Bài giảng Thủy văn môi trường - Chương 5: Thủy văn ao hồ - Nguyễn Thị Bảy

Nội dung text: Bài giảng Thủy văn môi trường - Chương 5: Thủy văn ao hồ - Nguyễn Thị Bảy

1. CHƯƠNG 5 THỦY VĂN AO HỒ 5.1 NGUỒN GỐC VÀ ĐẶC TÍNH TỔNG QUÁT CỦA AO HỒ. 5.1.1. Đặc tính tổng quát của ao hồ Ao hồ đóng vai trò điều tiết dòng chảy. Trong mùa lũø, một phần nước lũ chảy vào và được chứa lại trong ao hồ, làm đỉnh lũ được cắt bớt đi. Đến mùa hè, khi nước trong sông khô cạn , thì nước lại từ ao hồ chảy ra sông giúp sông không bị khô kiệt (ví dụ như biển hồ ở Campuchia). Đặc tính cơ bản của ao hồ là quá trình trao đổi nước chậm, trong đó khối lượng nước nằm lâu dài trong lòng ao hồ. Phần lớn các vật chất từ ngoài, qua dòng chảy va ao hồ, cộng với vật chất hình thành từ chính trong ao hồ đã tạo ra bùn cát lơ lửng, bùn cát đáy và những chất hoà tan trong ao hồ. Những vật chất này, qua quá trình tương tác, lắng đọng xuống tạo nên lòng ao hồ và đặc tính lượng nước trong ao hồ. Ao hồ được hình thành trong quá trình hình thành địa hình của vỏ trái đất, nó quan hệ chặt chẽ với sự dâng lên, hạ xuống của các tầng lớp đất. Lượng nước trong hồ phụ thuộc vào quan hệ giữa các thành phần của cân bằng nước, mà đặc tính của cân bằng này quyết định nên yếu tố khí hậu và dòng chảy của hồ. Lượng nước tổng cộng trong hồ của toàn trái đất đạt gần 176 ngàn km3 , trong đó 52% là nước ngọt, 48% là nước khoáng (lợ). Đa số các hồ nằm ở khu vực có độ ẩm cao, cả ở đồng bằng lẫn miền đồi núi. Hệ thống ao hồ-sông ngòi: Trong mạng lưới thủy văn, có những lưu vực ao hồ nối với nhau qua các sông chảy vào nó hay từ nó chảy đi, hệ thống này tạo thành một hệ thống
2. 3. Chiều dài đường bờ hồ l (km): là chiều dài đường mớn nước quanh hồ. 4. Diện tích bề mặt hồ: f0 :là phần diện tích bề mặt nước yên lặng, và các diện tích bề mặt nước fi ứng với từng đường đồng mức độ cao. 5. Chiều sâu Htb và Hmax là chiều sâu nước trung bình và lớn nhất trong hồ; Htb được tính bằng tỷ số giữa thể tích nước W trong hồ và diện tích bề mặt nước yên lặng hồ f0. 6. Thể tích nước hồ chứa W (km3) được xác định cho toàn thể hồ và xác định cho từng lớp của hồ (gọi là Wi). Thể tích Wi ứng với từng lớp độ sâu hi được tính trung bình như sau: Wi =(1/2)h (fi + fi+1) (5.1) Trong đó h là hiệu số giữa hai đường đồng mức tương ứng hi và hi+1 . Dựa vào các giá trị fi và Wi người ta vẽ các đường quan hệ fi=f(hi) và ∑Wi=f(hi), với hi là độ sâu tương ứng với fi và Wi, và ∑Wi là tổng các thể tích nước nằm dưới đường đồng mức độ sâu hi. Hình vẽ các đường được biễu diễn như sau: f f f2 f W W W W W 3 0 4 3 1 F0 f (m2) 0 4 3 2 1 0 W (Km ) h1 A h1 A B h2 h2 B C C h3 h3 D D h h4 4 E E hmax hmax F F H (m) H (m) 5.3 CÂN BẰNG NƯỚC VÀ MỰC NƯỚC TRONG HỒ. 5.3.1. Phương trình cân bằng nước Phương trình cân bằng nước có thể được biễu diễn dưới dạng sau: ∑X - ∑Y =∑A +ε (5.2)
3. Htb là mực nước trung bình cũ; ΔHi là chênh lệch mực nước tại trạm đo i fi là diện tích bề mặt nước hồ tương ứng với trạm đo i 5.3.4. Ảnh hưởng của ao hồ đến chế độ thủy văn của sông ngòi: Ảnh hưởng của ao hồ đến chế độ thủy văn của sông ngòi liên quan chặt chẽ đến cân bằng nước, cân bằng vật chất, cân bằng nhiệt độ, cân bằng hoá học củaao hồ, ngoài ra còn liên quan đến sự trao đổi nước và sự chuyển động quán tính của nước ao hồ. Sự ảnh hưởng này thể hiện qua chế độ điều tiết các thành phần đặc trưng thuỷ lực của sông, cụ thể là mực nước trong năm, chế độ nước nhiều năm (tương tự cho các thành phần khác như vật chất, ion, , nhiệt, ) chảy từ hồ vào sông và từ sông vào hồ. Ngoài ra, giá trị của một số các đặc trưng khác của chế độ cũng thay đổi ( sự gia giảm của thành phần tổn thất do bốc hơi, sự lắng đọng vật chất, ). Vai trò điều tiết sông của ao hồ được htể hiện qua chế độ điều hoà của nước sông theo mùa (mùa lũ hoặc mùa kiệt), và vai trò này càng mạnh khi trong lưu vực càng nhiều hồ. Ảnh hưởng của hồ chứa lên dao động mực nước phụ thuộc vào bản chất sự điều tiết. Khi điều tiết theo mùa hay theo nhiều năm, dòng chảy ở hạ lưu công trình được điều tiết tích lũy lại, đặc biệt là với những hồ sắp xếp theo bậc thang, ở hạ lưu công trình vào mùa lũ phần trăm dòng chảy so với dòng chảy cả năm sẽ nhỏ hơn nhiều (có thể giảm từ 50% đến 30%). Gọi Δy là độ giảm lưu lượng dòng chảy (trung bình năm) do điều tiết của ao hồ, thì : Δy = y - yhồ = (Ehồ – Eđ)p Trong đó: y, yhồ : lần lượt là dòng chảy trung bình năm khi chưa có và khi có hồ. Ehồ , Eđ: lần lượt là lượng bốc hơi từ mặt nước hồ và trên đất liền trong lưu vực. p: là phần trăm tổng diện tích ao hồ trên diện tích toàn lưu vực.
4. Rx: Vật chất ra từ dòng chảy ra sử dụng cho hoạt động con người; Rac: Vật chất lắng tụ dưới đáy hồ. Riz :Sự thay đổi vật chất lơ lửng trong hồ trong khoảng thời gian tính toán; ΔR: Sai số 5.4.2. Sự lắng đầy hồ: Tốc độ lắng đầy hồ phụ thuộc vào địa hình lòng hồ, dòng vật chất đến hồ, tốc độ lỡ bờ hồ, các đặc trưng hình học, thủy lực của hạt vật chất trong hồ, khả năng chức đựng vật chất của nước trong hồ (nồng độ bão hòa), các đặc tính động lực học và hình học của hồ. Những hồ lớn, ở những nơi mà dòng chảy tới ít phù sa thì tốc d0ộ lắng đầy nhỏ. Những hồ được nuôi từ dòng chảy trên núi hay khu vực có nhiều vật chất trong dòng chảy tới thì tốc độ lắng đầy rất lớn.