Bài giảng Địa lý thủy văn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LƠI
KHOA KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC
BỘ MÔN THỦY VĂN VÀ BĐKH

BÀI GIẢNG
ĐỊA LÝ THỦY VĂN
Giảng viên: TS. Vũ Thị Minh Huệ
Email:

Hà nội, 2022


4/1/2022

Giới thiệu môn học
ĐỊA LÝ THỦY VĂN
Vũ Thị Minh Huệ
Bộ mơn Thuỷ văn & BĐKH


1

Tài liệu tham khảo
Tài liệu chính
 Cơ sở địa lí tự nhiên (1, 2, 3) – Lê Bá Thảo
 Địa lý thuỷ văn. Nhà Xuất bản ĐHQG Hà Nội -2001.
 Bài giảng của giáo viên
Tham khảo
 Địa lí tự nhiên Việt Nam – Vũ Tự Lập
 Trần Thanh Xuân – Đặc điểm thuỷ văn và nguồn nước sông
Việt Nam. NXB NN – Hà Nội 2007.

 Introducing Physical Geography - Alan Strahler
Có thể tìm thấy ở thư viện ĐHTL!!!
2

1


4/1/2022

Điểm và hình thức thi
 Điểm quá trình chiếm 30% tổng số điểm, được
đánh giá dựa trên:
1. Điểm danh
2. Điểm bài tập (có rất nhiều bài kiểm tra 5-15p
trên lớp)
 Điểm thi chiếm 70%.
 Hình thức thi:
1. Đóng sách – 60 phút
2. Dạng trắc nghiệm (30 câu hỏi) + 1-2 câu lý
thuyết
3

ĐỊA LÝ
THỦY VĂN

ĐỊA LÝ TỰ
NHIÊN

ĐỊA LÝ
THỦY VĂN

4

2


4/1/2022

ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN
5

Mục đích mơn học
 Giới thiệu các kiến thức cơ bản về địa lý tự nhiên bao
gồm trái đất, thạch quyển, khí quyển, thuỷ quyển...
Cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về
quy luật biến đổi cũng như sự phân bố các hiện tượng
thủy văn trên một lãnh thổ nói chung và ở Việt Nam
nói riêng. Biết cách phân tích tổng hợp các yếu tố địa
lý thủy văn, sự phân bố theo lãnh thổ, nắm bắt được
các hệ thống sơng ngịi ở Việt Nam.
 Thực hành xây dựng bản đồ phân vùng thủy văn và
đường đẳng trị mưa, các đặc trưng dòng chảy.
6

3


4/1/2022

Địa lí tự nhiên là gì?

 Địa lý - Geography: Geo tiếng Latinh là Earth – Trái
đất còn graphy nghĩa là Picture – Bức tranh.
 Mục đích chính của địa lý là khám phá, mơ tả và giải
thích về Trái đất – sự thay đổi của nó từ nơi này sang
nơi khác, các đặc trưng của nó thay đổi theo thời gian
như thế nào, các quá trình chịu trách nhiệm cho sự
thay đổi này.

7

Địa lí tự nhiên là gì?
 Địa lí:
• là ngành khoa học nghiên cứu về đặc điểm phát
triển và tổ chức của bề mặt trái đất.
• là một mơn học tổng hợp xem xét cả khía cạnh vật
lý và con người trong nghiên cứu về con người, địa
điểm và mơi trường.
• đối tượng chính của nó là bề mặt trái đất và các quá
trình hình thành nên nó, mối quan hệ với con người
và mơi trường, và sự kết nối của con người tới các
địa điểm.
8

4


4/1/2022

9

Địa lí tự nhiên là gì? (tiếp)
 Địa lí nhân văn: nghiên cứu về xã hội, kinh tế, dân
cư và các quá trình tác động ở những địa điểm
khác nhau
 Địa lí tự nhiên: Nghiên cứu các q trình và các
đặc trưng tạo thành trái đất, bao gồm cả các hoạt
động con người ở những nơi tiếp xúc với môi
trường.

