Nước mưa chảy tràn trên sườn dốc rồi tập trung vào sông, sau đó chảy trong sông qua cửa ra của lưu vực. Giai đoạn chảy trong sông gọi là quá trình tập trung dòng chảy trong sông. Quá trình này bắt đầu từ lúc nước trên sườn dốc hoặc khe lạch chảy vào sông cho tới lúc lượng nước cuối cùng nhập vào sông chảy hết qua cửa ra lưu vực.
Đây là một quá trình thủy lực rất phức tạp. Nó có liên quan mật thiết đến dạng hình học của sông (như hình dạng mặt cắt ngang và sự thay đổi của nó dọc theo chiều dài sông, độ
uốn khúc của sông) và độ ngấm của lòng sông. Các quá trình mưa, ngấm, chảy tràn và tập trung nước trong sông diễn ra đồng thời. Có thể trên cùng một lưu vực, một quá trình nào đó có nơi phát sinh sớm, có nơi phát sinh muộn, thậm chí không phát sinh.
II.3. NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN DÒNG CHẢY
Quá trình hình thành dòng chảy chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố phức tạp, chúng không những chỉảnh hưởng đến tổng lượng dòng chảy mà còn ảnh hưởng đến cả quá trình phân phối dòng chảy. Các yếu tố này bao gồm yếu tố khí hậu, yếu tố mặt đệm và các hoạt
động cải tạo thiên nhiên của con người.
Trong các yếu tố khí hậu, mưa và bốc hơi là quan trọng nhất, chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như nhiệt độ, gió, bức xạ mặt trời... Mặt đệm khu vực với các tính chất thiên nhiên như địa hình, địa chất, lớp phủ thực vật... sẽ biểu hiện tính chất dòng chảy. Con người cũng là một yếu tố có thể làm thay đổi tính chất dòng chảy qua các hoạt động như
làm thay đổi mặt đệm, khai thác nguồn nước, gây mưa nhân tạo... Chúng ta sẽ lần lượt phân tích các yếu tố trên.
II.3.1. Yếu tố khí hậu
a) Chếđộ bức xạ
Sự đa dạng về khí hậu ở mọi nơi trên trái đất được quyết định bởi độ lệch của tia sáng mặt trời đến với nó. Vì vậy, khi xét chế độ bức xạ nghĩa là xem xét sự biến đổi của nó theo không gian và thời gian. Trước hết ta xét cân bằng bức xạ bề mặt.
Phương trình cân bằng bức xạ bề mặt: - Thành phần đến: S + D + EKQ - Thành phần đi: R + EBM Hình 2.6. Sơ đồ cân bằng bức xạ bề mặt S D R EKQ EB
Từ công thức tính giá trị Albedo:
(2.10)
⇒ R = A(S + D) (2.11)
ta có B = (S + D)(1 – A) – B* (2.12) trong đó B* = EKQ – EBM (2.13)
S: trực xạ (MJ/m²*ngày) D: tán xạ (MJ/m²*ngày) R: phản xạ (MJ/m²*ngày)
EKQ: bức xạ của khí quyển (MJ/m²*ngày) EBM: bức xạ của bề mặt (MJ/m²*ngày)
b) Chếđộ nhiệt
b1. Nhiệt độ mặt đất
Quả đất chuyển động quanh mặt trời và tự quay quanh trục của nó làm cho khoảng cách từ mặt đất đến mặt trời luôn thay đổi, diện tích hấp thu ánh sáng mặt trời giữa các nơi cũng khác nhau. Mức độ hấp thu năng lượng mặt trời tùy thuộc vào thời điểm, vị trí địa lý, đặc điểm địa chất, địa hình và lớp phủ bề mặt.
Ban ngày do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời nên nhiệt độ mặt đất tăng lên, ban đêm mặt
đất tỏa nhiệt nên nhiệt độ hạ xuống. Biên độ thay đổi nhiệt độ của mặt đất tương đối lớn.
Ở nước ta biên thay đổi nhiệt độ vào khoảng trên dưới 10oC, trong năm khoảng 30 ÷
40oC; nhiệt độ cao nhất trong ngày xuất hiện vào khoảng 13 ÷ 14 giờ; nhiệt độ thấp nhất xuất hiện trước lúc mặt trời mọc từ 1 ÷ 2 giờ; nhiệt độ cao nhất trong năm vào tháng 7 và thấp nhất vào tháng 1. Riêng khu vực ÐBSCL có nền nhiệt cao quanh năm, trung bình khoảng 27oC. Trong mùa mưa mây nhiều và mưa diễn ra hầu như hàng ngày nên nhiệt độ
không quá cao.
