ĐÁNH GIÁ tài NGUYÊN nước VIỆT NAM nguyễn thanh sơn phần 1

ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC VIỆT NAM
Nguyễn Thanh Sơn
NXB GIÁO DỤC 2005
Từ khoá: Lưu vực, sông ngòi, đo đcạc, tần suất, chuẩn dòng chảy năm, mặt dệm,
dao động dòng chảy năm, phân phối dòng chảy năm, cường độ tới hạn, vi phân,
dòng chảy kiệt, tài nguyên nước, môi trường, phát triển bền vững, các hệ thống sông
Tài liệu trong Thư viện điện tử Đại học Khoa học Tự nhiên có thể được sử dụng
cho mục đích học tập và nghiên cứu cá nhân. Nghiêm cấm mọi hình thức sao
chép, in ấn phục vụ các mục đích khác nếu không được sự chấp thuận của nhà
xuất bản và tác giả.


NGUYỄN THANH SƠN

ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC VIỆT NAM

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

2


Giáo trình Đánh giá tài nguyên nước Việt Nam dùng để giảng dạy cho sinh viên
ngành địa lý. Giáo trình cung cấp các khái niệm, các phương pháp thu thập và tính toán và các
kiến thức bảo vệ, phát triển các dạng tài nguyên nước. Giáo trình được trình bày trong các mối
quan hệ tổng hợp của môi trường địa lý tự nhiên.
Giáo trình có thể được dùng làm tài liệu tham khảo cho các chuyên gia trong lĩnh vực
khảo sát, qui hoạch và sử dụng tài nguyên nước.
***
The book "Vietnam Natural resources estimation (land water resources)" is used as a
textbook for students geographers. It provides the concepts, methods for collection and
calculation and the knowledge on the protection of the water resources forms. These problems

are presented in a closed relation with the geographical environment.
The book is also used for the experts in investigation, design and water resources
management as a referent matter.

3


MỤC LỤC
MỤC LỤC.............................................................................................................................................. 4
GIỚI THIỆU.......................................................................................................................................... 4
Phần thứ nhất. ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC........................................................................... 8
Chương 1. MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 9
1.1. Khái niệm tài nguyên nước .......................................................................................................... 9
1.2. Nước trên Trái Đất và các vấn đề về tài nguyên nước............................................................... 10
1.3. Ý nghiã của nghiên cứu tài nguyên nước ................................................................................... 18
1.4. Ảnh hưởng của điều kiện địa lý tự nhiên tới tài nguyên nước lãnh thổ ..................................... 18
1.4.1. Vị trí địa lý .......................................................................................................................... 18
1.4.2. Địa hình và địa mạo ............................................................................................................ 19
1.4.3. Thảm thực vật...................................................................................................................... 19
1.4.4. Khí hậu ................................................................................................................................ 20
Chương 2.ĐIỀU TRA VÀ TÍNH TOÁN TÀI NGUYÊN NƯỚC.................................................... 22
2.1.Thu thập thông tin từ lưới trạm khí tượng thuỷ văn quốc gia ..................................................... 22
2.1.1. Phân loại trạm thuỷ văn....................................................................................................... 22
2.1.2. Phân cấp trạm thuỷ văn ....................................................................................................... 22
2.2. đo đạc các đặc trưng tài nguyên nước ....................................................................................... 23
2.2.1. Đo mực nước....................................................................................................................... 23
2.2.2. Đo sâu.................................................................................................................................. 27
2.2.3. Đo lưu tốc............................................................................................................................ 31
2.2.4. Lưu lượng nước................................................................................................................... 33
2.3. Đo đạc tài nguyên nước mưa và nước ngầm.............................................................................. 37

