Thủy văn học - Chương 2

Chương 2: Đại cương về sông ngòi và sự hình thành dòng chảy sông ngòi.
Chương 2.
ĐẠI CƯƠNG VỀ SÔNG NGÒI VÀ SỰ HÌNH
THÀNH DÒNG CHẢY SÔNG NGÒI.
2.1. Sông và hệ thống sông.
2.1.1. Lưới sông.
2.1.1.1. Sông chính và sông nhánh.
Nước mưa rơi xuống đất, một phần bị tổn thất do bốc hơi, đọng vào các chỗ trũng
và ngấm xuống đất, phần còn lại dưới tác dụng của trọng lực chảy tràn trên các sườn dốc,
tập trung vào các chỗ trũng thành các khe suối và chảy xuống phía dưới tạo thành sông
ngòi, rồi đổ ra biển hoặc 1 khu chứa nào đó.
Dòng nước tự nhiên chảy theo chỗ trũng của
địa hình, có lòng dẫn ổn định và có
nguồn cung cấp nước mặt và nước ngầm gọi là sông.
Sông chính: là sông trực tiếp đổ ra biển hoặc hồ chứa.
Sông trực tiếp chảy vào sông chính gọi là sông nhánh cấp 1, sông chảy vào sông
nhánh cấp I gọi là sông nhánh cấp 2, cứ như vậy mà suy ra các sông nhánh cấp tiếp theo.
2.1.1.2. Mạng lưới sông.
Tập hợp toàn bộ sông nhánh, sông chính có liên quan dòng chảy với nhau gọi là hệ
thống sông hay lưới sông.
Trong hệ thống sông, người ta lấy tên sông chính gọi tên cho cả hệ thống sông ấy.
VD : Hệ thống sông Hồng, hệ thống sông Thái Bình...
Tập hợp toàn bộ sông, hồ, đầm lầy... trong một khu vực nhất định gọi là hệ thống
địa lý thủy văn của khu vực ấy.
Để đặc trưng cho lưới sông dùng khái niệm mậ
t độ lưới sông D:
F
L
D
∑
=

(2.1)
Với:
ΣL - tổng độ dài các sông, suối trong lưới sông;
F - diện tích lưu vực sông.
Thông thường D = 0÷1,3.
2.1.2. Các dạng lưới sông chính.
Sự bố trí các sông nhánh dọc theo sông chính có ảnh hưởng quyết định đến sự hình
thành dòng chảy trong sông chính. Có thể phân thành các dạng lưới sông chính như sau:
2.1.2.1. Lưới sông hình lông chim.
Dạng lưới sông này có sông chính tương đối dài, các sông nhánh phân bố đều sang
2 bên vì vậy ít sinh ra lũ đồng thời và lũ ở hạ lưu không lớn.
2-1


Chương 2: Đại cương về sông ngòi và sự hình thành dòng chảy sông ngòi.
S. §«ng

Hình 2.1. Lưới sông hình lông chim.
2.1.2.2. Lưới sông hình nan quạt.
Sông chính không dài lắm, các sông nhánh đổ vào sông chính ở những vị trí gần
nhau, vì vậy có khả năng sinh ra lũ đồng thời và lũ ở hạ lưu khá lớn.
Th¸i Nguyªn
S
.

T
h
−
¬
n

g
An Ch©u
S
.

L
ô
c

N
a
m
Ph¶ L¹i
S. CÇu
S. §uèng

Hình 2.2. Lưới sông hình nan quạt.
2.1.2.3. Lưới sông song song.
Sông chính và sông nhánh gần như song song nhau. Đến gần cửa sông chính sông
nhánh mới đổ vào sông chính. Loại này sinh ra lũ đồng thời và lũ ở hạ lưu tương đối lớn
và nhanh. Hệ thống sông Hồng là điển hình cho loại sông này.
S
.

L«
S
.

H
å

n
g
S
.

§
µ
S
.

C
h
¶
y

Hình 2.3. Lưới sông song song.
2.1.2.4. Lưới sông hỗn hợp.
Dạng lưới sông này là tổng hợp của các dạng lưới sông trên. Hệ thống sông Cửu
Long là điển hình cho loại sông này.

2-2


Chương 2: Đại cương về sông ngòi và sự hình thành dòng chảy sông ngòi.
2.2. Lưu vực sông và các đặc trưng của lưu vực.
2.2.1. Lưu vực sông và đường phân nước của lưu vực.
2.2.1.1. Lưu vực sông.
Lưu vực của 1 con sông là diện tích mặt đất trên đó nước trực tiếp chảy từ các sườn
dốc và dồn vào lòng sông, hoặc theo các sông nhánh chảy vào sông chính. Nói cách khác,
lưu vực của một con sông là khu vực tập trung nước của con sông đó.

