BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ oOo BÀI GIẢNG MÔN HỌC THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG ENVIRONMENTAL HYDROLOGY Biên soạn: LÊ ANH TUẤN, PhD. Cần Thơ, 2008 Bài giảng THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG Trường ĐẠI HỌC CẦN THƠ Biên soạn: TS. Lê Anh Tuấn ii LỜI MỞ ĐẦU VÀ GIỚI THIỆU MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU VÀ GIỚI THIỆU ii MỤC LỤC ii Danh sách hình iv Danh sách bảng v Chương 1. NHẬP MÔN – THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG 7 1.1 Đặc trưng của môi trường nước 7 1.1.1 Định nghĩa và tính chất của nước 7 1.1.2 Môi trường nước 8 1.1.3 Vai trò của nước trong cuộc sống 8 1.2 Giới thiệu môn học Thủy văn môi trường 9 1.3 Đặc điểm của hiện tượng thủy văn 10 1.4 Phương pháp nghiên cứu 11 1.5 Lịch sử môn học 13 1.6 Mạng lưới khí tượng thủy văn ở Việt Nam 14 Chương 2. TÀI NGUYÊN NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI 15 1.1 Các thể chứa nước trên trái đất 15 1.1.1 Nước trong khí quyển 15 1.1.2 Nước trong thủy quyển 15 1.1.3 Nước trong địa quyển 15 1.1.4 Nước trong sinh quyển 15 1.2 Chu trình thủy văn 16 1.2.1 Chu trình thủy văn 16 1.2.2 Minh họa chu trình thủy văn 16 1.3 Phân phối nước trên trái đất 17 1.3.1 Các số liệu về lượng nước trên trái đất 17 1.3.2 Nhận xét sự phân phối nước trong thiên nhiên 19 1.3.3 Vấn đề sử dụng nguồn nước 20 1.4 Bảo vệ môi trường nước 21 Chương 3. CÁC YẾU TỐ KHÍ HẬU ẢNH HƯỞNG ĐẾN DÒNG CHẢY 23 3.1 Mưa 23 3.1.1 Sự giáng thủy và mưa 23 3.1.2 Sự hình thành mưa 23 3.1.3 Tính toán lượng mưa bình quân 25 3.2 Ấm độ không khí 28 3.2.1 Các đặc trưng của ẩm độ không khí 28 3.2.2 Sự thay đổi độ ẩm không khí theo thời gian 30 3.3 Bốc hơi 30 3.3.1 Định nghĩa 30 3.3.3 Chế độ bốc hơi và nhân tố ảnh hưởng đến bốc hơi 31 3.4 Gió, bão 32 3.4.1 Sự hình thành gió 32 Bài giảng THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG Trường ĐẠI HỌC CẦN THƠ Biên soạn: TS. Lê Anh Tuấn iii 3.4.2 Các đặc trưng của gió 32 3.4.3 Các loại gió 35 3.4.4 Dông 37 3.3.5 Bão tố 38 Chương 4. LƯU VỰC SÔNG VÀ PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NƯỚC 44 4.1 Hệ thống sông ngòi 44 4.2 Lưu vực sông và các đặc trưng của sông 46 4.2.1 Lưu vực sông 46 4.2.2 Sự hình thành dòng chảy sông ngòi 47 4.2.3 Các đặc trưng hình học của lưu vực 48 4.2.3.1 Diện tích lưu vực 48 4.2.3.2 Chiều dài sông chính và chiều dài lưu vực 48 4.2.3.3 Chiều rộng bình quân lưu vực 49 4.2.3.4 Hệ số hình dạng lưu vực 49 4.2.3.5 Độ cao bình quân lưu vực 49 4.2.3.6 Độ dốc bình quân lưu vực J 50 4.2.3.7 Mật độ lưới sông 50 4.2.4 Các đặc trưng biểu thị dòng chảy 51 4.2.4.1 Lưu lượng nước 51 4.2.4.2 Tổng lượng dòng chảy 52 4.2.4.3 Độ sâu dòng chảy 52 4.2.4.4 Module dòng chảy 52 4.2.4.5 Hệ số dòng chảy 52 4.3 Phương trình cân bằng nước 53 4.3.1 Nguyên lý 53 4.3.2 Phương trình cân bằng nước thông dụng 53 4.3.3 Phương trình cân bằng nước của lưu vực kín và hở trong thời