2.3.1. Đo mưa............................................................................................................................... 37
2.3.2. Khảo sát tài nguyên nước ngầm .......................................................................................... 37
Chương 3. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN NƯỚC LÃNH THỔ.................. 45
3.1. Phương pháp cân bằng nước ..................................................................................................... 45
3.1.1. Phương trình cân bằng nước dạng tổng quát....................................................................... 45
3.1.2. Phương trình cân bằng nước cho một lưu vực sông ngòi.................................................... 46
3.1.3. Phương trình cân bằng nước của lưu vực cho thời kỳ nhiều năm ....................................... 46
3.1.4. Phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến dòng chảy sông ngòi thông qua phương trình
cân bằng nước ............................................................................................................................... 47
3.1.5. Phương trình cân bằng nước ao hồ, đầm lầy ....................................................................... 48
3.2. Phương pháp tính toán tài nguyên nước .................................................................................... 49
3.2.1. Phương pháp hệ số tổng cộng ............................................................................................. 49
3.2.2. Phương pháp bản đồ và nội suy địa lý ................................................................................ 50
3.2.3. Phương pháp tương tự thuỷ văn .......................................................................................... 51
3.2.4. Các phương pháp xác suất thống kê.................................................................................... 51
3.3. Các phương pháp tính toán thuỷ văn ......................................................................................... 51
3.3.1. Tính toán tài nguyên nước mưa........................................................................................... 51
3.3.2. Tính toán chuẩn dòng chảy năm.......................................................................................... 54
3.3.3. Tính toán phân phối dòng chảy năm ................................................................................... 62
3.3.4. Các công thức tính toán dòng chảy lũ ................................................................................. 67
3.3.5 Tính toán tài nguyên nước mùa cạn ..................................................................................... 80
4


3.4 Phương pháp mô hình hoá .......................................................................................................... 82
3.4.1 Phân loại mô hình toán thuỷ văn.......................................................................................... 82
3.4.2 Phân loại mô hình dòng chảy ............................................................................................... 83
3.4.3 Một số mô hình tất định ....................................................................................................... 85
3.4.4 Nguyên lý xây dựng mô hình "quan niệm" .......................................................................... 86
3.4.5. Mô hình ngẫu nhiên............................................................................................................. 94

Chương 4. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC ............................................................................ 100
4.1. Kiến thức cơ sở để đánh giá chất lượng nước ......................................................................... 102
4.1.1 Những thông số vật lý, hoá học, sinh học của chất lượng nước......................................... 102
4.1.2. Nhu cầu oxy sinh học BOD............................................................................................... 103
4.1.3 COD, TOD, TOC ............................................................................................................... 104
4.2. Chất lượng tài nguyên nước dưới ảnh hưởng các hoạt động kinh tế....................................... 105
4.2.1.Công nghiệp ....................................................................................................................... 105
4.2.2. Nước thải công cộng ......................................................................................................... 107
4.2.3 Đô thị hoá ........................................................................................................................... 107
4.2.4. ảnh hưởng của các biện pháp tưới tiêu.............................................................................. 109
4.2.5 Sự thay đổi chất lượng nước trong hồ chứa ....................................................................... 110
4.3. Các biện pháp bảo vệ nước mặt khỏi nhiễm bẩn ..................................................................... 111
4.3.1.Chuẩn hoá chất lượng nước................................................................................................ 112
4.3.2. Các phương pháp công trình bảo vệ nước......................................................................... 113
4.3.3 Xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo........................................................................... 114
4.3.4 Xử lý trong các điều kiện tự nhiên ..................................................................................... 115
4.3.5 Biện pháp công trình .......................................................................................................... 116
4.3.6 Quá trình tự làm sạch của nước tự nhiên........................................................................... 116
Phần thứ hai. TÀI NGUYÊN NƯỚC VIỆT NAM ......................................................................... 118
Chương 5. TÀI NGUYÊN NƯỚC MẶT Ở VIỆT NAM................................................................ 119
5.1. Khái quát chung ....................................................................................................................... 119
5.2. Tài nguyên nước mưa............................................................................................................... 119
5.3. Tài nguyên nước sông ngòi ..................................................................................................... 121
5.3.1. Dòng chảy mặt .................................................................................................................. 128
5.3.2. Chất lượng nước mặt......................................................................................................... 133
Chương 6. CÁC HỆ THỐNG SÔNG CHÍNH Ở VIỆT NAM ...................................................... 137
6.1. Hệ thống sông Kỳ Cùng - Bằng Giang..................................................................................... 137
6.1.1. Khái quát về các điều kiện mặt đệm.................................................................................. 137
6.1.2. Khái quát về các điều kiện khí hậu.................................................................................... 137
6.1.3. Các sông chính và tài nguyên nước sông .......................................................................... 138

