sụng hoặc suối trong thời gian một giõy. Lưu lượng thường được ký hiệu bằng chữ Q và đơn vị là 1/s hoặc m3/s.
+ Lưu lượng được đo ngay khi nguồn nước xuất hiện gọi là lưu lượng tức thời. Lưu lượng bỡnh quõn ngày.
+ Lưu lượng bỡnh quõn thỏng + Lưu lượng bỡnh quõn năm
+ Lưu lượng bỡnh quõn nhiều năm
+ Ngoài ra cú đường quỏ trỡnh lưu lượng lũ ,đường quỏ trỡnh lưu lượng kiệt… Lưu lượng dũng chảy được xỏc định theo cụng thức:
Q = (M.F)/103 (1.1) trong đú: Q: lưu lượng bỡnh quõn tớnh theo (m3/s) trong đú: Q: lưu lượng bỡnh quõn tớnh theo (m3/s)
F: Diện tớch lưu vực tớnh theo (km2) M: là mụ đun dũng chảy (l/s-km2)
1.7.2.2. Tổng lượng dũng chảy
Tổng lượng dũng chảy là lượng nước chảy qua mặt cắt sụng hay suối trong một khoảng thời gian nào đú. Tổng lượng dũng chảy được ký hiệu là w, đơn vị tớnh là m3, km3
Vỡ lưu lượng là hàm số của thời gian Q = f(t) nờn ta cú thể xỏc định tổng lượng dũng chảy là: W= ∫2 = − 1 ) ( 2 1 t t t t Q dt Q hay W = Q.t (1.9)
Trong đú t1, t2 lần lượt là thời điểm đầu và thời điểm cuối xỏc định tổng lượng dũng chảy, cũn Q là lưu lượng bỡnh quõn trong thời điểm từ t1, đến t2
1.7.2.3. Độ sõu dũng chảy trờn mặt
Giả sử đem tổng lượng dũng chảy chảy qua mặt cắt sụng hay suối trong thời gian nào đú trải đều trờn toàn bộ diện tớch lưu vực, ta được một lớp nước cú chiều dày Y – gọi là độ sõu dũng chảy.
Độ sõu dũng chảy Y cú đơn vị là m hoặc mm, được tớnh như sau: Y= F W F W . 10 10 . 10 . 3 9 12 = (mm) (1.10) Trong đú: W : tổng lượng dũng chảy trong t giõy , tớnh bằng m3 F: Diện tớch lưu vực , tớnh bằng km2
t: Thời gian tớnh bằng giõy
1.7.2.4. Mụđun dũng chảy
Mụđun dũng chảy là giỏ trị lưu lượng trờn một đơn vị diện tớch lưu vực: (l/s-km2)
FQ Q
M =103. (1.11) Trong đú: Q: lưu lượng bỡnh quõn tớnh theo (m3/s) Trong đú: Q: lưu lượng bỡnh quõn tớnh theo (m3/s)
F: Diện tớch lưu vực tớnh theo (km2)
Từ cụng thức (1.10) và (1.11) ta tỡm được quan hệ giữa Y và M như sau : Từ (3.10) cú: F = Y W 3 10 (1.12) Từ (3.11) cú: F = M Q 3 10 (1.13) Cõn bằng (1.12) và (1.13) ta cú : Y= 6 10 t M (mm) (1.14) Trong đú:
M - mụđun dũng chảy bỡnh quõn trong thời gian t giõy Nếu t = 1 năm = 31,536 .106 giõy thỡ Y = 31,536 M
Độ sõu dũng chảy và mụđun dũng chảy thường dựng để nghiờn cứu sự phõn bố dũng chảy trong khụng gian.
1.7.2.5. Hệ số dũng chảy
α = YX (1.15)
α là hệ số khụng cú thứ nguyờn, nú phản ỏnh tỡnh hỡnh sản sinh dũng chảy cũng như tỡnh hỡnh tổn thất do dũng chảy trờn lưu vực. Hệ số α càng lớn chứng tỏ tổn thất ớt, phần lớn lượng mưa đó sinh ra dũng chảy và ngược lai α bộ thỡ tổn thất nhiều .
