Tài nguyên nước nguyễn thị phương loan

Chương Khái niệm chung tài nguyên nước Nguyễn Thị Phương Loan Giáo trình tài nguyên nước NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2005 Tr – 38 Từ khoá: Tài nguyên nước, nguồn nước tự nhiên, khái niệm tài nguyên nước, nguồn gốc nước tự nhiên, tính chất, ý nghĩa nước, cân nước, tuần hoàn nước, phân bố nước Tài liệu Thư viện điện tử ĐH 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 Mục lục Chương KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TÀI NGUYÊN NƯỚC 1.1 Thế tài nguyên nước? 1.2 Nguồn gốc nước tự nhiên 1.3 Thể tồn nước, tính chất ý nghĩa 1.4 Tuần hoàn nước tự nhiên 1.5 Cân nước 1.6 Quy luật phân bố nước theo không gian 10 1.7 Quy luật biến động nước theo thời gian 13 1.7.1 Tính chu kỳ 13 1.7.2 Tính ngẫu nhiên .14 1.8 Khả tự tái tạo tài nguyên nước .15 1.8.1 Khả tái tạo lượng lượng nước 15 1.8.2 Khả tự tái tạo chất nước 15 1.9 Tính địa đới tài nguyên nước 17 1.10 Tính lưu vực tài nguyên nước 18 1.11 Các yếu tố tự nhiên hình thành tài nguyên nước .18 1.11.1 Khí hậu 19 1.11.2 Địa hình, địa chất, thổ nhưỡng 21 1.11.3 Lớp phủ thực vật 23 1.12 Ảnh hưởng biến động khí hậu tới tài nguyên nước 23 1.13 Tác động nhân sinh tới tài nguyên nước 26 1.13.1 Tác động trực tiếp 26 1.13.2 Tác động gián tiếp 27 1.14 Tai biến môi trường liên quan tới tài nguyên nước 27 1.14.1 Tổng quan 27 1.14.2 Lũ lụt .28 1.14.3 Lũ quét 30 1.14.4 Lũ bùn đá .30 1.14.5 Hạn hán 31 1.14.6 Các dạng tai biến, rủi ro môi trường khác liên quan tới nước 33 Chương KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TÀI NGUYÊN NƯỚC 1.1 Thế tài nguyên nước? Tài nguyên thiên nhiên dạng vật chất, lượng, thơng tin có giá trị tự thân, thể qua đặc tính cơ, lý, hố, sinh chúng mà người biết chưa biết, tồn khách quan tuân theo quy luật tự nhiên định, mà người sử dụng tương lai Theo “Thuật ngữ thuỷ văn môi trường nước”, tài nguyên nước lượng nước vùng cho lưu vực, biểu diễn dạng nước khai thác (nước mặt nước đất) Điều Luật Tài nguyên nước Việt Nam (1998) quy định "Tài nguyên nước (của Việt Nam) bao gồm nguồn nước mặt, nước mưa, nước đất, nước biển thuộc lãnh thổ Việt Nam" Rõ ràng, tài nguyên nước lãnh thổ tồn lượng nước có mà người khai thác sử dụng được, xét mặt lượng chất, cho sinh hoạt, sản xuất, tương lai Nước dạng tài nguyên đặc biệt Nó vừa thành phần thiết yếu sống môi trường, định tồn tại, phát triển xã hội, vừa mang tai họa đến cho người Nước có khả tự tái tạo lượng, chất lượng J.A.Jonnes chia tài nguyên nước thành ba loại: Tài nguyên tiềm tương lai, toàn lượng nước có Trái Đất mà điều kiện lồi người chưa có khả khai thác, nước ngầm nằm sâu, nước băng tuyết hai cực, nước biển đại dương… Tài nguyên tiềm thực tại, lượng nước có lãnh thổ, trạng thái tự nhiên người khó khai thác có nguy bị gây hại, xảy rủi ro, ví dụ nước lũ, nước ngầm nằm sâu… Tài nguyên thực vùng, khái niệm trùng với quan điểm truyền thống nay, tồn lượng