khoảng sai số lên mà thơi

Có thể giải tốt vấn đề phương pháp giải tích, ứng dụng phương pháp hệ số:

tba tb

a M

M M

M = (3.38)

với Mtb - dòng chảy năm cho thời kỳ năm quan trắc ngắn theo sông tính tốn; Mtba - dịng chảy năm cho thời kỳ năm quan trắc ngắn theo sông tương tự Công thức (3.38) viết dạng:

a tb

K M

M = (3.39)

với Ka - hệ số mơ đun trung bình

2 Quan hệđường thẳng không qua gốc toạđộ mà cắt b hai trục toạđộ:

M =aMa± b (3.40)

chảy Quan hệ chứng tỏ dao động hai sông không đồng hệ số biến đổi hai trạm khác Trường hợp chuẩn dòng chảy năm chuỗi ngắn lấy trực tiếp từ quan hệ theo chuỗi có năm quan trắc dài

Gặp trường hợp hệ số biến đổi hai trạm chênh lệch lớn lấy chuẩn dịng chảy năm gặp sai số lớn, lượng nước sông chuỗi năm quan trắc ngắn chuỗi năm quan trắc dài đảm bảo độ xác tính tốn

3 Khi có số năm quan trắc đồng thời từ 10-15 năm giá trị hệ số tương quan dịng chảy năm khơng nhỏ 0,8 dẫn đại lượng trung bình năm quan trắc ngắn chuỗi năm quan trắc dài phương trình hồi qui:

) ( a tba Ma

M

tb r M M

M

M= + −

σ σ

(3.41) với M - chuẩn dòng chảy năm (l/s.km2); M

tb - dòng chảy năm trung bình chuỗi năm quan trắc ngắn (l/s.km2); σM - độ lệch qn phương trung bình mơ đun dịng chảy năm; r - hệ số tương quan giá trị dòng chảy năm năm quan trắc đồng thời; a - số ký hiệu đặc trưng ứng với sông tương tự

4 Trong số trường hợp các điểm đưa lên đồ thị không tuân theo qui luật đường thẳng mà bố trí gần đường cong Nếu có sở giả thiết điểm bố trí khơng ngẫu nhiên mà phản ánh tính chất dao động dịng chảy năm quan hệđó dùng để tính tốn Và dùng quan hệđó để khơi phục dịng chảy năm khơng quan trắc theo chuỗi tính đặc trưng dòng chảy

5 Trong trường hợp riêng thường gặp với sông tương tự giá trị trung bình thời kỳ ngắn dài giống việc dẫn chuẩn khơng thực với quan hệ tính tốn giá trị trung bình khơng thay đổi

6 Nếu hệ số biến đổi Cv sai khác lớn (vượt 20-30%) áp dụng phương pháp so sánh đường cong đảm bảo dịng chảy năm, xác suất thiên lớn dòng chảy năm số năm cụ thể đồng với hai trạm Theo xác suất thiên lớn dịng chảy sơng tương tự cho tất năm phân bố theo thứ tự giảm dần xác định theo xác suất giá trị thiên lớn dịng chảy trạm tính tốn

7 Khi vùng quan trắc hồn tồn khơng có tài liệudịng chảy dùng để kéo dài kéo dài chuỗi theo tài liệu mưa độ hụt ẩm khơng khí tất nhiên có độ xác thấp

Xác định chuẩn dịng chảy năm khơng có tài liệu quan trắc

Nhiều ta gặp phải trường hợp vùng nghiên cứu hồn tồn khơng có tài liệu quan trắc Khi chuẩn dịng chảy năm phải xác định theo phương pháp gián tiếp

Cơ sởđể sử dụng phương pháp gián tiếp việc nghiên cứu phân tích kỹ lưỡng nhân tố hình thành dịng chảy khái qt hố theo lãnh thổ dùng phương pháp ngoại suy, nội suy qui luật địa đới đặc trưng tượng thuỷ văn

Các phương pháp gián tiếp thường sử dụng là: 1) Phương pháp đồ; 2) phương pháp nội suy tuyến tính; 3) phương pháp tương tự thuỷ văn 4) phương pháp hệ số tổng hợp nhân tốảnh hưởng tới dòng chảy năm

Xác định theo đồđẳng trị

quan trắc phải đặt vào trung tâm hình học lưu vực mà trạm khống chế Vì chuẩn dịng chảy năm xác định theo đồ phải tương ứng với trung tâm hình học lưu vực chưa nghiên cứu

Trong trường hợp đơn giản nhất, lưu vực chưa nghiên cứu có vài đường đẳng trịđi qua hay lưu vực nằm hai đường đẳng trị chuẩn dòng chảy năm xác định cách nội suy giá trị dịng chảy năm hai đường đẳng trịđó

Nếu lưu vực có nhiều đường đẳng trịđi qua (Hình 3.7) chuẩn dịng chảy năm lưu vực chưa nghiên cứu M0được xác định theo công thức:

F

f M f

M f M

M = 1+ 2+ + n n

0 (3.42)

với M1, M2, , Mn giá trị chuẩn dịng chảy năm trung bình hai đường đẳng trị; f1, f2, , fn diện tích hai đường đẳng trị, F- diện tích lưu vực tính tốn

Phương pháp nội suy

Trên đồđã điền giá trị mô đun hay lớp dịng chảy trung bình trung tâm hình học lưu vực vài trạm gốc sông tương tự gần trạm tính tốn Chuẩn dịng chảy năm khu vực đồng vùng địa hình thay đổi xác định trực tiếp phương pháp nội suy trực tiếp Nếu địa hình đồi núi nội suy cần tính tỷ lệ biến động chuẩn dịng chảy năm theo độ cao

Sai số chuẩn dòng chảy năm xác định theo phương pháp nội suy phụ thuộc vào độ xác tính tốn trạm gốc

Xác định chuẩn dịng chảy năm theo phương trình cân nước

Tại vùng nghiên cứu mà xây dựng đồ, dùng hai phương pháp kể sử dụng phương trình cân nước để xác định chuẩn dịng chảy năm theo cơng thức: Z

Z X

Y = −

với

Y =X α , (3.43)

với Y, X, Z giá trị trung bình nhiều năm dịng chảy, mưa bốc α - hệ số dòng chảy 10

5

10

8

9

8

6

6

II I

III

V IV

Hình 3.7 Sơđồ xác định chuẩn

trung bình nhiều năm tỷ số Y /X

Chuẩn mưa năm X xác định theo tài liệu đo mưa trạm phân bố lưu vực gần đó, lấy từ đường đẳng trị đồ

Đại lượng Z xác định theo phương pháp gián tiếp, phương pháp tính tốn Z thể rõ giáo trình Thuỷ văn đại cương(1)

Gía trị hệ số dịng chảy trung bình nhiều năm xác định xấp xỉ theo công thức thực nghiệm của:

M.A Velicanov - D.L Xocolovski

8 , 1− d =

α ; (3.44)

B V Poliacov

; 9 3+

=

d

α (3.45)

S N Kriski - M Ph Menkel

11 11

3 +

= α

d

d (3.46)

Trong công thức d - chuẩn độ thiếu hụt ẩm khơng khí Xây dựng đồ chuẩn dòng chảy năm

Bản đồ chuẩn dịng chảy năm sản phẩm có tính khoa học thực tiễn cao Để thành lập đồ chuẩn dòng chảy năm cần phải sử dụng nhiều phương pháp phân tích tính tốn thuỷ văn để đưa đồ tốt sở tài liệu

Phân tích tài liệu xây dựng đồ chuẩn dòng chảy năm

Bản đồ chuẩn dòng chảy năm thường xây dựng cho vùng lãnh thổ rộng lớn với khái quát cao tài liệu Trước hết phải phân tích đánh giá tài liệu dịng chảy xem khu vực tính tốn thuộc dạng đầy đủ số liệu tính chuẩn hay phải kéo dài (khi phải tìm trạm tương tự) giả vùng chưa nghiên cứu để chọn phương pháp xác định chuẩn dòng chảy năm tương ứng

Trên đồ cần ý chi tiết dẫn tới sai lệch tính tốn chuẩn dịng chảy năm nhưđộ cao lưu vực, độ che phủ rừng, mức độ ao hồ, đầm lầy v.v dạng địa hình phương để có điều chỉnh cần thiết

Và quan trọng nhất, cần tham khảo đồ mưa năm để làm sáng tỏ điểm không hợp lý đồ chuẩn dòng chảy năm đồ chuẩn mưa năm Những lý giải điểm không tương đồng phải dựa sở phân tích khoa học tài liệu vềđiều kiện địa lý tự nhiên lãnh thổ

Nếu gặp trường hợp trạm đo thuỷ văn thưa mà trạm khí tượng đủ dày thiết vẽ đường đẳng trị cần tham khảo đồ mưa

Trong số trường hợp cần ý phân tích đến biến đổi địa hình lãnh thổđể dẫn đường đẳng trị hợp lý cho đường đẳng trị không cắt ngang đường phân lưu Khi không đủđiều kiện để xác định chuẩn đồđược vẽ theo số liệu dịng chảy trung bình nhiều năm cần ghi rõ thời đoạn tính tốn để người sử dụng biết khai thác

Các bước xây dựng đồ chuẩn dòng chảy năm

( ) T h uỷ văn đại cươn g N g u yễn Văn T uần , N gu yễn T hị N g a , N g u yễn T hị P hươn g L o a n v

Xây dựng đồ chuẩn dòng chảy năm thiết phải thực qui trình sau: Phân tích đánh giá tài liệu dịng chảy để lựa chọn thời kỳ tính tốn chuẩn dịng chảy năm Kiểm tra tính đồng chuỗi số liệu Để xây dựng đồ chuẩn dòng chảy năm người ta hay sử dụng tiêu Wincooson tiêu Student

3 Kiểm tra tính phù hợp tính đại biểu chuỗi để xác định chu kỳ tính tốn chuẩn dịng chảy năm có hội tụđủđiều kiện tính chuẩn hay khơng?

4 Tính chuẩn dịng chảy năm theo tài liệu có phương pháp tính nêu trường hợp cụ thể Dùng tài liệu vềđộ cao, địa hình, thảm thực vật ao hồ để hiệu chỉnh Chuẩn dòng chảy năm qui giá trị M Y để loại trừảnh hưởng diện tích lưu vực

5 Theo kết tính chuẩn dịng chảy năm cho trạm đo đểđưa chúng vào trung tâm hình học lưu vực trạm khống chếđể lên đồđẳng trị

6 Đường đẳng trị chuẩn dòng chảy năm đồđược vẽ theo phương pháp nội (ngoại) suy dựa lập luận tính địa đới dịng chảy Khi vẽ đường đẳng dòng chảy cần tham khảo đồ chuẩn mưa năm độ cao địa hình

7 Viết giới thiệu phương pháp tính tốn xây dựng đồ làm phụ lục thuyết minh kèm Trang trí đồ chuẩn dịng chảy năm tỷ lệ đồ phải tuân theo qui phạm Cục Đo đạc Bản đồ Nhà nước

3.3.3 Tính tốn phân phối dịng chảy năm

Dịng chảy sơng khơng thay đổi hàng năm mà thay đổi theo thời kỳ năm Q trình thay đổi dịng chảy năm mang tính chất chu kỳ rõ rệt, hình thành pha nước lớn nhỏ xen kẽ lẫn nhau, phụ thuộc vào tính chất tuần hồn yếu tố khí hậu Sự thay đổi có tính chu kỳ gọi phân phối dòng chảy năm

Sự phân phối dịng chảy năm thường khơng phù hợp với yêu cầu dùng nước Chỉ có nắm vững qui luật tự nhiên phân phối dòng chảy năm lợi dụng nguồn tài nguyên thuỷ lợi sơng ngịi cách có ích hợp lý

Vì vậy, việc nghiên cứu phân phối dịng chảy năm có ý nghĩa thiết thực việc thiết kế khai thác cơng trình thuỷ lợi, tính tốn dung tích kho nước, cơng suất phát điện giai đoạn vận hành kho nước

Xác định phân phối dòng chảy năm cịn có ý nghĩa nghiên cứu chếđộ thuỷ văn chung, xác định mối quan hệ phân phối dòng chảy điều kiện địa lý tự nhiên để sử dụng trường hợp thiếu tài liệu

Các nhân tố ảnh hưởng đến phân phối dịng chảy năm

Tình hình phân phối dòng chảy năm thể qua đặc trưng biên độ, thời gian thời kỳ xuất lưu lượng tương ứng Phân phối dòng chảy năm thường biểu thị hai hình thức: đường trình lưu lượng đường trì lưu lượng tuỳ theo yêu cầu việc thiết kế cơng trình

Đường q trình lưu lượng mơ tả thay đổi dòng chảy theo thứ tự thời gian, thường biểu thị dạng đường trình lưu lượng bình quân tuần(10 ngày), tháng mùa (hoặc tỷ số phần trăm so với toàn năm), cho ta khái niệm trực quan thay đổi dòng chảy thời kỳ năm

Khi nghiên cứu đường q trình dịng chảy năm trường hợp có đầy đủ tài liệu thuỷ văn người ta thường ý dạng trình điển hình đại biểu cho năm nhóm năm nước lớn, nước bé, nước trung bình

Trong trường hợp thiếu khơng có tài liệu, người ta giải theo hai hướng: hướng thứ xác định từ phương trình cân nước thời kỳ năm sở biết lượng mưa, lượng bốc mặt đệm khác lượng trữ nước khu vực Anđrêyanốp sử dụng phương pháp để xác định phân phối dòng chảy năm Phương pháp xuất phát từ lý thuyết ngun dịng chảy nên có ý nghĩa vật lý rõ ràng, song việc xác định thành phần phương trình cân nước khơng đơn giản lượng trữ nước lưu vực, thường dẫn đến sai số lớn

Hướng thứ hai nghiên cứu tính chất khu vực dạng phân phối dịng chảy, dùng phương pháp tương tự thuỷ văn để xác định phân phối năm lưu vực thiếu tài liệu

Vai trò nhân tốảnh hưởng phân phối dòng chảy năm

Sự phân phối năm dòng chảy nhân tố khí hậu mặt đệm định, phân phối dòng chảy năm khác lưu vực khác tìm thấy nét chung phản ánh đặc điểm khí hậu mặt đệm nơi

Nhân tố khí hậu định đặc tính nói chung phân phối dịng chảy khu vực địa lý đó, cịn nhân tốđịa lý tự nhiên khác phản ánh sựđiều tiết thiên nhiên nhân tạo dịng chảy sơng mà với mức độ đấy, chúng làm thay đổi tình hình phân phối sẵn có cách đáng kể

Xuất phát từ phương trình cân dòng chảy lưu vực

y= x - z ±Δv ±Δw (3.47)

ta thấy phân phối dòng chảy năm phụ thuộc vào lượng mưa (x), lượng bốc (z), trữ lượng nước lưu vực (Δv) trao đổi nước ngầm với lưu vực bên (Δw) thời gian. Sự phân phối mưa bốc chủ yếu điều kiện khí hậu định Lượng trữ nước lưu vực trao đổi nước ngầm với lưu vực bên điều kiện địa lý tự nhiên định

Điều kiện địa vật lý có tác dụng tới yếu tố khí hậu ảnh hưởng gián tiếp tới phân phối dịng chảy năm chủ yếu thơng qua lượng trữ nước lưu vực làm cho phân phối dòng chaỷđiều hoà Trong yếu tố cần ý tới diện tích lưu vực, ao hồ, đầm lầy, rừng điều kiện địa chất thổ nhưỡng

Những hồ tự nhiên có nước sơng lưu thơng có tác dụng điều tiết mạnh trữ nước mùa lũ lũđến, bổ sung lại cho sông sau lũ làm cho dịng chảy điều hồ Tác dụng đièu tiết hồ định độ sâu hồ dung tích chứa lũ Theo Xơkơlơvski lưu vực có nhiều hồ lượng dịng chảy tháng điều hoà thay đổi từ 0,90 đến 1,10 lần dịng chảy năm, cịn lưu vực hồ dịng chảy tháng dao động lớn từ 0,15 ÷ 4,30 lần dòng chảy năm

Đầm lầy có tác dụng tương tự hồ ao, đầm lầy có diện tích rộng nhưĐồng Tháp Mười có khả chứa lũ lớn Ngoài ao hồđầm lầy có mặt thống lớn nên làm tăng lượng bốc lưu vực

Ở lưu vực có nhiều rừng, lượng dịng chảy mùa kiệt lượng nước ngầm lưu vực cung cấp làm cho phân phối dịng chảy điều hồ lưu vực q nhỏ khơng hứng nước ngầm tác dụng rừng ngược lại làm cho dòng chảy điều hoà

Điều kiện địa chất thổ nhưỡng lưu vực định trình thấm hình thành lượng nước ngầm nên có ảnh hưởng đến lượng dòng chảy mùa kiệt ảnh hưởng địa chất đến phân phối dòng chaỷ năm rõ rệt vùng đá vôi, hang động đá vôi có tác dụng khác phân phối dịng chảy điều hoà hơn, mặt hang động ngầm làm cho dịng chảy mùa kiệt hồn tồn

Vai trị của diện tích lưu vực ảnh hưởng lớn đến phân phối dòng chảy năm Lưu vực lớn, diện tập trung nước rộng bao gồm nhiều khu vực có điều kiện hình thành dịng chảy khác phân phối dịng chảy năm điều hồ, mùa lũ dịng nước không lên xuống đột ngột

Lưu vực lớn lịng sơng cắt sâu hứng nhiều nước ngầm mùa kiệt sông không khô cạn Những lưu vực nhỏ, sông cắt không sâu, không hứng nước ngầm nên mùa kiệt dòng chảy bị gián đoạn hoàn toàn Ở nước ta lượng mưa phong phú lịng sơng cắt sâu nên diện tích giới hạn nhỏ

Ngồi nhân tố hoạt động người làm thuỷ lợi trồng gây rừng, chống xói mịn có tác dụng đến phân phối dịng chảy năm Việc canh tác không khoa học, việc triệt phá rừng làm cho đất đai bị xói mịn trở nên cằn cỗi có ảnh hưởng xấu đến điều kiện hình thành dòng chảy làm cho phân phối dòng chảy năm khơng điều hồ

Tình hình phân phối dịng chảy Việt Nam

Ở nước ta lượng nước mùa lũ chiếm 70÷80% lượng nước năm, tháng có lượng nước lớn sông thuộc Bắc Bộ thường tháng VII, tháng VIII lượng nước chiếm 15 ÷ 35% lượng nước năm Từ Nghệ Tĩnh tới bắc Bình Trị Thiên tháng có lượng mưa lớn tháng X, chiếm 50% lượng nước năm, sơng đơng tây Trường Sơn có tháng lượng nước lớn tháng IX tháng X, lượng nước chiếm 20 ÷35% lượng nước năm Các sơng Nam Bộ tháng có lượng mưa lớn tháng IX tháng X chiếm khoảng 30% lượng dòng chảy năm

Đối lập với mùa mưa nhiều mùa lũở nuớc ta là mùa mưa bé (mùa khô) mùa cạn Mùa mưa bé (mùa khơ) nói tháng XI đến tháng IV năm sau chung cho nước, song có xê dịch theo địa phương giống mùa mưa nhiều

Kết thúc mùa lũ bắt đầu mùa cạn nơi Tháng X, XI bắt đầu mùa cạn Bắc Bộ Thanh Hố, riêng ởởĐơng Bắc Tây Bắc mùa cạn đến sớm tháng XII bắt đầu mùa cạn Nam Tây Nguyên, vùng đệm nằm đông tây Trường Sơn mùa cạn muộn nhất, tháng I

Ở Trung Bộ mùa cạn bị phân cắt thành hai thời kỳ xen lũ tiểu mãn Lũ tiểu mãn có làm cho dịng chảy tăng lên, song thời gian có lũ ngắn lượng nước tháng khơng lớn, xếp vào mùa cạn

Lượng nước mùa khơ nhỏ chiếm từ 10 ÷ 20% lượng mưa năm, Tây Nguyên có năm lượng mưa chiếm 5% lượng mưa năm, số ngày không mưa liên tục có kéo dài tới 120 ÷ 130 ngày Mùa mưa mùa khơ Tây Ngun có tương phản rõ rệt

Dòng chảy mùa cạn chủ yếu luợng nước ngầm cung cấp, lượng nước mùa cạn chiếm 20 ÷

Từ Nghệ Tĩnh trở vào khơng khí lạnh qua biển nhận thêm ẩm nhiệt vào tới đất liền gập dẫy Trường Sơn nên mưa frơnt vùng có mạnh hơn, làm cho lượng dòng chảy đầu tháng mùa cạn (tháng XIII) vùng khu IV cũ xấp xỉ 8% dịng chảy năm, vùng Đơng Bắc tháng X vùng sơng Hồng vào tháng XI lượng dịng chảy tháng cịn từ ÷ 8% lượng dịng chảy năm, vùng khác lượng nước thấp

Giai đoạn ổn định mùa cạn thường kéo dài khoảng tháng, lượng dòng chảy nhỏ hẳn so với tháng năm, lượng nước tháng chiếm ÷ 8%, vùng nước tỷ lệ cịn thấp

÷4%

Giai đoạn cuối mùa cạn hoạt động gió mùa phát triển, vào thời gian thường xuyên xuất dòng chảy nhỏ nhất, lúc nước ngầm cung cấp cho sơng đạt giá trị nhỏ có mưa dịng chảy sơng ngịi chưa bổ sung

Phương pháp phân phối dịng chảy năm theo q trình ngẫu nhiên

Sự phân phối dòng chảy năm theo q trình ngẫu nhiên ta dùng chuỗi Máccốp đơn để mơ tả phân phối dịng chảy năm

Phương pháp coi trị số lưu lượng tháng thứ i đó: Q1được cấu tạo hai thành phần:

Phần lưu lượng xuất theo quy luật phụ thuộc vào lưu lượng xuất tháng trước Qi -1,

được biểu thị trị số trung bình điều kiện:

) (

' 1

1 , − − − − − +

= i i

i i i i i

i Q Q Q

Q

σ σ

γ (3.48)

trong đó: Qi,Qi−1 Lưu lượng trung bình nhiều năm tháng thứ i i -1; σi, σi-1 Khoảng chênh lệch quân phương lưu lượng tháng thứ i i- 1; γi,i-1 - hệ số tương quan lưu lượng tháng thứ i i-

Phần lưu lượng xuất theo qui luật ngẫu nhiên phụ thuộc vào xác suất điều kiện, biểu thị F = f(Pi,Csi)

Fi - khoảng chênh lệch tiêu chuẩn

Pi - xác suất điều kiện giá trị ngẫu nhiên tháng thứ i

Csi - hệ số không đối xứng phân phối xác suất điều kiện Theo lý thuyết xác suất ta có: , ' ' ' − − = − = Φ i i i i i i Q i i i Q Q Q Q γ σ

σ (3.49)

trong σQ'i khoảng lệch quân phương phân phối xác suất điều kiện Thay giá trị Q'i vào ta có:

2 , 1 1

, ( − − ) −

−

− − +Φ −

+

= i i i i ii

i i i i i

i Q Q Q

Q σ γ

σ σ

γ (3.50)

Các thông số thống kê Qi,Qi−1,γi,i−1 xác định theo tài liệu thực đo phương pháp tạo số ngẫu nhiên ta xác định xác suất điều kiện Pi lưu lượng thứiđược hồn tồn xác biết lưu lượng tháng thứi -1, biết lưu lượng tháng thứi ta lại tính tiếp cho tháng sau ta trình lưu lượng trung bình tháng

trình Markov đơn chưa có sức thuyết phục nên hạn chế định Phương pháp xác định mơ hình phân phối dịng chảy năm có tài liệu quan trắc

Mơ hình phân phối dịng chảy năm sử dụng rộng rãi có hai hướng: - Phương pháp Anđrâyanôp phương pháp tổ hợp thời khoảng với số liệu khơng 10-15 năm

- Phương pháp năm điển hình

Phương pháp V.G Anđrâyanơp

Theo phương pháp này, dòng chảy năm, thời kỳ giới hạn mùa giới hạn tần suất Phương pháp lập mơ hình phân phối cho năm thuỷ văn (từđầu mùa lũ năm trước đến cuối mùa kiệt năm tiếp theo) Thông thường năm thuỷ văn không trùng với năm lịch đại

Trị số dòng chảy năm thời điểm khoảng biểu thị tổng lưu lượng bình quân

Đường tần suất kinh nghiệm xây dựng theo trị số dòng chảy năm, dòng chảy thời kỳ giới hạn Trị số dòng chảy mùa lại (không phải mùa giới hạn) xác định hiệu dòng chảy năm với dòng chảy giới hạn

Sự phân phối dòng chảy theo tháng mùa lấy bình qn nhóm năm mùa tính tốn (nhóm năm nhiều nước bao gồm năm với tần suất dòng chảy mùa cạn P%<33%; nhóm năm nước trung bình bao gồm năm với tần suất dòng chảy mùa cạn 33% ≤ P%≤ 66 %; nhóm năm nước P%>66%)

Đối với mùa nhóm nước tương ứng, lưu lượng bình quân tháng xếp hàng theo thứ tự giảm dần ghi rõ tên theo tháng lịch Đối với tất năm nhóm nước tiến hành cộng lưu lượng trung bình tháng cột tính tổng lưu lượng bình qn tháng mùa ( lấy tổng theo hàng sau lấy tổng theo cột)

Dựa vào kết tính tổng lưu lượng cột định phân phối dòng chảy theo tháng mùa theo tỷ lệ phần trăm so với lượng dòng chảy mùa Các tỷ số phần trăm tháng theo số thứ tựđược gán cho tháng có tần số suất nhiều (trong cột)

Nhân tỷ số phần trăm (hệ số phân phối) tháng mùa với tỷ lệ phần trăm lượng nước mùa ghép mùa lại theo trình tự thời gian, mùa nhiều nước, ta phân phối dịng chảy năm Với nhóm có tỷ số phân phối dịng chảy năm tương ứng (nhóm năm nhiều nước, nhóm năm nước trung bình nhóm năm nước)

Theo ý kiến nhiều người nghiên cứu thuỷ văn phương pháp có nhiều ưu điểm sử dụng lượng thơng tin chứa chuỗi quan trắc dòng chảy nhiều (so với phương pháp khác), với tần suất năm đo đạc 12 - 15 năm, cho ta kết khả quan xác

Phương pháp năm điển hình

Ta tiến hành phân phối dịng chảy năm ứng với tần suất thiết kế theo mô hình phân phối năm xảy ra, chọn làm năm điển hình

Tuỳ theo yêu cầu tính tốn chọn năm điển hình nhiều nước, trung bình nước năm nước

Năm nhiều nước, năm nước chọn trực tiếp năm có giá trị lưu lượng trung bình năm chuỗi có giá trị cực đại cực tiểu tương ứng

dạng đồ thị phân phối…

Theo quy phạm tạm thời tính tốn thuỷ văn, dạng phân phối dịng chảy năm năm thực đo dùng làm điển hình tần suất dịng chảy năm, dòng chảy thời kỳ giới hạn, dòng chảy mùa giới hạn gần tần suất đồng thời trị sốđó phù hợp với yêu cầu sử dụng nguồn nước, sai lệch khoảng 10 - 15% Nếu chênh lệch phải hiệu chỉnh lại giá trị dịng chảy tháng mùa giới hạn tháng lại năm Trong trường hợp khơng chọn năm điển hình ta phải dùng phương pháp khác tính phân phối dịng chảy năm thiết kế

3.3.4 Các cơng thức tính tốn dịng chảy lũ

Lũ pha chếđộ dịng chảy sơng ngịi có lượng cấp nước lớn năm Ở vùng nhiệt đới nguồn cấp nước chủ yếu sông pha nước mưa Dòng chảy lớn trị số lưu lượng tức thời trị số bình quân ngày đêm lớn năm

Lũ mưa tạo thành sơng sựđóng góp thể tích nước sở khu vực khác lưu vực với tỷ lệ khác qua trình chảy truyền qua trạm khống chế

Lũđược tạo thành chịu nhiều chi phối điều kiện địa lý tự nhiên phức tạp, nên nghiên cứu lũ bỏ qua việc nghiên cứu thành tố tạo lũ, đặc trưng cho trình hình thành lũ Ý nghĩa nghiên cứu đặc trưng biểu thị dịng chảy lớn

Nghiên cứu tính tốn dịng chảy lũ dịng chảy lớn có tầm quan trọng thực tế mà ý nghĩa khoa học

Ý nghĩa khoa học việc nghiên cứu dòng chảy lũ dòng chảy lớn chỗ dòng chảy lũ dòng chảy lớn xác định đặc điểm chung chếđộ dòng chảy sơng ngịi vùng

Các đặc điểm dòng chảy lũ thời gian trì lũ, cường độ lên xuống, mơđuyn đỉnh lũ thường có quan hệ chặt chẽ với điều kiện khí tượng địa lý tự nhiên lưu vực, phản ánh thay đổi theo không gian nhân tốđó

Ý nghĩa thực tế việc nghiên cứu dịng chảy lũở chỗ số liệu quan trọng cho thiết kế cơng trình Thiết kế với trị số nước lũ thiên nhỏ dẫn đến công trình bị phá hoại Thiết kế với trị số nước lũ thiên lớn, kích thước cơng trình chứa lũ, xả lũ lớn gây lãng phí làm cho hiệu ích cơng trình giảm thấp

Các nhân tố ảnh hưởng tới dòng chảy lớn

Các nhân tốảnh hưởng tới dòng chảy lũ phân thành hai loại chính: nhân tố khí tượng nhân tố mặt đệm

Trong nhân tố khí tượng mưa rào có tác dụng định, cung cấp nguồn dòng chảy Nhân tố mặt đệm ảnh hưởng tới trình tổn thất trình tập trung dịng chảy

Nói đến nhân tố khí hậu trước hết nói đến mưa Mưa tác động đến dòng chảy cực đại tổng lượng mưa, cường độ mưa tính chất mưa

Chếđộ mưa nước ta phong phú, có tới 80% lượng mưa năm tập trung vào mừa mưa, số ngày mưa có thểđạt 80 ÷ 120 ngày Mưa mùa hạ thường có độ nước lớn, lượng mưa

lớn, đặc biệt mưa dông, mưa dông thường diễn diện tích khơng lớn thời gian ngắn, thường có ảnh hưởng tới hình thành dịng chảy lũ lưu vực nhỏ

Đối với lưu vực lũ lớn thường tổ hợp nhiều hình thái thời tiết dơng, bão, đường đứt, hội tụ nhiệt đới, rãnh thấp hình thái thời tiết thường diễn liên tục bao trùm diện tích lớn, làm cho mực nước sơng cao trì thời gian dài dễ dàng sinh lũ lớn

với bão gây nên, lượng mưa phân bố diện tích rộng lượng mưa tư 100 ÷ 200 mm trở lên chiếm

85% diện tích lưu lưọng mưa từ 200 ÷ 300 mm trở lên chiếm 85% diện tích lưu vực, nơi có lượng mưa

từ 400 ÷ 500mm khơng nhỏ

Xét trận mưa cường độ mưa tức thời luôn thay đổi, thời gian trì cường độ mưa lớn khơng dài có tác dụng định hình thành lưu lượng đỉnh lũ Ở nước ta trận mưa dài với lượng mưa lớn thường có nhiều đỉnh, tương ứng đỉnh thời gian có cường độ mưa lớn, tương ứng với q trình mưa q trình lũ có nhiều đỉnh

Về yếu tố mặt đệm độđốc sườn, hướng sườn, độẩm đất, thảm thực vật, điền trũng v.v có ảnh hưởng lớn đến tốc độ tập trung nước độ lớn lũ

Vai trị địa hình, hướng núi phân bố lũ rõ nét, dãy núi cao, đón gió thường hình thành tâm mưa lớn như: Đơng Triều, Bắc Quang, Tam Đảo nơi nơi có mơ duyn đỉnh lũ lớn Những trận mưa dơng kết hợp với địa hình thường gây nên trận lũ lớn lưu vực nhỏ,

Nhân tố mặt đệm cịn có tác dụng định tới hai khâu q trình hình thành dịng chaỷ lũ: q trình tổn thất q trình tập trung nước sườn dốc sông

Một phần lượng mưa giữ lại cây, tán rừng khơng sinh dịng chảy, lượng nước phụ thuộc vào mật độ cối loại hình thực vật lưu vực Tán rừng tán rừng nhiều tầng có khả giữ lại lượng nước mưa lớn, đánh giá mức ảnh hưởng đến dịng chảy lũ khó khăn

Rừng có tác dụng làm giảm dịng chảy mặt, tăng dịng chảy dòng chảy ngầm, làm giảm đỉnh lũ kéo dài thời gian lũ Vào đầu mùa lũ tác dụng mạnh, cuối mùa lũ lưu vực bảo hồ nước tác dụng giảm Khi mưa kéo daì nhiều giờ, lớp nước tổn thất ngưng đọng cây, tán rừng bỏ qua song tác dụng điều tiết rừng cần xét đến

Ngoài lượng tổn thất tán rừng giữ lại, phần lượng nước mưa khác ngưng đọng lại hang hốc trũng, ao hồ, đầm lầy Khi tính tốn lũđối với trận lũ lớn, tổn thất thường khơng đáng kể, song tác dụng điều tiết ao hồđầm lầy khơng thể bỏ qua

Khi bắt đầu mưa hai trình có thểảnh hưởng đáng kể, mưa kéo dài ảnh hưởng hai q trình giảm dần cịn q trình thấm tiếp tục suốt trận mưa trình tập trung nước lưu vực, lượng nước thấm thường coi tổn thất xây dựng cơng thức tính tốn dịng chảy lũ

Khi mưa rơi xuống cường độ thấm lúc đầu lớn, sau giảm dần tới lúc đạt tới trị sốổn định Cường độ thấm vừa thay đổi theo thời gian thay đổi theo khơng gian phụ thuộc chặt chẽ vào tính chất lý đất, mà tính chất lại phụ thuộc vào loại đất biến động phức tạp theo không gian Hiện nay, tính tốn người ta thường lấy trị số cường độ thấm ổn định bình qn cho tồn lưu vực

Sự hình thành dịng chảy lũ

trong sơng khơng ngừng bổ sung thêm nước hai bên sườn dốc dọc sông đổ vào Q trình chảy tụ từđiểm sinh dịng chảy tới mặt cắt q trình vơ phức tạp

Trong q trình sinh dịng chảy q trình chảy tụ mặt cắt cửa dịng nước không ngừng bị tổn thất Trên thực tế q trình xảy đồng thời lẫn lộn với tách biệt được, tính tốn lại phải chia để dễ dàng xử lý

Hình 3.9 sơđồ khái quát trình mưa, q trình thấm (lượng tổn thất dịng chảy lũ) q trình hình thành dịng chảy Lúc bắt đầu mưa cường độ mưa nhỏ cường độ thấm (at<Kt) lượng mưa bị tổn thất hoàn toàn (Ho)

Hình3.8.Sơ đồ khái quát trình mưa q trình dịng chảy .a-Cường độ mưa; K-Cường độ thấm; h-Cường độ sinh dòng chảy.