6.2. Hệ thống sông Hồng - Thái Bình ............................................................................................. 139
6.2.1. Khái quát về mặt đệm........................................................................................................ 140
6.2.2. Khái quát về khí hậu.......................................................................................................... 140
6.2.3. Các sông chính và tài nguyên nước sông ......................................................................... 141
6.3. Hệ thống sông Mã, sông Cả và các sông vùng Bình Trị Thiên ................................................ 144
6.3.1. Các điều kiện mặt đệm ...................................................................................................... 144
6.3.2. Khái quát về khí hậu.......................................................................................................... 144
6.3.3. Các sông chính và tài nguyên nước sông .......................................................................... 146
6.4. Các lưu vực Nam Trung Bộ...................................................................................................... 148
6.4.1. Khái quát điều kiện mặt đệm............................................................................................. 148
5


GIỚI THIỆU
Giáo trình Đánh giá tài nguyên nước Việt Nam được biên soạn tại Khoa Địa lý,
trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội nhằm đáp ứng tài liệu học tập
cho sinh viên năm thứ tư ngành Địa lý. Giáo trình cung cấp cho sinh viên các khái niệm về tài
nguyên nước lục địa, các phương pháp thu thập số liệu không những qua mạng lưới các trạm
khí tượng thuỷ văn quốc gia mà cả trên các chuyến thực địa, các kiến thức cơ bản nhất để xử lý
và phân tích tài liệu để đưa ra được các kết quả đánh gía tài nguyên nước cả về lượng lẫn về
chất.
Trong giáo trình sử dụng nhiều kết quả nghiên cứu và các tài liệu của Bộ môn thuỷ văn,
Khoa Khí tượng thuỷ văn & Hải dương học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc
gia Hà nội và cập nhật các nghiên cứu gần đây nhất của trường Đại học Thuỷ lợi Hà Nội và
Viện Khí tượng thuỷ văn, Bộ Tài nguyên Môi trường
Khi biên soạn cuốn sách này tác giả được sự bổ sung và góp ý rất quan trọng của nhiều
đồng nghiệp để nâng cao chất lượng giáo trình. Chắc chắn giáo trình này vẫn còn nhiều khiếm
khuyết. Rất mong tiếp tục nhận được các ý kiến đóng góp để cuốn sách này ngày càng hoàn
thiện thêm. Tác giả xin trân trọng cảm ơn.

7


Các nhà dùng nước lấy nước trực tiếp từ nguồn, sử dụng để tạo ra các sản phẩm công
nghiệp và nông nghiệp hoặc các nhu cầu công cộng của cư dân, sau đó hoàn trả vào đối tượng
nước, nhưng ở nơi khác, với số lượng và chất lượng khác đi.
Các nhà dùng nước không trực tiếp lấy nước từ nguồn mà sử dụng chúng như là môi
trường (giao thông thuỷ, nghề cá, thể thao ...) hay như là nguồn năng lượng (trạm thuỷ năng).
Tuy nhiên họ có thể làm thay đổi chất lượng nước (ví dụ như giao thông thuỷ).
Cần phải lưu ý rằng, với tổ hợp sử dụng tài nguyên nước hiện nay, ranh giới giữa các
nhà dùng nước và các nhà sử dụng nước bị xóa sạch. Thí dụ, khi thành lập các hồ chứa lớn để
tạo ra điện năng, không chỉ chế độ thuỷ văn và chất lượng nước thay đổi triệt để mà còn diễn ra
sự giatăng tổn thất nước do bốc hơi, tức là chính hồ chứa đóng vai là nhà dùng nước.
Sử dụng nước phụ thuộc vào mục đích có thể phân thành nước uống, công cộng, nông
nghiệp, công nghiệp, giao thông v.v..
Nét đặc trưng của nửa cuối thế kỷ XX là mọi nhu cầu dùng nước tăng lên trong tất cả
các nước trên thế giới. Trong bảng 1.3 đã trình bày phần sử dụng nước trong các lĩnh vực sử
dụng nước chính theo quan hệ với dùng nước tổng cộng trong các nước.
Xem xét chi tiết hơn các dạng sử dụng nước ở các quốc gia tiên tiến ta thấy:
Nhóm nhà sử dụng

