3. Thông số sinh học
5.4 ĐIỀU TRA KHU GIÁP NƯỚ C
Những vùng cửa sông có mạng lưới sông ngòi kênh rạch khá dày (như đồng bằng sông Cửu long, đồng bằng Bắc bộ) chịu ảnh hưởng của thủy triều khá mạnh, với những đoạn kênh rạch nối liền giữa hai con sông chính chịu ảnh hưởng thủy triều từ
hai sông chính đổ vào. Ở vị trí giáp nhau của hai dòng triều từ hai phía chính là khu giáp nước, giáp sóng. Tại đây các đặc trưng thủy văn, thủy lực, thủy hoá và biến hình lòng sông khá phức tạp, đặc biệt là sự biến hình lòng sông.
Vị trí khu giáp nước chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố khác nhau, song có thể
quy về các nhân tố sau:
- Lượng nước trong các dòng sông chính, tức là phụ thuộc vào lượng nước trong sông theo các mùa. Mùa lũ nước sông lớn, ảnh hưởng của thủy triều kém nên có vùng giáp nước không tồn tại mà chỉ xuất hiện vào mùa cạn;
- Ảnh hưởng của địa hình lòng sông khu vực giáp nước, nhất là khả năng bồi lắng của lòng sông ở khu vực này;
- Ảnh hưởng của thủy triều như: chếđộ triều triều, tốc độ truyền triều, biên độ
triều;
Tại vùng giáp nước các đặc trưng thủy văn như: mực nước, tốc độ chảy, lưu lượng và phân bốđộ mặn thay đổi tương đối chậm.
Mục đích của việc điều tra khu giáp nươc nhằm phục vụ cho các ngành giao thông, nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản....
Thông thường khu vực giáp nước có rất ít trạm thủy văn quan trắc, vì vậy để
thu thập tài liệu khu vực này chúng ta cần phải điều tra, lập trạm quan trắc đo đạc tạm thời. Tuỳ theo yêu cầu của từng ngành kinh tế mà tiến hành quan trắc đo đạc theo từng mùa, cho cả năm hoặc cho từng tháng cụ thể.
Nội dung điều tra là phải thu thập được số liệu các vấn đề sau:
- Điều tra thu thập địa hình khu giáp nước bao gồm trắc đồ dọc và các trắc đồ
ngang;
- Điều tra sự biến đổi lòng sông khu vực giáp nước theo mùa, theo năm;
- Điều tra sự di chuyển khu giáp nước trên kênh về hai phía theo các mùa, theo năm;
- Điều tra sự thay đổi mực nước khu giáp nước theo các mùa, nghiên cứu sự
biến đổi độ dốc về hai phía;
- Điều tra tốc độ chảy của dòng nước, sự phân bố tốc độ theo không gian dọc tuyến sông;
- Điều tra chế độ mực nước, lưu lượng nước, bùn cát, quá trình bồi lắng khu giáp nước;
- Điều tra sự biến đổi độ mặn và thành phần thủy hoá;
- Điều tra tình hình môi trường khu giáp nước, diễn biến về môi trường qua các mùa, các năm.
Câu hỏi và thảo luận:
1. Điều tra chế độ khí tượng thủy văn vùng ảnh hưởng thủy triều khác với vùng không ảnh hưởng thủy triều là gỉ?
2. Nêu các bài toán thực tế liên quan đến chếđộ mực nước vùng sông ảnh hưởng thủy triều. Nội dung điều tra vấn đề này là gì?
3. Đặc điểm thủy văn vùng sông ảnh hưởng thủy là gì?
Chương VI. ĐIỀU TRA THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG PHỤC VỤ CÁC NGÀNH KINH TẾ KHÁC
Các chương trên đã trình bày nội dung và phương pháp điều tra thủy văn môi trường phục vụ quy hoạch và khai thác tổng hợp nguồn nước nói chung, trong chương này sẽ trình bày nội dung điều tra thủy văn phục vụ cho các ngành kinh tế cụ thể.
6.1 ĐIỀU TRA THỦY VĂN PHỤC VỤ XÂY DỰNG CÁC CÔNG TRÌNH TƯỚI TIÊU VÀ CẤP NƯỚC.
6.1-1 Điều tra thủy văn môi trường phục vụ tưới tiêu nông nghiệp.