Từ thời điểm t1 cường độ mưa lớn cường độ thấm, dòng chảy mặt hình thành Cường độ mưa tăng lên, cường độ thấm giảm dần, lớp nước bề mặt lưu vực ngày mộ dày thêm, cường độ sinh dòng tăng lên ht = at - Kt (còn gọi cường độ cấp nước), lưu lượng mặt cắt cửa dần tăng lên

Quá trình mưa đạt tới cường độ lớn sau giảm dần, trình cấp nước kéo dài đến thời điểm t2 at = Kt, lúc lớp nứơc mặt lưu vực đạt lớn nhất.Thời gian từ t1 đến t2 gọi thời gian cấp nước Tcn

∫ =∫ −

= 2

1

1

) (

t

t t

t

t t t

Tcn hdt a K dt

Y (3.51)

YTcnđược gọi lớp cấp nước

Khi t > t2cường độ mưa nhỏ cường độ thấm (at < Kt), trình cấp nước kết thúc dòng chảy sườn dốc lưu vực giảm dần cung cấp nước cho sông tới hết, trình lũ trì thời gian thời gian chảy tụ lưu vực τ Vì giai đoạn nước rút cịn tổn thất nên lớp cấp nước thường lớn dòng chảy trận lũ (YTcn > y), tính tốn đểđơn giản người ta n cho chúng

Công thức tính Q max sơđồ phương pháp tính Q max từ tài liệu mưa rào

Từ cơng thức ngun dịng chảy ta xét trường hợp thay đổi quan hệ thời gian mưa thời gian chảy truyền

∫ −

=τ τ τ τ

d f h

Qt t (3.52)

Dưới trường hợp cụ thể cơng thức (3.52) hình thành dịng chảy lớn Ho

mm/ph

YTcn

kt~t a,k

h

t3 t2

t1

t0 Tcn T

Trường hợp Tcn > τ Trong cơng thức (3.52) ta dễ dàng nhận thấy dịng chảy lớn hình thành thời khoảng thứ thứ

Q4= h1f4 + h3f3 +h3f2 +h4f1 (3.53)1 Q5 = h2f4 +h3f3 +h4f2 +h5f1 (3.53)2

Để so sánh xem (3.53)1 (3.53)2 giá trị lớn ta tiến hành: Vẽ giấy kẻ ly (Hình 3.9) diện tích phận f1h4, f2h3,. công thức (3.53)1 f1h5, f2h4, công thức (3.53)2

Nếu ta thay giá trịh1, h2, h3, h4trong hình vẽ (3.9) trị số bình quân h1τ thay h2,

h3, h4, h5trong hình (3.9) trị số bình quân hτ2 ta diện tích tương đương (3.53)1 (3.53)2 Như viết lại biểu thức Q4 Q5 sau:

Q4= h1τ.F

Q5 =hτ2 .F So sánh ta thấy

τ h >

τ

h nên Q5 > Q4 lưu lượng đỉnh lũQmax = AQ5 Từđây ta rút cơng thức tổng qt

Qmax = hτ F (3.54)

trong đó: F- diện tích lưu vực; hτ - cường độ cấp nước bình quân lớn thời gian chảy tụτ

Để công thức tổng quát hơn, dùng với đơn vị khác người ta đưa vào hệ sốđổi đơn vịK

F Y K F Kh Q

ττ

τ =

=

max (3.55)

Trong Yτ -lớp cấp nước lớn khoảng chảy tụτ

Từ (3.49) ta thấy tồn diện tích lưu vực F tham gia hình thành đỉnh lũ, lại có phần lượng mưa tham gia vào hình thành đỉnh lũ mà thơi, phần lượng mưa lượng mưa lớn rơi xuống lưu vực thời gian chảy tụτ Dòng chảy lớn trường hợp gọi dịng chảy hồn tồn ( với ý nghĩa tồn diện tích lưu vực tham gia vào việc hình thành đỉnh lũ)

Trường hợp Tcn = τthì khơng tồn diện tich mà cịn tồn lượng mưa tham gia hình thành dịng chảy đỉnh lũ, điều kiện để phát sinh dịng chảy hồn tồn

Trường hợp Tcn <τ. Giả sử lưu vực với bốn mảnh diện tích chảy thời gian (τ = 4), có khoảng mưa sinh dịng chảy h1, h2, h3 (Tcn = 3), lập luận trường hợp Tcn >τ

h3 h4

h2

h1

f4

f3

f2

f1

h4 h5

h3 h2

f4

f3

f2

f1

h h

F F

Hình 3.9 Cường độ cấp nước bình quân lớn

ta có dịng chảy sau:

Q3 = h1f3 + h2f2 +h3f1 (3.56)1

Q4 = h1f4 + h2f3 + h3f2 (3.56)2

Lưu lượng lớn trường hợp xảy cuối thời khoảng thứ ba thứ tư Cũng giống trường hợp trước, biểu thị lượng mưa trung bình cho thời đoạn hTcn ta có

max max ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = ∑ = Tcn i i Tcn f h

Q (3.57)

Ởđây

max ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛∑ = Tcn i i

f f2 + f3 + f4 phần diện tích lớn phần diện tích tương ứng với thời gian cấp nước Tcn

Đặt FTcn=

max Tcn

i

fi⎟⎠⎞

⎜ ⎝ ⎛ ∑ =1 ta có: cn cn cn cn T cn T T T max F T Y F h

Q = = (3.58)

Ta thấy Qmax lưu lượng lớn mặt cắt cửa FTcn mặt cắt khơng thiết phải mặt cắt cửa lưu vực Vì lưu lượng lớn mặt cắt cửa phải nhỏ lưu lượng tính từ cơng thức (3.58) với lý chảy truyền tới mặt cắt cửa sóng lũ bị biến dạng Cơng thức (3.52) dùng thực tế khó khăn Để tiện tính tốn giả thiết

τ

F T F

cn

Tcn = Thực

chất giả thiết lưu vực có dạng hình chữ nhật, cơng thức (3.58) có dạng (3.53),(3.56)

Trong nhiều trường hợp, lớp cấp nước lớn Yτ, biểu thị dạng hệ số dịng chảy,

vì (3.56) viết thành:

F H K Q τ ϕ τ τ =

max (3.59)

trong ϕτ gọi hệ số dòng chảy đỉnh lũ τ τ τ ϕ H Y

= (3.60)

Hτ - lớp mưa lớn thời khoảng τ

Yτ - lớp dòng chảy lớn khoảng τ

đặt aτ =

ττ

H

cường độ mưa lớn thời khoảng τ ta có:

Qmax = K ϕaτF (3.61)

Công thức (3.54) (3.55) dạng cơng thức “lý luận” tính dịng chảy lớn từ mưa rào

Hiện có tới hàng trăm cơng thức tính Qmax khác nhau, cơng thức có tham số chí kết cấu bề ngồi khác suy từ công thức Sự khác chủ yếu cách xử lý cách tính phần cơng thức Hτ,ατ,aτ τ sẽđược trình bày sau

thức (3.59), (3.61) gọi công thức “ lý luận’’ công thức tác giả khác nhau, chủ yếu ởđường lối giải cụ thể thành phần đó: ϕ, aττ

Hiện nước ta bên cạnh công thức nước ngồi ứng dụng cơng thức Bơnđakốp, Alecxâyev, Xôkôlốpki (Liên Xô), công thức Viện nghiên cứu thuỷ lợi Bắc Kinh (Trung Quốc)

Bảng 3.1 Hệ số dòng chảy ϕ

Hệ sốϕ dùng cho diện tích F(km2)

Loại Loại đất Lượng mưa

ngày Hnp <0,1 0,1- 1- 10 10- 100 >100 I Nhựa đường bê tông

đá không nứt 1 1

II Đất sét, đất sét nặng

<150 150- 200 >200 0,95 0,95 0,95 0,85 0,90 0,95 0,80 0,90 0,95 0,80 090 0,90 0,80 0,90 0,90

III Đất thịt, đất pôdôn đất thịt màu xám rừng, đất vùng đầm lầy

<150 150- 200 >200 0,85 0,85 0,90 0,80 0,85 0,90 0,75 0,80 0,80 0,65 070 0,75 0,65 0,70 0,75 IV

Đất cacbônit, đất đồi đỏ đất rừng màu gụ

đất sỏi bồi

<150 150- 200 >200 0,65 0,75 0,80 0,63 0,70 0,75 0,56 0,65 0,70 0,45 0,55 0,65 0,30 0,40 0,50

V Đất cát dính, đất có cỏ mọc

< 150 150- 200 >200 0,45 0,55 0,60 0,35 0,45 0,55 0,25 0,40 0,50 0,25 0,35 0,45 0,20 0,30 0,40

VI Cát thô, đất đá xếp 0,25 0,20 0,15 0,10 0,1

Bảng3.2 Thông số tập trung nước sườn dốc md

Hệ số md trường hợp Tình hình sườn dốc lưu vực

Cỏ thưa Trung bình Cỏ dày

- Sườn dốc phẳng(bê tông, nhựa đường) 0,5

- Đất đồng loại ta cưa (hay nứt nẻ ) mặt đất san phẳng đầm chặt

0,40 0,30 0,25 - Mặt đất thu dọn khơng có gốc cây,

không bị cày xới, vùng dân cư nhà cửa không 20%, mặt đá xếp

0,30 0,25 0,20

- Mặt đất bị cày xới, nhiếu gốc bụi, vùng dân cư có nhà 20%

0,20 0,15 0,10 Một số tác giả nước đưa cơng thức tính tốn dựa theo cơng thức nước ngồi thơng số xác định theo tài liệu nước như: Viện thiết kế giao thông, Cục Thuỷ văn trường Đại học Thuỷ lợi

Việc lựa chọn công thức, xử lý thơng số năm đầu hồn tồn chủ quan người thiết kế Năm 1974 sở tổng hợp số liệu đo miền Bắc, Cục Thuỷ văn soạn thảo ’’Hướng dẫn tính lưu lượng lớn nhất ‘’

Bảng 3.3 Thời gian chảy tụ sườn dốc τd (phút)

1

0,5 5,0 6,0 4,0 6,0 4,0 6,0 6,0 4, 5,0

1,1 9,0 9,0 7,0 9,0 7,0 8,0 9,0 7,0 10,0

2 15,0 12,0 10,0 12,5 9,0 13,0 12,0 10,0 13,0

2,5 19,0 16,0 13,0 15,5 12,0 17,5 15,0 12,0 16,0

3 23,5 20,6 16,5 19,0 14,0 22,5 18,5 15,0 22,0 33,0 27,0 22,5 26,5 21,0 32,0 26,0 22,0 32 42,0 34,0 30,0 34,2 30,0 42,0 34,2 29,0 40,0 52,0 43,0 38,0 44,0 37.0 52,0 44,0 37,0 50,0 62,0 52,0 46,0 55,0 45,0 63,0 53,0 45,0 60 72,0 62,0 64,0 64,0 53,0 75,0 63,0 53,0 71,0 82,0 73,0 53,0 73,0 62,0 86,0 74,0 62,0 80,0 10 94,0 83,0 72,0 84,0 71,0 93,0 83,0 71,0 93,0 12 115,0 144,0 90,0 110,0 88,0 116,0 105,0 880,0 116,0 15 158,0 141,0 125,0 142,0 122,0 158,0 142,0 122,0 154,0 17 186,0 155,0 146,0 156,0 144,0 186,0 155,0 1440 180,0

Năm 1979 Bộ Thuỷ lợi cho xuất quy phạm tính tốn đặc trưng thuỷ văn thiết kế QP.TL-C-6-77 quy định thống việc sử dụng cơng thức tính dịng chảy lớn

Công thức cường độ giới hạn

Năm 1970 Alecxâyev đưa công thức cường độ giới hạn, năm 1970 quy phạm QP.TL.C-6-77 sử dụng cơng thức cường độ giới hạn để tính lưu lượng lớn cho lưu vực có diện tích nhỏ 100 km2 với thông sốđược xây dựng cơ sở tài liệu của nước ta, cơng thức có dạng:

Qmp = Ap ϕ Hnp F δ1 (3.62) đó: Hnp - Lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế p (mm)

ϕ- hệ số dòng chảy lũ lấy bảng (3.1) tuỳ thuộc vào loại đất cấu tạo nên lưu vực, lượng mưa ngày thiết kế Hnp diện tích lưu vực (F); Ap - tỷ số môdun đỉnh lũứng với tần xuất thiết kếp với ϕ Hnp Khi δ = 1; Ap lấy bảng (3.4) tuỳ thuộc vào đặc trưng thuỷđịa mạo lịng sơng Φs cơng thức (3.62) τd thời gian chảy tụ sườn dốc (bảng 3.3);

Bảng 3.4 Thông số tập trung nước sông m

Tình hình lịng sơng từ thượng nguồn đến cửu Hệ số m - Sông đồng ổn định, lịng sơng sạch, suối khơng

có nước thường xuyên, chảy điều kiện tương đối thuận lợi

11 - Sơng lớn trung bình quanh co, bị tắc nghẽn lịng sơng mọc cỏ,

có đá chảy khơng lặng suối khơng có nước thường xun, mùa lũ dòng nước theo nhiều sỏi cuộn, bùn cát, lòng sông mọc cỏ

9

- Sông vùng núi, lịng sơng nhiều đá, mặt nước khơng phẳng, suối chảy khơng thường xun quanh co, lịng sơng tắc nghẽn

7

δ1 - hệ số giảm nhỏđỉnh lũ ao hồ, xác định theo công thức:

a cf + = 1

δ (3.63)

trong fa- Tỷ lệ diện tích ao hồ % c - Hệ số phụ thuộc vào lớp dòng chảy lũ, vùbg mưa lx kéo dài C = 0,10 trường hợp thời gian mưa lũ ngắn C = 0.20

bc - độ dài bình quân sườn dốc lưu vực ∑ + = ) ( ,

1 L l

F

bc (3.65)

hoặc

ρ , 1 = c

b (3.66)

trong đó: L + ∑l- độ dài sơng sơng nhánh lưu vực (km); δ - mật độ lưới sông (km/mm2); m

d - Lấy theo bảng (3.2); Jd - độ dốc sườn dốc tính theo %

13 100014 1/4

np / / s ) H ( F mJ L ϕ =

Φ (3.67)

m- lấy theo bảng (3.3);J - độ dốc lịng sơng chính, tính theo %o

Cơng thức cuờng độ giới hạn mang cấu trúc công thức xây dựng lý thuyết nguyên dòng chảy dựa giả thiết sau:

Sự hình thành dịng chảy đồng tồn lưu vực (cường độ cấp nước đồng ), dòng chảy lớn xẩy trường hợp dịng chảy hồn tồn Tcn > τ

Tần suất lưu lượng lớn lấy tần suất mưa

Các tham số aτ,τ không cho dạng tường minh, song giải thủ thuật

đơn giản nhờđường cong triết giảm mưa tham số trung gian ΦdΦs bảng tra cứu sử dụng thuận tiện Công thức thích hợp cho việc tính tốn dịng chảy lớn lưu vực nhỏ, không yêu cầu độ xác cao

Cơng thức thể tích

Năm 1943 Xơkơlơpski đưa cơng thức tính tốn lưu lượng lớn ứng dụng rộng rãi, công thức xây dựng sở sau:

1 Công thức xét nhân tố chủđạo ảnh hưởng chủ yếu đến dòng chảy lũ phạm vi độ xác thực dụng nhân tốđó xác định cách dễ dàng

2 Coi tần suất mưa tần suất lũ

3 Không xét lưu lượng đỉnh lũ mà phải xét trình lũ, lượng lũ thời gian lũ, thời gian nước dâng

4 Tổn thất tính hệ số dịng chảy tổng lượng

5 Theo tài liệu thực nghiệm, đơn giản hố đường q trình nước lũ thành hai đường cong parabol gặp đỉnh (H 7.7) Trên sởđó ta có phương trình

nhánh nước lên:

m l t t m t Q

Q ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛

= với ≤ t ≤ tl; (3.68)

nhánh nước xuống:

n x x m t t t t Q Q ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ −

t Q t

Q m

t t l

H × n h 1 M ô h ì n h h o q u t r ì n h l ũ p a r a b o l

trong đó: tl, tx hình vẽ; m, n số luỹ thừa nhánh lên, nhánh xuống phản ánh độ sai khác đường cong mô tả đường thẳng định lý Ta Lét áp dụng cho tam giác Tổng lượng lũ bao gồm diện tích nhánh nước lên nhánh nước xuống:

dt t t t Q dt t t Q W n x x t m m l t m x l ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ =∫ ∫ 0 (3.70) đặt tx=γ tl (trong tx > tl →γ > 1)ta

⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + + + = 1 n m t Q

W m l γ

hoặc

⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ + γ + + + + = ) m ( ) n ( ) n )( m ( t W Q l

m 1 1

1 Cho ) ( ) ( ) )( ( + + + + + = m n n m f γ Ta có f t W Q l

m = (3.71)

fđược gọi hệ số hình dạng lũ Thay:W = y.F = α (HT- Ho) F đó: α - hệ số dòng chảy trận lũ;

Ht - Lượng mưa thiết kế (mm) thời khoảng T (giờ)

Ho- Lớp nước tổn thất ban đầu

F- Diện tích lưu vực (km2) vào (7.61) ta có:

) / ( ) ( 276 ,

0 fF m3 s

t H H Q l T m − = α

) / ( ) ( 278 ,

0 0 3

s m Q fF t H H Q ng l T m + −

= α δ (3.72)

Vận dụng điều kiện nước ta, thông số công thức (3.66) xác định sau:

f- hệ số hình dạng lũ xác định theo sơđồ phân khu lấy theo lưu vực tương tự

a la ma a W t Q

f = 3600 (3.73)

Qma, Wa, t1a- đặc trưng đỉnh lũ, tổng lượng lũ thời gian lũ lên lưu vực tương tự; t1- thời gian lũ lên, theo Xôkôlôpxki lấy thời gian chảy tụ sông

τ V L t tl s

6 ,

=

= (giờ) (3.74)

L - chiều dài sơng (km) (3,6 hệ sốđổi đơn vị)

Vτ = 0,7Vm (3.75)

m

V - Tốc độ trung bình lớn mặt cắt cửa

HT - lượng mưa thiết kế tính theo thời gian chảy tụ

Ht = Hτ = Ψ (τ).Hnp (3.76) Xác định theo phương pháp trình bày

Quan hệα (HT- Ho) thể quan hệ mưa rào - dòng chảy

Qng- lưu lượng nước sơng trước có lũ, lấy lưu lượng bình qn nhiều năm

đối với lưu vực lớn, bỏ qua lưu vực nhỏ

δ = δ1 δ2

δ1 = - K1lg (1- fr)

Với K1- phụ thuộc vào tính chất rừng rú, điều kiện đất đai thay đổi từ 0,1÷ 0,2 vùng rừng Viễn Đơng Liên Xơ 0,2÷ 0,3 rừng đất thịt; 0,3÷ 0,4 rừng đất pha cát

fr - Tỷ lệ rừng

δ2 = 1- βlg ( 1+ fo + 0,2 fd) Với f0, fđ - tỷ lệ diện tích ao hồ, đầm lầy

p- hệ số thay đổi từ 0,6 ÷0,8

Cơng thức Xơkơlơpxki diễn tốn sở lý luận chặt chẽ rõ ràng, xét tổng lượng lũ qúa trình lũ, xét đến yếu tốảnh hưởng điều tiết lưu vực qua hệ số triết giảm

Các tham số công thức xác định nên có ý nghĩa thực tiễn lớn, công thức tồn số vấn đề: coi đường trình lũ giao hai nhánh parabôn phù hợp với lũđơn, với dạng dịng chảy khơng hồn tồn (Tcn<<τ)

Công thức triết giảm

Công thức triết giảm biểu thị quy luật giảm dần môdun đỉnh lũ theo diện tích: n

m

F A

q = (3.77)1

n m C F A q ) ( +

= (3.77)2

D C F

A qm = + n +

)

( (3.77)3

Đây loại cơng thức kinh nghiệm, tham số xác định từ tài liệu thực đo tổng hợp cho khu vực, kết cấu công thức đơn giản nên ứng dụng rộng rãi Tham sốA mô đun lưu lượng lớn diện tích 1km2ở công thức (3.72)

1 công thức (3.72)2, F → 0,C =1, A biểu thị cường độ cấp nước lớn từ sườn dốc vào lưới sông

Quy luật triết giảm mô dun lưu lượng đỉnh lũ theo diện tích nhiều tác giả Nga Dbrơgieech, Targơpxki tìm từ sau kỷ XIX, cơng thức mang tính chất t kinh nghiệm

Sau cách mạng tháng X Nga, Kotrerin phân tích số liệu đỉnh lũ 134 trạm sông thuộc phần châu Âu Liên xô phương pháp tổng hợp địa lý tham số phân vùng tham sốA,D, n.

Trên sở lý luận đường cong chảy đẳng thời ta chứng minh quy luật triết giảm mơ đun dịng chảy lớn theo diện tích sau:

Giả sử có q trình mưa hiệu với thời gian cấp nước Tcn = S thời khoảng τ (hình 3.12) Trận mưa rơi đều ba lưu vực sơng có kích thước khác kề cạnh (hình.3.12), với F1 <

F2 <F3

Tiến hành xây dựng hệ thống đường chảy đẳng thời, diện tích chảy thời gian ba lưu vực có thời gian chảy tụ lưu vực τ1 = 3τo; τ2 = Tcn = 5τo; τ = 7τo Xét lưu lượng lớn hình thành lưu vực (hình.3.12)

Trường hợp 1:τ1 < Tcn dịng chảy dạng hồn tồn ta có:

Qmax1 = hτ1 F1; qmax = hτ1

Tồn diện tích lưu vực phần lương cấp nước tham gia vào hình thành lưu lượng đỉnh lũ Trong hτ1 cường độ cấp nước trung bình lớn khoảng τ1

Trường hợp 2. Lưu vực 2: τ = Tcnđây trường hợp dịng chảy hồn tồn lúc hτ2 = h Tcn nên ta có:

Qmax2 = hTcn.F2; qmax2 = hTcn

Toàn diện tích lưu vực tồn lượng cấp nước hình thành dòng chảy lớn

Trường hợp 3. Lưu vực 3: τ > Tcnđây trường hợp dòng chảy khơng hồn tồn,ta có:

Qmax = hTcn FTcn3; qmax3 = hTcn.

3 F

FTcn

Toàn lượng cấp nước tham gia hình thành lưu lượng đỉnh lũ, có phần diện tích tham gia

So sánh môđun đỉnh lũ qmax ba lưu vực ta thấy: qmax1 = hτ1 = hTn λ1 với λ1 =

Tcn

h

hτ1

>1

qmax2 = hTcn qmax3 = hTcn

F

FTcn

= hTcnλ3 với 3 = <1

F FTcn

λ

Rõ ràng qmax1 > qmax2 > qmax3 thể quy luật giảm nhỏ mơdun lưu lượng đỉnh lũ diện tích tăng

Khi lưu vực nhỏ lưu vực tới hạn (lưu vực tới hạn lưu vực có thời gian chảy tụ thời gian cấp nước τ = Tcn ) triết giảm qmax tính giảm cường độ mưa trung bình lớn thời khoảng τ gây ra, ta thấy qmax tăng dần đến giới hạn cường độ cấp nước lớn hmax τ→

hmax gọi môđun dịng chảy lớn tức mơđun đỉnh lũ lưu vực vơ bé F→ 0, A

Khi lưu vực lớn lưu vực tới hạn (τ >Tcn) triết giảm mơđun dỉnh lũ triết giảm tỷ số

F FTcn

<1 gây nên, λ3 nhỏ diện tích lớn, chênh lệch τ Tcn lớn

Khi tổng hợp quan hệqmax = f(F) từ tài liệu thực đo nhiều tác giả nhận thấy qmax tăng lên diện tích lưu vực giảm; tới diện tích qmax khơng tăng mà nằm ngang người ta đưa thêm thông sốc vào để quy luật triết giảm cho cấp diện tích

n m

c F

A q

) ( + =

Điều hồn tồn thụ thuộc vào tính chất mưa, τ giảm nhỏ, hτ tăng lên tới

giới hạn τ dó cường độ cấp nước trở nên ổn định, hτkhông tăng theo τ→

Như ta biết A môdun dịng chảy lớn nên cơng thức viết dạng tổng quát

max max

limq h

λ = + = +

= maxn max

n

m Kh

) c F (

Kh )

c F (

A q

qmax = K ϕa maxλ (3.78) đó: A - mơđun dòng chảy lớn (m3/s, km2);

hmax- cường độ cấp nước lớn (mm/ph, mm/h);

amax- cường độ mưa lớn

ϕ- hệ số dòng chảy lũ

K- hệ sốđổi đơn vị (K = 16,67 amax tính mm/ph, K = 0,278 amax tính mm/h.)

λ - hệ số triết giảm cường độ chảy lớn ởđây n

c

F )

(

+ = λ

Từ công thức (3.78) ta thấy công thức triết giảm lưu lượng lớn có dạng cơng thức mối liên hệ công thức lý luận công thức kinh nghiệm

Ngày cơng thức triết giảm có nhiều, chúng coi nhóm lớn cơng thức tính tốn lưu lượng lớn nhất, bề ngồi chúng khác nhau, khác biệt chúng thật chỗ phương pháp xác định tham số việc xét thêm nhân tốảnh hưởng

Tất công thức loại quy dạng chung sau:

p

n mp

F A K

q = δλ

trong qmp - mơđun đỉnh lũứng với tần suất thiết kế (m3/s km2); K- Hệ sốđổi đơn vị; A- môdun ứng với tần suất góc (theo quy phạm QP.TL.C- 6-77) lấy tần suất 10%; δ- hệ số xác định điều tiết lưu vực (hồ, đầm lầy, rừng); λp - Hệ số chuyển tần suất.(Bảng 3.5)

Trong công thức triết giảm thơng số A đóng vai trị quan trọng, khác đáng kể công thức xác định thông số A

Việc tính A cách ngoại suy quan hệ q = f(F) F → không tin cậy cho phân tích, phạm vi diện tích nhỏ quy luật triết giảm qmax khơng thể rõ, quan hệ q= f(F) phân tán, người ta quan tâm nhiều đến phương pháp xác định thông số A

Bảng 3.5 Hệ số chuyển tần suất λp

Hệ sốλp ứng với tần suất Lưu vực

20% 10% 5% 2% 1% 0,5%

Sông Đà 0,851 1,162 1,353 1,539 1,666

Sông Thao 0,851 1,210 1,428 1,636 1,840

SôngLô,Gâm, sôngCầu,sông Thương 0,810 1,210 1,428 1,636 1,840

Sơng vùng Quảng Bình,Quảng Ninh 0,824 1,195 1,429 1,590 1,840

Sông Mã sông Cả 0,838 1,171 1,391 1,590 1,750

Một số tác giả cho A mơđun dịng chảy lớn nêu xác định theo cơng thức:

A = ϕK amax

Xôkôlốpki đề nghị thay amax cường độ mưa trung bình lớn thời khoảng ta

A = K ϕ A60

Rõ ràng cách tính A phù hợp thời gian chảy tụ sườn dốc khoảng 60 phút, thời gian chảy tụ sườn dốc khác trị số A tính theo cơng thức thiên lớn thiên nhỏ Một số tác giả thay mô duyn A môđun đỉnh lũ cấp diện tích cốđịnh Fc

đó, diện tích gọi diện tích gốc, Liên xơ diện tích gốc chọn 200 km2, ở nước ta quy phạm QP.TL.C- 6-77 sử dụng diện tích 100km2 đó cơng thức quy phạm có dạng:

δ

λ F

F q

Q p

n

mp ⎟

⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛

= 100 100 (3.79)

trong Qmp - lưu lượng đỉnh lũứng với tần suất thiết kế (m3/s); q100- môđun đỉnh lũứng với tần suất 10% quy tốn diện tích lưu vực thống 100 km2 lấy bản đồ q

100 10% (l/skm2); n- hệ số triết giảm môđun đỉnh lũ theo đồ phân khu; λp- theo bảng (3.5)

Việc thay A qFc có ưu điểm sau:

Tham số qFcđược xác định dựa việc ngoại suy quan hệ q= f(F) tham số A mà dựa tài liệu thực đo, đáng tin cậy hơn, phụ thuộc vào số triết giảm n, việc vẽ đồđồng mức qFc có sở đáng tin cậy

Do tính triết giảm mô đuyn đỉnh lũở lưu vực nhỏ rõ ràng nên quy phạm quy định cơng thức sử dụng với diện tích lớn 100km2

3.3.5 Tính tốn tài ngun nước mùa cạn

Lưu lượng nước bé đặc trưng thuỷ văn bản, thường sử dụng nhiều qui hoạch xây dựng, tưới tiêu, sử dụng nước sinh hoạt bảo vệ mơi trường

Dịng chảy bé tiêu đểđiều chỉnh phân phối dòng chảy năm đặc biệt cơng trình địi hỏi vận hành liên tục công nghiệp nặng, thuỷđiện v.v

Như thông tin lưu lượng nước cực tiểu đòi hỏi đểđáp ứng nhu cầu đánh giá dịng chảy tự nhiên sơng ngịi nhưđểđánh giá mức độ hoạt động kinh tế qua dòng chảy sơng ngịi

Các đặc trưng tính tốn chủ yếu dòng chảy bé dòng chảy trung bình tháng dịng chảy trung bình 30 ngày, chí dịng chảy trung bình ngày đêm quan trắc vào thời kỳ kiệt

Nếu thời kỳ kiệt sông ngắn (ít hai tháng) khơng liên tục (mùa kiệt xen lẫn mùa lũ) nên khó có tháng khơng có lũ ta chọn 30 ngày liên tục để tính đặc trưng lưu lượng bé Để làm điều ta dựng đường q trình nước năm quan trắc để chọn thời kỳ quan trắc có 30 ngày nước kiệt liên tục để làm thời kỳ tính tốn

Khi việc chọn thời kỳ tính tốn 30 ngày gặp khó khăn phải sử dụng thời kỳ ngắn không ngắn 23-25 ngày để tránh ảnh hưởng lũ tính tốn

Dịng chảy trung bình 30 ngày cực tiểu ln nhỏ dịng chảy trung bình tháng theo lịch hiệu chúng khơng sai khác q 10% nên sử dụng dịng chảy trung bình tháng

Nếu sử dụng đường tần suất dịng chảy bé ứng với tần suất từ 75-97% Tính tốn dịng chảy bé có số liệu quan trắc thuỷ văn

Khi quan trọng năm nước hay nhóm năm theo sơng tương tự Hệ số biến đổi dịng chảy cực tiểu sơng khơng cạn khơng đóng băng nằm khoảng 0,2-0,4 Điều cho phép sử dụng để tính tốn chuỗi có từ 8-15 năm Tuy nhiên hệ số biến đổi vào khoảng 0,7-1 đòi hỏi phải kéo dài chuỗi quan trắc tới 20-40 năm

Lưu lượng nước bé với tần suất tính tốn xác định việc sử dụng ba tham số Q, v

C , Cs nhưđã xác định với chuẩn dòng chảy năm Giá trị dịng chảy trung bình lưu lượng giá trị trung bình số học tính riêng cho mùa Khi khơng kể chuỗi tính tốn với 30 giá trị hay (23-25 giá trị)

Việc xây dựng đường cong đảm bảo dòng chảy bé tiến hành riêng cho thời kỳ theo qui tắc nhưđối với dòng chảy năm Nếu giá trị dịng chảy bé có giá trị nước sơng ngịi khơ cạn tham sốđặc trưng chuỗi lấy theo phương pháp đồ giải giải tích Alecxâyev với đường cong đảm bảo thực nghiệm làm trơn Nếu giá trịσn vượt giá trị cho phép, cần phải tiến hành kéo dài chuỗi phương pháp tương tự Khi chọn sông tương tự trước hết cần ý đến tính đồng điều kiện thuỷđịa chất lưu vực xét Để thực điều cần nghiên cứu mô tảđịa chất đồ vùng nghiên cứu đồ vùng để xác định dòng chảy cực tiểu xây dựng cho lãnh thổ Và điều quan trọng chọn sông tương tự sơng phải đánh giá hạng theo kích cỡ (diện tích lưu vực) chênh lệch đại lượng

Khi thiếu sơng tương tự σn > 40% cần xét chuỗi thiếu tài liệu quan trắc Tính tốn dịng chảy bé khơng có tài liệu quan trắc thuỷ văn

Tính tốn lưu lượng nước bé với độđảm bảo cho trước sơng ngịi chưa nghiên cứu trường hợp tài liệu thực tế không đáp ứng tính tốn theo cơng thức xác suất thống kê cần phải đưa phương pháp sau đây:

1 Xác định đặc trưng cần tìm dịng chảy bé với việc sử dụng quan trắc rời rạc dòng chảy tài liệu lưu vực sông tương tự

2 Xác định giá trị tính tốn dịng chảy sở khái qt hố qua ba tham số: chuẩn dịng chảy bé nhất, hệ số biến đổi hệ số bất đối xứng theo tài liệu sông nghiên cứu

3 Sử dụng hệ số chuyển đổi từ dòng chảy bé tần suất đảm bảo xác định (cho trước) vềđảm bảo dòng chảy cần tìm

Phương pháp thứ ba ngày ứng dụng rộng rãi thực tế qui hoạch xây dựng Khi dịng chảy bé với suất đảm bảo cho trước lưu lượng nước 30 ngày bé ứng 80 % suất đảm bảo

Không phụ thuộc vào phương pháp tính tốn đặc trưng cần thiết dòng chảy bé ( chuẩn suất đảm bảo dòng chảy cho trước) xác định hai phương pháp bản: theo đồđường đẳng dòng chảy hay theo mối phụ thuộc dòng chảy bé với điều kiện địa lý tự nhiên Mỗi phương pháp có giới hạn sử dụng định: đồ dùng cho lưu vực sơng trung bình, cịn quan hệ vùng: sơng nhỏ

Sơng nhỏ sơng hồn tồn khơng ni dưỡng nước ngầm Kích thước lưu vực coi nhỏ (kích thước giới hạn) xác định cách xây dựng mối quan hệ môđun dịng chảy bé 30 ngày với diện tích lưu vực.Các quan hệ xây dựng cho vùng đồng vềđiều kiện địa lý tự nhiên (vị trí địa lý, địa hình, độẩm v.v )

n

f F a Qmin = ( + )

với Qmin- lưu lượng bé 30 ngày; F - diện tích lưu vực sơng ngịi; f - diện tích trung bình vùng khơng có dịng chảy diện tích trung bình lưu vực ngầm; a, n - tham sốđặc trưng cho độẩm vùng cho cường độ thay đổi dòng chảy tăng diện tích lưu vực Khi diện tích lưu vực nghiên cứu nhỏ diện tích lưu vực trung bình vùng dịng chảy bé nhạn giá trị

