Giáo trình môn Thủy văn - Chương 4: Sông ngòi và sự hình thành dòng chảy trong sông
CHÖÔNG 4.
SOÂNG NGOØI VAØ SÖÏ HÌNH THAØNH
DOØNG CHAÛY TRONG SOÂNG
I. HEÄ THOÁNG SOÂNG NGOØI:
Nöôùc möa khi rôi xuoáng ñaát, moät phaàn bò toån thaát do boác hôi, moät phaàn
ñoïng ôû caùc choå truõng vaø ngaám xuoáng ñaát, phaàn coøn laïi chaïy doïc theo söôøn
doác taïo thaøng doøng chaûy maët treân caùc khe, suoái, vaø chaûy xuoáng ñoàng baèng
trong caùc soâng.
Caùc soâng tröïc tieáp chaûy ra bieån hay vaøo caùc hoà goïi laø soâng chính. Caùc
soâng chaûy vaøo soâng chính goïi laø soâng nhaùnh caáp 1. Caùc soâng chaûy vaøo
soâng nhaùnh caáp 1 goïi laø soâng nhaùnh caáp 2,…
Taát caø caùc soâng chính vaø nhaùnh, cuøng caùc khe suoái , ao hoà ñaàm laày hôïp
thaønh moät heä thoáng soâng, vaø ngöôøi ta laáy teân soâng chính ñeå ñaët teân cho heä
thoáng soâng naøy. Ví du:ï heä thoáng soâng Hoàng, heä thoáng soâng Mekong.
1.1 Söï phaân boá cuûa caùc soâng nhaùnh:
• Phaân boá theo hình nan quaït: Caùc soâng nhaùnh lôùn phaân boá gaàn nhau.
• Phaân boá theo hình loâng chim: Caùc soâng nhaùnh phaân boá ñeàu ñaën hai beân
soâng chính.
• Phaân boá theo hình caønh caây: Caùc soâng nhaùnh phaân boá ñeàu ñaën hai beân
soâng chính theo thöù töï töø lôùn tôùi nhoû.
• Phaân boá song song: Caùc soâng nhaùnh phaân boá song song nhau beân caïnh
soâng chính.
Ñoái vôùi moät heä thoáng soâng lôùn, söï phaân boá caùc soâng nhaùnh thöôøng laø toå
hôïp cuûa nhöõng söï phaân boá treân.
II. LÖU VÖÏC SOÂNG:
Laø phaàn ñaát maø treân ñoù nöôùc chaûy vaøo soâng (khu vöïc taäp trung nöôùc cuûa
soâng).
Ñöôøng phaân nöôùc cuûa löu vöïc
Laø ñöôøng nối lieàn caùc ñieåm cao nhaát chung quanh löu vöïc, ngaên caùch löu
vöïc naøy vôùi löu vöïc beân caïnh. Vì ñaây laø ñöôøng qua caùc ñieåm cao nhaát neân
nöôùc möa rôi xuoáng seõ chaûy treân caùc söôøn doác ñoå vaøo hai löu vöïc cuûa hai
con soâng khaùc nhau.
6
2
3
5
6
4
4
6
7
5
3
7
1
5
6
5
Soâng Y
5
2
1
7
3
6
6
5
4
4
7
3
5
6
4
7
Hình 1. Ñöôøng phaân nöôùc maët xaùc ñònh
ranh giôùi löu vöïc cuûa soâng Y
Ñeå xaùc ñònh ñöôøng phaân nöôùc caàn coù baûn ñoà ñòa hình vaø caùc ñöôøng ñaúng
ñoä cao cuûa löu vöïc.
Töông tự, ngöôøi ta cuõng coù ñöôøng phaân nöôùc ngaàm cuûa löu vöïc.
Neáu hai ñöôøng phaân nöôùc maët vaø ngaàm truøng nhau, ta coù moät löu vöïc kín.
