Đang tải... (xem toàn văn)
Chöông 1 Môû ñaàu Chöông 1 MÔÛ ÑAÀU 1 1 GIÔÙI THIEÄU CHUNG VEÀ SOÂNG NGOØI VAØ NEÀN KINH TEÁ QUOÁC DAÂN Treân traùi ñaát, nöôùc laø loaïi vaät chaát phong phuù nhaát, laø thaønh phaàn caáu taïo chính[.]
Chương 1: ĐẦU MỞ 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SÔNG NGÒI VÀ NỀN KINH TẾ QUỐC DÂN Trên trái đất, nước loại vật chất phong phú nhất, thành phần cấu tạo vật thể sống, lực lượng chủ lực không ngừng làm thay đổi hình thể bề mặt trái đất Nước giữ vai trò then chốt việc điều hòa nhiệt độ đất, bảo đảm cho sinh tồn nhân loại Sông ngòi kinh tế Quốc dân liên hệ với chặt chẽ Muốn sống tồn tại, người cần có nước Người ta nhịn đói được, nhịn khát Trong điều kiện phát triển kinh tế nay, hoạt động người liên quan đến việc khai thác sử dụng nguồn nước Nước để phục vụ ruộng đồng, phục vụ sinh hoạt hàng ngày, nước làm lạnh nồi hơi, máy móc, nước phục vụ giao thông vận tải, quốc phòng, lượng nước làm điện, Theo số liệu sơ bộ, nước ta có 1000 sông, suối với trữ tiềm tàng khoảng 260-280 tỷ KW/h Trong đó, sông Đà, sông Lô, sông Đồng Nai có nguồn lượng lớn Nhiều nhà máy thủy điện lớn nước ta xây dựng: Hoà Bình, Trị An, Thác Bà, Đa Nhim, nhiều nhà máy khác xây dựng Bên cạnh đó, tác hại mà sông ngòi đem đến cho không Lũ lụt đem lại cho chết chóc đau thương Dòng chảy đoạn sông quanh co lôi hàng vạn mét đất, làm sụp lỡ bờ, nhà của, người tiêu tan Lợi hại hai mặt trái phải dòng sông Chúng ta cần nghiên cứu kỹ lưỡng để lợi dụng chinh phục nó, bắt phải phục vụ cho sống người 1.2 NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG MÔN HỌC Thủy văn ngành khoa học nghiên cứu pha khác nước trái đất, có vị trí quan trọng người môi trường Các thành tựu thuỷ văn ứng dụng rộng rãi nhiều lãnh vực khác như: thiết kế vận hành công trình thủy, cấp nước đô thị, bố trí xử lý nguồn nước thải, tưới tiêu, sản xuất lượng điện, phòng chống lũ lụt, xói lở bờ, bồi lắng phù sa, ngăn mặn, giảm nhẹ ô nhiễm, Nhiệm vụ Thủy văn giúp phân tích vấn đề tính toán cung cấp dẫn sử dụng bảo vệ nguồn tài nguyên nước Đối tượng nghiên cứu Thủy Văn loại nước khác trái đất, phân bố, vận động , đặc tinh vật lý, hóa học chúng, tác động qua lại môi trường chung quanh người Thủy văn xem ngành khoa học chứùa đựng toàn ngành khoa học khác nước hay nói cách khác, ngành khoa học nghiên cứu vòng tuần hoàn Thủy văn, chu trình vận động vónh cửu nước mặt đất bầu khí Các kiến thức thủy văn áp dụng việc điều khiển áp dụng nguồn tài nguyên nước đất liền Trong đại dương, nước thuộc phạm vi nghiên cứu Hải dương học 1.3 VÒNG TUẦN HOÀN THỦY VĂN Nước trái đất tồn khoảng không gian gọi thuỷ (từ độ cao 15 km bầu khí quyễn đến sâu thạch km Trong vòng thuỷ quyển, nước vận động vô phức tạp, cấu tạo thành vòng tuần hoàn thủy văn (hay gọi chu trình thủy văn) hình 1.1 Nước bốc từ đại dương lục địa trở thành phận khí quyển, nước bốc lên cao, gặp lạnh, hội đủ điều kiện, chúng ngưng tụ rơi trở lại mặt đất, mặt biển Lượng nước rơi xuống