Công thức không dùng cho vùng bị chi phối sựđiều tiết ao hồ có tượng karst

Theo mối quan hệ phụ thuộc có phương pháp sau

1 Để xác định giá trị trung bình nhiều năm (chuẩn) mơ đun dịng chảy ngày đêm bé sử dụng phương trình:

b M a Mnd = 30−

với Mnd- mô đun dịng chảy ngày đêm trung bình bé (l/skm2); M30- mơ đun dịng chảy 30 ngày

đêm bé xác định theo phương pháp tính tốn cho lưu vực vừa nhỏ; a b - tham số xác định theo quan hệ vùng

2 Để xác định lưu lượng ngày đêm bé ứng suất đẩm bảo 80% sử dụng phương trình: th

nd kQ

Q80% = 80% (3.80)

Q80%th - lưu lượng bé 30 ngày (tháng) ứng với tần suất đảm bảo 80%; k - hệ số chuyển đổi, xác

định theo bảng quan hệ vùng Tồn mối quan hệ:

% 80 Q

Qp =λ (3.81)

với Qp - lưu lượng nước ngày đêm (tháng) bé suất đảm bảo tính tốn; λ - hệ số không phụ thuộc vào mùa xác định diện tích lưu vực

Ngồi việc xác định dòng chảy bé cần nghiên cứu thời kỳ khơ cạn sơng ngịi tài liệu cần thiết cho người sử dụng để tiên liệu trước

3.4 PHƯƠNG PHÁP MƠ HÌNH HỐ

3.4.1 Phân loại mơ hình tốn thuỷ văn

Mơ hình hố - phương pháp khoa học đầy hiệu lực giúp người xâm nhập sâu vào chất tượng tự nhiên xã hội phức tạp Mục đích mơ hình hố tạo dựng tượng cho thông qua việc nghiên cứu nó, người thu nhận thơng tin cần thiết Nếu việc dựng tượng thực tập hợp hệ thức toán học (phương trình - bất đẳng thức, điều kiện lơgic, tốn tử ) có mơ hình tốn tượng

Trong 30 năm gần đây, diễn phát triển sâu rộng việc mơ hình hố tượng hệ thống tự nhiên khác Mô hình hố dịng chảy nằm trào lưu Ở nhiều nước hồn thành cơng việc đồ sộ xây dựng mơ hình tốn dịng chảy Vấn đề mơ hình hố dịng chảy thảo luận nhiều hội nghị quốc tế Số xuất mô hình hố dịng chảy lên đến số vài trăm

Mơ hình hố dịng chảy - chế tạo dịng chảy, cịn mơ hình tốn- quy trình, cơng nghệ việc chế tạo Cần khẳng định điều:" Mơ hình tốn khơng thể trùng hợp hồn tồn với mơ hình thực, (hiện tượng)" Do vậy, mơ hình tốn hồn tồn khơng phụ thuộc đơn trị vào tượng nghiên cứu Điều cắt nghĩa vài chục năm gần đời hàng loạt mơ hình dịng chảy mô tượng

3.4.2 Phân loại mơ hình dịng chảy

Trên hàng trăm mơ hình hình thành dịng chảy, hành thống tách hai loại mơ hình phân biệt: mơ hình tất định mơ hình ngẫu nhiên Sự phân biệt nằm ngang mục đích mơ hình hố: Chế tạo chuỗi dịng chảy tương lai phục vụ toán thiết kế hay toán quản lý - điều khiển hệ thống thuỷ lợi

Mơ hình ngẫu nhiên

Quan niện xác suất lần đầu Hazen đưa vào thuỷ văn đưa vào từ năm 1914 Ngày nay, dòng chảy coi trình ngẫu nhiên

Với quan điểm này, cấu trúc mơ hình ngẫu nhiên khơng có nhân tố hình thành dịng chảy, ngun liệu để xây dựng mơ hình thân chuỗi dịng chảy q khứ, phải đủ dài để có bộc lộ hết tính Sự thật, dịng chảy tượng bị tác động nhiều nhân tố Từng nhân tố dịng chảy đến lượt lại hàm nhân tố khác mà quy luật biển đổi chúng người chưa mô tảđược Do vậy, kết cục cuối cùng, tổng hợp mối quan hệ tương hỗ phức tạp, dòng chảy biểu tượng ngẫu nhiên

Mơ hình tất định

Mặc dù chất dòng chảy ngẫu nhiên, thừa nhận tồn giai đoạn hình thành dịng chảy, thành phần tất định đóng vai trị chủ yếu Quá trình hình hành trận lũ mưa rào thí dụ minh hoạ Như vậy, mơ hình ngẫu nhiên mơ hình tạo chuỗi dịng chảy mơ hình tất định tạo mối quan hệ nhân dòng chảy nhân tố hình thành dịng chảy

Trong việc mơ hình hố hình thành dịng chảy có hai cách tiếp cận:

1 Cách tiếp cận vật lý - toán: Bài tốn biến đổi mưa thành dịng chảy có thểđược giải cho khu vực nghiên cứu theo cách sau Trên sở phân tích tài liệu quan trắc mưa dịng chảy cho nhiều

Mơ hình tốn dịng chảy

Mơ hình ngẫu nhiên

Mơ hình tất định

Mơ hình thơng số tập trung Mơ hình thơng sốphân phối

Mơ hình hộp đen Mơ hình quan

niệm Mơ hình vật lý - tốn

Mơ hình động lực-ngẫu nhiên

lưu vực thuộc vùng địa lý - khí hậu khác nhau, tiến hành nghiên cứu chi tiết tượng vật lý tạo nên q trình hình thành dịng chảy xây dựng quy luật tương ứng, biểu diễn dạng phương trình, cơng thức tốn v.v Nói chung, phương trình, cơng thức cách để biểu diễn ba quy luật chung vật chất trường hợp riêng cụ thể:

a) Bảo tồn vật chất (phương trình liên tục cần nước),

b) Bảo tồn lượng (phương trình cân động lực hay phương trình chuyển động thể hiên nguyên lý Dalambera),

c) Bảo toàn động lượng ( phương trình động lượng)

Sau đó, có đặc trưng địa hình- thuỷ văn mạo lưu vực, độẩm ban đầu, q trình mưa đặc trưng khí tượng, trực tiếp biến đổi q trình mưa thành q trình dịng chảy mặt cắt cửa lưu vực theo phương trình cơng thức thiết lập Trong trường hợp tổng quát, công thức biểu diễn dạng phương trình vi phân đạo hàm riêng thì: Đặc trưng địa hình - thủy địa mạo lưu vực đóng vai trị thơng số phương trình (các số trường hợp chung biến đổi theo thời gian) trình mưa cho điều kiện biên, cịn trạng thái lưu vực ban đầu Hệ Saint - Venant với phương pháp số cụ thể giải cho ta minh hoạ cách tiếp cận việc mơ hình hố giai đoạn cuối hình thành dịng chảy- giai đoạn chảy bề mặt lưu vực mạng lưới sông

Lĩnh vực mơ hình hố dịng chảy có đặc thù phương pháp nghiên cứu riêng biệt thiếu tài liệu nghiên cứu với tài liệu nghiên cứu chi tiết tốn vềđịa hình, đặc trưng thuỷđịa mạo khu vực, đặc trưng diễn biến mưa theo không gian

Khước từ sử dụng tài liệu chi tiết vềđịa hình - địa mạo đặc trưng khác lưu vực, có cách coi lưu vực hệđộng lực Và việc mơ hình hố hình thành dịng chảy sử dụng cách tiếp cận thơng số hố

2 Cách tiếp cận thơng số hố cách tiếp cận thị trường dựa việc sử dụng tài liệu quan trắc đồng mưa dòng chảy Điều cho phép lựa chọn thông số biểu tức toán học theo tài liệu đo đạc

Trong đó, từ ý niệm vật lý (căn ngun) xây dựng cấu trúc chung mơ hình, chứa hàng loạt thông số giá trị ban đầu chúng cố gắng xuất phát từ ý nghĩa vật lý Sau theo tài liệu quan trắc mưa - dòng chảy nhiều trận lũ lưu vực cụ thể, tiến hành xác định thơng số

Những mơ hình có thơng số tập trung đến lượt lại chia làm hai loại: Mơ hình "hộp đen" mơ hình " quan niệm"

Mơ hình " hộp đen" "Hộp đen" thuật ngữ dùng điểu khiển học để hệ thống mà cấu tạo thơng số hồn tồn khơng rõ ràng, có thểđược xác định sở thông tin vào - Trong thực tế sản xuất, đơi xuất tình cần xây dựng quan hệ mưa - dòng chảy có quan trắc ởđầu vào (mưa) đầu ( dòng chảy) hệ thống Những trường hợp buộc phải coi lưu vực "hộp đen" Tình trạng thiếu thông tin lưu vực cho phép xây dựng mơ hình thơ sơ nhất, xây dựng chúng người ta hồn tồn khơng có thơng tin lưu vực ngồi việc coi hệ thống tuyến tính dừng Do vậy, thuỷ văn: mơ hình "hộp đen" đồng nghĩa với mơ hình tuyến tính - dừng

thành dòng chảy - giai đoạn chảy: giai đoạn biến đổi lớp cấp nước lưu vực thành dòng chảy cửa

Mơ hình quan niệm Q trình biến đổi mưa thành dịng chảy - q trình phi tuyến phức tạp gồm nhiều giai đoạn Cùng với phát triển lý thuyết hình thành dịng chảy, mơ hình quan niệm đời Có thểđịnh nghĩa mơ hình quan niệm loại mơ hình mơ tả tập hợp quan hệ toán học, quan hệ biểu diễn mặt riêng trình, kết hợp lại chúng mơ hình hố trình trọn vẹn Với xuất máy tính điện tử vào năm 50, lớp mơ hình "hộp đen" hồn tồn lùi bước trước mơ hình "quan niệm" cho phép mơ tảđầy đủ hơn, xác q trình " mưa -dịng chảy" hình thành từ hàng loạt trình thành phần mưa, bốc hơi, điền trũng, thảm thực vật, nước thấm, chảy mặt, sát mặt, ngầm Ngày nay, thấy hàng loạt mơ hình quan niệm phát triển mơ hình SSARR (Mỹ), TANK (Nhật), STANFORD - (Mỹ), CLS (Ý), GMC (Liên Xô), SMART (Bắc Ailen), GIRARD - 1( Pháp).v.v

Mơ hình động lực - ngẫu nhiên

Trong năm gần xuất xu hướng liên kết cách tiếp cận tất định ngẫu nhiên vào việc mô tả tượng thuỷ văn Việc xét tính ngẫu nhiên q trình mơ hình tất định diễn theo phương hướng:

1 Xét sai số tính tốn q trình ngẫu nhiên trở thành thành phần mơ hình tất định

2 Sử dụng mô tả xác suất - thống kê (luật phân bố) tác động khí tượng - thuỷ văn với tư cách hàm vào mơ hình tất định

3 Xét quy luật phân bố xác suất theo không gian tác động khí tượng - thuỷ văn vào lưu vực

Với tư tưởng hình thành mơ hình động lực - ngẫu nhiên Do phức tạp vấn đề, lớp mơ hình chỉở giai đoạn đầu khai sinh Sự phân loại mơ hình nêu trình bày hình 3.13

3.4.3 Một số mơ hình tất định

Mơ hình Kalinhin - Miliukốp - Nash

Năm 1958, nghiên cứu lan truyền sóng xảở hạ lưu trạm thuỷđiện, G.P.Kalinhin P.I.Miliukov chia đoạn sông nđoạn nhỏ tên gọi "các đoạn sông đặc trưng" Các đoạn sơng đặc trưng chọn có độ dài cho tồn mối quan hệđơn trị tuyến tính lượng nước với lưu lượng chảy Như thực chất "đoạn sông đặc trưng" bể tuyến tính, mà chế hoạt động mô tả bởi:

i i i

i i i

Q W

Q Q dt dW

τ =

− = −1

trong τi - thông số mang ý nghĩa thời gian chảy truyền "đoạn sông chảy truyền đặc trưng thứ i" Hai phương trình tương đương với phương trình:

1 − =

+ i i

i

i Q Q

dt dQ

τ

Như tốn tửAi trường hợp có dạng:

+ τ =

dt d

Mắc nối tiếp n "đoạn sông đặc trưng" tương tự nhau, phương trình (10.17) trở thành:

0 1) Q Q dt

d

(τi + n = với τi=τ1 bi=1;

Các nghiệm riêng phương trình có dạng:

và hàm ảnh hưởng trở thành: 1 )! ( 1 ) ( τ τ τ τ τ τ − − − − ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = − t n n e t t

P (3.82)

Công thức tương tự Nash tìm giả thiết lưu vực cấu tạo từn bể chứa tuyến tính với quan hệđơn trị - tuyến tính thể tích nước lưu lượng Nhưđã phân tích, hàm ảnh hưởng Kalinhin - Miliucốp - Nash có hai thơng số n τ trường hợp riêng hàm ảnh hưởng thông số Việc đưa thêm thông số b vào làm ảnh hưởng "dẻo" hơn, ngồi việc dễ thích nghi với việc xét tác dụng điều tiết lóng sơng cịn khả xét cán cân nước (các tổn thất bốc hơi, nước ) Đường lưu lượng đơn vị

Phương pháp lần Sherman đề nghị vào năm 1932, sau nhiều tác giả khác phát triển hoàn thiện Nội dung phương pháp dựa luận điểm:

a Đường trình lưu lượng, hình thành từ lượng mưa hiệu đin (25,4 mm) rơi khắp khu vực đơn vị thời gian, đặc trưng khơng đổi khu vực (Đường q trình gọi đường lưu lượng đơn vị)

b Đường trình lưu lượng, hình thành từ n đin rơi khắp lưu vực đơn vị thời gian, nhận cách nhân tung độđường lưu lượng đơn vị với n

c Đường trình lưu lượng, hình thành từ lượng mưa hiệu rơi khắp lưu vực sốđơn vị thời gian, nhận cách cộng đường trình hình thành lượng mưa đơn vị thời gian

Phân tích luận điểm thấy chúng hồn tồn tương đương với nguyên lý xếp chồng việc tính dịng chảy mặt cắt cửa từ q trình mưa hiệu với điều kiện đơn vị thời gian Δt → hoàn toàn theo biểu thức:

τ τ

τ q d

t P t Q t t ) ( ) ( ) ( ∫ − =

trong P(t-τ) - đường lưu lượng đơn vị; q(τ) - trình mưa hiệu

Như vậy, thực chất đường trình lưu lượng đơn vị hình ảnh hàm ảnh hưởng mơ hình "hộp đen" chúng phân biệt với mơ hình "hộp đen" khác tính độc đáo riêng biệt việc xác định hàm ảnh hưởng thông qua đờng lưu lượng đơn vị

Cách đơn giản xác định đường lưu lượng đơn vị chọn trận lũ lượng mưa rơi đơn vị thời gian, chia tung độ cho tổng lượng lũ

3.4.4 Ngun lý xây dựng mơ hình "quan niệm"

Cách tiếp cận việc xây dựng mơ hình "quan niệm' cách tiếp cận thơng số hố: Cho dãy số liệu quan trắc mưa X(t) dòng chảy mặt cắt cửa lưu vực Q(t) Cần tìm tốn tử chuyển đổi tốt từ mưa dòng chảy

1 1 ) ( = − −τ e i

i t t

Cấu trúc tốn tử thơng số nó, nói chung khơng có sẵn

Tuy nhiên, học thuyết dịng chảy có sở lý thuyết thực nghiệm hình thành dịng chảy nói chung số lưu vực cụ thể Điều dẫn đến hình thành số thơng tin lớp toán tử cần thiết phạm vi biến đổi thơng số chúng (lý thuyết thấm, tích đọng, ảnh hưởng rừng, dòng chảy sườn dốc, chảy ngầm v.v )

Xây dựng mơ hình gồm giai đoạn: thiết lập cấu trúc mơ hình xác định thơng số mơ hình Xây dựng cấu trúc mơ hình

Đây khâu xác định quan hệ tốn học mơ tả diễn biến tượng Trong cơng việc này, nhà mơ hình phải am hiểu tượng, hiểu rõ tác động đến diễn biến tượng có trí tưởng tượng phong phú để khái quát hoá tượng Khi thiết lập cấu trúc mơ hình hình thành dịng chảy, cần phác thảo sơđồ khối trình thành phần tác động tương hỗ chúng

Trong mơ hình STANFORD - 4, nước có thểđược trao đổi theo hai chiều: xuống lên Với số mô hình khác, nước có chiều xuống (mơ hình SSARR) Nét chung mơ hình quan niệm sử dụng bể chứa để mô tả dạng tổn thất điều tiết khác nhau, vậy, phương trình tính tốn chủđạo mơ hình phương trình cân nước Việc đưa bể chứa ngầm vào mơ hình cho phép mơ hình mơ tảđược phần dịng chảy mùa kiệt

Nói chung, hình thành dịng chảy lưu vực cụ thể khác nhau, khơng có mơ hình vạn dùng cho tất trường hợp.Nhà thiết kế mơ hình phải vững tượng cụ thểđể có cải biến cần thiết

Nói chung, thiết lập mơ hình hình thành dịng chảy cần đề cập giải vấn đề sau:

1 Vấn đề mưa lưu vực (hàm vào): có cần hiệu chỉnh số liệu mưa điểm (bằng thùng máy tự ghi)? Nếu cần, cách hiệu chỉnh Có cần hiệu phân phối khơng mưa theo không gian? Nếu cần, cách hiệu chỉnh?

2 Vấn đề tổn thất thảm thực vật, tích đọng mặt lưu vực, thấm, cách xét tác động độẩm ban đầu Những giả thiết diễn biến q trình thấm, có xét đến đặc tính tầng thổ nhưỡng? Nếu có, nào?

3 Có xét đến tổn thất bốc hơi? có, cách xét (với độ chi tiết xét đến yếu tố khí tượng: tốc độ gió, nhiệt độ khơng khí, độ thiếu hụt bão hồ v.v )

4 Cách tách q trình dịng chảy ngầm khỏi dòng chảy tổng cộng mặt cắt cửa lưu vực? Có xét dịng chảy sát mặt(nếu có, cách xét) Có xét lượng nước hồi quy từ tầng thổ nhưỡng vào sơng?

6 Có xét tình dịng chảy khơng phải hình thành lên tồn diện tích lưu vực (có chỗ trũng khép kín)nếu có, cách tính diện tích hiệu quả?

7 Cách xét chuyển động sóng lũ mạng sơng-sự giao thoa sóng lũ dịng với sơng nhánh, bẹt sóng lũ v.v

8 Bằng cách xét phận đường trình lưu lượng gây lượng nước tồn lại trận lũ trước v.v

nêu thiết lập cấu trúc mơ hình Cần ý rầng mơ hình tốn dịng chảy chỉnh thể thống nhất, trình thành phần liên quan với cách mật thiết hữu cơ, xét sựảnh hưởng q trình đến dịng chảy làm sau xây dựng trọn vẹn mơ hình Ngồi nhân tố hình thành dịng chảy biến động theo khơng gian, có chế hoạt động số liệu quan trắc q trình điểm, khơng chun rập khn cho tồn khu vực Vai trị q trình thành phần biến đổi từđiểm sang điểm khác, từ lưu vực sang lưu vực khác Điều dẫn đến việc lựa chọn cấu trúc mơ hình quan niệm mang tính mị mẫm-cảm nhận Điều cắt nghĩa việc lắp ghép kết nghiên cứu đại trình thành phần (mưa, thấm, bốc hơi, điểm trũng, dịng mặt, sát mặt, ngầm v.v )của nhiều tác giả khác để hịng mơ hình tốt thất bại Điều cho thấy mơ hình quan niệm khác xa cấu trúc lẫn số liệu ban đầu sử dụng

Việc xây dựng mơ hình mang đầy tính sáng tạo với việc am hiểu tường tận tượng lưu vực cụ thể

Xác định thơng số mơ hình

Các mơ hình thơng số tập trung chứa đựng nhiều thông số Cần xác định cách sở tài liệu quan trắc vào-ra hệ thống Về mặt tốn học, có hai phương trình thiết lập thơng số mơ hình: phương pháp tối ưu hoá phương pháp giải toán ngược Phương pháp thường dùng thực tế khử-sai coi phương án thô sơ phương pháp tối ưu hoá

1 Phương pháp tối ưu hoá.Đây tốn thuận, cho biết thơng số vào thơng số mơ hình, cần xác định hàm hệ thống Thực chất tối ưu hoá toán điều khiển hệ thống Mục tiêu điều khiển hàm phải với tín hiệu đo đạc, cịn biến điều khiển véc tơ thơng số mơ hình

Cần phải xác định biểu thức tốn học mục tiêu: [ () ~(, )] ()

2

→ −

=∑ ∫

=

dt t fQ a t Q t Q K n

i T

(3.83 ) đó: n - tổng số trận lũ, T - thời gian trận lũ,

) , ( ~ ), (t Q t a

Q - trình đo đạc tính tốn

a=(a1, a2, am) - véc tơ thơng số mơ hình

Hàm f(Q(t) đưa vào nhằm tăng tỷ trọng tung lộ lớn (đỉnhlũ) Cần xác định véc tơ a để hàm mục tiêu K đạt cực tiểu Ngày có nhiều thuật tốn tối ưu đủ mạnh để tìm cực trị phiếm hàm mục tiêu phức tạp Một thuật toán thường dùng thuật toán Rosenbroc Nhưng ởđây, thân phương pháp tốn học khơng giải xác thơng số thành cơng q trình tối ưu hố Một lần nữa, thấy lên vai trò kinh nghiệm hiểu biết tượng vật lý người thiết lập mơ hình

Sau trình bày kinh nghiệm có tính ngun tắc việc điều hành trình tối ưu

a, Nguyên tắc lựa chọn số liệu Trong trình tối ưu, số thơng số tỏ khơng ảnh hưởng tới hàm mục tiêu Nguyên nhân tượng số liệu dùng để tối ưu, chưa có số liệu mà vai trị thơng số hay thông số khác tỏ rõ rệt Để khắc phục tình hình này, số liệu dùng trình tối ưu phải bao gồm trận lũ có điều kiện hình thành khác nhau: đủ lớn, đủ nhỏ, đủ dạng

từng thông số riêng biệt Do vậy, để tối ưu phải chọn trận lũ có độ tin cậy cao

b Nguyên tắc tiến hành: có hai cách tiến hành trình tối ưu:

Cách 1: Tối ưu riêng rẽ trận lũ, thơng số khác nhau, sau lấy thơng số trung bình cho tất trận

Cách 2: Tiến hành tối ưu đồng thời cho nhiều trận lũ, thông số chung cho tất trận lũ Kinh nghiệm cho thấy hai cách tối ưu cho kết khác Với trận lũ, ln ln tìm thơng số thích hợp Do đặc thù riêng trận lũ, số thơng số bị sai lệch Điều dẫn đến thông số trận lũ khác

Đểđảm bảo ý nghĩa thông số, đảm bảo độ bền vững, ổn định chúng, để tối ưu phải sử dụng nhiều trận lũ Kinh nghiệm cho thấy số liệu dùng để tối ưu khơng q trình dịng chảy khác

c Ngun tắc phức tạp hố dần mơ hình, giáo sư Kuchmen đề Thực chất việc tối ưu hoá tiến hành theo giai đoạn Trong thơng số mơ hình, trọng lượng thơng số khơng đồng nhau, tính chất thơng số khơng giống nhau, có thơng sốảnh hưởng tới đỉnh, cóp thơng số chỉảng hưởng đến tổng lượng, có thơng sốảnh hưởng tới nhánh lên, có thông sốảnh hưởng tới nhánh xuống Thật sai lầm đưa tất thơng sốđó vào tối ưu lúc

Việc phức tạp hoá dần cấu trúc mơ hình bắt đầu việc thử nghiệm mơ hình đơn giản nhất, bao gồm thơng số tối thiểu Trên sởđã tối ưu thơng sốđó, mơ hình sẽđược xác hố nhờ việc đưa dần thêm thơng số mới, mơ tả xác thêm tượng Ở giai đoạn,các thông sốđược tối ưu cách độc lập sở thông số giai đoạn trước nhận trị số ban đầu trị sốđã tối ưu

2 Phương pháp giải toán ngược.Đây toán biết thông tin vào - hệ thống, cần xác định thơng số mơ hình Tính chất tốn phi chỉnh, có nghĩa sai số không lớn số liệu ban đầu (dùng để giải toán ngược) dẫn đến sai số lớn đại lượng cần xác định Thí dụ giải tốn thuận, đặc trưng lưu vực (độ dốc, sườn dốc, khả thấm đất, thảm thực vật, địa hình bề mặt lưu vực v.v) biến động theo không gian chúng cần phải trung bình hố theo cách cách trung bình hố dù ảnh hưởng tới kết tính tốn - dòng chảy mặt cắt cửa lưu vực Khi giải toán ngược, thay đổi nhỏ số liệu ban đầu (q trình dịng chảy) tương ứng với thay đổi lớn đặc trưng lưu vực, ảnh hưởng lớn đến thơng số mơ hình

Trong năm 70, nhà tốn học Xơ viết Tikhơnốp, Lavrenchev, Ivanov xây dựng lí thuyết tốn phi chỉnh Nhưng cơng trình tốn học dừng việc giải phương trình Volte bậc Giáo sư Kuchmen vận dụng lí thuyết việc xác định thông số hàm ảnh hưởng Kalinhin-Miulikốp-Nash

Như vậy, lý thuyết toán phi chỉnh áp dụng mơ hình tuyến tính đơn giản nhất, vận dụng mơ hình đơn giản quan niệm, thành tựu lý thuyết chưa đáp ứng

Mơ hình SSARR

Mơ hình SSARR Roc-cờ-ut (Rockwood) đề xuất từ năm 1956 Khi xây dựng mơ hình người ta quan niệm hệ thống sơng ngịi dù phức tạp gồm thành phần sau:

- Các lưu vực sơng nhỏ

Do người ta xây dựng mơ hình tốn học cho loại, sau tập hợp lại ta có mơ hình tốn học hệ thống sơng Các mơ hình tốn học thành phần sử dụng hai phương trình phương trình liên tục phương trình trữ lượng

Phương trình liên tục là:

1/2(I1 + I2)Δt - 1/2(Q1 + Q2)Δt= S2 - S1 (3.84)

trong I, I2 lưu lượng chảy vào ởđầu cuối thời đoạn tính tốn Δt; Q1,Q2- lưu lượng chảy ởđầu cuối thời đoạn Δt; S1,S2là dung tích hồ chứa ởđầu cuối thời đoạn Δt.

Phương trình lượng trữ hồ chứa là:

dt dQ T dt dS S

= (3.85)

hay viết dạng sai phân:

ΔS = TSΔQ (3.86) Thay (3.86) vào (3.84) ta có:

) (

2

2

2

1 I t Q Q t T Q Q

I S − = Δ + − Δ + (3.87) Đặt 2 I I

Im= + qua biến đổi ta có:

t I t T Q t T

Q S S ⎟+ mΔ

⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ −Δ = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + Δ 2 t I t Q t T Q t T

Q S S ⎟− Δ + mΔ

⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +Δ = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ +Δ 1 2 ( ) 2 Q t T t Q I Q S t m + Δ + Δ −

= (3.88)

Như biết lưu lượng chảy vào trung bình Im lưu lượng chảy ởđầu thời khoảng tính tốn Q1 thời gian trữ nước hồTS tính lưu lượng chảy cuối thời khoảng tính tốn Q2 theo phương trình (3.88)

1 Mơ hình lưu vực

- Lượng nước đến lưu vực kín gồm có lượng mưa tuyết rơi (Hình 3.14) Một phần lượng nước đến giữ lại bề mặt lưu vực làm ẩm đất, phần bay vào khí quyển, phần cịn lại tạo thành kiểu sau:

- Chảy tràn mặt đất,

- Chảy ngầm đất lớp đất phía

- Chảy ngầm lớp đất tầng sau (xem hình 3.14)

Người ta hình dung trình chảy kể chảy qua chuỗi hồ Lượng nước chảy vào hồ chứa chuỗi hồ chứa lượng chảy vào hồ chứa Tập hợp lượng nước chảy từ hồ chứa cuối lượng nước chảy lưu vực

Để tính lượng nước chảy vào hồ chứa ta phải tính toàn lượng nước đến lưu vực, sau tách riêng phần tham gia dịng chảy sát mặt dòng chảy ngầm

Người ta thường tính lượng mưa trung bình ngày theo cơng thức:

∑

=

= n

i i i

N a x

n X

1

(3.89)

trong Xi - lượng mưa đo trạm thứ i ngày; n - số trạm đo mưa toàn lưu vực; - hệ số trung bình tính theo phương pháp hình nhiều cạnh lấy tỉ số lượng mưa trung bình hàng năm phần lưu vực tương ứng lượng mưa trung bình hàng năm trạm đo mưa thứ i XN: lượng mưa trung bình ngày tính tốn

Khi khoảng thời tính tốn Δt ngắn ngày lượng mưa trung bình khoảng thời gian Δt là:

XΔt = b.XN (3.90)

với b hệ số chuyển đổi

b, Tính độẩm đất

Hệ số dòng chảy phụ thuộc chủ yếu vào độẩm đất lưu vực Người ta dùng số độẩm A để biểu thịđộẩm đất

A2 = A1 + (X-Y) - K1E (3.91)

Với A1, A2- sốđộẩm ởđầu cuối khoảng Δt

X, Y - lượng mưa dòng chảy thời khoảng Δt

∑

=

= n

i i i

E n E

1

1 γ

(3.92)

γi - hệ số trung bình, Ei lượng bốc ngày đo trạm thứ i; K1 - hệ số chuyển đổi, thay đổi theo

độẩm đất

K1 = f1(A)

Trương hợp thiếu tài liệu bốc hàng ngày dùng trị số bốc trung bình tháng ET nhân với hệ số chuyển đổi K2 Lúc độẩm đất tính theo cơng thức:

A2 A1 (X Y) tK2ET 24

Δ − − +

= (3.93)

c, Tính lớp dịng chảy

Lớp dòng chảy, tổng cộng :

Y = αX

với α hệ số dòng chảy phụ thuộc vào độẩm đất

Lớp dòng chảy tổng cộng phân chia thành thành phần ứng với dòng chảy mặt, dòng chảy sát mặt dòng chảy ngầm

Lớp dòng chảy ngầm là:

t Y K Yng

Δ

= 3 (3.94)

K3 - hệ số chảy ngầm, phụ thuộc vào số thấm P:

Tuyết tan

Mưa rơi

Lượng nước đến

Làm ẩm đất

Sinh dòng chảy

Chảy mặt

Chảy mặt

Chảy ngầm

Dòng chảy

C hỉ số

ẩm A

C hỉ số

t hấm P

K3 = f3(P) Chỉ số thấm P tính sau:

2 24 1 t T t P t Y P P Δ + Δ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − Δ + =

P1, P2 - số thấm ởđầu cuối thời khoảng Δt

T - thời gian trữ nước biến đổi từ 30 đến 60

Việc phân chia thành dòng chảy mặt Ym dòng chảy sát mặt Ysm dựa vào giả thiết sau: - Dòng chảy mặt đạt trị số lớn Ymmax giữ nguyên vị trí sốđó G lớn 200%

Ymmax

- Dòng chảy mặt nhỏ Ymmin 10% G, với G = Ym + YSm = Y - YngKhi lớp dịng chảy mặt là:

Ym = f4(G) Khi Ym < Ymmax thì:

G Y G Y m m ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + = max , ,

Nếu Ym≥ Ymmax lấy Ym = Ymmax

YSm = G - Ym

d, Tính lưu lượng chảy lưu vực Sau thực phân chia lượng mưa hiệu thành phần: lượng nước tham gia dòng chảy mặt, sát mặt dịng chảy ngầm, ta coi lượng nước chảy vào hồ chứa hồ chứa tưởng tượng với cách tạo thành dòng chảy Nếu biết số hồ chứa chuỗi n1, n2, n3và thời gian trữ nước TS1, TS2, Ts3 ta tính lưu lượng chảy từ hồ cuối cách sử dụng liên tiếp công thức (10.58) Lưu lượng chảy lưu vực tổng lưu lượng chảy từ hồ chứa sau

e, Điều chỉnh thông số.Các thông số có mơ hình lưu vực Các thơng sốđể tính mưa bình qn lưu vực ai, b

- Các thơng sốđể tính bốc K1, K2, γi - Các thông số n1,n2, n3, TS1, TS2, Ts3 T - Quan hệ hệ số dòng chảy độẩm α=f2(A) - Quan hệđể tính lớp dịng chảy ngầm K3 = f3(P)

- Quan hệđể phân chia dòng chảy mặt dòng chảy ngầm Ym = f4(G)

Các thông số quan hệ kể lựa chon giá trị tối ưu thơng qua việc tính thử dần cho sai khác lưu lượng thực đo lưu lượng tính tốn nhỏ

Cho tới nay, việc điều chỉnh thông số mơ hình SSARR cịn chưa tựđộng hố, cịn cơng việc phức tạp phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm người điều chỉnh mơ hình Ở kể nhiều thơng số quan hệ, có loại sau ảnh hưởng nhiều tới kết tính tốn

- Các hệ số tính mưa trung bình lưu vực ai, b - Hệ số Ts1 dòng chảy mặt

- Quan hệ hệ số chảy ngầm với số thấm K3=f3(P)

Người ta chọn thời kỳ có đường q trình biến đổi nhiều (mùa lũ năm nước lớn) để điều chỉnh thơng số, sau thử lại cho năm khác

2 Mơ hình dịng chảy sơng

Dịng sơng coi bao gồm chuỗi hồ chứa nhau, hồ chứa ứng với đoạn sông dài từ đến 10 km

Thời gian trữ nước Ts đoạn sơng tính theo quan hệ

Với K4, n là số thực nghiệm Cũng tính TS theo quan hệTS = f(Q) lấy từ tài liệu thực đo

Lưu lượng chảy từđoạn dùng làm lưu lượng chảy vào ởđoạn Việc lựa chọn giá trị K4, n chiều dài tính tốn đoạn sông làm theo cách thử dần

3 Mơ hình hồ chứa

Đối với hồ chứa tự nhiên, lưu lượng chảy vào hồ coi nhưđã biết, tính thời gian trữ nước TS tính lưu lượng chảy TS biến thiên theo mực nước hồ: TS = f(H) Với hồ chứa quan hệ TS =f(H) xác định sẵn từ trước, biết lưu lượng chảy vào tính lưu lượng chảy