Nhu cầu tưới cho nông nghiệp thường rất lớn và đòi hỏi thường xuyên. Lượng nước cho nông nghiệp không thể trông chờ tất cả vào thiên nhiên, vì ngay trong mùa mưa, lượng mưa đến nhiều khi không gặp thời vụ. Vì vậy vai trò của con người điều phối nước trong trồng trọt rất quan trọng, trong đó việc điều tra thủy văn môi trường
để xây dựng các công trình tưới tiêu có ý nghĩa rất quan trọng và hết sức to lớn. Nội dung điều tra thủy văn môi trường phục vụ tưới tiêu nông nghiệp bao gồm các vấn đề
sau:
1) Điều tra nguồn nước phục vụ cho khả năng cấp nước tối đa. Ở đây nguồn nước có thể là sông, là kho nước đã xây dựng hoặc sẽ xây dựng, nguồn nước ngầm, hồ
tự nhiên. Tuỳ thuộc vào khả năng cấp nước của các nguồn nước mà xây dựng các công trình lấy nước phục vụ tưới như: kho nước, trạm bơm, hệ thống cống, hệ thống kênh mương lấy nước.
2) Điều tra các loại đất canh tác cần tưới, diện tích và sự phân bố của chúng theo khu vực. Tính chất cơ lý của các loại đất.
3) Để phục vụ tính toán các công trình trên cần tiến hành điều tra thu thập diện tích tưới cho từng vụ, cho cả năm, cho từng loại cây trồng, chế độ tưới, lượng nước cần tưới tối đa cho mỗi loại cây trồng trong từng vụ, trong từng thời kỳ sinh trưởng của chúng.
4) Điều tra bình đồ khu vực tưới để quy hoạch thiết kế hệ thống kênh dẫn nước các cấp (ở đây cần kết hợp điều tra địa chất thổ nhưỡng để tránh những vùng có khả
năng gây tổn thất do thấm).
5) Sau khi điều tra nắm được những vấn đề trên, tiến hành điều tra vị trí công trình đầu mối. Nếu ngồn nước là kho nước đã hoặc sẽ xây dựng thì kết hợp với vấn đề
tính toán điều tiết kho nước. Nếu là sông thì công trình đầu mối có thể là cống tự chảy hay hệ thống trạm bơm cần điều tra chế độ mực nước trung bình, max, min. Vị trí đặt trạm phải điều tra địa chất, phải có nền móng ổn định không bị xói lở khi có lũ xẩy ra, phải ở gần khu dân cưđể tiện khai thác quản lý.
6) Về khủy văn khí tượng cần điều tra thu thập được số liệu về mưa, sự phân bố
mưa theo không gian, thời gian, theo các mùa vụ, về lưu lượng mực nước trong sông, trong kho nước. Đặc biệt lưu ý đến mực nước và lưu lượng dòng chảy trong mùa cạn,
điều tra mực nước, lưu lượng kiệt lịch sử vì đó là chỉ tiêu quan trọng để thiết kếđặt vị
trí độ cao trạm bơm hay cửa cống lấy nước. Với nguồn nước tưới là nước ngầm phải
điều tra nắm được trử lượng nguồn nước ngầm, độ sâu nước ngầm, đặc biệt trong mùa khô.
Đối với tiêu úng, ngoài các vấn đề nêu trên cần phải điều tra thêm các vấn đề
như:
1) Chếđộ mưa bão, lũ, vùng nghiên cứu;
2) Quan hệ giữa mực nước sông và mực nước úng trong đồng mùa lũ; 3) Tính được lượng nước cần tiêu úng tối đa trong thời gian nhất định;
4) Điều tra diện tích từng mức ngập, úng khác nhau. Điều tra mực nước ngập lịch sử trước đây, bao gồm cả diện tích, phạm vi và thời gian úng ngập;
5) Điều tra mức độ chịu ngập nước của từng loại cây trồng.
6) Điều tra đánh giá tác động môi trường của các lần ứng ngập, nhất là các trường hợp nặng gây thiệt hại mùa màng lớn.
6.1-2 Điều tra thủy văn môi trường phục vụ cấp nước.
Việc điều tra thủy văn môi trường phục vụ cấp nước các thành phố, khu đô thị, các khu công nghiệp cũng như trên, trước tiên phải điều tra nguồn cung cấp nước bao gồm:
- Khả năng cấp nước tối đa của nguồn nước;
- Điều tra và dự tính khả năng dùng nước cho sinh hoạt;
- Điều tra đánh giá chất lượng nước và kiến nghị phương pháp xử lý nguồn nước;
- Điều tra phục vụ xây dựng công trình khai thác nguồn nước.
Về tiêu chuẩn chất lượng nước dùng cho ăn uống sinh hoạt và trong một số
trường hợp để thoả mãn yêu cầu kỹ thuật cần xem xét tới các vấn đề sau: 1) Nước không được chứa các chất độc hại cho cơ thể;
2) Nước không được chứa các vi khuẩn gây bệnh; 3) Phải gây cảm giác dễ chịu khi sử dụng;
4) Nguồn nước phải cách ly một cách đảm bảo các nguồn nhiễm bẩn.