nước có thuỷ vực mặt ngầm mà người dễ dàng khai thác sử dụng Giáo trình giới hạn nội dung trình bày vào vấn đề liên quan đến loại thứ hai thứ ba tức tài nguyên nước lục địa Từ sau, loại nước gọi theo quy ước tài nguyên nước Hộp 1.1 Một số đại lượng biểu thị tài nguyên nước Mực nước H (cm): Là độ cao mặt nước so với mặt chuẩn quy ước (tương đối), mặt biển trung bình (tuyệt đối) H cho biết vị trí mặt nước, cung cấp thơng tin lượng nước, dòng chảy, khả khai thác, cấp nước rủi ro H tương đối dùng để nghiên cứu vấn đề nước điểm đo H tuyệt đối cho phép đánh giá vấn đề nước nơi đo đạc so sánh, lập tương quan số liệu đo đạc điểm khác Độ sâu h (m): Là khoảng cách từ mặt nước tới đáy theo phương thẳng đứng h cho biết thông tin liên quan tới lượng nước, đặc tính thuỷ lực, khả tự làm sạch, chế độ nhiệt dòng chảy Độ sâu đo thước, dây điểm, máy đo liên tục theo tuyến Vận tốc V (m/s): V biểu thị mức độ chảy, động dòng nước, mức độ cực đoan chế độ dòng chảy Với lưu lượng, V tỷ lệ nghịch với diện tích mặt cắt hoạt động để điều chỉnh V thay đổi diện tích mặt cắt hoạt động giải pháp khác Lưu lượng nước Q (m3/s, l/s): Là lượng nước chuyển qua mặt cắt ngang dòng chảy thời gian giây Q nước biểu thị lượng động dòng chảy sông Tổng lượng nước W = Q ΔT (m 3, km3), lượng nước chảy qua mặt cắt ngang dòng chảy thời đoạn nghiên cứu W đặc trưng tốt cho lượng nước có lưu vực Trong điều kiện hình thành dịng chảy, diện tích lưu vực (F) lớn, W sinh chảy sông lớn W dùng để tính tốn cân bằng, điều tiết, phân phối sử dụng nước Mơ đun dịng chảy M = Q/F (l/s.km2) biểu thị trung bình lượng nước hình thành đơn vị diện tích lưu vực (km2), đơn vị thời gian (s), chảy đo điểm nghiên cứu M đặc trưng cho khả sinh thuỷ lưu vực, dùng để so sánh khả sinh thuỷ lưu vực khác nhau, xây dựng đồ tài nguyên nước Lớp dòng chảy, tức độ sâu dòng chảy Y = W/F (mm) đặc trưng cho khả sinh thuỷ lưu vực, giúp so sánh khả sinh thuỷ lưu vực, xây dựng đồ tài nguyên nước tính cân nước Mức đảm bảo nước nhạt (m3/người/năm): Là lượng dịng chảy bình qn đầu người năm, có giá trị phụ thuộc vào điều kiện khí hậu thuỷ văn tự nhiên giảm theo tăng dân số Nước có vai trị to lớn q trình Trái Đất: Tham gia thành tạo bề mặt Trái Đất Tham gia vào trình hình thành thời tiết, phân phối nhiệt ẩm theo khơng gian, thời gian, điều hồ khí hậu Hấp thụ lượng đáng kể CO2, tạo điều kiện ổn định CO2 khí Tham gia hình thành thổ nhưỡng thảm thực vật Là môi trường cho phản ứng hoá sinh tạo chất mới, chuyển dịch vật chất, tạo mỏ khoáng Là nơi khởi nguồn sống môi trường sống thuỷ sinh vật Thuỷ vực nước có chức năng, giá trị đa dạng sau: Trực tiếp trì sống người sinh vật Là nguồn cung cấp loại vật chất cần thiết chưa thể thay nhiều trình sản xuất, kinh tế, xã hội Là nơi nhận, chứa, xử lý chất thải làm môi trường Là đường giao thông nguồn cung cấp lượng Là thành tố tự nhiên thiếu cảnh quan, tạo nên tính hệ thống, hồn chỉnh, thể q trình diễn