Ở hồ chứa nhân tạo, đường cong TS = f(H) cần phải biết thêm Hmax, Hmin, đường cong H ~ Q H > Hmax khả tháo qua hồứng với cấp mực nước, hồ chảy theo chế

độ có điều tiết phải tính đến sựđiều tiết Lưu lượng chảy tính toán phải nhỏ khả tháo qua hồ mực nước tính tốn phải lớn Hmin

4 Mơ hình hệ thống sơng

Hệ thống sông bao gồm lưu vực nhỏ, hồ chứa đoạn sơng Những mơ hình thành phần biết, ghép lại mơ hình hệ thống sơng cịn phải ý đến ảnh hưởng nước vật, lượng nước lấy để tưới ruộng lượng nước chảy thêm vào đoạn sông mưa đồng ruộng, nước sau tưới ruộng xong tháo sơng Tất q trình tính tốn thực máy tính theo chương trình mẫu

3.4.5 Mơ hình ngẫu nhiên

Các trình thủy văn tiến triển không gian thời gian theo cách thức mà có phần mang tính tất định phần mang tính ngẫu nhiên Trong số trường hợp tính biến đổi ngẫu nhiên trội hẳn tính biến đổi tất định coi trình ngẫu nhiên tuý Trong trình giá trị quan trắc q trình khơng có tương quan với giá trị quan trắc trước đó, đặc trưng thống kê tất quan trắc

Khi giá trị quan trắc khơng có tương quan với nhau, sản phẩm đầu hệ thống thủy văn sẽđược xử lý mơ hình ngẫu nhiên không gian độc lập thời gian độc lập nhưđã ‘cây phân loại’ Cách xử lý thích hợp với quan trắc kiện thủy văn cực đoan dòng chảy lớn hay số liệu trung bình khoảng thời gian dài số trình lượng mưa trung bình năm

Tuy nhiên với đặc trưng thủy văn, mà rõ nét dòng chảy thời đoạn (năm, tháng, tuần) tình hình khơng hồn toàn Các kết nghiên cứu cho thấy hầu hết sơng ngịi giới, tồn mối tương quan dịng chảy trung bình năm kề với hệ số tương quan vào

n S

khoảng 0,2- 0,3 Với thời đoạn ngắn dòng chảy tháng, dòng chảy tuần, mối liên hệ rõ nét với hệ số tương quan thực lớn, có thểđạt đến 0,8-0,9 Mối liên hệ tương quan có ảnh hưởng tới kết tính tốn thủy văn, thủy lợi mà bỏ qua Ratcovich Đ.I A tính đến tương quan năm kề (R(1)= 0,3) dung tích hồ chứa tính tăng lên 1,5 lần so với coi chúng đại lượng ngẫu nhiên độc lập Còn R(1) = 0,5 dung tích tăng gấp lần

Sự tồn mối liên hệ tương quan có nhiều nguyên nhân liên quan đến chuyển đổi lượng trữẩm lưu vực Bản chất liên quan đến chu kỳ hoạt động mặt trời Nghiên cứu chi tiết sở số liệu rộng rãi sơng ngịi giới, Ratkovich cho nguyên nhân mối liên hệ dao động bốc bề mặt lưu vực Ông cho thấy hệ số tương quan năm kề R(1) có liên hệ rõ nét với mơđun dịng chảy năm Mo mức độ nhỏ hệ số biến

đổi dòng chảy năm Cv

Mối liên hệ dòng chảy thời đoạn ngắn tháng, tuần rõ nét hơn, liên quan chặt chẽ với thay đổi lượng trữẩm lưu vực Trong mùa kiệt mối liên hệ liên quan chặt chẽ với trình rút nước lưu vực, biểu thị phương trình:

(t t)/k o

t Qe

Q = − −0 (3.95)

trong Q0 lưu lượng thời điểm t0 k hệ số triết giảm

Lượng dòng chảy tháng mùa lũ có mối tương quan chặt chẽ hơn, nhiên liên quan đến thay đổi lượng trữẩm lưu vực qua thời đoạn Như thấy dao động dịng chảy trung bình thời đoạn khơng thể coi q trình ngẫu nhiên t Và khơng thể dùng quy luật thống kê với hàm phân bố xác suất chiều để mơ Khi phải dùng mơ hình khác để mơ dao động có tính đến mối quan hệ tương quan Thơng dụng mơ hình tự hồi qui tuyến tính (hay mơ hình Markov) Mơ hình Markov có mơ hình đơn phức Mơ hình Markov đơn xét mối liên hệ tương quan số hạng kề nhau, có hàm phân bố xác suất hàm phân bố chiều Cịn mơ hình Marcov phức xét đến mối liên hệ xa hàm phân bố xác suất hàm phân bố với số chiều lớn

Nói cách khác tập hợp dịng chảy trung bình thời đoạn biểu thị trình ngẫu nhiên Để mơ tốn học q trình ngẫu nhiên người ta sử dụng hàm phân bố thông số thống kê Các phương pháp thống kê xây dựng sở nguyên lý toán học miêu tảđặc tính biến động ngẫu nhiên chuỗi quan trẵc trình Trong phương pháp người ta tập trung ý vào thân kết quan trắc dựa q trình vật lý tạo kết quảđó

Các q trình ngẫu nhiên dừng khơng dừng, egơđích khơng egơđích Q trình ngẫu nhiên dừng q trình khơng bao hàm xu chu kỳ, dao động xung quanh kỳ vọng N ghĩa trình ngẫu nhiên dừng đặc trưng thồng kê kỳ vọng, phương sai, hàm tự tương quan mật độ phổ không thay đổi thay đổi thời gian tính tốn Q trình ngẫu nhiên khơng dừng ngược lại, đặc trưng thay đổi theo thời gian

Như trình bày, trình thuỷ văn q trình ngãu nhiên Ngồi số q trình riêng biệt coi đại lượng ngẫu nhiên độc lập, cịn đa số q trình ngẫu nhiên, số hạng chúng có mối liên hệ tương quan với nhau, đặc biệt số hạng kề Ta thấy giá trị thời điểm t xác định từ số hạng đứng trước t-i (i = 1,2, p; t = 1,2, n) nghĩa ta có phương trình:

( t t t P)

t f Q ,Q , ,Q

Q = −1 −2 − (3.96)

thông qua phép biến đổi đưa q trình dừng coi Qt tổ hợp tuyến tính Qt-I: ∑

= −

= P i i t i

t aQ

Q

1 (3.97)

trong đó: ai hệ số

Đây trình tự hồi qui cấp p Nếu trình (3.97) q trình Gauxơ coi trình Markov theo nghĩa rộng (Svanhidze,1977)

Khi coi Qt tổ hợp tuyến tính Qt-i giá trị xác định theo (3.97) so với giá trị thực

đo gặp sai số Để hiệu chỉnh sai số người ta đưa vào thành phần ngẫu nhiên Rt(ξ) Thành phần ngẫu nhiên thay đổi tương ứng với Qt Khi (3.97) có dạng:

∑ = − + = P i t i t i

t aQ

Q

) (ξ

ε (3.98a)

Cũng hiểu theo nghĩa khác, giá trị Qt tính theo (3.97) giá trị trung bình có

điều kiện Qt chịu ảnh hưởng Qt-i Giá trị thực Qt lệch khỏi giá trị trung bình có

điều kiện độ lệch xác suất Qt Khi phương trình viết lại thành:

∑ = − + = P i i t i

t QQ a

Q

0σ

φ (3.98b)

với

ii

D D

a0 =σ

Bản thân εt(ξ) tổ hợp tuyến tính εt−j đứng trước

∑ ε−

=

εt bj t j (3.99)

Như mơ hình ngẫu nhiên gồm có hai thành phần: -Thành phần tự hồi quy coi thành phần tất định thành phần ngẫu nhiên

Thành phần tự hồi quy

Thành phần tự hồi quy xác định từ mối liên hệ tuyến tính giá trị Qt giá trị trước

đó Thường phải thơng qua phép biến đổi đểđưa chuỗi dừng Zt Như tổ hợp tuyến tính đại lượng biến đổi

∑

= −

= P i i t i

t aZ

Z

1 (3.100)

Kết cuối phải đưa trở lại Qt theo phép biến đổi ngược lại

Việc lựa chọn bậc hồi quy p (hay số số hạng liên hệ) quan trọng Tiêu chuẩn chung để lựa chọn bậc hồi quy p cực tiểu phương sai giá trị tính theo mơ hình σP tỷ số

2

1⎟⎟⎠

⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ σ σ − P

P gần bằng 1, nghĩa tăng thêm một bậc hồi quy phương sai khơng thay đổi (Svanhiđze,

1977), hàm tự tương quan có bước nhảy đột ngột (Box-Jenkin)

Một số mơ hình khác lại lựa chọn phương trình riêng cho thời đoạn mô phỏng, tức xét đến bậc hồi quy p = (Thormat-Fiering) Giá trị tính thời đoạn lại coi giá trị thực để tính tốn cho thời đoạn Và tiếp tục cho thời đoạn

Như dạng tổng quát mô hình tự hồi quy bậc là:

Zt =a1Zt-1+a2Zt-2+ +apZt-p+ εt (3.101) Thành phần ngẫu nhiên

Thành phần ngẫu nhiên thành phần sai số hay phần dư giá trị thực giá trị tính theo mơ hình tự hồi qui Thành phần làm dự báo sai số, cịn chuỗi mơ số ngẫu nhiên

Việc xác định thành phần ngẫu nhiên εt tuỳ thuộc vào ý đồ tiêu chuẩn mô mơ hình Về theo ngun tắc mô đảm bảo cho thông số thống kê chuỗi số không đổi Như vậy:

εt = αξt (3.102)

Trong đó: ξt số ngẫu nhiên có phân bố chuẩn với trung bình phương sai Trong nhiều trường hợp đại lương εt có tương quan với q giá trị εt−j( =1,2, ,q) trước đó, ta có quan hệ MA(q):

εt = b1εt -1+ b2εt -2+ +bqεt−q (3.103)

Trường hợp tổng quát ta có mơ hình ARIMA(p,q)

Zt+a1Zt-1+ +apZt-p= b1εt-1+b2εt-2+ +bqεt-q−εt (3.104)

Thực chất giá trị tính Q't theo quan hệ tự hồi qui giá trị trung bình có điều kiện Giá trị thực lệch khỏi giá trị Q't độ lệch xác xuất đấy, tuỳ thuộc dạng hàm phân bố xác xuất Trong trường hợp thay cho thành phần ngẫu nhiên εt phần dư ta coi εt độ lệch xác xuất Theo Chow(1964) ta có quan hệ:

Qt = Q't+Ktσt (3.105)

trong đó: Q'tđược xác định từ quan hệ tự hồi quy (3.105),khi lấy giá trị thực Q Kt độ lệch xác suất;

σt khoảng lệch quân phương (phương sai) có điều kiện đại lượng Qt

Hai giá trị Kt σtđược xác định tuỳ thuộc dạng hàm phân bố có điều kiện, đặc trưng thơng kê vào dạng tương quan đại lượng ngẫu nhiên Người ta thừa nhận giả thiết rằng(Kritski-Menken,1977), trường hợp đại lượng ngẫu nhiên có phân bố chuẩn tương quan chúng tương quan chuẩn, với đại lượng ngẫu nhiên có phân bố Gamma tương quan chúng tương quan gamma Các tương quan chi phối biểu thức xác định đặc trưng thống kê hàm phân bố có điều kiện, tức chi phối thành phần ngẫu nhiên mô hình Chúng ta xem xét chi tiết vấn đề mục xác định thông số mơ hình Có thể thấy mối tương tự hình thức mơ hình tất định mơ hình ngẫu nhiên Thật với mơ hình tự hồi qui AR(p) ta có:

ϕ(B)Zt= εt (3.106)

trong đó:

ϕ(B)= 1-a1B- a2B2- -apBp (3.107) Cịn với mơ hình trung bình trượt MA(q) có:

Zt= θ(B) εt (3.108) đó:

θ(B)=1-b1B-b2B2- -bqBq (3.109) Như ta thấy ϕ(B), θ(B) là hàm chuyền hay hàm lọc εtđóng vai trị hàm vào Zt

hình ngẫu nhiên khơng khác mơ hình tất định tương ứng với mơ hình hệ thống thủy văn hình thức có khác lớn Trong mơ hình tất định, mưa hàm vào, lọc qua hàm truyền ta hàm dịng chảy Cịn mơ hình ngẫu nhiên hàm vào dãy ngẫu nhiên εt lọc qua hàm truyền ϕ(B), θ(B)để có hàm Zt coi dãy ngẫu nhiên εt gây dịng chảy Zt Về chất mơ hình ngẫu nhiên khơng giải thích ngun nhân kết mơ hình tất định.Có nhiều phương pháp nhiều mơ hình thực việc mơ tốn học chuỗi thời gian thuỷ văn có tương quan Có thể tổng hợp thành nhóm sau:

1.Nhóm mơ hình theo phương pháp tổng hợp, mơ hình mẫu kép, gồm nhiều thành phần tổng hợp thành chẳng hạn mơ hình Fragment

2.Nhóm mơ hình hố trực tiếp giá trị biến thủy văn bao gồm thành phần chu kỳ xu mơ hình Markov đơn phức

3.Mơ hình giá trịđã biến đổi biến thủy văn đểđạt yêu cầu đấy, chẳng hạn đưa chuỗi dừng, chuỗi khơng có giá trị âm hay chuỗi khơng có tính xu mơ hình ARIMA

a Mơ hình Markov.Mơ hình Markov thực chấtlà mơ hình tự hồi qui tuyến tính Cùng với đời phương pháp Monte-Carlo mơ hình Markov ngày sử dụng rộng rãi để mô q trình thủy văn Mơ hình Markov có ưu thếở chỗ không rõ ràng logic,mà sơđồ chỉnh lí chi tiết mà cịn tổng hợp cho trường hợp mơ hình hố theo nhóm, mơ hình hố đồng thời có chuỗi thuỷ văn nhiều vị trí có liên hệ tương quan.Tuy nhiên xích Markov dạng gần ban đầu để mô tả chuỗi thuỷ văn (Ratkovich,1977), tuỳ theo trường hợp cụ thể có biến dạng khác cần có giả thiết bổ sung hàm phân bốđồng thời phân bố có điều kiện nhiều chiều Chằng hạn phân bố chuẩn, Kartvelixvili(1981) đưa giả thiết sau (giả thiết N).Nếu hàm phân bố chiều đại lượng ngẫu nhiên tương quan có dạng phân bố chuẩn ma trận tương quan xác định dương phân bố nhiều chiều chuẩn.Cịn Kritxki-Menken(1979) đưa giả thiết sau đại lượng ngẫu nhiên có phân bố gamma (giả thiết G) sau:

Phân bố nhiều chiều số hữu hạn đại lượng ngãu nhiên phân bố Gamma phân bố chiều có dạng gamma ma trận tương quan xác định dương.Mơ hình Markov gồm có mơ hình Markov đơn mơ hình Markov phức.Mơ hình Markov đơn xét tương quan hai số hạng kề xích Markov đơn cần có hàm phân bốđồng thời phân bố có điều kiện hai chiều

Mơ hình Markov đơn thực phương trình tự hồi qui tuyến tính ứng với mẫu tương quan khác Theo Ratcovich, có biến dạng sau mơ hình Markov đơn

*Trường hợp1: Mơ hình dãy đại lượng ngẫu nhiên độc lập Đây trường hợp đặc biệt xem xét phần

*Trường hợp2: Tương quan chuẩn đại lượng ngẫu nhiên phân bố chuẩn Khi hàm phân bố có điều kiện hàm phân bố chuẩn

Trong mơ hình phương sai có điều kiện liên hệ với phương sai không điều kiện theo biều thức:

2

1 r

i =σ −

σ+ (3.110)

Nghĩa phương sai có điều kiện ói+1 khơng phụ thuộc vào số hạng đứng trước

*Trường hợp 3: Mơ hình đại lượng ngẫu nhiên có phân bố Gamma với tương quan gần chuẩn trường hợp phân bố có điều kiện phân bố Gamma phương sai có điều kiện có quan hệ tương quan chuẩn, nghĩa có:

2

1 r

i =σ −

*Trường hợp 4: Mơ hình đại lượng ngãu nhiên có phân bố gamma chúng có tương quan gamma Phương sai có điều kiện khác với tương quan chuẩn liên hệ theo biểu thức:

) r ( r k ) r ( i

i =σ − + −

σ+ 2

1 (3.112)

Nghĩa phương sai có điều kiện phụ thuộc vào số hạng đứng trước Ki

*Trường hợp 5: Tương quan tần suất sô hạng kề Như chuỗi tạo thành chuỗi tần suất, sau chuyển sang giá trị theo phân bố xác suất cho Cấu trúc mơ hình khác hẳn trường hợp trước, khơng phụ thuộc dạng giá trị hàm phân bố xác suất Hệ số tương quan biểu thị mối liên hệ đại lượng ngẫu nhiên phân bốđều

Mơ hình Marov phức chung để mơ dao động q trình thuỷ văn Trong trường hợp ta cần có hàm phân bốđồng thời phân bố có điều kiện nhiều chiều

* Svanhidde (1977) giới thiệu phương pháp giải tích để giải tốn mơ hình hố, đến giai đoạn cuối lại phải thực phương pháp số

* Một mơ hình Rednhicovxki (1969)đề nghị mơ hình hố trực tiếp đại lượng ngẫu nhiên dựa vào ma trận tương quan:

ii i i ii j i , i j i i P

j i j i j i D D D D ) Q Q ( Q

Q +Φσ

σ σ − + = − − = − − ∑

1 (3.113)

trong đó: Qi-j giá trị chuỗi thời đoạn phía trước; D định thức ma trận tương quan; Dii,Di,i−j định thức D tương ứng với phần tử rijvμri,i−j

Khi q trình dừng ta có quan hệ;

ii ii j i , i P

j i j i D D D D ) Q Q ( Q

Q = − − − +Φσ

= −

∑

1 (3.114)

Mô hình dựa tương quan chuẩn đại lượng ngẫu nhiên phân bố chuẩn * Mơ hình Thormat-Fiering có dạng tương tự:

2 1 1

1 j ,j i j ,j i j j j j

i Q a (Q Q ) a (Q Q ) t r

Q+ = + + − + − − − + σ+ − (3.115)

Chương

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC

Nguồn nước phong phú bao gồm nguồn nước mặt nước ngầm lòng Trái Đất Nước thành phần thể sinh vật môi trường sống Ngày mức độ phát triển kinh tế nhanh, nhu cầu nước ngày tăng Vấn đề sử dụng hợp lý nguồn nước bảo vệ nguồn nước vấn đề lớn, cấp thiết người tương lai

Nước nguồn tài nguyên thiên nhiên, thành phần cảnh quan địa lý, mơi trường sống Có nhiều khái niệm mơi trường sống (cịn gọi mơi trường tự nhiên, mơi trường xung quanh) khái niệm ngày chấp nhận rộng rãi cho "Trong môi trường sống, hoạt động đa dạng phức tạp sinh vật, đặc biệt hoạt động người diễn thường xuyên liên tục, gây biến đổi bên yếu tố môi trường nói chung nguồn nước tự nhiên nói riêng" Một biến đổi làm thay đổi chất lượng nguồn nước mức độ cao gây nên tình trạng nhiễm nguồn nước

Ngược lại, thay đổi môi trường nước, quy mô đủ lớn gây nên biến đổi môi trường xung quanh Giữa môi trường nước mơi trường tự nhiên ln trì mối quan hệ tương hỗ Hiểu biết sâu sắc mối quan hệđó cần thiết người để bảo vệ cải tạo tự nhiên

Đáp ứng yêu cầu trên, ngành dùng nước phải nghiên cứu vấn đề: - Đánh giá nhu cầu dùng nước

- Đánh giá chất lượng nguồn nước sử dụng

- Đánh giá dự báo mức độ nhiễm bẩn nguồn nước, nghiên cứu biện pháp để hạn chếđi đến loại trừ tình trạng nhiễm nguồn

Đó nội dung chủ yếu giới thiệu mục

1 Nhu cầu cần sử dụng nước

Có thể phân thành hai loại nhu cầu sử dụng nước, nhu cầu nước cho sinh hoạt nhu cầu nước cho nghành kinh tế công nghiệp, giao thông vận tải Ngày nay, nhu cầu nước bình quân tối thiểu cho sinh hoạt người ngày 5lít Ở nước phát triển, nhu cầu nước bình qn 500lít/ngày Chỉ tính mức nước 250 lít/ngày triệu dân Hà Nội ngày cần 25 vạn m3, năm dùng cạn hai hồ chưa hồ Suối Hai (Hà Sơn Bình), từđó cho thấy lượng nước dùng cho sinh hoạt người nhỏ, nước phát triển Ngày nay, với 3,7 tỷ dân số giới, nhu cầu nước sinh hoạt từ đén tỷ m3 mỗi ngày Dự tính sau năm 2.000 dân số thế giới đến tỷ người, có nhu cầu nước sinh hoạt lớn nhiều

nghiệp Nhu cầu nước dùng cho công nghiệp lớn, nước công nghiệp phát triển; nước dùng công nghiệp để rửa chất bẩn vật liệu sản xuất, để nhào rửa vật liệu, làm dung mơi cho phản ứng hố học quy trình sản xuất, làm nguội thiệt bị, làm lạnh sản phẩm Thí dụ giây đồng hồ, nhà máy nhiệt điện triệu kw cần từ 60 đến 70m3 nước để làm nguội máy Lượng nước cần để sản xuất loại sản phẩm công nghiệp nhưở bảng 3.5

Lượng nước từ 10 đến 15 % trình sản xuất, lại chứa chất bẩn, chất độc trình sản xuất sinh gọi nước thải công nghiệp Nước thải công nghiệp chưa qua xử lý tháo vào nguồn nước gây nên tình trạng nhiễm

2 Khai thác sử dụng nguồn nước ngày

Nước tài nguyên thiên nhiên vô quý giá, người ngày cố gắng khai thác, sử dụng nguồn nước mặt mặt nước ngầm Mức độ khai thác sử dụng nguồn nước khác nước, khu vực,

Nguồn nước mặt sử dụng, khai thác triệt để vào mục đích phát điện.Nhiều nước giới tỷ trọng thuỷđiện toàn sản lượng điện quốc gia đạt tới đỉnh cao Thuỵ Sĩ, Na Uy, Thụy Điển xấp xỉ 100% Ái Nhĩ Lan, Cơng Gơ 95%, Cộng hồ Dân chủ Nhân dân Triều Tiên 90% Ngoài phát điện nguồn nước mặt sử dụng rộng rãi cho nhiều mục đích khác tưới, ni cá, giao thơng thuỷ, nước dùng cho công nghiệp Để hạn chế ảnh hưởng phân bố nguồn nước mặt không vùng, ngày có nhiều hệ thống cơng trình, kênh dẫn lớn xây dựng để dẫn lượng nước khổng lồ từ vùng sang vùng khác để sủ dụng

Trong số 37.000 tỷ m3 nước tuần hoàn địa lục một năm, lượng nước chứa dưới đất đã gần 13.000 tỷ chiếm 35% Cùng với khai thác sử dụng nguồn nước mặt, nguồn nước ngầm ngày ý cung cấp nước cho sinh hoạt, nước tưới cho trồng Ở Hung ga ri bắt đầu khai thác túi nước ngầm trữ lượng khoảng 4.000 tỷ m3 Nhưng nước có nhiều cơng trình khai thác nước ngầm Liên Xô, Mỹ, Hungari, vùng San phơ xít có 2.00 máy bơm ngầm tưới cho 54.000 héc ta Dùng nước ngầm để cung cấp nước cho sinh hoạt thành phố nước có Một số nơi giới khai thác nước ngầm mức gây tình trạng sụt lún nghiêm trọng

Tại khu tập trung cư, khu công nghiệp nước phát triển, nguồn nước sử dụng triệt để tình trạng thiếu nước xẩy nhiều nơi Ngược lại, nguồn nước chưa sử d đáng kể nước phát triển

3 Vấn đề thiếu nước

Trước vài kỷ, vấn đề thiếu nước chua đặt ra, với mức phát triển xã hội thời đó, nhu cầu nước người chưa phải lớn Hơn dân số giới thấp so với hiệnnay Ngày trạng khác hẳn Dân số thé giới đầu kỷ XX 1.617 triệu người năm 1963 có 3.182 triệu dự kiến năm 2.000 lượng nước tiêu thụ giới dùng tưới vào khoangt 7.000 tỷ m3, nước sinh hoạt 600tỷ m3, nước cho công nghiệp 10.700 tỷ m3, cho nhu cầu khác 400 tỷ m3

Các thành phố lớn ngày nay, tình trạng thiếu nước, ô nhiễm nguồn nước hay xảy nhiều nơi Theo thống kê có 60% diện tích đất đai trế giới thiếu nước, chí thiếu nước sinh hoạt mức cần thiết 150 triệu người cư trú diện tích Đểđánh giá mức độ thiếu nước khu vực giới, hội nghị bàn nước nước xã hội chủ nghĩa họp năm 1963 Vacsava đề nghị dùng hệ số C biểu thị mức độ thiếu nước sau:Hệ số C tỷ lệ tổng lượng dòng chảy năm khu vực tổng lượng nước tiêu thụ cuả khu vực đó, tính theo tiêu chuẩn 250 m3 một đầu người C = 20 thuộc khu vực đảm bảo nguồn nước tương đối cao C = 20÷ 10 bảo đảm, phải có phân phối khu vực C = 10 ÷ nguồn nước hạn chế, cần dẫn nước

hội nghịđã đánh giá Ba Lan Hung ga ri có C = 8, dân số phát triển nên đến năm 1980 C = năm 2.000 C = Ở Liên Xơ, có nước cộng hồ Ukraina có C = 5, năm 1980 có C = Những nước cộng hồ thiếu nước Mơn-đa-vi C = 40 thuộc khu vực dồi nước, cần đẩy mạnh việc khai thác.Tại nhiều nơi, tình hình thiếu nước trầm tình trạng phần nguồn nước, chue yếu nước mặt bị nhiễm bẩn nguồn nước thải sinh hoạt công nghiệp gây

4.1 KIẾN THỨC CƠ SỞĐỂĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC

Nước sơng ngịi, hồ ao chứa nhiều chất hữu cơ, vô cơ, loại vi sinh vật khác Tỷ lệ thành phần chất có mẫu nước phản ánh chất lượng nước mẫu Bố trí vị trí lấy mẫu, phân tích định tính định lượng thành phần chất mẫu nước phịng thí nghiệm nội dung chủ yếu đểđánh giá chất lượng phát tình hình nhiễm nguồn nước

4.1.1 Những thông số vật lý, hoá học, sinh học chất lượng nước

Có ba loại thơng số phản ánh đặc tính khác chất lượng nước thông số vật lý, thơng số hố học thơng số sinh học,

1 Thông số vật lý Thông số vật lý bao gồm màu sắc, mùi, vị, nhiệt độ nước, lượng chất rắn lơ lửng hoà tan nước, chất dầu mỡ bề mặt nước

Phân tích màu sắc nguồn nước cần phân biệt màu sắc thực nước màu sắc nước nhiễm bẩn Loại mật độ chất bẩn làm thay đổi màu sắc nước Nước tự nhiên không màu nhiễm bẩn thường ngả sang màu sẫm Còn lượng chất rắn nước phản ánh qua độđục nước

2 Thơng số hố học Thơng số hố học phản ánh đặc tính hố học hữu vô nước

a) Đặc tính hố hữu nước thể q trình sử dụng xy hồ tan nước loại vi khuẩn, vi sinh vật để phân huỷ chất hữu

Nước tự nhiên tinh khiết hồn tồn khơng chứa chất hữu Nước tự nhiên nhiểm bẩn thành phần chất hữu nước tăng lên chất bị tác dụng phân huỷ vi sinh vật Nếu lượng chất hữu nhiều lượng xy cần thiết cho q trình phân huỷ lớn, lượng xy hồ tan giảm xuống, ảnh huởng đến trình sống sinh vật nước Phản ánh đặc tính q trình trên, dùng số thơng số sau:

- Nhu cầu ô xy sinh học BOD (mg/i) - Nhu cầu xy hố học COD (mg/1) - Nhu cầu ô xy tổng cộng TOD (mg/1) - Tổng số bon hữu TOC (mg/1)

Các thông số xác định qua phân tích phịng thí nghiệm mẫu nước thực tế Trong thông số, BOD thông số quan trọng nhất, phản ánh mức độ nhiễm bẩn nước rõ rệt

b) Đặc tính vô nước bao gồm độ mặn, độ cứng, độ pH, độ axít, độ kiềm, lượng chứa ion Mangan (Mn), Clo (Cl), Sunfat (So4), kim loại nặng Thuỷ ngân (Hg), Chì (Pb), Crơm (Cr), Đồng (Cu), Kẽm (Zn), hợp chất chứa Ni tơ hữu cơ, amôniac (NH3,No2, No3) Phốt phát (Po4)

4.1.2 Nhu cầu oxy sinh học BOD

1 Khái niệm

Các chất bẩn nứoc phần lớn chất hữu cơ, chúng chất độc cho sinh vật sống Chúng không ảnh hưởng đến độ pH Trong nước, hầu hết chất hữu bị tác động phân huỷ vi sinh vật thành hợp chất đơn giản Q trình vi sinh vật cần xy Nếu lượng chất hữu nước lớn mật độ vi sinh vật cao lượng xy cần thiết cho trình phân huỷ yêu cầu nhiều Lượng ô xy cần thiết để vi sinh vật phân huỷ chất hữu đơn vị mẫu nước nhu cầu ô xy sinh học BOD Đơn vị BOD mg/1 Thông số thường để xác định BOD người ta phân tích mẫu nước điều kiện nhiệt độ 200 C thời gian ngày BOD đo

được gọi BOD5

Phân tích BOD mẫu nước thí nghiệm chứa bình thuỷ tinh thấy q trình sủ dụng xy tế bào vi sinh vật chia thành hai giai đoạn Đầu tiên nhân tế bào vi sinh vật dùng ô xy để phân huỷ chất hữu cơ, lấy lượng cho lớn lên Giai đoạn diễn khoảng từ 18 đến 36 Giai đoạn giai đoạn tế bào vi sinh vật dùng xy để xy hố hay cho qúa trình trao đổi chất bên tế bào vi sinh vật Giai đoạn không dài 20 ngày Tốc độ phản ứng tròn giai đoạn đầu thường gấp từ 10 đến 20 lần tốc độ giai đoạn sau, nên đường cong BOD giai đoạn đầu dốc, sau thoải dần

Công thức BOD

Q trình sử dụng xy thí nghiệm biểu thị dạng cơng thức toán học sau:

Gọi L lượng xy hồ tan nước Trong q trình sử dụng ô xy vi sinh vật, biến đổi L theo thời gian có dạng:

KL dt

dL=−

(4.1)

trong đó: K- hệ số tốc độ trung bình phản ứng trung bình BOD Tích phân ta được:

Lt = L0e-Kt (4.2)

trong đó: L0- Tổng số lượng xy sử dụng phản ứng ; Lt - BOD lại thời điểm t

Đặt y = L0- Ltthì y tổng số ô xy sử dụng BOD sử dụng sau thời gian t, phương trình (3.117) viết thành:

y = L0(1- e -Kt) (4.3)

hoặc

y = L0(1 - 10K't) (4.4)

trong đó: K' - hệ số tốc độ trung bình phản ứng sở số 10 Quan hệ K K' sau:

K = 2,303K'

Loại nước thải K'(1/ ngày)

Nước thải chưa xử lý 0,15- 0.28

Nước thải qua phận lọc 0,12 - 0,22

Nước thải xử lý vi sinh vật 0,06 - 0,10

Nước sông nhiễm bẩn 0,04 - 0,08

Hai hệ sốK, K'đều ẩn số phương trình BOD, chúng tính tốn gián tiếp dựa vào số liệu thực đo

3 Sự xy hố phản ứng BOD

Sự xy hố thí nghiệm BOD xảy thành hai giai đoạn:

Ơ xy hố hợp chất chứa bon (các bon nát hố ) xy hố hợp chất chứa Ni tơ (Ni tơ rát hoá)

Sự xy hố hợp chất chứa bon xảy thể phương trình BOD (3.119)

y = L0 (1- ekt) theo trình CxHyOz ™ Co2 + H20

Sự xy hố hợp chất chứa Ni tơ tiếp sau q trình Các bơ nát hố theo q trình: NH3™ No2™ No3

với tốc độ chậm

Trong sốđiều kiện, hai q trình xy hố xảy đồng thời Nhưng nói chung, Ni tơ rát hoá bắt đầu nhu cầu bon thoả mãn Biểu thức toán học phản ứng gồm hai phần

y = L0(1- e-K1t ) + LN(1-e-k2t)

L0- Nhu cầu xy hố tối đa cho bon nát nát hố; LN - Nhu cầu xy hoá tối đa cho Ni tơ rát hoá K1 - Hệ số tốc độ bon nát hoá; K2- Hệ số tốc dộ Ni tơ rát hoá

4.1.3 COD, TOD, TOC

1 COD. COD nhu cầu xy hố học tức nhu cầu xy hố cần thiết cho xy hố học có chất đơn vị mẫu nước (mg/1) Nếu biết phương trình phản ứng hố học tính lượng COD theo lý thuyết Thí dụ:

Ơ xy hố 1.000mg phênol vậy: C6H5OH7+7O2™ CO2+3H2O

COD lý thuyết = (1.000)(224)/94 = 2.383mg

Không phải tất chất hữu cơđều dễ dàng bị ơxy hố học Các loại đường, chất béo có cấu trúc mạch phân nhánh thường dễ bị xi hố hồn tồn Cịn benzen, Toluen khơng bị xy hố học.Các axít amin, axít có cấu trúc mạch thẳng hồn tồn bị ơxy hố có chất xúc tác Sunfat nhơm (Ag2So4) tham gia Ngồi tính lý thuyết, COD cho sổ tay ''những phương pháp tiêu chuẩn để kiểm tra chất lượng nước nước thải''

3.TOC TOC tổng số bon hữu đơn vị mẫu nước TOC xác định nhờ dụng cụ phân tích bon

Trong thí nghiệm này, mẫu nước, nước thải đưa vào ống với nhiệt độ từ 900 đến 1.000 0C, nước sẽ bốc hơi, chất có bon sẽ bị xy hố hồn tồn nhờ chất xúc tác Cô ban luồng ô xy thổi qua Luồng khí gồm Co2' O2, nước sẽđược dẫn đến bình ngưng tụ, cịn khí CO2, O2 tiếp tục dẫn đến máy phân tích hồng ngoại Lượng bon hữu sẽđược xác định vẽ biểu đồ phận tự ghi

