Chơng IV Đánh giá và định hớng sử dụng nguồn nớc mặt 4.1. Khái quát về nguồn nớc mặt Nớc mặt là nớc đợc tích trữ lại dới dạng lỏng hoặc dạng rắn trên mặt đất. Dới dạng lỏng ta có thể quy hoạch đợc nhng dới dạng rắn (tuyết hoặc băng giá) nó phải đợc biến đổi trạng thái trong các trờng hợp sử dụng. Có thể nói rằng tuyết và băng tạo ra việc dự trữ nớc rất có ích nhng trong thực tế không thể quản lý đợc. Nguồn nớc mặt sử dụng là từ sông, suối, ao, hồ, đầm lầy và trờng hợp đặc biệt mới sử dụng đến nớc biển. Ngời ta tính rằng nếu dồn hết nớc của sông ngòi trên hành tinh vào một hồ chứa cỡ nh Ontario (Canada) thì cũng không đầy và tổng khối lợng nớc sông ngòi chỉ thoả mãn đợc hơn một nửa các nhu cầu hiện tại của con ngời trong một năm. Nguồn nớc mặt trong sông suối không nhiều, nhng trung bình hàng năm đổ ra biển trên 15.500km 3 nớc, một lợng nớc lớn gấp 13 lần tổng lợng nớc trong sông suối vào một thời điểm nào đó. Nhân tố quan trọng để coi nớc là một tài nguyên trong quy hoạch nớc mặt không phải là dung tích nớc ở một thời điểm nhất định mà là lu lợng nớc ổn định ở một số điểm của mạng lới thủy văn. ở nớc ta lợng ma trung bình hàng năm khoảng 1600 - 2000mm, nhng phân bố không đều. Về mùa ma nớc thừa gây ra úng, ngập lụt, về mùa khô nớc không đủ cung cấp cho nông nghiệp, công nghiệp, đô thị và ngay cả phát điện. Trên thế giới, lợng ma trung bình năm trên đại dơng chừng 900mm, ở lục địa thì khoảng 650 - 670mm. Theo Borgtrom (1969), cân bằng ma và bốc hơi trên hành tinh diễn ra nh sau: - Đại dơng bốc hơi trung bình 875km 3 /ngày, chiếm 84,5% lợng nớc bốc hơi. Lục địa bốc hơi trung bình 160km 3 /ngày chiếm 15,5%; ma bốc hơi trung bình ở đại dơng 775km 3 /ngày chiếm 74,9% lợng ma, còn lục địa 160km 3 /ngày chiếm 25,1%. Nh vậy trên đại dơng lợng bốc hơi vợt lợng ma rơi xuống, phần lớn thiếu hụt đợc bù đắp do phần nớc dồn ra đại dơng từ lục địa. - Khi ma rơi xuống mặt đất, một phần chảy trên mặt đất đợc gọi là dòng chảy mặt (surface runoff), một phần ngấm xuống đất tập trung thành mạch nớc ngầm gọi là dòng nớc ngầm (underground water runoff). Dòng nớc mặt và dòng nớc ngầm đều đổ ra sông. Tại các vị trí đặc trng trên sông ta có dòng chảy của sông và độ lớn của dòng chảy thì quyết định trữ lợng của nguồn nớc. 4.2. Các nhân tố ảnh hởng đến dòng chảy bề mặt Nớc là động lực của mọi công trình thuỷ lợi để sử dụng nguồn nớc, vì thế tất cả những đặc trng về sông chảy của nguồn nớc theo thời gian và không gian đều đợc ngành thuỷ văn công trình đề cập đến ba nội dung: dòng chảy năm, dòng chảy kiệt, dòng chảy lũ. Trong phạm vi quản lý nguồn nớc phục vụ quản lý Nhà nớc về đất đai 75 chỉ cung cấp khái quát các nhân tố ảnh hởng đến dòng chảy bề mặt thờng xảy ra hàng năm, không mang tính chất chuyên ngành nh ngành thuỷ văn công trình. Lợng nớc chảy qua cửa ra của một lu vực (khu vực đất mà nớc chảy vào sông) luôn luôn thay đổi theo thời gian. Sự thay đổi đó mang hai tính chất: một mặt là tính chu kỳ rõ ràng, thể hiện theo từng năm một - mùa lũ, mùa kiệt tạo nên do sự chuyển động quay của quả đất xung quanh mặt trời. Ta gọi đó là sự thay đổi dòng chảy trong năm hay phân phối dòng chảy trong năm và chính sự thay đổi đó đã làm cho công việc sử dụng đất, bảo vệ đất phải theo mùa vụ khác nhau trong năm. Mặt khác trong thời gian nhiều năm dòng chảy trong sông cũng