Thöïc teá, ñöôøng phaân nöôùc ngaàm raát khoù xaùc ñònh, neân ngöôøi ta thöôøng laáy
ñöôøng phaân nöùoc maët laøm ñöôøng phaân nöôùc chung cho hai löu vöïc saùt
nhau. Ví duï ta coù theå xem ñöôøng phaân nöôùc cho löu vöïc trong hình 1
III. CAÙC ÑAËC TRÖNG HÌNH HOÏC CUÛA LÖU VÖÏC
1. Dieän tích F vaø tình hình phaân boá dieän tích löu vöïc
Laø phaàn dieän tích naèm beân trong ñöôøng phaân nöôùc cuûa löu vöïc (ñöôïc xaùc
ñònh bôûi maùy ño dieän tích (thöôøng duøng baûn ñoà tyû leä 1/5000 hay 1/10000
ñeå xaùc ñònh nhaèm ñaûm baûo ñoä chính xaùc )
Tình hình phaân boá dieän tích trong löu vöïc ñöôïc bieãu dieãn baèng ñoà thò nhö
hình 3 vaø 4:
Nguoàn soâng
Nguoàn soâng
f2
f1
f3
A
f4
f4 f3 f2 f1
A
f6
f5
f7
f6
f5
f7
f8
B
f8
B
f10
f9
f9
f10
O
O
Hình 2. Bieåu ñoà taêng trieån dieän tích löu vöïc
Hình 3. Phaân chia dieän tích löu vöïc
Nguoàn soâng
Nguoàn soâng
f2
f1
f3
A
f6
f4
f2 f1
A
f3
f4
f14
f13
f11
f12
f14 f13f
C
11 f12
f5
f7
C
f6
f5
f7
f8
B
f8
B
B
f10
f9
f9
f10
O
O
Hình 2. Bieåu ñoà taêng trieån dieän tích löu vöïc
Hình 3. Phaân chia dieän tích löu vöïc
N
f1
f2
f3
f4
f6
f5
f13
f11
f7
A
f8
D
f12
f14
f15
f9
B
f10
f16
C
f18
f17
O
Truïc tung laø chieàu daøi soâng chính, truïc hoøanh laø dieän tích löu vöïc. Beân
phaûi truïc hoøanh bieãu dieãn dieän tích löu vöïc beân phaûi soâng, beân traùi truïc
hoøanh bieãu dieãn dieän tích löu vöïc beân traùi soâng.
Bieåu ñoà treân cho ta tình hình taêng trieån cuûa dieän tích löu vöïc soâng töø
nguoàn ñeán cöûa soâng.
2. Chieàu daøi löu vöïc: L1(km)
Laø chieàu daøi ñoïan gaáp khuùc noái töø cöûa soâng ñeán caùc ñieåm giöõa cuûa caùc
ñoïan thaúng caét ngang löu vöïc, ñeán ñieåm xa nhaát cuûa löu vöïc. Trong thöïc
teá laáy chieàu daøi soâng chính (tính töø nguoàn ñeán cöûa soâng) laøm chieàu daøi löu
vöïc.
3. Chieàu roäng bình quaân cuûa löu vöïc: B (km)
F
L1
B =
(4.1)
4. Heä soá hình daïng cuûa löu vöïc: Kd
Heä soá hình daïng bieåu dieãn möùc ñoä phaùt trieån cuûa löu vöïc:
F
L21
L1B
B
Kd =
=
=
(4.2)
2
L1
L1
Neáu hình daïng cuûa lö vöïc caøng vuoâng thì Kd caøng tieán daàn ñeán 1. Ngöôïc
laïi, neáu löu vöïc caøng heïp thì Kd caøng nhoû hôn 1. Trò soá Kd cho ta khaû naêng
taäp trung luõ cuûa löu vöïc.
5. Ñoä cao bình quaân cuûa löu vöïc: Hbq (m)
a h
∑
i
i
Hbq =
(4.3)
( a = F)
∑
i
trong ñoù: hi laø cao trình bình quaân giöõa hai ñöôøng ñoàng möùc.