4.2 CHẤT LƯỢNG TÀI NGUYÊN NƯỚC DƯỚI ẢNH HƯỞNG CÁC HOẠT ĐỘNG KINH TẾ

Chất lượng nước bị chi phối yếu tố tự nhiên nhân sinh Kết sử dụng mạnh mẽ tài nguyên nước không làm thay đổi lượng nước dùng cho lĩnh vực hoạt động kinh tế mà làm thay đổi thành phần cán cân nước, chếđộ thuỷ văn đối tượng nước thay đổi chất lượng Điều giải thích đa số sơng ngòi hồ vừa đồng thời nguồn cấp nước nơi tiếp nhận dịng chảy thải cơng cộng, công nghiệp nông nghiệp Điều dẫn đến vùng đơng dân địa cầu khơng cịn hệ thống sông lớn với chếđộ thuỷ văn tự nhiên thành phần hố học khơng bị phá huỷ hoạt động nhân sinh

Các dạng hoạt động kinh tế gây ảnh hưởng lớn đến thay đổi số lượng chất lượng tài nguyên nước là: nhu cầu dùng nước cho công nghiệp nhu cầu cơng cộng, đổ nước thải, chuyển dịng chảy, thị hố, thành lập hồ chứa, tưới làm ngập đất khô, tiêu, biện pháp nông lâm nghiệp v.v Khi đoạn trữ nước đồng thời tác động khơng phải tất số nhiều nhân tố kể Liên quan tới điều đó, kế hoạch hoá kinh tế nước điều tiết chất lượng nước cần thiết phải tính đến ảnh hưởng nhân tố sốđó cách riêng biệt gộp lại lúc Khi xem xét nhân tốđộng chạm tới hai vấn đề: thay đổi chếđộ thuỷ văn thể tích dịng chảy với thay đổi chất lượng tài nguyên nước, Do tác động nhân sinh gây nhiễm bẩn nước tự nhiên, tức thay đổi thành phần tính chất nó, dẫn tới việc làm tồi chất lượng nước việc sử dụng nước Nguy hiểm nước tự nhiên thể sống nhiễm xạ Nước bị nhiễm bẩn trở nên bất lợi người sử dụng nước định, Thế nên, đánh giá ảnh hưởng hoạt động kinh tế lên tài nguyên nước cần phải tính đến khơng thay đổi số lượng mà cịn chất lượng

4.2.1.Cơng nghiệp

Đặc điểm sử dụng nước công nghiệp chỗ phần lớn nước sau sử dụng trình sản xuất trả lại vào sơng ngịi hồở dạng nước thải Nhu cầu dùng nước khơng hồn lại chiếm phần không lớn nước dùng (5-10%) gây ảnh hưởng lớn đến thay đổi lượng tài nguyên nước khu vực lớn Còn chất lượng nước nguồn nước ảnh hưởng dịng chảy cơng nghiệp thay đổi nhanh, tức việc đổ nước thải dẫn tới nhiễm bẩn sông suối thuỷ vực

Lượng nước thành phần chất nhiễm bẩn nước thải công nghiệp phụ thuộc vào dạng sản xuất, nhiên liệu gốc, sản phẩm phụ tham gia vào q trình cơng nghệ

Nguồn nước mặt nhiễm bẩn mạnh lĩnh vực cơng nghiệp gang thép, hố học, giấy - xenlulơ, hố dầu Các chất nhiễm bẩn chủ yếu nước thải lĩnh vực công nghiệp là: dầu phenon, kim loại màu, hoá chất phức tạp Theo kết quan trắc, thực năm gần đây, nước mặt nước ta bị nhiễm bẩn sản phẩm dầu 80% trường hợp, phenon - 60%, kim loại nặng - 40%

Dầu sản phẩm dầu thành tố tự nhiên thành phần nước sông thuỷ vực, xuất chúng đối tượng nước coi nhiễm bẩn Sự có mặt nước sản phẩm dầu phản ánh lên phát triển trứng cá cá nhỏ, lên số lượng tài nguyên thức ăn sông, lên chất lượng lợi ích thức ăn cá nuôi Sự thành tạo màng mặt nước làm giảm khả tự làm thuỷ vực Các tầng sinh hoá sản phẩm dầu nước mặt phân hoá chậm Vận tốc hồ tan sinh hố phụ thuộc vào nhiều nhân tố: nhiệt độ nước, có mặt ơxy vật chất vi sinh, vào thành phần hoá học sản phẩm dầu thải ra, có mặt thực vật bậc cao nước v.v Tuy nhiên, chí với điều kiện thuận lợi, tầng dầu lơ lửng hồ tan nước (sự chìm lắng dạt từ thuỷ vực) diễn không nhanh 100 - 150 ngày

Nhiễm bẩn nước mặt phenon (thường có dạng phenon nguyên tử bay) dẫn tới phá vỡ trình sinh học diễn đối tượng nước,

Do hoạt động xí nghiệp hố chất, nước rơi xuống lượng hợp chất hữu cơđa dạng theo thành phần tính chất, sốđó có chất từ trước đến không tồn tự nhiên Một phần chất hoạt động từ phương diện sinh học, chúng khó tẩy sinh học, tác động theo chế vật lý tức khó tách khỏi dòng chảy Giữa chất vị trí đặc biệt dành cho chất tẩy rửa tổng hợp - chất khử bẩn, mà việc sản xuất chúng phát triển nước Theo nghiên cứu thực Mỹ, xác định rằng, việc sử dụng chất tẩy rửa dẫn đến việc tăng hàm lượng phơtpho sơng ngịi Hợp chủng quốc Hoa Kỳ điều dẫn tới phát triển mạnh thuỷ thực vật đổi màu nước thuỷ vực, làm cạn kiệt ôxy khối nước Nét thiếu tích cực thứ hai chất tẩy rửa gây khó khăn cho công việc kênh dẫn, làm giảm trình xáo trộn làm nước trạm dẫn nước

Gây tác động hoàn toàn bất lợi sơng cịn có nước thải chứa hàm lượng lớn đồng kẽm Lượng đồng kẽm thuỷ vực nhiễm bẩn không lớn phụ thuộc vào điều kiện địa lý tự nhiên, hình thành thành phần hoá học nước, dao động nhiệt độ m chếđộ thuỷ văn sơng ngịi Hàm lượng đồng nước tự nhiên chiếm - 10 microgam/l, kẽm - 1- 30 microgam/l Sự tăng nồng độ chất nước sông hay thuỷ vực dẫn tới làm chậm trình tự làm nước khỏi hợp chất hữu cơ, dẫn tới phá huỷđời sống sinh vật thuỷ vực Tình hình trở nên sâu sắc rằng, đồng kẽm tách hồn tồn khỏi thuỷ vực mà thay đổi dạng tốc độ phân huỷ chúng Như vậy, tải nước thải chứa kim loại nặng cần phải tính đến hạ thấp nồng độ chúng cách pha loãng

Dạng nhiễm bẩn công nghiệp đặc biệt thuỷ vực nhiễm bẩn nhiệt thải nước nóng từ trạm lượng khác Một lượng nhiệt lớn xâm nhập nước thải nóng vào sơng, hồ hồ chứa nhân tạo gây ảnh hưởng lớn đến chếđộ sinh học chếđộ nhiệt thuỷ vực Các quan trắc tiến hành vùng tác động nước nóng chứng tỏ vùng bị phá vỡ môi trường sống cá, zotolankon bị chết, làm tăng độ nhiễm bẩn cá

Cường độảnh hưởng nhiễm bẩn nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ hun nóng nước Đối với mùa hè, làm rõ tuần tựđặc trưng sau tác động nhiệt độ nước tăng lên hồ bioxen thuỷ vực nhân tạo:

- khoảng 26 - 30 oC xuất hiện trạng thái không thuận lợi cho đời sống của cá; - cao 30 oC quan sát thấy tác động bất lợi cho bioxen;

- với 34 - 36 oC xuất hiện điều kiện huỷ hoại đối với cá tổ chức hữu cơ khác

Việc thành lập thiết bị làm lạnh khác thải nước trạm nhiệt điện với lưu lượng lớn loại nước dẫn tới việc tăng giá trị thành phẩm vận hành chúng Liên quan tới điều đó, việc nghiên cứu nhiễm bẩn nhiệt quan tâm đặc biệt thời gian gần

4.2.2 Nước thải công cộng

Nước thải cơng cộng chiếm khoảng gần 20% tồn thể tich dòng chảy xâm nhậpvào hồ chứa nước mặt (70 -80% phần nước thải công nghiệp) Tuy nhiên, thể tích nước thải cơng nghiệp lượng vật chất nhiễm bẩn làm giảm ( vận hành cấp nước quay vịng, thay đổi cơng nghệ sản xuất) nước thải cơng cộng thường đặc trưng tăng thể tích khơng ngừng, bị chi phối tăng dân số, tăng nhu cầu dùng nước, tăng điều kiện vệ sinh dịch tễ sinh hoạt cảu thành phố đại điểm dân cư

Lượng chất nhiễm bẩn nước thải cơng cộng thường ổn định (thể tích nhiễm bẩn đầu người), cho phép tính thể tích nhiễm bẩn đưa phụ thuộc vào số dân, thể tích nhu cầu dùng nước, trách nhiệm xã hội v.v

Chỉ tiêu nhiễm bẩn trung bình tính cho đầu người dẫn bảng 4.1

Sựổn định thành phần nước thải công cộng cho phép dự báo lượng nước thuỷ vực tiếp nhận phụ thuộc vào lượng nước chếđộ thuỷ văn, xác định khả tự làm lượng nhiễm bẩn xác định qua dân số

Bảng 4.1 Nhiễm bẩn nước thải công cộng cho người dân

Chất thị tiêu Độ nhiễm bẩn g/ ngày đêm

Chất lơ lửng 65

Muối (N)

Phốt phát 3,3

Phốt phát chứa tẩy rửa 1,6

Hợp chất Clo

A xít 5-7

Hiện chí sông lớn nằm thành phố lớn quan sát thấy nhiễm bẩn mạnh, điều giải thích tính chất đặc biệt nước thải cơng cộng - diện lượng lớn chất thải khác Nước thải công cộng gây nên ý tính chất độc hại - nguyên nhân xuất nhiều bệnh lạ

4.2.3 Đơ thị hố

Hiểu thị hố q trình tập trung dân cư lực lượng sản xuất thành phố Quá trình thị hố gắn liền với tăng trưởng dân số cách mạng khoa học kỹ thuật Cường độ trình tăng lên đột ngột vào nửa cuối kỷ XX năm 1950, tốc độ tăng trưởng dân cư thành phố vượt tốc độ tăng trưởng dân cư nông thôn Vậy nên, năm 1960 tổng dân cư Trái Đất gần tỷ người thành phố nông thôn phân chia theo tỷ lệ : đến năm 2000 phần lớn dân cư Trái Đất sẽđược sống thành phố

sự thay đổi thành phần môi trường thiên nhiên: lưu vực khơng khí, lớp phủ thổ nhưỡng thực vật, nước mặt nước ngầm Khi xét đến thay đổi tài ngun nước lãnh thổđơ thị hố cần tách bạch hai vấn đề chủ yếu: ảnh hưởng nhân tố chất lượng nước mặt với cán cân nước thay đổi chếđộ nước sơng ngịi thay đổi cách ( tức xét thay đổi lượng chất lượng tài nguyên nước ảnh hưởng đô thị hoá)

Sự thay đổi chất lượng nước tự nhiên lãnh thổđơ thị hố bị chi phối phạm vi thành phố hình thành lượng nước thải cơng nghiệp sử dụng cơng cộng lớn xâm nhập vào đối tượng nước nước đất khuôn khổ thành phố gần Ngồi ra, lượng nước nhiễm bẩn lớn xâm nhập vào nguồn nước từ dòng chảy mặt từ lãnh thổ thành phố ( gọi nước rửa) từ mưa khí (dịng chảy mưa rào)

Ảnh hưởng nước thải công nghiệp nước thải công cộng đến chất lượng nước xem xét

Ảnh hưởng nước rửa mưa rào đến chất lượng nước thuỷ vực lớn Các loại nước chứa lượng lớn chất khoáng hữu tổng lượng chất nhiễm bẩn nước ước lượng từ - 15% tổng lượng vật chất xâm nhập từ nước thải công cộng lãnh thổ (Belitrenco, Svetxov, 1976)

Ảnh hưởng đồng thời nước thải công nghiệp, nước thải công cộng, nước mưa rào nước rửa dẫn đến thay đổi sau thành phần nước tự nhiên lãnh thổđơ thị hố: tăng nồng độ hoà tan chất sinh học hữu cơ; giảm đột ngột hàm lượng xy hồ tan; chất nhiễm bẩn đặc trưng chất tổng hợp tích cực bề mặt sử dụng mạnh công nghiệp lẫn công cộng; tăng nhiễm bẩn độc hại

Sự thay đổi lượng tài nguyên nước lãnh thổđơ thị hố chi phối trước hết tăng nhu cầu dùng nước cư dân công nghiệp

Nhu cầu tăng lên nước thoả mãn tài nguyên địa phương việc hút tài nguyên từ phạm vi nơi dùng nước (thay đổi nhân tạo tài nguyên nước) Nhân tố quan trọng thứ hai diện lãnh thổđơ thị hố khu vực diện tích khơng thấm nước thấm nước (nhà cửa, lớp phủđường, cơng trình cơng nghiệp kinh tế), cản trở thấm dẫn đến tăng hệ số dòng chảy hậu dẫn tới tái phân bố thành phần nước mặt nước ngầm tài nguyên nước

Tất cảđiều dẫn tới việc dịng chảy từ lãnh thổđơ thị hố khác biệt hẳn với lưu vực tự nhiên Sự khác biệt mức độ hay mức độ khác liên quan tới thể tích dịng chảy, lưu lượng nước cực đại cực tiểu, tỷ lệ thành phần dòng chảy mặt dòng chảy ngầm

Dịng chảy năm từ lãnh thổđơ thị hố tăng từ 10% so với dịng chảy từ lãnh thổ khơng thị hố (thiếu hts tài nguyên bổ sung tà phía) Nguyên nhân tăng hệ số dịng chảy cao tổn thất khơng hồn lại hơn, liên quan đến thấm, tăng lượng mưa thành phố

Trong trường hợp vậy, cấp nước thực từ mực nước không bị ngấm sông chuyển nước từ vùng khác, nước thải đổ xuống sơng dịng chảy sơng ngịi tăng vài lần

Hiếm thị hố ảnh hưởng tới thay đổi thể tích vào thời kỳ lưu lượng lũ chi phối đến thay đổi hệ số dòng chảy phạm vi lãnh thổ thành phố

đại Với lưu lượng mưa rào suất đảm bảo khác biệt lưu lượng lũ giảm xuống (do điều kiện hệ số dòng chảy bề mặt tự nhiên nhân tạo giống nhau)

Tính chất ảnh hưởng thị hố đến dịng chảy kiệt phụ thuộc vào nguồn sử dụng để cấp nước, Trong trường hợp mà cấp nước lấy từ nguồn địa phương, thường xảy giảm dòng chảy kiệt hạ thấp thấm nước mưa tuyết tan Sự tăng dịng chảy kiệt xảy trường hợp đảm bảo nước cho thành phố từ nguồn phân bố phạm vi lưu vực cấp nước, nước thải lại thực phạm vi

4.2.4 Ảnh hưởng biện pháp tưới tiêu

Sự cần thiết đảm bảo cho nhân loại sản phẩm dinh dưỡng dẫn tới mở rộng liên tục thể tích biện pháp thuỷ lợi, hướng tới việc đưa vào sản xuất nông nghiệp đất - đất khô hạn ẩm ướt Cả tưới tiêu gây ảnh hưởng lớn tới tài nguyên tự nhiên nước lãnh thổ tưới tiêu, nhiên tính chất cường độ ảnh hưởng khác phụ thuộc vào dạng thực biện pháp Tập trung xem xét riêng ảnh hưởng tưới tiêu lên thay đổi cán cân nước, chếđộđối tượng nước, thay đổi chất lượng nước mặt lãnh thổ tưới tiêu

Ảnh hưởng tưới Tưới gây ảnh hưởng lớn tới chếđộ nước tài nguyên nước lãnh thổ Dưới ảnh hưởng tưới thay đổi dịng chảy trung bình năm, phân bố năm chúng, giá trị cực trị dòng chảy (đặc biệt dòng chảy cực tiểu) Đem muối từ mảng nước tưới dẫn tới việc tăng độ khoáng hoá nước sông, dẫn tới thay đổi thành phần hố học chúng Tính chất cường độ thay đổi đặc trưng kể phụ thuộc vào nhiều điều kiện: địa lý tự nhiên, thuỷ văn, thuỷ hố chí kỹ thuật (phương pháp tưới, trạng thái kỹ thuật hệ thống tưới v.v )

Ảnh hưởng tưới đặc trưng dịng chảy sơng ngịi liệt kê khác sông nhỏ, nuôi dưỡng chủ yếu dịng chảy mặt, hệ thống sơng lớn, chia cắt lớp cấp nước đất

Trên lưu vực nhỏ, vùng cấp nước tưới chi phí tồn cho bốc nên dẫn tới giảm chấm dứt hồn tồn dịng chảy câc sông bé

Trên sông lớn, sau sử dụng nước tưới, dịng chảy giảm chút chí khơng thay đổi Phương án cuối có chỗđứng lưu vực, nơi với tưới thực biện pháp kinh tế khác (diệt cỏ hoang, giảm nước sông giảm thời gian ngập bãi bồi v.v ), chi phối việc giảm bốc bổ trợ cho việc tăng bốc diện tích tưới Tuy nhiên thay đổi dịng chảy khơng đáng kể sông lớn vùng tưới chỉđúng đến giới hạn định (phụ thuộc vào điều kiện địa lý khu vực, diện nhân tố bổ trợ, diện tích đất tưới lưu vực nhân tố khác)., sau dịng chảy bắt đầu giảm rõ rệt

Sự giảm dòng chảy tác động tưới khác đáng kể năm thuộc pha nước khác Trong năm ẩm ướt, suy giảm khơng đáng kể, cịn năm khơ hạn - dịng chảy sơng giảm mạnh

Ảnh hưởng tưới lên phân phối dòng chảy năm giá trị thực nghiệm gây sau - giảm dòng chảy vào thời kỳ tăng trưởng (do tăng tổn thất nước qua toát nước) tăng dịng chảy vào mùa thu đơng, mà diễn dòng nhập lưu từ mảng tưới vào mạng lưới thuỷ văn

lưu lượng nước sơng lưu lượng nước hồn lại, vào tỷ sốđộ khoáng hoá chúng, vào phần trăm đất tưới tổng diện tích lưu vực sơng ngịi v.v

Xâm nhập vào nước sông cách ngấm dẫn tới tăng độ khống hố nước Khi ảnh hưởng gây nên dịng chảy từ mảng tưới tỷ lệ thuận với phần trăm diện tích diện tích lưu vực

Ảnh hưởng tiêu Trong nước ta có khoảng 10 triệu đầm lầy đất thừa ẩm Ảnh hưởng tiêu gây chủ yếu đến thay đổi cán cân nước lãnh thổ tưới tiêu (thay đổi điều kiện dòng chảy từđầm lầy, giảm mực nước ngầm đới thơng khí v.v ) thay đổi đặc trưng thuỷ văn sơng lầy hố (dòng chảy năm, cực đại cực tiểu, phân bố năm nó) Khi đó, biện pháp tiêu ảnh hưởng theo cách khác đến chếđộ nước sông, phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng, địa lý thuỷ văn lưu vực, vào mức độđầm lầy hố chúng, dạng đầm lầy tiêu, tính chất tưới tiêu đất v.v ; số trường hợp ảnh hưởng khơng đáng kể, cịn trường hợp khác lại thể rõ ràng Mặc dù có khác kết nghiên cứu tác giả khác có thểđưa kết luận chúng tương quan xu thay đổi dịng chảy sơng ngịi lưu vực tưới tiêu vùng thừa đủẩm sau:

- năm tiêu diễn ra, hiển nhiên là, tăng dòng chảy muà dòng chảy năm, chi phối giảm bốc tổng cộng hạ trữ lượng nước ngầm;

- tiếp theo, khai thác tích cực đất tiêu úng chếđộ dịng chảy trở nên ổn định, bốc (do toát hơi) tăng, dòng chảy năm tiến giá trị ban đầu;

- modun dịng chảy cực đại tăng giảm

Một nhân tố làm thay đổi dịng chảy cực đại tính chất thay đổi dung tích tích tụ lưu vực Trong lưu vực sơng ngịi, bồn thu nước cấu tạo đất đá thấm tốt, sau tiêu quan sát thấy hạ thấp lưu lượng cực đại, lưu vực cấu tạo đất thổ nhưỡng thấm lại thấy tăng đại lượng Các tính chất thuỷ lý đất thổ nhưỡng xác định tính chất thay đổi thể tích dòng chảy lũ xuân phân phối dòng chảy năm Đối với lưu vực cấu tạo đất thấm tốt, hạ thể tích lũ xuân bù tăng dòng chảy mùa kiệt, tức phân bố lại dòng chảy năm

Để xác định hạ lưu lượng cực đại ảnh hưởng tiêu, tuân theo quan hệ sau : m

f 016 , 1− =

δ (4.5)

với δ - hệ số tính đến giảm lưu lượng cực đại biện pháp tiêu; fm - mức độ tiêu lưu vực, % Tính đến thay đổi lưu lượng cực đại lũ xuân cho phép giảm kích thước cơng trình kỹ thuật thuỷ dẫn tới hạ giá thành chúng

Về tổng thể, hạ lưu lượng cực đại tăng dòng chảy vào thời kỳ nước kiệt xem thay đổi tốt biện pháp tiêu mang lại

4.2.5 Sự thay đổi chất lượng nước hồ chứa

Thành lập hồ chứa dẫn tới thay đổi chếđộ thuỷ hoá chất lượng nước so với nước sơng xây dựng

Sự hình thành chếđộ thuỷ hố hồ chứa chất lượng nước diến ảnh hưởng hàng loạt nhân tố, sốđó chủ yếu thuỷ hố dịng nhập, thay đổi chếđộ nước trình thuỷ sinh thuỷ vực

n hc W

W K = /

với Whc - thể tích hồ chứa ; Wn - dịng chảy năm K tăng thay đổi chếđộ khng hố nước ch so với nước sông nuôi dưỡng Giữa độ khống hố trung bình nước hồ chứa ∑Ihvà độ khống hố trung bình nước sông với ∑Issự trao đổi nước khác (K > 1) ta có quan hệ:

K , , I I

s

h =099−026 ∑

∑

(4.6)

Quan hệ cho phép thiết kế hồ chứa tính độ khống hố dự kiến (đối với giá trị cụ thể ∑Isvà K)

Sự thay đổi chất lượng nước hồ chứa chi phối thay đổi chếđộ nước trình sinh học thuỷ vực Sự giảm vận tốc dòng chảy, tăng độ suốt, xuất thang nhiệt độ khí tăng hàm lượng chất hữu biogen nước ( theo từđất nằm cao, xâm nhập nước thải công nghiệp, nước thải công cộng nông nghiệp) dẫn tới việc tăng đột ngột trình sản xuất sinh học hồ chứa

Làm giàu nước chất biogen gây nên phát triển tăng cường phitoplanton, dẫn tới việc nước đổi màu Nếu nhưđổi sang màu xanh (đặc trưng cho khí hậu ơn đới nhiệt đới) tạo nên loại tảo, chất lượng nước giảm, xuất mùi hơi, vị khó chịu Nước bắt đầu bất lợi cho uống Trong thời kỳ suy thoái sinh khối lớn vi sinh vật hay đại thực vật làm tồi đột ngột chất lượng nước, làm giảm hàm lượng ơxy hồ tan, xuất mùi khó chịu Hiện tượng (thay đổi chất lượng nước phá vỡ tiến trình tự nhiên trình sinh học) gọi nhiễm bẩn thứ sinh (sinh học)

Hiện vấn đềđổi màu nước ý đặc biệt Các nghiên cứu sinh học chứng minh tảo lục có thiên nhiên kẻ thù kẻ huỷ diệt Đã công bố 20 loại virut cản trở tới việc phát triển loại tảo Ngoài ra, tiến hành khảo sát lĩnh vực nghiên cứu hoá chất trừ khử hoạt động có hại cuả tảo lục

Để gìn giữ chất lượng nước hồ chứa cần làm kỹ lưỡng đáy hồ khỏi thực vật nhiễm bẩn trước cấp nước, cần nghiêm chỉnh tuân thủ thời hạn định mức thu dọn lãnh thổ xung quanh, hạn chế từ phía nồng độ bigen nước thải vào hồ chứa, chọn vị trí vùng có độ suốt cao nhất v.v

4.3 CÁC BIỆN PHÁP BẢO VỆ NƯỚC MẶT KHỎI NHIỄM BẨN

Bảo vệ nước khỏi nhiễm bẩn hiểu biện pháp đảm bảo trạng thái bình thường đối tượng nước (tương ứng với pháp chế nước tồn tại) điều kiện chất thị sử dụng nước Thực biện pháp đòi hỏi giải hàng loạt vấn đề khoa học kỹ thuật, vấn đề sốđó là:

- chuẩn hoá chất lượng nước, tức soạn thảo tiêu phù hợp dạng nhu cầu dùng nước khác nhau;

- giảm thể tích thải nhiễm bẩn vào thuỷ vực, cách hồn thiện q trình cơng nghệ cải tiến phương pháp làm nước thải;

4.3.1.Chuẩn hoá chất lượng nước

Bảng 4.2. Yêu cầu chung thành phần tính chất nước cho sông để uống định riêng

Chỉ tiêu thành phần tính chất nước thuỷ vực

Cấp nước cho sinh hoạt kinh tế loại

Để tắm, thể thao nghỉ dưỡng

Chất lơ lửng Không 0,25 mg/l Không 0,75 mg/l

Tạp chất Không có vật nổi, màng vết nhơ

Mùi vị Tẩy clo Trực tiếp

Sắc tố 20 cm 10 cm

Nhiệt độ Khơng q trung bình nhiều năm oC muà hè

pH Không pH = 6,5 - 8,5

Thành phần khoáng học Không 350mg/l Clo, 500 mg/l Sun fat 1000mg/l tổng cộng

Cao chút

Ơxy hồ tan Khơng mg/l trước 12

Nhu cầu ôxy sinh học 3,0 mg/l 6,0 mg/l

Mầm bệnh Không chứa mầm gây bệnh

Chất độc hại Không chứa tạp chất độc hại

Trong nước ta chuẩn hoá chất lượng nước thuỷ vực thực tuân theo "Các tiêu chuẩn chất lượng mơi trường TCVN,2000" Luật Mơi trường Mục đích soạn thảo khẳng định pháp luật cảnh báo tiệt trừ nhiễm bẩn nước thải sông, hồ, hồ chứa, ao, kênh nhân tạo sử dụng để cung cấp nước uống nhu cầu công cộng khác cư dân cho ngư nghiệp

Trong văn phân hoá yêu cầu đến thành phần tính chất nước dạng nhu cầu dùng nước nhấn mạnh nguyên tắc trách nhiệm bảo vệ nhà dùng nước Trong trường hợp sử dụng đồng thời thuỷ vực nhu cầu khác kinh tế quốc dân cần xuất phát từ yêu cầu chặt chẽ hàng loạt tiêu trùng hợp chất lượng nước

Đặc biệt lưu ý rằng, cấm đổ vào thuỷ vực nước thải chứa phế liệu giá trị, nhiên liệu sản xuất v.v , chúng tiêu huỷ cơng nghệ phóng xạ Điều kiện ném nước thải vào thuỷ vực xác định tính đến mức độ xáo trộn có thể, thành phần tính chất nước sơng hay thuỷ vực cần phải phù hợp với tiêu chuẩn tuyến đo phân bố cách km với điểm nhu cầu dùng nước gần

Yêu cầu chung thành phần tính chất nước cho sông để uống chỉđịnh riêng dẫn bảng 4.2, thuỷ vực, sử dụng cho nghề cá - bảng 4.3

Với sử dụng để uống chỉđịnh riêng đối tượng nước cho 11 tiêu thành phần chất lượng nước, 420 chất độc hại xác định nồng độ giới hạn cho phép (PDK), có thuỷ vực trạm kiểm soát Đối với thuỷ vực, sử dụng cho nghề cá có tiêu 72 chất độc hại

Bảng 4.3 Yêu cầu chung thành phần tính chất nước sử dụng ngư nghiệp

Chỉ tiêu thành phần tính chất nước thuỷ vực

Ngư nghiệp nuôi trồng thuỷ sản Không dùng để nuôi trồng thuỷ sản

Chất lơ lửng Không 0,25 mg/l Không 0,75 mg/l

Tạp chất Không có vật nổi, màng vết nhơ

Mùi vị sắc tố Tẩy clo, 20 cm Trực tiếp,10 cm

Nhiệt độ Khơng q trung bình nhiều năm oC muà hè

pH Không pH = 6,5 - 8,5

Nhu cầu ôxy sinh học 6,0 mg/l 4,0 mg/l Chất độc hại Không chứa tạp chất độc hại

Nồng độ giới hạn cho phép chất độc hại xác định bác sĩ vệ sinh dịch tễ, nhà sinh học khẳng định cấp độ an toàn Mọi chất độc hại theo ảnh hưởng thể người đời sống thuỷ vực chia ba hạng ( tiêu độc hại tới hạn - LPV):

- chất làm thay đổi tính chất sống nước (màu, mùi, vị);

- chất ảnh hưởng đến trạng thái vệ sinh chung thuỷ vực ( cụ thể vận tốc chảy trình tự làm sạch)

- chất gây ảnh hưởng tới quan người thuỷ sinh vật (chất gây bệnh)

Trong văn rằng, hàm lượng chất độc hại thuỷ vực không vượt PDK Nếu thành phần nước thải chứa số chất độc hại để tính tốn nồng độ cho phép chúng nước thuỷ vực có nhiều cách tiệm cận khác nhau, phụ thuộc vào việc chúng thuộc vào nhóm hay nhóm LPV khác Nếu chất độc hại gắn với nhóm LPV khác , chất có nồng độ tới hạn cho phép khác

Nếu chất độc hại thuộc vào nhóm theo LPV nồng độ chúng cần phải giảm cho tổng tỷ lệ chúng PDK không vượt 1:

1

2

1 + + + ≤

n n PDK C PDK C PDK C (4.7)

Khi giải vấn đề khả tháo nước thải vào thuỷ vực người ta thực việc đánh giá trạng thái vệ sinh theo cơng thức (1.4)

Nếu ∑

PDKi

C1 lớn hơn việc tháo nước thải cơng nghiệp vào đối tượng nước nồng độ theo kế hoạch bị cấm Tính tốn nồng độ vật chất nhiễm bẩn tuyến đo kiểm tra thực với việc tính đến lần pha loảng thứn, tính theo quan hệ:

t t

Q Q Q

n= + (4.8)

với Q - lưu lượng trung bình tháng suất đảm bảo 95%, m3/s; Q

t - lưu lượng dịng chảy cơng nghiệp, m3/s

Tính tới việc pha loãng nồng độ tuyến đo kiểm tra (Ckt) bằng:

2 ) ( r S D r S r H Q D t S t ∂ ∂ + ∂ ∂ − = ∂ ∂

ϕ (4.9)

với Ct - nồng độ thị xem xét nước thải

Nồng độ tính toán tuyến đo kiểm tra so sánh với PDK việc đánh giá có khả hay khơng có khả đổ nước thải cơng nghiệp vào đối tượng cho Sự không phù hợp Ckt với yêu cầu chuẩn dẫn tới việc thiết phải tăng mức độ làm sạch, giảm thể tích nước thải, trang bị nơi tập trung thải với điều kiện thuỷ văn thuận lợi v.v Lời giải vấn đề thực với xem xét đồng định mức bảo vệ thiên nhiên - giảm lượng nhiễm bẩn, tính đến q trình tự làm sạch, kiểm tra việc tuân thủ nguyên tắc bảo vệ v.v

4.3.2 Các phương pháp công trình bảo vệ nước

lượng nước cần thiết chất lượng nước yêu cầu Các phương pháp cơng trình bảo vệ nước chứa đựng không soạn thảo phương pháp làm nước thải mà cịn hồn thiện cơng nghệ sản xuất cho phép rút bớt hay loại bỏ hoàn toàn xâm nhập bẩn vào đối tượng nước Các biện pháp thiết lập sơđồ kỹ thuật, loại bỏ hoàn tồn việc đổ nước thải vào sơng thuỷ vực, đem lai cấp nước kín hay quay vịng, tận dụng phế liệu sản xuất, thay làm lạnh nước khơng khí, chuyển nước sử dụng sang xí nghiệp khác địi hỏi u cầu mềm tới chất lượng nước, cần phải đóng vai trị đáng kể việc chấm dứt nhiễm bẩn sơng ngịi thuỷ vực

Làm nước thải biện pháp bắt buộc đắt đỏ, bị chi phối q trình cơng nghệ xí nghiệp cơng nghiệp chưa đủ hồn chỉnh khía cạnh sử dụng nước Ngày việc làm nước thải xem phương pháp chủ yếu bảo vệ nước khỏi nhiễm bẩn

Vấn đề làm nước thải xí nghiệp điểm dân cư trước đổ xuống thuỷ vực hồn toàn phức tạp phong phú chất nhiễm bẩn, xuất thành phần chúng hợp chất mới, phức tạp hoá thường xuyên thành phần chúng Nước thải chia hai nhóm lớn: nước thải cơng nghiệp nước thải cơng cộng khác biệt theo tính chất thành phần

Phương pháp xử lý nước thải áp dụng ngày nước ta ngoại quốc chia hai nhóm: phương pháp xử lý điều kiện nhân tạo (trên cơng trình trạm chun dụng) phương pháp xử lý điều kiện tự nhiên (trên đất tưới, đồng thấm, vũng sinh học v.v ) Lựa chọn phương pháp làm xác định thành phần nồng độ chất nhiễm bẩn nước thải

4.3.3 Xử lý nước thải điều kiện nhân tạo

Phương pháp xử lý nước thải điều kiện nhân tạo đa dạng, chúng phân thành dạng bản: xử lý học, hoá học, lý hoá sinh hoá học