thay đổi. Sau đây là những nhân tố có ảnh hởng quyết định đến lợng dòng chảy hàng năm. Phơng trình cân bằng dòng chảy năm của một lu vực có dạng: X = Y + Z u w (4.1) Trong đó: X- lợng ma bình quân rơi trên lu vực trong một năm Y- lợng dòng chảy năm tơng ứng Z- lợng bốc hơi năm tơng ứng u- lợng nớc mất đi hoặc thêm vào lợng nớc có sẵn trong lu vực so với đầu năm w- lợng nớc ngầm chảy vào lu vực hoặc từ lu vực chảy ra ngoài trong năm ta xét. Từ phơng trình (4.1) ta thấy lợng dòng chảy năm phụ thuộc vào các yếu tố khí t ợng (lợng ma, lợng bốc hơi trong năm), điều kiện thổ nhỡng và chiều sâu cắt nớc ngầm ). Các nhân tố có tác dụng làm tăng lợng ma, làm giảm lợng bốc hơi nh khoảng cách từ lu vực đến biên cao trình lu vực sẽ làm tăng lợng dòng chảy năm. Các nhân tố làm tăng lợng bốc hơi (ao, hồ, kênh mơng, kho chứa nớc) sẽ có tác dụng làm giảm dòng chảy năm. Trong các năm ma nhiều, tuỳ theo điều kiện thổ nhỡng của lu vực, một phần nớc đợc trữ lại trong đất làm tăng thêm trữ lợng nớc sẵn có của lu vực (u dơng). Ngợc lại trong năm ít ma trữ lợng nớc sẽ bị hao hụt (u âm). Còn lợng nớc ngầm từ trong lu vực chảy ra ngoài hay từ ngoài chảy vào trong lu vực phụ thuộc vào đờng phân chia nớc mặt. Trong thực tế hiện nay ngời ta xem đờng phân chia nớc mặt và nớc ngầm trùng nhau, ở đây không đề cập đến thành phần w. Đối với các lu vực lớn hoặc đối với vùng có độ dốc lớn, địa hình chia cắt mạnh hoặc tầng chứa nớc ngầm sâu nhất nằm không sâu thì lợng nớc ngầm w có thể xem bằng 0. Kết quả phân tích thực tế cho thấy, đối với các lu vực nhỏ thì các nhân tố cục bộ nh địa hình, địa lý và nhân tố mặt đệm có ảnh hởng lớn đến dòng chảy hàng năm và trong một số trờng hợp nh vùng đá vôi, ảnh hởng của nhân tố này lớn hơn ảnh hởng của nhân tố khí hậu. 76 Đối với lu vực khép kín trong thời gian nhiều năm thì u tính là: n uu u n 0 = Trong đó: (u 0 ) là lợng nớc trữ trong lu vực của đầu năm thứ nhất và (u n ) là lợng nớc trữ trong lu vực cuối năm thứ n. Xét trong nhiều năm thì lợng trữ nớc bình quân trong lu vực thay đổi rất ít, nghĩa là trị số rất nhỏ, không đáng kể. Khi n thì u 0, do đó phơng trình cân bằng nớc đối với lu vực khép kín là: n uu 0n X 0 = Y 0 + Z 0 (4.2) Phơng trình cân bằng nớc đối với lu vực hở (lu vực nhỏ, đờng phân nớc mặt đất và đờng ngầm không trùng nhau): X 0 = Y 0 + Z 0 w 0 (4.3) n Xi X n 1i 0 = = Trong đó: (X 0 : lợn g ma bình q uân nhiều năm) n Yi Y n 1i 0 = = (Y 0 : lợn g dòn g chả y bình q uân nhiều năm) n Zi Z n 1i 0 = = (Z 0 : lợn g bốc hơi bình q uân nhiều năm) n Wi W n 1i 0 = = ( W 0 : lợng nớc ngầm trao đổi với lu vực khác bình quân nhiều năm) Phơng trình (4.2), (4.3) trong lu vực khép kín hay lu vực hở thì dòng chảy bình quân nhiều năm (Y 0 ) phụ thuộc chủ yếu vào lợng ma (X 0 ) và lợng bốc hơi bình quân nhiều năm (Z 0 ), riêng lu vực hở phụ thuộc một phần vào lợng nớc ngầm trao đổi với lu vực khác bình quân nhiều năm (w 0 ), nh vậy sự phụ thuộc dòng chảy bình quân (Y 0 ) chủ yếu là vào nhân tố khí hậu. Nhân tố khí hậu bao gồm ma và sự bốc hơi, đó là hai yếu tố chính ảnh hởng trực tiếp đến dòng chảy. Lợng ma lớn hay nhỏ chủ yếu là do yếu tố địa lý khí hậu quyết định rồi đến địa hình và thực vật, trong đó yếu tố khí hậu thì vợt ra khỏi sự kiểm soát của con ngời, mặc dù con ngời có thể cải tạo chút ít tiểu khí hậu ảnh hởng đến lợng