nó, từ tạo giá trị khoa học, văn hoá, thẩm mỹ, phong thuỷ… Các giá trị sử dụng nước khơng hồn tồn song hành, mà có đối nghịch, triệt tiêu việc khai thác chức dẫn đến làm giảm hẳn chức lại Do giá trị tổng hợp tài nguyên phép cộng số học giá trị việc sử dụng hợp lý, hiệu tài ngun nước tốn vơ phức tạp Nhiều cộng đồng có xu khai thác mức vài chức tài nguyên nước địa phương, gây tổn thương toàn hệ thống, suy giảm, chí triệt tiêu chức cịn lại Nhiều hoạt động nhân tạo làm tổn thương điều kiện hình thành thời tiết, khí hậu, thuỷ văn tự nhiên tầm vĩ mơ tồn cầu, làm thay đổi quy luật hình thành, biến đổi tài nguyên nước vốn tương đối ổn định, gây bất lợi cho đối tượng sử dụng − Thực tiễn dùng nước địa phương phụ thuộc: 1- Đặc điểm, tính chất tài nguyên (như số lượng, chất lượng, phân bố theo thời gian không gian, khả tự phục hồi…) 2- Đặc điểm đối tượng dùng nước (nhu cầu, thói quen, nhận thức, lực, khả tài chính, cơng nghệ…) Việc người dân dùng loại nước nào, dùng phụ thuộc trước tiên vào khả họ đầu tư ban đầu chi trả thường kì mức Ngồi ra, phụ thuộc đáng kể vào thói quen cộng đồng văn hố truyền thống Có nhóm cư dân chấp nhận sử dụng số loại nước cho sinh hoạt theo thói quen, ví dụ pha chè nước giếng làng, ăn nước mưa, uống nước mưa khơng đun sơi… Có lẽ câu ca dao “Tt mắt hướng đình” nên hiểu “ dùng nước giếng đình nhiễm để rửa mặt” Nước khan hiếm, giá nước cao mặt kinh tế phát triển giá thành nước cao dễ chấp nhận Sự phát triển nhanh khoa học công nghệ giúp tìm cách rẻ tiền để khai thác nước từ nguồn khác nhau, dẫn tới loại nước phù hợp, khó khai thác, đưa vào sử dụng nhiều Bảng 1.2 Khai thác sử dụng tài nguyên nước tiềm Nước lũ giữ lại kho nước để phát điện, phục vụ tưới, giao thông… trở thành tài nguyên Điều tiết dòng chảy kho nước đòi hỏi phải có kỹ thuật cơng nghệ nguồn lực tài ban đầu lớn nên khơng dễ lựa chọn cộng đồng thực Nước mặn hố, trở thành nguồn cấp quan trọng, nhiều cho số vùng khan nước Trên giới có 1.800 điểm hố nước với quy mơ cơng nghệ khác Có cơng nghệ hố nước đơn giản dân gian áp dụng từ lâu, xây bể chứa nước mặn có mái kính, nước bốc lên gặp kính ngưng tụ, chảy theo độ dốc máng hứng Sa mạc khô hạn giới Atacama - Chi Lê có loại sương mù từ Thái Bình Dương mang theo nhiều nước Dân làng Cgungundo khai thác ngày 11.000 lít nước cách căng 75 polypropylene, dài 12 mét, rộng mét, cách mặt đất mét để đón gió ẩm tạo nước ngưng tụ Một số dân tộc quốc gia, Ixraen, Liên Xô, Mỹ, Ấn Độ sử dụng thành cơng nước có độ khống hố cao để tưới liên tục thời gian dài, mà không gây thoái hoá đất Nguyên tắc chung dùng nước mặn để tưới phải thu thừa, không cho chúng bốc làm mặn đất, không cho chúng ngấm xuống sâu làm dâng mực nước ngầm tới mức tầng mao dẫn lên sát mặt đất, làm nước ngầm bay gây mặn đất Nước mặn nghiên cứu sử dụng trực tiếp cho sản xuất số công nghệ đặc biệt, làm nguội máy Bảng 1.3 Một số phương pháp phân loại nước Phân loại theo độ khoáng