Xử lý họcđược áp dụng để tách khỏi nước thải hợp chất hữu vô trộn lẫn khơng hồ tan cách lắng, lọc, quay ly tâm, sàng Đối với xử lý học người ta sử dụng lưới phân lọc cấu tạo khác sàng, lưới, Lưới sàng thường đóng vai trị bảo vệ ngăn hạt kích cỡ lớn phế liệu sản xuất làm huỷ hoại công trình Lọc sỏi dùng để tách khỏi nước thải cát vật liệu lắng đọng Cùng với hợp chất khống lọc cịn giữ lại chất có nguồn gốc hữu mà độ lớn thuỷ lực chúng gần với độ lớn thuỷ lực cát Các cơng trình dựa lắng đọng phần tử lơ lửng chứa nước thải thay đổi điều kiện động học dòng Thưo đặc điểm chế tạo phân biệt loại thẳng đứng, nằm ngang quay vòng

Để xử lý nước thải khỏi hỗn hợp học người ta áp dụng chu trình thuỷ, nhờ tách chất từ dòng chảy tác động lực ly tâm, xuất chuyển động quay chất lỏng Bởi lực ly tâm lớn khoảng hàng trăm lần lực trọng trường tăng tỷ lệ thuận với vận tốc lắng đọng phần tử Điều dẫn đến thể tích diện tích chiếm chu trình thuỷ hàng trăm hàng chục lần nhỏ lưới sàng công suất Theo số liệu Viện nghiên cứu khoa học toàn Liên bang cấp nước, kênh dẫn, cơng trình kỹ thuật thuỷ địa chất thuỷ văn cơng trình việc áp dụng chu trình thuỷ làm giảm chi phí nhiều lần cho cơng trình xử lý nước

Xử lý hoá học lý hoáđược áp dụng việc tách khỏi nước thải hợp chất hồ tan vơ mịn và chất hữu khó làm phương pháp sinh học cách phân tích, lắng đọng phân huỷ nhờ hợp chất hoá học, việc kết hợp phương pháp tác động vật lý hoá học

ra với tốc độ khác nhau: tập trung từ nước thải tạp chất hoà tan phân tán mỏng hữu vô lên bề mặt vật thể vi khuẩn sau phá huỷ chất cô đọng tế bào vi khuẩn cách đưa q trình hố học vào chúng

Q trình xử lý sinh hố học diễn điều kiện nhân tạo lẫn điều kiện tự nhiên

Xử lý sinh hoá học điều kiện nhân tạo thực bể lọc sinh hoá học, bể lọc sinh hoá học với cửa nước thải phân tán, với truyền khí tự nhiên nhân tạo bể sinh học

Bể lọc sinh học bể chứa đổđầy bùn hoạt tính (bùn hoạt tính - khối chất thành phần khoáng hữu nhiều vi khuẩn) Khi cho nước thải qua bể lọc sinh hoá học vi khuẩn hút khoáng chất chất hữu làm thức ăn cho chúng azot từ aniac, nitrit, axit amin, phôt kali từ muối kháng hợp chất Đối với cơng việc bình thường bể lọc sinh hố bùn hoạt tính cần thay thếđịnh kỳ

Bể lọc sinh học cơng trình đổđầy vật liệu nhỏ, trước đổ nước thải cần tạo nên màng sinh học hoạt tính bao gồm khơng vi khuẩn mà thuỷ sinh vật tạo nên quần thể phức tạp tham gia vào trình xử lý

4.3.4 Xử lý điều kiện tự nhiên

Xử lý sinh hoá học thực cánh đồng đất tưới, đồng lọc, khu vực tưới đất, vũng sinh học kênh xử lý Trong trường hợp trình xử lý diễn vô hại đất nước với tham gia trình tự nhiên Xử lý sinh học đất đai bao gồm việc đưa từ từ chất hữu nước thải đến hợp chất khoáng đơn giản tác động vi khuẩn đất đai có ý nghĩa chủ yếu Các vi khuẩn chất lỏng thải tập trung vào lớp đất tăng nhanh tính bão hồ sinh khối Khi đó, số chúng bị chết tác động vi khuẩn ăn thịt, số lại nằm đất có điều kiện thuận lợi, nhân rộng tự tham gia vào trình làm đất khỏi hợp chất hữu từ nước thải đưa vào Đất phịng thí nghiệm tự nhiên, nơi diến tích cực q trình sinh học, dẫn tới việc khống hố chất hữu chứa nước thải tác động chúng giải phóng hồn tồn vi khuẩn Đặc biệt quan trọng phương pháp làm đất hoàn toàn loại bỏ xâm nhập trực tiếp nước thải vào thuỷ vực nước mặt, tức bảo vệ chúng khỏi nhiễm bẩn cách tốt

Đồng đất tưới diện tích chuyên dụng tiến hành xử lý nước thải chỉđịnh trồng khác Khi khơng có trồng khoảnh đất gọi đồng lọc Phương pháp xử lý nước thải đất thời gian gần đưcợ ý, điều giải thích khả giải đồng thời nhiệm vụ bảo vệ nước khỏi nhiễm bẩn tăng cường sản xuất nơng nghiệp Ngồi ra, độ sâu xử lý nước thải công cộng cao sử dụng phương pháp thổ nhưỡng

Việc mở rộng đặn cơng trình xử lý, hồn thiện cơng nghệ sản xuất, sử dụng nhiều lần nước công nghiệp chắn sưe đem lại việc hạn chế thể tích nhiễm bẩn, xâm nhập vào thể tích nước thiên nhiên Tuy nhiên, cịn xa khơng phải nước thỉa xử lý; ngồi với mức độ cơng nghệ xử lý phần nhiễm bẩn định tồn đọng nước thải dẫn đến việc cần thiết tính tốn q trình tự làm nước thải chảy qua đổ chúng xuống thuỷ vực

nhiên

4.3.5 Biện pháp cơng trình

Biện pháp cơng trình thúc đẩy việc bảo vệ tài nguyên nước khỏi nhiễm bẩn, phân dạng lâm nghiệp, nông nghiệp thuỷ công

Biện pháp lâm nghiệp - trồng thực vật gỗ thân bụi phần thượng lưu trung lưu lưu vực, giảm dòng chảy mặt làm giảm q trình xói mịn nước

Nhóm biện pháp nông nghiệp gồm tiến hành chuẩn xác công tác nhà nông

Biện pháp thuỷ công - chủ yếu điều tiết chếđộ nước - không khí đất - thổ nhưỡng để trồng loại trồng khác nhau, cần phải giữđất khỏi bị chất dinh dưỡng Chỗ gồm công việc gìn giữ thung lũng, sườn chỗ bồi khỏi bị phá huỷ

Tổ chức tiến hành biện pháp cơng trình tổng hợp cho phép giảm đáng kể nhiễm bẩn nước tự nhiên

Tác động lớn tới chất lượng nước nhiễm bẩn khí vấn đề xem xét phần thứ giáo trình

Khai thác tài nguyên thiên nhiên gây ảnh hưởng rõ rẹt đến tính nhiễm bẩn môi trường nước Không lường hiểm hoạ tràn dầu, cháy rừng vỡđê v.v

Các phương pháp nêu cảnh báo nhiễm bẩn tài ngun nước cịn chưa tính đến điều Cịn có nhiều biện pháp giữ nước khác cho phép hạn chế khối lượng hạ thấp mức độ nhiễm bẩn nước thải Tuy nhiên cần nói rõ phương pháp tách phần nhiễm bẩn nước tự nhiên không loại bỏđược Cho nên vấn đề nước giải quýet điều kiện chuyển hệ thống cấp nước kín

4.3.6 Q trình tự làm nước tự nhiên

Nước thải không xử lý hay xử lý phần đổ vào đối tượng nước dẫn tới thay đổi tính chất vật lý thành phần hoá học chúng nước thay đổi chất lượng nước, nhiễm bẩn

Trong nước thải công cộng đối tượng nước bị nhiễm bẩn diễn trình phức tạp dẫn tới việc hoàn lại trạng thái tự nhiên sơng, hồ hồ chứa Tổ hợp q trình thuỷđộng lực, sinh hoá, hoá học vật lý dẫn tới việc tổng hợp nồng độ chất nhiễm bẩn nước gọi tự làm khối nước Trong mối quan hệđó, vật chất (tập trung hay không tập trung) vào pha trạng thái (lơ lửng hay hoà tan) đổ vào thuỷ vực nước thải, trình tự làm chiếm ưu trình thuỷđộng lực, trình hố học hay sinh học Các chất hồ tan tập trung khơng chịu q trình chuyển hố nào, nồng độ chúng giảm pha lỗng (q trình thuỷđộng lực)

Với diện nước thải chất lơ lửng trình tự làm khối nước sẽđóng vai trị đáng kể trình lắng đọng chất thải xuống đáy (quá trình vật lý thuỷđộng lực) Tự làm khối nước khỏi chất hồ tan khơng tập trung kết pha loãng cuãng tác động tương hỗ với thành tố khác chứa nước (q trình thuỷđộng lực, hố học sinh hố)

trình trộn pha lỗng nước thải thuỷ vực sơng suối tính đến tính biến động nhân tố thuỷđộng lực thuỷ văn; b)- xác định mối quan hệ thay đổi chất lượng nước vào chếđộ thuỷ văn đặc trưng dịng chảy; c)- nghiên cứu chuyển hố hố học hoá lý chất nhiễm bẩn đối tượng nước; d) - khảo sát q trình sinh hố biến dạng chất nhiễm bẩn

Hai hướng với việc soạn thảo phương pháp tính tốn pha lỗng nước thải phương pháp tính tốn lắng đọng vật chất lơ lửng nhiễm bẩn có thểđược gọi khía cạnh thuỷ văn học vấn đề tự làm Các vấn đềđó nghiên cứu thành công hàng loạt viện nghiên cứu khoa học nước ta đề xuất hàng loạt phương pháp kỹ thuật tính tốn chất lượng nước

Bên cạnh nhân tố thuỷ văn trình tự làm vai trò quan trọng thuộc q trình lý hố sinh hố Q trình hố học nước tự nhiên gắn chặt với trình sinh học thường khó phát biểu đâu kết thúc trình bắt đầu trình khác Vai trò định liên hợp trình sinh học, nhiên trình lý hố thống trị, mà nước có mặt chất nhiễm bẩn mịn bậc cao tạo nên điều kiện bất lợi cho sống thể sống thuỷ sinh vật hoạt động, q trình sinh học sử dụng tối thiểu

Phần thứ hai

Chương

TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT Ở VIỆT NAM

5.1 KHÁI QUÁT CHUNG

Việc trị thuỷ khai thác dịng sơng, ngồi hiểu biết mạng lưới địa lý thuỷ văn đặc trưng hình thái nó, cịn phải có hiểu biết đầy đủ nhân tố địa lý ảnh hưởng đến dòng chảy- đến q trình hình thành diễn biến dịng chảy lưu vực sơng Trên sởđó, hiểu biết cách chi tiết, chất vật lý đặc trưng thuỷ văn, giải thích hình thành diễn biến dịng chảy cách định lượng xác thơng qua việc lựa chọn phương pháp, xây dựng cơng thức tính tốn đặc trưng dịng chảy cân nước sơng ngịi

Nói cách khác, đặc trưng hình thái thuỷ văn sơng ngịi hình thành sựảnh hưởng tổng hợp nhân tốđịa lý Những nhân tốđó có quan hệ chặt chẽ với ảnh hưởng lẫn Những nhân tốđịa lý quan trọng khí hậu, thổ nhưỡng nham thạch Ngồi ra, địa hình, cấu tạo địa chất, đầm lầy, ao hồ có ảnh hưởng rõ rệt Cuối hoạt động kinh tế người có ảnh hưởng lớn ngày quan trọng đến hình thành diễn biến dịng chảy sơng ngịi

Chúng ta biết rằng, mối quan hệ tương hỗ dịng chảy mơi trường địa lý phức tạp, khó phân biệt cách thật xác vai trị ảnh hưởng nhân tốđịa lý với dòng chảy

5.2 TÀI NGUYÊN NƯỚC MƯA

Trong nhân tốđịa lý tự nhiên khí hậu nhân tố bản, đóng vai quan trọng trình hình thành diễn biến dịng chảy sơng ngịi

Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm nước ta, mưa hình thức nước rơi Do số lượng tính chất nước mưa bốc từ lưu vực định tiềm dòng chảy sơng ngịi Mưa bốc yếu tố khí hậu tham gia trực tiếp vào cán cân nước lưu vực sông cụ thể

Với vị trí tự nhiên nằm bán đảo Đơng Dương, tiệm cận với hai đại dương lớn Thái Bình Dương Ấn Độ Dương điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm, gió mùa nước ta thể rõ rệt lượng mưa trung bình nhiều năm tương quan lượng mưa lượng bốc năm Thật vậy, xét tồn lãnh thổ nước ta, lượng mưa trung bình nhiều năm khoảng 1960mm So với lượng mưa trung bình vĩđộ (100-200 Bắc) ở nước ta có lượng mưa dồi dào, gấp 2,4 lần Chỉở những nơi khuất gió ẩm lượng mưa trung bình năm giảm xuống 1000 mm

Tơ 2600 - 3400mm, Sông Hinh 2500 mm, Bảo Lộc 2876 mm, Hai trung tâm mưa lớn nước ta Bắc Quang Ba Na đạt 5013 mm Vùng có lượng mưa lớn kéo dài từ vĩ tuyến 15 0B đến 160B, thường gọi vĩ tuyến nước

Ngược lại, trung tâm mưa nhỏđược hình thành vùng thấp, khuất, nằm song song với hướng gió ẩm, đo vùng: An Châu 1000 mm - 1200 mm, Sơn La 1000 mm - 1300 mm, Mường Xén 800 mm - 1000 mmm, đặc biệt Phan Rang, Phan Rí chỉđạt 650 mm Vùng có lượng mưa nhỏ kéo dài Duyên Hải cực nam Trung Bộ từ vĩ tuyến 100B đến vĩ tuyến 120B vùng mưa

điển hình nước ta Vùng ven biển Ninh Thuận, Bình Thuận có lượng mưa năm nhỏ nước (500 - 600mm)

Sự phân bố mưa năm không chia thành hai mùa rõ rệt: mùa mưa mùa khô Do chịu nhiều ảnh hưởng khối khơng khí tương phản Bắc Nam nên thời điểm bắt đầu kết thúc mùa mưa chênh lệch nơi sớm muộn đến tháng Bắc Bộ, có mùa mưa từ tháng V đến tháng X, tháng XI Trung Bộ, Tây Nguyên Nam Bộ có mùa mưa muộn từ tháng VIII, IX đến tháng XI, XII Khu vực khu IV cũ cịn có mưa tiểu mãn Trong mùa mưa lượng mưa chiếm khoảng 70 - 90% tổng lượng mưa năm

Mạng lưới trạm đo mưa nước ta hình thành từ cuối kỷ XIX, đầu kỷ XX, sớm trạm Láng, hoạt động từ năm 1890 Trong thời gian chiến tranh nhiều trạm phải ngừng hoạt động Tính đến năm 1980 có khoảng 1190 điểm quan trắc mưa

Từ 1991, Tổng cục Khí tượng Thuỷ văn quy hoạch lại mạng lưới trạm đo mưa theo tiêu chuẩn Theo quy hoạch nước có 765 điểm đo mưa (bảng 5.1)

Bảng 5.1. Số trạm đo mưa vùng

TT Vùng Tổng số Tự ghi Mật độ *

1 Miền núi trung du Bắc Bộ 267 52 397

2 Đồng Bắc Bộ 87 14 129

3 Bắc Trung Bộ 110 25 465

4 Nam Trung Bộ 83 16 544

5 Tây Nguyên 56 12 1002

6 Đông Nam Bộ 51 460

7 Tây Nam Bộ 111 11 356

Cả nước 765 137 433

* km2/ trạm

Theo kết công bố Chương trình 48A Tổng cục KTTV chủ trì, lượng mưa ngày lớn trung bình nhiều năm đạt 150 - 200 mm, ứng với tần suất 1% đạt 300 - 350mm Lượng mưa ngày lớn trung bình đạt 200 - 250mm, tương ứng với tần suất 1% 500 - 600 mm Lượng mưa ngày lớn trung bình nhiều năm đạt 250 - 300 mm, ứng với tần suất 1% 620 -650mm Do địa hình đa dạng, cấu trúc sơn văn nên phân dị khí hậu kèm theo lượng mưa bị phân hoá rõ rệt theo lãnh thổ chi phối mạnh mẽđến hình thành dịng chảy mặt, đặc biệt dịng chảy sơng ngịi (Nguyễn Viết Phổ, Vũ Văn Tuấn, Trần Thanh Xuân, 2003)

mm - 1428 mm

Sự lặp lại phân bố mưa thể rõ trung tâm mưa nhỏ Chi Lăng 470 mm, Thác Vai 391 mm, Cửa Rào 583 mm, sông Luỹ 316 mm

Yếu tố mưa khơng ảnh hưởng đến dịng chảy mặt phân bố khơng gian nhưđã đề cập đây, mà cịn ảnh hưởng đến tính biến động dịng chảy theo thời gian

Thậy vậy, chếđộ mưa ảnh hưởng lớn đến chếđộ dịng chảy sơng ngịi nước ta Khí hậu nước ta có phân hố theo mùa rõ rệt, tồn lãnh thổ, ởđâu có mùa khô với lượng mưa thấp lượng bốc mùa mưa Do dịng chảy sơng ngịi tăng lên theo mùa, mùa lũứng với mùa mưa mừa cạn ứng với mùa khơ (ít mưa)

5.3 TÀI NGUN NƯỚC SƠNG NGỊI

Sơng ngịi Việt Nam nuôi dưỡng nguồn nước mưa dồi dào, hệ hoạt động khối khí hồn lưu gió mùa Mùa lũ mùa nước sông dâng cao ứng với mùa mưa, tương ứng mùa cạn - mùa nước sông tương đối ổn định ứng với mùa khô

Mùa lũ kéo dài từ - tháng Vùng Bắc Bộ, mùa lũ kéo dài từ tháng VI, VII đến tháng IX, X; sườn đông dãy Trường Sơn từ tháng VIII đến tháng XI, XII

Mùa cạn kéo dài từ - tháng, có nơi tới tháng Tuy thời gian mùa lũ ngắn lượng dòng chảy chiếm từ 65 - 90% tổng lượng dòng chảy năm Một số lưu vực sơng ngịi Miền Trung cịn quan sát thấy lũ tiểu mãn Thời điểm mùa lũ bắt đầu kết thúc vùng biến động mạnh ảnh hưởng vùng khí hậu chuyển tiếp từ Bắc vào Nam

Vào đầu mùa lũ, trận mưa chưa lớn lại chịu tổn thất làm ẩm lưu vực nên quy mô trận lũ nhỏ Những trận lũ lớn thường kèm với hình thời tiết bão, hội tụ nhiệt đới, áp thấp Tuỳ theo khu vực tâm mưa hình thành tạo nên nét đặc thù lũ sông riêng biệt.Dao động nhiều năm dịng chảy sơng ngịi Việt Nam đặc trưng chu kỳ nhiều năm nước lớn nước nhỏ không giống hệ thống sông

5.3.1 Dòng chảy mặt

Theo công bố gần nhất, dựa tài liệu đo đạc chỉnh lý trạm thuỷ văn, tổng lượng dịng chảy trung bình hàng năm tồn sơng suối lãnh thổ Việt Nam đạt khoảng 835 km3 gồm 522 km3 từ chảy vào 313 km3 sinh nội địa Khoảng 826 km3 chảy trực tiếp biển km3 chảy sang Trung Quốc

Dòng chảy mặt phân bố không theo lãnh thổ Vùng ven biển Nam Trung Bộ, Quảng Ninh có mơđun dịng chảy trung bình nhiều năm 10l/s.km2, tại Bắc Quang phía bắc

đèo Hải Vân 100 l/s.km2

Mùa lũ sông xuất chậm dần từ Bắc vào Nam, muộn vùng ven biển Trung Trung Bộ Nam Trung Bộ Hiểm hoạ lũ lụt đe doạ sống dân cư tất triền sông Các tượng thời tiết thời gian gần quy mơ biến đổi khí hậu tồn cầu lại làm phức tạp hóa tranh lũ lụt hiểm hoạ

Xét toàn lãnh thổ, chi phối chếđộ mưa chếđộ dòng chảy rõ rằng, dịng chảy sơng ngịi cịn chịu ảnh hưởng cấu trúc mặt đệm lưu vực Tuỳ thuộc vào khả điều tiết lưu vực nhiều hay mà chếđộ dịng chảy sơng ngịi phụ thuộc vào chếđộ mưa với nhiều chế độ khác

Nhìn chung, mùa lũ thường ngắn mùa mưa - tháng xuất chậm mùa mưa khoảng tháng Nhưng, nhiều trường hợp nhân tố mặt đệm đóng vai trị nhân tố ảnh hưởng trội chếđộ dịng chảy.Đó trường hợp lưu vực sơng vừa nhỏ, lịng sơng khơng thu nhận tồn nước ngầm Ở vùng đá vơi nhiều đất bazan có tầng phong hố sâu, khả thấm lớn chếđộ dịng chảy thể sựảnh hưởng mặt đệm rõ rệt Nhưở Tây Nguyên, khả thấm đất

cuối mùa khơ lớn mưa đầu mùa lại lại cách đoạn, cường độ nhỏ, tạo mùa lũ chậm mùa mưa tới 1,5-2 tháng Ảnh hưởng nhân tố khí hậu giảm ảnh hưởng mặt đệm tăng lên, trở thành nhân tố trội hình thành chếđộ sơng ngịi

Ngoài yếu tố mưa, yếu tố bốc từ bề mặt lưu vực tham gia trực tiếp vào cán cân nước sơng ngịi, ảnh hưởng rõ rệt đến hình thành dịng chảy

Ở nước ta có nhiệt độ cao, tồn lãnh thổ nhiệt độ trung bình năm vượt 21 0C ở miền Bắc, 25 oC ở miền Nam Nhiệt độ cao đã làm cho trình bốc hơi lưu vực sông từ Bắc vào Nam lớn Lượng bốc trung bình năm tồn lãnh thổ 953mm, so với lượng mưa trung bình năm hệ số bốc 0,48, nhỏ khoảng 35% so với vĩđộ

Qui luật sựảnh hưởng khí hậu đến dịng chảy nước ta khẳng định rõ thông qua quan hệ mưa dịng chảy So với nhân tố khác quan hệ mưa dịng chảy có mối quan hệ chặt chẽ Ý nghĩa vấn đề nước ta hình thành dịng chảy sơng ngịi mưa đóng vai trị định lượng chếđộ dòng chảy năm phân bố không gian Sựảnh hưởng phân bố khí hậu tới dịng chảy định liệu qua thực tế tài liệu đo đạc tính tốn thường chiếm khoảng 80-90% Các nhân tốảnh hưởng khác thuộc mặt đệm lưu vực ảnh hưởng đến dòng chảy khoảng từ 10-20%

Từ kết nghiên cứu qui luật ảnh hưởng khí hậu dịng chảy cho phép thiết lập quan hệ lượng mưa lượng dịng chảy cho khu vực tồn lãnh thổ Nhìn chung hệ số tương quan đạt cao, phần lớn đạt 0,85 Trong khu vực có hệ số tương quan cao; vào phương trình tương quan xác định cho phép suy từ lượng mưa lượng dịng chảy vơí sai số cho phép Điều đặc biệt quan trọng có ý nghĩa thực tiễn việc tính tốn lượng dịng chảy cho lưu vực khơng có tài liệu tài liệu dòng chảy chưa đủ dài

Tài nguyên nước mặt số vùng lãnh thổ Việt Nam theo Phạm Quang Hạnh, phân bố lãnh thổ theo vùng kinh tế nông nghiệp:

1 Vùng đồi núi Bắc Bộ gồm toàn vùng đồi núi từ vĩ tuyến 21 trở Diện tích vùng 98,2 nghìn km2 với dân số8 triệu Vùng bao gồm kiểu cấu trúc cán cân nước của kiểu cảnh quan từ rừng nửa rụng lá, rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới núi cao tới rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới Đặc điểm chung kiểu cảnh quan có mặt mùa khô hanh ẩm Vùng kinh tế Bắc Bộ có tài ngun nước phong phú Lượng dịng chảy toàn phần 948 mm, lượng nước ngầm

354 mm, lượng trữẩm 1124mm, chúng tương ứng với khối lượng nước Dịng chảy sơng ngịi 93 tỷ m3 dịng chảy ngầm 35 tỷ m3 nước đất 120 tỷ m3 Do sự tập trung của lũ, dòng chảy mặt đạt 594

mmứng với 58 tỷ m3 nước Mức đảm bảo nước sơng ngịi nước ngầm tính theo đầu người 11,6

nghìn m3 4,4 nghìn m3 năm Trong địa hình đồi núi chia cắt, phát triển cơng nghiệp có tưới ở bị hạn chế Vì lượng nước đất có ý nghĩa lớn vai trò lớp phủ thực vật với tư cách điều tiết nước đất đóng vai trị quan trọng đồi với canh tác khơng tưới nước mùa khô Đố với vùng việc tổ chức xen kẽ không gian trồng nông nghiệp lâm nghiệp dải rừng vừa phòng hộ vừa khai thác tối ưu Vùng thuộc khu vực nuôi dưỡng sông đồng Trong vùng xây dựng hồ chứa lớn Thác Bà sơng Chảy với dung tích

3,6 tỷ m3 nước Những hồ chứa tạo những nguồn thuỷđiện quan trọng đối với sự phát triển kinh tếởđồng trung du Bắc Bộ

2 Vùng đồng Bắc Bộ với diện tích 17,4 nghìn km2 dân số11,8 triệu người, một vùng đơng dân Việt Nam Diện tích trồng lúa chiếm tới 43% diện tích, 751 nghìn ha, song nguồn nước địa phương khơng lớn Lớp dịng chảy sơng ngịi địa phương 762 mm, dịng chảy ngầm vào sơng

354 mm, dòng chảy đất 1179 mm, tương ứng khối lượng năm 13 tỷ m3, 3 tỷ m3 và 20 tỷ m3, tính theo đầu người, người dân 1000 m3 dịng chảy sơng và 250 m3 nước ngầm vào sông Để tiến hành hai vụ lúa tích 751,000 ha, riêng mùa khơ cần tới 9,6 tỷ m3 nước chủ yếu nước ngầm sông Song nước ngầm sơng địa phương có 3 tỷ m3, lại 6,6 tỷ m3nước phải lấy từ nguồn nước ngầm ngoại lai, mà có 40 tỷ m3 Giữa lúc khơ hạn, số nước ngoại lai không chỉ cần cho tưới mà cho nước sinh hoạt, công nghiệp loại nhiệt điện chống xâm nhập mặn thuỷ triều Ngược lại mùa lũ, lưới sông đồng phải tiêu 75 tỷ m3 dòng chảy mặt ngoại lai trước đi qua Thủđơ Hà Nội, trường hợp nguy hiểm phải tháo nước qua đập Đáy làm tràn ngập phần phía đơng đồng

chảy sơng 1338 mm, dịng ngầm 424 mm, lượng trữẩm 1206 mmứng với khối lượng 69 tỷ m3, 22

tỷ m3 và 63 tỷ m3 Mức bảo đảm được tính theo đầu người, dịng chảy sơng là 9,3 nghìn m3 3 nghìn

m3 dòng chảy ngầm Đứng về mặt sinh thái trồng, vùng có mùa khơ ngắn cấu trúc thành phần cán cân nước theo kiểu cảnh quan rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới Nhưng mức độ tập trung dòng chảy mặt cao với 914 mm,47 tỷ m3 - 63% dịng chảy tồn phần nói lên sựđe doạ của nạn lụt Có điều kiện thuận lợi lũởđây mạnh ngắn, ngập kéo dài

4 Vùng kinh tế thứ vùng thuận lợi tài nguyên nước với mức độđảm bảo nước theo đầu người 11,8 nghìn m3 dịng chảy sơng 3,3 nghìn m3 dịng chảy ngầm Về khối lượng nước loại gồm 68 tỷ m3 dịng chảy sơng, 19 tỷ m3dịng chảy ngầm 40 tỷ m3 nước đất ứng với lớp dòng chảy 1524 mm, 424 mm 900 mm Vùng bao gồm nhiều đồng nhỏ ngăn dãy núi đâm ngang Hầu hết đất đai canh tác thềm phù sa cổ đại Do địa hình nước tốt đất đai có thành phần giới nhẹ nên nắng hạn, mưa lụt Vùng cần hồ chứa nhỏ đểđiều tiết thuận lợi cho phát triển loại Đây vùng nước ta nhận nước chuyển từ hệ thống sông Đồng Nai vềđồng duyên hải thông qua hệ thống thuỷ điện Đa Nhim Trên khoảng đồng không rộng, phối hợp núi hùng vĩ đồng lúa xanh êm đềm, hồ khơng sâu, nước hồ với màu xanh biển làm cho vùng có vẻđẹp khó tả

5.Vùng kinh tế thứ nằm cao nguyên sườn tây Trường Sơn Cấu trúc thành phần cán cân nước giống với vùng kinh tế thứ Lớp dịng chảy sơng ngịi 902 mm, nước ngầm 345 mm

và nước đất 1502 mm Do mật độ dân thấp nên nước tính tính theo đầu người cao 35,2 nghìn m3 dịng chảy sơng ngịi 13,4 nghìn m3 dịng chảy ngầm

Đây vùng đầu nguồn sông đổ vào Mê Kông Bắt nguồn từ núi cao đổ cao ngun chếđộ dịng chảy sơng phức tạp, nhiều trái pha với dòng chảy địa phương vềđến hạ lưu Điều cho việc điều tiết phức tạp, đặc biệt tưới, cần phải nắm vững chếđộ nước sông trước đặt dự án tưới Thuỷ lợi nhỏởđây thích hợp hiều kinh tế cao, thí dụ như: đập thuỷđiện Đa Nhim vềđồng Phan Rang chưa sử dụng cách hợp lý, phần đất ởđây phì nhiêu, lao động sống cịn q

Vùng kinh tế vùng độc nước ta có địa hình cao ngun phẳng, phủ lớp bazan có tuổi khác Song có mặt mùa khơ rõ rệt phân hố phức tạp tuỳ thuộc vào hướng sơn văn độ cao Vì tiềm đất đai trở thành thực điều kiện mùa khô điều tiết khả thấm nước giữ nước địa hình đất

Một điều đáng lưu ý ởđây nơi có đất bazan trẻ thường nơi có mạng lưới sơng phát triển yếu, địa hình kèm chia cắt vấn đềđiều tiết hồ chứa lớn hữu hiệu Theo dự án sông Mê Kông miền, vùng xây dựng 34 cơng trình thuỷ lợi, thuỷđiện tối ưu mặt kinh tế kỹ thuật Theo số liệu tính ra: Tây Ngun hàng năm có 50 tỷ m3 nước sơng ngịi dịng chảy mặt 31 tỷ m3 19 tỷ m3 dòng chảy ngầm Số 34 cơng trình hồ chứa lớn có thểđiều tiết 23 tỷ m3 nước, lại tỷ m3 nước có thể cịn có thểđiều tiết bằng hồ chứa nhỏ Các cơng trình lớn tưới 307400 ha cho 3679 megawatđiện Như diện tích tưới 1/20

diện tích vùng vùng tưới thuận lợi chưa phải vùng đất màu mỡ, vùng đất bazan lại thiếu nguồn

Hướng phát triển vùng xây dựng hồ chứa nhỏ kết hợp với thuỷđiện nhỏ dâng nước, xây dựng quy trình trồng trọt theo hướng nông lâm kết hợp với biện pháp tổ chức trồng nhằm giữẩm chống bốc tượng khô hạn cực đoan

sơng ngịi (479 mm) tỷ m3 dịng chảy ngầm (242 mm) và 43 tỷ m3nước đất (1845 mm) Sựưu thế địa hình thềm cổ, nhiều nơi phủ lớp bazan dày với độ chia cắt yếu tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển cao su, càfê, ăn

Để thoả mãn 646 nghìn hađất nơng nghiệp có cần 9 tỷ m3nước với lượng tưới

14.000 m3/ha Lượng nước yêu cầu cao như vậy cho thấy không thể phát triển công nhiệp nếu không đặt vấn đềđiều tiết bảo vệ nguồn nước Hiện vùng xây dựng cơng trình Dầu Tiếng sơng Bé Trị An sông Đồng Nai Hướng phát triển vùng giống vùng

7.Vùng kinh tế thức đồng sông Mê Kông Đó vùng có tiềm nơng nghiệp lớn, chiếm tới 50%đất nông nghiệp nước Hiện trên 2,5 triệu ha trồng vụ mùa mưa Nguồn nước sơng ngịi địa phương có 9 tỷ m3 đó co 2 tỷ m3 nước ngầm Trong đó lượng nước ngoại lai vào 99,4 tỷ m3 nước sơng ngịi 33,4 tỷ m3nước ngầm

Đểđảm bảo cung cấp nước cho 2,5 triệu ha mùa khô cần tới 35 tỷ m3 nước, đó nước sơng MêKơng lấy 10 tỷ m3 nghĩa 1/3 của lượng nước ngầm cho nhu cầu, bởi lấy xảy tai hoạ xâm nhập mặn thuỷ triều chất lượng nước thải có nguy bị đe doạ

Trên đánh giá tài nguyên nước nhiều vùng kinh tế, số liệu tài nguyên nước có sở cho thấy vấn đề nước đặt cho vùng Song khơng nhận thức hết khó khăn nước không xét tới đặc điểm biến động tài nguyên nước vùng nhiệt đới gió mùa

5.3.2 Chất lượng nước mặt

Một đặc điểm chất lượng nước mặt Việt Nam độđục nước sông lớn Lượng cát bùn tập trung 80 - 90% tổng lượng cát bùn năm vào mùa lũ Độđục trung bình năm biến đổi từ 100 g/m3đến 500 g/m3 Độđục lớn nhất sơng hệ thống sơng Hồng, có nơi đạt tới 1000 g/m3 Hàng năm, sơng ngịi Việt Nam vận chuyển biển 400 - 500 triệu tấn cát bùn, riêng sông Hồng khoảng 120 triệu tấn/năm

Hình 5.10 Bản đồđịa chất thuỷ văn

Chương

CÁC HỆ THỐNG SƠNG CHÍNH Ở VIỆT NAM

6.1 HỆ THỐNG SÔNG KỲ CÙNG - BẰNG GIANG

6.1.1 Khái quát điều kiện mặt đệm

Hệ thống sơng Kỳ Cùng Bằng Giang nằm phía đơng bắc Tổ quốc thuộc địa phận hai tỉnh Lạng Sơ Cao Bằng Phía tây cánh cung Ngân Sơn - Yên Lạc, phía nam cánh cung Bắc Sơn, phía đơng nam vùng đồi núi thấp Đình Lập, phía đơng bắc tỉnh Quảng Tây, Trung Quốc

