Nguyên lý thủy văn ( NXB ĐH Quốc gia Hà Nội ) - Chương 7

Dòng chảy mặt7.1 Giới thiệu chungDòng chảy mặt hay dòng chảy sông ngòi là dòng chảy chuyển động do trọng lực của nước trong các lòng dẫn với kích thước thay đổi từ dòng chảy có quy mô nhỏ nhất tới những dòng chảy có quy mô lớn nhất (Amazon, Congo, và Yangtze). Cũng như dòng chảy sông ngòi, dòng chảy mặt có thể được đặc trưng bởi lưu lượng dòng chảy trong sông, hoặc lượng mưa sinh thuỷ của lưu vực. ở mức chung chung mối quan hệ giữa dòng chảy sông ngòi và giáng thủy có thể được...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nguyên lý thủy văn ( NXB ĐH Quốc gia Hà Nội ) - Chương 7 Ch¬ng 7 Dßng ch¶y mÆt7.1 Giíi thiÖu chung Dßng ch¶y mÆt hay dßng ch¶y s«ng ngßi lµ dßng ch¶y chuyÓn ®éng do träng lùccña níc trong c¸c lßng dÉn víi kÝch thíc thay ®æi tõ dßng ch¶y cã quy m« nhá nhÊttíi nh÷ng dßng ch¶y cã quy m« lín nhÊt (Amazon, Congo, vµ Yangtze). Còng nhdßng ch¶y s«ng ngßi, dßng ch¶y mÆt cã thÓ ®îc ®Æc trng bëi lu lîng dßng ch¶ytrong s«ng, hoÆc lîng ma sinh thuû cña lu vùc. ë møc chung chung mèi quan hÖ gi÷a dßng ch¶y s«ng ngßi vµ gi¸ng thñy cã thÓ®îc biÓu thÞ díi d¹ng vßng tuÇn hoµn liªn tôc cña níc th«ng qua chu tr×nh thñyv¨n. Chóng ta cã thÓ thõa nhËn r»ng trong nh÷ng trêng hîp ®¬n gi¶n thêng xemlu vùc bÒ mÆt vµ lu vùc níc ngÇm trïng nhau vµ mçi dßng s«ng chØ tiÕp nhËn n-íc tõ b¶n th©n lu vùc cña chÝnh m×nh. Bëi vËy, cã thÓ xem mçi lu vùc nh mét hÖthèng ®Çu vµo lµ gi¸ng thñy vµ chuyÓn ho¸ chóng thµnh nh÷ng ®Çu ra lµ sù bay h¬ivµ dßng ch¶y s«ng ngßi. KÓ c¶ nh÷ng sù thay ®æi cña lîng tr÷ trong hÖ thèng, ®Çuvµo ph¶i ®îc c©n b»ng víi ®Çu ra. Trõ nh÷ng vïng kh« h¹n lín, ë tÊt c¶ c¸c vïng,®Çu ra tõ hÖ thèng lu vùc lµ liªn tôc, nhng nh÷ng ®Çu vµo cña gi¸ng thñy th× gi¸n®o¹n vµ thêng ®îc rêi r¹c hãa theo thêi gian mét c¸ch phæ biÕn. Nh mét kÕt qu¶,®êng qu¸ tr×nh dßng ch¶y hµng n¨m vÒ c¬ b¶n gåm cã nh÷ng thêi kú ng¾n lu lîngbÞ t¨ng lªn mét c¸ch ®ét ngét liªn quan ®Õn ma hoÆc tuyÕt tan vµ hçn hîp c¶ hai cãthêi gian dµi h¬n. Trong nh÷ng thêi kú níc rót khi dßng ch¶y s«ng ngßi ®îc ®¹idiÖn cho dßng ch¶y ra lµ nuíc ngÇm tõ níc ®îc dù tr÷ b»ng nguån níc ngÇm díibÒ mÆt cña lu vùc vµ khi ®ã ®êng qu¸ tr×nh dßng ch¶y lÊy d¹ng hµm sè mò cña ®-êng cong níc rót ®iÓn h×nh (xem H×nh 7.14). Nh÷ng ®¬n vÞ ®o cña dßng ch¶y mÆt Dßng ch¶y mÆt th«ng thêng ®îc biÓu thÞ b»ng lu lîng níc vµ ®ã chÝnh lµmét thÓ tÝch trªn mét ®¬n vÞ thêi gian. Lu lîng níc cã ®¬n vÞ lµ mÐt khèi trªn gi©y(m3s-1) vµ m« ®un dßng ch¶y cã ®¬n vÞ lµ mÐt khèi trªn gi©y kil«met vu«ng (m3s-1km-2).Hai sè ®o trªn lµ nh÷ng ®¬n vÞ thêng ®îc sö dông. Dßng ch¶y cã thÓ còng ®îc biÓuthÞ nh mét ®é s©u t¬ng ®¬ng trªn mét ®¬n vÞ ®o diÖn tÝch lu vùc, tøc lµmillimeters trªn ngµy hoÆc th¸ng hoÆc n¨m. §©y lµ mét ®¬n vÞ ®Æc biÖt tiÖn lîi ®Ó sos¸nh tèc ®é vµ tæng lîng gi¸ng thuû vµ dßng ch¶y v× gi¸ng thuû gÇn nh kh«ng thay®æi trong c¸ch biÓu thÞ nµy. Nh÷ng biÓu diÔn dßng ch¶y kh¸c vÉn ®îc t×m thÊy trongnghiªn cøu bao gåm hµng triÖu Gal«ng trªn mét ngµy (m.g.d.) vµ ®Æc biÖt lµ trongnghiªn cøu thuû lîi ë Mü hay dïng ®¬n vÞ lµ feet, tøc lµ thÓ tÝch cña líp vá níc mµbao phñ mét mÉu Anh tíi ®é s©u mét feet. 2167.2 Dßng ch¶y nhanh vµ dßng ch¶y ngng trÖ Ph¶n øng trùc tiÕp tøc thêi cña lu vùc ®èi víi hiÖn tîng ma r¬i lµ mét phÇncña lîng ma t¹o thµnh mét tuyÕn ®êng cã dßng ch¶y chuyÓn ®éng rÊt nhanhtrong lßng dÉn (tøc lµ dßng ch¶y xiÕt); t¬ng øng tiÕp theo sau ®ã mét phÇn kh¸c cñatrËn ma t¹o thµnh mét tuyÕn ®êng cã dßng ch¶y chuyÓn ®éng chËm h¬n ®ã lµ dßngch¶y ngng trÖ vµ thêng xuyªn ®îc xem nh dßng ch¶y c¬ së. Hai thµnh phÇn nµycña dßng ch¶y lµ hiÓn nhiªn trong nh÷ng dßng s«ng víi tÊt c¶ c¸c kÝch thíc kh¸cnhau. Tuy nhiªn, ë c¸c hÖ thèng s«ng lín nh÷ng hiÖu øng trÔ, c¶ bªn trong vµ bªnngoµi lßng dÉn ®Òu rÊt phøc t¹p. Nh÷ng ®ãng gãp dßng ch¶y cho dßng s«ng chÝnh tõnhiÒu dßng s«ng nh¸nh lµm phøc t¹p. ViÖc gi¶i thÝch sù ph¶n øng cña lu vùc th«ngqua qu¸ tr×nh dßng ch¶y cña nh÷ng dßng s«ng chÝnh ®èi víi gi¸ng thuû lµ rÊt phøct¹p. Do ®ã nhiÒu th¶o luËn ban ®Çu vÒ qu¸ tr×nh dßng ch¶y trong ch¬ng nµy nh»mgi¶i thÝch sù ph¶n øng cña lu vùc ®èi víi gi¸ng thuû qua nh÷ng dßng s«ng suèithîng nguån cña c¸c lu vùc nhá trong hÖ thèng lu vùc s«ng lµ t¬ng ®èi ®¬n gi¶n. H×nh 7.1 BiÓu ®å lîng ma vµ dßng ch¶y cña 3 trËn b·o ë Tennessee, USA (theo biÓu ®å gèc cña Ramser, 1927) Trong nh÷ng trêng hîp nh vËy sù ph¶n øng cña c¸c lu vùc víi gi¸ng thuû th-êng lµ rÊt nhanh nhng hiÕm khi gièng nhau. Tøc lµ tØ lÖ cña gi¸ng thuû t¹o thµnhdßng ch¶y xuÊt hiÖn mét c¸ch nhanh chãng nh mét ®êng qu¸ tr×nh dßng ch¶y lµkh¸c nhau gi÷a c¸c trËn lò. H×nh 7.1 lµ nh÷ng ®å thÞ tõ mét bµi b¸o ®Çu tiªn cñaRamser (1927). Ramser ®· nhÊn m¹nh sù ph¶n øng cña lu vùc ®èi víi ma vµ tÝnhbiÕn thiªn cña dßng ch¶y trong mét lu vùc nhá. Lîng ma vµ dßng ch¶y ®îc ph¸chäa trªn h×nh 7.1 cã cïng quy m« ®· x¸c ®Þnh sè rÊt Ýt phÇn tr¨m cña lîng ma t¹onªn dßng ch¶y xiÕt díi d¹ng ®êng qu¸ tr×nh dßng ch¶y. Sè phÇn tr¨m gi¸ng thñyt¹o thµnh dßng thay ®æi theo c¸c ®Æc trng gi¸ng thuû vµ c¸c ®iÒu kiÖn lu vùc vµ nã®îc x¸c ®Þnh trung b×nh toµn cÇu lµ 36% cña toµn bé gi¸ng thuû r¬i trªn nh÷ng vïng 217®Êt sau ®ã ch¶y tíi c¸c ®¹i d¬ng. Trong sè lîng phÇn t ...