2.2.1.2. Đường phân nước của lưu vực.
Đường phân nước là đường ranh giới mà từ đó nước chảy về 2 phía đối diện nhau
của 2 lưu vực cạnh nhau.
Như vậy có thể thấy đường phân nước là đường nối liền các điểm cao nhất phân
cách lưu vực con sông này với lưu vực con sông khác.
S«ng S«ng
VÞ trÝ ®−êng ph©n n−íc mÆt
TÇng kh«ng thÊm
VÞ trÝ ®−êng ph©n n−íc ngÇm
Dßng mÆt
Dßng ngÇm

Hình 2.4. Đường phân nước của lưu vực.
Có 2 loại đường phân nước là đường phân nước mặt và đường phân nước ngầm.
- Đường phân nước mặt là đường nối các điểm cao nhất liên tiếp trên lưu vực mà
từ các điểm đó nước mặt đổ về lưu vực này hay lưu vực khác ở bên cạnh.
- Đường phân nước ngầm là đường nối các điểm cao nhất liên tiế
p trên bề mặt
tầng đất không thấm, từ đó nước ngầm đổ về 2 lưu vực cạnh nhau.
Đặc điểm của đường phân nước:
- Đường phân nước của một lưu vực thường không ổn định do tác động của môi
trường và con người.
- Đường phân nước mặt và đường phân nước ngầm không trùng nhau, đường
phân nước ngầm khó xác định nên thực tế lấy đường phân nướ
c mặt làm đường
phân nước của lưu vực.
Để xác định đường phân nước của lưu vực (gọi tắt là đường phân lưu) phải căn cứ
vào bản đồ địa hình có các đường đồng mức cao độ.
2.2.2. Các đặc trưng hình học của lưu vực.
2.2.2.1. Diện tích lưu vực (F - km

2
).
Là phần diện tích được giới hạn bởi đường phân nước, phản ánh diện tích hứng
nước mưa của sông.
Cách xác định F: Trên bản đồ địa hình ta vạch ra được đường phân nước của lưu
vực, dùng máy đo diện tích hoặc dùng phương pháp kẻ ô vuông để đếm ô diện tích.
2-3


Chương 2: Đại cương về sông ngòi và sự hình thành dòng chảy sông ngòi.
Độ chính xác của diện tích lưu vực phụ thuộc vào độ chính xác của bản đồ, vào việc
xác định đường phân nước và tỷ lệ bản đồ.
Để biểu thị tình hình phân bố diện tích của lưu vực có thể dùng biểu đồ tăng diện
tích. Cách vẽ biểu đồ như sau:
O
D
A
E
B
f1
f2
f3
f5
f5
f7
f8
f4
f10
f9
cöa

C
nguån
O
D
E
B
C
A
f5
f3 f2
f1
f7 f8 f9
f10
f6
f4
.
fi = F (km2)
∑

Hình 2.5. Biểu đồ tăng trưởng diện tích lưu vực.
Giả sử có một lưu vực sông như hình 2.5.
Biểu đồ tăng trưởng diện tích trên hệ trục vuông góc.
- Tung độ là chiều dài sông chính được vẽ theo một tỷ lệ nhất định.
- Hoành độ biểu thị diện tích của lưu vực và cũng được vẽ theo một tỷ lệ nhất
định: diện tích bên phải sông vẽ ở
hoành độ bên phải, diện tích bên trái sông vẽ
ở hoành độ bên trái, khi vẽ tiến hành theo thứ tự từ nguồn đến cửa sông.
- Tại các vị trí có sông nhánh chảy vào (điểm A, B) kéo dài hoành độ thêm một
đoạn bằng diện tích lưu vực sông nhánh, tung độ bằng chiều dài sông nhánh,
cũng được vẽ theo một tỷ lệ về độ dài đã chọn để vẽ sông chính.