Địa hình thuộc máng trũng Cao Lạng, thấp so với lưu vực lân cận Sơng Bằng Giang có độ cao trung bình lưu vực từ 900 - 1000 m, có đỉnh cao Pia Oóc (1930m) Lưu vực sông Kỳ Cùng đặc trưng dãy núi thấp kéo dài với cao độ từ 300 - 500m, cao đỉnh Phia Po (1541m) Phần phía bắc thấp dần theo hướng tây bắc - đơng nam, cịn phía nam thấp dần theo hướng đơng nam - tây bắc

Cấu tạo địa chất lưu vực sông Kỳ Cùng thuộc đới sông Hiến, cột địa tầng Cao Lạng, Hoa Nam, Trung Quốc Đá nguyên sinh bị biến chất mạnh, đá chủ yếu gồm đá vôi, diệp thạch, riơlit, phấn sa, phiến thạch sét, granit cuội kết Khối núi đá vơi Bình Lạng - Pắc Bó khơng cao, có nhiều hang động karst hình thành từ thời địa chất Đề Vôn

Trong lưu vực có loại đất là:

- Đất mùn núi cao đất mùn vàng đỏ núi đỉnh núi cao 1000 m

- Đất feralit vùng núi phân bốởđộ cao 700 - 1000 m sản phẩm phong hoá từ loại đá gốc diệp thạch, sa thạch

- Đất feralit vùng đồi, phân bốởđộ cao 500 m hình thành từ diệp thạch, sa thạch phù sa cổ loại trầm tích khác

- Đất feralit núi đá vơi

Thảm thực vật mang tính chất nhiệt đới gồm loại rừng chủ yếu sau đây: - Từ 700 m trở lên gồm rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới - Từ 700 m trở xuống rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới - Tại đồi núi thấp rừng kín hỗn hợp, rộng, kim nhiệt đới - Xen kẽ loại tre nứa, bụi

Tỷ lệ che phủ rừng, theo tài liệu Viện Điều tra Quy hoạch Rừng năm 1983 17,6%, năm 1999 khoảng 30%

6.1.2 Khái quát điều kiện khí hậu

Khí hậu lưu vực hệ thống Kỳ Cùng - Bằng Giang khô lạnh so với vùng khác đất nước ta

vào tháng XII hay tháng I

Nhiệt độ khơng khí trung bình năm khoảng 20 -22 oC, cao nhất có thể tới 40 oC, thấp nhất oC ở một số nơi

Số nắng trung bình năm biến đổi khoảng 1400 - 1600 giờ, nhiều tháng VII, VIII (160 - 190 giờ), tháng II (45 - 80 giờ)

Lượng mây tổng trung bình năm từ 7,4 - phần mười bầu trời, nhiều tháng I - IV(7,7 - 9), tháng VI - VII(6 - 7)

Độẩm tương đối trung bình năm khơng khí khoảng 82%, chênh lệch độẩm tháng năm không lớn, cao vào mùa mưa, thấp mùa khơ

Tốc độ gió khơng lớn, tốc độ gió trung bình năm khoảng 1,0 - 1,8 m/s, mạnh thị xã Cao Bằng Lạng Sơn, yếu quan sát thấy Thất Khê, Hà Quảng Tốc độ gió cực đại tới 40 m/s

Lượng mưa trung bình năm nằm khoảng 1000 mm - 2000 mm, thuộc loại thấp so với lượng mưa bình quân nước Mùa mưa (V - IX) chiếm khoảng 80 % tổng lượng mưa năm, hàng năm có khoảng 120 - 140 ngày mưa

Lượng bốc trung bình hàng năm biến đổi từ 700 mm - 800 mm, cao thị xã Cao Bằng Lạng Sơn (1000mm)

6.1.3 Các sơng tài ngun nước sơng

Hệ thống sông Kỳ Cùng - Bằng Giang đổ vào sông Tả Giang (Trung Quốc) tỉnh Quảng Tây Sông suối hệ thống tương đối phát triển với mật độ sông suối 0,5 - 1,5 km/km2, với sơng sau:

- Sơng Kỳ Cùng bắt nguồn từ núi Ba Xá có độ cao 625 m, dài 243 km, diện tích lưu vực 6660 km2, có 77 sơng suối thuộc lưu vực có chiều dài từ 10 km trở lên, lớn nhất sông Ba Thin, Bắc Giang Bắc Khê

- Sơng Bằng Giang bắt nguồn từ Nà Vài có độ cao 600 m, dài 108 km, diện tích lưu vực 4560 km2 có 27 phụ lưu cấp, nhánh lớn sông Sê Bao, Hiến Bắc Vọng

- Sông Quay Sơn bắt nguồn từ Trung Quốc, chảy theo biên giới Việt - Trung, dài 89 km, diện tích lưu vực 1660 km2, có khoảng 50% diện tích núi đá vơi

Sơng Nà Lang bắt nguồn từ dãy Mẫu Sơn, có độ cao 400 m, dài 26 km, diện tích lưu vực 380 km2

Dịng chảy trung bình nhiều năm phân bố không hệ thống sông Môđun dịng chảy trung bình nhiều năm biến động phạm vi từ 15 l/s.km2đến 30 l/s.km2 Tổng lượng dòng chảy trung bình nhiều năm hệ thống sơng km3, đó: Kỳ Cùng - 3,76 km3; Bằng Giang 3,47 km3; Quay Sơn 1,53 km3 Nà Lang 0,222 km3 Tổng lượng dòng chảy năm của hệ thống chiếm khoảng 1% tổng lượng dòng chảy nước

Phân bố dòng chảy hệ thống sông không không theo không gian mà theo thời gian Giá trị dòng chảy năm cực đại cực tiểu chênh lệch từ - lần Phân phối dòng chảy năm không đồng đều, mùa lũ tháng V, VI kết thúc tháng X, XI, chiếm từ 65 - 75% tổng lượng dòng chảy năm

Ba tháng liên tục có dịng chảy lớn tháng VII - IX, chiếm 50 -65% tổng lượng dòng chảy năm, tháng VIII tháng có dịng chảy lớn nhất, chiếm 20 - 30 % tổng lượng dòng chảy năm

dòng chảy nhỏ tháng I - III, chiếm - 8% tổng lượng dịng chảy năm, tháng có dịng chảy nhỏ tháng II, chiếm - 2,5% tổng lượng dòng chảy năm

Độ bùn cát lơ lửng trung bình năm phân bố không đồng Các sông thuộc vùng núi đá vơi có độđục nhỏ

Độđục trung bình tháng mùa lũ khoảng 100 g/m3, lớn nhất khoảng 500 g/m3, về mùa cạn nước sông trong, độđục trung bình mùa cạn khoảng 50 g/m3, nhỏ nhất có thể 0,5 g/m3

Thành phần hố học nước sông thể qua đặc trưng sau đây:

Tổng khống hố trung bình năm sông khoảng 100g/l; nước sông thuộc lớp hydrocacbonnat với ion HCO3−;Ca++;SO4−−;Cl−;SiO2chiếm ưu thế

Độ pH khoảng 6,8 thuộc loại kiềm yếu, thuộc loại mềm Sông tương đối sạch, ý nguy nhiễm bẩn vùng khai thác than Na Dương, khia thác vàng lưu vực sơng Bắc Giang

Hình 6.1 Sơđồ lưới sông hệ thống Kỳ Cùng - Bằng Giang

6.2 HỆ THỐNG SƠNG HỒNG - THÁI BÌNH

Hệ thống sơng Hồng sơng Thái Bình chiếm vị trí quan trọng đời sống xã hội nước nhà, nơi gắn liền với văn minh sơng Hồng văn hố lúa nước người Việt

6.2.1 Khái quát mặt đệm

Hệ thống sơng Hồng - Thái Bình giới hạn toạđộđịa lý 100o00' - 107o10' độ kinh đông, 20o00 - 25o30' độ vĩ bắc, bắc giáp hệ thống sông Trường Giang, tây giáp hệ thống sông Mê Kông, đông bắc giáp hệ thống sông Tả Giang, đông Vịnh Bắc Bộ, nam giáp hệ thống sơng Mã

Địa hình hệ thống đa dạng, núi đồng thấp dần theo hướng tây bắc - đơng nam Địa hình đồi núi chiếm phần lớn diện tích với độ cao trung bình 1090 m Các đỉnh núi cao tiêu biểu Pu Sam Sao (1897 m) biên giới Việt - Lào, Pia Oóc (1930 m) cánh cung sông Gâm cánh cung Ngân Sơn Trên dãy Hồng Liên Sơn có đỉnh Panxipan (3143 m), Lang Cung (2913 m) Phu Luông (2985 m)

Vùng đồi núi thấp có độ cao 100 m - 200 m trung lưu sông Cầu, Thương Lục Nam

Vùng đồng châu thổ sông Hồng phù sa hệ thống sơng Hồng - Tahí Bình bồi đắp có địa hình phẳng nghiêng biển Dọc theo sơng có đê bao bọc

Địa chất cấu tạo từ loại đá granit, đá phiến, sa diệp thạch, sa thạch, cát kết, cuội kết đá vôi vùng núi cao Các khối núi dãy Hoàng Liên Sơn đá có nguồn gốc macma nhưđá phun trào axit, riolit otofia Phần hạ lưu đặc trưng đá phiến, đá cát kết, đá phiến kết tinh loại đá biến chất khác

Đất hình thành đá gốc khác Các loại đất là:

- Đất granit phát triển loại đá khác với màu sắc đa dạng: vàng nhạt, vàng đỏ, đỏ vàng, nâu đỏ v.v ;

- Đất mùn núi cao; - Đất đá vôi;

- Đất bồi tụ;

- Đất phù sa đất cát ven biển; - Đất lầy thụt

Thực phật hệ thống sông phong phú đa dạng Theo độ cao khái quát:

- Từ 700 m trở lên gồm rừng kín hỗn hợp, rộng, kim ẩm nhiệt đới rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới

- Dưới 700 m có rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới

Ngồi cịn có rừng trồng loại bụi gò đồi trung du

Tỷ lệ che phủ rừng lưu vực hệ thống tương đối thấp, phần lãnh thổ Việt Nam khoảng 17,4% ( Viện Điều tra Quy hoạch Rừng, 1983) Nhờ phong trào trồng rừng nên đến năm 1999 tỷ lệ che phủ vùng đồi núi đạt tới 35%

6.2.2 Khái quát khí hậu

Trên lãnh thổ Việt Nam, hệ thống sông Hồng - Thái Bình có tính chất nhiệt đới, gió mùa, chịu tác động mạnh địa hình nên phân dị theo không gian thời gian

Bức xạ tổng cộng trung bình năm khoảng 80 kcal/cm2vùng núi cao, 120 kcal/cm2 vùng đồng Số nắng trung bình từ 1400 giờở vùng núi cao đến 2000 giờở thung lũng sông

khơng khí 10 - 15 oC vùng núi 15 - 20 oC vùng đồng bằng trung du Nhiệt độ tối cao tuyệt đối có thể tới 42,8 oC, thấp nhất tuyệt đối -5,7 oC

Độ ẩm tương đối khơng khí trung bình hàng năm biến đổi từ 80 - 85%, chênh lệch không lớn theo lãnh thổ, lớn vào đầu mùa mưa thấp mùa khô

Lượng mây trung bình hàng năm từ 6,5 - 8,5 phần mười bầu trời Tốc độ gió trung bình hàng năm biến động từ m/s thung lũng đến 3-4 m/s vùng đồng vùng núi cao.Tốc độ gió mạnh quan sát thấy bão, đạt tới 51m/s Phù Liễn

Lượng bốc biến đổi mạnh theo không gian, khoảng 500 mm vùng núi cao đến 900 - 100 mm vùng trung du đồng

Lượng mưa trung bình năm phân bố không đồng hệ thống sông chi phối địa hình từ 1100 - 1200 mm vùng khuất gió tới 4000 mm sườn đón gió, lệch khoảng lần nơi mưa nhiều

Lượng mưa lớn quan sát thấy tâm mưa Bắc Quang thuộc dãy Tây Côn Lĩnh (5000 mm), nhiều tâm mưa khác (3000 mm) quan sát thấy dãy Hoàng Liên Sơn, tả ngạn sông Đà, biên giới Việt - Trung Thung lũng Mộc Châu hữu ngạn sơng đà có lượng mưa nhỏ (1100 mm) Mưa lưu vực mang tính chất mùa rõ rệt Mùa mưa kéo dài từ tháng V đến tháng X chiếm 75 - 85% tổng lượng mưa năm, mùa khơ lượng mưa ít, chiếm 15 -20% tổng lượng mưa năm

6.2.3 Các sông tài ngun nước sơng

Mạng lưới sơng ngịi hệ thống Hồng - Thái Bình phát triển không với mật độ lưới sông từ 0,25 - 0,50 km/km2ở cao nguyên đá vôi đến 1,5 km/km2ở vùng địa hình chia cắt mạnh

Trong hệ thống sơng Hồng có sơng Thao, Đà Lô hợp thành

Sông Thao dịng sơng Hồng bắt nguồn từ hồĐại Lý ởđộ cao gần 2000 m đỉnh Nguỵ Sơn, Trung Quốc chảy theo hướng tây bắc - đông nam nhập vào nước ta tỉnh Lào Cai đến Việt Trì nhập với sông Lô sông Đà mang tên gọi sơng Hồng Hà Ngồi sơng Đà sơng Lơ cịn có sơng nhánh lớn như: Đáy, Luộc, Trà Lý, Đào Ninh Cơ Sông Hồng đổ vịnh Bắc Bộ qua cửa Ba Lạt cửa Trà Lý, Lạch Giang sơng Thái Bình Sơng Hồng có chiều dài 1126 km, lãnh thổ nước ta có 556 km

Sơng Đà bắt nguồn từ tỉnh Vân Nam, Trung Quốc chảy vào nước ta qua địa phận tỉnh Lai Châu nhập với sông Thao Việt Trì Các nhánh lớn sơng Đà gồm Nậm Pô, Nậm Na, Nậm Mức, Nậm Mu, Nậm Bú Nậm Sập Sông Đà dài 1010 km, phần chảy lãnh thổ nước ta 570 km

Sông Lô bắt nguồn từ tỉnh Vân Nam, Trung Quốc chảy vào nước ta qua địa phận tỉnh Hà Giang nhập với sơng Thao Việt Trì Các nhánh lớn sông Lô sông Gâm sông Chảy Sông Gâm bắt nguồn từ Vân Nam chảy vào nước ta qua tỉnh Cao Bằng Sông Chảy bắt nguồn từ Tây Cơn Lĩnh, tỉnh Hà Giang, ngồi cịn có số sơng nhánh khác sơng Miên, Con, Phó Đáy

Sơng Hồng sơng lớn thứ Bắc Bộ, thứ hai nước Tổng diện tích lưu vực sơng Hồng 155.000 km2 đó 72.700 km2 nằm lãnh thổ nước ta có 615 phụ lưu cấp

Hệ thống sơng Thái Bình nằm gọn lãnh thổ nước ta Phía bắc đơng bắc giáp lưu vực sơng Bằng sơng Kỳ Cùng, phía tây giáp lưu vực sơng Hồng, phía đơng đơng nam giáp sơng vùng Quảng Ninh phía nam vịnh Bắc Bộ Hệ thống sơng Thái Bình ba sơng: Cầu, Thương Lục Nam hợp thành

km Tính đến Phả Lại, sơng Cầu dài 288 km, diện tích lưu vực 6030 km2, mật độ lưới sơng trung bình 0,55 km/km2 Một số sơng nhánh của sông Cầu là: Sông Chu), sông Nghinh Tường, sông Cơng, sơng Cà Lồ

Hình 6.2 Sơđồ lưới sơng hệ thống Hồng - Thái Bình

Sơng Thương bắt nguồn từ dãy núi Na-Pa-Phước cao 600 m huyện Chi Lăng tỉnh Lạng Sơn, tiếp nhận thêm nhánh sơng Lục Nam từ phía bờ trái đổ vào, tục chảy xuôi nhập vào sông Cầu phía thượng lưu Phả Lại Sơng Thương dài 157 km, diện tích lưu vực 6650 km2 (trong đó 3070 km2 thuộc sơng Lục Nam) Một số sơng nhánh sơng Thương như: sơng Hố, sơng Trung, sơng Sỏi

Sông Lục Nam bắt nguồn từ vùng núi Kham, cao 700 m huyện Đình Lập tỉnh Lạng Sơn đổ vào sông Thương Tứ Yên, cách Phả Lại 10 km phía thượng lưu Sơng Lục Nam dài 175 km, diện tích lưu vực 3070 km2, được coi nhánh sông cấp của sông Thương Một số sơng nhánh của sơng Lục Nam như: Sơng Cẩm Đàn, sơng Mai Sưu, sơng Đạo Bình Tính đến Phả Lại hệ thống sơng Thái Bình có diện tích lưu vực 12680 km2 Từ hạ lưu Phả Lại sơng Thái Bình chảy vào sơng Hồng tạo thành đồng châu thổ Bắc Bộ với mạng lưới sông ngịi, kênh rạch dày đặc nước sơng Hồng chảy sang sơng Thái bình qua phân lưu sơng Đuống sơng Luộc

Dịng chảy năm hệ thống sơng Hồng - Thái Bình phân bố khơng không gian biến đổi mạnh mẽ theo thời gian Mơ đun dịng chảy năm trung bình nhiều năm hệ thống sông (phần Việt Nam) biến đổi phạm vi từ 15 l/s.km2đến hơn 100 l/s.km2

136 km3 chiếm 16% tổng lượng dịng chảy năm của sơng ngịi nước ta, đó hệ thống sông Hồng 126,3 km3 (93%), hệ thống sơng Thái Bình 9,7 km3 (7%); tổng lượng dịng chảy từ lãnh thổ Trung Quốc Lào chảy vào 45 km3 (33%), tổng lượng dòng chảy nội địau 91 km3 (67%) Mức bảo đảm nước trung bình năm km2 diện tích (phần Việt Nam) 1590.103 m3/km2, thấp hơn mức bảo đảm nước trung bình nước

Trong hệ thống sơng Hồng, dịng chảy năm sơng Hồng Sơn Tây biến đổi đồng pha với dịng chảy năm sơng Đà, sông Thao không đồng pha hay chỉđồng pha giai đoạn sông Lô

Hệ số biến sai dịng chảy năm sơng suối hệ thống sơng Hồng - Thái Bình biến đổi phạm vi 0,12 - 0,50

Dịng chảy sơng suối hệ thống sơng Hồng - Thái Bình phân phối khơng năm Hàng năm dịng chảy sơng suối biến đổi theo mùa, mùa lũ mùa cạn Thời gian bắt đầu kết thúc hai mùa tùy thuộc vào hoạt động hình thời tiết gây mưa điều kiện mặt đệm

Nhìn chung, mùa lũ hàng năm phần lớn sông suối hệ thống sông Hồng - Thái Bình thường tháng V, VI kết thúc vào tháng IX, X Lượng dòng chảy mùa lũ chiếm khoảng 70 - 85% tổng lượng dòng chảy tồn năm Ba tháng liên tục có lượng dịng chảy lớn thường xuất vào tháng VII - IX phần lớn sơng si Lượng dịng chảy ba tháng chiếm khoảng 50 - 60% tổng lượng dịng chảy năm phần lớn sơng, tăng lên 60 - 70% hay giảm xuống 45 - 50% số sơng Lượng dịng chảy trung bình tháng lớn thường xuất vào tháng VIII hay IX Lượng dòng chảy cua tháng chiếm khoảng 15 - 20% tổng lượng dòng chảy năm

Lũở hạ lưu sơng Thái Bình lũ thượng nguồn sơng Thái Bình kết hợp với lũ sơng Hồng Mùa cạn hàng năm thường kéo dài 5, tháng, từ tháng X, XI đến tháng V, VI năm sau Lượng dòng chảy mùa chiếm 15 - 40% tổng lượng dịng chảy năm Ba tháng liên tục có dòng chảy nhỏ thường xuất vào tháng I - III hay tháng II - IV Lượng dòng chảy ba tháng chiếm 10% lượng dòng chảy năm Tháng II hay tháng III tháng có lượng dịng chảy trung bình nhỏ dịng chảy năm

Sơng Hồng sơng có độđục cát bùn lơ lửng lớn nước ta thuộc loại lớn giới Độđục cát bùn lơ lửng trung bình năm sơng vừa nhỏ biến đổi phạm vi 100 - 700 g/m3 Độđục cát bùn lơ lửng cũng biến đổi theo mùa Mùa lũ cũng thời kỳđộđục nước sông lớn mùa cạn thời kỳ nước sông tương đối Độđục cát bùn lơ lửng mùa lũđạt tới 1000 - 5000 g/m3ở sông Thao, 500 - 2500 g/m3ở sông Đà, 150 - 500 g/m3ở sông Lô 100 - 1000 g/m3ở sông vừa nhỏ

Khi sơng suối có hồ chứa, cát bùn bị bồi lắng hồ Do phân lớn cát bùn sơng Đà lắng động lịng hồ chứa Hồ Bình, nên lượng bùn cát hạ lưu sông Hồng giảm đáng kể

Vì tổng lượng cát bùn lơ lửng trung bình năm sơng Hồng Sơn Tây từ 114 triệu thời kỳ 1958 - 1985 giảm xuống 73 triệu thời kỳ 1986 - 1997

Nước sơng có phản ứng kiềm yếu, độ pH biến đổi phạm vi 6,4 - 7,5 Hàm lượng ơxy hồ tan cao, khoảng 80 - 96% độ bão hồ Độ khống hố nước sơng khoảng 100 - 240 mg/l

Nước sông thuộc lớp hydrocácbonnát canxi kiểu I Ion HCO3− chiếm ưu (65 - 170 mg/l) số ion, nhỏ sông Lục Nam lớn sông Thương Ion Ca++ chiếm ưu thế (12 - 35 mg/l) Nước phù sa sơng Hồng có hàm lượng chất dinh dưỡng cao

làm cho nước sơng ngịi kênh rạch nước đồng vùng ven biển bị nhiễm mặn

Nhìn chung, nước sơng suối hệ thống sơng Hồng - Thái Bình cịn sạch, có thểđáp ứng cho nhu cầu sản xuất công, nông nghiệp sinh hoạt Tình trạng nước sơng Hồng bị nhiễm nặng nề mùa cạn, xảy khu vực thành phố Viêt Trì, thành phố Hà Nội Nước sông Cầu khu vực thành phố Thái Nguyên đoạn sông chảy qua làng làm nghề thủ công bị ô nhiễm nghiêm trọng

6.3 HỆ THỐNG SÔNG MÃ, SÔNG CẢ VÀ CÁC SƠNG VÙNG BÌNH TRỊ THIÊN

6.3.1 Các điều kiện mặt đệm

Hệ thống sông Mã, sơng Cả sơng thuộc Bình Trị Thiên thuộc khu vực Bắc Trung phía bắc giáp với hệ thống sơng Hồng sơng Thái Bình, phía nam giáp khu vực Trung Trung Bộ, phía tây giáp lưu vực sơng Mê Kơng, phía đơng giáp Biển Đơng

Vùng Bắc Trung Bộ có ba dạng địa hình chính: miền núi, trung du đồng Các đồng nhỏ hẹp nằm sát ven biển, đáng kể đồng Thanh Hố (hạ lưu sơng Mã) Nghệ An (hạ lưu sông Cả), dải cát ven biển chạy dài theo hướng bắc - nam

Vùng đồi núi chiếm phần lớn diện tích có hướng dốc chung hướng tây - đơng hướng chảy sơng vùng

Nền địa chất thuộc địa máng Việt - Lào với hoạt động địa chất xảy tương đối mạnh mẽ, hoạt động tân kiến tạo làm cho địa hình bị chia cắt mạnh tạo nên sông ngắn, dốc chảy biển theo hướng tây - đông hay tây nam - đông bắc

Đất vùng phát triển đá mẹ khác Đất đồi núi sản phẩm phong hoá nham thạch Đất đồng cấu tạo từ phù sa sông biển gồm loại chủ yếu sau:

- Đất feralit mùn núi có từđộ cao 800 m trở lên, tầng mùn dày, có cối bao phủ

- Đất feralit nâu vàng hay đỏ đá granit vùng núi thấp hay trung bình, chua giàu mùn

- Đất feralit nâu vàng phát triển đá phiến thạch sa thạch vùng núi thấp hay trung bình, có nhiều kết vón, khơng thuận lợi cho sản xuất nơng nghiệp

- Trên vùng gị đồi phổ biến đất feralit đỏ vàng phát triển đá phiến thạch, sa thạch phiến sa thạch bị rửa trôi, nghèo dinh dưỡng

- Đất phù sa cổ phổ biến vùng gị đồi lượn sóng - Đất đỏ phát triển đá bazan vùng Phủ Quỳ Quảng Trị - Đất xám bạc màu, đất glây phù sa cổ bị xói mịn - Đất phèn, mặn than bùn đầm phá ven biển

Thực vật có tính chất giao lưu hai miền Nam Bắc, cịn có số rừng nguyên sinh đầu nguồn Các kiểu rừng vùng là:

- Rừng kín thường xanh mưa ẩm nhiệt đới phân bố chủ yếu ởđộ cao 700 m - Rừng thường xanh mưa ẩm nhiệt đới phân bố chủ yếu ởđộ cao 700 m

Diện tích che phủ ngày càn bị thu hẹp, theo số liệu năm 1981 Viện Điều tra Quy hoạch Rừng tỷ lệ che phủ vùng cịn từ 31 - 35% (năm 1943 75%)

6.3.2 Khái quát khí hậu

Số nắng trung bình năm biến đổi từ 1490 đến 1950 tăng dần từ tây sang đông cao mùa hè,cịn mùa đơng mùa xn thấp

Nhiệt độ khơng khí trung bình năm từ 21,6 -25,8 oC, cao nhất tháng mùa hè, thấp nhất tháng mùa đông Nhiệt độ tối cao tuyệt đối 42,6 oC, tối thấp 4,5 oC ởđồng bằng, oC ở miền núi cao

Hình 6.3 Sơđồ hệ thống sơng khu vực Bắc Trung Bộ

Lượng mây phân dị theo mùa Mùa đơng có lượng mây lớn (8,5 -9 phần mười bầu trời), mùa hè nhỏ (6,5 - phần mười bầu trời)

Độẩm tương đối trung bình năm biến động từ 82 - 87%, cao tháng đông - xuân, thấp tháng mùa hè

Tốc độ gió bình qn năm biến đổi từ 1,3 m/s đến 2,6 m/s Tốc độ gió lớn đạt tới 40 m/s vùng đồng ven biển 20 m/s vùng khuất gió Vùng có gió Lào gây nên tượng "phơn" đặc biệt lãnh thổ nước ta

Lượng mưa năm biến đổi khoảng 1400 đến 3000 mm Trung tâm mưa lớn Vụ Quang bắc đèo Hải Vân, trung tâm khơ hạn mưa xuất Mường Xén Lượng mưa mùa mưa chiếm 60 - 80% lượng mưa năm Trong vùng đặc trưng mưa tiểu mãn khoảng cuối tháng V, đầu tháng VI

6.3.3 Các sơng tài ngun nước sơng

Trong vùng có hai hệ thống sơng lớn hệ thống sông Mã hệ thống sông Cả 19 sông độc lập khác Lưới sông phát triển khơng đều, có mật độ từ 0,45 km/km2 đến 1,3 km/km2, có tất cả 424 sơng có chiều dài từ 10 km trở lên phụ lưu cấp Sau giới thiệu hai thiệu hai hệ thống sông số sông lớn

Hệ thống sông Mã bắt nguồn từ phía nam dãy Huổi Long tỉnh Lai Châu đổ biển cửa : Sung, Lạch Trường Hợi Sơng Mã có diện tích lưu vực 20800 km2, dài 512 km, độ cao bình quân lưu vực 762m, hai phần ba diện tích lưu vực lãnh thổ Việt Nam, phần cịn lại thuộc Lào

Các nhánh sơng Mã gồm có sơng Chu, Nậm Khoai, Nậm Lng, Lị, Bưởi Cầu Chày sơng Chu sông lớn nhất, dài 160 km

Hệ thống sơng Cả có dịng sơng Lam nhánh sơng Hiếu sơng Ngàn Sâu (La) tạo thành Sông Cả bắt nguồn từ Mường Lập, Lào ởđộ cao 2000 m chảy theo hướng tây bắc - đông nam đổ biển cửa Hội

Sông Hiếu nhánh lớn tả ngạn bắt nguồn từ dãy Pu Hoạt biên giới Việt Lào gặp sông Cả Anh Sơn, Nghệ An

Sông La nhánh hữu ngạn, thuộc đất Hà Tĩnh sông Ngàn Phố Ngàn Sâu tạo thành bắt nguồn từ Núi Giai sườn đông Bắc Trường Sơn đổ vào sông Cả Chợ Tràng

Một số sông khác thuộc hệ thống Hà Tĩnh Rào Cái, Cửa Nhượng, Cửa Khẩu nhỏ

Sông Gianh sông lớn tỉnh Quảng Bình bắt nguồn từ vùng núi Giăng Màn cao 2017 m biên giới Việt Lào đổ biển cửa Gianh Sơng Gianh có độ dsì 158 km với diện tích lưu vực 4680 km2 Nơi đây có động Phong Nha nổi tiếng Sơng Gianh có nhánh : sơng Rào Trổ, sơng Trốc

Sông Kiến Giang sông lớn thứ hai tỉnh Quảng Bình bắt nguồn từđộ cao 953 m từ phía tây tỉnh Quảng Bình đổ cửa Nhật Lệ (cịn gọi sơng Nhật Lệ) Sơng dài 96 km, diện tích lưu vực 2650 km2 có nhiều diện tích núi đá vơi Các nhánh sơng Đại Giang, Hải Trung, Cẩm Ly Rào Lệ

Sông Bến Hải thuộc tỉnh Quảng Trị bắt nguồn từđộ cao 500 m vùng núi phía tây đổ biển cửa Tùng Sông dài 64,5 km, diện tích lưu vựcà 809 km2, nhánh lớn nhất sơng Bến Xe

Sơng Quảng Trị (cịn gọi sông Thạch Hãn) sông lớn tỉnh Quảng Trị bắt nguồn từ độ cao 700 m từ biên giới Việt Lào đổ cửa Việt Sông dài 156 km, diện tích lưu vực 2660 km2 có tất 28 phụ lưu cấp Các nhánh sông lớn Khe Ty, Rào Quán, Khung Giang, Vĩnh Phước Cam Lộ

Bắc Trung Bộ nơi có nhiều đầm phá cơng trình thuỷ lợi, tham gia vào việc khai thác tài nguyên nước vùng Tiêu biểu hồ sông Mực, Yên Mỹ (Thanh Hố), Vực Mấu (Nghệ An), sơng Rác, Kẻ Gỗ (Hà Tĩnh), Vực Trịn, Cẩm Ly (Quảng Bình), Kinh Môn, Trúc Kinh (Quảng Trị), Tiên Lang, phá Tam Giang, đầm Cầu Hai (Thừa Thiên - Huế)

Dòng chảy năm phân bố khơng vùng Mơ đun dịng chảy năm trung bình nhiều năm biến đổi phạm vi từ 15 l/s.km2đến hơn 80 l/s.km2, đó 15 - 50 l/s.km2ở hệ thống sông Mã, 20 l/s.km2đến 80 l/s.km2ở hệ thống sông Cả 30 l/s.km2đến 80 l/s.km2ở khu vực từ Quảng Bình đến Thừa Thiên Huế

Tổng lượng dịng chảy năm trung bình nhiều năm tồn vùng khoảng 84,5 km3, đó từ Lào chảy vào khoảng 10 km3 (5,55 km3được hình thành lãnh thổ nước ta; tương ứng với lưu lượng nước trung bình nưm 2680 m3/s Mức bảo đảm nước trung bình năm khoảng 1650.103 m3/km2.năm

Vùng Bắc Trung Bộ, mùa lũ sơng suối xuất khơng đồng thời, có xu hướng xuất muộn ngắn dần từ bắc vào nam

- Các tháng VI - X sông Mã thượng lưu sông Cả (từ Cửa Rào trở lên)

- Các tháng VI - XI trung thượng lưu sông Chu, thượng lưu sông Hiếu, tả ngạn trung lưu sông Hiếu

- Các tháng VII, VIII - XI sông ven biển (từ sông n đến sơng Cửa Lị), trung lưu sơng Cả (từ Cửa Rào đến Thanh Chương) sông suối nhỏở phía hữu ngạn trung lưu sơng Chu

- Các tháng IX, X - XII sông từ nam Hà Tĩnh đến Thừa Thiên Huế

Lượng dòng chảy mùa lũ chiếm khoảng 65 - 80% tổng lượng dòng chảy năm sơng có 4, tháng mùa lũ, 50 - 60% sơng có tháng mùa lũ

Ba tháng liên tục có lượng dòng chảy lớn thường xảy vào tháng VII - IX sông Mã, thượng trung lưu sông Cả, Chu, tháng IX - XI sông từ hữu ngạn sông Cảđến Quảng Trị tháng X - XII sông Thừa Thiên Huế Lượng dòng chảy ba tháng chiếm khoảng 50 -60% tổng lượng dịng chảy năm

Tháng có lượng dịng chảy trung bình tháng lớn thường xuất vào tháng VIII sông Mã, trung thượng lưu sông Cả, tháng IX sông từ sông Chu thượng lưu sông Hiếu, tháng X sông từ hạ lưu sông Hiếu đến sông Quảng Trị tháng XI sông Thừa Thiên Huế Lượng dòng chảy tháng chiếm khoảng 20 - 30% tổng lượng dịng chảy năm

Mơ đun lưu lượng lớn sông suối vùng Bắc Trung Bộ thuộc loại lớn nước ta Sở dĩ mô đun lưu lượng lũ lớn vùng tương đối lớn sông suối dốc ngắn, cường độ mưa lớn Lũ quét xuất nhiều nơi

Mùa cạn vùng xuất không đồng thời sông Đặc biệt, vùng tháng V, VI thường có lũ tiểu mãn, sau trận lũ tiểu mãn, nước sông lại giảm Vì cho nên, dịng chảy chảy gia đoạn mùa cạn thường tương đối lớn khơng ổn định Ba tháng liên tục có dịng chảy nhỏ thường xuất vào tháng II - IV phần lớn sông, tháng III - V hay VI - VIII số sông khác Lượng dòng chảy ba tháng chiếm khoảng - 10% tổng lượng dòng chảy năm

Độđục cát bùn lơ lửng trung bình năm (ρn) biến đổi phạm vi 100 - 500 g/m3 Cũng như nơi khác nước ta, độđục nước sông vùng Bắc Trung Bộ biến đổi theo mùa: độđục nước sông lớn vào mùa lũ nhỏ vào mùa cạn

mg/l Độ khống hố nước sơng biến đổi theo mùa Nước sơng có phản ứng trung tính kiềm yếu pH = - 7, có nới tăng lên tới Độ kiềm nước sông xấp xỉ lớn độ cứng Nước sông thuộc loại mềm mềm Ion −

