Bài Giảng Thủy Văn

Bộ Xây dựng
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI
Bài giảng
THỦY VĂN ĐÔ THỊ
Ngành kỹ thuật hạ tầng đô thị

Chương 1. MỞ ĐẦU
1.1. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG MÔN HỌC
1.1.1. Khái niệm về thuỷ văn học
Thủy văn học là ngành khoa học nghiên cứu quy luật tồn tại và vận
động của nước trong tự nhiên
1.1.2. Nhiệm vụ và nội dung môn học

Các quá trình hình thành và vận động của nước trên các khu vực hoặc
lưu vực sông.

Xác định cân bằng nước trên các khu vực, lưu vực và tài nguyên nước
của chúng.

Xác định các đặc trưng của dòng chảy và quy luật diễn biến của các đặc
trưng đó theo thời gian và không gian trong mối quan hệ với các nhân tố
ảnh hưởng.
Chương 1. MỞ ĐẦU
1.1.3. Đặc điểm của hiện tượng thuỷ văn & phương pháp nghiên cứu
a. Đặc điểm của hiện tượng thủy văn
Hiện tượng thủy văn xảy ra muôn hình muôn vẻ nhưng tựu trung nó
mang những đạc điểm cơ bản sau đây:

Hiện tượng thủy văn có nguyên nhân hình thành vật lý rõ rệt


Hiện tượng thủy văn có tính chất địa lý rõ rệt

Hiện tượng thủy văn mang tính ngẫu nhiên
Chương 1. MỞ ĐẦU
1.1.3. Đặc điểm của hiện tượng thuỷ văn & phương pháp nghiên cứu
b. Phương pháp nghiên cứu
1. Phương pháp phân tích nguyên nhân hình thành

Phân tích nguyên nhân hình hành để thiết lập mối quan hệ giữa đại
lượng thủy văn cần nghiên cứu với các nhân tố ảnh hưởng biểu thị dưới
dạng các công thức hoặc các phương trình toán học.
Chương 1. MỞ ĐẦU
1.1.3. Đặc điểm của hiện tượng thuỷ văn & phương pháp nghiên cứu
b. Phương pháp nghiên cứu
2. Phương pháp phân tích tính chất địa lý của hiện tượng thủy văn
Có thể chia làm 3 phương pháp cụ thể như sau:

Phương pháp tương tự địa lý – thủy văn: Từ số liệu thủy văn của 1 trạm
(trạm tham khảo) có thể suy ra số liệu của trạm thủy văn khác (trạm
đang xét) khi hai trạm thủy văn có điều kiện địa lý tự nhiên và khí hậu
tương tự giống nhau và được cho rằng có quy luật thủy văn tương tự
nhau.

Phương pháp nội suy địa lý: Coi đặc trưng thủy văn với tính cách là đặc
trưng địa lý nên có thể phân khu, phân vùng thủy văn hoặc xây dựng các
bản đồ đẳng trị của các đại lượng thủy văn.

Phương pháp tham số địa lý tổng hợp: Coi đại lượng thủy văn là hàm số
của nhiều yếu tố địa lý, các yếu tố chính được xét riêng biệt, còn các yếu
tố địa lý thứ yếu được tập hợp lại thành các tham số tổng hợp.

Chương 1. MỞ ĐẦU
1.1.3. Đặc điểm của hiện tượng thuỷ văn & phương pháp nghiên cứu
b. Phương pháp nghiên cứu
3. Phương pháp phân tích số liệu thống kê của hiện tượng thủy văn

Áp dụng lý thuyết xác suất thống kê để tìm ra quy luật của hiện tượng
thủy văn, tính toán các giá trị xuất hiện của đại lượng thủy văn ứng với
độ tin cậy, những xác suất xuất hiện khác nhau.
Chương 1. MỞ ĐẦU
1.2. VÀI NÉT VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN KHOA HỌC THUỶ VĂN
1.2.1. Trên thế giới

Loài người từ thời cổ đại đã biết sử dụng các quy luật thủy văn

Khoảng 100 năm TCN đã có lý thuyết tuần hoàn và cân bằng nước ở La
Mã

Thế kỷ 17-19 các công trình giao thông- thủy lợi được xây dựng nhiều

Đầu thế kỷ 20 hàng loạt các công trình thủy văn được áp dụng rộng rãi

Ngày nay với sự phát triển CNTT ngành thủy văn ngày càng phát triển
Chương 1. MỞ ĐẦU
1.2. VÀI NÉT VỀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN KHOA HỌC THUỶ VĂN
1.2.2. Ở Việt Nam