mặt đất bị ngăn giữ lại rừng , chảy sườn dốc, thấm vào lòng đất thành dòng nước ngầm, chảy vào lòng sông thành dòng chảy mặt Phần lớn lượng nước lớp thảm thực vật giữ lại, , phần dòng chảy mặt quay lại bầu khí qua đường bốc hơi, phần lại đổ biển, bốc Dòng chảy ngầm sâu lòng đất, đến tầng không thấm, xuất lộ thiên dòng suối chảy dần vào sông, cuối bốc đổ biển Hơi ẩm chuyền vào mặt đất Mưa mặt đất Dòng chảy mặt Tầng thấm Tầng không thấm Mưa rơi xuống đại dương Bốc từ mặt đất Mặt đất Dòng chảy ngầm H 1.1 Tuần hoàn Thủy văn Bốc từ đại dương Dòng chảy mặt Biển Theo thống kê Ven Techow, tổng lượng nước trái đất 100%, 96,5% nước đại dương, 1,7% băng hai cực, 1,7% nước ngầm, có 0,1% nước mặt nước không khí 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CÁC HIỆN TƯNG THỦY VĂN Phương pháp “Phân tích nguyên nhân hình thành” Hiện tượng thủy văn kết nhiều nguyên nhân khác Dòng chảy sinh mặt đất phụ thuộc vào mưa, điều kiện địa chất, lớp phủ thực vật, địa hình, lưu vực…Vì thế, để nghiên cứu tượng thuỷ văn, người ta dùng phương pháp “Phân tích nguyên nhân hình thành” Theo phương pháp này, người ta xây dựng mô hình lý dòng chảy để nghiên cứu, bố trí đo đạc đặc trưng thủy lực sông để thu thập số liệu Ngày nay, phương pháp số phát triển, người ta sử dụng mô hình toán để nghiên cứu dòng chảy đánh giá ảnh hưởng chúng đến môi trường Phương pháp “Tổng hợp địa lý” Dựa theo phương pháp này, người ta nghiên cứu quan hệ đặc trưng thủy văn với điều kiện cảnh quan địa lý lưu vực Trên sở phương pháp này, người ta xây dựng đồ đẳng trị, đồ phân vùng đặc trưng dòng chảy Phương pháp “Lưu vực tương tự” Có thể xem phát triển phương pháp tổng hợp địa lý Phương pháp dùng để nghiên cứu lưu vực đầy đủ số liệu thuỷ văn Người ta chọn lưu vực có điều kiện địa hình tương tự mượn đặc trưng lưu vực cho lưu vực nghiên cứu Các đặc trưng dùng trực tiếp, hiệu chỉnh lại hệ số Phương pháp dùng phổ biên nước ta, mà chuỗi sô liệu thủy văn chưa đủ Phương pháp “Thống kê” Xuất phát phương pháp cho tượng thủy văn kết nhiều nhân tố phức tạp Các nhân tố lại phụ thuộc vào điều kiện phức tạp khác, mà thực tế xét hết Vì tượng ghép vào tượng ngẫu nhiên, phục tùng quy luật số lớn, nghiên cứu phương pháp xác suất thống kê Phương pháp phát triển mạnh mẽ nghiên cứu thủy văn, tính toán thủy văn công trình, mà người ta không cần biết điều kiện, hoàn cảnh trình tự xảy tượng đó, mà cần biết khả xảy tượng khoảng thời gian định 1.5 SỰ PHÂN BỐ NƯỚC TRÊN TRÁI ĐẤT Trữ lượng nước trái đất theo tài liệu M.I.Lơvovitra Các thành phần Thể tích 1000km3 Chiếm tỷ lệ Nước đại dương 1.70.23 94,20 Nước ngầm đến độ 64.000 4,39 % sâu 5km Các lớp băng 24.000 1,65 Nước ao hồ 230 0,016 Nước đất 75 0,005 Hơi nước khí 14 0,001 Nước sông ngòi, suối 1,2 0,0001 Tổng trữ lượng 1.454.643 100 1.6 LƯU VỰC Định nghóa lưu vực: Lưu vực sông phần mặt đất mà từ nước chảy vào sông Đây khu vực tập trung nước cho sông Đường cong khép kín bao quanh, phân chia lưu vực, mà từ đó, nước chảy