Ai laø dieän tích giöõa hai ñöôøng ñoàng möùc.
6. Ñoä doác bình quaân cuûa löu vöïc: Ibq
l
∑
i
Ibq = ΔH
(4.4)
( a = F)
∑
i
Trong ñoù: li laø ñoä daøi bình quaân giöõa hai ñöôøng ñoàng möùc gaàn nhau trong
löu vöïc.
7. Chieàu daøi loøng soâng: L (km)
Laø chieàu daøi ñöôøng nöôùc chaûy trong soâng töø nguoàn ñeán cöûa soâng.
8. Maät ñoä löôùi soâng: D (km/km2)
Maät ñoä löôùi soâng ñöôïc tính baèng tyû soá giöõa toång chieàu daøi cuûa caùc soâng
trong löu vöïc treân dieän tích löu vöïc:
L
F
∑
D =
(4.5)
IV. LOØNG SOÂNG VAØ BAÕI SOÂNG
Loøng soâng laø phaàn soâng coù nöôùc chaûy veà muøa kieät.
Baõi soâng laø phaàn ñaát hai beân bôø maø ñeán muøa luõ bò ngaäp.
Ranh giôùi giöõa loøng soâng vaø baõi soâng thöôøng laø choã ñòa hình thay ñoåi
ñoät.
Moät soâng phaùt trieån ñaày ñuû bao goàm naêm ñoïan: Nguoàn soâng, thöôïng
löu soâng, trung löu soâng, haï löu soâng, vaø cöûa soâng.
IV. CAÙC ÑAËC TRÖNG CHÍNH CUÛA SOÂNG
1. Hình thaùi loøng soâng treân maët baèng:
a) Hieän töôïng uoán khuùc cuûa soâng: do moät nguyeân nhaân khaùch quan, seõ
laøm cho höôùng di chuyeån cuûa doøng chaûy bò leäch ñi, seõ taïo neân hieän
töôïng boài xoùi hai beân bôø soâng laøm cho soâng coù daïng uoán cong.
Nhöõng daïng naøy ñöôïc thaáy ôû mieàn ñoàng baèng.
b) Söï thay ñoåi hình thaùi loøng soâng treân maët baèng: Doøng nöôùc trong
soâng chaûy uoán khuùc seõ taïo neân söï phaân boá vaän toác khoâng ñeàu treân
moät maët caét ngang cuûa soâng, laøm cho beân bôø loõm coù vaän toác phaân
boá raát lôùn, taïo neân söï xoùi moøn beân bôø loõm, vaø xa veà haï löu soâng, seõ
hình thaønh caùc baõi boài . Hieän töôïng naøy theo thôøi gian caøng xaûy ra
roõ reãt hôn, vaø cöù theá loøng soâng phaùt trieån daàn daàn taïo ra nhöõng baõi
boài nhoû ngay giöõa soâng.
1197500
1197000
1196500
1196000
1195500
1195000
1194500
1194000
414500
415000
415500
416000
416500
417000
417500
418000
418500
419000
Hình 4. Tröôøng vaän toác soâng Tieàn ñoaïn Taân Chaâu
1197500
1197000
1196500
1196000
1195500
1195000
1194500
1194000
m
0.03
0.2
0.02
0.1
0.01
0.0
0.00
-0.1
-0.01
-0.2
-0.02
-0.3
-0.03
-0.4
-0.04
-0.5
-0.05
-0.6
-0.06
-0.7
-0.07
-0.8
-0.08
-0.9
-0.09
-1.0
-0.10
-1.2
414500 415000 415500 416000 416500 417000 417500 418000 418500 419000
Hình 5. Boài xoùi ñoaïn soâng Tieàn Taân Chaâu
1000
800
600
400
200
0
-200
0
200
400
600
800
1000
Hình 7. Tröôøng vaän toác ñoaïn cong soâng Luõy-Phan Thanh
1000
800
600
400
200
0
m
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.1
0.0
0.0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5
-200
0
200
400
600
800
1000
Hình 8. Dieãn bieán ñaùy ñoaïn cong Soâng Luõy-Phan Thanh
2. Maët caét soâng:
a) Maët caét doïc: laø maët caét qua truïc loøng soâng. Ngöôøi ta xaùc ñònh maët
caét doïc soâng baèng cao trình taïi caùc ñieåm giöõa loøng soâng, nôi coù ñòa
hình thay ñoåi roõ reät ( nôi saâu nhaát). Sau ñoù, laáy cao trình naøy laøm
truïc tung, veõ theo truïc hoaønh laø chieàu daøi soâng töông öùng.