đoạn bất kỳ 54 4.3.3.1 Lưu vực kín 54 4.3.3.2 Lưu vực hở 54 4.3.4 Phương trình cân bằng nước trong nhiều năm 54 4.4 Các hoạt động của con người ảnh hưởng đến cân bằng nước khu vực 55 Chương 5. THỦY TRIỀU VÀ SỰ XÂM NHẬP MẶN VÙNG CỬA SÔNG 57 5.1 Khái niệm về vùng cửa sông 57 5.1.1 Vùng ven biển ngoài cửa sông 57 5.1.2 Vùng cửa sông 57 5.1.3 Vùng trên cửa sông 57 5.2 Thuỷ triều 58 5.2.1 Định nghĩa thuỷ triều 58 5.2.2 Phân loại thuỷ triều 59 5.2.2.1 Bán nhật triều đều 59 5.2.2.2 Bán nhật triều không đều 59 5.2.2.3 Nhật triều đều 60 5.2.2.4 Nhật triều không đều 60 5.2.3 Nguyên nhân gây ra thuỷ triều 62 5.3 Đặc tính thủy văn vùng cửa sông có thủy triều 63 5.3.1 Hiện tượng thuỷ triều ở cửa sông 63 Bài giảng THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG Trường ĐẠI HỌC CẦN THƠ Biên soạn: TS. Lê Anh Tuấn iv 5.3.2 Sự thay đổi mực nước cửa sông chịu ảnh hưởng triều 64 5.4 Sự xâm nhập mặn vào cửa sông 64 5.4.1 Hiện tượng xâm nhập mặn 64 5.4.2 Môi trường nước vùng cửa sông 66 Chương 6. CHẾ ĐỘ THỦY VĂN VÙNG ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG 67 6.1 Giới thiệu 67 6.2 Hệ thống Mekong 67 6.3 Điều kiện tự nhiên vùng ĐBSCL 70 6.4 Đặc điểm khí hậu vùng ĐBSCL 73 6.5 Đặc điểm chế độ thủy văn vùng ĐBSCL 76 6.5.1 Mạng lưới sông và kênh 76 6.5.2 Đặc điểm chế độ thủy văn 78 6.5.3 Phân phối dòng chảy 80 6.5.4 Nước ngầm vùng ĐBSCL 82 6.5.5 Bùn cát trong sông Cửu Long 83 6.6 Thủy triều và sự truyền triều vào sông Cửu Long 84 6.6.1 Thủy triều vùng ven biển ĐBSCL 84 6.6.2 Sự truyền triều vào sông Cửu Long và bán đảo Cà Mau 84 Danh sách hình Hình 1.1 Quan hệ môn học với các chuyên ngành 10 Hình 1.2 Minh họa các quan hệ hình thành dòng chảy 11 Hình 1.3 Các phương pháp nghiên cứu thủy văn 12 Hình 1.4 Mạng thông tin khí tượng 14 Hình 2.1 Minh họa chu trình thủy văn trên trái đất 16 Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống của chu trình thủy văn 17 Hình 2.3 Minh họa chiều dày lớp nước trong chu trình thủy văn 18 Hình 2.4 Đặc trưng phân phối chính về lượng nước ở dạng tĩnh và động trên trái đất. 18 Hình 2.5 Sơ đồ Hệ thống nguồn nước trong Qui hoạch nguồn nước 21 Hình 2.6. Minh họa quan hệ 3E 22 Hình 2.7 Minh họa sự tương quan việc quản lý nước với các yếu tố khác nhau 22 liên quan đến môi trường, Klemes (1973). 22 Hình 3.1 Mưa địa hình 23 Hình 3.2 Mưa đối lưu 24 Hình 3.4 Sự thay đổi lượng mưa bình quân tháng các trạm 25 Hình 3.5 Ví dụ tính lượng mưa bình quân với 3 phương pháp khác nhau 27 Hình 3.6 Các loại nhiệt kế ẩm kế đặt trong trạm đo khí tượng 29 Hình 3.7 Thùng đo bốc hơi loại A 30 Hình 3.8 Thay đổi lượng bốc hơi trung bình tháng (mm) tại Cần Thơ và Sóc Trăng 31 Hình 3.9 Nguyên nhân sinh ra gió 32 Hình 3.10 Hướng gió quy ước theo độ 32 Hình 3.11 Hướng gió 33 Hình 3.12 Đo tốc độ và hướng gió 33 Hình 3.13 Gió hành tinh 35 Bài giảng THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG Trường ĐẠI HỌC CẦN THƠ Biên soạn: TS. Lê Anh Tuấn v Hình 