b2. Nhiệt độ của mặt nước
Hàng ngày nhiệt độ đạt cực đại lúc 15 ÷ 16 giờ còn nhiệt độ cực tiểu vào khoảng 2 ÷ 3 giờ. Biên độ thay đổi trong ngày trên mặt hồ ở những vĩ độ ôn đới vào khoảng 2 ÷ 5oC. Trên biển nhiệt độ mặt nước còn khoảng 0,1oC ở những vĩ độ cao, 0,4oC ở vĩ độ trung bình và 0,5oC ở vùng nhiệt đới. Hàng năm nhiệt độ trung bình mặt nước của tháng lớn nhất và nhỏ nhất xuất hiện chậm hơn trên mặt đất chừng một tháng, biên độ thay đổi trong năm trên mặt hồ khoảng 15 ÷ 20oC. Ở các đại dương vùng ôn đới khoảng 2 ÷ 4oC, vùng nhiệt đới khoảng 5oC.
b3. Nhiệt độ không khí
Nhiệt độ không khí theo quy định là nhiệt độ đo ở chỗ không có ánh sáng mặt trời chiếu vào, không khí lưu thông dễ dàng, không có gió và ởđộ cao 2 m trên mặt đất.
Không khí ở tầng đối lưu nóng lên hay lạnh đi không phải dưới ảnh hưởng trực tiếp của bức xạ mặt trời mà chủ yếu là nguồn nhiệt ở mặt đất, cho nên sự thay đổi nhiệt độ của không khí theo thời gian cũng có tính chu kỳ như ở mặt đất, song biên độ thay đổi nhỏ
hơn và thời gian xảy ra cực đại, cực tiểu cũng chậm hơn. Càng lên cao thì sự sai kém nói trên càng lớn hơn. Biên độ thay đổi nhiệt độ không khí hàng năm ở nước ta từ 15 ÷ 20oC,
ở miền Bắc biên độ thay đổi lớn hơn ở miền Nam.
Nhiệt độ không khí còn thay đổi theo độ cao, ở tầng đối lưu của khí quyển cứđi lên cao 100 m nhiệt độ hạ thấp xuống chừng 0,6oC nhưng độ giảm đó không ổn định, nó biến đổi theo mùa, theo vùng đồng bằng hay miền núi.
c) Áp suất không khí
Không khí có trọng lượng và không ngừng chuyển động, do đó gây ra áp suất tác dụng lên mặt đất và các vật trên mặt đất. Để xác định được dễ dàng người ta định nghĩa áp suất của không khí tĩnh ở địa điểm quan trắc là trọng lượng của cột không khí thẳng đứng có tiết diện bằng một đơn vị diện tích. Đơn vị để đo áp suất là mm thủy ngân (mmHg) hoặc milibar (mbar).
Càng lên cao mật độ không khí càng giảm, chiều cao cột không khí càng giảm do đó áp suất của không khí cũng giảm theo. Trên độ cao 5km áp suất giảm một nửa so với mặt
đất. Áp suất không khí luôn luôn thay đổi theo không gian. Nơi nào nhiệt độ cao thì mật
độ không khí giảm đi, do đó áp suất nhỏ. Ngược lại nơi nào có nhiệt độ thấp thì mật độ
không khí tăng lên, áp suất không khí lớn. Ngoài ra tại một địa điểm nào đó áp suất không khí cũng thay đổi theo thời tiết nóng lạnh.
d) Gió
Trong khí tượng người ta định nghĩa gió là sự chuyển động của không khí theo chiều nằm ngang. Sự khác nhau về khí áp theo hướng nằm ngang là nguyên nhân sinh ra gió. Nếu như không có những nguyên nhân khác ảnh hưởng đến gió thì gió thổi theo chiều từ
nơi có khí áp cao đến nơi có khí áp thấp.
Gió làm tăng độ bốc hơi, thay đổi độẩm không khí và là yếu tố có ảnh hưởng nhiều nhất
đến mưa vì gió vận chuyển hơi nước từ nơi này đến nơi khác để tạo ra mưa.
Gió có hai yếu tố đặc trưng quan trọng là tốc độ gió và hướng gió. Tốc độ gió tính theo
đơn vị (m/s) và do giảm lực ma sát được chia ra làm 12 cấp. Theo quy phạm người ta quan trắc gió ởđộ cao tương đương 10 m bằng cốc quay.