5) Khi điều tra đánh giá chất lượng nước phục vụ sinh hoạt cần liên hệ so sánh với tiêu chuẩn của nhà nước. Cơ sở để xem xét là tiêu chuẩn chất lượng môi trường nước Việt Nam (TCVN 1995) do bộ KHCN & MT xuất bản.
Khi điều tra khảo sát cần lấy mẫu nước để phân tích chất lượng nước. Đối chiếu với nhiệm vụ cấp nước mà vận dụng các chỉ tiêu chất lượng nước khác nhau.
Cần phải phải tính đến khả năng cải thiện chất lượng nước trong khi khai thác bằng cách như: sát trùng, khử sắt, làm mềm, gia công từ tính,..
Đối với nước dùng cho công nghiệp cần chú ý đánh giá thêm về các hỉ tiêu như độ cứng, sự tạo váng, sựăn mòn, độ sủi bọt,...
Cần lưu ý thêm về vấn đề điều tra hướng nước thải sinh hoạt và công nghiệp, biện pháp xử lý nguồn nước thải.
6.2 ĐIỀU TRA THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG PHỤC VỤGIAO THÔNG ĐƯỜNG THỦY. ĐƯỜNG THỦY.
Mục đích điều thủy văn phục vụ giao thông đường thủy là lập được bản đồđi lại trên sông, trên kênh rạch và hồ chứa cho các loại thuyền bè các cỡ khác nhau, các vị trí bến đậu, bến cảng của thuyền bè.
Để phục vụ cho mục đích trên khi điều tra cần thu thập phân tích các vấn đề
sau:
1) Kích thước các loại thuyền bè đi lại trên sông, độ sâu bé nhất có thể đi lại
được, chiều rộng cần đi lại, bán kính lượn vòng (thường bán kính lượn vòng bằng 5-6 lần chiều dài thuyền bè);
2) Bình đồđịa hình đáy sông, vị trí các thác ghềnh, doi cát, chỗ nông sâu, các loại đất cát đáy sông, sự phân bố của chúng dọc sông. Kích thước và khả năng qua lại của các âu thuyền;
3) Chếđộ thủy văn khí tượng bao gồm: Tốc độ và hướng chảy trong sông (tốc
độ trung bình, tốc độ lớn nhất, bé nhất), tốc độ gió và hướng gió các mùa, số lần dông bão xẩy ra trong các thời kỳ, chếđộ sóng, mức độ và thời gian xẩy ra sương mù trong năm trên tuyến sông. Độ sâu mực nước trên sông theo mực nước thiết kế, tức là mực nước bé nhất mùa kiệt và bằng độ sâu mớn nước của thuyền bè cộng với phần dữ trử độ sâu dưới đáy thuyền bè, Độ sâu dữ trữđó phụ thuộc vào từng loại thuyền bè và chất
đất đáy sông.
Sau khi điều tra thu thập được số liệu phải lập được sơ đồ hoa tiêu tuyến giao thông phần giới hạn thuyền bè có thể đi lại được, đường mực nước sâu nhất dọc sông, các góc quay ở các đoạn sông cong, các vị trí cần đặt các hệ thống phao chỉ dẫn, các vật chuẩn định hướng khi lái thuyền (có thể là các cây cổ thụ, cột điện cao thế, nhà thờ
hoặc nhà cao tầng dọc tuyến sông). Mỗi đoạn sông phải có bản chỉ dẫn đường đi kèm theo bản đồ hoa tiêu, những chỗ cần lưu ý phải đánh dấu.
6.3 ĐIỀU TRA THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG PHỤC VỤ GIAO THÔNG SẮT BỘ. SẮT BỘ.
Bất kỳ một tuyến giao thông sắt bộ nào khi xây dựng đều gặp vô số sông suối lớn nhỏ. Do vậy việc xây dựng khá phức tạp, nhất là gặp phải các con sông lớn, vì ngoài cầu chính bắc qua sông, còn phải xây dựng cầu dẫn và công trình gia cố bảo vệ
cầu tránh bị xói lở.
Khi chọn vị trí tối ưu nhất cần phải xét các đặc trưng cơ bản sau đây của đoạn sông vì chúng có ảnh hưởng to lớn tới giá thành xây dựng cầu, độ bền của cầu.