b) Maët caét ngang: laø maët caét vuoâng goùc doøng chaûy
2.
Ñoä doác maët nöôùc:
H1 − H2
a) Ñoä doác doïc I:
I =
(4.6)
L
Trong ñoù, H1 laø cao trình möïc nöôùc taïi maët caét 1
H2 laø cao trình möïc nöôùc taïi maët caét 2
L laø khoaûng caùch giöõa hai maët caét 1 vaø 2.
Ñoä doác I giaûm daàn töø nguoàn ñeán cöûa soâng.
Ñoä doác I cuûa soâng nhoû thöôøng lôùn hôn soâng lôùn, soâng nhaùnh lôùn hôn soâng
chính.
Treân cuøng moät con soâng, ñoä doác maët nöôùc cuõng khaùc nhau theo töøng ñoaïn.
b) Ñoä doác ngang:
Ñoä doác ngang xuaát hieän do aûnh höôûng cuûa löïc Coriolic hay löïc ly taâm, taïi
nhöõng ñoaïn uoán cong.
Döôùi aûnh höôûng cuûa löïc Coriolic, Caùc
doøng chaûy ôû Baéc Baùn caàu coù thieân
Fl
höôùng leäch veà beân phaûi cuûa doøng, neân
möïc nöôùc ôû bôø phaûi cao hôn bôø traùi. ÔÛ
Nam baùn caàu thì leäch veà beân traùi, neân
möïc nöôùc ôû bôø traùi cao hôn bôø phaûi.
G
F
Hình 9. Ñoä doác ngang soâng cuûa
nöôùc döôùi aûnh höôûng cuûa löïc ly taâm
Taïi nhöõng ñoaïn uoán cong, döôùi aûnh
höôûng cuûa löïc ly taâm, möïc nöôùc cuûa bôø
loõm cao hôn bôø loài.
V. SÖÏ HÌNH THAØNH DOØNG CHAÛY SOÂNG NGOØI:
Nöôùc möa rôi xuoáng löu vöïc, moät phaàn chaûy treân maët ñaát (doøng chaûy
maët), moät phaàn ngaám xuoáng maët ñaát thaønh nöôùc ngaàm (doøng chaûy ngaàm).
Taát caû caùc doøng chaûy naøy sau ñoù taäp trung vaøo soâng, sau ñoù chaûy ra cöûa ra
cuûa löu vöïc. Söï luaân chuyeån nöôùc nhö theá naøy taïo ra doøng chaûy soâng ngoøi.
1. Söï hình thaønh doøng chaûy maët:
a) Quaù trình möa:
Doøng chaûy trong soâng ngoøi cuûa nöôùc ta chuû yeáu hình thaønh do möa rôi
xuoáng löu vöïc, neân möa laø khaâu ñaàu tieân trong quaù trình hình thaønh doøng
chaûy soâng ngoøi.
Ngöôøi ta ñaùnh giaù moät côn möa lôùn hay nhoû qua Cöôøng ñoä möa
Cöôøng ñoä möa: laø löôïng möa trong moät ñôn vò thôøi gian, Kyù hieäu laø X
(mm).
Cöôøng ñoä möa luoân thay ñoåi theo thôøi gian, theo khoâng gian.
Trong moät löu vöïc, khu vöïc coù cöôøng ñoä möa lôùn nhaát goïi laø trung taâm
möa.