ma và bốc hơi, ngoài ra còn ảnh hởng trực tiếp đến sự tập trung dòng chảy mặt. Địa hình cao dốc dòng chảy sẽ tập trung nhanh hơn. Đặc tính thổ nhỡng của lu vực có ảnh hởng tới lợng ma ngấm xuống đất và lợng ma trữ lại trong lu vực. Vùng đất sa thạch, đá vôi dễ bị phong hoá, lợng ma ngấm xuống đất nhiều làm cho lợng dòng chảy mặt giảm. Đất cát dễ ngấm nớc hơn đất sét, nếu lợng ma nh nhau sự hình thành dòng chảy trên đất sét sẽ lớn hơn. 77 Dòng chảy bình quân nhiều năm trên lu vực còn chịu ảnh hởng rất lớn của các hoạt động của con ngời thông qua các biện pháp khác nhau nh: - Biện pháp nông nghiệp: Làm ruộng bậc thang, bờ vùng bở thửa, thâm canh cây trồng, các công trình thuỷ lợi loại nhỏ nh hồ chứa nớc nhỏ, ao núi tác dụng chủ yếu là giữ nớc tới và làm giảm dòng chảy. - Biện pháp lâm nghiệp: Trồng cây gây rừng kết hợp với các công trình thuỷ lợi loại nhỏ nh hố vảy cá, hệ thống kênh mơng để giữ lại dòng chảy, chống lũ lụt ở vùng hạ lu. - Biện pháp thuỷ lợi: Dẫn nớc, trữ nớc trong các ao núi, các loại hồ chứa nhỏ, trong các hệ thống kênh mơng, chủ yếu là điều tiết dòng chảy mặt đất. Sử dụng vào mùa khô và phục vụ các nhu cầu khác nh nuôi cá, phát điện 4.3. Những đại lợng đặc trng đánh giá dòng chảy bề mặt 4.3.1. Lu lợng dòng chảy Lu lợng dòng chảy (ký hiệu Q với đơn vị đo l/s hoặc m 3 /s) là lợng nớc chảy qua một mặt cắt bất kỳ của sông hoặc suối trong thời gian một giây. Để đánh giá đợc độ lớn của dòng chảy theo thời gian, ta xét đồ thị nh hình 2.1 (tiết 2.2.3) với trục tung là lu lợng (Q) và trục hoành là thời gian tơng ứng (t). Đồ thị này gọi là đờng quá trình lu lợng. Đờng quá trình lu lợng trong năm cho biết thời kỳ nớc lũ và thời kỳ nớc kiệt trong năm. Đờng quá trình lu lợng của một trận lũ cho biết thời kỳ lũ lên, thời kỳ lũ rút và lu lợng đỉnh lũ. Lu lợng đợc đo ngay khi nguồn nớc xuất hiện gọi là lu lợng tức thời. Trong thực tế thờng gặp các đờng quá trình lu lợng bình quân trong một thời gian nào đó. - Lu lợng bình quân ngày (trị số bình quân lu lợng đo đợc trong một ngày). - Lu lợng bình quân tháng (trị số bình quân của lu lợng các ngày trong tháng). - Lu lợng bình quân năm (trị số bình quân của lu lợng các tháng trong năm). - Lu lợng bình quân nhiều năm (trị số bình quân của lu lợng các năm trong nhiều năm). Ngoài ra có đờng quá trình lu lợng lũ, đờng quá trình lu lợng kiệt 4.3.2. Tổng lợng dòng chảy Tổng lợng dòng chảy (w, đơn vị là m 3 , km 3 ) là lợng nớc chảy qua mặt cắt sông hay suối trong một khoảng thời gian nào đó. Vì lu lợng là hàm số của thời gian Q = f(t) nên ta có thể xác định tổng lợng dòng chảy là : (4.4) )12 tQQW == t t t(dt 2 1 78 Trong đó t 1 , t 2 lần lợt là thời điểm đầu và thời điểm cuối xác định tổng lợng dòng chảy, còn Q là lu lợng bình quân trong thời điểm từ t 1 đến t 2 . 4.3.3. Độ sâu dòng chảy trên mặt Giả sử đem tổng lợng dòng chảy chảy qua mặt cắt sông hay suối trong thời gian nào đó trải đều trên toàn bộ diện tích lu vực, ta đợc một lớp nớc có chiều dày Y - gọi là độ sâu dòng chảy. Độ sâu dòng chảy Y có đơn vị là m hoặc mm, đợc tính nh sau: (mm) (4.5) Y = W.10 9 F.10 12 = W 10 3 F Trong đó: W- tổng lợng dòng chảy trong t giây, tính bằng m 3 F- diện tích lu vực, tính bằng km 2 t- thời gian, tính bằng giây 4.3.4. Môđun dòng chảy (M) Môđun dòng chảy là giá trị lu lợng trên một đơn vị diện tích