Bài giảng thủy văn công trình chương 2

Khoa Thuỷ văn – Tài nguyên nước
Bộ môn Thuỷ văn – Tài nguyên nước

THUỶ VĂN CÔNG TRÌNH

Chương 2: Các nguyên lý thuỷ văn

1


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
1.

Hệ thống sông ngòi

Sông hình nan quạt
3

Sông hình lông chim


2.1 Hệ thống sông ngòi - Lưu vực
Tập hợp toàn bộ các sông suối lớn nhỏ̉ có liên quan đến nguồn nước
sông gọi là hệ thống sông: Hệ thống sông Hồng; Hệ thống sông Đồng Nai….
Phân loại sông thường theo cách sau:

•Các sông trực tiếp đổ ra
biển hoặc vào các hồ
trong nội địa gọi là sông
chính.
•Sông đổ vào sông chính
là sông nhánh cấp I.
•Sông đổ vào sông nhánh
cấp I là sông nhánh cấp II.
4

Sông hình cành cây


2.1 Hệ thống sông ngòi - Lưu vực
2. Lưu vực sông
Là phần diện tích mặt đất giới hạn bởi mặt cắt
cửa ra và đường chia nước. Toàn bộ nước trên

phần diện tích đó(kể cả nước mặt và nước ngầm)
sẽ chảy ra qua mặt cắt cửa ra.
Mặt cắt cửa ra. Là mặt cắt ngang sông mà tại đó
tiến hành nghiên cứu, đo đạc lượng nước trên lưu
vực chảy qua (còn gọi là tuyến khống chế ).

5


2.1 Hệ thống sông ngòi - Lưu vực
Đường chia nước. Là đường nối các điểm cao
nhất xung quanh lưu vực và ngăn cách nó với các
lưu vực khác ở bên cạnh, trên đường phân nước
nước sẽ chảy về các lưu vực sông khác nhau.
Để xác định cần dựa vào bản đồ địa hình.
Có 2 loại đường: đường chia nước mặt và đường
chia nước ngầm. Thực tế thường thì không trùng
nhau (gọi là lưu vực hở). Ứng dụng thực tế thường
coi là trùng nhau (gọi là lưu vực kín).
6


2.1 Hệ thống sông ngòi - Lưu vực
3. Các đặc trưng hình học của lưu vực sông

Diện tích lưu vực F (km2): Diện tích khu vực khống
chế bởi đường phân nước và mặt căt cửa ra.

Chiều dài sông (Ls) và chiều dài lưu vực (Llv ):


Ls là chiều dài đường nước chảy trên dòng chính tính
từ nguồn đến mặt cắt cửa ra của lưu vực.

Ls (km)

7


2.1 Hệ thống sông ngòi - Lưu vực
3. Các đặc trưng hình học của 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)

8


2.1 Hệ thống sông ngòi - Lưu vực
3. Các đặc trưng hình học của lưu vực sông
• Chiều rộng bình quân lưu vực B:
B = F/Llv
• Độ cao bình quân lưu vực(m):
n

n


i 1

n
9



Xi


( Yi  Zi   Wi   Yngi )

i 1

n




Độ dốc lòng sông và độ dốc bình quân lưu vực

- Độ dốc trung bình lòng sông
Js = 2/L2

trong đó:  là tổng diện tích phía dưới đường nối các điểm cao độ
đáy sông, L là tổng độ dài sông trên mặt phẳng nằm ngang

- Độ dốc trung bình lưu vực

J lv




10

l
n l
i  1 iΔh

i
2
 i1
F

Mật độ lưới sông: D = ∑L/F (km/km2)
Một số đặc trưng khác


2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng




11

Các yếu tố khí hậu, khí tượng: mưa, bốc
hơi, áp suất hơi nước, gió…
Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến dòng
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.





