2 TVCT an chapter2 cac nguyen ly thuy van

Hệ thống sông ngòi  Sông ngòi là sản phẩm của khí hậu, được hình thành dưới tác động bào mòn của dòng chảy do nước mưa hoặc tuyết tan  Sông là một dải lãnh thổ trên đó có dòng nước ch

Chương 2: Các nguyên lý thuỷ

văn

THUỶ VĂN CÔNG TRÌNH

Khoa Thuỷ văn – Tài nguyên nước

Bộ môn Thuỷ văn – Tài nguyên nước

2.1 Hệ thống sông ngòi - Lưu vực

1 Hệ thống sông ngòi

 Sông ngòi là sản phẩm của khí hậu, được hình thành dưới tác

động bào mòn của dòng chảy do nước mưa hoặc tuyết tan

 Sông là một dải lãnh thổ trên đó có dòng nước chảy tương đối lớn

và tương đối ổn định

 Một tập hợp những sông suối gồm một sông chính và các phụ lưu phân lưu lớn nhỏ có liên quan chặt chẽ với nhau về dòng chảy và lưu vực tập trung nước được gọi là hệ thống sông

2

2.1 Hệ thống sông ngòi - Lưu vực

2.1 Hệ thống sông ngòi - Lưu vực

Phân loại:

Sông hình cành cây

•Các sông trực tiếp đổ

ra biển hoặc vào các

hồ trong nội địa gọi là

Phân loại

Nan quạt Lông chim

Lưu vực sông:

 Lưu vực của một con sông là phần mặt đất mà nước trên đó sẽ chảy ra sông (kể cả nước mặt và nước ngầm)

 N ước trên lưu vực chảy theo hệ thống sông suối tập trung vào

lòng chính Mặt cắt sông mà tại đó nước trên lưu vực chảy qua gọi là tuyến khống chế hay mặt cắt cửa ra của lưu vực

 Đường chia nước của lưu vực sông là đường cong giới hạn vùng cấp nước cho sông Có hai loại: đường chia nước mặt và đường chia nước ngầm

 Việc xác định đường chia nước ngầm là rất khó nên thông

thường người ta lấy đường chia nước mặt là đường phân lưu

 Lưu vực kín: là lưu vực có đường chia nước mặt trùng với đường chia nước ngầm

 Lưu vực hở: là lưu vực có đường chia nước mặt không trùng với đường chia nước ngầm

Sông chính

Đường

phân lưu

Sông nhánh

Cửa ra

Các đặc trưng hình học của lưu

vực sông

Diện tích lưu vực (F đv: m2)

•Là diện tích khu vực được khống chế bởi đường phân lưu

•Được xác định bằng máy đo diện tích hoặc một số

phương pháp khác

Chiều dài sông (Ls đv: km)

•Là chiều dài đường nước chảy trên sông chính tính từ

nguồn đến mặt cắt cửa ra lưu vực

Chiều dài lưu vực (Llv đv: km)

•Là chiều dài đường gấp khúc nối từ cửa ra qua các điểm giữa của các đoạn thẳng cắt ngang lưu vực (vuông góc với

i i

f H

fi- diện tích bộ phận của lưu vực

nằm giữa 2 đường đẳng cao liên tiếp

L d

F



 

giữa hai đường đồng mức

li: chiều dài của đường

lv n

h J

2.1 Hệ thống sông ngòi - Lưu vực

2.1 Hệ thống sông ngòi - Lưu vực

Đường phân (chia) nước của lưu vực sông

lưu vực và ngăn cách nó với các lưu vực khác

ở bên cạnh, nước ở hai phía của đường này sẽ chảy về các lưu vực sông khác nhau

Thực tế thường thì không trùng nhau Ứng dụng thì coi là trùng nhau

2.1 Hệ thống sông ngòi - Lưu vực

3 Các đặc trưng lưu vực sông

 Diện tích lưu vực F (km2): Diện tích khu vực

khống chế bởi đường phân nước

 Chiều dài sông và chiều dài lưu vực:

 Ls là chiều dài đường nước chảy trên dòng chính

tính từ nguồn đến mặt cắt cửa ra của lưu vực

Ls (km)

2.1 Hệ thống sông ngòi - Lưu vực

3 Các đặc trưng lưu vực sông

 Llv là chiều dài đường gấp khúc nối từ cửa ra

qua các điểm giữa của các đoạn thẳng cắt ngang lưu vực cho đến điểm xa nhất của lưu vực

Llv (km)

2.1 Hệ thống sông ngòi - Lưu vực

3 Các đặc trưng lưu vực sông

 Độ dốc lòng sông và độ dốc bình quân lưu

vực

1

i

l 1 i l

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng

hơi, áp suất hơi nước, gió …

chảy là mưa và bốc hơi

 Mưa và bốc hơi phụ thuộc vào các yếu

tố khí tượng khác: nhiệt độ, độ ẩm, gió…

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng

1 Mưa

Là hiện tượng nước ở thể lỏng hoặc thể rắn từ các tầng khí quyển rơi xuống mặt đất