3.14 Sự chênh lệch áp suất gây nên các luồng gió từ đất liền ra biển 35 Hình 3.15 Gió đất, Gió biển 36 Hình 3.16 Hướng gió về đêm ở một thung lũng dưới sườn núi 36 Hình 3.17 Gió địa hình (gió foehn) 37 Hình 3.20 Hình dạng và vị trí các loại mây khác nhau 40 Hình 3.12 Đo mưa 41 Hình 4.1 Các dạng phân bố sông nhánh trong một lưu vực sông 44 Hình 4.2 Một dạng phân bố sông giữa hình cành cây và hình lông chim 44 Hình 4.3 Hệ thống sông Mekong 45 Hình 4.4 Sự phân cấp các nhánh sông 45 Hình 4.5 Lưu vực sông và khái niệm đường phân nước 46 Hình 4.6 Lưu vực sông với các đường đồng cao độ 47 Hình 4.7 Định diện tích lưu vực bằng phương pháp phân ô vuông 48 Hình 4.8 Cách xác định chiều dài sông và chiều dài lưu vực 48 Hình 4.9 Hình dạng của lưu vực ảnh hưởng đến khả năng tập trung nước lũ 49 Hình 4.10 Xác định độ cao bình quân lưu vực bằng đường đồng mức 50 Hình 4.11 Mật độ lưới sông cho biết sự phong phú của nguồn nước của lưu vực 51 Hình 4.12 Lưu tốc kế kiểu cá sắt 51 Hình 4.13 Tổng quát hóa phương trình cân bằng nước 53 Hình 4.14 Minh họa các giá trị trong phương trình cân bằng nước thông dụng 54 Hình 4.15 Hoạt động của con người làm ô nhiễm nước trong chu trình thuỷ văn 56 Hình 4.16 Quá trình đô thị hoá làm thay đổi lượng chảy tràn và thấm rút 56 Hình 5.1 Khu vực cửa sông 57 Hình 5.2 Diễn biến một con triều trong một ngày 58 Hình 5.3 Diễn biến thay đổi mực nước triều tháng (triều Biển Đông tháng 1/1982) 59 Hình 5.4 Bán nhật triều đều 59 Hình 5.5 Bán nhật triều không đều 60 Hình 5.6 Nhật triều đều 60 Hình 5.7 Triều ở Biển Tây vùng ĐBSCL là dạng nhật triều không đều 61 Hình 5.8 Lực hút tương hỗ của mặt trăng và mặt trời tạo nên sự thay đổimực nước triều62 Hình 5.9 Hiện tượng xâm nhập mặn từ biển vào lòng sông vùng cửa sông 64 Hình 5.10 Hình dạng đường nêm mặn vùng tiếp giáp dòng triều và dòng sông 65 Hình 5.11 Phân bố vận tốc theo chiều sâu dòng sông chịu ảnh hưởng thủy triều 65 Hình 5.12 Nước ngầm ven biển và sự xâm nhập mặn vào tầng nước ngầm 66 Hình 6.1 Lưu vực sông Mekong 68 Hình 6.9 Phân bố dòng chảy kiệt tính toán theo mô hình triều bán nhật 80 Hình 6.10 Mực nước đỉnh lũ nhiều năm qua Tân Châu và Châu Đốc 82 Danh sách bảng Bảng 2.1: Phân phối nước trên trái đất (theo A. J. Raudkivi, 1979) 19 Bảng 2.2 Phân phối lượng nước ngọt trên lục địa 19 Bảng 2.3 Cân bằng nước (mm/năm) các đại dương 19 Bảng 3.1 Bảng cấp gió (Beaufort Scale) 34 Bảng 5.1 Thủy triều ở một số cảng chính ở Việt Nam 61 Bài giảng THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG Trường ĐẠI HỌC CẦN THƠ Biên soạn: TS. Lê Anh Tuấn vi Bảng 6.1 Lưu vực Mekong qua 4 quốc gia duyên hà 70 Bảng 6.2 Thống kê hiện trạng canh tác lúa toàn năm 1996 vùng ĐBSCL 70 Bảng 6.3 Tỉ lệ sử dụng ruộng đất nông nghiệp của ĐBSCL 73 Bảng 6.4 So sánh nhiệt độ trung bình tháng (t °C) một số trạm vùng ĐBSCL 73 Bảng 6.5 So sánh bốc hơi trung bình (mm/tháng) một số trạm vùng ĐBSCL 73 Bảng 6.6 So sánh ẩm độü trung bình