10

5


4/1/2022

Địa lí tự nhiên là gì? (tiếp)
 Đối tượng của Địa lí tự nhiên là thiên nhiên ở bề mặt
trái đất – Lớp vỏ địa lí.
 Giới hạn lớp vỏ địa lí: gồm tồn bộ thuỷ quyển, sinh
quyển, tầng đối lưu, phần dưới tầng bình lưu, thổ nhưỡng
quyển và lớp vỏ phong hố của thạch quyển

11

Địa lí tự nhiên là gì? (tiếp)
 Nhiệm vụ của địa lí tự nhiên là nghiên cứu những đặc
điểm chung nhất về thành phần vật chất, kiến trúc và các
quy luật phát triển của Lớp vỏ địa lí.
 Cần hiểu rõ vị trí của Trái Đất trong hệ Mặt Trời

 Cấu tạo bên trong cũng như bề mặt Trái Đất
 Đặc điểm địa lí của từng quyển thành phần của lớp vỏ địa lí
 Tác động qua lại của chúng và sự thay đổi theo không gian và
thời gian.

12

6


4/1/2022

4 hệ thống
con
chính
của Trái Đất:
khí
quyển,
sinh quyển,
thuỷ quyển,
thạch quyển.

13

Địa lí tự nhiên là gì? (tiếp)
 Phương pháp nghiên cứu địa lí
Phương
Phương
Phương
Phương

pháp
pháp
pháp
pháp

mơ tả, so sánh
bản đồ
ảnh máy bay và ảnh vệ tinh
toán, mơ hình hố tốn học

14

7


4/1/2022

VAI TRỊ CỦA ĐỊA LÍ TỰ NHIÊN
TRONG LĨNH VỰC THUỶ VĂN &
TÀI NGUYÊN NƯỚC?

15

8


Chương I: Trái đất
1. Khái niệm về vũ trụ.
2. Hình dạng và cấu trúc của mặt trời

3. Hình dạng và cấu trúc của trái đất
4. Hệ quả của sự vận động của Trái
Đất.

Khái niệm về vũ trụ
1. Các mơ hình vũ trụ
 Mơ hình Vũ trụ địa tâm của Ptơlêmê
 Mơ hình vụ trụ nhật tâm do Cơpecnic đề xướng
năm 1543 (1473 – 1543)
 Vũ trụ theo nhận thức của thế kỷ XX

2. Giả thuyết về nguồn gốc vũ trụ
 Thuyết Bic Bang về sự hình thành vũ trụ và Giả
thuyết tinh vân Mặt Trời

1


• Do Claude
Ptolemee nhà
thiên văn học
người Hy lạp
đề xuất (100170 năm sau
CN).

Mơ hình Vũ trụ địa tâm của Ptơlêmê
• Do Claude Ptolemee nhà thiên văn học người
Hy lạp đề xuất (100-170 năm sau CN).
• Trái đất là trung tâm vũ trụ.
• Vũ trụ được giới hạn bởi một mặt cầu chứa các

ngơi sao cố định.
• Mặt cầu quay xung quanh một trục qua tâm trái
đất.
• Mặt trời, Mặt trăng và các hành tinh quay xung
quanh trái đất.

2


• Cơpecnic đề xướng
năm 1543 (14731543)

Mơ hình Vũ trụ nhật tâm
• Cơpecnic đề xướng năm 1543 (1473-1543)
• Mặt trời là trung tâm vũ trụ
• Các hành tinh chuyển động đều quanh Mặt Trời theo
quỹ đạo tròn, cùng chiều và gần như trong cùng một
mặt phẳng.
• Càng xa Mặt Trời hành tinh có chu kỳ càng lớn.
• Trái Đất ngồi quay quanh Mặt Trời cịn tự quay
quanh mình nó.
• Mặt Trăng chuyển động tròn quanh Trái Đất

3


Vũ trụ theo nhận thức thế kỷ XX
Vũ trụ

Các

thiên hà

Trăm tỷ các
thiên thể

Vũ trụ theo nhận thức của thế kỷ XX
• Vũ trụ là khoảng khơng gian bao la vơ cùng tận.
• Trong khoảng khơng gian bao la đó chứa hàng
triệu các Thiên Hà.
• Mỗi Thiên Hà là một tập hợp của hàng triệu,
hàng tỷ các thiên thể như sao, hành tinh, vệ tinh,
tiểu hành tinh, sao chổi, thiên thạch cùng khí,
bụi bức xạ điện từ trường.
• Các thiên thể trong vũ trụ luôn luôn vận động,
kết hợp với nhau tạo nên những hệ thống phức
tạp với những quy luật riêng.

