C7 aoho

CHƯƠNG

5

THỦY VĂN AO
HỒ
5.1 NGUỒN GỐC VÀ ĐẶC TÍNH TỔNG
QUÁT CỦA AO HỒ.
5.1.1. Đặc tính tổng quát của ao hồ
Ao hồ đóng vai trò điều tiết dòng chảy. Trong mùa
lũø, một phần nước lũ chảy vào và được chứa lại
trong ao hồ, làm đỉnh lũ được cắt bớt đi. Đến mùa
hè, khi nước trong sông khô cạn , thì nước lại từ ao
hồ chảy ra sông giúp sông không bị khô kiệt (ví
dụ như biển hồ ở Campuchia).
Đặc tính cơ bản của ao hồ là quá trình trao đổi
nước chậm, trong đó khối lượng nước nằm lâu dài
trong lòng ao hồ. Phần lớn các vật chất từ ngoài,
qua dòng chảy va ao hồ, cộng với vật chất hình
thành từ chính trong ao hồ đã tạo ra bùn cát lơ
lửng, bùn cát đáy và những chất hoà tan trong ao
hồ. Những vật chất này, qua quá trình tương tác,
lắng đọng xuống tạo nên lòng ao hồ và đặc tính
lượng nước trong ao hồ.
Ao hồ được hình thành trong quá trình hình thành địa
hình của vỏ trái đất, nó quan hệ chặt chẽ với sự
dâng lên, hạ xuống của các tầng lớp đất. Lượng
nước trong hồ phụ thuộc vào quan hệ giữa các
thành phần của cân bằng nước, mà đặc tính của
cân bằng này quyết định nên yếu tố khí hậu và
dòng chảy của hồ.

Lượng nước tổng cộng trong hồ của toàn trái đất
đạt gần 176 ngàn km3 , trong đó 52% là nước ngọt,
48% là nước khoáng (lợ). Đa số các hồ nằm ở khu
vực có độ ẩm cao, cả ở đồng bằng lẫn miền đồi
núi.
Hệ thống ao hồ-sông ngòi:
Trong mạng lưới thủy văn, có những lưu vực ao hồ
nối với nhau qua các sông chảy vào nó hay từ nó
chảy đi, hệ thống này tạo thành một hệ thống ao
hồ- sông thống nhất. Các chế độ thủy văn của
hệ thống này quan hệ và bổ sung cho nhau rất
chặt chẽ, trong đó ao hồ đóng vai trò điều tiết
dòng chảy trong sông, và sông giữ vai trò cung cấp
nước trong ao hồ, độ lớn của hồ, đặc tính địa mạo
lòng hồ.
Vị trí các hồ trong lưu vực có thể ở thượng lưu, hạ
lưu hay bố trí đều trong lưu vực, trong đó, đa số các
hồ ảnh hưởng đến sự điều tiết nước trong sông
đều được bố trí đều trong lưu vực.
Để phục vụ cho nông nghiệp, kinh tế quốc dân,
người ta còn tạo ra hệ thống hồ – sông nhân tạo,
trong đó các hồ được bố trí theo kiểu bậc thang
(đều). Khả năng điều tiết nước của hệ thống này
cao hơn hệ thống ao hồ-sông tự nhiên.
5.1.2. Nguồn gốc lòng hồ:
Độ lớn và hình dạng lòng hồ được xác định tùy
thuộc vào nguồn gốc của chúng, ta phân thành
loại các lòng ao hồ sau:

a) Những loại lòng hồ nằm ở các địa hào, khe
núi tạo ra các hồ rất lớn và sâu (Kaspia,
Lagdoge, Baical,..)
b) Loại lòng hồ hình thành ở miệng núi lửa hay
giữa các khu vực dung nham, thường ở các khu
vực mới xảy ra núi lửa hay đã xảy ra từ lâu
(Tây ban Nha, Nhật, Camtraska, Ýù,..)


c) Hồ được hình thành từ các tảng băng cực lớn,
hình thành dưới hai dạng xói mòn và tích tụ.
Dạng thứ nhất là những hồ hình thành từ các
tảng băng lớn trong những lòng sâu. Loại hai
hình thành từ giữa những khu vực thấp của các
biển.