3

HCO chiếm ưu so với tổng lượng ion khác Ion Ca++ chiếm ưu số cation Như vậy, nước sông vùng Bắc Trung Bộ thuộc lớp bicácbonnát

Nhìn chung, nước sơng tự nhiên cịn tương đối sạch, đáp ứng yêu cầu cho cấp nước sinh hoạt sản xuất công nông nghiệp Tuy nhiên, nước sơng ngịi, ao hồ, kênh rạch vùng hạ lưu gần cửa sông thường bị nhiễm mặn, mùa cạn, nước thượng nguồn đổ nên xâm nhập mặn sâu vào sơng ngịi, kênh rạch nội đồng, ảnh hưởng đến sản xuất, đời sống Ranh giới mặn xâm nhập sâu vào sơng lên tới 35 km hạ lưu sông Mã, sông Cả 10 km sông khác

6.4 CÁC LƯU VỰC NAM TRUNG BỘ

6.4.1 Khái quát điều kiện mặt đệm

Vùng Nam Trung Bộ nằm phạm vi toạđộđịa lý 107000' - 109030', 10031' - 16005' vĩđộ bắc, phía bắc giáp tỉnh Thừa Thiên Huế, phía tây giáp với Lào tỉnh Kom Tum, Gia Lai, Đắc Lắc, Lâm Đồng, phía tây nam giáp với tỉnh Đồng Nai, phía đơng giáp với Bà Rịa - Vũng Tàu phía nam giáp với biển

Các dãy núi Bình Định cấu tạo đá phiến, mica gờ-nai, sườn thoải đỉnh trịn cao khơng q 1500 m Từ thung lũng sơng Ba đến miền Đông Nam Bộ phần cuối Trường Sơn Nam, có đỉnh núi cao 2000 m như: Chử-Yang Sơn (2405 m), Vọng Phu (2022 m) , cấu tạo từ đá granít Nối tiếp miền núi với đồng vùng trung du có độ cao 500 - 800 m

Ở rìa phía đơng đồng dải cồn cát ven biển, địa hình khơng thật phẳng, cao từ - 10 m đến 100 m Địa hình vùng Nam Trung Bộ đa dạng, gồm núi, trung du, đồng dải cồn cát ven biển Đồi núi chiếm phần lớn diện tích vùng Hướng dốc chung địa hình tây bắc - đơng nam hay tây nam - đông bắc

Vùng Nam Trung Bộ thuộc miền địa chất thuỷ văn Nam Trung Bộ Nước ngầm tồn đất đá, lỗ hổng khe nứt Nước lỗ hổng chia tầng chứa nước đây:

- Tầng chứa nước thành tạo đá nguồn gốc Holoxen - Tầng chứa nước thành tạo sông lũđệ tứ

- Tầng chứa nước thành tạo sông, sông biển Pleixtoxen Các loại đất vung Nam Trung Bộ sau: - Đất mùn đỏ núi cao;

- Đất đỏ vàng; - Đất xám bạc màu;

- Đất phù sa ven sông suối ởđồng bằng;

- Đất mặn đất phèn phân bốở dải đồng tiếp giáp với biển

Rừng vùng loại rừng thường xanh mưa ẩm nhiệt đới Tính đến cuối năm 1999, tỷ lệ rừng che phủở tỉnh cịn khoảng 20 - 45%, trung bình tồn vùng 37,6%

6.4.2 Khái quát khí hậu

Đặc điểm khí hậu vùng Nam Trung Bộ sau:

200C ở vùng núi cao đến 270C ở khu vực ven biển từ Qui Nhơn đến Bình Thuận Nhiệt độ tối thấp tuyệt đối - 100C, nhiệt độ tối cao tuyệt đối 400C

- Số nắng trung bình năm từ 1800 giờở vùng núi cao tới 2800 giờở ven biển

- Độẩm tương đối trung bình năm khơng khí tương đối thấp cực nam Trung Bộ (dưới 75%), tương đối cao khu vực phía bắc (80%) Độẩm khơng khí cao mùa mưa (85 - 90%) thấp mùa khô (70 - 75 %)

- Lượng mây trung bình năm biến đổi phạm vi 5,5 - 8,5 phần mười bầu trời Cao khu vực đồi núi, thấp ven biển, cao mùa mưa thấp mùa khô

- Tốc độ gió trung bình năm biến đổi mạnh từ m/s nơi khuất gió đến m/s vùng ven biển

- Bốc thoát tiềm trung bình năm biến đổi phạm vi 1000 - 1800 mm, tăng dần từ bắc vào nam, từ miền núi xuống đồng

- Lượng mưa phân bố không đồng vùng Khu vực ven biển cực Nam Trung Bộ có lượng mưa năm (600 - 800 mm) vùng nước ta Khu vực phía tây Quảng Nam - Quảng Ngãi, có lượng mưa năm từ 3000 - 5000 mm Mùa mưa xuất không đồng thời vùng, tháng V, VI - X, XI cực Nam Trung Bộ, tháng IX - XII nơi khác Lượng mưa mùa mưa chiếm 55 - 75% tổng lượng mưa năm Mùa khô kéo dài - tháng, lượng mưa mùa chiếm 25 - 45% lượng mưa nưm Do nắng nóng mưa, lượng bốc lớn nên hạn hán thường xảy tháng VII - VIII

6.4.3 Các sơng tài nguyên nước khu vực

Trong vùng Nam Trung Bộ có hệ thống sơng (sơng Thu Bồn sông Ba) 40 sông độc lập Tất sông bắt nguồn từ vùng núi cao dãy Trường Sơn Nam, chảy trực tiếp biển Lưới sông phát triển không đều, từ 0,10 - 0,15 km/km2ở núi có địa hình chia cắt mạnh mưa nhiều Tính sơng suối có chiều dài từ 10 km trở lên vùng Nam Trung Bộ có khoảng 427 sông suối

Hệ thống sông Thu Bồn gồm dịng sơng Cái hợp thành Bắt nguồn từ sườn phía dơng dãy Ngọc Linh tỉnh Kon Tum đổ biển cửa Đại Sông Cái sông nhánh lớn sông Thu Bồn với diện tích lưu vực 10.350 km2, hệ thống sơng Thu Bồn bao trùm phần lớn địa phận tỉnh Quảng Nam thành phốĐà Nẵng

Sông Trà Khúc sông lớn tỉnh Quảng Ngãi Sông bắt nguồn từ vùng núi cao thuôc dãy Trường Sơn Nam tỉnh Kon Tum đổ biển Cổ Luỹ Sông Trà Khúc dài 135 km, diện tích lưu vực 3240 km2 Sông Đak-se-lô sông nhánh lớn nhất của sông Trà Khúc Sơng dài 63 km, diện tích lưu vực 1760 km2

Sông Kôn bắt nguồn từ vùng núi cao tây bắc tỉnh Bình Định, chảy vào vịnh Quy Nhơn Sơng Kơn có số sông nhánh tương đối lớn như: Suối Xem, Đồng Sơn, sơng Trường Sơng Kơn dài 171 km, diện tích lưu vực 2980 km2

Sông Kỳ Lộ nằm phần phía bắc tỉnh Phú n Sơng bắt nguồn từ vùng núi cao 1000 m tỉnh Gia Lai đổ vào vịnh Xuân Đài Sông Kỳ Lộ dài 105 km, diện tích lưu vực 1920 km2 Sơng Kỳ Lộ có số sơng nhánh tương đối lớn như: sông Ca Tôn, sông Trà Buôn, sông Cô sông Cáy

Hệ thống sơng Ba dịng nhanh sơng: Ia-Yun, Krơng-Hơ-Năng, Hinh hợp thành Dịng sơng Ba bắt nguồn từ núi Ngọc Rơ có đỉnh cao 1549 m, ởđông bắc tỉnh Gia Lai, đổ biển cửa Tuy Hồ Sơng dài 388 km, diện tích lưu vực 13.900 km2 Các sơng nhánh lớn I - A - Dung, Krông Hơ Năng, Hinh

Dịng chảy năm vùng phân bố khơng Mơ đun dịng chảy năm khu vực ven bờ biển Ninh Thuận - Bình Thuận vào khoảng -10l/s.km2, nhỏ nhất nước ta, đó tại thượng nguồn sông Thu Bồn, Trà Khúc giá trị 80 l/s.km2, lớn nhất cả nước

Tổng lượng dịng chảy trung bình nhiều năm khoảng 64,7 km3 chiếm 7,6% tổng lượng dịng chảy sơng ngòi nước, 19% tổng lượng dòng chảy nội địa

Mùa cạn khoảng - tháng chiếm 15 - 40 % tổng lượng dịng chảy năm, tháng V, VI xuất lũ tiểu mãn, quy mô thường không lớn có năm lại quan sát thấy lũ lớn năm vụ

Chất lượng nước sông thể qua độđục bùn cát thành phần hoá học nước sơng Độ đục bùn cát lơ lửng trung bình năm sông vùng tương đối nhỏ dao động phạm vi 100 - 250 g/m3 Trong tháng mùa lũ giá trị 100 - 400 g/m3, mùa cạn dưới 50 g/m3

Độ khống hố trung bình năm nước sơng thường nhỏ 100 mg/l, phần lớn 50 mg/l, nước có phản ứng kiềm yếu, độ pH = - 7,5

Vùng ven biển nước sông bị nhiễm mặn mùa cạn làm cho tình trạng khan nước trở nên gay gắt

6.5 HỆ THỐNG SÔNG ĐỒNG NAI

6.5.1 Khái quát điều kiện mặt đệm

Hệ thống sông Đồng Nai nằm phạm vi địa lý: 105030' - 108040' độ kinh đông, 10020' - 12020' độ vĩ bắc, phía bắc giáp với lưu vực sơng Xrê-pốc, phía tây giáp với lưu vực sông nhánh của sông Mê Kơng Camphuchia, phía tây nam nam giáp với đồng sơng Cửu Long, phía đơng bắc giáp với lưu vực sơng Kháng Hồ phía đông đông nam giáp với lưu vực sông hai tỉnh Ninh Thuận Bình Thuận

Diện tích lưu vực sơng Đồng Nai nằm lãnh thổ nước ta 37400 km2, chiếm 84% diện tích tồn hệ thống (44100 km2)

Vùng thượng lưu, nơi bắt đầu hai nhánh Đa Dung Đa Nhim vùng núi cao - vùng sơn nguyên Đà Lạt, với đỉnh cao 1300 m đỉnh: Bi Đúp (2287 m), Lang Biang (2153 m), Chư-Cang-Ca (2163 m) Địa hình phần phía đơng phía tây lưu vực dạng địa hình núi thấp, cao 500 - 1000 m; rìa phía nam độ cao giảm dần tiếp giáp với đồng sông Cửu Long, co độ cao 500 m

Hệ thống sông Đồng Nai nằm đơn vị cấu trúc Đà Lạt, nằm phía nam địa khối Kon Tum Đá gốc phổ biến bột kết sét, đá phiến Silic, trầm tích chứa vơi, nằm thoải phần rìa dốc phần trung tâm Xuyên qua trầm tích đá xâm nhập granít, granodiorit vf diorit Có trầm tích nguồn gốc núi lửa, bao gồm kết, bột kết phiến sét màu nâu đỏ Trầm tích đầm lầy xuất thung lũng sốđoạn sông vùng Di Linh Các loại đá phún trào badan phân bố rộng khắp lưu vực

* Đất Feralít loại đá mẹ khác nhau: - Feralít đỏ đá ba dan;

- Feralít nâu đỏ đá granít - Feralít vàng đá granít; - Feralít đá granít;

* Đất Sialít Feralít phù sa cổ * Đất phù sa

* Đất chua phèn

* Đất lắng úng, than bùn, bạc màu

nguồn sông Bé, sơng Đa Nhim cịn tương đối cao; tỷ lệ rừng sông Đa Dung, La Ngà vào loại trung bình tỷ lệ rừng thấp lưu vực sơng Sài Gịn Vàm Cỏ Tổng diện tích rừng lưu vực 1198.103 ha, chiếm 35,8% tổng diện tích tự nhiên

Hình 6.5 Sơđồ hệ thống sơng Đồng Nai

6.5.2 Khái quát khí hậu

Bức xạ tổng cộng trung bình năm dao động phạm vi 160 kcal/cm2 Cân bằng bức xạ tháng tương đối cao tháng mùa xuân hè tương đối nhỏ tháng mùa thu đơng

Lượng mây trung bình năm biến đổi phạm vi - phần mười, phần lớn nơi khoảng 6,5 - 7,5 phần mười

Số nắng trung bình năm lớn, khoảng 2100 - 2800 giờ, có xu giảm độ cao địa hình tăng lên

Nhiệt độ khơng khí trung bình năm biến đổi phạm vi từ khoảng 200C ở vùng núi cao

đến khoảng 270C ởđồng bằng ven biển, giảm dần theo sự tăng của địa hình

Độẩm tương đối trung bình năm khơng khí tương đối cao vùng núi cao (trên 80%), tương đối thấp vùng trung du đồng (từ 80%) Độẩm biến đổi theo mùa: cao mùa hè thu (80 - 90%), thấp mùa đơng xn (68 - 80%) Tốc độ gió trung bình năm biến đổi phạm vi từ m/s đến m/s Tốc độ gió mạnh quan trắc đạt tới 20 - 25 m/s nhiều nơi

Lượng bốc trung bình năm biến đổi phạm vi tương đối lớn, từ khoảng 650 - 700 mm vùng đồng ven biển

Lượng mưa năm trung bình năm khoảng 140 - 1700 mm Mùa mưa thường từ tháng V đến tháng X, mùa mưa từ tháng XI đến tháng IV năm sau Lượng mưa mùa mưa chiếm tới 80 - 90% lượng mưa năm

6.5.3 Các sơng tài nguyên nước sông

Ngà, Bé, Sài Gịn Vàm Cỏ hợp thành Diện tích lưu vực 44100 km2 nằm lãnh thổ Campuchia Dòng sơng Đồng Nai bắt nguồn từ dãy núi Lâm Viên, Bi Đúp cao nguyên Lang Biang Toàn hệ thống sơng Đồng Nai có 266 sơng suối với chiều dài từ 10 km trở lên, có 60 sông cấp 1; 129 sông cấp 2; 63 sông cấp 13 sông cấp Mật độ lưới sông từ 0,12 km/km2ở phần tả ngạn hạ lưu sông La Ngà đến 1,70 km/km2ở hạ lưu sông Bé

Một số sông tương đối lớn sông Đồng Nai sông: Đa Dung, Đak Dâng, La Ngà, Bé, Sài Gịn Vàm Cỏ

Sơng Đa Dung bắt nguồn từđộ cao 1800 m cao nguyên Lâm Viên, có diện tích lưu vực 1250 km2, dài 91 km

Sơng Đak Dâng nằm phía hữu ngạn dịng sơng Đồng Nai, có diện tích lưu vực 1190 km2, sông dài 79 km, độ dốc lưu vực 10,90/

00

Sông La Ngà sơng nhánh lớn sơng Đồng Nai, có diện tích lưu vực 4170 km2, sơng dài 272 km, độ dốc lưu vực 5,60/

00

Sông Bé bắt nguồn phái đông nam cao nguyên Xna-Rô, dài 344 km, diện tích lưu vực 7170 km2

Sơng Sài Gòn bắt nguồn từ vùng biên giới Việt Nam - Campuchia, diện tích lưu vực 5560 km2, 550 km2 thuộc thượng nguồn, dịng sơng dài 256 km

Sông Vàm Cỏ bắt nguồn từ lãnh thổ Campuchia, có diện tích lưu vực 12800 km2, chiếm 29,8% diện tích lưu vực tồn hệ thống, 6820 km2 (46,7%) nằm lãnh thổ Campuchia

Trong hệ thống sông Đồng Nai xây dựng nhiều hồ chứa Đáng kể có hồ chứa Trị An, hồ Thác Mơ, hồ chứa Dầu Tiếng, hồ chứa Đa Nhim, hồ chứa hàm Thuận - Đa Mi

Dịng chảy năm phân bố khơng hệ thống sơng Mơ đun dịng chảy năm khoảng 10 - 15 l/s.km2ở sơng Vàm Cỏ, hạ lưu sơng Sài Gịn, sơng Bé dịng sơng Đồng Nai, tăng lên 50 l/s.km2ở vùng trung lưu sông Đồng Nai Tổng lượng dịng chảy năm trung bình nhiều năm của hệ thống sông khoảng 36,3 km3 chiếm 4,3% tổng lượng dịng chảy năm của sơng cả nước

Mùa lũ thường tháng VII, muộn mùa mưa khoảng tháng, kết thúc vào tháng XI Lượng dòng chảy mùa lũ chiếm khoảng 65 - 85% tổng lượng dòng chảy năm

Ba tháng liện tục có lượng dịng chảy lớn thường xuất vào tháng VIII - X Lượng dòng chảy ba tháng chiếm 45 - 65% tổng lượng dòng chảy năm

Tháng IX hay tháng X tháng có lượng dịng chảy trung bình tháng lớn Lượng dòng chảy tháng chiếm khoảng 15 - 25% tổng lượng dòng chảy năm

Mùa cạn kéo dài tới 7, tháng, lượng dòng chảy mùa chiếm khoảng 15 - 35% tổng lượng dòng chảy năm

Các tháng II - IV ba tháng liên tục có lượng dịng chảy nhỏ Lượng dòng chảy ba tháng chiếm khoảng - 5% tổng lượng dòng chảy năm Tháng III tháng có lượng dịng chảy trung bình tháng nhỏ Lượng dòng chảy tháng chiếm - 2% tổng lượng dòng chảy năm

thuỷ triều xâm nhập sâu vào sơng ngịi, kênh rạch Vùng Đông Nam Bộ khu vực kinh tế, phát triển kinh tế mạnh nước ta Nước sông bị ô nhiễm nặng nề nước thải từ đô thị, khu dân cư từ vùng sản xuất nơng nghiệp sử dụng phân hố học, thuốc trừ sâu thải trực tiếp vào sông

6.6 HỆ THỐNG SƠNG MÊ KƠNG

Sơng Mê Kơng sông lớn nước ta sông lớn giới; đứng thứ mười lượng dòng chảy năm

Với diện tích lưu vực 795000 km2, sơng Mê Kơng bắt nguồn từ cao nguyên Tây Tạng chảy theo hướng chung tây bắc - đơng nam hành trình dài 4200 km qua vùng địa hình phức tạp nước: Trung Quốc, Mianma, Lào, Thái Lan, Campuchia, Việt Nam đổ Biển Đông

Ở phần thượng lưu, sông Mê Kông dài 1800 km chảy qua lãnh thổ Trung Quốc Mi-an-ma Hạ lưu sông Mê Kơng, dịng sơng dài 2400 km chảy qua lãnh thổ nước: Lào, Thái Lan, Campuchia, Việt Nam, đia hình đa dạng gồm: núi, trung du đồng

Ở lãnh thổ nước ta, sông Mê Kông (nhánh phía đơng) gọi sơng Tiền sơng Bassac gọi sông Hậu

Phần đồng châu thổ sông Mê Kông nằm lãnh thổ nước ta gọi đồng sông Cửu Long Một số nhánh sông Mê Kông bắt nguồn từ lãnh thổ nước ta Đó sơng Nậm Rốn, thượng nguồn sông Sê-Bang-Hiêng, thượng nguồn sông Se Công, sông Se San, Xrê-pốc

Tổng diện tích sơng Mê Kơng nằm lãnh thổ nước ta khoảng 68820 km2

6.6.1 Khái quát điều kiện mặt đệm

Thượng lưu sông Sê San vùng núi cao khối núi Ngọc Linh kéo dài gần 200 km Các dãy núi phía bắc phía đơng đường phân nước sơng Sê San với sơng sườn phía đông Trường Sơn sông: Thu Bồn, Trà Khúc, Vệ, Hà Giao sơng Ba Các dãy núi phía nam dông nam chạy theo hướng đông bắc - tây nam với đỉnh cao 1000 m đường phân nước Sê San với sông Ba, Xrê-pốc Ở trung tâm lưu vực có vùng trũng Kon tum, địa hình kiểu bồi tụ với độ cao 500 - 550 m Địa hình lưu vực sơng Sê San va Xrê-pốc gồm có địa hình núi, đồi cao nguyên

Vềđịa chất vùng núi Ngọc Linh hình thành địa chất gồm nhóm đá chính: mác ma axít biến chất loại đá granít, granođioxít, phiến thạch anh, phiến mi ca Ở Tây Nguyên nói chung lưu vực sơng Sê San Xrê-pốc nói riêng có loại đất đây:

- Đất phù sa sơng suối; - Đất xám bạc màu; - Đất đen;

- Đất đỏ vàng (đất Feralít);

- Đất mùn vàng đỏ núi ởđộ cao 1000 - 2000 m; - Đất mùn núi ởđộ cao 2000 m;

- Đất xói mịn trơ sỏi đá

Tỷ lệ rừng lưu vực khoảng 30 - 40% vào đầu thập kỷ 80 Đến cuối năm 1999, tỷ lệ rừng che phủ trung bình tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Đắc Lắc 47%

Thảm phủ thực vật lưu vực gồm có rừng rậm chủ yếu thường xanh rừng rậm chủ yếu rụng lá, rừng thưa trảng bụi, trảng cỏ

Đồng sông Cửu Long phần hạ lưu đồng châu thổ sông Mê Kông, giới hạn vịnh Thái Lan ởp phía tây nam, Biển Đơng phía đơng nam, sơng Vàm Cỏ Tây phía đơng bắc lãnh thổ Campuchia phía bắc

Đồng sơng Cửu Long miền trũng lấp đầy chủ yếu trầm tích hỗn hợp sơng - biển, gọi miền trũng Kainôzoi Mê Kông Đồng sơng Mê Kơng hình thành qua q trình địa chất lâu dài, chủ yếu phù sa sông Mê Kơng bồi đắp

* Nhóm đất mặn: Nhóm đất có diện tích khoảng 744.000

* Nhóm đất phù sa: Nhóm đất phù sa chiếm diện tích khoảng 1.185.000 * Nhóm đất xám: Có diện tích khoảng 134.000

* Các nhóm đất cát cá "giồng" cát ven sơng, biển

Ngồi ra, đồng sơng Cửu Long cịn có số loại đất khác như: than bùn, đất đỏ vàng

Một số loại rừng chủ yếu ởđồng sông Cửu Long sau:

- Rừng ngập mặn: Loại rừng phân bố chủ yếu bán đảo Cà Mau với hai loại đước mắn

- Rừng ngập chua phèn: Cây chủ yếu loại rừng tràm, phân bố Cà Mau, Kiên Giang Vào cuối thập kỷ 70, diện tích rừng tràm 140.000

Ngồi ra, ởđồng sơng Cửu Long có nhiều loại ăn trái, làm thuốc, lấy gỗ trồng nơng nghiệp

Hình 6.7 Sơđồ lưới sơng vùng đồng sông Cửu Long

6.6.2 Các điều kiện khí hậu

Khí hậu lưu vực thuộc loại khí hậu nhiệt đới gió mùa Số nắng trung bình năm (Sn) biến đổi phạm vi 2200 - 2500

Nhiệt độ khơng khí trung bình năm nhỏ 180C ở vùng núi cao 1500 m, lớn hơn 240C ở vùng thung lũng

Lượng mây trung bình năm tương đối thấp: - 6,5 phần mười bầu trời

Độ ẩm tương đối trung bình năm phần lớn nơi vùng biến đổi phạm vi 75 - 85%

Tốc độ gió trung bình năm khoảng - 3,5 m/s Tốc độ gió lớn tới 30 - 35 m/s Lượng bốc trung bình năm biến đổi phạm vi từ 1000 mm vung núi cao đến 1600 mm vùng bình nguyên, thể xu giảm độ cao địa hình tăng lên

Lượng mưa năm trung bình năm biến đổi phạm vi 1400 - 3000 mm Lượng mưa biến đổi mạnh mẽ theo mùa Mùa mưa thường kéo dài từ tháng V đến tháng X phần lớn nơi Lượng mưa mùa mưa chiếm tới 80 - 90% lượng mưa toàn năm

Lượng mưa mùa khô chiếm tới 10 - 20% lượng mưa năm

Số ngày mưa năm khoảng 130 - 160 ngày Trong mùa khô, số ngày mưa hàng tháng thường ngày Do vậy, hạn hán thường xảy mùa khô

Vùng đồng sông Cửu Long có khí hậu nhiệt đới ẩm, gió mùa cận xích đạo Bức xạ tổng cộng trung bình năm khoảng 150 - 160 kcal/cm2 Nhiệt độ khơng khí trung bình năm khoảng 26 - 290C Số nắng trung bình năm khoảng 2200 - 2800 Độ ẩm khơng khí trung bình năm khoảng 70 - 80% Độẩm tối thấp xuống tới 30 - 35% Lượng mây trung bình năm khoảng phần mười bầu trời Tốc độ gió trung bình năm vào khoảng m/s Tốc độ gió mạnh khơng q 25 - 30m/s

6.6.3 Tài ngun nước sơng sơng

Sông Xrê-pốc nhánh sông cấp sông Mê Kông Sông bắt nguồn từ vùng Tây Nguyên nước ta đổ vào sơng Mê Kơng phía bờ tả Sơng Xrê-pốc có nhánh sơng Sê San, Ia-Đrăng, Ia-Hleo, Krông-Krô Sông Sê San sông nhánh lớn sông Xrê-pốc

Sông Xrê-pốc có hai nhánh sơng Krơng Ana sơng Krơng Knơ hợp thành Có ba nhánh sơng tương đối lớn : Krông Búc, Krông Pách Krông Bông

Mật độ lưới sông khu vực sông Xrê-pốc từ 0,2 km/km2đến hơn km/km2 Tổng diện tích lưu vực dịng sơng Xrê-pốc 12740 km2 (phần ở Việt Nam) Trong lưu vực sông Sê San, Xrê-pốc xây dựng nhiều hồ chứa Hồ chứa Yaly sông Sê San hồ chứa lớn Tây Ngun

Mơ đun dịng chảy năm trung bình nhiều năm biến đổi phạm vi từ 15 l/s.km2đến hơn 60 l/s.km2

Mùa lũ hàng năm xuất không đồng thời sông suối; từ tháng VII, VIII đến tháng XI phần lớn sơng Lượng dịng chảy mùa lũ chiếm tới 70 - 80% lượng dòng chảy năm tháng IX hay tháng X tháng có lượng dịng chảy trung bình tháng lớn Lượng dịng chảy tháng chiếm khoảng 20% lượng dòng chảy năm

Độđục nước sông Tây Nguyên không lớn Độđục cát bùn lơ lửng trung bình năm khoảng 40 - 100 g/m3, tương đối nhỏở sông Xrê-pốc

Trong mùa lũđộđục cát bùn lơ lửng trung bình tháng khoảng 100 - 250 g/m3 Trong mùa cạn

độđục nước sông nhỏ, thường 50 g/m3

Độ khoáng hố nước sơng khoảng 30 - 60 mg/l, nước sơng có phản ứng kiềm yếu với pH = Nhìn chung, nước sơng cịn tương đối sạch, đáp ứng u cầu cho cấp nước sinh hoạt sản xuất

Tiền sông Hậu nối với nhiều kênh rạch

Ngồi sơng Tiền Hậu cịn có số sơng tự nhiên như: sơng Cửa Lớn, sơng Bảy Hạp, sơng Ơng Đốc, sơng Cái Lớn sơng Cái Bé, sơng Mang Thít

Tổng lượng dịng chảy năm trung bình nhiều năm sơng Mê Kông chảy qua đồng sông Cửu Long biển khoảng 500 tỷ m3, đó khoảng 23 tỷ m3 mưa sinh đồng bằng sông Cửu Long 478 tỷ m3 từ nước chảy vào (30 tỷ m3)

Như vậy, tổng lượng dịng chảy sơng Mê Kơng chiếm tới 59% tổng lượng dịng chảy nước Mơ đun dịng chảy năm trung bình vùng 20 l/s.km2 tương ứng với độ sâu dòng chảy 645 mm

Mùa lũ xảy không đồng thời trung, thượng hạ lưu Lũ lụt ởđồng sông Cửu Long phụ thuộc chủ yếu vào lũ sông Mê Kông từ trung, thượng lưu đổ tác dụng điều tiết Biển Hồ nên mùa lũở vùng thường từ tháng VII đến tháng XI, XII, chậm mùa lũở trung, thượng lưu khoảng tháng lũ thường lên, xuống từ từ hơn, có hay đỉnh Khoảng 70 - 80% tổng lượng lũ sông Mê Kông chảy qua sông Tiền sông Hậu

Độđục cát bùn lơ lửng sông Mê Kông tương đối nhỏ so với hệ thống sông Hồng Dao động phạm vi từ 500 g/m3đến 1660 g/m3 tại Tân Châu 250 - 1200 g/m3 tại Châu Đốc, độđục cát bùn giảm 100 - 550 g/m3 vào tháng giữa cuối mùa lũ (tháng X, XI) Trong kênh rạch, độ

đục cát bùn tương đối nhỏ, thường 50 g/m3

Đô khống hố nước sơng khoảng 100 - 150 mg/l, biến đổi không nhiểu theo dọc sông Nước sông thuộc lớp hydrocacbonát nhóm can xi kiểu I; ionHCO3− thường chiếm 75 - 80% tổng đương lượng anion; ion Ca++ thường chiếm khoảng nửa tổng sốđương lượng cation Các ion khác có hàm lượng thấp Độ pH dao động phạm vi 6,7 - 7,7 Hàm lượng SiO2 nhỏ 10 mg/l (2 - mg/l), thấp so với sông miền Bắc Hàm lượng độc tố kiềm, đồng, chì, cadmiun thường nhỏ; Zn: 0,02 mg/l; Cd: 0,009 mg/l; Pb: 0,004 mg/l; Cu: 0,09 mg/l

Các chất dinh dưỡng nước phù sa sông Mê Kông sau: N tổng số: 0,24 - 0,54 mg/l;

PO - P: 0,012 - 0,052 mg/l; P tổng số: 0,024 - 0,106 mg/l

Tóm lại, chất lượng nước sơng Tiền, sơng Hậu cịn tốt thoả mãn yêu cầu cho sản xuất đời sống

Diện tích bị chua phèn hàng năm ởđồng sơng Cửu Long khoảng - 1,2 triệu với pH < Mặn xâm nhập sâu sơng ngịi, kênh rạch Diện tích bị nhiễm mặn hàng năm lên tới 1,7 triệu

Trên nhánh sông sông Mê Kơng ởđồng sơng Cửu Long, độ mặn có giá trị cao vào tháng I - IV (trên 320/

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1 Nguyễn Kim Cương Địa chất thuỷ văn, NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội, 1991 Đỗ Cao Đàm, Hà Văn Khối Thuỷ văn cơng trình, NXB Nơng nghiệp, 1993

3 Phạm Ngọc Hồ- Hồng Xn Cơ Đánh giá tác động mơi trường NXBĐHQG Hà Nội 2001 Nguyễn Hữu Khải, Nguyễn Thanh Sơn Mơ hình tốn thuỷ văn, NXB ĐHQG Hà Nội, 2003 Nguyễn Hữu Khải, Nguyễn Văn Tuần Địa lý thuỷ văn, NXB ĐHQG Hà Nội, 2001

6 ĐỗĐình Khơi, Hồng Niêm Dịng chảy lũ sơng ngịi Việt Nam. Viện Khí tượng Thuỷ văn Hà Nội, 1991

7 Nguyễn Xuân Nguyên, Trần Đức Hạ Chất lượng nước sông hồ bảo vệ môi trường nước, NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội, 2004

8 Nguyễn Viết Phổ, Vũ Văn Tuấn, Trần Thanh Xuân Tài nguyên nước Việt Nam, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 2003

9 Nguyễn Thanh Sơn Tính tốn thuỷ văn, NXB ĐHQG Hà Nội, 2004

10 Nguyễn Thanh Sơn, Đặng Quí Phượng.Đo đạc chỉnh lý số liệu thuỷ văn, NXB ĐHQG Hà Nội, 2003

11 Phạm Ngọc Toàn, Phan Tất Đắc. Khí hậu Việt Nam Nhà xuất Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội, 1993

12 Nguyễn Văn Tuần, Nguyễn Thị Nga, Nguyễn Thị Phương Loan Nguyễn Thanh Sơn Thuỷ

văn đại cương,T.1, NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội, 1991

13 Nguyễn Văn Tuần, Nguyễn Thị Nga, Nguyễn Thị Phương Loan Nguyễn Thanh Sơn

Thuỷ văn đại cương,T.2, NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội, 1991

14 Trần Tuất, Trần Thanh Xuân, Nguyễn Đức Nhật Địa lý thuỷ văn sơng ngịi Việt Nam, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1987

15 Trần Thanh Xuân Các đặc trưng nước sông mùa cạn, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 2004

Tiếng Anh

16 Abraham Lerman, Dieter M Imboden and Joel R Gat Physics and Chemistry of Likes, Springer - Verlag New York, 1995

17.W Boiten, Hydrometry A.A Balkema/Rotterdam / Brookfield/2000

18 Gray, D.M Principles of Hydrology Water information center NewYork ,1997

19 C.T Haan, H.P Johnson, D.L Brakensiek Hydrologic modeling of smal watersheds ASAE Technical Editor: James A Basselman, 1982

20 Philip B Bedient, Wayne C Huber Hydrology and Floodplain Analysis, Addison-Wesley Publising Company, 1992

21 Venter Chow David R Madment Applied Hydrology McGraw-Hill,1988

Tiếng Nga

23 Âúọỷờợ ỉ ẩ., Êợởốửỷớ Ê ẹ., ẩỗðăýởỹ ị Ă Êởợỏăởỹớỷồờởốỡăũốữồủờốồ ờăũăủũðợụỷ.- Êốọðợỡồũồợốỗọăũ, ậồớốớóðăọ 1986.- 158 ủ

24 ấúữỡồớ Â ẩ èàũồỡàũốữồủờốồ ỡợọồởốđợõàớốỮ đồữớợóợ ủũợờà Ãốọđợỡồũồợốỗọàũ ậồớốớóđàọ 1972

25 èàđữúờ Ã ẩ èàũồỡàũốữồủờợồỡợọồởốđợõàớốồ õ ùđợỏởồỡồợờđúổàỵựồộủđồọỷ.- è.: Íàúờà, 1982.- 310 ủ

26 ẻọđợõà ề Â Ãốọđợụốỗốờố õợọợồỡợõ ủúứố Ãốọđợ-ỡồũồợốỗọàũậồớốớóđàọ 1979