4


Dải Ngân hà (The Milky Galaxy)
• Đó là một thiên hà xoắn ốc có những cánh tay
tỏa ra từ trung tâm ra.
• Trong Ngân Hà có đủ loại sao, các thiên thể khí
và bụi vũ trụ. Các ngơi sao chuyển động quanh
tâm thiên hà và thiên hà quay tròn trong vũ trụ.
• Chu kỳ quay của Ngân hà là 180 triệu năm
• Tất cả các ngơi sao mà chúng ta nhìn thấy được
đều nằm trong Ngân Hà của chúng ta.
– 9000 ngơi sao

– 200 tỷ ngơi sao

Hệ Mặt Trời
• Được hình thành cách đây khoảng 4,6 tỷ năm, từ một đám
mây bụi khí khổng lồ trong dải Ngân hà.
• Nằm ở khoảng cách 2/3 tính từ tâm mặt trời.
• Gồm có Mặt Trời ở trung tâm, cùng với các thiên thể quay
xung quanh (như các hành tinh, tiểu hành tinh, vệ tinh, sao
chổi, thiên thạch) và các đám mây bụi khí.
• Quỹ đạo hành tinh và vệ tinh hầu như nằm trên 1 mặt phẳng
• Quỹ đạo và chuyển động xoay của hầu hết các hành tinh và
vệ tinh theo cùng một hướng
• Ngồi chuyển động xung quanh Mặt Trời, các hành tinh còn
tự quay quanh trục với hướng ngược chiều kim đồng hồ (trừ
Kim tinh và Thiên Vương tinh). Trục quay của hầu hết các
hành tinh và vệ tinh đều gần như vng góc với mặt phẳng
hồng đạo

5


• Mặt Trời: ngôi sao đơn
• Các hành tinh
• Các hành tinh lùn
• Các tiểu hành tinh
• Các vệ tinh
• Thiên thạch và sao chổi
• Khí và bụi vũ trụ

Các thiên thể trong hệ Mặt Trời

• Mặt Trời: ngơi sao đơn
• Các hành tinh
• Các vệ tinh
• Các hành tinh lùn
• Các tiểu hành tinh
• Thiên thạch và sao chổi
• Khí và bụi vũ trụ

6


Mặt trời
• Mặt Trời (The Sun) là một ngơi sao,
• sinh ra cách đây xấp xỉ 4,6 tỷ năm, từ một đám mây bụi
khí rất lớn có bán kính 10³ đơn vị thiên văn.
• Kích thước hơi nhỏ hơn sao trung bình (đường kính
trung bình khoảng 1,4 triệu km).
• cách trung tâm Ngân Hà chừng 30.000 năm ánh sáng.
• Khơng thể nhìn trực diện do nguồn bức xạ cực mạnh.
• Bề mặt MT không đồng nhất do các tai lửa hay bướu
• Vết đen là các vùng tối hầu như luôn nổi bật trên bề mặt
mặt trời. Gần các vết đen là các vùng sáng gọi là vệt
sáng quang cầu.

Các hành tinh
Theo định nghĩa của Hiệp hội Thiên văn quốc tế (2006):
• Hành tinh là những thiên thể khơng phát sáng.
• Quỹ đạo gần trịn quay xung quanh ngơi sao. Chuyển
động theo chiều thiên văn.
• Quỹ đạo của nó phải tách bạch với các vật thể khác

• Mặt phẳng quỹ đạo của các hành tinh gần trùng nhau.
• Có lực hấp dẫn đủ lớn để tạo thành hình khối cầu.
• Lực hấp hẫn của nó đã phải "hút sạch" các thiên thể
khác trên quỹ đạo của nó.
• Từ định nghĩa trên, “hành tinh” Diêm vương được
chuyển thành hành tinh lùn và Hệ Mặt Trời của chúng ta
cịn có 8 hành tinh, chia làm 2 nhóm:
– Nhóm hành tinh kiểu Trái Đất
– Nhóm hành tinh kiểu Mộc tinh