Liên Xô

Mỹ

Pháp

Phần Lan

Nông nghiệp

52

49

51

10

Công nghiệp

39

41

37

80

Công cộng

9

10

12

10

Cung cấp nước cho cư dân liên quan tới việc sử dụng nước để uống và các nhu cầu công

cộng. Nhu cầu công cộng bao gồm hệ thống cấp nước tập trung để đảm bảo công việc bình
thường của các xí nghiệp phục vụ công cộng, rửa đường phố, tưới cây xanh, chống cháy và v.v..
Tổng thể tích nước sử dụng cho nhu cầu dân cư được xác định bằng nhu cầu dùng nước riêng và
dân số. Nhu cầu dùng nước riêng được tính như là thể tích nước ngày đêm bằng lít chi cho một
đầu người ở thành phố hay làng quê. Giá trị nhu cầu dùng nước riêng thay đổi trong một phạm
vi khá rộng: từ 200 - 600 l/ ngày đêm cho 1 người trong thành phố đến 100 - 200 l/ ngày đêm
cho 1 người ở nông thôn, và khi thiếu đường dẫn nước chỉ có 30 -50 l/ngày đêm cho 1 người.
Nhu cầu dùng nước riêng trong thành phố phụ thuộc vào mức độ cơ sở vật chất (sự hiện diện
của ống nước, kênh dẫn, cấp nước nóng tập trung v.v..) tương ứng với các tiêu chuẩn thực tế.
Trong các thành phố có cơ sở vật chất lớn trên trái đất hiện nay nhu cầu dùng nước riêng
là: Moscova và Niu Yok - 600 l/ ngày đêm cho 1 người, Pari và Leningrad - 500, London - 263
l/ ngày đêm cho 1 người (Belitrenco, Svexov, 1986).
Sự tăng trưởng liên tục nhu cầu dùng nước liên quan tới sự tăng dân số trên trái đất cũng
như sự tăng trưởng cơ sở vật chất các thành phố và làng mạc. Vậy nên, nếu như từ năm 1900
đến năm 1950 nhu cầu dùng nước tăng ba lần thì từ 1950 đến 2000 tăng khoảng bảy lần. Nhu
cầu dùng nước tổng cộng về tổng thể trên địa cầu vào năm 1970 là 120 km3 nước.
Nhu cầu của công nghiệp về nước dao động trong một phạm vi rộng và phụ thuộc không
chỉ vào lĩnh vực mà còn phụ thuộc vào công nghệ sử dụng của quá trình sản xuất, vào hệ thống
cung cấp nước ( thải thẳng hay quay vòng), vào các điều kiện khí hậu v.v..
Với hệ thống cấp nước cho xí nghiệp tại điểm, nước từ nguồn rót thẳng vào các đối
tượng riêng biệt của tổ hợp sản xuất, sử dụng trong quá trình sản xuất sản phẩm sau đó theo các
kênh dẫn đổ vào nơi xử lý nước sạch, cuối cùng thải vào sông suối hoặc thuỷ vực ở một khoảng
11


