Thuỷ văn công trình - Chương 1: Giới thiệu chung

THUỶ VĂN CÔNG TRÌNH Khoa Thuỷ văn – Tài nguyên nước Bộ môn Thuỷ văn – Tài nguyên nước 1 Tài liệu tham khảo  Sách “Engineering Hydrology”  Giáo trình “Thuỷ văn công trình” – ĐHTL – 2008  Giáo trình “Thuỷ văn công trình” – ĐHTL – 2012 Các cuốn trên đều có ở thư viện ĐHTL • Giáo trình dịch “Thuỷ văn công trình” • Bài giảng của giáo viên 2 Chương 1: Giới thiệu chung 1.1 Nước va ̀ sự phân bô ́ của nước trên trái đất 1. Vai trò của nước -Là yếu tố quyết định đến sự tồn tại và phát triển của môi trường sống - Là nguồn tài nguyên hữu hạn, là tài nguyên có thể tái tạo được thông qua quá trình tuần hoàn nước. Kha ̉ năng tái tạo tùy thuộc vào ứng sử của con người với tài nguyên này. 3 2. Phân bố của nước trên trái đất  Không đều  Nước ngọt (sử dụng được cho con người) chiếm tỷ lệ nhỏ Tài nguyên nước Đại dương Đất liền Khí quyển Nước mặt Nước ngầm 4 5 Nguồn: Gleick, P. H., 1996: Tài nguyên nước. Bách khoa từ điển về khí hậu và thời tiết. S.H Scheneide, Nhà xuất bản Đại học OXford, New york, quyển 2, trang 817 - 823. Sự phân bố nước ở Việt Nam 1.1 16.3 2.2 2.9 2.4 1.1 3.9 60.4 9.6 Bằng Giang - Kỳ Cùng Hồng - Thái Bình Mã Cả Thu Bồn Ba Đồng Nai Cửu Long Khác 6 3. Vòng tuần hoàn nước 7 1.2 Vòng tuần hoàn nước 8 1.2 Khái niệm về Thuỷ văn và Thuỷ văn công trình Thuỷ văn: + Là ngành khoa học nghiên cứu mọi pha của nước trên trái đất: Sự hình thành - phân bố/trữ - vận động Đặc tính lý, hoá học Sự tương tác với môi trường xung quanh (mối quan hệ với các sinh vật sống) 9 + Là một nghành khoa học thuộc lĩnh vực các khoa học về trái đất được phân ra nhiều chuyên ngành khoa học: 10 - Thủy văn lục địa nghiên cứu các hiện tượng thủy văn xẩy ra trên đất liền (Thủy văn lưu vực, thủy sông ngòi – Động lực học sông, thủy văn hô ao đầm lầy, chỉnh trị sông, đo đạc thủy văn, thủy văn công trình… - Thủy văn biển – Hải dương học nghiên cứu các quá trình của nước xẩy ra trên biển và đại dương 1.2 Khái niệm về Thuỷ văn và Thuỷ văn công trình Thuỷ văn công trình: + Là ngành khoa học ứng dụng sử dụng các nguyên tắc thuỷ văn trong việc giải quyết các vấn đề kỹ thuật xuất phát từ sự khai thác nguồn nước trên trái đất của con người. 11 1.2 Khái niệm về Thuỷ văn và Thuỷ văn công trình 12 Thuỷ văn công trình: + Nghiên cứu và tính toán các đặc trưng thủy văn phục vụ xây dựng công trình, thiết lập các mối quan hệ theo không gian, thời gian hoặc các biến đổi mang tính địa lý của nước, xác định các rủi ro xã hội liên quan đến các công trình và hệ thống thuỷ lợi. 1.3 Nhiệm vụ và nội dung môn học  Nhiệm vụ : 1. Cung cấp những kiến thức cơ bản về sự hình thành dòng chảy sông ngòi, lưu vực, quá trình hình thành dòng chảy sông ngòi 2. Các phương pháp đo đạc và thu thập tài liệu thuỷ văn 3. Cung cấp các