Vỡ 0 < Y< X nờn 0<α< 1
Bài tập:
1. Một lưu vực sụng cú diện tớch là 80 km2. Trong thời gian từ thỏng 5 đến thỏng 10, tổng lượng mưa trờn lưu vực là 2000 mm, tổng lượng dũng chảy của lưu vực là 32.106 m3. Hóy tớnh lưu lượng dũng chảy, mụđun dũng chảy, độ sõu dũng chảy và hệ số dũng chảy của lưu vực trong thời gian trờn? Cú nhận xột gỡ về lưu vực trờn?
2. Một lưu vực sụng cú diện tớch là 200 km2. Trong thời gian từ thỏng 5 đến thỏng 10, tổng lượng mưa trờn lưu vực là 1800 mm. Hóy tớnh tổng lượng dũng chảy, lưu lượng tổng lượng mưa trờn lưu vực là 1800 mm. Hóy tớnh tổng lượng dũng chảy, lưu lượng dũng chảy, mụđun dũng chảy, độ sõu dũng chảy trong thời gian trờn? Biết hệ số dũng chảy của lưu vực là 0,6?
1.7.3. Nước dưới đất và đỏnh giỏ trữ lượng nước trong đất1.7.3.1. Cỏc loại nước dưới đất 1.7.3.1. Cỏc loại nước dưới đất
Tại sao lại gọi là nước dưới đất? Khỏi niệm nước dưới đất?
- Nước dưới đất là cỏc dạng nước tồn tại dưới bề mặt đất, chỳng tồn tại ở cỏc dạng khớ, lỏng, dạng tự do hay liờn kết trong cỏc lớp đất, đỏ. Tuy vào cơ sở phõn loại mà người ta chia làm nhiều loại nước dưới đất.
- Dựa vào tầng đất:
+ Đới thụng khớ: Cú vựng rễ cõy; vựng trung gian; vựng mao dẫn - cú độ cao cột nước mao dẫn hc = (2φ/rγ)cosλ (1.16)
Trong đú: φ – sức căng bề mặt, r – bỏn kớnh ống mao quản; γ- trọng lượng riờng của nước, λ - gúc nghiờng giữa thành ống mao dẫn và phương tiếp tuyến bề cong mặt nước;
+ Đới bóo hoà: Nước trong đất là cỏc dạng nước tồn tại trờn mực nước ngầm. - Dựa vào theo lực chi phối phõn tử nước trong đất (lực hấp thụ, lực mao quản và trọng lực) mà ta phõn thành cỏc loại nước sau đõy:
1. Nước hấp thụ hay cũn gọi là nước hỳt ẩm
2. Nước mao quản
Nước mao quản là nước chứa đõy trong cỏc lỗ rỗng rất nhỏ của đất (lỗ rỗng mao quản <= 1 mm). Nước mao quản nằm trong khoảng ẩm tớnh từ độ hỳt ẩm tới sức giữ ẩm đồng ruộng. Lực mao quản là kết quả hợp lực giữ lực hỳt với lực dớnh.
Ranh giới để phõn biệt nước mao quản dễ vận động và khú vận động là điểm dừng mao dẫn (điểm nguy hiểm), nú cú giỏ trị bằng 2/3 sức giữ ẩm đồng ruộng.
3. Nước trọng lực
Nước trọng lực là nước chứa đầy trong cỏc khe rỗng phi mao quản của đất. Nước tồn tại trong khoảng ẩm từ sức giữ ẩm đồng ruộng tới độ ẩm bóo hoà.
4. Nước ngầm
Nước ngầm là loại nước nằm trong một tầng đất đó bóo hoà nước hoàn toàn, phớa dưới là tầng khụng thấm nước.