lu vực: F Q10 M 3 = (l/s-km 2 ) (4.6) Trong đó: Q - lu lợng bình quân tính theo m 3 /s F - diện tích lu vực tính theo km 2 Từ công thức (4.5) và (4.6) ta tìm đợc quan hệ giữa Y và M nh sau: Từ (4.5) có: Y10 W F 3 = (4.7) Từ (4.6) có: M Q10 F 3 = (4.8) Cân bằng (4.7) và (4.8) ta có: 6 10Q t.M Y = (mm) (4.9) Trong đó: M - môđun dòng chảy bình quân trong thời gian t giây Nếu t = 1 năm = 31,536.10 6 giây thì Y = 31,536 M Độ sâu dòng chảy và môđun dòng chảy thờng dùng để nghiên cứu sự phân bố dòng chảy không gian. 4.3.5. Hệ số dòng chảy Hệ số chảy () là tỷ số giữa độ sâu dòng chảy (Y) và lợng ma (X) tơng ứng sinh ra độ sâu dòng chảy: X Y = (4.10) 79 Hệ số không có thứ nguyên, phản ánh tình hình sản sinh dòng chảy cũng nh tình hình tổn thất do dòng chảy trên lu vực. Hệ số càng lớn chứng tỏ tổn thất ít, phần lớn lợng ma đã sinh ra dòng chảy và ngợc lại bé thì tổn thất nhiều. Vì 0 Y< X nên O < 1 4.4. Kho nớc và điều tiết dòng chảy trên bề mặt ở nớc ta, lợng ma cả năm tập trung vào một số tháng mùa lũ. Khả năng tiêu nớc của sông suối có hạn nên sinh ra ngập lụt. Ngợc lại, trong mùa cạn nớc sông xuống thấp, lu lợng nhỏ, khiến cho việc lợi dụng nguồn nớc từ dòng chảy sông suối bị hạn chế sự thay đổi dòng chảy nh thế không phù hợp với yêu cầu dùng nớc của các ngành kinh tế quốc dân (nhất là ngành nông nghiệp). Vì thế muốn lợi dụng nguồn nớc một cách triệt để cho các ngành cần phải có biện pháp điều tiết dòng chảy trên bề mặt. 4.4.1. Điều tiết dòng chảy trên bề mặt Điều tiết dòng chảy là dùng các biện pháp công trình nh tạo ra một kho chứa nớc khống chế sự thay đổi tự nhiên của dòng chảy, phân phối lại dòng chảy theo thời gian cho phù hợp với yêu cầu dùng nớc của các ngành kinh tế quốc dân. Hai nhiệm vụ cơ bản của công tác điều tiết dòng chảy là làm tăng lu lợng mùa kiệt và làm giảm nhỏ lu lợng mùa lũ để phục vụ cho các ngành dùng nớc. Tuỳ theo nhu cầu dùng nớc trong khoảng thời gian xác định mà phân loại điều tiết: - Điều tiết ngày là điều hoà lợng nớc đến trong ngày phù hợp với yêu cầu dùng n ớc trong ngày. Trong những giờ nớc đến lớn hơn nớc dùng, lợng nớc thừa đợc tích lại trong kho nớc để dùng cho những giờ cao điểm của các ngành dùng nớc. Điều tiết ngày cho phép tăng số lợng các hộ dùng nớc, tăng các ngành dùng nớc để giảm vốn đầu t vào các công trình bơm nớc và hệ thống đờng ống dẫn nớc. - Điều tiết mùa, năm là trữ lại lợng nớc thừa trong mùa lũ để sử dụng cho thời gian ít nớc trong mùa kiệt. - Điều tiết nhiều năm, là phân phối lại lợng nớc đến trong nhiều năm. Việc tích nớc và cung cấp nớc đợc tiến hành trong nhiều năm. Điều tiết dòng chảy có ý nghĩa lớn trong việc khai thác tài nguyên nớc phục vụ phát triển kinh tế quốc dân, nhất là khai thác đợc nguồn nớc trong các công trình thuỷ lợi mà nhà nớc đã đầu t xây dựng, làm thay đổi bộ mặt thiên nhiên của khu vực. 4.4.2. Kho nớc điều tiết dòng chảy Kho nớc là nơi trữ nớc để thực hiện điều tiết dòng chảy phục vụ cho nhu cầu sử dụng nớc ở nhiều ngành khác nhau. Kích thớc của kho nớc có thể nhỏ (vài trăm m 3 ) nh bể chứa nớc cung cấp cho sinh hoạt, để tới cho diện tích nhỏ (điều tiết ngày đêm) hoặc rất lớn (hàng tỷ m 3 ) điều tiết năm hoặc nhiều năm. Hồ chứa nớc là một dạng của kho chứa nớc thờng đợc làm trên các sông suối bằng cách đắp đập ngăn dòng chảy, tạo thành kho nớc phía thợng lu. 80 