Báo cáo Đại Chất Môi Trường SÔNG VÀ LŨ

Địa chất cơ sở -Sông là dòng nước lưu lượng lớn thường xuyên chảy, có nguồn cung chủ yếu là từ các hồ nước, từ các con suối hay khe núi hay từ các con sông nhỏ hơn ở nơi có độ cao hơn, c

Báo cáo Đại Chất Môi Trường

SÔNG VÀ LŨ GVHD: TS.Hà Quang Hải Nhóm: 9

THÀNH PHỐ HCM Năm học 2007 - 2008

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA MÔI TRƯỜNG

***

to rộng và có chiều dài thật quan trọng so với

suối (Địa chất cơ sở)

-Sông là dòng nước lưu lượng lớn thường xuyên chảy, có nguồn cung chủ yếu là từ các hồ nước, từ các con suối hay khe núi hay từ các con sông nhỏ hơn ở nơi có độ cao hơn, các nguồn nước có được do nước mưa (Wikipedia tiếng Việt).

* Nguồn gốc hình thành:

- Khi mưa rơi xuống mặt đất hay tuyết tan, một phần được thực vật hấp thu rồi bốc hơi vào không khí, một phần bốc hơi trực tiếp từ mặt đất , phần khác thấm sâu xuống đất thành nước ngầm Phần còn lại chảy tràn trên mặt

- Có 5 kiểu lưu vực chính:

Hệ thống sông có dạng hình nhánh cây (thụ trạng) (dendritic pattern):

Hệ thống sông có dạng hình mạng lưới (trellis pattern):

Hệ thống sông có dạng hình tia (radial pattern):

Hệ thống sông có dạng hình góc (rectangular pattern):

Hệ thống sông có dạng song song:

SOÂNG

2.2/ Trắc diện sông:

- Trắc diện của một con sông gồm có 3 phần: thượng lưu, trung lưu và hạ lưu sông

Thượng lưu sông:

Trung lưu sông:

Hạ lưu sông:

- Trắc diện dọc theo lòng sông được biểu diễn bằng một đường cong, với độ dốc thay đổi từ thượng lưu đến hạ lưu sông Ban đầu, ứng với khu vực thượng lưu, độ dốc hạ nhanh chóng và sau đó giảm dần cho đến mực thấp nhất, gọi là mực gốc Mực gốc của một con sông tương ứng với mực biển hay mực nước hồ mà con sông đó đổ vào

SOÂNG

3) Sự lưu chuyển của dòng nước trên sông:

3.1/ Các nhân tố tương tác ảnh hưởng đến sự cân bằng của dòng chảy:

- Lưu lượng (Discharge)

- Lưu tốc (Velocity)

- Tải lượng (Load)

- Gradient

-Cấu trúc dòng chảy hay độ khúc khuỷu của dòng chảy (channel pattern)

3.2/ Chuyển động của dòng chảy:

- Chảy tầng (laminar flow): ở các đoạn sông

thẳng, đáy sông trơn láng, lưu tốc chậm, nước lưu chuyển thành lớp song song Mỗi một lớp di chuyển với vận tốc không đổi, lớp này khác với lớp kế cận Các lớp sẽ tách ra quanh chướng ngại vật và kết hợp lại ở phía cuối dòng

- Chảy rối (turbulent flow): là phương thức chảy

chính của dòng chảy Chảy rối xuất hiện khi gia tốc gia tăng hoặc đáy sông gồ ghề, đường đi của phân tử nước bị phá vỡ khi gặp phải dòng xoáy Khi lưu tốc chảy quá lớn hoặc lòng sông có nhiều chướng ngại vật, nước sẽ chuyển từ cách chảy rối yên lặng thành chảy rối cuốn vòng

SOÂNG

* Lưu tốc:

- Lưu tốc tại một vị trí của dòng sông là đoạn đường mà nước chảy qua trong một thời gian định trước (đơn vị m/s)

- Theo lý thuyết, lưu tốc tăng dần đều nhưng trên thực tế, lưu tốc phụ thuộc vào các yếu tố:

Độ lồi lõm (C) của đáy sông

Bán kính (R) của thiết diện lòng sông

Độ dốc (I)

- Công thức tính lưu tốc của một dòng sông:

RI C

V =

- Lưu tốc khoảng từ 15 cm/s là tương đối chậm, Lưu tốc tương đối cao khi nước chảy từ 625 đến 750 cm/s, lưu tốc cao khi lên đến 10 m/s (1000 cm/s)

* Gradient:

- Gradient của dòng chảy là khoảng cách thẳng đứng của dòng chảy đổ xuống trong một khoảng cách cố định so với dòng chảy nằm ngang

- Sự giảm gradient nơi hạ nguồn của dòng sông một phần do giới hạn của mức độ xâm thực (limitations of base level)

* Lưu lượng của dòng nước:

- Là lượng nước chảy ngang qua thiết diện tại một điểm của dòng sông trong một giây (đơn

vị là m3/s)

VD:

Sông đồng Nai có lưu lượng trung bình ở Tân Vạn là 910 m3/s

Lưu lượng tối thiểu vào mùa kiệt là 164 m3/s

Lưu lượng tối đa lúc lũ cao nhất (chưa có đập Trị An) là 2.863 m3/s

- Lưu lượng của một dòng sông được xác định dựa vào 3 yếu tố chiều rộng lòng sông, chiều sâu lòng sông và vận tốc nước chảy (lưu tốc)

- Lưu lượng thay đổi không chỉ ở những dòng chảy khác nhau mà còn thay đổi ngay trong một dòng chảy từ thời điểm này sang thời điểm khác, từ nơi này đến nơi khác trong tiến trình chảy của nó

- Lưu lượng có xu hướng gia tăng ở cuối dòng do có nhiều phụ lưu cấp thêm nước vào dòng chính Lũ mùa xuân có thể làm dòng chảy tăng cao, hình thành dòng chảy xiết dữ dội

Lưu lượng (m 3 /s) = chiều rộng lòng sông (m) x chiều sâu lòng sông (m)

x lưu tốc (m/s).

3.4/ Biểu đồ thủy lượng:

- Biểu đồ thủy lượng của một dòng sông cho thấy sự thay đổi của lưu lượng qua thời gian

- Dạng biểu đồ thủy lượng của những dòng chảy khác nhau (ngay cả ở những điểm khác nhau trên cùng một dòng) thay đổi theo các yếu tố tự nhiên như tốc độ thấm lọc, địa hình, địa chất và lớp phủ thực vật

4) Hoạt động của dòng chảy hay các qua trình sông (river processes):

4.1/ Tác dụng vận chuyển:

- Trong khi di chuyển, dòng sông sẽ mang đi các vật liệu ở đáy sông, vật liệu do rửa trôi hai bờ, của phụ lưu hay của các khối Các vật liệu này được lắng đọng ở đích cuối là đại dương Lượng vật liệu được dòng sông mang đi được gọi là tải trọng (load) Kích thước hạt tối đa mà sông có thể mang đi là tiêu chuẩn dùng để đánh giá năng lượng vận chuyển (competence)

- Có 3 phương thức vận chuyển vật liệu:

Hòa tan trong nước

Lơ lửng trong nước

Di chuyển sát đáy sông

SOÂNG

4.2/ Sự xâm thực:

-Xâm thực cơ học hay hiện tượng bào mòn là do các loại vật liệu cứng được dòng nước vận chuyển va chạm chà xát làm mòn nhẵn lòng sông hay đá tảng ở đáy sông

4.3/ Sự trầm tích:

- Khi vận tốc dòng chảy giảm, thấp hơn mức cần thiết để giữ vật lơ lửng, dòng chảy bắt đầu lắng đọng tải trọng lơ lửng của nó Sự trầm tích là một quá trình chọn lọc Trước hết, các hạt thô rơi xuống, sau đó vì vận tốc giảm (năng lượng cũng giảm) các hạt mịn hơn cũng lắng đọng

5) Các cảnh quan do sông tạo ra:

5.1/ Các cảnh quan hình thành ở khu vực thượng lưu sông:

* Thác:

- Đây là một trong các cảnh quan thú vị Tuy hoạt động hết sức mạnh mẽ như thực ra trong lịch sử của dòng sông, chúng có một đời sống hết sức ngắn ngủi Thác được hình thành do sự hạ thấp độ cao đột ngột trên tiết diện dọc của dòng sông Sự hạ thấp độ cao này có thể biến mất theo thời gian

* Ghềnh (rapid):

- Giống như thác, ghềnh được

hình thành khi có sự gia tăng

đột ngột về độ dốc của

lòng sông, nhưng ở ghềnh thì

nước không đổ mạnh xuống

như thác Đôi khi ghềnh được

phát triển trực tiếp từ các

thác có trước đó

SOÂNG

Thác Prenn

Thác Dambri

5.2/ Các cảnh quan hình thành ở khu vực trung lưu và hạ lưu sông:

* Khúc uốn sông (meander):

* Dòng chảy phân nhánh:

* Bãi bồi:

* Ñeâ thieân nhieân (Natural

levees):

* Tam giác châu (Delta):

Khu vực sông Mississippi

Khu vực sông

Khu vực sông

Mekong

* Quạt bồi tích (Alluvial fan):

* Các thềm sông:

- Các sông là một trong những nguồn cung cấp nước ngọt (freshwater) chính cho hoạt động sống và sản xuất của con người Ngoài ra, các sông còn là nguồn cung cấp thực phẩm cho con người (các loài thủy sản…).

- Hoạt động bồi tụ của các dòng sông tạo nên những đồng bằng châu thổ màu mỡ phục vụ cho sản xuất nông nghiệp.

- Các sông còn là nơi sinh sống của nhiều loài sinh vật, tạo thành nhiều hệ sinh thái đa dạng và đặc sắc.

- Các quá trình sông đã tạo nên các cảnh quan vô cùng đặc sắc có ý nghĩa quan trọng trong hoạt động du lịch và nghiên cứu.

- Các dòng sông còn là các tuyến đường giao thông, biên giới quốc gia…

- Các dòng sông còn giữ vai trò điều hòa thời

6.2/ Tác động tiêu cực:

- Hoạt động xâm thực của sông gây nên hiện tượng sạt lở ven bờ sông, làm hư hại các công trình xây dựng, đe dọa đến tính mạng của người dân

- Hoạt động bồi tụ không đúng chỗ của sông đôi khi cũng gây nên trở ngại cho việc giao thông đường sông

- Gây lũ lụt phá hủy mùa màng, công trình xây dựng, gây thiệt hại về nhân mạng

1) Khái niệm về lũ:

- Lũ là hiện tượng nước sông dâng cao trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó giảm dần Trong mùa mưa lũ, những trận mưa từng đợt liên tiếp trên lưu vực sông, làm cho nước sông từng đợt nối tiếp nhau dâng cao, tạo ra những trận lũ trong sông, suối

- Vào các tháng mùa mưa có các trận mưa lớn, cường độ mạnh, nước mưa tích luỹ nhanh, nếu đất tại chỗ đã no nước thì nước mưa đổ cả vào dòng chảy, dễ gây ra lũ Khi lũ lớn, nước lũ tràn qua bờ sông (đê), chảy vào những chỗ trũng và gây ra ngập lụt trên một diện rộng

- Lũ lớn và đặc biệt lớn nhiều khi gây ra những thiệt hại to lớn về người và của cải

- Cha ông ta đã xếp lũ, lụt là một trong những loại thiên tai nguy hiểm nhất

2) Các đặc trưng của lũ:

Mực nước : là độ cao của mặt nước trong sông tính từ một độ cao chuẩn nào đó ký hiệu là H (cm)

Lưu tốc dòng và gradient của dòng

Lưu lượng nước: là lượng nước chảy qua một mặt cắt ngang sông trong một đơn vị thời gian, ký hiệu Q (m3/s)