Dựa vào ỏp suất trong tầng nước, người ta chia thành nước ngầm cú ỏp, nước ngầm bỏn ỏp và nước ngầm khụng cú ỏp.
1.7.3.2. Đỏnh giỏ trữ lượng nước trong đất
* Phương phỏp xỏc định trữ lượng nước trong đất dựa vào độ ẩm:
- Để xỏc định trữ lượng nước trong đất người ta dựa vào cỏc cụng thức sau: + Dựa vào độ ẩm: W = hdβd (4.1) hay W = hA βA (4.2)
Trong đú: h là độ sõu cần tớnh (mm); d là dung trọng khụ của đất (tấn/m3); A là độ rỗng đất (%);βd là độ ẩm tuyệt đối của đất (%);βA là độ ẩm đất được biểu thị theo độ rỗng đất; W là lượng nước cú trong đất tương ứng với độ ẩm đất (mm).
Vớ dụ 1: Một loại đất cú cỏc chỉ tiờu sau dung trọng đất là 1,3 tấn /m3; độ sõu tầng đất canh tỏc là 50 cm, độ ẩm đất là 20% TLĐKK; Hóy xỏc định trữ lượng nước cú trong đất?
Hướng dẫn giải: W = h. d . βd = 50 . 1,3 . 0,2 = 130 (mm) hay 1300 ( m3/ha)
Vớ dụ 2: Một loại đất cú cỏc chỉ tiờu sau: Độ rỗng đất là 50%V; độ sõu tầng đất
canh tỏc là 0,3 m, độ ẩm ban đầu là 60% A; Hóy xỏc định lượng nớc cú trong đất tại thời điểm nghiờn cứu? Xỏc định lượng nước lớn nhất mà đất đú cú thể chứa được?
Hướng dẫn giải: W0 = h .A . βA0 = 300 . 0,5 . 0,6 = 90 (mm) hay 900 (m3/ha)
Wbh = h .A = 300 . 0,5 =150 (mm) hay 1500 (m3/ha)
Định luật Darcy phỏt biểu như sau: Trong điều kiện chuyển động ổn định, lưu
lượng thấm tỷ lệ thuận với hệ số thấm của đất, với diện tớch thấm và độ dốc thuỷ lực.
Q = W.K.J (4.3)Trong đú: K: là hệ số thấm của đất Trong đú: K: là hệ số thấm của đất
W: là diện tớch mặt cắt đất mà dũng thấm đi qua (m2) J: là độ dốc thủy lực (mm)
Q: là lưu lượng dũng chảy (l/s)
* Một số phương phỏp xỏc định lưu lượng của một tầng chứa nước ngầm
- Xỏc định lưu lượng theo cụng thức của Darcy.
+ Khi nước ngầm di chuyển trong một tầng chứa nước đồng nhất. Ta tớnh Q theo cụng thức của Darcy:
Q = K.J.w (4.4) (l/s) hoặc q = K.J.h (4.5) khi α < 100 Trong đú: Q: lưu lượng của dũng chảy ngầm
q: lưu lượng đơn vị (trờn một đơn vị chiều rộng) (l/s-ha) K: hệ số thấm của đất; J: độ dốc thuỷ lực (mm)
w: Tiết diện ngang của dũng ngầm (m2) h: chiều dày của tầng chứa nước (mm)
α: là gúc ngiờng của tầng chứa nước so với phương nằm ngang
+ Khi tầng chứa nước nằm nghiờng, cụng thức Darcy được biến thành như sau: q = K.J.h.cos α (l/s-ha) (4.6) khi α > 100
* Phương phỏp xỏc định lượng nước của dũng thấm trong đất
- Trường hợp đất cạn: Theo Cotchiacop
Gọi lợng nớc ngấm hỳt trong thời gian t (ng y) l W thì: à à
W = Kt.t hay W = K0 . t 1 - α’ mm) Trong đó: Kt = K0.tb-α’