Trong moät traän möa, trung taâm möa cuõng thöôøng xuyeân di chuyeån.
Ngöôøi ta bieãu dieãn quaù trình möa thay ñoåi theo thôøi gian nhö sau:
X(mm)
200
100
giôø
2
8
10
4
6
Hình 10. Bieãu dieãn quaù trình
möa theo thôøi gian
b) Quaù trình toån thaát nöôùc:
Laø löôïng nöôùc möa bò ngaám vaøo ñaát, ñoïng laïi treân thöïc vaät, boác hôi ngöôïc
laïi
Khi cöôøng ñoä möa nhoû hôn cöôøng ñoä thaám thì taát caû möa rôi xuoáng ñeàu bò
thaám vaøo ñaát.
Khi cöôøng ñoä möa lôùn hôn cöôøng ñoä thaám thì saau khi doøng thaám vaøo ñaát
baõo hoøa, treân maët ñaát seõ coøn thöûa löôïng nöôùc möa, löôïng nöôùc naøy seõ laøm
ñaày caùc nôi bò truõng trong löu vöïc, hoaëc traøn treân söôøn doác vaøo caùc choã
truõng hôn. Löôïng nöôùc naøy seõ tieáp tuïc maát ñi do quaù trình thaám vaø boác
hôi, vaø ñöôïc boå sung trong suoát traän möa. Sau côn möa, noù coù theå toàn taïi
trong moät thôøi gian daøi roài môùi ngaám vaø boác hôi heát.
c) Quaù trình traøn treân söôøn doác:
Khi cöôøng ñoä möa lôùn hôn cöôøng ñoä thaám thì ñeán moät luùc naøo ñoù löôïong
möa xuoáng lôùn hôn löôïng nöôùc thaám, luùc naøy xuaát hieän hieän töïông chaûy
traøn.
Thôøi gian baét ñaàu hieän töôïng chaûy traøn phuï thuoäc vaøo caáu truùc ñaát ñaù töøng
nôi. Nhöõng nôi naøo ít thaám, doác nhieàu thì xuaát hieän sôùm hôn, vaø sau ñoù,
neáu möa moåi luùc moät lôùn hôn thì phaïm vi chaûy traøn seõ phaùt trieån toaøn boä
löu vöïc bò möa.
Doøng chaûy traøn coù toác ñoä vaø beà daøy lôùp nöôùc traøn phuï thuoäc vaøo töông
quan giöõa cöôøng ñoä möa vaø thaám, ñoä doác maët ñaát vaø ñoä nhaùm maët doác.
Röøng caây cuõng laø nhaân toá quyeát ñònh lôùp nöôùc traøn vaø toác ñoä, cuõng nhö
thôøi gian chaûy traøn.
d) Quaù trình taäp trung doøng chaûy trong soâng:
Nöôùc möa traøn treân söôøn doác roài taäp trung vaøo soâng. Sau ñoù chaûy trong
soâng ñeán cöûa ra, ñaây laø quaù trình taäp trung doøng chaûy trong soâng.
Quaù trình taäp trung doøng chaûy trong soâng baét ñaàu töø khi nöôùc chaûy töø söôøn
doác vaøo soâng, cho ñeán khi löôïng nöôùc cuoái cuøng vaøo soâng chaûy ra heát khoûi
cöûa ra cuûa löu vöïc soâng.
Ñaây laø moät quaù trình thuûy ñoäng löïc raát phöùc taïp, noù lieân quan tôùi ñòa hình,
ñòa chaát loøng soâng.
2. Söï hình thaønh doøng chaûy ngaàm:
Khi nöôùc ngaám xuoáng ñaát, moät phaàn bò caùc reã caây huùt, moät phaàn bò mao
daãn ngöôïc leân maët ñaát vaø boác hôi, phaàn coøn laïi thaám saâu xuoáng ñaát, ñeán
moät luùc naøo ñoù laøm taàng ñaát ngaám bò baõo hoaø, laøm möïc nöôùc ngaàm daâng
leân. Nöôùc ngaàm thaám qua caùc lôùp ñaát vaøo soâng hình thaønh doøng chaûy
ngaàm.
