C1 modau

Chương 1:

ĐẦU

MỞ

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SÔNG NGÒI VÀ
NỀN KINH TẾ QUỐC DÂN.

Trên trái đất, nước là loại vật chất phong phú
nhất, là thành phần cấu tạo chính của mọi vật
thể sống, là lực lượng chủ lực không ngừng làm
thay đổi hình thể bề mặt trái đất. Nước giữ vai
trò then chốt trong việc điều hòa nhiệt độ quả
đất, bảo đảm cho sự sinh tồn của nhân loại.
Sông ngòi và nền kinh tế Quốc dân liên hệ với
nhau rất chặt chẽ. Muốn sống và tồn tại, con
người cần có nước. Người ta có thể nhịn đói
được, nhưng không thể nhịn khát. Trong điều kiện
phát triển kinh tế hiện nay, mọi hoạt động của
con người đều liên quan đến việc khai thác và 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, năng lượng nước làm ra điện,..
Theo số liệu sơ bộ, nước ta có trên 1000 sông,
suối với trữ năng tiềm tàng khoảng 260-280 tỷ
KW/h. Trong đó, sông Đà, sông Lô, sông Đồng Nai
có nguồn năng lượng rất lớn. Nhiều nhà máy
thủy điện lớn ở nước ta được xây dựng: Hoà Bình,
Trị An, Thác Bà, Đa Nhim, và nhiều nhà máy khác

đang xây dựng.
Bên cạnh đó, tác hại mà sông ngòi đem đến cho
chúng ta không ít. Lũ lụt đã đem lại cho chúng ta
bao nhiêu chết chóc đau thương. Dòng chảy trong
những đoạn sông quanh co đã lôi cuốn đi haøng


vạn mét đất, làm sụp lỡ bờ, nhà của, con người
tiêu tan.
Lợi và hại là hai mặt trái phải của dòng sông.
Chúng ta cần nghiên cứu kỹ lưỡng để lợi dụng
và chinh phục nó, bắt nó phải phục vụ cho cuộc
sống của con người.

1.2

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG MÔN HỌC.

Thủy văn là ngành khoa học nghiên cứu mọi pha
khác nhau của nước trên trái đất, có vị trí quan
trọng đối với con người và môi trường. Các
thành tựu của thuỷ văn được ứng dụng rộng rãi
trong nhiều lãnh vực khác nhau như: thiết kế và
vận hành các công trình thủy, cấp nước đô thị,
bố trí và xử lý các nguồn nước thải, tưới tiêu,
sản xuất năng lượng điện, phòng chống lũ lụt,
xói lở bờ, bồi lắng phù sa, ngăn mặn, giảm nhẹ
ô nhiễm, .. Nhiệm vụ của Thủy văn là giúp
phân tích các vấn đề tính toán như trên và cung
cấp chỉ dẫn sử dụng và bảo vệ nguồn tài

nguyên nước.
Đối tượng nghiên cứu của Thủy Văn là các loại
nước khác nhau trên trái đất, sự phân bố, vận
động , các đặc tinh vật lý, hóa học của chúng,
các tác động qua lại đối với môi trường chung
quanh và con người. Thủy văn có thể được xem là
ngành khoa học chứùa đựng toàn bộ các ngành
khoa học khác về nước hay nói cách khác, đây
là ngành khoa học nghiên cứu về vòng tuần
hoàn Thủy văn, về chu trình vận động vónh cửu
của nước giữa mặt đất và bầu khí quyển. Các
kiến thức thủy văn được áp dụng trong việc điều
khiển và áp dụng nguồn tài nguyên nước trên
đất liền. Trong đại dương, nước thuộc phạm vi
nghiên cứu của Hải dương hoïc.


1.3

VÒNG TUẦN HOÀN THỦY VĂN.

Nước trên trái đất tồn tại trong một khoảng
không gian gọi là thuỷ quyển (từ độ cao 15 km
trên bầu khí quyễn đến sâu trong thạch quyển 1
km. Trong vòng thuỷ quyển, nước vận động vô
cùng phức tạp, cấu tạo thành vòng tuần hoàn
thủy văn (hay còn gọi là chu trình thủy văn) như
hình 1.1
Nước bốc hơi từ các đại dương và lục địa trở
thành một bộ phận của khí quyển, hơi nước bốc

lên cao, gặp lạnh, hội đủ điều kiện, chúng sẽ
ngưng tụ và rơi trở lại mặt đất, mặt biển. Lượng
nước rơi xuống mặt đất có thể bị ngăn giữ lại
bởi các rừng cây , rồi chảy trên các sườn dốc,
thấm vào lòng đất thành dòng nước ngầm,
chảy vào các lòng sông thành dòng chảy mặt.
Phần lớn lượng nước được các lớp thảm thực vật
giữ lại, , và một phần dòng chảy mặt sẽ quay lại
bầu khí quyển qua con đường bốc hơi, phần còn lại
đổ ra biển, và cũng sẽ bốc hơi. Dòng chảy
ngầm sẽ ở sâu trong lòng đất, đến tầng không
thấm, và sẽ xuất lộ thiên ra các dòng suối
chảy dần vào sông, cuối cùng cũng bốc hơi
hoặc đổ ra biển.
Hơi ẩm
chuyền vào
mặt đất