Nước ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa nên người dân hiểu khá rõ thời gian xuất hiện cũng như những ảnh hưởng của hai loại gió mùa chính là Ðông Bắc và Tây Nam. Gió mùa Ðông Bắc xuất hiện trong mùa khô liên quan đến các trung tâm áp cao thường xuất hiện
tính khá lạnh và khô của vùng Ðông Bắc lục địa châu Á. Tuy nhiên ở ÐBSCL ảnh hưởng của gió này bị gió chướng lấn át, gió mùa Tây Nam liên quan với các trung tâm áp thấp thường xuất hiện và tồn tại ở vùng bán đảo Ấn Ðộ hoặc Trung Ðông. Từđây gió thổi đến Việt Nam mang theo nhiều hơi nước và kết hợp với sự hoạt động của giải hội tụ chí tuyến nên mưa nhiều và khá tập trung.
e) Bão
Bão là do gió xoáy rất mạnh tạo nên, ở trung tâm bão khí áp thấp, bên ngoài khí áp cao. Gradien khí áp ở trung tâm đặc biệt lớn làm cho không khí từ miền khí áp cao chuyển vào trung tâm rất mạnh hình thành xoáy trôn ốc đi lên.
Khi bão đi qua một nơi nào đó sẽ làm cho chếđộ khí áp nơi đó biến đổi đột ngột. Khi bão còn ở xa thì khí áp giảm chậm, bão đến gần thì khí áp giảm rất nhanh, bão đi qua rồi khí áp lại tăng lên đột ngột. Vì khí áp thay đổi nhanh như vậy nên tốc độ gió cũng thay đổi
đột ngột theo và có sức phá hoại lớn.
Bão thường phát sinh từ các vùng biển nhiệt đới có hơi nước phong phú. Vì vậy bão thường mang theo khối không khí ẩm gây ra mưa lớn. Ngoài ra bão còn tạo nên sóng bão với độ cao từ 10 ÷ 16 m gây nguy hiểm cho thuyền bè và gây ngập lụt vùng ven biển. Mắt bão đi qua vùng nào thì vùng đó bị tàn phá nặng nề nhất.
Hàng năm bão đổ bộ vào Việt Nam trên dưới 10 trận. Bão sớm xảy ra trong tháng 6 và bão muộn xảy ra trong tháng 12. Thời kỳ đầu thường đổ bộ vào miền Bắc rồi miền Trung, sau đó vào Nam Trung Bộ và rất hiếm khi vào Nam Bộ.
Hình 2.7. Chiều gió xoáy trong một cơn bão
f) Độẩm không khí
Độ ẩm của không khí là mật độ hơi nước có trong khí quyển. Trong một ngày độ ẩm tuyệt đối lớn nhất xuất hiện vào lúc 3 ÷ 4 giờ chiều hoặc hoàng hôn, nhỏ nhất vào lúc bình minh. Nguyên nhân là vào ban ngày nước bốc hơi nhiều còn ban đêm lạnh nên nước ngưng lại, độ ẩm giảm xuống. Trong khi đó độ ẩm tương đối thay đổi ngược lại với độ ẩm tuyệt đối.
Có nhiều phương pháp biểu thị độẩm khác nhau:
- Độ ẩm tuyệt đối a (g/cm3, kg/m3) hay còn gọi mật độ hơi nước là lượng hơi nước có trong một đơn vị thể tích không khí.
- Áp suất hơi nước e (mmHg, mbar) là áp lực do hơi nước trong không khí gây ra tác dụng lên một đơn vị diện tích.
- Độẩm tương đối R (%)là tỷ số giữa áp suất hơi nước thực tế e với áp suất hơi nước ở
trạng thái bão hòa E (mmHg, mbar) tại cùng một nhiệt độ.
- Độ thiếu hụt bão hòa d (mmHg, mbar) là đại lượng biểu thị mức độ bão hòa hơi nước trong không khí và được tính bằng hiệu số giữa áp suất hơi nước ở trạng thái bão hòa với áp suất hơi nước E – e.
Ở nước ta trong năm thường độ ẩm tuyệt đối đạt cực đại vào tháng 7 và cực tiểu vào tháng 1. Ở các độ cao khác nhau độ ẩm tuyệt đối cũng khác nhau, càng lên cao càng giảm. Giữa các miền, độẩm tuyệt đối ở miền nóng lớn hơn miền lạnh, gần biển lớn hơn trong lục địa.
g) Bốc hơi
Bốc hơi là quá trình biến đổi của nước từ thể lỏng hay thể rắn sang thể hơi do tác dụng chính của nhiệt độ và sau đó đi vào không khí. Thoát hơi là sự bốc hơi xảy ra trên bề mặt các mô của thực vật. Trong tính toán cân bằng nước người ta gọi chung bốc thoát hơi là tổng lượng nước mất đi do sự bốc hơi từ mặt đất, mặt nước và qua lớp phủ thực vật. Nước không ngừng bốc hơi lên khí quyển, tuy nhiên lượng bốc hơi thay đổi khác nhau theo nhiều yếu tố:
- Thời gian (ngày đêm, mùa...)
- Địa điểm địa lý (vùng núi, đồng bằng, xích đạo, ôn đới...)
- Diễn biến của các yếu tố khí tượng khác (nhiệt độ, gió, độẩm...) - Lớp đất mặt (sét, cát...)