12

Mưa đối lưu
Mưa địa hình
Mưa gió xoáy
Mưa bão


2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng
Các đặc trưng mưa
a) Lượng mưa (mm): là lớp nước mưa rơi
trong một thời đoạn thời gian nào đó.
Thời gian xác định lương mưa nhỏ hơn 1
ngày gọi là mưa thời đoạn ngắn (mưa 60
phút, 120 phút…), ngược lại lớn hơn 1
ngày gọi là thời đoạn dài (mưa ngày,

mưa tháng, mưa năm)
13


2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng
b) Cường độ mưa (mm/phút,mm/h): là lượng
mưa rơi trong một đơn vị thời gian.

14


2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng
Mưa trung bình tháng một số trạm ở Việt Nam
mm
Months
Jan.

Feb.

March

April

May

June

July

Aug.

Sep.

Oct.

Nov.

Dec

Total

Lai Chau

4

27

11

139

491

479

780

304

188

4

49

0

2476

Son La

4

17

9

166

267

176

290

174

169

69

11

1

1353

Tuyen Quang

2

32

17

120

288

163

231

175

208

20

14

24

1294

Ha Noi

3

25

29

98

118

211

286

330

388

145

5

21

1659

Bai Chay

4

21

31

44

100

297

410

129

268

80

41

7

1432

Nam Đinh

6

45

32

43

175

60

217

162

179

125

10

33

1087

Vinh

33

35

142

76

204

9

44

637

119

495

45

123

1962

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

23

3

40

27

157

49

17

51

168

483

543

4

1565

2-

8

27

302

314

210

297

173

117

70

2

1522

38 -

39

86

174

322

421

371

307

508

339

1

2606

Nha Trang
Vung Tau
Ca Mau

15


2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng

16


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.
17


2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng
Phương pháp tính lượng mưa bình quân lưu vực

a. Phương pháp bình quân số học:

X 

1
n

18

n


i 1

X

i


2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng
Phương pháp tính lượng mưa bình quân lưu vực
n

b. Phương pháp đa giác Thiessen


X 

fi X

i 1

F

19

i


2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng
Phương pháp tính lượng mưa bình quân lưu vực
n

c. Phương pháp đường đẳng trị


X 

fi

(X i  X
2

i 1

F
F1= 10km2
F2 = 8km2
F3 = 12km2

F4 = 10km2
Xtb = (1.5*10+2.25*8+2.75*12+3.5*10)
10+8+12+10
= 2.53cm = 25.3mm
20

i 1

)


2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng
2. Bốc hơi
Bốc hơi là hiện tượng nước chuyển từ trạng thái
lỏng hoặc rắn sang trạng thái hơi. Đại lượng biểu
thị lượng bốc hơi ký hiệu Z (mm) được tính bằng
bề dày lớp nước bị bốc thoát trong một thời đoạn
nào đó (ngày, tháng, năm). Theo nguồn gốc bốc

hơi thường chia ra:
21


2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng
• 1. Bốc hơi mặt nước: là bốc hơi trực tiếp từ mặt thoáng của
nước.
•2. Bốc hơi mặt đất: là bốc hơi trực tiếp từ mặt đất.
•3. 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.
•4. 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.
22


2.2 Các yếu tố khí hậu, khí tượng
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:
•Lượng bốc hơi nhỏ hơn bốc hơi từ mặt nước. Tốc độ giảm
nhanh khi mưa ngừng rơi
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.
23


•

5. 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. Bốc hơi tiềm năng thường
đo trong lều khí tượng. Hoặc tính theo công thức đơn giản:

Công

thức Thornthwaite (1948):

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
a = 6,75.10-7I3 – 7,71.10-5I2 + 1,78.10-2I + 0,498
24


• 6. Bốc hơi thực tế (Ea):

luôn nhỏ hơn hoặc bằng

bốc hơi tiềm năng. Được đo đạc bằng dụng cụ gọi là

thùng/chậu đo bốc hơi ( xem hình)

25