cách phù hợp cách nơi tích nước. Với hệ thống cấp nước tại điểm, mất đi một lượng nước lớn
tuy nhiên nhu cầu dùng nước không hoàn lại nhỏ.
Với hệ thống cấp nước quay vòng, nước đã sử dụng sau khi làm sạch, không thải ra thuỷ
vực mà dùng lại nhiều lần trong quá trình sản xuất, duy trì sự tái sinh sau mỗi chu kỳ sản xuất.
Lưu lượng nước với hệ thống cấp nước này không lớn và được xác định bằng lưu lượng cần

thiết để bổ sung nhu cầu dùng nước không hoàn lại trong quá trình sản xuất và tái sinh cũng như
thay thế có chu kỳ nước trong chu kỳ quay vòng. Thí dụ, nếu trạm nhiệt công suất 1 triệu kW
với cấp nước tại điểm hàng năm yêu cầu 1,5 km3 nước thì với hệ thống cấp nước quay vòng chỉ
cần 0,12 km3, tức là giảm đi 13 lần.
Mối phụ thuộc của thể tích nhu cầu dùng nước công nghiệp vào các điều kiện khí hậu
như sau: hiển nhiên, các xí nghiệp cùng trong một lĩnh vực phân bố ở vùng phía bắc đòi hỏi
nước ít hơn nhiều so với các xí nghiệp phân bố ở vùng phía nam với nhiệt độ không khí cao.
Tuy nhiên, nhà sử dụng nước chính trong công nghiệp là nhiệt điện, đòi hỏi một lượng
nước lớn để làm nguội máy. Đáp ứng nhu cầu dùng nước của trạm điện nguyên tử còn lớn hơn
nhiều ( khoảng 1,5 - 2 lần lớn hơn so với nhiệt điện).
Thế kỷ XX đặc trưng bởi sự tăng trưởng chóng mặt của việc sử dụng nước. Vậy nên,
nếu như năm 1900 trên toàn thế giới cho nhu cầu công nghiệp người ta sử dụng 30 km3 nước,
thì vào năm 1950 đã là 190 km3 nước, vào năm 1970 - 510 km3 nước còn vào năm 2000 - 1900
km3 nước! Điều này được giải thích bởi tốc độ phát triển nhanh của sản xuất công nghiệp của tất
cả các nước cũng như xuất hiện các sản xuất mới đặc biệt yêu cầu về nước lớn, như công nghiệp
sản xuất giấy và hoá dầu, nhiệt điện, chiếm khoảng 80 - 90% toàn bộ nước công nghiệp. Tuy
nhiên, phần nhu cầu dùng nước không hoàn lại trong công nghiệp không lớn và chiếm 5 - 10%
tổng thể tích nước, còn trong nhiệt điện còn nhỏ hơn - 0,5 - 2%.
Nhu cầu dùng nước nông nghiệp hiện nay liên quan trước hết với sự tăng diện tích đất
tưới. Sự phát triển của nó được chỉ định bởi tính cần thiết đảm bảo cho nhân loại sản phẩm nuôi
dưỡng.. Mặc dù hiện nay tưới không nhiều - hơn 15% diện tích mọi loại đất canh tác nông
nghiệp, phần sản phẩm nông nghiệp từ đất được tưới chiếm hơn 50% các sản phẩm về biểu thị
giá trị. Trong các điều kiện tốc độ phát triển dân số nhanh và sự thiếu hụt trầm trọng nguồn
dinh dưỡng mà hơn 2/3 cư dân trên trái đất phải chịu đựng, việc tưới gánh một vai trò to lớn
trong việc nâng cao tính hiệu quả của đất.
Diện tích đất tưới trên thế giới không ngừng tăng lên, nếu như vào dầu thế kỷ XX nó
khoảng 40 triệu ha, thì đến năm 1970 đạt tới 235 triệu ha, tức là đã tăng 6 lần, và số dự báo cho
năm 2000 là 420 triệu ha.
Nhu cầu dùng nước riêng và lượng nước hoàn lại phụ thuộc vào các điều kiện địa lý tự
nhiên của vùng, thành phần cây trồng nông nghiệp, trạng thái kỹ thuật của hệ thống tưới và