Moät phaàn doøng chaûy ngaàm coù theå chaûy qua löu vöïc khaùc, nhaát laø löu vöïc
khoâng bi kheùp kín.
Löôïng nöôùc ngaàm tröõ trong löu vöïc töông ñoái lôùn vaø oån ñònh, neân doøng
chaûy ngaàm töông ñoái oån ñònh hôn doøng chaûy maët.
Nhöõng soâng coù loøng bò baøo moøn saâu, möïc nöôùc soâng thaáp hôn möïc nöôùc
ngaàm, doøng chaûy ngaàm tieáp tuïc chaûy vaøo soâng thaäm chí sau muøa möa.
Ñaây laø löôïng nöôùc chuû yeáu nuoâi soâng vaøo nhöõng muøa khoâ, laøm soâng
khoâng bò haïn kieät.
Ñoái vôùi nhöõng soâng suoái nhoû mieàn trung du, möïc nöôùc thöôøng cao hôn
möïc nöôùc baõo hoaø trong ñaát neân khoâng ñöôïc nuoác ngaàm boå sung thöôøng
xuyeân. Vì theá, soâng deã bò khoâ khieät khi tôùi muøa naéng haïn.
VI. NHÖÕNG NHAÂN TOÁ AÛNH HÖÔÛNG ÑEÁN DOØNG CHAÛY
SOÂNG NGOØI:
1. Nhaân toá khí haäu:
Mua vaø boác hôi aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán doøng chaûy
a)Nhieät ñoä maët ñeäm vaø khoâng khí, goàm coù: Maët ñaát, maët nöôùc, khoâng khí.
b) AÙp suaát khong khí.
c) Gioù.
d) Baõo.
e) Ñoä aåm khoâng khí (aùp suaát hôi nöôùc, baõo hoaø, ñoä aåm tuyeät ñoái, töông
ñoái)
f) Boác hôi (beà maët nöôùc,beà maët ñaát, qua thöïc vaät)
g) Möa.
2. Nhaân toá maët ñeäm:
a) Vò trí ñòa lyù vaø ñòa hình cuûa khu vöïc.
b) Ñòa chaát thoã nhöôõng.
c) Lôùp phuû thöïc vaät.
d) Ao hoà vaø ñaàm laày.
3. Hoaït ñoäng cuûa con ngöôøi:
a) Caùc hoaït ñoäng noâng nghieäp: ruoäng baäc thang, bôø vuøng, bôø thöûa. hoà
chöùa loaïi nhoû...(taùc duïng giöõ nöôùc)
b) Caùc hoaït ñoäng laâm nghieäp: troàng caây gaây röøng, chaén gioù, luõ...
c) Caùc hoaït ñoäng thuûy lôïi: Xaây döïng hoà chöùa, laøm nhaø maùy thuûy ñieän
ñeå ñieàu tieát nöôùc...
VII. NHÖÕNG ÑAÏI LÖÔÏNG ÑAËC TRÖNG CUÛA DOØNG
CHAÛY:
1. Löu löôïng Q.
Löu löôïng doøng chaûy ñeàu trong keânh coøn ñöôïc tính theo coâng thöùc Chezy:
2. Toång löôïng doøng chaûy sau moät thôøi gian T: W=QtbT
3. Ñoä saâu doøng chaûy : Y=(103W)/(106F) (mm)
4. Module doøng chaûy: M=(103Q)/F (lít/(s.km2))
5. Heä soá doøng chaûy: α=Y/X vôùi X laø löôïng möa töông öùng vôùi
thôøi gian sinh ra W.
15 trang
29/04/2022
5720
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình môn Thủy văn - Chương 4: Sông ngòi và sự hình thành dòng chảy trong sông", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_mon_thuy_van_chuong_4_song_ngoi_va_su_hinh_thanh.pdf