tháng (%) một số trạm vùng ĐBSCL 74 Bảng 6.7 So sánh tốc độ gió trung bình tháng (m/s) một số trạm vùng ĐBSCL 74 Bảng 6.8 Tần suất xuất hiện thấp nhất đi qua trung và hạ lưu sông Mekong 74 Bảng 6.9 So sánh lượng mưa trung bình tháng (mm) một số trạm vùng ĐBSCL 75 Bảng 6.10 Lượng mưa gây úng ngập (mm) ở một số trạm vùng ĐBSCL 76 Bảng 6.11 Một số đặc trưng mặt cắt những kênh chính vùng ĐBSCL 78 Bảng 6.13 Khoáng vi lượng trong nước sông Mekong 83 Bảng 6.14 Biên độ triều trên sông Cửu Long 85 Bảng 6.15 Biên độ triều trên sông vào mùa lũ 85 Bài giảng THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG Trường ĐẠI HỌC CẦN THƠ Biên soạn: TS. Lê Anh Tuấn 7 Chương 1. NHẬP MÔN – THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG 1.1 Đặc trưng của môi trường nước 1.1.1 Định nghĩa và tính chất của nước Nước được xem như một tài nguyên quí giá và cần thiết cho sự sống. Nước chi phối nhiều hoạt động của con người, thực và động vật và vận hành của thiên nhiên. Theo định nghĩa thông thường: " Nước là một chất lỏng thông dụng. Nước tinh khiết có công thức cấu tạo gồm 2 nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy, nước là một chất không màu, không mùi, không vị. Dưới áp suất khí trời 1 atmosphere, nước sôi ở 100 ° C và đông đặc ở 0 ° C, nước có khối lượng riêng là 1000 kg/m 3 ." Khái niệm đơn giản về nước là như vậy, nhưng đi sâu nghiên cứu, ta thấy nước có nhiều tính chất kỳ diệu bảo đảm cho sự sống được tồn tại và phát triển. • Nước là một dung môi vạn năng Nước có thể hòa tan được rất nhiều chất, đặc biệt là các chất khoáng và chất khí cung cấp dinh dưỡng và giúp cho sự trao đổi chất trong cơ thể sinh vật. • Nước có nhiệt dung rất lớn Nước có khả năng hấp thu rất nhiều nhiệt lượng khi nóng lên và đồng thời cũng tỏa ra nhiều nhiệt lượng khi lạnh đi. Khả năng này giúp cho nhiệt độ ban ngày trên trái đất ít nóng hơn và ban đêm đỡ lạnh đi, giúp cho sự sống khỏi sự tiêu diệt ở mức chênh lệnh nhiệt độ quá lớn. • Nước rất khó bay hơi Ở 20°C, muốn 1 lít nước bốc hơi phải tốn 539.500 calori. Đặc tính này của nước đã cứu thoát sự sống khỏi bị khô héo nhanh chóng và giúp cho các nguồn nước không bị khô hạn, làm tiêu diệt các sinh vật sống trong nó. • Nước lại nở ra khi đông đặc Khi hạ nhiệt độ xuống thấp dưới 4°C thì thể tích nước lại tăng lên. Đến diểm đông đặc 0°C, thể tích nước tăng lên khoảng 9 % so với bình thường, làm băng đá nổi lên mặt nước. Nước có nhiệt độ cao hơn sẽ chìm xuống đáy giúp các thủy sinh vật tồn tại và lớp băng đá - có tính dẫn nhiệt rất kém - trở thành chiếc áp giáp bảo vệ sự sống phía dưới nó. • Nước có sức căng mặt ngoài lớn Nhờ có sức căng mặt ngoài lớn nên nước có tính mao dẫn mạnh. Hiện tượng naỳ có một ý nghĩa rất lớn trong việc duy trì sự sống trên trái đất, nước từ dưới đất có thể thấm đến từng ngọn cây. Trong cơ thể người và động vật, máu và dịch mô vận chuyển được đến các cơ quan nội tạng cũng nhờ khả năng mao dẫn của nước. • Nước