7


Các hành tinh

Các hành tinh
• Nhóm hành tinh kiểu Trái đất
• Các hành tinh bé có kích thước khơng lớn, khối lượng
riêng lớn, cấu tạo chủ yếu từ nguyên tố nặng (đá sắt,
silicat).
– Thủy tinh
– Kim tinh
– Trái Đất
– Hỏa tinh

8


Các hành tinh
• Nhóm hành tinh kiểu Mộc Tinh (gas giants)

Nhóm hành tinh lớn có kích thước lớn, khối lượng riêng
nhỏ, cấu tạo chủ yếu từ khí Hyđro, Hêli, Cacbonđioxit,
khí Metal, ammonia.
• nhiệt độ rất thấp dưới -100º, bề mặt ln bị mây mù bao
phủ.
• Nhóm hành tinh lớn gồm:
– Mộc Tinh (bán kính gấp 11 lần bán kính Trái Đất).
– Thổ Tinh
– Thiên Vương Tinh
– Hải Vương Tinh

Các hành tinh lùn (dwarf planets)
•
•
•
•
•

Hành tinh lùn là những thiên thể khơng phát sáng có
quỹ đạo quay xung quanh ngơi sao.
Có lực hấp dẫn đủ lớn để tạo thành hình khối cầu,
Lực hấp hẫn của nó khơng hút sạch được tất các thiên
thể khác trên quỹ đạo của nó.
Quỹ đạo của nó có thể khơng tách bạch với các vật thể
khác, quỹ đạo có thể khơng phải hình gần trịn
3 hành tinh lùn: Diêm Vương (pluto), Ceres, Eris:

9

Các tiểu hành tinh (asteroids)
• Kích thước khơng lớn, vài km đến vài trăm km.
Tiểu hành tinh lớn nhất (Zerera) có kích thước
770km.
• Thường có dạng hình khối, cấu tạo từ các mảnh
đá có nguồn gốc hệ mặt trời.
• Có hàng nghìn tiểu hành tinh, phần lớn chuyển
động trong khoảng không giữa sao Hoả và sao
Mộc (vành đai tiểu hành tinh).

Các vệ tinh
• Vệ tinh là thiên thể quay xung quanh hành
tinh:
– Trái đất có 1 vệ tinh là mặt trăng,
– Sao Hỏa có 2 vệ tinh,
– sao Mộc có đến 16 vệ tinh,
– sao Thiên vương có 15 vệ tinh,
– sao Thổ có 21 vệ tinh và một vành gọi là
“vành sao Thổ” bao gồm hàng tỷ “vi thể”.

10


Thiên thạch (Meteoroids) và sao
chổi

Thiên thạch
• Thiên thạch: những khối vật chất rắn nhỏ có
nguồn gốc vũ trụ, bay với vận tốc rất lớn trong
khoảng khơng giữa các hành tinh.

• Khi thâm nhập khí quyển của một hành tinh nào
đó sẽ bị hút khiến tốc độ và ma sát tăng cao(4060km/s).
– Phần lớn bị bốc cháy tạo ra sao băng hay sao đổi
ngơi.
– Nếu khơng bốc cháy hết vì q lớn, chúng rơi xuống
tạo tiếng nổ lớn và hố sâu, rộng.

11


Sao chổi (commets)
• Là các thiên thể đặc biệt quay quanh Mặt
trời theo các quỹ đạo ellip, tâm sai và độ
xích vĩ lớn.