- Lớp phủ thực vật (rừng cây, hoang mạc...) Sau đây ta xét một số loại bốc hơi:
1. Bốc hơi mặt nước chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau nhưng chủ yếu là các yếu tố khí tượng sau:
- Độ thiếu hụt bão hòa d: nếu độ thiếu hụt bão hòa của không khí càng lớn thì khả năng chứa thêm hơi nước của không khí càng nhiều, tốc độ bốc hơi càng nhanh. Tốc độ bốc hơi tỷ lệ thuận với độ thiếu hụt bão hòa và tiếp tục cho đến khi d = 0.
- Tốc độ gió: gió thổi đưa hơi nước trong lớp không khí sát nước đi nơi khác làm cho
độ thiếu hụt bão hòa tăng lên tạo điều kiện cho bốc hơi phát triển mạnh hơn.
- Nhiệt độ: nhiệt độ của nước càng cao, sự chuyển động hỗn loạn của các phân tử khí càng lớn thì càng có nhiều phần tử hơi nước thoát ra ngoài không khí, do đó bốc hơi càng nhiều. - Chất nước và diện tích mặt bốc hơi: tốc độ bốc hơi của nước biển nhỏ hơn tốc độ bốc hơi của nước ngọt. Diện tích mặt bốc hơi lớn thì tốc độ bốc hơi lớn hơn diện tích mặt bốc hơi bé. 2. Bốc hơi mặt đấtdiễn ra phức tạp hơn bốc hơi mặt nước: - Tính chất vật lý của đất: đất có mao quản to sẽ bốc hơi ít hơn đất có mao quản bé. - Độ sâu của mực nước ngầm: mực nước ngầm càng gần mặt đất tốc độ bốc hơi càng lớn. - Độẩm ướt của đất: đất càng khô bốc hơi diễn ra càng chậm.
- Bề mặt: bề mặt nhẵn bốc hơi ít hơn bề mặt gồ ghề vì diện tích bề mặt của nó nhỏ hơn. - Lớp phủ thực vật: làm giảm lượng bốc hơi từ mặt đất vì nó che không cho đất bị đốt
nóng, làm tăng độẩm không khí, làm giảm tốc độ gió.
3. Thoát hơi qua lá cây: các yếu tốảnh hưởng đến bốc hơi qua lá cây gồm:
- Nhiệt độ: yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến bốc hơi qua lá cây, nhiệt độ tăng lên 10oC thì tốc độ bốc hơi sẽ tăng lên 1 cấp.
- Ánh sáng: sự bốc hơi qua lá cây hầu như xảy ra vào ban ngày. Nếu che kín không cho thực vật nhận ánh sáng mặt trời, tốc độ bốc hơi sẽ giảm một nửa.
- Loại thực vật: những loại thực vật khác nhau có cấu tạo lá cây khác nhau thì tốc độ
bốc hơi cũng khác nhau.
- Độẩm của đất: khi độ ẩm của đất giảm đến một giới hạn nhất định thì thực vật không thể hút được nước từ dưới đất lên được nữa, bốc hơi sẽ nhỏ. Nếu độ ẩm cao bốc hơi qua lá cây sẽ lớn.
Tại ÐBSCL do nền nhiệt cao quanh năm, nhiều kênh rạch và sông ngòi cộng với canh tác lúa nước nên ẩm độ không khí thường xuyên đạt trên 80%. Do đó bốc hơi diễn ra mạnh mẽ, đặc biệt trong mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau.
Hiện nay các trạm khí tượng ở nước ta sử dụng phổ biến hai loại dụng cụđo bốc hơi: đo bằng ống Piche và đo bằng thùng bốc hơi Penman. Nghiên cứu quá trình bốc hơi ngoài việc có ý nghĩa quan trọng đối với sự cân bằng nước, nó còn ý nghĩa thực tiễn rất lớn trong tính toán kho nước, quy hoạch tưới và các vấn đề khác của nền kinh tế quốc dân.
h) Mưa
Mưa là hiện tượng không khí ẩm lạnh xuống dưới điểm sương và nhờ có các hạt bụi trong không khí tạo điều kiện cho phần hơi nước quá bão hòa có hạt nhân ngưng kết lại thành hạt mưa, trọng lượng hạt mưa đủ lớn để vượt qua sự ma sát khí quyển và tốc độ các luồng không khí đi lên để rơi xuống thành mưa. Điểm sương là nhiệt độ để hơi nước trong không khí đạt tới trạng thái bão hòa. Có nhiều nguyên nhân làm cho không khí lạnh xuống dưới điểm sương như:
- Khi khối không khí ẩm và nóng đi qua mặt đệm lạnh. - Do không khí bức xạ mà mất nhiệt.
- Do sự xáo trộn hai khối khí đã bão hòa hoặc gần bão hòa có nhiệt độ khác nhau.