α’ - hệ số mũ; K1 - hệ số ngấm hút ở cuối đơn vị thời gian thứ nhất. Kt là hệ số ngấm bình quân trong giai đoạn ngấm hút (mm/ng y) à
K0 là hệ số ngấm bình quân trong đơn vị thời gian thứ nhất K0 = K1/(1 - α’) + Trường hợp đất ngập nước (bóo hũa):
Theo Darcy: lợng nớc ngấm ổn định là We (mm) We = J. Ke . te (mm)
Hệ số ngấm Ke ổn định (mm/ng y)à
J – độ dốc thủy lực J = (a + h)/h
a – là lớp nước trờn mặt đất (mm); h – là độ sõu mực nước ngầm (mm)
Bài tập:
1. Hóy xỏc định trữ lượng nước trong vựng thụng khớ của đất ở một lưu vực 1000
ha. Biết độ sõu mực nước ngầm là 0,6 m, độ ẩm trung bỡnh của đất là 45 % độ rỗng, độ rỗng đất là 50 % thể tớch đất. Nếu để nõng độ ẩm đất của lưu vực trờn lờn 60 % độ rỗng đất, thỡ lượng mưa tối thiểu ở lưu vực đú phải là bao nhiờu (trong trường hợp lưu vực kớn và hệ số dũng chảy bằng 0, hệ số dũng chảy bằng 0,3)?
2. Một khu đất cú diện tớch là 10 km2, dung trọng đất là 1,36 tấn/m3. Độ ẩm lớn nhất của đất là 31 % trọng lượng đất khụ kiệt. Tại thời điểm quan sỏt độ ẩm đất là nhất của đất là 31 % trọng lượng đất khụ kiệt. Tại thời điểm quan sỏt độ ẩm đất là 60 % độ ẩm lớn nhất. Độ sõu tầng cần tớnh là 0,8 m. Hóy tớnh lượng nước cần bổ xung thờm vào để khu đất trờn cú độ ẩm 80 % độ ẩm lớn nhất? Và tại độ ẩm 80% độ ẩm tối đa, trữ lượng nước cú trong tầng đất trờn là bao nhiờu?
3. Hóy xỏc định lượng nước trong vựng thụng khớ của đất ở một lưu vực 3 km2. Biết độ sõu mực nước ngầm là 1,5 một, độ ẩm trung bỡnh của tầng đất trờn là 20 %, dung trọng sõu mực nước ngầm là 1,5 một, độ ẩm trung bỡnh của tầng đất trờn là 20 %, dung trọng trung bỡnh của đất là 1,3 tấn/m3. Để nõng độ ẩm đất của lưu vực lờn 23 % thỡ lượng mưa tối thiểu của lưu vực phải là bao nhiờu? (trường hợp lưu vự kớn và hệ số dũng chảy là 0,4)
1.7.4. Điều tiết nước lưu vực
Ở nước ta lượng mưa cả năm tập trung vào một số thỏng mựa lũ. Khả năng tiờu nước của sụng suối cú hạn nờn sinh ra gập lụt. Ngược lại trong mựa cạn nước sụng xuống thấp, lưu lượng nhỏ, khiến cho việc lợi dụng nguồn nước từ dũng chảy sụng suối bị hạn chế sự thay đổi dũng chảy như thế khụng phự hợp với yờu cầu dựng nước của cỏc ngành kinh tế quốc dõn (nhất là ngành cụng nghiệp). Vỡ thế muốn lợi dụng nguồn nước một cỏch triệt để cho cỏc ngành cần phải cú biện phỏp điều tiết nước.
1.7.4.1. Khỏi niệm và nội dung của điều tiết nước
Cõu hỏi: Nguyờn lý điều tiết nước cho cõy trồng là gỡ? Tại sao phải điều tiết nước ?
Dựa vào đõu để điều tiết? Điều tiết như thế nào?Phõn tớch phương trỡnh cõn bằng nước ? ý nghĩa của nú ?