•

•
•

•

Sao chổi là một thiên thể gần giống một tiểu hành tinh nhưng cấu
tạo từ đất đá, và băng. Nó được miêu tả như "quả bóng tuyết bẩn"
vì nó chứa cácbonníc, mêtan và nước đóng băng lẫn với bụi và các
khoáng chất.
Một sao chổi gồm 3 phần: nhân (nucleus), đầu sao chổi (coma) và
đuôi (tail) sao chổi.
Khi gần mặt trời, vật chất bị bùng nổ mãnh liệt. Dưới áp suất của gió
Mặt Trời, tạo nên các đi bụi và đi khí. Đơi khi, gió mặt trời

khơng đẩy hết đám mây bụi khí này về phía sau mà do đó đầu sao
chổi ngắn.
Các sao chổi khơng tồn tại ổn định trên quỹ đạo.
– Nhiễu loạn hấp dẫn,
– sự hao hụt khối lượng và thay đổi cấu trúc mỗi khi lại gần Mặt
Trời.
– Liên kết giữa các vật chất lỏng lẻo, có thể dần bị tan rã, đặc biệt
khi có tác động của lực hút từ các hành tinh lớn.

12


Sau nhiều vịng quay, trên một quỹ đạo khơng
thực sự ổn định, khối lượng của sao chổi giảm
dần, ngày càng bị nhiễu loạn, rồi tan rã.
- Sao chổi được chia làm 2 loại theo thời gian
tồn tại: Short – period (ít hơn 200 năm) and long
– period khoảng 20 triệu năm.
- Một số sao chổi cũng kết thúc cuộc đời bằng
một va chạm với các thiên thể khác.
- Một số sao chổi không tan rã dần trở thành các
tiểu hành tinh, với hạt nhân hết khả năng thăng
hoa.

Thuyết Big Bang về sự hình thành vũ trụ và
Giả thuyết tinh vân Mặt Trời
• Vũ trụ hình thành cách đây chừng 15 tỷ năm sau một vụ
nổ lớn từ một "nguyên tử ngun thủy" có kích thước vơ
cùng nhỏ, nhiệt độ và tỷ trọng vơ cùng lớn:
• Chúng ta chỉ mới khám phá được từ thời điểm 10-43 giây

sau vụ nổ. Khi đó vũ trụ có đường kính 10-33cm, nóng tới
1032K và có tỷ trọng tới 1099kg/m3.
• Theo mức độ thời gian vũ trụ giãn nở và lạnh đi (từ 10-35
giây đến 10-32 vũ trụ giãn nở gấp 1050 lần.).
• Và như vậy, vụ nổ xảy ra và làm tung ra trong khơng
gian những đám bụi khí khổng lồ có mật độ khơng đều.
• Mãi rất lâu sau, các đám bụi khí này tập hợp dưới tác
động của lực hấp dẫn, chuyển động theo hình xốy, vật
chất tập trung ở trung tâm, dần dần hình thành các ngơi
sao, các thiên hà của vũ trụ.

13


Sự hình thành các vì sao:
– Sao được hình thành từ đám mây lớn bụi và khí được gọi là Tinh
vân (stellar nebula).
– Dưới tác dụng của lực hấp dẫn giữa các nguyên tử, các thiên thể
bắt đầu co lại và chuyển động theo chiều thiên văn, theo hình
xốy ốc.
– Ở phần trung tâm vật chất tập trung càng ngày càng đậm đặc.
– Khi các vật chất va chạm vào nhau tạo ra lực ma sát. Vật chất
càng đậm đặc, ma sát càng lớn. Khi đó động năng sẽ biến thành
nhiệt năng làm nhiệt độ ở tâm của xoáy tăng dần.
– Ở tâm của xoáy, nơi tập trung vật chất, nhiệt độ tăng cao đến
một mức độ nào đủ điều kiện, khi đó sẽ xảy ra phản ứng nhiệt
hạnh. Đám mây khí phát sang đó trở thành ngơi sao.

Cuộc sống của các sao
Các sao sống hàng tỷ năm: sinh ra lớn lên, già đi và chết:

1. Đám mây vật chất: chủ yếu gồm Hydro và Heli.
2. Đám mây tích tụ: dưới tác dụng của lực hấp dẫn vật chất tích tụ lại,
thu nhỏ kích thước, đồng thời nhiệt độ tăng dần.
3. Thời kỳ tiền sao: Lực hấp dẫn tiếp tục nén đám mây. Nhiệt độ tại
trung tâm tiền sao vào khoảng 150.000K phía ngồi vào khoảng
3500K. Một phần của động năng được chuyển sang nhiệt năng và
quang năng,làm sao trở nên sang lống.
– Nếu khối lượng khơng đủ lớn: trở thành hành tinh khổng lồ chứa khí
nóng.
– Nếu khối lượng tiền sao lớn nhưng không đủ tạo ra phản ứng nhiệt
hạch, khi đó thì nó sẽ trở thành sao lùn nâu.
– Nếu khối lượng đủ lớn, tại tâm tiền sao nhiệt độ sẽ đủ cao để tạo ra
phản ứng nhiệt hạch (15triệu độ) thì tiền sao sẽ phát triển thành 1 môi
sao thực sự.