có khả năng tự làm sạch Nước trong quá trình vận chuyển của nó khắp nơi trong thiên nhiên còn có khả năng tự làm sạch, loại bỏ một phần chất bẩn, tạo điều kiện cho môi trưòng sinh thái được cải thiện. Bài giảng THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG Trường ĐẠI HỌC CẦN THƠ Biên soạn: TS. Lê Anh Tuấn 8 1.1.2 Môi trường nước Nước bảm đảm việc duy trì sự sống và phát triển của các loài thực và động vật. Sự phong phú tài nguyên nước là tiền đề cho việc phát triển nông nghiệp, công nghiệp, thủy điện, giao thông vận tải, thủy hải sản và phát triển cư dân, Nước đồng thời cũng là một tai ương cho loài người và các sinh vật khác. Nước là nguồn sống cho tất cả mọi sinh giới và là một tài nguyên quan trọng của mỗi quốc gia. Nước đóng vai trò then chốt trong việc điều hòa nhiệt độ trên trái đất. Nước được sử dụng trong sinh hoạt, nông nghiệp, lâm nghiệp, ngư nghiệp, diêm nghiệp, thủy điện, giao thông vận tải,… Tài nguyên nước trên trái đất được đánh giá bởi ba đặc trưng: lượng, chất lượng và động thái. • Số lượng là đặc trưng biểu thị mức độ phong phú của tài nguyên nước trên một lãnh thổ; • Chất lượng nước bao gồm các đặc trưng về hàm lượng các chất hoà tan hoặc không hoà tan trong nước có lợi hoặc có hại theo tiêu chuẩn của đối tượng sử dụng; • Động thái của nước được đánh giá bởi sự thay đổi các đặc trưng dòng chảy theo thời gian, sự trao đổi nước giữa các khu vực chứa nước, sự vận chuyển và quy luật chuyển động của nước trong sông, nước ngầm, các quá trình trao đổi chất hoà tan, truyền mặn,… Môi trường nước được hiểu là môi trường mà những cá thể tồn tại, sinh sống và tương tác qua lại đều bị ảnh hưởng và phụ thuộc vào nước. Môi trường nước có thể bao quát trong một lưu vực rộng lớn hoặc chỉ chứa trong một giọt nước. Môi trường nước là đối tượng nghiên cứu của nhiều ngành khoa học tự nhiên, kỹ thuật và cả kinh tế - xã hội. Trái đất của chúng ta thường xuyên chịu sự tác động của sự chuyển hóa của dòng khí quyển và thủy quyển tạo nên. Chính các hoạt động tự nhiên này đã làm thay đổi đáng kể các tính chất khí hậu, dòng chảy, đất đai, môi trường tự nhiên và xã hội. Con người đã chú tâm từ lâu ghi nhận, tìm hiểu, phân loại và đối phó với các diễn biến thời tiết, các thay đổi dòng chảy và các biến động môi trường để tổ chức xã hội, sản xuất, điều chỉnh cuộc sống và cải tạo điều kiện tự nhiên và phòng chống các thiên tai thảm họa có thể xảy ra. 1.1.3 Vai trò của nước trong cuộc sống Nước là yếu tố hàng đầu quyết định sự tồn tại và phát triển của sinh giới. Không có nước sự sống lập tức bị rối loạn, ngưng lại và tiêu diệt. • Nước chiếm thành phần chủ yếu trong cấu tạo cơ thể thực và động vật. Con người có khoảng 65 - 75 % trọng lượng nước trong cơ thể, đặc biệt nước chiếm tới 95 % trong huyết tương, cá có khoảng 80 % nước trong cơ thể, cây trên cạn có 50 - 70 % nước, trong rong rêu và các loại thủy thực vật khác có 95 - 98 % là nước. Bài giảng THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG Trường ĐẠI HỌC CẦN THƠ Biên soạn: TS. Lê Anh Tuấn 9 • Muốn có thực phẩm cho người và gia súc cần có nước: muốn có 1 tấn lúa mì, cần 300 - 500 m 3 nước, 1 tấn gạo cần tiêu thụ 1.500 - 2.000 m 3 nước và để có 1 tấn thịt trong chăn nuôi cần tốn 20.000 - 50.000 m 3 nước. • Lượng nước trên trái đất là một máy điều hòa nhiệt và làm cho cán cân sinh thái được cân bằng. Sự sống thường tập trung ở các nguồn nước, phần lớn các nền văn minh, các trung tâm kinh tế, công nghiệp, nông nghiệp, khoa học kỹ thuật, văn hóa xã hội, dân cư, đều nằm dọc theo các vùng tập trung nước. • Sự thay đổi cán cân phân phối nước hoặc sự phá hoại nguồn nước có thể làm tàn lụi các vùng trù phú, biến các vùng đất màu mỡ thành các vùng khô cằn. Trong những thập niên sắp tới, chiến tranh, xung đột giữa các quốc gia và các vùng khu vực có thể do nguyên nhân tranh giành tài nguyên nước quí báu này. 1.2 Giới thiệu môn học Thủy văn môi trường Thủy văn môi trường (Environmental hydrology) là môn học giới thiệu các tính chất, đặc điểm nguồn nước, các diễn biến liên quan đến môi trường nước, phương pháp tính cân bằng tài nguyên nước trong hệ thống phục vụ cho các hoạt động sản xuất xã hội, và tiên lượng các hiện tượng vật lý xảy ra trong khí quyển và dòng chảy sông ngòi, cũng như ảnh hưởng qua lại của các hiện tượng này với nhau. Môn học Thủy văn môi trường rất cần thiết cho nhiều ngành trong xã hội như nông nghiệp, công nghiệp, giao thông vận tải, hàng không, ngư nghiệp, y tế, v.v Các kế hoạch phát triển sản xuất, hình thành mở rộng đô thị, điều chỉnh cơ cấu nông thôn, bố trí dân cư điều cần phải có các dữ liệu diễn biến của tính chất khí tượng - thủy văn khu vực. Môn học này được biên soạn cho sinh viên các ngành khoa học môi trường, quản lý môi trường và tài nguyên thiên nhiên, kỹ thuật môi trường, kỹ thuật tài nguyên nước. Mục tiêu của môn học là giúp cho sinh viên hiểu rõ các diễn biến phức tạp của thiên nhiên nhằm phòng, chống, tránh một phần thiên tai, giảm nhẹ các rủi ro trong cuộc sống sản xuất và cải tạo môi trường sinh sống. Môn học Thủy văn môi trường chuyên nghiên cứu các hiện tượng và quá trình vật lý diễn biến trên không trung và mặt đất. Do vậy, môn học sẽ có liên quan đến một loại các môn khoa học tự nhiên như Toán học (hình học, giải tích, đại số, ), Vật lý (cơ học, nhiệt học, quang học, ), Hóa học (vô cơ, hữu cơ), Sinh học (thực vật, động vật học) và Tin học (xử lý dữ liệu, đồ họa, GIS, ). Mặt khác, môn học này lại là môn cơ sở cho các chuyên ngành khác như sinh thái, quản lý tài nguyên, bào vệ môi trường, quy hoạch phát triển, kiến trúc, thủy lợi, giao thông vận tải, (hình 1.1) Trong các dự án phát triển, phần đánh giá đặc điểm môi trường, khí tượng - thủy văn khu vực là một chương không thể thiếu trong lý luận thực tiễn. Bài giảng THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG Trường ĐẠI HỌC CẦN THƠ Biên soạn: TS. Lê