Có 4 nguyên nhân hình thành mưa

 Mưa đối lưu

Mưa đối lưu

Điểm sương

Mưa địa hình

Mưa gió xoáy Fronts

Front nóng

Không khí lạnh

Cyclones

Tropopause

Mưa bão

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng

trong một thời đoạn nào đó

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng

mưa rơi trong một đơn vị thời gian

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng

Hue 255 3 100 180 153 17 63 261 307 1544 907 603 4393

Da Nang 153 0 58 55 156 7 24 152 253 1147 894 164 3063 Qui Nhon 68 1 93 23 78 28 5 311 135 673 808 18 2241 Playku 0 0 31 49 306 209 444 522 258 327 168 0 2314

Da Lat 0 0 98 85 338 147 206 530 394 208 148 2 2156 Nha Trang 23 3 40 27 157 49 17 51 168 483 543 4 1565

Months

Mưa trung bình tháng một số trạm ở Việt Nam

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng

Lượng mưa không rơi đều

trên toàn bộ lưu vực

Các đường đẳng trị mưa được

sử dụng để mô tả sự thay đổi

mưa theo không gian

Đường đẳng trị mưa là đường

cong nối những điểm có cùng

lượng mưa

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng

Phương pháp tính lượng mưa bình quân lưu vực

X

1

1

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng

Phương pháp tính lượng mưa bình quân lưu vực

b Phương pháp đa giác Thiessen

F

X

f X

n

i

i i





 1

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng

Phương pháp tính lượng mưa bình quân lưu vực

c Phương pháp đường đẳng trị

F

X

X f

X

n

i

i i

= 2.53cm = 25.3mm

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng

2 Bốc hơi (tiếp)

•Bốc hơi mặt nước: là bốc hơi trực tiếp từ mặt thoáng của nước

•Bốc hơi mặt đất: là bốc hơi trực tiếp từ mặt đất

•Bốc hơi qua lá cây: Thực vật trong quá trình dinh dưỡng hút nước từ dưới đất lên, một phần tham gia vào việc tạo thành các

tế bào thực vật, một phần sẽ bốc hơi qua các khí khổng rất nhỏ

trên mặt lá cây, nên còn gọi là thoát hơi thực vật

•Bốc hơi lưu vực: là lượng bốc hơi tổng hợp trên bề mặt lưu vực bao gồm lượng bốc hơi từ hồ ao, đầm lầy, bốc hơi mặt đất

và bốc hơi qua lá

Bốc hơi mặt nước:

•Lượng nước cấp cho bốc hơi rất dồi dào

•Ít sự ngăn trở quá trình bốc hơi

•Lượng bốc hơi rất lớn

Bốc hơi mặt đất:

Nhỏ hơn bốc hơi từ mặt nước

Tốc độ giảm nhanh khi mưa ngừng rơi

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng

Bốc hơi qua mặt lá:

•Bao gồm lượng nước bị giữ trên cây và thoát hơi nước

•Chiếm thành phần đáng kể ở nơi có thảm phủ thực vật dày

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng

Lượng bốc hơi/ thời gian

Mặt nước t=0 Mặt nước t=1

Đo bốc hơi

trong chậu

Bốc hơi tiềm năng (Ep): là lượng bốc hơi lớn nhất

có thể xảy ra phụ thuộc vào nhu cầu của khí quyển Lượng nước cấp cho bốc hơi tiềm năng luôn đầy đủ

và không hạn chế

hơi tiềm năng

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng

công thức thornthwaite (1948): dùng để ước tính lượng bốc thoát hơi tiềm năng

et = 16la(10t/i)a (mm/tháng) với: la : hệ số hiệu chỉnh về số giờ ánh sáng ngày / 12

t: nhiệt độ trung bình tháng i: chỉ số nhiệt lượng hàng năm = tổng 12 tháng chỉ số i

i = (t/5)1,514

a: hằng số thay đổi theo địa phương

2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng

2.3 Dòng chảy sông ngòi

1 Sơ lược sự hình thành dòng chảy sông ngòi

Thuật ngữ “Dòng chảy” được dùng để chỉ khả năng cung cấp nước của một lưu vực sông nào đó trong một khoảng thời gian nhất định

Phân loại dòng chảy sông ngòi:

Theo nguồn gốc:

Dòng chảy mặt Dòng chảy ngầm

Theo thời gian:

Dòng chảy năm Dòng chảy lũ Dòng chảy kiệt

2.3 Dòng chảy sông ngòi

Mưa

Bốc hơi Tổn thất ban đầu

2.3 Dũng chảy sụng ngũi

Sụng

Dòng chảy ngầm

Thấm

Dòng chảy ngầm ra sông Dòng chảy sát mặt ra sông

Mưa

Dòng chảy mặt

Lớp dòng chảy

trên mặt đất

Mực nớc ngầm

# # #

2.3 Dòng chảy sông ngòi

Khi mưa rơi xuống bề mặt lưu vực:

•Một phần bị giữ lại để làm ẩm bề mặt (lá cây, mái nhà…)

•Một phần bị giữ lại trong các chỗ trũng (điền trũng)

•Một phần bị bốc hơi trở lại: bốc hơi qua lá, bốc hơi bề mặt…

•Một phần bị thấm xuống đất: giai đoạn đầu thấm nhiều, giai đoạn sau thấm ít dần và ổn định

•Phần còn lại chảy tràn trên sườn dốc tạo thành các lạch nước rồi đổ vào suối, suối đổ vào sông nhánh, sông nhánh đổ vào sông chính và cuối cùng chảy ra cửa ra của lưu vực (t = vài giờ, vài ngày)

•Phần dòng chảy sau khi bị thấm xuống đất sẽ tham gia vào quá trình hình thành dòng chảy ngầm, sau một thời gian cũng sẽ chảy về cửa ra của lưu vực (t = tháng)

2.3 Dòng chảy sông ngòi

2 Các đặc trưng biểu thị dòng chảy sông ngòi

a Lưu lượng nước Q (m3/s): lượng nước chảy qua mặt cắt ngang nào đó của sông trong thời gian 1 giây.

b Tổng lượng dòng chảy W (m3): lượng nước chảy qua mặt cắt ngang sông trong một khoảng thời gian T nào đó từ thời điểm t1 đến thời điểm t2 (T = t2 – t1)

(

t

t T

dt t Q dt

t Q W

2.3 Dòng chảy sông ngòi

43

2 Các đặc trưng biểu thị dòng chảy sông ngòi

c Độ sâu dòng chảy Y (lớp dòng chảy) (mm):

Trải đều tổng lượng nước trên toàn bộ bề mặt diện tích lưu vực được một lớp nước gọi là độ sâu d/c hoặc lớp d/c

diện tích tham gia vào sự hình thành lưu lượng ở tuyến cửa ra của lưu vực

ứng sinh ra dòng chảy đó

3 2

3

10

) (

)

( )

km F

m

W mm

Y

) (

) / (

10 )

/

3 3

2

km F

s m

Q km

s l

2.3 Dòng chảy sông ngòi

3 Chế độ dòng chảy và sự hình thành các pha dòng chảy

Sự thay đổi có quy luật của dòng chảy sông ngòi theo thời gian gọi

là chế độ dòng chảy sông ngòi

•Xét trong thời kỳ nhiều năm:

Pha nhiều nước (những năm liên tục có dòng chảy phong phú)

Pha ít nước (những năm liên tục có dòng chảy nhỏ)

•Xét trong từng năm

Pha nước lớn (mùa lũ)

Pha nuớc nhỏ (mùa kiệt)

2.3 Dòng chảy sông ngòi

3 Chế độ dòng chảy và sự hình thành các pha dòng chảy

2.3 Dòng chảy sông ngòi

4 Phương trình cân bằng nước

Nguyên lý cân bằng nước:

“Với một khu vực bất kỳ, chênh lệch giữa lượng nước đến và lượng nước đi ra khỏi trong một thời đoạn tính toán bất kỳ bằng sự thay đổi trữ lượng nước của khu vực đó trong thời đoạn tính toán.”

2.3 Dòng chảy sông ngòi

4 Phương trình cân bằng nước

 Lượng nước mặt đi: Ym2

 Lượng nước ngầm đi: Yng2

 Chênh lệch trữ lượng nước trên khu vực tại

đầu và cuối thời đoạn tính toán:

 W=W2 -W1

Phương trình tổng quát:

2.3 Dòng chảy sông ngòi

4 Phương trình cân bằng nước

 Đối với lưu vực kín: đường phân chia nước

mặt trùng với đường phân chia nước ngầm

2.3 Dòng chảy sông ngòi

4 Phương trình cân bằng nước

 Trong thời kỳ nhiều năm:

 Đối với lưu vực kín: X0 = Y0 + Z0

 Đối với lưu vực hở:

X

1 0

Y

1 0

Z

1 0

1

Câu hỏi thảo luận chương 2

• Khái niệm về mưa và các đặc trưng biểu thị

• Các phương pháp tính mưa bình quân lưu vực và điều kiện ứng dụng

• Khái niệm và ý nghĩa của các đặc trưng biểu thị dòng chảy

• Viết phương trình cân bằng nước và giải thích các thành phần của phương trình

•Quá trình hình thành dòng chảy trên sông