- Điều kiện địa chất cho phép xác định dạng và độ sâu các mố cầu;
- Điều kiện địa hình cho phép xác dịnh khối lượng gia cố cầu dẫn hoặc đường dẫn;
- Điều kiện thủy văn gồm: Độ rộng ngập nước của sông đoạn xây dựng cầu, sự
biến đổi bờ sông, biên độ giao động mực nước và tốc độ dòng chảy trong sông. Đặc trưng này quyết định độ dài cầu, khối lượng công việc gia cố bảo vệ mố cầu, đường
Cơ sở chính để quyết định kích thước cầu dẫn là việc xác định chính xác lưu lương lũứng với tần suất thiết kế và dự báo được sự biến hình của dòng sông. Giá trị
của một đơn vị chiều dài cầu dẫn kém hơn rất nhiều so với một đơn vị chiều dài cầu chính, điều đó dẫn tới việc phải rút ngắn độ dài của cầu, song việc đó dẫn tới việc co hẹp lòng sông ở chân cầu, tạo điều kiện cho quá trình biến hình lòng sông phát triển.
Độ sâu bé nhất đặt các trụ cầu xác định bởi khả năng xói lở lòng sông khi bị co hẹp.
Điều tra khảo sát phục vụ xây dựng cầu cống cần thu thập các tài liệu sau: 1) Điều tra sơ bộ khu vực công trình, tuyến mặt cắt địa hình phải khảo sát cao hơn 1-2 mét so với mực nước lũ cao nhất (lũ lịch sử) và xuôi về hạ lưu một khoảng bằng 2/3 độ rộng của sông ứng với mực nước cao nhất và thượng lưu một khoảng bằng độ rộng sông. Địa hình sông được khảo sát với tỷ lệ bản đồ là 1:2000 và 1:5000 với chênh lệch cao độ là 1 mét và với tỷ lệ 1:10000 với chênh lệch cao độ là 2 mét.
2) Điều tra địa chất tuyến công trình với tỷ lệ 1:10000 - 1:25000 (trường hợp
đặc biệt có thể lấy 1:5000) và với một giải đất quá về phía thượng lưu so với trục cầu không nhỏ hơn 300m và hạ lưu cầu 200m.
Khối lượng điều tra địa chất tuỳ thuộc vào mức độ nghiên cứu địa chất của vùng và mức độ phức tạp của cấu trúc địa chất. Cần lưu ý nghiên cứu ở phần cầu dẫn, những chỗ tiếp giáp giữa phần đất gia cố với phần đất gốc của thực địa.
3) Điều tra thủy văn thu thập số liệu để quyết định kích thước cầu (cống), độ
cao của cầu dẫn,... để đánh giá sơ bộ. Đầu tiên có thể căn cứ vào số liệu thủy văn của các cầu, cống của tuyến cần xây dựng cầu mới hoặc trạm thủy văn gần đấy để xác định
đường mặt nước tại tuyến cầu mới (mực nước thiết kế, mực nước lũ lớn nhất, bé nhất, ngày tháng năm xuất hiện các trị số này). Mặt cắt ngang sông bãi bồi, cấu trúc địa chất
đáy sông và mực nước các cấp được vẽ lên một bản đồđể phân tích.
Việc thu thập tài liệu mực nước, lưu lượng và tốc độ chảy tiến hành ở các trạm thủy văn gần tuyến công trình. Trong trường hợp không có trạm thủy văn có thể tiến hành thành lập trạm đo thủy văn tạm thời tại ngay tuyến xây dựng. Nhiệm vụ của trạm là quan trắc mực nước, lưu lượng, tốc độ, hướng chảy, quan trắc mật độ, chủng loại thuyền bè qua lại trên sông và quan trắc diễn biến lòng sông.
Nếu gần tuyến quan trắc tạm thời có trạm thủy văn thì so sánh mức độ giao
động mực nước, thiết lập mối quan hệ giữa chúng để có thể chuyển các mực nước cơ
bản từ trạm thủy văn quan trắc nhiều năm đến trạm thủy văn đo tạm thời phục vụ cho thiết kế công trình.
Điều tra diễn biến lòng sông phục vụ cho việc quyết định độ sâu móng trụ cầu. Như ta đã biết độ sâu móng các trụ cầu xác định bởi điều kiện địa chất và điều kiện xói lở do tác dụng của dòng nước khi lòng sông thu hẹp tại tuyến cầu. Trong trường hợp thu hẹp này tốc độ chảy tăng lên, khi dòng nước chảy quanh trụ cầu và làm xói lởđáy sông trên một khoảng cách nhất định. Sự hạ thấp đáy sông ở trụ cầu do ba nguyên nhân gây nên, ta có:
h p = h δ + Δh 0δ + Δh u (6 -1)