Anh Tuấn 10 Hình 1.1 Quan hệ môn học với các chuyên ngành 1.3 Đặc điểm của hiện tượng thủy văn Hiện tượng thủy văn là một quá trình rất phức tạp liên quan đến nhiều yếu tố khác nhau của tự nhiên. Dòng chảy là kết quả tương tác của 3 nhân tố chính (hình 1.2): 1. Nhân tố khí tượng: như nhiệt độ, mưa, bốc hơi, gió, áp suất không khí, Yếu tố này biến động lớn theo thời gian, xảy ra, diễn biến và chấm dứt nhanh, vừa mang tính chu kỳ vừa mang tính ngẫu nhiên. 2. Nhân tố mặt đệm: như diện tích khu vực, địa hình, địa chất, thổ nhưỡng, lớp phủ thực vật, Yếu tố này thay đổi chậm so với thời gian, mang tính qui luật của khu vực, của miền có điều khiện tương tự. 3. Nhân tố con người: bao gồm tất cả các hoạt động do con người gây ra như xây dựng các công trình thủy lợi, khai hoang mở rộng diện tích canh tác, xây dựng nhà máy công nghiệp, trồng hoặc phá rừng, . Nhân tố này có thể thay đổi nhanh hoặc chậm, có thể mang tính qui luật hoặc qui luật không rõ ràng. tất cả tùy thuộc vào tính hình kinh tế - xã hội và các biến động của những quyết định chủ quan của con người. Con người cũng là một nhân tố ảnh hưởng đến 2 nhân tố khí tượng và nhân tố mặt đệm. THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG (MÔN HỌC CƠ SỞ) CÁC CHUYÊN NGÀNH NÔNG NGHIỆP – SINH THÁI - QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN – KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG - THỦY LỢI - QUY HOẠCH - V.V CÁC MÔN CƠ BẢN TOÁN HỌC - VẬT LÝ- HÓA HỌC - SINH HỌC - TIN HỌC - ĐỊA LÝ - [...]... thể minh họa như hình 1.4 Môn học khoa học về khí tượng thủy văn đã được hình thành từ lâu và được giảng dạy trong hầu hết các trường đào tạo chuyên ngành về khoa học - kỹ thuật Hình 1.4 Mạng thông tin khí tượng 1.6 Mạng lưới khí tượng thủy văn ở Việt Nam Ở Việt Nam, cơ quan quản lý việc đo đạt, phân tích và nghiên cứu khí tượng thủy văn của chúng ta là Tổng cục Khí tượng Thủy văn (Department of Meteorology... Lượng nước trong sinh quyển ước chừng 10.000 km3 -Biên soạn: TS Lê Anh Tuấn 15 Bài giảng THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG Trường ĐẠI HỌC CẦN THƠ - 1.2 Chu trình thủy văn 1.2.1 Chu trình thủy văn Nước trong tự nhiên không ngừng tuần hoàn do tác dụng của năng lượng mặt trời và trọng lực trái đất Nước trên mặt biển, đại... nước trong chu trình thủy văn Các bảng 2.1, bảng 2.2 và bảng 2.3 là các số liệu cho sự phân nước trên trái đất, trên lục địa và đại dương -Biên soạn: TS Lê Anh Tuấn 17 Bài giảng THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG Trường ĐẠI HỌC CẦN THƠ - Hình 2.3 Minh họa chiều dày lớp nước trong chu trình thủy văn KHÍ QUYỂN V = 14... Tuấn 20 Bài giảng THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG Trường ĐẠI HỌC CẦN THƠ Việc khai thác đúng mức và khoa học tài nguyên nước sẽ tạo thêm nhiều lương thực và thực phẩm cũng như của cải cho loài người Sự thiếu cân nhắc, quản lý kém trong khai thác có thể gây các hậu quả xấu về môi trường