Chân lũ lên: là lũ bắt đầu lên (mực nước bắt đầu dâng cao khi lưu lượng nước bắt đầu tăng lên)

Đỉnh lũ : là mực nước hay lưu lượng nước cao nhất trong một trận lũ

Chân lũ xuống: là lũ rút xuống thấp nhất xấp xỉ bằng lúc bắt đầu lũ lên

Thời gian lũ lên: là khoảng thời gian từ chân lũ lên đến đĩnh lũ

Thời gian lũ xuống: là khoảng thời gian từ đỉnh lũ đến chân lũ xuống

Cường suất lũ (m/h): là sự biến đổi của mực nước trong một đơn vị thời gian

3) Những yếu tố ảnh hưởng đến độ lớn (cường độ) của lũ:

•Độ thấm lọc của các loại vật liệu và

đất bề mặt: Mỗi loại đất đá đều có

độ xốp và độ thấm lọc khác nhau Đất có độ xốp và độ thấm cao sẽ cho phép một lượng nước lớn thấm lọc thật nhanh xuống sâu Nếu đất đá ít thấm thì tỷ lệ thấm lọc thấp, tỷ lệ nước chảy trên bề mặt gia tăng

* Địa hình: địa hình có ảnh hưởng rất lớn

đến tỷ lệ của lượng nước bề mặt Khi triền có độ dốc cao nước chảy tràn trên bề mặt gia tăng và chỉ có một lượng nước thật nhỏ ngấm xuống Do yếu tố địa hình, ta thấy lũ ở khu vực

LŨ Ở THƯỢNG LƯU SÔNG

- Chỉ xảy ra trong một khu vực khoảng năm mười kilomet dọc theo một dòng suối hay các sông nhỏ ở khu vực đồi núi cao

- Thời gian xảy ra rất nhanh chóng

- Nguyên nhân: do các cơn mưa to khu vực thượng lưu sông, hay do sự vỡ đập của hồ chứa nước

- Lượng nước quá lớn đổ ập xuống sông gây nên hiện tượng tràn bờ, nhưng sau đó nhanh chóng rút xuống hạ lưu

- Gradient dòng chảy rất cao, lưu tốc dòng chảy lớn

- Hậu quả: do sức chảy mãnh liệt nên lũ có thể cuốn trôi nhà cửa, làm sạt lở đường sá, hư hại các công trình xây dựng, gây thiệt hại về nhân mạng nhiều hơn lũ

ở hạ lưu sông

LŨ

LŨ Ở HẠ LƯU SÔNG

- Xảy ra ở một phạm vi tương đối rộng: ở khu vực một dòng sông hay khắp khu vực châu thổ của hệ thống sông

- Thời gian xảy ra dài hơn lũ ở thượng nguồn

- Nguyên nhân: có thể là do hậu quả cuả những trận mưa to kéo là nhiều ngày trong một khu vực rộng lớn, đôi khi là do tuyết tan hay do sự kết hợp giữa mưa và tuyết tan

- Lượng nước lớn trải trên một diện tích rộng do các sông bị nghẽn đầy nước

- Gradient dòng chảy rất thấp, lưu tốc dòng chảy thấp

- Hậu quả: làm chìm ngập một khu vực rộng lớn, gây hư hại nền móng công trình, ngập úng các khu vực canh tác, gây

LŨ

* Thảm thực vật cũng là một trong các yếu

tố ảnh hưởng đến lũ:

- Cây cỏ tạo ra rào cản đối với nước chảy tràn làm chậm sự di chuyển của nước, làm giảm tỷ lệ nước đổ vào sông suối

- Rễ cây làm cho đất tơi xốp, gia tăng độ thấm làm tỷ lệ nước thấm lọc tăng lên, từ đó làm giảm tỷ lệ nước bề mặt

-Cây cỏ cũng hấp thu một lượng nước lớn cần cho sự tăng trưởng Đó cũng là một trong những yếu tố làm giảm lượng nước đáng kể đổ vào sông suối sau trận mưa to

•Việc khai phá đồng lũ và quá trình đô thị

hóa.