các phía lưu vực khác gọi đường phân nước Nước chảy vào sông từ dòng nước mặt nước ngầm nên có hai dường phân nước: đường phân nước mặt đường phân nước ngầm Trong thực tế khó xác định đường phân nước ngầm nên thường lất đường phân nước mặt làm đường phân nước lưu vực, đường cong khép kín nối điểm chung quanh lưu vực 1.7 CÂN BẰNG NƯỚC Đối với lưu vực đó, thời gian định, quan hệ thay đổi yếu tố thủy văn (mưa, bốc hơi, dòng chảy) phải tuân theo quy luật sau: Cho lưu vực, lượng nước đến, sau trừ bớt lượng nước trữ lại lưu vực (hoặc cộng thêm lượng nước lưu vực), phải lượng nước khỏi lưu vực Đây nguyên lý cân nước Đây sở chủ yếu để phân tích nguyên nhân hình thành dòng chảy mặt định tính định lượng Dựa vào nguyên lý cân này, ta xây dựng phương pháp tính toán thủy văn trường hợp cần thiết số liện dòng chảy Ta có ví dụ sau cân nước: Cân nước thông dụng: Cho lưu vực bất kỳ, thời gian định, xét lượng nước đến lượng nước đi, ta lập phương trình cân nước sau: Lượng nước đến gồm có: X: Lượng mưa bình quân lưu vực Z1: Lượng nước ngưng tụ mặt lưu vực Y1: Lượng dòng chảy mặt đến lưu vực W1: Lượng dòng chảy ngầm đến lưu vực U1: Lượng nước trữ lưu vực điểm thời gian đầu Lượng nước gồm có: Z2: Lượng nước bốc hơiï mặt lưu vực Y2: Lượng dòng chảy mặt khỏi lưu vực W2: Lượng dòng chảy ngầm khỏi lưu vực U2: Lượng nước trữ lưu vực điểm thời gian cuối Ta có phương trình cân nước sau: X+Z1+Y1+W1+U1=Z2+Y2+W2 +U2 (1.1) Cân nước lưu vực kín thời đoạn bất kỳ: Lưu vực kín lưu vực có đường phân nước mặt đường phân nước ngầm trùng nhau, nước mặt nước ngầm từ lưu vực khác chảy đến, Y1=0 W1=0 Thông thường lưu vực cho sông lớn, mà nước cung cấp cho X+Z1+U1=Z2+Y2+W2+ sông nhỏ vừa U2 (1.2) Cân nước lưu vực kín nhiều năm: Trong nhiều năm, ta tính bình quân, chênh lệch lượng nước trữ lưu vực không đáng kể, lưu vực kín, ta có: X+Z1=Z2+Y2+ W2 (1 3) 1.8 CÁC ĐẠI LƯNG THỦY VĂN KHÁI NIỆM CẦN THIẾT: Cao độ mực nước : z; Độ sâu dòng chảy sông vị trí đó: H Đường dòng, ống dòng, dòng nguyên tố Diện tích mặt cắt ướt: A Chu vi ướt: Bán kính thủy lực: R= A/ Lưu lượng nước: , u vận tốc điểm; Q=m3/s Vận tốc dòng chảy, (trung bình mặt cắt) : V=Q/A Tổng lượng nước: ; m3 Module dòng chảy : M=103Q/F Trong F: diện tích lưu vực 10 Độ sâu dòng chảy: (Y) Là chiều dày lớp nước bình quân sinh bề mặt lưu vực sau khoảng thời gian : 11 Hàm lượng bùn cát (c): khối lượng bùn cát đơn vị thể tích mẫu nước (g/m3) 12 Độ mặn nguồn nước: S%0: số g muối có đơn vị thể tích mẫu nước 13 Độ chua nước sông: hàm lượng axít (hoặc gốc axít) có chứa nước làm nước bị chua, biểu thị số pH: pH=-lg[H+] với [H+]là nồng độ ion gốc axít 14 Độ nhiễm bẩn nguồn nước ( BOD, COD, DO đơn vị mg/l) BOD: Biology Oxigen Demand: nhu cầu oxi hoá biểu thị mức độ ô nhiễm chất hữu COD: Chemical Oxigen Demand: nhu cầu oxi hoá biểu thị mức độ ô nhiễm chất vô kim loại độc hại DO: Dissolved Oxigen : lượng oxy hoà tan nước Trong điều kiện bình thường, DO đạt bão hoà nước 7,8 mg/l Nếu DO>5mg/l nước coi