Mưa trên mặt
đất

Dòng chảy
mặt

Tầng thấm
Tầng không
thấm

Mưa rơi
xuống

đại
dương

Bốc hơi từ
mặt đất
Mặt đất

Dòng chảy
ngầm

H. 1.1 Tuần hoàn
Thủy văn

Bốc hơi từ
đại dương
Dòng chảy
mặt
Biển


Theo thống kê của Ven Techow, nếu tổng lượng
nước trên trái đất là 100%, thì 96,5% là nước đại
dương, 1,7% là băng ở hai cực, 1,7% là nước
ngầm, chỉ có 0,1% là nước mặt và hơi nước
trong không khí

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CÁC HIỆN
TƯNG THỦY VĂN
1. Phương pháp “Phân tích nguyên nhân hình
thành”

Hiện tượng thủy văn là kết quả của nhiều
nguyên nhân khác. Dòng chảy sinh ra trên mặt
đất phụ thuộc vào mưa, điều kiện địa chất, lớp
phủ thực vật, địa hình, lưu vực…Vì thế, để nghiên
cứu hiện tượng thuỷ văn, người ta dùng phương
pháp “Phân tích nguyên nhân hình thành”
Theo phương pháp này, người ta xây dựng các
mô hình lý của dòng chảy để nghiên cứu, bố trí
và đo đạc các đặc trưng thủy lực trên sông để
thu thập số liệu. Ngày nay, khi phương pháp số đã
và đang phát triển, người ta còn sử dụng các mô
hình toán để nghiên cứu dòng chảy và đánh giá
ảnh hưởng của chúng đến môi trường.
2. Phương pháp “Tổng hợp địa lý”
Dựa theo phương pháp này, người ta nghiên cứu
sự quan hệ của các đặc trưng thủy văn với điều
kiện cảnh quan địa lý của lưu vực. Trên cơ sở
phương pháp này, người ta xây dựng các bản đồ
đẳng trị, hoặc bản đồ phân vùng các đặc trưng
dòng chảy.
3. Phương pháp “Lưu vực tương tự”
Có thể xem đây là sự phát triển của phương
pháp tổng hợp địa lý. Phương pháp này dùng để


nghiên cứu một lưu vực không có đầy đủ các
số liệu thuỷ văn. Người ta chọn một lưu vực nào
đó có các điều kiện địa hình tương tự và mượn
các đặc trưng của lưu vực này cho lưu vực nghiên
cứu. Các đặc trưng này có thể dùng trực tiếp,

hoặc hiệu chỉnh lại bằng các hệ số. Phương
pháp này hiện dùng khá phổ biên đối với nước
ta, khi mà chuỗi sô liệu thủy văn còn chưa đủ.
4. Phương pháp “Thống kê”
Xuất phát của phương pháp này cho rằng hiện
tượng thủy văn là kết quả của nhiều nhân tố
phức tạp. Các nhân tố này lại phụ thuộc vào
các điều kiện phức tạp khác, mà trong thực tế
không thể xét hết được. Vì thế các hiện tượng
trên được ghép vào các hiện tượng ngẫu nhiên,
phục tùng quy luật số lớn, có thể nghiên cứu
được bằng phương pháp xác suất thống kê.
Phương pháp này phát triển mạnh mẽ trong
nghiên cứu thủy văn, nhất là trong tính toán
thủy văn công trình, khi mà người ta không cần
biết điều kiện, hoàn cảnh hoặc trình tự xảy ra
một hiện tượng nào đó, mà chỉ cần biết khả
năng xảy ra hiện tượng đó trong một khoảng thời
gian nhất định

1.5

SỰ PHÂN BỐ NƯỚC TRÊN TRÁI ĐẤT
Trữ lượng nước trên trái đất theo tài
liệu của M.I.Lơvovitra
Các thành phần