Thông qua biểu đồ thấy được tình hình tăng giảm củ
a diện tích lưu vực sông từ
nguồn đến cửa sông.
2.2.2.2. Chiều dài của lưu vực (L - km).
Là khoảng cách theo đường gãy khúc từ nguồn đến cửa sông đi qua các điểm giữa
của các đoạn thẳng cắt ngang lưu vực và vuông góc với hướng dòng chảy.
Để đơn giản, trong tính toán L thường được lấy bằng chiều dài của sông chính.
2.2.2.3. Chiều rộng bình quân của lưu vực (B - km).
Được đo bằng tỷ số giữa diện tích của lưu vực với chiều dài của lưu vực.
L
F
B =
(2.2)
2.2.2.4. Độ cao trung bình của lưu vực (H
tb
)
F
H.f
f
H.f...H.fH.f
H
ii
i
nn2211
tb
∑
∑
=
+++
=

(2.3)
Trong đó :
2-4


Chương 2: Đại cương về sông ngòi và sự hình thành dòng chảy sông ngòi.
f
i
– diện tích giới hạn phần lưu vực giữa 2 đường đồng mức liên tiếp;
H
i
- độ cao trung bình giữa 2 đường đồng mức;
F – diện tích của lưu vực.
2.2.2.5. Độ dốc trung bình của lưu vực J
tb
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
++++
+
=
−1n21
n0
tb
l...ll
2
ll

.
F
h
J
(2.4)
Trong đó :
l
0
, l
1
, l
n
– chu vi các đường đồng mức trong lưu vực;
h – chênh lệch độ cao giữa 2 đường đồng mức liền nhau;
F – diện tích lưu vực.
2.2.2.6. Một số hệ số đặc trưng của lưu vực.
a. Hệ số hình dạng của lưu vực (K
d
).
Hệ số hình dạng biểu thị mức độ phát triển hình học của lưu vực.
L
B
K
d
=
(2.5)
Trong đó:
B – chiều rộng trung bình của lưu vực;
L – chiều dài của lưu vực.
K

d
≤ 1.
K
d
càng lớn lưu vực càng gần hình vuông, lũ tập trung càng nhanh và càng lớn. K
d

càng nhỏ thì lưu vực càng hẹp và dài.
VD :
+ Sông Lô: K
d
= 0,017
+ Sông Hồng: K
d
= 0,04
+ Sông Đà: K
d
= 0,063
b. Hệ số tròn của lưu vực sông (K
c
)
K
C
được biểu thị bằng tỷ số giữa chiều dài đường phân nước của lưu vực với chu vi
hình tròn có diện tích bằng diện tích lưu vực.
T
P
C
L
L

K =
(2.6)
Trong đó :
L
P
– chiều dài đường phân nước;
L
T
– chu vi đường tròn có diện tích bằng diện tích lưu vực.
Hình dạng càng tròn, lũ tập trung càng nhanh và lớn.
c. Hệ số không đối xứng K
đx
.
2-5


Chương 2: Đại cương về sông ngòi và sự hình thành dòng chảy sông ngòi.
Đại lượng này biểu thị cho sự phân bố không đều của diện tích lưu vực 2 bên sông
chính.
()
pt
pt
pt
pt
a
FF
FF.2
2
FF
FF

K
+
−
=
+
−
=
(2.7)
Trong đó F
t
, F
P
là diện tích tương ứng của phần lưu vực bên trái, bên phải sông.
2.2.3. Các đặc trưng địa lý tự nhiên của lưu vực.
2.2.3.1. Vị trí địa lý.
Vị trí địa lý của lưu vực được xác định trên cơ sở các toạ độ địa lý (kinh độ, vĩ độ)
và các vùng tiếp giáp trên bản đồ địa lý sông ngòi.
Cần chỉ rõ xung quanh phân giới của lưu vực có những ngọn núi nào, đồng thời đề
cập đến con sông đó cách xa biển bao nhiêu km và xét xem hơi nước vận chuyển từ biển
vào lưu vực như thế nào.
Vị trí lưu vực đ
óng vai trò tương đối quan trọng trong nghiên cứu thuỷ văn. Vị trí
địa lý quyết định điều kiện khí hậu, qua đó ảnh hưởng trực tiếp đến chế độ thuỷ văn.
2.2.3.2. Địa hình của lưu vực.
Những lưu vực nhiều đồi núi có hiện tượng mưa nhiều. Độ cao, hướng núi có ảnh
hưởng đến tình hình khí hậu, khí tượng trên lưu vực
2.2.3.3. Cấu tạo địa chất, thổ nhưỡng.
Đặc trưng này bao gồm tính chất của nham thạch, cấu tạo địa chất của lưu vực. Cấu
tạo địa chất thổ nhưỡng có tác dụng điều tiết thủy văn, ảnh hưởng đến khả năng cung cấp
nước ngầm trong lưu vực.