14


4. Thời kỳ sao trẻ
5. Thời kỳ sao trưởng thành: Là giai đoạn ổn định nhất
của sao. Hydro tiếp tục bị đốt cháy tạo ra năng lượng
tỏa ra cực lớn để giữ cân bằng cho khối khí nóng bỏng
tồn tại ở chế độ gần như cân bằng thủy tĩnh và cân
bằng động lực. Thời gian tồn tại của sao trong thời
đoạn này phụ thuộc vào kích thứớc của sao. Mặt trời –
tồn tại khoảng 10 tỷ năm.
6. Thời kỳ sao Kềnh đỏ (the Red Giants): Khi lượng Heli
nhiều – nặng – bị tích tụ vào tâm – lượng Hydro bị đẩy
ra ngoài làm cho phản ứng nhiệt hạch giảm đi. Khi
phản ứng nhiệt hạnh giảm đi, nhiệt độ của ngôi sao

cũng giảm đi. Đến khoảng dưới 3000K, sao trở nên đỏ
hơn trước đây. Đây cũng là thời kỳ sao giãn nở mạnh
càng làm cho nhiệt độ hạ thấp. Sao trở thành ngôi sao
đỏ và lớn.

7. Thời kỳ bùng nổ do heli: Thời kỳ này Heli
được tích tụ và ngày càng đậm đặc. Nhiệt độ
phần lõi sao tăng liên tục – xảy ra phản ứng
nhiệt hạch của Hydro ở miền kề lõi sao – nhiệt
độ càng tăng – xảy ra sự bùng nổ của Heli
trong lõi chứa heli của sao. Độ sáng của sao
tăng một cách đột ngột. Thời kỳ này chỉ kéo
dài khoảng 10h.
8. Thời kỳ sao Heli: Thời kỳ này các nguyên tố
nặng hơn tích tụ vào lõi. Một lần nữa sao lại
biến thành Kềnh đỏ.

15


9. Thời kỳ hấp hối của sao (sao lùn trắng, sao siêu mới)
–
–

–

Đối với những sao nhỏ nhẹ: vì nhiên liệu cạn kiệt, sao nguội đi
và chúng ta gọi là sao lùn trắng.
Đối với những sao có khối lượng trung bình: Do lượng Carbon
bị nén chặt, nhưng chưa đủ để tổ hợp thành các nguyên tố

nặng hơn. Thời kỳ này xảy ra vụ nổ cacbon tương tự như vụ
nổ Heli ( vụ bùng nổ siêu sao mới loại II), phóng hết vật chất
của sao vào khơng gian, phần cịn lại là lõi nhỏ của sao bị nén
chặt.
Đối với những sao có khối lượng lớn: tổ hợp được những
nguyên tố nặng, và lại xảy ra vụ bùng nổ siêu sao mới loại II.

10. Thời kỳ tàn dư: Sao lùn đen, punxa, sao nơtron
và hố đen:
–
–

–

Sao lùn trắng dần dần nguội đi và biến thành sao
lùn đen.
Siêu sao mới loại II: Tạo thành sao Nơtron, lõi sao
chỉ tồn nơtron, bán kính sao chỉ khoảng 10 đến
20km, chứa lượng vật chất đậm đặc, tỷ trọng= 1tỷ
tấn/1cm3.
Sao siêu nặng: Do phần lõi có nhiều nguyên tố
nặng Fe, và bị nén chặt sao chuyển sang trạng thái
có thể giữ lại mọi vật, mọi thơng tin được truyền
đến, và được gọi là hố đen.

16