Từ đầu công nguyên người Việt đã biết quan sát và lợi dụng hiện tượng
thủy văn (dẫn nước ngọt, làm muối, đắp đê, đánh trận…)


Cuối TK 19 người Pháp cho xây dựng nhiều công trình giao thông – thủy
lợi

Công tác thủy văn thực sự bắt đầu sau năm 1954

Sau 1975 công tác thủy văn được mở rộng pham vi và từ đó đến nay
ngày càng phát triển.
Chương 1. MỞ ĐẦU
1.3. CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẾ ĐỘ THUỶ VĂN
1.3.1. Nhân tố khí hậu

Nhân tố trực tiếp: mưa và các dạng nước rơi khác

Nhân tố gián tiếp: bốc hơi, nhiệt độ, độ ẩm, gió, bão
1.3.2. Nhân tố mặt đệm

Bao gồm địa hình, địa chất, tầng phủ thực vật, hình dạng lưu vực, mạng
lưới sông, ao hồ, đầm
1.3.3. Nhân tố hoạt động của con người

Bao gồm các biện pháp canh tác, thủy lợi, lâm nghiệp và xây dựng công
trình
Chương 1. MỞ ĐẦU
1.4. TUẦN HOÀN CỦA NƯỚC TRONG THIÊN NHIÊN VÀ
PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NƯỚC
1.4.1. Tuần hoàn nước trong thiên nhiên

Tuần hoàn nhỏ: nước biển bốc
hơi – ngưng tụ – rơi xuống thành
mưa


Tuần hoàn lớn: một phân hơi
nước di chuyển vào lục địa – rơi
xuống thành mưa (các dạng
nước rơi khác) – dòng chảy mặt,
dòng chảy ngầm ra biển

Tuần hoàn nội địa: tuần hoàn của
nước trong một khu vực nhất
định trong nội địa
1.4.2. Phương trình cân bằng nước
a. Phương trình cân bằng tổng quát
Nguyên lý cân bằng nước: Trên một lưu vực của một con sông hay một
đoạn sông nếu xét trong một khoảng thời gian nhất định thì lượng nước
chuyển vào lưu vực sẽ cân bằng với tổng lượng nước đi ra và bị giữ lại trên
lưu vực.
Chương 1. MỞ ĐẦU
1.4.2. Phương trình cân bằng nước
a. Phương trình cân bằng tổng quát
Phần nước chuyển vào trong một khoảng thời gian đang xét gồm:
Chương 1. MỞ ĐẦU
X – lượng mưa trung bình
rơi xuống lưu vực
Y1 – lượng dòng chảy mặt
vào lưu vực
Z1 – lượng nước ngưng tụ
từ khí quyển và đọng lại trong
lưu vực
W1 – lượng dòng chảy
ngầm chảy vào lưu vực

u1 – lượng nước trữ trên
lưu vực đầu thời khoảng
1.4.2. Phương trình cân bằng nước
a. Phương trình cân bằng tổng quát
Phần nước đi ra trong một khoảng thời gian đang xét gồm:
Chương 1. MỞ ĐẦU
Y2 – lượng dòng chảy mặt
chảy ra khỏi lưu vực
Z2 – lượng nước bốc hơi khỏi
lưu vực
W2 – lượng dòng chảy ngầm
chảy ra khỏi lưu vực
u2 – lượng nước trữ trên lưu
vực cuối thời khoảng
1.4.2. Phương trình cân bằng nước
a. Phương trình cân bằng tổng quát
Phương trình
Chương 1. MỞ ĐẦU
X + Y1 + Z1 + W1 + u1 = Y2 + Z2 + W2 + u2
(mm)
1.4.2. Phương trình cân bằng nước
b. Phương trình cân bằng nước của lưu vực sông trong thời đoạn bất kỳ
Chương 1. MỞ ĐẦU
* Lưu vực kín là lưu vực có đường phân
nước mặt và đường phân nước ngầm trùng
nhau, bởi vậy không có sự trao đổi nước với
lưu vực bên cạnh.
Trong trường hợp này Y1 = 0; W1= 0
và nước chảy qua mặt cắt cửa ra của lưu
vực (ký hiệu Y) có thể viết Y = Y2 + W2

Đồng thời ký hiệu: u2- u1 = ± Δu ; Z2 -
Z1= Z
Phương trình cân bằng có dạng:
X + Y1 + W1 + Z1 + u1 = Y2 + W2 + Z2 + u2
↔ X + Z1 + u1 = Y + Z2 + u2
↔ X = Y + Z ± Δu (mm)
1.4.2. Phương trình cân bằng nước
b. Phương trình cân bằng nước của lưu vực sông trong thời đoạn bất kỳ
Chương 1. MỞ ĐẦU
* Đối với lưu vực hở là lưu vực
có đường phân nước mặt và
đường phân nước ngầm không
trùng nhau.