Thể tích
1000km3

Chiếm tỷ
lệ

Nước trong 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 trong đất

75

0,005

Hơi nước trong khí
quyển

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 của một con sông là
phần mặt đất mà từ đó nước chảy vào sông.
Đây là khu vực tập trung nước cho con sông.
Đường cong khép kín bao quanh, phân chia các lưu
vực, mà từ đó, nước chảy về các các phía của
các lưu vực khác nhau gọi là đường phân nước.
Nước chảy vào sông từ dòng nước mặt và
nước ngầm nên có hai dường phân nước: đường
phân nước mặt và đường phân nước ngầm.
Trong thực tế rất khó xác định đường phân nước
ngầm nên thường lất đường phân nước mặt làm
đường phân nước của lưu vực, đây là đường cong
khép kín nối các điểm chung quanh lưu vực
1.7 CÂN BẰNG NƯỚC
Đối với bất kỳ một lưu vực nào đó, trong
một thời gian nhất định, quan hệ thay đổi của
các yếu tố thủy văn (mưa, bốc hơi, dòng chảy)
phải tuân theo quy luật sau: Cho mỗi lưu vực, lượng
nước đến, sau khi trừ bớt đi lượng nước trữ lại
trong lưu vực (hoặc cộng thêm lượng nước mất đi
trong lưu vực), phải bằng lượng nước đi khỏi lưu vực.


Đây là nguyên lý cân bằng nước. Đây là cơ sở
chủ yếu để phân tích nguyên nhân hình thành
dòng chảy về mặt định tính và định lượng. Dựa
vào nguyên lý cân bằng này, ta có thể xây
dựng các phương pháp tính toán thủy văn trong
trường hợp cần thiết số liện dòng chảy. Ta có
các ví dụ sau đây về cân bằng nước:

1. Cân bằng nước thông dụng:
Cho một lưu vực bất kỳ, trong một thời gian
nhất định, xét lượng nước đến và lượng nước đi,
ta lập được phương trình cân bằng nước như sau:
Lượng nước đến gồm có:
X: Lượng mưa bình quân trên lưu vực
Z1: Lượng nước ngưng tụ trên mặt lưu vực

Y1: Lượng dòng chảy mặt đến lưu vực.
W1: Lượng dòng chảy ngầm đến lưu vực
U1: Lượng nước trữ trong lưu vực ở điểm thời gian

đầu.

Lượng nước đi gồm có:
Z2: Lượng nước bốc hơiï trên mặt lưu vực

Y2: Lượng dòng chảy mặt đi khỏi lưu vực.
W2: Lượng dòng chảy ngầm đi khỏi lưu vực
U2: Lượng nước trữ trong lưu vực ở điểm thời gian

cuối.

Ta có phương trình cân bằng nước như sau:
X+Z1+Y1+W1+U1=Z2+Y2+W2
+U2
(1.1)

2. Cân bằng nước của lưu vực kín trong thời
đoạn bất kỳ:

Lưu vực kín là lưu vực có đường phân nước mặt
và đường phân nước ngầm trùng nhau, do đó
không có nước mặt và nước ngầm từ lưu vực
khác chảy đến, Y1=0 và W1=0. Thông thường đây
là lưu vực cho những sông lớn, khi mà nước của
nó cung
cấp cho những
X+Z1+U1=Z2+Y2+W2+
sông
nhỏ và vừa
U2
(1.2)
3. Cân bằng nước của lưu vực kín trong nhiều
năm:
Trong nhiều năm, ta tính bình quân, chênh lệch
lượng nước trữ trong lưu vực không đáng kể, do đó
đối với lưu vực kín, ta có:
X+Z1=Z2+Y2+
W2

(1.
3)

1.8 CÁC ĐẠI LƯNG THỦY VĂN và KHÁI
NIỆM CẦN THIẾT:
1. Cao độ mực nước : z; Độ sâu dòng chảy
trong sông tại một vị trí nào đó: H
2. Đường dòng, ống dòng, dòng nguyên

tố
3. Diện tích mặt cắt ướt: A
4. Chu vi ướt: 
5. Bán kính thủy lực: R= A/
6. Lưu lượng nước:

, u là vận tốc điểm;

Q=m3/s
7. Vận tốc dòng chảy, (trung bình mặt cắt)
: V=Q/A
8. Tổng lượng nước:

;

m3


9. Module dòng chảy : M=103Q/F
Trong đó F: diện tích lưu vực
10.
Độ sâu dòng chảy: (Y) Là chiều
dày lớp nước bình quân được sinh ra trên bề
mặt lưu vực sau một khoảng thời gian nào
đó :

11.
Hàm lượng bùn cát (c): là khối lượng
bùn cát trong một đơn vị thể tích mẫu nước.
(g/m3)

12.
Độ mặn nguồn nước: S%0: số g muối
có trong một đơn vị thể tích mẫu nước.
13.
Độ chua nước sông: hàm lượng axít
(hoặc gốc axít) có chứa trong nước làm nước
bị chua, biểu thị bằng chỉ 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 các chất
hữu cơ.
COD: Chemical Oxigen Demand: nhu cầu oxi hoá
biểu thị mức độ ô nhiễm các chất vô
cơ và kim loại độc hại.
DO: Dissolved Oxigen : lượng oxy hoà tan trong
nước.
Trong điều kiện bình thường, DO đạt bão
hoà trong nước ở 7,8 mg/l
Nếu DO>5mg/l thì nước được coi là sạch.