hoá (ĐKH): Phân loại chung: Nhạt - ĐKH 25g/l Phân loại nước nhạt: ĐKH thấp 1.000mg/l Phân loại theo độ cứng: Thang độ cứng thơng thường H(me/l) có năm loại: Rất mềm, H < 1,5 ; mềm, H = 1,5 - 3,0; cứng, H = 3,0 - 6,0; cứng, H = 6,0 - 9,0; cứng, H > 9,0 Thang độ cứng Đức (1o = 10mg muối Ca + Mg quy Oxit canxi /l) có năm loại: mềm < 4o; mềm - 8o; TB - 18o; cứng 18 - 30o , cứng > 30o Phân loại Aliokin theo thành phần hoá học: − Phân lớp theo anion chính: Lớp bicacbonat + cacbonat ( HCO3 + CO−− , ĐKH nhỏ; Lớp sunphat −− ( SO4 S); Lớp clorua (Cl−), có ĐKH lớn Phân lớp thành nhóm theo cation chính: Nhóm canxi (Ca++); Nhóm magiê (Mg++); Nhóm kali + natri (Na+ + K+) Phân nhóm thành kiểu theo tương quan ion: − Kiểu I: HCO3 >Ca++ + Mg++, ĐKH nhỏ, thường thuộc thuỷ vực lưu thơng ít, phong hố macma, trao đổi Ca++ Mg++ thành Na+ − Kiểu II: HCO3 < Ca++ + Mg++< nước sông, hồ, ngầm − Kiểu III: HCO3 + nước ngầm Kiểu IV: 1.2 HCO− + SO−− -, ĐKH trung bình, thường liên quan với đá trầm tích, macma, SO−− < Ca++ + Mg++ Cl− > Na+, ĐKH thường cao, gặp liman, hồ, HCO− = 0, nước axit, thường gặp đầm lầy, hầm mỏ Nguồn gốc nước tự nhiên Có nhiều giả thuyết đưa để giải thích phát sinh tồn nước tự nhiên Mỗi giả thuyết phù hợp với đặc điểm mặt lượng chất loại nước Do chưa có giả thuyết phù hợp với loại nước, nên nhiều giả thuyết song song tồn Dưới số giả thuyết đáng ý Nguồn gốc nguyên sinh nước giả thuyết nhiều người cơng nhận nhất, theo Trái Đất hình thành từ khối khí bụi vũ trụ nóng bỏng co lại, nguội đi, phản ứng hyđro ôxy sinh nước, tạo thành đám mây dày đặc bao phủ Trái Đất Khi nhiệt độ hạ thấp, đám mây biến thành nước, gây trận mưa trút suốt 60.000 năm, làm đầy vùng trũng bề mặt đất nguội lạnh đất Ngày trình phun trào nguội macma từ lòng đất tiếp tục sinh loại nước không đáng kể cân với lượng nước q trình phong hố vật chất bị giữ lại trầm tích Do mức nước biển lượng nước Trái Đất gần không thay đổi Thuyết ngưng tụ cho nước dịch chuyển theo dịng khí lỗ hổng đất, gặp điều kiện thuận lợi ngưng tụ Trong điều kiện khí hậu khơ hạn, dịng chuyển dịch nước từ khí vào tầng đất thống khí nguồn cấp ẩm quan trọng cho hệ sinh thái địa phương Thuyết chôn vùi lí giải việc số mỏ nước đất có thành phần hố học gần với nước biển, có nguồn gốc biển cổ, bị chơn vùi q trình kiến tạo địa chất Thuyết trầm tích cho số loại nước có độ khống hố cao thuỷ vực mặt ngầm, có nguồn gốc khống chất từ hồ tan q trình chảy tràn đất, thấm qua đất chứa đất, tích luỹ muối khống từ q trình bốc liên tục điều kiện khí hậu khơ hạn 1.3 Thể tồn nước, tính chất ý nghĩa Trong biên nhiệt độ Trái Đất, nước tồn ba thể rắn, lỏng, dễ dàng chuyển hoá từ thể sang thể khác Đây dị thường tính chất lý học quý báu khiến nước trở thành hợp chất hoá học có vai trị quan trọng nhiều lĩnh vực tự nhiên, xã hội khép kín tuần hồn nước Khi áp suất tăng, nước có điểm đóng băng giảm, điểm sôi tăng Ở độ sâu 4.000m thuỷ vực, nhiệt độ nước