* Các yếu tố cân bằng khác: lũ lụt to ở một

số khu vực tùy theo mùa hay là hậu quả của sự thay đổi thời tiết

LŨ

3) Aûnh hưởng của cá hoạt động nhân sinh đối với lũ:

3.1/ Việc khai thác đồng lũ:

* Nguyên nhân làm biến đổi đồng lũ:

- Ơû các nước đang phát triển, dân số tăng nhanh nên cần có nhiều đất để trồng trọt, đáp ứng nhu cầu lương thực cho người dân Đất đồng lũ lại rất phì nhiêu vì hằng năm lũ lụt đem phù sa về bồi đắp Hơn nữa ở đồng lũ có bề mặt rộng lớn nên các công trình xây dựng nhà ở, kho tàng, đường xá thuận lợi và rất rẻ tiền Chính vì thế nên chẳng mấy chốc nhiều thành phố, trang trại mọc lên khắp nơi ở khu vực đồng lũ, làm cho nó mất đi vai trò điều hòa lượng nước dư thừa trong mùa mưa Nhất là những năm có mưa nhiều sẽ tạo

ra lũ lụt nghiêm trọng, làm mất đi tài sản và

LŨ

* Hiểm họa do sự phát triển đồng lũ:

- Sự phát triển đồng lũ sẽ dẫn đến hai

hậu quả nguy hiểm sau:

Tăng lượng nước và tỉ lệ nước chảy tràn

ở bề mặt

Làm giảm độ thấm và độ xốp của diện tích mặt đất

 2 yếu tố này đã dẫn đến sự tăng mức độ nguy hiểm của các cơn lũ

- Ngoài ra, việc xây dựng nhiều công trình

ở khu vực đồng lũ cũng làm gia tăng

chiều cao của lũ Vì xây dựng chiếm một thể tích tương đương với lượng nước trước đây nó chảy vào nên làm chiều cao mực nước gia tăng tương ứng

LŨ

3.2/ Quá trình đô thị hóa:

-Việc xây dựng thành phố kéo theo sự hình thành các vùng phụ cận có ảnh hưởng lớn đến dòng chảy và mức độ nguy hiểm của lũ

- Hệ thống đường trải nhựa, các khối bê tông sẽ gây các ảnh hưởng sau:

Nước ngấm xuống tầng nước ngầm giảm trong khu vực có bề mặt bị công trình xây dựng che phủ

Lưu tốc dòng và lượng nước trên mặt tăng

Mực nước dưới đất hạ vì sự thấm lọc giảm

LŨ

- Aûnh hưởng trên dòng chảy được thể hiện

ở các yếu tố:

Thời gian trễ giữa lượng mưa và đỉnh lũ rút ngắn vì nước chảy nhanh và nước ngầm xuống đất ít

Đỉnh lũ cao hơn vì dòng chảy mang nhiều nước hơn trong khoảng thời gian ngắn vì lòng sông sạch và thẳng

Lưu lượng cơ bản của dòng chảy thấp hơn

vì nguồn cung cấp cho nước dưới đất giảm

 Hậu quả chung của sự thay đổi này là dòng chảy đột ngột có lưu lượng cơ bản thấp và đỉnh lũ cao, thời gian ngắn

LŨ

4) Các biện pháp phòng chống lũ nguy hiểm:

4.1/ Công tác dự báo và quy hoạch:

- Bằng phương pháp thống kê đơn giản, chúng ta có thể dự đoán được quy mô của một trận lụt Phương pháp này bao gồm các số liệu về lưu lượng dòng chảy thu thập được ít nhất trong 10 năm Trước hết, ta lên danh sách lưu lượng cực đại mỗi năm, kế đó tiến hành sắp xếp lưu lượng cực đại từ lớn nhất đến nhỏ nhất và đánh số lưu lượng lớn nhất là số 1 kế đó tính toán chu kỳ lụt bằng công thức:

- Khi thiết kế hay quy hoạch, không được vì tiết kiệm chi phí xây dựng ban đầu mà chỉ xem xét