5.2 CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA AO HỒ.
Các đặc trưng được xác định trên bề mặt của
ao hồ hay trên bản đồ có những đường đồng mức,
và nó có ảnh hưởng đến mực nước của hồ.
1. Chiều dài L (km): là khoảng cách xa nhất của
hai điểm trên đường bờ hồ.
2. Bề rộng B (km):Btb là tỷ số giữa diện tích bề
mặt nước yên lặng của hồ f0 và chiều dài hồ L.
Bmax là bề rộng lớn nhất giữa bờ hồ tính theo
đường vuông góc với chiều dài L.
3. Chiều dài đường bờ hồ l (km) : là chiều dài
đường mớn nước quanh hồ.
4. Diện tích bề mặt hồ: f0 :là phần diện tích bề
mặt nước yên lặng, và các diện tích bề mặt

nước fi ứng với từng đường đồng mức độ cao.
5. Chiều sâu Htb và Hmax là chiều sâu nước trung
bình và lớn nhất trong hồ; H tb được tính bằng tỷ
số giữa thể tích nước W trong hồ và diện tích bề
mặt nước yên lặng hồ f0.
6. Thể tích nước hồ chứa W (km 3) được xác định
cho toàn thể hồ và xác định cho từng lớp của
hồ (gọi là Wi).
Thể tích Wi ứng với từng lớp độ sâu hi được tính
trung bình như sau:
Wi =(1/2)h (fi + fi+1)

(5.1)

Trong đó h là hiệu số giữa hai đường đồng mức
tương ứng hi và hi+1 .
Dựa vào các giá trị fi và Wi người ta vẽ các đường
quan hệ fi=f(hi) và Wi=f(hi), với hi là độ sâu tương


ứng với fi và Wi, và Wi là tổng các thể tích nước
nằm dưới đường đồng mức độ sâu h i.
Hình vẽ các đường được biễu diễn như sau:
f4

0
h1
h2

f2

f1
C

h3

D

h4

hmax

f3

E

B

F0
A

f (m2)

h3

W2 W1 W0
A
B
C

W (Km3)

D

h4

hmax

F

W4 W3

0
h1
h2

E

F

H

H

5.3 (m)
CÂN BẰNG NƯỚC (m)
VÀ MỰC NƯỚC
TRONG HỒ.
5.3.1. Phương trình cân bằng nước
Phương trình cân bằng nước có thể được biễu diễn

dưới dạng sau:
X - Y =A +

(5.2)

trong đó: X: là tổng lượng nước vào,
Y : là tổng lượng nước ra
A : tổng lượng nước tồn đọng lại trong hồ


: sai số cần hiệu chỉnh.

Tham gia vào thành phần X có dòng chảy đến hồ
chứa từ nước mặt (sông), nước ngầm, mưa.
Tham gia vào thành phần Y có dòng chảy ra từ hồ
vào các sông, dòng thấm vào đất, bốc hơi; ngoài
ra còn có các hoạt động của con người, như dẫn
nước tưới...
5.3.2. Trao đổi nước trong hồ với môi trường
bên ngoài:
Thời gian cư trú nước trong hồ của những dòng
chảy đến là yếu tố quan trọng hình thành nên


lượng nước trong hồ. Do đó vai trò của sự trao đổi
nước với bên ngoài hồ đóng vai trò rất quan trọng,
nó có khả năng làm đổi mới bản chất nước trong
hồ. Người ta dùng chỉ số trao đổi K n để đặc trưng
cho tính chất này:
Kn=Wđi/Whồ

(5.3)

trong đó : Wđi là lượng nước chảy đi khỏi hồ trong
khoảng thời gian T,
W hồ là thể tích nước
trung bình trong hồ cũng trong khoảng thời
gian đó.
5.3.3. Dao động mực nước trong hồ:
Nguyên nhân chính làm cho mực nước trong hồ dao
động là sự thay đổi thể tích nước trong hồ. Và sự di
chuyển nước trong hồ (dòng chảy, nước dâng,
sóng...) làm cho nước bề mặt hồ bị nghiên. Ngoài
ra sự di chuyển mực nước trong hồ còn phụ thuộc
vào bản chất điều tiết dòng chảy.
Kết quả của những ảnh hưởng trên, đối với một
hồ lớn, quan trắc được nhiều mực nước khác nhau
ở nhiều khu vực khác nhau trong hồ. Mực nước trung
bình được tính như sau:
(5.4)
trong đó Htb là mực nước trung bình mới;
Htb là mực nước trung bình cũ;
Hi là chênh lệch mực nước tại trạm đo i
fi là diện tích bề mặt nước hồ tương ứng với
trạm đo i
5.3.4. Ảnh hưởng của ao hồ đến chế độ thủy
văn của sông ngòi:


Ảnh hưởng của ao hồ đến chế độ thủy văn

của sông ngòi liên quan chặt chẽ đến cân bằng
nước, cân bằng vật chất, cân bằng nhiệt độ, cân
bằng hoá học củaao hồ, ngoài ra còn liên quan
đến sự trao đổi nước và sự chuyển động quán tính
của nước ao hồ. Sự ảnh hưởng này thể hiện qua
chế độ điều tiết các thành phần đặc trưng thuỷ
lực của sông, cụ thể là mực nước trong năm, chế
độ nước nhiều năm (tương tự cho các thành phần
khác như vật chất, ion, , nhiệt,...) chảy từ hồ vào
sông và từ sông vào hồ. Ngoài ra, giá trị của
một số các đặc trưng khác của chế độ cũng thay
đổi ( sự gia giảm của thành phần tổn thất do bốc
hơi, sự lắng đọng vật chất, ...).
Vai trò điều tiết sông của ao hồ được htể
hiện qua chế độ điều hoà của nước sông theo
mùa (mùa lũ hoặc mùa kiệt), và vai trò này càng
mạnh khi trong lưu vực càng nhiều hồ.
Ảnh hưởng của hồ chứa lên dao động mực nước
phụ thuộc vào bản chất sự điều tiết. Khi điều tiết
theo mùa hay theo nhiều năm, dòng chảy ở hạ lưu
công trình được điều tiết tích lũy lại, đặc biệt là
với những hồ sắp xếp theo bậc thang, ở hạ lưu
công trình vào mùa lũ phần trăm dòng chảy so
với dòng chảy cả năm sẽ nhỏ hơn nhiều (có thể
giảm từ 50% đến 30%).
Gọi y là độ giảm lưu lượng dòng chảy (trung bình
năm) do điều tiết của ao hồ, thì :
y = y - yhồ = (Ehồ – )p
Trong đó:
y, yhồ : lần lượt là dòng chảy trung bình năm khi chưa

có và khi có hồ.
Ehồ , : lần lượt là lượng bốc hơi từ mặt nước hồ
và trên đất liền trong lưu vực.


p: là phần trăm tổng diện tích ao hồ trên diện tích
toàn lưu vực.
Hiệu số (Ehồ – ) phụ thuộc vào từng khu vực địa lý,
tăng lên ở những vùng có khí hậu lục địa (khô).
Ởû những vùng ẩm nơi mà hiệu số này không
lớn và tổn thất dòng chảy do ảnh hưởng của mặt
hồ không lớn hơn 3-8%, và có thể bỏ qua. Trong
điều kiện độ ẩm nhỏ, Ehồ lớn hơn gấp nhiều lần
(nước bốc hơi từ hồ rất nhiều), và độ giảm của
dòng chảy sẽ tăng lên rất nhiều, và tại đây, vai
trò của hồ trong việc điều tiết rất lớn.

5.4 NHỮNG
TRONG HỒ.

VẬT

CHẤT

LẮNG

ĐỌNG

5.4.1. Cân bằng vật chất:
Đặc tính cơ bản của ao hồ là trao đổi nước chậm,

làm cho các vật chất vào hồ (lơ lửng, bùn cát,
chất hoà tan..) tích tụ lại trong lòng hồ. Quá trình
này thể hiện rõ qua các lớp bồi lắng ở đáy hồ.
Các lớp bồi này làm cho các đặc trưng của hồ
thay đổi , và thay đổi cả bản chất nước trong hồ.
Các vật chất hình thành nên lớp bồi đáy được đặc
trưng bởi các thành phần đặc trưng hình học, thủy
lực của mình như đường kính hạt, vận tốc lắng đọng,,
khối lượng riêng,..
Tham gia vào sự hình thành lớp bồi đáy còn có các
sản phẩm bị vỡ ra từ bờ hồ, từ gió, dòng chảy
vào đưa các chất thải do hoạt động con người gây
ra...
Khối lượng vật chất tích tụ trong hồ có thể được tính
nhờ giải phương trình cân bằng vật chất của hồ.
Các thành phần của phương trình cân bằng vật
chất xác định được rất khó khăn do không đủ điều
kiện xác định chính xác các thành phần của nó.
Phương trình có dạng:
Rc+Rb+Rp+Rg+Rn = Rh+Rx+RacRiz +R


Trong đó:
Rc: Vật chất vào từ dòng cơ bản củahồ;
Rb: Vật chất vào từ dòng chảy vào hồ;
Rp: Vật chất vào do bờ hồ bị rửa vỡ;
Rg: Vật chất do gió vào ;
Rn = do các quá trình phản ứng hoá, vi sinh,...
Rh: Vật chất ra ở hạ lưu hồ;
Rx: Vật chất ra từ dòng chảy ra sử dụng cho hoạt

động con người;
Rac: Vật chất lắng tụ dưới đáy hồ.
Riz :Sự thay đổi vật chất lơ lửng trong hồ trong
khoảng thời gian tính toán;
R: Sai số
5.4.2. Sự lắng đầy hồ:
Tốc độ lắng đầy hồ phụ thuộc vào địa hình lòng
hồ, dòng vật chất đến hồ, tốc độ lỡ bờ hồ, các
đặc trưng hình học, thủy lực của hạt vật chất trong
hồ, khả năng chức đựng vật chất của nước trong
hồ (nồng độ bão hòa), các đặc tính động lực học
và hình học của hồ.
Những hồ lớn, ở những nơi mà dòng chảy tới ít
phù sa thì tốc d0ộ lắng đầy nhỏ.
Những hồ được nuôi từ dòng chảy trên núi hay khu
vực có nhiều vật chất trong dòng chảy tới thì tốc
độ lắng đầy rất lớn.