Các đại lợng đặc trng về thành phần của kho nớc cho ở hình 4.1. L (m) 30 20 10 0 Vs Vh Vo Ho Hbt HsZ(m) Hình 4.1. Các đại lợng đặc trng của kho nớc Các thành phần dung tích và mức nớc đặc trng của kho chứa nớc gồm: - Dung tích chết (V 0 ) hay còn gọi là dung tích lót đáy, là phần dới cùng của kho nớc nhiệm vụ chính của dung tích chết là trữ hết lợng bùn cát đến trong kho nớc trong một thời gian phục vụ lấy nớc, nâng cao đầu nớc trong kho nớc và nâng cao chiều sâu mức nớc phía thợng lu kho nớc. ở các vùng đồi núi, bùn cát trong sông suối nhiều nên hiện tợng bồi đắp kho nớc luôn xảy ra. - Mức nớc chết (H 0 ) là giới hạn trên của dung tích chết. Đối với nhà máy thuỷ điện, dung tích chết và mức nớc chết phải đợc chọn để đảm bảo đầu nớc tối thiểu cho việc phát điện. Mức nớc chết chọn càng thấp thì cột nớc phát điện càng nhỏ, do đó công suất và điện năng càng nhỏ. Về mặt giao thông, mức nớc chết trong kho phải đảm bảo cho thuyền bè qua lại đợc an toàn và thuận tiện. Đối với kho nớc phục vụ tới (nhất là vùng đồng bằng bùn cát ít, độ dốc nhỏ) thì mức nớc chết phải đảm bảo tới tự chảy hoặc đảm bảo cho cột nớc thiết kế của trạm bơm lấy nớc từ kho là nhỏ nhất. Đối với ngành nuôi trồng thuỷ sản, khi chọn mức nớc chết phải xét đến dung tích và mặt thoáng cần thiết để đảm bảo cho sự phát triển bình thờng của cá trong kho. Về mùa cạn, khi nớc trong kho tiêu hết thì diện tích đáy kho sẽ biến thành bãi lầy. Theo định nghĩa dung tích chết thì lợng nớc chứa trong phần dung tích này không thể lấy ra để sử dụng trong điều kiện khai thác bình thờng. - Dung tích hữu hiệu (V h ) còn gọi là dung tích công tác, nằm trên dung tích chết. Dung tích hữu hiệu là phần dung tích đợc giới hạn bởi mức nớc chết (H 0 ) và mức nớc cao bình thờng (H bt ). Đây là phần dung tích quan trọng nhất đảm bảo tác dụng điều tiết của nguồn nớc trong kho. Dung tích này xác định dựa theo yêu cầu cung cấp nớc cho các ngành dùng nớc trong thời gian kiệt. 81 - Mức nớc cao bình thờng (H bt ) là giới hạn trên của dung tích hữu hiệu (V h ). Mức cao bình thờng là mức nớc cao nhất mà kho có thể giữ đợc trong một thời gian lâu dài. Đây là mức nớc quan trọng nhất vì nó quyết định dung tích hữu hiệu, tức là quyết định khả năng khai thác, sử dụng nguồn nớc, quy mô kích thớc, vốn đầu t và công trình khai thác nớc, vấn đề ngập lụt ở phía thợng lu. Mức nớc cao bình thờng (H bt ) ngang với đỉnh đập tràn tự do. - Dung tích siêu sao (Vs) nằm trên dung tích hữu hiệu (V h ), nằm giữa hai mức nớc siêu sao (Hs) và mức nớc cao bình thờng (H bt ). Phần dung tích này chỉ tích nớc tạm thời khi có lũ lớn với mục đích làm giảm tải cho công trình xả lũ và lợng nớc này phải đợc tiêu đi nhanh chóng khi lũ chấm dứt. Nếu giữ nớc trong kho nớc cao hơn mức nớc dâng cao bình thờng (H bt ) trong một thời gian lâu sẽ gây thêm tổn hại về ngập lụt cho vùng thợng lu và làm cho hoạt động của công trình đầu mối không bình thờng. - Mức nớc siêu sao (Hs) là giới hạn trên của dung tích siêu sao (Vs). Để tính toán nguồn nớc trong kho nớc phục vụ cho nhiều ngành sử dụng nớc, phải nghiên cứu nhiều tài liệu liên quan, trong đó hai loại tài liệu cơ bản là tài liệu thuỷ văn và tài liệu địa hình nhng không trình bày trong giáo trình này. Tuy nhiên khi sử dụng nguồn nớc trong kho nớc cần điều tra thêm ba nội dung dới đây. 4.4.2.1. Lợng