phương pháp tưới đang sử dụng. Lượng nước hoàn lại biểu hiện bằng % khối tích nước.
Tổn thất nước không hoàn lại khi tưới (do bốc hơi) đạt một giá trị lớn. Theo số liệu của
các tác giả khác nhau, nó dao động từ 20 đến 60% lượng nước dùng.
Nhu cầu dùng nước tổng cộng của kinh tế nông nghiệp trên thế giới tăng thường xuyên:
vào đầu thế kỷ nó chiếm 350 km3/ năm, vào năm 1970 - 1900 km3/ năm và đến năm 2000 sẽ là
3400 km3/ năm.
Các dạng chính của hoạt động kinh tế gây ảnh hưởng lớn nhất đến sự thay đổi số lượng
và chất lượng tài nguyên nước là: nhu cầu dùng nước cho công nghiệp và nhu cầu công cộng, đổ
nước thải, chuyển dòng chảy, đô thị hoá, thành lập hồ chứa, tưới và làm ngập đất khô, tiêu, các
12


biện pháp nông lâm nghiệp và v.v.. Khi đó trên mỗi đoạn trữ nước đồng thời có thể tác động
nếu không phải là tất cả thì cũng số nhiều trong các nhân tố kể trên. Liên quan tới điều đó, khi
kế hoạch hoá kinh tế nước và điều tiết chất lượng nước cần thiết phải tính đến ảnh hưởng của
từng nhân tố trong số đó một cách riêng biệt và gộp lại cùng một lúc. Khi xem xét mỗi nhân tố
động chạm tới hai vấn đề: thay đổi chế độ thuỷ văn và thể tích dòng chảy cùng với sự thay đổi
chất lượng tài nguyên nước, Do các tác động nhân sinh gây ra sự nhiễm bẩn nước tự nhiên, tức
là thay đổi thành phần và tính chất của nó, dẫn tới việc làm tồi chất lượng nước đối với việc sử
dụng nước. Nguy hiểm nhất đối với nước tự nhiên và các cơ thể sống là nhiễm xạ. Nước bị
nhiễm bẩn có thể trở nên bất lợi đối với người sử dụng nước nhất định, Thế nên, tại sao khi
đánh giá ảnh hưởng của các hoạt động kinh tế lên tài nguyên nước cần phải tính đến không chỉ
sự thay đổi số lượng của nó mà còn cả chất lượng.

13


14

Hình 1.1 Mật độ dòng chảy sông ngòi của thế giới tính theo đầu người m3/năm nghìn người (theo tài liệu của Lvovich)

Hình 1.2. Chu trình tuần hoàn của nước trong 1 năm


16

297

1970

Tổng hoặc bình quân
64070

-

3880

Băng đảo Canađa và các quần đảo ở biển
Malayan và các quần đảo

14400

15600

Bắc Mỹ

Nam Mỹ

314

-

180

274

475

35320

2620

-

4960

1340

5470

13250

Châu Úc kể cả Tasmania và Newzeland

km

16700
355

mm

km

3

393

160

-

485

444

218

300

mm

Dòng chảy

F.103

F.103
Dòng chảy

Thái Bình Dương

Đại Tây Dương

3

Sườn

Sườn

Châu Á kể cả Nhật, Philippin

Châu Âu kể cả Ailen

Vùng phân bố
Lục địa (hay vùng)

Bảng 1.1. Phân bố nguồn nước trên thế giới (theo Lvovich)

32033

835

988

11130

13630

1710

km

3

F.103

21

11

66

14

17

109

mm

Dòng chảy

lưu vực nội địa

Vùng

160

250

31423

180

314

450

203

170

262

mm

Dòng chảy

2620

3880

20195

17928

29850

42300

9680

km

3

F.103

tích của đất

Tổng diện