sinh thái Cần phải có một chương trình qui hoạch sử dụng nguồn nước khoa học, ... xem đặc trưng thủy văn xuất hiện như một đại lượng ngẫu nhiên Vì vậy, ta có thể áp dụng các lý thuyết xác suất và thống kê để tìm qui luật diễn biến của hiện tượng thủy văn, xem sự xuất hiện một giá trị thủy văn nào đó có độ tin cậy và xác suất xuất hiện khác nhau Phương pháp này sự dụng nhiều trong tính toán các đặc trưng thủy văn cho các công trình thủy lợi PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỦY VĂN PHƯƠNG PHÁP... toán học + Mô hình toán + Mô hình vật lý PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP ĐỊA LÝ + Phương pháp tương tự địa lý + Phương pháp nội suy địa lý + Phương pháp tham số địa lý tổng hợp PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ XÁC SUẤT + Lý thuyết thống kê + Phân tích tần suất Hình 1.3 Các phương pháp nghiên cứu thủy văn -Biên soạn: TS Lê Anh Tuấn 12 Bài giảng THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG Trường ĐẠI HỌC... người, phá hoại sự cân bằng trong sinh giới Do đó, vấn đề bảo vệ môi trường nước hiện nay rất quan trọng và cấp bách, đòi hỏi sự quan tâm của tất cả mọi người trên hành tinh chúng ta Các dự án đầu tư thủy lợi hiện nay đều cần -Biên soạn: TS Lê Anh Tuấn 21 Bài giảng THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG Trường ĐẠI HỌC CẦN THƠ ... soạn: TS Lê Anh Tuấn 16 Bài giảng THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG Trường ĐẠI HỌC CẦN THƠ BỨC XẠ MẶT TRỜI KHÔNG KHÍ MƯA BỐC - THOÁT HƠI MƯA ĐỌNG NƯỚC CHẢY Ở LỚP MẶT BIỂN THẤM CHỨA TRONG ĐẤT NƯỚC NGẦM MƯA LỚN CHẢY TRÀN MẶT SỰ CHẢY LẪN CHẢY NGẦM VÀ CHỨA TRONG SÔNG CHẢY TRONG SÔNG ĐẠI DƯƠNG ĐỊA QUYỂN Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống của chu trình thủy văn 1.3 Phân phối nước... tương tự giống nhau thì ta có thể suy đoán là các điều kiện thủy văn của chúng cũng tương tự như nhau Dựa vào số liệu của trạm tham khảo ta có thể suy ra số liệu của trạm đang xét trong điều kiện chưa có hoặc không đủ số liệu -Biên soạn: TS Lê Anh Tuấn 11 Bài giảng THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG Trường ĐẠI HỌC CẦN THƠ ... HỘI MÔI TRƯỜNG NGUỒN NƯỚC NHU CẦU NƯỚC Dòng thông tin Dòng phản hồi SỐ LƯỢNG VÀ CHẤT LƯỢNG NỨƠC CÁC NGÀNH KHOA HỌC KỸ THUẬT VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NỨƠC Các họat động sử dụng nguồn nước: CẤP NƯỚC – TƯỚI TIÊU – THỦY ĐIỆN – GIAO THÔNG – THỦY SẢN – PHÒNG LŨ – XỬ LÝ Ô NHIỄM – SINH THÁI MÔI TRƯỜNG Hình 2.7 Minh họa sự tương quan việc quản lý nước với các yếu tố khác nhau liên quan đến môi trường, . Bài giảng THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG Trường ĐẠI HỌC CẦN THƠ Biên soạn: TS. Lê Anh Tuấn 7 Chương 1. NHẬP MÔN – THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG 1.1 Đặc trưng của môi. QUY HOẠCH - V.V CÁC MÔN CƠ BẢN TOÁN HỌC - VẬT LÝ- HÓA HỌC - SINH HỌC - TIN HỌC - ĐỊA LÝ - Bài giảng THỦY VĂN MÔI TRƯỜNG Trường ĐẠI HỌC CẦN THƠ Biên