tổn thất do bốc hơi trong kho nớc Sau khi xây dựng kho nớc, mặt thoáng của kho nớc tăng lên. Nói chung đa số trờng hợp lợng bốc hơi mặt nớc lớn hơn bốc hơi mặt đất nên sau khi xây dựng kho nớc lợng bốc hơi sẽ tăng thêm một lợng bằng hiệu số giữa bốc hơi mặt nớc và bốc hơi mặt đất. Gọi Zn, Zđ là lớp bốc hơi mặt nớc và bốc hơi mặt đất, X là lớp nớc ma trên lu vực, Y là lớp dòng chảy sinh ra trên lu vực, ta có chênh lệch bốc hơi trớc và sau khi xây dựng hồ là: Z = Zn - Zđ (4.11) Từ phơng trình cân bằng nớc ta có: Zđ = X - Y (4.12) Thay (4.12) vào công thức (4.11) có: Z = Zn - (X - Y) (4.13) Lớp nớc bốc hơi mặt nớc Zn có thể tính theo tài liệu quan trắc thực tế, phơng pháp cân bằng nớc, ph ơng pháp cân bằng nhiệt hoặc công thức kinh nghiệm. Lợng ma X và lớp dòng chảy Y tính theo các phơng pháp đã có. 4.4.2.2. Lợng tổn thất do thấm trong kho nớc Kho nớc làm tăng mặt tiếp xúc giữa đất và nớc, do đó lợng nớc thấm trong kho nớc tăng lên. Lợng thấm này phụ thuộc vào đất đai ở lòng kho (điều kiện địa 82 chất), bờ kho và lợng nớc chứa trong kho theo con đờng: thấm vào lòng kho, bờ kho, thấm qua công trình, thấm quanh công trình và rò rỉ lợng nớc thấm trong năm khai thác sử dụng về sau thờng tính bình quân quy theo điều kiện địa chất và lợng nớc chứa bình quân trong kho. Điều kiện địa chất của hồ xem là rất tốt nếu đất lòng hồ thuộc loại không thấm (đất sét) và mức nớc ngầm xung quanh luôn cao hơn mức nớc dâng trong hồ. Điều kiện địa chất là xấu nếu lòng hồ thấm nhiều và nớc hồ thờng xuyên phải cung cấp cho nớc ngầm. Còn điều kiện địa chất thuộc loại trung bình thì đất lòng hồ ít thấm (đất thịt) và mức nớc ngầm luôn cao hơn mức nớc chết. Theo M.V.Patapốp, mức thấm lấy theo phần trăm lợng nớc chứa bình quân trong hồ hoặc lớp nớc thấm (mm) tính theo mặt hồ bình quân. Bảng 4.1. Tiêu chuẩn thấm trong kho nớc Lợng thấm tính theo lợng nớc bình quân (%) Lớp thấm tính theo diện tích bình quân Điều kiện đất đai lòng hồ Năm Tháng Năm Ngày đêm Đất sét Đất thịt Bình quân 5 - 10 20 - 30 10 - 20 0,5 - 1 1,5 - 3 1 - 1,5 <0,5m 1 - 2m 0,5 - 1m 1 - 2mm 3 - 4 mm 2 - 3mm Tổn thất về thấm giảm dần theo thời gian, vì mức nớc ngầm vùng hồ dâng lên và hiện tợng lầy hoá lòng hồ. 4.4.2.3. Lợng bồi đắp trong kho nớc Sau khi xây dựng kho nớc, nớc trong kho dâng lên do chế độ chuyển động ổn định của bùn cát thay đổi. Quá trình lắng đọng của bùn cát phụ thuộc vào chiều cao dâng nớc của đập chắn, chiều dài của hồ, hàm lợng bùn cát, sự ổn định của bờ hồ đối với sóng gió hoặc sạt lở bờ do tác dụng sóng gió. Theo kinh nghiệm khai thác kho nớc, ngời ta thấy phần bùn cát có khả năng lắng đọng xuống đáy kho phụ thuộc vào tỷ số giữa dung tích kho và tổng lợng dòng chảy năm bình quân đến kho, tỷ số này là 0 W Vhbt = (trong đó V hbt là dung tích kho tính đến mức nớc cao bình thờng còn W 0 là lợng dòng chảy năm bình quân). Ngời ta rút ra một số nhận xét sau: Khi > 0,6: kho có khả năng làm lắng đọng 100% bùn cát đến Khi 0,15 < < 0,6: lợng bùn cát có khả năng lắng đọng vào khoảng 70 - 100%. Khi <0,15: cờng độ lắng đọng giảm đi đáng kể. Các nhân tố bồi lắng kho nớc quá phức tạp nên khi xây dựng không xét hết đợc mọi mặt của quá trình này. 83 4.5. Định hớng khai thác sử dụng nguồn nớc mặt Nguồn nớc mặt phục vụ cho nhiều ngành sử dụng nớc khác nhau và muốn sử dụng đợc nguồn nớc này