2.2.3.4. Thảm phủ thực vật.
Thảm phủ thực vật bao gồm rừng, các loại cây trồng trên lưu vực có tác dụng quan
trọng điều tiết dòng chảy trên lưu vực, ảnh hưởng đến yếu tố khí hậu, làm chậm tập trung
dòng chảy mặt và tăng cường dòng chảy ngầm.
Để đặc trưng cho nhân tố này dùng hệ số phủ rừng K
P
F
F
K
p
p
=
(2.8)
Trong đó:
F
P
– diện tích rừng cây phủ trên lưu vực;
F – diện tích toàn bộ lưu vực.
2.2.3.5. Ao hồ đầm lầy.
Ao hồ đầm lầy có tác dụng điều tiết làm chậm quá trình tập trung dòng chảy mặt.
Trong mùa lũ, một phần nước được trữ trong các ao hồ, đầm lầy. Khi lũ rút, nước được
tháo ở các ao hồ để điều tiết dòng chảy.
2.3. Dòng sông và các đặc trưng chính.
2.3.1. Phân đoạn dòng sông.
2-6


Chương 2: Đại cương về sông ngòi và sự hình thành dòng chảy sông ngòi.
Một con sông phát triển đầy đủ thường chia làm 5 đoạn có tính chất khác nhau:
nguồn sông, thượng lưu, trung lưu, hạ lưu và cửa sông.

. . . . .
1 23 4 5
BiÓn, hå, cöa s«ng

Hình 2.6. Phân đoạn dòng sông.
2.3.1.1. Nguồn sông.
Nguồn là nơi bắt đầu của dòng sông. Nguồn sông thường bao gồm một diện tích rất
lớn, nhiều lúc khó xác định như ở vùng đá vôi có nhiều hang động, cũng có khi bắt nguồn
từ một mạch nước ngầm hoặc một hồ chứa nước.
2.3.1.2. Thượng lưu.
Thượng lưu là đoạn sông trực tiếp nối với nguồn sông. Đặc điểm là lòng sông hẹp,
độ dốc lớn, nước chảy xiết, xói mòn chủ yếu theo chiều sâu, thường có thác ghềnh lớn,
không thuận lợi cho giao thông vận tải.
2.3.1.3. Trung lưu.
Trung lưu là đoạn nối tiếp với thượng lưu, độ dốc lòng sông đã giảm nhiều, không
có những ghềnh thác lớn, nước chảy yếu hơn, xói lở phát triển sang 2 bên bờ mạnh làm
cho lòng sông đã mở rộng dần, bãi sông xuất hiện, trên mặt bằng sông đã có dạng uốn
khúc. Nhìn chung đoạn này tương đối thuận lợi cho giao thông vận tải.
2.3.1.4. Hạ lưu.
Hạ lưu là đoạn cuối cùng của sông trước khi đổ ra biển, hồ chứa hoặc con sông
khác. Đặc điểm ở đoạn này là độ dốc lòng sông rất bé, nước chảy chậm, bồi nhiều hơn
xói, tạo nhiều bãi sông nằm ngang ở giữa lòng sông, hình dạng lòng sông quanh co uốn
khúc rất nhiều, lòng sông mở rộng ra nhiều so với đoạn trên. Hạ lưu thuận lợi cho phát
triển giao thông vận t
ải thuỷ cũng như các ngành kinh tế khác.
2.3.1.5. Cửa sông.
Cửa sông là nơi sông tiếp giáp với biển hoặc hồ hoặc một con sông khác. Ở cửa
sông lòng sông mở rộng, lưu tốc bé dần, phù sa lắng đọng tạo thành những tam giác châu.
Trong một số trường hợp đặc biệt, do điều kiện địa hình địa chất và khí hậu mà
sông có thể không có đầy đủ các phân đoạn như trên. Ví dụ ở vùng sa mạc khô nóng hay

khi chảy qua các vùng núi đá vôi có nhiều hang động ngầm, sông sẽ b
ị mất nước và
không thể chảy ra đến biển, khi đó sông không có cửa, còn gọi là sông cụt.
2.3.2. Các đặc trưng chính của dòng sông.
2.3.2.1. Mặt bằng dòng sông.
a. Hiện tượng uốn khúc của dòng sông
Trên mặt bằng, các đoạn sông ở vùng đồng bằng có dạng uốn khúc theo hình sin.
Nguyên nhân của hiện tượng này là do quy luật vận động của dòng nước và ảnh hưởng
của lực quán tính Coriolit, được giải thích như sau:
2-7