Phương trình cân bằng có dạng:
X + Y1 + W1 + Z1 + u1 = Y2 + W2 + Z2 + u2
↔ X = Y + Z ± Δu ± ΔW
trong đó: ± ΔW = W2- W1 và Y = Y2 (mm)
1.4.2. Phương trình cân bằng nước
c. Phương trình cân bằng nước của lưu vực trong nhiều năm
Chương 1. MỞ ĐẦU
Chương 2. SÔNG NGÒI VÀ LƯU VỰC
2.1. SÔNG VÀ HỆ THỐNG SÔNG
2.1.1. Một số khái niệm

Sông: là dòng nước chảy tự nhiên theo chỗ trũng của địa hình, có lòng
dẫn ổn định và có nguồn cung cấp nước mặt và nước ngầm.

Sông chính: sông trực tiếp đổ ra biển hoặc hồ lớn


Sông nhánh: là sông dãn nước vào sông chính

Hệ thống sông (lưới sông): Tập hợp toàn bộ sông nhánh và sông chính
có liên quan dòng chảy với nhau.

Hệ thống địa lý thủy văn: Tập hợp toàn bộ sông, hồ, đầm trong một
khu vực nhất định.
Chương 2. SÔNG NGÒI VÀ LƯU VỰC
2.1. SÔNG VÀ HỆ THỐNG SÔNG
2.1.2. Hình dạng phân bố của sông

Dạng phân bố nam quạt: Các sông nhánh đổ vào sông chính ở những vị
trí gần nhau tọa thành hình dạng như những nam quạt
Chương 2. SÔNG NGÒI VÀ LƯU VỰC
2.1. SÔNG VÀ HỆ THỐNG SÔNG
2.1.2. Hình dạng phân bố của sông

Dạng phân bố hình lông chim:
Các sông nhánh phân bố đều đặn hai
bên sông chính
Chương 2. SÔNG NGÒI VÀ LƯU VỰC
2.1. SÔNG VÀ HỆ THỐNG SÔNG
2.1.2. Hình dạng phân bố của sông

Dạng phân bố song song: Sông nhánh chảy vào sông chính có hướng
song song với nhau
Chương 2. SÔNG NGÒI VÀ LƯU VỰC
2.1. SÔNG VÀ HỆ THỐNG SÔNG
2.1.3. Phân đoạn sông
Dựa vào điều kiện địa lý và diễn biến của sông thiên nhiên có thể phân

loại như sau:

Nguồn sông: là nơi bắt nguồn của dòng chảy

Thượng lưu: là đoạn đầu trực tiếp nối với nguồn sông

Trung lưu: là đoạn tiếp sau thượng lưu

Hạ lưu: là đoạn cuối cùng cuả dòng sông

Cửa sông: là nơi đổ ra biển
Chương 2. SÔNG NGÒI VÀ LƯU VỰC
2.1. SÔNG VÀ HỆ THỐNG SÔNG
2.1.4. Lòng sông và bãi sông

Lòng sông: là phần sông có nước chảy ngay cả về mùa cạn

Bãi sông: là phần đất hai bên hoặc ở giữa bị ngập toàn bộ (hay một
phần) trong mùa lũ
Chương 2. SÔNG NGÒI VÀ LƯU VỰC
2.1. SÔNG VÀ HỆ THỐNG SÔNG
2.1.5. Các đặc trưng địa lý thuỷ văn của sông
a. Vị trí nguồn sông và cửa sông

Xác định trên bản đồ mạng lưới sông ngòi bằng tọa độ địa lý
b. Độ dài sông L, km

Khoảng cách theo đường nước chảy từ nguồn đến cửa sông
c. Mật độ lưới sông D, km/km2


Tỷ số giữa chiều dài các con sông trong hệ thống và diện tích lưu vực
của nó.
2
( / )
L
D km km
F
∑
=