phải có công trình lấy nớc từ nguồn nớc đó. Trong sử dụng đất nông nghiệp, khi tới thì nớc đợc lấy từ nguồn vào kênh chính và đợc hệ thống kênh mơng tới chuyển đi tới cho đồng ruộng hoặc cung cấp nớc cho các nhu cầu dùng nớc khác. Khi tiêu, nớc từ mặt ruộng đổ xuống hệ thống kênh mơng tiêu để chuyển ra khu nhận nớc tiêu nh hồ, sông, biển. Các công trình lấy nớc từ nguồn nớc (sông, suối ) hoặc nhận nớc để tiêu ra hồ, sông, biển gọi là công trình đầu mối. 4.5.1. Yêu cầu của công trình đầu mối lấy nớc Công trình đầu mối của hệ thống tới là cụm công trình lấy nớc đầu kênh, trực tiếp lấy nớc từ nguồn nớc (sông, suối, hồ, ) để đa vào khu tới. Công trình đầu mối phải đảm bảo bất cứ lúc nào cũng có thể lấy đợc nớc theo kế hoạch tới đã định hoặc theo yêu cầu của chế độ tới đã quy định. Nớc lấy vào phải có chất lợng tốt, không có bùn cát thô bồi lấp lòng kênh và gây bất lợi cho sinh trởng, phát triển của cây trồng. Mặt khác khi xây dựng công trình lấy nớc ở sông sẽ làm cho trạng thái sông thiên nhiên thay đổi, nh ng phải bảo đảm để sự thay đổi đó không ảnh hởng đến điều kiện lấy nớc, đến sự lợi dụng tổng hợp nguồn nớc. Công trình đầu mối phải đợc xây dựng với giá thành rẻ, chi phí quản lý thấp nhng thi công phải dễ dàng thuận tiện, tiết kiệm đất. Tuỳ theo sự tơng quan giữa cao trình (Hs) và lu lợng (Qs) của nguồn nớc với cao trình (Hk) và lu lợng (Qk) yêu cầu đầu kênh tới mà có những hình thức lấy nớc khác nhau. 4.5.2. Các hình thức khai thác nguồn nớc mặt 4.5.2.1. Hình thức lấy nớc thứ nhất Khi lu lợng và mực nớc sông thoả mãn các yêu cầu về lu lợng và cao trình ở đầu kênh tới (tức Qs > Qk, Hs > Hk) thì ngời ta xây dựng cống lấy nớc đầu kênh tới (hình 4.2). Khu tới Sôn g Cốn g lấ y nớc Hình 4.2. Cống lấy nớc đầu kênh tới Cống lấy nớc có nhiệm vụ khống chế lu lợng lấy vào cho phù hợp với yêu cầu dùng nớc trong từng thời gian của khu tới. Mặt khác cống lấy nớc có nhiệm vụ ngăn 84 [...]... chất sẵn có trong nớc nên đồng thời cũng đợc sử dụng nh chất chỉ thị 4. 5 .4 Định hớng quản lý để sử dụng nguồn nớc mặt Để sử dụng nguồn nớc mặt có hiệu quả thì biện pháp quản lý nguồn nớc mặt trong các hệ thống kênh mơng tới nhằm giảm tổn thất nớc là rất quan trọng Trong nhiều hệ thống tới sử dụng kênh đất, lợng nớc tổn thất có thể lên tới 50% lợng nớc lấy vào công trình đầu mối Nếu tổ chức tới tốt,... làm tăng chi phí quản lý, giảm hiệu ích công trình, đặc biệt là đối với trờng hợp hệ thống tới bằng động lực - Tổn thất nớc lớn sẽ làm tăng mức nớc ngầm, làm xấu trạng thái đất tới, đất bị thoái hoá Nhiệm vụ hàng đầu trong công tác quản lý sử dụng nớc là sử dụng nhiều biện pháp để chống tổn thất nớc trên hệ thống tới và nâng cao hệ số sử dụng nớc 4. 5 .4. 1 Biện pháp quản lý nguồn nớc mặt Biện pháp hàng... nớc trong sông (kênh) so với mặt chuẩn của đáy sông hoặc kênh lần đo đầu tiên n- số lần đo đợc h1, h2, h3- độ sâu theo chiều thẳng đứng phân bố ở ba điểm khác nhau giữa lòng sông hoặc kênh 1 3 5 5 5 5 3 4 5 4 5 5 5 5 4 5 5 4 5 4 5 5 4 5 4 5 5 4 4 5 4 Sông Kênh chính 2 5 5 5 Kênh tiêu Hình 4. 8 Mạng lới đo nớc trên hệ thống 1 - Trạm đo nguồn nớc; 2 - Trạm đo nớc đầu kênh; 3, 4 - Trạm đo nớc ở đầu kênh... phối nớc 4. 