phương pháp tính toán các đặc trưng thuỷ văn thiết kế 4. Phương pháp tính toán cân bằng nước trong hệ thống, đặc biệt là cân bằng nước đối với hệ thống hồ chứa 13 1.3 Nhiệm vụ và nội dung môn học  Nội dung: 1. Chương 1: Giới thiệu chung 2. Chương 2: Các nguyên lý thuỷ văn 3. Chương 3: Phân tích tần suất & phân tích tương quan 4. Chương 4: Tính toán các đặc trưng thuỷ văn thiết kế 5. Chương 5: Điều tiết dòng chảy bằng hồ chứa 14 1.4 Đặc điểm của hiện tượng thuỷ văn và phương pháp nghiên cứu 1. Đặc điểm hiện tượng thủy văn: Các hiện tượng thuỷ văn là kết quả tác động của nhiều nhân tố tự nhiên. Dòng chảy sinh ra trên mặt đất là một quá trình phụ thuộc va ̀ nhiều yếu tố: Khí hậu, thời tiết, mặt đệm…. Dòng chảy sông ngòi là kết quả tổng hợp của các nhân tố trên có thể định lượng được. Có thê ̉ biểu thị đại lượng dòng chảy Y với các yếu tố trên theo quan hê ̣: Y = f(X, Z) trong đó X là nhóm nhân tố khi ́ hậu là nhóm biến đổi nhanh. Nhóm này tập hợp tất cả các yếu tố khí tượng: Mưa, bốc hơi, nhiệt đọ, gio ́…; 15 Z là nhóm nhân tô ́ đặc trưng mặt đệm là nhóm biến đổi chậm. Nhóm này tập hợp các đạc trưng: diện tích lưu vực, điều kiện địa hình, địa chất, độ dốc lưu vực, thảm phủ thực vật… 16 Các hiện tượng thủy văn vừa mang tính tất định, vừa mang tính ngẫu nhiên. Tất định: sự thay đổi có tính chu kỳ (mùa lũ, mùa kiệt)…; mối quan hệ vật lý giữa các nhân tố ảnh hưởng (X, Z) đến các đặc trưng dòng chảy (Y)…; Biến đổi có quy luật theo không gian bị chi phối bởi tính địa đới của khi ́ hậu Ngẫu nhiên: phụ thuộc vào sự biến đổi ngẫu nhiên của nhóm nhân tố khí hậu, khí tượng. 1.4 Đặc điểm của hiện tượng thuỷ văn và phương pháp nghiên cứu 2. Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp Phân tích nguyên nhân hình thành Là phương pháp xây dựng dựa trên tính tất định của hiện tượng thuỷ văn. 1. Phân tích căn nguyên: Phân tích các nhân tố ảnh hưởng đến sự hình thành các quá trình dòng chảy. 2. Tổng hợp địa lý: Hiện tượng thuỷ văn mang tính địa đới, khu vực. Có thể xây dựng bản đồ phân vùng, bản đồ đẳng trị các đặc trưng… 3. Lưu vực tương tự: mượn thông số, đặc trưng thuỷ văn của lưu vực khác có nhiều tài liệu hơn. 17 18 Bản đồ đẳng trị mưa ở Việt Nam 1.4 Đặc điểm của hiện tượng thuỷ văn và phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp Thống kê xác suất Hiện tượng thuỷ văn mang tính ngẫu nhiên, do đó có thể coi các đại lượng thuỷ văn đặc trưng là các đại lượng ngẫu nhiên. Từ đó áp dụng lý thuyết thống kê xác suất để xác định các đặc trưng thuỷ văn thiết kế theo một tần suất thiết kế đã được quy định. 19 Câu hỏi và thảo luận 1. Các khái niệm Thuỷ văn và Thuỷ văn công trình 2. Vòng tuần hoàn nước là gì? Sơ đồ mô tả vòng tuần hoàn nước. 3. Đặc điểm của hiện tượng thủy văn, Các phương pháp nghiên cứu 20