5.3 .4 Các phơng pháp đo nớc mặt Trên hệ thống thuỷ nông, công tác đo nớc chỉ chú trọng đo đạc một số đặc trng nh: mực nớc, lu lợng và tổng lợng nớc đã chảy qua các kênh mơng Đó là một số chỉ tiêu thông dụng trong công tác quản lý nớc liên quan đến sử dụng đất Sau đây trình bày một số phơng pháp có thể đo đạc trực tiếp để có số liệu sử dụng cho công tác quản lý nớc a) Phơng pháp vận tốc và diện... nớc thì mới dùng biện pháp này - Sử dụng vật liệu chống thấm tốt Đặt vật liệu chống thấm tốt vào bề mặt hoặc bên trong bờ kênh để tăng cờng khả năng chống thấm và rò rỉ Hình 4. 10 Lát mái thợng lu 94 Hình 4. 11 Lát mái hạ lu Hình 4. 12 Cừ chống thấm 4. 5 .4. 3 Bọc lót kênh để tăng hệ số sử dụng nớc - Bọc lót kênh bằng đất sét: Biện pháp lót kênh bằng đất sét thờng đợc áp dụng ở mạng lới kênh có chế độ làm... tác đo đạc nguồn nớc mặt phục vụ sử dụng đất nông nghiệp đợc thực hiện trong hệ thống thuỷ nông Đây là một trong những công tác quan trọng để quản lý và khai thác hệ thống thuỷ nông một cách có hiệu quả nhất trong việc khai thác tiềm năng đất nông nghiệp 87 4. 5.3.1 ý nghĩa và mục đích của công tác đo nớc Đo nớc chiếm vị trí quan trọng trong công tác quản lý các hệ thống tới tiêu nớc ý nghĩa và mục đích... công bằng hợp lý khiến cho ngời sử dụng tiết kiệm lợng nớc tới Ban quản lý nắm đợc thời gian cung cấp nớc, lu lợng và khối lợng nớc đã cung cấp cho từng vùng, từng hộ dùng nớc để có cơ sở tính toán thuỷ lợi phí và tính toán thu chi hạch toán kinh tế của hệ thống Điều này còn có ý nghĩa nâng cao ý thức trách nhiệm của các nhân viên quản lý, của các hộ dùng nớc, tính công bằng trong việc sử dụng nớc giữa... của công tác đo nớc mặt là: - Phục vụ cho công tác phân phối nớc và dẫn nớc một cách chính xác kịp thời Trong công tác quản lý dựa vào yêu cầu nớc và điều kiện nguồn nớc mà ngời ta định ra một kế hoạch phân phối nớc tới cũng nh điều phối nớc tiêu trên toàn bộ hệ thống Vì vậy cần phải biết đợc tình hình mực nớc, lu lợng của nguồn nớc để đối chiếu với kế hoạch dùng nớc nhằm đánh giá việc thực hiện kế... thất, nâng cao hệ số sử dụng nớc trên hệ thống tới là biện pháp quản lý, bao gồm: - Thực hiện dùng nớc có kế hoạch, nâng cao độ chính xác của việc lập và thực hiện kế hoạch dùng nớc - Hoàn chỉnh, tu bổ và quản lý tốt các công trình lấy nớc, công trình đo nớc, công trình chống tổn thất, tiến lên hiện đại hoá việc phân phối nớc và đo nớc 93 - Tiến hành tổ chức tới luân phiên một cách hợp lý để tạo điều kiện... đó (hình 4. 3) Hs > Hk Khu tới Hs < Hk Sông H Hk L Hs Hình 4. 3 Kéo dài đoạn kênh dẫn về phía thợng lu L= Hk + h + H Hs is ik Trong đó: Hs, Hk: cao trình mực nớc sông và kênh tại mặt cắt A A is, ik: độ dốc mặt nớc sông và kênh H: tổn thất cột nớc qua cống lấy nớc h: tổn thất cột nớc qua các công trình trên chiều dài kênh L Trờng hợp này chỉ áp dụng đợc khi độ dốc mặt nớc sông lớn hơn độ dốc mặt nớc . nên đồng thời cũng đợc sử dụng nh chất chỉ thị. 4. 5 .4. Định hớng quản lý để sử dụng nguồn nớc mặt Để sử dụng nguồn nớc mặt có hiệu quả thì biện pháp quản lý nguồn nớc mặt trong các hệ thống. khai thác sử dụng nguồn nớc mặt Nguồn nớc mặt phục vụ cho nhiều ngành sử dụng nớc khác nhau và muốn sử dụng đợc nguồn nớc này phải có công trình lấy nớc từ nguồn nớc đó. Trong sử dụng đất nông. đầu trong công tác quản lý sử dụng nớc là sử dụng nhiều biện pháp để chống tổn thất nớc trên hệ thống tới và nâng cao hệ số sử dụng nớc. 4. 5 .4. 1. Biện pháp quản lý nguồn nớc mặt Biện pháp hàng